1.本发明涉及半导体激光列阵技术领域，尤其是涉及一种热沉装置。
背景技术：2.大功率半导体激光器凭借质量轻、体积小、电光转变率高、寿命长等优势，使其在了各个行业中被广泛应用。在其工作过程中，会产生高热量，如不及时排出，会导致阈值电流升高，造成激光器芯片温度急剧升高，使其效率降低，导致激光波长发生温漂等现象，从而严重影响激光输出光束的质量和稳定性。解决芯片散热问题是半导体激光器发展的一个重要研究内容，微通道热沉因其具有散热强度高、结构紧凑、单位体积小、重量轻等特点，已成为高功率半导体激光器高性能工作的关键器件。
技术实现要素：3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种热沉装置，能够有效提高半导体激光器冷却热沉装置换热效率。
4.根据本发明实施例的热沉装置，包括：
5.进液侧盖层，其上设有第一进液通孔；
6.回液层，设于所述进液侧盖层下表面，所述回液层设置有与所述第一进液通孔对应的第二进液通孔，所述回液层一侧设置有第一缓流区，所述回液层中与所述第一缓流区相邻的两侧皆设置有第一条形出液孔，两个所述第一条形出液孔分布在所述第二进液通孔两侧，所述第一缓流区、两个所述第一条形出液孔皆贯穿所述回液层；
7.导引层，设于所述回液层下表面，所述导引层设置有第一出液通孔、与所述第二进液通孔对应的第三进液通孔、与所述第一缓流区对应设置的回流通孔、与两个所述第一条形出液孔分别对应设置的两个第二条形出液孔；所述第一出液通孔位于所述第三进液通孔远离所述回流通孔的一侧，所述第一出液通孔与两个所述第二条形出液孔连通；
8.进液层，设于所述导引层下表面，所述进液层设置有汇流区、与两个所述第二条形出液孔分别对应的两个第三条形出液孔、与所述第一出液通孔对应的第二出液通孔；所述汇流区与所述回流通孔、所述第三进液通孔连通，所述第二出液通孔与两个所述第三条形出液孔连通；
9.回液侧盖层，设于所述进液层下表面，所述回液侧盖层设置有与所述第二出液通孔对应的第三出液通孔。
10.根据本发明实施例的热沉装置，至少具有如下有益效果：
11.通过第一进液通孔、第二进液通孔和第三进液通孔构成的进液通道用来引入导热介质，导热介质通过第三进液通孔后进入进液层的汇流区，汇流区起到引导导热介质往回水层回流的作用，汇流区中的导热介质通过导引层的回流通孔回流至回液层的第一缓流区，完成进液层至回液层的回流。第一缓流区中的导热介质再流经两侧相邻的第一条形出液孔向进液层流通，依次经过两个第二条形出液孔、两个第三条形出液孔构成的条形出液
通道。经过第二条形出液孔的导热介质会有一部分流经至第一出液通孔，经过第三条形出液孔的导热介质会有一部分流经至第二出液通孔，最终都经过回液侧盖层的第三出液通孔流出，实现了导热介质在热沉装置内的匀速循环流动，完成了整个热沉装置的散热。本发明的热沉装置散热强度高、结构紧凑、单位体积小、重量轻，有效提高了热沉装置的换热效率。
12.根据本发明的一些实施例，所述汇流区包括与所述回流通孔对应设置的第二缓流区以及与所述第三进液通孔对应设置的第四进液通孔。
13.根据本发明的一些实施例，所述回液侧盖层还设置有与所述第四进液通孔对应设置的第五进液通孔。
14.根据本发明的一些实施例，所述第一缓流区包括多个第一微通道。
15.根据本发明的一些实施例，所述第二缓流区包括多个第二微通道。
16.根据本发明的一些实施例，所述回流通孔设于所述第三进液通孔远离所述第一出液通孔一侧的边缘处。
17.根据本发明的一些实施例，所述回液层还设置有与所述第一出液通孔对应设置的第四出液通孔。
18.根据本发明的一些实施例，所述进液侧盖层还设置有与所述第四出液通孔对应设置的第五出液通孔。
19.根据本发明的一些实施例，两个所述第一条形出液孔为对称设置。
20.根据本发明的一些实施例，所述热沉装置通过3d打印一体成型。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
22.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是本发明一实施例的热沉装置的整体结构示意图；
24.图2是本发明一实施例的热沉装置的整体结构分层示意图；
25.图3是本发明一实施例的进液侧盖层示意图；
26.图4是本发明一实施例的回液层示意图；
27.图5是本发明一实施例的导引层示意图；
28.图6是本发明一实施例的进液层示意图；
29.图7是本发明一实施例的回液侧盖层示意图。
30.附图标记：
31.进液侧盖层100、第一进液通孔110、第五出液通孔120、第一定位孔130、第一固定通孔140、
32.回液层200、第二进液通孔210、第一缓流区220、第一微通道221、第一条形出液孔230、第四出液通孔240、第二定位孔250、第二固定通孔260、
