大功率激光加热模块及用于表面加热的照射加热设备的制作方法

1.本技术涉及大功率激光加热设备技术领域，尤其是涉及一种大功率激光加热模块及用于表面加热的照射加热设备。


背景技术：

2.大功率激光器是一种激光加热设备，在各领域应用广泛，在工业上可以用来对电池弹片等工业产品进行烘干。激光器激光芯片的散热一直是行业内的一个难题，在激光器使用过程中，当激光芯片的热量累积到一定程度时，就会由于激光芯片过热，导致激光簇灭，限制了高功率激光输出，因此通常会设置散热结构对激光芯片进行降温。
3.激光加热设备一般包括激光芯片、电路基板、管线以及散热系统等结构，对于大功率激光器，激光芯片数量庞大，产热较多，散热系统体积和重量较大，并且电路板和管线较多，整体结构复杂，导致激光器任意拼接组装困难。


技术实现要素：

4.一方面，为了拼接组装方便，本技术提供一种大功率激光加热模块。
5.本技术提供的一种大功率激光加热模块，采用如下的技术方案：
6.一种大功率激光加热模块，包括：
7.散热块，所述散热块内设置有冷却水道，所述散热块的顶面上一体形成有多个导热凸台；
8.驱动电路板，设置于所述散热块的底面；
9.软性电路板，贴附在散热块上，所述软性电路板开设有供导热凸台穿过的嵌入槽，所述软性电路板的两侧具有延伸出所述散热块的弯折段，弯折到所述散热块的底面，用以与驱动电路板电性连接；
10.多个激光工装件，阵列设置在所述散热块的导热凸台与软性电路板上；激光工装件内设置有激光芯片，所述激光工装件的激光芯片电性连接至软性电路板；所述导热凸台嵌入于所述软性电路板的嵌入槽，使所述激光工装件跳过软性电路板的方式热耦合连接至所述散热块。
11.通过采用上述技术方案，每个加热模块包括多个激光芯片，激光芯片封装在激光工装件内，将驱动电路板设置在散热块的底部，且软性电路板位于激光工装件与散热块之间，便于激光工装件拼接，且拼接无段差感。同时软性电路板形成弯折段与散热块底部的驱动电路板连接，减小软性电路板的占用空间，将驱动电路板设置在散热块的底部，减小整个模块的占用面积，使得模块整体更加紧凑，同时多个激光芯片、软性电路板和驱动电路板等电路结构钧设置在同一散热块上，便于多个激光加热模块相互自由拼接。
12.可选的，所述导热凸台的侧壁与嵌入槽的侧壁抵接。
13.通过采用上述技术方案，导热凸台与嵌入槽卡接，起到对软性电路板限位的效果，有效的预防软性电路板移位。
14.可选的，所述激光工装件包括用于承载所述激光芯片的基板，所述基板固定设置于导热凸台上。
15.通过采用上述技术方案，基板直接设置在导热凸台上，使得激光芯片产生的热量通过基板直接传递给导热凸台，然后通过散热块实现散热，达到快速散热的目的。
16.可选的，所述基板与激光芯片之间设置有传输层，所述基板的底壁固定设置有用于与软性电路板电性连接的第一接垫。
17.通过采用上述技术方案，激光芯片通过第一接垫实现与软性电路板的连接，激光芯片位于激光封装件内，实现激光芯片热电分离，提高激光芯片散热效果。
18.可选的，所述导热凸台与软性电路板的表面齐平或高于软性电路板的表面。
19.通过采用上述技术方案，在散热块上设置导热凸台，且导热凸台突出软性电路板表面，防止软性电路板干涉，使得激光工装件能够平整的安装在导热凸台上，整个散热块上的激光工装件和激光芯片均能够保持平整；并且激光工装件与软性电路板存在间隙，使得激光芯片的热量直接传递给导热凸台，便于散热。
20.可选的，所述弯折段的两端设置有定位缺口，所述散热块上固定设置有用于与缺口卡接的定位棱。
21.通过采用上述技术方案，软性电路板的弯折段向散热块的底部弯折用于与驱动电路板连接，弯折段与散热块的侧壁贴合，而定位棱与弯折段上的定位缺口卡接，起到对弯折段定位的效果，预防弯折段松动错位，且能够进一步预防整个软性电路板移位。
22.可选的，所述散热块内设置有冷却水道，所述散热块上设置有进水管和出水管，所述进水管和出水管与冷却水道连通。
