[发明专利]一种用于铌酸锂基声表面波器件的水冷平台、水冷散热装置及其使用方法

说明书

本发明公开了用于铌酸锂基声表面波器件的水冷平台，水冷平台包括由上至下依次设置的上盖板、热电偶支撑层、隔板、散热层和下基板，水冷平台包括设置在中心的聚焦区和设置在聚焦区外围的外围区；热电偶支撑层上设有与聚焦区对应设置的聚焦区热电偶和与外围区对应设置的外围区热电偶，外围区热电偶及聚焦区热电偶通过导线口与外部的控制电路电连接以用于监测聚焦区及外围区的温度；外围区冷液口与聚焦区冷液口与外部的供水装置连接，散热层上设有位于聚焦区的聚焦循环通道和位于外围区的外围循环通道。分别对聚焦区与外围区进行循环冷却，并且其聚焦区循环通路与外围区循环通路相对独立，不会相互影响，有效避免由于铌酸锂去遇见温差大而导致芯片断。

技术领域

本发明属于散热器技术领域，尤其是涉及一种用于铌酸锂基声表面波器件的水冷平台、水冷散热装置及其使用方法。

背景技术

在微流体芯片中，声学操控是实现芯片级微流体操控的重要技术之一，特别是基于声表面波的微流体芯片系统具有巨大的优势，具有非破坏、可控性强、易于集成、频率可调等特点。声表面波器件由在压电材料上沉积插指电极而成，利用逆压电效应将电信号转化为机械振动，十点对微流体和微纳粒子的精确控制，在细胞或微粒的分选、分离、俘获和收集以及液滴的生成、驱动、混合及喷射等方面有大量的研究与应用。

传统上，为了获得更好的压电转换效率，声表面波微流控器件通常选用Y128°切X向铌酸锂晶体作为压电材料，在粒子操控和液滴喷射的应用中，铌酸锂基声表面波器件极易因产生热量而发生断裂或烧损，降低了声表面波器件的可靠性，限制了声表面波器件的发展及推广。

铌酸锂具有压电性，压电振动产生热量，同时它也具有弱热电性，部分电能转化为热能，因此温度会不可避免地升高。铌酸锂的热膨胀系数非常高(27～33x10-6/K，对比下石英玻璃为4～11.3x10-6/K)，快速的升温与降温俱易使其断裂。在采用聚焦型插指电极结构是，在焦点区域与电极的其他区域温度不均匀，铌酸锂在受热不均时也会导致断裂。。

因此，亟需设计一种能够解决上述技术问题，对铌酸锂基声表面波器件具有散热作用的结构，有效降低铌酸锂基声表面波器件的工作温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、有效控制声表面波器件各个区域温度平衡、降低铌酸锂基声表面波器件断裂的用于铌酸锂基声表面波器件的水冷平台。

本发明的技术方案如下：

一种用于铌酸锂基声表面波器件的水冷平台，所述水冷平台包括由上至下依次设置的上盖板、热电偶支撑层、隔板、散热层和下基板，所述上盖板、热电偶支撑层、隔板、散热层及下基板的边缘均形成有2个向外凸出的连接板，所述水冷平台包括设置在中心的聚焦区和设置在所述聚焦区外围的外围区；

所述热电偶支撑层上设有与聚焦区对应设置的聚焦区热电偶和与外围区对应设置的外围区热电偶，以用于通过聚焦区热电偶11和外围区热电偶分别测量聚焦区7及外围区8的温度，所述热电偶支撑层的连接板下表面与隔板的连接板上表面之间形成聚焦导线口和外围导线口，所述聚焦区热电偶通过导线与聚焦导线口电连接，所述外围区热电偶通过另一导线与外围导线口电连接以用于所述聚焦区热电偶及外围区热电偶通过两个导线口与外部的控制电路电连接；

所述散热层的连接板上表面与隔板的连接板下表面之间分别形成有外围区冷液口和聚焦区冷液口，所述外围区冷液口与聚焦区冷液口与外部的供水装置连接，所述散热层上设有位于聚焦区的聚焦循环通道和位于外围区的外围循环通道，所述外围区冷液口与所述外围循环通道连通以用于向外围输入和/或输出冷液，所述聚焦循环通道与所述聚焦区冷液口连通以用于向聚焦区输入和/或输出冷液，所述聚焦循环通道与外围循环通道之间不连通，以用于分别对所述聚焦区及外围区进行散热。

在上述技术方案中，所述聚焦循环通道包括第一聚焦循环通道和第二聚焦循环通道，所述第一聚焦循环通道为圆形，所述第二聚焦循环通道为矩形，所述第二聚焦循环通道的一端与第一聚焦循环通道连通，另一端与散热层上的聚焦区冷液口连通。