CN101533808B - 耗能器件 - Google Patents
耗能器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101533808B CN101533808B CN 200910008909 CN200910008909A CN101533808B CN 101533808 B CN101533808 B CN 101533808B CN 200910008909 CN200910008909 CN 200910008909 CN 200910008909 A CN200910008909 A CN 200910008909A CN 101533808 B CN101533808 B CN 101533808B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductor portion
- dissipation device
- energy dissipation
- heater element
- plank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种耗能器件，涉及热电器件领域，为使所述耗能器件利用热电转换远离，既对发热元件进行散热，且提高能量的利用率而发明。所述耗能器件，包括发热元件，在所述发热元件的表面贴设有板子，在所述板子的底面设有与所述发热元件接触的第一导体部，顶面设有与所述第一导体部材质不同的第二导体部，在所述板子上设有通孔，所述第二导体部通过所述通孔与所述第一导体部相连接，从所述第一导体部中引出有第一输出端，从所述第二导体部中引出有第二输出端。本发明耗能器件用于电子产品中。
Description
技术领域
本发明涉及热电器件领域，尤其涉及一种工作时发热的耗能器件。
背景技术
在耗能器件中，如电脑、电冰箱、电视机、手机等，其内部的集成芯片是耗能发热的关键点，目前其所发出的热量大部分都被耗散掉，使得能量的利用率下降，而且如果发热量过多，还有可能烧毁所述集成芯片，因此所述集成芯片的降温问题一直都受到普遍的关注。现在普遍采用的降温方法是采用散热片、风扇等手段散热。
而由“赛贝克”效应，即第一热电效应可知，将两种不同材料的金属A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当金属A和B的两个接触点之间存在温差时，在两者之间便产生电位差，因而在回路中形成电流，这种电流称为热电流，这一效应也成为了温差发电的技术基础，而且，这一效应也为所述集成芯片的散热降温、以及提高能量的利用率方面提供了一种新的思路。
在实现上述使用的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
采用散热片、风扇等手段散热时，又需要另外消耗能量，能量的重复利用率不高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种耗能器件，所述耗能器件利用热电转换的原理，能够对发热元件进行散热，且提高能量的利用率。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
一种耗能器件，包括发热元件，在所述发热元件的表面贴设有板子，在所述板子的底面设有与所述发热元件接触的第一导体部，顶面设有与所述第一导体部材质不同的第二导体部，在所述板子上设有通孔，所述第二导体部通过所述通孔与所述第一导体部相连接，从所述第一导体部中引出有第一输出端，从所述第二导体部中引出有第二输出端。
本发明实施例提供的耗能器件，与所述发热元件接触的第一导体部为热端，远离所述发热元件的第二导体部为冷端，所述第一导体部和所述第二导体部材质不同且相互连接，由于所述第一导体部与所述第二导体部之间存在温度差，因此根据“赛贝克”效应可知，在从所述第一导体部引出的第一输出端和从所述第二导体部引出的第二输出端之间存在电位差，这样就将热能转换成了电能，从而一方面吸收了所述发热元件发出的热量，降低了所述发热元件的温度，对所述发热元件进行了散热，另一方面将所吸收的热能转换成了电能，然后对该电能进行重新利用，提高了能量的重复利用率。
附图说明
图1为本发明另一个实施例耗能器件的结构示意图；
图2为图1所示板子的结构示意图；
图3为在图2的A-A向局部视图中增设过孔的结构示意图；
图4为本发明实施例耗能器件的应用实例。
具体实施方式
本发明实施例旨在提供一种耗能器件，所述耗能器件利用热电转换的原理，能够对发热元件进行散热，且能够提高能量的利用率。
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
本发明耗能器件的一个具体实施例，所述耗能器件包括发热元件，在所述发热元件的表面贴设有板子，在所述板子的底面设有与所述发热元件接触的第一导体部，顶面设有与所述第一导体部材质不同的第二导体部，在所述板子上还设有通孔，所述第二导体部通过所述通孔与所述第一导体部相连接，从所述第一导体部中引出有第一输出端，从所述第二导体部中引出有第二输出端。
