CN218334707U - 一种半导体激光器散热结构及散热封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体激光器散热结构及散热封装结构，包括半导体激光器、散热底座和控制板，半导体激光器、散热底座和控制板依次连接，半导体激光器底部设置有圆形的散热片和引脚，散热底座的前端设置有用于放置散热片的承载面正面，承载面正面与散热片贴合，使半导体激光器散发的热量直接传递到散热底座，通过散热底座加速半导体激光器的散热过程，并且控制板的前端设置有良好的接触点的导电组件，导电组件设置有与第一引脚穿孔对应的第二引脚穿孔，第二引脚穿孔内部设置有用于电连接引脚的导电部，使半导体激光器的引脚以直插安装的方式通过第一引脚穿孔和第二引脚穿孔固定在散热底座和控制板上时具有良好的导电性。

Description

一种半导体激光器散热结构及散热封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种半导体激光器散热结构及散热封装结构。

背景技术

半导体激光器是一种寿命长、效率高、体积小、重量轻、制作简单和成本低的激光器，广泛应用于激光打印、激光测距、激光雷达、光纤通讯、光存储、红外照明、激光指示器、大气监视和化学光谱等领域。半导体激光器包括激光芯片和谐振腔，激光芯片用于产生激光光源，谐振腔用于放大激光的功率。

由于半导体激光器电光转化效率能达到55％左右，半导体激光器在使用过程中，激光芯片上会逐渐累积热量，这些热量导致激光芯片温度升高，而激光芯片温度升高会使得电光转化效率下降，从而在激光芯片上累积更多热量进一步导致电光转化效率下降。激光芯片温度和电光转化效率这种反馈机制，导致最终发生热饱和现象、谐振腔的腔面发生光学损伤，严重影响半导体激光器的输出功率和使用寿命。因此，为保证半导体激光器的输出效率，延长半导体激光器的使用寿命，需要为半导体激光器设置散热装置，保证半导体激光器的有效工作温度。

目前现有散热技术一般先对半导体激光器进行COS封装操作形成COS芯片，再采用热沉结构对COS芯片进行散热，但已有的热沉结构散热性能不足，散热不均匀，从而使得半导体激光器内部产生较大热应力，导致半导体激光器内部产生裂纹，降低了半导体激光器的输出功率和使用寿命，而且半导体激光器安装在控制板上，采用焊接方式，电烙铁的温度及静电容易损坏半导体激光器，增加了激光器的拆卸和固定难度；采用普通的直插方式，又很难保证半导体激光器的引脚与控制板上电路的良好导通性，造成半导体激光器使用的效率问题；而且半导体激光器激光的输出方向辐射出光子时，光路边缘不可避免的会有边缘杂散光，该边缘杂散光影响半导体激光器的光束质量，也会增加半导体激光器的使用难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半导体激光器散热结构及散热封装结构，通过将与半导体激光器连接的散热片紧贴在散热底座上的承载面正面上，使半导体激光器散发的热量直接传递到散热底座，加速了半导体激光器的散热过程，散热底座还具有引脚穿孔，扩大半导体激光器引脚的导热面，进一步加速散热过程，并且控制板上设置有良好的接触点的导电组件，使半导体激光器以直插安装的方式固定在散热底座和控制板上时，具有良好的导电性。

为达到上述技术目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种半导体激光器散热结构，包括：

散热片，所述散热片的一侧用于连接半导体激光器，另一侧连接引脚；

散热底座，所述散热底座的前端设置有用于放置散热片的承载面正面，所述承载面正面设置有多个用于所述引脚穿过的第一引脚穿孔。

作为所述半导体激光器散热结构的进一步技术方案，所述散热结构还包括保护罩，所述保护罩端部为中空圆柱，所述中空圆柱上端面边缘处呈圆环状的遮挡面，用于去除并吸收边缘杂散光，优化光束质量。

作为所述半导体激光器散热结构的进一步技术方案，所述承载面正面沿所述散热底座前端面法向分布且低于所述散热底座前端面，用于限制半导体激光器的移动，提高安装便捷性。

作为所述半导体激光器散热结构的进一步技术方案，所述承载面正面外边缘设有半圆状的限位结构，所述散热片上设置有与限位结构相对应的指示标记，进一步提高安装便捷性，同时避免半导体激光器因引脚插错而烧毁激光器。

