CN101516173B - 用于电子设备的压电气体喷射增强冷却 - Google Patents

用于电子设备的压电气体喷射增强冷却 Download PDF

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Abstract

在一些实施例中，提出了一种用于电子设备的压电气体喷射增强冷却。在这点上，介绍了一种具有多个超过大约100层的彼此堆叠在其上并围绕中心开口形成的无铅压电层和电极，以及与压电层耦合并大致覆盖中心开口以便当操作电压施加到电极上时振动并吹气的膜片的装置。也公开并要求保护了其他实施例。

Description

用于电子设备的压电气体喷射增强冷却
技术领域
本发明的实施例一般涉及电子设备冷却领域，更具体地，涉及用于电子设备的压电气体喷射增强冷却(piezoelectric air jet augmentedcooling)。
背景技术
计算系统中的许多电子设备，例如集成电路器件，都需要主动或被动的冷却方案以避免过热。冷却方案，尤其对于较小的计算系统，一般受制于其大小和产生的噪音量。
附图说明
本发明通过例子来说明并且不局限于附图中的图，在附图中相同的参考标记表示相同的元件，其中：
图1是根据本发明的一个示范实施例的压电气体喷射器的横截面视图的图示；
图2是根据本发明的一个示范实施例的图1所示的压电气体喷射器的俯视图的图示；
图3是根据本发明的一个示范实施例的用于电子设备的压电气体喷射增强冷却的示范实现的横截面的图示；以及
图4是根据本发明的一个实施例的适于实现压电气体喷射增强冷却的示例电子装置的框图。
具体实施方式
在以下描述中，为了便于说明，阐述了大量的具体细节以提供对本发明的全面的理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是在没有这些具体细节的情况下也可以实现本发明的实施例。在其他情况下，为避免混淆本发明，结构和装置以框图的形式示出。
本说明书中通篇提及的“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例描述的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书中通篇各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不都是必然指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可能以任何合适的方式组合于一个或多个实施例中。
图1是根据本发明的一个示范实施例的压电气体喷射器的横截面的图示。如图所示，压电气体喷射器100包括一个或多个多层压电堆叠102，中心开口104，膜片106，压电层108，电极层110，振动区域112，移动距离114，和厚度116。在一个实施例中，厚度116小于大约1.5毫米。压电气体喷射器100可能包含附加元件，如收容件，夹子，连接器，晶体，或其它电子或机械组件，为使说明简单未示出以上部件。
多层压电堆叠102表示为堆叠或交替的压电层108和电极层110。在一个实施例中，多层压电堆叠102可能包含几十层。在一个实施例中，多层压电堆叠102可能包含多达几百层。多层压电堆叠102可包括层间的粘合部分和电极110之间的电连接，但是为了简略未示出这些粘合部分和电连接。多层压电堆叠102可全部地或者部分地围绕中心开口104形成。
压电层108可能包含无铅压电材料。在一个实施例中，压电层108包含BaTiO3。每个压电层108可能用多层陶瓷电容器技术层压而成，其中每层大约1-4微米厚。在一个实施例中，电极层110包含镍，其与压电层108共烧后能形成可靠粘合而不需要使用胶水和环氧树脂。在一个实施例中，电极层110比压电层108稍长。
膜片106与多层压电堆叠102耦合并大致覆盖中心开口104。在一个实施例中，膜片106是通过将聚合物注入到中心开口104的内部和/或周围成型而形成的柔性聚合物。当多层压电堆叠102经受工作电压下的交流电时，压电层108将改变其形状以产生横向振动。在一个实施例中，工作电压小于5伏特。多层压电堆叠102的振动使膜片106在振动区域112内振动同时拉长，该拉长由移动距离114表示。在一个实施例中，膜片106在压电层108的共振频率下振动。在一个实施例中，共振频率大于约300赫兹。可利用其他频率实现期望的噪音和气压组合。膜片106的振动可产生流入并随后流出中心开口104的气流118。在其他实施例中，收容件(未示出)可能引导气流进入和/或流出压电气体喷射器100的一边。在一个实施例中，膜片106可具有两个相对的层，其使空气进入两层之间并随后将空气挤出。本领域技术人员将知晓膜片106的其他实施例并且其在本发明的范围之内。
图2是根据本发明的一个实施例的图1所示的压电气体喷射器的俯视图的图示。根据本发明的一个实施例，压电气体喷射器100包括一个或多个多层压电堆叠102和膜片106。显示为环形，而压电气喷器100可包含各种形状中的任何一种。在一个实施例中，压电气体喷射器100是椭圆形。同样地，显示为连续，而多层压电堆叠102和/或膜片106可能是不连续的或者分段的。
