CN107230929A - 一种散热器、散热组件、散热机箱以及激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种散热器、散热组件、散热机箱以及激光器，涉及激光器散热技术领域。散热器包括多个并排间隔设置且沿第一预设方向延伸的散热部；相邻的散热部之间形成散热通道；在与第一预设方向垂直的第二预设方向上，散热部具备相对的正面和背面；散热部的正面开设有沿第一预设方向延伸的散热槽。散热器加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

Description

一种散热器、散热组件、散热机箱以及激光器

技术领域

本发明涉及激光器散热技术领域，具体而言，涉及一种散热器、散热组件、散热机箱以及激光器。

背景技术

目前，功率电子器件在工业、国防等领域已得到广泛的应用，市场需求巨大，发展前景广阔。随着电子器件功率的提高，基质材料热扩散将引起应力的变化，由于热量的沉积，会导致半导体激光器芯片温度升高、输出波长变化，使半导体激光器不能正常工作。为了提高功率电子器件的功率、可靠性和性能稳定性，降低生产成本，必须设计出高效散热结构。目前半导体激光器的制冷方式有以下3种：

1.微通道液体制冷，其具有加工难度大、成本高、寿命短的问题；

2.宏通道液体制冷，其具有散热面积有限；水流方向单一，对流换热系数低；水流方向有热积累，散热不均匀的问题；

3.传导制冷靠材料本身散热，散热能力有限。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种散热器，其加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

本发明的第二个目的在于提供一种散热组件，其具有上述散热器，具有散热器的特点：加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

本发明的第三个目的在于提供一种散热机箱，其具有上述散热组件，其具有上述散热器的加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热的特点。

本发明的第四个目的在于提供一种激光器，通过上述提供的散热机箱的高效散热，使得激光芯片组能够正常工作，并且降低了激光器的加工难度、制造成本，提高了激光器的使用寿命。

本发明的实施例是这样实现的：

一种散热器，散热器包括多个并排间隔设置且沿第一预设方向延伸的散热部；相邻的散热部之间形成散热通道；在与第一预设方向垂直的第二预设方向上，散热部具备相对的正面和背面；散热部的正面开设有沿第一预设方向延伸的散热槽。

发明人发现：现有的半导体激光器的制冷器有着加工难度大、成本高、寿命短以及散热效果不好的缺点，尤其是现有制冷器的散热面积有限并且其制冷液流向单一。

为此，发明人设计了上述散热器，散热器主要作用于半导体激光器的制冷散热，为清楚定义散热器的结构，定义第一预设方向以及与第一预设方向垂直的第二预设方向：散热器包括多个并排间隔设置且沿第一预设方向延伸的散热部，相邻的两个散热部的间距形成散热通道；在第二预设方向上，散热部具有相对的正面与背面，其正面开设有沿第一预设方向延伸的散热槽。具体地，控制制冷液方向，使得制冷液从散热器的背面沿第二预设方向进入散热通道中，然后制冷液沿第一预设方向向与散热通道相邻的散热槽中流动，最终从与散热槽相邻地另一散热通道中流出,制冷液在散热器流动的过程中，其流向包括：在散热通道内和/或在散热槽内沿第一预设方向流动；从散热通道进入散热槽，在从散热槽沿第一预设方向流动。通过多个散热通道以及多个并联的散热槽共同散热，增大了制冷液与散热器的散热接触面积，并在散热通道与散热槽之间形成湍流旋涡，大大增强了散热器的散热能力。由于散热器有多个散热部构成，多个散热部通过简单的机械加工然后焊接构成散热器，其难度低，成本可控并且散热通道以及散热槽较微通道大，对制冷介质要求不高，故其使用寿命高。本发明提供的散热器加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

在本发明的一种实施例中：

散热槽贯通散热部在第一预设方向上的两端。

在本发明的一种实施例中：

相邻的散热部之间通过连接部连接。

在本发明的一种实施例中：

散热通道内设置有阻断散热通道的阻挡部。

在本发明的一种实施例中：

散热器还包括通水板；通水板与多个散热器的背面连接；通水板上开设有多个连通散热通道的通水孔。

一种散热组件，包括导流板以及上述任意一项的散热器；

导流板盖在多个散热部的正面；导流板靠近散热部的板面上设置有多个并排设置的导流槽；导流槽的延伸方向与第一预设方向不平行；导流槽与散热通道连通。

在本发明的一种实施例中：

导流槽的延伸方向与第一预设方向垂直。

在本发明的一种实施例中：

导流板靠近散热部的板面上设置有多个凸出的导流壁；相邻的导流壁之间形成导流槽。

一种散热机箱，包括箱体以及上述任意一项的散热组件；

箱体的一端面沿第一预设方向依次开设有第一容纳槽和第二容纳槽，第一容纳槽和第二容纳槽通过隔板间隔设置，散热器的背面抵靠于隔板，第一容纳槽和第二容纳槽共同容纳散热器；

