一種大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器的封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)過多年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器以其體積小、重量輕、電壓低、功率大等特點被廣泛應(yīng)用在光纖通信、光電集成、光盤存儲、泵浦光源、大氣環(huán)境檢測、痕量有毒氣體分析及分子光譜學(xué)等與人類生活息息相關(guān)的諸多領(lǐng)域，其中的部分應(yīng)用對于半導(dǎo)體激光器的輸出功率不斷提出了更高的要求。通常情況下，增大半導(dǎo)體激光器的脊寬和增大工作電流是提高輸出功率的最直接的方式，但是與此同時也會導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器有源區(qū)在工作時溫度的升高。半導(dǎo)體激光器在工作時的溫度對其閾值電流密度、斜率效率和光譜穩(wěn)定性等有顯著影響，發(fā)光區(qū)過熱會導(dǎo)致發(fā)光區(qū)腔面損傷甚至是器件退化，最終造成器件失效，因此需要有效地進(jìn)行散熱。通常提高半導(dǎo)體激光器散熱的有效手段主要包括使用器件倒焊、使用高熱導(dǎo)率的材料作為器件絕緣層、使用掩埋異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、使用高熱導(dǎo)率的熱沉材料等。現(xiàn)有技術(shù)中主要使用銅或氮化鋁等材料作為熱沉材料，使用銅作為熱沉材料成本較低，適合大規(guī)模使用，但是其熱導(dǎo)率與某些高熱導(dǎo)材料相比仍然有所差距，而氮化鋁是一種新型高熱導(dǎo)材料，線膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體材料匹配，但它容易被水溶液浸蝕，且氮化鋁單晶的制備工藝復(fù)雜，成本極高。此外，在實驗室測試平臺的條件下，一般還可以使用循環(huán)冷卻水甚至液氮等輔助方法幫助激光器散熱，而這種散熱裝置往往體積巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實現(xiàn)模塊化和小型化。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用簡便、散熱效率高的大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)。
[0004]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0005]一種大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，它包括上蓋、外殼、支撐架、半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體激光器下電極、上金剛石熱沉、溫差電制冷裝置、下金剛石熱沉、多孔鋁散熱片單元、散熱風(fēng)扇，外殼為封閉的鋁殼體，外殼的上部安裝上蓋，外殼的下部安裝支撐架，半導(dǎo)體激光器、上金剛石熱沉、溫差電制冷裝置、下金剛石熱沉位于外殼內(nèi)，上金剛石熱沉和下金剛石熱沉分別與溫差電制冷裝置的上表面和下表面相連接，半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體激光器下電極分別連接在上金剛石熱沉的上表面，下金剛石熱沉的下表面連接在外殼下底面的內(nèi)側(cè)，外殼下底面的外側(cè)貼有多孔鋁散熱片單元，散熱風(fēng)扇固定在多孔鋁散熱片單元下方，外殼側(cè)面開有與半導(dǎo)體激光器激光發(fā)射孔相對的窗口，窗口安裝有通光鏡片。
[0006]上述大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體激光器下電極通過熱鍵和的方式焊接連接，上金剛石熱沉、溫差電制冷裝置、下金剛石熱沉之間通過導(dǎo)熱膠粘貼，下金剛石熱沉通過散熱膠粘貼到外殼下底面的內(nèi)側(cè)。
[0007]上述大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，所述外殼上有復(fù)合電源接口，半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體激光器下電極、溫差電制冷裝置的供電線分別與復(fù)合電源接口相連接，在外殼的下底面上有風(fēng)扇電源接口，散熱風(fēng)扇的電源線通過風(fēng)扇電源接口連接至復(fù)合電源接口。
[0008]本實用新型的有益效果是:
[0009]本實用新型在外殼內(nèi)采用上金剛石熱沉、下金剛石熱沉和溫差電制冷裝置對半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體激光器下電極進(jìn)行內(nèi)部散熱，同時在外殼外部采用多孔鋁散熱片單元和散熱風(fēng)扇進(jìn)行外部散熱，雙重散熱結(jié)構(gòu)大大提高了散熱效率。本實用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用簡便、散熱效率高的優(yōu)點，避免了銅熱沉的散熱效果不能令人滿意、以及采用氮化鋁作為熱沉的制備工藝復(fù)雜，成本極高的缺點，也克服了使用循環(huán)冷卻水甚至液氮等散熱裝置體積巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以實現(xiàn)模塊化和小型化的問題，是現(xiàn)有技術(shù)的升級換代產(chǎn)品，有廣泛的推廣使用價值。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是圖1的側(cè)視圖；
[0012]圖3是圖1的俯視圖。
[0013]圖中標(biāo)記如下:上蓋1、外殼2、通光鏡片3、上蓋螺絲孔4、支撐架5、半導(dǎo)體激光器
