[发明专利]微型液体冷却装置及其所采用的微液滴产生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型液体冷却装置，特别是关于一种用于对发热电子元件进行冷却的微型液体冷却装置，本发明还涉及该微型液体冷却装置所采用的一种微液滴产生器。

背景技术

随着电脑产业的迅速发展，CPU追求高速度化，高功能化及小型化所衍生的散热问题越来越严重，这在笔记本电脑等内部空间狭小的电子装置中更为突出。如果无法将笔记本电脑内的CPU等电子元件所产生的热量及时有效地散发出去，将极大地影响电子元件的工作性能，同时还会缩减电子元件的使用寿命，因此业界通常采用一冷却装置来对电子元件散热。

在众多的冷却技术中，液体冷却是一种极为有效的冷却方式。传统的液体冷却装置为由吸热体、散热体、泵及传输管所构成的一回路，该回路中填充有冷却液，冷却液在该吸热体处吸收电子元件所产生的热量，经传输管传至散热体后放出热量。在该泵的驱动作用下，冷却液在回路中不断循环，从而源源不断地带走该电子元件所产生的热量。

目前，液体冷却装置已被业者用于桌上型电脑中对CPU进行散热，然而由于传统的液体冷却装置中泵所占用的空间较大，很难适用于内部空间狭小的笔记本电脑内对电子元件散热。另外，泵在运行时还会产生较大的噪音，影响使用者的听觉感受。伴随着笔记本电脑等电子装置朝向微型化及高性能化方向设计，发热量增加的同时冷却装置所能占据的空间却在不断减少。如何设计出能适用于笔记本电脑内对电子元件进行有效冷却的新型液体冷却装置，对于业者来说是又一个新的研究课题。

介质材料上的电润湿效应(Electrowetting On Dielectric，EWOD)是一种通过施加电势来改变液体表面张力的可逆现象。图1A与图1B为介质上的电润湿效应的原理图。如图1A所示，下极板10包括一基底11，基底11上设有下电极层12，该下电极层12被一层绝缘层13覆盖，液滴14位于绝缘层13的表面，上电极15插入液滴14的内部。该上电极15与下电极层12之间通过电源线连接有一开关16及一可调电源17，该开关16用于控制电路的断开与闭合，该可调电源17用来给下极板10与上电极15之间提供施加电压。当上电极15与下极板10之间不加电压，即开关16处于断开状态时，该下极板10的绝缘层13的表面为疏水的，此时液滴14的静态接触角为θ₀>90°。如图1B所示，当开关16闭合时，可调电源17提供一电压V，在液滴14与下极板10之间产生电势作用，此时，液滴14的静态接触角由原来的θ₀变化为θ(V)，θ(V)<θ₀。当V的大小达到一定值时，θ(V)<90°，此时绝缘层13的表面变成亲水的。当开关16重新断开时，也就是液滴14与下电极板10之间没有电势作用时，液滴14的静态接触角重新回复到θ₀。上述的这种现象称为介质材料上的电润湿效应。

利用这种介质材料上的电润湿效应原理，美国杜克大学(Duck University)的Pollack M G等人首先基于介质材料上的电润湿效应并采用微机械制作的微电极阵列进行了微液滴的运动控制，并提出了“数字微流体(DigitalMicrofluidics)”的概念。美国洛杉矶加州大学(UCLA)的Cho S K等人成功地利用EWOD效应对直径为70μm的微液滴进行了微液滴的产生、传输、混合和分裂四个基本操作，并在25V的交流电压下得到了250mm/s的微液滴移动速度(Cho S K，Moon H，Kim C J.Creating，Transporting，Cutting，and MergingLiquid Droplets by Electrowetting-Based Actuation for Distal MicrofluidicCircuits[J].Journal of Microelectromechanical Systems，2003，12(1)：70-80.)。可见，基于介质材料上的电润湿效应是一种十分有效的微流体控制技术。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种占用体积小且具有较佳冷却性能的微型液体冷却装置，该微型液体冷却装置同时还具有较好的静音效果。

本发明还提供一种该微型液体冷却装置所采用的微液滴产生器。