半导体激光器单片式宏通道热沉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体激光器设备领域，特别是一种半导体激光器单片式宏通道热沉。
【背景技术】
[0002]大功率半导体激光器在固体激光器栗浦、激光加工、激光医疗、美容等领域应用广泛，然而半导体激光器在工作时，会有约30%?50%电能会转化为热能损耗，且随着功率的增大，面临的散热要求就越苛刻。
[0003]目前半导体激光器的封装形式有整体宏通道和微通道。
[0004]对于高功率半导体激光器而言，采用整体宏通道方式，散热效率不高，一般只能达到几十瓦的输出功率，同时由于半导体激光叠阵是将多个半导体激光芯片(亦称巴条)紧密垂直排列而成的高功率模块，一个激光器芯片出现问题会导致整个激光器作废，若采用微通道热沉虽然能一定程度上改善散热效率，但热沉本身及其昂贵，使用过程中需要去离子水，成本较高，并且长时间使用一样会因为电化学反应导致微通道管壁腐蚀或堵塞，严重影响了半导体激光器的可靠性。
[0005]现有技术中，宏通道热沉的一端是激光芯片安装区，在激光芯片安装区附近设置水冷区，使用时，冷却液通过水冷区，为激光芯片降温。远离芯片安装区的一端设有通水孔，冷却液通过水冷区后，经过循环到达通水孔，对热沉在通水孔附近的部分起到二次散热的作用，在热沉的中部设置销孔，将多个热沉叠加后，连接件可穿过销孔将多个热沉固定组合起来。但是，申请人经过大量工程试验发现，冷却液在经过水冷区后，散热效果已经达到足够好的效果，上述的二次散热作用并不大，因此通水孔相当于占用了热沉主体较大的面积，但起到的作用却不明显，使得热沉结构不够紧凑，此外销孔设置在热沉的中部后，也会占用较大的空间。
[0006]有鉴于此，特提出本实用新型。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种半导体激光器单片式宏通道热沉，既保证了散热性能，又使得结构更加紧凑合理。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型提供的一种半导体激光器单片式宏通道热沉，包括热沉主体，芯片安装区位于热沉主体的一端，水冷区位于靠近芯片安装区的位置，还包括上下贯通热沉主体的销孔，且所述销孔位于远离芯片安装区的一端。
[0009]优选地，所述热沉主体远离芯片安装区的一端表面设有第一密封凹槽，第一密封凹槽内设有一凸台，所述销孔位于该凸台处。
[0010]更优选地，所述凸台包括两条相互平行的侧壁，所述销孔从凸台的位置贯通所述热沉主体，且销孔的边缘与凸台两条相互平行的侧壁相切。
[0011 ] 优选地，还包括第二密封凹槽，所述第二密封凹槽环绕于所述水冷区的周围。
[0012]优选地，所述热沉主体在背离所述芯片安装区所在的一面上设有第三密封凹槽和第四密封凹槽且位置分别与第一密封凹槽和第二密封凹槽对应。
[0013]优选地，所述销孔的数量为两个，两个销孔沿着热沉主体的宽边排列。
[0014]优选地，若过所述销孔的圆心作一条与热沉主体平行的基准线，则所述水冷区的几何中心到所述基准线的距离为7mm-12mm。
[0015]优选地，述水冷区上设有贯通热沉主体的格栅；格栅由至少两个平行排列的格栅孔组成，每个格栅孔包括两个相互平行的侧壁以及用于衔接两个侧壁的衔接端。
[0016]优选地，所述格栅孔的衔接端为圆弧形状，且
[0017]每个格栅孔中两个侧壁之间的距离明显小于侧壁的长度。
[0018]优选地，所述芯片安装区的两侧设置有缺口，且
[0019]水冷区的长度不小于芯片安装区的长度。
[0020]本实用新型提供的半导体激光器单片式宏通道热沉，将销孔设置在远离芯片安装区的一端，代替了现有技术中的通水孔，保证热沉主体长度可以被设计得更小，结构更加紧凑。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型所提供的半导体激光器单片式宏通道热沉的结构示意图；
[0022]图2为图1中半导体激光器单片式宏通道热沉的俯视图；
[0023]图3为格栅孔的俯视结构示意图；
[0024]图4为半导体激光器单片式宏通道热沉的立体透视结构图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0026]请参考图1-3，本实用新型提供的半导体激光器单片式宏通道热沉，包括热沉主体1，芯片安装区2位于热沉主体1的一端，水冷区3位于靠近芯片安装区2的位置。
[0027]热沉主体1远离芯片安装区2的一端表面设有第一密封凹槽51，用于热沉组成半导体激光体叠阵时的密封。第一密封凹槽51内设有一凸台9，凸台9包括两条相互平行的侧壁91，用于衔接两平行侧壁91的部分为弧形，从而使得凸台9的表面呈跑道型状。在凸台9上设置有销孔6，销孔6从凸台9处上下贯通热沉主体1，当多个热沉需要叠加在一起时，可通过销孔6将各个热沉组装起来。销孔6的数量优选为两个，且沿着热沉主体1的宽边排列，这样结构更加紧凑、稳定性也更好。两个销孔6的圆心连线与热沉主体1宽边平行，若以上述圆心连线为基准线，则其到水冷区几何中心的距离a为7-12mm，本实施例中为9.75mm。此外，销孔6的边缘与凸台9两条相互平行的侧壁91相切，从而充分利用了凸台面积。在制作热沉时，可以用铣刀直接在热沉主体1上铣出跑道型的第一密封凹槽51，这样在第一密封凹槽51内侧就直接形成了凸台9，此时第一密封凹槽51的内壁即为凸台9的侧壁。
