微流道结构制造技术

一种微流道结构，包含一基板，透过蚀刻制程形成至少一流道；一支撑层，透过蚀刻制程形成一导电部：一阀层，透过蚀刻制程形成一可动部以及一中空孔洞，并使基部内侧构成一第一腔室，中空孔洞与第一腔室相连通；一第二绝缘层，透过蚀刻制程形成具有一高度的支撑部，支撑部内侧构成一第二腔室，第二腔室透过中空孔洞与第一腔室相连通；一振动层，透过蚀刻制程形成一悬浮部；以及一焊垫层。提供具有不同相位电荷的驱动电源至焊垫层，以驱动并控制振动层的悬浮部产生上下位移，以及可动部与导电部之间产生相对位移，以完成流体传输。

【技术实现步骤摘要】
微流道结构
本案关于一种微流道结构，尤指一种使用电能驱动的微流道结构。
技术介绍
目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微帮浦、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的流体输送结构为其关键技术。随着科技的日新月异，流体输送结构的应用上亦愈来愈多元化，举凡工业应用、生医应用、医疗保健、电子散热等等，甚至近来热门的穿戴式装置皆可见它的踨影，可见传统的流体输送结构已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的趋势。现有技术中，虽已有利用微机电制程制出一体成型的微型化流体输送结构，但在使用时因作动方式的不同致使现有的微型化流体输送结构无法用来输送气体，是以，如何借创新微型化流体输送结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。
技术实现思路
本案的主要目的是提供一种微流道结构，借由电能驱动本案的微流道结构，亦可传输气体。本案的微流道结构是利用标准化微机电制程所制作，故开发及量产成本低，并且具有稳定的结构尺寸以及平整度，使得作动的可靠性及使用寿命增加。本案的一广义实施态样为一种微流道结构，包含一基板、一第一绝缘层、一支撑层、一阀层、一第二绝缘层、一振动层、一下电极层、一压电致动层、一焊垫层以及一遮罩层。基板具有一第一表面及第二表面，并透过蚀刻制程形成至少一流道以及一容置槽。第一绝缘层透过沉积制程形成于基板的第一表面上，且蚀刻露出基板的至少一流道。支撑层透过沉积制程形成于第一绝缘层上，且透过蚀刻制程形成一凸部及一导电部，以及透过蚀刻制程露出基板的至少一流道。阀层透过沉集成制程形成于支撑层上，且透过蚀刻制程形成一具有高度的基部、一可动部、一固定部以及一中空孔洞，并使基部内侧构成一第一腔室，中空孔洞形成于阀层上，并位于与支撑层的凸部相对应位置处，且与第一腔室相连通，可动部的范围为由中空孔洞周围延伸到基部，固定部的范围为基部向外延伸部分。第二绝缘层透过沉积制程形成于阀层上，并透过蚀刻制程形成具有一高度的支撑部，支撑部内侧构成一第二腔室，第二腔室透过阀层的中空孔洞与第一腔室相连通。振动层透过沉积制程形成于第二绝缘层上，并透过蚀刻制程形成一悬浮部、一外框部、至少一连接部以及一焊垫部，至少一连接部形成于悬浮部及外框部之间，用以提供弹性支撑悬浮部的支撑力，且悬浮部、外框部以及至少一连接部之间形成至少一间隙，焊垫部被蚀刻分隔不与悬浮部、外框部及至少一连接部做电性连接。下电极层透过沉积制程形成于振动层上，并透过蚀刻制程形成于悬浮部上。压电致动层透过沉积制程及蚀刻制程形成于下电极层上。焊垫层透过沉积制程及蚀刻制程形成于阀层、振动层及压电致动层上，并于振动层的焊垫部上形成一参考电极焊垫，于压电致动层上形成一上电极焊垫，于振动层之外框部一侧形成一下电极焊垫，以及于阀层的固定部上形成一阀层电极焊垫。遮罩层透过沉积制程形成于基板的第二表面上，且透过蚀刻制程露出基板的至少一流道，以及定义出一容置槽，容置槽与支撑层的导电部电性相连，透过填入高分子导电材至容置槽内形成一基台电极焊垫，使基台电极焊垫与支撑层的导电部做电性连接。提供具有不同相位电荷的驱动电源至参考电极焊垫、上电极焊垫、下电极焊垫、阀层电极焊垫以及基台电极焊垫上，以驱动并控制振动层的悬浮部产生上下位移，以及阀层的可动部与支撑层的导电部之间产生相对位移，达成流体由至少一流道吸入，再经第一腔室后透过阀层的中空孔洞聚集于第二腔室，最后受挤压排出以完成流体传输。附图说明图1为本案微流道结构的剖面示意图。图2A至图2Z为本案微流道结构的制造步骤分解示意图。图3A为本案微流道结构的振动层的俯视示意图。图3B为本案微流道结构的振动层的其他态样。