半導體激光器單片式宏通道熱沉的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體激光器設備領域，特別是一種半導體激光器單片式宏通道熱沉。
【背景技術】
[0002]大功率半導體激光器在固體激光器栗浦、激光加工、激光醫療、美容等領域應用廣泛，然而半導體激光器在工作時，會有約30%?50%電能會轉化為熱能損耗，且隨著功率的增大，面臨的散熱要求就越苛刻。
[0003]目前半導體激光器的封裝形式有整體宏通道和微通道。
[0004]對于高功率半導體激光器而言，采用整體宏通道方式，散熱效率不高，一般只能達到幾十瓦的輸出功率，同時由于半導體激光疊陣是將多個半導體激光芯片(亦稱巴條)緊密垂直排列而成的高功率模塊，一個激光器芯片出現問題會導致整個激光器作廢，若采用微通道熱沉雖然能一定程度上改善散熱效率，但熱沉本身及其昂貴，使用過程中需要去離子水，成本較高，并且長時間使用一樣會因為電化學反應導致微通道管壁腐蝕或堵塞，嚴重影響了半導體激光器的可靠性。
[0005]現有技術中，宏通道熱沉的一端是激光芯片安裝區，在激光芯片安裝區附近設置水冷區，使用時，冷卻液通過水冷區，為激光芯片降溫。遠離芯片安裝區的一端設有通水孔，冷卻液通過水冷區后，經過循環到達通水孔，對熱沉在通水孔附近的部分起到二次散熱的作用，在熱沉的中部設置銷孔，將多個熱沉疊加后，連接件可穿過銷孔將多個熱沉固定組合起來。但是，申請人經過大量工程試驗發現，冷卻液在經過水冷區后，散熱效果已經達到足夠好的效果，上述的二次散熱作用并不大，因此通水孔相當于占用了熱沉主體較大的面積，但起到的作用卻不明顯，使得熱沉結構不夠緊湊，此外銷孔設置在熱沉的中部后，也會占用較大的空間。
[0006]有鑒于此，特提出本實用新型。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的是提供一種半導體激光器單片式宏通道熱沉，既保證了散熱性能，又使得結構更加緊湊合理。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型提供的一種半導體激光器單片式宏通道熱沉，包括熱沉主體，芯片安裝區位于熱沉主體的一端，水冷區位于靠近芯片安裝區的位置，還包括上下貫通熱沉主體的銷孔，且所述銷孔位于遠離芯片安裝區的一端。
[0009]優選地，所述熱沉主體遠離芯片安裝區的一端表面設有第一密封凹槽，第一密封凹槽內設有一凸臺，所述銷孔位于該凸臺處。
[0010]更優選地，所述凸臺包括兩條相互平行的側壁，所述銷孔從凸臺的位置貫通所述熱沉主體，且銷孔的邊緣與凸臺兩條相互平行的側壁相切。
[0011 ] 優選地，還包括第二密封凹槽，所述第二密封凹槽環繞于所述水冷區的周圍。
[0012]優選地，所述熱沉主體在背離所述芯片安裝區所在的一面上設有第三密封凹槽和第四密封凹槽且位置分別與第一密封凹槽和第二密封凹槽對應。
[0013]優選地，所述銷孔的數量為兩個，兩個銷孔沿著熱沉主體的寬邊排列。
[0014]優選地，若過所述銷孔的圓心作一條與熱沉主體平行的基準線，則所述水冷區的幾何中心到所述基準線的距離為7mm-12mm。
[0015]優選地，述水冷區上設有貫通熱沉主體的格柵；格柵由至少兩個平行排列的格柵孔組成，每個格柵孔包括兩個相互平行的側壁以及用于銜接兩個側壁的銜接端。
[0016]優選地，所述格柵孔的銜接端為圓弧形狀，且
[0017]每個格柵孔中兩個側壁之間的距離明顯小于側壁的長度。
[0018]優選地，所述芯片安裝區的兩側設置有缺口，且
[0019]水冷區的長度不小于芯片安裝區的長度。
[0020]本實用新型提供的半導體激光器單片式宏通道熱沉，將銷孔設置在遠離芯片安裝區的一端，代替了現有技術中的通水孔，保證熱沉主體長度可以被設計得更小，結構更加緊湊。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型所提供的半導體激光器單片式宏通道熱沉的結構示意圖；
[0022]圖2為圖1中半導體激光器單片式宏通道熱沉的俯視圖；
[0023]圖3為格柵孔的俯視結構示意圖；
[0024]圖4為半導體激光器單片式宏通道熱沉的立體透視結構圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0026]請參考圖1-3，本實用新型提供的半導體激光器單片式宏通道熱沉，包括熱沉主體1，芯片安裝區2位于熱沉主體1的一端，水冷區3位于靠近芯片安裝區2的位置。
[0027]熱沉主體1遠離芯片安裝區2的一端表面設有第一密封凹槽51，用于熱沉組成半導體激光體疊陣時的密封。第一密封凹槽51內設有一凸臺9，凸臺9包括兩條相互平行的側壁91，用于銜接兩平行側壁91的部分為弧形，從而使得凸臺9的表面呈跑道型狀。在凸臺9上設置有銷孔6，銷孔6從凸臺9處上下貫通熱沉主體1，當多個熱沉需要疊加在一起時，可通過銷孔6將各個熱沉組裝起來。銷孔6的數量優選為兩個，且沿著熱沉主體1的寬邊排列，這樣結構更加緊湊、穩定性也更好。兩個銷孔6的圓心連線與熱沉主體1寬邊平行，若以上述圓心連線為基準線，則其到水冷區幾何中心的距離a為7-12mm，本實施例中為9.75mm。此外，銷孔6的邊緣與凸臺9兩條相互平行的側壁91相切，從而充分利用了凸臺面積。在制作熱沉時，可以用銑刀直接在熱沉主體1上銑出跑道型的第一密封凹槽51，這樣在第一密封凹槽51內側就直接形成了凸臺9，此時第一密封凹槽51的內壁即為凸臺9的側壁。
