一种微通道芯片的液氮循环散热系统及制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微通道芯片的液氮循环散热系统及制备方法，系统包括半导体激光芯片，固接于半导体激光芯片下表面的微通道热沉，连接微通道热沉进液口的冷却液抽取管，连接微通道热沉出液口的冷却液集液管以及用于供应冷却液并控制冷却液在微通道热沉中循环的控制系统。其中，控制系统由冷却装置及用于储存冷却液的储液瓶构成，冷却装置连接冷却液集液管以对回收液进行再次降温液化并送入储液瓶中，储液瓶的出口连接冷却液抽取管，并设有开关阀以控制冷却液的通断及流量大小。本发明专利技术针对传统散热技术散热效率低的问题，采用微通道冷板并通以液氮作为冷却液对芯片进行循环散热，大大提高了芯片的散热效率。大大提高了芯片的散热效率。大大提高了芯片的散热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种微通道芯片的液氮循环散热系统及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体芯片散热
，具体涉及一种微通道芯片的液氮循环散热系统及制备方法。

技术介绍

[0002]现今，随着芯片功率的增大和集成度的提升，单体芯片的发热功率显著增大，传统散热技术已经很难满足这种单体大功率芯片的散热需求。并且传统散热装置的冷却水流量较小，若为满足单体大功率芯片的散热而增加水流量，会导致通道内部形成较大的水压，特别是针式散热通道，长期使用会造成内部散热针根部强度不足，根部断裂，从而导致芯片散热失效，甚至芯片烧毁，因此，传统的散热装置越来越难以满足使用需求。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种微通道芯片的液氮循环散热系统及制备方法，以改善芯片的散热效率，获得更大功率的激光输出。
[0004]本专利技术公开了一种微通道芯片的液氮循环散热系统，包括：
[0005]半导体激光芯片；
[0006]固接于所述半导体激光芯片下表面的微通道热沉；
[0007]连接所述微通道热沉进液口的冷却液抽取管；
[0008]连接所述微通道热沉出液口的冷却液集液管；
[0009]用于供应冷却液并控制所述冷却液在所述微通道热沉中循环的控制系统，
[0010]其中，所述冷却液为液氮。
[0011]优选的是，所述控制系统主要由冷却装置及用于储存所述冷却液的储液瓶构成，所述冷却装置连接所述冷却液集液管以对回收液进行再次降温液化并送入所述储液瓶中，所述储液瓶的出口连接所述冷却液抽取管，并设有开关阀以控制所述冷却液的通断及流量大。
[0012]优选的是，所述冷却装置包括制冷机冷头和氦气压缩机，所述制冷机冷头安装在所述储液瓶的颈部，并通过真空不锈钢管道与所述氦气压缩机连接，并受其驱动。
[0013]优选的是，所述控制系统还包括冷却液补充瓶。所述冷却液补充瓶与所述储液瓶通过补充管连接，当所述储液瓶中的冷却液液面下降，压强减小时，在压强作用下所述冷却液补充瓶中的冷却液被抽取到所述储液瓶中。
[0014]优选的是，所述半导体激光芯片为单管型或阵列型半导体激光芯片，其粘合或焊接于所述微通道热沉的上表面。
[0015]优选的是，所述微通道热沉包括进液口、出液口及多通道散热结构，所述多通道散热结构的通道均与所述进液口和所述出液口连通。
[0016]优选的是，所述多通道散热结构可由硅、铜或金刚石材料制成。
[0017]本专利技术还公开了一种微通道芯片的液氮循环散热系统的制备方法，包括：
[0018]S1、制作半导体激光芯片；
[0019]S2、制作微通道热沉；
[0020]S3、将所述半导体激光芯片和所述微通道热沉结合；
[0021]S4、将控制系统与所述微通道热沉连通。
[0022]优选的是，制作硅/硼硅玻璃微通道热沉包括：
[0023](1)制备硅片；
[0024](2)在所述硅片上制作微通道；
[0025](3)制备硼硅玻璃并在所述硼硅玻璃上制作微通道；
[0026](4)将所述硅片和所述硼硅玻璃连接。
[0027]优选的是，制作金刚石微通道热沉包括：
[0028](1)制备Si/DLC薄膜片；
[0029](2)制备带有微通道沟槽的Si/DLC薄膜片；
[0030](3)制备带有微通道沟槽的硅片；
[0031](4)制备硅/金刚石厚膜片；
