专利名称：三片式微型散热器的制作方法
技术领域：
本发明三片式微型散热器，属于光电子领域，涉及到功率型光电子和微电子器件 的散热制冷，主要用于解决大功率半导体激光器单管及列阵器件的散热问题。
背景技术：
散热技术是光电子和微电子器件经常面对的棘手问题，尤其对于半导体器件来 说，由于温度对半导体材料的禁带宽度、带边吸收和发射带等物理特性有重要影响，体现在 宏观上，即器件的基本光电特性如功率-电流特性、光谱曲线等随着温度会发生较大的变 化，如对于大功率半导体激光器列阵器件来说，随着器件温度的升高，斜率效率降低、输出 功率减少、中心波长产生红移，这些特性的变化对于实际应用极为不利。所以如何将器件工 作中产生的废热耗散掉是半导体光电子和微电子器件研究中重要的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于，提出了一种三片式微型散热器，主要作为散热热沉用于大功 率半导体激光器单管或列阵器件的主动制冷，具有结构合理、制作容易及散热效果佳的优
点ο本发明提供一种三片式微型散热器，包括一上盖，为矩形，该上盖上横向上下开有两个上出水孔和上入水孔，在上盖纵向下 面的一侧固定有一层直立排列的散热层；一通水层，为矩形，与上盖对应，该通水层上横向上下开有中出水孔和中入水孔， 在通水层的纵向上面的一侧开有一矩形凹槽，该矩形凹槽可以容纳上盖下面的散热层，在 该矩形凹槽和中出水孔的一侧端之间有一条形凹槽，在该矩形凹槽的底面靠近通水层顶端 处开有一狭缝，该狭缝上下贯通；在该通水层的背面，与矩形凹槽同侧开有一背凹槽，该背凹槽与狭缝连通，在背凹 槽和中进水孔背面的一侧端之间有一条形凹沟；一密封层，该密封层与上盖相对应，横向上下开有下出水孔和下入水孔；该上盖扣合在通水层上，上盖下面的散热层位于通水层的矩形凹槽内，该密封层 盖合在通水层的下面。其中上盖、通水层和密封层均为具有高导热率的金属材料，为紫铜或无氧铜。其中上盖、通水层和密封层的预定位置分别纵向开有两个定位孔，所述各定位孔 同心。其中通水层上面的矩形凹槽、条形凹槽，背面的背凹槽和条形凹沟采用数控机床 机械加工制成，槽的深度小于通水层厚度的1/2。其中上盖、通水层和密封层为焊接，焊接是采用银铜扩散焊接法。其中散热层由若干菱形柱状散热柱组成，采用线切割技术加工而成。其中散热层的面积为9. 5mmX 3mm。
其中水流方向与列阵器件出光方向相反，可以更好地对器件工作过程中最热的部 位一出光腔面进行良好的散热。本发明提出的散热器中流体流动的方向与激光输出的方向相反，减小了散热路 经，提高了散热能力。
以下通过结合附图及实施例的详细描述，进一步说明本发明的结构和特点，其 中图1是本发明提出的三片式微型散热器的立体结构示意图；图2是图1中的通水层2的立体结构示意图。图3是三片式微型散热器的工作过程示意图。
具体实施例方式请参阅图1及图2所示，本发明一种三片式微型散热器，包括一上盖1 (参阅图la)，为矩形，该上盖1上横向上下开有两个上出水孔11和上入 水孔12，在上盖1纵向下面的一侧固定有一层直立排列的散热层13，总面积为9. 5mmX 3mm, 其中包含若干菱形柱状散热柱，相对两条菱形边之间的距离为200微米，相邻两个菱形之 间距离为300微米，散热片高度为600微米；一通水层2 (参阅图lb)，为矩形，与上盖1对应，该通水层2上横向上下开有中出 水孔21，在通水层2的纵向上面的一侧开有一矩形凹槽24，该矩形凹槽24可以容纳上盖1 下面的散热层13，在该矩形凹槽24和中出水孔21的一侧端之间有一条形凹槽25，在该矩 形凹槽24的底面靠近通水层2顶端处开有一狭缝23，该狭缝23上下贯通；在该通水层2的背面(参阅图2)，与矩形凹槽24同侧开有一背凹槽24’，该背凹 槽24’与狭缝23连通，在背凹槽24’和中进水口 22背面的一侧端之间有一条形凹沟25’ ； sshd所述的矩形凹槽24、条形凹槽25、背凹槽24’和条形凹沟25’采用数控机床机械加工 制成，槽的深度小于通水层2厚度的1/2 ；一密封层3 (参阅图Ic)，该密封层3与上盖1相对应，横向上下开有下出水孔11’ 和下入水孔12，；该上盖1扣合在通水层2上，上盖1下面的散热层13位于通水层2的矩形凹槽25 内，该密封层3盖合在通水层2的下面。其中上盖1、通水层2和密封层3的预定位置分别纵向开有两个定位孔10，所述各 定位孔10同心；该上盖1、通水层2和密封层3为焊接，焊接是采用银铜扩散焊接法。其中通水层2上面的矩形凹槽24、条形凹槽25，背面的背凹槽24’和条形凹沟25’ 采用数控车床机械加工制成，散热层13采用线切割技术制成。矩形凹槽24、条形凹槽25的 深度600微米用于容纳散热层13，背凹槽24’和条形凹沟25’的深度600微米，用于制冷液 体流入。通水层2厚度为1400微米，上盖1和密封层的厚度分别为250微米，本发明的总 体厚度小于2mm。