箱体具有第一水流通道和第二水流通道；

第一水流通道的一端贯穿箱体的壁，另一端连通第一容纳槽并靠近散热部的背面；

第二水流通道的一端贯穿箱体的壁，另一端连通第二容纳槽并靠近散热部的背面；

导流板盖合于第一容纳槽和第二容纳槽。

一种激光器，包括激光芯片组以及权利要求9的散热机箱；

激光芯片组与导流板远离散热器的一端连接。

本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

本发明提供的一种散热器，其加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

本发明提供的一种散热组件，其具有上述散热器，具有散热器的特点：加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

本发明提供的一种散热机箱，其具有上述散热组件，其具有上述散热器的加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热的特点。

本发明提供的一种激光器，通过上述提供的散热机箱的高效散热，使得激光芯片组能够正常工作，并且降低了激光器的加工难度、制造成本，提高了激光器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中散热器在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明实施例1中散热器在第二视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例1中散热器在第三视角下的结构示意图；

图4为本发明实施例1中散热器的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例1中散热器的另一种结构示意图；

图6为本发明实施例2中散热组件的结构示意图；

图7为本发明实施例2中导流板的结构示意图；

图8为本发明实施例3中散热机箱的结构示意图；

图9为本发明实施例3中箱体的结构示意图；

图10为本发明实施例4中激光器的结构示意图。

图标：10-散热器；11-散热部；12-散热槽；20-散热器；21-阻挡部；30-散热器；31-通水板；32-通水孔；40-散热组件；41-导流板；42-导流槽；43-导流壁；50-散热机箱；51-箱体；52-第一容纳槽；53-第二容纳槽；54-隔板；55-第一水流通道；56-第二水流通道；60-激光器；61-激光芯片组；90-散热通道；110-正面；111-背面；113-连接部；520-进水池；530-出水池；550-第一水口；560-第二水口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种散热器10，散热器10旨在解决现有的半导体激光器的制冷器加工难度大、成本高、寿命短以及散热效果不好的缺点。

请参考图1，图1示出了本具体实施例提供的散热器10在第一视角下的具体结构。

为清楚描述散热器10的结构，定义第一预设方向以及与第一预设方向垂直的第二预设方向，其中图1中示出了第一预设方向以及第二预设方向的指向方向。

散热器10包括多个散热部11，多个散热部11并排间隔设置且沿第一预设方向延伸。

请结合图2，图2示出了散热器10在第二视角下的具体结构。

在第二预设方向，散热部11具有相对的正面110与背面111，其中，图1中示出了正面110，图2示出了背面111。由图2可知，在背面111通过焊接工艺将多个散热部11连接，其中焊点的具体位置不限。具体地，相邻的散热部11之间通过连接部113连接。

具体地，请结合图3，图3示出本实施例提供的散热器10在第三视角下的具体结构。

相邻的散热部11之间形成散热通道90，散热部11的正面110开设有沿第一预设方向延伸的散热槽12，在本实施例中，散热部11的截面为U形结构，其中为减小加工工序，提高加工加工效率，散热槽12贯通散热部11在第一预设方向上的两端。在其他具体实施方式中，散热槽12可开设于散热部11在第一预设方向上的两端之间。

需要说明的是，请结合图2，在图2中，多个散热部11为沿同一方向并列间隔设置的，故散热通道90为沿第一预设方向贯穿设置的，散热槽12与散热通道90间隔设置，在其他具体实施方式中，多个散热部11沿同一方向并列间隔、沿同一方向并排设置，使得位于一端的散热通道90与位于相对的另一端的散热部11上的散热槽12连通。

图3中以箭头示出了制冷液在多个散热部11之间的流向：制冷液从散热部11在第一预设方向上的一端并沿第二预设方向从背面111进入散热通道90中，期间，制冷液与相邻两个散热部11的外壁面导热接触，然后流向向散热通道90相邻的散热槽12，期间，制冷液在散热槽12内沿第一预设方向流动并与散热槽12的内壁面导热接触，然后从散热槽12流入另一散热通道90中，由于制冷液从散热部11在第一预设方向上的一端流入，故在流体的作用下，制冷液向另一端流出，最终通过散热通道90排出。

在本实施例中，散热器10通过多个散热部11构造而成，其加工工艺简单，可机械加工，然后高温钎焊实现，难度低，成本可控；亦可将多个散热部11通过层叠焊接工艺实现，适于批量稳定的产品应用

