ES2267254T3 - Disipador de calor y dispositivo laser semiconductor y pila de laser de semiconductor que usa un disipador de calor. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de láser de semiconductor que comprende: un disipador de calor (10a, 10b, 10c) que comprende: un primer miembro plano (12) que tiene una primera y una segunda caras opuestas una a la otra y que tiene una primera parte de ranura (22) en la primera cara del mismo; un segundo miembro plano (16) que tiene una primera y una segunda caras opuestas una a la otra y que tiene una segunda parte de ranura (30) en la segunda superficie de la misma; una partición (14) que tiene una primera superficie y una segunda superficie y dispuestas entre la primera superficie del primer miembro plano (12) y la segunda superficie del segundo miembro plano (16), en la que la primera parte de ranura (22) y la segunda cara de la partición (14) definen un primer espacio (40), la segunda parte de ranura (30) y la primera superficie de la partición (14) definen un segundo espacio (42), y la partición (14) tiene un agujero (38) para proporcionar un paso desde el primer espacio (40) al segundo espacio (42); un puerto de alimentación (44) al primer espacio (40) para suministrar un fluido dentro del primer espacio (40); y un puerto de descarga (46) al segundo espacio (42) para descargar un fluido desde el segundo espacio (42); caracterizado porque: un dispositivo de láser de semiconductor (2a, 2b, 2c) se monta en la primera cara del segundo miembro plano (16) opuesto al agujero (38); y en que el aparato de láser de semiconductor comprende además: una primera placa de cobre (3b) que está eléctricamente en contacto con una primera superficie del dispositivo de láser de semiconductor (2c); una segunda placa de cobre (3a) que está eléctricamente en contacto con la segunda superficie del primer miembro plano (12) de forma que el dispositivo de láser de semiconductor (2c) realice la emisión por medio de la aplicación de una predeterminada tensión entre la primera y la segunda placas de cobre (3b, 3a); y un primer y un segundo miembros aislantes de goma (7a, 7d) dispuestos sobre la primera superficie del segundo miembro plano (16) y la segunda superficie del primer miembro plano (12), respectivamente, en una posición diferente que el dispositivo de láser de semiconductor, para rodear el puerto de alimentación (44) y el puerto de descarga (46).
Description
Disipador de calor y dispositivo láser
semiconductor y pila de láser de semiconductor que usa un disipador
de calor.
Aparato láser de semiconductor y aparato de pila
de láser de semiconductor que usa el mismo.
La presente invención se refiere a un aparato de
láser de semiconductor con un disipador de calor empleado para
disipar el calor y un aparato de pila de láser de semiconductor que
usa la misma.
Conocidos como disipaderos de calor para disipar
el calor procedente de un elemento calentador tal como un
dispositivo semiconductor existen dichos disipaderos que tienen una
estructura para la circulación del agua de refrigeración en su
interior, tal como los que se describen por ejemplo en la solicitud
de patente japonesa abierta a conocimiento público con el número
HEI 8 - 139479. Este disipador de calor comprende un conducto de
suministro de agua en forma de tubería para suministrar agua de
refrigeración presurizada, un camino de descarga de agua para
descargar el agua de refrigeración y una boquilla para inyectar
dentro del camino de descarga del agua, el agua de refrigeración
suministrada al camino de suministro del agua. El agua de
refrigeración inyectada desde la boquilla bajo una alta presión
disipa de manera eficiente el calor del elemento caliente montado en
una parte directamente sobre la boquilla.
Los documentos
DE-A1-4315580,
DE-A1-19506093,
US-5079619 y
JP-A-09102568 describen
configuraciones pertenecientes al preámbulo de la reivindicación
1.
Sin embargo, el disipador de calor de acuerdo
con la técnica anterior previamente mencionada tiene el siguiente
problema. A saber, como el disipador de calor de acuerdo con la
anteriormente técnica anterior mencionada tiene un trayecto de agua
en forma de tubería, el disipador de calor mejora su grosor de ese
modo pasando a ser mayor. Aunque el disipador de calor se puede
hacer más delgado reduciendo el diámetro de la tubería, la
fabricación del mismo pasa a ser tremendamente difícil. Por lo
tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un
disipador de calor que sea relativamente fácil de fabricar y pueda
ser más delgado, y un aparato de láser de semiconductor y un aparato
de pila de láser de semiconductor que use el mismo.
