專利名稱：壓電風扇、采用其冷卻微電子裝置的方法和含有其的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
所公開的本發(fā)明的實施例總體上涉及微電子裝置的熱管理，更具體而 言，涉及壓電風扇。
背景技術：
根據(jù)所謂的壓電效應，在受到機械應變作用時，壓電材料能夠生成電 壓。壓電效應也能反向作用，使得在受到外加電壓作用時，可以使壓電材 料略微改變形狀。壓電材料己經(jīng)被用作了壓電冷卻風扇中的部件，其中，
使附著至壓電墊片(patch)的葉片發(fā)生振動，以產(chǎn)生氣流。但是，壓電風 扇的性能顯著地受工作條件的影響，例如，海拔高度、任何背景氣流和制 造變異性。迄今，微電子行業(yè)尚未開發(fā)出用于壓電風扇的低成本、小尺寸 有源反饋控制器，從而在不同的系統(tǒng)邊界條件和不斷變化的工作條件下獲 得理想的偏轉(zhuǎn)和性能。


通過閱讀下述結(jié)合附圖給出的詳細說明，所公開的實施例能夠得到更 好的理解，其中
圖1-6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的各種壓電風扇的側(cè)面正視圖； 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的微電子裝置的冷卻方法的流程圖； 圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的有源反饋控制器的操作的圖示；
以及
圖9是包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸流風扇的系統(tǒng)的示意性圖示。 為了圖示的簡化和清晰起見，附圖只示出了一般性的構(gòu)造方式，并且 可能省略公知特征和技術的說明和細節(jié)，從而避免對所描述的本發(fā)明的實 施例的討論造成不必要的混淆。此外，附圖中的元件未必一定是按比例繪 制的。例如，為了有助于增進對本發(fā)明的實施例的理解，可能相對于其他 元件夸大了附圖中的一些元件的尺寸。不同的附圖中的相同的附圖標記表 示相同的元件。
如果在說明書和權(quán)利要求中出現(xiàn)了 "第一"、"第二"、"第三"、"第四" 等詞語，那么其用于對類似的元件進行區(qū)分，而未必是用來描述特定的次 序或時間順序。應當理解，在適當?shù)那闆r下，所采用的這些詞語是可互換 的，因而文中描述的本發(fā)明的實施例(例如)能夠按照圖示或文中描述的 之外的順序來操作。類似地，如果文中將一種方法描述為包括一系列步驟， 那么文中給出的這些步驟的順序未必是能夠執(zhí)行這樣的步驟的唯一順序， 有可能省略所給出的某些步驟，和/或有可能將文中未描述的某些其他步驟 添加至所述方法。此外，詞語"包含"、"包括"、"具有"及其任何變型旨 在涵蓋非排他性包括，因而包括一系列要素的過程、方法、物品和設備未 必一定限于這些要素，而是可以包括未明確列舉的或者這樣的過程、方法、 物品或設備所固有的其他要素。
如果說明書和權(quán)利要求中存在"左"、"右"、"前"、"后"、"頂部"、"底 部"、"之上"、"之下"等詞語，那么其僅用于描述性用途，而未必用于說 明永久性的相對位置。應當理解，在適當?shù)那闆r下，所采用的這些詞語是 可互換的，因而文中描述的本發(fā)明的實施例(例如)能夠按照圖示或文中 描述的以外的取向來操作。文中采用的"耦合" 一詞被定義為按照電或非 電的方式直接或間接連接。文中被描述為彼此"相鄰"的物體可以彼此直 接接觸，相互靠近或者彼此處于同一個一般區(qū)域內(nèi)，具體根據(jù)采用所述短 語的語境確定。文中出現(xiàn)的短語"在一個實施例中"未必都是指同一個實 施例。
具體實施例方式
在本發(fā)明的一個實施例中，壓電風扇包括葉片、與所述葉片相鄰的壓 電致動器墊片以及與所述壓電致動器墊片或所述葉片相鄰的壓電傳感器墊 片。所述壓電傳感器墊片測量與系統(tǒng)中的偏轉(zhuǎn)導致的應變成比例的電壓， 其中，所述偏轉(zhuǎn)是由所述壓電致動器墊片的操作引起的，并且所述壓電傳 感器墊片利用所述電壓生成提供給有源反饋控制器的輸入信號，所述有源 反饋控制器將調(diào)整所述葉片的振動幅度，以滿足理想的冷卻技術指標。所
