一种高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具的制作方法

本技术涉及激光与光电子，尤其涉及一种高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具。

背景技术：

1、垂直腔面发射半导体激光器（简称vcsel）的基本原理，是利用外延生长的方式，在垂直于衬底的方向上，依次生长出反射型dbr、量子阱有源区、输出型dbr，进而构成波长量级的谐振腔，实现激光的增益和输出的一种半导体激光器。vcsel一般情况下采用圆形的发光孔径，因此在各个方向具有相同的发散角。一般情况下，该发散角全角小于30度。为了增大输出功率，多个发光管芯可以列成发光阵列，即高功率vcsel芯片。

2、一般vcsel采用chip-on-submount（简称cos）的封装方式封装在基板上，形成可用的单体，封装基板一般采用双面金属化的高导热陶瓷，如aln、beo、人造金刚石等绝缘且导热的材料，封装基板顶部通过蚀刻形成两个相互绝缘的区域用于电极引线。一般使用焊片或焊料先将vcsel底面贴装在金属化，形成底部导热连接和底部电极的电学连接，然后在vcsel顶部利用金丝引线完成顶部电极的电学连接。陶瓷基板的两侧，分别为芯片的正负极。使用时整个cos封装的封装基板另一侧往往会焊接、粘结或者压接到热沉上进行传导散热。芯片从顶部垂直向上出光，从底部穿过陶瓷将热传导到热沉。

3、现有技术中，cos封装的vcsel芯片往往需要在出厂之前进行老化和测试，但是，由于高功率vcsel芯片在连续或高占空比工作时会产生大量的热，因此其底部陶瓷和热沉之间需要较低的热阻来保证有效的热传导，常规的方式是焊接或用导热硅脂涂抹后压接到热沉上，但是这两种方式一旦使用，则会造成芯片陶瓷基板底面的附着焊料或硅脂而难以清理，因此无法作为vcsel芯片出厂之前的测试或老化方式，只能作为vcsel的实际使用方式，为了完成测试和老化，vcsel厂商一般采用硅胶片、铟箔等方式作为压接测试的方式，甚至不用垫片直接和热沉压紧，但这些方式往往存在较大的热阻，只能用于小功率芯片测试，而无法用于高功率vcsel芯片的测试，如何找到一种既有良好导热散热能力，又不附着或者污染芯片陶瓷基板的方式，是高功率vcsel芯片出厂前测试和老化的难题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在vcsel芯片在测试过程中，常规的测试方法容易对vcsel芯片底部的陶瓷表面附着焊料或硅脂难以清理，且采用硅胶片、铟箔等方式作为压接测试的方式，会增大vcsel芯片的散热阻，影响vcsel芯片在测试时的散热效果的问题，而提出的一种高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，包括：底板，所述底板顶部固定连接有散热组件，所述散热组件的顶部固定连接有夹持组件；散热组件，所述散热组件包括安装基座，所述安装基座固定连接在底板的顶部，所述安装基座的顶部靠近中心处开设有第二凹槽，所述安装基座的顶部靠近第二凹槽的一侧位置配套设置激光芯片本体，所述安装基座的内表面开设有进液通道，所述安装基座的内表面远离进液通道的另一侧位置开设有出液通道。

3、优选的，所述夹持组件包括安装架，所述安装架固定连接在安装基座的顶部，所述安装架的顶部设置电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端滑动贯穿安装架的外表面，所述电动伸缩杆的输出端固定连接有连接架，所述连接架的内表壁靠近四个边角位置分别滑动连接有多个连接杆，多个所述连接杆的外表面分别套设有弹簧，多个所述连接杆设为两组，两组所述连接杆的底部分别固定连接有连接板。

4、优选的，所述进液通道和出液通道均与第二凹槽连通，所述进液通道和出液通道呈对称设置。

5、优选的，所述安装基座的一侧外表面固定连接有进液管，所述进液管与进液通道呈连通设置，所述安装基座的另一侧外表面固定连接有出液管，所述出液管与出液通道呈连通设置。