图3是根据本发明的一个示范实施例的用于电子设备的压电气体喷射增强冷却的举例实现的横截面的图示。如图所示，计算设备300包括底板302，印刷电路板304，集成电路器件306，存储模块308，连接器310，存储设备312，高级存储缓冲器314，夹子316，夹子318和电源320，电源320，其为计算设备300的电子组件提供能源并可能包括电池或者电源。计算设备300可能包括多个压电气体喷射器100，例如向集成电路器件306吹风和向存储模块308的高级存储缓冲器314吹风。
底板302可能为计算设备300提供机械强度和稳定性，并收容计算设备300的其他组件。印刷电路板304可能包括电子组件，电线，线路和连接器，为了便于理解未将其全部示出。集成电路装置306可能包括存储设备，控制器，处理器以及其他类似部件。在一个实施例中，由于底板302和集成电路器件306间缺少空间，压电气体喷射器100通过夹子318连接到底板302上并位于靠近集成电路器件的位置。
尽管如图所示用夹子318连接，但是可能存在其他连接方式并且其不排除在本发明的范围之外。
计算装置300可能还包括存储模块308，其通过连接器310与印刷电路板304耦合。存储模块308可能包含全缓冲双列直插内存模块(FB-DIMM)，其包括存储设备312和高级存储缓冲器314。高级存储缓冲器314可比存储设备312经受更高的温度并且尤其受益于本发明。在一个实施例中，压电气体喷射器100通过夹子316和存储模块308相耦合并位于靠近高级存储缓冲器314的位置以提供喷射的气体。在另一个实施例中，压电气体喷射器100被放置在相邻的存储模块308之间。
图4是根据本发明的一个实施例的适于实施压电气体喷射增强冷却的示例电子装置的框图。电子设备400意为代表多种传统和非传统电子设备、便携式电脑、手机、无线通信用户单元、个人数字助理中的任一种，或任何得益于本发明的教导的电子设备。根据图示的实施例，电子设备400可能包括如图4所示耦合的处理器402，存储控制器404，系统存储器406，输入/输出控制器408，网络控制器410，以及输入/输出设备412中的一个或多个。通常电子设备400可能包括一个或多个压电气体喷射器100以在整个电路组件上吹风或者使空气循环。
虽然本发明不局限于此方面，但是处理器402可以代表包括不局限于微处理器、可编程逻辑设备(PLD)、可编程序逻辑阵列(PLA)、特定功能集成电路(ASIC)、微控制器中的一个或多个，以及其他类似部件的多种逻辑控制的任一个。在一个实施例中，处理器402是兼容处理器。处理器402可能具有包含多个例如可被应用程序或者操作系统调用的机器级指令的指令集。
存储控制器404可能表示任一种使得系统存储器406与电子设备400的其他组件接口的芯片组或者控制逻辑。在一个实施例中，处理器402和存储控制器404之间的连接可能是点对点串行链路。在其他实施例中，存储控制器404被称为北桥。
系统存储器406可能代表任一种用于存储已经或将要被处理器402使用的数据和指令的存储设备。典型地，尽管本发明不局限于此方面，但是系统存储器406可以由动态随机存取存储器(DRAM)组成。在一个实施例中，系统存储器406可能由RambusDRAM(RDRAM)组成。在另一个实施例中，系统存储器406可能由双倍数据速率同步DRAM(DDRSDRAM)组成。
输入/输出(I/O)控制器408可能代表任一种使得I/O设备412与电子设备400的其他组件设备接口的芯片组或控制逻辑器。在一个实施例中，I/O控制器408被称为南桥。在另一个实施例中，I/O控制器408可能遵从PCI特别兴趣组于2003年4月15日发布的外围组件互连(PCI)ExpressTM基础规范，1.0a修订版。
网络控制器410可以代表任一种允许电子设备400与其他电子设备或装置通信的设备。在一个实施例里，网络控制器410可能遵从电气和电子工程师协会的(IEEE)802.11b标准(1999年9月16日通过，增补到ANSI/IEEE Std 802.11，1999版)。在另一个实施例里，网络控制器410可能是以太网接口卡。
输入/输出(I/O)设备412可能代表向电子设备400提供输入或处理电子设备400的输出的任意的设备，外围设备或组件。
在以上描述中，为了便于说明，阐述了大量的具体细节以提供对本发明的全面的理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是在没有这些具体细节的情况下也可以实现本发明的实施例。在其他情况下，为避免混淆本发明，结构和装置以框图的形式示出。
很多方法只描述了其最基本的形式，但在不偏离本发明基本范围的情况下可以从任意方法中增加或删除操作以及从任何说明的讯息中增加或减少信息。在本发明的范围和精神内可预见本发明思想的许多变化。在这点上，特定图示的实施例不是提供来限定本发明而仅仅是阐述本发明。因此，本发明的范围不由以上提供的具体实施例决定而仅由以下权利要求简单语句决定。

