CN106130310A - 一种圆柱形电流体动力微泵及其制造方法 - Google Patents

一种圆柱形电流体动力微泵及其制造方法 Download PDF

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冯晨
王小伍
汤勇
吴锐成
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Abstract

本发明公开了一种圆柱形电流体动力微泵及其制造方法；包括圆柱形泵壳和设置在其内的电极阵列；电极阵列包括相互间隔的阴极和阳极；电极阵列卷成具有弹性的圆筒状结构，并与圆柱形泵壳的内壁面紧密贴合；电极阵列通过其与圆柱形泵壳内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定；本圆柱形电流体动力微泵，通过把平板形柔性电路板卷成圆筒状并置于圆柱形泵壳内，由于电极片为弹性金属材质，利用其弹力作用，使平板形柔性电路板附带着电极阵列完全贴合在泵壳内壁上；这种工艺结构特征不仅是加工制备更加简单，而且运行高效稳定，可以运用在微流体冷却系统、药物输送和微机电系统等领域。

Description

一种圆柱形电流体动力微泵及其制造方法
技术领域
本发明涉及流体动力和微制造领域，尤其涉及一种圆柱形电流体动力微泵及其制造方法。
背景技术
随着电子制造技术的发展，电子元件的集成度越来越高。摩尔定律指出，集成电路的晶体管密度每隔18个月就增加一倍。电子元件的集成度越高，热流密度越大。电子元件的可靠性和寿命将越来越依赖于热控制系统的完善程度。相关研究表明，电子元件的工作温度每升高10℃，系统的可靠性和电子元件的寿命将会下降一半左右。目前高热流器件的散热功率已达〖10〗^6w/m^2的量级，而下一代电子元器件的散热将超过〖10〗^7w/m^2。这些热量需要及时排出以保证芯片的温度处于所允许的范围内，现有的风冷技术是不可能满足如此高的热流密度的散热需求。通过对芯片散热的研究，研究人员发现芯片上部散热量约占总散热量的20％，从芯片底部散的热量约为80％，而风冷和传统的液体冷却技术只针对芯片上方局部散热，不能从根本上解决问题，现有的电子冷却技术无法满足电子器件所需的散热功率。大功率电子芯片的散热问题已经成为微电子行业发展的一个瓶颈，也是目前电子器件封装和应用必须解决的核心问题。
在微电子散热领域，研究发现在微通道热沉中对工质进行强制对流会使散热效果有显著地提高而液体工质在微通道结构会产生很高的流动压差，因此常规的流体的驱动方法在微管道中是不可行的。这就需要一种既不增加热沉体积又能够稳定工作提供足够流体出口压力的工质驱动器来作为工质流动的动力源。传统机械泵具有体积大、功耗高、噪声大、流量控制不精准等缺点。
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，提供一种工艺结构简单、运行高效稳定的圆柱形电流体动力微泵及其制造方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种圆柱形电流体动力微泵，包括圆柱形泵壳1和设置在其内的电极阵列2；所述电极阵列2包括相互间隔的阴极和阳极，所述阴极和阳极分别通过焊接在其上的电极导线3与圆柱形泵壳1外部的电源连接。所述电极阵列2中的一个阴极和与之相邻的一个阳极构成一组电极对，并且阴极与阳极之间交错排布。
所述电极阵列2卷成具有弹性的圆筒状结构，并与圆柱形泵壳1的内壁面紧密贴合。
所述电极阵列2通过其与圆柱形泵壳1内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定。
所述电极阵列2的阴极和阳极具有弹性。
所述电极导线3与圆柱形泵壳1的接合处涂覆有硅胶；硅胶用于密封电极导线3与圆柱形泵壳1的接合处的缝隙。
所述电极阵列2附着在柔性基板上。
所述电极导线3为漆包线。
所述电极阵列2为梳齿状电极阵列、三角状电极阵列或者半圆状电极阵列。
本发明圆柱形电流体动力微泵的制备方法如下：
以平板形柔性电路板作为基板，通过剥离加工工艺，通过附着在其表面的金属层，制备出电极阵列2的阴极的电极片和阳极的的电极片，并分别在阴极和阳极上焊接上两根电极导线3；
把平板形柔性电路板卷成圆筒状并置于圆柱形泵壳1内，由于电极片为弹性金属材质，利用其弹力作用，使平板形柔性电路板附带着电极阵列2完全贴合在泵壳内壁上；接着，把两根电极导线3穿过圆柱形泵壳1引到外部与电源连接，并在电极导线3与圆柱形泵壳1之间的接合处涂覆硅胶密封；
电极阵列2通过其与圆柱形泵壳1内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定；圆柱形电流体动力微泵以介电工质的工作液体，当其工作时，工作液体从一端流入其内，并在泵送力的作用下从另一端流出。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明圆柱形电流体动力微泵，可以灵活地与各种圆柱形管道连接，电极阵列2的电极片具有超薄、柔性的性能特点。电极片由阴极和阳极构成，并且它们之间相互间隔并交错排布分布，卷成圆柱形的电极阵列2可以串联多组电极，增强电场对液体中离子的拖拽作用。
本发明电流体动力泵为无运动部件、运行可靠、功耗低、容易制作和无需维护等优点，并且可以直接同芯片或流道集成，无需独立空间，不产生附加磁场，不会干扰电子元件工作。
本发明把平板形柔性电路板卷成圆筒状并置于圆柱形泵壳1内，由于电极片为弹性金属材质，利用其弹力作用，使平板形柔性电路板附带着电极阵列2完全贴合在泵壳内壁上。这种工艺结构特征不仅是加工制备更加简单，无需额外通过其他固定部件，并可将电极阵列2固定在圆柱形泵壳1内部。本发明运行高效稳定，可以运用在微流体冷却系统、药物输送和微机电系统等领域。
附图说明
图1为本发明圆柱形电流体动力微泵结构示意图。
图2为本发明圆柱形电流体动力微泵的截面结构示意图。
图3为电极阵列平展时的结构示意图。
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3所示。本发明公开了一种圆柱形电流体动力微泵，包括圆柱形泵壳1和设置在其内的电极阵列2；所述电极阵列2包括相互间隔的阴极和阳极，所述阴极和阳极分别通过焊接在其上的电极导线3与圆柱形泵壳1外部的电源连接。电极阵列2(FPC)是以柔性电路板作为基板通过剥离加工工艺制作而成。
所述电极阵列2中的一个阴极和与之相邻的一个阳极构成一组电极对，并且阴极与阳极之间交错排布。所述电极导线3可采用漆包线，漆包线具有较好的耐腐蚀性能和绝缘性能。所述电极阵列2卷成具有弹性的圆筒状结构，并与圆柱形泵壳1的内壁面紧密贴合。所述电极阵列2通过其与圆柱形泵壳1内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定。
所述电极阵列2的阴极和阳极具有弹性，可采用附着在柔性基板上的具有弹性的金属片制备。
所述电极导线3与圆柱形泵壳1的接合处涂覆有硅胶；硅胶用于密封电极导线3与圆柱形泵壳1的接合处的缝隙。
所述电极阵列2为梳齿状电极阵列、三角状电极阵列或者半圆状电极阵列。当然根据具体要求，还可以是其他任意形状。
本发明圆柱形电流体动力微泵的制备方法，可通过如下步骤实现：
以平板形柔性电路板作为基板，通过剥离加工工艺，通过附着在其表面的金属层，制备出电极阵列2(FPC)的阴极的电极片和阳极的的电极片，并分别在阴极和阳极上焊接上两根电极导线3；
把平板形柔性电路板卷成圆筒状并置于圆柱形泵壳1内，由于电极片为弹性金属材质，利用其弹力作用，使平板形柔性电路板附带着电极阵列2完全贴合在泵壳内壁上；接着，把两根电极导线3穿过圆柱形泵壳1引到外部与电源连接，并在电极导线3与圆柱形泵壳1之间的接合处涂覆硅胶密封；
电极阵列2通过其与圆柱形泵壳1内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定；圆柱形电流体动力微泵以介电工质的工作液体，当其工作时，工作液体从一端流入其内，并在泵送力的作用下从另一端流出。该圆柱形电流体动力微泵连接电源工作时，其内电极片绝不能与空气接触，电极间距的大小会影响到微泵的泵压和流速。
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 (10)

