專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氮化鋁交疊式單片集成微通道熱沉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。特別是一種AIN(氮化鋁)的交疊式的單片集成微通道熱沉，用于大功率二極管列陣的高密度封裝。
背景技術(shù)：
大功率激光二極管列陣要求高密度封裝，但是在小面積內(nèi)發(fā)射高功率會(huì)在表面產(chǎn)生非常大的熱流，對(duì)器件的壽命，閾值電流和發(fā)射波長(zhǎng)的熱偏移，以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性都有負(fù)面影響。過(guò)高的溫升，會(huì)使器件無(wú)法正常工作。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常的做法是利用層流技術(shù)，通過(guò)微通道里的冷卻液帶走熱量。然而現(xiàn)有的微通道熱沉存在如下問(wèn)題。LawrenceLivermore National Laboratory在Appl.Phys.Lett.57(21)，19 Novermber 1990中提出的Si材料的微通道熱沉，熱傳導(dǎo)率不高，制作工作十分復(fù)雜，很難掌握且成本相對(duì)較高。High-Power Diode Lasers，TopicsAppl.Phys.78，289-301(2000)，Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000中提出了Cu材料的微通道熱沉，它的電絕緣性很差，很難做成單片集成，不能實(shí)現(xiàn)高密度封裝?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)在有效制冷和提高封裝密度兩個(gè)方面是相互制約的，很難同時(shí)滿足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型AIN材料的交疊式單片微通道熱沉，能有效控制大功率二極管陣列的溫度，實(shí)現(xiàn)器件工作的可行性和穩(wěn)定性，并能實(shí)現(xiàn)高密度封裝。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種AIN材料的交疊式單片微通道熱沉。利用AIN陶瓷片背面的微通道內(nèi)的制冷液高速流動(dòng)，通過(guò)受迫熱傳導(dǎo)，帶走陶瓷片上面槽內(nèi)激光條產(chǎn)生的熱量，上下槽交錯(cuò)重疊。從而達(dá)到控制溫度和高密度封裝的目的。
本發(fā)明的AIN交疊式單片集成微通道熱沉由于采用的AIN材料具有較高的熱傳導(dǎo)率和高的電絕緣性等等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)單片集成和低熱阻器件。由于上下槽并行交差式排列，使封裝密度大為提高，光輸出功率密度增大。由于上下槽部分重疊，縮短了傳導(dǎo)路程，使熱阻大為降低，導(dǎo)熱效果好。而且，它可機(jī)械加工，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低。所以，本發(fā)明的性能價(jià)格比較高，它可為高功率半導(dǎo)體激光器陣列提供性能穩(wěn)定可靠、易于散熱、低熱阻的密封裝單片式微通道熱沉。
本發(fā)明的氮化鋁交疊式單片集成微通道熱沉用于大功率二極管列陣的高密度封裝。


以下通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)，以及技術(shù)上的進(jìn)步，其中圖1是本發(fā)明提出的AIN交疊式單片集成微通道熱沉的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例。AIN交疊式單片集成微通道熱沉的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及工作情況。
本實(shí)施例的AIN交疊式單片集成微通道熱沉包括一個(gè)AIN陶瓷片(1)。AIN陶瓷片(1)下表面與銅熱沉(4)相連組成，陶瓷片的上下表面劃有垂直于表面的微槽(包括在AIN陶瓷片上、下兩部分槽)，上面的槽裝激光條(2)，上面槽的下半部分與下面槽(3)的上半部分上下錯(cuò)開(kāi)排列，并有部分重疊，通冷卻液。下面的槽最終是封閉的。
陶瓷下表面與銅熱沉(4)相連，冷卻液由銅底面的冷卻液入口進(jìn)入，流經(jīng)銅內(nèi)的分液通道(5)，最后進(jìn)入陶瓷微通道內(nèi)。利用高壓使冷卻液快速流動(dòng)與微通道充分接觸，熱量通過(guò)受迫熱傳導(dǎo)被帶走，最后通過(guò)冷卻液出口(6)將冷卻液從銅底部導(dǎo)出。
為避免冷卻液中的雜質(zhì)堵塞過(guò)窄的微通道。本發(fā)明中微通道的寬度設(shè)為100μm左右，并盡量增加微通道的深度，在保證制冷效果的前提下，使其更具有實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種氮化鋁交疊式單片集成微通道熱沉，其特征在于，利用AIN陶瓷片背面的微通道內(nèi)的制冷液高速流動(dòng)，通過(guò)受迫熱傳導(dǎo)，帶走陶瓷片上面槽內(nèi)激光條產(chǎn)生的熱量，上下槽交錯(cuò)重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化鋁交疊式單片集成微通道熱沉，其特征在于，AIN陶瓷片(1)下表面與銅熱沉(4)相連組成，陶瓷片的上下表面劃有垂直于表面的微槽，上面的槽裝激光條(2)，上面槽的下半部分與下面槽(3)的上半部分上下交差排列，并有部分重疊，通冷卻液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的氮化鋁交疊式單片集成微通道熱沉，其特征在于，微槽包括在AIN陶瓷片上、下兩部分槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。特別是一種AIN(氮化鋁)的交疊式的單片集成微通道熱沉，利用AIN陶瓷片背面的微通道內(nèi)的制冷液高速流動(dòng)，通過(guò)受迫熱傳導(dǎo)，帶走陶瓷片上面槽內(nèi)激光條產(chǎn)生的熱量，上下槽交錯(cuò)重疊。AIN陶瓷片(1)下表面與銅熱沉(4)相連組成，陶瓷片的上下表面劃有垂直于表面的微槽，上面的槽裝激光條(2)，下面的槽(3)與上面的槽交差排列，并有部分重疊，通冷卻液。用于大功率二極管列陣的高密度封裝。
文檔編號(hào)H01S5/024GK1707886SQ200410047949
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者馬杰慧, 方高瞻, 馬驍宇, 藍(lán)永生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所