[发明专利]温差致动式微阀

说明书

技术领域

本发明涉及基于微电子机械系统的硅阀，特别是一种温差致动式微阀。

背景技术

MEMS技术是近年来高速发展的一项高新技术，采用集成电路制造技术和微加工技术，把微结构、微传感器、微执行器、控制处理电路甚至接口、通信和电源等制作在一块或多块芯片上，具有收集信息、处理信息与执行指令的功能，在体积、重量、价格和功能上与传统机械结构相比具有十分明显的优势。通过 MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、微流体器件等在航空航天、汽车电子、消费电子、军事国防、工业控制、环境监控等领域中都有着十分广阔的应用前景，还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。

硅膨胀阀是微流体控制中的关键器件，在生物医疗、工业制冷等领域有着重要的应用。基于MEMS技术的硅膨胀阀，具有控制精确、灵敏度高、成本低、可批量化生产、稳定性可靠性好等优点。美国专利US7011378和US6523560公开了一种基于热驱动机制的硅膨胀阀，通过V型梁结构的电热膨胀作用驱动硅膨胀阀门阀口的开关部件，其致动器依靠V型梁结构，无法同时保证在流体通口处实现大的输出位移和输出推力，在有限的微阀尺寸下，难以很好地实现微阀对流体通路的控制作用。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种能够提供足够大的推力和位移的温差致动式微阀。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：温差致动式微阀,包括由第一硅片、第二硅片和第三硅片组成的阀体，第二硅片位于第一硅片和第三硅片之间，第一硅片和/或第三硅片设有阀口，所述第二硅片包括固定部和可动部，所述可动部具有用于连通阀口的连通腔，所述第二硅片中设有温差致动结构和连接梁，所述连接梁分别与温差致动结构、可动部及固定部连接，所述温差致动结构包括第一臂、第二臂、第一电极和第二电极，所述第一臂与第二臂并排设置且相互之间具有间隙，第一臂的两端和第二臂的两端分别相对应，第一臂靠近连接梁的端部、第二臂靠近连接梁的端部与连接梁三者连接在一起，第一臂远离连接梁的端部与第一电极连接，第二臂远离连接梁的端部与第二电极连接，第一电极和第二电极相互绝缘且均相对阀体固定并与阀体绝缘，所述第一臂的宽度比第二臂的宽度小，第一臂延伸的路径长度大于第二臂延伸的路径长度，所述第二臂与第二电极连接的那一端的宽度小于第二臂其它部分的宽度。

进一步的，所述连接梁包括位移放大部、连接部和位移传递部，所述位移放大部的一端与可动部连接、另一端与连接部的一端连接，所述连接部的另一端与固定部连接，所述位移传递部的一端与位移放大部的中部连接、另一端与温差致动结构连接。

进一步的，所述位移放大部连接位移传递部的位置到位移放大部与可动部连接的这一端部的距离为S1，位移放大部连接位移传递部的位置到位移放大部与连接部连接的这一端部的距离为S2，S1>S2。

进一步的，所述位移传递部沿直线L1延伸，所述温差致动结构设有2N个， N为正整数，温差致动结构两两成对关于L1对称设置并且沿L1并排设置。

进一步的，所述位移传递部具有分叉与温差致动结构连接，同一个温差致动结构的第一臂和第二臂与同一个分叉连接。

进一步的，所述分叉沿直线延伸，分叉所在的直线相对L1倾斜。

进一步的，所述第一臂延伸的路径为方波状或蛇形管状或锯齿波状或正弦曲线或余弦曲线。

进一步的，所述第二臂沿直线延伸。

进一步的，所述第一硅片和/或第三硅片设有与第一电极电连接的第一引出电极以及与第二电极电连接的第二引出电极，第一引出电极和第二引出电极均与阀体绝缘。

进一步的，所述第二硅片设有通槽，通槽贯穿第二硅片与第一硅片连接的表面和第二硅片与第三硅片连接的表面，所述温差致动结构、连接梁和可动部设于通槽中。