[发明专利]流体驱动器和使用该流体驱动器的发热装置以及分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用弹性表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)使液体产生一定的流动或循环流的流体驱动器。另外，本发明还涉及使用了上述流体驱动器的发热装置以及分析装置。 

背景技术

近年来微处理器(MPU)的高速化发展显著。目前，达到了数GHz以上的工作频率，而且还继续向进一步高速化发展。由于MPU的高速化是通过提高集成密度来实现，所以发热密度的增加不可避免。在目前最高速度的MPU中，总发热量达到100W以上、发热密度达到400W/mm²以上，并且，随着进一步的高速化，发热量也继续增加。 

为了冷却MPU，一般采用在MPU封装外壳上面安装风扇或水冷装置的方法。但是，MPU的发热部是形成在硅基板上的电路部。由于是隔着封装外壳进行冷却，所以存在着冷却效率低的问题。 

因此，提出了一种在MPU的硅基板上形成流体通路且使流体在流体通路中循环的构造。该构造能够在最接近作为发热部的半导体基板的附近进行冷却，从而可应对随着MPU的高速化的发热增加。但是，该MPU水冷系统中，作为泵而使用了电渗透流泵。因此，由于形成在MPU的硅基板上的细的流体通路中，增大了流体通路的阻抗，所以存在着需要400V左右的高驱动电压的问题。 

另外，在微分析系统(μTAS)中，为了使包含分析试样的溶剂流动，使用电渗透流，为了使溶剂中的样品颗粒移动，使用电泳动或感应泳动等，但由于向溶剂直接施加电场，所以存在着不适用于被施加电场后发生变质的试样的问题。 

鉴于以上的情况，可见使用弹性表面波振动来驱动液体的液体驱动器是适合的。在专利文献1、非专利文献2、专利文献2中，公开了一种使 用了弹性表面波的流体驱动器。 

专利文献1所公开的是，配置了表面波装置的微型泵，该弹性表面波装置在构成流体通路的一部分的压电元件设置了梳状电极。 

非专利文献1所公开的是，在压电薄膜上形成梳状电极，通过对梳状电极施加交流电压而激励兰姆波(Lamb wave)来驱动基板上的流体。 

专利文献2所公开的是一种喷墨头，其把具有弹性表面波的波长左右厚度的压电体基板两片以夹着肋的方式重叠，形成喷嘴，并且在压电体基板的喷嘴反对侧的面上分别配置UDT(单向性梳型交叉齿状电极)，通过向UDT以错开相位顺序输入1个脉冲波形，进行驱动，在压电体的形成喷嘴的壁面上产生弹性表面波的背面波，利用该背面波使喷嘴壁面的凸状变形向喷嘴的前端方向移动，喷嘴内的流体被该凸状变形吸引而运动且向前端部方向移动，从喷嘴前端以液滴的形式喷出。 

专利文献1：实开平3-116782号公报 

专利文献2：特开2002-178507号公报 

非专利文献1：R.M.Moroney et.al.“Lamb波励起マイクロトランスポ一ト(Lamb波激励微输送)”“Mirotransport induced by ultrasonic Lambwaves”，Appl.Phys.Lett.，59(7)，E-E774-776，1991 

但是，在以往的流体驱动器中，存在着以下的问题。 

使用了专利文献1的弹性表面波的微型泵，由于其中使用的电极是通过把一对梳状电极啮合而构成的间距一定的电极，所以即使从该电极产生弹性表面波，也难以使流体的流向朝向一个方向。 

非专利文献1的使用了兰姆波的流体驱动器由于在厚度为数μm的薄膜上形成驱动器，所以强度低，不能产生高压力。 

专利文献2的使用了达到弹性表面波的基板背面的波(背面波)的流体驱动器，只有基板表面振幅的1/10左右，振幅小，不能有效地驱动流体。另外，虽然希望着肋的高度、即流体通路的高度具有与背面波的振幅同程度的高度，但如果对UDT电极只施加数10伏程度的电压，则背面波的振幅成为1μm程度以下，利用这种高度的肋来制作喷嘴是非常困难的技术。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够以比较低的电压进行高输出的驱动且可实现小型、轻量化的流体驱动器。 

另外，本发明的目的是，提供一种通过与流体驱动器一体集成而不需要外部的泵且通过批量加工可同时制作的发热装置和分析装置。