一種液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構制造技術

本實用新型專利技術提出一種液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，其結構簡單，冷卻介質在循環冷卻過程中流阻小、壓降低，容易密封。該密封連接結構中，各制冷模塊的入液孔和出液孔之間均設置有截面形狀為H形的密封圈，入液孔與出液孔的孔口形狀與所述密封圈相適配。本實用新型專利技術的微制冷模塊之間采用H形密封圈連接，增大了接觸面積，能夠有效防止在制冷液壓強很高的情況下發生滲漏現象。增加了散熱能力，有效提高了半導體激光器的可靠性及工作壽命。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于半導體光電子器件制造領域，涉及一種密封結構，尤其應用于液體制冷半導體激光器疊陣的密封連接。
技術介紹
高功率半導體激光器具有體積小、重量輕、使用電驅動、電光轉換效率高、壽命長等優點，因此在工業加工、軍事國防、醫療、科研等領域得到了廣泛的應用，如激光融覆、激光打孔、激光切割、激光焊接、激光制導跟蹤、激光反衛星武器、激光雷達、激光引信、激光測距、激光核聚變、光電對抗、激光模擬武器、激光瞄準告警、泵浦固體及光纖激光器、激光美容、激光脫毛、激光通信和激光陀螺等。目前高功率半導體激光器發展的方向是進一步提高 功率及亮度。在功率擴展方面，從輸出功率幾瓦的單管發展到幾十瓦、上百瓦的巴條，再發展到輸出功率幾千瓦的疊陣，最終發展到輸出功率上萬瓦的面陣；在增加亮度方面，主要是發展光學整形及光纖耦合技術，提高光束質量。為了提高激光器的可靠性和性能穩定性，降低生產成本，設計高可靠性的封裝結構和高效的散熱結構是必須的。液體制冷型的大功率半導體激光器疊層陣列已經有商業化產品出現，通常使用微通道或者宏通道散熱器。雖然微通道或者宏通道散熱器的引入使其散熱能力得到進一步增強，大大提高了半導體激光器的輸出功率，但由于液體制冷器中冷卻介質的流動空間非常狹小，容易產生多余的壓力降，液體容易發生滲漏，對密封要求高。目前的液體制冷半導體疊陣封裝技術采用的是橫截面為圓形的密封圈壓在兩個巴條之間，達到密封的效果。此種密封圈的優點是加工簡單，成本較低，但其缺點是與構成疊陣的巴條接觸面積較小，在水壓較大時，容易發生滲漏現象，因此有必要設計一種新型的密封連接結構，保證在高水流速度的情況下不發生滲漏情況。
技術實現思路
為克服上述現有技術的缺點，本技術提出一種新的液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，其結構簡單，冷卻介質在循環冷卻過程中流阻小、壓降低，容易密封。本技術提供的基本技術方案如下一種液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，所述液體制冷半導體激光器疊陣的主體部分由多個液體制冷模塊層疊組成，半導體激光器芯片設置于液體制冷模塊上，各個液體制冷模塊均貫通設置有入液孔和出液孔，這些入液孔依次連通構成了液體制冷半導體激光器疊陣的入液通道，這些出液孔依次連通構成了液體制冷半導體激光器疊陣的出液通道；其特殊之處在于各制冷模塊的入液孔和出液孔之間均設置有截面形狀為H形的密封圈，入液孔與出液孔的孔口形狀與所述密封圈相適配。基于上述方案，還可以做出如下具體改進上述液體制冷模塊整體呈矩形片狀，包括液體制冷器和銅連接片，液體制冷器的中部垂直開設有用以螺釘貫通固定的連接通孔，所述入液孔和出液孔分別位于連接通孔的兩側；液體制冷器在靠近入液孔的一端設有芯片安裝區，半導體激光器芯片的正極面經熱沉固定在該芯片安裝區，半導體激光器芯片的負極面與銅連接片的一面貼合，銅連接片的另一面與相鄰的制冷模塊之間設置有絕緣片。這樣，各液體制冷模塊的入液孔及出液孔互相對齊，在其中間加上H形密封圈，通過密封圈將入液通道和出液通道密封形成冷卻液可以通過的密閉回路；從而確保冷卻液在此回路內循環流動，達到理想的散熱效果，使半導體激光器疊陣穩定可靠工作。H形的密封圈的材質可以是橡膠材料，如聚四氟乙烯、氟素橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠或丙烯酸脂橡膠。本技術具有以下優點I、可實現激光大功率輸出。由于技術采用多個微制冷模塊層疊結構，其制冷能力完全滿足低占空比準連續波的工作要求，可實現大功率的激光輸出。2、本技術的微制冷模塊之間采用H形密封圈連接，增大了接觸面積，能夠有效防止在制冷液壓強很高的情況下發生滲漏現象。增加了散熱能力，有效提高了半導體激光器的可靠性及工作壽命。