TW202303077A - 用於中心插銷之致動器之頂腔穴 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種流動腔、一種冷卻系統及一種方法。該流動腔包含：一上腔，其包含一頂壁；一致動器；及一下腔。該致動器位於該頂壁之遠端處。當致動該致動器時，該下腔接收來自該上腔之流體。在該頂壁內包含至少一個穴。該冷卻系統利用包含該流動腔之冷卻單元。該方法包含依導引流體通過該流動腔之一頻率驅動該致動器。

Description

用於中心插銷之致動器之頂腔穴

隨著運算裝置之速度及運算能力提高，由運算裝置產生之熱亦增加。已提出各種機制來解決熱之產生。諸如風扇之主動裝置可用於驅動空氣通過大型運算裝置，諸如膝上型電腦或桌上型電腦。諸如散熱片之被動冷卻裝置可用於諸如智慧型電話、虛擬實境裝置及平板電腦之較小行動運算裝置中。然而，此等主動及被動裝置可能無法充分冷卻行動裝置(諸如智慧型電話)及較大裝置(諸如膝上型電腦及桌上型電腦)兩者。因此，期望額外冷卻解決方案用於運算裝置。此外，可期望最佳化此等冷卻系統以較佳地提供行動及其他裝置之期望冷卻。

描述一種可用於一冷卻系統中之流動腔。該流動腔包含：一上腔，其包含一頂壁；一致動器；及一下腔。該致動器位於該頂壁之遠端處。當啟動該致動器時，該下腔接收來自該上腔之一流體。在該頂壁內包含至少一個穴。

在一些實施例中，該流動腔包含一支撐結構。該致動器包含一中心區域及一周邊。該致動器在該中心區域處由該支撐結構支撐。該致動器之該周邊之至少一部分未插銷。該致動器經組態以在啟動時經歷振動運動以將該流體自該上腔驅動至該下腔。在一些實施例中，該致動器包含一錨定區域及一懸臂。該錨定區域由該支撐結構固定。該懸臂自該錨定區域向外延伸，可包含一階梯區域、至少一個延伸區域及一外區域。該階梯區域自該錨定區域向外延伸且具有一階梯厚度。該(等)延伸區域自該階梯區域向外延伸且具有小於該階梯厚度之(若干)延伸厚度。該外區域自該(等)延伸區域向外延伸且具有大於該(等)延伸厚度之一外厚度。

在一些實施例中，在該頂壁內包含至少一個通氣孔。該致動器位於該頂壁與該下腔之間。在一些實施例中，該流動腔之該上腔具有對應於一奇數乘以一波長除以4之一長度。該波長係該振動運動之一頻率之一聲波波長。該振動運動之該頻率對應於該致動器之一結構共振及具有該波長之該上腔之一聲波共振。在一些實施例中，在該流動腔內亦包含具有至少一個孔口之一孔口板。該孔口板形成該下腔之一底壁。該致動器經啟動以驅動該流體通過該至少一個孔口。在一些實施例中，該或該等穴具有至少0.25且不多於2/3乘以該致動器之一自由部分之一長度之一長度。在一些實施例中，該穴之寬度係至少50微米且不多於100微米。在一些實施例中，該穴可具有至少0.25且不多於1乘以該上腔之一高度之一深度(例如至少50微米且不多於500微米)。

在一些實施例中，描述一種冷卻系統。該冷卻系統包含冷卻單元，其等之各者包含該流動腔。因此，各冷卻單元包含一上腔、一冷卻元件及一下腔。該上腔包含一頂壁。該冷卻元件位於該頂壁之遠端處。當啟動該冷卻元件時，該下腔接收來自該上腔之一流體。此外，在該頂壁內包含至少一個穴。在一些實施例中，該複數個冷卻單元之各者進一步包含一支撐結構。在此等實施例中，該冷卻元件包含一中心區域及一周邊。另外，該冷卻元件在該中心區域處由該支撐結構支撐。該周邊之至少一部分未插銷。該冷卻元件經組態以在啟動時經歷振動運動以將該流體自該上腔驅動至該下腔。在一些實施例中，該致動器包含一錨定區域及一懸臂。該錨定區域由該支撐結構固定。該懸臂自該錨定區域向外延伸，可包含一階梯區域、至少一個延伸區域及一外區域。該階梯區域自該錨定區域向外延伸且具有一階梯厚度。該(等)延伸區域自該階梯區域向外延伸且具有小於該階梯厚度之(若干)延伸厚度。該外區域自該(等)延伸區域向外延伸且具有大於該(等)延伸厚度之一外厚度。

在一些實施例中，在該頂壁內包含至少一個通氣孔。在此等實施例中，該冷卻元件位於該頂壁與該下腔之間。此外，該上腔可具有對應於一奇數乘以一波長除以4之一長度。該波長係該振動運動之一頻率之一聲波波長。該振動運動之該頻率對應於該冷卻元件之一結構共振及具有該波長之該上腔之一聲波共振。在一些實施例中，在該等冷卻單元之各者內包含具有(若干)孔口之一孔口板。該孔口板可形成該下腔之一底壁。該冷卻元件經啟動以驅動該流體通過該(等)孔口。在一些實施例中，該/該等穴具有至少0.25 (1/4)且不多於2/3乘以該致動器之一自由部分之一長度之一長度。在一些實施例中，該穴之寬度係該腔之寬度之至少50%且不多於100%。在一些實施例中，該穴可具有至少0.25且不多於1乘以該上腔之一高度之一深度(例如至少50微米且不多於500微米)。

描述一種冷卻一發熱結構之方法。該方法包含驅動一冷卻元件以依一頻率誘發一振動運動。該冷卻元件經組態以在驅動時經歷該振動運動以導引一流體朝向通過包含一上腔、一下腔及該冷卻元件之一腔。該上腔包含一頂壁。該冷卻元件位於該頂壁之遠端處。當啟動該冷卻元件時，該下腔接收來自該上腔之一流體。在該頂壁內包含至少一個穴。在一些實施例中，該冷卻元件包含一中心區域及一周邊。該冷卻元件在該中心區域處由一支撐結構支撐。該周邊之至少一部分未插銷。該冷卻元件經組態以在啟動時經歷振動運動以將該流體自該上腔驅動至該下腔。在該頂壁內包含 (若干)通氣孔。該致動器位於該頂壁與該下腔之間。在一些實施例中，該/該等穴接近該冷卻元件之該周邊。在一些實施例中，該/該等穴具有至少0.25 (1/4)且不多於2/3乘以該致動器之一自由部分之一長度之長度。在一些實施例中，該穴之寬度係該腔之寬度之至少50%且不多於100%。在一些實施例中，該穴可具有至少0.25且不多於1乘以該上腔之一高度之一深度(例如至少50微米且不多於500微米)。

本發明可依諸多方式實施，其包含：作為一程序；一設備；一系統；一物質組成；一電腦程式產品，其體現於一電腦可讀儲存媒體上；及/或一處理器，諸如經組態以執行儲存於耦合至處理器之一記憶體上及/或由該記憶體提供之指令之一處理器。在本說明書中，此等實施方案或本發明可採取之任何其他形式可指稱技術。一般而言，可在本發明之範疇內改動所揭示程序之步驟之順序。除非另有説明，否則被描述為經組態以執行一任務之諸如一處理器或一記憶體之一組件可實施為臨時經組態以在一給定時間執行任務之一通用組件或經製造以執行任務之一特定組件。如本文中所使用，術語「處理器」係指經組態以處理資料(諸如電腦程式指令)之一或多個裝置、電路及/或處理核心。

下文將結合繪示本發明之原理之附圖提供本發明之一或多個實施例之一詳細描述。本發明結合此等實施例描述，但本發明不受限於任何實施例。本發明之範疇僅受限於申請專利範圍且本發明涵蓋諸多替代、修改及等效物。以下描述中闡述諸多具體細節以提供本發明之一透徹理解。此等細節僅供例示且本發明可在沒有一些或所有此等具體細節之情況下根據申請專利範圍實踐。為清楚起見，未詳細描述與本發明相關之技術領域中已知之技術材料以免不必要地使本發明不清楚。

隨著半導體裝置變得日益强大，操作期間產生之熱亦增加。例如，諸如智慧型電話、平板電腦、筆記型電腦及虛擬實境裝置之行動裝置之處理器可依高時脈速度操作，但產生大量熱。由於所產生之熱量，處理器僅可在一相對較短時段內全速運行。在此時間屆滿之後，發生節流(例如減慢處理器之時脈速度)。儘管節流可減少熱產生，但其亦不利地影響處理器速度且因此影響使用處理器之裝置之效能。隨著技術發展至5G及以上，此問題預計將加重。

諸如膝上型或桌上型電腦之較大裝置包含具有旋轉葉片之電風扇。風扇可回應於內部組件之溫度升高而通電。風扇驅動空氣通過較大裝置以冷卻內部組件。然而，此等風扇通常因過大而無法用於諸如智慧型電話之行動裝置或諸如平板電腦之較薄裝置。風扇亦可由於存在於組件表面處之空氣之邊界層而具有有限效力，跨期望冷卻之熱表面提供氣流之一有限空速，且可產生過量噪音。被動冷卻解決方案可包含諸如一散熱片及一熱管或蒸汽腔之組件以將熱傳遞至一熱交換器。儘管一散熱片在某種程度上緩解熱點處之溫度升高，但可能無法完全解決當前及未來裝置中產生之熱量。類似地，一熱管或蒸汽腔可能無法提供足夠傳熱量來移除所產生之過量熱。因此，期望能夠與較小行動裝置及較大裝置一起使用之額外冷卻解決方案。

儘管在一冷卻系統之背景中描述，但本文中所描述之技術及/或裝置可用於其他應用中。例如，致動器可用於其他裝置中及/或冷卻系統可用於其他目的。裝置亦在一中心區域或邊緣處耦合至一支撐結構之致動器(即，冷卻元件)之背景中描述。在其他實施例中，致動器可依另一方式耦合至(例如錨定至)一支撐結構。例如，致動器可沿致動器之一邊緣附接至支撐結構。

圖1A至圖1F係描繪可與發熱結構102一起使用且包含一中心錨定之致動器120之主動冷卻系統100之一例示性實施例的圖式。當用於一冷卻系統中時，一致動器亦可指稱一冷卻元件。因此，致動器120在本文中亦可指稱冷卻元件120。為清楚起見，僅展示某些組件。圖1A至圖1F未按比例繪製。儘管展示為對稱的，但冷卻系統100不必對稱。

