CN107123625B - 一种直通型电液动力微泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直通型电液动力微泵，包括自下而上依次设置的下底板、兼做腔壁的密封硅胶垫、盖板；下底板的左右两端分别开设有向下凹陷的用于引流的窄腔，窄腔为工质流动的过渡曲面；各窄腔分别与导入管和导出管连通；密封硅胶垫的中部为镂空结构，该镂空结构形成一空腔，空腔的面积覆盖并连通左右两端的窄腔；盖板的下表面刻蚀有梳状电极阵列；梳状电极阵列置于密封硅胶的空腔围成的区域内；下底板、密封硅胶垫和盖板之间密封结合，使梳状电极阵列被密封在由密封硅胶垫的空腔围成的密封腔体内，构成电液动力微泵加速区的流道。本直通型电液动力微泵在微流体驱动领域具有独特的使用价值和广阔的应用前景。

Description

一种直通型电液动力微泵
技术领域
本发明涉及微电子散热领域和微流控领域，尤其涉及一种直通型电液动力微泵。
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。
目前的散热技术主要包括：空气对流散热、液冷散热、热管散热等。其中，目前使用最广泛的空气对流散热效率低，热管散热在散热方向上有局限，而液散热的方法凭借其优良的散热效率拥有广阔的市场前景。
在电子元件大规模元件微型化，集成化的趋势下，传统的液冷方式远不及微流道散热有优势。原因在于微流道散热相对散热面积大，在电子元件集成度不断提高，热流密度不断加大的趋势下，微流道散热更有利于提高散热效率。
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。
现有的电液动力微泵大多将出入口设计在流道的上方，过渡突然，容易产生涡流而形成较大的压降。同时部分引线和电极暴露在外，容易引发触电事故。
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，提供一种构造简单、运行稳定的直通型电液动力微泵。克服了现有电液动力泵易在出入口产生较大压降的不足，提升了微泵的整体性能。
本发明通过下述技术方案实现：
一种直通型电液动力微泵，包括自下而上依次设置的下底板1、兼做腔壁的密封硅胶垫7、盖板8；
所述下底板1的左右两端分别开设有向下凹陷的用于引流的窄腔10，窄腔10为工质流动的过渡曲面；各窄腔10分别与导入管4和导出管5连通；
所述密封硅胶垫7的中部为镂空结构，该镂空结构形成一空腔11，空腔11的面积覆盖并连通左右两端的窄腔10；
所述盖板8的下表面刻蚀有梳状的集电极和发射极阵列，每个集电极和发射极相互交错排布，形成一个由集电极和发射极构成的梳状电极阵列；
梳状电极阵列置于密封硅胶垫7的空腔11围成的区域内；
集电极和发射极由引线9引出；
下底板1、密封硅胶垫7和盖板8之间密封结合，使梳状电极阵列被密封在由密封硅胶垫7的空腔11围成的密封腔体内，构成电液动力微泵加速区的流道。
所述窄腔10平面呈等腰三角形结构，各自的顶角连通导入管4和导出管5；所述窄腔10的底面，由内向导入管4或导出管5延伸方向为逐渐向下倾斜的倾斜面；所述导入管4和导出管5的轴线平行于下底板1的平面。
所述空腔11的高度，即为密封硅胶垫7的厚度。
所述导入管4和导出管5与下底板1的衔接槽12结合部位，分别套设有用于密封的硅胶套3、2。
所述空腔11的短边呈三角形结构。
所述盖板8上刻蚀的电极对的对数为86对，电极线宽为0.1mm，集电极和发射极的电极间距为0.1mm，电极对间距为0.15mm，流道高度为0.2mm。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明下底板1的左右两端分别开设有向下凹陷的用于引流的窄腔10，窄腔10为工质流动的过渡曲面；各窄腔10分别与导入管4和导出管5连通；
所述密封硅胶垫7的中部为镂空结构，该镂空结构形成一空腔11，空腔11的面积覆盖并连通左右两端的窄腔10；
所述盖板8的下表面刻蚀有梳状的集电极和发射极阵列，每个集电极和发射极相互交错排布，形成一个由集电极和发射极构成的梳状电极阵列；
梳状电极阵列置于密封硅胶垫7的空腔11围成的区域内；
下底板1、密封硅胶垫7和盖板8之间密封结合，使梳状电极阵列被密封在由密封硅胶垫7的空腔11围成的密封腔体内，构成电液动力微泵加速区的流道。所述窄腔10平面呈等腰三角形结构，各自的顶角连通导入管4和导出管5；所述窄腔10的底面，由内向导入管4或导出管5延伸方向为逐渐向下倾斜的倾斜面；所述导入管4和导出管5的轴线平行于下底板1的平面。
上述结构带来了如下优点：
(1)导入管4和导出管5采用直通型的设计，并且在窄腔10和导入管4和导出管5之间逐渐向下倾斜的倾斜面的放样曲面平滑过渡设计，极大地减少了工质流动时在出入口产生的压降，同时更有利于保持微泵性能(泵压，流量)的长期稳定。
(2)微泵在不改变电液动力泵常规流道高度的前提下，拓宽流道宽度，使得流道横截面积比一般的电液动力泵大了5倍，在保证微泵泵压的同时，大大提高了微泵的流量。换言之，这使得所述微泵的传热效率大大提高。
(3)盖板8同时承担电极片基板和封装盖板的作用，在节省材料，简化微泵结构的同时，引线方便，密封可靠。
(4)本发明直通型电液动力微泵具有无运动部件、运行可靠、低耗、容易制作和无需维护、体积小，功耗低等优点；并且可以直接同芯片或流道集成，无需独立空间，采用直流驱动，不产生附加磁场，不会干扰电子元件工作。本发明不仅解决了微电子行业中高热流器件的冷却问题，还可以被运用在微流体冷却系统，药物输送和微机电系统等领域。
本发明直通型电液动力微泵在微流体驱动领域具有独特的使用价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明直通型电液动力微泵爆炸结构示意图。
图2为图1下底板1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和2所示。本发明公开了一种直通型电液动力微泵，包括自下而上依次设置的下底板1、兼做腔壁的密封硅胶垫7、盖板8；可采用传统紧固手段，比如螺栓或者密封粘结胶将它们固定结合在一起。
所述下底板1的左右两端分别开设有向下凹陷的用于引流的窄腔10，窄腔10为工质流动的过渡曲面；各窄腔10分别与导入管4和导出管5连通；
所述密封硅胶垫7的中部为镂空结构，该镂空结构形成一空腔11，空腔11的面积覆盖并连通左右两端的窄腔10；
所述盖板8的下表面刻蚀有梳状的集电极和发射极阵列，每个集电极和发射极相互交错排布，形成一个由集电极和发射极构成的梳状电极阵列；
梳状电极阵列置于密封硅胶垫7的空腔11围成的区域内；
集电极和发射极的接线先焊接在穿透盖板8正反面的焊盘上，再由外部的引线9焊接在焊盘并引出外部。
下底板1、密封硅胶垫7和盖板8之间密封结合，使梳状电极阵列被密封在由密封硅胶垫7的空腔11围成的密封腔体内，构成电液动力微泵加速区的流道。
所述窄腔10平面呈等腰三角形结构，各自的顶角连通导入管4和导出管5；所述窄腔10的底面，由内向导入管4或导出管5延伸方向为逐渐向下倾斜的倾斜面；所述导入管4和导出管5的轴线平行于下底板1的平面。
所述空腔11的高度，即为密封硅胶垫7的厚度。
所述导入管4和导出管5与下底板1的衔接槽12结合部位，分别套设有用于密封的硅胶套3、2。
所述空腔11的短边呈三角形结构。
所述盖板8上刻蚀的电极对的对数为86对，电极线宽为0.1mm，集电极和发射极的电极间距为0.1mm，电极对间距为0.15mm，流道高度为0.2mm。
在使用时，先将导入管4和导出管5与外部循环系统连接，让液体充满整个微泵的空腔11，即腔室。然后连接520V直流电源，利用电液动力效应驱动液体流动。本发明采用直通型结构过渡，扩宽流道的横截面积；极大地减少了工质流动时在出入口产生的压降的同时提高了微泵的流量。
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 (1)

