CN212968491U - 一种半导体激光器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体激光器封装结构，其包括底座、散热层、热沉和半导体激光器，散热层安装于底座的上端，下底板的一侧形成有第一凹槽，下底板的两端外侧分别开设有进水口和出水口，第一凹槽的内部开设有第一水冷通道，第一水冷通道的两端分别与进水口和出水口连通，第一水冷通道为连续的弯曲曲线状，上盖板的一侧形成有第二凹槽，第二凹槽的内部形成有与第一水冷通道相适配的密封通道，热沉贴设于散热层，半导体激光器安装于热沉；本实用新型提供的半导体激光器，在热沉的热传导和散热、散热层内部沿第一冷却通道流动的冷却介质的作用下，半导体激光器工作时产生的热量被大量耗散，散热效果佳。

Description

一种半导体激光器封装结构

技术领域

本实用新型涉及光电器件技术领域，具体地为一种半导体激光器封装结构。

背景技术

半导体激光器，又称激光二极管，是用半导体材料作为工作介质的激光器。半导体激光器的体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体激光器广泛应用于激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面。

然而，随着对半导体激光器的输出功率的要求的提高，最直接的方式是增大半导体激光器的脊宽和增大工作电流，但此种方式会导致半导体激光器在源区工作时温度升高，源区温度升高则会导致半导体激光器发光区腔面受损，甚至造成器件的退化和失效。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种半导体激光器封装结构，以解决上述提及的半导体激光器因输出功率的提高而导致温度过高，从而使得半导体激光器功能受损和失效的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种半导体激光器封装结构,包括：

底座、散热层、热沉和半导体激光器；

所述散热层安装于所述底座的上端，所述散热层包括相对设置的上盖板和下底板，所述下底板的一侧形成有第一凹槽，所述下底板的两端外侧分别开设有进水口和出水口，以用于连通循环水冷源，所述第一凹槽的内部开设有第一水冷通道，所述第一水冷通道的两端分别与所述进水口和所述出水口连通，所述第一水冷通道为连续的弯曲曲线状；所述上盖板的一侧形成有第二凹槽，所述第二凹槽的内部形成有与所述第一水冷通道相适配的密封通道，以将所述第一水冷通道覆盖后密封；

所述热沉贴设于所述散热层的一侧，所述半导体激光器安装于所述热沉远离所述散热层的一侧。

本实用新型提供的一种半导体激光器封装结构，具有以下有益效果：热沉首先将半导体激光器工作时产生的热量部分耗散并传导至散热层，冷却介质沿着第一水冷通道在散热层的内部流动，从而将热量进一步耗散，散热效果佳，保证了半导体激光器的工作环境，使得半导体激光器的性能良好，且延长了半导体激光器的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型提供的一种半导体激光器封装结构一实施方式的结构示意图；

图2是散热层一实施方式的结构示意图；

图3是散热层中的上盖板一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1-3所示，本实用新型提供的半导体激光器封装结构包括底座1、散热层2、热沉3和半导体激光器4；

散热层2安装于底座1的上端，散热层2包括相对设置的上盖板21和下底板22，下底板22的一侧形成有第一凹槽221，下底板22的下端和上端外侧分别开设有进水口222和出水口223，以用于连通循环水冷源，第一凹槽221的内部开设有第一水冷通道2211，第一水冷通道2211的两端分别与进水口222和出水口223连通，第一水冷通道2211为连续的弯曲曲线状；上盖板21的一侧形成有第二凹槽211，第二凹槽211的内部形成有与第一水冷通道2211相适配的密封通道2111，以将第一水冷通道2211覆盖后密封；

热沉3贴设于散热层2的前侧，半导体激光器3安装于热沉3的前侧。

在循环水冷源的冷却介质(冷却介质可以为水、去离子水、液氮或液氨等)的供给下，冷却介质于进水口222流进并顺着第一水冷通道2211流动(扣合后的上盖板21和下底板22使得第一水冷通道2211密封)并于出水口223流出回流至循环水冷源，冷却介质的流动大大降低了半导体激光器4产生的高温热量(半导体激光器4所产生的热量首先传导至热沉3并初步消耗掉一部分热能，而后在冷却介质的冷却下，使得热沉3上的热能进一步耗散)，从而使得半导体激光器4始终处于良好的工作环境下，散热效果好。

优选地，底座1的下端形成有多个相互间隔的散热翅11，以进一步将热沉3和散热层2传导的热量耗散，从而加强散热效果。

优选地，第一凹槽221的内部还开设有第一集水槽2212和第二集水槽2213，第一集水槽2212和第二集水槽2213均呈内凹的圆形状，第一集水槽2212和第二集水槽2213分别与进水口222和出水口223连通，第一水冷通道2211的两端分别与第一集水槽2212和第二集水槽2213连通。

优选地，第一凹槽221的内部还开设有第二水冷通道2214，第二水冷通道2214的两端分别与第一集水槽2212和第二集水槽2213连通，第二水冷通道2214为连续的弯曲曲线状，且第二水冷通道2214并列排布于第一水冷通道2211的右侧。

需要说明的是，第二水冷通道2214的设置，是为了进一步加大冷却介质与热沉的热交换面积，从而增强散热层2的冷却效果。

优选地，第二凹槽211的内部还开设有第三集水槽2112和第四集水槽2113，第三集水槽2112和第四集水槽2113分别与第一集水槽2212和第二集水槽2213对应设置，以分别将第一集水槽2212和第二集水槽2213覆盖后密封。