[0032](5)去除硅片，得到金刚石微通道热沉。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034]本专利技术针对传统散热技术散热效率低的问题，采用微通道冷板并通以液氮作为冷却液对芯片进行循环散热，大大提高了芯片的散热效率。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例提供的微通道芯片的液氮循环散热系统的结构示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例提供的微通道芯片的液氮循环散热系统中微通道热沉的局部结构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合附图对本专利技术的内容作进一步说明。显然，所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039]如图1所示，本实施例提供一种微通道芯片的液氮循环散热系统，包括：
[0040]半导体激光芯片1；
[0041]焊接于半导体激光芯片1下表面的微通道热沉2；
[0042]连接微通道热沉2进液口的冷却液抽取管3；
[0043]连接微通道热沉2出液口的冷却液集液管4；
[0044]用于供应冷却液并控制冷却液在微通道热沉2中循环的控制系统，其中，冷却液为液氮。
[0045]作为具体实施例，控制系统主要由冷却装置5及用于储存冷却液的储液瓶6构成。冷却装置5连接冷却液集液管4以对回收液进行再次降温液化并送入储液瓶6中，储液瓶6的出口连接冷却液抽取管3，并设有开关阀7以控制冷却液的通断及流量大小。
[0046]作为具体实施例，冷却装置5包括制冷机冷头51和氦气压缩机52，制冷机冷头51安装在储液瓶6的颈部，并通过真空不锈钢管道与氦气压缩机52连接，并受其驱动。
[0047]作为具体实施例，当半导体激光芯片1需要散热时，打开阀门7，储液瓶6中的液氮在其内部压力下，通过冷却液抽取管3流入微通道热沉2，并在微通道热沉2中与芯片1进行热交换。吸热后的液氮变为氮气，并通过冷却液集液管4进入制冷机冷头51中，在氦气压缩机52的驱动下，制冷机冷头51将氮气再次降温液化成液氮，并流入储液瓶6中，以进行重复回收利用。
[0048]作为具体实施例，控制系统还包括冷却液补充瓶8。冷却液补充瓶8与储液瓶6通过补充管连接，当储液瓶6中的冷却液液面下降，压强减小时，在压强作用下冷却液补充瓶8中的冷却液被抽取到储液瓶6中。
[0049]作为具体实施例，在储液瓶6中设有压力传感器，当传感器检测到储液瓶6中的压强减小后，会启动冷却液补充瓶8的泵将补充瓶中的液氮输送至储液瓶6中。
[0050]作为具体实施例，半导体激光芯片1为单管型或阵列型半导体激光芯片，其粘合或焊接于微通道热沉2的上表面。
[0051]作为具体实施例，微通道热沉2包括进液口、出液口及多通道散热结构，多通道散热结构的通道均与进液口和出液口连通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微通道芯片的液氮循环散热系统，包括：半导体激光芯片；固接于所述半导体激光芯片下表面的微通道热沉；连接所述微通道热沉进液口的冷却液抽取管；连接所述微通道热沉出液口的冷却液集液管；用于供应冷却液并控制所述冷却液在所述微通道热沉中循环的控制系统；其中，所述冷却液为液氮。2.根据权利要求1所述的微通道芯片的液氮循环散热系统，其特征在于，所述控制系统主要由冷却装置及用于储存所述冷却液的储液瓶构成，所述冷却装置连接所述冷却液集液管以对回收液进行再次降温液化并送入所述储液瓶中，所述储液瓶的出口连接所述冷却液抽取管，并设有开关阀以控制所述冷却液的通断及流量大小。3.根据权利要求2所述的微通道芯片的液氮循环散热系统，其特征在于，所述冷却装置包括制冷机冷头和氦气压缩机，所述制冷机冷头安装在所述储液瓶的颈部，并通过真空不锈钢管道与所述氦气压缩机连接，并受其驱动。4.根据权利要求2所述的微通道芯片的液氮循环散热系统，其特征在于，所述控制系统还包括冷却液补充瓶，所述冷却液补充瓶与所述储液瓶通过补充管连接，当所述储液瓶中的冷却液液面下降，压强减小时，在压强作用下所述冷却液补充瓶中的冷却液被抽取到所述储液瓶中。5.根据权利要求1所述的微通道芯片的液氮循环散热系统，其特征在于，所述半导体激光芯片为单管型或阵列型半导体激光芯片，其粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，代京京，兰天，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：