CN117529053A - 液冷控温装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液冷控温装置及其制造方法，涉及液冷散热技术领域。该液冷控温装置包括液冷板组件和加热层，加热层与液冷板组件叠加设置。液冷板组件包括陶瓷层主体及设于陶瓷层主体内的冷却流道，冷却流道用于提供冷却工质的流动路径；加热层包括对液冷板组件进行加热控温的加热元件。通过将液冷板组件和加热层叠加设置，使得液冷控温装置集成升温和降温功能，即使在复杂多变的使用环境和工况要求下，电子器件仍能工作在最佳且稳定的温度点，从而保证了电子器件的正常工作。该液冷控温装置的制造方法中将液冷板组件和加热层通过夹具叠片固定，进行烧结形成液冷控温装置，其结构简单，控温主体内部减少了金属界面材料的使用。

Description

液冷控温装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及液冷散热技术领域，特别是涉及一种液冷控温装置及其制造方法。

背景技术

随着大功率半导体激光器、芯片(GPU、CPU、I GBT)、LED等电子器件的应用场景越来越广，对其性能要求越来越高。而现有电子器件的效率普遍较低，许多电子器件的电光转换效率在50％左右，这意味着约一半的输入电能被转化为光能，而另一半则被转化为热能，导致了电子器件在工作过程中会产生大量的热量。另外，许多电子器件的工作温度上限是有限的。例如，一些芯片的工作温度一般不能超过90℃，激光器的工作温度则一般不能超过60-70℃，超过这些温度限制会导致器件性能下降、寿命缩短甚至损坏，因此对于这些器件来说，散热需求非常重要。为了满足这些电子器件的散热需求，液冷散热技术被广泛应用。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的液冷散热技术一般注重将温度限制在设定的极限温度以下，以确保电子器件在工作过程中不会超温。但对于电子器件工况变化导致温度波动或电子器件启动时需要快速预热的情况下，现有的液冷散热装置不具备温度补偿功能，无法提供即时稳定的温度。而工况变化导致温度波动或启动时无法快速预热都会影响电子器件的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够精确控制温度的液冷控温装置及该液冷控温装置的制造方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种液冷控温装置，包括：

液冷板组件，包括陶瓷层主体及设于所述陶瓷层主体内的冷却流道，所述冷却流道用于提供冷却工质的流动路径；

加热层，与所述液冷板组件叠加设置，包括对所述液冷板组件进行加热控温的加热元件。

进一步地，所述液冷板组件的数量为若干个，每一所述液冷板组件的至少一侧设有一对应的所述加热层；和/或，

所述加热层的数量为若干个，两个所述加热层之间设有至少一个所述液冷板组件。

进一步地，还包括设于所述液冷板组件和所述加热层之间的测温层，所述测温层用于采集所述液冷板组件的温度。

进一步地，所述液冷板组件的数量为若干个，每一所述液冷板组件的至少一侧设有一组所述测温层和所述加热层；和/或，

所述加热层的数量为若干个，两个所述加热层之间设有至少一个所述液冷板组件，且相邻的一组所述加热层和所述液冷板组件之间夹设有所述测温层；所述液冷板组件、所述加热层和所述测温层烧结连接。

进一步地，所述加热层包括陶瓷基层，所述加热元件包括设于所述陶瓷基层上的加热电路，所述加热电路中包含加热电阻；和/或，

所述测温层包括陶瓷测温基层及设置于所述陶瓷测温基层上的多个测温电路，所述测温电路中包含测温电阻。

进一步地，所述液冷板组件和所述加热层共同形成所述液冷控温装置的控温主体，或所述液冷板组件、所述测温层和所述加热层共同形成所述液冷控温装置的控温主体；

所述控温主体的外侧还设有金属层，所述金属层用于形成电路和/或焊接固定电子器件。

进一步地，所述陶瓷层主体包括叠置设置的导流层、流道换热层和冷板底层，所述冷却流道由所述导流层、所述流道换热层和所述冷板底层共同限定形成。

进一步地，所述冷却流道包括从进液管穿过所述导流层、所述流道换热层后流向作为主散热面的所述冷板底层，再由所述冷板底层流经所述流道换热层和所述导流层后从出液管流出的第一流动路径；或，

