【技术实现步骤摘要】
基于半导体激光芯片衬底微通道的分布式流型热沉及半导体激光器
[0001]本专利技术涉及半导体激光芯片的散热装置,具体涉及一种基于半导体激光芯片衬底微通道的分布式流型热沉及半导体激光器。
技术介绍
[0002]随着半导体制造工艺的不断进步,激光芯片的应用也随之增加,激光芯片冷却技术一直是相关领域的研究热点,其中微通道热沉是目前高功率芯片最主要的冷却技术。
[0003]如图1
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图3所示,具有微通道热沉的激光芯片分为半导体激光芯片工作区01、衬底
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电流扩散区02和衬底
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冷媒通道区03。半导体激光芯片工作区01为激光芯片有源区,为主功能区,也是激光芯片产热的主要区域;衬底
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电流扩散区02为电流扩散流经区域,同时起到结构力学增强作用;衬底
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冷媒通道区03为散热功能区,激光芯片工作区产生的热量经衬底
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电流扩散区02传导至衬底
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冷媒通道区03,在冷媒通道区内,与内部流动的冷媒产生热交换,达到冷却目的,其中冷媒可以为水、水与有机物的混合体、有机物混合体等液态或液态气态混合体,或液态金属等。但是上述结构存在以下问题:1、冷媒入口处冷却流量大,所需驱动压力大,而芯片较薄,受力容易破碎,产品良率低;2、冷媒进入微通道与衬底
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电流扩散区02进行热交换,在沿衬底的宽度方向流出,有效换热流程长,使得沿衬底的宽度方向流体被加热,冷媒出口处的流体温度高于冷媒进口处的温度,导致沿衬底的 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于半导体激光芯片衬底微通道的分布式流型热沉,其特征在于:包括依次设置的芯片衬底微通道层(1)、分布式流型层(2)及底板层;定义半导体激光芯片的宽度方向为X向,长度方向为Y向,高度方向为Z向;所述芯片衬底微通道层(1)包括多条沿Y向延伸的衬底微通道(11),衬底微通道(11)之间为第一间壁(12),衬底微通道(11)沿Y向的尺寸为L1,沿X向的尺寸为d1,沿Z向的尺寸为h1,其中L1大于等于芯片有源区沿Y向的尺寸;所述底板层设置有多个冷却液入口;所述分布式流型层(2)包括分布式流型区和用于焊接的边缘区;分布式流型区包括多个交替设置的冷却液流入通道(21)和冷却液排出通道(22),冷却液流入通道(21)和冷却液排出通道(22)之间为第二间壁(23),所述第二间壁(23)的XY端面与第一间壁(12)的XY端面相接部位固定连接;所述冷却液流入通道(21)沿X向延伸且沿Z向贯穿分布式流型层(2),冷却液流入通道(21)位于XY面的一个端口与各个衬底微通道(11)相通,冷却液流入通道(21)位于XY面的另一个端口与底板层上对应的冷却液入口相通;所述冷却液排出通道(22)沿X向延伸且沿Z向贯穿分布式流型层(2),冷却液排出通道(22)位于XY面的一个端口与各个衬底微通道(11)相通,底板层密封覆盖冷却液排出通道(22)位于XY面的另一个端口,冷却液排出通道(22)位于YZ面的端口作为冷却液出口;所述冷却液流入通道(21)沿X向的尺寸为L2,沿Y向的尺寸为d2,沿Z向的尺寸为h2,其中,L2大于等于芯片有源区沿X向的尺寸;所述冷却液排出通道(22)沿X向的尺寸为L3,沿Y向的尺寸为d3,沿Z向的尺寸为h3,其中,L3大于L2,h2=h3。2.根据权利要求1所述的基于半导体激光芯片衬底微通道的分布式流型热沉,其特征在于:所述衬底微通道(11)XZ面的截面为矩形,衬底微通道(11)沿X向的尺寸d1和沿Z向的尺寸h1满足d1:h1=1:(7
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12);所述冷却液流入通道(21)沿Y向的尺寸d2和冷却液排出通道(22)沿Y向的尺寸d3相等,冷却液流入通道(21)和冷却液排出通道(22)YZ面的截面为矩形,且满足d2:d1=10:(1
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3)和d3:d1=10:(1
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3)。3.根据权利要求2所述的基于半导体激光芯片衬底微通道的分布式流型热沉,其特征在于:所述冷却液流入通道(21)和冷却液排出通道(22)沿Y向的尺寸d2、d3为0.1
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0.5mm;所述冷却液流入通道(21)和冷却液排出通道(22)沿Z向的尺寸h2、h3为0.3
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1mm。4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈琅,李特,王贞福,
申请(专利权)人:中国科学院西安光学精密机械研究所,
类型:发明
国别省市:
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