压电微泵阵列、微系统及微系统的热管理方法技术方案

本发明专利技术提供一种压电微泵阵列、微系统及微系统的热管理方法，压电微泵阵列包括N个呈分布式连接的压电微泵单元，压电微泵单元具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；N个压电微泵单元的第一端口通过流道连在一起，N个压电微泵单元的第四端口通过流道连在一起，且第i个压电微泵的第三端口通过流道与第i+1个压电微泵单元的第二端口连在一起；通过外部电信号对压电微泵阵列中的N个呈分布式连接的压电微泵单元进行控制，能有效改变N个压电微泵单元的串并联状态，串联使用时能提高流体的输出压强，并联使用时能提升流体的输入输出流量，从而能有效满足微系统的微流体散热时的大流量和高压强需求，提升微系统的散热效果。提升微系统的散热效果。提升微系统的散热效果。

【技术实现步骤摘要】
压电微泵阵列、微系统及微系统的热管理方法


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别是涉及一种压电微泵阵列、微系统及微系统的热管理方法。

技术介绍

[0002]微泵作为微流量供给的动力，是微流量控制系统的核心部件。微泵在微流控领域内是非常重要的微型执行器，其广泛应用于生物医学MEMS、芯片冷却系统和微型卫星等，特别是在生物医学MEMS领域，微泵在药物输送、DNA合成、微量流体供给和精确控制等方面起着至关重要的作用。而用于新一代大功率微系统的高效微流体散热技术需要能够提供大输出流量与高输出压强的微泵。利用逆压电效应实现的压电微泵具有输出压力高、尺寸小、结构简单、功耗低、易集成等优点，十分适用于微流体散热技术。
[0003]不过，由于受到压电微泵的技术瓶颈限制，单个压电微泵的工作流量与输出压强并不能够满足快速发展的如微喷、微流道等高效微流体散热技术需要。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有较强的工作流量与输出压强的压电微泵技术方案，用于解决上述技术问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0006]一种压电微泵阵列，包括N个呈分布式连接的压电微泵单元，所述压电微泵单元具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；N个所述压电微泵单元的第一端口通过流道连在一起，作为所述压电微泵阵列的第一端口；N个所述压电微泵单元的第四端口通过流道连在一起，作为所述压电微泵阵列的第四端口；且第i个所述压电微泵的第三端口通过流道与第i+1个所述压电微泵单元的第二端口连在一起，第1个所述压电微泵单元的第二端口作为所述压电微泵阵列的第二端口，第N个所述压电微泵单元的第三端口作为所述压电微泵阵列的第三端口；其中，N为大于等于2的整数，i+1的取值为2～N，所述压电微泵单元的第一端口、第二端口、第三端口及第四端口的通断状态受外部电信号的控制。
[0007]可选地，所述压电微泵单元包括泵腔和四个微阀，所述泵腔具有两个流体接口，且每个所述流体接口分别引出两个端口，所述泵腔的四个端口与四个所述微阀的一个端口一一对应连接，四个所述微阀不与所述泵腔连接的另一端口分别作为所述压电微泵单元的第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，且所述微阀的通断状态受所述外部电信号的控制。
[0008]可选地，所述泵腔至少包括泵体及压电振子，所述泵体具有两个所述流体接口，所述压电振子设置在所述泵体中。
[0009]可选地，所述压电微泵阵列具有并联使用状态，此时，N个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通，N个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通，N个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信
号的控制下关断，N个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下关断。
[0010]可选地，所述压电微泵阵列还具有串联使用状态，此时，第1个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通，第1个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下关断，第1个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下导通，第1个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下关断；第N个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下关断，第N个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下导通，第N个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下关断，第N个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通；若N大于等于3，则第j个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下关断，第j个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下导通，第j个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下导通，第j个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下关断，其中，j+1的取值为3～N。
[0011]可选地，所述压电微泵阵列还具有串并联混合使用状态。
[0012]一种微系统，包括：
[0013]衬底，其内设置有流道；
[0014]电路板，设置在所述衬底上；
[0015]功率器件，设置在所述衬底或者所述电路板上；
[0016]上述任一项所述的压电微泵阵列，设置在所述衬底上，与所述衬底中的流道配合，实现所述微系统的微流体散热。