其中，与所述发热元件接触的第一导体部为热端，远离所述发热元件的第二导体部为冷端，所述第一导体部和所述第二导体部材质不同且相互连接，由于所述第一导体部与所述第二导体部之间存在温度差，因此根据“赛贝克”效应可知，在从所述第一导体部引出的第一输出端和从所述第二导体部引出的第二输出端之间存在电位差，这样就将热能转换成了电能，因此，所述热电转换装置一方面吸收了所述发热元件发出的热量，降低了所述发热元件的温度，对所述发热元件进行了散热，另一方面将所吸收的热能转换成了电能，然后对该电能进行重新利用，这就提高了能量的重复利用率。
如图1所示，为本发明耗能器件的另一个具体实施例，在本实施例中，所述耗能器件包括发热元件2，在发热元件2上设有板子11。其中，如图2所示，在板子11的底面设有与发热元件2接触的导体层12，导体层12为第一导体部，因为导体层12与发热元件2接触，所以导体层12为热端，在板子11的顶面设有多根导线13，导线13为第二导体部，因为导线13远离发热元件2，所以导线13为冷端，在板子11上还设有多个通孔111，板子11顶面的导线13穿过通孔111到达板子11底面的导体层12，并与导体层12相连接，导体层12与导线13的材质不相同，从导体层12中引出第一输出端121，将所述各导线13并联后，引出第二输出端131，第一输出端121和第二输出端131用于输出电流。
在本实施例中，导体层12为热端，导线13为冷端，因此在相连接的导体层12和导线13之间存在温度差，由“赛贝克”效应可知，在第一输出端12和第二输出端13之间将会产生电位差，如果将第一输出端121和第二输出端131连接在一起，则可以形成一个由两种不同的金属连接而成的回路，在所述回路中会产生电流。
需要说明的是，其中所述的发热元件2一般为集成芯片，因为在大部分耗能器件中，集成芯片是耗能发热的关键，因此应该考虑将所述集成芯片散发的热量利用起来，而且如果所述集成芯片发热量过多，且散热状况不好的话，还有可能烧毁所述集成芯片，因此对所述耗能器件中集成芯片的散热至关重要。但是本发明实施例所述中的发热元件并不局限于集成芯片一种，比如大功率的三极管、集成电路，变压器、电阻、电容等都在所述发热元件之列。
在发热元件2的表面贴设板子11时，两者之间难免会产生空隙，空隙会影响发热元件2与板子11之间的传热效果，因此，有必要在发热元件2与板子11之间填充一些导热性能好的材料，以达到消除空隙的目的，本实施例中填充的是导热硅脂，导热硅脂不仅将发热元件2与板子11粘接在一起，而且具有良好的传热性能。
本实施例中，导体层12由康铜制成，而导线13由铜制成，这是因为铜和康铜之间的热电效应较为显著，因此热电转换的效率较大，能量的利用率较高。但本发明并不局限于此，在本发明的其他实施例中，还可以使用其它新型高效的热电转换材料。
在本实施例中应当注意，所述通孔111的数目应当与所述导线13的数目相适应，即在一个通孔111中穿设一根导线13，这样可以避免在一个通孔111中穿设多根导线13引起的短路，以及由于多根导线相接触而引起的电位差相互抵消等现象的发生。
进一步地，因为热电转换效率不仅和导体层12与热源的接触面积大小有关，而且和导体层12与导线13的连接点的数目有关。导体层12与热源的接触面积越大，导体层12吸收的热量就越多，这样能够转换成电能的热量也越多，热电转换效率也越大。而在具体应用中，当某个热源确定时，该热源的形状大小也就确定了，此时，导体层12与热源之间的接触面积就是一定的，为了进一步提高热电转换效率，就需要增加导体层12与导线13的连接点的数目。
从图2可知，本实施例中的导线13是印制在板子11顶面的印刷线路，与传统的导线相比，使用印刷线路可以使得板子11的结构简单，制作方便，且具有一定的集成度，因此选用印刷线路不仅能够提高制作效率，而且能够在线路板11的有限面积内，设置尽可能多的导线13，这样，导体层12与导线13的连接点的数目就可以增多，从而热电转换效率也可以得到提高。
再进一步地，为了增大热电转换所产生的电流，在板子11的顶面还设有汇集部132，各导线13首先汇集于汇集部132处，然后再由汇集部132处引出第二输出端131，此时各导线13接入汇集部132是并联的接入关系，并联后第二输出端端131中的电流值是各导线13中电流值的总和，由公式W＝RI2可知，电流值增大，热电转换所产生的能量也增大，因此转换而成的电能可以有更强的能力驱动负载。
本实施例中，所述汇集部132的实现方式是一个导电金属条，但是由所述汇集部132所起的作用可知，在其他情况中，所述汇集部132还可以制成汇集点或者其他的形式。
作为对本实施例的一种改进，如图3所示，在所述通孔111中还设有过孔112，过孔112的底端与导体层12相连，顶端与导线13相连，并且过孔112的材质与导线13的材质相同，都选择为铜，这其实是通过过孔112将导体层12和导线13连接在一起的一种情况，在这种情况下，过孔112的材质与导体层12或者导线13的材质保持一致，这样仍然可以保持两种金属相连接，而且加工上也比较方便。此处的过孔112主要起到连接导体层12和导线13的作用，为导体层12和导线13提供一个稳定可靠的连接。
为了能够有效地利用转换而来的电能，在第一输出端121和第二输出端131之间还连接有负载4。
如图4所示，在本实施例中，负载4为低功耗风扇，所述低功耗风扇的额定功率一般为0.5瓦至0.8瓦之间，电阻为0.5欧姆。由实验数据可知，将由康铜和铜组成的单个节点的一端置于80℃的热水中，另一端置于25℃的室温中时，可以输出0.5毫伏的电压。将该电压应用于低功耗风扇时，由于康铜和铜的导电性能良好，其内阻可以忽略，则单个节点在回路中产生的电流是I＝U/R＝0.1毫安，而根据公式P＝I2R可知，要驱动额定功率为0.5瓦的低功耗风扇，需要的电流为1安，由此计算，将1000个单个节点并联，理论上即可满足低功耗风扇的耗能需求。
