【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电气体微泵，具体涉及一种摆动振子式压电微泵及其驱动和制备方法。
技术介绍
1、在generative ai (gai) 技术的推动下，智能手机伴随而来的热量问题难以仅依靠被动式散热技术解决，而应用微机电技术 (mems) 技术所制备的压电主动风冷/液冷散热方案能很好地解决这一问题，其中，液冷泵由于存在液体泄漏风险，普适性远不如风冷散热方案。
2、传统的主动风冷器件因厚度大，功耗高，限制了其在手机端的应用。此外，传统风扇还存在一些其他弊端，例如噪音较大，影响用户体验；机械部件易磨损，导致寿命较短；且难以实现精确的风量控制，无法根据设备的实际散热需求进行动态调整。传统的压电微泵结构多为四周固定型，中央膜层存在较高的残余应力，减弱了其振动。
3、公开号为“cn117028214a”的专利申请提供为一种压电泵振动基板结构及压电微泵，其采用四周固定型的方案作为压电微泵的振子；其需要在压电振子表面蚀刻支撑梁等结构来进一步地释放残余应力对器件振动的影响，这使得在制备该种振子方面受到工艺等步骤的限制（需要蚀刻支撑梁等结构），也不利于其进一步地小型化、阵列化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出了一种摆动振子式压电微泵及其驱动和制备方法，以在电子器件散热等应用中实现更高效地散热。结合微纳加工工艺，可以实现更低功耗、更小型化的器件结构，通过特定的结构和驱动方式，本专利技术可以在不同频率的激励下同时实现正向泵气散热及反向自清洁的功能，从而能够提供持续稳定的
2、第一方面，本专利技术提供一种摆动振子式压电微泵，其包括支撑结构，设置在支撑结构两端的第一通流层和第二通流层，以及设置支撑结构内的致动器。所述致动器与第一通流层之间形成输入腔室。所述致动器与第二通流层之间形成输出腔室。
3、所述致动器包括一个或多个致动单元；所述致动单元包括基板和振动元件；所述振动元件固定在基板上；所述基板的四周边缘分别为固定边缘、活动边缘和两条摆动边缘；所述致动单元的基板固定边缘与支撑结构内腔侧面固定；
4、所述致动单元的基板活动边缘与支撑结构内腔之间，或多个致动单元的基板活动边缘之间，形成通流缝隙；所述第一通流层的两条平行于通流缝隙的边缘上均设有进气口；所述第二通流层上设有与通流缝隙对齐的出气口。
5、作为优选，所述致动器包括并列设置的两个致动单元；两块致动单元的基板固定边缘与支撑结构内腔的一组相对侧面分别固定；两块致动单元的基板；两块致动单元的基板活动边缘之间形成通流缝隙。
6、作为优选，所述基板的摆动边缘与支撑结构上对应的内侧壁之间设有侧部密封结构；所述侧部密封结构封闭基板的摆动边缘与支撑结构内侧壁之间的缝隙。所述侧部密封结构固定在基板的摆动边缘上，并与支撑结构上对应的内侧壁接触。
7、作为优选，所述通流缝隙的初始宽度为1 μm~10000 μm。
8、作为优选，所述振动元件的中心点到基板固定边缘的距离为基板固定边缘到活动边缘距离的40%～60%。所述振动元件的长度为基板固定边缘到活动边缘距离的30%～50%。
9、作为优选，所述第一通流层靠近致动器的侧面上设有连接进气口的进气内凹结构。所述进气内凹结构和进气口共同形成内大外小的进气梯度流道结构；所述第二通流层靠近致动器的侧面上设有连接出气口的出气内凹结构。所述出气内凹结构和出气口共同形成内大外小的出气梯度流道结构。
10、作为优选，所述进气梯度流道结构采用以下结构中的任意一种：
11、结构一：所述进气内凹结构上设有一个活多个阶梯平面，使得进气梯度流道结构呈阶梯形。
12、结构二：所述进气内凹结构呈斜切槽状，使得进气梯度流道结构呈斜线漏斗状。
13、结构三：所述进气内凹结构呈弧形凹槽状，使得进气梯度流道结构呈弧形漏斗状。
14、所述出气梯度流道结构采用以下结构中的任意一种：
15、结构一：所述出气内凹结构上设有一个或多个阶梯平面，使得出气梯度流道结构呈阶梯形。
16、结构二：所述出气内凹结构呈斜切槽状，使得出气梯度流道结构呈斜线漏斗状。
17、结构三：所述出气内凹结构呈弧形凹槽状，使得出气梯度流道结构呈弧形漏斗状。
18、作为优选，所述第二通流层靠近致动器的侧面从进气梯度流道结构到两侧边缘均呈逐渐靠近致动器的倾斜平面形或弧面形。
19、作为优选，两个致动单元中振动元件的一侧共同接地，另一侧分别连接至独立的供电控制接口。
20、第二方面本专利技术提供一种泵气驱动方法，其使用前述的压电微泵；该泵气驱动方法包括正向泵气方法和反向自清洁方法。
21、所述正向泵气方法为：向两个振动元件施加相同频率相同相位的激励信号，两块基板在振动元件的带动下同向同步振动，带动气流从进气口进入，经输入腔室、通流缝隙和输出腔室后，从出气口输出。
22、所述反向自清洁方法为：向两个振动元件施加不同的激励信号，两块基板在振动元件的带动下异步振动，压电微泵内的气体在运行的部分时间或全部时间发生逆向流动，气流从出气口进入，进气口输出，清除进气口处堆积的灰尘。
23、作为优选，正向泵气方法和反向自清洁方法中，振动元件的激励信号频率均为10hz～50 mhz。反向自清洁方法中，输入两个振动元件的激励信号的频率相差50hz。
24、第三方面，本专利技术提供一种压电微泵制备方法，其用于制备前述的压电微泵。其特征在于：
25、该压电微泵制备方法包括以下步骤：
26、步骤一、加工得到由基底、绝缘层和结构层依次层叠形成的器件胚体；
27、步骤二、在结构层上形成振动元件；振动元件的制备方式既可以采用图形化方式，也可以采用非图形化方式。图形化方式为：在结构层上形成压电层，方法包括但不限于粘结压电片、磁控溅射、pld（脉冲激光沉积）、cvd（化学气相沉积）、凝胶法等。压电层的处理方式可以进行图形化，形成特定图案的振动元件，非图形化方式为直接将加工完成的振动元件覆盖在结构层表面。
