專利名稱：微型液體冷卻系統(tǒng)及其微型流體驅(qū)動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微型液體冷卻系統(tǒng)，特別是關于一種用于對發(fā)熱電子元 件進行冷卻的微型液體冷卻系統(tǒng)及其微型流體驅(qū)動裝置。
背景技術：
隨著電腦產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，CPU追求高速度化，高功能化及小型化所衍
生的散熱問題越來越嚴重，這在筆記本電腦等內(nèi)部空間狹小的電子裝置中更
為突出。如果無法將筆記本電腦內(nèi)CPU等電子元件所產(chǎn)生的熱量及時有效地
散發(fā)出去，將極大地影響電子元件的工作性能，同時還會縮減電子元件的使 用壽命，因此業(yè)界通常采用一冷卻裝置來對電子元件散熱。
在眾多的冷卻技術中，液體冷卻是一種極為有效的冷卻方式。傳統(tǒng)的液 體冷卻系統(tǒng)為由吸熱體、散熱體、機械泵及傳輸管所構(gòu)成的一回路，該回路 中填充有冷卻液，冷卻液在該吸熱體處吸收電子元件所產(chǎn)生的熱量，經(jīng)傳輸 管傳至散熱體后放出熱量。在該機械泵的驅(qū)動作用下，該冷卻液在回路中不 斷循環(huán)，從而源源不斷地帶走該電子元件所產(chǎn)生的熱量。
由于傳統(tǒng)的液體冷卻系統(tǒng)中機械泵所占用的空間較大，而難以用于筆記 本電腦等內(nèi)部空間狹小的電子裝置中對電子元件進行冷卻。為將液體冷卻系 統(tǒng)做成微小化，業(yè)界開展了對各種微型泵的探究，其中包括對采用振動壓電 隔膜的壓電泵的研究，然而目前用于微小型的液體冷卻系統(tǒng)中的壓電泵所能
傳輸冷卻液體的效率并不高，無法滿足對發(fā)熱量不斷增加的CPU等電子元件
進行冷卻的需求。另外，目前所使用的壓電泵中通常需要設置利用壓力差進 行開閉的可動式逆止閥，這樣不^f又會因為逆止閥的可動式開閉特性而產(chǎn)生振 動與噪音，且相對降低驅(qū)動冷卻液的可靠性。
介質(zhì)材料上的電潤濕效應(Electrowetting On Dielectric, EWOD )是一種 通過施加電勢來改變液體表面張力的可逆現(xiàn)象。圖1A與圖1B為介質(zhì)上的電潤 濕效應的原理圖。如圖1A所示，下極板10包括一基底11，基底ll上設有下電 極層12,該下電極層12被一層絕緣層13覆蓋，液滴14位于絕緣層13的表面， 上電極15插入液滴14的內(nèi)部。該上電極15與下電極層12之間通過電源線連接
有一開關16及一可調(diào)電源17，該開關16用于控制電路的斷開與閉合，該可調(diào) 電源17用來給下極板10與上電極15之間提供施加電壓。當上電極15與下極板 IO之間不加電壓，即開關16處于斷開狀態(tài)時，該下極板10的絕緣層13的表面 為疏水的，此時液滴14的靜態(tài)接觸角為eo>90°。如圖1B所示，當開關16閉合 時，可調(diào)電源17提供一電壓V，在液滴14與下極板10之間產(chǎn)生電勢作用，此
時，液滴i4的靜態(tài)接觸角由原來的e。變化為e(v), e(v)〈eo。當v的大小
達到一定值時，6(V)<90°，此時絕緣層13的表面變成親水的。當開關16重新 斷開時，也就是液滴14與下電極板10之間沒有電勢作用時，液滴14的靜態(tài)接
觸角重新回復到ec。上述的這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)材料上的電潤濕效應。