23.通过采用上述技术方案，外界的冷却水通过进水管进入到散热块内部的冷却水道内，与散热块进行热交换，带走激光芯片产生的热量，然后冷却水通过出水管排出；散热块与水流配合，提高散热效果。
24.可选的，所述冷却水道内设置有翅针散热结构。
25.通过采用上述技术方案，激光芯片产生的热量传递给导热凸台，然后通过翅针散热结构传递到冷却水道内的冷却水，提高与冷却水的接触面积，并且在冷却水道内设置翅针散热结构，延长冷却水与散热块接触时间，提高散热效果。
26.另一方面，为了拼接组装方便，本技术提供一种用于表面加热的照射加热设备。
27.本技术提供的一种大功率激光器，采用如下的技术方案：
28.一种用于表面加热的照射加热设备，包括至少一组模块单元，每组模块单元均包括固定梁以及多个激光加热模块，多个激光加热模块沿固定梁长度方向设置，所述散热块的底部固定设置有安装块，所述散热块沿弯折段长度方向的两端均设置有安装块，所述安装块与固定梁固定连接。
29.通过采用上述技术方案，将多个激光加热模块一起安装固定在固定梁上形成一组模块单元，便于任意拼接；且固定梁与安装块固定连接，防止固定梁与驱动电路板上的电器元件干涉，安装方便。
30.可选的，所述安装块上开设有卡槽，所述固定梁上固定设置有用于插入卡槽的卡块。
31.通过采用上述技术方案，安装时，卡块与卡槽配合，起到对固定梁和散热块定位的
作用，便于安装固定。
32.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
33.1.将驱动电路板设置在散热块的底部，且软性电路板位于激光工装件与散热块之间，便于激光工装件拼接，且拼接无段差感。同时软性电路板形成弯折段与散热块底部的驱动电路板连接，减小软性电路板的占用空间，将驱动电路板设置在散热块的底部，减小整个模块的占用面积，使得模块整体更加紧凑，同时多个激光芯片、软性电路板和驱动电路板等电路结构钧设置在同一散热块上，便于多个激光加热模块相互自由拼接。
34.2. 导热凸台与嵌入槽卡接，起到对软性电路板限位的效果，有效的预防软性电路板移位；并且导热凸台直接穿过软性电路板，使得激光芯片的热量能够通过导热凸台快速传递到散热块内，有效提高散热效果。
35.3. 在散热块上设置导热凸台，且导热凸台突出软性电路板表面，防止软性电路板干涉，使得激光工装件能够平整的安装在导热凸台上，整个散热块上的激光工装件和激光芯片均能够保持平整。
附图说明
36.图1是本技术实施例主要体现加热模块的整体结构示意图；
37.图2是本技术实施例主要体现激光工装件的结构示意图；
38.图3是本技术实施例主要体现散热块和软性电路板的结构示意图；
39.图4是图3中a部放大图；
40.图5是本技术实施例散热块的剖视图；
41.图6是本技术实施例主要体现壳体的结构示意图；
42.图7是本技术实施例壳体的爆炸图；
43.图8是本技术实施例主要体现壳体的剖视图。
44.附图标记说明：1、散热块；11、驱动电路板；12、软性电路板；121、弯折段；1211、定位缺口；122、嵌入槽；13、定位棱；14、导热凸台；15、冷却水道；16、翅针；17、绝缘层；2、激光工装件；21、基板；211、传输层；212、第一接垫；213、第二接垫；22、盒体；221、玻璃片；3、安装块；31、进水管；32、出水管；33、螺纹孔；34、卡槽；4、壳体；41、底板；411、第二密封圈；412、第三密封圈；42、上盖板；421、窗口片；422、卡接槽；4221、第一密封圈；43、下盖板；44、压圈；5、固定梁；51、卡块；6、激光芯片。
具体实施方式
45.以下结合附图1-8对本技术作进一步详细说明。
46.本技术实施例公开一种大功率激光加热模块。
