用于加工用于控制流体流的部件的方法以及按该方法加工的部件技术

本发明专利技术涉及一种用于加工控制流体流的微机械结构部件的方 法以及按照这种方法加工的结构部件。用于加工控制流体流的微机 械结构部件(1)的方法包括下列步骤：通过在载体层(2)的表面(2a) 上构成位于薄膜下面的从相同表面开始的空穴(3，3a)来加工可振动 薄膜(4，4a)，通过中间层(6)覆盖载体层(2)，形成中间层(6)结构并通 过封闭微机械结构部件(1)的盖层(11)而覆盖中间层(6)。其特征在 于，这样形成中间层(16)的结构，使得在薄膜(4，4a)上产生流体阀 (14，17)的密封部件(8，18)，它封闭和/或包围在盖层(11)中构成的阀 孔(12，22)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加工用于控制流体流的部件的方法以及按该方法加工的部件
技术介绍
本专利技术涉及一 种用于控制流体流的微机械结构部件以及其加 工方法。由DE 10 2005 042 648.4已知一种用于加工耳关通空腔的方法。 为此建议只从晶片 一侧形成硅衬底结构，这与从两面加工晶片的加 工方法相比带来明显的时间和成本优点。为了形成联通的空腔这个 文献以外延生长的硅附加层的形式涂覆和构造其它所谓的功能层， 它们通过外延加工、漆掩膜和相应的腐蚀工艺。覆盖的玻璃层形 成这个多层结构的封闭，玻璃层具有在其中构成的用于所谓的流 体结构的进入孔。这些联通空腔的基础形成电化学加工的空穴，它由硅层形式的 膜覆盖在硅衬底的表面上。膜的形状和位置通过多孔硅的重排构成 并且作为活动的元素与其它功能层的元素一起构成用于控制微流 的密封的元素。在此已经证实需要大量用于加工这些联通空腔的工艺步骤是 有缺陷的，这些空腔具有用于微流应用的阀或泵功能。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，改进上述的现有技术。这个目的通过权利要求1和13的特征得以实现。在从属权利 要求中给出本专利技术的有利和适宜的改进方案。因此本专利技术涉及一种用于加工控制流体流的微机械结构部件 的方法，包括下列步骤_通过构成位于薄膜下面的从相同表面开始的空穴在载体层 的表面上加工可振动薄膜，-通过中间层覆盖载体层， -形成中间层结构，且-通过封闭微机械结构部件的盖层覆盖中间层。其特征在于，这样形成中间层的结构，使得在薄膜上产生流体阀的密封部件，它封闭和/或包围在盖层中构成的阀孔。这种工作原理的优点是，为了加工微机械阀门通过表面微机械 加工工艺无需特殊工艺步骤地仅仅加工两个层。第三层、所谓的盖 层可以在独立的加工过程中预加工并且为了配备阀门而施加到这 样预备的底层和中间层上并且与这个层相应对准地固定连接。因此 与目前已知的现有技术相比可以节省许多工艺步骤、尤其是非标准 化的工艺步骤，它们为了构成目前附加地由于半导体技术标准所需 的其它中间层是必需的。在此可以这样形成中间层的结构，使得围绕密封部件产生空 腔。由此一方面可以实现用于阀门的内腔，另一方面使密封部件本 身功能性地构造或轮廓。还有利地建议，在形成中间层结构时产生导流的穿过薄膜到位 于下面的空穴的通孔。由此能够在最好通过重排多孔硅在薄膜下面 产生的空穴与位于其上的在中间层中的空腔之间实现压力平衡。由 此一方面可以使薄膜自由振动，另一方面这个连接扩展阀门整个现 有的内部容积，这例如在加工进入阀时是有利的。为了加工排出阀相对有利的是，通孔在第 一 薄膜中这样构造， 它使位于薄膜下面的空穴与阀孔连接。因此能够在阀孔部位中包围微机械结构部件的外部压力与在 空穴中存在的内部压力之间实现压力平衡。在此要注意，这个空穴也在^L机械结构部件内部构成，并且佳_ 位于其上的薄膜通过改变外部压力和伴随而来在其底面上的力作用可以影响其位置。通过相应地改变对置的薄膜面、即面对中间层和盖层的一侧上 的压力存在另一使薄膜改变其位置的可能性。为此需要改变空腔中 围绕相关密封部件的内压，它通过薄膜流体密封地与位于其下面的 空穴分开。例如可以通过提高包围密封部件的空腔中的压力引起这 种压力变化。