FR-4 铜包电极板导电微泵性能测试平台

Summary

本文提出了用对称平面电极在 flame-retardant 玻璃增强环氧树脂 (FR-4) 覆铜板 (CCL) 上制备导电微泵的协议, 以测试燃烧室尺寸对其性能的影响。导电微泵。

Abstract

在 flame-retardant 玻璃增强环氧树脂 (FR-4) 覆铜板 (CCL) 上制备了对称平面电极对的导电微泵。研究了在使用丙酮作工作液时, 燃烧室尺寸对导电微泵性能的影响, 并确定了导电泵的可靠性。建立了测试平台, 对不同条件下的导电微泵性能进行了评价。当燃烧室高度为0.2 毫米时, 泵压达到峰值。

Introduction

泵可以在比大多数水泵更小的范围内驱动液体流动。近年来, 各种驱动方案已成功应用于微流控系统^1,2,3,4,5。体 (EHD) 泵可以直接施加在液体上的力, 没有任何运动部件, 这使得制造⁶变得更加简单和容易。根据充电类型, EHD 泵可分为喷射泵、感应泵或导电泵。感应泵不工作的等温液体, 而喷射泵改变液体电导率。由于缺乏这样的问题, 传导泵更稳定, 并有更广泛的应用。

传导泵是基于液体分子的离解和复合速率的不匹配。通常, 离解和重组过程可以表示如下^7,8:

如果重组速率为k_r为常量, 而离解率k_d

Protocol

警告: 请在使用前查阅所有相关的材料安全数据表 (MSDS)。丙酮是高度易燃的, 可以引起眼睛和呼吸道发炎。所涉及的电压高达几千伏;因此, 在进行实验时, 电火花是预期的。在一个通风良好的房间里进行实验, 以避免爆炸和火花引发的火灾.

1. 板和支架的制作

注意: 在这项工作中, 电极板和支架是由工厂的生产线制造的。由于复杂的工艺过程, 本文将只介绍材料和各部分的参数.

1. 电极板的材料和尺寸
   1. 使用1.4 毫米 FR-4 覆铜板制作电极板, 其厚度为35和 #181; m。有关电极板的详细参数, 请参见 图 1 .
   电极的
2. 参数
   1. 从工厂订购电极板。有关详细信息, 请参见 图 2 .
3. 在电极板的制备后检查电极板
   , 在100X 和300X 放大倍数下, 使用电子显微镜检查电极是否有明显的缺陷。请注意, 电极表面的任何微小缺陷都可能导致短路, 如 图 3 ....

Results

如图 11所示, 当电压增加时, 泵的压力和增加的速率会上升。当电压达到500伏时, 泵压力达到 1100 Pa。

当燃烧室高度低于0.2 毫米时, 泵的静压随泵腔高度的增大而升高。当燃烧室高度为0.2 毫米时, 泵的性能达到最高点。然后, 静压下降时, 室的高度继续增加。它被相信0.2 毫米是最佳的价值为房间高度。结果如图 12所示。

通过增加室长, 静压上升, 有一个大的斜坡, 直到一个房间长度为23毫米和一个较小的斜坡, 表明逐渐上升, 之后。泵压力的变化趋势如图 13所示。

Discussion

该协议中的关键步骤之一是仔细检查电极板。电极边缘的小毛刺会导致短路, 而表面的完整性会大大影响泵的性能。电极板和支架的清洗也是非常重要的。电极室高度小于1毫米, 所以细小的尘埃颗粒会堵塞工作液流, 造成短路。在试验前, 将丙酮注入腔室可以除去腔室外的气泡。

微泵的性能会受到腔室高度的严重影响。为了消除这种影响, 弹性腔板可以用较硬的材料代替。

这项技术有几个限制。首先, 电极高度由 FR-4 覆铜板上的金属层决定。它相对较高, 在一定程度上影响液体的流动。其次, 以硅膜为腔板, 改进了密封的腔室。但是, 硅胶的弹性会导致室内高度的偏差。最后, 电极宽度和电极间距受技术本身的限制, 使得比其他技术更难达到较高的电场强度。

不同于光刻和其他高精度制造技术, 使用 FR-4 覆铜板与这个电极制造过程是相对地简单和便宜的。另一方面, 这项工作所需的电压要低得多。皮尔逊和赛义德·穆罕默德·哈特米-Yagoobi¹³提出了一个环形电极和.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
安培计	-	85C1-MA
直流高压电源	南通健诺电气器件公司	GY-WY500-1
熔断器	-	-
超声波清洗机	德瑞超声波器件公司	-
烙铁-		-