KR20060069401A

KR20060069401A - 반도체 부품용 냉각 장치 및 반도체 레이저 장치

Info

Publication number: KR20060069401A
Application number: KR1020060048772A
Authority: KR
Inventors: 데쯔로 사까노; 히로시 다끼가와; 유지 니시까와; 고지 하야노; 아끼노리 오오야마; 류스께 미야따
Original assignee: 화낙 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2006-06-21
Also published as: EP1513194A2; TW200515660A; CN1592010A; KR100606320B1; KR20050024609A; US20050141574A1; JP2005085824A

Abstract

본 발명은 기계적 강도 향상과 냉각액 압력 손실을 줄인 반도체 부품용 냉각 장치를 제공한다. 냉각 장치를 구성하는 판상 부재에, 냉각액 급배수용 개구부를 포함하여, 랜드부로 분할된 홈, 연장부와 분리대로 분할된 관통부로 이루어지는 유로를 형성하고, 랜드부, 연장부, 분리대를 인접하는 판상 부재에 접합시켜, 유로의 단면적을 늘려서 냉각액의 압력 손실을 저감시키면서, 냉각 장치의 기계적 강도를 향상시킨다. 다른 판상 부재에 대해서 랜드부, 연장부, 분리대를 동 위치에 형성하고, 강도를 한층 향상시킨다. 홈, 관통부는, 화학적 에칭으로 판상 부재의 외형과 동시에 성형할 수 있고, 동일 판재로 복수의 판상 부재를 동시에 제조할 수도 있다.

냉각 장치, 반도체 레이저 장치, 적층체, 냉각액, 기계적 강도

Description

반도체 부품용 냉각 장치 및 반도체 레이저 장치 {COOLING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR COMPONENT AND SEMICONDUCTOR LASER APPARATUS}

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 냉각 장치를 나타낸 사시도.

도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 냉각 장치에 사용되는 적층 전의 각 판상 부재를 나타낸 평면도로, 좌측 도면은 각 판상 부재의 상면, 우측 도면은 각 판상 부재의 하면(이면)의 패턴을 나타내고, 각 판상 부재는 적층하는 순번으로 배열되어 있다.

도3은 본 발명의 제2 실시 형태를 설명하기 위한 도면으로, 냉각 장치에 사용되는 적층 전의 각 판상 부재 중, 적층하는 순으로 상측의 3매에 대해서 평면도를 나타낸 것이다. 각 평면도에 있어서, 좌측 도면은 각 판상 부재의 상면, 우측 도면은 각 판상 부재의 하면(이면)의 패턴을 나타낸다.

도4는 본 발명의 제2 실시 형태를 설명하기 위한 다른 하나의 도면으로, 냉각 장치에 사용되는 적층 전의 각 판상 부재 중, 적층하는 순으로 상측에서 4매째 및 5매째에 대해서 나타낸 평면도이고, 각 평면도에 있어서, 좌측 도면은 각 판상 부재의 상면, 우측 도면은 각 판상 부재의 하면(이면)의 패턴을 나타낸다.

도5는 본 발명의 제3 실시 형태를 설명하기 위해, 냉각 장치의 일부분의 단면도를 나타낸 것으로, 서로 접합하고 있는 적어도1세트의 제1∼제3 랜드부, 제1 ∼제4 분리대, 또는 제1 또는 제2 연장부의 대응하는 위치의 폭이 서로 다르게 되어 있는 경우가 (a)에 도시되어 있다. 또한, 서로 접합하고 있는 적어도1세트의 제1∼제3 랜드부, 제1∼제4 분리대, 또는 제1 또는 제2 연장부의 대응하는 위치가, 대응하는 위치의 폭보다 적은 범위에서 폭방향으로 이동되어 있는 경우가, (b)에 도시되어 있다.

도6은 본 발명의 제4 실시 형태를 설명하기 위한 도면으로, 냉각 장치에 반도체 레이저를 장착한 반도체 레이저 장치를 위에서 본 평면도 (a)와, 동 평면도에 있어서 왼쪽 및 아래쪽에서 본 측면도 (b) 및 (c)로 나타낸 것이다.

도7은 하나의 종래 기술에 따른 냉각 장치를 나타낸 사시도.

도8은 도7에 도시한 냉각 장치에서 사용되는 적층 전의 각 판상 부재를 적층하는 순번으로 배열하여 나타낸 평면도.

도9는 다른 종래 기술에 따른 냉각 장치를 나타낸 사시도.

도10은 도9에 도시한 냉각 장치에서 사용되는 적층 전의 각 판상 부재를 적층하는 순번으로 배열하여 나타낸 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 판상 부재의 적층체로 이루어지는 냉각 장치

2 : 제1 판상 부재

3 : 제2 판상 부재

4 : 제3 판상 부재

5 : 입구 개구부

6 : 출구 개구부

7 : 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부

8 : 냉각액 유입 유로

9 : 냉각액 유출 유로

10 : (판상 부재 또는 냉각 장치의) 제1 변

11 : 리니어 LD 어레이(반도체 레이저)

12 : 빈 공간

13 : 제2 랜드부

14 : (랜드부로 분할된) 홈(으로 이루어지는 유로)

15 : 제2 연장부

16 : 제3 분리대

17 : (분리대로 분리된) 관통부(로 이루어지는 유로)

18 : 제4 분리대

19 : (제1 변 근방에 형성된) 관통공열

20 : 솔더층

21 : 솔더의 필렛

22 : 접합 영역

23 : 접합 영역에 내포할 수 있는 최대의 원

24 : 빈 공간의 짧은 쪽의 일변의 길이

25 : (빈 공간의) 단경

26 : 빈 공간과 인접하는 빈 공간과의 간극

27 : 판상 부재의 외주

28 : 제1 판상 부재에 형성된 입구 개구부에 대응하는 영역

29 : 제1 판상 부재에 형성된 출구 개구부에 대응하는 영역

30 : 제1 랜드부

31 : 제1 분리대

32 : 제3 랜드부

33 : 제1 연장부

34 : 제2 분리대

35 : 제4 판상 부재

36 : 제5 판상 부재

37 : 냉각액 유입 유로의 전폭

38 : 냉각액 유출 유로의 전폭

39 : 버퍼부

40 : 반도체 레이저 장착용 기판

41 : 냉각 장치의 반도체 레이저 장착용 기판의 장착면에 형성된 솔더의 필렛 형성을 위한 오목부 또는 홈

42 : 절연성 필름

43 : 금속 박판

44 : (금속 박판)의 슬릿

45 : (레이아웃을 수행하기 위한) 노치

본 발명은 반도체 레이저 등의 전자 디바이스 부품을 냉각하기 위한 냉각 장치에 관한 것이고, 특히 판상 부재를 적층하고 내부에 냉각액을 흐르게 하여 냉각하는 냉각 장치의 구조에 개량을 가하고, 판상 부재의 왜곡이나 박리를 방지하기 위해 기계적 강도를 높인 냉각 장치와 그 제조 방법 및 그 냉각 장치를 사용한 반도체 레이저 장치에 관한 것이다.

레이저의 용도 중 하나에 용접이나 절단 등의 가공 수단이 있다. 최근 높은 출력이 요구되는 이 용도에도, 반도체 레이저가 Nd:YAG 레이저 등의 고체 레이저의 여기용 광원으로서, 또는 직접 가공용 광원으로서 사용되도록 되어 왔다. 반도체 레이저는, 전기-광변환 효율이 50% 정도로 다른 어떤 레이저 보다도 높고, 파장을 가시에서 근적외의 범위로 비교적 자유롭게 선택할 수 있어 광섬유 케이블로 전송할 수 있는 등 광학계의 구조가 용이하고, 컴팩트하며 긴 수명 등의 특징이 있기 때문이다.

가공의 용도에 사용되는 반도체 레이저에는, kW급의 높은 출력이 요구되므로, LD(레이저 다이오드)를 모놀리식하게 집적화한 리니어 어레이가 이용되는 경우가 많다. 리니어 LD 어레이를 탑재한 반도체 레이저 장치를 다수 배열함으로써 필요한 출력을 얻고 있다.

반도체 레이저로부터는, 광출력 에너지와 동 정도의 쥴 열이 발생한다. 집적화한 리니어 LD 어레이는, 수십 W의 열 에너지가 발생하므로, 반도체 레이저의 온도 상승에 따른 광 출력의 저하와 특성의 열화를 방지하기 위한 냉각 장치가 필요하다. 출력이 높은 리니어 LD 어레이에는, 내부에 냉각수 등의 냉각액을 흐르게 하는 액티브한 냉각 장치를 이용하는 경우가 많다.

냉각 장치에 요구되는 것은, 냉각 성능이 높을 것, 반도체 레이저의 긴 수명을 살리는 의미에서도 신뢰성이 높을 것, 리니어 LD 어레이와 마찬가지로 다수 사용하므로 용적이 적고 저비용으로 제작할 수 있을 것이다. 냉각 성능이 높다는 특성에는, 냉각 장치내의 냉각액 유로에서의 압력 손실이 적고, 낮은 냉각액 공급 압력에서 필요로 하는 냉각 성능을 얻을 수 있는 것도 포함되어 있다.

냉각액을 사용하여 리니어 LD 어레이를 냉각하는 냉각 장치로서, 복수의 판상 부재를 적층한 냉각 장치가 있다. 적층한 판상 부재를 접합하는 방법으로서, 판상 부재 표면에 솔더층을 형성하여, 판상 부재를 적층한 상태에서 압력을 걸어 승온하여, 접합시키는 방법이 있다.

솔더링에 의한 접합은, 보다 높은 압력과 높은 처리 온도가 요구되는 확산 용접에 의한 접합에 비하여, 비용면에서 유리하다 . 또한, 냉각액의 유로의 내벽에 솔더층이 형성되므로, 비용이 드는 두꺼운 Au 도금 등을 실시하지 않더라도, 냉각액에 의한 침식을 방지할 수 있다는 이점도 있다. 도2는, 이와 같은 판상 부재의 적층체로 이루어지는 냉각 장치(1)를 사시도로 나타낸 것이며, 도3은 동 냉각 장치에 사용되고 있는 종래의 각 판상 부재를 평면도로 나타낸 것이다. 각 부재를 그린 평면도에 있어서, 점선으로 나타내어진 것은 , 판상 부재의 안쪽 측에 형성된 패턴을 나타내고 있다. 이들 도면에 있어서, 냉각 장치는, 제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3), 이 2매의 판상 부재 사이에 끼인 제3 판상 부재(4)로 구성되어 있고, 냉각 장치(1)의 제1 변(10) 근방에는, 반도체 레이저(리니어 LD 어레이(11))가 장착되어 있고, 냉각 장치(1)는 오링 등의 밀봉재를 사이에 끼고 더욱 적층(스택)하는 구조로 되어 있다. 복수의 냉각 장치를 스택함으로써, 입구 개구부(5), 출구 개구부(6)는 연결되어 냉각액을 급배수하는 공통 유로가 형성된다. 입구 개구부(5)로부터 냉각액 유입 유로(8)에 흘러든 냉각액은, 제1 변(10) 근방에 형성된 제3 판상 부재(4)의 관통 유로를 경유하여, 반도체 레이저(11)에서 발생한 열 에너지를 흡수한 후, 냉각액 유출 유로(9)를 통하여, 출구 개구부(6)로 배출된다. 판상 부재에 있어서, 입구 개구부(5), 출구 개구부(6), 제1 변(10) 근방에 형성된 제3 판상 부재(4)의 관통 유로 이외는, 판상 부재를 관통한 패턴은 없고, 냉각액 유입 유로(8), 냉각액 유출 유로(9)는 판상 부재의 두께보다 얇은 홈으로서 형성되어 있다. 관통부(7)는 냉각 장치의 위치 결정에 사용하기 위해 마련한 것이다.

