[實用新型]一種離子風高效散熱器

有效

• 申請號: 201820968460.7
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN208272361U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 沈慈明;于影;左雨欣;左春檉;吳友俊;蔡杭杰
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: H01T19/04
• 分類號: H01T19/04;H01L23/467
• 代理公司: 北京翔甌知識產權代理有限公司 11480
• 代理人: 王瑾

本實用新型涉及一種離子風高效散熱器，包括絕緣導熱板、第一套電暈電極、第二套電暈電極、用于支撐第二套電暈電極的支架和網狀集電極；絕緣導熱板另一側為受熱安裝面，直接接觸需散熱的微電子元件。第一套電暈電極、第二套電暈電極和網狀集電極均與絕緣導熱板呈一定傾角，非垂直安裝。第一套電暈電極、第二套電暈電極和網狀集電極分別接入電壓源兩端，在電暈電極和網狀集電極之間形成離子風。本實用新型具有的優勢：散熱效率高、能耗低、結構簡單、可集成化、無噪音等。在此基礎上，傾斜安裝電暈電極和網狀集電極，可減少離子風運動阻力，增大離子風氣流運動空間，進一步提高散熱效率；且結構靈活可控，可節約散熱能耗。

技術領域

本實用新型涉及電子設備散熱技術領域，具體涉及一種基于電流體動力學原理的離子風高效散熱器。

背景技術

近年來，微電子元件發展迅猛，隨著其應用領域的不斷擴大，電子產品逐漸向超微型化、高集成化方向發展，使得微電子元件的功率密度越來越高，形成熱量堆積，嚴重影響其工作穩定性及使用壽命。因此，如何高效散熱，合理控制工作溫度，是目前亟待解決的關鍵問題。針對微電子元件在工作過程中發熱量大的問題，傳統的散熱方式包括：機械風扇散熱、液冷、熱電制冷、合成射流散熱。其中，機械風扇散熱方式應用較多，散熱效率較高，但工作過程中噪音大、工作穩定性欠佳，另外需要較大的安裝空間，難以滿足電子元件微型化的要求。液冷常用水和乙醇作為冷卻介質，受工藝水平限制，密封成為液冷的最大難題。因此，這種散熱方式對工作環境要求較高，震動或溫度過高都易引起液體泄漏，一旦出現泄漏，將直接導致電子元件的損壞。熱電制冷又稱半導體制冷，采用閉環溫控電路，制冷效率及制冷溫度可控，但是制作成本高昂，且較高的額外功耗是目前熱電制冷技術難以步入商業化的主要原因。合成射流散熱技術采用類似振動膜的元件對壓縮腔內的空氣進行一定頻率的振動，形成高速湍流脈沖射流來實現冷卻，冷卻效果顯著，但是這種散熱方式結構復雜，運行成本較高，可靠性較差。

離子風散熱是一種基于電流體動力學（Electrohydrodynamics，EHD）原理的散熱方式，是在高壓電場作用于流體介質后，引起流體介質有源運動，從而影響溫度場的一種強化散熱方式。離子風散熱器結構簡單，僅需要高壓電源和若干電極即可完成。其中，電暈結構利用尖端放電原理，集電極可采用平板式或網格式，在電暈電極和集電極之間施加高電壓，在電暈電極針尖附近形成較強的電場，將空氣電離成電子和正離子，即電暈區。帶電離子在電場作用下運動，由于帶電離子本身帶有較大的動能，在運動過程中進一步電離中性分子，造成“電子雪崩”。離子的運動形成離子風，作用于發熱物體表面，可使得表面傳熱系數提高數倍。雖然其工作電壓高達千伏，但其工作電流僅為微安級，因此，其所消耗功率遠小于傳統機械風扇散熱。根據文獻調查，離子風散熱具有較高的散熱效率（Yabe A. ActiveHeat Transfer Enhancement by Utilizing Electric Fields[J]. Ann.rev.heatTransf, 1991, 4； E. Moreau, G. Touchard, Enhancing the mechanical e?ciency ofelectric wind in corona discharges, J. Electrostat. 66 (1) (2008) 39–44.），且工作無噪音、熱流與溫度易于控制，穩定性高，同時能夠滿足微電子散熱微小化、集成化的要求，具有廣闊的應用前景。