发明人发现：现有的半导体激光器的制冷器有着加工难度大、成本高、寿命短以及散热效果不好的缺点，尤其是现有制冷器的散热面积有限并且其制冷液流向单一。

为此，发明人设计了上述散热器10，散热器10主要作用于半导体激光器的制冷散热，为清楚定义散热器10的结构，定义第一预设方向以及与第一预设方向垂直的第二预设方向：散热器10包括多个并排间隔设置且沿第一预设方向延伸的散热部11，相邻的两个散热部11的间距形成散热通道90；在第二预设方向上，散热部11具有相对的正面110与背面111，其正面110开设有沿第一预设方向延伸的散热槽12。具体地，控制制冷液方向，使得制冷液从散热器10一端的背面111沿第二预设方向进入散热通道90中，然后制冷液沿第一预设方向向与散热通道90相邻的散热槽12中流动，最终从与散热槽12相邻地另一散热通道90中流出。通过多个散热通道90以及多个并联的散热槽12共同散热，增大了制冷液与散热器10的散热接触面积，并在散热通道90与散热槽12之间形成湍流旋涡，大大增强了散热器10的散热能力。由于散热器10有多个散热部11构成，多个散热部11通过简单的机械加工然后焊接构成散热器10，其难度低，成本可控并且散热通道90以及散热槽12较微通道大，对制冷介质要求不高，故其使用寿命高。本发明提供的散热器10加工难度小，成本低，使用寿命高并且能够高效散热。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，为增强导热接触面积，散热槽12的壁面可设置为增大接触面积的结构，例如：在散热槽12的内壁开设有若干散热凹槽；散热槽12的内壁呈弧形、波浪形等。

需要说明的是，请参考图4，图4示出了本实施例提供的另一中散热器20的具体结构。散热器20与散热器10大致相同，不同之处在于：在散热器20中，散热通道90内设置有阻断散热通道90的阻挡部21，其中阻挡部21不限于位于散热通道90的具体位置，其作用在于：使得在第一预设方向上的制冷液从散热部11沿第一预设方向的一端流向另一端时，制冷液不能直接通过散热通道90直接流向另一端，通过阻挡部21的阻挡，使得制冷液必须流入与之相邻的散热槽12中多次散热，从散热槽12中散热后沿散热槽12流向另一端，通过在散热槽12中越过阻挡部21后，流入散热通道90排出。

需要说明的是，为提高水流压差以及湍流度，请参考图5，图5示出了本实施例提供的另一散热器30的具体结构。

散热器30与散热器10大致相同，不同之处在于：散热器30还设置有通水板31，通水板31与多个散热部11的背面111连接，通水板31上开设有多个连通散热通道90的通水孔32，通过减小进水口和出水口的口径提高水流压差以及湍流度，增强了散热效果。

实施例2

本实施例提供一种散热组件40，散热组件40基于上述实施例提供的散热器10。

请参考图6，图6示出了本实施例提供的散热组件40的具体结构。

散热组件40包括导流板41和散热器10。需要说明的是，在其他具体实施方式中，散热组件40中的散热器10可用散热器20、散热器30代替。

导流板41用于盖在多个散热部11的正面110，如图7，导流板41靠近散热部11的板面上设置有多个并排设置的导流槽42并与散热通道90连通，导流槽42的延伸方向与第一预设方向不平行。

具体地，在本实施例中，导流板41靠近散热部11的板面上设置有多个凸出的导流壁43，相邻的导流壁43之间形成导流槽42。在其他具体实施方式中，导流槽42可为开设于导流板41壁面的凹槽。导流槽42的延伸方向与第一预设方向垂直。

需要说明的是，导流板41作用于散热部11，用于提高散热部11的散热效率：制冷液沿第二预设方向进入散热通道90后，由于导流槽42的阻挡和引导，制冷液沿着散热槽12开设的方向向与散热通道90相邻的散热槽12中流入。

需要说明的是：导流板41用于与热源绝缘接触，并用于导热。

实施例3

本实施例提供一种散热机箱50，散热机箱50基于上述实施例提供的散热组件40。

散热机箱50包括箱体51和散热组件40。

请结合图8和图9，图8示出了本实施例提供的散热机箱50的具体结构，图9示出了箱体51的具体结构。

箱体51的一端面沿第一预设方向依次开设有第一容纳槽52和第二容纳槽53，第一容纳槽52和第二容纳槽53通过隔板54间隔设置由于隔板54具有一定的高度，散热器10的背面111抵靠于隔板54。

第一容纳槽52和第二容纳槽53共同容纳散热器10，由于隔板54，散热器10与第一容纳槽52和第二容纳槽53之间具有能够容纳一定制冷液的间隙，在本实施例中，可将散热器10与第一容纳槽52之间的间隙定义为进水池520，散热器10与第二容纳槽53之间的间隙定义为出水池530。

