一种激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光设备技术领域，特别是一种激光器。


背景技术：

2.为了让激光器能长期稳定地工作，现有的激光器通常会在壳体内设置半导体制冷器，半导体制冷器的热面与壳体连接，光学器件装设于半导体制冷器的冷面上，这样就可以为光学元件提供良好的散热，使其能长期稳定地工作。
3.但是半导体制冷器在工作时，冷面上相对两侧存在较为严重的形变区域，这就导致装设在冷面上的光学组件会随着冷面的变形而偏移，进而导致光路发生偏移。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例要解决的技术问题在于，提供一种激光器，以解决现有技术中半导体制冷器冷面形变而导致光学组件移位，光路发生偏移的问题。
5.本实用新型实施例所提供的激光器包括：一种激光器，包括：半导体制冷器，所述半导体制冷器具有热面和冷面，所述热面与所述壳体连接，所述冷面上具有安装区域和两个形变区域，两个所述形变区域分别位于所述冷面上相对的两侧，所述安装区域位于两个所述形变区域之间；安装板，所述安装板装设于所述冷面安装区域上；光学组件，所述光学组安装在安装板背向所述冷面的一侧。
6.进一步地，所述安装板具有沿其厚度方向相背设置第一安装面与第二安装面，所述第一安装面上设有第一焊料层，所述第二安装面上设有第二焊料层，所述光学组件通过所述第一焊料层焊接于所述第一安装面上，所述第二安装面通过所述第二焊料层焊接于所述冷面。
7.进一步地，所述冷面上设有凹槽。
8.进一步地，所述凹槽至少设有两条。
9.进一步地，从垂直于所述冷面的方向上看，两条所述凹槽分别设置于所述安装区域相对的两侧，且所述安装区域与所述凹槽邻接设置。
10.进一步地，从垂直于所述冷面的方向上看，两条所述凹槽分别设置于所述安装区域相对的两侧，且所述安装区域与所述凹槽间隔设置。
11.进一步地，安装板为铜质安装板。
12.进一步地，所述热面与壳体底板通过焊锡固定连接。
13.进一步地，所述壳体由w-cu合金制成。
14.进一步地，所述壳体由wcu20制成。
15.与现有技术相比，本实用新型实施例提供的激光器的有益效果在于：本实用新型实施例提供的激光器在光学组件与半导体制冷器之间设置了安装板，安装板抬高了光学组件，从而将半导体制冷器的冷面上的形变区域与光学组件隔开，避免光学组件与半导体制冷器之间直接接触，这样光学组件与光学组件的光路就不会受到形变区域的影响而偏移。
附图说明
16.下面将结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，附图中：
17.图1是本实施例提供的激光器的部分结构示意图；
18.图2是本实施例提供的半导体制冷器的结构示意图；
19.图3是本实施例提供的安装板的结构示意图；
20.图4是本实施例提供的冷面的结构示意图。
21.图中各附图标记为：
22.110、壳体；
23.120、半导体制冷器；121、热面；122、冷面；1221、安装区域；1222、形变区域；1223、凹槽；
24.130、安装板；131、第一安装面；1311、第一焊料层；132、第二安装面；1321、第二焊料层；
25.140、光学组件。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
27.本实用新型实施例提供了一种激光器，如图1至图4所示，激光器包括：壳体110、半导体制冷器120和安装板130。半导体制冷器120具有热面121和冷面122，热面121与壳体110连接，冷面122上具有安装区域1221和两个形变区域1222，两个形变区域1222分别位于冷面122上相对的两侧，安装区域1221位于两个形变区域1222之间；安装板130装设于冷面122安装区域1221上；光学组件140，光学组安装在安装板130背向冷面122的一侧。
28.半导体制冷器120上相对的两个面分别设为冷面122和热面121，冷面122与光学组件140连接，从而有效地降低光学组件140运行时的温度，使光学组件140能持续稳定地工作。热面121一般和壳体110相连接，以利用壳体110向外界散热。参考图4，半导体制冷器120在工作时其冷面122相对的两端会产生两个形变区域1222，上述安装区域1221指代的就是这两个形变区域1222之间的区域。
29.通过实施本实施例，在安装区域1221上装设有安装板130，再将光学组件140安装在安装板130上，这样就相当于利用安装板130隔开了光学组件140和形变区域1222，使光学组件140和形变区域1222没有接触，将光学组件140抬高了从冷面122到光学组件140的高度，也就是整个安装板130的厚度，这样就可以避免光学组件140因为接触冷面122上的形变区域1222导致理想的设计位置产生移动。
30.具体地，半导体制冷器120(tec)就是利用半导体材料的珀尔帖效应，也就是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象，所以当有电流从半导体制冷器120流过时，电流产生的热量会从半导体制冷器120的一侧传到另一侧，在半导体制冷器120上产生“热面121”和“冷面122”，这就是半导体制冷器120的加热与制冷原理。所以当半导体制冷器120冷面122因温度变化产生较大形变时就势必会影响设在半导体制冷器120上的光学组件140，从而导致光路出现偏移。
31.参考图1和图3，安装板130具有沿其厚度方向相背设置第一安装面131与第二安装面132，第一安装面131上设有第一焊料层1311，第二安装面132上设有第二焊料层1321，光学组件140通过第一焊料层1311焊接于第一安装面131上，第二安装面132通过第二焊料层1321焊接于冷面122。
32.具体地，安装板130的沿其厚度方向相背的两个面，设为第一安装面131和第二安装面132，首先是将第一安装面131和第二安装面132的位置关系明确，这也就明确了与第一安装面131和第二安装面132相连接的各组件的位置关系。也就是明确了光学组件140、安装板130以及半导体制冷器120三者之间的安装位置关系，安装板130的第一安装面131上的第一焊料层1311，用于和光学组件140焊接连接，安装面的第二安装面132上的第二焊料层1321，第二安装面132与半导体制冷器120上冷面122焊接连接。
33.具体地，焊接工艺是指将两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程，焊接连接具有结构的安全性高，结构的强度高，生产率高及成本较低等优点，所以使用焊接连接的固定方式是一种稳定可靠的固定方式。当然，安装板130、光学组件140和半导体制冷器120之间的连接方式有多种选择，例如，可以使用胶水等粘黏剂粘贴固定，或者，卡扣限位的方式连接固定。
34.参考图4，半导体制冷器120冷面122上设有凹槽1223。
35.具体地，第一焊料层1311、第二焊料层1321在高温熔化时，熔化的焊料具有流动性会沿着冷面1223流动，最终从冷面1223的边缘外溢。本实施例在半导体制冷器120冷面122上设有凹槽1223，其目的是容置上述第一焊料层1311、第二焊料层1321熔化后的液体，这样可以限制熔化后的焊料会受到凹槽1223的约束，在一定程度上限制了焊料从冷面122的边缘外溢。
36.当焊料熔化过多时，一条凹槽1223可能不足以阻挡焊料向外溢出，所以凹槽1223可以像图4所示那样设置两条，以更好地阻挡焊料外溢。
37.当然，在不破坏冷面122的结构，且可以与安装板130焊接连接的情况下，凹槽1223的数量设置可以有不同的设置方案。参考图4，从垂直于冷面122的方向上看，两条凹槽1223分别设置于安装区域1221相对的两侧，且安装区域1221与凹槽1223邻接或间隔设置。焊锡熔化的时候一部分往图1的左边跑，一部分往图1的右边跑，所以将两条凹槽1223分别设在安装区域1221相对的两侧，可以更好地阻挡熔化的焊料，避免熔化的焊料向外溢出。
38.当然，凹槽1223的设置位置多种多样，主要考虑到凹槽1223要方便融化后的焊料流入，且起到阻挡作用，所以将凹槽1223设置在安装板130位置周围的冷面122上，不是设置在安装区域1221，凹槽1223设在安装区域1221的时候，安装板130与冷面122的接触面积会变小，散热效果比较差。为了避免凹槽1223影响光学组件140的散热，本实用新型提供了以下两种实施例以供参考。
39.在实施例一中，凹槽1223与安装区域邻接设置，即凹槽1223刚好设置于安装板的两端，二者在水平方向几乎没有什么间距。
40.在实施例二中，凹槽1223与安装区域间隔设置，例如图1、图4所示的那样。
41.参考图3，安装板130为铜质安装板130。
42.具体地，安装板130选择铜(cu)材质，是因为铜具有良好的导热性能且延展性好，可以更好地帮助激光器散热，而且铜的使用寿命较长，可以使激光器保持较长时间的稳定
性。且，因为安装板130本身使用铜材质，使用安装板130本身具有一定的厚度，所以当安装板130表面焊料层出现融化现象，也可以保证安装板130本身铜板厚度不受影响，保证了光学组件140和半导体制冷器120之间具有一定的抬高距离，不会直接接触，保证设计效果。
43.当然，安装板130可以选择多种材质，例如浸铜石墨，这是一种同样导热性能良好，强度高刚性好的非金属材料，或者，银(ag)、铝(al)导热性导电性优异的金属材料，或者，金(au)这类延展性很好，导热性也同样优异的金属材料。
44.参考图1和图2，热面121与壳体110底板通过焊锡固定连接。
45.具体地，焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术，而且焊接具有结构的安全性高，结构的强度高，生产率高及成本较低等优点。
46.当然，固定连接的方式多种多样，如使用胶水等粘黏剂固定，或者，卡扣限位的方式连接固定，或者，螺钉固定。
47.参考图1，壳体110由w-cu合金制成；壳体110由wcu20制成。
48.具体地，w-cu合金就是钨和铜组成的合金，不同使用条件对应的钨铜合金往往含铜量各不相同，常用合金的含铜量为10％～50％，钨铜合金具有很好的导电导热性，较好的高温强度和一定的塑性，这类材料也有热膨胀系数低的特点，是一种比较理想的热沉材料。
49.具体地，热膨胀系数(cte)是指物体由于温度的改变而有胀缩现象，其变化能力在等压(p一定)下，单位温度变化所导致的长度量值的变化，即热膨胀系数；热膨胀系数是单位长度、单位体积的物体，在温度升高1℃时，其长度或体积的相对变化量，可用平均线膨胀系数α或平均体积膨胀系数β表示：或是固体材料受热冲击时反映其性能变化的物理参数。
50.具体地，热沉是一种热学现象，是指它的温度不随传递到它的热能的大小变化而变化，它可以是大气、大地等物体，热沉材料的作用是助于消散芯片热量，将其传输到周围的空气中，目前，半导体激光器最主要的散热方式是通过热沉来散热，在半导体激光器中，封装常用的热沉材料有氮化铝(aln)、钨铜合金(w-cu)、钼铜合金(mo-cu)等合金材料；或者，cvd金刚石,这其中cvd金刚石是绝佳的热沉材料，其热导率最高可达2000w/(k
·
m)，远大于氮化铝和铜合金。
51.其中，wcu20是指在合金中铜的重量占比达到20
±
2％的才叫做wcu20合金，wcu20合金要比现有技术中壳体110使用的wcu15合金的热膨胀系数大，表明wcu20温度变化与长度变化成正比，延展性更好，也更有利于激光器组件的散热，所以更适合用来作为激光器的封装组件。
52.应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要的保护范围。