專利名稱：耗能器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電器件領(lǐng)域，尤其涉及一種工作時發(fā)熱的耗能器件。
背景技術(shù)：
在耗能器件中，如電腦、電水箱、電視機(jī)、手機(jī)等，其內(nèi)部的集成芯片是耗能發(fā)熱的關(guān)鍵點，目前其所發(fā)出的熱量大部分都被耗散掉，使得能量的利用率下降，而且如果發(fā)熱量過多，還有可能燒毀所述集成芯片，因此所述集成芯片的降溫問題一直都受到普遍的關(guān)注。現(xiàn)在普遍采用的降溫方法是采用散熱片、風(fēng)扇等手段散熱。
而由"賽貝克"效應(yīng)，即第一熱電效應(yīng)可知，將兩種不同材料的金屬A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)金屬A和B的兩個接觸點之間存在溫差時，在兩者之間便產(chǎn)生電位差，因而在回路中形成電流，這種電流稱為熱電流，這一效應(yīng)也成為了溫差發(fā)電的技術(shù)基礎(chǔ)，而且，這一效應(yīng)也為所述集成芯片的散熱降溫、以及提高能量的利用率方面提供了 一種新的思路。
在實現(xiàn)上述使用的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題采用散熱片、風(fēng)扇等手段散熱時，又需要另外消耗能量，能量的重復(fù)利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于提供一種耗能器件，所述耗能器件利用熱電轉(zhuǎn)換的原理，能夠?qū)Πl(fā)熱元件進(jìn)行散熱，且提高能量的利用率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例采用如下技術(shù)方案一種耗能器件，包括發(fā)熱元件，在所述發(fā)熱元件的表面貼設(shè)有板子，在所述板子的底面設(shè)有與所述發(fā)熱元件接觸的第 一導(dǎo)體部，頂面設(shè)有與所述第 一導(dǎo)體部材質(zhì)不同的第二導(dǎo)體部，在所述板子上設(shè)有通孔，所述第二導(dǎo)體部通過所述通孔與所述第一導(dǎo)體部相連接，從所述第一導(dǎo)體部中引出有第一輸出端，從所述第二導(dǎo)體部中引出有第二輸出端。
本發(fā)明實施例提供的耗能器件，與所述發(fā)熱元件接觸的第 一導(dǎo)體部為熱端，遠(yuǎn)離所述發(fā)熱元件的第二導(dǎo)體部為冷端，所述第一導(dǎo)體部和所述第二導(dǎo)體部材質(zhì)不同且相互連接，由于所述第一導(dǎo)體部與所述第二導(dǎo)體部之間存在溫度差，因此根據(jù)"賽貝克"效應(yīng)可知，在從所述第一導(dǎo)體部引出的第一輸出端和從所述第二導(dǎo)體部引出的第二輸出端之間存在電位差，這樣就將熱能轉(zhuǎn)換成了電能，
從而一方面吸收了所述發(fā)熱元件發(fā)出的熱量，降低了所述發(fā)熱元件的溫度，對所述發(fā)熱元件進(jìn)行了散熱，另一方面將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成了電能，然后對該電能進(jìn)行重新利用，提高了能量的重復(fù)利用率。


圖1為本發(fā)明另一個實施例耗能器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示板子的結(jié)構(gòu)示意圖3為在圖2的A-A向局部視圖中增設(shè)過孔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例耗能器件的應(yīng)用實例。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例旨在提供一種耗能器件，所述耗能器件利用熱電轉(zhuǎn)換的原理，能夠?qū)Πl(fā)熱元件進(jìn)行散熱，且能夠提高能量的利用率。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明耗能器件的一個具體實施例，所述耗能器件包括發(fā)熱元件，在所述發(fā)熱元件的表面貼設(shè)有板子，在所述板子的底面設(shè)有與所述發(fā)熱元件接觸的第一導(dǎo)體部，頂面設(shè)有與所述第一導(dǎo)體部材質(zhì)不同的第二導(dǎo)體部，在所述板子上還設(shè)有通孔，所述第二導(dǎo)體部通過所述通孔與所述第一導(dǎo)體部相連接，從所述第一導(dǎo)體部中引出有第一輸出端，從所述第二導(dǎo)體部中引出有第二輸出端。
