Page 205 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 Vol. 43, No. 6
2024 年 11 月 Journal of Applied Acoustics November, 2024

⋄ 研究报告 ⋄

声表面波器件在大功率作用下的热效应 ∗

黄庆云 黄 健 万志坚 † 陈知泰 韩建伟

(深圳职业技术大学 深圳 518055)

摘要：声表面波器件在高电场强度和高频驱动下易产生热量，这种热量会显著影响器件的寿命、耐用性和测量
精度，甚至造成器件本身的裂片与失效等问题。目前只有少数的研究关注了器件热效应。该文在前人研究的
基础上，旨在揭示器件热效应来源，建立了声表面波作用下器件发热效应的有限元分析模型，对器件本身的损
耗机制进行了讨论，通过搭建实验平台和有限元仿真对比阐明器件的自热效应，并且分析封装对于器件表面
热分布的影响，进一步阐述了大功率作用下器件失效的原因。该文可以为声表面波器件微流体驱动的产业化
进程提供技术支撑。
关键词：声表面波；有限元仿真；损耗；热效应
中图法分类号: TN384 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2024)06-1381-08
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2024.06.022

The thermal effect of surface acoustic wave devices under high power

HUANG Qingyun HUANG Jian WAN Zhijian CHEN Zhitai HAN Jianwei

(Shenzhen Polytechnic University, Shenzhen 518055, China)

Abstract: Surface acoustic wave (SAW) devices have a tendency to generate heat under conditions of strong
electric fields and high-frequency driving, this heat will negatively impact the device’s life, durability, and
measurement accuracy. It may even result in issues like cracks and failures of the device itself. Only a few
research studies have focused on the device’s thermal effect. Based on earlier research, this work tries to
identify the cause of the device’s thermal effect, develops a model for the device’s thermal development under
the influence of SAW, and examines the system’s loss process. Through the construction of an experimental
platform and the comparison of finite element simulation to elucidate the self-heating effect of the device, and
the analysis of the effect of encapsulation on the surface heat distribution of the device, and further elaborate
the reasons for the failure of the device under the action of high power, which can provide technical support
for the industrialization of the microfluidic drive of the SAW device.
Keywords: Surface acoustic wave; Finite element simulation; Loss; Thermal effect

微流体驱动的各种操作 [1−3] ，例如微混合 [4] 、液
0 引言
滴泵送 [5] 、喷射 [6] 、雾化 [7] 等，这些应用都归因于

目前，声表面波 (Surface acoustic wave, SAW) SAW与微流体相互作用中存在较大的动量传递，当
技术在微流控领域备受关注。应用 SAW 可以进行 液体放置在 SAW 的传播路径上时，SAW 将转变为

2023-07-07 收稿; 2023-08-31 定稿
深圳职业技术大学青年创新基金项目 (6023310020K)
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作者简介: 黄庆云 (1991– ), 男, 浙江温州人, 博士, 讲师, 研究方向: 声表面波器件与雾化。
† 通信作者 E-mail: wanzj@szpt.edu.cn