一种微通道式水冷热沉装置及其组装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微通道式水冷热沉装置及其组装方法，所述装置包括：分别安装有进、出水嘴的上热沉块和下热沉块，所述上热沉块与下热沉块贴合后中间形成被控温元件安放槽，且所述上热沉块和下热沉块上沿着所述被控温元件安放槽外围部署有水冷控温结构，所述水冷控温结构两侧装配有密封压片，其特征在于，所述水冷控温结构为多个圆状-齿状微通道串联交织形成的水流微通道结构。本发明专利技术解决了常规热沉走水方式过于简单、换热效率较低的问题，大大提高了热沉与水的换热效率，进而提高了热沉的散热效率。

Microchannel type water cooling heat sink device and assembling method thereof

The invention discloses a microchannel water-cooled heat sink device and assembling method thereof, the device comprises a water inlet and outlet are respectively arranged on the mouth of the heat sinker and heat sinking block, the heat sinking block and heat sinking block after fitting was formed in the middle of a temperature control element placed groove, and the upper heat sinking block and under the heat sinking block along the peripheral groove temperature controlled element is placed the deployment of water temperature, the water temperature structure on both sides of the sealing pressing assembly, which is characterized in that the water temperature structure for multiple round - micro channel series formed by the interweaving of dentate flow micro channel structure. The invention solves the conventional heat sink water way too simple, low heat transfer efficiency problem, greatly improving the heat transfer efficiency of heat sink with water, and then improves the cooling efficiency of the heat sink.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械
，尤其涉及。
技术介绍
一般二极管泵浦固体激光器系统为高功率、高集成度的整机系统，发热单元众多， 主要包括激光二极管(LD)、激光晶体，Q开关晶体及驱动器、非线性晶体等，激光器运行时各单元的散热功率要求、温度控制点及温控精度等不尽相同，特别是在工业及军事等应用中激光器系统的工作温度范围很宽，大体上从-40°C +55°C范围激光器均要能正常工作。 为了保证各散热单元恒定的工作温度区间，高低温状态下功能要求还要区别对待。因此整个激光器系统的散热能力及温度管理控制能力非常重要，其运行状态和运行效率直接决定激光器系统能否正常可靠工作。在系统的散热系统设计时，首先应根据极限使用情况分析、计算出系统总的热功率水平，确定总的制冷和制热能力，然后针对各散热单元的不同特点，对水冷系统的制冷量进行合理分配，量化分配比率。各单元的散热及温控技术具有不同的技术要求，对散热要求高的LD、激光晶体应重点解决，包括高效热沉结构的设计、进出水方式、水路的设计、流量的设计、温控速度及精度等必须适应各自特点。在二极管泵浦固体激光器器中，激光晶体是激光器中热量最为集中的光学元件， 针对二极管端面泵浦方式激光晶体内部热分布特点，晶体散热采用金属铜热沉传导结合液体对流散热的结构方式，以最大限度、最高效率地导出激光器工作时所产生的废热，提高激光器的性能。常规的水冷晶体散热热沉结构处于加工的考虑，通常走水方式较为简单，一般为直进直出，散热效率会大打折扣，特别是在高温环境温度下，晶体温控问题更是难以解决。
技术实现思路
