[發(fā)明專利]一種微通道式水冷熱沉裝置及其組裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110056658.0
• 申請(qǐng)日: 2011-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN102163789A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王克強(qiáng);韓隆;吳軍勇;魏磊;胡學(xué)浩;苑利鋼;鄭毅;耿圓圓;鐘國(guó)舜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十一研究所
• 主分類號(hào): H01S3/042
• 分類號(hào): H01S3/042
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 梁軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微通道式水冷熱沉裝置及其組裝方法。

背景技術(shù)

一般二極管泵浦固體激光器系統(tǒng)為高功率、高集成度的整機(jī)系統(tǒng)，發(fā)熱單元眾多，主要包括激光二極管(LD)、激光晶體，Q開關(guān)晶體及驅(qū)動(dòng)器、非線性晶體等，激光器運(yùn)行時(shí)各單元的散熱功率要求、溫度控制點(diǎn)及溫控精度等不盡相同，特別是在工業(yè)及軍事等應(yīng)用中激光器系統(tǒng)的工作溫度范圍很寬，大體上從-40℃～+55℃范圍激光器均要能正常工作。為了保證各散熱單元恒定的工作溫度區(qū)間，高低溫狀態(tài)下功能要求還要區(qū)別對(duì)待。因此整個(gè)激光器系統(tǒng)的散熱能力及溫度管理控制能力非常重要，其運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行效率直接決定激光器系統(tǒng)能否正?？煽抗ぷ?。

在系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)極限使用情況分析、計(jì)算出系統(tǒng)總的熱功率水平，確定總的制冷和制熱能力，然后針對(duì)各散熱單元的不同特點(diǎn)，對(duì)水冷系統(tǒng)的制冷量進(jìn)行合理分配，量化分配比率。

各單元的散熱及溫控技術(shù)具有不同的技術(shù)要求，對(duì)散熱要求高的LD、激光晶體應(yīng)重點(diǎn)解決，包括高效熱沉結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、進(jìn)出水方式、水路的設(shè)計(jì)、流量的設(shè)計(jì)、溫控速度及精度等必須適應(yīng)各自特點(diǎn)。

在二極管泵浦固體激光器器中，激光晶體是激光器中熱量最為集中的光學(xué)元件，針對(duì)二極管端面泵浦方式激光晶體內(nèi)部熱分布特點(diǎn)，晶體散熱采用金屬銅熱沉傳導(dǎo)結(jié)合液體對(duì)流散熱的結(jié)構(gòu)方式，以最大限度、最高效率地導(dǎo)出激光器工作時(shí)所產(chǎn)生的廢熱，提高激光器的性能。

常規(guī)的水冷晶體散熱熱沉結(jié)構(gòu)處于加工的考慮，通常走水方式較為簡(jiǎn)單，一般為直進(jìn)直出，散熱效率會(huì)大打折扣，特別是在高溫環(huán)境溫度下，晶體溫控問題更是難以解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種微通道式水冷熱沉裝置及其組裝方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)熱沉走水方式過于簡(jiǎn)單、換熱效率較低的問題。

具體的，本發(fā)明提供一種微通道式水冷熱沉裝置，包括：分別安裝有進(jìn)、出水嘴的上熱沉塊和下熱沉塊，所述上熱沉塊與下熱沉塊貼合后中間形成被控溫元件安放槽，且所述上熱沉塊和下熱沉塊上沿著所述被控溫元件安放槽外圍部署有水冷控溫結(jié)構(gòu)，所述水冷控溫結(jié)構(gòu)兩側(cè)裝配有密封壓片，其特征在于，所述水冷控溫結(jié)構(gòu)為多個(gè)圓狀-齒狀微通道串聯(lián)交織形成的水流微通道結(jié)構(gòu)。

其中，所述齒狀微通道與圓狀微通道成層狀分布，其中，齒狀微通道靠近所述被控溫元件安放槽側(cè)，所述圓狀微通道靠近齒狀微通道，布置在所述齒狀微通道的外圍；且所述各微通道孔徑小于2mm。

其中，所述水流微通道采用電火花結(jié)合線切割的加工方式形成。

進(jìn)一步的，本發(fā)明所述裝置中，所述上沉塊、下沉塊為表面鍍金的紫銅材料；其中，所述鍍金層的厚度為微米量級(jí)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明所述裝置中，所述被控溫元件安放槽為圓形結(jié)構(gòu)；其中，所述被控溫元件安放槽內(nèi)安放激光晶體。

進(jìn)一步的，本發(fā)明所述裝置中，所述上沉塊和下沉塊貼合后通過螺釘固定。

本發(fā)明還提供一種微通道式水冷熱沉裝置的組裝方法，包括：

清洗所述水冷熱沉裝置的步驟、將被控溫元件封裝在上沉塊和下沉塊間安放槽內(nèi)的步驟、安裝密封壓片的步驟、以及在上沉塊和下沉塊上安裝水嘴的步驟，其特征在于：

所述將被控溫元件封裝在上沉塊和下沉塊間安放槽內(nèi)時(shí)，在所述被控溫元件上包有導(dǎo)熱箔，使所述被控溫元件與上沉塊和下沉塊緊密接觸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果如下：

首先，本發(fā)明提供的微通道式水冷熱沉裝置，解決了常規(guī)熱沉走水方式過于簡(jiǎn)單、換熱效率較低的問題，大大提高了熱沉與水的換熱效率，進(jìn)而提高了熱沉的散熱效率；

其次，本發(fā)明所述的熱沉裝置采用電火花結(jié)合線切割的加工方式，與傳統(tǒng)加工方式相比，大大降低了加工難度；

第三，本發(fā)明所述的熱沉組裝方法，通過增加導(dǎo)熱箔可以使被控溫元件與熱沉緊密貼合，更有助于被控溫元件的散熱。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種微通道式水冷熱沉裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明中水冷控溫結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3A為本發(fā)明中組裝后的熱沉的截面圖；

圖3B為本發(fā)明中組裝后的熱沉的側(cè)視圖；

圖3C為本發(fā)明中組裝后的熱沉的立體圖。

具體實(shí)施方式