CN209029676U - 一种实现温度均匀分布的液体制冷器及封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种能够实现温度均匀分布的液体制冷器及封装结构，所述液体制冷器内部包括具有微通道的液体制冷回路，用于为键合在其上的激光芯片散热；其中，在激光芯片腔长方向上，所述微通道具有前端部和后端部，且所述前端部的尺寸小于后端部的尺寸。基于本实用新型提供的方案，能够明显提高靠近激光芯片前端腔面处的散热能力，有效地解决了传统设计中激光芯片前端腔面处结温过高的问题。

Description

一种实现温度均匀分布的液体制冷器及封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种可实现温度均匀分布的液体制冷器及封装结构。

背景技术

现有技术中，半导体激光器的制冷方式有传导冷却型和液体制冷型，对于液体制冷型来说，根据制冷通道的形式，通常可以分为宏通道制冷器和微通道制冷器。对于微通道制冷器，制冷微通道通常设计为大小尺寸一致的矩形或类矩形的条状结构，这使得在激光芯片腔长方向的散热能力基本相同。但是，由于激光芯片封装在微通道制冷器的边缘，且在激光芯片下方的制冷器的前端无制冷液，因而导致激光芯片靠近前端腔面处的结温相对较高，使得激光芯片整体的温度呈现出明显的不均匀性，因此，传统微通道制冷器的结构已无法满足对激光芯片温度均匀性的要求。

发明内容

有鉴于此，为了解决以上技术问题，本实用新型实施例的主要目的之一在于提供一种新型的可实现温度均匀分布的液体制冷器及其封装结构，通过将液体制冷器内部的微通道设计为不规则的结构，具体为在激光芯片的腔长方向上整体呈梯形或类梯形的结构，能够明显提高靠近激光芯片前端腔面处的散热能力，有效地解决了传统设计中激光芯片前端腔面处结温过高的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种实现温度均匀分布的液体制冷器，所述液体制冷器内部包括具有微通道的液体制冷回路，用于为键合在其上的激光芯片散热；其中，在激光芯片腔长方向上，所述微通道具有前端部和后端部，且所述前端部的尺寸小于后端部的尺寸。

上述方案中，所述液体制冷器自下而上依次包括下盖板、进液层、隔液层、出液层、上盖板，且均设置有彼此贯通的进液孔和出液孔，所述微通道设置于进液层和/或出液层上，所述隔液层上设置有连通进液层与出液层的微孔，且隔液层上设置有通水延伸区，用于将出液层微通道的制冷液输出至出水孔。

上述方案中，所述前端部和后端部位于液体制冷器上用于键合激光芯片的位置的正下方。

上述方案中，在激光芯片腔长方向上，所述前端部位于激光芯片用于发光的腔面处的下方，所述后端部位于前端部所处位置的相对侧。

上述方案中，所述进液层、和/或出液层上的各条微通道分别为条状结构。

上述方案中，所述前端部、后端部、以及位于前端部和后端部之间的两侧的通道壁共同构成的区域呈梯形结构。

上述方案中，所述位于前端部和后端部之间的两侧的通道壁的形状包括：直线型、或折线型、或曲线形。

上述方案中，所述前端部的形状包括：直线型、或折线型、或曲线形。

上述方案中，所述后端部的形状包括：直线型、或折线型、或曲线形。

本实用新型实施例还提供一种实现温度均匀分布的封装结构，包括以上所述的液体制冷器、激光芯片；其中，所述激光芯片键合于所述液体制冷器的表面；所述液体制冷器，用于通过内部具有前端部和后端部的各条微通道实现对激光芯片的腔长方向的均匀散热。

本实用新型的技术方案，通过在微通道液体制冷器内部的某一层或某两层，具体为进水层和/或出水层上设计整体呈梯形的微通道，并且该微通道位于激光芯片键合位置的正下方，能够明显提升激光芯片沿腔长方向的温度均匀性，温度均匀性的提升能够有效减小激光芯片沿腔长方向的热应力，同时也会改善半导体激光器的输出光谱情况，使光谱宽度变窄。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的液体制冷器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的液体制冷器的下盖板的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的液体制冷器的进液层的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一的液体制冷器的隔液层的结构示意图；