作为所述半导体激光器散热结构的进一步技术方案，每一个所述第一引脚穿孔内均嵌有绝缘管，该绝缘管具有防静电的作用，而所述引脚穿设于所述绝缘管。

作为所述半导体激光器散热结构的进一步技术方案，该散热结构还包括接收板，所述散热底座的前端还设置有第五通孔，所述第五通孔沿垂直于所述散热底座的前端面方向，所述第五通孔部分边缘向外延伸至所述散热底座的前端面边缘且形成与所述接收板相匹配的缺口，提高结构紧凑性。

作为所述半导体激光器散热结构的进一步技术方案，所述散热底座的后端面呈阶梯状，所述阶梯状是按不同的高度切割成的第一平面、第二平面和第三平面，所述第一平面呈边缘有若干处切割圆环状，所述第二平面低于所述第一平面，所述第二平面上有与所述承载面正面对应的承载面背面，所述第三平面低于所述第二平面，所述第三平面为圆角矩形，所述圆角矩形内设置有所述第五通孔及所述第五通孔的缺口，扩大散热底座的散热面积，进一步提高散热底座的散热能力。

在基于上述技术方案的基础上，具有上述散热结构的封装结构还包括控制板，所述半导体激光器、散热底座和控制板依次连接；所述散热片设置于所述半导体激光器的底部并贴合于所述承载面正面，所述控制板的前端设置有导电组件，所述导电组件设置有与所述第一引脚穿孔对应的第二引脚穿孔，所述第二引脚穿孔内部设置有用于电连接所述引脚的导电部。

作为所述半导体激光器封装结构的进一步技术方案，所述导电组件包括镀金穿管，所述镀金穿管均密封焊接于所述第二引脚穿孔内，所述镀金穿管内均嵌有镀金爪簧，所述镀金爪簧与所述引脚电连接，镀金爪簧与半导体激光器的引脚紧密贴合，进一步提高半导体激光器与控制板的良好导电性。

作为所述半导体激光器封装结构的进一步技术方案，所述控制板后端设置有一个多孔绝缘罩，所述多孔绝缘罩上设置有与所述第二引脚穿孔对应的绝缘孔，并且所述多孔绝缘罩中心还设置有定位针，所述定位针贯穿控制板将所述多孔绝缘罩固定在控制板上，所述多孔绝缘罩能将镀金穿管及引脚进行绝缘保护，保证了半导体激光器安装及散热结构的可靠性。

从以上技术方案可以看出，本申请提供了一种半导体激光器散热结构及散热封装结构，该散热封装结构包括半导体激光器、散热底座和控制板，半导体激光器、散热底座和控制板依次连接，半导体激光器底部设置有圆形的散热片和引脚，散热底座的前端设置有用于放置散热片的承载面正面，承载面正面与散热片贴合，使半导体激光器散发的热量直接传递到散热底座，通过散热底座加速半导体激光器的散热过程，散热底座还具有引脚穿孔，扩大半导体激光器引脚的导热面，进一步加速散热过程，并且控制板的前端设置有良好的接触点的导电组件，导电组件设置有与第一引脚穿孔对应的第二引脚穿孔，第二引脚穿孔内部设置有用于电连接引脚的导电部，使半导体激光器的引脚以直插安装的方式通过第一引脚穿孔和第二引脚穿孔固定在散热底座和控制板上时具有良好的导电性，提高半导体激光器使用的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的限位结构放大示意图；