圖1A及圖1B描繪冷卻系統100之橫截面圖及俯視圖。在冷卻系統100內包含具有通氣孔112之頂板110、致動器(或冷卻元件) 120、其內具有孔口132之孔口板130、支撐結構(或「錨定器」) 160及形成於其內之腔140及150 (統稱為流動腔140/150)。在所展示之實施例中，流動腔140/150之頂壁由頂板110之底面形成。流動腔140/150之頂壁內具有穴170。因此，流動腔140/150可被視為形成於頂板110與孔口板130之間。致動器120在其中心區域處由錨定器160支撐。在圖1B中，致動器120由一虛線展示且錨定器160由一點線/虛線展示。為簡單起見，圖1B中未描繪孔口132。致動器120更靠近且包含致動器之周邊部分(例如末端121)之區域在致動時振動。在一些實施例中，致動器120之末端121包含最遠離錨定器160之周邊之一部分且在致動器120之致動期間經歷最大偏轉。為清楚起見，圖1A中僅標記致動器120之一個末端121。

圖1A及圖1B描繪一中性位置中之冷卻系統100。因此，致動器120經展示為實質上平坦。針對同相操作，致動器120經驅動以在圖1C及圖1D中所展示之位置之間振動。此振動運動使流體(例如空氣)依高速度及/或流速吸入至通氣孔112中、通過流動腔140/150而自孔口132流出。例如，流體衝擊發熱結構102之速度可為至少30米/秒。在一些實施例中，流體由致動器120依至少45米/秒之一速度驅動向發熱結構102。在一些實施例中，流體由致動器120依至少60米/秒之速度驅動向發熱結構102。在一些實施例中，其他速度係可能的。冷卻系統100亦經組態使得致動器120之振動運動很少或不透過孔口132將流體吸回至流動腔140/150中。

期望發熱結構102由冷卻系統100冷卻。在一些實施例中，發熱結構102產生熱。例如，發熱結構可為一積體電路。在一些實施例中，發熱結構102期望被冷卻但本身不產生熱。發熱結構102可傳導熱(例如來自產生熱之一附近物體)。例如，發熱結構102可為一散熱片或一蒸汽腔。因此，發熱結構102可包含(若干)半導體組件，其包含：個別積體電路組件，諸如處理器、(若干)其他積體電路及/或(若干)晶片封裝；(若干)感測器；(若干)光學裝置；一或多個電池；諸如一運算裝置之一電子裝置之(若干)其他組件；散熱片；熱管；期望冷卻之(若干)其他電子組件及/或(若干)其他裝置。

其中期望使用冷卻系統100之裝置亦可具有其中將放置一冷卻系統之有限空間。例如，冷卻系統100可用於運算裝置中。此等運算裝置可包含(但不限於)智慧型電話、平板電腦、膝上型電腦、平板、二合一膝上型電腦、手持遊戲系統、數位攝影機、虛擬實境耳機、擴增實境耳機、混合實境耳機及其他薄型裝置。冷卻系統100可為能夠駐留於在至少一個維度上具有有限空間之行動運算裝置及/或其他裝置內之一微機電系統(MEMS)冷卻系統。例如，冷卻系統100之總高度(自發熱結構102之頂部至頂板110之頂部)可小於2毫米。在一些實施例中，冷卻系統100之總高度不多於1.5毫米。在一些實施例中，總高度不超過250微米。在一些實施例中，此總高度不多於1.1毫米。在一些實施例中，總高度不超過1毫米。類似地，孔口板130之底部與發熱結構102之頂部之間的距離y (如圖1C中所展示)可較小。在一些實施例中，y係至少200微米且不多於1毫米。在一些實施例中，y係至少200微米且不多於300微米。因此，在一些實施例中，最靠近發熱結構102之孔口板130之表面與最遠離發熱結構102之頂板110之表面之間的距離不多於700微米。因此，冷卻系統100可用於在至少一個維度上具有有限空間之運算裝置及/或其他裝置中。然而，對於冷卻系統100用於空間限制較少之裝置中及/或用於除冷卻之外的用途亦無任何限制。儘管展示一個冷卻系統100 (例如一個冷卻單元)，但多個冷卻系統100可與發熱結構102結合使用。例如，可利用冷卻單元之一維或二維陣列。

冷卻系統100與用於冷卻發熱結構102之一流體連通。流體可為一氣體或一液體。例如，流體可為空氣。在一些實施例中，流體包含來自冷卻系統100所在之裝置外部之流體(例如透過裝置中之外部通氣孔提供)。在一些實施例中，流體在冷卻系統所在之裝置內(例如在一封閉裝置中)循環。

致動器120可被視為將主動冷卻系統100 (例如流動腔140/150)之內部分成頂(或上)腔140及底(或下)腔150。頂腔140由致動器120、側及頂板110形成。底腔150由孔口板130、側、致動器120及錨定器160形成。頂腔140及底腔150連接於致動器120之周邊處且一起形成流動腔140/150 (例如冷卻系統100之一內腔)。

頂腔140之大小及組態可依據單元(冷卻系統100)尺寸、致動器120運動及操作頻率而變化。頂腔140具有一高度h1。頂腔140之高度可經選擇以提供足夠壓力來依期望流速及/或速度驅動流體至底腔150且通過孔口132。頂腔140亦足夠高，使得致動器120在致動時不接觸頂板110。在一些實施例中，頂腔140之高度係至少50微米且不多於500微米。在一些實施例中，頂腔140具有至少200微米且不多於300微米之一高度。

在頂板110內亦包含穴170。在圖1B中，穴170由點線描繪。儘管展示為具有一特定形狀(即，矩形)，但溝槽穴170可具有另一形狀，其包含(但不限於)三角形、橢圓形、圓形及/或菱形。儘管穴170經展示為對稱且具有相同形狀，但在一些實施例中，穴170可具有不同形狀及/或可不對稱。儘管展示為位於流動腔140/150之外邊緣處，但穴170可位於別處。穴170之尺寸亦可變動。穴170可具有至少50微米且不多於400微米(例如在一些實施例中，上腔140之高度h1之至少25%且上腔高度之不多於100%)之一高度u。在一些實施例中，穴170可具有不多於200微米(例如在一些實施例中，上腔高度之不多於50%)之一高度。穴170之長度v1可為至少500微米且不多於2.5毫米(例如在一些實施例中，致動器120之一自由部分之長度之至少25%且不多於2/3)。例如，致動器120之自由部分可具有3毫米(例如至少1毫米且不多於5毫米)之一長度L1。在此等實施例中，穴170可具有至少1毫米且不多於2毫米之一長度。在一些實施例中，穴170可具有不多於1.5毫米之一長度。在一些實施例中，長度v1係至少2乘以致動器120之末端121與上腔140之外壁之間的距離(例如一邊緣通氣孔長度之兩倍)且不多於L1之一半。穴170之寬度v2可為上腔140之寬度D1之至少一半且不多於上腔之寬度。在一些實施例中，穴170具有至少6毫米且不多於8毫米之一寬度。在一些實施例中，其他形狀可用於穴170。在一些此等實施例中，可期望穴之面積在相同於上述矩形穴之範圍內。由於存在穴170，頂板110可被視為具有一變動厚度，頂腔140 (及流動腔140/150)可被視為具有一變動高度，且流動腔140/150可被視為具有其內具有穴170之一頂面。

頂板110包含流體可透過其吸入至冷卻系統100中之通氣孔112。頂部通氣孔112可具有基於腔140中期望之聲壓來選擇之一大小。例如，在一些實施例中，通氣孔112之寬度w係至少500微米且不多於1000微米。在一些實施例中，通氣孔112之寬度係至少250微米且不多於2000微米。在所展示之實施例中，通氣孔112係位於頂板110中心之一孔隙。在其他實施例中，通氣孔112可位於別處。例如，通氣孔112可更靠近頂板110之一邊緣。通氣孔112可具有一圓形、矩形或其他形狀覆蓋面。儘管展示一單一通氣孔112，但可使用多個通氣孔。例如，通氣孔可朝向頂腔140之邊緣偏移或位於頂腔140之(若干)側上。在一些實施例中，可使用偏移出頁面之平面之多個通氣孔。

底腔150具有一高度h2。在一些實施例中，底腔150之高度足以適應致動器120之運動。因此，在正常操作期間，致動器120之任何部分不接觸孔口板130。底腔150一般小於頂腔140且可輔助減少流體回流至孔口132中。在一些實施例中，底腔150之高度係致動器120之最大偏轉加上至少5微米且不多於10微米。在一些實施例中，致動器120之偏轉(例如末端121之偏轉)具有至少10微米且不多於100微米之一振幅z (如圖1D中所展示)。在一些此等實施例中，致動器120之偏轉振幅係至少10微米且不多於60微米。然而，致動器120之偏轉振幅取決於諸如通過冷卻系統100之期望流速及冷卻系統100之組態之因數。因此，底腔150之高度一般取決於通過冷卻系統100之流速及冷卻系統100之其他組件。

錨定器(支撐結構) 160在致動器120之中心部分處支撐致動器120。因此，致動器120周邊之至少部分未插銷且自由振動。在一些實施例中，錨定器160沿致動器120之一中心軸線延伸(例如垂直於圖1A至圖1F中之頁面)。在此等實施例中，致動器120之振動部分(例如包含末端121)依一懸臂方式移動。因此，致動器120之部分可依類似於一蝴蝶之翅膀(即，同相)及/或類似於一蹺蹺板(即，異相)之一方式移動。因此，依一懸臂方式振動之致動器120之部分在一些實施例中同相振動且在其他實施例中異相振動。在一些實施例中，錨定器160不沿致動器120之一軸線延伸。在此等實施例中，致動器120周邊之所有部分自由振動(例如類似於一水母)。在所展示之實施例中，錨定器160自致動器120之底部支撐致動器120。在其他實施例中，錨定器160可依另一方式支撐致動器120。例如，錨定器160可自頂部支撐致動器120 (例如，致動器120懸吊於錨定器160上)。在一些實施例中，錨定器160之一寬度a係至少0.5毫米且不多於4毫米。在一些實施例中，錨定器160之寬度係至少2毫米且不多於2.5毫米。錨定器160可佔據致動器120之至少10%且不多於50%。

