一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构制造技术

本发明专利技术公开了一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构，同面电极VCSEL芯片的P电极和N电极位于衬底的同一侧，且通过隔离沟道相隔开；微通道水冷结构，包括：第一热沉、绝缘层和第二热沉；第一热沉的一端与P电极相导通、另一端设有第一接线柱；第二热沉的一端与N电极相导通、另一端设有第二接线柱；第一热沉与第二热沉之间设有绝缘层，绝缘层的一端插入隔离沟道内；第一热沉、绝缘层和第二热沉内设有连通的冷却通道，第二热沉上设有入水口和出水口，入水口和出水口设置在冷却通道的两端。本发明专利技术将微通道水冷热沉结构与倒装焊相结合，可同时实现同面电极VCSEL芯片的水冷散热和供电。实现同面电极VCSEL芯片的水冷散热和供电。实现同面电极VCSEL芯片的水冷散热和供电。

【技术实现步骤摘要】
一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构


[0001]本专利技术涉及半导体激光芯片封装
，具体涉及一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构。

技术介绍

[0002]垂直共振腔表面放射激光(VCSEL)，相对于发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、边发射半导体激光器等其他光源，VCSEL光源具有体积小、阈值电流低、功耗低、调制带宽高、圆形光束、易与光纤耦合、在片测试、降低测试成本、二维阵列排列、成本低、发光效率高等诸多优势。
[0003]VCSEL激光器有两种基本结构，一种是顶发射结构，一种是底发射结构。对于底发射结构，有源区和DBR位于衬底底部，由于衬底较厚，采用异面电极对VCSEL芯片进行泵浦会产生不必要的焦耳热，并且由于电流分布不均匀会导致热应力。
[0004]为了减小焦耳热，采用同面电极的供电形式，即如图1所示的同面电极VCSEL芯片10，其P电极11和N电极12位于衬底的同一侧，且通过隔离沟道13相隔开。同面电极VCSEL芯片应采用倒装焊的封装形式，将VCSEL芯片与热沉通过焊接或粘接直接互连，因此其热沉形式可根据同面电极VCSEL芯片的结构进行特殊设计。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构。
[0006]本专利技术公开了一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构，同面电极VCSEL芯片的P电极和N电极位于衬底的同一侧，且通过隔离沟道相隔开；所述微通道水冷结构，包括：第一热沉、绝缘层和第二热沉；
[0007]所述第一热沉的一端与所述P电极相导通、另一端设有第一接线柱；
[0008]所述第二热沉的一端与所述N电极相导通、另一端设有第二接线柱；
[0009]所述第一热沉与第二热沉之间设有所述绝缘层，所述绝缘层的一端插入所述隔离沟道内；
[0010]所述第一热沉、绝缘层和第二热沉内设有连通的冷却通道，所述第二热沉上设有入水口和出水口，所述入水口和出水口设置在所述冷却通道的两端。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述第一热沉为柱形热沉，所述第二热沉为筒形热沉或柱形热沉。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述第一热沉和第二热沉为Cu热沉或Cu基的合金热沉。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述第一热沉的端部尺寸不小于所述P电极的尺寸，所述隔离沟道的尺寸不小于100μm，所述绝缘层厚度与所述隔离沟道宽度相匹配。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述第一热沉设置在所述第二热沉之间，且所述第一
热沉、绝缘层和第二热沉紧密贴合。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述冷却通道在纵向方向呈开口水平的“U”字型结构，所述入水口和出水口位于所述第二热沉的同一侧，且所述冷却通道的每个横向通道均经过所述第一热沉、绝缘层和第二热沉。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述冷却通道的每个横向通道在水平方向上呈螺旋结构。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，冷却水由所述第二热沉的所述入水口进入，依次经过所述绝缘层、所述第一热沉、所述绝缘层、所述第二热沉后，通过所述第二热沉的所述出水口排出。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]本专利技术将微通道水冷热沉结构与倒装焊相结合，可同时实现同面电极VCSEL芯片的水冷散热和供电。
