芯片散热装置可实现微小区域传热的各向异性强化，同时液体强化传热区域对片内样本试剂微流体无任何物理、化学方面的影响。
[0062]实施例三
[0063]如图3所示，本实施例提供的微流控芯片散热装置，包括产热区域I和高热导率微流道2。在本实施例中，产热区域I为从上向下看为矩形状。高热导率微流道2横竖交错垂直设置，形成强化传热区域3 (第三导热区域)。两个强化传热区域3对称设置在产热区域I两侧，强化传热区域3与产热区域I处于同一水平、等高，同时两者之间由微尺度薄膜6形成间隙隔开，该间隙尺寸不大于高热导率微流道2宽度。应当理解，图3中的强化传热区域3还可以设置成与竖向或横向方向保持一定倾角(0-90° )，以使产热区域3热量沿某一特定方向传导扩散。
[0064]具体地，N(N为大于零的整数)个竖向子流道与M个(M为大于零的整数)横向子流道交错垂直设置，形成强化传热区域3。高热导率微流道2内通过注射方法灌注充满高热导率的液体材料，高热导率液体材料经灌注入口 4流进微流道，多余高热导率液体材料从灌注出口 5流出。填充完高热导率液体材料，灌注入口 4和灌注出口 5采用硅橡胶密封。
[0065]本实施例中高热导率液体为室温下为液态的流体，例如萊、镓或镓基合金、离子液体、电解质溶液等，本实施例不做限定。
[0066]可选地，高热导率微流道2，灌注入口 4和灌注出口 5，微尺度薄膜间隙6采用微机械加工方法制作、封装。例如，应用磨具在聚合物材料(PDMS)上形成高热导率微流道2，灌注入口 4和灌注出口 5，从而制造出微流控芯片散热装置。这样，制造工艺简单，成本低易于推广。
[0067]需要说明的是，图1中的强化传热区域3还可以设计成其它结构形式，以适用于不同结构形状产热的不同强化传热需求。本发明实施例中N(N为大于零的整数)个竖向子流道与M个(M为大于零的整数)横向子流道还可以交错倾斜(倾角小于90° )设置，形成强化传热区域3。
[0068]本实施例提供的微流控芯片散热装置与现有的在芯片外部布置强迫散热装置(风扇、半导体制冷片、冷水浴等)相比，结构简单、制作方便、成本低廉、集成性好。而相比通过掺杂高热导率粉末来提高芯片热导率的方法，本实施例提供的微流控芯片散热装置可实现微小区域传热的各向异性强化，同时液体强化传热区域对片内样本试剂微流体无任何物理、化学方面的影响。
[0069]在实施例一、二和三中，高热导率体微流道2设置在产热区域I两侧，两者处于同一水平面、等高，中间由薄膜间隙隔开。这三种实施例对大高宽比(高窄)产热区域的散热具有显著效果。而对于小高宽比(扁平)产热区域，这三种实施例的散热效果不明显。因此，实施例一、二和三优先用于大高宽比(高窄)产热区域的散热装置。
[0070]实施例四
[0071]如图4、5所示，本实施例提供的适于小高宽比(扁平)产热的微流控芯片散热装置，该装置同样包括产热区域I和高热导率微流道2。本实施例与实施三的唯一区别在于，高热导率微流道2设置在产热区域I上下侧，与产生区域I内样本试剂微流道处在不同水平面，强化传热区域3 (第三传热区域)与产热区域I之间由微尺度薄膜6间隙隔开，该间隙尺寸不大于高热导率微流道2宽度。本实施例中，高热导率微流道2形成的强化传热区域与实施例3相似，此处不予详述。当然，热导率微流道2形成的强化传热区域还可以采用与实施例一、二相似的结构形式。
[0072]高热导率微流道2内通过注射方法灌注充满高热导率的液体材料，高热导率液体材料经灌注入口 4流进微流道，多余高热导率液体材料从灌注出口 5流出。填充完高热导率液体材料，灌注入口 4和灌注出口 5采用硅橡胶密封。
[0073]本实施例中高热导率液体为室温下为液态的流体，例如萊、镓或镓基合金、离子液体、电解质溶液等，本实施例不做限定。
[0074]可选地，高热导率微流道2，灌注入口 4和灌注出口 5，薄微尺度薄膜间隙6采用微机械加工方法制作、封装例如，应用磨具在聚合物材料(PDMS)上形成高热导率微流道2，灌注入口 4和灌注出口 5，从而制造出微流控芯片散热装置。这样，制造工艺简单，成本低易于推广。
[0075]本实施例提供的微流控芯片散热装置与现有的在芯片外部布置强迫散热装置(风扇、半导体制冷片、冷水浴等)相比，结构简单、制作方便、成本低廉、集成性好。而相比通过掺杂高热导率粉末来提高芯片热导率的方法，本实施例提供的微流控芯片散热装置可实现微小区域传热的各向异性强化，同时液体强化传热区域对片内样本试剂微流体无任何物理、化学方面的影响。
