一种内部集成压强检测的气体微泵及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于内部气压检测的气体微泵及其制备方法。该气体微泵，包括散热层、复合合金层、堵塞层、振动基层、振动层、下电极层、减振层、薄膜层、壳体层和压强检测层。振动层设置在下电极层朝向薄膜层的侧面；下电极层与薄膜层之间设置有空腔。开设在振动基层、下电极层、减振层上并相互连通的流通路形成泵腔；开设在壳体层上并相互连通的流通路形成输出流道。压强检测层设置在泵腔的内侧壁上；所述的压强检测层包括依次排列的非单晶硅基底、支承构件层、隔膜层和压阻层。支承构件层中开设有真空腔室。本发明专利技术通过微纳加工工艺获取了能够稳定泵气的气体微泵，且在泵腔内加工出压强检测层，从而实现了微泵气流输出的负反馈调节。节。节。

【技术实现步骤摘要】
一种内部集成压强检测的气体微泵及其制备方法


[0001]本专利技术属于气体微泵
，具体涉及内部集成压强检测的气体微泵及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着纳米材料以及微机电系统(MEMS)加工、制作和装配工艺的不断发展，气体泵朝着器件微型化、集成化方向发展。而气体微泵与传统泵相比较具有结构简单、尺寸小、无传动件等优点。因此气体微泵已在生物医学、芯片冷却等多个领域有了广泛的应用前景，成为了产业界和学术界的研究热门。
[0003]目前国内对于微泵的研究主要集中在液体泵，对于气体泵的研究较少，国外对于气体泵的研究尺寸较大，大多集中20毫米级别。气体微泵主要利用压电材料的逆压电效应来进行工作，通过使压电振子做周期性的往复运动，进而改变泵腔容积，腔体内外产生一定压差，出口处的气体被迫排出，进口处的气体被持续吸入，周而复始，最终实现气体的定向输出。目前所能量产的气体微泵尺寸通常为20mm*20mm*5mm，若想制备体积更小的气体微泵，通过机械组装的制作方式难以进一步地明显缩小体积。

技术实现思路

>[0004]本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：包括散热层(100)、复合合金层(104)、堵塞层(111)、振动基层(109)、振动层(115)、下电极层(113)、减振层(117)、薄膜层(121)、壳体层(123)和压强检测层；所述的散热层(100)、复合合金层(104)、振动基层(109)、减振层(117)、下电极层(113)、薄膜层(121)、薄膜(136)、壳体层(123)依次叠置；振动层(115)设置在下电极层(113)朝向薄膜层(121)的侧面；下电极层(113)与薄膜层(121)之间设置有空腔；所述的堵塞层(111)设置在振动基层(109)朝向复合合金层(104)的一侧；开设在散热层(100)、复合合金层(104)上并相互连通的流通路形成泵体的输入流道；开设在振动基层(109)、下电极层(113)、减振层(117)上并相互连通的流通路形成泵腔；开设在壳体层(123)上并相互连通的流通路形成输出流道；初始状态，堵塞层(111)抵住输入流道的输出口，将输入流道与泵腔隔开；所述的输出流道与泵腔之间通过薄膜(136)隔开；薄膜(136)上设置有通气孔(137)；利用通气孔(137)处的通断实现泵腔与输出流道的连通与断开；所述的压强检测层设置在泵腔的内侧壁上；所述的压强检测层包括依次排列的非单晶硅基底(141)、支承构件层(138)、隔膜层(139)和压阻层(140)；支承构件层(138)中开设有真空腔室。2.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述的压强检测层设置在减振层(117)朝向薄膜层(121)的一侧。3.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述的压阻层(140)上设置有保护层。4.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述的复合合金层(104)与振动基层(109)通过第一键合层(107)键合连接。5.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述的薄膜层(121)与壳体层(123)之间通过第二键合层(124)键合连接。6.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述下电极层(113)与薄膜层(121)的相对侧面的边缘处通过第三键合层(126)键合连接。7.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述的散热层(100)和复合合金层(104)上开设有连通在一起的储存腔室；储存腔室与输入流道相互独立，并与泵腔保持连通。8.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：所述的壳体层(123)上开设有出气口和泄气口；薄膜层(121)开设有相互独立的第一阻挡通路和第二阻挡通路；第一阻挡通路与壳体层(123)上的泄气口对齐；第二阻挡通路与薄膜(136)上的通气孔(137)对齐；减振层(117)朝向薄膜层(121)侧面上设置有与第二阻挡通路对齐的凸起。9.根据权利要求1所述的一种内部集成压强检测的气体微泵，其特征在于：当振动层(115)往复振动时，泵腔的容积周期性增大和减小，实现泵腔的周期性泄压和充压；泵腔充压时，薄膜受到来自第一阻挡通路的气压，发生弯曲变形至与泄气口接触，起到堵塞泄气口的作用；泵腔泄压时，薄膜受到外部压强，经过第二阻挡通路向内变形，抵住减振层(117)的凸起部分，实现泵腔与输出流道的隔离；堵塞层(111)在振动基层(109)和振动层(115)进行振动的过程中，周期性地控制输入流道与泵腔之间的连通与断开；泵腔内的压强大于输出流道内的压强时，薄膜(136)堵塞住
壳体层(123)上的泄气口，且使得泵腔与输出流道连通，从而向外充压；在振动层(115)停止振动时，泵腔内的压强小于输出流道内的压强，薄膜(136)不再堵塞住壳体层(123)上的泄气口；壳体层(123)上出气口与泄气口连通，且薄膜(136)上的孔洞抵住减振层(117)的凸起部分，使得输出流道与泵腔断开。10.如权利要求1
‑
9中任意一项所述的气体微泵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对金属板依次进行用丙酮超声清洗、用异丙醇超声清洗和水洗进行清洗；(2)采用刻蚀工艺在步骤(1)所得的金属板上刻蚀出相互隔离的第一流通路(101)和第一储存腔室(130)，形成散热层(100)；(3)在散热层(100)上用低压化学气相淀积工艺淀积磷硅酸盐玻璃，作为牺牲层；然后，通过化学机械抛光对牺牲层进行研磨，去除不在第一流通路(101)位置处的牺牲层，使进第一流通路(101)位置处的牺牲层表面以及散热层上表面平整；(4)采用磁控溅射或MOCVD的方法在散热层(100)上沉积复合合金层(104)，并刻蚀形成相互隔离的第二流通路和第二储存腔室(132)；(5)在复合合金层(104)...

【专利技术属性】
技术研发人员：轩伟鹏，倪嘉锋，李懿霖，李文钧，骆季奎，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：