33.导引层300、第三进液通孔310、回流通孔320、第二条形出液孔330、第一出液通孔340、第三定位孔350、第三固定通孔360、
34.进液层400、第四进液通孔410、第二缓流区420、第二微通道421、第三条形出液孔
430、第二出液通孔440、第四定位孔450、第四固定通孔460、
35.回液侧盖层500、第五进液通孔510、第三出液通孔520、第五定位孔530、第五固定通孔540。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、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，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。
39.本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
40.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
41.在一些实施例中，一种热沉装置，包括：进液侧盖层100、回液层200、导引层300、进液层400、回液侧盖层500。
42.进液侧盖层100，其上设有第一进液通孔110；
43.回液层200，设于进液侧盖层100下表面，回液层200设置有与第一进液通孔110对应的第二进液通孔210，回液层200一侧设置有第一缓流区220，回液层200中与第一缓流区220相邻的两侧皆设置有第一条形出液孔230，两个第一条形出液孔230分布在第二进液通孔210两侧，第一缓流区220、两个第一条形出液孔230皆贯穿回液层200；
44.导引层300，设于回液层200下表面，导引层300设置有第一出液通孔340、与第二进液通孔210对应的第三进液通孔310、与第一缓流区220对应设置的回流通孔320、与两个第一条形出液孔230分别对应设置的两个第二条形出液孔330；第一出液通孔340位于第三进液通孔310远离回流通孔320的一侧，第一出液通孔340与两个第二条形出液孔330连通；
45.进液层400，设于导引层300下表面，进液层400设置有汇流区、与两个第二条形出液孔330分别对应的两个第三条形出液孔430、与第一出液通孔340对应的第二出液通孔440；汇流区与回流通孔320、第三进液通孔310连通，第二出液通孔440与两个第三条形出液孔430连通；
46.回液侧盖层500，设于进液层400下表面，回液侧盖层500设置有与第二出液通孔440对应的第三出液通孔520。
47.参考图1至图7，从上至下依次是进液侧盖层100、回液层200、导引层300、进液层400、回液侧盖层500。进液侧盖层100上设置有第一进液通孔110，导热介质通过第一进液通
孔110进入热沉装置，然后依次流经回液层200上设置的第二进液通孔210、导引层300上设置的第三进液通孔310，汇入到进液层400的汇流区。进入汇流区的导热介质再通过与汇流区连通的回流通孔320往导引层300回流，经过导引层300的回流通孔320回流至回液层200的第一缓流区220中，第一缓流区220相邻两侧皆设置有第一条形出液孔230，导热介质经过第一缓流区220分别缓流至两侧的第一条形出液孔230，然后向下流经设于导引层300上的第二条形出液孔330，第二条形出液通孔与设于导引层300上的第一出液通孔340连通，此处有一部分导热介质分流至第一出液通孔340。流经第二条形出液通孔的导热介质会继续向下流经进液层400的第三条形出液通孔，流经第一出液通孔340的导热介质会继续向下流经进液层400的第二出液通孔440，第三条形出液通孔与第二出液通孔440为连通状态，最终所有的导热介质汇集到第二出液通孔440然后继续向下流经回液侧盖层500的第三出液通孔520流出，完成一次完整的冷却换热循环。整个热沉装置散热强度高、结构紧凑、单位体积小、重量轻，有效提高了热沉装置的换热效率。
48.需要说明的是，进液侧盖层100、回液层200、导引层300、进液层400以及回液侧盖层500上对应设置的所有通孔均为贯穿设置。
49.在一些实施例中，汇流区包括与回流通孔320对应设置的第二缓流区420以及与第三进液通孔310对应设置的第四进液通孔410。
50.参考图2和图6，汇流区包括两个部分，一部分是接收导热介质的第四进液通孔410，另一部分是促进导热介质回流的第二缓流区420。第二缓流区420与回流通孔320连通，促进导热介质通过回流通孔320向回液层200回流。
51.需要说明的是，本实施例设置的回流通孔320是多个小孔，但本实施例对回流通孔320的数量和大小均不做限制，也可以为一整个个长条形通孔，只要满足对应第一缓流区220和第二缓流区420设置即可。