6、半導(dǎo)體激光器下電極7、上金剛石熱沉8、溫差電制冷裝置9、下金剛石熱沉10、多孔鋁散熱片單元11、散熱風(fēng)扇12、復(fù)合電源接口 13、風(fēng)扇電源接口 14。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型包括上蓋1、外殼2、支撐架5、半導(dǎo)體激光器6、半導(dǎo)體激光器下電極7、上金剛石熱沉8、溫差電制冷裝置9、下金剛石熱沉10、多孔鋁散熱片單元11、散熱風(fēng)扇12。
[0015]圖中顯示，外殼2為封閉的鋁殼體，外殼2的上部通過上蓋螺絲孔4安裝上蓋1，外殼2的下部安裝支撐架5，半導(dǎo)體激光器6、上金剛石熱沉8、溫差電制冷裝置9、下金剛石熱沉10安裝在外殼2內(nèi)，多孔鋁散熱片單元11和散熱風(fēng)扇12安裝在外殼2外。外殼2的封閉需要在純干燥氮氣環(huán)境下完成，以杜絕水蒸氣的進(jìn)入。
[0016]圖中顯示，半導(dǎo)體激光器6和半導(dǎo)體激光器下電極7通過熱鍵和的方式焊接連接，上金剛石熱沉8和下金剛石熱沉10分別通過導(dǎo)熱膠粘貼在溫差電制冷裝置9的上表面和下表面，半導(dǎo)體激光器6和半導(dǎo)體激光器下電極7分別連接在上金剛石熱沉8的上表面，下金剛石熱沉10通過散熱膠粘貼到外殼2下底面的內(nèi)側(cè)。上金剛石熱沉8、溫差電制冷裝置9、下金剛石熱沉10對半導(dǎo)體激光器6進(jìn)行散熱。
[0017]圖中顯示，外殼2下底面的外側(cè)貼有多孔鋁散熱片單元11，散熱風(fēng)扇12固定在多孔鋁散熱片單元11下方。多孔鋁散熱片單元11和散熱風(fēng)扇12對外殼2進(jìn)行散熱，同時通過外殼2下底面對與外殼2下底面連接的下金剛石熱沉10及上金剛石熱沉8、溫差電制冷裝置9進(jìn)行散熱，起到雙重散熱的作用。
[0018]圖中顯示，外殼2側(cè)面開有與半導(dǎo)體激光器6的激光出光面相對的窗口，窗口安裝有通光鏡片3，用以導(dǎo)出由激光器發(fā)出的光。
[0019]圖中顯示，外殼2上有復(fù)合電源接口 13，半導(dǎo)體激光器6、半導(dǎo)體激光器下電極7、溫差電制冷裝置9的供電線分別與復(fù)合電源接口 13相連接，在外殼2的下底面上有風(fēng)扇電源接口 14，散熱風(fēng)扇12的電源線通過風(fēng)扇電源接口 14連接至復(fù)合電源接口 13。
【主權(quán)項】
1.一種大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括上蓋(1)、外殼(2)、支撐架(5)、半導(dǎo)體激光器(6)、半導(dǎo)體激光器下電極(7)、上金剛石熱沉(8)、溫差電制冷裝置(9)、下金剛石熱沉(10)、多孔鋁散熱片單元(11)、散熱風(fēng)扇(12)，外殼(2)為封閉的鋁殼體，夕卜殼(2)的上部安裝上蓋(1)，外殼(2)的下部安裝支撐架(5)，半導(dǎo)體激光器(6)、上金剛石熱沉(8)、溫差電制冷裝置(9)、下金剛石熱沉(10)位于外殼(2)內(nèi)，上金剛石熱沉(8)和下金剛石熱沉(10)分別與溫差電制冷裝置(9)的上表面和下表面相連接，半導(dǎo)體激光器(6)和半導(dǎo)體激光器下電極(7)分別連接在上金剛石熱沉(8)的上表面，下金剛石熱沉(10)的下表面連接在外殼(2)下底面的內(nèi)側(cè)，外殼(2)下底面的外側(cè)貼有多孔鋁散熱片單元(11)，散熱風(fēng)扇(12)固定在多孔鋁散熱片單元(11)下方，外殼(2)側(cè)面開有與半導(dǎo)體激光器(6)的激光發(fā)射孔相對的窗口，窗口安裝有通光鏡片(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光器(6)和半導(dǎo)體激光器下電極(7)通過熱鍵和的方式焊接連接，上金剛石熱沉(8)、溫差電制冷裝置(9)、下金剛石熱沉(10)之間通過導(dǎo)熱膠粘貼，下金剛石熱沉(10)通過散熱膠粘貼到外殼(2)下底面的內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外殼(2)上有復(fù)合電源接口(13)，半導(dǎo)體激光器(6)、半導(dǎo)體激光器下電極(7)、溫差電制冷裝置(9)的供電線分別與復(fù)合電源接口(13)相連接，在外殼(2)的下底面上有風(fēng)扇電源接口(14)，散熱風(fēng)扇(12)的電源線通過風(fēng)扇電源接口( 14)連接至復(fù)合電源接口( 13)。
【專利摘要】一種大功率半導(dǎo)體激光器封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，用于對大功率半導(dǎo)體激光器進(jìn)行散熱。本實用新型在外殼內(nèi)采用上金剛石熱沉、下金剛石熱沉和溫差電制冷裝置對半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體激光器下電極進(jìn)行內(nèi)部散熱，同時在外殼外部采用多孔鋁散熱片單元和散熱風(fēng)扇進(jìn)行外部散熱，雙重散熱結(jié)構(gòu)大大提高了散熱效率。本實用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用簡便、散熱效率高的優(yōu)點，避免了銅熱沉的散熱效果不能令人滿意、以及采用氮化鋁作為熱沉的制備工藝復(fù)雜，成本極高的缺點，也克服了使用循環(huán)冷卻水甚至液氮等散熱裝置體積巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以實現(xiàn)模塊化和小型化的問題，是現(xiàn)有技術(shù)的升級換代產(chǎn)品，有廣泛的推廣使用價值。
【IPC分類】H01S5-024
【公開號】CN204290031
【申請?zhí)枴緾N201520018565
【發(fā)明人】趙立華
【申請人】趙立華
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月12日