도4는, 다른 종래의 냉각 장치(1)를 사시도로 나타낸 것이며, 도5는, 동 냉각 장치(1)에 사용되고 있는 각 판상 부재를 평면도로 나타낸 것이다. 이들 도면에 있어서, 냉각 장치(1)는 제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3), 이 2매의 판상 부재 사이에 끼인 제3 판상 부재(4), 제4 판상 부재(35), 제5 판상 부재(36)로 구성되어 있고, 냉각 장치(1)의 제1 변(10) 근방에는, 반도체 레이저(리니어 LD 어레이; 11)가 장착되어 있다. 이 종래의 냉각 장치(1)는, 도2 및 도3에 도시한 냉각 장치와 같이 리니어 LD 어레이(11)와 수직인 방향으로 적층(스택)하지 않고, 리니어 LD 어레이와 동 방향으로 배열하는 구조로 되어 있고, 리니어 LD 어레이 (11)가 장착되어 있는 제2 판상 부재(3)에는, 입구 개구부(5)도 출구 개구부(6)도 형성되어 있지 않다. 제1 판상 부재(2)의 입구 개구부(5)로부터 제3 판상 부재 (4)에 형성된 냉각액 유입 유로(8)에 흘러 든 냉각액은, 제1 변(10) 근방에 형성된 제4 판상 부재(35)의 관통 유로를 경유하여, 반도체 레이저(11)에서 발생한 열 에너지를 흡수한 후, 제5 판상 부재(36)에 형성된 냉각액 유출 유로(9)를 통하여, 제1 판상 부재(2)의 출구 개구부(6)로부터 냉각 장치외로 배출된다.

도4 및 도5에 도시한 냉각 장치(1)에서는, 판상 부재 내의 패턴은 모두 판상 부재를 관통하고 있는 관통부이며, 냉각액 유입 유로(8)는 제3 판상 부재(4)에만 형성되어 있고, 냉각액 유출 유로(9)는 제5 판상 부재(36)에만 형성되어 있다. 그 때문에, 5층의 판상 부재로 구성되고, 비교적 두꺼운 냉각 장치로 되어 있음에도 불구하고, 유로가 좁아 유로에서의 냉각액의 압력 손실이 크다. 압력 손실이 높으면, 소정의 냉각 성능을 얻기 위해 필요한 유량으로 냉각액을 흐르게 하려고 하면, 공급하는 냉각액의 압력이 높아져서, 냉각액 순환 장치에 대한 부하가 커질 뿐 아니라, 냉각 장치와 냉각액 급배수용 배관으로부터의 냉각액 누설의 위험성이 증가하여, 레이저 발진 장치 전체의 신뢰성을 저하시킨다. 냉각액을 판상 부재의 두께를 얇게 하여 판상 부재의 층수가 늘어남에 따라, 얇고 압력 손실이 적은 냉각 장치를 어느 정도는 실현할 수 있으나, 제2 판상 부재(3)의 개구부에 대응하는 영역은 인접하는 판상 부재 등에 의한 지지가 없으므로, 냉각액의 압력으로 팽창하거 나, 냉각액 누설을 방지하기 위해서 냉각 장치에 압력을 걸면 반대로 오목해지거나 하여, 판상 부재가 변형될 가능성이 높아진다.

상기한 종래 기술 중, 판상 부재의 적층체로 이루어지는 냉각 장치에 있어서, 리니어 LD 어레이를 장착하는 적층체의 외면에는 냉각액을 급배수하기 위한 입구 개구부나 출구 개구부가 없고, 적층체의 반대측의 외면에서 냉각액이 급배수되는 냉각 장치에 있어서는, 개구부가 형성되어 있지 않은 판상 부재의 개구부에 대응하는 영역은, 냉각 장치에 있어서 비교적 넓은 면적을 차지함에도 불구하고, 인접하는 판상 부재와 접합하고 있지 않고, 또한 인접하는 판상 부재 등에 의해 지지되어 있지 않으므로, 냉각액의 압력으로 팽창하거나, 냉각액 누설을 방지하기 위해 냉각 장치에 압력을 걸면 반대로 오목해지거나 하여, 판형 부재가 변형함으로써, 냉각액의 누설이 발생하는 등, 냉각 장치의 신뢰성 저하를 초래하는 경우가 있다.

이 문제에 대해서, 판상 부재를 두껍게 함으로써, 판상 부재의 변형을 방지하는 것은 가능하나, 가공 비용이 낮은 화학 에칭에 의한 성형이 곤란해지고, 에칭으로 성형할 수 있더라도 에칭 시간이 길어지는 등, 가공 비용 상승의 요인이 된다. 또한, 냉각 장치의 용적이 증가하여, 고밀도로 배치하는 것이 곤란해지는 문제도 있다.

또한, 냉각액 유로를 좁게 또는 얕게 하여 단면적을 작게 하면, 판상 부재의 기계적 강도는 향상되고, 판상 부재의 변형에 의한 냉각액 누설의 위험성은 저하하나, 냉각액 유로에서의 냉각액의 압력 손실이 커진다. 압력 손실이 높아지면, 소 정의 냉각 성능을 얻는데 필요한 유량의 냉각액을 흐르게 하기 위해서는, 공급하는 냉각액의 압력을 높게 할 필요가 있다. 그 결과, 전술한 바와 같이, 냉각액 순환 장치에 대한 부하가 증가할 뿐 아니라, 냉각 장치와 냉각액 급배수용 배관으로부터의 냉각액 누설의 위험성이 증대되고, 레이저 발진 장치 전체의 신뢰성이 저하한다. 또한, 냉각액 유로의 단면적을 늘리기 위해서, 하나의 냉각 장치에 사용하는 판상 부재의 매수가 많아지면, 냉각 장치의 용적이 증대함과 동시에, 냉각 장치의 비용도 당연히 높아진다.

본 발명은 판상 부재의 적층체로 이루어지는 냉각 장치에 있어서, 판상 부재의 구조를 개량하여 비용적으로 유리한 솔더링 접합에 의한 판상 부재의 접합 강도를 향상시키고, 가공 비용을 낮게 할 수 있는 얇은 판상 부재를 사용하면서, 가능한 한 적은 매수로 압력 손실을 저감하면서 기계적 강도를 높이고, 판상 부재의 변형이나 박리 등에 의한 냉각액 누설의 위험성이 적은 고신뢰성, 저비용, 고성능의 냉각 장치를 실현하는 기술을 제공하려는 것이다. 또한, 이 냉각 장치에 리니어 LD 어레이를 장착하여, 고출력, 고신뢰성, 저비용의 반도체 레이저 장치를 실현하는 기술을 제공하려는 것이다.

본 발명은, 적어도3매 이상의 판상 부재를 적층한 적층체로 이루어지고, 한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재에는 냉각액을 도입하기 위한 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 냉각액을 배출하기 위한 판상 부재를 관통한 출구 개구부를 구비하고, 다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는 판상 부재를 관통 한 입구 개구부와 판상 부재를 관통한 출구 개구부 모두가 형성되어 있지 않고, 상기 제1 판상 부재와 상기 제2 판상 부재 사이에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에는, 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 입구 개구부에 대응하는 위치에 입구 개구부나 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 출구 개구부에 대응하는 위치에 출구 개구부 중 적어도 한쪽의 판상 부재를 관통한 개구부를 구비한 반도체 부품용 냉각 장치에 있어서, 상기 제2 판상 부재의 상기 입구 개구부에 대응하는 영역과 상기 출구 개구부에 대응하는 영역 중, 적어도 한쪽의 개구부에 대응하는 영역 중 적어도 일부에 대하여, 상기 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에, 하나 이상의 제1 랜드부로 분할된 상기 제2 판상 부재의 두께보다 얕은 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 제공함으로써 달성된다.

판상 부재를 관통한 입구 개구부와 출구 개구부 모두가 형성되어 있지 않고, 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재의 입구 개구부 또는 출구 개구부에 대응하는 영역은, 통상 인접하는 판상 부재에 접합하지 않으므로, 기계적 강도가 저하하기 쉽고, 냉각액의 압력이나 외부로부터의 응력으로 변형되기 쉽다. 이 제2 판상 부재의 입구 개구부 또는 출구 개구부에 대응하는 영역의 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에, 제1 랜드부로 분할된 제2 판상 부재의 두께보다 얕은 홈을 형성함으로써, 냉각액의 유로의 단면적을 넓히면서, 제2 판상 부재의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 입구 개구부나 출구 개구부에 대응하는 영역 이외의 영역에, 판상 부재의 두께보다 얕은 제2 랜드부로 분할된 복수의 홈으로 이루어지는 유로를 형성하 고, 제2 판상 부재에 형성된 제1 랜드부를 제2 판상 부재에 형성된 제2 랜드부에 접속함으로써, 유로의 존재에 따른 판상 부재의 기계적 강도 저하를 최소한으로 저하할 수 있고, 유로의 합류 분기에 따른 냉각액의 압력 손실도 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은, 적어도3매 이상의 판상 부재를 적층한 적층체로 이루어지고, 한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재에는 냉각액을 도입하기 위한 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 냉각액을 배출하기 위한 판상 부재를 관통한 출구 개구부를 구비하고, 다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 판상 부재를 관통한 출구 개구부 모두가 형성되어 있지 않고, 상기 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 사이에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에는, 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 입구 개구부에 대응하는 위치에 입구 개구부나 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 출구 개구부에 대응하는 위치에 출구 개구부 중 적어도 한쪽 판상 부재를 관통한 개구부를 구비한 반도체 부품용 냉각 장치에 있어서, 제1 판상 부재의 입구 개구부와 출구 개구부가 제1 분리대로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 제공함으로써 달성된다.

또한, 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는, 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서는, 제1 판상 부재의 입구 개구부와 출구 개구부는 그 하나의 냉각 장치에 냉각액을 급배수하는 데에만 사용되므로, 입구 개구부와 출구 개구부의 면적이 약간 좁아져도, 그 개구부에서의 냉각액의 압력 손실은 무시할 수 있다. 따라서, 제1 판상 부재의 입구 개구부와 출구 개구부에 제1 분리대를 설치함으로써, 냉각액의 압력 손실을 거의 증대시킴 없이, 냉각 장치의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 판상 부재에 형성된 제1 분리대를, 제1 판상 부재의 유로에 형성된 제2 랜드부에 접속시킴으로써, 유로의 존재에 따른 판상 부재의 기계적 강도 저하를 최소한으로 억제할 수 있고, 유로의 합류 분기에 따른 냉각액의 압력 손실도 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는, 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서는, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 입구 개구부와 출구 개구부 모두 그 하나의 냉각 장치에 냉각액을 급배수하는 데에만 사용되므로, 입구 개구부와 출구 개구부의 면적이 약간 좁아지더라도, 그 개구부에서의 냉각액의 압력 손실은 무시할 수 있다. 따라서, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 입구 개구부 또는 출구 개구부에 대응하는 영역의 적어도 일부에, 판상 부재의 두께보다 얕은 홈을 분리하는 제3 랜드부, 판상 부재가 연장되어 개구되지 않은 영역인 제1 연장부, 또는 제2 분리대를 형성하고, 제2 판상 부재의 개구부에 대응하는 영역에 형성된 제1 랜드부의 적어도 일부를, 제2 판상 부재에 인접하여 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제3 랜드부를, 또는 제1 연장부, 또는 제2 분리대와 대응하는 위치에 형성하여 서로 접합시킴으로써, 제2 판상 부재의 개구부에 대응하는 영역의 기계적 강도가 더욱 향상되고, 냉각액의 압력에 따른 그 영역의 판상 부재의 팽창도 방지할 수 있다.

