CN104767354A - 一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵，包括自上而下依次设置、并且边缘相互密封结合的上层电极片、硅胶膜和下层电极片；上下层电极片的相向面具有梳齿状电极阵列；硅胶膜的中部开设有槽孔；在对应于上梳齿状电极阵列的两端的上层电极片上分别开设有液体流入孔和液体流出孔；液体流入孔和液体流出孔均连通槽孔；槽孔以及上下梳齿状电极阵列构成微泵腔室；上下梳齿状电极阵列相对放置，同时产生电场，形成复合电场，从而有效提高了电场强度。复合电场作用于微泵腔室内的液体，增强了对液体内离子的拖拽作用，大幅度提升了电流体动力微泵的动力效果。

Description

一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵

技术领域

本发明涉及微电子散热领域和微流控领域，尤其涉及一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵。

背景技术

在微电子散热领域，随着电子元器件的集成度越来越高，电子芯片的功率密度不断增加，其热流密度也开始显著增加。芯片的温度极大地影响着芯片的寿命，为保证芯片能够在适宜的温度范围内工作，必须采用良好的散热解决方案将其产生的热量及时排出。

在微通道热沉中对工质进行强制对流会使散热效果显著提高；而通过对芯片热源的研究发现，从芯片上部散失的热量约占总散热量的20％，总热量的80％是集中于芯片的底部，而目前最常用的风冷和传统的液体冷却技术只是针对芯片上方局部进行散热，不能从根本上解决问题。因此为满足未来电子产品的散热需求，研究人员提出新型冷却方案，即针对芯片热源核心部分制备微通道散热结构，将芯片与微通道结构集成，采用液体冷却的方式来对芯片的温度进行调控。

然而，液体工质在微通道结构中流动会产生很高的流动压差，常规的流体驱动方法(如常规齿轮泵，柱塞泵等)在微通道中是不适用的，同时集成的芯片对尺寸又有着严格的限制；这就需要一种既不占用太多体积又能够为微流道中流体提供充足动力，稳定工作的驱动装置来作为工质流动的动力源。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种能有效提升微泵的动力性能的基于双极片复合电场的电流体动力微泵。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵，包括自上而下依次设置、并且边缘相互密封结合的上层电极片3、硅胶膜4和下层电极片5；

所述上层电极片3与下层电极片5的相向面，均由凸起的集电极和发射极构成，集电极与发射极之间相互间隔并交错排布，构成上下梳齿状电极阵列3-1、5-1；集电极和发射极的末端分别用导线引至梳齿状电极阵列之外；

所述硅胶膜4的中部开设有槽孔4-1；在对应于上梳齿状电极阵列3-1的两端的上层电极片3上分别开设有液体流入孔1和液体流出孔2；液体流入孔1和液体流出孔2均连通槽孔4-1；槽孔4-1以及上下梳齿状电极阵列构成微泵腔室；

上下梳齿状电极阵列同时产生电场，分别作用于微泵腔室内液体；液体流入孔1作为微泵入口，使液体分布微泵腔室内，并通过液体流出孔2流出。

所述下梳齿状电极阵列5-1的整体长度大于上梳齿状电极阵列3-1的整体长度。

所述上下梳齿状电极阵列3-1、5-1中各相邻的集电极与发射极构成一对电极对，上梳齿状电极阵列3-1中的电极对对数为11对，下梳齿状电极阵列5-1中的电极对对对数为24对。

所述上下梳齿状电极阵列3-1、5-1中的发射极末端均连接直流电源正极，集电极末端均连接直流电源负极。

所述槽孔4-1为圆角矩形槽孔。

所述圆角矩形槽孔长度为18mm，宽度为3mm。

所述上下梳齿状电极阵列3-1、5-1的电极梳线线宽为0.3mm，电极对的两个梳线之间的距离为0.2mm，电极对之间的距离为0.3mm。

所述上梳齿状电极阵列3-1外围尺寸为11.8mm×6.6mm，下梳齿状电极阵列5-1外围尺寸为26.1mm×6.6mm。

所述硅胶膜4厚度为0.3mm。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明上层电极片与下层电极片的相向面，均由凸起的集电极和发射极构成，集电极与发射极之间相互间隔并交错排布，构成上下梳齿状电极阵列；上下梳齿状电极阵列相对放置，同时产生电场，形成复合电场，从而有效提高了电场强度。复合电场作用于微泵腔室内的液体，增强了对液体内离子的拖拽作用，大幅度提升了电流体动力微泵的动力效果。

附图说明

图1为本发明基于双极片复合电场的电流体动力微泵(未组装前)结构示意图。

图2为图1所示硅胶膜结构示意图。

图3为图1所示上层电极片结构示意图。

图4为图1所示下层电极片结构示意图。

注：图3、图4中，A代表发射极，B代表集电极。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至4所示。本发明一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵，包括自上而下依次设置、并且边缘相互密封结合的上层电极片3、硅胶膜4和下层电极片5；