Para superar el problema anteriormente
mencionado, la presente invención proporciona un aparato de láser de
semiconductor de acuerdo con la reivindicación 1.
El disipador de calor se puede hacer más delgado
ya que está constituido por un primer y un segundo miembros planos
provistos con partes ranuradas, y una parte provista de un agujero.
También, también se puede hacer mediante etapas relativamente
sencillas tales como las que consisten en la formación de partes
ranuradas y en la formación de un agujero, a saber, su fabricación
pasa a ser relativamente fácil.
De la forma en que se usa el disipador de calor
antes mencionado, el disipador de calor se puede hacer más delgado,
y su fabricación pasa a ser más sencilla, con lo que puede ser
posible la fabricación más pequeña y más sencilla del aparato de
láser de semiconductor.
La presente invención también proporciona un
aparato de pila de láser de semiconductor de acuerdo con la
reivindicación 5.
De la forma en que se usa el disipador de calor
antes mencionado, el disipador de calor se puede hacer más delgado y
su fabricación pasa a ser más sencilla con lo que es posible hacer
el aparato de pila de láser de semiconductor más pequeño y
sen-
cillo.
cillo.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
aparato de pila de láser de semiconductor;
Las figuras 2A a la 2C son vistas en perspectiva
despiezadas de un disipador de calor;
La figura 3 es una vista explicativa del
disipador de calor visto desde arriba;
La figura 4 es una vista explicativa del
disipador de calor visto desde un lateral del mismo;
La figura 5 es una vista en perspectiva de un
miembro plano intermedio;
La figura 6 es una vista en perspectiva de un
miembro plano intermedio;
La figura 7 es una vista en perspectiva de un
miembro plano intermedio;
La figura 8 es una vista en perspectiva de un
miembro plano intermedio;
Las figuras 9A a la 9C son vistas en perspectiva
despiezadas de un disipador de calor;
La figura 10 es una vista explicativa del
disipador de calor visto desde arriba;
La figura 11 es una vista explicativa del
disipador de calor visto desde un lateral del mismo;
La figura 12A es una vista en planta de un
colector vertical;
La figura 12B es una vista en sección tomada a
lo largo de la línea I-I de la figura 12A;
La figura 12C es una vista en sección tomada a
lo largo de la línea II-II de la figura 12A; y
Las figuras 13A y 13B son vistas en perspectiva
despiezadas de un miembro plano inferior.
El aparato de pila de láser de semiconductor de
acuerdo con una realización de la presente invención será explicado
haciendo referencia a los dibujos. El aparato de láser de
semiconductor de la presente invención está incluido en el aparato
de pila de láser de semiconductor de acuerdo con esta
realización.
El aparato de pila de láser de semiconductor de
acuerdo con una realización de la presente invención será explicado
haciendo referencia a los dibujos. El aparato de láser de
semiconductor de la presente invención está incluido en el aparato
de pila de láser de semiconductor de acuerdo con esta
realiza-
ción.
ción.
En primer lugar, se explicará la configuración
del aparato de pila de láser de semiconductor de acuerdo con esta
realización. La figura 1 es una vista en perspectiva del aparato de
pila de láser de semiconductor de acuerdo con esta realización. Como
se muestra en la figura 1, el aparato de pila de láser de
semiconductor 1 de acuerdo con esta realización comprende tres
láseres 2a a 2c, dos placas de cobre 3a y 3b, dos placas de plomo 4a
y 4b, un tubo de alimentación 5, un tubo de descarga 6, cuatro
miembros de aislamiento 7a a 7d, y tres disipaderos de calor 1a a
10. A continuación, se explica cada elemento constitutivo. Por
razones de conveniencia de la explicación, se hará referencia al
sentido positivo del eje z y al sentido negativo del eje z de la
figura 1 como los lados superior e inferior respectivamente, en lo
que sigue.
