[發明專利]一種用于鈮酸鋰基聲表面波器件的水冷平臺、水冷散熱裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202010098293.7
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111432596B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 趙雷;牛鵬飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;B01L3/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 孫秋媛

本發明公開了用于鈮酸鋰基聲表面波器件的水冷平臺，水冷平臺包括由上至下依次設置的上蓋板、熱電偶支撐層、隔板、散熱層和下基板，水冷平臺包括設置在中心的聚焦區和設置在聚焦區外圍的外圍區；熱電偶支撐層上設有與聚焦區對應設置的聚焦區熱電偶和與外圍區對應設置的外圍區熱電偶，外圍區熱電偶及聚焦區熱電偶通過導線口與外部的控制電路電連接以用于監測聚焦區及外圍區的溫度；外圍區冷液口與聚焦區冷液口與外部的供水裝置連接，散熱層上設有位于聚焦區的聚焦循環通道和位于外圍區的外圍循環通道。分別對聚焦區與外圍區進行循環冷卻，并且其聚焦區循環通路與外圍區循環通路相對獨立，不會相互影響，有效避免由于鈮酸鋰去遇見溫差大而導致芯片斷。

技術領域

本發明屬于散熱器技術領域，尤其是涉及一種用于鈮酸鋰基聲表面波器件的水冷平臺、水冷散熱裝置及其使用方法。

背景技術

在微流體芯片中，聲學操控是實現芯片級微流體操控的重要技術之一，特別是基于聲表面波的微流體芯片系統具有巨大的優勢，具有非破壞、可控性強、易于集成、頻率可調等特點。聲表面波器件由在壓電材料上沉積插指電極而成，利用逆壓電效應將電信號轉化為機械振動，十點對微流體和微納粒子的精確控制，在細胞或微粒的分選、分離、俘獲和收集以及液滴的生成、驅動、混合及噴射等方面有大量的研究與應用。

傳統上，為了獲得更好的壓電轉換效率，聲表面波微流控器件通常選用Y128°切X向鈮酸鋰晶體作為壓電材料，在粒子操控和液滴噴射的應用中，鈮酸鋰基聲表面波器件極易因產生熱量而發生斷裂或燒損，降低了聲表面波器件的可靠性，限制了聲表面波器件的發展及推廣。

鈮酸鋰具有壓電性，壓電振動產生熱量，同時它也具有弱熱電性，部分電能轉化為熱能，因此溫度會不可避免地升高。鈮酸鋰的熱膨脹系數非常高(27～33x10-6/K，對比下石英玻璃為4～11.3x10-6/K)，快速的升溫與降溫俱易使其斷裂。在采用聚焦型插指電極結構是，在焦點區域與電極的其他區域溫度不均勻，鈮酸鋰在受熱不均時也會導致斷裂。。

因此，亟需設計一種能夠解決上述技術問題，對鈮酸鋰基聲表面波器件具有散熱作用的結構，有效降低鈮酸鋰基聲表面波器件的工作溫度。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、有效控制聲表面波器件各個區域溫度平衡、降低鈮酸鋰基聲表面波器件斷裂的用于鈮酸鋰基聲表面波器件的水冷平臺。

本發明的技術方案如下：

一種用于鈮酸鋰基聲表面波器件的水冷平臺，所述水冷平臺包括由上至下依次設置的上蓋板、熱電偶支撐層、隔板、散熱層和下基板，所述上蓋板、熱電偶支撐層、隔板、散熱層及下基板的邊緣均形成有2個向外凸出的連接板，所述水冷平臺包括設置在中心的聚焦區和設置在所述聚焦區外圍的外圍區；

所述熱電偶支撐層上設有與聚焦區對應設置的聚焦區熱電偶和與外圍區對應設置的外圍區熱電偶，以用于通過聚焦區熱電偶11和外圍區熱電偶分別測量聚焦區7及外圍區8的溫度，所述熱電偶支撐層的連接板下表面與隔板的連接板上表面之間形成聚焦導線口和外圍導線口，所述聚焦區熱電偶通過導線與聚焦導線口電連接，所述外圍區熱電偶通過另一導線與外圍導線口電連接以用于所述聚焦區熱電偶及外圍區熱電偶通過兩個導線口與外部的控制電路電連接；

所述散熱層的連接板上表面與隔板的連接板下表面之間分別形成有外圍區冷液口和聚焦區冷液口，所述外圍區冷液口與聚焦區冷液口與外部的供水裝置連接，所述散熱層上設有位于聚焦區的聚焦循環通道和位于外圍區的外圍循環通道，所述外圍區冷液口與所述外圍循環通道連通以用于向外圍輸入和/或輸出冷液，所述聚焦循環通道與所述聚焦區冷液口連通以用于向聚焦區輸入和/或輸出冷液，所述聚焦循環通道與外圍循環通道之間不連通，以用于分別對所述聚焦區及外圍區進行散熱。

在上述技術方案中，所述聚焦循環通道包括第一聚焦循環通道和第二聚焦循環通道，所述第一聚焦循環通道為圓形，所述第二聚焦循環通道為矩形，所述第二聚焦循環通道的一端與第一聚焦循環通道連通，另一端與散熱層上的聚焦區冷液口連通。