JP2012531033A - レーザ用冷却モジュール、製造方法および該モジュールで製造した半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明が提起するレーザ用冷却モジュールに基づけば、それは連結プレートおよび液体冷却プレートを含み、前記連結プレートおよび液体冷却プレートの中央部に固定孔が垂直開設され、固定孔の両側にはそれぞれ入液孔および出液孔が設けられ、前記液体冷却プレートの入液孔内には放熱フィンが設けられ、前記液体冷却プレートの冷却モジュール入液孔に近い一端にはチップ実装領域が設けられ、前記液体冷却プレートのチップ実装領域にはヒートシンクおよびチップが設けられ、ヒートシンクとチップの正極面は接合し、前記チップの負極面と前記連結プレートとは接合し、前記連結プレートと液体冷却プレートとの間にはさらに絶縁プレートが設けられている。
Claims (13)
- 連結プレートおよび液体冷却プレートを含み、前記連結プレートおよび液体冷却プレートの中央部に固定孔が垂直開設され、前記固定孔の両側にそれぞれ入液孔および出液孔が設けられ、前記液体冷却プレートの入液孔内に放熱フィンが設けられ、前記液体冷却プレートの冷却モジュール入液孔に近い一端にチップ実装領域が設けられ、前記液体冷却プレートのチップ実装領域にヒートシンクおよびチップが設けられ、ヒートシンクとチップとの正極面が接合し、前記チップの負極面と前記連結プレートとが接合し、前記連結プレートと液体冷却プレートとの間にさらに絶縁プレートが設けられていることを特徴とするレーザ用冷却モジュール。
- 前記液体冷却プレートが厚さ1.6mmの金属、セラミック、ダイヤモンドまたは銅およびダイヤモンドの複合材料で作成されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ用冷却モジュール。
- 前記固定孔の直径が3.5mmであり、前記入液孔の直径が5.5mmであり、前記出液孔の直径が5.5mmであることを特徴とする請求項1に記載のレーザ用冷却モジュール。
- 前記液体冷却プレートの放熱フィンが、入液貫通孔内に固定される若干の金属プレートまたはハニカム状液体冷却プレートであることを特徴とする請求項1に記載のレーザ用冷却モジュール。
- 下液体冷却ブロックの入液貫通孔上端にシールリングが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ用冷却モジュール。
- 1)先ず液体冷却プレートを加工し、矩形プレートを加工するとともに、その表面を研磨し、その上に固定孔および出液孔を作成するステップと、
2)液体冷却プレートに入液孔および放熱フィンを加工し、液体冷却プレートの入液孔に近い一端にチップ実装領域を予め保留するステップと、
3)出液孔および入液孔上端に座繰り孔を加工し、液体冷却プレートの作成を完成するステップと、
4)液体冷却プレートを洗浄、乾燥した後に、侵食を防ぐために電気メッキ処理を行うステップと、
5)プレート接合技術を採用しハードソルダーによりチップの正極をヒートシンクに溶接して、リフロー半田付け技術でヒートシンク、チップおよび絶縁プレートと、マイクロ液体冷却プレートおよび銅連結プレートとを溶接し、液体冷却プレートのチップ実装領域に段差がない場合には、ソフトソルダーを採用してチップと液体冷却プレートを連結するステップと
を含むことを特徴とするレーザ用冷却モジュールの製造方法。 - チップ付き冷却モジュール、上液体冷却ブロック、正極連結プレート、連結プレート固定プレートおよび下液体冷却ブロックを含み、前記下液体冷却ブロック、冷却モジュールおよび上液体冷却ブロックが順次下から上へ積層して一体に連結され、前記下液体冷却ブロックの上端面の一側には段差が設けられ、前記段差には出液孔を備えた正極連結プレートと出液孔を備えた連結プレート固定プレートとが設けられ、前記下液体冷却ブロックには、前記冷却モジュールの固定孔、入液孔および出液孔に対応してそれぞれ下冷却ブロック固定孔、下冷却ブロック入液貫通孔および下冷却ブロック出液貫通孔が設けられ、前記上液体冷却ブロックには、前記冷却ブロックの固定孔、入液孔および出液孔に対応してそれぞれ固定ネジ孔、上冷却ブロック入液孔および上冷却ブロック出液孔、並びに前記上冷却ブロック入液孔と上冷却ブロック出液孔とを連通する連通孔が設けられ、前記冷却モジュールと前記上下両側の上液体冷却ブロックおよび下液体冷却ブロックが一つのボルトで前記下液体冷却ブロックおよび冷却モジュールの固定貫通孔を貫通し、前記上液体冷却ブロックのネジ孔に締結して一体となり、前記下冷却ブロック入液貫通孔、冷却モジュールの入液孔および上冷却モジュール入液孔が入液チャネルを構成し、前記上冷却モジュール出液孔、冷却モジュール出液孔、正極連結プレートおよび連結プレート固定プレートの出液孔および下冷却モジュール出液貫通孔が出液チャネルを構成することを特徴とする、請求項1に記載の冷却モジュールを使用したシングルバー半導体レーザ。