利用這種介質(zhì)材料上的電潤濕效應原理，美國杜克大學(Duck University) 的Pollack M G等人首先基于介質(zhì)材料上的電潤濕效應并采用微機械制作的微 電極陣列進行了微液滴的運動控制，并提出了 "數(shù)字微流體(Digital Microfluidics )"的概念。美國洛杉磯加州大學(UCLA)的Cho S K等人成功 地利用EWOD效應對直徑為70jam的微液滴進行了微液滴的產(chǎn)生、傳輸、混 合和分裂四個基本操作，并在25V的交流電壓下得到了 250mm/s的微液滴移動 速度(Cho S K, Moon H， Kim C J. Creating, Transporting, Cutting, and Merging Liquid Droplets by Electrowetting-Based Actuation for Distal Microfluidic Circuits [J]. Journal of Microelectromechanical Systems, 2003, 12 (l):70-80.)。可 見，基于介質(zhì)材料上的電潤濕效應是一種十分有效的微流體控制技術。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種占用空間小且具有較佳的冷卻效率的微型液 體冷卻系統(tǒng)及其微型流體驅(qū)動裝置。
一種微型液體冷卻系統(tǒng)，包括一吸熱體、 一散熱體及若干傳輸管，其還 包括一微液滴產(chǎn)生器及一壓電泵，所述傳輸管將該吸熱體、散熱體、微液滴 產(chǎn)生器及壓電泵串接形成一回路，該回路中填充有冷卻液，該冷卻液在該微 液滴產(chǎn)生器及壓電泵的共同驅(qū)動作用下在該回^^中循環(huán)流動。
一種微型流體驅(qū)動裝置，其包括一微液滴產(chǎn)生器及一壓電泵，所述微液 滴產(chǎn)生器與壓電泵串聯(lián)連接，該微液滴產(chǎn)生器將流體產(chǎn)生出液滴并驅(qū)動該液 滴往壓電泵運動，該壓電泵內(nèi)設置有接收液滴的孩t流道，該壓電泵對應所述 微流道設置有隔膜與壓電膜，所述壓電膜通電后產(chǎn)生振動并帶動隔膜一起振 動，對該孩史流道內(nèi)的液滴進行傳輸并排出孩t流道外。
與傳統(tǒng)的液體冷卻系統(tǒng)相比，本發(fā)明微型液體冷卻系統(tǒng)中，通過采用由 微液滴產(chǎn)生器及壓電泵所組成的微型液體驅(qū)動裝置同時對冷卻液進行傳輸， 冷卻液的傳輸量大，從而使該微型液體冷卻系統(tǒng)具有較佳的冷卻性能。所述 微液滴產(chǎn)生器及壓電泵均可采用微機電制程方法進行制作，工藝簡單，適合 進行微型化設計，因此該微型液體冷卻系統(tǒng)可用于內(nèi)部空間較小的電子裝置 內(nèi)對電子元件進行散熱。另外，該微型液體冷卻系統(tǒng)中沒有像機械泵這類機 械傳動件，因此具有良好的靜音效果。


下面參照附圖，結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1A與圖1B為介質(zhì)材料上的電潤濕效應原理的示意圖，其中，
圖1A為不加電壓時，液滴的靜態(tài)接觸角為6()>90°的情況；
圖1B為施加一定電壓作用下，液滴的靜態(tài)接觸角為6 (>)<90°的情況。
圖2是本發(fā)明微型液體冷卻系統(tǒng)其中一較佳實施例的立體組裝示意圖。
圖3是圖2所示微型液體冷卻系統(tǒng)中微液滴產(chǎn)生器的立體分解示意圖。
圖4是圖3微液滴產(chǎn)生器的立體組裝示意圖。
圖5是圖4中微液滴產(chǎn)生器的局部剖視圖。
圖6是圖2所示微型液體冷卻系統(tǒng)中壓電泵的立體分解示意圖。
圖7是圖6中所示壓電泵的下板體倒轉(zhuǎn)后之立體示意圖。
圖8A、 8B及8C為微液滴的產(chǎn)生過程的示意圖。
圖9A、 9B及9C為微液滴傳輸過程的示意圖。
圖10為本發(fā)明微型液體冷卻系統(tǒng)另 一 實施例中微液滴產(chǎn)生器與壓電泵集 成后的立體分解示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明旨在將基于介質(zhì)材料上的電潤濕效應這一^f敖流體控制技術應用于 孩吏型液體冷卻系統(tǒng)中，并配合一壓電泵以實現(xiàn)對冷卻液進行大量傳輸。