또한, 제1 판상 부재의 개구부에 형성된 제1 분리대를, 제1 판상 부재에 인접하여 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제1 연장부, 또는 상기 제2 분리대, 또는 상기 제3 랜드부와 대응하는 위치에 형성하여, 제1 분리대가 제1 연장부, 또는 제2 분리대, 또는 제3 랜드부에 접합시킴으로써, 개구부에 대응하는 영역의 기계적 강도를 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제1 연장부, 또는 상기 제2 분리대, 또는 제3 랜드부를 같은 판상 부재에 형성되어 있는 유로의 제2 랜드부에 접속시킴으로써, 유로의 존재에 따른 판상 부재의 기계적 강도 저하를 최소한으로 억제할 수 있고, 유로의 합류 분기에 따른 냉각액의 압력 손실도 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 사이에, 복수의 제3 및 제4 이후의 판상 부재를 배치한 냉각 장치에 있어서는, 제3 및 제4 이후의 판상 부재 중, 1매의 판상 부재에 형성된 제1 연장부, 또는 제2 분리대, 또는 제3 랜드부를, 인접하여 배치된 다른 1매에 형성된 제1 연장부, 또는 제2 분리대, 또는 제3 랜드부에 대응하는 위치에 형성하여, 인접하여 배치된 상기 다른 1매에 형성된 제1 연장부, 또는 제2 분리대, 또는 제3 랜드부에 접합시킴으로써, 개구부에 대응하는 영역의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 입구 개구부 또는 출구 개구부에 대응하는 영역 이외의 영역에, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공 이외에, 제2 연장부를 갖는 관통부, 또는 제3 분리대로 분리된 관통부에 의한 유로를 형성함으로써, 냉각액의 유로의 단면적을 늘려서, 냉각액의 압력 손실을 저감하면서, 냉각 장치의 기계적 강도 저하를 방지할 수 있다. 또한, 제2 랜드부, 또는 제2 연장부, 또는 제3 분리대를, 인접하여 배치되는 판상 부재에 접합시킴으로써, 냉각 장치의 기계적 강도를 한층 향상시킬 수 있다.

제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 상기의 관통공도, 제4 분리대로 분리된 복수의 관통공이 일열로 배열된 관통공열로 함으로써, 제1 변 부근의 판상 부재의 변형을 방지할 수 있고, 냉각 장치의 기계적 강도를 향상한다. 또한, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제4 분리대를, 인접하여 설치된 판상 부재의 제2 랜드부, 또는 다른 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제4 분리대와 접합시킴으로써, 냉각 장치의 제1 변 부근의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제4 분리대를, 같은 판상 부재에 형성된 유로의 제2 랜드부에 접속시킴으로써, 유로의 존재에 따른 판상 부재의 기계적 강도 저하를 최소한으로 억제할 수 있고, 유로의 합류 분기에 따른 냉각액의 압력 손실도 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는, 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서, 출구 개구부가 입구 개구부보다 판상 부재의 제1 변에 가까운 위치에 형성되고, 입구 개구부로부터 유입한 냉각액이, 제1 판상 부재와, 제1 판상 부재에 인접하여 배치된 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 적어도 어느 것의 판상 부재에 출구 개구부를 우회하여 형성된 냉각액 유입 유로를 지나, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공을 경유하여, 제2 판상 부재와, 제2 판상 부재와 인접하여 배치된 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유출 유로를 지나, 출구 개구부로 배출되는 유로 구조를 갖는 냉각 장치에 있어서는, 제2 판상 부재에도 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에 판상 부재의 두께보다 얕은 홈으로 이루어지는 냉각액 유입 유로의 일부를 형성함으로써, 냉각액의 압력 손실을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 입구 개구부, 출구 개구부, 냉각액 유입 유로, 냉각액 유출 유로라는 명칭은, 냉각액을 피냉각체인 반도체 부품이 장착되어 있는 제2 판상 부재에 스프레이되는 방향으로 흐르게 하고, 즉, 냉각액을 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공을 제1 판상 부재측에서 제2 판상 부재측으로 흐르게 하는 것을 상정하여 이름 붙여졌으나, 냉각액은 역방향으로 흐르게 하고, 출구 개구부로부터 유입시켜 냉각액 유출 유로, 냉각액 유입 유로의 순으로 경유하여 입구 개구부로 배출할 수도 있다.

또한, 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는, 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서, 입구 개구부가 출구 개구부보다 판상 부재의 제1 변에 가까운 위치에 형성되고, 입구 개구부로부터 유입한 냉각액이 제1 판상 부재와, 제1 판상 부재와 인접하여 배치된 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 것의 판상 부재에 형성된 냉각액 유입 유로를 지나, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공을 경유하여, 제2 판상 부재와, 제2 판상 부재와 인접하여 배치된 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유출 유로를 지나, 출구 개구부로 배출되는 유로 구조를 갖는 냉각 장치에 있어서는, 제2 랜드부로 분리된 홈과 제2 랜드부를 포함한 냉각액 유로의 전폭, 또는 제2 연장부를 갖는 관통부와 제2 연장부를 포함한 냉각액 유로의 전폭, 또는 제3 분리대로 분리된 관통부와 제3 분리대를 포함한 냉각액 유로의 전폭이, 어느 위치에 있어서도, 적어도 입구 개구부 또는 출구 개구부의 직경 또는 대응하는 폭과 동등하거나, 그 이상으로 넓힘으로써, 냉각액의 압력 손실이 적고, 기계적 강도가 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다.

또한, 냉각액 유입 유로를 구성하고 있는 제2 랜드부, 또는 제3 분리대를, 냉각액 유출 유로를 구성하고 있는 제2 랜드부, 또는 제3 분리대와 대응하는 위치에 형성함으로써, 냉각 장치의 외부로부터 냉각 장치에 걸리는 압력에 대한 냉각 장치의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 사이에, 3매 이상의 판상 부재, 즉, 제3, 제4 및 제5 이후의 판상 부재가 배치된 적층체로 이루어지는 냉각 장치에 있어서는, 중앙으로부터 제1 판상 부재측에 배치된 판상 부재의 유로 구조가 대략 같으며, 중앙으로부터 제2 판상 부재측에 배치된 판상 부재의 유로 구조가 대략 같으면, 냉각 장치의 외부로부터 냉각 장치에 걸리는 압력에 대한 냉각 장치의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 사이에, 4매 이상의 판상 부재를 배치하는 경우는, 완전히 같은 구조의 판상 부재를 복수매 사용할 수 있어, 부품 점수의 증가에 따른 비용 상승을 방지할 수 있다.

또한, 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 사이에, 3매 이상의 판상 부재, 즉, 제3, 제4 및 제5 이후의 판상 부재가 배치된 적층체로 이루어지는 냉각 장치에 있어서, 중앙으로부터 제1 판상 부재측에 배치된 제3 또는 제4 이후 판상 부재 중, 적어도1매의 판상 부재에, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공보다 판상 부재의 중앙 부근에, 냉각액 유입 유로의 전폭을 가로지르는 관통 영역인 냉각액의 버퍼부를 형성함으로써, 냉각 장치의 기계적 강도를 증대하기 위해 형성된 제1 랜드부, 제2 랜드부, 제3 랜드부, 제1 연장부, 제2 연장부, 제1 분리대, 제2 분리대, 제3 분리대에 따라 다른 냉각액 유입 유로를 흘러 온 냉각액이 합류하여, 같은 압력이 된 후, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공에 균일하게 흘러 들어가므로, 반도체 부품, 특히 리니어 LD 어레이와 같이 긴 반도체 부품을 균일하게 냉각할 수 있다.

또한, 제1 랜드부, 제2 랜드부 또는 제3 랜드부로 분할된 판상 부재의 두께 보다도 얕은 홈, 제1 분리대 또는 제2 분리대로 분리된 개구부, 제3 분리대로 분리된 유로를 형성하는 관통부, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공, 제1 연장부를 갖는 개구부, 제2 연장부를 갖고 유로를 형성하는 관통부를, 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술로 형성하면, 가공 비용이 상승하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 적어도3매 이상의 판상 부재를 적층한 적층체로 이루어지고, 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재에는, 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 출구 개구 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서, 판상 부재를 확산 용접에 의해 서로 접합하여 적층함으로써, 기계적 강도가 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 한편, 판상 부재의 접합면에 솔더층을 형성하여 판상 부재를 서로 접합하여 적층하는 방법은, 전술한 바와 같이, 확산 용접에 의한 접합에 비하여, 낮은 압력과 낮은 처리 온도로 접합할 수 있으므로 비용면에서 유리하다. 또한, 냉각액의 유로의 내벽에 솔더층이 형성되므로, 비용이 드는 두꺼운 Au 도금 등을 실시하지 않고도, 냉각액에 의한 침식을 방지할 수 있다는 이점도 있다.

또한, 솔더링에 의해 판상 부재를 접합하는 경우, 1매의 판상 부재에서의 제1∼제3 랜드부, 제1∼제4 분리대, 또는 제1 또는 제2 연장부의 적어도 일부를, 인접하여 배치되는 판상 부재의 제1∼제3 랜드부, 제1∼제4 분리대, 또는 제1 또는 제2 연장부의 적어도 일부와 대략 대응하는 위치에 형성하고, 서로 접합시키는 1세트에 대해, 대응하는 위치의 폭을 서로 달리할 수 있거나, 대응하는 위치의 폭보다 적은 범위에서 폭 방향으로 이동시킬 수 있음으로써, 접합부에 솔더의 필렛을 형성시켜 접합 강도를 높여, 판상 부재의 박리 등의 변형을 방지할 수 있다.

상기 냉각 장치의 판상 부재의 재료를 열전도율이 높은 구리 또는 구리의 합금으로 함으로써, 냉각 성능이 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 구리 또는 구리의 합금으로 이루어지는 판상 부재는, 확산 용접이 가능하며, 접합면에 솔더층을 형성하여 솔더링 접합하는 것도 가능하다. 판상 부재를 접합하기 위한 솔더층의 솔더에는, Sn, Sn과 공정을 형성하는 재료를 포함하는 2원 이상의 합금, In, In을 포함하는 2원 이상의 합금, Ni, Ni를 포함하는 2원 이상의 합금을 채용할 수 있다. 또한, 솔더층은 증착 또는 도금에 의해 형성할 수 있다. 상기 솔더층의 바탕 처리 로서 금속 피막을 형성해 둘 수도 있다. 이 금속 피막의 재료로서는, 예를 들면 Ni, Ti, Pt 또는 Cr 등이 있다.

상기 냉각 장치에 있어서, 판상 부재에 형성된 입구 개구부, 출구 개구부, 냉각액의 유로, 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부, 솔더링 필렛을 형성시키기 위해 접합면에 설치된 빈 공간, 판상 부재의 외형의 모든 성형을 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술만으로 수행함으로써, 가공 비용을 상승시키지 않고, 냉각액의 압력 손실이 적고, 기계적 강도가 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 특히, 판상 부재의 모든 성형을 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적 하프 에칭만으로 수행함으로써, 가공 비용을 저감할 수 있다.

상기 성형 장소 이외에, 판상 부재에 형성된 제2 판상 부재에 형성된 제1 랜드부로 분리된 홈, 제1 판상 부재에 형성된 제1 분리대로 분리된 개구부, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제1 연장부를 가지거나 제2 분리대로 분리된 개구부, 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 제3 랜드부로 분리된 홈, 제2 랜드부로 분리된 홈, 제2 연장부를 가지거나 제3 분리대로 분리된 관통부, 제1 변에 근접하여 형성된 제4 분리대로 분리된 관통공열도, 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술만으로 성형할 수 있다. 이들 구조물도 포함하여 판상 부재의 모든 성형을, 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭만으로 수행함으로써, 냉각액의 압력 손실을 저감하고, 냉각 장치의 기계적 강도를 향상시키기 위해, 상기와 같이, 판상 부재의 구조를 복잡화하더라도, 가공 비용은 낮게 유지할 수 있다.

상기와 같이, 판상 부재의 모든 성형을, 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭만으로 수행할 경우, 1매의 판재로 동시에 다수의 판상 부재를 제조할 수 있고, 성형된 다수의 판상 부재가 미소한 브릿지로 원 판재에 접속된 상태로 가공하고, 판상 부재를 적층하여 서로 접합한 후, 브릿지를 프레스 금형 등으로 잘라냄으로써, 다수의 냉각 장치를 저비용으로 제조할 수 있게 된다.

