專利名稱：一種利用合成射流技術的強制風冷散熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于散熱裝置領域，尤其涉及一種用于電子器件散熱的強制風冷散熱
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
長久以來，散熱問題一直困擾著人們。以電子產(chǎn)品為例，隨著現(xiàn)代電子集成技術的發(fā)展，一些電子產(chǎn)品的發(fā)熱量也越來越大，熱失效問題日益嚴重。產(chǎn)品溫度過高將導致其工 作失常，甚至燒毀。強制風冷散熱作為一種成熟可靠的主動散熱手段越來越受到人們的青睞。但是傳統(tǒng)的強制風冷散熱器卻有著嚴重的缺陷I.傳統(tǒng)的強制風冷散熱器使用風扇攪動空氣，起到強化空氣對流的作用。但是風扇的壽命一般只有一千小時左右，這嚴重地限制了其使用范圍。例如，LED(發(fā)光二級管)的理論壽命可達十萬小時，而風扇一千小時左右的壽命遠遠低于LED的壽命。當風扇失效之后，LED的散熱就只能靠空氣自然對流，這將嚴重影響LED的發(fā)光效率和壽命。正是因為這個原因，目前LED廠家基本上放棄了使用傳統(tǒng)的強制風冷散熱器。2.傳統(tǒng)的強制風冷散熱器的噪音很大，主要是因為風扇長時間使用后軸承磨損產(chǎn)生的，此外風扇葉片切割、攪拌空氣也會產(chǎn)生噪音。這些噪音都是傳統(tǒng)強制風冷散熱器的自身結(jié)構(gòu)引起的，無法消除。在博物館、展覽館等具有靜音要求的場所就不適合使用。3.傳統(tǒng)的強制風冷散熱器長期工作后，表面附有大量灰塵，嚴重影響了其使用壽命、美觀和散熱能力，且很難清洗。4.傳統(tǒng)的強制風冷散熱器工作效率較低，比較耗費能源，不符合綠色環(huán)保的趨勢。綜上可知，傳統(tǒng)的強制風冷散熱器有很多缺點，在實際使用中存在著諸多不便。有必要發(fā)明一種工作更加可靠、使用壽命更長的新型風冷散熱器取代傳統(tǒng)的強制風冷散熱器。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其利用射流致動器產(chǎn)生空氣射流流體，無需風扇葉片就能產(chǎn)生氣流，工作壽命長，無噪音，不易沾染灰塵，易于清理，且根據(jù)實際需要自動控制出口氣流流速，與傳統(tǒng)風冷散熱器相比能量消耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較少。本實用新型的技術方案是提供一種利用合成射流技術的強制風冷散熱器，包括外周設置有多個肋片的太陽花式散熱器，在所述的太陽花式散熱器的上端面，設置有需冷卻的發(fā)熱電子器件，其特征是在太陽花式散熱器的下端，設置一個合成射流致動器；在所述合成射流致動器的振動膈膜端，設置環(huán)形噴嘴；在所述環(huán)形噴嘴的外側(cè)，設置狹縫噴口 ；所述的環(huán)形噴嘴經(jīng)通孔與狹縫噴口連通，所述狹縫噴口的開口朝向太陽花式散熱器的肋片；在合成射流致動器與太陽花式散熱器之間或在太陽花式散熱器上，設置一個溫度傳感器，所述的溫度傳感器與控制電路電連接，所述的控制電路與合成射流致動器振動膈膜或振動膈膜的振動源電連接。其所述的太陽花式散熱器與合成射流致動器經(jīng)緊固件連接為一體。其所述的通孔至少為一個。具體的，所述的狹縫噴口與太陽花式散熱器的肋片對應設置在同一軸線上。具體的，所述的合成射流致動器為至少一端帶有至少一個振動膈膜的零質(zhì)量射流致動器。進一步的，所述的控制電路包括常規(guī)的溫度反饋電路、振蕩電路和放大電路，所述溫度反饋電路的信號輸入端與溫度傳感器電連接，所述放大電路的輸出端與合成射流致動器的振動膈膜或振動膈膜的振動源電連接。更進一步的，所述的振動膈膜為壓電式振動膈膜或電磁式振動隔膜；所述振動膈·膜的振動源為壓電振子或電磁振子。與現(xiàn)有技術比較，本實用新型的優(yōu)點是I.利用射流致動器產(chǎn)生空氣射流流體，無需風扇葉片就能產(chǎn)生氣流，工作壽命長;2.合成射流致動器由于獨特的工作原理，基本無噪音；3.合成射流的進氣量和出氣量相等，是“零質(zhì)量射流”，不易沾染灰塵，且易于清理；4.合成射流利用高能量的氣旋吸卷周圍空氣一起運動，與傳統(tǒng)風冷散熱器相比非常節(jié)能，能量消耗低；5.結(jié)構(gòu)緊湊，整體體積小，占用空間較少。