47.参照图1，一种大功率激光加热模块，包括散热块1，散热块1上阵列设置有多个激光工装件2，散热块1采用高导热的金属材料制成，散热块1厚度为15mm，本实施方案中，散热块1采用铜制成。为了便于任意拼接，散热块1设置成正方形结构，即散热块1安装激光工装件2的面为正方形。激光工装件2等距阵列分布在散热块1上，散热块1的面积与发光面一致。
48.参照图1，散热块1远离激光工装件2的侧壁设置有驱动电路板11，驱动电路板11通过螺钉固定在散热块1的底壁上，散热块1的底壁即为远离激光工装件2的侧壁，驱动电路板
11与外接电源通过电线连接。
49.参照图1和图3，散热块1与激光工装件2之间设置有软性电路板12，软性电路板12的两端连接有用于与散热块1侧壁贴合的弯折段121，弯折段121与驱动电路板11电性连接。弯折段121的两端设置有定位缺口1211，散热块1上固定设置有用于与缺口卡接的定位棱13，弯折段121的两侧与定位棱13抵接，用于起到对弯折段121定位的效果，预防弯折段121松动错位，且能够进一步预防整个软性电路板12移位。
50.其中，参照图2，激光工装件2内设置有激光芯片6，软性电路板12与激光芯片6电性连接，软性电路板12为柔性电路板，软性电路板12与散热块1之间设置有绝缘层17。激光工装件2包括基板21和盒体22，基板21上固定设置有传输层211，激光芯片6固定设置于传输层211上，基板21采用氮化铝制成，氮化铝导热性好，热膨胀系数小，且是电绝缘体，介电性能良好。盒体22固定设置在基板21上，盒体22的顶部设置有玻璃片221，以便于激光穿过。基板21的底壁固定设置有第一接垫212和第二接垫213，第一接垫212和第二接垫213均采用铜制成，第一接垫212设置两个，且两个第一接垫212分布在第二接垫213的两侧。第一接垫212与软性电路板12电性连接，激光芯片6通过传输层211与第一接垫212电性连接。激光芯片6通过第一接垫212实现与软性电路板12的连接，激光芯片6位于激光封装件内，实现激光芯片6热电分离，提高激光芯片6散热效果。
51.参照图2，散热块1的顶壁一体成型有导热凸台14，散热块1的顶壁即靠近激光工装件2的侧壁，多个导热凸台14平行间隔设置，且导热凸台14的长度小于散热块1的宽度，以使导热凸台14两端与散热块1的侧壁之间存在一定距离。基板21固定设置于导热凸台14上。导热凸台14与第二接垫213焊接固定，在基板21底部设置第二接垫213，便于将基板21焊接固定在导热凸台14上。
52.参照图2和图4，导热凸台14沿平行于弯折段121的长度方向设置，软性电路板12上开设有供导热凸台14穿过的嵌入槽122。导热凸台14嵌入于所述软性电路板12的嵌入槽122的两侧，使激光工装件2跳过软性电路板12的方式热耦合连接至散热块1，提高散热效率。导热凸台14与嵌入槽122卡接，导热凸台14的长度和宽度与嵌入槽122相适配，起到对软性电路板12限位的效果，有效的预防软性电路板12移位；并且导热凸台14直接穿过软性电路板12，使得激光芯片6的热量能够通过导热凸台14快速传递到散热块1内，有效提高散热效果。
53.其中，参照图2，导热凸台14与软性电路板12的表面齐平或高于软性电路板12的表面。在散热块1上设置导热凸台14，且导热凸台14突出软性电路板12表面，防止软性电路板12干涉，使得激光工装件2能够平整的安装在导热凸台14上，整个散热块1上的激光工装件2和激光芯片6均能够保持平整；并且激光工装件2与软性电路板12存在间隙，使得激光芯片6的热量直接传递给导热凸台14，便于散热。
54.其中，参照图3，散热块1的底部固定设置有安装块3，散热块1沿弯折段121长度方向的两端均设置有安装块3，安装块3上开设有螺纹孔33，安装块3上开设有卡槽34。
55.参照图5，散热块1内设置有冷却水道15，散热块1上设置有进水管31和出水管32，进水管31和出水管32与冷却水道15连通，进水管31和出水管32分别位于散热块1对角线上的两端。冷却水道15内设置有翅针16散热结构，翅针16散热结构包括多个竖直设置的翅针16，翅针16采用铜制成，翅针16的横截面为菱形或者矩形，翅针16的一端与散热块1的顶壁固定连接，另一端插入冷却水道15内，并与冷却水接触。