所述冷却流道包括从所述进液管流向作为主散热面的所述导流层，从所述导流层依序流经所述流道换热层和所述冷板底层，再从所述冷板底层反向穿过所述流道换热层和所述导流层后从所述出液管流出的第二流动路径。

进一步地，所述导流层、所述流道换热层和所述冷板底层上分别间隔地设置有多个微通道；

所述导流层、所述流道换热层和所述冷板底层依序叠置，相邻层之间的所述微通道连通，共同构成所述冷却流道。

另一方面，本发明还提供了一种所述液冷控温装置的制造方法，括以下步骤：

提供多个陶瓷片层，在所述多个陶瓷片层上通过激光切割或打孔加工出预设的形成所述冷却流道的微通道，通过烧结助剂将加工后的多个陶瓷片层烧结形成所述液冷板组件；

提供另一陶瓷片层，在所述另一陶瓷片层上制备加热电路，形成加热层；

提供另一陶瓷片层，在所述另一陶瓷片层上制备测温电路，形成测温层；

将所述液冷板组件和所述加热层通过夹具叠片固定，进行烧结形成所述液冷控温装置，或将所述液冷板组件、所述测温层及所述加热层依序叠置，通过夹具叠片固定，进行烧结形成所述液冷控温装置。

相比于现有技术，本发明提供的液冷控温装置及液冷控温装置的制造方法至少具备如下技术效果：

将液冷板组件和加热层叠加设置形成液冷控温装置，液冷板组件包括陶瓷层主体和设于陶瓷层主体内的冷却流道，利用冷却流道提供冷却工质的流动路径实现液冷散热，可以保持整体结构更加精简的基础上，提升对电子器件进行降温的制冷效率，同时设置加热层用于对电子器件启动时快速预热，或电子器件工况变化导致温度波动时，利用加热层对其进行温度补偿，如此，使得液冷控温装置集成升温和降温功能，即使在复杂多变的使用环境和工况要求下，电子器件仍能工作在最佳且稳定的温度点，从而保证了电子器件的正常工作。

上述实施例中，液冷控温装置的制造方法与对应的液冷控温装置实施例可以具有的相同技术效果，在此不再赘述；此外，液冷控温装置的制造方法中，液冷板组件和加热层均选用陶瓷片层为主要结构载体，通过一体烧结形成液冷控温装置，其结构简单，绝缘性好，导热系数高，可以减少液冷控温装置中金属界面材料的使用，可以降低成本，并有利于提升液冷控温装置的整体可靠性和使用寿命。

附图说明

图1为一实施例中液冷控温装置的第一种结构示意图；

图2为一实施例中液冷控温装置的第二种结构示意图；

图3为一实施例中液冷控温装置的第三种结构示意图；

图4为一实施例中液冷控温装置的第四种结构示意图；

图5为一实施例中液冷控温装置的第五结构示意图；

图6为一实施例中加热层的结构示意图；

图7为一实施例中液冷板组件的结构示意图；

图8为一实施例中液冷板组件剖视结构的主视图；

图9为一实施例中液冷板组件剖视结构的仰视图；

图10为一实施例中冷却工质于陶瓷层主体内的第一流动路径示意图；

图11为一实施例中冷却工质于陶瓷层主体内的第二流动路径示意图；

图12为一实施例中液冷控温装置的制造方法示意图；

图13为另一实施例中液冷控温装置的制造方法示意图。

附图标号说明：

100、液冷板组件；110、陶瓷层主体；111、导流层；112、流道换热层；113、冷板底层；120、陶瓷接口层；130、接头密封层；140、进液口；150、出液口；160、微通道；200、加热层；210、陶瓷基层；220、加热电路；221、正极；222、负极；300、测温层；400、金属层。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，并不是旨在于限制本发明。在以下描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了所有可能实施例的子集，但是应当理解的是，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

