一种激光直写曝光机的激光器及激光直写曝光机
技术领域
本实用新型涉及一种激光直写曝光机的激光器及激光直写曝光机，属于激光直写曝光机技术领域。
背景技术
激光直写是利用强度可变的激光束对基片表面的抗蚀材料实施变剂量曝光的过程，而激光器作为激光直写曝光机中的能量源，对曝光过程起着至关重要的作用。
激光器通常封闭在外壳里面，由于激光工作状态下会散发出大量的热量，如果散热不好会导致激光器寿命降低或损坏，故散热是激光直写设备(Laser Direct Image，LDI)中优先考虑的问题。
现有的激光器通常采用水冷方式进行散热，比如授权公告号为CN 106019859 B、发明名称为“一种激光直写曝光机的高功率紫外半导体激光器”的发明专利中即设置有循环水冷装置，且其循环水冷装置设置在激光器内部，因为内部冷却线路的复杂，导致其循环水冷装置需要在内部设置大量接头比如上直角快速接头、下直角快速接头、下直通快速接头、上直通快速接头等，因而不可避免的存在接头漏水的风险，一旦发生漏水，就会导致停机，而更换新激光器需要很长时间，影响生产。
另外，激光器的大小直接关系到其在LDI设备中占用的空间，如果激光器尺寸太大，则不利于生产中或者运输过程的便捷性。
再者，考虑激光直写设备中是采用光纤来完成激光的传输的，而光纤新制作完成是柔性的，但是通电一段时间后会硬化变脆，所以安装时需要尽量避免严重弯曲(例如大于80°的弯曲)，以保证激光二极管局部更换或到寿命(8000～1000小时)更换时光纤还可以拆装再利用，但是目前激光直写设备中，由于光纤输出方向与激光二极管的插拔方向垂直，因而光纤弯曲角度通常都大于80°，易发生断裂，从而影响其使用寿命。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种激光直写曝光机的激光器及激光直写曝光机。
本实用新型提供的一种激光直写曝光机的激光器，包括激光二极管、控制模块和壳体，所述激光直写曝光机的激光器还包括：双层激光二极管固定模块，所述激光二极管分两层设置于所述双层激光二极管固定模块上，所述双层激光二极管固定模块两层之间设置有冷却管，所述激光二极管的插拔方向与光纤出口方向一致；
所述激光二极管、控制模块、双层激光二极管固定模块和冷却管均设置于壳体内部。
在一种实施方式中，所述控制模块包括上下层散热件和控制板卡，所述控制板卡设置于上下层散热件之间，所述上下层散热件之间的侧边处设置有冷却管；所述上下层散热件之间的侧边处设置的冷却管与双层激光二极管固定模块两层之间设置的冷却管为一体结构，所述冷却管用于对所述控制板卡和所述激光二极管进行散热。
在一种实施方式中，所述双层激光二极管固定模块设置在控制模块一侧；所述冷却管经过控制模块的两个相对的侧边，同时经过双层激光二极管固定模块，且位于双层激光二极管固定模块之间。
在一种实施方式中，所述双层激光二极管固定模块包括固定座以及垫块，上下两层激光二极管通过固定座压紧冷却管固定在一起。
在一种实施方式中，所述冷却管为水冷管。
在一种实施方式中，所述冷却管为铜管。
在一种实施方式中，所述激光直写曝光机的激光器还包括：风冷装置，所述风冷装置设置于控制模块处。
在一种实施方式中，所述风冷装置为风扇。
在一种实施方式中，所述激光直写曝光机的激光器还包括：温度传感器，所述温度传感器与控制板卡连接，用于实时监测激光二极管的温度。
本申请还提供一种激光直写曝光机，所述激光直写曝光机的激光器为上述激光直写曝光机的激光器。
本申请还提供一种激光直写曝光机，所述激光直写曝光机具有上述激光直写曝光机的激光器。
本实用新型的优点：
本实用新型提供的激光直写曝光机的激光器，通过简化了激光器内部结构和布局，减少了冷却线路中的接头数目，同时将必须设置的接头设置于激光器外部，在激光器内部提供了一种无水管接头的水冷装置，解决了现有激光器中存在漏水风险导致停机的问题；进一步的，通过将激光二极管设置为上下两层，布局紧凑，减小了激光器的体积；进一步的，通过将光纤出口方向设置为与激光二极管的插拔方向平行，增大了光纤安装时的弯曲半径，减少了光纤通电后硬化导致的断裂风险；同时这种布局便于光纤的安装，提升了安装效率。
附图说明
图1为本实用新型提供的激光直写曝光机的激光器的示意图；
图2为二极管上下层布局示意图；
图3为上下层二极管与二极管固定模块连接关系的示意图；
