[發(fā)明專利]一種直通式雙電極片電流體動力微泵與方法

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• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107834806A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇凌豐;馮睿東;萬珍平;梁鑄強;馮晨
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H02K44/02
• 分類號: H02K44/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子散熱及微量流體控制領(lǐng)域，尤其涉及一種直通式雙電極片電流體動力微泵與方法。

背景技術(shù)

隨著微電子處理器上的電子元件密度和運算速度的進一步提高，微處理器的熱流密度也持續(xù)增加，下一代電子元器件的散熱將超過1000W/cm2。這些熱量需要及時排出以保證芯片的溫度處于所允許的范圍內(nèi)，現(xiàn)有的風冷技術(shù)是不可能滿足如此高的熱流密度的散熱需求。通過對芯片散熱的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)芯片上部散熱量約占總散熱量的20％，從芯片底部散的熱量約為80％。而風冷和傳統(tǒng)的液體冷卻技術(shù)只針對芯片上方局部散熱，不能從根本上解決間題。冷卻技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展下一代電子技術(shù)的瓶頸。

上世紀90年代后，隨著MEMS技術(shù)的興起，研究人員將MEMS和微加工技術(shù)引入電流體動力微泵的設(shè)計制造，使電流體動力泵的尺寸和外加電壓都大大減小，從而使電流體動力泵的研究工作進入了微尺度領(lǐng)域。

基于MEMS加工技術(shù)的電流體動力微泵被認為是一種非常有效的辦法。同其他方法(如有閥微泵、沖擊冷卻、壓電風扇等)相比，電流體動力微泵具有無運動部件，運行可靠，低耗，容易制作和無需維護等優(yōu)點，并且可以直接同芯片或流道集成，無需獨立空間，還可根據(jù)系統(tǒng)的要求，實現(xiàn)微泵的串/并聯(lián)組合，采用直流驅(qū)動，不產(chǎn)生附加磁場，不會干擾電子元件工作。微型電流體動力泵不僅被認是解決微電子行業(yè)中高熱流器件的冷卻問題的一個突破。

電流體動力微泵結(jié)構(gòu)形式主要可以分為圓柱型和平板型兩種，圓柱型微泵由于電極對完全依靠手工組裝而成其尺寸要求較大，而對于平板型微泵，由于電極都通過刻蝕的方法加工而成，其尺度最小達到納米級，同時又能保證良好的尺寸精度。相比較來說平板型微泵由于集成度高，尺寸精度好等特點，在未來將擁有更為廣闊的應(yīng)用前景，但是目前普片存在微泵泵壓和流量等性能不穩(wěn)定等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種直通式雙電極片電流體動力微泵與方法，以改善電流體動力微泵泵壓和流量等性能不理想的問題，有效提高其驅(qū)動能力。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種直通式雙電極片電流體動力微泵，包括上電極片1、下電極片2、作密封圈使用的兩片硅膠片3、以及流入端管道4、流入端接合塊5、流出端接合塊6和流出端管道7；

所述兩片硅膠片3對稱夾持在上電極片1與下電極片2的兩側(cè)緣之間，形成一個兩端帶有渠口的由上電極片1、下電極片2和兩片硅膠片3構(gòu)成的電極密封腔；腔體內(nèi)置有一附著在上電極片1與下電極片對應(yīng)面上的梳齒狀電極陣列；

該電極密封腔的一端連接流入端接合塊5，另一端連接流出端接合塊6；所述流入端接合塊5的端部設(shè)有流入端管道4，流出端接合塊6的端部設(shè)有流出端管道7。

所述梳齒狀電極陣列包括集電極和發(fā)射極，所述集電極和發(fā)射極各自對應(yīng)分布在上電極片1或者下電極片2的對應(yīng)面上，二者之間相互間隔并交錯排布，相鄰的集電極和發(fā)射極構(gòu)成一對電極對；

梳齒狀電極陣列在電極密封腔的作用下構(gòu)成介電液體的電極作用區(qū)域。

所述電極密封腔腔體的兩端呈錐形結(jié)構(gòu)，使電極密封腔的腔體內(nèi)部從流入端管道4至流出端管道7的方向上，形成兩端窄、中部寬的流道結(jié)構(gòu)。

所述上電極片1和/或下電極片2的外表面設(shè)有作為接線柱的焊盤，用于連接集電極和發(fā)射極的終端。

所述流入端管道4、流出端管道7通過過盈配合分別嵌入流入端接合塊5和流出端接合塊6的對應(yīng)通道內(nèi)，并通過渠口連通電極密封腔的腔體內(nèi)部；流入端管道4、流出端管道7分別作為電極密封腔的入口和出口。

本發(fā)明直通式雙電極片電流體動力微泵的運行方法，包括如下步驟：

步驟一：液體工質(zhì)從流入端管道4進入腔體內(nèi)，并從流出端管道7流出腔體，使腔體內(nèi)充滿介電液體；

步驟二：開啟電源，介電液體中的帶電離子在雙電極片的電場作用下定向移動，由此對周圍液體產(chǎn)生間接的拖動作用，最終驅(qū)動腔體內(nèi)液體流動。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

本發(fā)明所述的直通式雙電極片電流體動力微泵，液體工質(zhì)流動方向始終與微泵軸線方向保持一致，路徑無彎折，降低液體工質(zhì)流動過程中的能量損耗。另外雙電極片的使用，增強微泵的電流體動力效果，