专利名称：激光器微通道热沉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电技术领域，具体涉及半导体激光器微通道热沉。
背景技术：
由于半导体激光器的体积小、重量轻、转换效率高、寿命长、易于调制等优点，使得它目前在工业、医疗、通讯、信息显示、军事等领域中的应用非常广泛。高功率半导体激光技术是发展国防工业的重要技术基础，其发展将直接推动引信、跟踪、制导、武器模拟、点火引爆、雷达、夜视、目标识别与对抗等技术的更新换代。目前高功率半导体激光器阵列所面临的主要问题是激光器散热问题，这一问题也成了目前国际的难题，而微通道热沉散热技术是大功率半导体激光器叠阵封装最先进的技术之一。目前商业上广泛使用的微通道热沉是无氧铜微通道热沉，无氧铜微通道热沉由于与砷化镓基芯片的热膨胀系数的匹配性相差较大，在封装过程中极易出现“微笑”效应而严重影响芯片的封装可靠性以及寿命。现在主要还是通过在无氧铜微通道热沉上面烧焊一次级热沉来控制，但是引入次级热沉不但需要增加一步烧焊工艺还增加了一个传热界面对半导体激光器的散热产生更多的消极影响。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种与砷化镓基芯片热膨胀匹配、热导率高的激光器微通道热沉。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种激光器微通道热沉，由叠合封装的内部镂空的矩形薄片构成，所述矩形薄片为五片，从上到下依次为钨铜合金的芯片安装片、微通道片、导流片、引流片和钨铜合金的密封片；所述芯片安装片、微通道片、导流片、引流片和密封片的上部、下部和中部分别设有对应的进水孔、出水孔和机械安装孔；所述微通道片的顶部设有左右对称的斜向梳齿，中部设有与所述斜向梳齿连通的槽孔；所述导流片的顶部设有矩形的导水槽，所述导流片的左右两侧对称设有与导流片上的出水孔相连通的第一水路槽；所述引流片的顶部设有与引流片上的进水孔连通的左右对称的竖直梳齿，所述引流片的左右两侧设有与第一水路槽对应的第二水路槽。所述斜向梳齿的齿数> 8个；竖直梳齿的齿数> 8个。所述微通道片上的槽孔靠近下部的出水孔。所述斜向梳齿的齿间距离相等；所述竖直梳齿的齿间距离相等。所述斜向梳齿的斜向角为30-50°。本实用新型中芯片安装片和密封片采用铜钨合金，铜钨合金的热膨胀系数与砷化镓基芯片热膨胀相近，使得芯片安装片与激光器芯片匹配良好，可以实现无烧结应力封装； 在封装过程中可有效避免“微笑”效应；在微通道内部管路中，由于管路尺寸较小，水流在内部由于外部水压产生很大的流速，流速越大，流体分子所受到的冲击力就越大，原子的瞬时数量也就剧增，流体整体的碰撞率也就越大，就越容易产生湍流；此外微通道片作为微通道热沉的主要散热片，其齿的斜角设计也能够增大流体的剧烈运动易于形成湍流。采用上述技术方案所产生的有益效果在于1)采用铜钨合金的芯片安装片和钨铜合金的密封片，有效避免了封装过程中的微笑效应；2)采用本实用新型，微通道热沉内部水流呈现湍流流动状态，增大了换热系数。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的芯片安装片主视示意图；图2是本实用新型微通道片的主视示意图；图3是本实用新型导流片的主视示意图；图4是本实用新型引流片的主视示意图；图5是本实用新型密封片的主视示意图；1、芯片安装片，2、微通道片，3、导流片，4、引流片，5、密封片，101、第一进水孔， 102、第一机械安装孔，103、第一出水孔，201、第二出水孔，202、第二机械安装孔，203、第二出水孔，204、槽孔，205、斜向梳齿，301、第三出水孔，302、第三机械安装孔，303、第三出水孔，304、第一水路槽，305、导水槽，401、第四进水孔，402、第四机械安装孔，403、第四出水孔，404、第二水路槽，405、竖直梳齿，501、第五进水孔，502、第五机械安装孔，503、第五出水孔。
具体实施方式