반도체 부품으로서, 반도체 레이저가 상기와 같이 기계적 강도가 높고 저비용의 냉각 장치에 장착되어 있는 반도체 레이저 장치는, 반도체 레이저의 온도 상승도 적고, 높은 출력, 높은 신뢰성, 저비용을 달성할 수 있다. 반도체 레이저가 단면 출사형 반도체 레이저인 경우, 냉각 장치의 제1 변 근방으로부터 레이저 광이 냉각 장치에 차단됨 없이 출사할 수 있다. 또한, 단면 출사형 반도체 레이저가, 레이저 에미터부가 복수개 형성된 모놀리식한 리니어 LD 어레이의 경우, 리니어 LD 어레이의 폭을, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공의 폭, 또는 관통공열의 제4 분리대를 포함한 전폭과 대략 같도록 함으로써, 리니어 LD 어레이가 균일하게 냉각되어, 각 레이저 에미터가 균일한 특성을 나타내게 된다.

도1 및 도2는, 본 발명에 따른 제1 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 1에는 본 발명의 냉각 장치(1)가 사시도로 도시되고, 도2에는 동 냉각 장치(1)에 사용되는 적층 전의 각 판상 부재가 평면도로 도시되어 있다. 각 평면도에 있어서, 좌측 도면은 각 판상 부재의 상면, 우측 도면은 각 판상 부재의 하면(이면)의 패턴을 나타낸다. 각 판상 부재는, 적층하는 순번으로 배열되어 있다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 냉각 장치는 제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3)와 제3 판상 부재(4)의 적층체로 이루어지고, 한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재(2)에는, 냉각액을 도입하기 위한 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)와 냉각액을 배출하기 위한 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6)가 형성되어 있으나, 다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재(3)에는 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)와 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6) 중 어느 것도 형성되어 있지 않다. 제1 내지 제3 판상 부재에는 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부(7), 냉각액 유입용 유로(8), 제2 판상 부재에는 냉각액 유출용 유로(9)가 형성되어 있다. 또한, 제3 판상 부재에는 제1 변(10) 근방에도 관통부가 형성되어 있다.

도2에서, 제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3)에는 판상 부재의 두께보다 얇은 제2 랜드부(13)에서 분할된 복수의 홈(14)으로 된 유로가 형성되어 있으며, 제3 판상 부재에는 판상 부재의 두께보다 얇은 제2 랜드부(13)에서 분할된 복수의 홈(14)으로 된 유로와, 제2의 연장부(15)를 갖는 관통부와 제3 분리대(16)에서 분리된 관통부(17)에 의한 유로가 형성되어 있다. 제3 판상 부재의 제1 변(10)에 근접하게 마련된 관통공은, 제4 분리대(18)로 분리된 복수의 관통공이 일열로 배열된 관통공열(19)로 형성되어 있다.

제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3) 사이에 배치되어 있는 제3 판상 부재(4)에는, 제1 판상 부재에 형성된 입구 개구부(5)에 대응하는 영역(28)의 일부에 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)가 형성되고, 제1 판상 부재에 형성된 출구 개구부(6)에 대응하는 영역(29)에 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6)가 형성되어 있다. 또한, 제1∼3 판상 부재에는 냉각액 유입용 유로(8), 제2 판상 부재에는 냉각액 유출용 유로(9)가 형성되어 있다. 또한, 제3 판상 부재에는 제1 변(10)의 근방에 제4 분리대(18)로 분리된 복수의 관통공이 일열로 배열된 관통공열(19)이 형성되어 있다. 관통공열(19) 대신에, 제4 분리대(18)가 형성되어 있지 않은 슬릿을 형성할 수도 있다.

그리고, 모든 대향하는 판상 부재의 접합면의 한 쪽 접합면에, 입구 개구부(5), 출구 개구부(6), 냉각액의 유로 또는 냉각 장치의 위치 결정을 위해 사용하는 관통부(7) 이외의 오목부, 홈 또는 관통부로 된 빈 공간(12)이 형성되어 있다. 판상 부재를 적층하고 압력을 걸은 상태에서 승온하여, 솔더링층의 솔더가 용융되어, 상기 빈 공간(12)에 용융 솔더링이 모여서 판상 부재의 접합면 사이에 솔더링 필렛이 형성되어, 판상 부재의 접합 강도가 향상된다.

냉각액은, 입구 개구부(5)로부터 냉각액 유입 유로(8)로 도입되고, 관통공열(19)을 경유하여, 냉각액 유출 유로(9)로 흘러들어, 출구 개구부(6)로 배출됨으로써, 관통공열(19)에 대응하는 위치 근방의 적층체의 외면에 적층체와 열적으로 접속하여 장착된 반도체 부품을 냉각한다. 본 실시 형태에 있어서는, 피냉각체인 반도체 부품은, 리니어 LD 어레이(11)이며, 냉각 장치(1)의 제1 변(10) 근방의 외 면에 장착되어 있다.

도1, 도2에 도시한 본 발명의 실시 형태에 있어서, 제2 판상 부재(3)의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29)의 일부에는, 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에, 제1 랜드부(30)로 분할된 제2 판상 부재(3)의 두께보다 얕은 홈(14)이 형성되어 있다. 이 제2 판상 부재(3)에 형성된 제1 랜드부(30)로 분할된 홈(14)에 의해, 제2 판상 부재(3)의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29)의 기계적 강도를 거의 저하시키지 않고, 냉각액 유로의 단면적을 증가시켜, 냉각액의 압력 손실을 저감할 수 있다.

제2 판상 부재의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 이외의 영역에는, 판상 부재의 두께보다 얕게 제2 랜드부(13)로 분할된 복수의 홈(14)으로 이루어지는 유로가 형성되고, 제2 판상 부재에 형성된 제1 랜드부(30)가, 제2 판상 부재에 형성된 제2 랜드부(13)에 접속되어 있다. 양쪽 랜드부가 접속되어 있음으로써, 랜드부가 접속되어 있지 않은 경우에 비해서, 기계적 강도가 높아짐과 동시에, 냉각액에 합류나 분기에 따른 냉각액의 압력 손실의 증가를 방지할 수 있다.

또한, 도1, 도2에 도시한 본 발명의 실시 형태에 있어서, 제1 판상 부재 (2)의 입구 개구부(5)와 출구 개구부(6)는, 제1 분리대(31)로 분리되어 있다. 또한, 제1 판상 부재(2)에 형성된 제1 분리대(31)의 일부는, 제1 판상 부재(2)에 형성된 제2 랜드부(13)에 접속되어 있다. 또한, 제3 판상 부재(4)의 입구 개구부에 대응 하는 영역(28)의 일부에는, 제3 랜드부(32)로 분리된 판상 부재의 두께보다 얕은 홈(14)이 형성되어 있다. 또한, 제3 판상 부재(4)의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)에는, 판상 부재를 관통하여 개구하고 있는 영역과 판상 부재가 연장하여 개구하지 않는 영역인 제1 연장부(33)가 혼재하고 있다.

또한, 제3 판상 부재(4)의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29)에는, 판상 부재를 관통하여 개구하고 있는 영역을 분리하는 제2 분리대(34)가 형성되어 있다.

도1, 도2에 도시한 본 발명의 실시 형태에 있어서, 제2 판상 부재(3)의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29)에 형성된 제1 랜드부(30)는, 제2 판상 부재에 인접하여 배치되는 제3 판상 부재(4)에 형성된 제1 연장부(33)와 제2 분리대(34)의 일부와 대응하는 위치에 형성되어 있고, 판상 부재를 적층함으로써, 제1 랜드부(30)는 제1 연장부(33)와 제2 분리대(34)에 접합되도록 되어 있다.

또한, 제1 판상 부재(2)의 개구부에 형성된 제1 분리대(31)는, 제1 판상 부재(2)에 인접하여 배치되는 제3 판상 부재(4)에 형성된 제1 연장부(33)와 제2 분리대(34)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 판상 부재를 적층함으로써, 제1 분리대 (31)가, 제1 연장부(33)와 제2 분리대(34)에 접합되도록 되어 있다. 또한, 제3 판상 부재(4)에 형성된 제1 연장부(33)와 제2 분리대(34)는, 같은 판상 부재에 형성되어 있는 제2 랜드부(13)에 접속되어 있다. 이와 같이, 입구 개구부에 대응하는 영역 (28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29)에 형성된 개구부나 유로를 분할하는 구조물이 인접하는 판상 부재의 동일 구조물과 접합하도록 함으로써, 판상 부재의 박리가 발생되기 어려워짐과 동시에, 구조물이 서로 지지함으로써 판상 부재의 변형도 일어나기 어려워진다.

또한, 도1, 도2에 도시한 본 발명의 실시 형태에서는, 제3 판상 부재(4)의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 이외의 영역에, 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공열(19) 이외에, 제2 연장부(15)를 갖고, 또한 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17)에 의한 유로가 형성되어 있다. 그리고, 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 이외의 영역에 형성된 유로를 분할하는 제2 랜드부(13), 제2 연장부(15), 제3 분리대(16)의 대부분은, 인접하여 배치되는 판상 부재에 접합하는 위치에 형성되어 있다. 그 때문에, 판상 부재를 적층하여 접합하면, 기계적 강도가 높아져, 변형되기 어려워진다.

또한, 도1, 도2에 도시한 본 발명의 실시 형태에서는, 제3 판상 부재(4)의 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공은 제4 분리대(18)로 분리된 관통공열(19)로서 형성되어 있다. 제3 판상 부재(4)에 형성된 제4 분리대(18)는, 인접하여 설치된 제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3)의 제2 랜드부(13)와 접합하도록 형성되어 있다. 또한, 제3 판상 부재(4)에 형성된 제4 분리대(18)는, 같은 판상 부재에 형성된 제2 랜드부(13)에 접속되어 있다. 이에 따라, 제1 변(10) 근방의 기계적 강도가 높아짐과 동시에, 제1 변(10) 근방의 판상 부재간의 열전도가 좋아져, 냉각 장치의 냉각 성능이 향상된다.

또한, 도1, 도2에 도시한 본 발명의 실시 형태에서는, 출구 개구부(6)는 입 구 개구부(5)보다 제1 변(10)에 가까운 위치에 형성되어 있다. 입구 개구부 (5)로부터 유입한 냉각액이, 제1 판상 부재(2)와 제3 판상 부재(4)에 형성되어 있는 출구 개구부(6)를 우회하여 형성된 냉각액 유입 유로(8)를 지나, 제1 변(10)에 근접하여 제3 판상 부재(4)에 형성된 관통공열(19)을 경유하여, 제2 판상 부재(3)에 형성된 냉각액 유출 유로(9)를 지나, 출구 개구부(6)에 배출되는 유로 구조를 가짐과 동시에, 제2 판상 부재(3)에도 상기 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에 판상 부재의 두께보다 얕은 홈으로 이루어지는 냉각액 유입 유로(8)의 일부가 형성되어 있다. 이와 같이, 냉각액의 유입구로부터 가장 먼 판상 부재인 제2 판상 부재(3)에도 냉각액 유입 유로(8)를 형성함으로써, 출구 개구부(6)를 우회하더라도, 냉각액 유입 유로(8)의 단면적을 넓힐 수 있어, 냉각액의 압력 손실은 적게 할 수 있다. 제2 판상 부재(3)에 형성된 냉각액 유입 유로(8)에는, 제3 판상 부재 (4)에 접합하는 제1 또는 제2 랜드부가 형성되어 있으므로, 기계적 강도의 저하는 방지할 수 있다.

