(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610401978.8
(22)申请日 2016.06.08
(71)申请人 中国工程物理研究院流体物理研究
所
地址 621000 四川省绵阳市游仙区绵山路
64号
(72)发明人 肖金水 栾崇彪 黄宇鹏 王波
李玺钦 莫腾富 李洪涛 谢卫平
(74)专利代理机构 成都九鼎天元知识产权代理
有限公司 51214
代理人 詹永斌
(51)Int.Cl.
H01L 31/024(2014.01)
(54)发明名称
热装置
(57)摘要
本发明公开了一种用于高功率光导开关的
电子氟化液散热装置，包括：一个密封的有机玻
璃前腔体，有机玻璃前腔体的内表面粘贴一块陶
瓷片，陶瓷片的表面粘贴有光导开关；一个侧面
开口的有机玻璃后腔体，开口的侧面倒扣在贴有
陶瓷片的有机玻璃前腔体的侧面上，使得有机玻
璃后腔体内形成密封腔体；所述有机玻璃前腔体
道，该电极开关通道表面与光导开关的电极连
接，所述电极开关通道表面与有机玻璃前腔体外
的电路连接。本发明采用两个腔体中不停的流动
冷却后的电子氟化液，使得氟化液可以对光导开
关两个面进行冷却，提高冷却效果，增强散热效
率，并通过电极导出的设计，
提高开关的寿命。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 105870223 A 2016.08.17
C N 105870223
A
1.一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，其特征在于包括：
一个密封的有机玻璃前腔体，有机玻璃前腔体的内表面粘贴一块陶瓷片，陶瓷片的表面粘贴有光导开关；
一个侧面开口的有机玻璃后腔体，开口的侧面倒扣在贴有陶瓷片的有机玻璃前腔体的侧面上，使得有机玻璃后腔体内形成密封腔体；
所述有机玻璃后腔体的两个对称侧面上分别设置有一个开关通道，用于进行电子氟化液的流通；
所述有机玻璃前腔体的两个对称侧面上分别设置有一个电极开关通道，该电极开关通道表面与光导开关的电极连接，所述电极开关通道表面与有机玻璃前腔体外的电路连接，所述电极开关通道用于进行电子氟化液流通。
2.根据权利要求1所述的一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，
其特征在于光导开关通过环氧涂层粘贴在陶瓷片表面。
3.根据权利要求2所述的一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，
其特征在于所述陶瓷片为氮化铝陶瓷片。
4.根据权利要求1所述的一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，其特征在于所述电极开关通道包括设置在有机玻璃前腔体外的大直径电极和设置在有机玻璃腔体内的小直径电极，大直径电极与小直径电极连通。
5.根据权利要求4所述的一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，其特征在于所述小直径电极上设置有两个通孔。
6.根据权利要求5所述的一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，其特征在于所述小直径电极上的一个通孔用于与光导开关的电极连接，一个通孔用于进行电子氟化液流通。
权 利 要 求 书1/1页CN 105870223 A
一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置
技术领域
[0001]本发明涉及散热领域，尤其是涉及到具体涉及到Si和GaAs等高功率光导开关散热装置的制作和使。
背景技术
[0002]随着高新技术武器的小型化要求、脉冲功率装置发展和应用领域的拓展，脉冲功率技术的发展呈现两大趋势，一方面朝着单次运行、高峰值功率的方向发展，核禁试后核武器研究转向实验室模拟，主要手段为使用大型脉冲功率源为负载提供很高的峰值功率，通常装置为单次运行，如美国的Z装置；另一方面朝着高重复频率、高平均功率、高能量密度的方向发展，高新技术武器的发展对系统前端的脉冲功率源提出了新的要求，即小型化、模块化、高重复频率运行和长使用寿命。目前，高重复频率、高平均功率、高能量密度的固态脉冲功率源已经成为了脉冲功率技术研究的重要内容。而发展高重复频率、高平均功率、高能量密度的固态脉冲功率装置，开关是最关键的器件。与其它固体开关（如功率半导体开关、半导体断路开关、磁开关等）相比，光导开关具有体积小，重复频率性能好、闭合时间短（ps量级）、时间抖动小（ps量级）、开关电感低（亚纳亨）、同步精度高（ps量级）、电磁兼容性强，使光导开关在固态紧凑型脉冲功率源上有着较为广阔的应用前景。但是，由于存在暗态电阻以及导通电阻，诸如Si和GaAs等高功率光导开关工作时会在开关材料上产生热量沉积。特别是运行在长脉宽、高重频条
件下时，开关内部热沉积现象更加严重，进一步可能造成光导开关产生热损伤和热击穿，严重影响和限制了开关的寿命。因此，必须对高功率光导开关进行有效的散热设计。
