一種實現溫度均勻分布的液體制冷器及封裝結構的制作方法

文檔序號:18021984發布日期:2019-06-26 01:21
一種實現溫度均勻分布的液體制冷器及封裝結構的制作方法

本實用新型涉及半導體激光器領域,尤其涉及一種可實現溫度均勻分布的液體制冷器及封裝結構。



背景技術:

現有技術中,半導體激光器的制冷方式有傳導冷卻型和液體制冷型,對于液體制冷型來說,根據制冷通道的形式,通常可以分為宏通道制冷器和微通道制冷器。對于微通道制冷器,制冷微通道通常設計為大小尺寸一致的矩形或類矩形的條狀結構,這使得在激光芯片腔長方向的散熱能力基本相同。但是,由于激光芯片封裝在微通道制冷器的邊緣,且在激光芯片下方的制冷器的前端無制冷液,因而導致激光芯片靠近前端腔面處的結溫相對較高,使得激光芯片整體的溫度呈現出明顯的不均勻性,因此,傳統微通道制冷器的結構已無法滿足對激光芯片溫度均勻性的要求。



技術實現要素:

有鑒于此,為了解決以上技術問題,本實用新型實施例的主要目的之一在于提供一種新型的可實現溫度均勻分布的液體制冷器及其封裝結構,通過將液體制冷器內部的微通道設計為不規則的結構,具體為在激光芯片的腔長方向上整體呈梯形或類梯形的結構,能夠明顯提高靠近激光芯片前端腔面處的散熱能力,有效地解決了傳統設計中激光芯片前端腔面處結溫過高的問題。

本實用新型的技術方案是這樣實現的:

本實用新型實施例提供一種實現溫度均勻分布的液體制冷器,所述液體制冷器內部包括具有微通道的液體制冷回路,用于為鍵合在其上的激光芯片散熱;其中,在激光芯片腔長方向上,所述微通道具有前端部和后端部,且所述前端部的尺寸小于后端部的尺寸。

上述方案中,所述液體制冷器自下而上依次包括下蓋板、進液層、隔液層、出液層、上蓋板,且均設置有彼此貫通的進液孔和出液孔,所述微通道設置于進液層和/或出液層上,所述隔液層上設置有連通進液層與出液層的微孔,且隔液層上設置有通水延伸區,用于將出液層微通道的制冷液輸出至出水孔。

上述方案中,所述前端部和后端部位于液體制冷器上用于鍵合激光芯片的位置的正下方。

上述方案中,在激光芯片腔長方向上,所述前端部位于激光芯片用于發光的腔面處的下方,所述后端部位于前端部所處位置的相對側。

上述方案中,所述進液層、和/或出液層上的各條微通道分別為條狀結構。

上述方案中,所述前端部、后端部、以及位于前端部和后端部之間的兩側的通道壁共同構成的區域呈梯形結構。

上述方案中,所述位于前端部和后端部之間的兩側的通道壁的形狀包括:直線型、或折線型、或曲線形。

上述方案中,所述前端部的形狀包括:直線型、或折線型、或曲線形。

上述方案中,所述后端部的形狀包括:直線型、或折線型、或曲線形。

本實用新型實施例還提供一種實現溫度均勻分布的封裝結構,包括以上所述的液體制冷器、激光芯片;其中,所述激光芯片鍵合于所述液體制冷器的表面;所述液體制冷器,用于通過內部具有前端部和后端部的各條微通道實現對激光芯片的腔長方向的均勻散熱。

本實用新型的技術方案,通過在微通道液體制冷器內部的某一層或某兩層,具體為進水層和/或出水層上設計整體呈梯形的微通道,并且該微通道位于激光芯片鍵合位置的正下方,能夠明顯提升激光芯片沿腔長方向的溫度均勻性,溫度均勻性的提升能夠有效減小激光芯片沿腔長方向的熱應力,同時也會改善半導體激光器的輸出光譜情況,使光譜寬度變窄。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一的液體制冷器的整體結構示意圖;

圖2為本實用新型實施例一的液體制冷器的下蓋板的結構示意圖;

圖3為本實用新型實施例一的液體制冷器的進液層的結構示意圖;

圖4為本實用新型實施例一的液體制冷器的隔液層的結構示意圖;

圖5為本實用新型實施例一的液體制冷器的出液層的結構示意圖;

圖6為本實用新型實施例一的液體制冷器的上蓋板的結構示意圖;

圖7為本實用新型實施例二的液體制冷器的整體結構示意圖;

圖8為本實用新型實施例二的進液層的結構示意圖;

圖9為本實用新型實施例二的出液層的結構示意圖;

圖10為本實用新型實施例三的出液層的結構示意圖。

附圖標記說明:

1為液體制冷器,11為下蓋板,12為進液層,13為隔液層,131為微孔,132為通水延伸區,14為出液層,15為上蓋板,16為微通道,161為前端部,162為后端部,163為前端部和后端部之間的通道壁,a為進液孔,b為出液孔,c為激光芯片的鍵合位置,c1為前端部對應位置,c2為后端部對應位置。

