一种激光器用水冷封装管壳及其制备方法技术

本申请涉及一种激光器用水冷封装管壳及其制备方法，封装管壳包括上壳体、下壳体、玻璃绝缘子和引脚，上壳体和下壳体上下层叠布置，并通过钎焊烧结固定，上壳体顶面设有内腔，底面设有散热鳍片，下壳体对应位置设有水槽，水槽包括流道、进水口和出水口，散热鳍片位于流道内，引脚通过玻璃绝缘子熔封在上壳体上。激光器的热源位于上壳体的内腔内，产生的热量传递给上壳体，然后再传导至散热鳍片，由于散热鳍片位于下壳体的水槽内，冷却液流经散热鳍片时，就把热量带走，散热鳍片与冷却液的接触面积大，散热效率高，采用了水冷方式，配合温度检测和控制水流量，能快速灵敏地降温，能大幅提高对复杂多变环境的适应性，相比风冷噪声也更小。小。小。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器用水冷封装管壳及其制备方法


[0001]本申请涉及激光器的零部件
，尤其是涉及一种激光器用水冷封装管壳及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着激光器行业的飞速发展，大功率激光器是目前为止使用最多的光电子器件之一，除了适用于激光行业和通信领域，现在也可以在雷达、测声、医疗、新能源汽车行业中进行应用。高导热率的激光器封装管壳越来越受到人们重视。在大功率激光器的各种关键技术中，散热是一个极其关键的技术，如果激光器散热不好就会直接影响激光器使用可靠性和使用寿命，散热方案不合理会导致激光器中的有源区温度的迅速提高，从而引起激光器的光学灾变，甚至烧毁激光器。
[0003]激光器的传统散热式主要有风冷散热和自然对流散热等，一般采用平面散热，散热效率低，容易造成热源集中导致温度急速上升致使设备损坏，对复杂多变的环境适应性稍差。如图1和图2所示，为现有技术中一种激光器的封装管壳，包括壳体10，壳体10上表面设有内腔11，下表面为风冷散热面，壳体10上设有玻璃绝缘子3和引脚4，通过玻璃熔封固定在壳体10上，壳体10上还会设置盖板（未示出），盖板一般采用铝板，与壳体10通过粘胶密封，此种密封方式成本较高。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中激光器的封装管壳散热性不足的技术问题，本专利技术提供了一种激光器用水冷封装管壳及其制备方法。
[0005]一方面，本申请提供的一种激光器用水冷封装管壳采用如下的技术方案：一种激光器用水冷封装管壳，包括上壳体、下壳体、玻璃绝缘子和引脚，所述上壳体和下壳体上下层叠布置，并通过钎焊烧结固定，所述上壳体顶面设有内腔，底面设有散热鳍片，所述下壳体对应位置设有水槽，所述水槽包括流道、进水口和出水口，所述散热鳍片位于流道内，所述引脚通过玻璃绝缘子熔封在上壳体上。
[0006]通过采用上述技术方案，激光器的热源位于上壳体的内腔内，产生的热量传递给上壳体，然后再传导至散热鳍片，由于散热鳍片位于下壳体的水槽内，冷却液流经散热鳍片时，就把热量带走，散热鳍片与冷却液的接触面积大，散热效率高，采用了水冷方式，配合温度检测和控制水流量，能快速灵敏地降温，能大幅提高对复杂多变环境的适应性，相比风冷噪声也更小；本申请的上壳体和下壳体采用分体加工，再用钎焊烧结成一体，设计灵活，有利于降低零件的成本，还能保证水槽的密封性，不易漏水。引脚采用玻璃熔封，也能较好地保证气密性。
[0007]优选地，所述流道为U形，所述进水口和出水口位于U形的两端，所述散热鳍片的数量为二组，分布在U形的两臂上。
[0008]通过采用上述技术方案，本申请散热鳍片的放置位置主要与现有激光器的热源的
位置高度配合，能快速针对性地导热。另外水槽设置成U形，下壳体的整体也为U形，属于减重设计。
[0009]优选地，所述散热鳍片通过铲齿工艺制成，散热鳍片与流道相平行。
[0010]通过采用上述技术方案，铲齿工艺成熟，加工容易，生产效率高，便于量产化，能降低材料和加工成本；冷却水从散热鳍片之间的狭小间隙流动，压力大，流速快，热交换效果好。
[0011]优选地，所述上壳体和下壳体的材质均为无氧铜TU1，所述玻璃绝缘子的材质为ELAN19#，所述引脚的材质为4J50包无氧铜。
[0012]优选地，所述玻璃绝缘子上还套设有过渡环，所述过渡环的材质为10#钢。
[0013]通过采用上述技术方案，过渡环介于上壳体和玻璃线膨胀系数之间，充分地满足了材料线性膨胀系数之间的匹配性，能改善漏气情况，以提高封装管壳的气密性。
[0014]优选地，所述过渡环的内表面和玻璃绝缘子的外表面为全接触，过渡环的外表面与上壳体的内壁为半接触。
[0015]通过采用上述技术方案，在上壳体上设置避让台阶孔，使过渡环的外端处于无配合悬空状态，能进一步减少热应力，减弱在冷却状态下上壳体对过渡环的压迫力，减少产生裂缝的可能，提高此处的密封性和使用寿命。
[0016]优选地，所述上壳体、过渡环、玻璃绝缘子和引脚采用Ag72Cu28焊料通过钎焊烧结，形成玻璃熔封。