箱体51具有第一水流通道55和第二水流通道56：

第一水流通道55的一端贯穿箱体51的壁构成第一水口550，另一端与连通第一容纳槽52并靠近散热部11的背面111；

第二水流通道56的一端贯穿箱体51的壁构成第二水口560，另一端连通第二容纳槽53并靠近散热部11的背面111。

导流板41盖合于第一容纳槽52和第二容纳槽53，导流板41与第一容纳槽52和第二容纳槽53共同构成一密封空间，制冷液通过第一水口550进入第一水流通道55，然后蓄于进水池520中，沿第二预设方向流入多个散热通道90中，经过散热器10的散热以及导流板41的导流，最终蓄于出水池530中，热量随着制冷液沿第二水流通道56从第二水口560排出。需要说明的是，在其他具体实施方式中，不限制第一水流通道55与第二水流通道56的进水或出水。

需要说明的是，以图8所示的散热机箱50为基准，散热器10中第一预设方向可旋转一定角度，随之隔板54旋转相应的角度，保证第一水流通道55与第二水流通道56分别分布连通由隔板54间隔设置的第一容纳槽52和第二容纳槽53。

实施例4

本实施例提供一种激光器60，激光器60基于上述实施例提供的散热机箱50。

请参考图10，激光器60包括激光芯片组61以及上述实施例提供的散热机箱50。激光芯片组61与导流板41远离散热器10的一端连接。

其中导流板41用于传导激光芯片组61的热量，通过导流板41的导流槽42、散热器10以及箱体51通过完成激光芯片组61的散热冷却工作。

需要说明的是，为实现激光芯片组61与散热机箱50之间绝缘，在激光芯片组61与导流板41之间加绝缘层(比如陶瓷等其他绝缘材料)，或者导流板41自身采用绝缘材料制成。

需要说明的是，本实施例提供的激光器60，制冷散热的结构与电路结构相互隔离，易于做进一步的密封处理。

需要说明的是，本实施例中，散热器10不限定为液体制冷，也可以为气体制冷。具体地，当通过自来水散热时，水流量约4L/mi n时，第一水口550与第二水口560的压差小于0.3Mpa，且水流分布均匀，散热器10具有大于500W的散热能力，并且很容易地通过增大尺寸散热通道90及散热槽12的并列扩展实现更高功率的散热效果。

通过器件本身快慢轴要求，更改散热槽12及第一水口550与第二水口560的方向，例如转向90°，实现快慢轴换向使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热器，其特征在于：

所述散热器包括多个并排间隔设置且沿第一预设方向延伸的散热部；相邻的所述散热部之间形成散热通道；在与所述第一预设方向垂直的第二预设方向上，所述散热部具备相对的正面和背面；

所述散热部的正面开设有沿所述第一预设方向延伸的散热槽。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：

所述散热槽贯通所述散热部在所述第一预设方向上的两端。

3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：

相邻的所述散热部之间通过连接部连接。

4.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：

所述散热通道内设置有阻断所述散热通道的阻挡部。

5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：

所述散热器还包括通水板；所述通水板与多个所述散热部的背面连接；所述通水板上开设有多个连通所述散热通道的通水孔。

6.一种散热组件，其特征在于：

包括导流板以及权利要求1-5中任意一项所述的散热器；

所述导流板盖在多个所述散热部的正面；所述导流板靠近所述散热部的板面上设置有多个并排设置的导流槽；所述导流槽的延伸方向与所述第一预设方向不平行；所述导流槽与所述散热通道连通。

7.根据权利要求6所述的散热组件，其特征在于：

所述导流槽的延伸方向与所述第一预设方向垂直。

8.根据权利要求6所述的散热组件，其特征在于：

所述导流板靠近所述散热部的板面上设置有多个凸出的导流壁；相邻的所述导流壁之间形成所述导流槽。

9.一种散热机箱，其特征在于：

包括箱体以及权利要求6-8任意一项所述的散热组件；

所述箱体的一端面沿所述第一预设方向依次开设有第一容纳槽和第二容纳槽，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽通过隔板间隔设置，所述散热部的背面抵靠于所述隔板，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽共同容纳所述散热器；

所述箱体具有第一水流通道和第二水流通道；

所述第一水流通道的一端贯穿所述箱体的壁，另一端连通所述第一容纳槽并靠近所述散热部的背面；

所述第二水流通道的一端贯穿所述箱体的壁，另一端连通所述第二容纳槽并靠近所述散热部的背面；

所述导流板盖合于所述第一容纳槽和第二容纳槽。

10.一种激光器，其特征在于：

包括激光芯片组以及权利要求9所述的散热机箱；

所述激光芯片组与所述导流板远离所述散热器的一端连接。