图3C为本案微流道结构的基板的俯视示意图。图4A为本案微流道结构的驱动电荷示意图。图4B至图4D为本案微流道结构的作动示意图。附图标记说明1：微流道结构1a：基板11a：第一表面12a：第二表面13a：流道14a：容置槽1b：第一绝缘层11b：第一孔洞12b：第二孔洞1c：支撑层11c：凸部12c：导电部1d：阀层11d：第一氧化层12d：第一锚定区13d：基部14d：中空孔洞15d：可动部16d：固定部1e：第二绝缘层11e：第二氧化层12e：第二锚定区13e：支撑部14e：振动区15e：焊垫区1f：振动层11f：悬浮部12f：外框部13f：连接部14f：间隙15f：第三锚定区16f：焊垫部1g：下电极层1h：压电致动层1i：焊垫层11i：参考电极焊垫12i：上电极焊垫13i：下电极焊垫14i：阀层电极焊垫1j：遮罩层11j：导电区12j：流道区1k：基台电极焊垫R1：第一腔室R2：第二腔室L1：第一回路L2：第二回路L3：第三回路M：光阻层M1、M2、M3、M4：凹陷区具体实施方式体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。本案的微流道结构用于输送流体或气体，并且增加或是控制流体或气体的流速。请参阅图1，于本案实施例中，微流道结构1包含有：一基板1a、一第一绝缘层1b、一支撑层1c、一阀层1d、一第二绝缘层1e、一振动层1f、一下电极层1g、一压电致动层1h、一焊垫层1i以及一遮罩层1j。遮罩层1j、基板1a、第一绝缘层1b、支撑层1c、阀层1d、第二绝缘层1e、振动层1f、下电极层1g、压电致动层1h是依序堆叠结合后形成为一体，其构成如下说明。请参阅图2A，于本案实施例中，基板1a为一种多晶硅材料。基板1a具有一第一表面11a以及一相对于第一表面11a的第二表面12a。于本案实施例中，第一绝缘层1b透过一氮化硅材料沉积制程形成于基板1a的第一表面11a之上，沉积制程可为一物理气相沉积制程(PVD)、一化学气相沉积制程(CVD)或两者的组合，但不以此为限。请参阅图2B，于本案实施例中，第一绝缘层1b透过一光刻蚀刻制程形成至少一第一孔洞11b以及至少一第二孔洞12b。至少一第二孔洞12b围绕至少一第一孔洞11b而设置。值得注意的是，于本案实施例中，蚀刻制程可为一湿式蚀刻制程、一干式蚀刻制程或两者的组合，但不以此为限。请参阅图2C以及图2D，于本案实施例中，支撑层1c透过薄膜沉积制程形成于第一绝缘层1b之上(如图2C所示)，并透过光刻蚀刻制程定义形成一凸部11c及一导电部12c。导电部12c围绕于凸部11c外部。支撑层1c透过光刻蚀刻制程蚀刻在至少一第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流道结构，其特征在于，包含：/n一基板，具有一第一表面及第二表面，透过蚀刻制程形成至少一流道以及一容置槽；/n一第一绝缘层，透过沉积制程形成于该基板的该第一表面上，且蚀刻露出该基板的该至少一流道；/n一支撑层，透过沉积制程形成于该第一绝缘层上，且透过蚀刻制程形成一凸部及一导电部，以及透过蚀刻制程露出该基板的该至少一流道；/n一阀层，透过沉积制程形成于该支撑层上，且透过蚀刻制程形成一具有高度的基部、一可动部、一固定部以及一中空孔洞，并使该基部内侧构成一第一腔室，该中空孔洞形成于该阀层上，并位于与该支撑层的该凸部相对应位置，该中空孔洞与该第一腔室相连通，该可动部的范围为由该中空孔洞周围延伸到该基部，该固定部的范围为该基部向外延伸部分；/n一第二绝缘层，透过沉积制程形成于该阀层上，并透过蚀刻制程形成具有一高度的支撑部，该支撑部内侧构成一第二腔室，该第二腔室透过该阀层的该中空孔洞与该第一腔室相连通；/n一振动层，透过沉积制程形成于该第二绝缘层上，并透过蚀刻制程形成一悬浮部、一外框部、至少一连接部以及一焊垫部，该至少一连接部形成于该悬浮部及该外框部之间，用以提供弹性支撑该悬浮部的支撑力，且该悬浮部、该外框部以及该至少一连接部之间形成至少一间隙，该焊垫部被蚀刻分隔不与该悬浮部、该外框部及该至少一连接部电性连接；/n一下电极层，先透过沉积制程形成于该振动层上，再透过蚀刻制程形成于该悬浮部上；/n一压电致动层，透过沉积制程及蚀刻制程形成于该下电极层上；/n一焊垫层，透过沉积制程及蚀刻制程形成于该阀层、该振动层及该压电致动层上，并于该振动层的焊垫部上形成一参考电极焊垫，于该压电致动层上形成一上电极焊垫，于该振动层的该外