述壓電風扇在軸流風扇等的氣流內(nèi)的操作等可能導致葉片振動幅度的變 化。所述壓電傳感器墊片測量這些變化，并且與所述有源反饋控制器一同 來實現(xiàn)對壓電風扇系統(tǒng)的調(diào)整，從而使所述系統(tǒng)保持在理想的冷卻技術指 標內(nèi)。
現(xiàn)在參考附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇100的側(cè)面正視 圖。如圖l所示，壓電風扇100包括葉片110、與葉片110相鄰的壓電致動 器墊片120以及與壓電致動器墊片120相鄰的壓電傳感器墊片130。從壓電 傳感器墊片130相當緊密地靠近葉片110的意義上來講，也可以認為壓電 傳感器墊片130與葉片110相鄰。但是，可以看出，在圖1所示的實施例 中，與靠近葉片110的程度相比，實際上壓電傳感器墊片130更加靠近壓 電致動器墊片120。在本發(fā)明的其他實施例(在接下來的將在下文予以說明 的附圖中示出了其中的一些)中，可以顛倒這一情況，即相對于與壓電致 動器墊片120的接近程度而言，壓電傳感器墊片130實際上更加靠近葉片 110。在文中描述的所有實施例中，就相鄰元件彼此相當緊密地靠近的意義 而言，所描述的壓電風扇的壓電傳感器墊片與葉片和壓電致動器墊片中的 至少一個相鄰。通過對每一個這樣的實施例的說明，壓電傳感器墊片實際 上更加靠近葉片還是更加靠近壓電致動器墊片將變得顯而易見。
在至少一個實施例中，壓電傳感器墊片130能夠產(chǎn)生含有與壓電風扇 100的操作相關的信息的電信號。例如，壓電致動器墊片120可以導致偏轉(zhuǎn)， 所述偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生因壓電傳感器墊片130內(nèi)的對應應變生成的電壓，并且之 后可以根據(jù)這一生成電壓調(diào)整提供給壓電風扇100的電壓起伏，以便實現(xiàn) 某一性能標準，在下文中將對其進一步討論。
壓電致動器墊片120包括位于電極122和123之間的壓電層121。粘結(jié) 層124位于電極122和葉片110之間。類似地，壓電傳感器墊片130包括 位于電極132和電極133之間的壓電陶瓷層131。在圖示的實施例中，粘結(jié) 層134位于電極132和電極123之間。作為一個例子，粘結(jié)層124和粘結(jié) 層134 (如果其存在的話)可以是環(huán)氧樹脂層等，其既能夠使壓電風扇100 的部件相互實際附著，又能夠使壓電風扇100的部件相互絕緣或者與某一 其他物體絕緣。
在不同的實施例中，在壓電風扇100中省掉了粘結(jié)層134,而在這樣情
況下將對最后一個電極層(即，距離葉片最遠的電極層)獨立布線，以便
從壓電傳感器墊片130捕獲測量電壓。在后一種實施例中，可以將各種層 都共同燒結(jié)(cofired)到一起，從而消除了對粘結(jié)層134的需求，并且有 可能實現(xiàn)性能的提高。文中示出的各種壓電風扇實施例具有處于葉片和壓 電傳感器墊片之間的壓電致動器墊片。盡管這些實施例中的每一個均示出 了處于壓電致動器墊片和壓電致動器墊片之間的粘結(jié)層(對應于粘結(jié)層 134)，但是每一實施例都可以具有其中省掉了這樣的粘結(jié)層的變型(未示 出)，正如剛剛討論過的可以從壓電風扇100中省掉粘結(jié)層134—樣。在缺 少這樣的粘結(jié)層的(未示出的)實施例中，相鄰的壓電致動器墊片和壓電 傳感器墊片的最外側(cè)電極可以彼此直接接觸。
例如，葉片110可以由聚脂薄膜、塑料、鋼或者其他金屬等制成。作 為另一個例子，電極122、 123、 132和133可以由諸如鎳、銀、鈀等的高 度導電的材料制成。在一個實施例中，電極122、 123、 132和133具有處 于大約3微米和大約8微米之間的厚度。作為又一個例子，壓電層121和 131可以由鈦酸鉛鋯(PZT)或諸如鈦酸鉍等的無鉛壓電材料制成。或者， 壓電層121和131可以由包括壓電陶瓷和壓電聚合物的另一壓電材料制成。 在一個實施例中，壓電層121和131各自具有不大于30微米左右的厚度。 一般而言，應當使壓電傳感器墊片盡可能地薄。
