CN106807568B - 具有限制通道的流体喷射设备及其制造方法 - Google Patents

具有限制通道的流体喷射设备及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及具有限制通道的流体喷射设备及其制造方法。提供一种流体喷射设备(1)包括:第一半导体本体(2),包括操作性地耦合至用于包含流体的室(6)并被配置为引起流体的喷射的致动器(3)以及在第一方向(Z)上延伸并具有第一尺寸(A1)的截面的用于流体的入口通道(11a);以及第二半导体本体(8),耦合至第一半导体本体(2)并具有被配置为排出流体的喷射喷嘴(13)。第二半导体本体(8)还包括第一限制通道(16),第一限制通道流体地耦合至入口通道(11a)、在与第一方向(Z)垂直的第二方向(X)上延伸并具有小于第一尺寸(A1)的第二尺寸(A3)的相应截面,以在入口通道(11a)与室(6)之间形成限制。

Description

具有限制通道的流体喷射设备及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有限制通道的流体喷射设备及用于制造流体喷射设备的方法。
背景技术
在现有技术中,已知多种类型的流体喷射设备,尤其是用于打印应用的喷墨头。具有适当修改的类似头可进一步用于除墨水之外的流体的喷射,例如用于生物或生物医学领域的应用,用于在制造用于生物分析的传感器期间生物材料(例如,DNA)的局部应用。
已知制造方法设想经由大量的预处理晶圆的胶合或接合来进行耦合。该方法成本较高并且要求高精度。组装期间晶圆之间的任何可能的未对齐都会引起完成的设备的结构弱化和非最佳操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有限制通道的流体喷射设备以及用于制造流体喷射设备的方法,其将不具有现有技术的缺陷。
根据本发明,如所附权利要求所限定的,提供了具有限制通道的流体喷射设备以及用于制造流体喷射设备的方法。
附图说明
为了更好地理解本发明,现在仅参照附图通过非限制性实例来描述优选实施例,其中:
图1A是根据本公开一个实施例的流体喷射设备的横向截面图;
图1B是图1A的流体喷射设备的一部分的立体图;
图2至图20示出了用于制造图1A和图1B的流体喷射设备的步骤;以及
图21是根据本公开又一实施例的流体喷射设备的横向截面图。
具体实施方式
基于压电技术的流体喷射设备可以通过将预先采用通常用于制作MEMS(微机电系统)器件的微加工技术处理的多个晶圆接合或胶合到一起来制造。具体地,图1A示出了根据本公开一个方面的流体喷射设备1。流体喷射设备1在笛卡尔轴X、Y、Z的三轴系统中定向。参照图1A,位于与平面XY平行的平面中的第一晶圆2具有一个或多个压电致动器3,压电致动器3被设计为被驱动来生成薄膜7的偏转,其中薄膜7部分地悬置在室10上方延伸,室10被设计为限定用于包含在使用中将被排出的流体6。
以图1A中未详细示出但如下描述的方式,压电致动器3包括:导电材料的第一电极,其在薄膜7上方延伸;压电元件,在在第一电极上方延伸并且电耦合至第一电极;以及导电材料的第二电极,在压电元件上方延伸并且电耦合至压电元件。在使用中,驱动第一电极和第二电极以致动压电元件,由此生成薄膜7的偏转。
用于流体6进入室10的中间通道11a以及用于流体6从室10中流出的中间通道11b延伸穿过晶圆2的整个厚度。
在使用中,当压电致动器3被驱动时,通过设置在不同于第一晶圆2的又一晶圆中的喷嘴13来排出流体6的液滴。中间入口通道11a和中间出口通道11b都具有圆形或多边形形状,其直径d1(沿方向X测量)包括在20μm和200μm之间(例如,100μm),并且截面的尺寸A1包括在20μm和200μm之间(例如,80μm)。根据一个实施例,中间入口通道11a和中间出口通道11b的截面在其沿着Z的整个延伸中是均匀的。
