一種用于激光器的熱管散熱器及其組裝方法與流程

本發明涉及激光器散熱的技術領域，尤其涉及一種用于激光器的熱管散熱器及其組裝方法。

背景技術：

激光器作為軍用光電探測的主動光源，在目標定位定向、測距、光電干擾等領域有著廣闊的應用前景，其通常裝備于光電轉臺、吊艙等平臺中。為了能夠適應轉臺與吊艙的平臺，體積重量有嚴格的要求。因此，激光器通常采用無水冷的散熱方式，常用的無水冷散熱方式為散熱片加風扇的方式，即散熱片與激光器的散熱沉緊密結合，吸收激光器工作是傳導到熱沉上的熱，在通過風扇的強制對流，將熱散到激光器周邊的環境中。

對于常規的敞開式環境，散熱片加風扇的散熱方式可以滿足激光器高溫(通常最高到65℃)的要求。但是，如果激光器是在一個密閉艙(如吊艙、箱體)內長時間工作，由于密閉艙與外界大環境的換熱條件非常差，激光器散到密閉艙內的熱量將使得密閉艙內的溫度快速升高，甚至超過激光器的極限使用溫度(65℃)，那么激光器將不能繼續工作。即使在短時間內激光器可以工作(在溫度升高到65℃之前)，激光器產生的熱對于艙內其它設備的正常工作也非常不利。但是對于在密閉艙內使用的激光器來說，如何把熱量傳導到密閉艙外是目前亟待解決的一個技術問題。

技術實現要素：

本發明提供一種用于激光器的熱管散熱器及其組裝方法，旨在解決在密閉艙內使用的激光器時，激光器熱量傳導如何傳導至密閉艙外的問題。

為實現上述發明目的，本發明提供一種用于激光器的熱管散熱器，包括熱管、散熱片、風扇、激光器連接熱沉和散熱片連接熱沉：其中，

所述熱管，包括相互垂直設置的熱端和冷端，所述熱端通過所述激光器連接熱沉固定于與激光器相連的激光器熱沉上，所述冷端通過所述散熱片連接熱沉固定于所述散熱片上，所述冷端與所述散熱片的接觸面之間設置有導熱硅膠墊；所述激光器連接熱沉、所述散熱片連接熱沉與所述熱管的接觸面均勻涂覆導熱硅脂；所述散熱片連接熱沉上開螺紋孔，通過所述散熱片上的螺釘拉緊所述散熱片連接熱沉，以使所述導熱硅膠墊被充分夾緊，將所述熱管的熱傳導到所述散熱片上；所述風扇位于所述散熱片的上方。

可選的，所述熱端和所述冷端的垂直度平面誤差小于0.1mm。

可選的，所述熱端的平面度誤差小于0.15mm。

可選的，所述激光器連接熱沉、所述散熱片連接熱沉采用純鋁或者紫銅材料。

可選的，所述熱管與所述激光器連接熱沉、所述散熱片連接熱沉的接觸面呈圓弧管狀，與所述激光器熱沉、所述散熱片的接觸面呈平面狀。

可選的，所述散熱片呈圓柱面，且所述圓柱面的粗糙度不大于1.6um。

可選的，所述導熱硅脂的厚度為0.1mm。

可選的，所述熱管散熱器還包括支架和頂柱；其中，所述支架位于所述散熱片連接熱沉的下端，所述頂柱將所述散熱片連接熱沉固定于所述支架上。

可選的，所述散熱片上設置密封壓圈與密封圈，用于使所述散熱片與密封艙之間密封接觸。

本發明還提供了一種組裝方法，用于上述的熱管散熱器中，該方法包括：

步驟1，將熱管與激光器熱沉、激光器連接熱沉、散熱片連接熱沉的接觸面進行研磨配合，以使熱管與各個熱沉充分接觸；

步驟2，在各個熱沉與所述熱管的接觸面上涂覆導熱硅脂，刮研至均勻薄層后，將熱管的熱端固定于所述激光器熱沉上，并將所述激光器連接熱沉在熱管外側固定；在所述熱管的熱端固定前，測量熱端中平面的平面度，調節至平面度小于0.15mm，將縫隙處溢出的多余導熱硅脂擦凈；