附图说明
[0020]图1为同面电极VCSEL芯片的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术一种实施例公开的同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构的结构示意图；
[0022]图3为图2中一种微通道水冷热沉的俯视示意图；
[0023]图4为图2中另一种微通道水冷热沉的俯视示意图。
[0024]图中：
[0025]10、同面电极VCSEL芯片；11、P电极；12、N电极；13、隔离沟道；20、第一热沉；30、绝缘层；40、第二热沉；50、入水口；60、出水口；70、第一接线柱；80、第二接线柱；90、冷却通道。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述：
[0028]如图1、2所示，本专利技术提供一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构，同面电极VCSEL芯片10的P电极11和N电极12位于衬底的同一侧，P电极11位于N电极12的中部且通过隔离沟道13相隔开，隔离沟道13的宽度不小于100μm；该微通道水冷结构设置在同面电极VCSEL芯片的电极侧且与同面电极VCSEL芯片紧密贴合，其包括：第一热沉20、绝缘层30和第二热沉40；其中，
[0029]本专利技术的第一热沉20的一端(顶端)与P电极11相导通、另一端(底端)设有第一接线柱70，第二热沉40的一端(顶端)与N电极12相导通、另一端(底端)设有第二接线柱80，第一接线柱70和第二接线柱80分别连接正极和负极，实现同面电极VCSEL芯片的供电；第一热沉20与第二热沉40之间设有绝缘层30，通过绝缘层30绝缘隔离第一热沉20和第二热沉40，绝缘层30的一端(顶端)插入隔离沟道13内。
[0030]在上述结构的基础上，本专利技术的第一热沉20为柱形热沉，第二热沉40为如图3所示的筒形热沉或如图4所示的柱形热沉，筒形热沉40套在柱形热沉20的外侧，柱形热沉40紧贴在柱形热沉20的外侧。本专利技术的第一热沉20和第二热沉40为3D打印技术制备的Cu热沉或Cu基的合金热沉，第一热沉20的端部尺寸不小于P电极11的尺寸，绝缘层30厚度与隔离沟道13宽度相匹配，且第一热沉20、绝缘层30和第二热沉40紧密贴合。
[0031]本专利技术的第一热沉20、绝缘层30和第二热沉40内设有连通的冷却通道90，第二热沉40上设有入水口50和出水口60，入水口50和出水口60设置在冷却通道90的两端，通过入水口50向冷却通道90内进水或其它冷却介质，经冷却通道90对第一热沉20和第二热沉40进行热交换降温，升温后的水经出水口60流出。
[0032]在上述结构的基础上，如图1所示，本专利技术的冷却通道90在纵向方向呈开口水平的“U”字型结构，入水口50和出水口60位于第二热沉40的同一侧，且冷却通道90的每个横向通道均经过第一热沉20、绝缘层30和第二热沉40，两个横向通道在第二热沉40内上下连通。使用时，冷却水由第二热沉40的入水口50进入，依次经过绝缘层30、第一热沉20、绝缘层30、第二热沉40的往复循环后，通过第二热沉40的出水口60排出。进一步，本专利技术的冷却通道90还可在纵向方向设置连通的多层横向通道，实现纵向方向的均匀散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同面电极VCSEL芯片的微通道水冷结构，同面电极VCSEL芯片的P电极和N电极位于衬底的同一侧，且通过隔离沟道相隔开；其特征在于，所述微通道水冷结构，包括：第一热沉、绝缘层和第二热沉；所述第一热沉的一端与所述P电极相导通、另一端设有第一接线柱；所述第二热沉的一端与所述N电极相导通、另一端设有第二接线柱；所述第一热沉与第二热沉之间设有所述绝缘层，所述绝缘层的一端插入所述隔离沟道内；所述第一热沉、绝缘层和第二热沉内设有连通的冷却通道，所述第二热沉上设有入水口和出水口，所述入水口和出水口设置在所述冷却通道的两端。2.如权利要求1所述的微通道水冷结构，其特征在于，所述第一热沉为柱形热沉，所述第二热沉为筒形热沉或柱形热沉。3.如权利要求1所述的微通道水冷结构，其特征在于，所述第一热沉和第二热沉为Cu热沉或Cu基的合金热沉。4.如权利要求1所述的微通道水冷结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：代京京，王智勇，兰天，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：