如圖2所示為本發(fā)明微型液體冷卻系統(tǒng)200其中 一較佳實施例的立體組裝 圖。該微型液體冷卻系統(tǒng)200包括一吸熱體20、 一散熱體30、 一微液滴產(chǎn)生器 40、 一壓電泵50及若干傳輸管60。該吸熱體20、散熱體30、微液滴產(chǎn)生器40 及壓電泵50通過這些傳輸管60串接而形成一回路，該回路中填充有冷卻液(圖 未示)。該吸熱體20與一發(fā)熱電子元件熱連接并吸收其所產(chǎn)生的熱量，該散熱
體30用于對流經(jīng)其內(nèi)部的冷卻液進行冷卻。在微液滴產(chǎn)生器40及壓電泵50的 驅(qū)動作用下，冷卻液在該回路中循環(huán)流動，從而源源不斷地將吸熱體20所吸 收的熱量帶走。
該吸熱體20用于貼設在一發(fā)熱電子元件(圖未示)的表面以吸收其所產(chǎn) 生的熱量。在本實施例中，該吸熱體20為一長方體的吸熱塊。該吸熱體20包 括一上蓋21與一底座22,該底座22內(nèi)設有供冷卻液流經(jīng)的流體通道(圖未示)， 該流體通道的入口及出口分別通過傳輸管60與壓電泵50及散熱體30相連通。 該吸熱體20并不局限于圖2中所示的形狀及結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的散熱需求， 對該吸熱體20進^于合理地設計。
該散熱體30用于對經(jīng)吸熱體20加熱后的冷卻液進行冷卻。本實施例中， 該散熱體30為一散熱器，其包括一基座31及設于該基座31上的若干散熱片32。 該基座31內(nèi)也設有供冷卻液流經(jīng)的流體通道(圖未示)，該基座31內(nèi)流體通道
座31的流體通道內(nèi)還可以設置各種散熱結(jié)構(gòu)如散熱柱等以增加散熱體30與冷 卻液之間的換熱效率。該散熱體30并不局限于圖2中所示的形狀及結(jié)構(gòu)，該散 熱體30還可以為其他的形狀及結(jié)構(gòu)。例如用于筆記本電腦內(nèi)時，該散熱體30 可以是設于顯示屏背面的一設有流體通道的冷卻板。
如圖3及圖4所示，該微液滴產(chǎn)生器40包括一下極板42、蓋設于該下極板 42上的一上極板44、連接于下極板42與上極板44之間的相應的控制電路(圖 未示)、兩支撐件46以及第一、第二端蓋48、 49。
該下極板42為一長方體結(jié)構(gòu)，其具有與上極板44相對的一表面425。該下 極板42的左右兩端分別自該表面425向內(nèi)凹陷形成矩形的第一、第二凹槽426、 427，該第一、第二凹槽426、 427分別用來收容與之相對應的第一、第二端蓋 48、 49。請一并參閱圖5，該下極板42包括一下基板421、若干控制電極422、 一介電層423及一疏水層424。該下基板421可以為一玻璃基板或一硅基板，在 本實施例中，該下基板421為一硅基板。這些控制電極422呈間隔設置于下基 板421上，并排列于下基板421的中央位置。這些控制電極422的表面覆蓋有介 電層423，該介電層423可以利用氣相沉積的方法在控制電極422的表面沉積一 層絕緣材料如氮化硅(Si3N4 )所形成。該介電層423的表面覆蓋有一層很薄的 疏水材料如Teflon作為疏水層424。
請繼續(xù)參照圖3，下基板42上于最左端的控制電極422與第一凹槽426之間 設有一圓柱形的儲液槽428以用來儲存冷卻液，該最左端的控制電極422延伸
至與儲液槽428的邊緣相接。該下極板42的表面425上于這些控制電極422的中 間位置設有一具有較小寬度的溝槽429,該溝槽429的左端與儲液槽428相連 通，其右端與第二凹槽427相連通。由于該溝槽429的寬度較小，對進入該溝 槽429內(nèi)的冷卻液能夠產(chǎn)生毛細吸力作用，從而使得外接的控制電路僅需在下 極板42與上極板44之間施加一較小的電壓就可以將液滴從儲液槽428中產(chǎn)生 出來并沿控制電極422運動。由于該溝槽429的設置，將每一控制電極422分成 -波此相連通的三部分，即位于溝槽429兩側(cè)的電極部分4221及位于溝槽429內(nèi) 的電極部分4222。該下極板42的表面425上對應每一控制電極422還設有一外 接電極430，并通過一引線431將相應的控制電極422與外接電極430相連通。 這些外接電極430可以分布在這些控制電極422的兩側(cè)，也可以僅分布在這些 控制電極422的一側(cè)。在本實施例中，這些外接電極430分布在這些控制電極 422的兩側(cè)。該下極板42上還設有若干用于安裝固定第一、第二端蓋48、 49 的安裝孔432及若干用于安裝固定支撐件46及上極板44的安裝孔433。