Los láseres de semiconductor 2a a 2c son láseres
de semiconductor que tienen cada uno de ellos una pluralidad de
puntos de emisión láser dispuestos en una dirección predeterminada
(dirección del eje y). El láser de semiconductor 2a está situado
entre la cara superior del disipador de calor 10a (la cara superior
de un miembro plano superior 16 que será mencionado más tarde, lo
mismo en lo que sigue) y la cara inferior del disipador de calor 10b
(la cara inferior de un miembro plano inferior 12 que será
mencionado más tarde, lo mismo en lo que sigue); el láser de
semiconductor 2b está situado entre la cara superior del disipador
de calor 10b y la cara inferior del disipador de calor 10c; y el
láser de semiconductor 2c está montado sobre la cara superior del
disipador de calor 10c. Aquí, cada uno de los láseres de
semiconductor 2a a 2c están dispuestos de forma tal que la dirección
en la que sus puntos de emisión láser están dispuestos y las caras
superiores de los dispaderos de calor 10a a 10c son paralelos unos a
las otras, con lo que la superficie de emisión de cada uno de los
láseres de semiconductor 2a a 2c está sustancialmente al mismo nivel
con respecto a una cara lateral de los disipaderos de calor 10a a
10c.
La cara inferior del láser de semiconductor 2a
está eléctricamente conectada a la placa de plomo 4a por medio de la
placa de cobre 3a, con lo que la cara superior del láser de
semiconductor 2c está eléctricamente conectada a la placa de plomo
4b por medio de la placa de cobre 3b. Aquí, si se aplica tensión
entre las placas de plomo 4a y 4b, entonces se puede sacar la luz
láser de los láseres de semiconductor
2a a 2c.
2a a 2c.
Cada una de los tubos de alimentación 5 y el
tubo de descarga 6 están dispuestos de forma que penetran a través
de los disipaderos de calor 10a a 10c. Con mayor detalle, el tubo de
alimentación 5 está conectado a un puerto de alimentación 44 (que
será explicado con mayor detalle más adelante) formado en cada uno
de los disipaderos de calor 10a a 10c, con lo que el tubo de
descarga 6 está conectado a un puerto de descarga 46 ( que se
explicará con más detalle más adelante) formado en cada uno de los
disipaderos de calor 10a a 10c. Por lo tanto, se puede suministrar
un fluido tal como agua de refrigeración desde el tubo de
alimentación 5 a los disipaderos de calor 10a a 10c, y el agua de
refrigeración se puede descargar de los disipaderos de calor 10a a
10c al tubo de descarga 6.
Los miembros aislantes 7a, 7b, 7c, 7d hechos de
goma están dispuestos, respectivamente, en el lado inferior del
disipador de calor 10a, en el hueco entre el lado superior del
disipador de calor 10a y el lado inferior del disipador de calor
10b, en el hueco entre el lado superior del disipador de calor 10b y
el lado inferior del disipador de calor 10c, y sobre el lado
superior del disipador de calor 10c para rodear el tubo de
alimentación 5 y el tubo de descarga 6. Los miembros aislantes 7a a
7d funcionan para asegurar el aislamiento entre los disipaderos
individuales de calor y evitar que se fugue el agua de
refrigeración.
Los disipaderos de calor 10a a 10c están
configurados de la siguiente manera. Aquí, como los disipaderos de
calor 10a a 10c tienen la misma configuración, solamente se
explicará a continuación el disipador de calor 10a. Las figuras 2A a
2C son vistas en perspectiva despiezadas del disipador de calor 10a,
la figura 3 es una vista explicativa del disipador de calor 10a
visto desde arriba y la figura 4 es una vista explicativa del
disipador de calor visto desde un lateral del mismo.
Como se muestra en las figuras 2A a la 2C, el
disipador de calor 10 está formado por un miembro plano inferior 12
(primer miembro plano), un miembro plano intermedio 14 (partición),
y un miembro plano superior 16 (segundo miembro plano) que están
apilados de manera sucesiva unos sobre otros, con lo que sus
superficies de contacto se unen juntas por medio del procedimiento
de adherencia de difusión, por medio de la soldadura fuerte o por
medio del uso de un adhesivo.
El miembro plano inferior 12 es una placa hecha
de cobre que tiene un grosor de 400 \mum con dos agujeros pasantes
18, 20. Se forma una parte de ranura de canal 22 para el agua de
alimentación (primera parte de ranura) que tiene una profundidad de
200 \mum en el lado de la cara superior (la superficie en contacto
con el miembro plano intermedio 14) del miembro plano inferior 12.