在空腔中围绕密封部件的压力与也在薄膜下面构成的 空穴内部的外压之间的压差足够大时，可以使薄膜这样多地顶压到 空穴内部，使得密封部件与阀排出孔之间的密封座可以导流地打 开。由此能够使空腔中围绕密封部件处于过压下的流体排流。为了防止这样构成的阀门的密封部件粘附在(例如)可能是预钻 孔的玻璃板的盖层的底面上，可以在密封部件与盖层之间涂覆防粘 附层。防粘附层可以涂覆在硅或玻璃板上或两者上并形成结构。代 替和/或附加地对于粘附层也可以通过一个或两个接触部位、玻璃 和/或硅的相应表面改型实现防粘附功能。在此碳化硅、氮化硅或 类似物质是尤其适合的。这一点不仅对于进入阀而且对于排出阀、 最好对于两者都是可以的。阳极粘接使硅与玻璃非常可靠地连接。 如果盖层(玻璃)以阳极粘接涂覆，例如可以事先涂覆介电层如氮化物或SiC(碳化硅)并形成结构。为了在加工这种樣(机械结构部件时达到更高的加工效率，还有 利地规定，在加工第一可振动薄膜时在载体层的表面上通过构成位 于其下面的空穴产生至少另一可振动薄膜。例如可以在晶片#更上并排地加工两个不同的阀门。它们或者可 以是两个不同的进入阀或两个不同的排出阀，但是在 一 个特別优选 的实施例中也可以是一个进入阀和一个排出阀。一个进入阀和一个排出阀的组合例如提供了 一种通过这样的载体层、例如以硅晶片形式的表面微机械(OMM)的加工过程加工微 机械泵的方法。为此尤其视为有利的是，在中间层和/或载体层构 造时在围绕第一密封部件构成的第一空腔与围绕另一密封部件构成的另 一 空腔之间产生导流连接部。这种导流连接部例如可以是相应构成的微机械泵的泵室，它使 上述的空腔围绕各个密封部件导流地相互连接。例如可以由此实现对这种导流连接部、例如以泵室形式的连 接，邻接导流连接部和/或两个空腔中的空腔构成第三可振动薄膜。 这个薄膜可以通过适合的机构在其位置上变化地影响泵室容积。在第一实施例中可以使这种薄膜在其位置上变化的机构是气 动驱动机构。这个驱动机构例如可以由此显示出特征，对于由第三 可振动薄膜封闭的空穴构成独立的流体接头。通过这种独立的流体连接可以使薄膜这样以过压或负压加载， 使泵室在其容积上还原或变小。在容积变大时在泵室中产生负压， 因此打开与其连接的进入阀并且使流体可以流入到泵室里面。在減 小泵容积时产生过压，因此从确定的在这个过压之间的差压开始在 排出阀的排出部位中存在的外压使这个排出阀为了排出位于泵中 的流体而打开。在另 一 实施例中可以规定，使微机械泵不是通过流体驱动操 纵，而是通过另一机构操纵。为此例如可以规定，在第三可振动薄 膜上施加或作用部件，它在其操纵时在薄膜上施加压和/或拉作用。 例如它可以是压电振动体、顶杆或电》兹铁或类似部件。此外被视为有利的是，这样构造共同形成阀门的部件、薄膜、 密封部件、防粘附层和盖层，在微机械结构部件的组装状态使密封 部件在预应力下密封阀孔。由此可以通过各阀门的预应力直接影响 为了打开相关阀门所需的在阀门密封座或阀片两侧上的压差。由此 能够对于不同的应用场合加工具有相应适配的泵参数的泵。除了加工方法以外本专利技术也涉及用于控制流体流的微机械结 构部件，具有载体层、形成结构的中间层和密封微机械结构部件的 盖层，其中在面对中间层的载体层表面上通过从相同的一面开始加 工构成可振动薄膜和位于其下面的空穴并且与密封部件和阀孔共同构成阀门。这个结构部件的特征在于，使用于进入阀和/或用于排出阀的阀门夹紧机构从外面观察在阀门密封座后面设置在微机械结构部件的内部。这种结构具有上面对于方法所述的优点，因此附加地对于载体层只需唯 一 的用于加工的中间层。在此特别有利的是，使用于进入阀的阀门夹紧机构和/或用于排出阀的阀门夹紧机构至少部分地包括其薄膜。这种部分薄膜例如可以是薄膜臂和/或使这个薄膜臂与另一薄膜臂连接的薄膜砧面。在 这个薄膜砧面上例如可以使上述的密封部件通过固定在薄膜上振动并由此使阀门操纵地处于其功能。