图4为本实用新型的俯视结构示意图；

图5为本实用新型的仰视结构示意图；

图6为本实用新型的散热底座承载面背面结构示意图；

图7为本实用新型的正视图；

图8为图7中B-B的剖切视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-保护罩，11-第一通孔，12-玻璃窗片；2-散热底座，21-承载面正面，22-第二通孔，23-第三通孔，24-第四通孔，25-第五通孔，26-第一引脚穿孔，27-绝缘管，28-限位结构，29-承载面背面，291-第一平面，292-第二平面，293-第三平面；3-控制板，31-镀金穿管，32-镀金爪簧，33-绝缘孔，34-定位针，35-多孔绝缘罩，36-第二引脚穿孔；4-半导体激光器，41-散热片，42-引脚；5-接收板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例1提供一种半导体激光器散热结构及散热封装结构，如图1-图8所示，该散热封装结构包括半导体激光器4、散热底座2、控制板3、接收板5以及保护罩1，半导体激光器4、散热底座2和控制板3依次连接，控制板3上有若干电路元器件，接收板5包括接收管和光电二极管，半导体激光器4底部设置有圆形的散热片41和引脚42，散热底座2的前端设置有用于放置散热片42的承载面正面21，承载面正面21与散热片41紧密贴合，使半导体激光器4散发的热量直接传递到散热底座2，通过散热底座2加速半导体激光器4的散热过程，承载面正面21还设置有多个用于穿过引脚42的第一引脚穿孔26，第一引脚穿孔26扩大半导体激光器引脚42的导热面，进一步加速半导体激光器4的散热过程，并且控制板3的前端设置有良好的接触点的导电组件，导电组件设置有与第一引脚穿孔26对应的第二引脚穿孔36，第二引脚穿孔36内部设置有用于电连接引脚42的导电部，使半导体激光器4的引脚42以直插安装的方式通过第一引脚穿孔26和第二引脚穿孔36固定在散热底座2和控制板3上时具有良好的导电性，提高半导体激光器4使用的效率，而保护罩1端部为中空圆柱，连接于散热底座2前端面，半导体激光器4设置于该中空圆柱空腔中用于保护半导体激光器4，在保护罩1的圆柱上端面边缘处有呈圆环状的遮挡面，用于去除并吸收边缘杂散光，优化光束质量。

具体地，保护罩1上方为中空的圆柱，下方为做了若干处切割的圆盘，如图1所示该圆柱和圆盘为连体结构，在圆柱上表面中心处设置有玻璃窗片12，圆柱上表面边缘处呈圆环状的遮挡面，而圆盘沿边缘内侧间隔布置多个第一通孔11；半导体激光器4底部设置有圆形的散热片41和引脚42，散热片41与半导体激光器4底部连接，而引脚42的一端与半导体激光器4底部电连接并穿过散热片41；散热底座2的前端面呈边缘有若干切割的圆形，如图2所示，该前端面设有用于放置散热片41的承载面正面21，并设有多个第二通孔22、第三通孔23、第四通孔24，承载面正面21设有多个第一引脚穿孔26，引脚42的另一端穿过该第一引脚穿孔26，该第一引脚穿孔26均沿垂直于承载面正面21的方向贯穿散热底座2；第二通孔22均沿垂直于散热底座2前端面的方向贯穿散热底座2，第二通孔22沿承载面正面21外边缘间隔布置，第二通孔22和第一通孔11相对应，通过螺钉将保护罩1连接于散热底座2上；第三通孔23均沿垂直于散热底座2前端面的方向贯穿散热底座2；第四通孔24均沿垂直于散热底座2前端面的方向贯穿散热底座2，第四通孔24沿距散热底座2前端面边缘内侧处间隔布置，半导体激光器4与散热底座2通过保护罩1进行固定且使得半导体激光器4的散热片41紧贴散热底座2上的承载面正面21上，散热底座2与控制板3由螺钉穿过第四通孔24与控制板3上的固定孔进行固定，接收板5由螺钉穿过第三通孔23进行固定。

在本实施例中，为提高半导体激光器4的安装便捷性，上述承载面正面21沿散热底座2前端面法向分布且低于散热底座2前端面，用于限制半导体激光器的移动，并且承载面正面21外边缘设有半圆状的限位结构28，即在承载面正面21外边缘设有半圆状凹槽和在散热片41边缘设置相对应的凸起，使用时通过凹槽与凸起的配合限位，进一步提高安装便捷性，同时避免激光器因引脚42插错而烧毁激光器。

在本实施例中，散热底座2为绝缘材质，比如导热硅胶片或导热硅脂，此处不限制，且散热底座2上的第一引脚穿孔26内均嵌有绝缘管27，且引脚42穿设于该绝缘管27，避免安装过程中引脚42受静电干扰，而且为使半导体激光器的引脚42在安装时具有良好的导电性，上述方案中所述的导电部为镀金爪簧32与引脚42电连接的方式，当然此处导电部也可为快插端子，此处不再赘述，具体方式如下，导电组件包括镀金穿管31，镀金穿管31均密封焊接于第二引脚穿孔36内，镀金穿管31内均嵌有镀金爪簧32，镀金爪簧32与半导体激光器4的引脚42紧密贴合。

与此同时，控制板3后端还设置有一个多孔绝缘罩35，多孔绝缘罩35能将镀金穿管31及引脚42进行绝缘保护，多孔绝缘罩35上设置有与第二引脚穿孔36对应的绝缘孔33，并且多孔绝缘罩35中心还设置有定位针34，定位针34贯穿控制板3将多孔绝缘罩35固定在控制板3上，保证了半导体激光器的可靠性。