附圖說明圖I是本技術的液體制冷半導體激光器模塊的結構示意圖；圖2是相鄰的兩個微制冷模塊及密封圈的連接示意圖；圖3是本技術的H形密封圈的整體結構；圖4是本技術的H形密封圈的平面圖；圖5是圖4的A-A剖視圖。其中1為芯片；2為熱沉；3為液體制冷模塊；4為銅連接片；5為入液孔；6為散熱翅片；7為連接(固定)通孔；8為出液孔；9為絕緣片；10為S封圈。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步詳細描述圖I是本技術的液體制冷半導體激光器模塊的結構示意圖，液體制冷模塊3為矩形片狀，其中部垂直開設有連接通孔7，連接通孔7的兩側分別設有入液孔5和出液孔8,入液孔5內設有散熱翅片6,液體制冷模塊3在靠近入液孔5的一端設有熱沉2和芯片I。熱沉2與芯片I的正極面貼合，芯片I的負極面與銅連接片4貼合，銅連接片4與液體制冷模塊3之間還設有絕緣片9，貼于液體制冷模塊3上表面的各層，如銅連接片4、絕緣片9，在連接通孔7以及入液孔5和出液孔8的相應位置均開設有孔，以便于冷卻液的流通。為增大散熱面積，液體制冷模塊3在入液孔5上設有散熱翅片6。當以多個液體制冷半導體激光器模塊制備疊陣時，如圖2所示，將各液體制冷模塊的入液孔及出液孔互相對齊，在其中間加上H形密封圈10，通過密封圈10將入液通道和出液通道密封形成冷卻液可以通過的密閉回路。圖3為本技術的H形密封圈的整體結構，圖4為本技術的H形密封圈的平面圖。相對于傳統的O形密封圈，H形密封圈與入液孔及出液孔的接觸面積更大，能夠更好地防止在制冷液壓強很高的情況下發生滲漏現象。綜上所述，本技術不僅制造簡單，生產成本低，而且本技術的微制冷模塊 之間采用H形密封圈連接，增大了接觸面積，能夠有效防止在制冷液壓強很高的情況下發生滲漏現象，冷卻液更容易密封，散熱能力更強，有效延長了半導體激光器的壽命，提高了半導體激光器的輸出功率和可靠性。權利要求1.一種液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，所述液體制冷半導體激光器疊陣的主體部分由多個液體制冷模塊層疊組成，半導體激光器芯片設置于液體制冷模塊上，各個液體制冷模塊均貫通設置有入液孔和出液孔，這些入液孔依次連通構成了液體制冷半導體激光器疊陣的入液通道，這些出液孔依次連通構成了液體制冷半導體激光器疊陣的出液通道；其特征在于各制冷模塊的入液孔和出液孔之間均設置有截面形狀為H形的密封圈，入液孔與出液孔的孔口形狀與所述密封圈相適配。2.根據權利要求I所述的液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，其特征在于所述液體制冷模塊整體呈矩形片狀，包括液體制冷器和銅連接片，液體制冷器的中部垂直開設有用以螺釘貫通固定的連接通孔，所述入液孔和出液孔分別位于連接通孔的兩側；液體制冷器在靠近入液孔的一端設有芯片安裝區，半導體激光器芯片的正極面經熱沉固定在該芯片安裝區，半導體激光器芯片的負極面與銅連接片的一面貼合，銅連接片的另一面與相鄰的制冷模塊之間設置有絕緣片。專利摘要本技術提出一種液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，其結構簡單，冷卻介質在循環冷卻過程中流阻小、壓降低，容易密封。該密封連接結構中，各制冷模塊的入液孔和出液孔之間均設置有截面形狀為H形的密封圈，入液孔與出液孔的孔口形狀與所述密封圈相適配。本技術的微制冷模塊之間采用H形密封圈連接，增大了接觸面積，能夠有效防止在制冷液壓強很高的情況下發生滲漏現象。增加了散熱能力，有效提高了半導體激光器的可靠性及工作壽命。文檔編號H01S5/02GK202712680SQ20122028084公開日2013年1月3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液體制冷半導體激光器疊陣密封連接結構，所述液體制冷半導體激光器疊陣的主體部分由多個液體制冷模塊層疊組成，半導體激光器芯片設置于液體制冷模塊上，各個液體制冷模塊均貫通設置有入液孔和出液孔，這些入液孔依次連通構成了液體制冷半導體激光器疊陣的入液通道，這些出液孔依次連通構成了液體制冷半導體激光器疊陣的出液通道；其特征在于：各制冷模塊的入液孔和出液孔之間均設置有截面形狀為H形的密封圈，入液孔與出液孔的孔口形狀與所述密封圈相適配。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張艷春，劉興勝，
申請(專利權)人：西安炬光科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：