在一個實施例中，壓電風扇100 (與根據(jù)本發(fā)明的其他實施例的壓電風 扇類似)可以具有包括葉片110在內(nèi)的多個葉片，可以使所有的葉片都發(fā) 生振動，從而進一步增強壓電風扇的熱管理能力。在同一個實施例中或者 在另一個實施例中，可以使所述壓電風扇與多個系統(tǒng)兼容，從而降低成本 并提高效率。
如前所述，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的壓電風扇。應當注 意，在圖1中，壓電傳感器墊片130和壓電致動器墊片120 二者都位于葉 片110的第一側(cè)。但是，如上文指出的，根據(jù)本發(fā)明的各個其他實施例也 可以按照各種其他實際構(gòu)造來布置壓電風扇的部件。現(xiàn)在將參考

這些其他實施例中的幾個。在這些附圖中，未示出連接至電源或其他部件 的電連接，因為這是本領域普通技術人員所公知的。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇200的側(cè)面正視圖。如圖2所示，
9
壓電風扇200包括葉片210、與葉片210相鄰的壓電致動器墊片220和與葉 片210相鄰的壓電傳感器墊片230。壓電致動器墊片220包括位于電極222 和電極223之間的壓電層221。粘結(jié)層224位于電極222和葉片210之間。 類似地，壓電傳感器墊片230包括位于電極232和電極233之間的壓電層 231。粘結(jié)層234位于電極233和葉片210之間。如圖所示，壓電傳感器墊 片230位于葉片210的第一側(cè)，而壓電致動器墊片220位于與所述第一側(cè) 相反的葉片210的第二側(cè)。應當理解，在未示出的實施例中，壓電傳感器 墊片230可以位于葉片210的在圖示的實施例中被壓電致動器墊片220占 據(jù)的一側(cè)，反之亦然。
作為一個例子，葉片210、壓電致動器墊片220、壓電層221、電極222、 電極223、粘結(jié)層224、壓電傳感器墊片230、壓電層231、電極232、電極 233和粘結(jié)層234可以分別與均如圖1所示的葉片110、壓電致動器墊片120、 壓電層121、電極122、電極123、粘結(jié)層124、壓電傳感器墊片130、壓電 層131、電極132、電極133和粘結(jié)層134類似。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇300的側(cè)面正視圖。如圖3所示， 壓電風扇300包括葉片310、與葉片310相鄰的壓電致動器墊片320和與壓 電致動器墊片320相鄰的壓電傳感器墊片330。壓電致動器墊片320包括位 于電極322和電極323之間的壓電層321。粘結(jié)層324位于電極322和葉片 310之間。壓電層321是形成了壓電致動器墊片320的一部分的多個340壓 電層中的一個。(因此，可以認為壓電致動器墊片320是"多層致動器"。) 壓電致動器墊片320還包括多個350電極(包括電極322和323的多個)， 并且如圖3所示，壓電致動器墊片320中的多個340壓電層中的每一個位 于多個350電極中的一對電極之間。作為一個例子，多個340壓電層中的 每一個可以類似于壓電層321，并且多個350電極中的每一個可以類似于電 極322和323。
壓電傳感器墊片330包括位于電極332和電極333之間的壓電層331。 粘結(jié)層334位于壓電傳感器墊片330的電極332和壓電致動器墊片320中 的多個350電極中的一個之間。如圖所示，壓電傳感器墊片330和壓電致 動器墊片320 二者均位于葉片310的第一側(cè)。相反，應當理解，在未示出 的實施例中，壓電傳感器墊片330和壓電致動器墊片320 二者可以位于葉 片310的不同側(cè)。