具體實施方式

本實用新型實施例提供一種能夠實現溫度均勻分布的液體制冷器,通過將具有內部制冷回路的液體制冷器的微通道設計為在激光芯片的腔長方向上整體呈梯形或類梯形的結構,可以有效地解決激光芯片前端腔面處結溫過高的問題。

以下結合附圖及三個具體實施例對本實用新型技術方案做進一步詳細說明。

圖1為本實用新型實施例一的液體制冷器的整體結構示意圖,如圖1所示,所述液體制冷器1為復合式多層結構,其內部包括具有微通道16的液體制冷回路,用于為鍵合在其上的激光芯片散熱,激光芯片的鍵合位置見圖6中c所示。圖1中所示箭頭為激光芯片的腔長方向,在激光芯片腔長方向上,所述微通道16具有前端部161和后端部162,且前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。

具體的,在激光芯片的腔長方向上,所述前端部161位于激光芯片用于發光的腔面處的下方,見圖6中c1;所述后端部162位于前端部161位置的相對側,見圖6中c2。這樣設計的技術考慮是:前端部161的尺寸小于后端部162,較小尺寸的前端部162的制冷液具有較高的流速,散熱能力較強;較大尺寸的后端部162的制冷液的流速相對較低,散熱能力較弱;前端部161位于激光芯片發光的腔面處的下方,這正好解決了現有設計中激光芯片發光的腔面處溫度過高的問題。

進一步的,所述液體制冷器自下而上依次至少包括:下蓋板11、進液層12、隔液層13、出液層14、上蓋板15,且均設置有彼此貫通的進液孔a和出液孔b,進液層12和出液層14上分別設置有微通道16,所述隔液層13上設置有連通進液層12與出液層14的微孔131,且隔液層13上設置有通水延伸區132,用于將出液層14微通道的制冷液輸出至出水孔b。

進一步的,所述進液層12、和/或出液層14上的各條微通道16分別具有前端部161和后端部162,所述前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。本實用新型實施例所述的“尺寸”主要指進液層12和/或出液層14的某一層上,各條微通道供制冷液流通的口徑。

實施例一

本實施例一以僅出液層14上的各條微通道16分別具有前端部161和后端部162為例進行舉例說明。

具體的,所述前端部161和后端部162位于液體制冷器1上用于鍵合激光芯片的位置的正下方。

如圖3所示,圖3為本實用新型實施例一的液體制冷器的進液層的結構示意圖,在實施例一中,進液層12與現有方案相同,此處不在多余贅述。

本實用新型所披露的技術方案,所述進液層12、和/或出液層14上的各條微通道16分別為條狀結構,這里所說的“條狀結構”,不僅包括單純的細條形結構(如圖3、圖5),也包括其他整體上呈現類似于條形的結構。

圖5為本實用新型實施例一的液體制冷器的出液層的結構示意圖,在圖5中,可以看出,所述出液層14的各條微通道16分別具有前端部161和后端部162,并且,前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。

并且,所述前端部161、后端部162、以及位于前端部161和后端部162之間的兩側的通道壁163共同構成的區域呈梯形結構。

本實用新型的技術方案,所述“梯形結構”并非要求嚴格意義上絕對的梯形,只要在前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸的前提下,類似梯形的形狀也可以。

具體的,所述前端部的形狀可以包括但不限于:直線型、或折線型、或曲線形;所述后端部的形狀可以包括但不限于:直線型、或折線型、或曲線形。

圖2為本實用新型實施例一的液體制冷器的下蓋板的結構示意圖,圖6為本實用新型實施例一的液體制冷器的上蓋板的結構示意圖,本實用新型實施例中,所述下蓋板11可以與進液層12加工為一體件,所述上蓋板15可以與出液層14加工為一體件。

僅進液層12上的各條微通道16分別具有前端部161和后端部162的情況,與出液層14的上述方案類似,這里不再重復。

實施例二

本實施例二以進液層12和出液層14上的各條微通道16均分別具有前端部161和后端部162為例進行舉例說明。

實施例二中,所述下蓋板11、隔液層13、上蓋板15參考前述實施例的描述,這里不再多余敘述。

圖7為本實用新型實施例二的液體制冷器的整體結構示意圖,進液層12和出液層14的各條微通道16分別具有前端部161和后端部162,并且所述前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸。

具體的,圖8為本實用新型實施例二的進液層的結構示意圖,圖9為本實用新型實施例二的出液層的結構示意圖;所述前端部161、后端部162、以及位于前端部161和后端部162之間的兩側的通道壁163共同構成的區域呈梯形結構。

實施例三

在實施例三中,所述出液層14的各條微通道16分別具有前端部161和后端部162,所述前端部161的尺寸小于后端部162的尺寸,所述位于前端部161和后端部162之間的兩側的通道壁163的形狀可以包括但不限于:直線型、或折線型、或曲線形。

圖10以位于前端部161和后端部162之間的兩側的通道壁163為折線形狀進行舉例說明,具體如圖10所示。

需說明的是,這里通道壁163的形狀同樣適用于本實用新型披露的實施例一或實施例二的方案。

本實用新型實施例中,所述制冷液可以包括但不限于:水、去離子水、液氮、液氨、氟利昂等。

以上所述,僅為本實用新型的較佳實施例而已,并非用于限定本實用新型的保護范圍。對于本領域的技術人員來說,本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。

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