本发明的工作过程为请再参阅图1，本发明的三层微型散热器由上盖1 (参阅图la)、通水层2 (参阅图lb)和密封层3 (参阅图Ic)组成，相互位置为上盖1扣合在通水层2上，上盖1下面的散热 层13位于通水层2的矩形凹槽25内，密封层3盖合在通水层2的下面。三层中的定位孔 10相互对准，上盖1的上出水孔11、通水层2的中出水孔21和密封层3的下出水孔31相 互对准，上盖1的上入水孔12、通水层2的中入水孔22、密封层3的下入水孔32相互对准， 然后在温度为800°C，氮气保护环境下，采用银铜扩散焊接技术将三层焊接在一起。本发明可用来对功率型有源器件进行制冷，尤其针对大功率二极管激光器列阵器 件。具体的工作过程如图3所示，将标准的列阵器件4(10mmX2mmX0. 14mm)焊接在本发明 的上盖1与散热层13相对应的一端上面，出光方向沿着χ方向，在工作过程中，器件出光腔 面是温度最高的部位。将制冷用的冷却液体用高压水泵从下入水孔32(参阅图lc)、中入 水孔22打入，冷却液体将沿着通水层2中的条形凹沟25’ (参阅图2)流到背凹槽24’中， 通过狭缝23喷射到上盖1中的散热层13上，然后冷却液体将沿着散热层13沿着χ方向流 动，冷却液体将与散热层13进行充分的对流热交换，冷却液体再经通水层2上面的条形凹 槽25流向出水孔21(参阅图lb)，经上盖1上的上出水孔11流出(参阅图la)，将上盖1 上的列阵器件4耗散的热量快速带走。冷却液体流动的方向与器件出光方向相反，提高了 对腔面的散热效果，冷却液体的流速越快，制冷效果越好。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术 领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此 本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。
权利要求
一种三片式微型散热器，包括一上盖，为矩形，该上盖上横向上下开有两个上出水孔和上入水孔，在上盖纵向下面的一侧固定有一层直立排列的散热层；一通水层，为矩形，与上盖对应，该通水层上横向上下开有中出水孔和中入水孔，在通水层的纵向上面的一侧开有一矩形凹槽，该矩形凹槽可以容纳上盖下面的散热层，在该矩形凹槽和中出水孔的一侧端之间有一条形凹槽，在该矩形凹槽的底面靠近通水层顶端处开有一狭缝，该狭缝上下贯通；在该通水层的背面，与矩形凹槽同侧开有一背凹槽，该背凹槽与狭缝连通，在背凹槽和中进水孔背面的一侧端之间有一条形凹沟；一密封层，该密封层与上盖相对应，横向上下开有下出水孔和下入水孔；该上盖扣合在通水层上，上盖下面的散热层位于通水层的矩形凹槽内，该密封层盖合在通水层的下面。
2.根据权利要求1所述的三片式微型散热器，其中上盖、通水层和密封层均为具有高 导热率的金属材料，为紫铜或无氧铜。
3.根据权利要求1所述的三片式微型散热器，其中上盖、通水层和密封层的预定位置 分别纵向开有两个定位孔，所述各定位孔同心。
4.根据权利要求1所述的三片式微型散热器，其中通水层上面的矩形凹槽、条形凹槽， 背面的背凹槽和条形凹沟采用数控机床机械加工制成，槽的深度小于通水层厚度的1/2。
5.根据权利要求1所述的三片式微型散热器，其中上盖、通水层和密封层为焊接，焊接 是采用银铜扩散焊接法。
6.根据权利要求1所述的三片式微型散热器，其中散热层由若干菱形柱状散热柱组 成，采用线切割技术加工而成。
7.根据权利要求1或6所述的三片式微型散热器，其中散热层的面积为9.5mmX3mm。
8.根据权利要求1所述的三片式微型散热器，其中水流方向与列阵器件出光方向相 反，可以更好地对器件工作过程中最热的部位_出光腔面进行良好的散热。
全文摘要
一种三片式微型散热器，包括一上盖，为矩形，上盖上横向上下开有两个上出水孔和上入水孔，在上盖纵向下面的一侧固定有一层直立排列的散热层；一通水层，为矩形，与上盖对应，通水层上横向上下开有中出水孔和中入水孔，在通水层的纵向上面的一侧开有一矩形凹槽，矩形凹槽容纳上盖下面的散热层，在矩形凹槽和中出水孔的一侧端之间有一条形凹槽，在矩形凹槽的底面靠近通水层顶端处开有一上下贯通的狭缝；在通水层的背面，与矩形凹槽同侧开有一背凹槽，背凹槽与狭缝连通，在背凹槽和中进水孔背面的一侧端之间有一条形凹沟；一密封层，密封层与上盖相对应，横向上下开有下出水孔和下入水孔；上盖扣合在通水层上，上盖下面的散热层位于通水层的矩形凹槽内，密封层盖合在通水层的下面。
文档编号H05K7/20GK101883483SQ20091008349
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者刘媛媛, 方高瞻, 李伟, 马骁宇 申请人:中国科学院半导体研究所