[發明專利]一種散熱組件及散熱方法

有效

• 申請號: 201711071136.1
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107895879B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 楊雪;呂坤鵬;唐曉軍;梁興波;劉洋;陳露;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042
• 代理公司: 11010 工業和信息化部電子專利中心
• 代理人: 田衛平<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種散熱組件及散熱方法，涉及溫度控制技術領域。該散熱組件包括：上層蓋板、中間換熱層、射流沖擊層及微蒸發層，上層蓋板、中間換熱層、射流沖擊層及微蒸發層依次疊合；上層蓋板開設有至少一個制冷劑注入孔及至少一個制冷劑出孔；中間換熱層和射流沖擊層分別開設有與制冷劑出孔對應的第一連接孔與第二連接孔，微蒸發層開設有蒸發腔，制冷劑出孔通過第一連接孔、第二連接孔與蒸發腔連通；中間換熱層和射流沖擊層還分別開設有多個第一微通道與多個第二微通道，制冷劑注入孔通過多個第一微通道與多個第二微通道與蒸發腔連通。通過該散熱組件對被散熱物進行散熱，解決了現有冷卻系統體積大，散熱效率低及存在溫度差的問題。

技術領域

本發明涉及溫度控制技術領域，尤其涉及一種散熱組件及散熱方法。

背景技術

近些年，隨著激光技術的發展，激光已經在國防、醫療、工業等領域占據越來越重要的地位，由于光束質量好、效率高、壽命長，高功率固體激光器在科研和軍事領域具有重要的研究價值。高熱流密度固體激光器中，增益介質作為關鍵部件，在受到高熱流密度泵浦光照射的情況下，其內部會產生大量的熱，導致各種熱效應，使光束質量下降，激光出光功率降低，更為嚴重的可能導致增益介質炸裂。激光器工作時，板條晶體中心面沿長度方向的溫度分布不均勻，溫度兩邊高，中間低，這會產生相應的熱應力，板條是焊在散熱結構上的，該應力會引起板條晶體的應力形變，其會影響激光器的穩定區，勻化板條的溫度也是急需解決的問題。除了以上問題，為了將上述產生的大量熱散掉，按照傳統的冷卻方法，所需的冷卻系統的體積、重量越來越大，這些都制約著高功率固體激光技術的發展，這點遠超出了一般電子器件領域所研究的散熱、熱設計等概念，激光器熱效應成為實現高功率激光器所需突破的最關鍵核心問題之一，而其基礎是研究激光器端面冷卻技術。

目前，常用的冷卻技術根據冷卻介質的形態包括氣體、液體、固體以及多相冷卻技術，其中氣體冷卻技術又分為自然對流換熱冷卻技術和強迫空氣冷卻技術；固體冷卻技術主要是半導體制冷技術；液體冷卻技術包括直接和間接液體冷卻、液滴或噴淋冷卻、微通道冷卻以及射流沖擊冷卻；多相冷卻技術包括熱管冷卻技術等。由于激光器輸出功率高，連續輸出時可達百瓦級，脈沖輸出時峰值功率可達千瓦級，通常的轉換效率一般為50％，即發熱量與出光功率一樣，并且發熱量集中的有源區尺寸非常小，熱流密度很高，現階段主要用微通道熱沉散熱。然而，傳統的激光器水冷散熱存在諸多問題，隨著激光器輸出功率的增加，冷卻系統的體積重量增大，在實際使用過程中受到了很大的限制。

發明內容

本發明提供一種散熱組件及散熱方法，用以解決現有技術中冷卻系統體積大，散熱效率低及散熱存在溫度差的問題。

第一方面，為了實現上述目的，本發明提供一種散熱組件，包括：

上層蓋板、中間換熱層、射流沖擊層及微蒸發層，所述上層蓋板、中間換熱層、射流沖擊層及微蒸發層依次疊合；

所述上層蓋板開設有至少一個制冷劑注入孔及至少一個制冷劑出孔；

所述中間換熱層和所述射流沖擊層分別開設有與所述制冷劑出孔對應的第一連接孔與第二連接孔，所述微蒸發層開設有蒸發腔，所述制冷劑出孔通過所述第一連接孔、第二連接孔與所述蒸發腔連通；

所述中間換熱層和所述射流沖擊層還分別開設有多個第一微通道與多個第二微通道，所述制冷劑注入孔通過多個所述第一微通道與多個所述第二微通道與所述蒸發腔連通。

進一步地，所述中間換熱層靠近所述上層蓋板的一側設置有第一凹槽，所述多個第一微通道設置在所述第一凹槽內；

所述第一連接孔靠近所述上層蓋板一端設有適于在所述上層蓋板與所述中間換熱層疊合后與所述上層蓋板貼合的第一凸起，和/或，所述制冷劑注入孔靠近所述中間換熱層一端設有適于在所述上層蓋板與所述中間換熱層疊合后與所述中間換熱層疊貼合的第二凸起。

進一步地，所述上層蓋板靠近所述中間換熱層的一側設置有第二凹槽，所述制冷劑注入孔設置在所述第二凹槽內；