图5为本实用新型实施例一的液体制冷器的出液层的结构示意图；

图6为本实用新型实施例一的液体制冷器的上盖板的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二的液体制冷器的整体结构示意图；

图8为本实用新型实施例二的进液层的结构示意图；

图9为本实用新型实施例二的出液层的结构示意图；

图10为本实用新型实施例三的出液层的结构示意图。

附图标记说明：

1为液体制冷器，11为下盖板，12为进液层，13为隔液层，131为微孔，132为通水延伸区，14为出液层，15为上盖板，16为微通道，161为前端部，162为后端部，163为前端部和后端部之间的通道壁，a为进液孔，b为出液孔，c为激光芯片的键合位置，c1为前端部对应位置，c2为后端部对应位置。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种能够实现温度均匀分布的液体制冷器，通过将具有内部制冷回路的液体制冷器的微通道设计为在激光芯片的腔长方向上整体呈梯形或类梯形的结构，可以有效地解决激光芯片前端腔面处结温过高的问题。

以下结合附图及三个具体实施例对本实用新型技术方案做进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例一的液体制冷器的整体结构示意图，如图1所示，所述液体制冷器1为复合式多层结构，其内部包括具有微通道16的液体制冷回路，用于为键合在其上的激光芯片散热，激光芯片的键合位置见图6中c所示。图1中所示箭头为激光芯片的腔长方向，在激光芯片腔长方向上，所述微通道16具有前端部161和后端部162，且前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。

具体的，在激光芯片的腔长方向上，所述前端部161位于激光芯片用于发光的腔面处的下方，见图6中c1；所述后端部162位于前端部161位置的相对侧，见图6中c2。这样设计的技术考虑是：前端部161的尺寸小于后端部162，较小尺寸的前端部162的制冷液具有较高的流速，散热能力较强；较大尺寸的后端部162的制冷液的流速相对较低，散热能力较弱；前端部161位于激光芯片发光的腔面处的下方，这正好解决了现有设计中激光芯片发光的腔面处温度过高的问题。

进一步的，所述液体制冷器自下而上依次至少包括：下盖板11、进液层12、隔液层13、出液层14、上盖板15，且均设置有彼此贯通的进液孔a和出液孔b，进液层12和出液层14上分别设置有微通道16，所述隔液层13上设置有连通进液层12与出液层14的微孔131，且隔液层13上设置有通水延伸区132，用于将出液层14微通道的制冷液输出至出水孔b。

进一步的，所述进液层12、和/或出液层14上的各条微通道16分别具有前端部161和后端部162，所述前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。本实用新型实施例所述的“尺寸”主要指进液层12和/或出液层14的某一层上，各条微通道供制冷液流通的口径。

实施例一

本实施例一以仅出液层14上的各条微通道16分别具有前端部161和后端部162为例进行举例说明。

具体的，所述前端部161和后端部162位于液体制冷器1上用于键合激光芯片的位置的正下方。

如图3所示，图3为本实用新型实施例一的液体制冷器的进液层的结构示意图，在实施例一中，进液层12与现有方案相同，此处不在多余赘述。

本实用新型所披露的技术方案，所述进液层12、和/或出液层14上的各条微通道16分别为条状结构，这里所说的“条状结构”，不仅包括单纯的细条形结构（如图3、图5），也包括其他整体上呈现类似于条形的结构。

图5为本实用新型实施例一的液体制冷器的出液层的结构示意图，在图5中，可以看出，所述出液层14的各条微通道16分别具有前端部161和后端部162，并且，前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。

并且，所述前端部161、后端部162、以及位于前端部161和后端部162之间的两侧的通道壁163共同构成的区域呈梯形结构。

本实用新型的技术方案，所述“梯形结构”并非要求严格意义上绝对的梯形，只要在前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸的前提下，类似梯形的形状也可以。