另需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅附图1，本发明一实施例提供了一种液冷控温装置，该液冷控温装置包括液冷板组件100和加热层200，加热层200与液冷板组件100叠加设置。液冷板组件100包括陶瓷层主体110及设于陶瓷层主体110内的冷却流道，冷却流道用于提供冷却工质的流动路径；加热层200包括对液冷板组件100进行加热控温的加热元件。需进一步说明的是，加热层200与液冷板组件100叠置后，可以通过固定连接的方式将加热层200和液冷板组件100牢固地连接在一起。

本实施例将液冷板组件100和加热层200叠加设置形成液冷控温装置，使得液冷控温装置集成升温和降温功能，即使在复杂多变的使用环境和工况要求下，电子器件仍能工作在最佳且稳定的温度点，从而保证了电子器件的正常工作。具体的，液冷板组件100用于对电子器件进行降温，加热层200用于对电子器件启动时快速预热，或电子器件工况变化导致温度波动时，利用加热层200对其进行温度补偿使电子器件工作在最佳且稳定的温度点。

其中，液冷板组件100的陶瓷层主体110为扁平结构，加热层200叠加设置于液冷板组件100的至少一侧，形成为与液冷板组件100的至少一侧表面相同形态和尺寸的层状结构，从而液冷控温装置整体呈扁平状，可以有效缩短传热传导路径，提高热传导效率。

在一种可选的实施例中，液冷板组件100的数量为若干个，每一液冷板组件100的至少一侧设有一对应的加热层200，和/或，加热层200的数量为若干个。加热层200的数量为多个时，两个加热层200之间设有至少一个液冷板组件100。液冷板组件100为层状结构，且液冷板组件100的尺寸大小与加热层200的尺寸大小一致，可以根据电子器件的待散热面积进行合理设计。电子器件常见于电子设备、汽车发动机、计算机、空调等需要散热的设备或系统中。需要说明的是，液冷板组件100的数量及加热层200的数量可以根据待散热的设备或系统中需要散热的电子器件的数量、类型和热量产生情况来灵活调整，以实现最佳的散热和温度控制效果。例如，散热的电子器件较少时，液冷控温装置可以设计为包括一个液冷板组件100，液冷板组件100的一侧叠加设置有一对应的加热层200，电子器件设置于该液冷板组件100上与加热层200相对的另一侧。再如空调设备，其内部需要散热的电子器件数量较多，如压缩机、冷凝器及电控盒等，为了实现最佳的散热和温度控制效果，液冷控温装置可以设计为包括两个液冷板组件100，两个液冷板组件100之间夹设一加热层200，通过两个液冷板组件100和加热层200形成三明治结构，两个液冷板组件100共用同一个加热层200，可以简化液冷控温装置的整体结构设置，且保留可以利用加热层200对电子器件启动时快速预热或加热温度补偿的作用。压缩机、冷凝器及电控盒等电子器件设置于液冷控温装置的外周，且尽可能地靠近液冷板组件100以实现最佳的散热效果。

上述实施例中，液冷板组件100和加热层200的各自层数，在此不做具体限定。对于每一液冷板组件100，在其至少一侧设有一个对应的加热层200，确保加热层200对液冷板组件100提供加热控温的能力，而对于任意两个加热层200之间设置至少一个液冷板组件100，确保液冷控温装置的制冷散热性能。液冷控温装置中，液冷板组件100和加热层200的排列设置方式可以有多种，请结合参阅附图1-3，液冷控温装置的典型结构可以包括以下几种：液冷板组件100+加热层200、液冷板组件100+加热层200+液冷板组件100、加热层200+液冷板组件100+加热层200。在电子器件只有一个的情况下，优选如下结构：液冷板组件100+加热层200，单层的液冷板组件100和加热层200的组合，结构简单，且针对单一电子器件能够起到较好的精准控温目的。在电子器件有两个的情况下，优选如下形式：液冷板组件100+加热层200+液冷板组件100，两个液冷板组件100共用同一个加热层200，在最大程度简化液冷控温装置的结构设置的基础上，可通过两个液冷板组件100对两个电子器件分别起到较好的精准控温目的。可选的，液冷板组件100和加热层200可以通过烧结连接，减少液冷控温装置内的界面层，有利于提升液冷控温装置的整体结构强度。