作為一個例子，葉片310、壓電致動器墊片320、壓電層321、電極322、 電極323、粘結(jié)層324、壓電傳感器墊片330、壓電層331、電極332、電極 333和粘結(jié)層334可以分別與均如圖1所示的葉片110、壓電致動器墊片120、 壓電層121、電極122、電極123、粘結(jié)層124、壓電傳感器墊片130、壓電 層131、電極132、電極133和粘結(jié)層134類似。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇400的側(cè)面正視圖。如圖4所示， 壓電風扇400包括葉片410、與葉片410相鄰的壓電致動器墊片420和與葉 片410相鄰的壓電傳感器墊片430。壓電致動器墊片420包括位于電極422 和電極423之間的壓電層421。粘結(jié)層424位于電極422和葉片410之間。 壓電層421是形成了壓電致動器墊片420的一部分的多個440壓電層中的 一個。壓電致動器墊片420還包括多個450電極(包括電極422和423的 多個)，并且如圖4所示，壓電致動器墊片420中的多個440壓電層中的每 一個位于多個450電極中的一對電極之間。作為一個例子，多個440壓電 層中的每一個可以類似于壓電層421，并且多個450電極中的每一個可以類 似于電極422和423。
壓電傳感器墊片430包括位于電極432和電極433之間的壓電層431。 粘結(jié)層434位于電極432和葉片410之間。如圖所示，壓電傳感器墊片430 位于葉片410的第一側(cè)，而壓電致動器墊片420位于與所述第一側(cè)相反的 葉片410的第二側(cè)。應當理解，在未示出的實施例中，壓電傳感器墊片430 可以位于葉片410的在圖示的實施例中被壓電致動器墊片420占據(jù)的一側(cè)， 反之亦然。
作為一個例子，葉片410、壓電致動器墊片420、壓電層421、電極422、 電極423、粘結(jié)層424、壓電傳感器墊片430、壓電層431、電極432、電極 433和粘結(jié)層434可以分別與均如圖l所示的葉片110、壓電致動器墊片120、 壓電層121、電極122、電極123、粘結(jié)層124、壓電傳感器墊片130、壓電 層131、電極132、電極133和粘結(jié)層134類似。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇500的側(cè)面正視圖。如圖5所示， 壓電風扇500包括葉片510、壓電致動器墊片520和壓電傳感器墊片530。 壓電致動器墊片520包括位于葉片510的第一側(cè)的部分525和位于葉片510
的第二側(cè)的部分526?？梢詫⒅T如壓電致動器墊片520的具有位于相關葉片 的兩側(cè)的部分的壓電致動器墊片稱為雙晶(bi-morph)壓電致動器墊片。(可
以將類似于上文所述的全部位于相關葉片的單側(cè)的壓電致動器墊片稱為單 晶(mono-morph)壓電致動器墊片。)
壓電致動器墊片520的部分525包括位于電極522和電極523之間的 壓電層521。粘結(jié)層524位于電極523和葉片510之間。壓電致動器墊片 520的部分526包括位于電極528和電極529之間的壓電層527。粘結(jié)層544 位于電極528和葉片510之間。類似地，壓電傳感器墊片530包括位于電 極532和電極533之間的壓電層531。粘結(jié)層534位于電極532和電極529 之間。作為一個例子，壓電層527可以與壓電層521類似，而電極528和 529可以與電極522和523類似。作為另一個例子，粘結(jié)層544可以與粘結(jié) 層524類似。
如圖所示，壓電傳感器墊片530位于葉片510的帶有壓電致動器墊片 520的部分526的第一側(cè)，而壓電致動器墊片520的部分525則位于與所述 第一側(cè)相反的葉片510的第二側(cè)。應當理解，在未示出的實施例中，壓電 傳感器墊片530可以位于葉片510的在圖示的實施例中被壓電致動器墊片 520的部分525占據(jù)的一側(cè)，反之亦然。類似地，在未示出的實施例中，壓 電致動器墊片520的部分525可以位于葉片510的在圖示的實施例中被壓 電致動器墊片520的部分526占據(jù)的一側(cè)，反之亦然。
