压电有源冷却设备制造技术

技术编号:10891889 阅读:147 留言:0更新日期:2015-01-08 20:26
用于使用压电有源冷却设备为移动设备提供冷却的方法、系统和设备。一些实施例利用使平面元件(124)在空气通道(115)内振荡以扇动该空气通道内或其出口处的空气的压电致动器(122)。空气通道可以由与移动设备中产生过多废热的组件热接触的至少一个散热表面(112)来限定。例如,空气通道可以包括与移动计算设备的处理器热接触的表面。在各实施例中,压电有源冷却设备可用于层叠封装(PoP)处理器封装中堆叠式封装之间的空气间隙中。所描述的各实施例提供了使用低功率的有源冷却,能够被控制以提供可变冷却,使用高度可靠的元件,并且能够以低成本来实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电有源冷却设备背景随着移动计算设备变得更为集成且包括更多计算能力,它们可能产生越来更多热量。例如,现代智能电话可以包括一个或多个高度集成的组件,这些组件被称为片上系统(“SoC”)或系统级封装(“SiP”)。每一SoC或SiP可以具有含有一个或多个处理器核的一个或多个集成电路(“IC”)、存储器电路、图形处理电路、射频通信电路、以及其它数字和模拟电路。此外,多个SoC或SiP可以被堆叠在层叠封装(“PoP”)配置中。常见的PoP配置包括具有处理电路和其它电路的一个SoC或SiP封装以及包括易失性和/或非易失性存储器组件的第二堆叠式封装。这些高度集成的处理组件可以在紧密集成的封装结构中产生大量的热量。附加地,许多制造商期望增大处理核的数目和处理器时钟速度,这进一步增大了封装中产生的热量。尤其对于移动计算设备处理器而言,热量可能成为计算性能的限制因素。通常,移动计算设备可以包括将热量从要求散热的处理器封装和/或其它组件转移至移动计算设备的外表面的无源散热组件(例如,散热片等)。然而,将热量从移动计算设备消散的总体能力可能受限于移动计算设备的外表面与环境(例如,空气或者与外表面接触的其它介质)之间的热传导路径。随着移动处理器的功耗持续增大,无源散热技术可能不再能够跟上由移动计算设备产生的热量。尽管存在用于有源冷却的已知技术(诸如冷却风扇),但这些技术可能难以集成到移动计算设备的有限封闭空间中。概述描述了用于使用压电冷却设备为移动计算设备提供有源冷却的方法、系统和设备。所描述的各实施例提供了使用低功率的有源冷却,其能够被控制以提供可变冷却,使用高度可靠的元件,并且能够以低成本来实现。一些实施例利用使平面元件在空气通道内振荡以扇动该空气通道内或其出口处的空气的压电致动器。空气通道可以由与产生过多废热的移动设备组件热接触的至少一个散热表面来限定。例如,空气通道可以包括与移动计算设备的处理器热接触的表面。在各实施例中,压电有源冷却设备可被用于层叠封装(PoP)处理器封装中堆叠式封装之间的空气间隙中。在各实施例中,压电致动器以低于用户通常能够听见的频率来致动。在一些实施例中,压电致动器是压电双晶片致动器。压电双晶片致动器可以在一端固定或在中间固定,而至少一个自由端在压电双晶片致动器致动时振荡。压电双晶片致动器的自由端可以附连至可由压电双晶片致动器振荡的平面元件。该平面元件可以是风扇状的,其自由端具有半圆形和/或具有大于附连至压电双晶片致动器的端的宽度。压电双晶片致动器可以用AC驱动信号(诸如正弦波信号)以串联或并联配置来驱动。在一些实施例中,压电致动器用于建立平面元件中的行波。该行波可以推动空气通过空气通道以建立一般在空气通道的入口与空气通道的出口之间的空气流。平面元件可以是弹性材料,诸如弹簧钢、碳纤维、塑料、和/或其它材料。压电致动器可以是在一端固定并且在第二端耦合至平面元件的压电双晶片。平面元件可以在另一端自由振动、固定、在位置上固定但自由旋转、和/或通过弹簧耦合至移动计算设备和/或空气通道。一些实施例包括一种移动设备,该移动设备包括由至少第一散热表面限定的空气通道、至少部分地置于空气通道内的平面元件、以及被配置成使平面元件振荡以致使空气在空气通道内移动的压电致动器。