[发明专利]一种热沉、制备方法及其在半导体激光器中的应用

说明书

技术领域

本发明属于光电领域，具体涉及用于半导体激光器二维叠层散热的热沉、其制备方法及其在半导体激光器中的应用。

背景技术

半导体激光器二维叠层阵列可输出高功率激光，在工业、医疗、通信、军事等领域中有广泛应用，及时消散其工作过程中产生的热量可以提高输出功率、增加波长稳定性、延长使用寿命，因此如何高效的散热一直是半导体激光器研究领域内的热点。

但是高效的散热常常意味着复杂的加工和昂贵的价格，散热成本几乎占据了高功率半导体激光器造价的一半，因此热沉设计不仅要能保证有效的散热，还要考虑尽可能的降低成本才能实现较高的市场占有率。因此如何简化热沉制作工艺、降低价格对于高功率半导体激光器的应用有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种热沉，以解决热沉制备成本高，热沉散热效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种热沉，包括独立制作的散热小通道层、回水通道层和底座，其中，

所述底座顶部部分区域向下开设有容纳所述散热小通道层的第一凹槽，所述第一凹槽的部分区域进一步向下开设有容纳所述回水通道层的第二凹槽，从所述底座的底部开设一贯穿至所述第一凹槽的第一通孔以及开设一贯穿至所述第二凹槽的第二通孔；

所述回水通道层上开设有一个由回水通道层底部贯穿至其顶部的连通所述第二通孔的第三通孔，所述回水通道层顶部向下开设有至少一个回水通道层凹槽，各回水通道层凹槽与所述第三通孔之间通过多个通道连通；

所述散热小通道层底部开设有一个连接第一通孔的第三凹槽和至少一个散热小通道层凹槽，各散热小通道层凹槽与第三凹槽之间通过多个通道连通。

根据本发明的一种具体实施方案，所述散热小通道层和回水通道层通过焊接方式固定于底座上。

根据本发明的一种具体实施方案，所述散热小通道层凹槽与回水通道层凹槽为矩形凹槽。

根据本发明的一种具体实施方案，所述散热小通道层、回水通道层和底座的材料均为金属铜。

根据本发明的一种具体实施方案，所述散热小通道层和回水通道层中开设的多个通道为矩形通道。

根据本发明的一种具体实施方案，所述矩形通道通过线切割方法加工。

另外，本发明还提供一种制备热沉的方法，所述方法包括如下步骤：

1)制备底座，在所述底座顶部部份区域向下开设有容纳所述散热小通道层的第一凹槽，所述第一凹槽的部分区域进一步向下开设容纳所述回水通道层的第二凹槽，从所述底座的底部开设一贯穿至所述第一凹槽的第一通孔以及开设一贯穿至所述第二凹槽的第二通孔；

2)制备回水通道层，在所述回水通道层开设一个由底部贯穿至顶部的连通第二通孔的第三通孔，在所述回水通道层顶部向下开设至少一个回水通道层凹槽，各回水通道层凹槽与所述第三通孔之间通过多个通道连通；

3)制备散热小通道层，所述散热小通道层底部开设有一个连接第一通孔的第三凹槽和至少一个散热小通道层凹槽，各散热小通道层凹槽与第三凹槽之间通过多个通道连通。

4)在底座内先后放入回水通道层和散热小通道层，在三层结构接触的空隙处放入钎料，高温加热后完成组装。

根据本发明的一种具体实施方案，在制备热沉的方法中，所述散热小通道层和回水通道层中开设的多个通道通过线切割方式加工制成。

进一步的，本发明还提供一种以上任意所述一种所述热沉在半导体激光器的应用。

根据本发明的一种具体实施方案，在上述应用中，首先将半导体激光器的二维层叠阵列烧结在所述热沉的顶部，然后将热沉底部与冷却装置固定和连接，使冷却介质在热沉内流动。

通过上述技术方案可知，本发明的热沉及其制备方法具有如下有益效果：

(1)通过三层结构的热沉，提高散热效果，为半导体器件尤其是半导体激光器二维叠层阵列提供有效散热；

(2)采用分部制作，统一安装的方式，解决了高功率半导体激光器热沉加工复杂昂贵的问题；

(3)通过采用线切割加工通道，相比化学腐蚀等复杂的图形制作方法，既满足精细度要求，又避免了复杂加工，降低了制作难度；

(4)通过采用钎焊焊接技术，整个组装过程一次性完成，制作方法简单，且成本较低；

(5)通过散热通道层和回水小通道层设置通道供冷却介质流动，充分进行了热传递，有利于提高散热效果。

附图说明

以下结合附图做详细描述，进一步说明本发明的结构、特点和工作方式，其中：