具体的，所述前端部的形状可以包括但不限于：直线型、或折线型、或曲线形；所述后端部的形状可以包括但不限于：直线型、或折线型、或曲线形。

图2为本实用新型实施例一的液体制冷器的下盖板的结构示意图，图6为本实用新型实施例一的液体制冷器的上盖板的结构示意图，本实用新型实施例中，所述下盖板11可以与进液层12加工为一体件，所述上盖板15可以与出液层14加工为一体件。

仅进液层12上的各条微通道16分别具有前端部161和后端部162的情况，与出液层14的上述方案类似，这里不再重复。

实施例二

本实施例二以进液层12和出液层14上的各条微通道16均分别具有前端部161和后端部162为例进行举例说明。

实施例二中，所述下盖板11、隔液层13、上盖板15参考前述实施例的描述，这里不再多余叙述。

图7为本实用新型实施例二的液体制冷器的整体结构示意图，进液层12和出液层14的各条微通道16分别具有前端部161和后端部162，并且所述前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。

具体的，图8为本实用新型实施例二的进液层的结构示意图，图9为本实用新型实施例二的出液层的结构示意图；所述前端部161、后端部162、以及位于前端部161和后端部162之间的两侧的通道壁163共同构成的区域呈梯形结构。

实施例三

在实施例三中，所述出液层14的各条微通道16分别具有前端部161和后端部162，所述前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸，所述位于前端部161和后端部162之间的两侧的通道壁163的形状可以包括但不限于：直线型、或折线型、或曲线形。

图10以位于前端部161和后端部162之间的两侧的通道壁163为折线形状进行举例说明，具体如图10所示。

需说明的是，这里通道壁163的形状同样适用于本实用新型披露的实施例一或实施例二的方案。

本实用新型实施例中，所述制冷液可以包括但不限于：水、去离子水、液氮、液氨、氟利昂等。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现温度均匀分布的液体制冷器，其特征在于，所述液体制冷器内部包括具有微通道的液体制冷回路，用于为键合在其上的激光芯片散热；其中，在激光芯片腔长方向上，所述微通道具有前端部和后端部，且所述前端部的尺寸小于后端部的尺寸。

2.根据权利要求1所述的液体制冷器，其特征在于，所述液体制冷器自下而上依次包括下盖板、进液层、隔液层、出液层、上盖板，且均设置有彼此贯通的进液孔和出液孔，所述微通道设置于进液层和/或出液层上，所述隔液层上设置有连通进液层与出液层的微孔，且隔液层上设置有通水延伸区，用于将出液层微通道的制冷液输出至出水孔。

3.根据权利要求1所述的液体制冷器，其特征在于，所述前端部和后端部位于液体制冷器上用于键合激光芯片的位置的正下方。

4.根据权利要求3所述的液体制冷器，其特征在于，在激光芯片腔长方向上，所述前端部位于激光芯片用于发光的腔面处的下方，所述后端部位于前端部所处位置的相对侧。

5.根据权利要求2所述的液体制冷器，其特征在于，所述进液层、和/或出液层上的各条微通道分别为条状结构。

6.根据权利要求5所述的液体制冷器，其特征在于，所述前端部、后端部、以及位于前端部和后端部之间的两侧的通道壁共同构成的区域呈梯形结构。

7.根据权利要求6所述的液体制冷器，其特征在于，所述位于前端部和后端部之间的两侧的通道壁的形状包括：直线型、或折线型、或曲线形。

8.根据权利要求6所述的液体制冷器，其特征在于，所述前端部的形状包括：直线型、或折线型、或曲线形。

9.根据权利要求6所述的液体制冷器，其特征在于，所述后端部的形状包括：直线型、或折线型、或曲线形。

10.一种实现温度均匀分布的封装结构，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的液体制冷器、激光芯片；其中，

所述激光芯片键合于所述液体制冷器的表面；

所述液体制冷器，用于通过内部具有前端部和后端部的各条微通道实现对激光芯片的腔长方向的均匀散热。