用于封闭和开放设备的基于MEMS的冷却系统技术方案

描述了一种包括主动冷却系统的系统。主动冷却系统包括与流体连通并被配置为使用振动运动引导流体朝向一个或多个发热结构的表面的冷却元件。热量从发热结构传递到流体。系统被配置成使得流体沿着从一个或多个发热结构的表面经过温度低于发热结构的表面的结构的路径。该结构从流体中吸收热量。该结构在系统内并且远离主动冷却系统。离主动冷却系统。离主动冷却系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于封闭和开放设备的基于MEMS的冷却系统
[0001]对其他申请的交叉引用本申请要求于2020年9月16日提交的题为“MEMS BASED COOLING SYSTEM FOR CLOSED DEVICES”的美国临时专利申请第63/079,448号和于2019年12月17日提交的题为“AIRFLOW CONTROL SYSTEM IN PIEZOCESVIC DEVICES”的美国临时专利申请第62/949,383号的优先权，出于所有目的，两者均通过引用并入本文。

技术介绍

[0002]随着计算设备在速度和计算能力上的提高，计算设备产生的热量也会增加。已经提出了各种机制来解决热量的产生。主动设备(例如风扇)可用于驱动空气通过大型计算设备(例如笔记本计算机或台式计算机)。被动冷却设备(例如散热器)可用于较小的移动计算设备，例如智能手机、虚拟现实设备和平板计算机。然而，这种主动和被动设备可能无法充分冷却移动设备(例如智能手机)和更大的设备(例如笔记本计算机和台式计算机)。因此，需要用于计算设备的额外冷却解决方案。
附图说明
[0003]在以下详细描述和附图中公开了本专利技术的各种实施例。
[0004]图1A
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1E描绘了包括中心锚定的冷却元件的主动冷却系统的实施例。
[0005]图2A
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2B描绘了可用于包括中心锚定的冷却元件的主动冷却系统中的冷却元件的实施例。
[0006]图3A
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3B描绘了可用于包括中心锚定的冷却元件的主动冷却系统中的冷却元件的实施例。
[0007]图4A
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4C是描绘主动冷却系统的实施例的图表。
[0008]图5A
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5E描绘了形成在瓦片中的主动冷却系统的实施例。
[0009]图6A
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6B描绘了在设备中使用的主动冷却系统的实施例。
[0010]图7A
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7B描绘了在设备中使用的主动冷却系统的实施例。
[0011]图8描绘了如在智能手机中使用的主动冷却系统的实施例。
[0012]图9A
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9B描绘了如在封闭智能手机中使用的主动冷却系统的实施例。
[0013]图10A
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10D描绘了具有和不具有冷却系统的智能手机的实施例和性能。
[0014]图11A
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11C描绘了具有和不具有冷却系统的笔记本计算机的实施例的性能。
[0015]图12A
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12D描绘了具有和不具有冷却系统的笔记本计算机的实施例的性能。
具体实施方式
[0016]本专利技术可以以多种方式实施，包括作为过程；仪器；系统；物质的组成；包含在计算机可读存储介质上的计算机程序产品；和/或处理器，例如被配置为执行存储在联接到处理器的存储器上和/或由其提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施方式或本专利技术可以采用的任何其他形式可以称为技术。通常，在本专利技术的范围内可以改变所公开过程的步骤
的顺序。除非另有说明，被描述为被配置为执行任务的诸如处理器或存储器之类的部件可以被实现为被临时配置为在给定时间执行任务的通用部件或被制造为执行任务的特定部件。如本文所用，术语“处理器”是指一个或多个设备、电路和/或处理核心，其被配置为处理数据，例如计算机程序指令。
[0017]下面提供了本专利技术的一个或多个实施例的详细描述以及说明本专利技术原理的附图。结合这些实施例描述了本专利技术，但本专利技术不限于任何实施例。本专利技术的范围仅由权利要求书限定，并且本专利技术包括许多替代、修改和等同物。在以下描述中阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。这些细节是为了举例的目的而提供的，并且本专利技术可以根据权利要求书来实践，而无需这些特定细节中的一些或全部。为清楚起见，与本专利技术相关的
中已知的技术材料并未详细描述，以免不必要地混淆本专利技术。
[0018]随着半导体器件变得越来越强大，操作过程中产生的热量也越来越大。例如，诸如智能手机、平板计算机、笔记本计算机和虚拟现实设备等移动设备的处理器可以以高时钟速度运行，但会产生大量热量。由于产生的热量，处理器可能仅在相对较短的时间内全速运行。在此时间到期后，将发生节流(例如，处理器时钟速度减慢)。虽然节流可以减少热量的产生，但它也会对处理器速度产生不利影响，并且从而影响使用处理器的设备的性能。随着技术向5G及以后发展，这个问题预计会加剧。