致動器120具有遠離發熱結構102之一第一側及接近發熱結構102之一第二側。在圖1A至圖1F所展示之實施例中，致動器120之第一側係致動器120之頂部(更遠離孔口板130)且第二側係致動器120之底部(更靠近孔口板130)。致動器120經致動以經歷振動運動，如圖1A至圖1F中所展示。致動器120之振動運動將流體自遠離發熱結構102之致動器120之第一側(例如自頂腔140)驅動至接近發熱結構102之致動器120之一第二側(例如至底腔150)。換言之，致動器120之致動導引流體通過流動腔140/150且自頂腔140至底腔150。致動器120之振動運動亦透過通氣孔112將流體吸入至頂腔140中，迫使流體自頂腔140至底腔150，且自底腔150驅動流體通過孔口板130之孔口132。

致動器120具有取決於期望致動器120振動之頻率之一長度L。在一些實施例中，致動器120之長度係至少4毫米且不多於10毫米。在一些此等實施例中，致動器120具有至少6毫米且不多於8毫米之一長度。致動器120之深度D (如圖1B中所展示)(例如垂直於圖1A及圖1C至圖1F中所展示之平面)可自L之1/4變動至L之兩倍。例如，致動器120可具有相同於長度之深度。致動器120之厚度t可基於致動器120之組態及/或期望致動器120致動之頻率來變動。在一些實施例中，針對具有8毫米之一長度且依至少20千赫茲且不多於25千赫茲之一頻率驅動之致動器120，致動器厚度係至少200微米且不多於350微米。流動腔140/150之長度C接近致動器120之長度L。例如，在一些實施例中，致動器120之邊緣與流動腔140/150之壁之間的距離d係至少100微米且不多於1000微米。在一些實施例中，d係至少100微米且不多於500微米。在一些此等實施例中，d係至少300微米。在一些實施例中，d係至少200微米且不多於300微米。在一些實施例中，d係不多於800微米。此距離d可稱作邊緣通氣孔。

在所展示之實施例中，致動器120由錨定器160沿中心軸線(自圖1A中頁面之平面向外)支撐於中心部分122 (下文指稱錨定區域122)處(適當固持)。因此，經致動以振動之懸臂123 (僅圖1B中標示)位於錨定器160之右側及左側。在一些實施例中，致動器120係具有自由且被致動之兩個部分(例如懸臂123)之一連續結構。在一些實施例中，致動器120包含單獨懸臂部分，其等之各者附接至錨定器160且被致動。致動器120之懸臂123可經驅動以依類似於一蝴蝶之翅膀(同相)或一蹺蹺板(異相)之一方式振動。

儘管圖1A至圖1F中未展示，但致動器120可包含一或多個壓電層。在一些實施例中，壓電可僅位於致動器120之懸臂123上或懸臂123中。在一些實施例中，壓電可位於整個致動器120上或整個致動器120中。因此，致動器120可為其中將壓電整合至致動器120中之一多層致動器。例如，致動器120可包含基板上之一壓電層。基板可為一不鏽鋼、Ni合金及/或赫史特合金(Hastelloy)基板。在一些實施例中，壓電層包含在基板上形成為薄膜之多個子層。在其他實施例中，壓電層可為貼附至基板之一塊體層。此一壓電致動器120亦包含用於啟動壓電之電極。在一些實施例中，基板用作一電極。在其他實施例中，可在基板與壓電層之間提供一底部電極。包含(但不限於)晶種、封蓋、鈍化或其他層之其他層可包含於壓電致動器中。儘管在一壓電之背景中描述，但可利用用於致動致動器120之另一機構。此等其他機構可位於(例如貼附至)致動器120上，整合至致動器120中，或可位於別處(例如在錨定器160上)。

在圖1B所展示之實施例中，錨定器160延伸致動器120之大部分但非全部深度D。致動器120之整個周邊係自由的。然而，錨定器160仍適當固持致動器120之中心錨定區域122。因此，錨定器160無需延伸中心軸線之整個長度以使懸臂123根據期望振動。在一些實施例中，錨定器160沿中心軸線延伸至致動器120之周邊。在一些此等實施例中，錨定器160具有至少D之一深度。

儘管致動器120經描繪為矩形，但致動器可具有另一形狀。在一些實施例中，致動器120之轉角可修圓。在一些實施例中，整個懸臂123可修圓。其他形狀係可能的。例如，在一些實施例中，錨定器可受限於靠近致動器中心之一區域。在一些此等實施例中，致動器可圍繞錨定器對稱。例如，錨定器160及致動器120可具有一圓形覆蓋面。此一致動器可經組態以依類似於一水母或類似於打開/收合一傘之一方式振動。在一些實施例中，此一致動器之整個周邊同相振動(例如一起同時向上或向下移動)。在其他實施例中，此一致動器周邊之部分異相振動。

致動器120可依等於或接近頂腔140中流體之一壓力波之一聲波共振之共振頻率及致動器120之一結構共振之共振頻率兩者之一頻率驅動。致動器120經歷振動運動之部分(例如具有一長度(L-a)/2之各懸臂123)依或接近致動器120之共振(「結構共振」)驅動。在一些實施例中，致動器120經歷振動之此部分可為一懸臂區段。用於結構共振之振動頻率稱作結構共振頻率。在驅動致動器120中使用結構共振頻率減少冷卻系統100之功耗。致動器120及頂腔140亦可經組態使得此結構共振頻率對應於經驅動通過頂腔140之流體中之一壓力波之一共振(頂腔140之聲波共振)。此一壓力波之頻率稱作聲波共振頻率。在聲波共振處，壓力之一節點發生於通氣孔112附近且壓力之一反節點發生於冷卻系統100之周邊附近(例如在致動器120之末端121附近及頂腔140與底腔150之間的連接附近)。此等兩個區域之間的距離係C/2。因此，C/2=nλ/4，其中λ係流體之聲波波長且n係奇數(例如n=1、3、5等等)。針對最低階模式，C=λ/2。因為腔140之長度(例如C)接近致動器120之長度，所以在一些實施例中，L/2=nλ/4亦大致適用，其中λ係流體之聲波波長且n係奇數。因此，驅動致動器120之頻率ν等於或接近致動器120之結構共振頻率。頻率ν亦等於或接近至少頂腔140之聲波共振頻率。頂腔140之聲波共振頻率一般隨諸如溫度及大小之參數比致動器120之結構共振頻率明顯更小變動。因此，在一些實施例中，致動器120可依(或更接近)一結構共振頻率而非聲波共振頻率驅動。

孔口板130內具有孔口132。儘管展示孔口132之一特定數目及分佈，但可使用另一數目及/或另一分佈。一單一孔口板130用於一單一冷卻系統100。在其他實施例中，多個冷卻系統100可共用一孔口板。例如，多個單元100可依一期望組態一起提供。在此等實施例中，單元100可為相同大小及組態或不同大小及/或組態。孔口132經展示為具有法向於發熱結構102之一表面之一軸線。在其他實施例中，一或多個孔口132之軸線可成另一角度。例如，軸線之角度可選自實質上零度及一非零銳角。孔口132亦具有實質上平行於孔口板130之表面法線之側壁。在一些實施例中，孔口可具有與孔口板130之表面法線成一非零角之側壁。例如，孔口132可為錐形。此外，儘管孔口板130經展示為實質上平坦，但在一些實施例中，可在孔口板130中提供溝槽及/或其他結構以修改底腔150之組態及/或孔口板130與發熱結構102之間的區域。

孔口132之大小、分佈及位置經選擇以控制驅動至發熱結構102之表面之流體之流速。孔口132之位置及組態可經組態以增加/最大化自底腔150通過孔口132至噴射通道(孔口板130之底部與發熱結構102之頂部之間的區域)之流體流量。孔口132之位置及組態亦可經選擇以減少/最小化自噴射通道通過孔口132之吸入流量(例如回流量)。例如，期望孔口之位置足夠遠離末端121，使得透過孔口132將流體吸入至底腔150中之致動器120之上行行程(末端121移動遠離孔口板130)中之吸力減小。亦期望孔口之位置足夠靠近末端121，使得致動器120之上行行程中之吸力亦允許來自頂腔140之較高壓力將流體自頂腔140推入至底腔150中。在一些實施例中，自頂腔140至底腔150中之流速與上行行程中自噴射通道通過孔口132之流速之比率(「淨流量比」)大於2:1。在一些實施例中，淨流量比係至少85:15。在一些實施例中，淨流量比係至少90:10。為提供期望壓力、流速、吸力及淨流量比，期望孔口132與致動器120之末端121相距至少一距離r1且與致動器120之末端121相距不多於一距離r2。在一些實施例中，r1係至少100微米(例如r1≥100μm)且r2係不多於1毫米(例如r2≤1000 μm)。在一些實施例中，孔口132與致動器120之末端121相距至少200微米(例如r1≥200 μm)。在一些此等實施例中，孔口132與致動器120之末端121相距為至少300微米(例如r1≥300 μm)。在一些實施例中，孔口132具有至少100微米且不多於500微米之一寬度ο。在一些實施例中，孔口132具有至少200微米且不多於300微米之一寬度。在一些實施例中，孔口間距s係至少100微米且不多於1毫米。在一些此等實施例中，孔口間距係至少400微米且不多於600微米。在一些實施例中，亦期望孔口132佔據孔口板130之面積之一特定分率。例如，孔口132可覆蓋孔口板130之覆蓋面之至少5%且不多於15%以達成流體通過孔口132之一期望流速。在一些實施例中，孔口132覆蓋孔口板130之覆蓋面之至少8%且不多於12%。

在一些實施例中，冷卻系統100包含煙道(未展示)或其他管道。此管道提供經加熱流體自發熱結構102流走之一路徑。在一些實施例中，管道使流體返回至遠離發熱結構102之頂板110之側。在一些實施例中，管道可代以在平行於發熱結構102或垂直於發熱結構102之一方向上但在方向相反(例如朝向頁面底部)上導引流體遠離發熱結構102。針對其中一裝置外部之流體用於冷卻系統100中之裝置，管道可將經加熱流體輸送至一通氣孔。在此等實施例中，額外流體可自一入口通氣孔提供。在封閉裝置之實施例中，管道可提供返回至靠近通氣孔112且遠離發熱結構102之區域之一迂迴路徑。此一路徑允許流體在再用於冷卻發熱結構102之前散熱。在其他實施例中，管道可省略或依另一方式組態。因此，允許流體自發熱結構102帶走熱。

