檸檬光子發明的高功率模塊冷板堆疊方案，通過各層冷板整體(ti) 組成的堆棧式散熱結構，內(nei) 部可形成多層並聯宏通道流道，流道內(nei) 形成緩衝(chong) 結構，使得每一層的導熱效率都能根據芯片功率、芯片大小能夠做靈活調整，從(cong) 而大大提高單冷板的導熱效率且降低成本！

集微網消息，高端半導體(ti) 激光芯片是我國激光產(chan) 業(ye) 鏈的缺失環節，同時也是3D傳(chuan) 感、AR/VR、機器人、激光雷達等最新一代光通訊生態係統應用的核心器件。

過去，高功率半導體(ti) 激光器領域，基於(yu) GaAs材料的邊發射半導體(ti) 激光器一直占據統治地位，並廣泛應用於(yu) 工業(ye) ，醫療，科研等領域。然而，邊發射半導體(ti) 激光器卻存在其致命的缺陷，雖然預期壽命長達數萬(wan) 小時，但是在脈衝(chong) 狀態下，光學災變性損壞幾率極大，對壽命影響嚴(yan) 重。

而如今高功率半導體(ti) 激光器以其廣闊的應用前景加上巨大的潛在市場，已然成為(wei) 各國競相追逐的熱點，但是，其可靠性和穩定性，一致性等問題，又很大程度上限製了這一塊的實際應用，其中之一高功率半導體(ti) 激光器所麵臨(lin) 的問題就是激光器的性能。即激光器的輸出光電轉換效率。

而這些問題除了跟激光器外延材料和封裝有關(guan) 外，很大程度上都受整體(ti) 發熱密度和散熱效率影響，目前市麵激光器的散熱器，內(nei) 部設置微通道散熱，然而這種內(nei) 部流道水壓調試比較麻煩，且部品工藝比較複雜。由於(yu) 微通道內(nei) 部是微流道，在流體(ti) 不淨的情況下，十分容易堵塞，而且隻能更替堵塞板，相對維護成本也偏高。

為(wei) 了解決(jue) 這樣的問題，檸檬光子在19年10月29日申請了一項名為(wei) “一種針對麵發射激光芯片的高功率模塊”的發明專(zhuan) 利（申請號：201911038830.2），申請人為(wei) 深圳市檸檬光子科技有限公司。

根據目前公開的專(zhuan) 利資料，讓我們(men) 一起來看看這項高功率模塊方案吧。

如上圖所示為(wei) 針對麵發射激光芯片的高功率模塊的立體(ti) 圖示意圖，據該專(zhuan) 利介紹，這種高功率模塊可以用作高功率直接半導體(ti) 激光器，例如可以作為(wei) 高速熔覆模塊可用於(yu) 高速激光熔覆係統，其帶有高質量激光陣列條和高效的散熱結構，具有封裝結構簡單、高效、低成本等優(you) 點。

從(cong) 圖中可以看到高功率模塊整體(ti) 為(wei) 冷板堆棧式封裝結構，包括若幹條冷板堆疊形成，每條冷板封裝集成多個(ge) 麵發射激光芯片14形成單獨模塊。其中最上層的冷板作為(wei) 頂部密封板2，最下層的冷板作為(wei) 底部密封板3，中間的若幹條分離的冷板7上下堆疊。

堆棧式封裝結構的外壁表麵集成了多個(ge) 麵發射激光芯片，各條冷板的同一側(ce) 外壁表麵封裝多個(ge) 麵發射激光芯片，堆棧式封裝結構各層集成的芯片排列成麵發射激光芯片陣列4，每條冷板集成的麵發射激光芯片發光麵上設置準直透鏡5，用於(yu) 調整麵發射激光芯片光束的均勻性。

除此之外，高功率模塊還連接有進水管1和出水管6，進水管、頂部密封板、冷板以及底部密封板的內(nei) 部流道12以及出水管之間相互貫通，形成冷卻通道用於(yu) 給芯片降溫。

如上圖所示為(wei) 冷板間單元的組合結構示意圖，針對麵發射激光芯片的高功率模塊包括由多個(ge) 麵發射激光芯片封裝集成的單獨模塊，先以單獨芯片14對齊單獨的散熱塊的定位基準即限位側(ce) ，貼合好以後，然後依次首尾緊挨的排列若幹個(ge) 芯片集成到散熱塊上。

通過將焊料焊接到散熱塊上，使得整體(ti) 模塊置於(yu) 打金線設備上，首尾相連打上金線，且與(yu) 兩(liang) 端的電極模塊8由金線11相連，從(cong) 而將依次首尾緊挨的排列若幹芯片形成串聯的電連接。

各單獨冷板以及密封板2、3上集成的芯片分別排成一排，對應每層設置一條準直透鏡5來調整一排芯片發射光的光束均勻性，通寬度在準直透鏡工作範圍臨(lin) 界點以內(nei) ，保證合光效率。

最後，同樣的，每條冷板內(nei) 部形成有水冷流道12，水冷流道是在冷板上直接加工而成，是沿冷板厚度方向自頂麵或底麵凹陷一定深度且沿冷板長度方向或集成芯片的排列方向延伸的一條通道。流道在沿冷板厚度方向層流時候，各層之間互相隔離，每排芯片對應有一條水道，其中承載著冷卻水或者其他冷卻液體(ti) ，用以加強局部散熱效率。

如上圖為(wei) 單冷板平流層流道以及溫度梯度示意圖，專(zhuan) 利中提到在常溫常壓下，單冷板需要解熱600W熱功率，可以從(cong) 圖中看出單條內(nei) 部流道整體(ti) 溫度分布均勻，沒有出現局部過熱等現象，而這裏采用八條中間層分離冷板，兩(liang) 個(ge) 頂底板結構，封裝有150個(ge) 芯片。

並且需要說明的是，這種高功率模塊冷板堆疊方案，通過冷板分條封裝，減小大功率集成模塊整體(ti) 加工的工裝治具體(ti) 積，也在後續維修保養(yang) 上能夠節省很大的成本空間，隻需要針對故障冷板做排查或者更換處理。

以上就是檸檬光子發明的高功率模塊冷板堆疊方案，通過各層冷板整體(ti) 組成的堆棧式散熱結構，內(nei) 部可形成多層並聯宏通道流道，流道內(nei) 形成緩衝(chong) 結構。使得每一層的導熱效率都能根據芯片功率、芯片大小能夠做靈活調整，從(cong) 而大大提高單冷板的導熱效率且降低成本！