[发明专利]一种半导体激光器封装结构

说明书

本发明公开了一种半导体激光器封装结构，该封装结构包括至少一个半导体激光器芯片和液冷底板，各半导体激光器芯片设置在液冷底板上，液冷底板的侧面上设置有冷却液的进液口和出液口，液冷底板的内部分别设置有进液通道和出液通道与进液口和出液口连接，进液通道或出液通道设置在半导体激光器芯片的底部区域，并且分成多个子通道，用于提高对各半导体激光器芯片的冷却能力。上述封装结构具有更强的冷却能力，可以承载较大功率的数量较多的半导体激光器芯片，可靠耐用。

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，特别涉及一种半导体激光器封装结构。

背景技术

大功率半导体激光器在材料加工、固体激光器泵浦等方面有大量的应用。提高半导体激光器功率水平时，散热是一个重要的问题。芯片温度过高会降低半导体激光器的性能，甚至完全损坏半导体激光器。

如图1、图2所示，液冷底板上设置有多个半导体激光器芯片，液冷底板内设置有单个的U形水道从半导体激光器芯片的下方通过，能够带去一些热量，但散热能力有限。热沉上摆放的半导体激光器的功率或个数会有所限制。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种半导体激光器封装结构，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种半导体激光器封装结构，所述封装结构包括至少一个半导体激光器芯片和液冷底板，各所述半导体激光器芯片设置在所述液冷底板上，所述液冷底板的侧面上设置有冷却液的进液口和出液口，所述液冷底板的内部设置有液体通道与所述进液口和所述出液口连接，所述液体通道的至少一部分设置在所述半导体激光器芯片的底部区域，且该至少一部分的液体通道分成多个子通道，用于提高对各所述半导体激光器芯片的冷却能力。

可选的，所述液体通道分为进液通道和出液通道，所述多个子通道设置在所述出液通道上，且所述多个子通道的入液端设置有分配槽,所述多个子通道的出液端设置有汇聚槽，所述分配槽与所述进液通道连接，所述汇聚槽与所述出液口连接。

可选的，所述多个子通道由多孔结构和/或多叶片结构形成。

可选的，所述多孔结构中的各孔相互平行；和/或，所述多叶片结构中的各叶片相互平行。

可选的，各所述半导体激光器芯片设置在辅助热沉上，所述辅助热沉烧结在所述液冷底板上，所述辅助热沉选用热导率不低于200W/m·K的材料，包括如下的任一种材料：氮化铝、碳化硅、石墨烯或金刚石。

可选的，所述液冷底板由单一种金属的部分制成，或者由两个以上部分拼接组成，且各部分的金属材料不同，其中，靠近所述半导体激光器芯片的部分采用的金属的导热率大于远离所述半导体激光器芯片部分的金属的导热率。

可选的，所述靠近所述半导体激光器芯片的部分采用的金属为铜，所述远离所述半导体激光器芯片的部分采用的金属为铝。

可选的，所述靠近所述半导体激光器芯片的部分通过拉模、锻造或3D打印方式加工形成。

可选的，所述液冷底板中的冷却介质为纯净水或相变介质。

可选的，各所述半导体激光器芯片的出光功率不低于30W。

本发明的优点及有益效果是：

上述封装结构具有更强的冷却能力，可以承载较大功率的数量较多的半导体激光器芯片，同时又兼顾可靠性，比较耐用。

由于单个水道的散热能力不能达到要求, 现有技术中也存在通过微通道增强散热能力的方案，但容易被水流侵蚀或堵塞，造成损坏,本发明采用的多孔或多叶片结构不易被水流侵蚀或堵塞，可靠性高，更加耐用。