冷卻系統100之操作在圖1A至圖1F之背景中描述。儘管在特定壓力、間隙大小及流動時序之背景中描述，但冷卻系統100之操作不取決於本文中之解釋。圖1C至圖1D描繪冷卻系統100之同相操作。參考圖1C，致動器120已經致動使得其末端121遠離頂板110移動。因此，圖1C可被視為描繪致動器120之一下行行程之結束。由於致動器120之振動運動，底腔150之間隙152已減小大小且展示為間隙152B。相反地，頂腔140之間隙142已增大大小且展示為間隙142B。在下行行程期間，當致動器120處於中性位置中時，在周邊形成一較低(例如最小)壓力。隨著下行行程繼續，底腔150減小大小且頂腔140增大大小，如圖1C中所展示。因此，流體自孔口132驅動出。自孔口132驅動出之流體可在垂直或接近垂直於孔口板130之表面及/或發熱結構102之頂面之一方向上行進。流體依一高速度(例如超過35米/秒)自孔口132朝向發熱結構102驅動。在一些實施例中，流體接著沿發熱結構102之表面且朝向發熱結構102之周邊行進，其中壓力低於孔口132附近。亦在下行行程中，頂腔140增大大小且頂腔140中存在一較低壓力。因此，流體透過通氣孔112吸入至頂腔140中。圖1C中之未標記箭頭展示流體進入通氣孔112、通過孔口132且沿發熱結構102之表面之運動。

致動器120亦經致動使得末端121遠離發熱結構102且朝向頂板110移動。因此，圖1D可被視為描繪致動器120之一上行行程之結束。由於致動器120之運動，間隙142已減小大小且展示為間隙142C。間隙152已增大大小且展示為間隙152C。在上行行程期間，當致動器120處於中性位置中時，在周邊形成一較高壓力。隨著上行行程繼續，底腔150增大大小且頂腔140減小大小，如圖1D中所展示。因此，流體自頂腔140 (例如流動腔140/150之周邊)驅動至底腔150。因此，當致動器120之末端121向上移動時，頂腔140用作一噴嘴以使進入流體加速且驅動向底腔150。圖1D中之未標記箭頭展示流體進入底腔150之運動。致動器120及孔口132之位置及組態經選擇以減少在上行行程期間流體自噴射通道(在發熱結構102與孔口板130之間)進入孔口132之吸力及回流。因此，冷卻系統100能夠將流體自頂腔140驅動至底腔150，自噴射通道進入底腔150之加熱流體無過量回流。

重複圖1C及圖1D中所展示之位置之間的運動。因此，致動器120經歷圖1C至圖1D中所指示之振動運動以透過通氣孔112將流體自頂板110之遠端側吸入至頂腔140中、將流體自頂腔140轉移至底腔150及推動流體通過孔口132且朝向發熱結構102。如上文所討論，致動器120經驅動以依或接近致動器120之結構共振頻率振動。此外，致動器120之結構共振頻率經組態以與流動腔140/150之聲波共振對準。結構及聲波共振頻率一般在超音波範圍內選擇。例如，致動器120之振動運動可依自15 kHz至30 kHz之頻率。在一些實施例中，致動器120依至少20 kHz且不多於30 kHz之一頻率/若干頻率振動。致動器120之結構共振頻率在冷卻系統100之聲波共振頻率之10%內。在一些實施例中，致動器120之結構共振頻率在冷卻系統100之聲波共振頻率之5%內。在一些實施例中，致動器120之結構共振頻率在冷卻系統100之聲波共振頻率之3%內。因此，可提高效率及流速。然而，可使用其他頻率。

驅動向發熱結構102之流體可實質上法向(垂直)於發熱結構102之頂面移動。在一些實施例中，流體運動可具有相對於發熱結構102之頂面之法線之一非零銳角。在任一情況中，流體可在發熱結構102處在流體之邊界層中變薄及/或形成孔隙。因此，可改良來自發熱結構102之傳熱。流體自發熱結構102偏轉以沿發熱結構102之表面行進。在一些實施例中，流體在實質上平行於發熱結構102之頂部之一方向上移動。因此，來自發熱結構102之熱可由流體提取。流體可在冷卻系統100之邊緣處離開孔口板130與發熱結構102之間的區域。冷卻系統100之邊緣處之煙道或其他管道(未展示)允許自發熱結構102帶走流體。在其他實施例中，經加熱流體可依另一方式自發熱結構102進一步轉移。流體可將自發熱結構102傳遞之熱交換至另一結構或周圍環境。因此，頂板110之遠端側處之流體可保持相對較冷以允許額外提取熱。在一些實施例中，流體經循環以在冷卻之後返回至頂板110之遠端側。在其他實施例中，經加熱流體在致動器120之遠端側處被帶走且由新流體替換。因此，可冷卻發熱結構102。

圖1E至圖1F描繪包含中心錨定之致動器120之主動冷卻系統100之一實施例，其中致動器經異相驅動。更明確言之，錨定器160之對置側上(及因此由錨定器160支撐之致動器120之中心區域之對置側上)之致動器120之區段經驅動以異相振動。在一些實施例中，錨定器160之對置側上之致動器120之區段依或接近180度異相驅動。因此，致動器120之一個區段朝向頂板110振動，而致動器120之另一區段朝向孔口板130/發熱結構102振動。致動器120之一區段朝向頂板110之移動(一上行行程)將頂腔140中之流體驅動至錨定器160之該側上之底腔150。致動器120之一區段朝向孔口板130之移動驅動流體通過孔口132且朝向發熱結構102。因此，依高速度(例如相對於同相操作所描述之速度)行進之流體交替自錨定器160之對置側上之孔口132驅動出。圖1E及圖1F中之未標記箭頭展示流體之移動。

重複圖1E及圖1F中所展示之位置之間的運動。因此，致動器120經歷圖1A、圖1E及圖1F中所指示之振動運動以交替地透過通氣孔112將流體自頂板110之遠端側吸入至頂腔140中用於致動器120之各側、將流體自頂腔140之各側轉移至底腔150之對應側及推動流體通過錨定器160之各側上之孔口132且朝向發熱結構102。如上文所討論，致動器120經驅動以依或接近致動器120之結構共振頻率振動。此外，致動器120之結構共振頻率經組態以與流動腔140/150之聲波共振對準。結構及聲波共振頻率一般在超音波範圍內選擇。例如，致動器120之振動運動可依針對同相振動所描述之頻率。致動器120之結構共振頻率在冷卻系統100之聲波共振頻率之10%內。在一些實施例中，致動器120之結構共振頻率在冷卻系統100之聲波共振頻率之5%內。在一些實施例中，致動器120之結構共振頻率在冷卻系統100之聲波共振頻率之3%內。因此，可提高效率及流速。然而，可使用其他頻率。

因異相振動而驅動向發熱結構102之流體可依類似於上文針對同相操作所描述之方式之一方式實質上法向(垂直)於發熱結構102之頂面移動。類似地，冷卻系統100之邊緣處之煙道或其他管道(未展示)允許自發熱結構102帶走流體。在其他實施例中，經加熱流體可依另一方式自發熱結構102進一步轉移。流體可將自發熱結構102傳遞之熱交換至另一結構或周圍環境。因此，頂板110之遠端側處之流體可保持相對較冷以允許額外提取熱。在一些實施例中，流體經循環以在冷卻之後返回至頂板110之遠端側。在其他實施例中，經加熱流體在致動器120之遠端側處被帶走且由新流體替換。因此，可冷卻發熱結構102。

使用因同相振動或異相振動而致動之冷卻系統100，透過通氣孔112吸入且驅動通過孔口132之流體可高效地自發熱結構102散熱。因為流體依足夠速度(例如至少30米/秒)衝擊發熱結構且在一些實施例中實質上法向於發熱結構，所以發熱結構處之流體之邊界層可變薄及/或部分移除。因此，改良發熱結構102與移動流體之間的傳熱。因為發熱結構更高效冷卻，所以對應積體電路可依更高速度及/或功率運行更長時間。例如，若發熱結構對應於一高速處理器，則此一處理器可在節流之前運行更長時間。因此，可提高利用冷卻系統100之一裝置之效能。此外，冷卻系統100可為一MEMS裝置。因此，冷卻系統100可適合用於其中可用空間有限之較小及/或行動裝置中，諸如智慧型電話、其他行動电话、虛擬實境耳機、平板電腦、二合一電腦、可穿戴裝置及手持遊戲。因此，可提高此等裝置之效能。因為致動器120可依15 kHz或更大之頻率振動，所以使用者可能聽不到與致動器之致動相關聯之任何噪音。若依或接近結構及/或聲波共振頻率驅動，則用於操作冷卻系統之功率可顯著減少。在振動期間，致動器120不實體接觸頂板110或孔口板130。因此，可更易於維持致動器120之共振。更明確言之，致動器120與其他結構之間的實體接觸干擾致動器120之共振條件。干擾此等條件會脫諧驅動致動器120。因此，需要使用額外功率來維持致動器120之致動。此外，由致動器120驅動之流體之流量可能減少。此等問題透過使用壓差及流體流量來避免，如上文所討論。經改良、安靜冷卻之益處可使用有限額外功率達成。此外，致動器120之異相振動允許致動器100之質心之位置保持更穩定。儘管對致動器120施加一扭矩，但歸因於質心運動之力減小或消除。因此，歸因於致動器120之運動之振動可減少。此外，可透過對致動器120之兩側使用異相振動運動來提高冷卻系統100之效率。因此，可提高併入冷卻系統100之裝置之效能。此外，冷卻系統100可用於其中期望高流體流量及/或速度之其他應用(例如具有或沒有發熱結構102)中。

流動腔140/150中之穴170可為冷卻系統100之操作提供額外益處。如先前所討論，頂腔140中之壓力在致動器120之末端之上行行程期間增大。穴170之存在緩解壓力增大。腔170經組態使得產生足夠壓力來將流體自頂腔140驅動至底腔150。此由圖1D、圖1E (致動器120之右/上行行程部分)及圖1F (致動器120之左/上行行程部分)中指示流體運動之箭頭展示。然而，因為壓力已在某種程度上減小，所以在上行行程中驅動致動器120之末端121抵抗之壓力已比不包含穴170之一頂腔(例如具有圖1A、圖1C及圖1E中由點線指示之一恆定高度之一頂腔)之壓力減小。因此，在包含穴170之一實施例中，在上行行程中驅動致動器120所需之功率可減少。因此，除先前討論之益處之外，亦可減少驅動致動器120所需之功率，同時維持流體流量及速度。