56.激光芯片6产生的热量传递给导热凸台14，然后通过翅针16散热结构传递到冷却水道15内的冷却水，提高与冷却水的接触面积，并且在冷却水道15内设置翅针16散热结构，延长冷却水与散热块1接触时间，提高散热效果。
57.本技术实施例的实施原理为：每个加热模块包括多个激光芯片6，激光芯片6封装在激光工装件2内，激光芯片6等距分布在正方形结构的散热块1上；将驱动电路板11设置在散热块1的底部，且软性电路板12位于激光工装件2与散热块1之间，便于激光工装件2拼接，且拼接无段差感。
58.同时软性电路板12形成弯折段121与散热块1底部的驱动电路板11连接，减小软性电路板12的占用空间，将驱动电路板11设置在散热块1的底部，减小整个模块的占用面积，使得模块整体更加紧凑，同时多个激光芯片6、软性电路板12和驱动电路板11等电路结构钧设置在同一散热块1上，且散热块1面积与发光面一致，便于多个激光加热模块相互自由拼接。
59.激光芯片6工作产生的热量直接通过铜质的导热凸台14导到铜质的散热块1上，再通过冷却水将热量带走，避免激光芯片6与散热块1之间没有电路结构等多层介质存在，提高散热效果。
60.本技术实施例公开一种用于表面加热的照射加热设备。
61.参照图6和图7，一种用于表面加热的照射加热设备，包括至少一组模块单元，激光器可以由一组模块单元构成，也可以并排设置多组模块单元。每组模块单元均包括壳体4、固定梁5以及多个激光加热模块，每组模块单元的激光加热模块数量可根据实际需求任意调整，本实施方案中为五个激光加热模块。
62.参照图7和图8，多个激光加热模块沿固定梁5长度方向设置，固定梁5与安装块3通过螺钉固定连接，固定梁5设置在散热块1的中部，位于进水管31和出水管32之间，以避免干涉。且固定梁5上固定设置有用于插入卡槽34的卡块51，安装时，卡块51插入安装块3的卡槽34内，起到对固定梁5和散热块1定位的作用，便于安装固定。
63.参照图7和图8，壳体4包括底板41、上盖板42、和下盖板43，上盖板42和下盖板43均固定设置于底板41上，壳体4内具有空腔，激光加热模块位于空腔内。上盖板42开口设置，开口处设置有窗口片421，窗口片421沿上盖板42的长度方向设置多个，激光封装件正对窗口片421，发出的激光能够从窗口片421射出。上盖板42的顶壁上固定设置有压圈44，上盖板42的顶壁即为远离下盖板43的侧壁，压圈44通过固定螺钉固定在上盖板42的顶壁上。
64.具体的，参照图7和图8，上盖板42的侧壁沿上盖板42的长度方向开设有卡接槽422，卡接槽422远离压圈44的侧壁上设置有第一密封圈4221，第一密封圈4221采用橡胶制成，窗口片421的侧壁卡接于卡接槽422内，且压圈44将窗口片421压紧在第一密封圈4221上，起到密封和缓冲的效果。
65.参照图7和图8，上盖板42与底板41的顶壁之间设置有第二密封圈411，下盖板43与底板41的底壁之间设置有第三密封圈412，第二密封圈411和第三密封圈412均采用橡胶制成。具体的，底板41的顶壁和底壁均开设有嵌设槽，第二密封圈411嵌设在位于底板41顶壁的嵌设槽内，第三密封圈412嵌设在位于底板41底壁的嵌设槽内。