該上極板44也為一長方體結(jié)構(gòu)，其包括一上基一反441、 一參考電極層442 及一疏水層443 (圖5所示)。該上基板441可以為一玻璃基板或一硅基板，在 本實施例中，該上基板441為一玻璃基板。該參考電極層442覆蓋于該上基板 441與下極板42相對的一表面上，該參考電極層442的表面覆蓋有一層很薄的 疏水層443 ，該疏水層443可以利用旋轉(zhuǎn)覆蓋的方法涂布一層疏水材料如Teflon 所形成，其中該參考電極層442與疏水層443之間也可以設置一層很薄的介電
該兩支撐件46均為狹長的板體，其設于下極板42與上極板44之間以用于 支撐上極板44。該兩支撐件46上對應下極板42上的安裝孔433也設有相應的安 裝孔461。本實施例中，該兩支撐件46為與上、下極板44、 42相分離的板體。 可以理解地，該兩支撐件46也可以一體形成于上招i!44或下核i!42上。
該第一、第二端蓋48、 49均為一長方體塊狀結(jié)構(gòu)，其中該第一端蓋48上 設有一進液口481，該第二端蓋49上設有一出液口491。該進液口481及出液口 491的外端分別與一傳輸管60相連接，當?shù)谝弧⒌诙松w48、 49設于下極板42 的第一、第二凹槽426、 427內(nèi)時，該進液口481的內(nèi)端與下極板42上的儲液槽
該第一、第二端蓋48、 49上對應下極板42的安裝孔432也相應地設有安裝孔 482、 492。
如圖4所示，該微液滴產(chǎn)生器40組裝時，該兩支撐件46設于下極板42上并
位于下極板42的控制電極422的兩側(cè)，從而在下極板42與上極板44之間于對應 控制電極422的位置形成用于傳輸液滴的液滴通道。每一支撐件46位于下極板 42的控制電極422與外接電極430之間，即下極板42的外接電極430位于支撐件 46的外側(cè)，這樣可以便于將外接電極430與外部的控制電路電連接。該上極板 44蓋設于該兩支撐件46上，并通過螺栓等連接件穿過下極板42、支撐件46及 上極板44上所設的安裝孔433、 461、 444從而將三者固定在一起。該兩支撐件 46對上極板44進行支撐的同時還將微液滴產(chǎn)生器40的兩側(cè)進行密封。該第一、 第二端蓋48、 49分別收容于下極板42的兩端所設的第一、第二凹槽426、 427 內(nèi)并將上極板44夾設于該第一、第二端蓋48、 49之間，再通過螺栓等連接件 穿過第一、第二端蓋48、 49及下極板42上所設的安裝孔482、 492、 432以將第 一、第二端蓋48、 49與下極板42固定在一起，從而將微液滴產(chǎn)生器40的兩端 密封。該第一、第二端蓋48、 49安裝至下極板42兩端的第一、第二凹槽426、 427內(nèi)時，第一端蓋48上所設的進液口481與儲液槽428相連通，而第二端蓋49 所設的出液口491則與控制電極422相對，亦即該儲液槽428與液滴通道的左端 連通，該出液口491則與液滴通道的右端連通。
請參閱圖6與圖7，該壓電泵50采用無閥設計，其包括一下板體51與蓋設 于該下板體51上的一上板體52，其中該下板體51與上板體52均為一長方形的 板體。該下板體51具有與上板體52相對的一上表面511，該下板體51自上表面 511向內(nèi)凹陷/人而在其中間位置形成一縱向且貫通下板體51兩端的樣t流道 513。該微流道513包括一入口段514、 一出口段515及將該入口段514與出口段 515連通的一腔體部516，冷卻液在該孩(流道513內(nèi)自左向右流動，即由農(nóng)t流道 513的入口段514流向出口段515。