28、步骤三、在两个振动元件上加工形成顶部电极；
29、步骤四、对结构层的中部以及两侧边缘进行蚀刻，使得结构层的中部以及两侧形成工字形的缝隙；工字形的缝隙将结构层分为相互独立的两块基板；
30、步骤五、在步骤五所得器件的正面设置保护层，蚀刻基底的背侧，形成输出腔室；
31、步骤六、去除保护层，在基板两侧的摆动边缘连接上侧部密封结构，得到微泵主体；通过键合工艺在微泵主体上连接第二通流层，支撑结构远离第二通流层的部分，以及第一通流层。
32、本专利技术具有的有益效果是：
33、1、本专利技术中的两个致动单元呈并列且相反侧的对置悬臂结构，通过向两个致动单元输入不同激励信号时，能够使得两个致动单元发生异步振动，从而在压电微泵中产生具有一定持续性的反向气流，从而起到对进气口进行定期自清洁的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种摆动振子式压电微泵，包括支撑结构（40），设置在支撑结构（40）两端的第一通流层（10）和第二通流层（30），以及设置支撑结构（40）内的致动器；所述致动器与第一通流层（10）之间形成输入腔室（100）；所述致动器与第二通流层（30）之间形成输出腔室（200）；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述致动器包括并列设置的两个致动单元；两块致动单元的基板（20）固定边缘与支撑结构（40）内腔的一组相对侧面分别固定；两块致动单元的基板（20）；两块致动单元的基板（20）活动边缘之间形成通流缝隙（300）。
3.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述通流缝隙（300）的初始宽度为1 μm~10000 μm；所述基板（20）的摆动边缘与支撑结构（40）上对应的内侧壁之间设有侧部密封结构（50）；所述侧部密封结构（50）固定在基板（20）的摆动边缘上，并与支撑结构（40）上对应的内侧壁接触。
4.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述第二通流层（30）靠近致动器的侧
5.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：两个致动单元中振动元件（21）的一侧共同接地，另一侧分别连接至独立的供电控制接口。
6.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述第一通流层（10）靠近致动器的侧面上设有连接进气口（11）的进气内凹结构（12）；所述进气内凹结构（12）和进气口（11）共同形成内大外小的进气梯度流道结构；所述第二通流层（30）靠近致动器的侧面上设有连接出气口（31）的出气内凹结构（32）；所述出气内凹结构（32）和出气口（31）共同形成内大外小的出气梯度流道结构。
7.根据权利要求6所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述进气梯度流道结构采用以下结构中的任意一种：
8.根据权利要求1所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述振动元件（21）的中心点到基板（20）固定边缘的距离为基板（20）固定边缘到活动边缘距离的40%～60%；所述振动元件的长度为基板固定边缘到活动边缘距离的30%～50%。
9.一种泵气驱动方法，其特征在于：使用如权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵；其特征在于：该泵气驱动方法包括正向泵气方法和反向自清洁方法；
10.一种压电微泵制备方法，用于制备如权利要求3所述的摆动振子式压电微泵；其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种摆动振子式压电微泵，包括支撑结构（40），设置在支撑结构（40）两端的第一通流层（10）和第二通流层（30），以及设置支撑结构（40）内的致动器；所述致动器与第一通流层（10）之间形成输入腔室（100）；所述致动器与第二通流层（30）之间形成输出腔室（200）；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述致动器包括并列设置的两个致动单元；两块致动单元的基板（20）固定边缘与支撑结构（40）内腔的一组相对侧面分别固定；两块致动单元的基板（20）；两块致动单元的基板（20）活动边缘之间形成通流缝隙（300）。
3.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述通流缝隙（300）的初始宽度为1 μm~10000 μm；所述基板（20）的摆动边缘与支撑结构（40）上对应的内侧壁之间设有侧部密封结构（50）；所述侧部密封结构（50）固定在基板（20）的摆动边缘上，并与支撑结构（40）上对应的内侧壁接触。
4.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电微泵，其特征在于：所述第二通流层（30）靠近致动器的侧面从进气梯度流道结构到两侧边缘均呈逐渐靠近致动器的倾斜平面形或弧面形。
5.根据权利要求2所述的一种摆动振子式压电...
【专利技术属性】
技术研发人员：轩伟鹏，吕文成，倪嘉锋，吴子扬，倪家辉，李文钧，董树荣，孙玲玲，金浩，刘军，骆季奎，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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