假设在板子11上的两个通孔111之间的距离为20mil(mil，千分之一英寸，印刷电路板或者晶片布局的常用长度单位)，那么制作20×50的通孔矩阵所需的板子尺寸为10×25毫米2，面积很小，而且可以根据发热元件2的外形尺寸，使所述板子11的外形与之相适应。
由上述计算可知，所述耗能器件中转换的电能完全可以满足所述低功耗风扇所需的能量。并且所述低功耗风扇还能进一步的对所述耗能器件内部进行散热，加强了散热效果。
作为对本实施例的一种改进，在所述输出端和负载4之间设置调压模块5，所述调压模块5可以对热电转换的输出电压进行调节，以使电压能够达到所述低功耗风扇的额定电压。
在本发明的其他实施例中，负载4可以为电阻等阻性负载，将该阻性负载置于远离所述发热元件的位置处，所述阻性负载所发出的热量对所述发热元件的影响就很小，这种方式实现了热量的转移。
或者，负载4为电容，此时所转换的电能对所述电容充电，从而将电能暂时储存起来，以备需要时使用。
综上所述，本发明实施例耗能器件，能够利用热电转换原理将热能转换成电能，从而一方面吸收了所述发热元件发出的热量，降低了所述发热元件的温度，对所述发热元件进行了散热，另一方面将所吸收的热能转换成了电能，然后对该电能进行重新利用，提高了能量的重复利用率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种耗能器件，其特征在于：包括发热元件，在所述发热元件的表面贴设有板子，在所述板子的底面设有与所述发热元件接触的第一导体部，顶面设有与所述第一导体部材质不同的第二导体部，在所述板子上设有通孔，所述第二导体部通过所述通孔与所述第一导体部相连接，从所述第一导体部中引出有第一输出端，从所述第二导体部中引出有第二输出端，所述第一输出端和第二输出端之间通过负载相互连接形成回路。
2.根据权利要求1所述的耗能器件，其特征在于：在所述发热元件与所述板子的第一导体部之间填充有导热材料。
3.根据权利要求2所述的耗能器件，其特征在于：所述第一导体部为设在所述板子底面的导体层，所述第二导体部为设在所述板子顶面的至少一根导线，且所述通孔的数目与所述导线的数目相对应。
4.根据权利要求3所述的耗能器件，其特征在于：所述导线为印制在所述板子顶面的印刷线路，在所述板子顶面还设有汇集部，各所述导线汇集于所述汇集部，并从所述汇集部引出所述第二输出端。
5.根据权利要求1至4任一项所述的耗能器件，其特征在于：在所述通孔中设有过孔，所述过孔一端与所述第一导体部相连接，另一端与所述第二导体部相连接。
6.根据权利要求5所述的耗能器件，其特征在于：在所述第一输出端及第二输出端和所述负载之间设有调压模块。
7.根据权利要求6所述的耗能器件，其特征在于：所述发热元件为集成芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200910008909 CN101533808B (zh) | 2009-02-12 | 2009-02-12 | 耗能器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200910008909 CN101533808B (zh) | 2009-02-12 | 2009-02-12 | 耗能器件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101533808A CN101533808A (zh) | 2009-09-16 |
| CN101533808B true CN101533808B (zh) | 2010-10-13 |
Family
ID=41104313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200910008909 Active CN101533808B (zh) | 2009-02-12 | 2009-02-12 | 耗能器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101533808B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103198909A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 许继集团有限公司 | 能量回收型电阻模块及电阻器 |
| CN106655893A (zh) * | 2016-12-25 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种芯片内部将热能转化成电能的模块 |
-
2009
- 2009-02-12 CN CN 200910008909 patent/CN101533808B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101533808A (zh) | 2009-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Al-Shehri et al. | Experimental investigation of using thermoelectric cooling for computer chips | |