圖I是本技術方案主要部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術方案的合成射流散熱器的控制電路的原理方框圖；圖3是本技術方案第一個實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本技術方案第一個實施例的俯視圖；圖5是本技術方案第一個實施例沿圖4中A-A線截取的側(cè)截面圖；圖6是本技術方案第一個實施的散熱器的剖面試圖；圖7是本技術方案第二個實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本技術方案第二個實施例的俯視圖；圖9是本技術方案第二個實施例沿圖4中B-B線截取的側(cè)截面圖。圖中I為環(huán)形噴嘴，2為狹縫噴口，3為振動膈膜，4為合成射流致動器，5為太陽花式散熱器，6為溫度傳感器，7為通孔，8為控制電路，9為緊固螺絲，10為連接導線，11為芯片，12為承載基板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。圖I中，本技術方案包括外周設置有多個肋片的太陽花式散熱器5，在太陽花式散熱器的下端，設置一個合成射流致動器4 ;在合成射流致動器振動膈膜3的一端，設置環(huán)形噴嘴I ;在所述環(huán)形噴嘴的外側(cè)，設置有狹縫噴口 2 ;所述的環(huán)形噴嘴經(jīng)通孔7與狹縫噴口連通，所述狹縫噴口的開口朝向太陽花式散熱器的肋片。在合成射流致動器與太陽花式散熱器之間或在太陽花式散熱器上，設置一個溫度傳感器6。由圖可知，合成射流致動器為至少一端帶有一個或數(shù)個振動膈膜的零質(zhì)量射流致動器，通過隔膜的振動產(chǎn)生引發(fā)空氣流動，合成射流致動器的出氣口與通孔形成氣流通道，環(huán)形噴嘴上設有狹縫噴口，合成射流致動器產(chǎn)生的氣流經(jīng)通孔進入環(huán)形噴嘴，再由狹縫噴口射出形成強勁的合成射流。其中，狹縫噴口與所述環(huán)形噴嘴相通，所述狹縫噴口的兩邊壁面在沿氣體流出方向平行或成一定角度。 太陽花式散熱器一端與合成射流致動器連接，另一端可根據(jù)實際要求與熱源(即需散熱的發(fā)熱電子器件)配合，圖中合成射流致動器與熱源配合的一端表面有溫度傳感器。由圖可知，合成射流致動器與環(huán)形噴嘴密閉配合，且密閉配合后合成射流致動器底部的振動膈膜與所述環(huán)形噴嘴底部留有一定空間。合成射流致動器底部的振動膈膜產(chǎn)生的氣流能通過所述通孔到達所述噴嘴，并從所述狹縫噴口射出。狹縫噴口與散熱器肋片對應設置在同一軸線上。合成射流技術是國外最近發(fā)展起來的一種新概念的流動控制技術。該技術的核心是合成射流致動器，它具有不需要氣源和外界質(zhì)量注入、結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)和集成等優(yōu)點。射流致動器通常由空腔、振動膈膜、噴口等部分組成，實質(zhì)上是一種單膜單腔單噴口的激勵器，其中振動膈膜通常為平板型或平板+弓形結(jié)構(gòu)。當振動膈膜向一個方向運動時，周圍流體通過噴口被吸入空腔；當振動膈膜向另一個方向運動時，流體從噴口噴出，并在噴流與周圍流體間形成了一個剪切層，剪切層卷起形成旋渦對(圓形噴口時為渦環(huán))。而后當振動膈膜背向噴口運動，再將周圍流體拽回空腔時，此時旋渦對在自身的誘導速度作用下已遠離噴口，幾乎不再受影響。所以當振動膈膜周期性振動時，會形成一系列的旋渦，旋渦不斷的往下游遷移。在遷移的過程中，旋渦能量不斷耗散，其相干結(jié)構(gòu)不斷逐漸消失，最后演變?yōu)樯y的湍流，與周圍的環(huán)境流體融為一體。