- 前記下液体冷却ブロックの入液貫通孔が下部入液孔、中部過渡階段孔および上端拡張孔からなり、前記上端拡張孔の孔口にシールリングが設けられていることを特徴とする請求項7に記載のシングルバー半導体レーザ。
- 下液体冷却ブロック、正極連結プレート、負極連結プレート、上液体冷却ブロック、二つ以上の並列の固定孔、入液孔、出液孔およびチップが設けられた冷却モジュールを含み、前記下液体冷却ブロック内には下液体冷却ブロック水平入液孔および下液体冷却ブロック水平出液孔が設けられ、前記下液体冷却ブロックの上端面には2セット以上の入出液孔が設けられ、前記入出液孔がセット毎に一つの垂直入液孔および一つの垂直出液孔を含み、前記垂直入液孔と下液体冷却ブロック水平入液孔が連通し、前記垂直出液孔と下液体冷却ブロック水平出液孔が連通し、前記2セット以上の、入液孔および出液孔が設けられた冷却モジュールは前記下液体冷却ブロック上端面のセット毎の入出液孔に対応して並列設置され、且つ各冷却モジュールの冷却モジュール入液孔および冷却モジュール出液孔はそれぞれ下液体冷却ブロック上のセット毎の入出液孔の垂直入液孔および垂直出液孔に連通し、各冷却モジュールと下液体冷却ブロックの間にはいずれも正極連結プレートが設けられ、各冷却モジュールの上面にはいずれも負極連結プレートが設けられ、前記負極連結プレートには前記上液体冷却ブロックが設置され、前記負極連結プレートには冷却モジュール中央部の固定孔に対応してボルト貫通孔が設けられ、前記下液体冷却ブロックには前記各冷却モジュールの固定孔に対応して1セットの垂直のボルト貫通孔が設けられ、前記上液体冷却ブロック内には液戻り連通孔が設けられ、上液体冷却ブロックの下端面には上液体冷却ブロック入液孔および上液体冷却ブロック出液孔が設けられ、上液体冷却ブロック入液孔および上液体冷却ブロック出液孔は液戻り連通孔に連通し、上液体冷却ブロックの下端面には、さらに固定ネジ孔が設けられ、前記下液体冷却ブロック、冷却モジュールおよび負極連結プレートはボルトにより前記上液体冷却ブロックに固定されていることを特徴とする、請求項1に記載の冷却モジュールを使用した水平アレイ式半導体レーザ。
- 前記それぞれ各冷却モジュール上下両側に設置される負極連結プレートと正極連結プレートとはいずれも下液体冷却ブロックに絶縁固定され、その中で各ブロックの冷却モジュールの負極連結プレートが隣接する冷却モジュールの正極連結プレートに連結され、各冷却モジュール上下側のセット毎の負極連結プレートおよび正極連結プレートが電気的に直列接続するようにし、前記負極連結プレートが負極タブにより引き出され、前記正極連結プレートが正極タブにより引き出されることを特徴とする請求項9に記載の水平アレイ式半導体レーザ。
- 前記下液体冷却ブロックの垂直入液孔の上端開口に拡大した長円形シンクスロットが設けられ、前記シンクスロットに防液シールリングが設けられていることを特徴とする請求項9に記載の水平アレイ式半導体レーザ。
- 下から上へ順次積層する下底板、正極ブロック、複数バー直列モジュール群、負極ブロック、上圧ブロックおよび液体冷却ブロックを含み、その中で、前記複数バー直列モジュール群が、複数のチップ付きの、入液孔および出液孔が設けられた冷却モジュールにより順次垂直積層してなり、前記冷却モジュールの入液孔および出液孔が前記複数バー直列モジュール群の入液チャネルおよび出液チャネルを構成し、前記正極ブロックには正極ブロック入液孔および正極ブロック出液孔が設けられ、前記負極ブロックには対応的に負極ブロック入液孔および負極ブロック出液孔が設置され、前記上圧ブロックには入液貫通孔および出液貫通孔が設けられ、前記液体冷却ブロックには液体冷却ブロック入液孔および液体冷却ブロック出液孔が設けられ、前記正極ブロック入液孔、入液チャネル、負極ブロック入液孔、入液貫通孔および液体冷却ブロック入液孔が順次連通し、前記正極ブロック出液孔、出液貫通孔、負極ブロック出液孔、出液貫通孔および液体冷却ブロック出液孔が順次連通し、前記下底板には対応的に下底板入液孔および下底板出液孔が設置され、前記下底板両側に側板が設けられ、前記正極ブロック、複数バー直列モジュール群および負極ブロックが順次積層実装された後に下底板の両側板の間に設置され、前記上圧ブロックが負極ブロックの上側に設けられるとともに下底板の両側板上端に固定連結し、前記上圧ブロック上側面には液体冷却ブロックが固定連結され、前記液体冷却ブロック内には導通孔が設置され、前記液体冷却ブロック入液孔と液体冷却ブロック出液孔の一端が導通孔を介して連通し、もう一端がそれぞれ上圧ブロックの入液貫通孔および出液貫通孔に連結し、前記下底板、正極ブロック、複数バー直列モジュール群、負極ブロックおよび上圧ブロックが中心貫通スクリューを介して積層アレイ形式で一体に連結されていることを特徴とする、請求項1に記載の冷却モジュールを使用した積層アレイ式半導体レーザ。
- 前記下底板の両側板の、発光面から遠い側にH型後板が固定連結されていることを特徴とする請求項12に記載の積層アレイ式半導体レーザ。
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