一种大通道半导体激光器液体制冷片及其激光器的制作方法

本发明属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种大通道半导体激光器液体制冷片及采用了该液体制冷片的半导体激光器叠阵。

背景技术：

半导体激光器具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、成本低的优点，目前已经广泛应用于国民经济的各个领域，比如激光泵浦，医疗以及工业加工领域。

现有技术中，功率类电子器件的封装形式有传导冷却型、微通道液体制冷型及宏通道液体制冷型（200910023753.3）。对于高功率半导体激光器而言，采用传导冷却的方式，散热效率较低，会导致器件寿命和可靠性下降，一般只能达到几十瓦的输出功率；若采用微通道液体制冷的方式，制冷液体需采用高质量的去离子水，成本较高，并且长时间使用会导致微通道管壁腐蚀或者堵塞，严重影响了半导体激光器的可靠性。

中国专利200910023753.3提出了一种液体制冷片结构，虽然解决了微通道液体制冷的管壁堵塞问题，但是散热效果有待提高，制约了半导体激光器的功率的进一步提高和应用领域。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种大通道半导体激光器液体制冷片及采用了该液体制冷片的半导体激光器叠阵，避免了微通道堵塞的问题，并且相比宏通道液体制冷片提高了散热效果，具体的技术方案为：

一种大通道半导体激光器液体制冷片，包括片状制冷片主体。所述的制冷片主体上设置入液孔和出液孔，所述的入液孔和出液孔均贯通制冷片主体的上表面和下表面；制冷片主体上靠近入液孔的一端设置芯片安装区，用于安装激光芯片；所述的入液孔的内壁上设有入水口，出液孔的内壁上设有出水口，所述的制冷片主体内设有管状液体制冷通道，用于将入水口和出水口连通，且液体制冷通道以入水口为起点，路径经芯片安装区与入液孔之间的区域，以出水口为终点。

本发明的大通道半导体激光器液体制冷片还有这样的结构：包括片状制冷片主体，制冷片主体上设置通液孔，通液孔贯通制冷片主体的上表面和下表面，在制冷片主体的一端设置芯片安装区，所述的制冷片主体的侧面设置入水口，所述通液孔的内壁上设置出水口，制冷片主体内设有管状液体制冷通道，用于将入水口和出水口连通，管状液体制冷通道水流路径经芯片安装区与通液孔之间的区域，以达到最优的散热效果。这种结构也可以将入水口设置于通液孔的内壁，出水口设置于制冷片主体的侧壁上。

所述制冷片主体内的液体制冷通道的直径为0.5mm-3mm。

所述的制冷片主体为金属，比如铜或者铜-金刚石的混合材料。

采用了上述大通道的半导体激光器液体制冷片的半导体激光器叠阵，自下而上依次为通水块，正电极片，至少一个半导体激光器单元，负电极片。所述的半导体激光器单元包括本发明的大通道半导体激光器液体制冷片，激光芯片，负极连接片；所述的激光芯片正极键合于液体制冷片的芯片安装区，激光芯片的负极与负极连接片直接连接，或者激光芯片的负极通过金线与负极连接片连接，负极连接片与液体制冷片之间设有绝缘层，用于使液体制冷片和负极连接片之间绝缘。所述的通水块设有进水管和出水管，与上述液体制冷片内的液体制冷通道连通，构成制冷水路。

所述的半导体激光器叠阵的两侧分别各设有一块侧板，半导体激光器叠阵的负电极片上设置固定块，两块侧板和固定块用于固定半导体激光器叠阵；所述的半导体激光器叠阵的背部安装有绝缘块，绝缘块上覆有正电极片的引出电极和负电极片的引出电极。

所述的半导体激光器单元的激光芯片和芯片安装区之间设有应力缓释层，激光芯片的正极焊接或者金属键合在应力缓释层上，应力缓释层焊接或者金属键合在芯片安装区上；所述的应力缓释层材料为铜钨。