本专利技术提供，用以解决现有技术中常规热沉走水方式过于简单、换热效率较低的问题。具体的，本专利技术提供一种微通道式水冷热沉装置，包括分别安装有进、出水嘴的上热沉块和下热沉块，所述上热沉块与下热沉块贴合后中间形成被控温元件安放槽，且所述上热沉块和下热沉块上沿着所述被控温元件安放槽外围部署有水冷控温结构，所述水冷控温结构两侧装配有密封压片，其特征在于，所述水冷控温结构为多个圆状-齿状微通道串联交织形成的水流微通道结构。其中，所述齿状微通道与圆状微通道成层状分布，其中，齿状微通道靠近所述被控温元件安放槽侧，所述圆状微通道靠近齿状微通道，布置在所述齿状微通道的外围；且所述各微通道孔径小于2mm。其中，所述水流微通道采用电火花结合线切割的加工方式形成。3进一步的，本专利技术所述装置中，所述上沉块、下沉块为表面镀金的紫铜材料；其中， 所述镀金层的厚度为微米量级。进一步的，本专利技术所述装置中，所述被控温元件安放槽为圆形结构；其中，所述被控温元件安放槽内安放激光晶体。进一步的，本专利技术所述装置中，所述上沉块和下沉块贴合后通过螺钉固定。本专利技术还提供一种微通道式水冷热沉装置的组装方法，包括清洗所述水冷热沉装置的步骤、将被控温元件封装在上沉块和下沉块间安放槽内的步骤、安装密封压片的步骤、以及在上沉块和下沉块上安装水嘴的步骤，其特征在于所述将被控温元件封装在上沉块和下沉块间安放槽内时，在所述被控温元件上包有导热箔，使所述被控温元件与上沉块和下沉块紧密接触。与现有技术相比，本专利技术有益效果如下首先，本专利技术提供的微通道式水冷热沉装置，解决了常规热沉走水方式过于简单、 换热效率较低的问题，大大提高了热沉与水的换热效率，进而提高了热沉的散热效率；其次，本专利技术所述的热沉装置采用电火花结合线切割的加工方式，与传统加工方式相比，大大降低了加工难度；第三，本专利技术所述的热沉组装方法，通过增加导热箔可以使被控温元件与热沉紧密贴合，更有助于被控温元件的散热。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种微通道式水冷热沉装置的结构图；图2为本专利技术中水冷控温结构的结构图；图3A为本专利技术中组装后的热沉的截面图；图;3B为本专利技术中组装后的热沉的侧视图；图3C为本专利技术中组装后的热沉的立体图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。为了解决现有技术中热沉散热效率低下的问题，本专利技术提供，所述水冷热沉装置不仅解决了常规水冷热沉走水方式过于简单、换热效率较低的问题，还大大提高了热沉与水的换热效率，进而提高了热沉中的晶体的散热效率。实施例一如图1所示，为本专利技术提供的一种微通道式水冷热沉装置的结构图，所述装置包括上热沉块110和下热沉块120、所述上、下热沉块彼此贴合面侧分别具有一凹槽，当上、 下热沉块二者贴合在一起时中间部位的上下凹槽形成一被控温元件安放槽130 ；所述上、 下热沉块上沿着各自的凹槽外沿布置有水冷控温结构140 ；并在所述水冷控温结构140的两端分别布置有压片平台150，该压片平台150用于放置密封压片160，该密封压片160将水冷控温接口 140进行密封；所述上、下热沉块上还分别布置有进、出水水嘴170，通过进水嘴将水注入水冷控温结构140，并结合出水嘴完成水路的循环。其中，上、下热沉块贴合后优选的通过螺钉180进行固定，当然本专利技术并不限于这一种固定方式，只要能实现上、下热沉块间固定的方式均在本专利技术的保护范围内。进一步的，本专利技术为了实现在宽温度范围内高散热的要求，本专利技术所述的热沉装置中采用了紫铜(纯铜)作为热沉的材料，紫铜的导热系数达到398W· (π^ΚΓ1，是适用的工业金属中最高的，是热沉的理想材料。本专利技术考虑到紫铜材料本色抗氧化能力太差的问题，在采用紫铜加工完后在其外表面镀金，可以使紫铜在使用的过程中不被氧化，由于金本身也是一种导热性能良好的金属，其导热系数达到315W · (m · K)―1，而且金的镀层只有几个微米，对紫铜的导热性能丝毫不产生影响；进一步的，本专利技术考虑到传统水冷控温结构是在热沉上开出单路或几路的水通道，通过水流将热量带走，这样的常规方式散热效率较低，不能满足宽温度范围内的高散热密度的使用要求。而本专利技术所述热沉装置充分考虑了热沉热流的传递路径，设计所述水冷控温结构 140为多个圆状-齿状微通道串联交织形成的水流微通道结构，该结构优化了水流与热流的匹配，形成了类似树杈状的热流通道，这样可以让水流的散热效率得到进一步的提高，满足宽温度范围内的高散热密度的散热要求；其中，所述齿状微通道与圆状微通道间优选的成层状分布，其中齿状微通道靠近所述被控温元件安放槽130侧，所述圆状微通道靠近齿状微通道，布置在所述齿状微通道的外围；这样的设置更有助于散热效率；其中，所述圆状或齿状微通道为通水孔径小于2mm 的小通道；该水冷控温结构的结构图具体如图2所示。进一步的，本专利技术考虑到微通道加工存在一定的难度，所以在微通道加工的设计上也进行了改善，主要采用电火花结合线切割的加工方式，通过该加工方式可以使微通道在只打一到两个穿丝孔的情况下通过线切割完成加工，且切割的周期较短，加工难度与传统的微通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微通道式水冷热沉装置，包括：分别安装有进、出水嘴的上热沉块和下热沉块，所述上热沉块与下热沉块贴合后中间形成被控温元件安放槽，且所述上热沉块和下热沉块上沿着所述被控温元件安放槽外围部署有水冷控温结构，所述水冷控温结构两侧装配有密封压片，其特征在于，所述水冷控温结构为多个圆状－齿状微通道串联交织形成的水流微通道结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王克强，韩隆，吴军勇，魏磊，胡学浩，苑利钢，郑毅，耿圆圆，钟国舜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：11