Un lado extremo de la parte de ranura de canal 22 del agua de
alimentación se conecta al agujero pasante 18, mientras que el otro
lado extremo se expande en la dirección a lo ancho del miembro
plano inferior 12 (dirección del eje y de la figura 1). También, en
la parte de ranura de canal del agua de alimentación 22, las partes
de esquina 22a son redondeadas con el fin de disminuir la
resistencia del flujo del agua de refrigeración que fluye a través
del disipador de calor 10a y de reducir su estancamiento. Aquí, la
parte de ranura de canal del agua de alimentación 22 está formada
mediante el grabado de la cara superior del miembro plano inferior
12.
El miembro del plano superior 16 también es una
placa hecha de cobre que tiene un grosor de 400 \mum con dos
agujeros pasantes 26, 28 situados en las posiciones respectivas
correspondientes a los agujeros pasantes 18, 20 del miembro plano
inferior 12. Se forma una parte de ranura de canal 30 para el agua
de descarga (segunda parte de ranura) que tiene una profundidad de
200 \mum en el lado de la cara inferior (la superficie en contacto
con el miembro plano intermedio 14) del miembro plano superior 16.
Un lado extremo de la parte de la ranura de canal del agua de
descarga 30 se conecta al agujero pasante 28, mientras que el otro
lado extremo se expande en la dirección a lo ancho del miembro plano
superior 16. Aquí, al menos una parte de la parte de la ranura de
canal del agua de descarga 30 se forma en una parte (la parte de
escotilla de la figura 3) que se solapa con la parte de ranura de
canal del agua de alimentación 22 formada en el miembro plano
inferior 12. También, en la parte de ranura de canal de agua de
descarga 30, las partes de esquina 30a están redondeadas con el fin
de disminuir la resistencia de flujo del flujo del agua de
refrigeración a través del disipador de calor 10a y reducir su
estancamiento. Aquí, la parte de ranura de canal de agua de descarga
30 está formada por medio del grabado de la cara más inferior del
miembro plano
superior 16.
superior 16.
El miembro plano intermedio 14 es una placa
hecha de cobre que tiene un grosor de 100 \mum que tiene dos
agujeros pasantes 34, 36 en las posiciones respectivas
correspondientes a los agujeros pasantes 18, 20 del miembro plano
inferior 12. La parte en donde se solapan una con la otra la parte
de ranura de canal de agua de alimentación 22 formada en el miembro
plano inferior 12 y la parte de ranura de canal de agua de descarga
30 formada en el miembro plano superior 16 está formada de una
pluralidad de agujeros de guía del agua 38. Aquí, los agujeros de
guía del agua 38 están formados por medio del grabado del miembro
plano intermedio 14 desde ambos
lados.
lados.
En particular, la cara superior del miembro
plano superior 16 tiene un área de montaje 100 de láser de
semiconductor para montar el láser de semiconductor 2a, que es un
elemento que se calienta y que debe ser refrigerado, con lo que hay
dispuestos una pluralidad de agujeros de guía del agua 38 en las
posiciones opuestas al área de montaje 100 del láser de
semiconductor. A saber, como el láser de semiconductor 2a tiene una
forma sustancialmente rectangular de paralelepípedo, el área de
montaje 100 del láser de semiconductor tiene una forma rectangular,
y hay formados una pluralidad de agujeros de guía del agua 38 para
estar dispuestos en una fila en la dirección longitudinal de esta
forma rectangular (dirección del eje y de la figura 1).
Cuando la cara superior del miembro plano
inferior 12 y la cara inferior del miembro plano intermedio 14 se
unen juntas, y la cara superior del miembro plano intermedio 14 y la
cara inferior del miembro plano superior 16 se unen juntos, como se
muestra en la figura 3 o en la figura 4, se forma un camino de agua
de alimentación 40 (primer espacio) para el suministro del agua de
refrigeración mediante la parte de ranura de canal de agua de
alimentación 22 formada en el miembro plano inferior 12 y la cara
inferior del miembro plano intermedio 14 y, de manera similar, se
forma un camino de agua de descarga 42 (segundo espacio) para
descargar el agua de refrigeración mediante la parte de ranura de
canal de agua de descarga 30 formada en el miembro plano superior 16
y la cara superior del miembro plano intermedio 14. Aquí, el agujero
de guía del agua 38 tiene un área en sección transversal lo
suficientemente pequeña para inyectar dentro del camino del agua de
descarga 42 el agua de refrigeración suministrada al camino del agua
de alimentación 40.
