[發(fā)明專利]一種用于高功率光導開關的電子氟化液散熱裝置

有效

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• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN105870223B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 肖金水;欒崇彪;黃宇鵬;王波;李璽欽;莫騰富;李洪濤;謝衛(wèi)平
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H01L31/024
• 分類號: H01L31/024
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司51214
• 代理人: 詹永斌

技術領域

本發(fā)明涉及散熱領域，尤其是涉及到具體涉及到Si和GaAs等高功率光導開關散熱裝置的制作和使。

背景技術

隨著高新技術武器的小型化要求、脈沖功率裝置發(fā)展和應用領域的拓展，脈沖功率技術的發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢，一方面朝著單次運行、高峰值功率的方向發(fā)展，核禁試后核武器研究轉(zhuǎn)向?qū)嶒炇夷M，主要手段為使用大型脈沖功率源為負載提供很高的峰值功率，通常裝置為單次運行，如美國的Z裝置；另一方面朝著高重復頻率、高平均功率、高能量密度的方向發(fā)展，高新技術武器的發(fā)展對系統(tǒng)前端的脈沖功率源提出了新的要求，即小型化、模塊化、高重復頻率運行和長使用壽命。目前，高重復頻率、高平均功率、高能量密度的固態(tài)脈沖功率源已經(jīng)成為了脈沖功率技術研究的重要內(nèi)容。而發(fā)展高重復頻率、高平均功率、高能量密度的固態(tài)脈沖功率裝置，開關是最關鍵的器件。與其它固體開關（如功率半導體開關、半導體斷路開關、磁開關等）相比，光導開關具有體積小，重復頻率性能好、閉合時間短（ps量級）、時間抖動小（ps量級）、開關電感低（亞納亨）、同步精度高（ps量級）、電磁兼容性強，使光導開關在固態(tài)緊湊型脈沖功率源上有著較為廣闊的應用前景。但是，由于存在暗態(tài)電阻以及導通電阻，諸如Si和GaAs等高功率光導開關工作時會在開關材料上產(chǎn)生熱量沉積。特別是運行在長脈寬、高重頻條件下時，開關內(nèi)部熱沉積現(xiàn)象更加嚴重，進一步可能造成光導開關產(chǎn)生熱損傷和熱擊穿，嚴重影響和限制了開關的壽命。因此，必須對高功率光導開關進行有效的散熱設計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提針對上述問題，設計一種采用循環(huán)、冷卻的電子氟化液作為工作介質(zhì)，具有雙面散熱結(jié)構的散熱裝置，提升了高功率光導開關的散熱效率，提高了開關的壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種用于高功率光導開關的電子氟化液散熱裝置，包括：

一個密封的有機玻璃前腔體，有機玻璃前腔體的內(nèi)表面粘貼一塊陶瓷片，陶瓷片的表面粘貼有光導開關；

一個側(cè)面開口的有機玻璃后腔體，開口的側(cè)面倒扣在貼有陶瓷片的有機玻璃前腔體的側(cè)面上，使得有機玻璃后腔體內(nèi)形成密封腔體；

所述有機玻璃后腔體的兩個對稱側(cè)面上分別設置有一個開關通道，用于進行電子氟化液的流通；

所述有機玻璃前腔體的兩個對稱側(cè)面上分別設置有一個電極開關通道，該電極開關通道表面與光導開關的電極連接，所述電極開關通道表面與有機玻璃前腔體外的電路連接，所述電極開關通道用于進行電子氟化液流通。

在上述技術方案中，光導開關通過環(huán)氧涂層粘貼在陶瓷片表面。

在上述技術方案中，所述陶瓷片為氮化鋁陶瓷片。

在上述技術方案中，所述電極開關通道包括設置在有機玻璃前腔體外的大直徑電極和設置在有機玻璃腔體內(nèi)的小直徑電極，大直徑電極與小直徑電極連通。

在上述技術方案中，所述小直徑電極上設置有兩個通孔。

在上述技術方案中，所述小直徑電極上的一個通孔用于與光導開關的電極連接，一個通孔用于進行電子氟化液流通。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用兩個腔體中不停的流動冷卻后的電子氟化液，使得氟化液可以對光導開關兩個面進行冷卻，提高冷卻效果，增強散熱效率，并通過電極導出的設計，提高開關的壽命。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構示意圖；

圖2是電極開關通道的結(jié)構示意圖;

其中：1是前腔體，2是后腔體，3是陶瓷片，4是電極開關通道，41是大直徑電極，42是小直徑電極，43是螺紋，44是開孔。

具體實施方式

如圖1 所示，電子氟化液散熱裝置由前后兩個有機玻璃腔體和一塊氮化鋁陶瓷片組成。其中一個有機玻璃腔體作為前腔體，腔體內(nèi)為密封空間，在腔體對稱的側(cè)面上分別設置一個電極開關通道，電極開關通道的一端延伸至前腔體內(nèi)。在有機玻璃前腔體內(nèi)的頂面上固定一塊氮化鋁的陶瓷片，氮化鋁的陶瓷片不但有著良好的導熱性能還有良好的絕緣性；在氮化鋁陶瓷片的表面采用環(huán)氧涂層粘接粘貼光導開關，使得光導開關固定在氮化鋁陶瓷片表面，使得光導開關的一個面與填充在有機玻璃前腔體內(nèi)的電子氟化液充分接觸。