[发明专利]微阀装置和微阀装置的制造方法

说明书

一种微阀装置和微阀装置的制造方法，该微阀装置包括：本体，包括第一层(7)和与第一层(7)构成腔室(9)的至少第二层(8)，其中，第一层(7)具有与腔室(9)流体相通的至少两个流体端口(4，5，6)；以及对应于预定的流体端口(4，5，6)设置有压电执行器(1，2，3)，其中，压电执行器(1，2，3)置于腔室(9)中并且其应变伸缩方向平行于第一层(7)，其中，压电执行器(1，2，3)的在应变伸缩方向上的自由端用于遮挡流体端口(4，5，6)以控制流体端口(4，5，6)的开关状态。压电执行器(1，2，3)在应变伸缩方向上的自由端直接遮蔽流体端口(4，5，6)，通过控制压电执行器(1，2，3)的应变伸缩，实现了对流体端口(4，5，6)直接控制的目的。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统(MEMS)，尤其涉及一种对流体进行控制的微阀装置和微阀装置的制造方法。

背景技术

微阀是指利用微电子工艺加工的微电子机械系统(MEMS)。利用微电子工艺加工的微阀中，核心构件(执行器)的尺寸通常在微米量级。通过给执行器施加电激励获得执行器的机械运动。除此之外，微阀还可以包括其他通过或者不通过微加工工艺制造得到的部件。

目前，已经有多种微阀结构用于控制微阀中流体通路中的流体流动。

图1和2示意性地示出了一种现有的微阀装置。该微阀装置包括电热执行器(未示出)和可移动构件20组成。可移动构件20的运动由电热执行器控制，电热执行器可通过施加电信号实现可控的运动，可移动构件20中具有多个贯穿孔。通过可移动构件的运动，可以对微阀中的流体端口31和33的开启程度进行控制，从而控制流出微阀的流体流量(流体在微阀腔室内的流动)，进而对主阀进行控制。

典型的执行器由一端固支的梁构成，可移动构件与梁的另一端连接。电热执行器在电信号的驱动下产生足够的位移和驱动力，驱动可移动构件在腔室内滑动，改变控制端口流体的流动状态，从而达到控制主阀的目的。例如，图1和图2分别示出可移动构件20分别在不同位置处对流体流动控制的不同状态。图中的箭头表示流体的流向，流体端口31为流体源端口，流体端口32为控制端口，流体端口33为回流端口。电热执行器的尺寸和输入电信号的功率由可移动构件需要移动的位移、微阀对位移的放大作用和所需的驱动力共同决定。

上述微阀装置由美国专利US6494804、US6540203、US6637722、US6694998、US6755761、US6845962、US6994115和中国专利200580006045.9(申请号)公开。上述专利公开的全部内容在此作为参考。

在实施本发明的过程中，发明人发现现有微阀装置存在以下问题：一个问题是确定的控制电信号并不能唯一地确定电热执行器的位移，导致流体流量的控制不精确，使得微阀的开环控制无法实现。另一个问题是用于控制三个端口的滑动机构在电热执行器的驱动下整体地移动，这使得三个端口的开闭状态是相关的，导致控制先导阀的电信号和主阀开度之间不是线性关系，使主阀控制变得复杂。

发明内容

本发明目的在于提供一种对流体端口进行独立控制的微阀装置和微阀装置的制造方法。

为此，本发明一方面提供了一种微阀装置，包括：本体，至少包括第一层和与第一层构成腔室的第二层，其中，第一层具有与腔室流体相通的至少两个流体端口；以及对应于预定的流体端口设置的压电执行器，其中，压电执行器置于腔室中并且其应变伸缩方向平行于第一层，其中，压电执行器的在应变伸缩方向上的自由端用于遮挡流体端口以控制流体端口的开关状态。

进一步地，上述各流体端口呈长条状，其长度方向垂直于压电执行器的应变伸缩方向。

进一步地，上述各流体端口的长度方向取向相同。

进一步地，上述流体端口在开启时，压电执行器在应变伸缩方向上的自由端部分遮蔽或完全打开所述流体端口。