优选地，第三集水槽2112和第四集水槽2113的外侧端部均贴设有第一密封垫2114。

优选地，密封通道2111的两侧分别与第一水冷通道2211和第二水冷通道2214对应设置，以分别将第一水冷通道2211和第二水冷通道2214覆盖后密封。

优选地，密封通道2111的外侧端部贴设有第二密封垫2115。

第一密封垫2114的设置，是为了将第一集水槽2112和第二集水槽2113更好的封装，第二密封垫2115的设置，则是为了使密封通道2111将第一水冷通道2211和第二水冷通道2214更好的封装。

具体的讲，扣合后的上盖板21和下底板22中，下底板22上设置的第一水冷通道2211和第二水冷通道2214被上盖板21的密封通道2111覆盖后密封，第一集水槽2212和第二集水槽2213亦分别被第三集水槽2112和第四集水槽2113覆盖后密封，于进水口222通入的冷却介质汇集在第一集水槽2212内，并分别顺着第一水冷通道2211和第二水冷通道2214流动后集聚至第二集水槽2213内并于出水口223流出。

特别需要注意的是，为了避免第一水冷通道2211和第二水冷通道2214内的冷却介质混流，可以将第一水冷通道2211和第二水冷通道2214之间的凸起挡块设置的较高(使得扣合后的下底板22中的凸起挡块抵接上盖板21中的密封通道2111)，以避免混流的状况。

优选地，该半导体激光器封装结构还包括导热层5，导热层5贴设于底座1和热沉3之间，导热层5的设置，使得热沉3上的部分能量直接经导热层5传导至底座1，并经底座1下端的散热翅11耗散，同理，热沉3上的另一部分能量则直接传导至散热层2，经散热层2耗散后的热量继续经导热层5传导至底座1，并经底座1下端的散热翅11耗散。

优选地，该半导体激光器封装结构还包括壳体6，壳体6的内部为空，底座1的下端左侧和下端右侧均与壳体6的内侧壁固定连接，散热层2、热沉3和半导体激光器4均位于壳体6的内部，壳体6的上端开口61，开口61与半导体激光器4的光发射端同轴设置，以将半导体激光器4发射的光于开口61传导至光纤等光通信设备。

本实用新型提供的一种半导体激光器封装结构，其包括底座、散热层、热沉和半导体激光器，散热层安装于底座的上端，散热层包括相对设置的上盖板和下底板，下底板的一侧形成有第一凹槽，下底板的前端和后端外侧分别开设有进水口和出水口，第一凹槽的内部开设有第一水冷通道，第一水冷通道的两端分别与进水口和出水口连通，第一水冷通道为连续的弯曲曲线状，上盖板的一侧形成有第二凹槽，第二凹槽的内部形成有与第一水冷通道相适配的密封通道，热沉贴设于散热层的前侧，半导体激光器安装于热沉的前侧；本实用新型提供的半导体激光器，在热沉的热传导和散热、散热层内部沿第一冷却通道流动的冷却介质的作用下，半导体激光器工作时产生的热量被大量耗散，散热效果佳，从而免除了因工作环境过高而导致的半导体激光器的性能降低、使用寿命减少的问题；密封通道、第一密封垫和第二密封垫的设置，使得第一冷却通道和第二冷却通道得到良好的密封，避免了冷却介质的外泄。

以上所述，仅为实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体激光器封装结构，其特征在于,包括：

底座、散热层、热沉和半导体激光器；

所述散热层安装于所述底座的上端，所述散热层包括相对设置的上盖板和下底板，所述下底板的一侧形成有第一凹槽，所述下底板的两端外侧分别开设有进水口和出水口，以用于连通循环水冷源，所述第一凹槽的内部开设有第一水冷通道，所述第一水冷通道的两端分别与所述进水口和所述出水口连通，所述第一水冷通道为连续的弯曲曲线状；所述上盖板的一侧形成有第二凹槽，所述第二凹槽的内部形成有与所述第一水冷通道相适配的密封通道，以将所述第一水冷通道覆盖后密封；

所述热沉贴设于所述散热层的一侧，所述半导体激光器安装于所述热沉远离所述散热层的一侧。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述底座的下端形成有多个相互间隔的散热翅。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述第一凹槽的内部还开设有第一集水槽和第二集水槽，所述第一集水槽和所述第二集水槽均呈内凹的圆形状，所述第一集水槽和所述第二集水槽分别与所述进水口和所述出水口连通，所述第一水冷通道的两端分别与所述第一集水槽和所述第二集水槽连通。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述第一凹槽的内部还开设有第二水冷通道，所述第二水冷通道的两端分别与所述第一集水槽和所述第二集水槽连通，所述第二水冷通道为连续的弯曲曲线状，且所述第二水冷通道并列排布于所述第一水冷通道的一侧。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述第二凹槽的内部还开设有第三集水槽和第四集水槽，所述第三集水槽和所述第四集水槽分别与所述第一集水槽和所述第二集水槽对应设置，以分别将所述第一集水槽和所述第二集水槽覆盖后密封。

6.根据权利要求5所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述第三集水槽和所述第四集水槽的外侧端部均贴设有第一密封垫。

7.根据权利要求4所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述密封通道的两侧分别与所述第一水冷通道和所述第二水冷通道对应设置，以分别将所述第一水冷通道和所述第二水冷通道覆盖后密封。

8.根据权利要求7所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述密封通道的外侧端部贴设有第二密封垫。

9.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述半导体激光器封装结构还包括导热层，所述导热层贴设于所述底座和所述热沉之间。

10.根据权利要求1所述的半导体激光器封装结构，其特征在于：所述半导体激光器封装结构还包括壳体，所述壳体的内部为空，所述底座的下端与所述壳体固定连接，所述散热层、热沉和半导体激光器均位于所述壳体的内部，所述壳体的上端开口，所述开口与所述半导体激光器的光发射端同轴设置。

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