框部一侧形成一下电极焊垫，以及于该阀层的该固定部上形成一阀层电极焊垫；以及/n一遮罩层，透过沉积制程形成于该基板的该第二表面上，且透过蚀刻制程露出该基板的该至少一流道及该容置槽，该容置槽与该支撑层的该导电部电性相连，透过填入高分子导电材至该容置槽内形成一基台电极焊垫，使该基台电极焊垫与该支撑层的该导电部电性连接；/n其中，提供具有不同相位电荷的驱动电源至该参考电极焊垫、该上电极焊垫、该下电极焊垫、该阀层电极焊垫以及该基台电极焊垫上，以驱动并控制该振动层的该悬浮部产生上下位移，以及该阀层的该可动部与该支撑层的该导电部之间产生相对位移，使流体自该至少一流道吸入，并流至该第一腔室后透过该阀层的该中空孔洞聚集于该第二腔室，最后受挤压排出以完成流体传输。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微流道结构，其特征在于，包含：
一基板，具有一第一表面及第二表面，透过蚀刻制程形成至少一流道以及一容置槽；
一第一绝缘层，透过沉积制程形成于该基板的该第一表面上，且蚀刻露出该基板的该至少一流道；
一支撑层，透过沉积制程形成于该第一绝缘层上，且透过蚀刻制程形成一凸部及一导电部，以及透过蚀刻制程露出该基板的该至少一流道；
一阀层，透过沉积制程形成于该支撑层上，且透过蚀刻制程形成一具有高度的基部、一可动部、一固定部以及一中空孔洞，并使该基部内侧构成一第一腔室，该中空孔洞形成于该阀层上，并位于与该支撑层的该凸部相对应位置，该中空孔洞与该第一腔室相连通，该可动部的范围为由该中空孔洞周围延伸到该基部，该固定部的范围为该基部向外延伸部分；
一第二绝缘层，透过沉积制程形成于该阀层上，并透过蚀刻制程形成具有一高度的支撑部，该支撑部内侧构成一第二腔室，该第二腔室透过该阀层的该中空孔洞与该第一腔室相连通；
一振动层，透过沉积制程形成于该第二绝缘层上，并透过蚀刻制程形成一悬浮部、一外框部、至少一连接部以及一焊垫部，该至少一连接部形成于该悬浮部及该外框部之间，用以提供弹性支撑该悬浮部的支撑力，且该悬浮部、该外框部以及该至少一连接部之间形成至少一间隙，该焊垫部被蚀刻分隔不与该悬浮部、该外框部及该至少一连接部电性连接；
一下电极层，先透过沉积制程形成于该振动层上，再透过蚀刻制程形成于该悬浮部上；
一压电致动层，透过沉积制程及蚀刻制程形成于该下电极层上；
一焊垫层，透过沉积制程及蚀刻制程形成于该阀层、该振动层及该压电致动层上，并于该振动层的焊垫部上形成一参考电极焊垫，于该压电致动层上形成一上电极焊垫，于该振动层的该外框部一侧形成一下电极焊垫，以及于该阀层的该固定部上形成一阀层电极焊垫；以及
一遮罩层，透过沉积制程形成于该基板的该第二表面上，且透过蚀刻制程露出该基板的该至少一流道及该容置槽，该容置槽与该支撑层的该导电部电性相连，透过填入高分子导电材至该容置槽内形成一基台电极焊垫，使该基台电极焊垫与该支撑层的该导电部电性连接；
其中，提供具有不同相位电荷的驱动电源至该参考电极焊垫、该上电极焊垫、该下电极焊垫、该阀层电极焊垫以及该基台电极焊垫上，以驱动并控制该振动层的该悬浮部产生上下位移，以及该阀层的该可动部与该支撑层的该导电部之间产生相对位移，使流体自该至少一流道吸入，并流至该第一腔室后透过该阀层的该中空孔洞聚集于该第二腔室，最后受挤压排出以完成流体传输。


2.如权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，该基板、该阀层及该振动层为一多晶硅材料。


3.如权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，该第一绝缘层及该第二绝缘层为一氮化硅材料。


4.如权利要求1所述的微流道结构，其特征在于，该焊垫层为一金属材料。


5.如权利要求1所述的微流道结构，其特征在于：
该上电极焊垫所连接线路形成为一第一回路；
该下电极焊垫所连接线路形成为一第二回路，提供不同相位的电荷予该第一回路与该第二回路，使该压电致动层驱动控制该振动层的该悬浮部产生上下位移；
该阀层电极焊垫与该参考电极焊垫所连接线路形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫皓然，余荣侯，张正明，戴贤忠，廖文雄，黄启峰，韩永隆，郭俊毅，
申请(专利权)人：研能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71