其中，1-壳体、2-光纤、3-激光二极管、4-双层激光二极管固定模块、5-底层板卡散热件、 6-风扇、7-上层板卡散热件、8-控制板卡、9-冷却管、10-固定座一、11-下层激光二极管阵列、 12-垫块、13-固定座二、14-固定座三、15-上层激光二极管阵列、16-固定座四、17-进水端温度传感器安装位置、18-出水端温度传感器安装位置。
具体实施方式
下面是对本实用新型进行具体描述。
实施例1
请参考图1至图3，其中图1为本实用新型的一种激光直写曝光机的激光器的示意图；图2为二极管上下层布局示意图；图3为上下层激光二极管与双层激光二极管固定模块连接关系的示意图。
所述激光直写曝光机的激光器，包括1-壳体、2-光纤、3-激光二极管、4-双层激光二极管固定模块、5-下层散热件、6-风扇、7-上层散热件、8-控制板卡、9-冷却管、10-固定座一、11- 下层激光二极管阵列、12-垫块、13-固定座二、14-固定座三、15-上层激光二极管阵列、16- 固定座四、17-进水端温度传感器安装位置、18-出水端温度传感器安装位置。
上述各部件均封装于壳体1内，参考图3可知，若干个激光二极管3设置为上下两层结构，为双层激光二极管，双层激光二极管两层之间设置有冷却管9，所述激光二极管的插拔方向与光纤2出口方向一致。
控制模块包括上层散热件7、下层散热件5和控制板卡8，所述控制板卡8设置于上层散热件7与下层散热件5之间，所述上层散热件7与下层散热件5之间的侧边处设置有冷却管 9；所述上层散热件7与下层散热件5之间的侧边处设置的冷却管9与双层激光二极管固定模块两层之间设置的冷却管9为一体结构，所述冷却管9用于对所述控制板卡和所述激光二极管进行散热。
所述双层激光二极管固定模块设置在控制模块一侧；所述冷却管9经过控制模块的两个相对的侧边，同时经过双层激光二极管固定模块，且位于双层激光二极管固定模块之间。
如图1所示，冷却管9在壳体1内呈“匚”反向形，围绕于控制模块的三侧，其中两侧相对，另一侧设置双层激光二极管固定模块之间。
所述冷却管9为水冷管，材质为铜。
所述激光直写曝光机的激光器还包括：风冷装置，所述风冷装置设置于控制模块处。所述风冷装置为风扇6。
所述风冷装置为风扇。
所述激光直写曝光机的激光器还包括：温度传感器，所述温度传感器通过数据线与控制板卡连接，用于实时监测激光二极管的温度。温度传感器包括两个，一个安装在进水端温度传感器安装位置17处用于实时获取此处的激光二极管的温度，一个安装在出水端温度传感器安装位置18处用于实时获取此处的激光二极管的温度。通过两个温度传感器分别获取到进水端及出水端激光二极管的温度，进而根据二者的温度判断整体激光二极管的温度是否过高；比如，设定的温度为30℃，当其中一个温度超过30℃，即判定激光器温度过高，增加水流大小来降温(此设定30℃为举例，并不代表实际使用时设定的温度，实际使用中也可能为一个温度范围)。
所述双层激光二极管固定模块包括四个固定座以及两个垫块12，上下两层激光二极管通过固定座压紧冷却管固定在一起，四个固定座分别为固定座一10、、固定座二13、固定座三 14以及固定座四16。如图2所示，激光二极管固定于双层激光二极管固定模块中，呈上下两层布置，分别为上层激光二极管阵列15和下层激光二极管阵列11；上层激光二极管阵列15 通过固定座三14、垫块12和固定座四16固定在上层；下层激光二极管阵列11通过固定座一10、垫块12和固定座二13固定在下层。
本实用新型工作原理：
水从冷却管9的进水口进入，先经过控制模块的一侧，再经过激光二极管区域，将上下两层激光二极管产生的热量带走，然后到达控制模块的另一侧即控制板卡8所在区域，控制板卡8芯片产生的热量经上层散热件7和下层散热件5与冷却管9接触，将热量带走，同时一部分板卡产生的热量通过风扇6进行散热。
参考图1可知，光纤2出口方向与激光二极管3的插拔方向平行，与现有的激光器中光纤出口方向与激光二极管的插拔方向垂直的设置方式相比，增大了光纤2安装时的弯曲半径，减少了光纤2通电后硬化导致的断裂风险；同时这种布局便于光纤的安装，提升了效率。
控制板卡8通过铜管9和风扇6组合散热的方式进行降温，提升了散热效率。
上下两层激光二极管通过固定座压紧铜管9固定在一起，从而上层激光二极管阵列15和下层激光二极管阵列11产生的大量热量经铜管9被带走。保证各个激光二极管工作在合适的温度，比如20℃～30℃；同时有温度传感器实时监测激光二极管的温度并反馈给控制模块，控制模块根据激光二极管的温度，调节铜管9中水的流速大小以保证激光二极管的工作温度保持在20℃～30℃。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