参见图1-图5，本实用新型由叠合封装的内部镂空的矩形薄片构成，所述矩形薄片为五片，从上到下依次为钨铜合金的芯片安装片1、微通道片2、导流片3、引流片4和钨铜合金的密封片5。所述芯片安装片1的上部、下部和中部对称地设有第一进水孔101、第一出水孔103和第一机械安装孔102，第一进水孔101和第一出水孔103用来配合密封圈来保证多个微通道热沉连接时的水密性，同时作为微通道热沉的进、出水口。在所述微通道片2上设有与所述芯片安装片1对应的第二进水孔201、第二机械安装孔202和第二出水孔203，在微通道片2的顶部设有左右对称的斜向梳齿205，中部的两侧设有与所述斜向梳齿205连通的槽孔204 ；所述槽孔204靠近下部的第二出水孔203。 斜向梳齿205的斜向角为30-50°，能够在流体的流动方向上对流体流动形成扰动，增加流体的剧烈运动，易于形成湍流。在导流片3上设有与所述芯片安装片1对应的第三进水孔301、第三机械安装孔 302和第三出水孔303 ；在所述导流片3的顶部设有矩形的导水槽305，所述导流片3的左右两侧对称设有与第三出水孔303相连通的第一水路槽304。在所述引流片4上设有与所述芯片安装片1对应的第四进水孔401、第四机械安装孔402和第四出水孔403 ；在引流片4的顶部设有与第四进水孔403连通的左右对称的竖直梳齿405 ；所述引流片4的左右两侧设有与第一水路槽304对应的第二水路槽404。所述竖直梳齿405的齿数彡8个。所述微通道片2、导流片3和引流片4采用无氧铜板。[0025]在所述密封片5上设有与所述芯片安装片1对应的第五进水孔501、第五机械安装孔502和第五出水孔503。所述密封片5采用铜钨合金，其中金属钨的摩尔含量为85%，与砷化镓基芯片的热膨胀系数相匹配。本实用新型采用机械加工或者刻蚀工艺将片安装片1、微通道片2、导流片3、引流片4和钨铜合金的密封片5加工成上述结构，然后采用烧焊工艺将上述五片矩形薄片烧结成整体的微通道热沉。使用时，水流或其它液体从密封片5的第五进水孔501通过引流片4上的竖直梳齿405和导流片3上的导水槽305进入微通道片2上的斜向梳齿205 ；然后水流或液体通过与斜向梳齿205连通的槽孔204靠近微通道热沉的出水孔；进入槽孔204内的水流或液体通过第一水路槽304、第二水路槽404进入所述微通道热沉的出水孔，并从密封片5的出水孔流出。
权利要求1.一种激光器微通道热沉，由叠合封装的内部镂空的矩形薄片构成，其特征在于所述矩形薄片为五片，从上到下依次为钨铜合金的芯片安装片(1)、微通道片(2)、导流片(3)、 引流片(4)和钨铜合金的密封片(5)；所述芯片安装片(1)、微通道片(2)、导流片(3)、引流片(4)和密封片(5)的上部、下部和中部分别设有对应的进水孔、出水孔和机械安装孔；所述微通道片(2)的顶部设有左右对称的斜向梳齿(205)，中部设有与所述斜向梳齿(205)连通的槽孔(204);所述导流片(3)的顶部设有矩形的导水槽(305)，所述导流片(3)的左右两侧对称设有与导流片上的出水孔相连通的第一水路槽(304);所述引流片(4)的顶部设有与引流片上的进水孔连通的左右对称的竖直梳齿(405)，所述引流片(4)的左右两侧设有与第一水路槽(304)对应的第二水路槽(404)。
2.根据权利要求1所述的激光器微通道热沉，其特征在于所述斜向梳齿(205)的齿数彡8个；竖直梳齿(405)的齿数彡8个。
3.根据权利要求2所述的激光器微通道热沉，其特征在于所述微通道片(2)上的槽孔 (204)靠近下部的出水孔。
4.根据权利要求2所述的激光器微通道热沉，其特征在于所述斜向梳齿(205)的齿间距离相等；所述竖直梳齿(405)的齿间距离相等。
5.根据权利要求4所述的激光器微通道热沉，其特征在于斜向梳齿(205)的斜向角为 30-50° 。
专利摘要本实用新型公开了一种激光器微通道热沉，由叠合封装的内部镂空的矩形薄片构成，所述矩形薄片从上到下依次为钨铜合金的芯片安装片、微通道片、导流片、引流片和钨铜合金的密封片；上述五片矩形薄片上分别设有对应的进水孔、出水孔和机械安装孔；所述微通道片的顶部设有左右对称的斜向梳齿，中部的两侧设有与所述斜向梳齿连通的槽孔；所述导流片的顶部设有矩形的导水槽，左右两侧对称设有与导流片上的出水孔相连通的第一水路槽；所述引流片的顶部设有与引流片上的进水孔连通的左右对称的竖直梳齿，所述引流片的左右两侧设有与第一水路槽对应的第二水路槽。本实用新型适用于大功率砷化镓基芯片散热，为激光器高可靠性和长寿命奠定了良好基础。
文档编号H01S5/022GK202103311SQ201120229409
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者安振峰, 常会增, 徐会武, 王伟, 王媛媛, 陈宏泰 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所