一種半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器封裝領(lǐng)域，具體涉及一種大通道半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器疊陣是由半導(dǎo)體激光器列陣芯片垂直疊放封裝而成的，半導(dǎo)體激光器列陣芯片由很多個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)光單元組成，這些發(fā)光單元在一個(gè)沒有解理開的芯片上，形成列陣芯片(Bar條)。目前半導(dǎo)體激光器疊陣的封裝是非常核心的技術(shù)。封裝過程中列陣芯片的高精度定位和激光器工作中產(chǎn)生熱量的及時(shí)散出是兩個(gè)需要考慮的關(guān)鍵問題。因?yàn)樵诏B陣封裝的過程中，還沒有自動(dòng)化的設(shè)備，整個(gè)過程全靠手工操作，所以成品率非常低。半導(dǎo)體激光器列陣芯片可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)封裝，全自動(dòng)封裝保證了半導(dǎo)體激光器列陣芯片的高精度定位，從而保證成品率和可靠性。
[0003]半導(dǎo)體激光器疊陣散熱是目前半導(dǎo)體激光器疊陣封裝中的技術(shù)難題，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器疊陣的輸出功率可達(dá)數(shù)千瓦，而半導(dǎo)體激光器的轉(zhuǎn)換效率較低，所以在工作過程中就會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，和輸出的激光功率相當(dāng)，難以保證每一個(gè)半導(dǎo)體激光器列陣模塊的良好散熱，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)疊陣的散熱，疊陣的正常工作受到很大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明利用大通道冷卻技術(shù)，提供一種大通道半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，可以使冷卻水流通過每一個(gè)半導(dǎo)體激光器列陣模塊，保證每一個(gè)半導(dǎo)體激光器列陣模塊的良好散熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)疊陣的散熱，保證疊陣的正常工作。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光列陣模塊，所述半導(dǎo)體激光列陣模塊包括P電極和N電極，在P電極和N電極之間封裝有絕緣片和列陣芯片，所述半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)還包括水槽模塊，水槽模塊內(nèi)設(shè)置完全隔離的第一水槽和第二水槽，第一水槽和第二水槽的一端分別連接外部冷水源的進(jìn)水口和出水口，與進(jìn)水口相連的第一水槽上開有至少一個(gè)流入孔，與出水口相連的第二水槽上開有至少一個(gè)流出孔，流入孔和流出孔一一對(duì)應(yīng)；所述半導(dǎo)體激光列陣模塊的P電極中心設(shè)置一個(gè)U型通道，U型通道的兩個(gè)通道口分別與槽體上設(shè)置的流入空和流出孔相連接。
[0006]所述U型通道的兩個(gè)通道口處均設(shè)置螺紋，U型通道的兩個(gè)通道口通過中空螺絲釘與一一對(duì)應(yīng)的流入孔和流出孔相連。
[0007]所述第一水槽和第二水槽的一端分別通過銅管I和銅管II連接外部冷水源，所述外部冷水源為冷水機(jī)。
[0008]所述第一水槽和第二水槽由無氧銅或者陶瓷或者鋁或者不銹鋼加工而成。
[0009]在所述第一水槽和第二水槽的外部使用鋁板或銅板或不銹鋼板或陶瓷片密封形成水槽模塊。
[0010]所述半導(dǎo)體激光列陣模塊的數(shù)目與流入孔或者流出孔的數(shù)目相同。
[0011]所述半導(dǎo)體激光器陣列模塊的P電極厚度為2-8mm。
[0012]所述半導(dǎo)體激光列陣模塊的P電極和N電極采用無氧銅制成。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
(1)將已封裝好的半導(dǎo)體激光器列陣模塊集成起來，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的高密度封裝，實(shí)現(xiàn)大功率激光輸出；
(2)利用大通道實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)每個(gè)半導(dǎo)體激光器列陣模塊的冷卻，使整個(gè)疊陣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大功率激光輸出，保證激光器疊陣的長期高可靠性穩(wěn)定工作；