作為一個例子，葉片510、壓電致動器墊片520、壓電層521、電極522、 電極523、粘結(jié)層524、壓電傳感器墊片530、壓電層531、電極532、電極 533和粘結(jié)層534可以分別與均如圖1所示的葉片110、壓電致動器墊片120、 壓電層121、電極122、電極123、粘結(jié)層124、壓電傳感器墊片130、壓電 層131、電極132、電極133和粘結(jié)層134類似。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇600的側(cè)面正視圖。如圖6所示， 壓電風扇600包括葉片610、與葉片610相鄰的壓電致動器墊片620、和壓 電傳感器墊片630。壓電致動器墊片620包括位于葉片610的第一側(cè)的部分 625和位于葉片610的第二側(cè)的部分626。
壓電致動器墊片620的部分625包括位于電極622和電極623之間的 壓電層621。粘結(jié)層624位于電極622和葉片610之間。壓電層621是形成
壓電致動器墊片620的一部分的多個640壓電層中的一個。壓電致動器墊 片620還包括多個650電極(包括電極622和623的多個)，并且如圖6所 示，壓電致動器墊片620中的多個640壓電層中的每一個位于多個650電 極中的一對電極之間。作為一個例子，多個640壓電層中的每一個可以類 似于壓電層621，而多個650電極中的每一個可以類似于電極622和623。 壓電致動器墊片620的部分626包括位于電極628和電極629之間的 壓電層627。粘結(jié)層644位于電極628和葉片610之間。作為一個例子，壓 電層627可以類似于壓電層621，而電極628和629可以類似于電極622和 623。作為另一個例子，粘結(jié)層644可以與粘結(jié)層624類似。壓電層627是 形成壓電致動器墊片620的部分626的一部分的多個660壓電層中的一個。 壓電致動器墊片620還包括多個670電極(包括電極628和629的多個)， 并且如圖6所示，壓電致動器墊片620中的多個660壓電層中的每一個位 于多個670電極中的一對電極之間。作為一個例子，多個660壓電層中的 每一個可以類似于壓電層627，而多個670電極中的每一個可以類似于電極 628和629。
壓電傳感器墊片630包括位于電極632和電極633之間的壓電層631。 粘結(jié)層634位于電極632和部分626的多個670電極中的一個之間。如圖 所示，壓電傳感器墊片630位于葉片610的帶有壓電致動器墊片620的部 分626的第一側(cè)，而壓電致動器墊片620的部分625則位于與所述第一側(cè) 相反的葉片610的第二側(cè)。應當理解，在未示出的實施例中，壓電傳感器 墊片630可以位于葉片610的在圖示的實施例中被壓電致動器墊片620的 部分625占據(jù)的一側(cè)，反之亦然。類似地,在未示出的實施例中，壓電致動 器墊片620的部分625可以位于葉片610的在圖示的實施例中被壓電致動 器墊片620的部分626占據(jù)的一側(cè)，反之亦然。
作為一個例子，葉片610、壓電致動器墊片620、壓電層621、電極622、 電極623、粘結(jié)層624、壓電傳感器墊片630、壓電層631、電極632、電極 633和粘結(jié)層634可以分別與均如圖1所示的葉片110、壓電致動器墊片120、 壓電層121、電極122、電極123、粘結(jié)層124、壓電傳感器墊片130、壓電 層131、電極132、電極133和粘結(jié)層134類似。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的微電子裝置的冷卻方法700的流程
圖。在方法700的步驟710中，提供具有葉片、壓電致動器墊片和壓電傳 感器墊片的壓電風扇。作為一個例子，所述壓電風扇可以類似于分別在圖1、 2、 3、 4、 5和6中示出的壓電風扇100、 200、 300、 400、 500和600中的
一個或另一個。
在方法700的步驟720中，向壓電致動器墊片提供具有一定的起伏圖 案、輸入電壓幅度和輸入頻率的交流電，從而使葉片的尖端以一定的振動 幅度振動。
在方法700的步驟730中，測量對應于振動幅度的輸出電壓。所測的 輸出電壓歸因于由壓電致動器墊片的形變導致的壓電傳感器墊片上的應 變，但是根據(jù)本領域的已知方法，這樣的電壓還可能與葉片尖端的振動幅 度相關。