類似地，邊緣通氣孔(致動器120之末端121與流動腔140/150之外壁之間的距離d)可用於調適頂腔140及底腔150中之壓力。一般而言，一較小邊緣通氣孔(較低d)導致頂腔140中之一較高壓力，而一較大邊緣通氣孔(較高d)導致頂腔140中之一較低壓力。儘管壓力改變，但其可為邊緣通氣孔大小之一範圍內之有限流量改變。例如，在本文中所討論之範圍內(例如至少100微米且不多於1000微米，或至少300微米且不多於800微米)，驅動壓力致動器120抵抗因增大邊緣通氣孔之大小之減小以實質上不減少流量。因此，由驅動致動器120消耗之功率可減少。邊緣通氣孔大小可依諸多方式調適。可在不增大致動器120之長度之情況下使流動腔140/150變長(例如C增大)，可使致動器120變短(例如L減小)，及/或可使致動器120及錨定器160變短(L及a減小)。增大流動腔140/150之長度增大邊緣通氣孔大小且不改變致動器120之結構共振。減小致動器120之長度及減小錨定器160之長度可增大邊緣通氣孔大小，同時維持結構共振頻率(即，L及a減小，使得致動器120之自由懸臂部分保持相同長度)。

圖2描繪包含一中心錨定之工程致動器之主動冷卻系統200之實施例。圖2未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統200之部分。冷卻系統200類似於冷卻系統100。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統200與類似於發熱結構102之發熱結構202結合使用。冷卻系統200包含具有通氣孔212之頂板210、致動器220、包含孔口232之孔口板230、具有一間隙之頂腔240、具有一間隙之底腔250、流動腔240/250、錨定器(即，支撐結構) 260及穴270，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器120、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器220由錨定器260中心支撐，使得致動器220之周邊之至少一部分自由振動。

致動器220包含類似於錨定區域122及懸臂123之一錨定區域222及懸臂223。錨定區域222與懸臂223之間的分離由點線指示。各懸臂223終止於末端221處。錨定區域222在冷卻系統200中由錨定器260支撐(例如適當固持)。懸臂223回應於致動器220被致動而經歷振動運動。

致動器220亦可被視為一工程致動器，因為各懸臂223包含階梯區域224、延伸區域226及外區域228。在圖2所展示之實施例中，錨定區域222位於中心。階梯區域224自錨定區域222向外延伸(朝向末端221)。延伸區域226自階梯區域224向外延伸。外區域228自延伸區域226向外延伸。在其他實施例中，錨定區域222可位於致動器之一個邊緣處且外區域228位於對置邊緣處。在此等實施例中，致動器經邊緣錨定。

延伸區域226具有小於階梯區域224之厚度(階梯厚度)且小於外區域228之厚度(外厚度)之一厚度(延伸厚度)。因此，延伸區域226可被視為凹進的。延伸區域226亦可被視為提供一較大底腔250。在一些實施例中，外區域228之外厚度相同於階梯區域224之階梯厚度。在一些實施例中，外區域228之外厚度不同於階梯區域224之階梯厚度。因此，在各種實施例中，外區域228可厚於延伸區域224或薄於延伸區域224。外區域228之外厚度及階梯區域224之階梯厚度各為至少320微米且不多於360微米。在其他實施例中，其他厚度係可能的。在一些實施例中，階梯(階梯區域厚度與延伸區域厚度之差)係至少50微米且不多於200微米。在一些實施例中，外階梯(外區域厚度與延伸區域厚度之差)係至少50微米且不多於200微米。外區域228具有至少100微米且不多於300微米之一寬度(自階梯區域226之內邊緣至末端221)。在一些實施例中，延伸區域226具有至少0.5毫米且不多於1.5毫米之一長度(自階梯區域224至外區域228)。在一些實施例中，外區域228具有比延伸區域226高之一單位長度質量(在自錨定區域222朝向末端221之方向上)。此質量差可歸因於外區域228之較大大小/厚度、致動器220之部分之間的一密度差及/或另一機構。

冷卻系統200依類似於冷卻系統100之一方式操作。因此，冷卻系統200共用冷卻系統100之益處。因此，可提高採用冷卻系統200之一裝置之效能。針對冷卻系統100，穴270之存在可進一步減小致動器220在各懸臂223之上行行程中抵抗之壓力。因此，可減少功耗。

使用工程致動器220可進一步提高冷卻系統200之效能。延伸區域226薄於階梯區域224及外區域228。此導致致動器220之底部中對應於延伸區域226之一穴。此穴之存在有助於提高冷卻系統200之效率。依類似於相對於圖1A至圖1F所討論之方式之一方式，一懸臂223在一上行行程中朝向頂板210振動及在一下行行程中遠離頂板210振動。懸臂223可同相或異相振動。當一懸臂223朝向頂板210移動時，頂腔240中之較高壓流體抵抗懸臂223之運動。然而，穴270之存在緩解對懸臂223之向上運動之阻力。底腔250中之吸力亦在上行行程期間抵抗懸臂223之向上運動。在懸臂223之下行行程中，底腔250中之增大壓力及頂腔240中之吸力抵抗懸臂223之向下運動。然而，對應於延伸區域226之懸臂223中之穴之存在緩解一上行行程期間底腔250中之吸力。由延伸區域226形成之穴亦減少一下行行程期間底腔250中之壓力增大。類似地，穴270可減小來自頂腔240之吸力。因為上行行程及下行行程兩者減小吸力及壓力增大量，所以懸臂223可比懸臂123更易於移動通過流體。此可達成，同時實質上維持頂腔240中之一足夠高壓來驅動流體流動通過冷卻系統200。因此，可提高效率。

此外，外區域228之存在可提高懸臂223移動通過透過冷卻系統200驅動之流體之能力。外區域228具有一較高質量且因此具有一較高動量。因此，外區域228可提高懸臂223移動通過透過冷卻系統200驅動之流體之能力。懸臂233之偏轉量亦可增加。可達成此等益處，同時透過使用較厚階梯區域224來維持懸臂223之剛度。因此，可再次提高冷卻系統200之效率。

改良亦可理解如下。Q可被視為致動器220之效率之一量度。Q值至少部分由致動器220與周圍流體(即，一氣體(諸如空氣)或一液體)之相互作用、致動器220內之結構損失、致動器220之錨定及/或其他特性判定。Q可被視為由δ _res=Q*δ _static界定，其中δ _res係共振時之偏轉且δ _static係對應靜態偏轉。Q值越高，共振時之偏轉越高且偏轉衰減越慢(即，阻尼越低)。由於其工程組態，致動器220能夠更佳地移動通過周圍流體。因此，可達成一更高靜態偏轉，可在共振時更佳地放大偏轉，可減少驅動致動器220之功耗，且偏轉可更緩慢消失(即，經受減小阻尼)。因此，致動器220之Q及因此冷卻系統200之效率可由致動器220之組態提高。

使用工程致動器220亦可提高冷卻系統200之可靠性。由於其減小厚度，延伸區域226之剛度可小於外區域228及階梯區域224。此剛度降低減小振動期間致動器220上之應力。致動器220失效之可能性可更小。因此，可提高冷卻系統200之可靠性。

因此，使用冷卻系統100及/或冷卻系統200，不僅可比具有一不同組態之一習知冷卻系統(未展示)提高效能，且亦可比其中不存在穴170/270及/或其中一致動器未設計為致動器220之一冷卻系統提高效能。此可進一步見於圖3、圖4A及圖4B中。

圖3係描繪包含中心錨定之致動器之主動冷卻系統之實施例之背壓對流量的一曲線圖300。背壓係通過一冷卻系統之流量變至零時之壓力。曲線310指示類似於系統100但具有一均勻流動腔(無穴)及一均勻致動器(類似於致動器120)之一冷卻系統之背壓對流速。曲線320指示類似於系統200、具有一均勻流動腔(無穴170/270)及一工程致動器(類似於致動器220)之一冷卻系統之背壓對流速。曲線330指示類似於冷卻系統200、具有穴(例如穴270)及一工程致動器(類似於致動器220)之一冷卻系統之背壓對流速。如圖3所指示，曲線310、320及330之流速(特定言之，零背壓處之最大流速)實質上相同。然而，可在不顯著影響流速之情況下減小背壓。曲線310與320之間的差指示：使用諸如致動器220之一工程致動器可減小背壓且對流速影響很小或無影響。如曲線320 (無穴，工程致動器)與330 (穴，工程致動器)之間的差所指示，穴170及/或270之存在可減小背壓且對流速影響很小或無影響。此外，穴170及/或270之大小變化可用於調適背壓之減小。例如，穴之面積(例如長度及寬度)可用於改變背壓之減小。因此，背壓及用於操作冷卻系統100及200之功率可因存在穴170及/或270及透過使用工程致動器220而減小。另外，背壓可至少部分與流速解耦合。

圖4A及圖4B分別係描繪主動冷卻系統之實施例之行為的曲線圖400A及400B。圖4A描繪致動器(例如致動器120及/或220)之一振動循環內流動腔之頂腔(例如頂腔140及/或240)中之壓力對時間。圖4B描繪致動器(例如致動器120及/或220)之一振動循環內流動腔之底腔(例如底腔150及/或250)中之壓力對時間。

在圖4A中，曲線410A指示類似於系統100、但具有一均勻流動腔(無穴)及一均勻致動器(類似於致動器120)之一冷卻系統之頂腔中之壓力對時間。曲線420A指示類似於系統200、但具有一均勻流動腔(無穴170/270)及一工程致動器(類似於致動器220)之一冷卻系統之頂腔中之壓力對時間。曲線430A指示類似於系統200、具有穴(例如穴270)及一工程致動器(類似於致動器220)之一冷卻系統之頂腔中之壓力對時間。因此，展示一個循環(例如，致動器120在圖1C及圖1D中所展示之位置之間或在圖1E及圖1F中所展示之位置之間變動)。使用在最靠近孔口板之表面中具有一穴之一工程致動器(例如致動器220)不顯著改動致動器抵抗之頂腔中之壓力。因此，曲線410A及420A非常類似。然而，穴(例如穴170及/或270)之引入緩解頂腔(例如頂腔140及/或240)中之壓力變化。此可自曲線430A與曲線410A及420A之間的差看出。由於穴之存在，驅動一致動器抵抗之壓力量減少。因此，致動器可以較低功率驅動。

