[發明專利]一種半導體激光器封裝結構

在審

• 申請號: 202110616729.1
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113067249A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 陳曉華;王寶華;郭渭榮;時敏;李娟;董曉培
• 申請（專利權）人: 北京凱普林光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝;朱營琢

本發明公開了一種半導體激光器封裝結構，該封裝結構包括至少一個半導體激光器芯片和液冷底板，各半導體激光器芯片設置在液冷底板上，液冷底板的側面上設置有冷卻液的進液口和出液口，液冷底板的內部分別設置有進液通道和出液通道與進液口和出液口連接，進液通道或出液通道設置在半導體激光器芯片的底部區域，并且分成多個子通道，用于提高對各半導體激光器芯片的冷卻能力。上述封裝結構具有更強的冷卻能力，可以承載較大功率的數量較多的半導體激光器芯片，可靠耐用。

技術領域

本發明屬于半導體激光器技術領域，特別涉及一種半導體激光器封裝結構。

背景技術

大功率半導體激光器在材料加工、固體激光器泵浦等方面有大量的應用。提高半導體激光器功率水平時，散熱是一個重要的問題。芯片溫度過高會降低半導體激光器的性能，甚至完全損壞半導體激光器。

如圖1、圖2所示，液冷底板上設置有多個半導體激光器芯片，液冷底板內設置有單個的U形水道從半導體激光器芯片的下方通過，能夠帶去一些熱量，但散熱能力有限。熱沉上擺放的半導體激光器的功率或個數會有所限制。

發明內容

針對上述問題，本發明公開了一種半導體激光器封裝結構，以克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種半導體激光器封裝結構，所述封裝結構包括至少一個半導體激光器芯片和液冷底板，各所述半導體激光器芯片設置在所述液冷底板上，所述液冷底板的側面上設置有冷卻液的進液口和出液口，所述液冷底板的內部設置有液體通道與所述進液口和所述出液口連接，所述液體通道的至少一部分設置在所述半導體激光器芯片的底部區域，且該至少一部分的液體通道分成多個子通道，用于提高對各所述半導體激光器芯片的冷卻能力。

可選的，所述液體通道分為進液通道和出液通道，所述多個子通道設置在所述出液通道上，且所述多個子通道的入液端設置有分配槽,所述多個子通道的出液端設置有匯聚槽，所述分配槽與所述進液通道連接，所述匯聚槽與所述出液口連接。

可選的，所述多個子通道由多孔結構和/或多葉片結構形成。

可選的，所述多孔結構中的各孔相互平行；和/或，所述多葉片結構中的各葉片相互平行。

可選的，各所述半導體激光器芯片設置在輔助熱沉上，所述輔助熱沉燒結在所述液冷底板上，所述輔助熱沉選用熱導率不低于200W/m·K的材料，包括如下的任一種材料：氮化鋁、碳化硅、石墨烯或金剛石。

可選的，所述液冷底板由單一種金屬的部分制成，或者由兩個以上部分拼接組成，且各部分的金屬材料不同，其中，靠近所述半導體激光器芯片的部分采用的金屬的導熱率大于遠離所述半導體激光器芯片部分的金屬的導熱率。

可選的，所述靠近所述半導體激光器芯片的部分采用的金屬為銅，所述遠離所述半導體激光器芯片的部分采用的金屬為鋁。

可選的，所述靠近所述半導體激光器芯片的部分通過拉模、鍛造或3D打印方式加工形成。

可選的，所述液冷底板中的冷卻介質為純凈水或相變介質。

可選的，各所述半導體激光器芯片的出光功率不低于30W。

本發明的優點及有益效果是：

上述封裝結構具有更強的冷卻能力，可以承載較大功率的數量較多的半導體激光器芯片，同時又兼顧可靠性，比較耐用。

由于單個水道的散熱能力不能達到要求, 現有技術中也存在通過微通道增強散熱能力的方案，但容易被水流侵蝕或堵塞，造成損壞,本發明采用的多孔或多葉片結構不易被水流侵蝕或堵塞，可靠性高，更加耐用。