一種半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光列陣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、體積小重量輕、壽命長等特點(diǎn)，使得它具有廣泛的應(yīng)用，提高輸出功率和光束質(zhì)量一直是大功率半導(dǎo)體激光器的主要研究課題。隨著半導(dǎo)體激光器功率的不斷提高，功率密度不斷地增大，激光器芯片的熱量過高直接影響半導(dǎo)體激光器的壽命。針對上述問題，一般采用微通道冷卻熱沉來降低激光器芯片的熱量。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的單片式微通道冷卻熱沉由五層形態(tài)各異的無氧銅薄片組合而成，激光芯片位于進(jìn)水側(cè)蓋層的上表面。導(dǎo)熱介質(zhì)從入水口進(jìn)入微通道層的微通道區(qū)，經(jīng)過導(dǎo)水層的狹縫再次進(jìn)入微通道區(qū)，再由出水口進(jìn)入回水側(cè)蓋層，對芯片完成一次循環(huán)制冷。
[0004]然而現(xiàn)有的冷卻熱沉中，導(dǎo)熱介質(zhì)從入水口進(jìn)入之后直接流入微通道區(qū)對芯片進(jìn)行冷卻，無法在微通道內(nèi)充分均勻循環(huán)地，導(dǎo)致局部散熱效果不好，容易將激光器芯片燒壞，換熱效率低。此外，五片無氧銅薄片是不是一體成型的，而是相互焊接連接。在焊接處容易產(chǎn)生額外的熱阻和熱應(yīng)力。且無氧銅材料的表現(xiàn)需要鍍金，長期使用后表面金層容易脫落導(dǎo)致熱沉堵塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提高半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置換熱效率。
[0006]為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置，包括:依序設(shè)置的進(jìn)水側(cè)蓋、進(jìn)水層、導(dǎo)引層、回水層以及回水側(cè)蓋；
[0007]其中，
[0008]所述進(jìn)水側(cè)蓋的外表面設(shè)置有進(jìn)水孔，所述回水側(cè)蓋的外表面設(shè)置有出水孔；所述出水孔位于所述進(jìn)水孔遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體激光器耙條的一側(cè)；
[0009]在所述進(jìn)水側(cè)蓋、進(jìn)水層以及導(dǎo)引層之間形成有減緩導(dǎo)熱介質(zhì)流速的緩流區(qū)；
[0010]所述導(dǎo)引層中靠近所述半導(dǎo)體激光器的一側(cè)設(shè)置有供導(dǎo)熱介質(zhì)從所述緩流區(qū)流入所述回水層的若干個通孔；
[0011]在所述導(dǎo)引層、回水層以及回水側(cè)蓋之間還形成有供導(dǎo)熱介質(zhì)流出的出水通道；
[0012]所述進(jìn)水孔連通所述緩流區(qū)，所述緩流區(qū)通過所述若干個通孔連通所述出水通道，所述出水通道與所述出水孔連通；
[0013]導(dǎo)熱介質(zhì)從所述進(jìn)水孔進(jìn)入，在所述進(jìn)水層的緩流區(qū)中緩流，通過所述導(dǎo)引層的通孔流入所述回水層，再經(jīng)過所述回水層的出水通道從所述出水孔流出。
[0014]其中較優(yōu)地，所述緩流區(qū)是由:
[0015]所述進(jìn)水層上的鏤空區(qū)域形成的；或，
[0016]所述導(dǎo)引層靠近所述進(jìn)水層的表面上的凹陷與所述進(jìn)水層上的鏤空區(qū)域結(jié)合形成的。
[0017]其中較優(yōu)地，所述出水通道是由:
[0018]所述回水層上的鏤空區(qū)域形成的；
[0019]所述回水側(cè)蓋內(nèi)表面上的凹陷與所述回水層上的鏤空區(qū)域結(jié)合形成的。
[0020]其中較優(yōu)地，所述回水層還設(shè)置有用于為半導(dǎo)體激光器均勻散熱的若干個微通道，所述通孔與所述若干個微通道對應(yīng)連通，所述若干個微通道與所述出水通道連通；
[0021]導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入到所述緩流區(qū)后，通過所述通孔流入對應(yīng)的所述微通道中從而對半導(dǎo)體激光器進(jìn)行散熱，再經(jīng)過所述出水通道從所述出水孔流出。
[0022]其中較優(yōu)地，所述若干個微通道是由若干個等間距的分隔脊分隔而成，且所述若干個微通道向靠近所述出水孔方向延伸的長度相同，所述若干個微通道的寬度相同。
[0023]其中較優(yōu)地，所述回水層還包括與所述微通道相連的匯流區(qū)，所述匯流區(qū)還與所述出水通道相連；
[0024]在所述匯流區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)離所述微通道的一端，還設(shè)有供導(dǎo)熱介質(zhì)向所述出水通道匯流的斜坡。
[0025]其中較優(yōu)地，所述出水通道包括主出水通道以及分流通道；
[0026]所述分流通道設(shè)置在所述主出水通道靠近所述出水孔的延伸方向，且所述主出水通道與所述分流通道均與所述出水孔相連；
[0027]所述出水通道連通所述進(jìn)水層、導(dǎo)引層以及回水層。
[0028]其中較優(yōu)地，
[0029]所述主出水通道以及分流通道，在所述進(jìn)水層以及導(dǎo)引層中是通過分隔條相互隔開的；
[0030]所述主出水通道以及分流通道，在所述回水層中連通的，所述主出水通道以及分流通道之間還設(shè)置有厚度小于所述回水層厚度的分流脊。
[0031]其中較優(yōu)地，所述半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置是一體成型的。
[0032]其中較優(yōu)地，所述半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置是通過3D打印一體成型的。
[0033]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置。導(dǎo)熱介質(zhì)從進(jìn)水孔進(jìn)入該裝置后，在進(jìn)水層的空腔中緩流，通過導(dǎo)引層的通孔流入回水層的微通道中，最終經(jīng)過回水層的出水通道從出水孔流出，實現(xiàn)了導(dǎo)熱介質(zhì)在裝置內(nèi)的勻速循環(huán)流動。此外，本裝置通過3D打印技術(shù)一體成型制備，避免了現(xiàn)有技術(shù)中各層之間由于焊接所引入的額外的熱應(yīng)力及熱阻，提高了裝置整體的散熱能力。且采用鎳基合金粉或鎢銅合金粉作為材料進(jìn)行3D打印，可以很好的實現(xiàn)熱沉與耙條芯片的熱膨脹系數(shù)相匹配，且裝置內(nèi)壁不需要鍍金，也避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于長期使用無氧銅表面金層脫落而導(dǎo)致熱沉堵塞的問題，提高換熱效率。
【附圖說明】
[0034]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0035]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的冷卻熱沉裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2是本發(fā)明第一實施例提供的冷卻熱沉裝置側(cè)視縱向剖面示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明第一實施例提供的進(jìn)水側(cè)蓋立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明第一實施例提供的回水側(cè)蓋立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明第一實施例提供的進(jìn)水層立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖6是本發(fā)明第一實施例提供的一種緩流區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖7是本發(fā)明第一實施例提供的導(dǎo)引層立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖8是本發(fā)明第一實施例提供的回水層立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖9是本發(fā)明第一實施例提供的一種出水通道結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0045]如圖1-7所示，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置。該裝置包括:依序設(shè)置的進(jìn)水側(cè)蓋19、進(jìn)水層12、導(dǎo)引層13、回水層14以及回水側(cè)蓋20 ;其中，進(jìn)水側(cè)蓋19的外表面設(shè)置有進(jìn)水孔1，回水側(cè)蓋20的外表面設(shè)置有出水孔3 ;出水孔3位于進(jìn)水孔1遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器的一側(cè)；在進(jìn)水側(cè)蓋19、進(jìn)水層12以及導(dǎo)引層13之間形成有減緩導(dǎo)熱介質(zhì)流速的緩流區(qū)4 ;導(dǎo)引層13中靠近半導(dǎo)體激光器的一側(cè)設(shè)置有供導(dǎo)熱介質(zhì)從緩流區(qū)4流入回水層的若干個通孔5 ;在導(dǎo)引層13、回水層14以及回水側(cè)蓋20之間還形成有供導(dǎo)熱介質(zhì)流出的出水通道；進(jìn)水孔1連通緩流區(qū)4，緩流區(qū)4通過若干個通孔5連通出水通道，出水通道與出水孔3連通；導(dǎo)熱介質(zhì)從進(jìn)水孔1進(jìn)入，在進(jìn)水層12的緩流區(qū)4中緩流，通過導(dǎo)引層13的通孔5流入回水層14，再經(jīng)過回水層14的出水通道從出水孔3流出。本發(fā)明提供的半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置是通過3D打印技術(shù)一體成型的。下面將對本發(fā)明提供的半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置展開詳細(xì)說明。
[0046]實施例一
[0047]本實施例提供了一種半導(dǎo)體激光器冷卻熱沉裝置。其中，如圖1、2所示，該裝置還包括定位孔2以及螺絲孔15。定位孔2設(shè)置在進(jìn)水孔1以及出水孔2之間。進(jìn)水孔1、定位孔2以及出水孔3均連通進(jìn)水側(cè)蓋19、進(jìn)水層12、導(dǎo)引層13、回水層14以及回水側(cè)蓋20。螺絲孔15優(yōu)選的設(shè)置在裝置出水孔一側(cè)的兩個角上，同樣地連通進(jìn)水側(cè)蓋19、進(jìn)水層12、導(dǎo)引層13、回水層14以及回水側(cè)蓋20。定位孔2以及螺絲孔15均用于固定整個熱沉裝置。如圖4、圖5所示，裝置的進(jìn)水側(cè)蓋19以及回水側(cè)蓋20的結(jié)構(gòu)基本相同，唯一不同的地方是進(jìn)水側(cè)蓋19上的進(jìn)水孔1以及出水孔3的半徑大于回水側(cè)蓋20上進(jìn)水孔1以及出水孔3的半徑。
[0048]圖5示出了進(jìn)水層12的立體結(jié)構(gòu)示意圖。其中，在進(jìn)水側(cè)蓋19、進(jìn)水層12以及導(dǎo)引層13之間形成有與進(jìn)水孔1相連通的緩流區(qū)4，用于對從進(jìn)水孔1進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)水緩流。緩流區(qū)4為一敞開空間。其中較優(yōu)地，如圖5所示，緩流區(qū)4是由進(jìn)水層12上的鏤空區(qū)域形成的；或如圖6所示，是由導(dǎo)引層13靠近進(jìn)水層12的表面上的凹陷21與進(jìn)水層12上的鏤空區(qū)域22結(jié)合形成的(其中，箭頭的方向為導(dǎo)熱介質(zhì)流動的方向)。其開口尺寸由出水孔1至進(jìn)水層12的邊緣逐漸增大，并適應(yīng)進(jìn)水層12內(nèi)壁的形狀。
[0049]圖7示出了導(dǎo)引層13的立體結(jié)構(gòu)示意圖。其中，在導(dǎo)引層13內(nèi)設(shè)置有與進(jìn)水層12的緩流區(qū)4相連通的若干個通孔5，用于將進(jìn)水層12中的導(dǎo)熱介質(zhì)引流至回水層。若干個通孔5優(yōu)選地設(shè)置在