此外有利的是，使用于进入阀的阀门夹紧机构和/或用于排出岡 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加工控制流体流的微机械结构部件（１）的方法，包括下列步骤：　－在载体层（２）的表面（２ａ）上通过构成位于薄膜下面的、从相同表面侧开始的空穴（３，３ａ）来加工可振动薄膜（４，４ａ），　－通过中间层（６）覆盖所述载体层（２），　－形成所述中间层（６）的结构，且　－通过封闭所述微机械结构部件（１）的盖层（１１）来覆盖所述中间层（６），　其特征在于，这样形成所述中间层（１６）的结构，使得在所述薄膜（４，４ａ）上产生流体阀（１４，１７）的密封部件（８，１８），其封闭和／或包围在所述盖层（１１）中形成的阀孔（１２，２２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.8.29 DE 102006040343.61. 一种用于加工控制流体流的微机械结构部件(1)的方法，包括下列步骤-在载体层(2)的表面(2a)上通过构成位于薄膜下面的、从相同表面侧开始的空穴(3，3a)来加工可振动薄膜(4，4a)，-通过中间层(6)覆盖所述载体层(2)，-形成所述中间层(6)的结构，且-通过封闭所述微机械结构部件(1)的盖层(11)来覆盖所述中间层(6)，其特征在于，这样形成所述中间层(16)的结构，使得在所述薄膜(4，4a)上产生流体阀(14，17)的密封部件(8，18)，其封闭和/或包围在所述盖层(11)中形成的阀孔(12，22)。2. ，权利要求1所述的方法，其特征在于，这样形成所述中 间层(6)的结构，即，使得围绕所述密封部件(8，18)而形成空腔 (15,21)。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在形成所述 中间层(6)的结构时，产生穿过所述薄膜(4，4a)到位于其下的空穴 (3，3a)的导流通孔(9，20)。4. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，第一 通孔(9)在第一薄膜(4)中这样构造，即，它使位于所述薄膜(4)下面 的空穴(3)与包围所述密封部件(8)的空腔(15)连接。5. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，第二 通孔(20)在第二薄膜(4a)中这样构造，即，它使位于所述薄膜(4a) 下面的空穴(3a)与阀孔(22)连接。6. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所 述盖层(ll)与流体阀(14,17)的密封部件(8,18)之间的密封区域 (16，16a)中，涂覆防粘附层(13,23)或者实现防粘附功能。7. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所 述防粘附层涂覆到玻璃和/或硅上。8. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将防粘附功能施加到玻璃和/或硅上。9. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由硅 组成所述防粘附层。10. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述 防粘附层是氮化硅。11. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在加 工第一可振动薄膜(4)时，在所述载体层(2)的表面(2a)上通过构成位 于薄膜下面的空穴(3a)产生至少另一可振动薄膜(4a)。12. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在构 造所述中间层(6)和/或所述载体层(2)时，在围绕第一密封部件(8)构 成的第一空腔(15)与围绕另一密封部件(18)构，的另一空腔(21)之 间产生导流连接部(24)Z13. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，邻接 导流连接部(24)和/或两个空腔(15，21)之一而构成第三可振动薄膜 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·平特，T·皮尔克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE