申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2017-12-25

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN108054146B

主分类号：H01L23/34

分类号：H01L23/34;H01L23/367

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2018.06.12#实质审查的生效;2018.05.18#公开

摘要：本发明公开了一种基于离子风的平面膜式芯片散热装置，包括：高压发生器，高压发生器用于将输入的第一交流电转换为第一直流电，其中，第一直流电的电压大于第一交流电的电压；离子风发生组件，离子风发生组件包括在同一平面上分离设置的板电极和线电极，线电极与板电极的一侧边相距预设距离，线电极和板电极中的一个连接到第一直流电的正极端、另一个连接到第一直流电的负极端，其中，离子风发生组件用以贴设在芯片表面，离子风发生组件在第一直流电的作用下产生离子风以对芯片进行散热。根据本发明的装置，不仅能够提高散热效果，降低能耗，而且体积和质量均较小，适于应用于高精密电子器件。

主权项：1.一种基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，包括：高压发生器，所述高压发生器用于将输入的第一交流电转换为第一直流电，其中，所述第一直流电的电压大于所述第一交流电的电压；高压发生器包括变压器和整流器，所述第一交流电的电压为220V，所述第一直流电的电压为3kV～40kV；离子风发生组件，所述离子风发生组件包括在同一平面上分离设置的板电极和线电极，所述线电极与所述板电极的一侧边相距预设距离，所述线电极和所述板电极中的一个连接到所述第一直流电的正极端、另一个连接到所述第一直流电的负极端，其中，所述离子风发生组件用以贴设在芯片表面，所述离子风发生组件在所述第一直流电的作用下产生离子风以对所述芯片进行散热；所述板电极为矩形金属板，所述线电极为金属丝；所述矩形金属板的厚度为0.1mm～0.2mm，所述金属丝的直径为0.05mm；所述线电极和所述板电极集成设置为膜式结构以构成所述离子风发生组件，满足板电极和线电极处于同一平面；所述板电极的一侧边开设锯齿；所述预设距离与阈值电压呈正相关关系，其中，当所述第一直流电的电压大于阈值电压时，所述离子风发生组件不产生离子风。

全文数据：基于离子风的平面膜式芯片散热装置技术领域[0001]本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种基于离子风的平面膜式芯片散热装置。背景技术[0002]电子器件中芯片的发热会对电子器件的性能产生较大影响。为加快芯片的散热，电子器件中大多设置有风扇。而风扇占用体积较大，且运行时会产生噪声。[0003]目前，相关技术开始对离子风进行深入研究，即通过对两个电极进行通电，以在两个电极之间形成离子风。然而目前产生离子风的装置大多是针-针电极、针-网电极等立体结构，若通过该装置对芯片进行散热，仍然存在占用空间较大的问题。发明内容[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于离子风的平面膜式芯片散热装置，不仅能够提高散热效果，降低能耗，而且体积和质量均较小。[0005]为达到上述目的，本发明提出的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，包括:高压发生器，所述高压发生器用于将输入的第一交流电转换为第一直流电，其中，所述第一直流电的电压大于所述第一交流电的电压;离子风发生组件，所述离子风发生组件包括在同一平面上分离设置的板电极和线电极，所述线电极与所述板电极的一侧边相距预设距离，所述线电极和所述板电极中的一个连接到所述第一直流电的正极端、另一个连接到所述第一直流电的负极端，其中，所述离子风发生组件用以贴设在芯片表面，所述离子风发生组件在所述第一直流电的作用下产生离子风以对所述芯片进行散热。[0006]根据本发明实施例的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，离子风发生组件包括在同一平面上分离设置的板电极和线电极，且线电极与板电极的一侧边相距预设距离，离子风发生组件可贴设在芯片表面，当板电极和线电极分别连接到直流高压两端时，可产生离子风以对芯片进行散热，由此，不仅能够提高散热效果，降低能耗，而且体积和质量均较小，适于应用于高精密电子器件。[0007]另外，根据本发明上述实施例提出的基于离子风的平面膜式芯片散热装置还可以具有如下附加的技术特征：[0008]根据本发明的一个实施例中，所述板电极为矩形金属板，所述线电极为金属丝。[0009]进一步地，所述矩形金属板的厚度为0.Imm〜0.2mm，所述金属丝的直径为0.05mm。[0010]根据本发明的一个实施例，所述线电极和所述板电极集成设置为膜式结构以构成所述离子风发生组件。[0011]根据本发明的一个实施例，所述板电极的一侧边开设锯齿。[0012]其中，所述预设距离与阈值电压呈正相关关系，其中，当所述第一直流电的电压大于阈值电压时，所述离子风发生组件不产生离子风。[0013]根据本发明的一个实施例，所述第一交流电的电压为220V，所述第一直流电的电压为3kV〜40kV。附图说明[0014]图1为根据本发明实施例的基于离子风的平面膜式芯片散热装置的方框示意图；[0015]图2为根据本发明一个实施例的高压发生器的电路图；[0016]图3为根据本发明一个实施例的离子风发生组件的结构示意图；[0017]图4为根据本发明一个实施例的离子风发生组件在芯片上产生气流的示意图；[0018]图5为根据本发明另一个实施例的离子风发生组件的结构示意图。具体实施方式[0019]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0020]下面结合附图来描述本发明实施例的基于离子风的平面膜式芯片散热装置。[0021]图1为根据本发明实施例的基于离子风的平面膜式芯片散热装置的方框示意图。[0022]如图1所示，本发明实施例的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，包括高压发生器10和离子风发生组件20。[0023]其中，高压发生器10用于将输入的第一交流电转换为第一直流电，其中，第一直流电的电压大于第一交流电的电压。[0024]如图2所示，高压发生器10可包括变压器11和整流器12。[0025]在本发明的一个实施例中，第一交流电的电压为220V，第一直流电的电压为3kV〜40kV。也就是说，对于高压发生器10输入的220V的第一交流电，在通过变压器11对进行升压后，再通过整流器12进行整流，然后通过极性电容C进行滤波，可输出3kV〜40kV的第一直流电。[0026]如图1和图3所示，离子风发生组件20包括在同一平面上分离设置的板电极21和线电极22,线电极22与板电极21的一侧边相距预设距离d。其中，线电极21和板电极22中的一个连接到第一直流电的正极端、另一个连接到第一直流电的负极端。例如，可将板电极22连接到第一直流电的正极端，并将线电极21连接到第一直流电的负极端。[0027]如图4所示，离子风发生组件20可贴设在芯片表面，离子风发生组件20可在第一直流电的作用下产生离子风以对芯片进行散热。[0028]在实际工艺中，可将板电极21和线电极22分别贴设在芯片表面，满足板电极21和线电极22处于同一平面，且线电极22与板电极21靠近线电极22的一侧边相距预设距离即可。或者，可先通过相关加工工艺将线电极22和所述板电极21集成设置为膜式结构以构成离子风发生组件20,在后续工艺中可直接将膜式结构的离子风发生组件20整体贴设在芯片表面。[0029]当高压发生器10接入第一交流电时，可将第一交流电转换为电压较高的第一直流电，离子风发生组件20中的板电极21和线电极22由于分别连接到第一直流电的两端，因而在板电极21和线电极22之间可在低电流高电压的作用下形成稳定的高压电场，并将周围空气电离形成离子体，离子体在电场的作用下由板电极21处定向移动到线电极22处，或者由线电极22处定向移动到板电极21处，从而形成离子风即图4所示的气流，达到对芯片进行散热的目的。[0030]在一个具体实施例中，板电极为矩形金属板，矩形金属板的厚度为0.Imm〜0.2_，线电极为金属丝，金属丝的直径为〇.〇5mm。通过将厚度较小的矩形金属板和直径较小的金属丝设置在同一平面上，使得本发明实施例的离子风发生组件形成片状结构，体积和质量均较小，因而本发明实施例的装置尤其适用于精密器件和对小型化要求较为苛刻的电子设备，例如电脑的处理器等。[0031]在本发明的其他实施例中，还可将芯片与离子风发生组件20设置在一个腔体，如散热盒之内，从而能够使散热盒内的空气流动，实现对芯片的散热。由于片状结构的离子风发生组件20体积和质量均较小，散热盒的体积和质量也对应较小。[0032]在本发明的一个实施例中，如图5所示，板电极22的一侧边可开设锯齿，能够增大离子风的风量和提高离子风的均匀性。[0033]需要说明的是，当第一直流电的电压大于阈值电压时，离子风发生组件不产生离子风。而上述的预设距离与该阈值电压呈正相关关系。因此，为确定预设距离和第一直流电的电压的大小，可预先测定预设距离与阈值电压之间的关系。[0034]在本发明的一个具体实施例中，当板电极22为铜板，且板电极22连接到第一直流电的正极端、线电极21连接到第一直流电的负极端时，预设距离d和阈值电压UO的关系可如表1所示。[0035]表1[0036][0037]当板电极22为铜板，且板电极22连接到第一直流电的负极端、线电极21连接到第一直流电的正极端时，预设距离d和阈值电压UO的关系可如表2所示。[0038]表2[0039][0040]当板电极22为一侧边开设锯齿的铜板，且板电极22连接到第一直流电的正极端、线电极21连接到第一直流电的负极端时，预设距离d和阈值电压UO的关系可如表3所示。[0041]表3[0042][0043]当板电极22为一侧边开设锯齿的铜板，且板电极22连接到第一直流电的负极端、线电极21连接到第一直流电的正极端时，预设距离d和阈值电压UO的关系可如表4所示。[0044]表4[0045][0046]结合表1至表4,在不同样式的铜板是否开设锯齿）、不同的电极连接方式下，设定适宜的预设距离d，并将第一直流电的电压控制在对应的阈值电压UO以内，便可使离子风发生组件20产生离子风以实现散热功能。[0047]通过实际实验测定，将上述的离子风发生组件贴设在电脑的处理器上，当板电极和线电极相距l〇mm、供给板电极和线电极的电压为5-6KV时，电晕功率为1.5W，相对于一个配有IW外置风扇的电脑来说，传热系数提升约2.5倍。该离子风发生组件能够降低芯片温度HTC〜20°C，而普通外置风扇要达到这种散热效果，其功率须达到4W左右。因而在相同的散热效果下，本发明实施例的散热装置能够降低单机能耗1.5W左右。[0048]综上所述，根据本发明实施例的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，离子风发生组件包括在同一平面上分离设置的板电极和线电极，且线电极与板电极的一侧边相距预设距离，离子风发生组件可贴设在芯片表面，当板电极和线电极分别连接到直流高压两端时，可产生离子风以对芯片进行散热，由此，不仅能够提高散热效果，降低能耗，而且体积和质量均较小，适于应用于高精密电子器件。[0049]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0050]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0051]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0052]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0053]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0054]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

权利要求：1.一种基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，包括：高压发生器，所述高压发生器用于将输入的第一交流电转换为第一直流电，其中，所述第一直流电的电压大于所述第一交流电的电压；离子风发生组件，所述离子风发生组件包括在同一平面上分离设置的板电极和线电极，所述线电极与所述板电极的一侧边相距预设距离，所述线电极和所述板电极中的一个连接到所述第一直流电的正极端、另一个连接到所述第一直流电的负极端，其中，所述离子风发生组件用以贴设在芯片表面，所述离子风发生组件在所述第一直流电的作用下产生离子风以对所述芯片进行散热。2.根据权利要求1所述的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，所述板电极为矩形金属板，所述线电极为金属丝。3.根据权利要求2所述的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，所述矩形金属板的厚度为〇.1_〜〇.2_，所述金属丝的直径为0.05_。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，所述线电极和所述板电极集成设置为膜式结构以构成所述离子风发生组件。5.根据权利要求4所述的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，所述板电极的一侧边开设锯齿。6.根据权利要求5所述的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，所述预设距离与阈值电压呈正相关关系，其中，当所述第一直流电的电压大于阈值电压时，所述离子风发生组件不产生离子风。7.根据权利要求6所述的基于离子风的平面膜式芯片散热装置，其特征在于，所述第一交流电的电压为220V，所述第一直流电的电压为3kV〜40kV。

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