[0076]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种微流控芯片散热装置，用于为所述微流控芯片的产热区域进行散热，其特征在于，所述装置包括灌注有高热导率液体的高热导率微流道，所述高热导率微流道与所述产热区域之间具有微尺度间隔。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高热导率微流道与所述产热区域之间通过微尺度薄膜形成所述微尺度间隔。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高热导率微流道包括第一传热区域、灌注入口和灌注出口 ；所述第一传热区域包括一段子流道或多段首尾依次连接的子流道，并且所述多段首尾连接的子流道平行间隔排列，所述灌注入口与所述多段首尾连接的子流道的第一段子流道连接，所述灌注出口与所述多段首尾连接的子流道的最后一段子流道连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个所述高热导率微流道，两个所述高热导率微流道的所述第一传热区域对称分布于与所述产热区域的两侧。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，两个所述第一传热区域对称分布于与所述产热区域同一水平面的两侧，并且与所述产热区域等高，或者两个所述第一传热区域对称分布于所述产热区域的上侧或下侧。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，两个所述第一传热区域的所述子流道均与所述产热区域的长边平行，或者两个所述第一传热区域的所述子流道均与所述产热区域的长边方向成第一预定夹角，或者两个所述第一传热区域的所述子流道均与竖直方向平行，或者两个所述第一传热区域的所述子流道均与竖直方向成第二预定夹角。7.根据权利要求3至6任一项所述的装置，其特征在于，所述第一传热区域用第二传热区域代替，所述第二传热区域包括一段子流道或多段子流道，所述多段子流道平行间隔排列，并且每一段所述子流道的一端均与所述灌注入口，另一端均与所述灌注出口连接。8.根据权利要求3至5任一项所述的装置，其特征在于，所述第一传热区域用第三传热区域代替，所述第三传热区域包括多段交错连通的子流道。9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述高热导率液体包括室温下为液态的金属萊、室温下为液态的金属镓、室温下为液态的镓合金、高热导率离子液体、高热导率电解质溶液以及高热导率银浆溶液；所述灌注入口和灌注出口均采用橡胶密封，并且所述灌注入口和灌注出口采用微机械加工方法制作。10.一种微流控芯片散热装置的制造方法，用于制作权利要求1至9任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 所述高热导率微流道与所述产热区域的样本试剂微流道同步制作。
【专利摘要】本发明公开了一种微流控芯片散热装置及其制作方法，所述装置用于为所述微流控芯片的产热区域进行散热，所述装置包括灌注有高热导率液体的高热导率微流道，所述高热导率微流道与所述产热区域之间具有微尺度间隔。本发明利用灌注高热导率液体的微流道实现微流控芯片的散热，尤其适用于低热导率微流控芯片片内微小区域的强化传热。产热区域温度升高时，装置在产热区域附近的高热导率液体会快速吸收产热区域热量，同时将这些热量快速传导至芯片片内更大的空间，在芯片表面自然对流作用下，片内产热可自然消除。本发明的微流控芯片散热装置具有结构简单、制作方便、成本低廉、集成性好等诸多优点，更重要的是容易实现片内微小区域传热的各向异性强化。
【IPC分类】B01L3/00, B01L7/00
【公开号】CN105032518
【申请号】CN201510389158
【发明人】高猛, 桂林
【申请人】中国科学院理化技术研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月3日