其中，與所述發(fā)熱元件接觸的第一導(dǎo)體部為熱端，遠(yuǎn)離所述發(fā)熱元件的第二導(dǎo)體部為冷端，所述第一導(dǎo)體部和所述第二導(dǎo)體部材質(zhì)不同且相互連接，由
于所述第一導(dǎo)體部與所述第二導(dǎo)體部之間存在溫度差，因此根據(jù)"賽貝克，，效應(yīng)可知，在從所述第 一導(dǎo)體部引出的第 一輸出端和從所述第二導(dǎo)體部引出的第二輸出端之間存在電位差，這樣就將熱能轉(zhuǎn)換成了電能，因此，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置一方面吸收了所述發(fā)熱元件發(fā)出的熱量，降低了所述發(fā)熱元件的溫度，對所述發(fā)熱元件進(jìn)行了散熱，另一方面將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成了電能，然后對該電能進(jìn)行重新利用，這就提高了能量的重復(fù)利用率。
如圖1所示，為本發(fā)明耗能器件的另一個具體實施例，在本實施例中，所
述耗能器件包括發(fā)熱元件2，在發(fā)熱元件2上設(shè)有板子11。其中，如圖2所示，在板子11的底面設(shè)有與發(fā)熱元件2接觸的導(dǎo)體層12,導(dǎo)體層12為第一導(dǎo)體部，因為導(dǎo)體層12與發(fā)熱元件2接觸，所以導(dǎo)體層12為熱端，在板子11的頂面設(shè)有多根導(dǎo)線13,導(dǎo)線13為第二導(dǎo)體部，因為導(dǎo)線13遠(yuǎn)離發(fā)熱元件2，所以導(dǎo)線13為冷端，在板子11上還設(shè)有多個通孔111,板子11頂面的導(dǎo)線13穿過通孔111到達(dá)板子11底面的導(dǎo)體層12，并與導(dǎo)體層12相連接，導(dǎo)體層12與導(dǎo)線13的材質(zhì)不相同，從導(dǎo)體層12中引出第一輸出端121,將所述各導(dǎo)線13并聯(lián)后，引出第二輸出端131，第一輸出端121和第二輸出端131用于輸出電流。
在本實施例中，導(dǎo)體層12為熱端，導(dǎo)線13為冷端，因此在相連接的導(dǎo)體層12和導(dǎo)線13之間存在溫度差，由"賽貝克，，效應(yīng)可知，在第一輸出端12和第二輸出端13之間將會產(chǎn)生電位差，如果將第一輸出端121和第二輸出端131連接在一起，則可以形成一個由兩種不同的金屬連接而成的回路，在所述回路中會產(chǎn)生電 流o
需要說明的是，其中所述的發(fā)熱元件2 —般為集成芯片，因為在大部分耗能器件中，集成芯片是耗能發(fā)熱的關(guān)鍵，因此應(yīng)該考慮將所迷集成芯片散發(fā)的熱量利用起來，而且如果所述集成芯片發(fā)熱量過多，且散熱狀況不好的話，還有可能燒毀所述集成芯片，因此對所迷耗能器件中集成芯片的散熱至關(guān)重要。但是本發(fā)明實施例所述中的發(fā)熱元件并不局限于集成芯片一種，比如大功率的三極管、集成電路，變壓器、電阻、電容等都在所述發(fā)熱元件之列。
在發(fā)熱元件2的表面貼設(shè)板子11時，兩者之間難免會產(chǎn)生空隙，空隙會影響發(fā)熱元件2與板子11之間的傳熱效果，因此，有必要在發(fā)熱元件2與板子11之間填充一些導(dǎo)熱性能好的材料，以達(dá)到消除空隙的目的，本實施例中填充的是導(dǎo)熱硅脂，導(dǎo)熱硅脂不僅將發(fā)熱元件2與板子11粘接在一起，而且具有良好的傳熱性能。
本實施例中，導(dǎo)體層12由康銅制成，而導(dǎo)線13由銅制成，這是因為銅和康銅之間的熱電效應(yīng)較為顯著，因此熱電轉(zhuǎn)換的效率較大，能量的利用率較高。但本發(fā)明并不局限于此，在本發(fā)明的其他實施例中，還可以使用其它新型高效的熱電轉(zhuǎn)換材料。
在本實施例中應(yīng)當(dāng)注意，所述通孔111的數(shù)目應(yīng)當(dāng)與所述導(dǎo)線13的數(shù)目相適應(yīng)，即在一個通孔111中穿設(shè)一根導(dǎo)線13,這樣可以避免在一個通孔111中穿設(shè)多根導(dǎo)線13引起的短路，以及由于多根導(dǎo)線相接觸而引起的電位差相互抵消等現(xiàn)象的發(fā)生。
進(jìn)一步地，因為熱電轉(zhuǎn)換效率不僅和導(dǎo)體層12與熱源的接觸面積大小有關(guān)，而且和導(dǎo)體層12與導(dǎo)線13的連接點的數(shù)目有關(guān)。導(dǎo)體層12與熱源的接觸面積越大，導(dǎo)體層12吸收的熱量就越多，這樣能夠轉(zhuǎn)換成電能的熱量也越多，熱電轉(zhuǎn)換效率也越大。而在具體應(yīng)用中，當(dāng)某個熱源確定時，該熱源的形狀大小也就確定了，此時，導(dǎo)體層12與熱源之間的接觸面積就是一定的，為了進(jìn)一步提高熱電轉(zhuǎn)換效率，就需要增加導(dǎo)體層12與導(dǎo)線13的連接點的數(shù)目。