请参阅附图4，在一种可选的实施例中，液冷控温装置还包括设于液冷板组件100和加热层200之间的测温层300，测温层300用于采集液冷板组件100的温度。通过测温层300的设置，可以实时采集液冷板组件100的温度并将采集的温度反馈给控制系统，控制系统可将测温层300采集的温度与目标温度进行比较，并根据比较结果采取相应的控制措施以使电子器件工作在最佳且稳定的温度点，例如，调节对加热层200的输出电流以调节或降低加热效率，或调整液冷板组件100内冷却工质的流速等。此外，通过将测温层300设置于液冷板组件100和加热层200之间，使得测温层300直接接触液冷板组件100和加热层200的表面，可以更加精准地测量液冷板组件100和加热层200表面的温度，以便于实现更加精准的温度控制。

在一种可选的实施例中，液冷板组件100的数量为若干个，每一液冷板组件100的至少一侧设有一组测温层300和加热层200；和/或，加热层200的数量为若干个，两个加热层200之间设有至少一个液冷板组件100，且相邻的一组加热层200和液冷板组件100之间夹设有测温层300。其中，测温层300、液冷板组件100及加热层200，三者的尺寸大小一致。在电子器件只有一个的情况下，液冷控温装置通常包括一个液冷板组件100、叠加设置于液冷板组件100一侧的一组测温层300和加热层200，其中测温层300设置于液冷板组件100和加热层200之间，电子器件设置于液冷板组件100远离测温层300的一侧。此外，液冷板组件100的数量、加热层200的数量和测温层300的数量可以根据待散热的设备或系统中需要散热的电子器件的数量、类型和热量产生情况灵活调整，以实现最佳的散热和温度控制效果。当然，液冷板组件100、加热层200及测温层300，三者的层数及排列形式多样，在此不做具体限定。请结合参阅附图4和5，液冷控温装置的典型结构可以包括以下几种：液冷板组件100+测温层300+加热层200、液冷板组件100+测温层300+加热层200+液冷板组件100、液冷板组件100+加热层200+测温层300+液冷板组件100、液冷板组件100+测温层300+加热层200+测温层300+液冷板组件100。在电子器件只有一个的情况下，优选如下结构：液冷板组件100+测温层300+加热层200，单层的液冷板组件100、加热层200和测温层300的组合，且测温层300夹设于液冷板组件100和加热层200之间，结构简单，且针对单一电子器件能够起到较好的精准控温目的。进一步的，液冷控温装置的上部可以为液冷板组件100，下部可以为加热层200，当需要精确控制温度时，可以在液冷板组件100和加热层200之间设置测温层300。需进一步说明的是，液冷板组件100、加热层200和测温层300烧结连接，减少液冷控温装置内的界面层，有利于提升液冷控温装置的整体结构强度。对于薄型液冷控温装置而言，其优选液冷板组件100的数量不超过两个。对于控温精度要求不高的电子器件而言，也可以无需设置测温层300以使液冷控温装置更加轻薄化。