| CN101471337A (zh) | 具良好散热性能的光源模组 | |
| CN108417546B (zh) | 电力电子模块 | |
| KR20150130168A (ko) | 열전환장치 | |
| Sun et al. | Modeling of high power light-emitting diode package integrated with micro-thermoelectric cooler under various interfacial and size effects | |
| KR20210145703A (ko) | 열변환장치 | |
| Lasserre et al. | Integrated Bi-directional SiC MOSFET power switches for efficient, power dense and reliable matrix converter assembly | |
| CN110707057B (zh) | 一种SiC功率器件的封装结构 | |
| CN113555492B (zh) | 一种电子余热收集装置及其控制方法 | |
| CN101533808B (zh) | 耗能器件 | |
| CN102446877A (zh) | 一种半导体散热装置 | |
| CN201064074Y (zh) | 一种热管散热器 | |
| CN103311196A (zh) | 基于热电制冷器的高密度集成微纳光电子芯片散热装置 | |
| CN206686497U (zh) | 一种基于金属相变导热导电的散热装置 | |
| Caroff et al. | Transient cooling of power electronic devices using thermoelectric coolers coupled with phase change materials | |
| CN205694034U (zh) | 电子设备用自发热式电散热器 | |
| CN104602484A (zh) | 便携式设备及其散热装置 | |
| CN211150541U (zh) | 功率器件封装结构及模块电源 | |
| CN112994411A (zh) | 一种电源适配器散热结构 | |
| CN110289246B (zh) | Igbt模块内部的自制冷方法及装置 | |
| Zhu et al. | Thermal Analysis and Design of GaN Device of Energy Storage Converter Based on Icepak | |
| TWI744717B (zh) | 熱電溫差發電裝置及其製造方法 | |
| Zhou et al. | Prospects of thermoelectric energy harvesting in 3D ICs | |
| JP2004022983A (ja) | 半導体装置 | |
| CN216213539U (zh) | 一种特殊连接方式的多层热电半导体模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 518129 Building 2, B District, Bantian HUAWEI base, Longgang District, Shenzhen, Guangdong. Patentee after: Huawei terminal (Shenzhen) Co.,Ltd. Address before: 518129 Building 2, B District, Bantian HUAWEI base, Longgang District, Shenzhen, Guangdong. Patentee before: HUAWEI DEVICE Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20181220 Address after: 523808 Southern Factory Building (Phase I) Project B2 Production Plant-5, New Town Avenue, Songshan Lake High-tech Industrial Development Zone, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: HUAWEI DEVICE Co.,Ltd. Address before: 518129 Building 2, B District, Bantian HUAWEI base, Longgang District, Shenzhen, Guangdong. Patentee before: Huawei terminal (Shenzhen) Co.,Ltd. |