1.一种圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：包括圆柱形泵壳(1)和设置在其内的电极阵列(2)；所述电极阵列(2)包括相互间隔的阴极和阳极，所述阴极和阳极分别通过焊接在其上的电极导线(3)与圆柱形泵壳(1)外部的电源连接。
2.根据权利要求1所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极阵列(2)卷成具有弹性的圆筒状结构，并与圆柱形泵壳(1)的内壁面紧密贴合。
3.根据权利要求2所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极阵列(2)通过其与圆柱形泵壳(1)内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定。
4.根据权利要求2所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极阵列(2)的阴极和阳极具有弹性。
5.根据权利要求2所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极导线(3)与圆柱形泵壳(1)的接合处涂覆有硅胶；硅胶用于密封电极导线(3)与圆柱形泵壳(1)的接合处的缝隙。
6.根据权利要求1至5中任一项所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极阵列(2)附着在柔性基板上。
7.根据权利要求6所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极导线(3)为漆包线。
8.根据权利要求6所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极阵列(2)为梳齿状电极阵列、三角状电极阵列或者半圆状电极阵列。
9.根据权利要求6所述圆柱形电流体动力微泵，其特征在于：所述电极阵列(2)中的一个阴极和与之相邻的一个阳极构成一组电极对，并且阴极与阳极之间交错排布。
10.权利要求1至9中任一项所述圆柱形电流体动力微泵的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
以平板形柔性电路板作为基板，通过剥离加工工艺，通过附着在其表面的金属层，制备出电极阵列(2)的阴极的电极片和阳极的的电极片，并分别在阴极和阳极上焊接上两根电极导线(3)；其中，一个阴极和与之间隔的一个阳极构成一组电极对，阴极与阳极之间交错排布；
把平板形柔性电路板卷成圆筒状并置于圆柱形泵壳(1)内，由于电极片为弹性金属材质，利用其弹力作用，使平板形柔性电路板附带着电极阵列(2)完全贴合在泵壳内壁上；接着，把两根电极导线(3)穿过圆柱形泵壳(1)引到外部与电源连接，并在电极导线3与圆柱形泵壳(1)之间的接合处涂覆硅胶密封；
电极阵列(2)通过其与圆柱形泵壳(1)内壁面的摩擦力获得轴向及径向的固定；圆柱形电流体动力微泵以介电工质的工作液体，当其工作时，工作液体从一端流入其内，并在泵送力的作用下从另一端流出。
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