请参阅附图6，在一种可选的实施例中，加热层200包括陶瓷基层210，加热元件包括设于陶瓷基层210上的加热电路220，加热电路220中包含加热电阻。加热电阻可以通过厚膜或厚膜工艺制备于陶瓷基层210上，具体可以通过丝网印刷、磁控溅射和化学气相沉积等工艺方法，陶瓷基层210的材质可以包括碳化硅，碳化钨，硅化钼，氮化钽等。此外，加热层200也可以包括由其他发热材质形成的基层，如镍、铬、铜、铂、钨、钼、金、铁、锰等材质的一种金属或多种金属形成的复合合金。加热电路220于陶瓷基层210上的形状多样，在此不做具体限定，附图1仅代表一种形式，外接正极221和负极222。

在一种可选的实施例中，测温层300包括陶瓷测温基层及设置于陶瓷测温基层上的多个测温电路，测温电路中包含测温电阻。测温层300同样选用陶瓷材料作为基本结构支撑，测温电阻可以包括感温电阻，感温电阻是一种温度敏感的材料，其测温原理是利用感温材料阻值随着温度变化特征，即通过检测感温电阻两端的阻值，将阻值反馈系统转换成温度值来实现温度检测。需进一步说明的是，由于部分工况对于液冷板组件100不同位置的温度有检测需求，因此测温层300中可以分布多个测温电路。测温电路于陶瓷测温基层上的形状多样，再次不做具体限定。

在一种可选的实施例中，加热层200的端面开设有预留小孔，预留小孔用于供加热元件的电路线缆穿设通过，加热元件通过电路线缆与外部电源连接实现供电；和/或，测温层300的端面开设有预留小孔，预留小孔用于供测温元件的电路线缆穿设通过。对于加热层200和测温层300分别选用陶瓷材料作为基本结构支撑的实施例中，电路分别设于对应基层的表面，预留小孔则分别设于对应基层的端面，基层表面的电路通过穿设预留小孔的电路线缆与外部控制系统电连接，以实现与控制系统之间的数据通信。

在一种可选的实施例中，液冷板组件100和加热层200共同形成液冷控温装置的控温主体，或液冷板组件100、测温层300和加热层200共同形成液冷控温装置的控温主体。进一步的，可以在控温主体的外侧设置金属层400，即液冷控温装置的最外层可以设有金属层400，金属层400用于形成电路和/或焊接固定电子器件。金属层400可以设置于控温主体的任意一侧，如设置于控温主体的上表面或下表面，亦或上下表面均设置。

请结合参阅附图7-9，在一种可选的实施例中，陶瓷层主体110包括叠加设置的导流层111、流道换热层112和冷板底层113，冷却流道由导流层111、流道换热层112和冷板底层113共同限定形成。导流层111、流道换热层112和冷板底层113均可选用导热绝缘的陶瓷材料形成的陶瓷片层结构，且三者的尺寸大小一致。需进一步说明的是，导流层111、流道换热层112和冷板底层113上分别间隔地设置有多个微通道160，通过导流层111、流道换热层112和冷板底层113的依序叠置，使得相邻层之间的微通道160连通，共同构成冷却流道。可选的，电子器件可以装配于液冷控温装置的上下两侧中相对更靠近液冷板组件100的一侧，以更好地对电子器件进行散热。

在一种可选的实施例中，液冷板组件100还包括设于陶瓷层主体110靠近导流层111一侧的陶瓷接口层120，陶瓷接口层120包括用于安装进液管和出液管的接头安装层及设于接头安装层远离陶瓷层主体110一侧的接头密封层130，冷却工质由进液管流入冷却流道并从出液管流出。具体地，陶瓷接口层120上开设有进液口140和出液口150，进液口140用于连通进液管和冷却流道，出液口150用于连通出液管和冷却流道，冷却工质通过进液口140从进液管流入冷却流道，再通过出液口150从冷却流道流至出液管。接头密封层130用于密封冷却流道，确保冷却工质在流动过程中不会外漏。接头密封层130上开设有进液密封槽和出液密封槽。进液密封槽与进液口140相对应，出液密封槽与出液口150相对应，通过分别将密封圈放置于进液密封槽和出液密封槽内以实现对进液口140和出液口150的密封。

