一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是解决在满足现有散热装置的散热能力前提下，如何降低散热装置内部压强的问题，而提供一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置。该散热装置包括自上而下相互层叠设置的上密封叠片、上冷却叠片、导流叠片、下冷却叠片和下密封叠片。导流叠片上设置有面阵喷射结构，面阵喷射结构由N×M个喷射孔组成，其中N为列，M为行；上冷却叠片的第四镂空微结构内，与面阵喷射结构相对应的位置设有热量导引片，热量导引片采用铜或金刚石或碳化硅制作，包括X个的筋条，X个的筋条构成X+1个微型通道，每个筋条与其相邻筋条的距离相等；最外侧微型通道的宽度大于内侧。面阵喷射结构用于降压，热量导引片用于补偿面阵喷射结构的温升。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置
本专利技术涉及半导体光电子
，具体涉及一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置。
技术介绍
半导体光源芯片应用广泛，例如科研，工业等行业，对光源产品的参数性能要求逐步提高。半导体光源芯片一般有20％-30％的电功率转换为热能，热量直接作用于芯片，增加温升，影响芯片的可靠性及寿命。而温升与效率形成负反馈，若降低光电转换效率，严重直接烧毁。现有半导体光源芯片散热装置的设计，主要是通过更改微通道的结构，提升湍流流动状态，以增大换热系数，例如射流单孔的设计。现有散热装置的设计及原理见图1-3，该散热装置包括自上而下相互层叠设置的上密封叠片05、上冷却叠片04、导流叠片03、下冷却叠片02和下密封叠片01。下密封叠片01包括相互隔离的入水口06与出水口013；下冷却叠片02上设有与入水口06位置相对应的第一镂空微结构07，以及与出水口013位置相对应的第三镂空微结构012，且两者相互隔离，第一镂空微结构07内设有由若干个筋板构成宽度相同的若干个第一冷却通道08，第三镂空微结构012沿下冷却叠片02两侧延伸至第一冷却通道08，若干个第一冷却通道08的长度由中间区域向两边区域递减；导流叠片03上设有与第一冷却通道08位置相对应的若干个射流孔09、与第三镂空微结构012完全相同的第二镂空微结构011，以及与第一镂空微结构07位置相对应的第二入水口014，且三者相互隔离；上冷却叠片04包括相互隔离的第四镂空微结构015、第三入水口016和第二出水口017，第四镂空微结构015上设有由若干个筋板构成的第二冷却通道010，且与若干个射流孔09的位置相对应，第三入水口016和第二出水口017的位置分别对应于第二入水口014、第二镂空微结构011；上密封叠片05包括相互隔离的第四入水口018与第三出水口019。冷却水的流动方向如图2所示，冷却水从下密封叠片01的入水口06进入第一镂空微结构07后经过第一冷却通道08，再通过射流孔09进入第二冷却通道010后，依次进入第四镂空微结构015、第二镂空微结构011与第三镂空微结构012，最终从出水口013流出。上述散热装置主要通过提升内部冷却水湍流流动状态，增大换热系数。如图3所示，导流叠片03顶部设置0.20mm*1.00mm射流孔09，虽然增大了换热系数，提高了散热装置的散热能力，但冷却水流过的有效面积占比较小，使得换热装置内部的压强急剧增大，进而冷却水所需的驱动力变大，不仅造成能源浪费，而且对器件的耐压性能的要求较高，导致散热装置的可靠性变差，尤其将多个散热装置组装成叠阵时，对驱动压力以及密封性能的要求会更高。