該入口段514、腔體部516及出口段515的橫 截面積的大小均沿冷卻液的流動方向遞減，亦即該入口 ^殳514在其與腔體部 516相接處即入口段514的出口處的橫截面積最小，該腔體部516在其與入口段 514相接處即腔體部516的入口處的橫截面積最大而在其與出口段515相接處 即腔體部516的出口處的橫截面積最小，該出口段515在其與腔體部516相接處 的橫截面積最大而在其出口處即出口段515的右端橫截面積最小，且該腔體部 516、出口段515及入口段514所具最大橫截面積的大小依次遞減。在本實施例 中，該腔體部516為一等腰三角形形狀，其也可以為其他形狀，只要使其橫截 面積沿冷卻液的流動方向遞減即可。如圖7所示，該下板體51的下表面512在 對應腔體部516的位置設置一三角形的凹陷，所述凹陷與腔體部516之間形成 一具較小厚度的隔膜517,該隔膜517的中部設有一圓柱形的壓電膜518，該壓
電膜518可以通過物理氣相沉積技術如'減射、化學氣相沉積技術或旋涂技術如 溶膠-凝膠法在隔膜517上生長一層壓電材料形成。
該壓電膜518與外部的驅(qū)動電路電連接，由所述該驅(qū)動電路驅(qū)動壓電膜 518產(chǎn)生振動，并帶動隔膜517—起產(chǎn)生上下振動，從而使腔體部516的容積的 大小發(fā)生變化。當壓電膜518帶動隔膜517向下運動時，腔體部516的容積變大， 由于微流道513內(nèi)未設置逆止閥，冷卻液會從微流道513的入口段514及出口段 515同時向腔體部516內(nèi)流動，冷卻液從入口段514進入腔體部516時，因微流 道513的橫截面積突然變大，冷卻液受到的流阻小而流量大；冷卻液自出口段 515進入腔體部516時，因微流道513的橫截面積突然變小，冷卻液受到的流阻 大而流量小。因此，壓電膜518帶動隔膜517向下運動的瞬間由入口段514進入 腔體部516的流量大于由出口段515進入腔體部516的流量，冷卻液的流動方向 表現(xiàn)為由入口段514流向出口段515。當壓電膜518帶動隔膜517向上運動時， 腔體部516的容積變小，冷卻液會自腔體部516同時向入口段514及出口段515 流動，冷卻液從腔體部516流向入口段514時，因樣i流道513的橫截面積突然變 小，冷卻液受到的流阻大而流量??；冷卻液自腔體部516流向出口l殳515時， 因微流道513的橫截面積突然變大，冷卻液受到的流阻小而流量大。因此，瞬 間由腔體部516流向出口段515的流量大于流向入口段514的流量，冷卻液的流 動方向還是表現(xiàn)為由入口段514流向出口段515。由上述可知，壓電膜518帶動 隔膜517產(chǎn)生上下振動的過程中，冷卻液均由入口段514流向出口段515,從而 在孩i流道513中未設置單向的控制閥的情況下實現(xiàn)冷卻液的單向流動。
如圖2所示，將樣i型液體冷卻系統(tǒng)200組裝在一起時，通過傳輸管60將吸 熱體20、散熱體30、微液滴產(chǎn)生器40及壓電泵50依次串接從而形成一回路， 在該回路中充入一定量的冷卻液。該冷卻液為可電解、可極化、具有導電能 力或帶電的液體。在本實施例中，該冷卻液為去離子水。；微液滴產(chǎn)生器40的 上極板44的參考電極層442及下極板42的外接電極422通過導線與外部的控制 電路進行電連接。外部的控制電路采用計算機程序來控制施加于各控制電極 422上的電壓的施加時間及施加順序，所施加的電壓的大小由電源控制，該控 制電路的控制方法及電壓大小的控制方法采用常規(guī)的控制方法。該壓電泵的 壓電膜518與外部的驅(qū)動電路電連接，并由所述驅(qū)動電路控制壓電膜518的上 下往復振動。
如圖8A至圖8C所示，液滴D從孩i液滴產(chǎn)生器40的儲液槽428產(chǎn)生出來的過 程為首先通過外接的控制電路對控制電極422a (為使敘述方便，將控制電
極從左至右依次命名為422a、 422b、'422c......)施加一定的電壓，由于電潤
濕效應，與該控制電極422a^目接觸的冷卻液的接觸角會變小，接觸角的變小 表現(xiàn)為冷卻液的表面張力的變化，當施加的電壓達到一定值時，冷卻液會自 儲液槽428沿電極422a向右運動(圖8A所示)；冷卻液運動至與電極422b接觸 時對電極422b施加同樣的電壓，從而使冷卻液沿控制電極422b繼續(xù)向右運動 (圖8B所示)；當冷卻液運動至與控制電極422c接觸時，對控制電極422c施加 電壓的同時取消控制電極422b上所施加的電壓，冷卻液在控制電極422a、 422c 上所加電壓的作用下在控制電極422b處斷開，從而形成液滴D (圖8C所示)。