在方法700的步驟740中，調(diào)整輸入電壓幅度和輸入頻率中的一者或 兩者，從而使振動幅度基本等于(這里，該短語包括完全等于)葉片的目 標振幅。在一個實施例中，步驟740包括調(diào)整輸入頻率，從而使其基本等 于葉片的諧振頻率，并且在調(diào)整輸入頻率之后，調(diào)整輸入電壓幅度，從而 使振動幅度基本等于葉片的目標振幅。如本領域已知的， 一旦將輸入頻率 設為等于葉片的諧振頻率，那么對于給定的電壓幅度而言，振動幅度將變 為最大。作為一個例子，所述目標振幅可以是實現(xiàn)目標冷卻性能的指定幅 度。這一 目標振幅可以是但未必是針對給定電壓幅度的最大幅度。
在一個實施例中，步驟740還包括采用有源反饋控制器調(diào)整輸入電壓 幅度和輸入頻率中的一者或兩者。作為一個例子，有源反饋控制器可以基 于壓電傳感器墊片產(chǎn)生的輸入信號調(diào)整輸入頻率和輸入電壓幅度中的一者 或兩者。作為另一個例子，所述有源反饋控制器可以采用電壓和頻率控制 器卡來調(diào)整輸入頻率和輸入電壓幅度中的一者或兩者。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的包括壓電風扇的系統(tǒng)800的操作的 圖示。如圖8所示，系統(tǒng)800包括具有葉片(在圖8中未給出繪圖表示)、 壓電致動器墊片811和壓電傳感器墊片812的壓電風扇810、電源820和有 源反饋控制器840。在圖8中，Vi表示輸入電壓幅度、f表示交流電壓的輸 入頻率，而Vs表示感測電壓的幅度，該幅度是指如上所述的由壓電傳感器 墊片感測的并作為輸入信號傳輸給有源反饋控制器的電壓的幅度。 作為一個例子，壓電風扇810可以類似于分別在圖1、 2、 3、 4、 5和6 中示出的壓電風扇100、 200、 300、 400、 500和600中的一個。作為另一 個例子，壓電致動器墊片811和壓電傳感器墊片812可以分別類似于圖1 所示的壓電致動器墊片120和壓電傳感器墊片130。
電源820能夠向壓電致動器墊片811提供具有一定起伏圖案、輸入電 壓幅度和輸入頻率的交流電壓。有源反饋控制器840被電耦合至壓電風扇 810，并且能夠從壓電傳感器墊片812接收輸入信號，并響應于所述輸入信 號調(diào)整所述輸入電壓幅度和輸入頻率中的至少一個。
壓電風扇的幅度非常依賴于向其施加的電波(即，電壓起伏圖案)的 頻率，在所施加的電壓起伏圖案的頻率等于壓電風扇的葉片的諧振頻率時， 所述幅度最大。為了實現(xiàn)最大的性能，應當使壓電風扇始終在諧振頻率下 工作。但是，如上所述，諧振頻率和葉片尖端幅度高度依賴于風扇的工作 條件。
可以在其中有利地采用所述壓電風扇的實施例的一種環(huán)境是采用壓電 風扇來增強軸流風扇提供的強迫對流的環(huán)境。出于這一目的，例如，可以 將耙式(rake)壓電系統(tǒng)與平行鰭式熱沉(和軸流風扇)結(jié)合使用，以提 供更為有效的冷卻。但是，如前所述，壓電風扇的固有頻率和幅度隨著軸 流風扇提供的流速的變化而變化。因而，為了獲得最佳性能，應當連同(并 且響應于)變化的流速一起改變施加至壓電風扇的頻率。這一點是采用有 源反饋控制器實現(xiàn)的，其響應于來自壓電傳感器墊片的輸入信號調(diào)整電壓 起伏圖案，從而使電壓起伏圖案的頻率與諧振頻率匹配。如有必要，還可 以調(diào)整電壓起伏圖案的幅度，以實現(xiàn)期望的性能參數(shù)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括軸流風扇的系統(tǒng)900的示意性表示。 圖9示出了含有作為系統(tǒng)900的一部分的壓電風扇的塊910。在圖示的實施 例中，所述壓電風扇為壓電風扇100，但是可以采用任何其他根據(jù)本發(fā)明實 施例的壓電風扇來替代系統(tǒng)900中的壓電風扇100。如圖所示，系統(tǒng)900還 包括電源820和能夠在壓電風扇100的至少一部分上產(chǎn)生軸向氣流的軸流 風扇930。軸流風扇930可以增強系統(tǒng)900的致冷能力，但是如上所述，壓 電風扇100在軸流風扇930的氣流內(nèi)的工作可能導致葉片振動幅度的變化。 如上文己經(jīng)討論的，可以通過根據(jù)本發(fā)明實施例的壓電風扇來補償或處理
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這些問題。