1.一种直通型电液动力微泵，其特征在于：包括自下而上依次设置的下底板（1）、兼做腔壁的密封硅胶垫（7）、盖板（8）；
所述下底板（1）的左右两端分别开设有向下凹陷的用于引流的窄腔（10），窄腔（10）为工质流动的过渡曲面；各窄腔（10）分别与导入管（4）和导出管（5）连通；
所述密封硅胶垫（7）的中部为镂空结构，该镂空结构形成一空腔（11），空腔（11）的面积覆盖并连通左右两端的窄腔（10）；
所述盖板（8）的下表面刻蚀有梳状的集电极和发射极阵列，每个集电极和发射极相互交错排布，形成一个由集电极和发射极构成的梳状电极阵列；
梳状电极阵列置于密封硅胶垫（7）的空腔（11）围成的区域内；
集电极和发射极由引线（9）引出；
下底板（1）、密封硅胶垫（7）和盖板（8）之间密封结合，使梳状电极阵列被密封在由密封硅胶垫（7）的空腔（11）围成的密封腔体内，构成电液动力微泵加速区的流道；
所述窄腔（10）平面呈等腰三角形结构，各自的顶角连通导入管（4）和导出管（5）；所述窄腔（10）的底面，由内向导入管（4）或导出管（5）延伸方向为逐渐向下倾斜的倾斜面；所述导入管（4）和导出管（5）的轴线平行于下底板（1）的平面；
所述空腔（11）的高度，即为密封硅胶垫（7）的厚度；
所述导入管（4）和导出管（5）与下底板（1）的衔接槽（12）结合部位，分别套设有用于密封的硅胶套（3、2）；
所述空腔（11）的短边呈三角形结构；
所述盖板（8）上刻蚀的电极对的对数为86对，电极线宽为0.1mm，集电极和发射极的电极间距为0.1mm，电极对间距为0.15mm，流道高度为0.2mm；
集电极和发射极的接线先焊接在穿透盖板（8）正反面的焊盘上，再由外部的引线（9）焊接在焊盘并引出外部。
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