66.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种大功率激光加热模块，其特征在于：包括：散热块(1)，所述散热块(1)内设置有冷却水道(15)，所述散热块(1)的顶面上一体形成有多个导热凸台(14)；驱动电路板(11)，设置于所述散热块(1)的底面；软性电路板(12)，贴附在散热块(1)上，所述软性电路板(12)开设有供导热凸台(14)穿过的嵌入槽(122)，所述软性电路板(12)的两侧具有延伸出所述散热块(1)的弯折段(121)，弯折到所述散热块(1)的底面，用以与驱动电路板(11)电性连接；多个激光工装件(2)，阵列设置在所述散热块(1)的导热凸台(14)与软性电路板(12)上；激光工装件(2)内设置有激光芯片(6)，所述激光工装件(2)的激光芯片(6)电性连接至软性电路板(12)；所述导热凸台(14)嵌入于所述软性电路板(12)的嵌入槽(122)，使所述激光工装件(2)跳过软性电路板(12)的方式热耦合连接至所述散热块(1)。2.根据权利要求1所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述导热凸台(14)的侧壁与嵌入槽(122)的侧壁抵接。3.根据权利要求1所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述激光工装件(2)包括用于承载所述激光芯片(6)的基板(21)，所述基板(21)固定设置于导热凸台(14)上。4.根据权利要求3所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述基板(21)与激光芯片(6)之间设置有传输层(211)，所述基板(21)的底壁固定设置有用于与软性电路板(12)电性连接的第一接垫(212)。5.根据权利要求4所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述导热凸台(14)与软性电路板(12)的表面齐平或高于软性电路板(12)的表面。6.根据权利要求1所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述弯折段(121)的两端设置有定位缺口(1211)，所述散热块(1)上固定设置有用于与定位缺口(1211)卡接的定位棱(13)。7.根据权利要求1所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述散热块(1)上设置有进水管(31)和出水管(32)，所述进水管(31)和出水管(32)分别与冷却水道(15)连通。8.根据权利要求7所述的一种大功率激光加热模块，其特征在于：所述冷却水道(15)内设置有翅针(16)散热结构。9.一种用于表面加热的照射加热设备，其特征在于：包括至少一组模块单元，每组模块单元均包括固定梁(5)以及多个如权利要求1-8任意一项所述的大功率激光加热模块，多个激光加热模块沿固定梁(5)长度方向设置，所述散热块(1)的底部固定设置有安装块(3)，所述散热块(1)沿弯折段(121)长度方向的两端均设置有安装块(3)，所述安装块(3)与固定梁(5)固定连接。10.根据权利要求9所述的一种照射加热设备，其特征在于：所述安装块(3)上开设有卡槽(34)，所述固定梁(5)上固定设置有用于插入卡槽(34)的卡块(51)。

技术总结
本申请涉及一种大功率激光加热模块及用于表面加热的照射加热设备，涉及大功率激光加热设备技术领域，包括：散热块，散热块内设置有冷却水道，散热块的顶面上一体形成有多个导热凸台；驱动电路板，软性电路板，软性电路板开设有嵌入槽，软性电路板的两侧具有延伸出散热块的弯折段，弯折到散热块的底面，用以与驱动电路板电性连接；多个激光工装件；激光工装件内设置有激光芯片；导热凸台嵌入于软性电路板的嵌入槽。驱动电路板设置在散热块的底部，减小整个模块的占用面积，使得模块整体更加紧凑，同时多个激光芯片、软性电路板和驱动电路板等电路结构钧设置在同一散热块上，便于多个激光加热模块相互自由拼接。加热模块相互自由拼接。加热模块相互自由拼接。


技术研发人员：王勇 刘梦雄
受保护的技术使用者：深圳市柠檬光子科技有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/28