请参阅附图10(箭头方向为冷却工质于陶瓷层主体110内的流动方向)，在一种可选的实施例中，冷却流道包括从进液管穿过导流层111、流道换热层112后流向作为主散热面的冷板底层113，再由冷板底层113流经流道换热层112和导流层111后从出液管流出的第一流动路径。主散热面，是指液冷板组件100的多层中，相对更靠近需要散热的电子器件的层结构，如冷板底层113为主散热面，表示需要散热的电子器件位于液冷控温装置靠近冷板底层113的一侧。第一流动路径更为适用于电子器件设置于液冷控温装置靠近冷板底层113的一侧，在这种布局下，冷板底层113作为主散热面，从进液口140流入的冷却介质首先自导流层111竖直流向冷板底层113，然后沿着冷板底层113的长度方向流动，带走电子器件产生的热量，最后自冷板底层113竖直回流至导流层111从出液口150排出。

请参阅附图11，在另一可选的实施例中，冷却流道包括从进液管流向作为主散热面的导流层111，从导流层111依序流经流道换热层112和冷板底层113，再从冷板底层113反向穿过流道换热层112和导流层111后从出液管流出的第二流动路径。导流层111为主散热面，表示需要散热的电子器件位于液冷控温装置靠近导流层111的一侧。第二流动路径更为适用于电子器件设置于液冷控温装置靠近导流层111的一侧，即电子器件更为靠近液冷控温装置的导流层111，在这种布局下，导流层111作为主散热面，从进液口140流入的冷却介质首先沿着导流层111的长度方向流动，带走电子器件产生的热量，然后自导流层111竖直流向冷板底层113，最后自冷板底层113竖直回流至导流层111从出液口150排出。

综上，液冷板组件100内可通过冷却流道的设置，形成不同流动路径的布局，如通过第一流动路径或第二流动路径的布局，使从进液口140进入的冷却介质能够充分接触和吸收电子器件的热量，从而实现高效的散热。需要说明的是，本实施例中，“第一”、“第二”只是为了便于区分描述的对象，以便于描述和理解，而并非表示数量或顺序关系。

另一方面，请参阅附图12，本发明一实施例提供了一种液冷控温装置的制造方法，包括以下步骤：

步骤S10_：提供多个陶瓷片层，在多个陶瓷片层上通过激光切割或打孔加工出预设的形成冷却流道的微通道，通过烧结助剂将加工后的多个陶瓷片层烧结形成液冷板组件；

步骤S20：提供另一陶瓷片层，在另一陶瓷片层上制备加热电路，形成加热层；

步骤S30：将液冷板组件和加热层通过夹具叠片固定，进行烧结形成液冷控温装置。

在上述步骤中，多个陶瓷片层所用的陶瓷的主要成份可以选自氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铍、氧化铝等中的一种或多种。多个陶瓷片层可以全部都采用由一种成份制成的陶瓷，也可以是部分功能陶瓷片层采用由多种成份制成的陶瓷。可选的，本实施例的陶瓷片层全部都采用由一种氮化铝制成的陶瓷。

进一步的，烧结通过低温液相一体烧结的方式进行，其中，烧结助剂可以选自氮化铝纳米粉、低温二氧化硅、氧化钙、氧化钠、氧化镁、氧化钇等中的一种或多种。烧结助剂的作用是降低烧结温度，实现多个陶瓷片层上下之间低温液相一体烧结，使得多个陶瓷片层通过烧结助剂烧结固化形成密封连接。

多个陶瓷片层通过一体烧结形成液冷控温装置，结构简单，可以减少金属界面材料的使用，提高液冷控温装置的可靠性和寿命，原因在于，现有的冷板大多为全金属冷板，如果冷板要对电路板进行散热，需要在金属冷板和电路板之间设置一层绝缘导热层，结构复杂臃肿。