[0017]可选地，所述电路板及所述功率器件设置在所述衬底中的多个流道上。
[0018]可选地，多个所述流道均匀分布在所述衬底中。
[0019]一种微系统的热管理方法，包括：
[0020]提供衬底，并在所述衬底中形成多个流道；
[0021]提供电路板及功率器件，并将所述电路板及所述功率器件设置在所述衬底上；
[0022]提供上述任一项所述的压电微泵阵列，并将所述压电微泵阵列设置在所述衬底上，所述压电微泵阵列与所述衬底中的流道配合；
[0023]调控所述外部电信号，实现所述压电微泵阵列多个所述压电微泵单元的串并联组合控制，对所述电路板及所述功率器件进行微流体散热。
[0024]可选地，多个所述流道均匀分布在所述衬底中；所述电路板及所述功率器件设置在所述衬底中的多个流道上。
[0025]可选地，所述调控所述外部电信号，实现所述压电微泵阵列多个所述压电微泵单元的串并联组合控制，对所述电路板及所述功率器件进行微流体散热的步骤包括：
[0026]调控所述外部电信号，将所述压电微泵阵列中的N个所述压电微泵单元的并联起来，以提高所述压电微泵阵列的微流体流量，提升散热效果。
[0027]可选地，所述调控所述外部电信号，实现所述压电微泵阵列多个所述压电微泵单元的串并联组合控制，对所述电路板及所述功率器件进行微流体散热的步骤还包括：
[0028]调控所述外部电信号，将所述压电微泵阵列中的N个所述压电微泵单元的串联起来，以提高所述压电微泵阵列的微流体输出压强，提升散热效果。
[0029]可选地，所述调控所述外部电信号，实现所述压电微泵阵列多个所述压电微泵单
元的串并联组合控制，对所述电路板及所述功率器件进行微流体散热的步骤还包括：
[0030]调控所述外部电信号，将所述压电微泵阵列中的部分所述压电微泵单元的并联起来，将所述压电微泵阵列中的部分所述压电微泵单元的串联起来，同时提高所述压电微泵阵列的微流体流量与微流体输出压强，提升散热效果。
[0031]如上所述，本专利技术的压电微泵阵列、微系统及微系统的热管理方法，具有以下有益效果：
[0032]通过外部电信号对压电微泵阵列中的N个呈分布式连接的压电微泵单元进行控制，能有效改变N个压电微泵单元的串并联状态，串联使用时能提高流体的输出压强，并联使用时能提升流体的输入输出流量，从而能有效满足微系统的微流体散热时的大流量和高压强需求，提升微系统的散热效果。
附图说明
[0033]图1显示为本专利技术中压电微泵单元的结构图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电微泵阵列，其特征在于，包括N个呈分布式连接的压电微泵单元，所述压电微泵单元具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；N个所述压电微泵单元的第一端口通过流道连在一起，作为所述压电微泵阵列的第一端口；N个所述压电微泵单元的第四端口通过流道连在一起，作为所述压电微泵阵列的第四端口；且第i个所述压电微泵的第三端口通过流道与第i+1个所述压电微泵单元的第二端口连在一起，第1个所述压电微泵单元的第二端口作为所述压电微泵阵列的第二端口，第N个所述压电微泵单元的第三端口作为所述压电微泵阵列的第三端口；其中，N为大于等于2的整数，i+1的取值为2～N，所述压电微泵单元的第一端口、第二端口、第三端口及第四端口的通断状态受外部电信号的控制。2.根据权利要求1所述的压电微泵阵列，其特征在于，所述压电微泵单元包括泵腔和四个微阀，所述泵腔具有两个流体接口，且每个所述流体接口分别引出两个端口，所述泵腔的四个端口与四个所述微阀的一个端口一一对应连接，四个所述微阀不与所述泵腔连接的另一端口分别作为所述压电微泵单元的第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，且所述微阀的通断状态受所述外部电信号的控制。3.根据权利要求2所述的压电微泵阵列，其特征在于，所述泵腔至少包括泵体及压电振子，所述泵体具有两个所述流体接口，所述压电振子设置在所述泵体中。4.根据权利要求1或3所述的压电微泵阵列，其特征在于，所述压电微泵阵列具有并联使用状态，此时，N个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通，N个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通，N个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下关断，N个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下关断。5.根据权利要求1或3所述的压电微泵阵列，其特征在于，所述压电微泵阵列还具有串联使用状态，此时，第1个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通，第1个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下关断，第1个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下导通，第1个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下关断；第N个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下关断，第N个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下导通，第N个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号的控制下关断，第N个所述压电微泵单元的第四端口在所述外部电信号的控制下选择性地导通；若N大于等于3，则第j个所述压电微泵单元的第一端口在所述外部电信号的控制下关断，第j个所述压电微泵单元的第二端口在所述外部电信号的控制下导通，第j个所述压电微泵单元的第三端口在所述外部电信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：余怀强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：