在圖4B中，曲線410B指示類似於系統100、但具有一均勻流動腔(無穴)及一均勻致動器(類似於致動器120)之一冷卻系統之底腔中之壓力對時間。曲線420B指示類似於系統200、但具有一均勻流動腔(無穴170/270)及一工程致動器(類似於致動器220)之一冷卻系統之底腔中之壓力對時間。曲線430B指示類似於系統200、具有穴(例如穴270)及一工程致動器(類似於致動器220)之一冷卻系統之底腔中之壓力對時間。因此，展示一個循環(例如，致動器120在圖1C及圖1D中所展示之位置之間或在圖1E及圖1F中所展示之位置之間變動)。使用在最靠近孔口板之表面中具有一穴之一工程致動器(例如致動器220)顯著減小致動器抵抗之底腔(例如底腔150及/或250)中之壓力。因此，可在曲線410B與420B之間看到壓力量顯著減少。然而，穴(例如穴170及/或270)之引入不顯著改變底腔中之壓力。因此，曲線430B非常類似於曲線420B。由於使用具有由延伸區域形成之一穴之工程致動器，驅動一致動器抵抗之壓力量減少。因此，致動器可以較低功率驅動。

如圖3、圖4A及圖4B中可見，可維持通過(若干)流動腔140/150及/或240/250之流體流量，同時減小腔140、150、240及/或250內之壓力。因此，可提供一高流體流量，同時減小冷卻系統100及/或200之操作功率。因此，冷卻系統100及/或200之效能不僅可比習知冷卻系統提高，且亦可比不使用穴及/或工程致動器之一冷卻系統提高。

圖5描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統500之一實施例。圖5未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統500之部分。冷卻系統500類似於冷卻系統100及/或200。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統500與類似於發熱結構102之發熱結構502結合使用。

冷卻系統500包含具有通氣孔512之頂板510、致動器520、包含孔口532之孔口板530、具有一間隙之頂腔540、具有一間隙之底腔550、流動腔540/550、錨定器(即，支撐結構) 560及穴570，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器220、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器520由錨定器560中心支撐，使得致動器520之周邊之至少一部分自由振動。儘管圖5中未標記，但錨定器560沿致動器520之軸線延伸，使得致動器220包含類似於致動器520之懸臂及一中心錨定區域。在一些實施例中，致動器520可依類似於致動器220之一方式設計。因此，致動器520可包含一錨定區域及包含階梯區域、延伸區域及外區域之懸臂，其等分別類似於錨定區域222、懸臂223、階梯區域224、延伸區域226及外區域228。在一些實施例中，致動器520之懸臂經同相驅動。在一些實施例中，致動器520之懸臂經異相驅動。在其他實施例中，錨定器560僅靠近致動器520之中心部分。冷卻系統500依類似於冷卻系統100及/或200之一方式操作。

流動腔540/550包含穴570。在所展示之實施例中，穴570已移動至更靠近致動器520之中心。另外，穴570之深度隨與致動器520之中心軸線之距離而變動。因此，在一些實施例中，穴可不終止於流動腔之外壁處。在一些實施例中，穴570可具有除矩形之外的一形狀。因此，穴570之位置、深度、形狀及/或其他性質可變動。然而，穴570仍可經組態以依類似於圖3至圖4B之背景中所描述之方式之一方式緩解頂腔540中之壓力。

因此，冷卻系統500共用冷卻系統100及/或200之益處。因此，可提高採用冷卻系統500之一裝置之效能。依類似於冷卻系統100及/或200之一方式，穴570可進一步減小致動器520抵抗之壓力。因此，可減少功耗。此外，若使用類似於致動器220之一工程致動器替代均勻致動器520，則可達成系統200之進一步益處。因此，可改良效能、可靠性及功耗。

圖6A至圖6B描繪包含一致動器及上腔中之穴之主動冷卻系統600之一實施例。圖6A係冷卻系統600之一側視圖，而圖6B係冷卻系統600之一平面圖。圖6A至圖6B未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統600之部分。冷卻系統600類似於冷卻系統100、200及/或500。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統600與類似於發熱結構102之發熱結構602結合使用。

冷卻系統600包含具有通氣孔612之頂板610、致動器620、包含孔口632之孔口板630、具有一間隙之頂腔640、具有一間隙之底腔650、流動腔640/650、錨定器(即，支撐結構) 660及穴670-1、670-2及670-3 (統稱為穴670)，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器220、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器620由錨定器660中心支撐，使得致動器620之周邊之至少一部分自由振動。儘管圖6A至圖6B中未標記，但錨定器660沿致動器620之軸線延伸，使得致動器620包含類似於致動器220之懸臂及一中心錨定區域。在一些實施例中，致動器620可依類似於致動器220之一方式設計。因此，致動器620可包含一錨定區域及包含階梯區域、延伸區域及外區域之懸臂，其等分別類似於錨定區域222、懸臂223、階梯區域224、延伸區域226及外區域228。在一些實施例中，致動器620之懸臂經同相驅動。在一些實施例中，致動器620之懸臂經異相驅動。在其他實施例中，錨定器660僅靠近致動器620之中心部分。冷卻系統600依類似於冷卻系統100、200及/或500之一方式操作。

流動腔640/650包含穴670。在所展示之實施例中，穴670-1、670-2及670-3及穴670-1、670-2及670-3之間的空間672 (圖6A至圖6B中僅標記其中兩個)佔據大致相同於穴170在冷卻系統100中之頂板110中佔據之區域之頂板610之區域。然而，穴670-1、670-2及670-3之間的空間672更厚(例如不凹進或凹進量小於穴670-1、670-2及670-3)。穴670仍可經組態以依類似於圖3至圖4B之背景中所描述之方式之一方式緩解頂腔640中之壓力。另外，空間672可緩解穴670帶來之頂板610之剛度降低。因為頂板610可更剛性，所以可減少歸因於致動器610之運動之振動。

因此，冷卻系統600共用冷卻系統100、200及/或500之益處。因此，可提高採用冷卻系統600之一裝置之效能。依類似於冷卻系統100、200及/或500之一方式，穴670可進一步減小致動器620抵抗之壓力。因此，可減少功耗。此外，若使用類似於致動器220之一工程致動器替代均勻致動器520，則可達成系統200之進一步益處。由於頂板610之剛度增強，亦可減少振動。因此，可改良效能、可靠性及功耗。

圖7A至圖7B描繪包含一致動器及上腔中之穴之主動冷卻系統700之一實施例。圖7A係冷卻系統700之一側視圖，而圖7B係冷卻系統700之一平面圖。圖7A至圖7B未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統700之部分。冷卻系統700類似於冷卻系統100、200、500及/或600。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統700與類似於發熱結構102之發熱結構702結合使用。

冷卻系統700包含具有通氣孔712之頂板710、致動器720、包含孔口732之孔口板730、具有一間隙之頂腔740、具有一間隙之底腔750、流動腔740/750、錨定器(即，支撐結構) 760及穴770，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器220、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器220由錨定器760中心支撐，使得致動器720之周邊之至少一部分自由振動。儘管圖7中未標記，但錨定器760沿致動器720之軸線延伸，使得致動器720包含類似於致動器720之懸臂及一中心錨定區域。在一些實施例中，致動器720可依類似於致動器220之一方式設計。因此，致動器720可包含一錨定區域及包含階梯區域、延伸區域及外區域之懸臂，其等分別類似於錨定區域222、懸臂223、階梯區域224、延伸區域226及外區域228。在一些實施例中，致動器720之懸臂經同相驅動。在一些實施例中，致動器720之懸臂經異相驅動。在其他實施例中，錨定器760僅靠近致動器720之中心部分。冷卻系統700依類似於冷卻系統100、200、500及/或600之一方式操作。

流動腔740/750包含穴770。在所展示之實施例中，穴770已移動至更靠近致動器720之中心。因此，在一些實施例中，穴770可不終止於流動腔之外壁處。在一些實施例中，穴770可具有除矩形之外的一形狀。另外，穴770之側壁不垂直於頂板710之底面。因此，穴770之位置、深度、形狀及/或其他性質可變動。穴770仍可經組態以依類似於圖3至圖4B之背景中所描述之方式之一方式緩解頂腔740中之壓力。

因此，冷卻系統700共用冷卻系統100、200、500及/或600之益處。因此，可提高採用冷卻系統700之一裝置之效能。依類似於冷卻系統100、200、500及/或600之一方式，穴770可進一步減小致動器720抵抗之壓力。因此，可減少功耗。此外，若使用類似於致動器720之一工程致動器替代均勻致動器520，則可達成系統200之進一步益處。因此，可改良效能、可靠性及功耗。

圖8描繪包含一致動器及上腔中之穴之主動冷卻系統800之一實施例。圖8未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統800之部分。冷卻系統800類似於冷卻系統100、200、500、600及/或700。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統800與類似於發熱結構102之發熱結構802結合使用。

冷卻系統800包含具有通氣孔812之頂板810、致動器820、包含孔832之孔口板830、具有一間隙之頂腔840、具有一間隙之底腔850、流動腔840/850、錨定器(即，支撐結構) 860及穴870，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器220、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器820由錨定器860中心支撐，使得致動器820之周邊之至少一部分自由振動。儘管圖8中未標記，但錨定器860沿致動器820之軸線延伸，使得致動器220包含類似於致動器820之懸臂及一中心錨定區域。在所展示之實施例中，致動器820可依類似於致動器220之一方式設計。因此，致動器820包含錨定區域822、懸臂823、階梯區域824、延伸區域826及外區域828，其等分別類似於錨定區域222、懸臂223、階梯區域224、延伸區域226及外區域228。在一些實施例中，致動器820可依另一方式組態。例如，在一些實施例中，致動器820可為類似於致動器120之一簡單致動器。在一些實施例中，致動器820之懸臂經同相驅動。在一些實施例中，致動器820之懸臂經異相驅動。在其他實施例中，錨定器860僅靠近致動器820之中心部分。冷卻系統800依類似於冷卻系統100、200、500、600及/或700之一方式操作。

致動器820亦包含靠近末端821之凹進區域880。凹進區域880依類似於穴870之一方式工作。因此，凹進區域880可減小致動器820在驅動流體通過流動腔840/850時必須抵抗之壓力。因此，可減少功耗。

冷卻系統800共用冷卻系統100、200、500、600及/或700之益處。因此，可提高採用冷卻系統800之一裝置之效能。依類似於冷卻系統100、200、500、600及/或700之一方式，穴870及凹進區域880可進一步減小致動器820抵抗之壓力。因此，可減少功耗。此外，因為使用類似於致動器220之工程致動器820替代一均勻致動器，所以系統800可達成系統200之進一步益處。

圖9描繪包含一致動器及上腔中之穴之主動冷卻系統900之一實施例。圖9未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統900之部分。冷卻系統900類似於冷卻系統100、200、500、600、700及/或800。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統900與類似於發熱結構102之發熱結構902結合使用。

