[發明專利]陣列半導體輻射發射裝置的分布冷卻

無效

• 申請號: 201180031942.0
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN103348185A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 喬納森·M·卡茨;本杰明·D·約翰遜
• 申請（專利權）人: 派拉斯科IP有限責任公司
• 主分類號: F21V29/00
• 分類號: F21V29/00;H01L33/64
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 吳曉輝

本申請案是基于2010年6月1日申請的第61/350,352號美國臨時申請案且主張所述臨時申請案的優先權，所述臨時申請案以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

當前所描述的實施例大體上涉及用于從固態半導體陣列蒸煮系統移除廢熱的新穎系統配置及相關聯方法，且特定來說，涉及通過與冷卻系統接觸的散熱片從所述裝置陣列傳導廢熱。此外，本申請案包括可適用于冷卻多個固態半導體陣列輻照源的多頭冷卻系統的設計。

背景技術

使用由半導體裝置的陣列產生的輻照進行加熱及蒸煮的優點已有充分的文件證明。舉例來說，現有專利—第7,425,296號美國專利揭示此類優點。增加的裝置壽命、更大的輸出能量控制、提高的能量效率、緊湊的大小及提高的可重復性均為用于民用應用、商用應用或工業應用的加熱、固化及蒸煮過程中的合意特性。然而，這些裝置的效率及壽命與成功地移除在電轉換成電磁或其它輻照能量期間產生的廢熱的能力緊密相關。事實上，任何半導體裝置的初始失效模式為可在過熱期間發生的損害。

用于半導體裝置的當前冷卻方法包括金屬散熱片、強制通風系統及封閉及開放泵送液體熱交換器系統。金屬散熱片及強制通風系統具有低冷卻容量的缺點，其中最佳可能溫度設置在局部環境溫度，而泵送液體系統需要較大的儲水池、龐大的泵且在維持冷卻劑溫度接近或低于環境時僅提供低相對效率。20世紀60年代以來，已出現對用于電子電路組件及需要移除大量廢熱的其它電力電子設備的汽相冷卻的使用。

先前系統主要涉及雙相冷卻回路的設計及實施，其中至少一者甚至指定對用于固態電路組件的冷卻系統的使用。此外，當前可購買到的雙相系統通常針對具有數十千瓦的典型容量的工業應用而定大小。

發明內容

在當前描述的實施例的一個方面中，所述系統包含：安裝襯底，基于半導體的輻射發射裝置的陣列安裝到所述安裝襯底的第一表面上，所述安裝襯底包括具有高導電性的第一材料及具有電絕緣特征的第二材料中的至少一者；熱交換體，其連接到所述安裝襯底的第二表面；熱交換流體腔，其在所述熱交換體內，所述熱交換流體腔操作以維持熱交換流體在所述熱交換體中的流動；及流體連接，其提供到所述熱交換流體腔的入口及出口。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述系統包含冷卻系統，其連接到所述流體連接。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述冷卻系統為汽相冷卻系統、基于水的冷卻系統、基于空氣的冷卻系統或基于制冷劑的冷卻系統中的至少一者。

在當前描述的實施例的另一方面中，基于半導體的輻射發射裝置在紅外線范圍、紫外線范圍及可見光范圍中的一者中以窄帶發射能量。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述窄帶小于300nm，半最大值全寬(full?widthhalf?max)。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述基于半導體的輻射發射裝置在微波范圍中發射能量。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述安裝襯底由銅材料、金剛石材料、納米導體復合材料中的至少一者或其合金形成或包含銅材料、金剛石材料、納米導體復合材料中的至少一者或其合金。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述安裝襯底及所述熱交換體形成一體。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述系統進一步包含控制器，其操作以控制流體到所述熱交換流體腔的流動。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述系統進一步包含流體調節器及溫度傳感器中的至少一者。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述陣列是二維的。

在當前描述的實施例的另一方面中，所述陣列是X乘Y陣列，其中X及Y兩者均大于1。