盡管已經(jīng)參考具體實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應當理 解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出各種改變。因此，本 發(fā)明實施例的公開內(nèi)容旨在對本發(fā)明的范圍進行舉例說明，而不是對其進 行限制。本發(fā)明的范圍僅受到權(quán)利要求的限定。例如，對于本領域普通技 術人員而言，顯然可以通過各種實施例實現(xiàn)文中討論的壓電風扇以及相關 方法和系統(tǒng)，而且對這些實施例中的某些的上述討論未必代表對所有可能 的實施例的完整說明。
此外，已經(jīng)關于具體實施例描述了益處、其他優(yōu)點和問題的解決方案。 但是，所述益處、優(yōu)點、問題的解決方案以及任何可能帶來任何益處、優(yōu) 點或解決方案或使其變得更為顯著的要素都不應被推斷為任何或所有權(quán)利 要求的關鍵、必要或基本特征或要素。
此外，如果文中公開的實施例和限制(1)未在權(quán)利要求中明確表述; 并且(2)在等價原則下是或潛在地是權(quán)利要求中明確表達的元件和/或限 制的等價物，則本文公開的實施例和限制在專用原則下并不意在用于公開。
權(quán)利要求
1、一種壓電風扇，包括葉片；與所述葉片相鄰的壓電致動器墊片；以及與所述壓電致動器墊片和所述葉片之一相鄰的壓電傳感器墊片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電風扇，其中所述壓電傳感器墊片能夠生成含有與所述壓電風扇相關的信息的電信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電風扇，其中-所述壓電傳感器墊片包括位于第一電極和第二電極之間的第一壓電 層；并且所述壓電致動器墊片包括位于第三電極和第四電極之間的第二壓電
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電風扇，其中 所述壓電傳感器墊片位于所述葉片的第一側(cè)上；并且 所述壓電致動器墊片位于所述葉片的第二側(cè)上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電風扇，其中所述壓電傳感器墊片和所述壓電致動器墊片二者都位于所述葉片的第 一側(cè)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電風扇，其中所述第二壓電層是所述壓電致動器墊片的多個壓電層中的一個； 所述多個壓電層中的每一個位于所述壓電致動器墊片的一對電極之間；所述壓電傳感器墊片位于所述葉片的第一側(cè)上；并且 所述壓電致動器墊片位于所述葉片的第二側(cè)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電風扇，其中所述第二壓電層是所述壓電致動器墊片的多個壓電層中的一個； 所述多個壓電層中的每一個位于所述壓電致動器墊片的一對電極之 間；并且所述壓電傳感器墊片和所述壓電致動器墊片二者都位于所述葉片的第一側(cè)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電風扇，其中所述壓電致動器墊片包括位于所述葉片的第一側(cè)上的第一部分和位于 所述葉片的第二側(cè)上的第二部分；并且所述壓電傳感器墊片位于所述葉片的第一側(cè)上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電風扇，其中所述壓電致動器墊片包括位于所述葉片的第一側(cè)上的第一部分和位于 所述葉片的第二側(cè)上的第二部分；并且所述第二壓電層是所述壓電致動器墊片的所述第一部分的第一多個壓 電層中的一 個；所述壓電致動器墊片還包括位于第五電極和第六電極之間的第三壓電層；所述第三壓電層是所述壓電致動器墊片的所述第二部分的第二多個壓 電層中的一個；所述第一多個壓電層中的每一個和所述第二多個壓電層中的每一個位 于所述壓電致動器墊片的一對電極之間；并且所述壓電傳感器墊片位于所述葉片的第一側(cè)上。