Claims (19)

1.一种用于压电气体喷射增强冷却的装置，包括：
多个环形的多层的交替堆叠并围绕中心开口形成的无铅压电层和电极；以及
膜片，其与所述压电层耦合并且覆盖所述中心开口以便当操作电压施加于所述电极时所述膜片振动并吹气，
其中，每个无铅压电层使用多层陶瓷电容器技术层压而成，
其中，所述膜片具有两个相对的层，其使空气进入两层之间并随后将空气挤出。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述无铅压电层包含BaTiO3。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述电极包含镍。
4.如权利要求1所述的装置，其中各压电层的厚度小于4微米。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述操作电压低于5伏。
6.如权利要求1所述的装置，还包含与所述膜片相邻以接收喷射的气体的电子设备。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述电子设备包含全缓冲DIMM的高级存储缓冲器。
8.一种电子装置，包括：
网络控制器；
系统存储器模块；
处理器；以及
压电气体喷射器，所述压电气体喷射器包含：多个环形的交替堆叠并围绕中心开口形成的无铅压电层和电极；以及膜片，其与所述压电层耦合并覆盖中心开口以便当施加低于5伏的操作电压于所述电极时所述膜片振动并吹气，
其中，每个无铅压电层使用多层陶瓷电容器技术层压而成，
其中，所述膜片具有两个相对的层，其使空气进入两层之间并随后将空气挤出。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中所述无铅压电层包含BaTiO3。
10.如权利要求9所述的电子装置，其中所述电极包含镍。
11.如权利要求8所述的电子装置，其中各压电层的厚度小于4微米。
12.如权利要求8所述的电子装置，其中所述压电气体喷射器与所述系统存储器模块耦合。
13.如权利要求12所述的电子装置，其中所述压电气体喷射器配置成用于吹气到所述系统存储器模块的高级存储缓冲器上。
14.一种用于压电气体喷射增强冷却的装置，包括：
多个集成电路器件；
电源，其用于给所述集成电路器件供电；
底板，其用于收容所述集成电路器件和所述电源；以及
设置在至少一个集成电路器件和底板之间且厚度小于1.5mm的压电吹风器，其用于吹气到所述至少一个集成电路器件上面，所述压电吹风器包含超过100层的环形的堆叠在一起并围绕中心开口成形的BaTiO3和镍，所述中心开口被柔性膜片覆盖，
其中，各BaTiO3层使用多层陶瓷电容器技术层压而成，
其中，所述柔性膜片具有两个相对的层，其使空气进入两层之间并随后将空气挤出。
15.如权利要求14所述的用于压电气体喷射增强冷却的装置，其中各BaTiO3层的厚度小于4微米。
16.如权利要求14所述的用于压电气体喷射增强冷却的装置，其中所述压电吹风器还具有小于5伏的操作电压。
17.如权利要求14所述的用于压电气体喷射增强冷却的装置，其中所述压电吹风器具有环状形状。
18.如权利要求14所述的用于压电气体喷射增强冷却的装置，其中所述压电吹风器具有椭圆形状。
19.如权利要求14所述的用于压电气体喷射增强冷却的装置，其中所述压电吹风器具有大于300赫兹的振荡频率。
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