[0028]作为进一步改进，热沉主体1上还设置第二密封凹槽52，第二密封凹槽52环绕于所述水冷区3的周围，形成跑道状的环形凹槽。采用第二凹槽52与第一凹槽51配合后，结构更加对称稳定。所述热沉主体1在背离所述芯片安装区2所在的一面上设有第三密封凹槽53和第四密封凹槽54 (如图4所示)且位置分别与第一密封凹槽51和第二密封凹槽52对应、形状大小也与上述两凹槽一致。这一方面进一步增加了密封的耐压强度，另一方面，使得热沉主体1的结构(除芯片安装区2外)上、下、左、右完全对称，易于加工，降低了热沉的生产成本。
[0029]水冷区3上设有由多个格栅孔4构成的格栅，每个格栅孔4都自上而下贯通热沉主体1，形成供制冷液流通的通道。格栅孔4的孔型类似于跑道型，即包括两个相互平行、长度相等的侧壁41，侧壁41的两个自由端通过衔接端42连接，衔接端42的形状为圆弧形，在同一格栅孔4上，两平行侧壁41之间的距离，即格栅孔4的宽度明显小于侧壁41的长度，以使衔接端42与侧壁41衔接在一起后形成前述的“跑道型”孔型。采用格栅式的通道结构，平行的侧壁使得格栅孔边界更加平整，散热面更加均匀，且能限制衔接端的不平整度，使得衔接端靠近芯片安装区的部分尽可能平齐，进而使得散热效果更佳均匀。两平行侧壁41之间的距离为0.3-2.0mm，本实施例中具体是0.5mm，格栅孔4的长度为2.5mm (以一个衔接端的最外侧端点到另一个衔接端最外侧的端点计算)。本实施例中采用12组上述格栅孔4来构成格栅，12组格栅孔4等间距平行排列在水冷区3，相邻两组格栅孔4之间的距离不小于0.2mmο
[0030]在芯片安装区2的两侧设置有缺口 7，使芯片安装区2相对于热沉主体1的其他部分形成向外凸出的结构，缺口 7的设计除了方便将水冷区3的长度设置长于芯片安装区2的长度之外，还能够给各种焊接夹具提供工作空间，方便其对半导体激光芯片(亦称巴条、BAR条)进行装卡、定位和校准，增加了半导体激光芯片的稳定性和可靠性。
[0031]以上对本实用新型所提供的半导体激光器单片式宏通道热沉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.半导体激光器单片式宏通道热沉，包括热沉主体(1)，芯片安装区(2)位于热沉主体(1)的一端，水冷区(3)位于靠近芯片安装区(2)的位置，其特征在于，还包括上下贯通热沉主体(1)的销孔(6)，且所述销孔(6)位于远离芯片安装区(2)的一端。2.根据权利要求1所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，所述热沉主体(1)远离芯片安装区(2)的一端表面设有第一密封凹槽(51)，第一密封凹槽(51)内设有一凸台(9)，所述销孔(6)位于该凸台(9)处。3.根据权利要求2所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，所述凸台(9)包括两条相互平行的侧壁(91)，所述销孔(6)从凸台(9)的位置贯通所述热沉主体(1)，且销孔(6)的边缘与凸台(9)两条相互平行的侧壁(91)相切。4.根据权利要求2所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，还包括第二密封凹槽(52)，所述第二密封凹槽(52)环绕于所述水冷区(3)的周围。5.根据权利要求4所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，所述热沉主体(1)在背离所述芯片安装区(2)所在的一面上设有第三密封凹槽和第四密封凹槽且位置分别与第一密封凹槽(51)和第二密封凹槽(52)对应。6.根据权利要求1所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，所述销孔(6)的数量为两个，两个销孔(6)沿着热沉主体(1)的宽边排列。7.根据权利要求1所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，若过所述销孔(6)的圆心作一条与热沉主体(1)平行的基准线，则所述水冷区(3)的几何中心到所述基准线的距离为7mm-12mm。8.根据权利要求1所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，述水冷区(3)上设有贯通热沉主体(1)的格栅；格栅由至少两个平行排列的格栅孔(4)组成，每个格栅孔(4)包括两个相互平行的侧壁(41)以及用于衔接两个侧壁的衔接端(42)。9.根据权利要求8所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，所述格栅孔(4)的衔接端(41)为圆弧形状，且 每个格栅孔(4)中两个侧壁(41)之间的距离明显小于侧壁(41)的长度。10.根据权利要求1所述的半导体激光器单片式宏通道热沉，其特征在于，所述芯片安装区(2)的两侧设置有缺口(7)，且水冷区(3)的长度不小于芯片安装区(2)的长度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种半导体激光器单片式宏通道热沉，包括热沉主体，芯片安装区位于热沉主体的一端，水冷区位于靠近芯片安装区的位置，还包括上下贯通热沉主体的销孔，且所述销孔位于远离芯片安装区的一端。与现有技术相比，该半导体激光器单片式宏通道热沉结构更加紧凑合理，且散热效果也不会受到影响。
【IPC分类】H01S5/024
【公开号】CN205016831
【申请号】CN201520757400
【发明人】崔卫军
【申请人】北京弘光浩宇科技有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月28日