因此，如何在不降低散热装置的散热能力的情况下，降低散热装置内部的压强，进而降低冷却液的驱动压力，是一个急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决在满足现有散热装置的散热能力前提下，如何降低散热装置内部压强的问题，而提供一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置，包括自上而下相互层叠设置的上密封叠片、上冷却叠片、导流叠片、下冷却叠片和下密封叠片；所述下密封叠片上设置相互隔离的第一入水口和第一出水口；所述下冷却叠片上设置相互隔离的第一镂空微结构和第二镂空微结构；所述第一镂空微结构的位置对应于第一入水口；所述第一镂空微结构内设有由若干个筋板构成的冷却通道；所述第二镂空微结构的位置对应于第一出水口；所述导流叠片上设置相互隔离的第二入水口、第三镂空微结构与导流结构；所述第二入水口的位置对应于第一镂空微结构；所述导流结构的位置对应于若干个冷却通道；所述上冷却叠片上设有相互隔离的第三入水口、第二出水口、第四镂空微结构；所述第三入水口与第二出水口的位置分别对应于第二入水口、第三镂空微结构；所述上密封叠片上设置相互隔离第四入水口与第三出水口，其位置分别对应于第三入水口与第二出水口；其特征之处在于：所述导流结构为面阵喷射结构；所述面阵喷射结构由N×M个喷射孔组成，其中N为列，M为行；所述第四镂空微结构内，且与导流叠片上面阵喷射结构相对应的位置设有热量导引片；所述热量导引片采用铜或金刚石或碳化硅制作，包括X个的筋条，X个的筋条构成X+1个微型通道，且每个筋条与其相邻筋条的距离相等；最外侧微型通道的宽度大于内侧。进一步地，所述喷射孔根据形状分为长方形喷射孔和正方形喷射孔；所述长方形喷射孔设有两列，且设置在面阵喷射结构的两侧；所述正方形喷射孔设有N-2列，设置在两列长方形喷射孔之间；所述长方形喷射孔的宽等于正方形喷射孔的边长。进一步地，所述长方形喷射孔的长为0.5mm，正方形喷射孔的边长为0.2mm。进一步地，所述筋条的长短有序分布，最外侧的三个筋条为短筋条，其余筋条长短交替分布。进一步地，所述最外侧微型通道的宽度为0.5mm，所述内侧微型通道的宽度为0.2mm。进一步地，所述第四镂空微结构沿着第三入水口两侧延伸至第二出水口。进一步地，所述第二镂空微结构包括主流通区域、两条相互对称的第一微通道和两条相互对称的第二微通道；所述主流通区域的位置对应于第一出水口；所述第一微通道由主流通区域延伸至第一镂空微结构；所述第二微通道由主流通区域延伸至第一微通道边缘，且与第一微通道相隔离；所述第三镂空微结构与第二镂空微结构完全相同。进一步地，所述第一镂空微结构内处于中间的两个筋板等长，且向两边依次递减。进一步地，所述第四入水口与第三出水口的半径相等，所述第一入水口、第二入水口、第三入水口、第一出水口与第二出水口的半径相等，且第四入水口的半径大于第一入水口；所述第四入水口与第三出水口上设有密封圈，且密封圈的内径与第一入水口的直径相同。进一步地，所述上密封叠片、上冷却叠片、导流叠片、下冷却叠片和下密封叠片均设置有处于中心位置的第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔；所述第二定位孔与第三定位孔对称设置；所述五个第一定位孔、五个第二定位孔和五个第二定位孔均相互同轴设置。本专利技术具有如下优点：1.在保证换热效果的前提下，降低内部压强。本专利技术通过设置面阵喷射结构来降低散热装置内部压强，面阵喷射结构与现有技术中的一列射流孔相比，本专利技术增加了流体有效流通面积，降低压强，进而减小冷却水的驱动力，节约能源，降低了该散热装置对耐压性能的要求，提高其可靠性，同时不受平面上的不同位置的冷却水扰动。由于流通面积增大，冷却水流速降低，使得芯片温升大幅度上升，为了补偿冷却水流速降低引起的换热系数降低，本专利技术同时设置了热量导引片，提高换热效率。热流从上密封叠片传递到热量导引片，并与冷却水汇合产生热交换，带走热量。