[发明专利]采用微纳加工工艺的气体微泵制备方法及其所得气体微泵

说明书

本发明公开了一种采用微纳加工工艺的气体微泵制备方法及其所得气体微泵。本发明通过微纳加工工艺实现了气体微泵的加工，解决了气体微泵机械制备方式的尺寸限制的问题，能够将气体微泵的尺寸控制在1‑5mm，进一步实现了气体微泵的小型化，极大地将气体微泵微型化和集成化。此外，相较于传统泵的通过硅粘结剂粘结，本发明中层与层之间利用键合工艺连结，从而大大缓解了因粘结剂造成的器件性能迥异以及不稳定的情况，并在一定程度上提高了器件的密封性能，进一步增大气体的传输速度，开拓了气体微泵在多个领域的应用前景。

技术领域

本发明属于气体微泵技术领域，具体涉及一种采用微纳加工工艺的气体微泵及制备方法及其所得气体微泵。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种采用微纳加工工艺的气体微泵制备方法及其所得气体微泵，在获得更高质量、更小体积的气体微泵的同时提高器件的稳定性、密封性。

第一方面，本发明提供一种采用微纳加工工艺的气体微泵制备方法，具体步骤如下：

(1)在第一衬底上刻蚀出第一流通路(101)，形成散热层(100)。

(2)在散热层(100)上形成牺牲层，并研磨至散热层(100)露出的平整状态。

(3)在散热层(100)上沉积出复合合金层(104)，并刻蚀出第二流通路(105)。

(4)在复合合金层(104)上形成牺牲层，并研磨至复合合金层(104)露出的平整状态。

(5)在复合合金层(104)上沉积第一键合层(107)。

(6)采用刻蚀工艺在第一键合层(107)上刻蚀出流通路，并在其上形成牺牲层，然后研磨至第一键合层(107)露出的平整状态。

(7)另取第二衬底，在其上刻蚀出第三流通路(110)，形成振动基层(109)。

(8)在振动基层(109)的第三流通路(110)中心位置沉积出堵塞层(111)，并图案化。

(9)在振动基层(109)上形成沉积牺牲层，并研磨至振动基层(109)露出的平整状态。

(10)将复合合金层(104)与振动基层(109)通过第一键合层(107)键合，使得堵塞层(111)覆盖住复合合金层(104)上的第二流通路(105)；对振动基层(109)远离复合合金层(104)的侧面进行研磨，使第三流通路(110)贯通振动基层(109)。

(11)在振动基层(109)上沉积金属，并图案化，形成下电极层(113)。

(12)在下电极层(113)上刻蚀出流通路，并在其上形成牺牲层，然后研磨至下电极层(113)露出的平整状态。

(13)在下电极层(113)上沉积压电材料，并图案化，形成振动层(115)。

(14)在振动层(115)上沉积金属，并图案化，形成上电极层(116)。