10、 一種微電子裝置的冷卻方法，所述方法包括 提供具有葉片、壓電致動器墊片和壓電傳感器墊片的壓電風扇； 向所述壓電致動器墊片提供具有輸入電壓幅度和輸入頻率的交流電壓 起伏圖案，從而使所述葉片的尖端以一定的振動幅度振動； 測量對應于所述振動幅度的輸出電壓；并且調(diào)整所述輸入電壓幅度和所述輸入頻率中的一者或兩者，從而使所述 振動幅度基本等于所述葉片的目標幅度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中 調(diào)整所述輸入電壓幅度和輸入頻率中的一者或兩者包括調(diào)整所述輸入頻率，從而使其基本等于所述葉片的諧振頻率；并且在調(diào)整所述輸入頻率之后，調(diào)整所述輸入電壓幅度，從而使所述 振動幅度基本等于所述葉片的目標幅度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中調(diào)整所述輸入電壓幅度和所述輸入頻率中的一者或兩者進一步包括采 用有源反饋控制器調(diào)整所述輸入電壓幅度和所述輸入頻率中的一者或兩 者。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述有源反饋控制器基于所述壓電傳感器墊片生成的輸入信號調(diào)整所 述輸入頻率和輸入電壓幅度中的一者或兩者。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述有源反饋控制器采用電壓和頻率控制器卡調(diào)整所述輸入頻率和輸 入電壓幅度中的一者或兩者。
15、 一種系統(tǒng)，包括具有葉片、壓電致動器墊片和壓電傳感器墊片的壓電風扇； 能夠向所述壓電致動器墊片提供輸入電壓幅度和輸入頻率的電源； 能夠在所述壓電風扇的至少一部分上形成軸向氣流的軸流風扇；以及 有源反饋控制器，其電耦合到所述壓電風扇，并且能夠從所述壓電傳 感器墊片接收輸入信號，并響應于所述輸入信號調(diào)整所述輸入電壓幅度和 所述輸入頻率中的至少一個。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述壓電傳感器墊片包括位于第一電極和第二電極之間的第一壓電 層；并且所述壓電致動器墊片包括位于第三電極和第四電極之間的第二壓電
17、根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中 所述壓電傳感器墊片位于所述葉片的第一側(cè)上；并且 所述壓電致動器墊片位于所述葉片的第二側(cè)上。二者都位于所述葉片的第
18、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中 所述壓電傳感器墊片和所述壓電致動器墊片-側(cè)上。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中 所述壓電致動器墊片包括多個壓電層。
20、根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述壓電致動器墊片包括位于所述葉片的第-所述葉片的第二側(cè)上的第二部分；并且所述多個壓電層中的第一個形成所述第一部分的一部分，而所述多個 壓電層中的第二個形成所述第二部分的一部分。-側(cè)上的第一部分和位于
全文摘要
一種壓電風扇，包括葉片(110，210，310，410，510，610)、與所述葉片相鄰的壓電致動器墊片(120，220，320，420，520，620，811)、與所述壓電致動器墊片和所述葉片之一相鄰的壓電傳感器墊片(130，230，330，430，530，630，812)。所述壓電傳感器墊片測量與所述壓電致動器墊片的偏轉(zhuǎn)和所述葉片的尖端的偏轉(zhuǎn)成比例的電壓，并采用該電壓生成提供給有源反饋控制器(840)的輸入信號，所述有源反饋控制器將確保所述葉片的振動幅度滿足一定的冷卻技術指標。
文檔編號F04D29/38GK101354045SQ200810134150
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者H·埃蒂爾克, I·薩烏丘克 申請人:英特爾公司