如圖9A至圖9C所示，液滴D的傳輸過程為當液滴D接觸到控制電極422d 時，對控制電極422械加電壓的同時取消422c上所施加的電壓，從而使液滴D 由控制電極422c所在位置運動到控制電極422d所在位置；當液滴D運動至與控 制電極422e接觸時，對控制電極422e施加電壓的同時取消控制電極422d上所 施加的電壓，從而使液滴D從控制電極422d所在位置運動到控制電極422e所在 位置。通過這樣有規(guī)律性地對各控制電極422施加電壓，就可以實現(xiàn)將儲液槽 428中所產(chǎn)生出的液滴D沿控制電極422的從左向右傳輸。
請繼續(xù)參照圖2，《敖型液體冷卻系統(tǒng)200工作時，吸熱體20貼i殳于一發(fā)熱 電子元件(圖未示)上。利用外接的控制電路對微液滴產(chǎn)生器40的各控制電 極422上電壓的施加時間及施加順序進行控制，可以從儲液槽428中產(chǎn)生出液 滴，并沿液滴通道向右傳輸。液滴傳到這些控制電極422的最右端時因具有一 定的速度會繼續(xù)向前運動，并經(jīng)第二端蓋49所設出液口的入口端流入到該第 二端蓋49內(nèi)。通過控制電路對這些控制電極422進行循環(huán)控制，就可以不斷地 從儲液槽428中產(chǎn)生出液滴并傳輸?shù)降诙松w49內(nèi)，從而將第二端蓋49內(nèi)的冷 卻液壓出并經(jīng)傳輸管60流入壓電泵50內(nèi)，在壓電泵50的作用下，使冷卻液的 傳輸速度進一步加快，經(jīng)加速后的冷卻液再經(jīng)傳輸管流向吸熱體20，冷卻液 經(jīng)吸熱體20加熱后再經(jīng)傳輸管60流向散熱體30并與散熱體30發(fā)生熱交換從而 降低冷卻液的溫度，被降溫后的冷卻液經(jīng)傳輸管60流向微液滴產(chǎn)生器40的第 一端蓋48內(nèi)，再經(jīng)第一端蓋48進液口流回至微液滴產(chǎn)生器40的儲液槽428內(nèi)， 乂人而完成一次循環(huán)流動。
該微型液體冷卻系統(tǒng)200中，由傳輸管60將吸熱體20、散熱體30、微液滴 產(chǎn)生器40及壓電泵50串接形成一回路，吸熱體20用來吸收電子所產(chǎn)生的熱量， 該微液滴產(chǎn)生器40及壓電泵50同時對冷卻液進行傳輸，使冷卻液在該回路中 循環(huán)流動，從而源源不斷地將吸熱體20所吸收的熱量帶走。
上述微型液體冷卻系統(tǒng)200中，微液滴產(chǎn)生器40及壓電泵50均可采用微機 電制程進行制作，工藝簡單，適合進行微型化設計，可用于內(nèi)部空間較小的 筆記本電腦等電子裝置內(nèi)對電子元件進行散熱。通過采用微液滴產(chǎn)生器40及 壓電泵50同時對冷卻液進行傳輸，冷卻液的傳輸量大，從而使微型液體冷卻 系統(tǒng)200的具有較佳的冷卻性能。由于該微型液體冷卻系統(tǒng)200中沒有像機械 泵這類機械傳動件，因此具有良好的靜音效果。該壓電泵50采用無閥設計，
上述實施例中，微液滴產(chǎn)生器40的下極板42與上極板44之間設有兩支撐 件46,從而在下極板42與上極板44之間形成傳輸液滴的液滴通道?？梢岳斫?地，該下極板42與上極板44之間也可以不設置支撐件46和儲液槽428，此種情 況下，通過在下極板42上凹設一細長的槽體，該槽體的兩端分別與微液滴產(chǎn) 生器40的進液口及出液口連通，該上極板44直接蓋設于該下極板42上，從而 形成傳輸液滴的液滴通道。該槽體的寬度與控制電極422的寬度相同或略大于 控制電極的寬度，控制電極422設于該槽體內(nèi)。
