微机电泵制造技术

一种微机电泵，包含：第一基板；第一氧化层，具有汇流通道及汇流腔室；第二基板，结合至第一基板，包含：硅芯片层，具有：致动部，呈圆形，具有极限应力值及作动应力值；外周部，呈中空环状，环绕于致动部的外围；连接部，位于致动部与外周部之间；以及流体通道，环绕于致动部的外围，且位于连接部之间；第二氧化层，形成于硅芯片层上，并与硅芯片层定义振动腔室；硅材层，呈圆形，位于第二氧化层且结合至第一氧化层；以及压电组件，呈圆形，设于致动部，具有压电应力值；其中极限应力值大于作动应力值，作动应力值大于压电应力值。

【技术实现步骤摘要】
微机电泵
本案是关于一种微机电泵，尤指一种透过半导体制程来制作微机电泵。
技术介绍
随着科技的日新月异，流体输送装置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，可见传统的泵已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的趋势，而微机电泵能够将流体输送装置的尺寸大幅度地缩小，故微机电泵明显为当下微型化的流体输送装置的主要发展方向。请参考图1所示，图1为目前微机电泵的一作动片1a及一压电片1b，作动片1a包含一致动部11a、一外周部12a、多个连接部13a及多个空隙14a，透过施加交流电压至压电片1b上，使压电片1b为压电材料，将因应交流电压的电压值与频率开始经由逆压电效应产生形变，来带动相连的致动部11a上、下位移，透过致动部11a的位移来推动流体，使流体由空隙14a排出，其中，目前的作动片1a的致动部11a、外周部12a及压电片1b皆为方形，故有压电片1b的四边与致动部11a的四边之间的距离不等长的情况发生，例如压电片1b的四角与致动部11a的四角之间的第一间距L1大于压电片1b的四边与致动部11a四边的第二间距L2，使得压电片1b在带动致动部11a的时候受力不均，造成致动部11a产生最大位移的地方并非在致动部11a的中心区域，而是变成在致动部11a的四角位置，将会有传输效率下降的问题；因此，如何提升微机电泵的效率外，还能够稳定的作动为当前主要的研究方向。
技术实现思路
本案的主要目的在于提供一种微机电泵，用以半导体制程所制造的微米等级的微机电泵，来减少体积对于泵的限制。为达上述目的，本案的较广义实施态样为提供一种微机电泵，包含：一第一基板，具有多个流入孔，该多个流入孔呈锥形；一第一氧化层，叠设该第一基板，该第一氧化层具有多个汇流通道及一汇流腔室，该多个汇流通道连通于该汇流腔室及该多个流入孔之间；一第二基板，并结合至该第一基板，包含：一硅芯片层，具有：一致动部，呈圆形，具有一极限应力值及一作动应力值；一外周部，呈中空环状，环绕于该致动部的外围；多个连接部，分别连接于该致动部与该外周部之间；以及多个流体通道，环绕于该致动部的外围，且分别位于该多个连接部之间；一第二氧化层，形成于该硅芯片层上，呈中空环状，并与该硅芯片层定义一振动腔室；一硅材层，呈圆形，位于该第二氧化层且结合至该第一氧化层，具有：一穿孔，形成于该硅材层的中心；一振动部，位于该穿孔的周边区域；以及一固定部，位于该硅材层的周缘区域；以及一压电组件，呈圆形，叠设于该硅芯片层的该致动部，具有一压电应力值；其中，该极限应力值大于该作动应力值，该作动应力值大于该压电应力值。附图说明图1为先前技术中作动片与压电片的示意图。图2A为本案的微机电泵剖面示意图。图2B为本案的微机电泵分解示意图。图3A至图3C为图2A所示的微机电泵的作动示意图。1a：作动片11a：致动部12a：外周部13a：连接部14a：空隙1b：压电片100：微机电泵2：第一基板21：流入孔22：第一表面23：第二表面3：第一氧化层31：汇流通道32：汇流腔室4：第二基板41：硅芯片层411：致动部412：外周部413：连接部414：流体通道42：第二氧化层421：振动腔室43：硅材层431：穿孔432：振动部433：固定部434：第三表面435：第四表面5：压电组件51：下电极层52：压电层53：绝缘层54：上电极层L1：第一间距L2：第二间距具体实施方式体现本案特征与优点的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。本案的微机电泵100能够应用于医药生技、能源、电脑科技或是打印等领域，用于导送流体并且增加或是控制流体的流速。请参阅图2A及图2B，图2A为本案的微机电泵100的剖面示意图，图2B为本案的微机电泵100的分解示意图，本案的微机电泵100透过微机电制程所产生，理应无法分解，为明确说明其细部特征，特采用其分解图说明；本案的微机电泵100包含有：一第一基板2、一第一氧化层3、一第二基板4以及一压电组件5。第一基板2为一硅芯片(Siwafer)，其厚度介于150至400微米(μm)之间，第一基板2具有多个流入孔21、一第一表面22、一第二表面23，于本实施例中，该多个流入孔21的数量为4个，但不以此为限，且每个流入孔21皆由第二表面23贯穿至第一表面22，而流入孔21为了提升流入效果，将流入孔21自第二表面23至第一表面22呈现渐缩的锥形。第一氧化层3为一二氧化硅(SiO2)薄膜，其厚度介于10至20微米(μm)之间，第一氧化层3叠设于第一基板2的第一表面22上，第一氧化层3具有多个汇流通道31以及一汇流腔室32，汇流通道31与第一基板2的流入孔21其数量及位置相互对应。于本实施例中，汇流通道31的数量同样为4个，4个汇流通道31的一端分别连通至第一基板2的4个流入孔21，而4个汇流通道31的另一端则连通于汇流腔室32，让流体分别由流入孔21进入之后，通过其对应相连的汇流通道31后汇聚至汇流腔室32内。请参阅图2A与图2B，第二基板4为一绝缘层上覆硅的硅芯片(SOIwafer)，包含有：一硅芯片层41、一第二氧化层42以及一硅材层43；硅芯片层41的厚度介于10至20微米(μm)之间，具有一致动部411、一外周部412、多个连接部413以及多个流体通道414，致动部411呈圆形，且具有一极限应力值及一作动应力值；外周部412呈中空环状，环绕于致动部411的外围；该多个连接部413分别位于致动部411与外周部412之间，并且连接两者，提供弹性支撑的功能。该多个流体通道414环绕形成于致动部411的外围，且分别位于该多个连接部413之间。第二氧化层42是一氧化硅层其厚度介于0.5至2微米(μm)之间，形成于硅芯片层41上，呈中空环状，并与硅芯片层41定义一振动腔室421。硅材层43呈圆形，位于第二氧化层42且结合至第一氧化层3，硅材层43是二氧化硅(SiO2)薄膜，厚度介于2至5微米(μm)之间，具有一穿孔431、一振动部432、一固定部433、一第三表面434及一第四表面435。穿孔431形成于硅材层43的中心，振动部432位于穿孔431的周边区域，且垂直对应于振动腔室421，固定部433则为硅材层43的周缘区域，由固定部433固定于第二氧化层42，第三表面434与第二氧化层42接合，第四表面435与第一氧化层3接合；压电组件5叠设于硅芯片层41的致动部411，具有一压电应力值。前述的致动部411的极限应力值大于作动应力值，作动应力值大于压电组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电泵，其特征在于，包含：/n一第一基板，具有多个流入孔，该多个流入孔呈锥形；/n一第一氧化层，叠设该第一基板，该第一氧化层具有多个汇流通道及一汇流腔室，该多个汇流通道连通于该汇流腔室及该多个流入孔之间；/n一第二基板，结合至该第一基板，包含：/n一硅芯片层，具有：/n一致动部，呈圆形，具有一极限应力值及一作动应力值；/n一外周部，呈中空环状，环绕于该致动部的外围；/n多个连接部，分别连接于该致动部与该外周部之间；以及/n多个流体通道，环绕于该致动部的外围，且分别位于该多个连接部之间；/n一第二氧化层，形成于该硅芯片层上，呈中空环状，并与该硅芯片层定义一振动腔室；/n一硅材层，呈圆形，位于该第二氧化层且结合至该第一氧化层，具有：/n一穿孔，形成于该硅材层的中心；/n一振动部，位于该穿孔的周边区域；以及/n一固定部，位于该硅材层的周缘区域；以及/n一压电组件，呈圆形，叠设于该硅芯片层的该致动部，具有一压电应力值；/n其中，该极限应力值大于该作动应力值，该作动应力值大于该压电应力值。/n