또한, 제1 변(10)에 비교적 가까운 장소에 대해서는, 제1 판상 부재(2)의 냉각액 유입 유로(8)를 구성하고 있는 제2 랜드부(13)는, 제2 판상 부재(3)의 냉각액 유출 유로(9)를 구성하고 있는 제2 랜드부(13)와 대응하는 위치에 형성되어 있다. 이에 따라, 제1 변(10)에 비교적 가까운 장소의 기계적 강도가 높아진다. 이 장소의 유로가 제2 랜드부(13)로 미세하게 분할되어 있는 것은, 냉각액과 판상 부재간의 열교환 효율을 높이기 위함이다.

판상 부재의 표면에 솔더층을 형성하여, 판상 부재를 솔더링으로 접합하여 적층체로 이루어지는 냉각 장치(1)를 제작하는 경우는, 도2에 도시한 바와 같이, 판상 부재의 접합면에 상기 빈 공간(12)을 형성할 수도 있다.

다음에, 도3 및 도4는, 본 발명에 따른 제5 실시 형태를 설명하기 위한 도면이며, 본 발명의 냉각 장치(1)에 사용되는 적층 전의 각 판상 부재의 평면도를 나타낸 것이다. 도3에는, 적층 전의 각 판상 부재 중, 적층하는 순으로 상측의 3매가 도시되고, 도4에는, 적층하는 순으로 상측에서 4매째 및 5매째가 도시되어 있다. 또한, 양 도면에 있어서, 좌측 도면은 각 판상 부재의 상면, 우측 도면은 각 판상 부재의 하면(이면)의 패턴을 나타내고 있다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 냉각 장치(1)는 5매의 판상 부재의 적층체로 이루어지고, 한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재 (2)에는, 냉각액을 도입하기 위한 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)와 냉각액을 배출하기 위한 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6)가 형성되어 있으나, 다른쪽 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재(3)에는 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)와 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6) 중 어느 것도 형성되어 있지 않다.

제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3) 사이에는, 제3 판상 부재(4), 제4 판상 부재(35), 제5 판상 부재(36)가 배치되어 있고, 제3∼제5 판상 부재에 형성된 제2 분리대(34)는, 인접하여 배치된 다른 1매에 형성된 제2 분리대(34)에 대응하는 위치에 형성되어, 판상 부재를 적층함으로써, 인접하여 배치된 다른 1매에 형성된 제2 분리대(34)에 접합되도록 되어 있다. 제3∼제5 판상 부재의 입구 개구부(5) 또는 출구 개구부(6)에 형성된 제2 분리대(34)가 인접하는 판상 부재간에서 접합됨 으로써, 제2 분리대(34)의 기계적 강도가 높아짐과 동시에, 접합되어 강도가 증대된 제2 분리대(34)에 의해서, 이에 접합되어 있는 제1 판상 부재(2)에 형성된 제1 분리대(31), 제2 판상 부재(3)에 형성된 제1 랜드부(30)의 기계적 강도가 향상되어, 변형을 일으키기 어려워진다.

제3∼제5 판상 부재의 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 이외의 영역에는, 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공열(19) 이외에, 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17)에 의한 유로가 형성되어 있다. 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 이외의 영역에 형성된 유로를 분할하는 제2 랜드부(13), 제3 분리대(16)의 대부분은, 인접하여 배치되는 판상 부재에 접합하는 위치에 형성되어 있다.

제3∼제5 판상 부재의 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공은, 제4 분리대 (18)로 분리된 관통공열(19)로서 형성되어 있다. 제3∼제5 판상 부재에 형성된 제4 분리대(18)는, 인접하여 설치된 제3∼제5 판상 부재의 제4 분리대(13)와 접합하도록 형성되어 있다. 또한, 제3 판상 부재(4)와 제5 판상 부재(36)에 형성된 제4 분리대(18)는, 같은 판상 부재에 형성된 제2 랜드부(13)에 접속되어 있다. 그 결과, 냉각액의 흐름이 원활하게 되어 압력 손실의 상승이 억제됨과 동시에, 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공열(19)의 기계적 강도를 높이는 효과가 있다. 또한, 제1 변(10) 근방의 판상 부재간의 열전도가 좋아져, 냉각 장치(1)의 냉각 성능이 향상된다.

또한, 도3, 도4에 도시한 본 발명의 실시 형태에서는, 입구 개구부(5)는 출 구 개구부(6) 보다 제1 변(10)에 가까운 위치에 형성되어 있다. 입구 개구부 (5)로부터 유입한 냉각액이, 제1 판상 부재(2)와 제3∼제4 판상 부재에 형성된 냉각액 유입 유로(8)를 지나, 제1 변(10)에 근접하여 제3∼제5 판상 부재에 형성된 관통공열(19)을 경유하여, 제2 판상 부재(3)와 제5 판상 부재(36)의 적어도 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유출 유로(9)를 지나, 출구 개구부(6)로 배출되는 유로 구조를 가짐과 동시에, 제2 랜드부(13)로 분리된 홈(14)과 제2 홈(13)을 포함한 냉각액 유입 유로의 전폭(37)과 냉각액 유출 유로의 전폭(38),제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17)와 제3 분리대(16)를 포함한 냉각액 유출 유로의 전폭(38)이, 어느 위치에 있어서도, 입구 개구부(5) 또는 출구 개구부(6)의 직경보다 넓게 되어 있다. 입구 개구부(5) 또는 출구 개구부의 근방을 제외하면, 판상 부재의 대응하는 폭의 70% 이상의 넓이로 되어 있다. 이는 개구부를 우회하지 않고 유로를 형성하고 있기 때문이며, 제2 판상 부재의 입구 개구부에 대응하는 영역(28), 출구 개구부에 대응하는 영역(29)에도 제2 랜드부(13)로 분할된 유로를 형성한 것이 작용하여, 기계적 강도를 저하시키지 않고, 넓은 유로 단면적을 확보하여 냉각액의 압력 손실을 저하시킬 수 있다.

제1 변(10)에 비교적 가까운 장소에 대해서는, 제1 판상 부재(2)의 냉각액 유입 유로(8)를 구성하고 있는 제2 랜드부(13)는, 제2 판상 부재(3)의 냉각액 유출 유로(9)를 구성하고 있는 제2 랜드부(13)와 대응하는 위치에 형성되어 있다. 이에 따라, 제1 변(10)에 비교적 가까운 장소의 기계적 강도가 높아진다. 이 장소의 유로가 제2 랜드부(13)로 미세하게 분할되어 있는 것은, 전술한 바와 같이, 냉각액과 판상 부재간의 열교환 효율을 높이기 위함이다.

또한, 도3, 도4 에 도시한 본 발명의 실시 형태에서는, 제1 판상 부재(2)와 중앙으로부터 제1 판상 부재측에 배치된 제3 판상 부재(4)의 유로 구조는 같은 부분이 많고, 제2 판상 부재(3)와, 중앙으로부터 제2 판상 부재측에 배치된 제5 판상 부재(36)의 유로 구조는 대략 같다. 판상 부재의 유로 구조가 같다는 것은, 랜드부나 분리대의 어느 장소가 같다는 것을 나타내며, 접합된 판상 부재의 기계적 강도가 높아져 변형되기 어려워진다.

또한, 도3, 도4에 있어서, 제1 판상 부재(2)와 제4 판상 부재(35) 사이에는, 제3 판상 부재(4)와 완전히 같은 구조의 판상 부재를 1매 이상 추가할 수도 있다. 제2 판상 부재(3)와 제4 판상 부재(35) 사이에는, 제5 판상 부재(36)와 완전히 같은 구조의 판상 부재를 1매 이상 추가할 수도 있다. 판상 부재의 추가에 의해서, 냉각 장치(1)의 두께는 두껍게 되나, 유로 단면적이 증대되어 냉각액의 압력 손실을 저하시킬 수 있다. 바꿔 말하면, 추가하는 판상 부재의 매수를 임의의 매수로 조절함으로써, 냉각액의 압력 손실을 희망하는 압력까지 저하시키는 것이 가능해 진다. 사용하는 판상 부재의 매수는 증가하나, 완전히 같은 구조의 판상 부재를 사용하므로, 부품 점수는 증가하지 않고, 비용 상승은 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 도3, 도4에 도시한 본 발명의 실시 형태에서는, 중앙으로부터 제1 판상 부재측에 배치된 제3 판상 부재(4)에, 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공열(19)보다 판상 부재의 중앙 부근에, 냉각액 유입 유로의 전폭(37)을 가로지르는 관통 영역인 냉각액의 버퍼부(39)가 형성되어 있다. 다른 유로를 경유해 온 냉각 액이 버퍼부(39)에서 합류함으로써, 냉각액의 압력이 같아지고, 관통공열(19)에 냉각액이 균일하게 흘러들어, 리니어 LD 어레이가 균일하게 냉각된다. 본 실시 형태에서는, 버퍼부(39)를 냉각액 유입 유로(8)에 형성했으나, 관통공열(19)에 흘러드는 냉각액의 배압을 균일하게 하기 위해, 냉각액 유출 유로(9)에 형성할 수도 있다.

또한, 상기 제1∼제3 랜드부로 분할된 홈, 상기 제1 또는 제2 분리대로 분리된 개구부, 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17), 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공열(19), 제1 연장부(33)를 갖는 개구부, 제2 연장부(15)를 갖는 관통부는, 모두 가공 비용이 낮은 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술로 형성할 수 있다.

도1, 도2 또는 도3, 도4 에 도시한 판상 부재는, 확산 용접에 의해 서로 접합하여 적층할 수 있다. 또한, 판상 부재의 접합하는 면에 솔더층을 형성하여 솔더링에 의해 적층할 수도 있다.

도5a, 도5b는, 본 발명에 따른 제3 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 판상 부재의 접합하는 면에 솔더층을 형성하여 솔더링에 의해 적층한 냉각 장치(1)의 일부의 단면도이다. 1매의 판상 부재에서의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 적어도 일부가, 인접하여 배치되는 판상 부재의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 적어도 일부와 대략 대응하는 위치에 형성되고, 서로 접합하고 있다.

여기에서, 서로 접합하고 있는 적어도1세트의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 대응하는 위치의 폭이 서로 다른 경우가 도5a에 도시되어 있다. 또한, 서로 접합하고 있는 적어도1세트의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 대응하는 위치가, 대응하는 위치의 폭보다 적은 범위에서 폭방향으로 이동되어 있는 경우가, 도5b에 도시되어 있다.

도5에서는, 일예로서, 어느 판상 부재에 형성된 제2 랜드부(13)와, 인접하는 판상 부재에 형성된 제2 랜드부(13)가 접합되어 있는 경우를 나타내고 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 솔더 접합했을 때에, 동 도면에 도시한 바와 같이, 접합부에 솔더의 필렛(21)이 형성되어, 접합 강도를 높일 수 있다.

상기 판상 부재의 재료로서, 열전도율이 높은 구리 또는 구리의 합금을 사용할 수 있다. 또한, 판상 부재의 접합하는 면에 솔더층을 형성하여 솔더링에 의해 판상 부재의 접합을 행하는 경우, 솔더층의 솔더로서, 비교적 용융 온도가 낮은 Sn, Sn과 공정을 형성하는 재료를 포함하는 2원 이상의 합금, In, In을 포함하는 2원 이상의 합금, Ni, Ni를 포함하는 2원 이상의 합금 중 어느 것을 사용할 수 있다. 솔더층은, 증착 또는 도금에 의해 형성할 수 있다.

또한, 솔더와 판상 부재의 재질에 따라서는, 솔더 접합 후에 금속간 화합물의 형성이 진행되어, 접합 강도가 시간 경과와 함께 저하되는 경우가 있다. 이를 피하기 위해서는, 솔더층의 바탕 처리로서 Ni, Ti, Pt 또는 Cr 등의 피막을 판상 부재에 형성해 두면 된다.