步驟3，將裝有熱管的所述激光器熱沉安裝于激光器，在所述冷端下方配裝上涂覆導熱硅脂的散熱片連接熱沉，在所述散熱片連接熱沉的下方安裝支架和頂柱。

步驟4，在所述冷端上貼裝導熱硅膠墊；

步驟5，將所述散熱片放置于所述冷端的上方，將所述散熱片與熱管下方的散熱片連接熱沉連接緊固，將所述導熱硅膠墊壓平壓薄，并移除被擠出的所述冷端平面的多余導熱硅膠墊；

步驟6，將所述散熱片緊固到所述支架上，轉動頂柱至鎖緊上方的散熱片連接熱沉；

步驟7，蓋上密封艙蓋，調整位置至與所述散熱片的圓柱面縫隙均勻，在散熱片圓柱面上套上密封圈與密封壓圈。

本發明有益效果如下：

本發明所提供的熱管散熱器，分別在熱管的冷端和熱端通過熱沉與散熱片、激光器熱沉相連接，同時在熱沉與熱管的接觸位置涂覆導熱硅脂，在散熱片與熱管的接觸位置設置導熱硅膠墊，不僅使得激光器熱量通過熱管傳導至密閉艙外，同時各個器件之間緊密接觸，可以有效解決熱管傳遞過程的溫度梯度的問題。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本發明的具體實施方式。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例所提供的用于激光器的熱管散熱器的結構示意圖；

圖2為本發明實施例中熱管散熱器安裝于激光器示意圖；

圖3為本發明實施例中熱管散熱器整體裝于艙體內示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明包含了熱管的外形設計、熱管與激光器及散熱片的連接安裝工藝，散熱器支撐穩定裝置及裝調工藝，散熱器與密封艙體之間的密封工藝，保證了散熱器的散熱、光路穩定及密封。

具體地，如圖1～圖2所示，本發明實施例所提供的用于激光器的熱管散熱器，包括熱管1、散熱片2、風扇3、激光器連接熱沉4和散熱片連接熱沉5；其中，

熱管1，包括相互垂直設置的熱端和冷端，用于將激光器工作產生的廢熱傳導至與外部接觸的散熱片2上；熱端通過激光器連接熱沉4固定于與激光器6相連的激光器熱沉7上，冷端通過散熱片連接熱沉5固定于散熱片2上；冷端與散熱片2的接觸面之間設置有導熱硅膠墊8，用于保證熱管1與散熱片2之間充分接觸；激光器連接熱沉4、散熱片連接熱沉5與熱管1的接觸面均勻涂覆導熱硅脂，用于保證熱管1與各個熱沉充分接觸；散熱片連接熱沉5上開螺紋孔，通過散熱片2上的螺釘拉緊散熱片連接熱沉5，以使導熱硅膠墊8被充分夾緊，將熱管1的熱傳導到散熱片2上；風扇3設置于散熱片2的上方。

本發明所提供的熱管散熱器，分別在熱管1的冷端和熱端通過熱沉與散熱片2、激光器熱沉7相連接，同時在熱沉與熱管1的接觸位置涂覆導熱硅脂，在散熱片2與熱管1的接觸位置設置導熱硅膠墊8，不僅使得激光器熱量通過熱管1傳導至密閉艙外，同時各個器件之間緊密接觸，可以有效解決熱管1傳遞過程的溫度梯度的問題。

其中，熱管1中的熱端和冷端除了相互垂直設置之外，熱端和冷端所在平面的垂直度平面誤差需小于0.1mm，這樣能夠保證熱端和冷端能夠與激光器熱沉7與散熱片2能夠緊密接觸。

可選的，熱管1與激光器連接熱沉4、散熱片連接熱沉5的接觸面呈圓弧管狀，與激光器熱沉7、散熱片2的接觸面呈平面狀。

可選的，在各個熱沉上涂覆導熱硅脂厚度約為0.1mm。

可選的，各個熱沉采用導熱系數較高的材料，優選采用純鋁或紫銅材料。

可選的，熱管1熱端的平面度誤差小于0.15mm，用以解決熱管散熱器剛性連接產生的安裝應力對激光器光軸的影響。具體地，可以通過水平卡尺進行測量。

上述提到，在熱管1冷端與散熱片2之間設置有導熱硅膠墊8，通過導熱硅膠墊8的變形量來補償熱管1平面度誤差，有效克服熱管1平面度誤差帶來的安裝應力。

可選的，將散熱片2的外形設計為圓柱面，圓柱面的粗糙度小于等于1.6um，有效保證散熱器與艙體之間的密封，避免較大的安裝應力而影響激光器的光軸穩定性。

該熱管散熱器在散熱片2的下方安裝有支架9和頂柱10；其中，支架9位于散熱片2的下方，待散熱片2安裝完畢，通過頂柱10用于將散熱片連接熱沉7固定于支架9上，起到對熱管1和散熱片2的支撐作用。通過在散熱片2的下方安裝支架9和頂柱10，有效解決散熱器的懸臂結構帶來的穩定性問題。

該熱管散熱器還包括密封圈11和密封壓圈12。如圖3所示，當安裝熱管散熱器的激光器完全安裝到位后，在密封艙11艙體蓋板上開設比散熱片2稍大的圓孔，套入散熱片2上，在散熱片2圓柱面上套入密封圈11，壓緊后以保證艙體的密封性。