发明内容
[0003]本发明的目的是提针对上述问题，设计一种采用循环、冷却的电子氟化液作为工作介质，具有双面散热结构的散热装置，提升了高功率光导开关的散热效率，提高了开关的寿命。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于高功率光导开关的电子氟化液散热装置，包括：
一个密封的有机玻璃前腔体，有机玻璃前腔体的内表面粘贴一块陶瓷片，陶瓷片的表面粘贴有光导开关；
一个侧面开口的有机玻璃后腔体，开口的侧面倒扣在贴有陶瓷片的有机玻璃前腔体的侧面上，使得有机玻璃后腔体内形成密封腔体；
所述有机玻璃后腔体的两个对称侧面上分别设置有一个开关通道，用于进行电子氟化液的流通；
所述有机玻璃前腔体的两个对称侧面上分别设置有一个电极开关通道，该电极开关通道表面与光导开关的电极连接，所述电极开关通道表面与有机玻璃前腔体外的电路连接，所述电极开关通道用于进行电子氟化液流通。
[0005]在上述技术方案中，光导开关通过环氧涂层粘贴在陶瓷片表面。
[0006]在上述技术方案中，所述陶瓷片为氮化铝陶瓷片。
[0007]在上述技术方案中，所述电极开关通道包括设置在有机玻璃前腔体外的大直径电极和设置在有机玻璃腔体内的小直径电极，大直径电极与小直径电极连通。
[0008]在上述技术方案中，所述小直径电极上设置有两个通孔。
[0009]在上述技术方案中，所述小直径电极上的一个通孔用于与光导开关的电极连接，一个通孔用于进行电子氟化液流通。
[0010]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用两个腔体中不停的流动冷却后的电子氟化液，使得氟化液可以对光导开关两个面进行冷却，提高冷却效果，增强散热效率，并通过电极导出的设计，提高开关的寿命。
附图说明
[0011]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是电极开关通道的结构示意图;
其中：1是前腔体，2是后腔体，3是陶瓷片，4是电极开关通道，41是大直径电极，42是小直径电极，43是螺纹，44是开孔。
具体实施方式
[0012]如图1 所示，电子氟化液散热装置由前后两个有机玻璃腔体和一块氮化铝陶瓷片组成。其中一个有机玻璃腔体作为前腔体，腔体内为密封空间，在腔体对称的侧面上分别设置一个电极开关通道，电极开关通道的一端延伸至前腔体内。在有机玻璃前腔体内的顶面上固定一块氮化铝的陶瓷片，氮化铝的陶瓷片不但有着良好的导热性能还有良好的绝缘性；在氮化铝陶瓷片的表面采用环氧涂层粘接粘贴光导开关，使得光导开关固定在氮化铝陶瓷片表面，使得光导开关的一个面与填充在有机玻璃前腔体内的电子氟化液充分接触。[0013]如图2所示，因为光导开关在工作时，需要引出电极，而有机玻璃前腔体的内部空间是密封空间，为了能将光导开关的电极引出，因此，将电极开关通道采用巧妙的设计。电极开关通道是用来流通电子氟化液的开关，电子氟化液的流通采用传统的阀门即可实现，本发明在传统的阀门基
础上，在阀门的表面在套一个电极开关，电极开关一端设置在有机玻璃前腔体外，另一端设置在有机玻璃前腔体内，设置在腔体外的为大直径电极用来连接外部电路，设置在腔体内的为小直径电极，用来连接光导开关的电极，大直径电极与小直径之间采用相同材质的螺纹段固定连接。为了既能导通电极又能流通电子氟化液，在小直径电极上设置两个孔，一个孔用来连接光导开关的电极，一个孔用来流通电子氟化液，这样既实现了电子氟化液的流通，也实现了光导开关的电极引出。
[0014]本发明中，为了确保散热率，因此需要对光导开关进行两面散热，而光导开关通过氮化铝陶瓷片固定在有机玻璃前腔体上，因此在前腔体上固定氮化铝陶瓷片的侧面，倒扣一个有机玻璃后腔体，有机玻璃后腔体的一个侧面开口，开口的面口在前腔体上，使得有机玻璃后腔体内形成密封空间，在有机玻璃后腔体的对称面上分别设置一个开关通道，也就是电子阀门，使得电子氟化液能在有机玻璃后腔体内流通。
[0015]本发明设计一个前腔体的外部尺寸为76mm（长）*76mm（宽）*20mm（高），后腔体的外部尺寸为54mm（长）*54mm（宽）*28mm（高）的散热装置；光导开关工作过程中，激光通过前腔体的有机玻璃盖板打入到开关表面并导通。采用固态脉冲形成线对光导开关进行测试，使用Pearson线圈测量光导开关的导通电流，线圈灵敏度为0.1 V/A；光导开关加载电压以及输出电压通过Tek P6015A高压探头测量。这里以量子阱结构的GaAs光导开关为例，在波长1064nm、半高宽15ns、能量4mJ的激光触发下，测试在11kV电压加载、电流800A、放电脉宽25ns、重频1kHz工作条件下寿命能够由未加散热装置
条件下（直接裸露在空气中）的几百次提升到100万次以上
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
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