一种直通式双电极片电流体动力微泵与方法与流程

本发明涉及微电子散热及微量流体控制领域，尤其涉及一种直通式双电极片电流体动力微泵与方法。

背景技术：

随着微电子处理器上的电子元件密度和运算速度的进一步提高，微处理器的热流密度也持续增加，下一代电子元器件的散热将超过1000w/cm2。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，不能从根本上解决间题。冷却技术已经成为发展下一代电子技术的瓶颈。

上世纪90年代后，随着mems技术的兴起，研究人员将mems和微加工技术引入电流体动力微泵的设计制造，使电流体动力泵的尺寸和外加电压都大大减小，从而使电流体动力泵的研究工作进入了微尺度领域。

基于mems加工技术的电流体动力微泵被认为是一种非常有效的办法。同其他方法(如有阀微泵、冲击冷却、压电风扇等)相比，电流体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等优点，并且可以直接同芯片或流道集成，无需独立空间，还可根据系统的要求，实现微泵的串/并联组合，采用直流驱动，不产生附加磁场，不会干扰电子元件工作。微型电流体动力泵不仅被认是解决微电子行业中高热流器件的冷却问题的一个突破。

电流体动力微泵结构形式主要可以分为圆柱型和平板型两种，圆柱型微泵由于电极对完全依靠手工组装而成其尺寸要求较大，而对于平板型微泵，由于电极都通过刻蚀的方法加工而成，其尺度最小达到纳米级，同时又能保证良好的尺寸精度。相比较来说平板型微泵由于集成度高，尺寸精度好等特点，在未来将拥有更为广阔的应用前景，但是目前普片存在微泵泵压和流量等性能不稳定等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种直通式双电极片电流体动力微泵与方法，以改善电流体动力微泵泵压和流量等性能不理想的问题，有效提高其驱动能力。

本发明通过下述技术方案实现：

一种直通式双电极片电流体动力微泵，包括上电极片1、下电极片2、作密封圈使用的两片硅胶片3、以及流入端管道4、流入端接合块5、流出端接合块6和流出端管道7；

所述两片硅胶片3对称夹持在上电极片1与下电极片2的两侧缘之间，形成一个两端带有渠口的由上电极片1、下电极片2和两片硅胶片3构成的电极密封腔；腔体内置有一附着在上电极片1与下电极片对应面上的梳齿状电极阵列；

该电极密封腔的一端连接流入端接合块5，另一端连接流出端接合块6；所述流入端接合块5的端部设有流入端管道4，流出端接合块6的端部设有流出端管道7。

所述梳齿状电极阵列包括集电极和发射极，所述集电极和发射极各自对应分布在上电极片1或者下电极片2的对应面上，二者之间相互间隔并交错排布，相邻的集电极和发射极构成一对电极对；

梳齿状电极阵列在电极密封腔的作用下构成介电液体的电极作用区域。

所述电极密封腔腔体的两端呈锥形结构，使电极密封腔的腔体内部从流入端管道4至流出端管道7的方向上，形成两端窄、中部宽的流道结构。

所述上电极片1和/或下电极片2的外表面设有作为接线柱的焊盘，用于连接集电极和发射极的终端。

所述流入端管道4、流出端管道7通过过盈配合分别嵌入流入端接合块5和流出端接合块6的对应通道内，并通过渠口连通电极密封腔的腔体内部；流入端管道4、流出端管道7分别作为电极密封腔的入口和出口。

本发明直通式双电极片电流体动力微泵的运行方法，包括如下步骤：

步骤一：液体工质从流入端管道4进入腔体内，并从流出端管道7流出腔体，使腔体内充满介电液体；

步骤二：开启电源，介电液体中的带电离子在双电极片的电场作用下定向移动，由此对周围液体产生间接的拖动作用，最终驱动腔体内液体流动。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明所述的直通式双电极片电流体动力微泵，液体工质流动方向始终与微泵轴线方向保持一致，路径无弯折，降低液体工质流动过程中的能量损耗。另外双电极片的使用，增强微泵的电流体动力效果，

而且电极密封腔腔体的两端呈锥形的流道结构，使电极密封腔的腔体内部从流入端管道4至流出端管道7的方向上，形成“窄-宽-窄”的扁平的流道空间结构，使电极片的作用效果最大化，同时，液体工质在流入流出的过程中实现平滑过渡。进而使得微泵具有电极片作用范围更大，沿程损失更小的流道空间，有效增强电流体动力微泵的驱动能力。

附图说明

图1为直通式双电极片电流体动力微泵爆炸结构示意图。

图2为直通式双电极片电流体动力微泵组装结构示意图。

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2所示。本发明公开了一种直通式双电极片电流体动力微泵，包括上电极片1、下电极片2、作密封圈使用的两片硅胶片3、以及流入端管道4、流入端接合块5、流出端接合块6和流出端管道7；

所述两片硅胶片3对称夹持在上电极片1与下电极片2的两侧缘之间，形成一个两端带有渠口的由上电极片1、下电极片2和两片硅胶片3构成的电极密封腔；腔体内置有一附着在上电极片1与下电极片对应面上的梳齿状电极阵列；上电极片1与下电极片2的边缘通过螺栓紧固。

该电极密封腔的一端连接流入端接合块5，另一端连接流出端接合块6；所述流入端接合块5的端部设有流入端管道4，流出端接合块6的端部设有流出端管道7。

所述梳齿状电极阵列包括集电极和发射极，所述集电极和发射极各自对应分布在上电极片1或者下电极片2的对应面上，二者之间相互间隔并交错排布，相邻的集电极和发射极构成一对电极对；

梳齿状电极阵列在电极密封腔的作用下构成介电液体的电极作用区域。

所述电极密封腔腔体的两端呈锥形结构，使电极密封腔的腔体内部从流入端管道4至流出端管道7的方向上，形成两端窄、中部宽的流道结构。

所述上电极片1和/或下电极片2的外表面设有作为接线柱的焊盘，用于连接集电极和发射极的终端。

所述流入端管道4、流出端管道7通过过盈配合分别嵌入流入端接合块5和流出端接合块6的对应通道内，并通过渠口连通电极密封腔的腔体内部；流入端管道4、流出端管道7分别作为电极密封腔的入口和出口。

将电流体动力微泵各部件依次组装完整，上电极片(1)、下电极片(2)分别通过焊盘将电源正负极与电极片集电极、发射极相连；

液体工质从流入端管道4进入腔体内，并从流出端管道7流出腔体，使腔体内充满介电液体；

开启电源，介电液体中的带电离子在双电极片的电场作用下定向移动，由此对周围液体产生间接的拖动作用，最终驱动腔体内液体流动。

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。