El agujero pasante 18 formado en el miembro
plano inferior 12, el agujero pasante 34 formado en el miembro plano
intermedio 14 y el agujero pasante 26 formado en el miembro plano
superior 16 están conectados juntos, de manera que formen el puerto
de alimentación 44 para suministrar el agua de refrigeración al
camino del agua de refrigeración 40; mientras el agujero pasante 20
formado en el miembro plano inferior 12, el agujero pasante 36
formado en el miembro plano intermedio 14, y el agujero pasante 28
formado en el miembro plano superior 16 están conectados juntos,
para formar un puerto de descarga 46 para descargar el agua de
refrigeración desde el camino del agua de descarga 42.
A continuación se explicarán las operaciones y
efectos del aparato de pila de láser de semiconductor de acuerdo con
esta realización. En el aparato de pila de láser de semiconductor 1,
tres miembros planos, es decir, el miembro plano inferior 12, el
miembro plano intermedio 14 y el miembro plano superior 16,
constituyen el disipador de calor 10a a 10c. Como consecuencia, los
disipaderos de calor 10a a 10c se pueden construir muy delgados, por
lo que el aparato de pila de láser de semiconductor 1 puede
conseguir una configuración muy pequeña.
El disipador de calor 10a a 10c se puede hacer
de pasos relativamente sencillos tales como los que forman las
partes de ranura como la parte de ranura de canal de agua de
alimentación 22 y el camino de ranura de canal de agua de descarga
30, y aquéllos que forman agujeros como los agujeros de guía del
agua 38, con lo que la fabricación del mismo es relativamente
fácil. Como resultado, pasa a ser relativamente fácil hacer el
aparato de pila de láser de semiconductor 1.
Como los agujeros de guía del agua 38 están
dispuestos en posiciones opuestas al área de montaje del láser de
semiconductor 100 en los disipaderos de calor 10a a 10c, el aparato
de pila de láser de semiconductor 1 de acuerdo con esta realización
pueden enfriar de manera efectiva los láseres de semiconductor 2a a
2c para su refrigeración. Como resultado de esto, puede ser posible
para los láseres de semiconductor 2a a 2c el sacar una luz láser
estable.
El aparato de pila de láser de semiconductor 1
de acuerdo con esta realización tiene una pluralidad de agujeros de
guía del agua 38 en el disipador de calor 10a a 10c. Por
consiguiente, puede enfriar los láseres de semiconductor 2a a 2c de
manera uniforme sobre un amplio margen. Como resultado de esto, se
puede sacar la luz láser espacialmente uniforme.
En el aparato de pila de láser de semiconductor
1 de acuerdo con esta realización, los agujeros de guía del agua 38
de los disipaderos de calor 10a a 10c tienen un área de sección
transversal suficientemente pequeña con el fin de inyectar dentro
del camino del agua de descarga 42 el agua de refrigeración
suministrada al camino del agua de alimentación 40. Por lo tanto, se
puede romper la capa límite en la pared interior del camino del agua
de descarga 42, con lo que se aumenta la eficiencia de la
refrigeración de los láseres de semiconductor 2a a 2c. Como
resultado de esto, pasa a ser posible para cada uno de los láseres
de semiconductor 2a a 2c el sacar una luz láser más estable.
Como el aparato de pila de láser de
semiconductor 1 de acuerdo con esta realización comprende un tubo de
alimentación 5 conectado al puerto de alimentación 44 de cada uno de
los disipaderos de calor 10a a 10c y un tubo de descarga 6 conectado
al puerto de descarga 46 de cada uno de los disipaderos de calor 10a
a 10c, otros tubos de conexión que conectan el tubo de alimentación
5 y el puerto de alimentación 44 uno al otro, otros tubos de
conexión que conectan el tubo de descarga 6 y el puerto de descarga
46 uno con el otro, y tubos similares pasan a ser innecesarios, con
lo que se consigue un tamaño más pequeño.