另外在本实施例中，为提高结构紧凑性，散热底座2的前端还设置有第五通孔25，第五通孔25沿垂直于散热底座2的前端面方向贯穿散热底座2，第五通孔25部分边缘向外延伸至散热底座2的前端面边缘，形成与接收板5相匹配的缺口；并且散热底座2的后端面呈阶梯状，扩大散热底座2的散热面积，如图6所示阶梯状是按不同的高度切割成的第一平面291、第二平面292和第三平面293，第一平面291呈边缘有若干处切割圆环状，第二平面292低于第一平面291，第二平面292上有与承载面正面21对应的承载面背面29，第三平面293低于第二平面292，第三平面293为圆角矩形，该圆角矩形内设置有第五通孔25及第五通孔25的缺口，接收板5通过该缺口与散热底座2连接，进一步提高本申请结构紧凑性。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，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)

1.一种半导体激光器散热结构，其特征在于，包括：

散热片(41)，所述散热片(41)的一侧用于连接半导体激光器(4)，另一侧连接引脚(42)；

散热底座(2)，所述散热底座(2)的前端设置有用于放置散热片(41)的承载面正面(21)，所述承载面正面(21)设置有多个用于所述引脚(42)穿过的第一引脚穿孔(26)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括保护罩(1)，所述保护罩(1)端部为中空圆柱，所述中空圆柱上端面边缘处呈圆环状的遮挡面。

3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器散热结构，其特征在于，所述承载面正面(21)沿所述散热底座(2)前端面法向分布且低于所述散热底座(2)前端面。

4.根据权利要求3所述的一种半导体激光器散热结构，其特征在于，所述承载面正面(21)外边缘设有半圆状的限位结构(28)，所述散热片(41)上设置有与限位结构(28)相对应的指示标记。

5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器散热结构，其特征在于，每一个所述第一引脚穿孔(26)内均嵌有绝缘管(27)，所述引脚(42)穿设于所述绝缘管(27)内。

6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括接收板(5)，所述散热底座(2)的前端还设置有第五通孔(25)，所述第五通孔(25)沿垂直于所述散热底座(2)的前端面方向分布，所述第五通孔(25)部分边缘向外延伸至所述散热底座(2)的前端面边缘且形成与所述接收板(5)相匹配的缺口。

7.根据权利要求6所述的一种半导体激光器散热结构，其特征在于，所述散热底座(2)的后端面呈阶梯状，所述阶梯状是按不同的高度切割成的第一平面(291)、第二平面(292)和第三平面(293)，所述第一平面(291)呈边缘有若干处切割圆环状，所述第二平面(292)低于所述第一平面(291)，所述第二平面(292)上有与所述承载面正面(21)对应的承载面背面(29)，所述第三平面(293)低于所述第二平面(292)，所述第三平面(293)为圆角矩形，所述圆角矩形内设置有所述第五通孔(25)及所述第五通孔(25)的缺口。

8.一种半导体激光器散热封装结构，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述半导体激光器散热结构，所述封装结构还包括控制板(3)，所述半导体激光器(4)、散热底座(2)和控制板(3)依次连接；

所述散热片(41)设置于所述半导体激光器(4)的底部并贴合于所述承载面正面(21)；

所述控制板(3)的前端设置有导电组件，所述导电组件设置有与所述第一引脚穿孔(26)对应的第二引脚穿孔(36)，所述第二引脚穿孔(36)内部设置有用于电连接所述引脚(42)的导电部。

9.根据权利要求8所述的一种半导体激光器散热封装结构，其特征在于，所述导电组件包括镀金穿管(31)，所述镀金穿管(31)均密封焊接于所述第二引脚穿孔(36)内，所述镀金穿管(31)内均嵌有镀金爪簧(32)，所述镀金爪簧(32)与所述引脚(42)电连接。

10.根据权利要求8所述的一种半导体激光器散热封装结构，其特征在于，所述控制板(3)后端设置有一个多孔绝缘罩(35)，所述多孔绝缘罩(35)上设置有与所述第二引脚穿孔(36)对应的绝缘孔(33)，并且所述多孔绝缘罩(35)中心还设置有定位针(34)，所述定位针(34)贯穿控制板(3)将所述多孔绝缘罩(35)固定在控制板(3)上。

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