在一些实施例中,压电致动器和平面元件包括压电双晶片致动器。移动设备可以包括具有上表面(该上表面包括第一散热表面)的第一半导体封装以及具有下表面(该下表面包括空气通道的第二散热表面)的第二半导体封装,第二半导体封装处于具有第一半导体封装的层叠封装(PoP)配置中。在一些实施例中,空气通道包括移动设备的外壳上的空气入口端口以及移动设备的外壳上的空气出口端口。一些实施例包括空气通道的空气出口,其中平面元件扇动空气远离空气通道的空气出口处的第一散热表面。一些实施例包括空气入口,该空气入口具有基本与平面元件共面且在空气通道中毗邻平面元件的横向边缘的一侧与空气通道联结的上表面和下表面。平面元件可以包括耦合至压电致动器的第一端以及第二弓状自由端。在一些实施例中,平面元件在第一端处耦合至压电致动器,并且压电致动器的致动引起平面元件中从平面元件的第一端行进至第二远侧端的横向波。压电致动器可以包括压电双晶片,其中压电双晶片的第一端固定地附连至移动设备,而压电双晶片的第二端耦合至平面元件的第一端。弹簧元件可以耦合至平面元件的第二端,该弹簧元件有弹性地将平面元件的第二端附连至移动设备。替换地,可以将重物耦合至平面元件的第二端和/或平面元件的第二端可以固定地和/或旋转式地附连至移动设备。在一些实施例中,压电致动器包括压电双晶片致动器,其中压电双晶片致动器的中央部分固定至移动设备而压电双晶片致动器的端头部分在压电双晶片致动器致动时自由移动。压电双晶片致动器可以包括端到端耦合以形成带的多个压电双晶片区段,其中带的第一端和带的第二远侧端耦合至移动设备。多个压电双晶片区段可以用多个基本正弦驱动波形来驱动。在一些实施例中,移动设备包括温度传感器和耦合至该温度传感器和压电致动器的温度控制器,其中该温度控制器基于温度传感器的测得温度和温度阈值来控制压电致动器以使平面元件振荡。温度控制器可以基于测得温度来改变对压电致动器的驱动信号的幅值。空气通道可以包括具有第一尺寸的第一部分以及从第一尺寸向空气通道的出口端口处的第二较大尺寸锥形化的第二部分。空气通道可以包括具有第一尺寸的第一部分以及在第一尺寸与空气通道的出口端口处的第二较大尺寸之间弓形化的第二部分。第二部分可以为弓状以基本匹配平面元件在振荡时的范围。一些实施例包括一种用于冷却移动设备的方法。该方法可包括:在移动设备内设置由至少第一散热表面限定的空气通道;将平面元件至少部分地设置于空气通道内;将压电致动器耦合至平面元件;和/或控制压电致动器以使平面元件振荡以致使空气在空气通道内移动。该方法可以包括测量移动设备的温度并且基于测得温度来控制压电致动器。压电致动器可耦合至平面元件的第一端,并且控制压电致动器可以包括在平面元件中建立从平面元件的第一端行进至平面元件的第二远侧端的横向波。在一些实施例中,一种用于冷却移动设备的方法包括:接收温度信息,该温度信息指示移动设备内的温度;将温度信息对照温度阈值作比较;和/或响应于该比较,控制压电致动器以使平面元件振荡以致使空气在移动设备内移动。压电致动器和/或平面元件可以包括压电双晶片致动器。温度信息可以指示移动设备的处理器的温度。温度信息可以指示移动设备内的空气通道的温度。控制可以包括基于温度信息对照温度阈值的比较来控制对压电致动器的驱动电压的幅值。温度阈值可以包括多个温度阈值,并且比较可以包括基于多个温度阈值来确定压电致动器的控制设定点。在一些实施例中,平面元件在第一端耦合至压电致动器,对压电致动器的控制包括生成在平面元件中从平面元件的第一端行进至平面元件的第二远侧端的横向波。压电致动器可以包括压电双晶片,其中压电双晶片的第一端可以固定地附连至移动设备,而压电双晶片的第二端可以耦合至平面元件的第一端。平面元件的第二端可以耦合至弹簧元件,该弹簧元件有弹性地将平面元件的第二段附连至移动设备。平面元件的第二端可以耦合至一重物。平面元件的第二端可以固定地或旋转式地附连至移动设备。在一些实施例中,压本文档来自技高网...