圖10所示為本發(fā)明微型液體冷卻系統(tǒng)另 一 實施例中微液滴產(chǎn)生器與壓電 泵的立體分解示意圖，本實施例與上一實施例的區(qū)別在于孩i液滴產(chǎn)生器與壓 電泵集成于一下板體71與一上板體72上。微液滴產(chǎn)生器的液滴通道716及壓電 泵的微流道712均設于下板體71上且兩者直接連通。液滴通道716內(nèi)間隔設置 有若干控制電極711，該上板72對應所述控制電極711設有參考電極層(圖未 標示)，該參考電極層與所述控制電極711通過外部的控制電路(圖未示)電 連接。所述壓電泵的微流道712包括一進口段713、 一出口段714及將進口段713 與出口,殳714連通的一腔體部715。所述孩i液滴產(chǎn)生器的液滴通道716設于進口 段713的前端，且該液滴通道716的入口與傳輸管(圖未示)相接。自傳輸管 進入液滴通道716的冷卻液經(jīng)微液滴產(chǎn)生器傳至壓電泵的進口段713 ，再由壓 電泵從口段經(jīng)腔體部715傳至出口段714。通過將微液滴產(chǎn)生器與壓電泵集成 于下板體71與下板體72上，使得兩者所占據(jù)的空間進一步減少，且加工及安 裝更方便。
權利要求
1. 一種微型液體冷卻系統(tǒng)，包括一吸熱體、一散熱體及若干傳輸管，其特征在于還包括一微液滴產(chǎn)生器及一壓電泵，所述傳輸管將該吸熱體、散熱體、微液滴產(chǎn)生器及壓電泵串接形成一回路，該回路中填充有冷卻液，該冷卻液在該微液滴產(chǎn)生器及壓電泵的共同驅(qū)動作用下在該回路中循環(huán)流動。
2. 如權利要求1所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于該壓電泵包括一第 一板體及蓋設于該第一板體上的一第二板體，該第一板體上設有一微流 道，該微流道包括一進口段、 一出口段及將該進口段與出口段連通的一腔 體部，該第一板體對應腔體部的位置形成有一隔膜，該隔膜的底部設有一 壓電膜。
3. 如權利要求2所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于冷卻液在該微流道 中由進口段向出口段流動，所述進口段、腔體部及出口段的橫截面積的大 'J 、均沿冷卻液的流動方向遞減。
4. 如權利要求3所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于該腔體部、出口段 及進口段的最大橫截面積依次遞減。
5. 如權利要求3所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于該隔膜為一三角形， 該壓電膜為一圓柱形，該壓電膜設于該隔膜的中部。
6. 如權利要求2至5項中任意一項所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于 該微液滴產(chǎn)生器集成在該壓電泵的第 一板體及第二板體上，所述微液滴產(chǎn) 生器包括一設于該第一板體上的液滴通道、呈間隔設于所述液滴通道內(nèi)的 若干控制電極及第二板體上對應所述控制電極所設的一參考電極層，所述 液滴通道位于壓電泵的入口段的前端，其入口與傳輸管相接，所述控制電 極與參考電極層通過一控制電路電連接，通過控制電路規(guī)律性地對各控制 電極施加電壓，自傳輸管進入液滴通道的冷卻液產(chǎn)生出液滴并沿液滴通道 向壓電泵的入口^爻運動。
7. 如權利要求1所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于該微液滴產(chǎn)生器包 括一第一極板及蓋設于該第一極板上的一第二極板，該第一極板與第二極 ^反之間形成有一液滴通道，該液滴通道的一端與另一端分別設有一進液口 與一出液口，該第一極板上對應該液滴通道間隔設置有若干控制電極，該 第二極板上對應所述控制電極設有一參考電極層，該參考電極層與這些控 制電極通過一控制電路電連接，通過控制電路規(guī)律性地對各控制電極施加 電壓，自進液口進入的冷卻液將產(chǎn)生出液滴并沿液滴通道向出液口運動。
8. 如權利要求7所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于該微液滴產(chǎn)生器還 包括一第一端蓋及一第二端蓋，該第一極板的兩端對應第一、第二端蓋分 別設有第一、第二凹槽，該第一、第二端蓋分別收容在該第一、第二凹槽 內(nèi)并將第二極板夾設于該第一、第二端蓋之間以將該孩i液滴產(chǎn)生器的兩端密封。