從圖2可知，本實施例中的導(dǎo)線13是印制在板子11頂面的印刷線路，與傳統(tǒng)的導(dǎo)線相比，使用印刷線路可以使得板子11的結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，且具有一定的集成度，因此選用印刷線路不僅能夠提高制作效率，而且能夠在線路板ll的有限面積內(nèi)，設(shè)置盡可能多的導(dǎo)線13,這樣，導(dǎo)體層12與導(dǎo)線13的連接點的數(shù)目就可以增多，從而熱電轉(zhuǎn)換效率也可以得到提高。
再進(jìn)一步地，為了增大熱電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電流，在板子ll的頂面還設(shè)有匯集部132，各導(dǎo)線13首先匯集于匯集部132處，然后再由匯集部132處引出第二輸出端131,此時各導(dǎo)線13接入?yún)R集部132是并聯(lián)的接入關(guān)系，并聯(lián)后第二輸出端端131中的電流值是各導(dǎo)線13中電流值的總和，由公式W-R^可知，電流值增大，熱電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的能量也增大，因此轉(zhuǎn)換而成的電能可以有更強(qiáng)的能力驅(qū)動負(fù)載。
本實施例中，所述匯集部132的實現(xiàn)方式是一個導(dǎo)電金屬條，但是由所述匯集部132所起的作用可知，在其他情況中，所述匯集部132還可以制成匯集點或者其他的形式。
作為對本實施例的一種改進(jìn)，如圖3所示，在所述通孔111中還設(shè)有過孔112，過孔112的底端與導(dǎo)體層12相連，頂端與導(dǎo)線13相連，并且過孔112的材質(zhì)與導(dǎo)線13的材質(zhì)相同，都選擇為銅，這其實是通過過孔112將導(dǎo)體層12和導(dǎo)線13連接在一起的一種情況，在這種情況下，過孔112的材質(zhì)與導(dǎo)體層12或者導(dǎo)線13的材質(zhì)保持一致，這樣仍然可以保持兩種金屬相連接，而且加工上也比較方便。此處的過孔112主要起到連接導(dǎo)體層12和導(dǎo)線13的作用，為導(dǎo) 體層12和導(dǎo)線13提供一個穩(wěn)定可靠的連接。
為了能夠有效地利用轉(zhuǎn)換而來的電能，在第一輸出端121和第二輸出端131 之間還連接有負(fù)載4。
如圖4所示，在本實施例中，負(fù)載4為低功耗風(fēng)扇，所述低功耗風(fēng)扇的額 定功率一般為0. 5瓦至0. 8瓦之間，電阻為0. 5歐姆。由實驗數(shù)據(jù)可知，將由 康銅和銅組成的單個節(jié)點的一端置于8(TC的熱水中，另一端置于25。C的室溫中 時，可以輸出0.5毫伏的電壓。將該電壓應(yīng)用于低功耗風(fēng)扇時，由于康銅和銅 的導(dǎo)電性能良好，其內(nèi)阻可以忽略，則單個節(jié)點在回路中產(chǎn)生的電流是 I=U/R=0. 1毫安，而根據(jù)公式P=I2R可知，要驅(qū)動額定功率為0. 5瓦的低功耗風(fēng) 扇，需要的電流為l安，由此計算，將1000個單個節(jié)點并聯(lián)，理論上即可滿足 低功耗風(fēng)扇的耗能需求。
假設(shè)在板子11上的兩個通孔111之間的距離為20mil(mil，千分之一英寸， 印刷電路板或者晶片布局的常用長度單位)，那么制作20X50的通孔矩陣所需的 板子尺寸為10X25毫米2，面積很小，而且可以根據(jù)發(fā)熱元件2的外形尺寸，使 所述板子11的外形與之相適應(yīng)。
由上述計算可知，所述耗能器件中轉(zhuǎn)換的電能完全可以滿足所迷低功耗風(fēng) 扇所需的能量。并且所述低功耗風(fēng)扇還能進(jìn)一步的對所述耗能器件內(nèi)部進(jìn)行散 熱，加強(qiáng)了散熱效果。
作為對本實施例的一種改進(jìn)，在所述輸出端和負(fù)載4之間設(shè)置調(diào)壓模塊5， 所述調(diào)壓模塊5可以對熱電轉(zhuǎn)換的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使電壓能夠達(dá)到所述 低功耗風(fēng)扇的額定電壓。
在本發(fā)明的其他實施例中，負(fù)載4可以為電阻等阻性負(fù)載，將該阻性負(fù)載置于遠(yuǎn)離所述發(fā)熱元件的位置處，所述阻性負(fù)載所發(fā)出的熱量對所述發(fā)熱元件 的影響就很小，這種方式實現(xiàn)了熱量的轉(zhuǎn)移。