상기 입구 개구부(5), 출구 개구부(6), 제1 랜드부(30)로 분리된 홈, 제1 분 리대(31)로 분리된 개구부, 제1 연장부(33)를 갖는 개구부, 또는 제2 분리대(34)로 분리된 개구부, 제3 랜드부(32)로 분리된 홈, 제2 랜드부(13)로 분리된 홈(14), 또는 제2 연장부(15)를 갖는 관통부(17), 또는 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17), 제1 변(10)에 근접하여 형성된 제4 분리대(18)로 분리된 관통공열(19), 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부(7), 빈 공간(12), 판상 부재의 외형을 포함하는 판상 부재의 모든 성형은, 가공 비용이 저렴한 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술만으로 수행할 수 있다.

상기 입구 개구부(5), 출구 개구부(6), 제1 랜드부(30)로 분리된 홈, 제1 분리대(31)로 분리된 개구부, 제1 연장부(33)를 갖는 개구부, 또는 제2 분리대(34)로 분리된 개구부, 제3 랜드부(32)로 분리된 홈, 제2 랜드부(13)로 분리된 홈(14), 또는 제2 연장부(15)를 갖는 관통부(17), 또는 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17), 제1 변(10)에 근접하여 형성된 제4 분리대(18)로 분리된 관통공열(19), 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부(7), 빈 공간(12), 판상 부재의 외형을 포함하는 판상 부재의 모든 성형은, 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭만으로 수행할 수 있다. 이 방법으로 판상 부재의 모든 성형을 수행할 수 있으면, 1매의 판재로 동시에 다수의 판상 부재를 제작할 수 있다. 특히, 성형된 다수의 판상 부재가 미소한 브릿지로 원래 판재에 접속된 상태로 가공하고, 판상 재료를 적층하여 서로 접합 후에 브릿지를 프레스 금형 등으로 잘라내도록 하면, 다수의 냉각 장치를 매우 저비용으로 제 작할 수 있게 된다. 또한, 이 방법으로 냉각 장치를 제조하면, 냉각 장치의 기계적 강도를 높이고, 냉각액의 압력 손실을 저감하기 위해, 상기와 같은 복잡한 유로 구조를 채용하더라도, 비용은 증가하지 않는다.

상기와 같이, 통상의 등방적인 화학 에칭으로 성형할 수 있도록 하기 위해서, 제1∼제3 랜드부로 분할된 각 홈의 폭, 제1∼제2 연장부를 갖는 각 관통부의 폭, 또는 제1∼제4 분리대로 분리된 각 관통부의 폭은, 판상 부재의 두께보다 약간 넓게하는 것이 바람직하다. 기계적 강도를 저하시키지 않기 위해서는, 적어도 판상 부재의 두께의 5배 이하로 억제할 필요가 있다. 제1∼제3 랜드부의 폭, 제1∼제2 연장부의 폭, 제1∼제4 분리대의 폭은, 유로의 단면적을 좁히지 않기 위해서는 좁은 편이 바람직하나, 기계적 강도를 확보하는 것을 고려하면, 판상 부재의 두께의 0.5∼3배 정도인 것이 바람직하다. 판상 부재의 두께가 얇을 수록 미소한 유로를 형성할 수 있게 되나, 필요한 유로의 단면적을 얻기 위한 판상 부재의 매수가 증가하여 비용 증가를 초래하므로, 판상 부재의 두께는 0.2∼0.4㎜ 정도가 바람직하다.

도6a∼도6c는, 본 발명에 따른 제4 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 본 발명의 냉각 장치에 반도체 레이저를 장착한 반도체 레이저 장치를 위에서 본 평면도 도6a와, 동 평면도에 있어서 왼쪽 및 아래쪽에서 본 측면도 도6b 및 도6c로 나타낸 것이다.

여기에서 사용되고 있는 반도체 레이저는, 단면 출사형 반도체 레이저로, 레이저 에미터부가 복수개 형성된 모놀리식한 리니어 LD 어레이(11)인, 리니어 LD 어 레이(11)는, 냉각 장치의 제1 변(10)의 근방에, 제1 변과 평행한 방향으로 장착되어 있으므로, 출사된 레이저 광은 냉각 장치(1)에 차단됨 없이 외부로 추출할 수 있다.

도6에는 도시되지 않았으나, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공열(19)의 제4 분리대(18)를 포함한 전폭은, 리니어 LD 어레이(11)의 폭(길이)과 대략 같아지도록 설계되어 있다. 이에 따라, 리니어 LD 어레이(11)를 균일하게 냉각할 수 있다. 리니어 LD 어레이(11)의 폭(길이)는, 통상 10㎜ 정도이다.

리니어 LD 어레이(11)는, 냉각 장치(1)에 직접 장착할 수도 있으나, 본 실시 형태에서는, 리니어 LD 어레이와 냉각 장치의 열팽창율의 차에 의한 장착 후의 잔류 응력을 저감하기 위해, 리니어 LD 어레이는, 반도체 레이저 장착용 기판(40)을 통하여 장착되어 있다. 예를 들면, 반도체 레이저 장착용 기판(40)의 리니어 LD 어레이(반도체 레이저) 장착면과 냉각 장치에의 접합면에 솔더층을 형성해 두고, 진공 또는 환원 분위기 중에서 온도를 상승시킴으로써, 리니어 LD 어레이(11)를 냉각 장치(1)에 장착할 수 있다. 솔더층은, 잔류 응력을 저감하기 위해, 비교적 저융점의 재질인 것이 바람직하다. 반도체 레이저 장착용 기판(40)의 레이저광 출사측의 면은, 냉각 장치(1)의 레이저광 출사측의 면보다 약간 거리 안쪽으로 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 리니어 LD 어레이(11)는, 레이저광 출사면과, 반도체 레이저 장착용 기판(40)의 레이저광 출사측의 면과의 사이의 거리가 예를 들면 50㎛이거나, 그 이하가 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 판상 부재의 적층체인 냉각 장치를 구성하는 판상 부재의 패임, 변형 등을 방지 할 수 있어 기계적 강도, 신뢰성이 향상됨과 동시에, 유로의 단면적이 증가하여 냉각액의 압력 손실을 저감할 수 있어 높은 냉각 성능을 얻을 수 있다. 또한, 압력 손실 저하에 따라, 필요한 냉각액의 공급 압력도 저하되므로, 냉각액의 누설이 발생하기 어렵고, 또한 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 판상 부재의 구조는, 가공 비용이 저렴한 통상의 화학 에칭으로 모두 성형할 수 있어, 일괄하여 다수 동시에 제조할 수 있으므로, 높은 신뢰성을 갖는 고성능의 냉각 장치를 저비용으로 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 냉각 장치에 반도체 레이저를 장착한 본 발명의 반도체 레이저 장치는, 신뢰성이 높은 실장 방법과, 제조가 용이한 구조를 채용하고 있으므로, 냉각 장치의 특징과 함께, 신뢰성이 높고, 고성능의 반도체 레이저 장치로서, 저비용으로 제조할 수 있다.

한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재(2)에 냉각액을 도입하기 위한 입구 개구부와 냉각액을 배출하기 위한 출구 개구부를 구비하고, 다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재(3)에는 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서, 각 판상 부재의 입구 개구부와 출구 개구부에 대응하는 영역에 분리대나 연장부, 랜드부 등을 형성하여, 인접하는 판상 부재의 분리대와 연장부, 랜드부와 접합시킴으로써, 냉각액의 압력 손실을 거의 증가시키지 않고, 면적이 큰 개구부가 있어 기계적 강도가 저하하기 쉬운 입구 개구부와 출구 개구부에 대응하는 영역이나 그 주변의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 개구부에 대응하는 영역의 외부 압력에 의한 패임이나 냉각액 압력에 의한 팽창 등의 변형도 방지할 수 있게 된다.

또한, 이들의 분리대나 연장부, 랜드부를 같은 판상 부재의 개구부에 대응한 영역 이외의 부분에 형성된 유로의 랜드부와 접속함으로서, 유로의 존재에 따른 판상 부재의 기계적 강도 저하를 최소한으로 억제할 수 있고, 유로의 합류 분기에 따른 냉각액의 압력 손실도 최소한으로 억제할 수 있다.

특히, 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 판상 부재의 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면의 입구 개구부와 출구 개구부에 대응하는 위치에, 제1 랜드부(10)로 분할된 홈을 형성함으로써, 기계적 강도를 거의 저하시키지 않고, 냉각액 유로의 단면적을 증가시켜, 냉각액의 압력 손실을 저감할 수 있다.

한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재(2)에 냉각액을 도입하기 위한 입구 개구부와 냉각액을 배출하기 위한 출구 개구부를 구비하고, 다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재(3)에는 입구 개구부와 출구 개구부 중 어느 것도 형성되어 있지 않은 냉각 장치에 있어서, 제1 판상 부재(2)와 제2 판상 부재(3) 사이에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 있어서, 입구 개구부, 출구 개구부에 대응한 영역 이외에, 분리대 또는 연장부를 갖는 관통부에 의한 유로를 형성하고, 인접하여 배치되는 판상 부재에 접합시킴으로써, 냉각액의 유로의 단면적을 늘려서, 냉각액의 압력 손실을 저감하면서, 냉각 장치의 기계적 강도 저하를 방지할 수 있다. 또한, 이들 분리대, 연장부를 유로의 랜드부와 접속함으로써, 유로의 존 재에 따른 판상 부재의 기계적 강도 저하를 최소한으로 억제할 수 있고, 유로의 합류 분기에 따른 냉각액의 압력 손실도 최소한으로 억제할 수 있다. 특히, 분리대로 분리된 관통부에 의한 유로는, 그 자신이 높이가 있는 유로가 될 뿐아니라, 다른 판상 부재에 형성된 유로를 접속하는 기능을 가지므로, 유로 구조의 자유도가 증가되어, 결과적으로 냉각 장치의 기계적 강도를 저하시킴 없이, 냉각액의 압력 손실을 대폭 저감할 수 있다. 또한, 각 판상 부재의 개구부에 대응하는 영역 이외의 유로에 대해서도, 유로 구조를 같게 하여, 유로를 분할하고 있는 랜드부, 연장부, 분리대가 각 판상 부재간에서 같은 위치에 오도록 하면, 기계적 강도는 한층 향상한다. 판상 부재에 따라서는 완전히 동 구조의 판상 부재를 사용할 수 있어, 부품 점수의 증가에 따른 비용 증가를 억제할 수 있다.

특히, 피냉각체인 반도체 부품이 단면 출사형 반도체 레이저인 경우, 냉각 장치의 가능한 한 일단에 장착할 필요가 있고, 이를 냉각하기 위해서는, 판상 부재의 제1 변(10)에 근접하여 형성하는 관통공도 가능한 한 제1 변에 근접하여 형성하는 것이 필요하고, 결과적으로 기계적 강도가 저하하기 쉬우나, 이 관통공을 분리대로 분리된 복수의 관통공이 일열로 배열된 관통공열로 하고, 이 분리대를 인접하여 설치된 판상 부재의 랜드부나 분리대와 접합시킴으로써, 제1 변 부근의 판상 부재의 변형을 방지할 수 있어, 냉각 장치의 기계적 강도가 향상된다.

특히, 출구 개구부(6)가 입구 개구부(5)보다 판상 부재의 제1 변(10)에 가까운 위치에 형성되고, 출구 개구부를 우회하는 냉각액 유입 유로가 형성된 냉각 장치에 있어서, 입구 개구부(5)와 출구 개구부(6)가 형성된 제1 판상 부재의 반대측 에 배치한 제2 판상 부재에도 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에 판상 부재의 두께보다 얕은 홈으로 이루어지는 냉각액 유입 유로의 일부를 형성함으로써, 냉각액의 압력 손실을 저감할 수 있다. 전술한 제1 판상 부재와 제2 판상 부재간에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 분리대로 분리된 관통공으로 이루어지는 유로를 이용함으로써, 기계적 강도를 저하시키지 않고, 이와 같은 유로 구조의 자유도가 넓어지고, 단면적이 넓은 유로를 형성할 수 있어, 냉각액의 압력 손실을 대폭 저감할 수 있다.

