CN210404333U - 一种激光器芯片散热用的微通道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器芯片散热用的微通道结构，主要适用于激光器芯片散热。微通道结构包括上下金属盖板001，绝缘层002，高导热层003，微通道主体散热器004；所述上下金属盖板001的孔洞连接有密封环005，所述高导热层003靠近一端处焊接有激光器芯片006，所述微通道主体散热器004内部有进水口007、出水口008、微流道009。所述新型微通道结构在于克服现有热沉换热效率低的问题，改善其耐侵蚀性和耐腐蚀性，提高了微通道热沉的使用寿命和扩大了热沉的工作范围。

Description

一种激光器芯片散热用的微通道结构

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器封装领域，具体来说，是指一种用于高功率半导体激光器芯片散热用的微通道结构。

背景技术

近年来，随着激光器器件的集成化、小型化，其器件的散热问题成为制约其发展的重要技术瓶颈之一。如何实现激光器芯片高效安全的散热成为了研究热点课题。

目前高热流密度散热技术正在由风冷转变为液冷。各类集成电路芯片普遍使用空气对流实现器件散热，目前已经不能满足日益增长的功率密度的散热需求。液体冷却是比较理想且可行的散热方式。常见的液体散热方式主要有热管、微通道等方式。热管采用相变传热，但其制作工艺复杂，可靠性较低，而微通道散热是一种更为理想的方式。

在传统的微通道结构中，主要采用的材料为单一的无氧铜，芯片发热后热材料与芯片由于热膨胀系数不匹配容易造成芯片开裂的现象。且传统结构中绝缘层由不同材料热压或焊接复合而成，容易脱落。同时微流道由于液体的不断冲刷，容易腐蚀发生失效。

实用新型内容

为了优化上述问题，本实用新型的提供了一种新型微通道结构，该结构能提高热沉散热性能的同时，进一步提升使用稳定性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种激光器芯片散热用的微通道结构，微通道结构包括上下金属盖板001、绝缘层 002、高导热层003和微通道主体散热器004，所述上下金属盖板001上设置有孔洞，所述孔洞连接有密封环005，所述高导热层003靠近一端处焊接有激光器芯片006，所述微通道主体散热器004内部有进水口007、出水口008和微流道009。

进一步地，所述上下金属盖板001材料为无氧铜。

进一步地，所述绝缘层002材料为氧化铝、氮化铝、碳化硅和氮化硅陶瓷。

进一步地，所述绝缘层002材料为采用多弧离子镀工艺制备的薄膜。

进一步地，所述高导热层003材料为金刚石铜复合材料。

进一步地，所述密封环005材质为橡胶。

进一步地，所述微通道主体散热器004所用材质为纯铜，和或CMC。

进一步地，所述进水口007、出水口008和微流道009内壁表面均有耐磨层。

进一步地，所述耐磨层的材料为采用多弧离子镀工艺制备的碳化钨涂层。

本实用新型的有益效果：在微通道主体散热器上表面复合有金刚石铜材料，保证了热沉材料与芯片焊接良好的同时，提高了将芯片热量快速传导至内部的能力，从而使热量能更快的被液体带出；绝缘层利用多弧离子镀的方法制备，减少了复合难度，提高了复合质量；微流道内壁表面利用多弧离子镀工艺制备有耐磨层，起到耐水冲蚀作用的同时，液体与热沉材料间有起到绝缘的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：001为上下金属盖板，002为绝缘层，003为高导热层，004为微通道主体散热器， 005为密封环，006为激光器芯片，007为进水口，008为出水口，009为微流道。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1所示的一种用于高功率半导体激光器芯片散热用的微通道结构，取无氧铜板材作为原材料，其具体步骤为：

(1)微通道主体由多层薄片叠合而成，各层薄片按照其在热沉中所处的位置均预先开设相应的规则形状或不规则形状的穿孔若干；

(2)而后在穿孔内壁采用多弧离子镀工艺制备有碳化物耐磨涂层；

(3)随后将薄片叠合热加工复合成型，穿孔相互连接形成三维结构的液体流动通道，切割成所需形状，表面抛光至镜面；

(4)随后将预先制备好的金刚石铜材料与其热加工复合为一体；

(5)而后在其表面采用多弧离子镀工艺制备氮化硅陶瓷绝缘层；

(6)在绝缘层表面贴合无氧铜板材，安装密封环；

(7)贴合芯片，进行测试。

使用效果显示散热能力良好，能满足高功率激光器使用。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：微通道结构包括上下金属盖板(001)、绝缘层(002)、高导热层(003)和微通道主体散热器(004)，所述上下金属盖板(001)上设置有孔洞，所述孔洞连接有密封环(005)，所述高导热层(003)靠近一端处焊接有激光器芯片(006)，所述微通道主体散热器(004)内部有进水口(007)、出水口(008)和微流道(009)。

2.根据权利要求1所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述上下金属盖板(001)材料为无氧铜。

3.根据权利要求1所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述绝缘层(002)材料为氧化铝、氮化铝、碳化硅和氮化硅陶瓷。

4.根据权利要求3所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述绝缘层(002)材料为采用多弧离子镀工艺制备的薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述高导热层(003)材料为金刚石铜复合材料。

6.根据权利要求1所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述密封环(005)材质为橡胶。

7.根据权利要求1所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述微通道主体散热器(004)所用材质为纯铜，和或CMC。

8.根据权利要求1所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述进水口(007)、出水口(008)和微流道(009)内壁表面均有耐磨层。

9.根据权利要求8所述的一种激光器芯片散热用的微通道结构，其特征在于：所述耐磨层的材料为采用多弧离子镀工艺制备的碳化钨涂层。

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