进一步的，在一种可选的实施例中，液冷控温装置的制造方法还包括以下步骤：

提供另一陶瓷片层，在另一陶瓷片层上制备测温电路，形成测温层；

将液冷板组件和加热层通过夹具叠片固定，进行烧结形成液冷控温装置，包括：

将液冷板组件、测温层及加热层依序叠置，通过夹具叠片固定，进行烧结形成液冷控温装置。

具体的，请参阅附图13，在一种可选的实施例中，液冷控温装置的制造方法包括以下步骤：

步骤S10_：提供多个陶瓷片层，在多个陶瓷片层上通过激光切割或打孔加工出预设的形成冷却流道的微通道，通过烧结助剂将加工后的多个陶瓷片层烧结形成液冷板组件；

步骤S20：提供另一陶瓷片层，在另一陶瓷片层上制备加热电路，形成加热层；

步骤S21：提供另一陶瓷片层，在另一陶瓷片层上制备测温电路，形成测温层；

步骤S31：将液冷板组件、测温层及加热层依序叠置，通过夹具叠片固定，进行烧结形成液冷控温装置。

当液冷板组件的数量、加热层的数量和测温层的数量需要根据待散热的设备或系统中需要散热的电子器件的数量、类型和热量产生情况灵活调整时，液冷控温装置的制造方法可以根据上述制造方法同理得到，故在此不做赘述。

在一种可选的实施例中，液冷板组件和加热层共同形成液冷控温装置的控温主体，或液冷板组件、测温层和加热层共同形成液冷控温装置的控温主体,液冷控温装置的制造方法还包括:通过钎焊在控温主体的至少一表面焊接金属层。

随着大功率半导体激光器、芯片(GPU、CPU、I GBT)、LED等电子器件的应用场景越来越广，对其性能要求越来越高。而现有电子器件的效率普遍较低，许多电子器件的电光转换效率在50％左右，这意味着约一半的输入电能被转化为光能，而另一半则被转化为热能，导致了电子器件在工作过程中会产生大量的热量。另外，许多电子器件的工作温度上限是有限的。例如，一些芯片的工作温度一般不能超过90℃，激光器的工作温度则一般不能超过60-70℃，超过这些温度限制会导致器件性能下降、寿命缩短甚至损坏，因此对于这些器件来说，散热需求非常重要。为了满足这些电子器件的散热需求，液冷散热技术被广泛应用。此外，现有技术提出了一种利用微通道对激光器散热的方法，其在2个有孔和流道的双面金属化陶瓷板之间焊接一片有开孔和流道的铜片，组成对激光器的微通道散热器。现有技术还提出了一种利用无氧铜作为微通道层，BeO陶瓷作为热膨胀系数匹配层的微通道散热器。

上述现有技术至少存在以下问题：

1、液冷散热时由于液冷系统传热响应时间较慢，一般注重将温度限制在设定的极限温度以下，以确保电子器件在工作过程中不会超温。但对于工况变化导致的温度波动，液冷散热系统无法提供即时的温度稳定性和精确的温度控制；

2、对于部分电子器件例如激光器，在使用过程中对温度要求很高，低温环境使用还得预热，浪费时间；

3、市面现有散热器多为纯铜材质，半导体材料与铜之间热膨胀系数不匹配，导致热应力问题而失效；

4、现有的多层陶瓷基板微通道散热器存在着需要用金属铜作为焊接界面层，焊接层数多、结构复杂、热膨胀系数不匹配和实现难度高等问题。

而本申请上述实施例提供的液冷控温装置集成升温和降温功能，其更能胜任复杂多变的使用环境和工况要求，让待散热电子器件工作在最佳温度，减少工况变化导致的温度波动带来的器件之间的热应力。此外，该液冷控温装置采用一体烧结，结构简单，控温主体内部减少了金属界面材料的使用，绝缘性好，导热系数高，耐腐蚀，可靠性好和寿命长。