52.在一些实施例中，回液侧盖层500还设置有与第四进液通孔410对应设置的第五进液通孔510。参考图7，回液侧盖层500还设置有与第四进液通孔410连通的第五进液通孔510，半导体激光器通常需要多个热沉装置进行冷却，通常多个热沉装置共同散热时，对应垂直安装。需要说明的是，单个热沉装置工作时，回液侧盖层500的第五进液通孔510为封闭状态。
53.在一些实施例中，第一缓流区220包括多个第一微通道221。参考图4，回液层200的第一缓流区220中还设置有10个第一微通道221，第一微通道221起到均匀散热的作用。10个第一微通道221与10个回流通孔320对应连通。10个第一微通道221呈左右两侧对称分布，并分别与两个第一条形出液孔230连通。10个第一微通道221靠近第二进液通孔210的一部分按一定角度进行弯曲处理，形成分流脊设置，有利于水的回流。
54.在一些实施例中，第二缓流区420包括多个第二微通道421。参考图6，第二缓流区420中对应设置有10个第二微通道421。10个第二微通道421与第四进液通孔410连通，导热介质从第四进液通孔410流入再通过10个第二微通道421往回水层回流。第二微通道421的数量设置为10个使得进入缓流区的导热介质流速减缓效果更好，有利导热介质的充分发展。
55.需要说明的是，第一微通道221和第二微通道421的截面均为矩形，矩形微通道纵横比越大会导致水力直径越小，水力直径越小的微通道湿周越大，增大湿周也就是提高了
对流换热面积，增大对流换热面积一定程度上有利于提高热流量，这可以降低微通道热沉热阻，其热阻越小传热效率越高。提高微通道热沉的冷却性能。且纵横比设置为10具有更好的散热效果。
56.在一些实施例中，回流通孔320设于第三进液通孔310远离第一出液通孔340一侧的边缘处。参考图5，回流通孔320设置于边缘处，有利于导热介质充分流经每一部分，促进均匀散热。但本实施例对回流通孔320的位置并不做具体限定，在满足对应于第一缓流区220、第二缓流区420设置且连通的基础上合理设置即可。
57.在一些实施例中，回液层200还设置有与第一出液通孔340对应设置的第四出液通孔240。
58.在一些实施例中，进液侧盖层100还设置有与第四出液通孔240对应设置的第五出液通孔120。对应于第一出液通孔340，回液层200和进液侧盖层100依次设置了第四出液通孔240和第五出液通孔120。半导体激光器通常需要多个热沉装置进行冷却，通常多个热沉装置共同散热时，对应垂直安装，因此需要对应设置整体连通的出液通孔。需要说明的是，单个热沉装置工作时，回液层200的第四出液通孔240和进液侧盖层100的第五出液通孔120均为封闭状态。
59.在一些实施例中，两个第一条形出液孔230为对称设置。参考图4至图6，两个第一条形出液孔230、两个第二条形出液孔330和两个第三条形出液孔430均为对称设置，为了确保每一个部分都进行充分散热，在回液层200、导引层300以及进液层400的左右两侧均对称设置了条形出液孔。但本实施例对条形出液孔不做限定，合理设置即可。
60.在一些实施例中，热沉装置通过3d打印一体成型。本实施例的热沉装置通过slm技术一体成型制备，避免了各层之间由于焊接所引入的额外的热应力及热阻，提高了装置整体的散热能力。且本实施例采用铜铬锆合金粉作为材料进行slm 3d打印，可以很好的实现热沉与耙条芯片的热膨胀系数相匹配，铜铬锆合金同时具有更高的导热性能，且装置内壁不需要镀金，也避免了现有技术中由于长期使用无氧铜表面金层脱落而导致热沉堵塞的问题，提高了换热效率。
61.在一些实施例中，进液侧盖层100还包括第一定位孔130，回液层200还包括第二定位孔250，导引层300还包括第三定位孔350，进液层400还包括第四定位孔450，回液侧盖层500还包括第五定位孔530，第一定位孔130、第二定位孔250、第三定位孔350、第四定位孔450以及第五定位孔530皆对应连通且轴心均位于同一条直线上。参考图3至图7，由于本实施例的热沉装置是采用3d技术打印一体成型，所以每一层的定位孔都是对应连通，且共同起到定位的作用。
62.在一些实施例中，进液侧盖层100还包括第一固定通孔140，回液层200还包括第二固定通孔260，导引层300还包括第三固定通孔360，进液层400还包括第四固定通孔460，回液侧盖层500还包括第五固定通孔540，第一固定通孔140、第二固定通孔260、第三固定通孔360、第四固定通孔460以及第五固定通孔540皆对应连通且轴心均位于同一条直线上。参考图3至图7，由于本实施例的热沉装置是采用3d技术打印一体成型，所以每一层的固定通孔都是对应连通，且共同起到固定的作用。