Aunque la pluralidad de agujeros de guía del
agua 38 están formados de forma que están dispuestos en una fila en
la dirección longitudinal del área de montaje 100 del láser de
semiconductor en los disipaderos de calor 10a a 10c en el aparato de
pila de láser de semiconductor 1 de acuerdo con la realización
anteriormente mencionada, éstos se pueden formar de forma que estén
dispuestos en dos filas en la dirección longitudinal del área de
montaje 100 del láser como se muestra en la figura 5. Como se
muestra en la figura 6, los agujeros de guía del agua en forma de
ranura 38 cada uno de ellos se extienden en la dirección transversal
del área de montaje 100 del láser de semiconductor se pueden formar
para estar dispuestos en una fila en la dirección longitudinal del
área de montaje 100 del láser de semiconductor. También, se puede
formar un agujero de guía del agua 38 en forma de ranura que se
extienda en la dirección longitudinal del área de montaje 100 del
láser de semiconductor como se muestra en la figura 7, o dos
agujeros de guía como los que se mencionan se pueden disponer como
se muestra en la figura 8.
El disipador de calor 10a puede ser el que se
muestra en las vistas en perspectiva despiezadas de las figuras 9A y
9B. A saber, mientras que su miembro plano inferior 12 y su miembro
plano superior 16 son similares a los que se explican con referencia
a las figuras 2A y 2B, el miembro plano intermedio 14 está formado
con una pluralidad de colectores verticales 37 elevados hacia el
miembro plano superior 16 desde sus respectivas incisiones en forma
de U formadas en una parte del miembro plano intermedio 14 y sus
correspondientes agujeros de guía del agua 38 formados mediante la
elevación de los colectores verticales 37. Esto es, los agujeros de
guía del agua 38 se convierten e agujeros para inyectar dentro del
camino del agua de descarga 42 el agua de refrigeración suministrada
al camino del agua de alimentación 40, con lo que los colectores
verticales 37 están dispuestos en las partes del borde de los
respectivos agujeros de guía del agua 38 en el lado del camino del
agua de descarga 42 y se convierten en piezas de guía para
restringir la dirección en la que se saca el agua de refrigeración
desde los agujeros de guía del agua 38 al camino del agua de
descarga 42. En este disipador de calor 10a, si se suministra el
agua de refrigeración presurizada con una presión hidráulica de 2 a
4 kgf/cm^{2} desde el puerto de alimentación 44 al camino de agua
de alimentación 40, entonces el agua de refrigeración fluye a través
del camino del agua de alimentación 40 hacia los agujeros de guía
del agua 38, y se inyecta dentro del camino del agua de descarga 42
por medio de los agujeros de guía del agua 38. El agua de
refrigeración inyectada proveniente de los agujeros de guía del agua
38 disipa el calor del láser de semiconductor 2a montado en el área
de montaje 100 del láser de semiconductor. Aquí, si el láser de
semiconductor 2a no está dispuesto directamente sobre los agujeros
de guía del agua 38, entonces el agua de refrigeración inyectada
desde los agujeros de guía del agua 38 sometida a alta presión no
puede golpear la parte que está directamente bajo el área de montaje
del láser de semiconductor 100, con lo que la eficiencia en la
disipación de calor disminuirá. En la configuración anteriormente
mencionada, en contraste con esto, incluso aunque el láser de
semiconductor 2a esté montado en una posición no directamente encima
de los agujeros de guía del agua 38 como se muestra en las figuras
10 y 11, la dirección del agua de refrigeración inyectada
proveniente de los agujeros de guía del agua 38 se puede restringir
por medio de los colectores verticales 37 hacia el área de montaje
100 del láser de semiconductor, de forma que el agua de
refrigeración inyectada bajo alta presión pueda golpear la parte
directamente bajo el área de montaje 100 del láser de semiconductor.
Como resultado de esto, mejora la eficiencia de la disipación
del
calor.
calor.
Como los colectores verticales 37, que son
piezas de guía, están formados mediante el corte y la elevación de
una parte de un miembro plano intermedio 14 parecido a una hoja, las
piezas de guía pueden formarse fácilmente sin hacer por separado
miembros o similares para las piezas de guía.