특히, 입구 개구부(5)가 출구 개구부(6)보다 판상 부재의 제1 변(10)에 가까운 위치에 형성된 냉각 장치에 있어서는, 냉각액 유로의 전폭이, 어느 위치에 있어서도, 적어도 입구 개구부 또는 출구 개구부의 직경 또는 대응하는 폭과 같거나, 그 이상으로 넓게 할 수 있으므로, 냉각액의 압력 손실이 적고, 기계적 강도가 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 이 경우도 전술한 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 간에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 분리대로 분리된 관통부로 이루어지는 유로를 이용함으로써, 기계적 강도를 저하시키지 않고, 각 판상 부재에 유로를 형성하여 유로의 폭뿐 아니라 높이 방법에도 유로를 넓힐 수 있게 되고, 단면적의 넓은 유로를 형성할 수 있어, 냉각액의 압력 손실을 대폭 저감할 수 있다.

특히, 랜드부나 분리대로 분할된 유로를 경유한 냉각수는, 경로에 따라 냉각수의 압력이 약간 변하지만, 냉각액 유입 유로의 전폭을 가로지르는 관통 영역인 냉각액의 버퍼부를 형성함으로써, 다른 냉각액 유입 유로를 흘러 온 냉각액이 합류하여, 같은 압력이 된 후, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공에 균일하 게 흘러들게 되므로, 반도체 부품, 특히 리니어 LD 어레이와 같이 긴 반도체 부품을 균일하게 냉각할 수 있다.

특히, 상기의 랜드부로 분할된 홈, 분리대로 분리된 관통부, 연장부를 갖는 개구부를, 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술로 형성하면, 기계적 강도를 높이고, 유로 단면적을 늘리기 위해 유로 구조를 복잡하게 하더라도, 가공 비용을 상승시키는 것을 억제할 수 있다.

냉각 장치를 구성하는 판상 부재에 대해서 신뢰성이 높은 접합을 얻을 수 있다. 또한, 판상 부재의 성형, 접합을 저비용으로 수행할 수 있다.

특히, 판상 부재를 확산 용접에 의해 서로 접합하여 적층함으로써, 기계적 강도가 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 한편, 판상 부재의 접합면에 솔더층을 형성하여, 판상 부재를 서로 접합하여 적층하는 방법은, 확산 용접에 의한 접합에 비해, 낮은 압력과 낮은 처리 온도로 접합할 수 있으므로 비용면에서 유리하다. 또한, 냉각액의 유로의 내벽에 솔더층이 형성되므로, 비용이 드는 두꺼운 Au 도금 등을 실시하지 않더라도, 냉각액에 의한 침식을 방지할 수 있는 이점도 있다.

특히, 솔더링에 의해 판상 부재를 접합하는 경우, 판상 부재의 랜드부, 분리대, 연장부를, 인접하여 배치되는 판상 부재의 랜드부, 분리대, 연장부와 대략 대응하는 위치에 형성하고, 서로 접합시키는 1세트에 대해서, 대응하는 위치의 폭을 서로 달리할 수 있거나, 대응하는 위치의 폭보다 적은 범위에서 폭방향으로 이동시킬 수 있음으로써, 접합부에 솔더의 필렛을 형성시켜 접합 강도를 높여, 판상 부재의 박리 등의 변형을 방지할 수 있다.

특히, 판상 부재의 재료를 열전도율이 높은 구리 또는 구리의 합금으로 함으로써, 냉각 성능이 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 구리 또는 구리의 합금으로 이루어지는 판상 부재는, 확산 용접이 가능하며, 접합면에 솔더층을 형성하여 솔더 접합하는 것도 가능하다. 솔더층의 바탕 처리로서 Ni, Ti, Pt 또는 Cr 등의 금속 피막을 형성해 둠으로써, 동과 솔더가 과잉 반응함에 따른 금속간 화합물의 발생을 억제하여 신뢰성이 높은 솔더 접합이 가능해 진다.

특히, 상기의 냉각 장치에 있어서는 판상 부재에서의 연장부나 분리대로 분리된 개구부, 랜드부로 분리된 홈 또는 연장부나 분리대로 분리된 관통부나 관통공열 등의 냉각액 유로, 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부, 상기 빈 공간, 판상 부재의 외형의 전체 성형을, 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술만으로 행함으로써, 가공 비용을 증가시킴 없이, 냉각액의 압력 손실이 적고, 기계적 강도가 높은 냉각 장치를 실현할 수 있다. 특히, 판상 부재의 모든 성형을, 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭만으로 수행함으로써, 가공 비용을 저감할 수 있다. 이와 같은 하프 에칭 기술을 포함하는 에칭 기술을 사용함으로써, 상기와 같이, 유로 구조를 복잡화하더라도, 가공 비용은 낮게 유지할 수 있다. 특히, 상기와 같이, 판상 부재의 모든 성형을, 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭만으로 수행하는 경우, 1매의 판재로 동시 에 다수의 판상 부재를 제작할 수 있어, 다수의 냉각 장치를 저비용으로 제조할 수 있게 된다.

반도체 부품으로서, 상기와 같이 냉각 성능과 기계적 강도가 높고 저비용의 냉각 장치에 반도체 레이저를 장착하고, 금속 박판(43)을 절연성 필름(42)으로 접착하여 리드 배선을 수행함으로써, 고출력, 고신뢰성, 고정밀도의 반도체 레이저 장치를 저비용으로 제조할 수 있게 된다.

특히, 냉각 장치의 제1 변(10) 근방의 기계적 강도도 향상시키고 있으므로, 제1 변(10)에 가장 근접한 냉각액의 유로인 관통공열(19)을 제1 변(10)에 근접하여 형성할 수 있음으로써, 레이저 광이 냉각 장치에 차단되지 않고 출사할 수 있도록 단면 출사형 반도체 레이저를 제1 변에 근접하여 장착하더라도 충분히 냉각되어, 고출력 고신뢰성을 실현할 수 있다.

특히, 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공열의 전폭을 리니어 LD 어레이의 폭과 대략 같게함으로써, 리니어 LD 어레이를 균일하게 냉각할 수 있어, 각 레이저 에미터가 균일한 특성을 나타내게 된다.

Claims

반도체 부품용 냉각 장치(1)이며,

적어도3매 이상의 판상 부재를 적층한 적층체로 이루어지고, 상기 3매 이상의 판상 부재 중, 적어도1매의 판상 부재에 냉각액을 흐르게 하기 위한 유로가 형성되어, 한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재(2)에는 적어도 냉각액을 도입하기 위한 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)와 냉각액을 배출하기 위한 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6)를 구비하고,

다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재(3)에는 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 판상 부재를 관통한 출구 개구부 모두가 형성되어 있지 않고, 상기 제1 판상 부재와 상기 제2 판상 부재 사이에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에는, 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)에 입구 개구부(5)나 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 출구 개구부에 대응하는 영역(29)에 출구 개구부(6) 중 적어도 한쪽의 판상 부재를 관통한 개구부와 상기 판상 부재의 제1 변(10)에 근접하여 형성된 관통공(19)을 구비하고, 냉각액이 상기 입구 개구부(5)로부터 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유입 유로(8)에 도입되고, 상기 관통공(19)을 경유하여, 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유출 유로(9)에 흘러들고, 상기 출구 개구부(6)로 배출되어, 상기 관통공(19)에 대응하는 위치 근방의 상기 적층체의 외면에 적층체와 열적으로 접속하여 장착된 반도체 부품(11)을 냉각하며,

상기 제2 판상 부재(3)의 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 상기 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 중, 적어도 한쪽의 개구부에 대응하는 영역의 적어도 일부에 대하여, 상기 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에, 하나 이상의 제1 랜드부(30)로 분할된 상기 제2 판상 부재(3)의 두께보다 얕은 홈(14)이 형성되어 있는 냉각 장치.
제1항에 있어서, 상기 판상 부재의 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 상기 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 이외의 영역의 적어도 일부에, 판상 부재의 두께보다 얕게 하나 이상의 제2 랜드부(13)로 분할된 복수의 홈(14)으로 이루어지는 유로가 형성되고, 상기 제2 판상 부재(3)에 형성된 상기 제1 랜드부(30)의 적어도 하나가, 상기 제2 판상 부재(3)에 형성된 상기 제2 랜드부(13)에 접속되어 있는 냉각 장치.
적어도3매 이상의 판상 부재를 적층한 적층체로 이루어지고, 상기 3매 이상의 판상 부재 중, 적어도1매의 판상 부재에 냉각액이 흐르도록 하기 위한 유로가 형성되고, 한쪽의 가장 외측에 배치되는 제1 판상 부재(2)에는 적어도 냉각액을 도입하기 위한 판상 부재를 관통한 입구 개구부(5)와 냉각액을 배출하기 위한 판상 부재를 관통한 출구 개구부(6)를 구비하고,

다른쪽의 가장 외측에 배치되는 제2 판상 부재(3)에는 판상 부재를 관통한 입구 개구부와 판상 부재를 관통한 출구 개구부 모두가 형성되어 있지 않고, 상기 제1 판상 부재와 제2 판상 부재 사이에 배치되는 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에는, 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)에 입구 개구부(5)나 상기 제1 판상 부재에 형성된 상기 출구 개구부에 대응하는 영역(29)에 출구 개구부(6) 중 적어도 한쪽 판상 부재를 관통한 개구부와 상기 판상 부재의 제1 변에 근접하여 형성된 관통공(19)을 구비하고,

냉각액이 상기 입구 개구부(5)로부터 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유입 유로(8)에 도입되어, 상기 관통공(19)을 경유하여, 어느 판상 부재에 형성된 냉각액 유출 유로(9)에 흘러들어, 상기 출구 개구부(6)로 배출되고, 상기 관통공(19)에 대응하는 위치 근방의 상기 적층체의 외면에 적층체와 열적으로 접속하여 장착된 반도체 부품(11)을 냉각하며,

상기 제1 판상 부재의 상기 입구 개구부(5)와 상기 출구 개구부(6) 중, 적어도 한쪽 개구부의 적어도 일부가, 제1 분리대(31)로 분리되어 있는 냉각 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 판상 부재(2)에 형성된 상기 제1 분리대(31) 중 적어도 하나가, 상기 제1 판상 부재에 형성된 제2 랜드부(13)에 접속되어 있는 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 상기 출구 개구부에 대응하는 영역(29) 중, 적어도 한쪽 개구부에 대응하는 영역의 적어도 일부에 대해, 제3 랜드 부(32)로 분리된 판상 부재의 두께보다 얕은 홈(14)이 형성되어 있는 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 상기 출구 개구부에 대응하는 영역 중, 적어도 한쪽 개구부에 대응하는 영역(29)에 대해, 판상 부재를 관통하여 개구하고 있는 영역과 판상 부재가 연장하여 개구하지 않는 영역인 하나 이상의 제1 연장부(33)가 혼재하는 냉각 장치.
제6항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 개구부에 대응하는 영역(28)에 형성된 상기 제1 연장부(33)의 적어도 하나는, 양단이 판상 부재에 접속된 형상으로 형성되고, 상기 판상 부재를 관통하여 개구하고 있는 영역을 분리하는 제2 분리대(34)로 되어 있는 냉각 장치.
제7항에 있어서, 상기 제2 판상 부재(3)의 개구부에 대응하는 영역에 형성된 상기 제1 랜드부(30)의 적어도 일부가, 상기 제2 판상 부재(3)에 인접하여 배치되는 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 상기 제1 연장부(33), 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 상기 제3 랜드부(32)의 적어도 일부와 대응하는 위치에 형성되고, 상기 제1 랜드부(30)의 적어도 일부가, 상기 제1 연장부(33) 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 상기 제3 랜드부(32)의 적어도 일부에 접합하고 있는 냉각 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 판상 부재(2)의 개구부에 형성된 상기 제1 분리대(31)의 적어도 일부가, 상기 제1 판상 부재(2)에 인접하여 배치되는 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 상기 제1 연장부(33), 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 상기 제3 랜드부(32)의 적어도 일부와 대응하는 위치에 형성되고, 상기 제1 분리대(31)의 적어도 일부가, 상기 제1 연장부(33) 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 상기 제3 랜드부(32) 중 적어도 일부에 접합하고 있는 냉각 장치.
제7항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 상기 제1 연장부(33), 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 제3 랜드부(32) 중 적어도 하나는, 같은 판상 부재에 형성되어 있는 상기 제2 랜드부(13)에 접속하고 있는 냉각 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 판상 부재(2)와 상기 제2 판상 부재(3) 사이에, 상기 제3 및 제4 이후의 판상 부재를 포함하는 복수의 판상 부재가 배치되고,

