冷却小通道热沉制造技术

一种冷却小通道热沉，其中包括：一上层，该上层为内凹的矩形，其上面中间的一侧开有一圆形进水道，另一侧是多层连通水道；一下层，该下层为内凹的矩形，左右为进出水道，所述上层固定在下层的上面。本发明专利技术是对高密度激光二极管叠层阵列封装，起到高效散热的作用，制备工艺简单易行，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到高功率密度激光二极管叠层阵列封装用到的一种冷却小通道热沉，在使用过程中，简单方便，经久耐用，使用寿命长，冷却效果较好，适用范围比较广；制备工艺简单，费用低，并且应用中动力消耗低。
技术介绍
近年来，高功率半导体激光器因其体积小、重量轻、效率高、易调节和易集成等优点，成为栗浦固态激光器(DPSSL，DPL)光纤激光器(FL)的最有前景的栗浦源，其发展将直接推动激光测距、引信、跟踪、制导、武器模拟、点火引爆、雷达、夜视、目标识别与对抗等技术的更新换代。尤其固态激光武器等高能量应用系统要求栗浦源具有更高密度功率密度输出，激光二极管阵列叠层是提高激光器输出功率的有效途径，但功率密度和热耗成为限制其功率进一步提高的主要因素。由于热功耗所引起激光二极管有源区的温升会降低激光器电光转换效率，降低输出功率，使激射波长红移，严重时会使激光器彻底毁坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种冷却小通道热沉，对高密度激光二极管叠层阵列封装，起到高效散热的作用，制备工艺简单易行，使用寿命长。为实现上述目的，本专利技术提供一种冷却小通道热沉，其中包括:—上层，该上层为内凹的矩形，其上面中间的一侧开有一圆形进水道，另一侧是多层连通水道；—下层，该下层为内凹的矩形，左右为进出水道，所述上层固定在下层的上面。本专利技术的有益效果是，起到高效散热的作用，制备工艺简单易行，使用寿命长。【附图说明】以下通过结合附图对具体实例的详细描述，进一步说明本专利技术的结构、特点和
技术实现思路
，其中:图1为本专利技术的一种冷却小通道热沉的上层I的结构示意图；图2为本专利技术的一种冷却小通道热沉的下层2的结构示意图.【具体实施方式】请参阅图1与图2所示，本专利技术提供一种新型高效冷却小通道热沉，其中包括:—上层I (参阅图1)，该上层I的材料为金属紫铜，该上层为内凹的长方矩形结构，其尺寸为48mmX 24mmX 11mm，紫铜材料结实而且导热性能良好，能够降低整体热阻，快速把散发热量带走，保证器件在正常温度条件下运行。上层内凹矩形槽上部切割14条矩形小通道11 (参阅图1)，每条小槽尺寸为21mmX0.5mmX2mm，周期为1mm，这层多条矩形小槽距离上层表面，需要被散热的器件很近，一方面由于距离近，热量传导速度比较快，有利于器件散热，保证其正常工作，二是切割的多条方形小槽，大大增加了与冷却水接触面积，加速了热量扩散速度，有利于器件散热。在上层I的下底面，距左侧沿9mm处开一个深6mm的矩形槽12 (参阅图1)，矩形槽12的底面尺寸为14mmX2mm，距上下沿的距离为5mm，该矩形槽12是上下两层散热水道的连接水道，面积大小要适中，既不要过大，浪费体积，使整体体积过大，增加成本，又破坏整体美观效果；也不要体积过小，使水量堵塞，阻碍冷水正常流通，导致热量散发不出去，使整体热沉丧失散热功能，最终导致器件因热量过多而失效。靠近左侧沿25mm处开一个深3mm的矩形槽13 (参阅图1)，矩形槽13的底面尺寸为14mmX 7mm，距上下沿的距离为5mm，矩形槽13是上层I的回水口，体积要合适，以保证回水通畅，不然回水累积过多，会使器件散发的热量积蓄在此，散发不出去，导致整体热沉丧失散热功能，最终致使器件因热量过多而失效。