6、优选的，所述第二凹槽的内底面等距设置多个导流块，所述导流块与激光芯片本体呈配套设置。

7、优选的，所述安装基座的顶部靠近第二凹槽的一侧位置开设有第一凹槽，所述第一凹槽的内表面设置密封圈，所述密封圈与激光芯片本体呈配套设置。

8、优选的，所述安装基座的顶部固定连接有限位块，所述限位块与激光芯片本体呈配套设置。

9、优选的，所述连接板的底部设置电极板，所述电极板与激光芯片本体呈配套设置。

10、与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，

11、1、本实用新型中，通过散热组件和夹持组件的配合使用，两个连接板会分别抵触在激光芯片本体的正负极上，起到了夹持固定作用，两个电极板会与激光芯片本体电性连接，使激光芯片本体通电进行测试，通过在第一凹槽内设置密封圈，起到了密封作用，冷却液体从进液通道流向出液通道的过程中，冷却液体会在第二凹槽流动并吸收激光芯片本体表面热量，冷却液体对激光芯板底部陶瓷基板进行直接冷却，并可以确保芯片陶瓷基板的洁净，解决了背景技术中，在不损伤vcsel芯片的前提下，难以有效的对vcsel芯片进行冷却散热的问题。

12、2、本实用新型中，通过在第二凹槽的内底面等距设置多个导流块，起到了对激光芯片本体一定的支撑作用，同时多个导流块可以对冷却液体在流动过程中进行导向，提高了高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具的实用性。

技术特征：

1.一种高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述夹持组件（3）包括安装架（301），所述安装架（301）固定连接在安装基座（201）的顶部，所述安装架（301）的顶部设置电动伸缩杆（302），所述电动伸缩杆（302）的输出端滑动贯穿安装架（301）的外表面，所述电动伸缩杆（302）的输出端固定连接有连接架（303），所述连接架（303）的内表壁靠近四个边角位置分别滑动连接有多个连接杆（304），多个所述连接杆（304）的外表面分别套设有弹簧（305），多个所述连接杆（304）设为两组，两组所述连接杆（304）的底部分别固定连接有连接板（306）。

3.根据权利要求1所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述进液通道（210）和出液通道（211）均与第二凹槽（205）连通，所述进液通道（210）和出液通道（211）呈对称设置。

4.根据权利要求3所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述安装基座（201）的一侧外表面固定连接有进液管（202），所述进液管（202）与进液通道（210）呈连通设置，所述安装基座（201）的另一侧外表面固定连接有出液管（209），所述出液管（209）与出液通道（211）呈连通设置。

5.根据权利要求1所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述第二凹槽（205）的内底面等距设置多个导流块（206），所述导流块（206）与激光芯片本体（208）呈配套设置。

6.根据权利要求1所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述安装基座（201）的顶部靠近第二凹槽（205）的一侧位置开设有第一凹槽（204），所述第一凹槽（204）的内表面设置密封圈（207），所述密封圈（207）与激光芯片本体（208）呈配套设置。

7.根据权利要求1所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述安装基座（201）的顶部固定连接有限位块（203），所述限位块（203）与激光芯片本体（208）呈配套设置。

8.根据权利要求2所述的高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，其特征在于：所述连接板（306）的底部设置电极板，所述电极板与激光芯片本体（208）呈配套设置。

技术总结本技术提供一种高功率垂直腔面发射激光芯片液冷夹具，涉及激光与光电子技术领域，包括：底板，所述底板顶部固定连接有散热组件。本技术中，通过散热组件和夹持组件的配合使用，两个连接板会分别抵触在激光芯片本体的正负极上，起到了夹持固定作用，两个电极板会与激光芯片本体电性连接，使激光芯片本体通电进行测试，通过在第一凹槽内设置密封圈，起到了密封作用，冷却液体从进液通道流向出液通道的过程中，冷却液体会在第二凹槽流动并吸收激光芯片本体表面热量，冷却液体对激光芯板底部陶瓷基板进行直接冷却，并可以确保芯片陶瓷基板的洁净，解决了背景技术中，在不损伤VCSEL芯片的前提下，难以有效的对VCSEL芯片进行冷却散热的问题。技术研发人员：徐冰,李俭清受保护的技术使用者：山东芯源光电科技有限公司技术研发日：20231225技术公布日：2024/7/23