[0019]较大的设备，如笔记本计算机或台式计算机，包括具有旋转叶片的电风扇。风扇可响应内部部件温度升高而通电。风扇驱动空气通过较大的设备来冷却内部部件。然而，这种风扇对于诸如智能手机的移动设备或诸如平板计算机的较薄的设备来说通常太大。由于存在于部件表面的空气边界层，风扇也可能具有有限的功效，为穿过需要冷却的热表面的气流提供有限的空气速度，并且可能产生过量的噪音。被动冷却解决方案可能包括诸如散热器和热管或均热板的部件以将热量传递到热交换器。尽管散热器在一定程度上减轻了热点处的温度升高，但可能无法充分解决当前和未来设备中产生的热量。类似地，热管或均热板可能提供的热量不足以去除产生的过多热量。
[0020]计算设备的不同配置进一步使热管理复杂化。例如，诸如笔记本计算机的计算设备经常对外部环境开放，而诸如智能手机的其他计算设备通常对外部环境封闭。因此，用于开放设备(例如风扇)的主动热管理解决方案可能不适用于封闭设备。将加热流体从计算设备内部驱动到外部环境的风扇对于诸如智能手机的封闭计算设备来说可能太大并且可能提供有限的流体流动。此外，即使风扇可以并入封闭计算设备中，封闭计算设备也没有用于加热流体的出口。因此，由这种开放设备机制提供的热管理可能具有有限的功效。即使对于开放计算设备，入口和/或出口的位置也可以针对不同设备进行不同配置。例如，笔记本计算机中用于风扇驱动的流体流的出口可能需要远离用户的手或位于加热流体的流出物中的其他结构。这样的配置不仅防止了用户的不适，而且还允许风扇提供所需的冷却。具有不同配置的另一移动设备可能需要不同地配置入口和/或出口，可能降低此类热管理系统的功效并且可能阻止使用此类热管理系统。因此，需要用于改进计算设备中的冷却的机制。
[0021]描述了一种包括主动冷却系统的系统。主动冷却系统包括与流体连通并被配置为使用振动运动引导流体朝向一个或多个发热结构的表面的冷却元件。热量从发热结构传递到流体。该系统被配置成使得流体沿着从一个或多个发热结构的表面经过温度低于发热结构的表面的结构的路径。该结构从流体中吸收热量。该结构在系统内并且远离主动冷却系
统。
[0022]在一些实施例中，该系统被配置成使得流体沿着从一个或多个发热结构的表面经过该结构的路径并返回到主动冷却系统。因此，系统可以是封闭系统。该系统可包括至少一个允许与外部环境流体连通的通风口。因此，该系统可以是开放系统。在这样的实施例中，系统被配置成使得流体沿着从一个或多个发热结构的表面经过该结构的路径并通过一个或多个通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：主动冷却系统，其包括冷却元件，该冷却元件与流体连通且被配置为使用振动运动引导流体朝向至少一个发热结构的表面以从所述至少一个发热结构提取热量；其中，所述系统被配置为使得所述流体沿着从所述至少一个发热结构的表面经过温度比所述至少一个发热结构的表面更低的结构的路径，所述结构从所述流体吸收热量，所述结构在所述系统内并且远离所述主动冷却系统。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置为使得所述流体沿着从所述至少一个发热结构的表面经过所述结构的路径并返回到所述主动冷却系统。3. 根据权利要求1所述的系统，还包括：至少一个通风口，其允许与外部环境流体连通；且其中系统被配置成使得所述流体沿着从至少一个发热结构的表面经过所述结构的路径并通过所述至少一个通风口离开所述系统到所述外部环境。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述冷却元件包括第一侧和第二侧，所述第一侧在所述至少一个发热结构的远侧并且与所述流体连通，所述第二侧在所述至少一个发热结构的近侧，所述冷却元件被配置成使用所述振动运动以引导流体从所述第一侧到所述第二侧，使得所述流体朝向所述至少一个发热结构的表面行进。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述主动冷却系统还包括支撑结构，并且其中所述冷却元件选自中心锚定的冷却元件和边缘锚定的冷却元件，所述中心锚定的冷却元件具有中心区域和周边，所述中心锚定的冷却元件在所述中心区域处由所述支撑结构支撑，所述周边的至少一部分未被钉扎，所述边缘锚定的冷却元件具有中心部分和边缘，所述边缘锚定的冷却元件在所述边缘处由所述支撑结构支撑并在其中具有至少一个孔。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括盖子，并且所述主动冷却系统包括入口，所述主动冷却系统被配置为将靠近所述入口的所述盖子的区域的外表面温度降低至少五摄氏度。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主动冷却系统具有不超过两毫米的厚度。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个发热结构具有在第一时间具有特征节流点的特征功率对时间曲线，所述至少一个发热结构具有在第二时间具有主动冷却节流点主动冷却功率对时间曲线，所述第一时间小于所述第二时间。9.一种系统，其包括：主动冷却系统，其包括多个冷却单元，所述多个冷却单元中的每个都包括冷却元件，其与流体连通并且被配置为使用振动运动引导所述流体朝向至少一个发热结构的表面以提取来自所述至少一个发热结构的热量；其中，所述系统被配置为使得所述流体沿着从所述至少一个发热结构的表面经过所述系统内的结构的路径，所述结构从所述流体吸收热量，所述结构在所述系统内且远离所述主动冷却系统。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统被配置为使得所述流体沿着从所述至少一个发热结构的表面经过所述结构的路径并返回到所述主动冷却系统。11. 根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：福珞尔系统公司，
类型：发明
国别省市：