压电有源冷却设备

【技术保护点】
一种移动设备,包括:由至少第一散热表面限定的空气通道;至少部分地置于所述空气通道内的平面元件;以及压电致动器,被配置成使所述平面元件振荡以致使空气在所述空气通道内移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.09 US 13/467,2971.一种移动设备,包括:由至少第一散热表面限定的空气通道;以及压电冷却设备,包括:至少部分地置于所述空气通道内的平面元件;压电致动器,所述压电致动器在所述平面元件的第一端处耦合至所述平面元件并且被配置成使所述平面元件的所述第一端振荡以引起所述平面元件中从所述平面元件的所述第一端向第二远侧端行进的横向波;以及弹簧元件,所述弹簧元件耦合至所述平面元件的第二端,所述弹簧元件有弹性地将所述平面元件的所述第二端耦合至所述移动设备。2.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,所述移动设备进一步包括:第一半导体封装,其具有包括第一散热表面的上表面;以及第二半导体封装,其具有包括所述空气通道的第二散热表面的下表面,所述第二半导体封装处于具有所述第一半导体封装的层叠封装(PoP)配置中。3.如权利要求2所述的移动设备,其特征在于,所述空气通道进一步包括:在所述移动设备的外壳上的空气入口端口;以及在所述移动设备的外壳上的空气出口端口。4.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,进一步包括:所述空气通道的空气出口,其中所述平面元件被配置成扇动空气远离所述空气通道的空气出口处的第一散热表面。5.如权利要求4所述的移动设备,其特征在于,进一步包括:具有上表面和下表面的空气入口,所述上表面和下表面与所述平面元件平行且在所述空气通道中毗邻所述平面元件的横向边缘的一侧处与所述空气通道联结。6.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,所述第二端为弓形。7.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,所述压电致动器包括压电双晶片,所述压电双晶片的第一端固定地附连至所述移动设备,而所述压电双晶片的第二端耦合至所述平面元件的所述第一端。8.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,所述压电冷却设备包括:端到端地耦合以形成带的多个压电双晶片区段。9.如权利要求8所述的移动设备,其特征在于,所述多个压电双晶片区段用多个正弦的驱动波形来驱动。10.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,进一步包括:温度传感器;以及耦合至所述温度传感器和所述压电致动器的温度控制器,其中所述温度控制器基于所述温度传感器的测得温度以及温度阈值来控制所述压电致动器以使所述平面元件振荡。11.如权利要求10所述的移动设备,其特征在于,所述温度控制器基于测得温度来改变对所述压电致动器的驱动信号的幅值。12.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,所述空气通道包括:具有第一尺寸的第一部分;以及从所述第一尺寸向所述空气通道的出口端口处的第二较大尺寸锥形化的第二部分。13.如权利要求1所述的移动设备,其特征在于,所述空气通道包括:具有第一尺寸的第一部分;以及在所述第一尺寸和所述空气通道的出口端口处的第二较大尺寸之间弓形化的第二部分,所述第二部分的形状匹配所述平面元件在振荡时的范围。14.一种用于冷却移动设备的方法,所述方法包括:在所述移动设备内设置由至少第一散热表面限定的空气通道;将包括压电致动器的压电冷却设备以及平面元件至少部分地设...

【专利技术属性】
技术研发人员:Q·李J·J·安德森
申请(专利权)人:高通股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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