在矩形槽12与矩形槽13之间加工5条深3_的矩形大通道14 (参阅图1)，每条矩形小槽底面尺寸为14_X 1.5_，周期2.8_，此矩形大通道14要比矩形小通道11的体积大的多，主要目的是增加水的流畅性，由于空气和热沉的热交换，以及水的流动带走热量，使得流到此的水尽量尽快的流走比较适宜，所以矩形大通道14的总体积比矩形小通道11的体积要稍微大些适宜，而且也不能过大，还要保证与冷却水接触面积尽可能大，增加导热速度。在距右边沿8_处，开一个直径6_的圆形沟道15 (参阅图1)，深度为6mm，其中心距上下边沿的距离为12mm，此圆形沟道15是上层I的进水道，它的横截面决定了进入上层水道的水流量，此圆形沟道15的直径大小应该由多种因素设计，例如需要带走的热量总量，水流速度以及上层水道的入口面积，大小应该适宜，因为热沉内部水道结构越紧凑密实，热沉的总体积越小，这样需要的原材料越少，因此加工费用越少；而且体积越小，热沉越小巧，外观也越美观，并且使用起来也越方便，占用的空间也就越小，有利于器件的整合设计。—下层2 (参阅图2)，该下层2的材料为金属紫铜，该下层2为矩形结构，其尺寸为52mmX 28mmX 32mm，紫铜材料结实而且导热性良好，能够降低整体热阻，快速把散发热量带走，保证器件在正常温度条件下工作。在下层2上顶面(52mmX28mm)中间开一个深Ilmm内凹的矩形槽21 (参阅图2)，底面尺寸为48mmX 24mm，目的是把上层I倒放入到内凹的矩形槽21，使之成为一个整体散热热沉，此种设计可以实现两种密封方式，一种是利用钎焊技术，把上下两层焊接在一起，但是此种技术要求比较严格，如果技术不答标，若出现大面积的焊接，出现漏水可能性的几率比较大；另一种方法就是利用螺钉固定，四个角上用力均衡，就比较容易实现我们的目的，但是此种方法由于使用了螺钉，占用了一定的空间，使得再设计小通道热沉的时候，体积肯定会增加，也增加了工艺程序，这样就加大了成本费用，而且由于螺钉裸露在外面，也影响了整体美观。在矩形槽21底面上，距右侧边沿8mm处，开一个直径为6mm、深11.8mm的圆形沟道22 (参阅图2)，其中心距上边沿12mm，此圆形沟道22的位置与上层I的圆形沟道15的位置对应，此圆形沟道22与下层2的进水通道相通，此圆形沟道22的横截面积是决定进水量的一个重要因素，所以在设计过程中要严格计算，不然会影响整体的效果，不仅包括散热效果，还有整体体积，进而影响美观效果；与圆形沟道22同心，开一个深1.6mm圆环槽23 (参阅图2)，内外直径分别为8mm和14mm，此圆环槽23是用来放置具有弹性的橡胶欧圈，起到密封作用，目的是使上层I和下层2的进水道正对准的连接在一起，保证通水时，防止水从上层I和下层2的接触位置处溢出，影响进入上层散热水道的水速，致使水进入上层I的矩形槽13，使得进水道和回水道相通，这样就彻底破坏了双层水道散热的效果，致使整体热沉失效；在距左侧边沿24_处，开一个直径为6_、深11.8mm的圆形沟道24 (参阅图2)，其中心距上边沿12mm，该圆形沟道24的位置与上层I内凹处的矩形槽13的位置对应，此圆形沟道24与下层2的回水道相通，从上层I的矩形槽15流过来的水进入圆形沟道24，才能完成一次循环，此圆形沟道24的横截面积应当和进水道的横截面积相当，才能保证在此不会出现积水现象，影响热沉的散热效果；在圆形当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却小通道热沉，其中包括：一上层，该上层为内凹的矩形，其上面中间的一侧开有一圆形进水道，另一侧是多层连通水道；一下层，该下层为内凹的矩形，左右为进出水道，所述上层固定在下层的上面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：井红旗，仲莉，倪羽茜，张俊杰，刘素平，马骁宇，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11