상기 제3 및 제4 이후의 판상 부재 중, 1매의 판상 부재에 형성된 상기 제1 연장부(33), 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 제3 랜드부(32) 중 적어도 일부가, 인접하여 배치된 다른 1매에 형성된 상기 제1 연장부(33), 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 제3 랜드부(32)에 대응하는 위치에 형성되고, 인접하여 배치된 상기 다른 1매에 형성된 상기 제1 연장부(33), 또는 상기 제2 분리대(34), 또는 제3 랜드부(32)에 접합하고 있는 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 상기 입구 개구부에 대응하는 영역(28)과 상기 출구 개구부에 대응하는 영역 이외의 영역(29) 중 적어도 일부에, 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 관통공(19) 이외에, 제2 연장부(15)를 갖는 관통부, 또는 제3 분리대(16)로 분리된 관통부에 의한 유로(17)가 형성되어 있는 냉각 장치.
제12항에 있어서, 상기 제2 랜드부(13), 또는 상기 제2 연장부(15), 또는 제3 분리대(16) 중 적어도 일부가, 인접하여 배치되는 판상 부재에 접합하고 있는 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에, 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 관통공(19)이 제4 분리대(18)로 분리된 복수의 관통공이 일열로 배열된 관통공열인 냉각 장치.
제14항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 상기 제4 분리대(18) 중 적어도 일부가, 인접하여 설치된 상기 판상 부재의 상기 제2 랜드부(13), 또는 상기 제4 분리대(18)와 접합하고 있는 냉각 장치.
제14항에 있어서, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 형성된 상기 제4 분리대(18)가, 같은 판상 부재에 형성된 상기 제2 랜드부(13)에 접속하고 있는 냉 각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 개구부(6)가 상기 입구 개구부(5)보다 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 가까운 위치에 형성되어, 상기 입구 개구부(5)로부터 유입한 냉각액이, 상기 제1 판상 부재(2)와, 상기 제1 판상 부재와 인접하여 배치된 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 하나의 판상 부재에 상기 출구 개구부(6)를 우회하여 형성된 상기 냉각액 유입 유로(8)를 지나, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 관통공(19)을 경유하여, 상기 제2 판상 부재(3)와, 상기 제2 판상 부재와 인접하여 배치된 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 하나의 판상 부재에 형성된 상기 냉각액 유출 유로(9)를 지나, 상기 출구 개구부로 배출되는 유로 구조를 가짐과 동시에, 상기 제2 판상 부재(3)에도 상기 적층체의 외면이 되는 면과는 반대측의 면에 판상 부재의 두께보다 얕은 홈으로 이루어지는 상기 냉각액 유입 유로(8)의 일부가 형성되어 있는 냉각 장치.
제12항에 있어서, 상기 입구 개구부(5)가 상기 출구 개구부(6)보다 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 가까운 위치에 형성되어, 상기 입구 개구부(5)로부터 유입한 냉각액이, 상기 제1 판상 부재(2)와, 상기 제1 판상 부재와 인접하여 배치된 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 하나의 판상 부재에 형성된 상기 냉각액 유입 유로(8)를 지나, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재에 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 관통공(19)을 경유하여, 상기 제2 판상 부재(3)와, 상기 제2 판상 부재와 인접하여 배치된 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중 적어도 어느 하나의 판상 부재에 형성된 상기 냉각액 유출 유로(9)를 지나, 상기 출구 개구부(6)로 배출되는 유로 구조를 가짐과 동시에, 상기 제2 랜드부(13)로 분리된 홈(14)과 상기 제2 랜드부(13)를 포함한 상기 냉각액 유입 유로의 전폭(37)과 상기 냉각액 유출 유로의 전폭(38), 또는 상기 제2 연장부(15)를 갖는 관통부(17)와 상기 제2 연장부(15)를 포함한 상기 냉각액 유입 유로의 전폭(37)과 상기 냉각액 유출 유로의 전폭(38), 또는 상기 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17)와 상기 제3 분리대(16)를 포함한 상기 냉각액 유입 유로의 전폭(37)과 상기 냉각액 유출 유로의 전폭(38)이, 어느 위치에 있어서도, 적어도 상기 입구 개구부(5) 또는 상기 출구 개구부(6)의 직경 또는 대응하는 폭과 같거나, 그 이상으로 넓은 냉각 장치.
제12항에 있어서, 상기 냉각액 유입 유로(8)를 구성하고 있는 상기 제2 랜드부(13), 또는 상기 제3 분리대(16) 중 적어도 일부가, 상기 냉각액 유출 유로(9)를 구성하고 있는 상기 제2 랜드부(13), 또는 상기 제3 분리대(16)와 대응하는 위치에 형성되어 있는 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 판상 부재(2)와 상기 제2 판상 부재 사이에, 상기 제3, 제4 및 제5 이후의 판상 부재를 포함하는 3매 이 상의 판상 부재가 배치된 적층체에서, 상기 제1 판상 부재(2)와, 중앙으로부터 상기 제1 판상 부재측에 배치된 판상 부재 중, 적어도1세트의 판상 부재의 유로 구조가 같거나, 또는 상기 제2 판상 부재(3)와, 중앙으로부터 상기 제2 판상 부재측에 배치된 판상 부재 중, 적어도 1세트의 판상 부재의 유로 구조가 같은 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 판상 부재(2)와 상기 제2 판상 부재(3) 사이에, 상기 제3, 제4 및 제5 이후의 판상 부재를 포함하는 3매 이상의 판상 부재가 배치된 적층체에서, 중앙으로부터 상기 제1 판상 부재측에 배치된 상기 제3 또는 제4 이후 판상 부재 중, 적어도 1매의 판상 부재에, 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 관통공(19)보다 판상 부재의 중앙 부근에, 상기 냉각액 유입 유로의 전폭(37)을 가로지르는 관통 영역인 냉각액의 버퍼부(39)가 형성되어 있는 냉각 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 랜드부(30), 상기 제2 랜드부(13) 또는 상기 제3 랜드부(32)로 분할된 판상 부재의 두께보다도 얕은 홈(14), 상기 제1 분리대(31) 또는 상기 제2 분리대(34)로 분리된 상기 개구부, 상기 제3 분리대(16)로 분리된 유로를 형성하는 상기 관통부(17), 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 관통공(19), 상기 제1 연장부(33)를 갖는 상기 개구부, 상기 제2 연장부(15)를 갖고 유로를 형성하는 상기 관통부(17) 중 적어도 어느 하나를 화학 에칭으로 형성한 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3매 이상의 판상 부재를 확산 용접에 의해 서로 접합하여 적층한 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3매 이상의 판상 부재에 있어서, 서로 접합되는 상기 판상 부재 중, 적어도 한쪽 판상 부재의 적어도 접합하는 면에 솔더층을 형성하고, 다른쪽 판상 부재에 접합하여 적층한 냉각 장치.
제24항에 있어서, 상기 3매 이상의 판상 부재를 적층한 적층체로 이루어지고, 1매의 판상 부재에서의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 적어도 일부가, 인접하여 배치되는 판상 부재의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 적어도 일부와 대략 대응하는 위치에 형성되어, 서로 접합하고 있으며, 서로 접합하고 있는 적어도1세트의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 대응하는 위치의 폭이 서로 다르게 되어 있거나, 서로 접합하고 있는 적어도1세트의 상기 제1∼제3 랜드부, 상기 제1∼제4 분리대, 또는 상기 제1 또는 제2 연장부의 대응하는 위치가, 대응하는 위치의 폭보다 적은 범위에서 폭방향으로 어긋나 있음으로써, 접합부에 솔더의 필렛(21)을 형성시킨 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 판상 부재(2), 상기 제 2 판상 부재(3), 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재 중, 적어도1매 이상의 판상 부재의 재료가 구리 또는 구리의 합금인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제14항에 있어서, 상기 판상 부재에 형성된 상기 입구 개구부(5), 상기 출구 개구부(6), 상기 제2 판상 부재의 개구부에 대응한 영역(28, 29)에 형성된 상기 제1 랜드부(30)로 분리된 홈(14), 상기 제1 판상 부재(2)의 개구부에 형성된 상기 제1 분리대(31)로 분리된 개구부, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 개구부에 형성된 상기 제1 연장부(33)를 가지거나, 또는 상기 제2 분리대(34)로 분리된 개구부, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 개구부에 형성된 상기 제3 랜드부(32)로 분리된 홈(14), 상기 개구부에 대응하는 영역 이외에 형성된 냉각액의 유로에 사용되는 상기 제2 랜드부(13)로 분리된 홈(14), 또는 상기 제2 연장부(15)를 가지거나, 또는 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17), 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 제4 분리대(18)로 분리된 상기 관통공열(19), 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부(7), 솔더링 필렛(21)을 형성시키기 위해 접합면에 마련된 빈 공간(12), 상기 판상 부재의 외형의 전체 성형을, 하프 에칭 기술을 포함하는 화학 에칭 기술만으로 수행하는 냉각 장치.
제27항에 있어서, 상기 판상 부재에 형성된 상기 입구 개구부(5), 상기 출구 개구부(6), 상기 제2 판상 부재의 개구부에 대응한 영역(28, 29)에 형성된 상기 제1 랜드부(30)로 분리된 홈(14), 상기 제1 판상 부재(2)의 개구부에 형성된 상기 제 1 분리대(31)로 분리된 개구부, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 개구부에 형성된 상기 제1 연장부(33)를 가지거나, 또는 상기 제2 분리대(34)로 분리된 개구부, 상기 제3 또는 제4 이후의 판상 부재의 개구부에 형성된 상기 제3 랜드부(32)로 분리된 홈(14), 상기 개구부에 대응하는 영역 이외에 형성된 냉각액의 유로에 사용되는 상기 제2 랜드부(13)로 분리된 홈(14), 또는 상기 제2 연장부(15)를 가지거나, 또는 제3 분리대(16)로 분리된 관통부(17), 상기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된 상기 제4 분리대(18)로 분리된 상기 관통공열(19), 상기 냉각 장치의 위치 결정에 사용하는 관통부(7), 상기 빈 공간(12), 상기 판상 부재의 외형의 모든 성형을, 상기 각 판상 부재의 한쪽 면으로부터 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭과, 상기 각 판상 부재의 반대측의 면으로부터의 판상 부재의 두께의 1/2보다 깊은 화학적인 하프 에칭만으로 수행하는 냉각 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 부품용 냉각 장치에 의해 냉각되는 반도체 레이저(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
제29항에 있어서, 상기 반도체 레이저(11)가 단면 출사형 반도체 레이저인 반도체 레이저 장치.
제30항에 있어서, 상기 단면 출사형 반도체 레이저(11)가, 레이저 에미터부가 복수개 형성된 모놀리식한 리니어 어레이이며, 상기 리니어 어레이의 폭이, 상 기 판상 부재의 상기 제1 변(10)에 근접하여 형성된, 상기 관통공(19)의 폭, 또는 상기 관통공열의 상기 제4 분리대(18)를 포함한 전폭에 대하여 100±10 %의 범위에 있는 반도체 레이저 장치.