周期性運動的振動膈膜導致噴口處不斷產(chǎn)生旋渦，旋渦源源不斷地將動量輸送到遠離噴口的流場中并且重復整個演化過程，在離開噴口一定距離后形成類似于定常射流的流型。圖2中，溫度傳感器與控制電路(圖中以信號發(fā)生電路來表示)電連接，所述的控制電路經(jīng)放大電路與合成射流致動器振動膈膜或振動膈膜的振動源(圖中以壓電振子來表示)電連接。很明顯，圖示中所述的溫度傳感器探知熱源的溫度并反饋到所述控制電路以調(diào)節(jié)振動膈膜的振動頻率，達到控制合成射流致動器出口流速的目的。由圖可知，控制電路包括溫度反饋電路、振蕩電路和放大電路，溫度反饋電路的信號輸入端與溫度傳感器電連接，所述放大電路的輸出端與合成射流致動器的振動膈膜或振動膈膜的振動源電連接。很明顯，這是一個帶有溫度反饋電路的振蕩-放大驅(qū)動電路，溫度傳感器探知熱源的溫度并反饋到控制電路，信號發(fā)生器發(fā)送脈沖信號，經(jīng)功率放大器放大后用來控制合成射流致動器的振動膈膜作往復振動運動。并根據(jù)反饋回來的溫度信息的高低，調(diào)節(jié)振動膈膜的振動頻率，從而控制合成射流散熱器的氣體出口流速，進行流速的自動控制，從而實現(xiàn)狹縫噴口所噴出冷卻風流之流速的自動控制。由于上述控制方法為現(xiàn)有技術，故其具體電路和連接關系在此不再敘述。在圖3 圖6中，本技術方案所涉及的環(huán)形噴嘴I內(nèi)腔底部有至少一個通孔7，通孔7與狹縫噴口 2相通。合成射流致動器4與環(huán)形噴嘴I密閉配合后，合成射流致動器4底部的振動膈膜3與環(huán)形噴嘴I內(nèi)腔底部留有一定的空間，振動膈膜3反復運動，帶動空氣經(jīng)通孔7進入環(huán)形噴嘴1，最終從狹縫噴口 2噴出形成氣旋，并帶動周圍空氣一起運動，形成氣流，對散熱器5進行散熱。 其散熱器5使用傳熱系數(shù)較高的材料制成，散熱表面積較大，內(nèi)腔底部用來安裝被冷卻物體，是具有一定平整度要求的平面，以減少與被冷卻物體之間的空隙，提高傳熱能力。在散熱器5底部有三個螺紋沉孔，通過螺栓9與合成射流致動器4配合。散熱器5底部有一開口，用于連接導線10的排布；所使用的連接導線10通過設置在散熱器5底部的開口引出。進一步的，合成射流致動器4與環(huán)形噴嘴I密閉配合后，與芯片11的承載基板12及太陽花式散熱器5用螺栓9安裝配合，狹縫噴口 2與散熱器5肋片對應設置在同一軸線上。接通電源后，合成射流致動器4的振動膈膜3反復運動，氣體通過通孔7進入環(huán)形噴嘴1，再由狹縫噴口 2射出形成強勁的合成射流，對太陽花式散熱器5進行散熱，熱源的溫度由溫度傳感器6探知并反饋到合成射流散熱器的控制電路8，以控制其出口冷卻氣體的流速。圖7 圖9給出了本技術方案的另一個實施例，與前一個實施例不同的是，合成射流致動器4及散熱器5及環(huán)形噴嘴I根據(jù)實際需求都做了結(jié)構(gòu)上的改變。很明顯的，在實施例一中，太陽花式散熱器的散熱肋片在其上部，發(fā)熱源(發(fā)熱芯片)位于太陽花式散熱器的下部，太陽花式散熱器的縱剖面類似于英文字母“U”，是一個下凹的結(jié)構(gòu)形式。而在本實施例中，太陽花式散熱器類似一個瓶子蓋的結(jié)構(gòu)形式，發(fā)熱源(發(fā)熱芯片)位于太陽花式散熱器的頂部。較第一個實施例，本實施例結(jié)構(gòu)更加緊湊，環(huán)形噴嘴I縮短，合成射流致動器4為圓柱形，太陽花式散熱器5結(jié)構(gòu)也有變化，散熱面積更大。本實施例與第一個實施例的技術方案基本相同，合成射流致動器4與環(huán)形噴嘴I密閉配合后，與承載芯片11的基板12及太陽花式散熱器5用螺栓9安裝配合，狹縫噴口 2與散熱器5肋片對應設置早同一軸線上，接通電源后合成射流致動器4的振動膈膜3反復運動，氣體通過通孔7進入環(huán)形噴嘴1，再由狹縫噴口 2射出形成強勁的合成射流，對太陽花式散熱器5進行散熱，熱源的溫度由溫度傳感器6探知并反饋到合成射流散熱器的控制電路8，以控制其出口流速。所使用的連接導線10通過散熱器5底部開口排出。由于本技術方案采用合成射流致動器作為空氣流體的驅(qū)動源，無需風扇葉片就能產(chǎn)生氣流，避免了現(xiàn)有風扇式強冷裝置的諸多缺陷，其工作壽命長，無噪音，不易沾染灰塵，易于清理，與傳統(tǒng)風冷散熱器相比能量消耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較少，散熱冷卻效果更 佳。本實用新型可廣泛用于電子產(chǎn)品/半導體器件的強制散熱領域。