(3)此結(jié)構(gòu)易于加工，結(jié)構(gòu)簡單；
(4)可以同時(shí)集成很多個(gè)半導(dǎo)體激光器列陣；
(5)結(jié)構(gòu)靈活，可以對(duì)模塊任意組合，實(shí)現(xiàn)所需要的激光輸出。
【附圖說明】
[0014]圖1為陣列模塊的P電極內(nèi)部U型通道正面視圖。
[0015]圖2為陣列模塊的P電極內(nèi)部U型通道的側(cè)面視圖。
[0016]圖3為陣列模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為水槽的正面視圖。
[0018]圖5為水槽的側(cè)面視圖。
[0019]圖6為中空螺絲釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7為列陣模塊和水槽組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖1~7和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體激光列陣模塊，這種半導(dǎo)體激光列陣模塊包括P電極和N電極，在P電極和N電極之間封裝有絕緣片和列陣芯片。半導(dǎo)體激光器陣列模塊的P面電極厚度一般為2-8_，它的P電極和N電極通常采用無氧銅制成。
[0023]本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)還包括水槽模塊，水槽模塊內(nèi)設(shè)置兩個(gè)完全隔離的第一水槽和第二水槽，第一水槽和第二水槽的一端分別連接有一個(gè)銅管，然后通過銅管連接外部冷水源(通常為冷水機(jī))的進(jìn)水口和出水口，與進(jìn)水口相連的水槽槽體上開有流入孔，與出水口相連的水槽槽體上開有流出孔，流入孔和流出孔的位置一一對(duì)應(yīng)；同時(shí)本發(fā)明在半導(dǎo)體激光列陣模塊的P電極中心開有一個(gè)U型通道，為了達(dá)到最好的散熱效果，U型通道的U型結(jié)構(gòu)通常平行于列陣芯片設(shè)置，U型通道的兩個(gè)通道口分別與槽體上設(shè)置的流入空和流出孔相連接，冷水源的水通過進(jìn)水口進(jìn)入與冷水源相連的水槽，然后通過水槽上的開孔進(jìn)入到半導(dǎo)體激光列陣的P電級(jí)的U型管的一個(gè)通道中，再通過U型管的另一個(gè)通道進(jìn)入另一個(gè)水槽，通過水槽的出水口出去，在此過程中對(duì)列陣芯片進(jìn)行散熱。
[0024]為了方便U型通道與水槽槽體上的開孔相連接，U型通道的兩個(gè)通道口處均攻絲形成螺紋，然后將U型通道的兩個(gè)通道口通過中空螺絲釘與一一對(duì)應(yīng)的流入孔和流出孔相連，當(dāng)然也可以使用其它的方式進(jìn)行連接。
[0025]第一水槽和第二水槽由無氧銅或者陶瓷或者鋁或者不銹鋼加工而成，不以銹蝕，在第一水槽和第二水槽的外部使用鋁板或銅板或不銹鋼板或陶瓷片密封形成水槽模塊。
[0026]通常來說，需要封裝的半導(dǎo)體激光列陣模塊的數(shù)目比較多，而流入孔或者流出孔的數(shù)目應(yīng)當(dāng)與需要封裝的半導(dǎo)體激光列陣模塊的數(shù)目相同。
[0027]圖1~圖7是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的附圖，如圖1和圖3所示，半導(dǎo)體激光器列陣模塊包括P電極81和N電極82，在P電極p和N電極η之間封裝有列陣芯片83、絕緣片84，列陣模塊封裝后，在半導(dǎo)體激光器列陣模塊的Ρ電極81的中心加工一個(gè)U型通道1，就構(gòu)成了冷卻水流過的大通道，加工U型通道1的目的是使水流可以從U型通道1的一端流入，從U型通道1的另一端流出。這樣，水流流過時(shí)可以起到冷卻激光器列陣芯片的作用。在U型通道1的兩個(gè)端口均設(shè)有螺紋2，可以用中空螺絲釘將列陣模塊固定到水槽上。
[0028]如圖4和圖5所示，水槽7由兩個(gè)相同并且相互隔離的第一水槽3和第二水槽4構(gòu)成，第一水槽3和第二水槽4上端分別固定銅管I 6和銅管II 5，銅管6接冷水機(jī)的進(jìn)水管，銅管II 5接冷水機(jī)的出水管。
[0029]第一水槽3和第二水槽4上均設(shè)置開孔，開孔的數(shù)量根據(jù)要封裝的列陣模塊數(shù)量決定，這些開孔在第一水槽3和第二水槽4的相應(yīng)位置上成對(duì)分布。
[0030]每一對(duì)開孔分別作為循環(huán)水的流入孔和流出孔，Ρ電極U型通道兩個(gè)螺絲孔用中空螺絲釘和水槽的每對(duì)流入孔和流出孔連接起來，連接的方法是把水槽上的一對(duì)圓孔和U型通道螺絲孔擰緊。
[0031]將多個(gè)這樣的列陣模塊8分別固定在水槽7上，疊加起來，構(gòu)成半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)。
