[實用新型]半導體激光器液體制冷裝置

有效

• 申請號: 201220151029.6
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN202602082U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 劉興勝;宗恒軍
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本實用新型屬于半導體激光器制造領域，涉及一種半導體激光器液體制冷裝置，尤其適用于大功率半導體激光器。

背景技術

隨著半導體激光器的輸出功率、電光轉換效率、可靠性和性能穩定性不斷提高，大功率半導體激光器在工業，醫療和軍事中的應用更加廣泛，市場需求巨大，發展前景廣闊。激光器的性能除了與芯片有關外，還與激光器的散熱和封裝有關。為了提高激光器的可靠性和穩定性，降低生產成本，必須設計高效的散熱結構。此外，還要求封裝結構設計和制造簡單成本低、散熱效率高。

目前，大功率半導體激光器已經有商業化產品出現，這類激光器的散熱主要有傳導冷卻型、普通液體制冷型、微通道液體制冷型三種。

傳導制冷器主要通過高導熱率金屬或者其他導熱性較好的材料進行傳導散熱，這種制冷器的制備方法簡單，但是散熱能力有限，制約了激光器的功率擴展；普通液體制冷器制冷效果差，這種制冷器主要依靠中間或近熱源一側的貫通通道進行散熱，散熱面積有限，且其內部冷卻介質不能有效形成湍流，對流換熱系數低；微通道液體制冷器加工難度大、制造成本高、使用壽命短。微通道液體制冷器由幾層很薄的銅片層疊加工成型，內部的微通道大約為300微米。在制造過程中，需要對每一層銅片進行精確的加工，以使層疊后的微通道在液體流過時形成散熱能力強的湍流。因此，微通道制冷器的精確加工是一個難點，由于微通道制冷器的精密加工難度相當大，導致其制造成本非常高。而微通道制冷器中冷卻介質的流動空間非常狹小，容易產生多余的壓力降，密封條件惡劣，導致微通道制冷器使用壽命縮短。此外，激光器工作的過程中，若冷卻介質(通常為去離子水)中存在雜質時，這些雜質很容易附著在微通道內壁上，從而引起微通道管壁的電化學腐蝕，嚴重時可能將微通道制冷器的管壁蝕穿，既對激光器的安全性造成極大的影響，從而影響激光器的使用壽命。

實用新型內容

本實用新型提供一種半導體激光器液體制冷裝置，以解決現有技術存在的散熱效率低或加工難度大、生產成本較高等技術問題。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種應用于半導體激光器的液體制冷器的制備方法，包括以下步驟：

(1)在制冷器基體的上方開孔口，經由該孔口在制冷器基體內開設空腔；在制冷器基體的一端側壁上開設進液口，另一端側壁上開設出液口，并使進水口和出水口與所述空腔連通；

(2)在孔口位置安裝蓋板，或者采用堵片與孔口平齊焊接或粘接使制冷器基體外殼平整，從而實現對孔口的封閉；

在步驟(2)之前，根據所述孔口的尺寸加工蓋板或堵片，蓋板或堵片的內側固定設置與所述空腔匹配的散熱組件以形成液冷通道；散熱組件的結構設計依據是：盡可能增大散熱面積，并使得所述液冷通道具有多條路徑，加大冷卻介質的湍流度(結構設計可基于流體散熱理論參考宏觀設備的散熱結構)。

上述的散熱組件采用翅片、肋條或柱體的形式；在蓋板或堵片的內側固定設置散熱組件前，先加工出與散熱組件固定配合的凹槽或卡座。旨在實現盡可能增大散熱面積，并使得所述液冷通道具有多條路徑，加大冷卻介質的湍流度。

或者上述的散熱組件采用翅片、肋條或柱體的形式，但可以是散熱組件與蓋板或堵片采用壓鑄或者一次成型工藝生產。旨在實現盡可能增大散熱面積，并使得所述液冷通道具有多條路徑，加大冷卻介質的湍流度。

在步驟(1)完成后可以對制冷器基體的內壁加防腐蝕鍍層；對已固定設置好散熱組件的蓋板或堵片的內側面以及散熱組件外表面加防腐蝕鍍層。

上述制冷器基體選材自銅、金、銀、陶瓷、金剛石或金剛石銅復合材料。

上述制冷器基體可以為矩形塊狀、圓柱狀或橢圓柱狀。

經過如上述液體制冷器的制備方法生產得到的半導體激光器液體制冷裝置，其特殊之處在于：在半導體激光器液體制冷裝置的制冷器基體的平整表面鍍有焊接層，半導體激光器芯片封裝于焊接層上；制冷器基體的蓋板或堵片部分的內側固定設置有與制冷器基體內部空腔匹配的散熱組件以形成液冷通道，散熱組件采用翅片、肋條或柱體的形式。

上述散熱組件是與蓋板或堵片的內側預設的凹槽或卡座配合固定；或者散熱組件與蓋板或堵片采用壓鑄或者一次成型工藝形成。

在散熱組件的表面和制冷器基體的內壁還可以設置有防腐蝕鍍層。

上述制冷器基體以矩形塊狀、圓柱狀或橢圓柱狀為佳。

本實用新型具有以下有益效果：