所述上层电极片3与下层电极片5的相向面，均由凸起的集电极和发射极构成，集电极与发射极之间相互间隔并交错排布，构成上下梳齿状电极阵列3-1、5-1；集电极和发射极的末端分别用导线引至梳齿状电极阵列之外；

所述硅胶膜4的中部开设有槽孔4-1；在对应于上梳齿状电极阵列3-1的两端的上层电极片3上分别开设有液体流入孔1和液体流出孔2；液体流入孔1和液体流出孔2均连通槽孔4-1；槽孔4-1以及上下梳齿状电极阵列构成微泵腔室；

上下梳齿状电极阵列同时产生电场，分别作用于微泵腔室内液体；液体流入孔1作为微泵入口，使液体分布微泵腔室内，并通过液体流出孔2流出。

所述下梳齿状电极阵列5-1的整体长度大于上梳齿状电极阵列3-1的整体长度。

所述上下梳齿状电极阵列3-1、5-1中各相邻的集电极与发射极构成一对电极对，上梳齿状电极阵列3-1中的电极对对数为11对，下梳齿状电极阵列5-1中的电极对对对数为24对。

所述上下梳齿状电极阵列3-1、5-1中的发射极末端均连接直流电源正极，集电极末端均连接直流电源负极。

所述槽孔4-1为圆角矩形槽孔。

所述圆角矩形槽孔长度为18mm，宽度为3mm。

所述上下梳齿状电极阵列3-1、5-1的电极梳线线宽为0.3mm，电极对的两个梳线之间的距离为0.2mm，电极对之间的距离为0.3mm。

所述上梳齿状电极阵列3-1外围尺寸为11.8mm×6.6mm，下梳齿状电极阵列5-1外围尺寸为26.1mm×6.6mm。

所述硅胶膜4厚度为0.3mm。

使用时，液体流入孔1及液体流出孔2通过硅胶管1-1、1-2分别作为微泵入口和出口连接外部循环系统，让液体充满整个微泵腔室。上下两层电极片的发射极末端与电源正极相连，集电极末端与电源负极相连，利用电流体动力效应驱动微泵腔室内液体流动。电源为500V可调直流电源。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于双极片复合电场的电流体动力微泵，其特征在于包括自上而下依次设置、并且边缘相互密封结合的上层电极片(3)、硅胶膜(4)和下层电极片(5)；

所述上层电极片(3)与下层电极片(5)的相向面，均由凸起的集电极和发射极构成，集电极与发射极之间相互间隔并交错排布，构成上下梳齿状电极阵列(3-1、5-1)；集电极和发射极的末端分别用导线引至梳齿状电极阵列之外；

所述硅胶膜(4)的中部开设有槽孔(4-1)；在对应于上梳齿状电极阵列(3-1)的两端的上层电极片(3)上分别开设有液体流入孔(1)和液体流出孔(2)；液体流入孔(1)和液体流出孔(2)均连通槽孔(4-1)；槽孔(4-1)以及上下梳齿状电极阵列构成微泵腔室；

上下梳齿状电极阵列同时产生电场，分别作用于微泵腔室内液体；液体流入孔(1)作为微泵入口，使液体分布微泵腔室内，并通过液体流出孔(2)流出。

2.根据权利要求1所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述下梳齿状电极阵列(5-1)的整体长度大于上梳齿状电极阵列(3-1)的整体长度。

3.根据权利要求1所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述上下梳齿状电极阵列(3-1、5-1)中各相邻的集电极与发射极构成一对电极对，上梳齿状电极阵列(3-1)中的电极对对数为11对，下梳齿状电极阵列(5-1)中的电极对对对数为24对。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述上下梳齿状电极阵列(3-1、5-1)中的发射极末端均连接直流电源正极，集电极末端均连接直流电源负极。

5.根据权利要求4所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述槽孔(4-1)为圆角矩形槽孔。

6.根据权利要求5所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述圆角矩形槽孔长度为18mm，宽度为3mm。

7.根据权利要求4所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述上下梳齿状电极阵列(3-1、5-1)的电极梳线线宽为0.3mm，电极对的两个梳线之间的距离为0.2mm，电极对之间的距离为0.3mm。

8.根据权利要求4所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述上梳齿状电极阵列(3-1)外围尺寸为11.8mm×6.6mm，下梳齿状电极阵列(5-1)外围尺寸为26.1mm×6.6mm。

9.根据权利要求4所述的电流体动力微泵，其特征在于：所述硅胶膜(4)厚度为0.3mm。