63.在一些实施例中，第一固定通孔140、第二固定通孔260、第三固定通孔360、第四固定通孔460以及第五固定通孔540的数量皆为多个。多个第一固定通孔140、第二固定通孔
260、第三固定通孔360、第四固定通孔460以及第五固定通孔540一一对应设置。本实施例设置的固定通孔设置有两个，但本实施例对此不做限制，合理设置即可。
64.在一些实施例中，第一定位孔130位于第一进液通孔110与第五出液通孔120之间，第一定位孔130、第一进液通孔110和第五出液通孔120的圆心位于同一直线上，第一固定通孔140位于第五出液通孔120远离第一定位孔130一侧。参考图3，第一进液通孔110一侧设有激光条，另一侧设有第五出液通孔120。第一定位孔130设置于第一进液通孔110和第五出液通孔120之间。两个第一固定通孔140设于第五出液通孔120远离第一定位孔130一侧的两个角上。第一进液通孔110和第五出液通孔120的孔径大小相同，第一定位孔130的孔径略小于第一进液通孔110的孔径，两个第一固定通孔140的孔径略小于第一定位孔130的孔径。但本实施例对此不做限制，合理设置即可。
65.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
技术特征：1.一种热沉装置，其特征在于，包括：进液侧盖层，其上设有第一进液通孔；回液层，设于所述进液侧盖层下表面，所述回液层设置有与所述第一进液通孔对应的第二进液通孔，所述回液层一侧设置有第一缓流区，所述回液层中与所述第一缓流区相邻的两侧皆设置有第一条形出液孔，两个所述第一条形出液孔分布在所述第二进液通孔两侧，所述第一缓流区、两个所述第一条形出液孔皆贯穿所述回液层；导引层，设于所述回液层下表面，所述导引层设置有第一出液通孔、与所述第二进液通孔对应的第三进液通孔、与所述第一缓流区对应设置的回流通孔、与两个所述第一条形出液孔分别对应设置的两个第二条形出液孔；所述第一出液通孔位于所述第三进液通孔远离所述回流通孔的一侧，所述第一出液通孔与两个所述第二条形出液孔连通；进液层，设于所述导引层下表面，所述进液层设置有汇流区、与两个所述第二条形出液孔分别对应的两个第三条形出液孔、与所述第一出液通孔对应的第二出液通孔；所述汇流区与所述回流通孔、所述第三进液通孔连通，所述第二出液通孔与两个所述第三条形出液孔连通；回液侧盖层，设于所述进液层下表面，所述回液侧盖层设置有与所述第二出液通孔对应的第三出液通孔。2.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述汇流区包括与所述回流通孔对应设置的第二缓流区以及与所述第三进液通孔对应设置的第四进液通孔。3.根据权利要求2所述的热沉装置，其特征在于，所述回液侧盖层还设置有与所述第四进液通孔对应设置的第五进液通孔。4.根据权利要求2所述的热沉装置，其特征在于，所述第一缓流区包括多个第一微通道。5.根据权利要求4所述的热沉装置，其特征在于，所述第二缓流区包括多个第二微通道。6.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述回流通孔设于所述第三进液通孔远离所述第一出液通孔一侧的边缘处。7.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述回液层还设置有与所述第一出液通孔对应设置的第四出液通孔。8.根据权利要求7所述的热沉装置，其特征在于，所述进液侧盖层还设置有与所述第四出液通孔对应设置的第五出液通孔。9.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，两个所述第一条形出液孔为对称设置。10.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述热沉装置通过3d打印一体成型。
技术总结本发明公开了一种热沉装置，包括：进液侧盖层，其上设有第一进液通孔；回液层，设置有与第一进液通孔对应的第二进液通孔，回液层一侧设置有第一缓流区，与第一缓流区相邻的两侧皆设置有第一条形出液孔；导引层，设置有第一出液通孔、与第二进液通孔对应的第三进液通孔、与第一缓流区对应设置的回流通孔、与两个第一条形出液孔分别对应设置的两个第二条形出液孔；第一出液通孔位于第三进液通孔远离回流通孔的一侧；进液层，设置有汇流区、与两个第二条形出液孔分别对应的两个第三条形出液孔、与第一出液通孔对应的第二出液通孔；回液侧盖层，设置有与第二出液通孔对应的第三出液通孔。热沉装置散热强度高、结构紧凑、单位体积小、重量轻。轻。轻。
技术研发人员：曹明轩 高一伟 臧鲁浩 何国豪 甘宏海 王俊超
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2022/11/1
