[發(fā)明專利]一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107978573A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明明;田灃;周堯;趙亮;吳波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/433;H01L23/467
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子設(shè)備冷卻技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，要求的不斷提高導(dǎo)致功耗不斷增加，使得電子設(shè)備散熱面臨的壓力也不斷增加。散熱系統(tǒng)的要求提高系統(tǒng)的散熱能力又要降低重量縮小體積。雖然做了大量的研究，每一次改進(jìn)都增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度以及系統(tǒng)總功耗。因此，散熱技術(shù)已經(jīng)成為電子技術(shù)發(fā)展的主要障礙。目前，盡管風(fēng)冷技術(shù)已有已有一些進(jìn)步，但是與日新月日的電子技術(shù)相比，空氣冷卻仍然不能電子技術(shù)散熱的需要。盡管新型其它類型如液體冷卻技術(shù)有較高的散熱效率嗎，但是卻增加了散熱系統(tǒng)的尺寸、重量、復(fù)雜程度以及成本。在許多這樣的情況下，更加容易的方法是提供強(qiáng)制風(fēng)冷來給元器件冷卻。現(xiàn)有的風(fēng)冷技術(shù)存在的主要問題是，在散熱器表面與空氣之間的熱阻較大，導(dǎo)致散熱器表面與冷卻空氣之間的溫差較大，從而造成散熱器的效率較低，其原因在于散熱器表面空氣存在一個(gè)“靜止層”，該“靜止層”隔絕了散熱器表面與流動(dòng)空氣之間的熱交換。現(xiàn)有的散熱器沒有可以破壞“靜止層”的擾流片，一般是通過增加風(fēng)的流速來減小“靜止層”的厚度，但是這樣就會(huì)增加散熱器的體積、重量、輸入功率以及噪音等。

一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置及方法是研發(fā)一種新型增強(qiáng)換熱效率的裝置，通過擾流片的震蕩來“消除”滯留在散熱器表面的“靜止層”，從而降低空氣與散熱器表面的熱阻來加強(qiáng)散熱器的換熱性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：在沒有增加尺寸、重量、輸入功率以及噪音的情況下，增加散熱器的換熱效率，可滿足大功率電子器件散熱的需求。為了大幅增強(qiáng)風(fēng)冷換熱器的換熱效率，本文提出了一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置及方法，可滿足大功率發(fā)熱芯片散熱的需要。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于，包括了散熱器、壓電片、激勵(lì)源；壓電片固定在散熱器的散熱通道之間，壓電片通過導(dǎo)線接在外部激勵(lì)源上，激勵(lì)源向壓電片提供脈沖電信號，從而激勵(lì)壓電片產(chǎn)生振動(dòng)，壓電片厚度在0.01～0.3mm之間，保證壓電片在震蕩過程中不撞擊散熱肋片。

所述壓電片與散熱器的散熱通道之間通過粘接、焊接或者機(jī)械固定連接

所述散熱器的散熱肋片的間距在0.5～2mm之間。

所述壓電片厚度與散熱肋片的間距之比在0.15～0.85之間，可保證壓電片在震蕩過程中不撞擊散熱肋片。

所述壓電片利用壓電效應(yīng)產(chǎn)生震蕩，當(dāng)激勵(lì)源的固有頻率接近壓電片的固有頻率時(shí)，壓電片產(chǎn)生的震蕩幅值最大，散熱器的換熱效率最高。

所述激勵(lì)源的波形是正弦波、方波等或者其它脈沖波形。

一個(gè)散熱器可安裝多個(gè)壓電片，每一個(gè)散熱通道內(nèi)只能安裝一個(gè)壓電片。

壓電效應(yīng)使得壓電片產(chǎn)生震蕩，震蕩的壓電片破壞了散熱器表面上“靜止”空氣層，增加了空氣的擾流程度，從而提高換熱器的換熱效率。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)效果：

1.結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造。

2.只需很低的外部功率輸入，使得壓電片產(chǎn)生震蕩。

3.利用壓電效應(yīng)使得壓電震蕩片產(chǎn)生振動(dòng)，壓電片的振動(dòng)后導(dǎo)致空氣產(chǎn)生垂直于流動(dòng)方向的高速空氣團(tuán)，該空氣團(tuán)破換散熱器表面的邊界效應(yīng)，從而提高散熱器的換熱效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明原理圖

具體實(shí)施方式

如附圖1、圖2所示。

一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置包括散熱器、壓電片、激勵(lì)源、導(dǎo)線以及待散熱器件及其附件組成。一般情況下，待散熱的器件焊接在PCB板上，散熱器與器件緊密貼合在一起。為了減小散熱器與器件之間的熱阻，一般情況下應(yīng)在散熱器與器件填充柔性的導(dǎo)熱墊。壓電片通過粘接、焊接或者機(jī)械連接方式固定在散熱器的散熱通道之間。壓電片通過導(dǎo)線接在外部激勵(lì)源，激勵(lì)源向壓電片提供脈沖電信號，從而激勵(lì)壓電片產(chǎn)生振動(dòng)。

散熱器的散熱肋片的間距在0.5～2mm之間,壓電片厚度在0.01～0.3mm之間。

壓電片厚度與散熱肋片的間距之比在0.15～0.85之間，可保證壓電片在震蕩過程中不撞擊散熱肋片。

利用壓電效應(yīng)使得壓電片產(chǎn)生震蕩，當(dāng)激勵(lì)源的固有頻率接近壓電片的固有頻率時(shí)，壓電片產(chǎn)生的震蕩幅值最大，散熱器的換熱效率最高。

激勵(lì)源的波形是正弦波、方波等或者其它脈沖波形；

一種壓電激勵(lì)震蕩的強(qiáng)化換熱裝置可安裝多個(gè)壓電片，每一個(gè)散熱通道內(nèi)只能安裝一個(gè)壓電片。