本發明還提供了一種組裝方法，用于上述的熱管散熱器中，具體包括如下步驟：

步驟1，將熱管1與激光器熱沉7、激光器連接熱沉4、散熱片連接熱沉5的接觸面進行研磨配合，以使熱管1與各個熱沉充分接觸；

在該步驟中，由于熱管1包括圓弧管面和平面；將熱管1的兩個平面以及散熱片連接熱沉5與激光器熱沉7、激光器連接熱沉4、散熱片連接熱沉5與兩個平面相接觸的位置進行研磨配合，使圓弧面和平面都能充分接觸。當然不僅限于通過研磨配合，只要是通過加工手段使熱管1與熱沉的兩個平面都能充分接觸的方法都屬于本發明的保護范圍。

步驟2，在各個熱沉與熱管1的接觸面上涂覆導熱硅脂，刮研至均勻薄層后，將熱管1的熱端固定于激光器熱沉7上，并將激光器連接熱沉4在熱管1外側固定；在熱管1的熱端固定前，測量熱端中平面的平面度，調節至平面度小于0.15mm，將縫隙處溢出的多余導熱硅脂擦凈。

在該步驟中，對于熱管1平面接觸的熱沉，可使用刀片刮研的方式，使得均勻薄層小于0.1mm。而對于熱管1圓弧面接觸的熱沉，可使用圓柱狀工裝刮研圓弧面至均勻薄層。將激光器連接熱沉4在熱管1外側固定，可通過螺釘緊固的方式。

在測量熱管1的熱端平面的平面度，可采用水平卡尺測量。調節至平面度精度不僅限于0.15mm，凡是兩個或多個熱管1同時使用，通過各類檢測設備檢測調整各熱管1之間平面精度的方法在本發明保護范圍內。

步驟3，將裝有熱管1的激光器熱沉7安裝于激光器，在冷端下方配裝上涂覆導熱硅脂的散熱片連接熱沉5，在散熱片連接熱沉5的下方安裝支架9和頂柱10。

在該步驟中，激光器放入艙體前，將帶有頂柱10的支架9安裝到位，激光器再裝入艙體相應位置。

步驟4，在熱管1的冷端上平面上，貼裝導熱硅膠墊8，導熱硅膠墊8的大小為比熱管1冷端平面四邊各小3－5mm。考慮到散熱片2安裝后，由于受到熱沉與散熱片2夾緊力的擠壓，導熱硅膠墊8會變形延展開來，所以將導熱硅膠墊8的初始形狀減小；本發明所涉及的熱沉與散熱片2將熱管1與導熱硅膠墊8夾緊的安裝方式與減小導熱硅膠墊8的使用方法都在本發明的保護范圍內。

步驟5，將散熱片2放置于冷端的上方，將散熱片2與熱管1下方的散熱片連接熱沉5連接緊固，將導熱硅膠墊8壓平壓薄，并移除被擠出的冷端平面的多余導熱硅膠墊8。

在該步驟中，將散熱片2放置于熱管1冷端的上方，在對應好相應的安裝孔位(散熱片2與散熱片連接熱沉5的對應孔位及散熱片2與支架9對應的安裝孔位)后，先用螺釘將散熱片2與熱管1下方的散熱片連接熱沉5連接緊固，將導熱硅膠墊8擠壓，壓平壓薄，移除被擠出的熱管1冷端平面的導熱硅膠墊8。

步驟6，將散熱片2緊固到支架9上，轉動頂柱10至鎖緊上方的散熱片連接熱沉5；

在該步驟中，通過螺釘將散熱片2緊固到支架9上，用直角扳手穿過頂柱10的鎖緊孔，可轉動頂柱10至鎖緊上方的散熱片連接熱沉5。在散熱片2下方加裝固定支撐裝置的方法不僅限于支架9及頂柱10的方式，凡是在熱管1散熱冷端加裝支撐裝置，以保證熱管1冷端在各種條件下的變形不影響激光器的光軸穩定性的方式屬于本發明權利要求范圍。

步驟7，蓋上密封艙蓋，調整位置至與散熱片2的圓柱面縫隙均勻，在散熱片2圓柱面上套上密封圈11與密封壓圈12，螺釘壓實緊固。當然，密封的方式并不僅限于密封圈一種，凡是采用將熱管1的散熱片2加工成圓柱面的密封的方式屬于本發明權利要求的范圍。

本發明通過熱管1的使用解決了激光器放置于密閉艙體內往外散熱的問題同時解決了熱管1使用帶來的各類工程技術問題，例如，熱管1的剛性安裝應力對于激光器光軸影響問題、熱管散熱器懸臂結構對激光器光路穩定性及承受振動沖擊的問題、熱管散熱器與密封艙殼體之間的密封問題，為艙內激光器的散熱提供了一種新的解決方法和技術途徑。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于系統實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。并且，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

另外，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。