冷卻系統900包含具有通氣孔912之頂板910、致動器920、包含孔口932之孔口板930、具有一間隙之頂腔940、具有一間隙之底腔950、流動腔940/950、錨定器(即，支撐結構) 960及穴970，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器220、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器920由錨定器960中心支撐，使得致動器920之周邊之至少一部分自由振動。儘管圖9中未標記，但錨定器960沿致動器920之軸線延伸，使得致動器920包含類似於致動器220之懸臂及一中心錨定區域。在所展示之實施例中，致動器920可依類似於致動器220之一方式設計。因此，致動器920包含錨定區域922、懸臂923、階梯區域924、延伸區域926及外區域928，其等分別類似於錨定區域222、懸臂223、階梯區域224、延伸區域226及外區域228。在一些實施例中，致動器920可依另一方式組態。例如，在一些實施例中，致動器920可為類似於致動器120之一簡單致動器。在一些實施例中，致動器920之懸臂經同相驅動。在一些實施例中，致動器920之懸臂經異相驅動。在其他實施例中，錨定器960僅靠近致動器920之中心部分。冷卻系統900依類似於冷卻系統100、200、500、600、700及/或800之一方式操作。

孔口板930包含一凹進區域或穴980。儘管展示為具有垂直側壁且延伸至錨定器960，但孔口板930中(及且因此底腔950中)之穴980可用於控制流動腔940/950中之壓力。穴980可減小致動器920在驅動流體通過流動腔940/950時必須抵抗之壓力。因此，可減少功耗。此外，凹進區域980可用於控制孔口板930與致動器920之間的間隙。因此，可進一步減少流體透過孔口932回流至底腔950中。

冷卻系統900共用冷卻系統100、200、500、600、700及/或800之益處。因此，可提高採用冷卻系統900之一裝置之效能。依類似於冷卻系統100、200、500、600、700及/或800之一方式，穴970及凹進區域980可進一步減小致動器920抵抗之壓力。亦可控制回流或流體通過孔口932。因此，可減少功耗。此外，因為使用類似於致動器220之工程致動器920替代一均勻致動器，所以系統900可達成系統200之進一步益處。

圖10A至圖10B描繪包含一頂部中心錨定之致動器之主動冷卻系統1000之一實施例。圖10A描繪一中性位置中之冷卻系統1000之一側視圖。圖10B描繪冷卻系統1000之一俯視圖。圖10A至圖10B未按比例繪製。為簡單起見，僅展示冷卻系統1000之部分。參考圖10A至圖10B，冷卻系統1000類似於冷卻系統100、200、500、600、700、800及/或900。因此，類似組件具有類似元件符號。例如，冷卻系統1000與類似於發熱結構102之發熱結構1002結合使用。

冷卻系統1000包含具有通氣孔1012之頂板1010、致動器1020、包含孔口1032之孔口板1030、具有一間隙之頂腔1040、具有一間隙之底腔1050、流動腔1040/1050、錨定器(即，支撐結構) 1060及穴1070，其等分別類似於具有通氣孔112之頂板110、致動器220、包含孔口132之孔口板130、具有間隙142之頂腔140、具有間隙152之底腔150、流動腔140/150、錨定器(即，支撐結構) 160及穴170。因此，致動器1020由錨定器1060中心支撐，使得致動器1020之周邊之至少一部分自由振動。在一些實施例中，錨定器1060沿致動器1020之軸線延伸(例如依類似於錨定器360C及/或360D之一方式)。在其他實施例中，錨定器1060僅靠近致動器1020之中心部分(例如類似於錨定器1060C及/或1060D)。儘管圖10A及圖10B中未明確標記，但致動器1020包含一錨定區域及包含階梯區域、延伸區域及外區域之懸臂，其等分別類似於錨定區域1022、懸臂1023、階梯區域1024、延伸區域1026及外區域1028。在一些實施例中，致動器1020之懸臂經同相驅動。在一些實施例中，致動器1020之懸臂經異相驅動。在一些實施例中，可使用諸如致動器120之一簡單致動器。

錨定器1060自上方支撐致動器1020。因此，致動器1020懸掛於錨定器1060上。錨定器1060懸掛於頂板1010上。頂板1010包含通氣孔1013。錨定器1060之側上之通氣孔1012提供流體流入至腔1040之側中之一路徑。

如上文相對於冷卻系統100所描述，致動器1020可經驅動以依或接近致動器1020之結構共振頻率振動。此外，致動器1020之結構共振頻率可經組態以與腔1040/1050之聲波共振對準。結構及聲波共振頻率一般在超音波範圍內選擇。例如，致動器1020之振動運動可依相對於冷卻系統100所描述之頻率。因此，可提高效率及流速。然而，可使用其他頻率。

冷卻系統1000依類似於冷卻系統100、200、500、600、700、800及/或900之一方式操作。因此，冷卻系統1000共用冷卻系統100、200、500、600、700、800及/或900之益處。因此，可提高採用冷卻系統1000之一裝置之效能。另外，使致動器1020懸掛於錨定器1060上可進一步提高效能。特定言之，可減少冷卻系統1000中可影響其他冷卻單元(未展示)之振動。例如，可歸因於致動器1020之運動而在頂板1010中誘發較小振動。因此，可減少冷卻系統1000與其他冷卻系統(例如其他單元)或併入冷卻系統1000之裝置之其他部分之間的串擾。因此，可進一步提高效能。

已描述各種冷卻系統100、200、500、600、700、800及900且突顯特定特徵。單元100、200、500、600、700、800、900及/或1000之各種特性可依本文中未明確描繪之方式組合。

圖11A至圖11C描繪包含組態為一方塊或陣列之多個冷卻單元之主動冷卻系統1100之一實施例。圖11A描繪一俯視圖，而圖11B至圖11C描繪側視圖。圖11A至圖11C未按比例繪製。冷卻系統1100包含四個冷卻單元1101A、1101B、1101C及1101D (統稱為1101)，其等類似於本文中所描述之一或多個冷卻系統。更明確言之，冷卻單元1101類似於冷卻系統100、200、500、600、700、800、900、1000及/或其等之一些組合。儘管展示呈一2x2組態之四個冷卻單元1101，但在一些實施例中，可採用冷卻單元1101之另一數目及/或另一組態。亦可利用多個冷卻單元陣列。在所展示之實施例中，冷卻單元1101包含具有孔隙1112之共用頂板1110、致動器1120、包含孔口1132之共用孔口板1130、頂腔1140、底腔1150、流動腔1140/1150、錨定器(支撐結構) 1160及穴1170，其等分別類似於具有孔隙112之頂板110、致動器120、具有孔口132之孔口板130、頂腔140、底腔150、流動腔140/150、錨定器160及穴170。在一些實施例中，冷卻單元1101可類似於冷卻系統200、500、600、700、800、900、1000及/或其等之一些組合。在一些實施例中，冷卻單元1101可製造在一起且例如藉由切穿頂板1110及孔口板1130來分離。致動器1120經異相驅動(即，依類似於一蹺蹺板之一方式)。此外，如圖11B至圖11C中可見，一個單元中之致動器1120與(若干)相鄰單元中之(若干)致動器1120異相驅動。在圖11B至圖11C中，行及列中之致動器1120經異相驅動。因此，單元1101A中之致動器1120與單元1101B中之致動器1120異相。類似地，單元1101C中之致動器1120與單元1101D中之致動器1120異相。因此，單元1101A及1101D中之致動器1120同相。單元1101B及1101C中之致動器1120同相。其他組態(特別針對一較大陣列)係可能的。例如，單元1101A及1101C中之致動器1120可同相，單元1101B及1101D中之致動器1120可同相，單元1101A及1101B中之致動器可異相，且單元1101C及1101D中之致動器1120可異相。藉由異相驅動致動器1120，可減少冷卻系統1100中之振動。

冷卻系統1100之冷卻單元1101依類似於冷卻系統100、200、500、600、700、800、900、1000及/或一類似冷卻系統之一方式工作。因此，本文中所描述之益處可由冷卻系統1100共用。因為鄰近單元中之致動器經異相驅動，所以冷卻系統1100中之振動可減少。因為使用多個冷卻單元1101，所以冷卻系統1100可享有增强冷卻能力。此外，可依各種方式組合多個個別冷卻單元1101及/或冷卻系統1100以獲得冷卻單元之期望覆蓋面。

圖12係描繪用於操作一冷卻系統之方法1200之一例示性實施例的一流程圖。方法1200可包含為了簡單而未描繪之步驟。方法1200在壓電冷卻系統100之背景中描述。然而，方法1200可與包含(但不限於)本文中所描述之系統及單元之其他冷卻系統一起使用。

在1202，致使一冷卻系統中之一或多個致動器振動。在1202，使用具有期望頻率之一電信號來驅動(若干)致動器。在一些實施例中，在1202依或接近結構及/或聲波共振頻率驅動致動器。驅動頻率可為15 kHz或更高。若在1202驅動多個致動器，則冷卻致動器可經異相驅動。在一些實施例中，致動器實質上180度異相驅動。此外，在一些實施例中，個別致動器經異相驅動。例如，一致動器之不同部分可經驅動以在相反方向上振動(即，類似於一蹺蹺板)。在一些實施例中，個別致動器可同相驅動(即，類似於一蝴蝶)。另外，可將驅動信號提供至(若干)錨定器、(若干)致動器或(若干)錨定器及(若干)致動器兩者。此外，錨定器可經驅動以彎曲及/或平移。

在1204，使用來自(若干)壓電致動器之回饋來調整驅動電流。在一些實施例中，使用調整來使頻率維持等於或接近(若干)致動器及/或冷卻系統之一/若干聲波及/或結構共振頻率。一特定致動器之共振頻率可漂移，例如歸因於溫度變化。在1204進行之調整允許考量共振頻率之漂移。

例如，壓電致動器120可在1202依其一/若干結構共振頻率驅動。此共振頻率亦可等於或接近頂腔140之聲波共振頻率。此可藉由驅動錨定器160中之(若干)壓電層(圖1A至圖1F中未展示)及/或致動器120中之(若干)壓電層來達成。在1204，使用回饋來使致動器120維持共振且在其中驅動多個致動器之一些實施例中維持180度異相。因此，可維持致動器120驅動流體流動通過冷卻系統100而至發熱結構102上之效率。在一些實施例中，1204包含取樣通過冷卻元件120之電流及/或通過錨定器160之電流及調整電流以維持共振及低輸入功率。