本发明具有以下优点：

本发明的大通道半导体激光器液体制冷片中的液体制冷通道不易堵塞，提高了器件的可靠性和寿命，并且在同等流量的条件下散热效果与微通道制冷片相当。相比传统的宏通道液体制冷片，本发明的大通道半导体激光器液体制冷片增加了制冷面积，缩短了热传导路径，提高了散热效率。

附图说明

图1为本发明的大通道半导体激光器的液体制冷片。

图2为本发明的大通道半导体激光器的液体制冷片的内部结构透视图。

图3为本发明的大通道半导体激光器的液体制冷片的实施例二。

图4为采用了本发明的大通道的液体制冷片的半导体激光器叠阵。

图5为半导体激光器叠阵中的半导体激光器单元。

图6为半导体激光器叠阵的制冷水路示意图。

附图标号说明：1 为入液孔，2为出液孔，3为入水口，4为出水口，5为芯片安装区，6为管状液体制冷通道，7为通液孔，8为固定块，9为通水块，10为半导体激光器单元，11为制冷片主体，12为激光芯片，13为半导体激光器单元的负极连接片，14为应力缓释层，15为进水管，16为出水管。

具体实施方式

如图1为本发明的大通道半导体激光器的液体制冷片，包括片状制冷片主体11；所述的制冷片主体11上设置入液孔1和出液孔2，所述的入液孔1和出液孔2均贯通制冷片主体11的上表面和下表面；制冷片主体11上靠近入液孔1的一端设置芯片安装区5，用于安装激光芯片；所述的入液孔1的内壁上设有入水口3，出液孔2的内壁上设有出水口4，所述的制冷片主体11内设有管状液体制冷通道6，用于将入水口3和出水口4连通，且液体制冷通道6以入水口3为起点，路径经过芯片安装区5与入液孔之间的区域，以出水口4为终点，具体结构可参考图2的内部结构透视图。

图3为本发明的大通道半导体激光器的液体制冷片的实施例二：制冷片主体11上设置通液孔7，通液孔7贯通制冷片主体11的上表面和下表面，在制冷片主体11的一端设置芯片安装区5，所述的制冷片主体11的侧面设置入水口3，所述通液孔7的内壁上设置出水口4，制冷片主体内设有管状液体制冷通道6，用于将入水口3和出水口4连通，管状液体制冷通道6水流路径经过芯片安装区5与通液孔之间的区域，以达到最优的散热效果。

所述制冷片主体11内的液体制冷通道6的直径为0.5mm-3mm。

所述的制冷片主体11为金属，或者铜-金刚石的混合材料。

图4为采用了本发明的大通道的液体制冷片的半导体激光器叠阵，自下而上依次为通水块9，正电极片，至少一个半导体激光器单元10，负电极片。图5为半导体激光器叠阵中的半导体激光器单元的结构，半导体激光器单元10包括本发明的大通道半导体激光器液体制冷片，激光芯片12，负极连接片13；所述的激光芯片12正极键合于液体制冷片的芯片安装区5，激光芯片12的负极与负极连接片13直接连接，或者激光芯片的负极通过金线与负极连接片连接，负极连接片与液体制冷片之间设有绝缘层，用于使液体制冷片和负极连接片之间绝缘。

所述的半导体激光器叠阵的两侧分别各设有一块侧板，半导体激光器叠阵的负电极片上设置固定块8，两块侧板和固定块8用于固定半导体激光器叠阵；所述的半导体激光器叠阵的背部安装有绝缘块，绝缘块上覆有正电极片的引出电极和负电极片的引出电极。

所述的半导体激光器单元的激光芯片12和芯片安装区5之间设有应力缓释层14，激光芯片12的正极焊接或者金属键合在应力缓释层14上，应力缓释层14焊接或者金属键合在芯片安装区5上；所述的应力缓释层材料为铜钨。

所述的通水块设有进水管15和出水管16，与上述液体制冷片内的液体制冷通道6连通，构成制冷水路。图6为半导体激光器叠阵的制冷水路示意图，图中箭头方向为制冷液的流向。