【技术特征摘要】
1.一种微机电泵，其特征在于，包含：
一第一基板，具有多个流入孔，该多个流入孔呈锥形；
一第一氧化层，叠设该第一基板，该第一氧化层具有多个汇流通道及一汇流腔室，该多个汇流通道连通于该汇流腔室及该多个流入孔之间；
一第二基板，结合至该第一基板，包含：
一硅芯片层，具有：
一致动部，呈圆形，具有一极限应力值及一作动应力值；
一外周部，呈中空环状，环绕于该致动部的外围；
多个连接部，分别连接于该致动部与该外周部之间；以及
多个流体通道，环绕于该致动部的外围，且分别位于该多个连接部之间；
一第二氧化层，形成于该硅芯片层上，呈中空环状，并与该硅芯片层定义一振动腔室；
一硅材层，呈圆形，位于该第二氧化层且结合至该第一氧化层，具有：
一穿孔，形成于该硅材层的中心；
一振动部，位于该穿孔的周边区域；以及
一固定部，位于该硅材层的周缘区域；以及
一压电组件，呈圆形，叠设于该硅芯片层的该致动部，具有一压电应力值；
其中，该极限应力值大于该作动应力值，该作动应力值大于该压电应力值。


2.如权利要求1所述的微机电泵，其特征在于，该压电组件更包含：
一下电极层；
一压电层，叠置于该下电极层；
一绝缘层，铺设于该压电层的部分表面及该下电极层的部分表面；以及
一上电极层，叠置于该绝缘层及该压电层未设有绝缘层的其余表面，用以与该压电层电性连接。


3.如权利要求1所述的微机电泵，其特征在于，该第一基板为一硅芯片(Siwafer)。


4.如权利要求1所述的微机电泵，其特征在于，该第二基板为一绝缘层上覆硅的硅芯片(SOIwafer)。


5.如权利要求1所述的微机电泵，其特征在于，该第一基板的厚度介于150至400微米(μm)之间。


6.如权利要求1所述的微机电泵，其特征在于，该第二基板的该硅材层的厚度介于2至5微米(μm)之...

【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