[0032]在本發(fā)明中，水流從進(jìn)水銅管6進(jìn)入第一水槽3，經(jīng)過第一水槽3上的流入孔從U型通道1的一端流入，再從U型通道1的另一端流出，進(jìn)入第二水槽4中，再經(jīng)過出水銅管II 5流出，完成一個(gè)循環(huán)。這樣，冷水從一個(gè)水槽進(jìn)入U(xiǎn)型通道，帶出激光器產(chǎn)生的熱量后，從另一水槽流出，然后進(jìn)入冷水機(jī)循環(huán)，起到冷卻的作用，從而保證半導(dǎo)體激光器的正常工作。這些模塊疊加起來形成半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大功率半導(dǎo)體激光輸出。
[0033]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以做出若干改變和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光列陣模塊(8)，所述半導(dǎo)體激光列陣模塊(8)包括P電極(81)和N電極(82)，在P電極(81)和N電極(82)之間封裝有絕緣片(84)和列陣芯片(83)，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)還包括水槽模塊(7)，水槽模塊(7)內(nèi)設(shè)置完全隔離的第一水槽(3)和第二水槽(4)，第一水槽(3)和第二水槽(4)的一端分別連接外部冷水源的進(jìn)水口和出水口，與進(jìn)水口相連的第一水槽(3)上開有至少一個(gè)流入孔，與出水口相連的第二水槽(4)上開有至少一個(gè)流出孔，流入孔和流出孔一一對(duì)應(yīng)；所述半導(dǎo)體激光列陣模塊的P電極(81)中心設(shè)置一個(gè)U型通道(1)，U型通道(1)的兩個(gè)通道口分別與槽體上設(shè)置的流入空和流出孔相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述U型通道(1)的兩個(gè)通道口處均設(shè)置螺紋(2 )，U型通道(1)的兩個(gè)通道口通過中空螺絲釘與一一對(duì)應(yīng)的流入孔和流出孔相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一水槽(3)和第二水槽(4)的一端分別通過銅管I (6)和銅管II (5)連接外部冷水源，所述外部冷水源為冷水機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一水槽(3)和第二水槽(4)由無氧銅或者陶瓷或者鋁或者不銹鋼加工而成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述第一水槽(3)和第二水槽(4)的外部使用鋁板或銅板或不銹鋼板或陶瓷片密封形成水槽模塊(7)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光列陣模塊的數(shù)目與流入孔或者流出孔的數(shù)目相同。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光器陣列模塊的P電極厚度為2-8mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光列陣模塊的P電極和N電極采用無氧銅制成。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光器疊陣結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體激光列陣模塊和水槽模塊，水槽模塊內(nèi)設(shè)置完全隔離的第一水槽和第二水槽，第一水槽和第二水槽的一端分別連接外部冷水源的進(jìn)水口和出水口，與進(jìn)水口相連的水槽槽體上開有流入孔，與出水口相連的水槽槽體上開有流出孔，流入孔和流出孔一一對(duì)應(yīng)；半導(dǎo)體激光列陣模塊的P電極中心設(shè)置一個(gè)U型通道，U型通道的兩個(gè)通道口分別與槽體上設(shè)置的流入空和流出孔相連接。本發(fā)明將已封裝好的半導(dǎo)體激光器列陣模塊集成起來，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的高密度封裝，實(shí)現(xiàn)大功率激光輸出；利用大通道實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)每個(gè)半導(dǎo)體激光器列陣模塊的冷卻，使整個(gè)疊陣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大功率激光輸出，保證激光器疊陣的高可靠性穩(wěn)定工作。
【IPC分類】H01S5/40, H01S5/024
【公開號(hào)】CN105322432
【申請?zhí)枴緾N201510342912
【發(fā)明人】程?hào)|明
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年6月19日