因此，諸如致動器120、220、520、620、720、820、920、1020及/或1120之致動器可如本文中所描述般操作。因此，方法1200提供本文中所描述之壓電冷卻系統之使用。此外，由於存在穴170、270、570、670、770、870、880、970、980、1070及/或1170，由冷卻系統100、200、500、600、700、800、900、1000及/或1100消耗之功率可進一步減少。因此，壓電冷卻系統可更高效及更安靜地以較低功率冷卻半導體裝置。

儘管已為了清楚理解而較為詳細地描述上述實施例，但本發明不限於所提供之細節。存在實施本發明之諸多替代方式。所揭示之實施例係說明性而非限制性的。

100:主動冷卻系統 102:發熱結構 110:頂板 112:通氣孔/孔隙 120:致動器/冷卻元件 121:末端 122:中心部分/錨定區域 123:懸臂 130:孔口板 132:孔口 140:頂腔 142:間隙 142B:間隙 142C:間隙 150:底腔 152:間隙 152B:間隙 152C:間隙 160:支撐結構/錨定器 170:穴 200:主動冷卻系統 202:發熱結構 210:頂板 212:通氣孔 220:致動器 221:末端 222:錨定區域 223:懸臂 224:階梯區域 226:延伸區域 228:外區域 230:孔口板 232:孔口 240:頂腔 250:底腔 260:錨定器 270:穴 300:曲線圖 310:曲線 320:曲線 330:曲線 400A:曲線圖 400B:曲線圖 410A:曲線 410B:曲線 420A:曲線 420B:曲線 430A:曲線 430B:曲線 500:主動冷卻系統 502:發熱結構 510:頂板 512:通氣孔 520:致動器 530:孔口板 532:孔口 540:頂腔 550:底腔 560:錨定器 570:穴 600:主動冷卻系統 602:發熱結構 610:頂板 612:通氣孔 620:致動器 630:孔口板 632:孔口 640:頂腔 650:底腔 660:錨定器 670:穴 670-1:穴 670-2:穴 670-3:穴 672:空間 700:主動冷卻系統 702:發熱結構 710:頂板 712:通氣孔 720:致動器 721:末端 730:孔口板 732:孔口 740:頂腔 750:底腔 760:錨定器 770:穴 800:主動冷卻系統 802:發熱結構 810:頂板 812:通氣孔 820:致動器 821:末端 822:錨定區域 823:懸臂 824:階梯區域 826:延伸區域 828:外區域 830:孔口板 832:孔口 840:頂腔 850:底腔 870:穴 880:凹進區域/穴 900:主動冷卻系統 902:發熱結構 910:頂板 912:通氣孔 920:致動器 921:末端 922:錨定區域 923:懸臂 924:階梯區域 926:延伸區域 928:外區域 930:孔口板 932:孔口 940:頂腔 950:底腔 960:錨定器 970:穴 980:凹進區域/穴 1000:主動冷卻系統 1002:發熱結構 1010:頂板 1012:通氣孔 1013:通氣孔 1020:致動器 1021:末端 1022:錨定區域 1023:懸臂 1024:階梯區域 1026:延伸區域 1028:外區域 1030:孔口板 1032:孔口 1040:頂腔 1050:底腔 1060:錨定器 1070:穴 1100:主動冷卻系統 1101:冷卻單元 1101A:冷卻單元 1101B:冷卻單元 1101C:冷卻單元 1101D:冷卻單元 1110:共用頂板 1112:孔隙 1120:致動器 1130:共用孔口板 1132:孔口 1140:頂腔 1150:底腔 1160:錨定器 1170:穴 1200:方法 1202:依(視情況共振)頻率驅動(若干)致動器，多個冷卻元件視情況180度異相 1204:使用來自(若干)冷卻元件之回饋來使(若干)冷卻元件維持共振頻率 a:寬度 C:長度 d:距離 D:深度 D1:寬度 h1:高度 h2:高度 L:長度 L1:長度 o:寬度 r1:距離 r2:距離 s:孔口間距 t:厚度 u:高度 v1:長度 v2:寬度 w:寬度 y:距離 z:振幅

以下詳細描述及附圖中揭示本發明之各種實施例。

圖1A至圖1F描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖2描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖3描繪包含中心錨定之致動器之主動冷卻系統之實施例之背壓對流量。

圖4A至圖4B係描繪包含中心錨定之致動器及穴之主動冷卻系統之實施例之行為的曲線圖。

圖5描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖6A至圖6B描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖7A至圖7B描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖8描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖9描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖10A至圖10B描繪包含一致動器及上腔中之穴之一主動冷卻系統之一實施例。

圖11A至圖11C描繪形成於一方塊中之一主動冷卻系統之一實施例。

圖12係描繪用於驅動流通過一流動腔之一方法之一實施例的一流程圖。

100:主動冷卻系統

102:發熱結構

110:頂板

112:通氣孔/孔隙

120:致動器/冷卻元件

121:末端

130:孔口板

132:孔口

140:頂腔

142:間隙

150:底腔

152:間隙

160:支撐結構/錨定器

170:穴

a:寬度

C:長度

d:距離

h1:高度

h2:高度

L:長度

o:寬度

r1:距離

r2:距離

s:孔口間距

t:厚度

u:高度

v1:長度

w:寬度

Claims (20)

1. 一種流動腔，其包括： 一上腔，其包含一頂壁； 一致動器，其位於該頂壁之遠端處；及 一下腔，當啟動該致動器時，該下腔接收來自該上腔之一流體； 其中在該頂壁內包含至少一個穴。
2. 如請求項1之流動腔，其進一步包括： 一支撐結構；且其中該致動器包含一中心區域及一周邊，該致動器在該中心區域由該支撐結構支撐，該周邊之至少一部分未插銷，該致動器經組態以在啟動時經歷振動運動以將該流體自該上腔驅動至該下腔。
3. 如請求項2之流動腔，其中在該頂壁內包含至少一個通氣孔，該致動器位於該頂壁與該下腔之間。
4. 如請求項3之流動腔，其中該上腔具有對應於一奇數乘以一波長除以4之一長度，該波長係該振動運動之一頻率之一聲波波長，該振動運動之頻率對應於該致動器之一結構共振及具有該波長之該上腔之一聲波共振。
5. 如請求項2之流動腔，其進一步包括： 一孔口板，其內具有至少一個孔口，該孔口板形成該下腔之一底壁，該致動器經啟動以驅動該流體通過該至少一個孔口。
6. 如請求項5之流動腔，其中在該致動器之至少一者內具有一凹進區域且在該孔口板內具有一額外穴。
7. 如請求項2之流動腔，其中該致動器包含一錨定區域及一懸臂，該錨定區域由該支撐結構固定，該懸臂自該錨定區域向外延伸且包含一階梯區域、至少一個延伸區域及一外區域，該階梯區域自該錨定區域向外延伸，具有一階梯厚度；該至少一個延伸區域自該階梯區域向外延伸且具有小於該階梯厚度之至少一個延伸厚度，且該外區域自該延伸區域向外延伸，具有大於該延伸厚度之一外厚度。
8. 如請求項2之流動腔，其中該至少一個穴具有至少0.25且不多於2/3乘以該致動器之一自由部分之一自由部分長度之一長度。
9. 一種冷卻系統，其包括： 複數個冷卻單元，該複數個冷卻單元之各者包含一上腔、一冷卻元件及一下腔，該上腔包含一頂壁，該冷卻元件位於該頂壁之遠端處，當啟動該冷卻元件時，該下腔接收來自該上腔之一流體； 其中在該頂壁內包含至少一個穴。
10. 如請求項9之冷卻系統，其中該複數個冷卻單元之各者進一步包含： 一支撐結構；且其中該冷卻元件包含一中心區域及一周邊，該冷卻元件在該中心區域處由該支撐結構支撐，該周邊之至少一部分未插銷，該冷卻元件經組態以在啟動時經歷振動運動以將該流體自該上腔驅動至該下腔。
11. 如請求項10之冷卻系統，其中在該頂壁內包含至少一個通氣孔，該冷卻元件位於該頂壁與該下腔之間。
12. 如請求項11之冷卻系統，其中該上腔具有對應於一奇數乘以一波長除以4之一長度，該波長係該振動運動之一頻率之一聲波波長，該振動運動之頻率對應於該冷卻元件之一結構共振及具有該波長之該上腔之一聲波共振。
13. 如請求項10之冷卻系統，其中該複數個冷卻單元之各者進一步包含： 一孔口板，其內具有至少一個孔口，該孔口板形成該下腔之一底壁，該冷卻元件經啟動以驅動該流體通過該至少一個孔口。
14. 如請求項13之冷卻系統，其中在該致動器之至少一者內具有一凹進區域且在該孔口板內具有一額外穴。
15. 如請求項10之冷卻系統，其中該冷卻元件包含一錨定區域及一懸臂，該錨定區域由該支撐結構固定，該懸臂自該錨定區域向外延伸且包含一階梯區域、至少一個延伸區域及一外區域，該階梯區域自該錨定區域向外延伸，具有一階梯厚度；該至少一個延伸區域自該階梯區域向外延伸且具有小於該階梯厚度之至少一個延伸厚度，且該外區域自該延伸區域向外延伸，具有大於該延伸厚度之一外厚度。
16. 如請求項10之冷卻系統，其中該穴具有至少0.25且不多於2/3乘以該致動器之一自由部分之一自由部分長度之一長度。
17. 一種冷卻一發熱結構之方法，其包括： 驅動一冷卻元件依一頻率誘發一振動運動，該冷卻元件經組態以在驅動時經歷該振動運動以導引一流體朝向通過包含一上腔、一下腔及該冷卻元件之一腔，該上腔包含一頂壁，該冷卻元件位於該頂壁之遠端處，且當啟動該冷卻元件時，該下腔接收來自該上腔之一流體； 其中在該頂壁內包含至少一個穴。
18. 如請求項17之方法，其中該冷卻元件包含一中心區域及一周邊，該冷卻元件在該中心區域處由一支撐結構支撐，該周邊之至少一部分未插銷，該冷卻元件經組態以在啟動時經歷振動運動以將該流體自該上腔驅動至該下腔。
19. 如請求項18之方法，其中在該頂壁內包含至少一個通氣孔，該致動器位於該頂壁與該下腔之間。
20. 如請求項19之方法，其中該至少一個穴接近該冷卻元件之該周邊，且其中該至少一個穴具有至少0.25且不多於2/3乘以該致動器之一自由部分之一自由部分長度之一長度。

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