[实用新型]半导体激光器液体制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体激光器制造领域，涉及一种半导体激光器液体制冷装置，尤其适用于大功率半导体激光器。

背景技术

随着半导体激光器的输出功率、电光转换效率、可靠性和性能稳定性不断提高，大功率半导体激光器在工业，医疗和军事中的应用更加广泛，市场需求巨大，发展前景广阔。激光器的性能除了与芯片有关外，还与激光器的散热和封装有关。为了提高激光器的可靠性和稳定性，降低生产成本，必须设计高效的散热结构。此外，还要求封装结构设计和制造简单成本低、散热效率高。

目前，大功率半导体激光器已经有商业化产品出现，这类激光器的散热主要有传导冷却型、普通液体制冷型、微通道液体制冷型三种。

传导制冷器主要通过高导热率金属或者其他导热性较好的材料进行传导散热，这种制冷器的制备方法简单，但是散热能力有限，制约了激光器的功率扩展；普通液体制冷器制冷效果差，这种制冷器主要依靠中间或近热源一侧的贯通通道进行散热，散热面积有限，且其内部冷却介质不能有效形成湍流，对流换热系数低；微通道液体制冷器加工难度大、制造成本高、使用寿命短。微通道液体制冷器由几层很薄的铜片层叠加工成型，内部的微通道大约为300微米。在制造过程中，需要对每一层铜片进行精确的加工，以使层叠后的微通道在液体流过时形成散热能力强的湍流。因此，微通道制冷器的精确加工是一个难点，由于微通道制冷器的精密加工难度相当大，导致其制造成本非常高。而微通道制冷器中冷却介质的流动空间非常狭小，容易产生多余的压力降，密封条件恶劣，导致微通道制冷器使用寿命缩短。此外，激光器工作的过程中，若冷却介质(通常为去离子水)中存在杂质时，这些杂质很容易附着在微通道内壁上，从而引起微通道管壁的电化学腐蚀，严重时可能将微通道制冷器的管壁蚀穿，既对激光器的安全性造成极大的影响，从而影响激光器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种半导体激光器液体制冷装置，以解决现有技术存在的散热效率低或加工难度大、生产成本较高等技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种应用于半导体激光器的液体制冷器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在制冷器基体的上方开孔口，经由该孔口在制冷器基体内开设空腔；在制冷器基体的一端侧壁上开设进液口，另一端侧壁上开设出液口，并使进水口和出水口与所述空腔连通；

(2)在孔口位置安装盖板，或者采用堵片与孔口平齐焊接或粘接使制冷器基体外壳平整，从而实现对孔口的封闭；

在步骤(2)之前，根据所述孔口的尺寸加工盖板或堵片，盖板或堵片的内侧固定设置与所述空腔匹配的散热组件以形成液冷通道；散热组件的结构设计依据是：尽可能增大散热面积，并使得所述液冷通道具有多条路径，加大冷却介质的湍流度(结构设计可基于流体散热理论参考宏观设备的散热结构)。

上述的散热组件采用翅片、肋条或柱体的形式；在盖板或堵片的内侧固定设置散热组件前，先加工出与散热组件固定配合的凹槽或卡座。旨在实现尽可能增大散热面积，并使得所述液冷通道具有多条路径，加大冷却介质的湍流度。

或者上述的散热组件采用翅片、肋条或柱体的形式，但可以是散热组件与盖板或堵片采用压铸或者一次成型工艺生产。旨在实现尽可能增大散热面积，并使得所述液冷通道具有多条路径，加大冷却介质的湍流度。

在步骤(1)完成后可以对制冷器基体的内壁加防腐蚀镀层；对已固定设置好散热组件的盖板或堵片的内侧面以及散热组件外表面加防腐蚀镀层。

上述制冷器基体选材自铜、金、银、陶瓷、金刚石或金刚石铜复合材料。

上述制冷器基体可以为矩形块状、圆柱状或椭圆柱状。

经过如上述液体制冷器的制备方法生产得到的半导体激光器液体制冷装置，其特殊之处在于：在半导体激光器液体制冷装置的制冷器基体的平整表面镀有焊接层，半导体激光器芯片封装于焊接层上；制冷器基体的盖板或堵片部分的内侧固定设置有与制冷器基体内部空腔匹配的散热组件以形成液冷通道，散热组件采用翅片、肋条或柱体的形式。

上述散热组件是与盖板或堵片的内侧预设的凹槽或卡座配合固定；或者散热组件与盖板或堵片采用压铸或者一次成型工艺形成。

在散热组件的表面和制冷器基体的内壁还可以设置有防腐蚀镀层。

上述制冷器基体以矩形块状、圆柱状或椭圆柱状为佳。

本实用新型具有以下有益效果：