Como los colectores verticales 37, que son
piezas de guía, están formados como una hoja, se evita que el flujo
del agua de refrigeración dirigida desde la parte superior del
camino del agua de descarga 42 hacia el puerto de descarga 46 tras
haber disipado el calor del láser de semiconductor 2a se vea
bloqueado por los colectores verticales 37, con lo que se puede
mantener baja la resistencia del flujo del camino del agua de
descarga 42 resultante de los colectores verticales 37. Como
resultado de esto, se puede mejorar de manera adicional la
eficiencia de la disipación de calor.
Como los colectores verticales 37 están formados
delgados con un grosor de 100 \mum mientras la presión del agua
de refrigeración suministrada al camino del agua de alimentación 40
es alta, es decir, unos 2 a 4 kgf/cm^{2}, el grado de apertura de
los colectores verticales 37 cambia dependiendo de la presión
hidráulica del agua de refrigeración suministrada al camino del agua
de alimentación 40, con lo que el área sustancial de los agujeros de
guía del agua 38 se ve alterada. De manera más específica, los
colectores verticales 37 suben a medida que se incrementa la
presión hidráulica del agua de refrigeración, con lo que el área
sustancial de los agujeros de guía del agua 38 pasa a ser más
grande; mientras que los colectores verticales 37 caen cuando la
presión hidráulica del agua de refrigeración disminuye, con lo que
el área sustancial de los agujeros de guía del agua 38 pasa a ser
más pequeña. Por lo tanto, a pesar del cambio en la presión
hidráulica, la velocidad de inyección del agua de refrigeración se
mantiene sustancialmente constante. Como resultado de esto, con
independencia del cambio en la presión hidráulica, la velocidad de
inyección del agua de refrigeración se puede mantener
sustancialmente constante, con lo que se puede disipar el calor de
manera uniforme del láser de semiconductor 2a.
Aunque el colector vertical 37 está formado como
una hoja plana en el disipador de calor 10 de acuerdo con la
realización antes mencionada, puede ser un colector vertical 37 que
tenga una sección transversal en forma de V como se muestra en las
figuras 12A a 12C. Aquí, la figura 12A es una vista en planta del
colector vertical 37, la figura 12B es una vista en sección tomada a
lo largo de la línea I-I de la figura 12A, y la
figura 12C es una vista en sección tomada a lo largo de la línea
II-II de la figura 12A.
Si el colector vertical 37 tiene una sección
transversal en forma de V, entonces el agua de refrigeración se
inyecta desde ambas partes laterales del colector vertical 37
también, de forma que el agua de refrigeración se pueda inyectar
sobre un área más amplia, mientras que la resistencia al flujo del
agua de refrigeración se puede disminuir al mismo tiempo cuando
fluye hacia el puerto de descarga 46 tras haber refrigerado el láser
de semiconductor 2a.
Aunque la parte de la ranura de canal del agua
de alimentación 22 del miembro plano inferior 12 en el disipador de
calor 10a en el aparato de pila de láser de semiconductor 1 de
acuerdo con la realización anteriormente mencionada está formada por
medio del grabado de la cara superior del miembro plano inferior 12,
puede estar formado como se muestra en las figuras 13A y 13B por
medio del apilamiento y de la unión de una primera placa 12a que
tiene un agujero 12c para formar caras laterales de la parte de
ranura de canal de agua de alimentación 22 y una segunda placa 12b
para formar la cara del fondo de la parte de ranura de canal de agua
de alimentación 22 una sobre la otra. Aquí, el miembro plano
superior 16 también puede estar formado por medio del apilamiento y
de la unión de dos placas como se ha mencionado anteriormente.
La presente invención se puede utilizar como un
aparato de láser de semiconductor y un aparato de pila de láser de
semiconductor utilizable como una fuente de luz.