或者，負(fù)載4為電容，此時所轉(zhuǎn)換的電能對所述電容充電，從而將電能暫 時儲存起來，以備需要時使用。
綜上所述，本發(fā)明實施例耗能器件，能夠利用熱電轉(zhuǎn)換原理將熱能轉(zhuǎn)換成 電能，從而一方面吸收了所述發(fā)熱元件發(fā)出的熱量，降低了所述發(fā)熱元件的溫 度，對所述發(fā)熱元件進(jìn)行了散熱，另一方面將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成了電能，然 后對該電能進(jìn)行重新利用，提高了能量的重復(fù)利用率。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于 此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 以權(quán)利要求所述的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種耗能器件，其特征在于包括發(fā)熱元件，在所述發(fā)熱元件的表面貼設(shè)有板子，在所述板子的底面設(shè)有與所述發(fā)熱元件接觸的第一導(dǎo)體部，頂面設(shè)有與所述第一導(dǎo)體部材質(zhì)不同的第二導(dǎo)體部，在所述板子上設(shè)有通孔，所述第二導(dǎo)體部通過所述通孔與所述第一導(dǎo)體部相連接，從所述第一導(dǎo)體部中引出有第一輸出端，從所述第二導(dǎo)體部中引出有第二輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耗能器件，其特征在于在所述發(fā)熱元件與所述 板子之間填充有導(dǎo)熱材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的耗能器件，其特征在于所述第一導(dǎo)體部為設(shè)在 所述板子底面的導(dǎo)體層，所述第二導(dǎo)體部為設(shè)在所述板子頂面的至少一根導(dǎo)線， 且所述通孔的數(shù)目與所述導(dǎo)線的數(shù)目相對應(yīng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的耗能器件，其特征在于所述導(dǎo)線為印制在所述 板子頂面的印刷線路，在所述板子頂面還設(shè)有匯集部，所述各導(dǎo)線匯集于所述 匯集部，并從所述匯集部引出所述第二輸出端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的耗能器件，其特征在于在所述通孔 中設(shè)有過孔，所述過孔一端與所述第一導(dǎo)體部相連接，另一端與所述第二導(dǎo)體 部相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的耗能器件，其特征在于在所述第一輸出端和所 述第二輸出端之間連接有負(fù)載。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的耗能器件，其特征在于在所述輸出端和所述負(fù) 載之間設(shè)有調(diào)壓模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的耗能器件，其特征在于所述發(fā)熱元件為集成芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耗能器件，涉及熱電器件領(lǐng)域，為使所述耗能器件利用熱電轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)離，既對發(fā)熱元件進(jìn)行散熱，且提高能量的利用率而發(fā)明。所述耗能器件，包括發(fā)熱元件，在所述發(fā)熱元件的表面貼設(shè)有板子，在所述板子的底面設(shè)有與所述發(fā)熱元件接觸的第一導(dǎo)體部，頂面設(shè)有與所述第一導(dǎo)體部材質(zhì)不同的第二導(dǎo)體部，在所述板子上設(shè)有通孔，所述第二導(dǎo)體部通過所述通孔與所述第一導(dǎo)體部相連接，從所述第一導(dǎo)體部中引出有第一輸出端，從所述第二導(dǎo)體部中引出有第二輸出端。本發(fā)明耗能器件用于電子產(chǎn)品中。
文檔編號H01L23/34GK101533808SQ200910008909
公開日2009年9月16日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者偉 狄, 杰 鄒, 美 鄒, 郭俊生 申請人:深圳華為通信技術(shù)有限公司