[0028]作為進一步改進，熱沉主體1上還設置第二密封凹槽52，第二密封凹槽52環繞于所述水冷區3的周圍，形成跑道狀的環形凹槽。采用第二凹槽52與第一凹槽51配合后，結構更加對稱穩定。所述熱沉主體1在背離所述芯片安裝區2所在的一面上設有第三密封凹槽53和第四密封凹槽54 (如圖4所示)且位置分別與第一密封凹槽51和第二密封凹槽52對應、形狀大小也與上述兩凹槽一致。這一方面進一步增加了密封的耐壓強度，另一方面，使得熱沉主體1的結構(除芯片安裝區2外)上、下、左、右完全對稱，易于加工，降低了熱沉的生產成本。
[0029]水冷區3上設有由多個格柵孔4構成的格柵，每個格柵孔4都自上而下貫通熱沉主體1，形成供制冷液流通的通道。格柵孔4的孔型類似于跑道型，即包括兩個相互平行、長度相等的側壁41，側壁41的兩個自由端通過銜接端42連接，銜接端42的形狀為圓弧形，在同一格柵孔4上，兩平行側壁41之間的距離，即格柵孔4的寬度明顯小于側壁41的長度，以使銜接端42與側壁41銜接在一起后形成前述的“跑道型”孔型。采用格柵式的通道結構，平行的側壁使得格柵孔邊界更加平整，散熱面更加均勻，且能限制銜接端的不平整度，使得銜接端靠近芯片安裝區的部分盡可能平齊，進而使得散熱效果更佳均勻。兩平行側壁41之間的距離為0.3-2.0mm，本實施例中具體是0.5mm，格柵孔4的長度為2.5mm (以一個銜接端的最外側端點到另一個銜接端最外側的端點計算)。本實施例中采用12組上述格柵孔4來構成格柵，12組格柵孔4等間距平行排列在水冷區3，相鄰兩組格柵孔4之間的距離不小于0.2mmο
[0030]在芯片安裝區2的兩側設置有缺口 7，使芯片安裝區2相對于熱沉主體1的其他部分形成向外凸出的結構，缺口 7的設計除了方便將水冷區3的長度設置長于芯片安裝區2的長度之外，還能夠給各種焊接夾具提供工作空間，方便其對半導體激光芯片(亦稱巴條、BAR條)進行裝卡、定位和校準，增加了半導體激光芯片的穩定性和可靠性。
[0031]以上對本實用新型所提供的半導體激光器單片式宏通道熱沉進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.半導體激光器單片式宏通道熱沉，包括熱沉主體(1)，芯片安裝區(2)位于熱沉主體(1)的一端，水冷區(3)位于靠近芯片安裝區(2)的位置，其特征在于，還包括上下貫通熱沉主體(1)的銷孔(6)，且所述銷孔(6)位于遠離芯片安裝區(2)的一端。2.根據權利要求1所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，所述熱沉主體(1)遠離芯片安裝區(2)的一端表面設有第一密封凹槽(51)，第一密封凹槽(51)內設有一凸臺(9)，所述銷孔(6)位于該凸臺(9)處。3.根據權利要求2所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，所述凸臺(9)包括兩條相互平行的側壁(91)，所述銷孔(6)從凸臺(9)的位置貫通所述熱沉主體(1)，且銷孔(6)的邊緣與凸臺(9)兩條相互平行的側壁(91)相切。4.根據權利要求2所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，還包括第二密封凹槽(52)，所述第二密封凹槽(52)環繞于所述水冷區(3)的周圍。5.根據權利要求4所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，所述熱沉主體(1)在背離所述芯片安裝區(2)所在的一面上設有第三密封凹槽和第四密封凹槽且位置分別與第一密封凹槽(51)和第二密封凹槽(52)對應。6.根據權利要求1所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，所述銷孔(6)的數量為兩個，兩個銷孔(6)沿著熱沉主體(1)的寬邊排列。7.根據權利要求1所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，若過所述銷孔(6)的圓心作一條與熱沉主體(1)平行的基準線，則所述水冷區(3)的幾何中心到所述基準線的距離為7mm-12mm。8.根據權利要求1所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，述水冷區(3)上設有貫通熱沉主體(1)的格柵；格柵由至少兩個平行排列的格柵孔(4)組成，每個格柵孔(4)包括兩個相互平行的側壁(41)以及用于銜接兩個側壁的銜接端(42)。9.根據權利要求8所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，所述格柵孔(4)的銜接端(41)為圓弧形狀，且 每個格柵孔(4)中兩個側壁(41)之間的距離明顯小于側壁(41)的長度。10.根據權利要求1所述的半導體激光器單片式宏通道熱沉，其特征在于，所述芯片安裝區(2)的兩側設置有缺口(7)，且水冷區(3)的長度不小于芯片安裝區(2)的長度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種半導體激光器單片式宏通道熱沉，包括熱沉主體，芯片安裝區位于熱沉主體的一端，水冷區位于靠近芯片安裝區的位置，還包括上下貫通熱沉主體的銷孔，且所述銷孔位于遠離芯片安裝區的一端。與現有技術相比，該半導體激光器單片式宏通道熱沉結構更加緊湊合理，且散熱效果也不會受到影響。
【IPC分類】H01S5/024
【公開號】CN205016831
【申請號】CN201520757400
【發明人】崔衛軍
【申請人】北京弘光浩宇科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月28日