Claims (8)
1. Un aparato de láser de semiconductor que
comprende:
un disipador de calor (10a, 10b, 10c) que
comprende:
un primer miembro plano (12) que tiene una
primera y una segunda caras opuestas una a la otra y que tiene una
primera parte de ranura (22) en la primera cara del mismo;
un segundo miembro plano (16) que tiene una
primera y una segunda caras opuestas una a la otra y que tiene una
segunda parte de ranura (30) en la segunda superficie de la
misma;
una partición (14) que tiene una primera
superficie y una segunda superficie y dispuestas entre la primera
superficie del primer miembro plano (12) y la segunda superficie del
segundo miembro plano (16), en la que la primera parte de ranura
(22) y la segunda cara de la partición (14) definen un primer
espacio (40), la segunda parte de ranura (30) y la primera
superficie de la partición (14) definen un segundo espacio (42), y
la partición (14) tiene un agujero (38) para proporcionar un paso
desde el primer espacio (40) al segundo espacio (42);
un puerto de alimentación (44) al primer espacio
(40) para suministrar un fluido dentro del primer espacio (40);
y
un puerto de descarga (46) al segundo espacio
(42) para descargar un fluido desde el segundo espacio (42);
caracterizado porque:
un dispositivo de láser de semiconductor (2a,
2b, 2c) se monta en la primera cara del segundo miembro plano (16)
opuesto al agujero (38); y en que el aparato de láser de
semiconductor comprende además:
una primera placa de cobre (3b) que está
eléctricamente en contacto con una primera superficie del
dispositivo de láser de semiconductor (2c);
una segunda placa de cobre (3a) que está
eléctricamente en contacto con la segunda superficie del primer
miembro plano (12) de forma que el dispositivo de láser de
semiconductor (2c) realice la emisión por medio de la aplicación de
una predeterminada tensión entre la primera y la segunda placas de
cobre (3b, 3a); y
un primer y un segundo miembros aislantes de
goma (7a, 7d) dispuestos sobre la primera superficie del segundo
miembro plano (16) y la segunda superficie del primer miembro plano
(12), respectivamente, en una posición diferente que el dispositivo
de láser de semiconductor, para rodear el puerto de alimentación
(44) y el puerto de descarga (46).
2. El aparato de láser de semiconductor de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que el agujero (38) en la
partición (14) tiene un área de sección transversal suficientemente
pequeña con lo que durante el funcionamiento, el fluido en el primer
espacio (40) es inyectado dentro del segundo espacio (42).
3. El aparato de láser de semiconductor de
acuerdo con la reivindicación 1 ó con la reivindicación 2, en el que
la partición (14) comprende una pluralidad de agujeros (38)
dispuestos en una posición opuesta a un área predeterminada en la
que el dispositivo de láser de semiconductor (2a, 2b, 2c) está
montado sobre la primera cara del segundo miembro plano (16) y
dispuesto a lo largo de una dirección longitudinal del área y en una
fila.
4. El aparato de láser de semiconductor de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, en el que
el dispositivo de láser de semiconductor (2a, 2b, 2c) comprende una
pluralidad de puntos de emisión láser dispuestos en una dirección
predeterminada orientados de forma que sean sustancialmente
paralelos con la primera cara del segundo miembro plano (16).
5. Un aparato de pila de láser de
semiconductores que comprende:
un primer y un segundo aparatos de láser de
semiconductor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
anteriores dispuestos en una pila.
6. El aparato de pila de láser de
semiconductores de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la
partición (14) de cada uno de los aparatos primero y segundo de
láser de semiconductor comprende una pluralidad de agujeros (38)
dispuestos en una dirección opuesta a un área predeterminada en la
que el dispositivo de láser de semiconductor (2a, 2b, 2c) está
montado sobre la primera cara del segundo miembro plano (16) y
dispuesto a lo largo de una dirección longitudinal del área y en una
fila.
7. El aparato de pila de láser de
semiconductores de acuerdo con la reivindicación 5 ó con la
reivindicación 6, comprendiendo además un primer y un segundo
dispositivos de láser de semiconductor (2a, 2b, 2c) cada uno de los
cuales comprende una pluralidad de puntos de emisión láser
dispuestos en una dirección predeterminada orientados de forma que
sean sustancialmente paralelos con la primera cara sobre los
segundos miembros planos (12, 16) en cada uno del primer y del
segundo aparatos de láser de semiconductor.
8. El aparato de pila de láser de
semiconductores de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5
a la 7, comprendiendo además:
un tubo de alimentación (5) conectado al puerto
de alimentación (44) del primer y del segundo aparatos de láser de
semiconductor, y
un tubo de descarga (6) conectado al puerto de
descarga (46) del primer y del segundo aparatos de láser de
semiconductor.
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