热流导引片起到导引与传递热量的桥梁作用，因此也就具有控制表面温度均匀性的目的，其原因在于，热量导引片选用具有导热系数较高材料制作，如采用固体铜片，其的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置，包括自上而下相互层叠设置的上密封叠片(1)、上冷却叠片(2)、导流叠片(3)、下冷却叠片(4)和下密封叠片(5)；/n所述下密封叠片(5)上设置相互隔离的第一入水口(6)和第一出水口(7)；/n所述下冷却叠片(4)上设置相互隔离的第一镂空微结构(8)和第二镂空微结构(9)；所述第一镂空微结构(8)的位置对应于第一入水口(6)；所述第一镂空微结构(8)内设有由若干个筋板构成的冷却通道(10)；所述第二镂空微结构(9)的位置对应于第一出水口(7)；/n所述导流叠片(3)上设置相互隔离的第二入水口(11)、第三镂空微结构(12)与导流结构；所述第二入水口(11)的位置对应于第一镂空微结构(8)；所述导流结构的位置对应于若干个冷却通道(10)；/n所述上冷却叠片(2)上设有相互隔离的第三入水口(14)、第二出水口(15)、第四镂空微结构(16)；所述第三入水口(14)与第二出水口(15)的位置分别对应于第二入水口(11)、第三镂空微结构(12)；/n所述上密封叠片(1)上设置相互隔离第四入水口(18)与第三出水口(19)，其位置分别对应于第三入水口(14)与第二出水口(15)；/n其特征在于：/n所述导流结构为面阵喷射结构(13)；所述面阵喷射结构(13)由N×M个喷射孔组成，其中N为列，M为行；/n所述第四镂空微结构(16)内，且与导流叠片(3)上面阵喷射结构(13)相对应的位置设有热量导引片(17)；/n所述热量导引片(17)采用铜或金刚石或碳化硅制作，包括X个的筋条，X个的筋条构成X+1个微型通道(23)，且每个筋条与其相邻筋条的距离相等；最外侧微型通道(23)的宽度大于内侧。/n...

【技术特征摘要】
1.一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置，包括自上而下相互层叠设置的上密封叠片(1)、上冷却叠片(2)、导流叠片(3)、下冷却叠片(4)和下密封叠片(5)；
所述下密封叠片(5)上设置相互隔离的第一入水口(6)和第一出水口(7)；
所述下冷却叠片(4)上设置相互隔离的第一镂空微结构(8)和第二镂空微结构(9)；所述第一镂空微结构(8)的位置对应于第一入水口(6)；所述第一镂空微结构(8)内设有由若干个筋板构成的冷却通道(10)；所述第二镂空微结构(9)的位置对应于第一出水口(7)；
所述导流叠片(3)上设置相互隔离的第二入水口(11)、第三镂空微结构(12)与导流结构；所述第二入水口(11)的位置对应于第一镂空微结构(8)；所述导流结构的位置对应于若干个冷却通道(10)；
所述上冷却叠片(2)上设有相互隔离的第三入水口(14)、第二出水口(15)、第四镂空微结构(16)；所述第三入水口(14)与第二出水口(15)的位置分别对应于第二入水口(11)、第三镂空微结构(12)；
所述上密封叠片(1)上设置相互隔离第四入水口(18)与第三出水口(19)，其位置分别对应于第三入水口(14)与第二出水口(15)；
其特征在于：
所述导流结构为面阵喷射结构(13)；所述面阵喷射结构(13)由N×M个喷射孔组成，其中N为列，M为行；
所述第四镂空微结构(16)内，且与导流叠片(3)上面阵喷射结构(13)相对应的位置设有热量导引片(17)；
所述热量导引片(17)采用铜或金刚石或碳化硅制作，包括X个的筋条，X个的筋条构成X+1个微型通道(23)，且每个筋条与其相邻筋条的距离相等；最外侧微型通道(23)的宽度大于内侧。


2.根据权利要求1所述的一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置，其特征在于：所述喷射孔根据形状分为长方形喷射孔(131)和正方形喷射孔(132)；
所述长方形喷射孔(131)设有两列，且设置在面阵喷射结构(13)的两侧；所述正方形喷射孔(132)设有N-2列，设置在两列长方形喷射孔(131)之间；
所述长方形喷射孔(131)的宽等于正方形喷射孔(132)的边长。


3.根据权利要求2所述的一种应用于高功率光源芯片的面阵喷射降压强化散热装置，其特征在于：所述长方形喷射孔(131)的长为0.5mm，正方形喷射孔(132)的边长为0.2mm。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琅，李特，王贞福，于学成，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61