本申请上述实施例提供的液冷控温装置可以应用于大功率半导体激光器、芯片(GPU、CPU、I GBT)、LED等电子器件。在具体实施方式中，一实施例提供了一种激光器，包括上述实施例中的任一项的液冷控温装置。该激光器产生的有益效果的推导过程与上述液冷控温装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故不再赘述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围以准。

Claims (10)

1.一种液冷控温装置，其特征在于，包括：

液冷板组件，包括陶瓷层主体及设于所述陶瓷层主体内的冷却流道，所述冷却流道用于提供冷却工质的流动路径；

加热层，与所述液冷板组件叠加设置，包括对所述液冷板组件进行加热控温的加热元件。

2.根据权利要求1所述的液冷控温装置，其特征在于，所述液冷板组件的数量为若干个，每一所述液冷板组件的至少一侧设有一对应的所述加热层；和/或，

所述加热层的数量为若干个，两个所述加热层之间设有至少一个所述液冷板组件。

3.根据权利要求1所述的液冷控温装置，其特征在于，还包括设于所述液冷板组件和所述加热层之间的测温层，所述测温层用于采集所述液冷板组件的温度。

4.根据权利要求3所述的液冷控温装置，其特征在于，所述液冷板组件的数量为若干个，每一所述液冷板组件的至少一侧设有一组所述测温层和所述加热层；和/或，

所述加热层的数量为若干个，两个所述加热层之间设有至少一个所述液冷板组件，且相邻的一组所述加热层和所述液冷板组件之间夹设有所述测温层；

所述液冷板组件、所述加热层和所述测温层烧结连接。

5.根据权利要求3所述的液冷控温装置，其特征在于，所述加热层包括陶瓷基层，所述加热元件包括设于所述陶瓷基层上的加热电路，所述加热电路中包含加热电阻；和/或，

所述测温层包括陶瓷测温基层及设置于所述陶瓷测温基层上的多个测温电路，所述测温电路中包含测温电阻。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液冷控温装置，其特征在于，所述液冷板组件和所述加热层共同形成所述液冷控温装置的控温主体，或所述液冷板组件、所述测温层和所述加热层共同形成所述液冷控温装置的控温主体；

所述控温主体的外侧还设有金属层，所述金属层用于形成电路和/或焊接固定电子器件。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的液冷控温装置，其特征在于，所述陶瓷层主体包括叠置设置的导流层、流道换热层和冷板底层，所述冷却流道由所述导流层、所述流道换热层和所述冷板底层共同限定形成。

8.根据权利要求7所述的液冷控温装置，其特征在于，所述冷却流道包括从进液管穿过所述导流层、所述流道换热层后流向作为主散热面的所述冷板底层，再由所述冷板底层流经所述流道换热层和所述导流层后从出液管流出的第一流动路径；或，

所述冷却流道包括从所述进液管流向作为主散热面的所述导流层，从所述导流层依序流经所述流道换热层和所述冷板底层，再从所述冷板底层反向穿过所述流道换热层和所述导流层后从所述出液管流出的第二流动路径。

9.根据权利要求7所述的液冷控温装置，其特征在于，所述导流层、所述流道换热层和所述冷板底层上分别间隔地设置有多个微通道；

所述导流层、所述流道换热层和所述冷板底层依序叠置，相邻层之间的所述微通道连通，共同构成所述冷却流道。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述液冷控温装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供多个陶瓷片层，在所述多个陶瓷片层上通过激光切割或打孔加工出预设的形成所述冷却流道的微通道，通过烧结助剂将加工后的多个陶瓷片层烧结形成所述液冷板组件；

提供另一陶瓷片层，在所述另一陶瓷片层上制备加热电路，形成加热层；

提供又一陶瓷片层，在所述又一陶瓷片层上制备测温电路，形成测温层；

将所述液冷板组件和所述加热层通过夹具叠片固定，进行烧结形成所述液冷控温装置，或将所述液冷板组件、所述测温层及所述加热层依序叠置，通过夹具叠片固定，进行烧结形成所述液冷控温装置。