權(quán)利要求1.一種利用合成射流技術的強制風冷散熱器，包括外周設置有多個肋片的太陽花式散熱器，在所述的太陽花式散熱器的上端面，設置有需冷卻的發(fā)熱電子器件，其特征是 在太陽花式散熱器的下端，設置一個合成射流致動器； 在所述合成射流致動器的振動膈膜端，設置環(huán)形噴嘴； 在所述環(huán)形噴嘴的外側(cè)，設置狹縫噴口 ； 所述的環(huán)形噴嘴經(jīng)通孔與狹縫噴口連通，所述狹縫噴口的開口朝向太陽花式散熱器的肋片； 在合成射流致動器與太陽花式散熱器之間或在太陽花式散熱器上，設置一個溫度傳感器，所述的溫度傳感器與控制電路電連接，所述的控制電路與合成射流致動器振動膈膜或振動膈膜的振動源電連接。
2.按照權(quán)利要求I所述的利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其特征是所述的太陽花式散熱器與合成射流致動器經(jīng)緊固件連接為一體。
3.按照權(quán)利要求I所述的利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其特征是所述的通孔至少為一個。
4.按照權(quán)利要求I所述的利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其特征是所述的狹縫噴口與太陽花式散熱器的肋片對應設置在同一軸線上。
5.按照權(quán)利要求I所述的利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其特征是所述的合成射流致動器為至少一端帶有至少一個振動膈膜的零質(zhì)量射流致動器。
6.按照權(quán)利要求I所述的利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其特征是所述的控制電路包括常規(guī)的溫度反饋電路、振蕩電路和放大電路，所述溫度反饋電路的信號輸入端與溫度傳感器電連接，所述放大電路的輸出端與合成射流致動器的振動膈膜或振動膈膜的振動源電連接。
7.按照權(quán)利要求I所述的利用合成射流技術的強制風冷散熱器，其特征是所述的振動膈膜為壓電式振動膈膜或電磁式振動隔膜；所述振動膈膜的振動源為壓電振子或電磁振子。
專利摘要一種利用合成射流技術的強制風冷散熱器，屬散熱裝置領域。包括外周設置有多個肋片的太陽花式散熱器，在太陽花式散熱器上端面設置有發(fā)熱電子器件，其在太陽花式散熱器下端設置一個合成射流致動器；在合成射流致動器的振動膈膜端設置環(huán)形噴嘴；在環(huán)形噴嘴外側(cè)設置狹縫噴口；環(huán)形噴嘴經(jīng)通孔與狹縫噴口連通，狹縫噴口的開口朝向太陽花式散熱器肋片；在合成射流致動器與太陽花式散熱器之間或在太陽花式散熱器上，設置與控制電路連接的溫度傳感器，控制電路與合成射流致動器振動膈膜的振動源電連接。與傳統(tǒng)風冷散熱器相比，其工作壽命長，能根據(jù)實際需要自動控制出口氣流流速，能量消耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較少。適用于電子產(chǎn)品的強制散熱領域。
文檔編號H05K7/20GK202652794SQ20122015783
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者呂慧峰, 李抒智 申請人:上海半導體照明工程技術研究中心