[0017]通过采用上述技术方案，虽然是多个零件进行熔接，但密封性能得到较好保证。
[0018]优选地，所述封装管壳还包括盖板和封口环，所述盖板的四周通过蚀刻工艺进行减薄，所述封口环通过钎焊固定在上壳体上，所述盖板的材质为SUS 304不锈钢，所述盖板和封口环通过平行封焊工艺密封连接。
[0019]通过采用上述技术方案，盖板的四周边较薄，成本低、可加工性强，有利于满足平行封焊的性能要求，为管壳内的气密性提供了良好的密封条件，取代了铝制盖板加工成本高和传统粘胶盖板效率方式低下的缺陷，导入平行封焊设备更加有利于实现现代制造的自动化，提高生产效能。
[0020]另一方面，本申请还提供了另一种技术方案：一种上面所述激光器用水冷封装管壳的制备方法，包括以下步骤：S1,将过渡环、玻璃绝缘子和引脚组装好后，装入石墨夹具中，放入氮氢保护气氛的隧道炉烧结，烧结温度为980℃，炉速60mm/min，形成玻璃熔封；S2,将上述半成品、上壳体、下壳体和封口环组装好后，装入石墨夹具中，放入氮氢保护气氛的隧道炉烧结，烧结温度为790℃，炉速70mm/min，其中，上述半成品、上壳体、下壳体和封口环均采用Ag72Cu28焊料钎焊，形成封装管壳本体；S3,对封装管壳本体进行表面镀镍镀金，镀镍层厚度为3
‑
5μm，镀金层厚度大于0.3μm。
[0021]优选地，在步骤S1之前还包括烧结前处理步骤，对上壳体、下壳体和引脚进行超声波清洗，以除表面油污，并过隧道式还原炉处理，以增强抗氧化性和耐腐蚀性；过渡环表面预镀镍3
‑
5μm；对玻璃绝缘子进行酒精超声波清洗，并在80℃烘烤箱中烘烤15分钟；盖板通过蚀刻工艺加工出安装台阶，表面预镀镍6
‑
10μm。
[0022]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.激光器的热源位于上壳体的内腔内，产生的热量传递给上壳体，然后再传导至散热鳍片，由于散热鳍片位于下壳体的水槽内，冷却液流经散热鳍片时，就把热量带走，散热鳍片与冷却液的接触面积大，散热效率高，采用了水冷方式，配合温度检测和控制水流量，能快速灵敏地降温，能大幅提高对复杂多变环境的适应性，相比风冷噪声也更小；2.上壳体和下壳体采用分体加工，再用钎焊烧结成一体，设计灵活，有利于降低零件的成本，还能保证水槽的密封性，不易漏水；3.过渡环的线膨胀系数介于上壳体和玻璃的线膨胀系数之间，充分地满足了材料线性膨胀系数之间的匹配性，能改善漏气情况，以提高封装管壳的气密性。
附图说明
[0023]图1绘示了现有技术中激光器用封装管壳的立体图（隐藏了盖板）；图2绘示了现有技术中激光器用封装管壳的俯视图；图3绘示了本申请实施例所述激光器用水冷封装管壳的正面立体图；图4绘示了本申请实施例所述激光器用水冷封装管壳的正面立体图（隐藏了盖板）；图5绘示了本申请实施例所述激光器用水冷封装管壳的背本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器用水冷封装管壳，其特征在于，包括上壳体(1)、下壳体(2)、玻璃绝缘子(3)和引脚(4)，所述上壳体(1)和下壳体(2)上下层叠布置，并通过钎焊烧结固定，所述上壳体(1)顶面设有内腔(11)，底面设有散热鳍片(12)，所述下壳体(2)对应位置设有水槽(21)，所述水槽(21)包括流道(211)、进水口(212)和出水口(213)，所述散热鳍片(12)位于流道(211)内，所述引脚(4)通过玻璃绝缘子(3)熔封在上壳体(1)上。2.根据权利要求1所述的激光器用水冷封装管壳，其特征在于，所述流道(211)为U形，所述进水口(212)和出水口(213)位于U形的两端，所述散热鳍片(12)的数量为二组，分布在U形的两臂上。3.根据权利要求1所述的激光器用水冷封装管壳，其特征在于，所述散热鳍片(12)通过铲齿工艺制成，散热鳍片(12)与流道(211)相平行。4.根据权利要求1所述的激光器用水冷封装管壳，其特征在于，所述上壳体(1)和下壳体(2)的材质均为无氧铜TU1，所述玻璃绝缘子(3)的材质为ELAN19#，所述引脚(4)的材质为4J50包无氧铜。5.根据权利要求4所述的激光器用水冷封装管壳，其特征在于，所述玻璃绝缘子(3)上还套设有过渡环(5)，所述过渡环(5)的材质为10#钢。6.根据权利要求5所述的激光器用水冷封装管壳，其特征在于，所述过渡环(5)的内表面和玻璃绝缘子(3)的外表面为全接触，过渡环(5)的外表面与上壳体(1)的内壁为半接触。7.根据权利要求5所述的激光器用水冷封装管壳，其特征在于，所述上壳体(1)、过渡环(5)、玻璃绝缘子(3)和引脚(4)采用Ag72Cu28焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，段诗飞，
申请(专利权)人：深圳市宏钢机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：