[發明專利]一種熱沉裝置

有效

• 申請號: 201810987363.7
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109195406B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 沈俊;鄧增;董學強;龔文馳;陳高飛;李珂;戴巍;公茂瓊
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H01L23/473
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供的熱沉裝置，包括：流體分配區及核心強化散熱區；其中：所述流體分配區包括冷卻介質入口、設置于所述冷卻介質入口處的限流板及導流片，所述核心強化散熱區包括強化傳熱器，本發明提供的熱沉裝置，其散熱性能與熱源分布相匹配，通過設計流體分配區域相關結構的尺寸，調節流體的分配，保證高熱流密度區域流入較多的流體；同時通過強化傳熱器增加核心強化散熱區高熱流密度區的局部傳熱系數或者增大高熱流密度區散熱面積來降低芯片的溫度，改善溫度的均勻性，提高芯片的可靠性和使用壽命，可以應用于大功率激光器陣列、計算機CPU、高功率LED燈等的散熱。

技術領域

本發明涉及電子元器件散熱技術領域，尤其涉及一種熱沉裝置。

背景技術

產熱分布不均存在于大多數電子設備中，如半導體激光器陣列，LED燈等。產熱分布不均帶來芯片溫度分布不均，由此引發熱形變以及局部高溫，這將嚴重影響電子芯片的性能及使用壽命。

針對產熱分布不均的電子芯片，提高傳熱性能的關鍵在于合理分配冷卻介質、提高局部傳熱系數以及增大局部傳熱面積。

目前關于電子芯片的散熱結構的專利很多，如專利CN 102163789 A公布了一種微通道式水冷熱沉裝置及其組裝方法，這種方法在一定程度上實現了強化傳熱；專利CN202871775 U公布了一種水冷散熱器實用新型，其結構簡單，加工方便；專利CN 106451062A公開了一種高功率半導體激光器芯片封裝傳導散熱熱沉，改善了熱傳導途徑，提高了散熱能力；專利CN 107293936A公布了一種半導體激光器陣列封裝結構，采用兩面冷卻的方式，提高了散熱效率。

但這些專利都基于將芯片當作均勻熱源體，而部分芯片實際上存在嚴重的產熱不均現象。

發明內容

有鑒如此，有必要針對現有技術存在的缺陷，提供一種使得電子芯片的溫度分布均勻及熱形變小的熱沉裝置。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一方面，本發明提供的一種熱沉裝置，包括：流體分配區及核心強化散熱區；其中：

所述流體分配區包括冷卻介質入口、設置于所述冷卻介質入口處的限流板及導流片，所述核心強化散熱區包括強化傳熱器；

冷卻介質經所述冷卻介質入口進入所述流體分配區，所述冷卻介質經所述限流板及導流片的配合流入所述核心強化散熱區，且在所述核心強化散熱區中高熱流密度熱源或者中心熱源位置流入的冷卻介質較低熱流密度熱源或者邊緣熱源位置的冷卻介質多，流入所述核心強化散熱區的冷卻介質在所述強化傳熱器作用下使得所述冷卻介質與高熱流密度區的熱源表面的傳熱系數增大。

在一些較佳的實施例中，所述強化傳熱器為射流噴嘴，所述射流噴嘴包括矩形噴嘴、圓形噴嘴或者三角形噴嘴中任意一種。

在一些較佳的實施例中，所述強化傳熱器為擾流器。

在一些較佳的實施例中，所述強化傳熱器上開設有傳熱肋片。

在一些較佳的實施例中，所述傳熱肋片為矩形肋、圓柱形肋、圓臺肋或圓錐肋中任意一種。

在一些較佳的實施例中，所述傳熱肋片的材料為高導熱性材料，所述高導熱性材料包括紫銅。

在一些較佳的實施例中，所述冷卻介質為去離子水、水、酒精、納米流體、HEF7100或液態金屬任意一種。

另一方面，本發明提供的一種熱沉裝置，包括依次層疊設置的蓋板、固定孔、出口流域板、隔板、進口流域板及底板，半導體激光器芯片封裝于所述蓋板的一端，所述半導體激光器芯片包括多個發光單元，所述發光單元形成高熱流密度區及低熱流密度區；所述進口流域板的冷卻介質入口處設置有限流板及導流片，所述隔板一端設置有強化傳熱器；