[發(fā)明專利]一種針對(duì)面發(fā)射激光芯片的高功率模塊

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911038830.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN110783811A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹亞運(yùn);肖巖;周德來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市檸檬光子科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/024
• 分類號(hào): H01S5/024;H01S5/026;H01S5/18
• 代理公司: 44340 深圳瑞天謹(jǐn)誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王昌花

1.一種針對(duì)面發(fā)射激光芯片的高功率模塊，包括多條冷板，其特征在于：每條冷板封裝有若干個(gè)面發(fā)射激光芯片，多條冷板堆疊形成具有堆棧式散熱結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體激光器模組。

2.如權(quán)利要求1所述的高功率模塊，其特征在于：

每條冷板各自封裝成單獨(dú)模塊；

每條冷板設(shè)置有電極模塊；

每條冷板上封裝多個(gè)面發(fā)射激光芯片，依次排列、相互串聯(lián)，且與電極模塊串聯(lián)；

每條冷板上封裝的多個(gè)面發(fā)射激光芯片排列成一排；多條冷板的面發(fā)射激光芯片排列成芯片陣列。

3.如權(quán)利要求2所述的高功率模塊，其特征在于：

面發(fā)射激光芯片為COS模塊，包括面發(fā)射激光器及熱沉，通過熱沉一體焊接于冷板；面發(fā)射激光芯片產(chǎn)生的熱量通過熱沉傳到冷板散熱；

所述冷板為高導(dǎo)熱金屬板；

冷板表面形成限位階梯槽，面發(fā)射激光芯片對(duì)齊地焊接于階梯槽內(nèi)；冷板上設(shè)置的電極模塊與面發(fā)射激光芯片表面存在階梯落差距離，避免連接電線直接接觸冷板發(fā)生短路。

4.如權(quán)利要求2所述的高功率模塊，其特征在于：

面發(fā)射激光芯片的發(fā)光面設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，調(diào)整面發(fā)射激光芯片光束的均勻性；

一排面發(fā)射激光芯片的發(fā)光面設(shè)置一條準(zhǔn)直透鏡，調(diào)整一排面發(fā)射激光芯片光束的均勻性；

面發(fā)射激光芯片陣列發(fā)光面設(shè)置多排平行的準(zhǔn)直透鏡，調(diào)整面發(fā)射激光芯片陣列光束的均勻性；

所述準(zhǔn)直透鏡由準(zhǔn)直透鏡支架固定在冷板封裝有面發(fā)射激光芯片的一側(cè)；

準(zhǔn)直透鏡的設(shè)置原則：面發(fā)射激光芯片的發(fā)射光達(dá)到準(zhǔn)直透鏡時(shí)，光束寬度在準(zhǔn)直透鏡鏡片寬度作用面范圍以內(nèi)，以保證合光效率，以及整體模塊出光光斑的均勻性。

5.如權(quán)利要求4所述的高功率模塊，其特征在于：準(zhǔn)直透鏡的設(shè)置原則：發(fā)射激光芯片的發(fā)射光達(dá)到準(zhǔn)直透鏡剛好在鏡片寬度作用面臨界以內(nèi)，保證合光效率；相鄰冷板之間合光時(shí)，上下兩排光束合束互不干擾；

在準(zhǔn)直透鏡寬度方向的兩側(cè)只有用于點(diǎn)膠固定透鏡的余量位置；

面發(fā)射激光芯片的發(fā)射光為發(fā)散光束；

所述面發(fā)射激光芯片為HCSEL或VCSEL芯片。

6.如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的高功率模塊，其特征在于：

每條冷板內(nèi)加工有冷卻液流道以及與流道連通的進(jìn)水口和出水口，用于供冷卻液由進(jìn)水口分別導(dǎo)入流道且由出水口排出，從而給面發(fā)射激光芯片散熱；

冷板內(nèi)的流道由密封墊來密封；多條冷板層層壓合，壓緊密封墊。

7.如權(quán)利要求6所述的高功率模塊，其特征在于：

所述每條冷板內(nèi)的流道為獨(dú)立設(shè)置，多條冷板內(nèi)的流道之間相互并聯(lián)；每條冷板的進(jìn)水口之間連通、出水口之間連通；由至少一個(gè)進(jìn)水口外接進(jìn)水管以接入冷卻液、至少一個(gè)出水口外接出水管以排出冷卻液帶走熱量。

8.如權(quán)利要求7所述的高功率模塊，其特征在于：

冷板內(nèi)的流道為宏通道流道；

流道是由冷板頂面或底面形成的一條開槽，槽口由密封墊密封，由密封墊隔離各條流道；密封墊對(duì)應(yīng)冷板內(nèi)的流道的進(jìn)水口和出水口設(shè)置開孔，從而使各層冷板的流道的進(jìn)水口之間連通、出水口之間連通；

所述流道內(nèi)設(shè)計(jì)有彎道，以加長流道來加大換熱效率；

流道內(nèi)設(shè)置有若干條突出鰭片形成類似散熱片的結(jié)構(gòu)；

所述流道內(nèi)在靠近面發(fā)射激光芯片處設(shè)置凹槽回流結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求8所述的高功率模塊，其特征在于：

每條冷板內(nèi)的流道沿面發(fā)射激光芯片排列的長度方向延伸；

面發(fā)射激光芯片設(shè)置于冷板長度方向的外壁表面；

突出鰭片上在冷卻液流向的背側(cè)進(jìn)一步形成凹槽結(jié)構(gòu)，從而形成凹槽回流結(jié)構(gòu)；

若干條突出鰭片也為平行排列，沿冷板寬度方向自封裝芯片的一側(cè)向另一側(cè)方向延伸，突出地設(shè)置在流道中與流向方向垂直或成一定角度地抵擋冷卻液流動(dòng)；流道的與芯片安裝側(cè)相對(duì)的另一內(nèi)側(cè)壁，與突出鰭片相對(duì)應(yīng)地形成彎道。

10.如權(quán)利要求8所述的高功率模塊，其特征在于：

各層冷板在流道周邊和/或流道內(nèi)設(shè)置有安裝孔，冷板之間以及密封墊與冷板之間通過緊固件與安裝孔配合而緊固壓合；

所述冷板堆棧式結(jié)構(gòu)的最上層冷板作為頂部密封板；頂部密封板的底部設(shè)置流道，頂部設(shè)置安裝槽，安裝槽底壁設(shè)置有另一層密封墊以覆蓋和密封流道內(nèi)的安裝孔位置，安裝槽內(nèi)置適配的隔離板，隔離板壓合密封所述另一層密封墊且與頂部密封板緊固在一起，從而形成整體的防漏結(jié)構(gòu)。