一种3d打印技术制备的冷却热沉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于新型半导体激光器封装技术领域，具体涉及一种采用3D打印技术制备的冷却热沉。
【背景技术】
[0002]目前，随着大功率半导体激光器技术的不断发展，其已在工业、军事、科研和医疗及材料处理等领域获得广泛的应用。为了进一步地扩大延伸大功率激光器的应用领域，不断提高器件电光性能，以及可靠性与寿命已成为当前发展高性能激光器技术的必由之路。然而，随着激光器输出功率的不断增大，其产生热量也在不断提高，散热不好将导致激光器芯片温度升高、电光转换效率降低和激射波长红移等负面效应，因此良好的散热热沉对激光器具有至关重要的影响。
[0003]本实用新型采用3D打印技术这一新兴技术，基于分层制造思想，用粉末将CAD模型转换为零件。由于它不仅采用中、小功率激光快速、完全地熔化选区金属粉末，而且采用快速冷却凝固技术，所以可获得非平衡态过饱和固溶体及均匀细小的金相组织，致密度近乎100%，机械性能与锻造相当。3D打印技术相对传统工艺具有独特优势，其全新的一体成型特性，以及材料选择的多样性为解决传统工艺不足之处带来的新的路径，一体成型的换热器密封性相较传统工艺大大提高，避免传统分层焊接所可能出现的拉裂问题，没有传统的焊接应力，因而寿命大大提高，且3D打印技术其制造自由度高，能成型的通道尺寸小，因而一些独特的结构很容易就可以实现。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是充分利用3D打印技术的技术优势，提供一种3D打印技术制备的冷却热沉，以解决芯片尺寸下具有一定热源的区域散热问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下方式来实现:
[0006]—种3D打印技术制备的冷却热沉，采用3D打印技术一体成型，其左右成对称结构，包括入水匀配结构和冷却区，所述入水匀配结构包括进水通道、缓流腔和连接进水通道与缓流腔的分流口，冷却区自上而下依次由上板面、冷却层、反水层、集液层和出水层组成，冷却层上设置有冷却层微通道，冷却层微通道与缓流腔相连通，反水层中部设有反水孔，反水孔一端与冷却层微通道相通，另一端与热沉集液层微通道相连通，热沉集液层微通道的一端与集液腔相通，水流在集液腔汇流后从出水层上的热沉出口流出。
[0007]进一步的，所述冷却层微通道包括冷却层微通道I和冷却层微通道II，所述冷却层微通道I离上板面的距离比冷却层微通道II的距离大，冷却层微通道II与缓流腔相通。
[0008]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果:本结构以镍基合金或者不同配比的钨铜合金粉作为制备的粉末，采用3D打印技术一体成型，避免因焊接而导致的热应力与额外的热阻，采用镍基合金粉末或钨铜合金粉作为打印材料，具有耐腐蚀、寿命长、热匹配系数好的特点，同时降低微通热沉的生产成本，也不会出现传统制备方式所产生的拉裂与变形问题。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构示意图。
[0010]图中各个标记分别为:1、入水匀配结构，2、冷却区，3、进水通道，4、分流口，5、缓流腔，6、上板面，7、冷却层，8、反水层，9、集液层，10、出水层，11-1、冷却层微通道I，11-2、冷却层微通道II，12、反水孔，13、热沉集液层微通道，14、热沉出口。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和具体实施例对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0012]如图1所示，一种3D打印技术制备的冷却热沉，采用3D打印技术一体成型，其左右成对称结构，包括入水匀配结构1和冷却区2，所述入水匀配结构包括进水通道3、缓流腔5和连接进水通道与缓流腔的分流口 4，冷却区自上而下依次由上板面6、冷却层7、反水层8、集液层9和出水层10组成，水流从进水通道进入，在进水通道内设有分流口进行分流，缓流腔起到缓冲的作用，其使得水流在进入冷却区的微通道时在每个微通道入口保持基本均压，从而起到调节水流的作用。
[0013]水流从缓流腔进入冷却区的冷却层，冷却层上设置有冷却层微通道I 11-1和冷却层微通道II 11-2，冷却层微通道II与缓流腔相通，且冷却层微通道I离上板面的距离比冷却层微通道II的距离大，激光器芯片是一个圆形，冷却层微通道I与冷却层微通道II的分界线在芯片的边缘区，因芯片是圆形，冷却层微通道I与冷却层微通道II分界线构成了一个圆，且分割冷却层微通道长度之和是一样的，冷却层微通道的末端在热沉的中间部位，即在反水层的反水孔12处。
[0014]水流从冷却层的中部进入反水层的反水孔12，然后进入热沉集液层微通道13，反水孔是一列与冷却层微通道对应的微孔结构，热沉集液层微通道13的长度不一致，其作用是通过通道的长度来调节各通道的压降，从而影响微通道的水流；热沉集液层微通道的长度由上板面区的芯片热源的特性来决定，通常热源密度高、芯片对应的冷却层微通道I的区域较长，其热沉集液层微通道设置的就短，这样保证水流流速比较快，从而带走更多的热量，相反在热源密度低的地区相对应的热沉集液层微通道较长，以使水流减缓，最终保证芯片区的温度相对均匀。最终的水流在集液腔汇流后从出水层上的热沉出口 14流出
[0015]以上所述仅是本实用新型的实施方式，再次声明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进，这些改进也列入本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种3D打印技术制备的冷却热沉，采用3D打印技术一体成型，其左右成对称结构，其特征在于:包括入水匀配结构(1)和冷却区(2)，所述入水匀配结构包括进水通道(3)、缓流腔(5)和连接进水通道与缓流腔的分流口(4)，冷却区自上而下依次由上板面￠)、冷却层(7)、反水层(8)、集液层(9)和出水层(10)组成，冷却层上设置有冷却层微通道，冷却层微通道与缓流腔相连通，反水层中部设有反水孔(12)，反水孔一端与冷却层微通道相通，另一端与热沉集液层微通道(13)相连通，热沉集液层微通道的一端与集液腔相通，水流在集液腔汇流后从出水层上的热沉出口(14)流出。2.根据权利要求1所述的一种3D打印技术制备的冷却热沉，其特征在于:所述冷却层微通道包括冷却层微通道I (11-1)和冷却层微通道II (11-2)，所述冷却层微通道I离上板面的距离比冷却层微通道II的距离大，冷却层微通道II与缓流腔相通。
【专利摘要】本实用新型公开了一种3D打印技术制备的冷却热沉，包括入水匀配结构和冷却区，所述入水匀配结构包括进水通道、缓流腔和分流口，冷却区由上板面、冷却层、反水层、集液层和出水层组成，冷却层上设置有冷却层微通道，冷却层微通道与缓流腔相连通，反水层中部设有反水孔，反水孔一端与冷却层微通道相通，另一端与热沉集液层微通道相连通，热沉集液层微通道的一端与集液腔相通，水流在集液腔汇流后从出水层上的热沉出口流出。本结构采用3D打印技术一体成型，避免因焊接而导致的热应力与额外的热阻，采用镍基合金粉末或钨铜合金粉作为打印材料，具有耐腐蚀、寿命长、热匹配系数好的特点，也不会出现传统制备方式所产生的拉裂与变形问题。
【IPC分类】H01S5/024
【公开号】CN204992243
【申请号】CN201520748330
【发明人】王燕灵, 闫岸如, 杨恬恬, 马志红, 王智勇
【申请人】成都三鼎日新激光科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月24日