9. 如權利要求7所述的微型液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于該第一極板上設有 一儲液槽，該第一極板上沿該液滴通道的延伸方向設有一溝槽，該溝槽的 一端與儲液槽相連通，另一端與出液口連通。
10. —種微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于包括一微液滴產(chǎn)生器及一壓電泵， 所述微液滴產(chǎn)生器與壓電泵串聯(lián)連接，該微液滴產(chǎn)生器將流體產(chǎn)生出液滴 并驅(qū)動該液滴往壓電泵運動，該壓電泵內(nèi)設置有接收液滴的樣么流道，該壓 電泵對應所述微流道設置有隔膜與壓電膜，所述壓電膜通電后產(chǎn)生振動并 帶動隔膜一起振動，對該微流道內(nèi)的液滴進行傳輸并排出微流道外。
11. 如權利要求10所述的微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于該壓電泵包括一 第 一板體及蓋設于該第 一板體上的 一第二板體，該微流道設于該第 一板體 上，該微流道包括一進口段、 一出口段及將該進口段與出口段連通的一腔 體部，該隔膜設于第一板體上并對應腔體部的位置設置，該壓電膜設于隔 膜的底部。
12. 如權利要求11所述的微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于液滴在該微流道 中由進口段向出口段流動，所述進口段、腔體部及出口段的橫截面積的大 'J 、均沿冷卻液的流動方向遞減。
13. 如權利要求12所述的微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于該腔體部、出口 段及進口段的最大橫截面積依次遞減。
14. 如權利要求10所述的微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于該微液滴產(chǎn)生器 包括一第一極板及蓋設于該第一極板上的一第二極板，該第一極板與第二 極板之間形成有一液滴通道，該液滴通道的一端與另 一端分別設有一進液 口與一出液口 ，該第一極板上對應該液滴通道間隔設置有若干控制電極， 該第二極板上對應所述控制電極設有一參考電極層，該參考電極層與這些 控制電極通過一控制電路電連接，通過控制電路規(guī)律性地對各控制電極施 加電壓而將冷卻液產(chǎn)生出所述液滴，并沿液滴通道向出液口運動。
15. 如權利要求14所述的微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于該第一極板上設 有一儲液槽，該第一極板上沿該液滴通道的延伸方向設有一溝槽，該溝槽 的一端與儲液槽相連通，另一端與出液口連通。
16. 如權利要求10至15項中任意一項所述的微型流體驅(qū)動裝置，其特征在于 該孩i液滴產(chǎn)生器與該壓電泵集成為 一體。
全文摘要
一種微型液體冷卻系統(tǒng)，包括一吸熱體、一散熱體及若干傳輸管，其還包括一微液滴產(chǎn)生器及一壓電泵，所述傳輸管將該吸熱體、散熱體、微液滴產(chǎn)生器及壓電泵串接形成一回路，該回路中填充有冷卻液，該冷卻液在該微液滴產(chǎn)生器及壓電泵的共同驅(qū)動作用下在該回路中循環(huán)流動。該微型冷卻系統(tǒng)可用于內(nèi)部空間較小的電子裝置內(nèi)對電子元件進行冷卻且具有較佳的冷卻性能。
文檔編號H05K7/20GK101389200SQ20071007699
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權日2007年9月14日
發(fā)明者陳冠宇, 陳彥志 申請人:富準精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻準精密工業(yè)股份有限公司