位于与平面XY平行的平面中并且布置在第一晶圆2上的第二晶圆4具有用于包含压电致动器3的一个或多个室5,诸如在使用中将压电致动器3与将被排出和来自环境的流体6隔离。第二晶圆4还具有用于流体6的入口的通道9a和用于没有通过喷嘴13被喷射的流体6的出口的通道9b,因此能够再循环流体6。入口通道9a和出口通道9b是穿过第二晶圆4制作的孔。入口通道9a和出口通道9b都具有圆形或多边形形状,其中直径d2(沿方向X测量)大于直径d1,并且包括在30μm和1000μm之间,例如180μm。
入口通道9a和出口通道9b还具有尺寸A2包括在50μm和1000μm之间(例如200μm)的截面,其中A2被选择大于A1。根据一个实施例,入口通道9a和出口通道9b的截面在其沿着Z的整个延伸中是均匀的。
入口通道9a流体地耦合至中间入口通道11a,以及出口通道9b流体地耦合至中间出口通道11b。更具体而言,该入口通道11a和出口通道11b分别在垂直于平面XY的方向Z上与入口通道9a和出口通道9b对齐。
位于平行于平面XY的平面中且布置在第一晶圆2下方的第三晶圆8具有与室10流体连接的用于流体6的喷射的喷嘴13。
第一晶圆2和第三晶圆8的耦合能够形成室10,该室部分通过第一晶圆2且部分通过第三晶圆8来界定。
根据本公开的方面,第三晶圆8具有第一限制通道16和第二限制通道18,每一个都具有在方向Z的深度上延伸并且在平面XY中纵向延伸其中主要沿着X延伸的沟槽的形式。第一限制通道16和第二限制通道18分别将中间入口通道11a与室10流体连接以及将室10与中间出口通道11b流体连接。更具体地,根据本公开的方面,第一限制通道16和第二限制通道18直接流体连接至室10。第一限制通道16和第二限制通道18具有:深度d3,沿着Z,包括在2μm和300μm之间,例如30μm;主要延伸d4,沿着X,包括在2μm和300μm之间,例如40μm;以及次要延伸(未示出),沿着Y,包括在10μm和1000μm之间,例如400μm。
更具体地,第一限制通道16和第二限制通道18横断流体流动方向(在这种情况下为X)具有均匀的截面(面积),其具有包括在2μm和300μm之间(例如,30μm)之间的尺寸A3
根据不同实施例,第一限制通道16具有不均匀的截面,但是诸如在第一限制通道16和中间入口通道11a之间的交叉处具有最大尺寸值以利于(在制造期间)耦合到一起以及来自中间入口通道11a的流体进入第一限制通道16。可选地或另外地,第二限制通道18也在其与中间出口通道11b的交叉处具有截面的最大尺寸值以利于(在制造期间)耦合到一起。
不管实施例如何,第一限制通道16和第二限制通道18都至少具有分别小于中间入口通道11a和中间出口通道11b的任何截面的相应截面。
此外,第一限制通道16和第二限制通道18分别至少具有小于入口通道9a和出口通道9b的任何截面的相应截面。
在使用中,流体6在方向Z上流过入口通道9a和中间入口通道11a,然后在垂直于方向Z的方向X上流过第一限制通道16,然后进入室10。在使用中,作为由压电致动器3控制的薄膜7朝向室10内侧的偏转的结果,通过喷嘴13喷射流体6的一部分,而流体6的另一部分被传输向出口通道9b,首先在方向X上流过第二限制通道18,然后在方向Z上流过中间出口通道11b和出口通道9b。
第一限制区域和第二限制区域具有在通过喷嘴13喷射流体6期间减少流体6在与先前描述相反的方向上的流动(具体地,减少流体6朝向入口通道的返回)的功能。在第三晶圆8中设置第一限制通道16和第二限制通道18(它们的主要延伸平行于第三晶圆8位于的平面)使得可以限制喷射设备1沿Z方向的厚度并且利于晶圆2、4和8之间的耦合,且不需要满足通道之间的对齐的精确要求。实际上,这足以使中间入口通道11a和第一限制通道16相互流体连通,以便于不损害喷射设备1的操作的特性。
根据本公开的实施例,前述晶圆2、4、8是诸如硅的半导体材料。可以进一步设置(以已知方式,图中未示出)掺杂硅或掺杂多晶硅或金属的导电层,用于将压电元件电耦合至导电焊盘21,用于驱动压电元件3以引起薄膜7的偏转。可根据需要进一步存在介电或绝缘层。
晶圆2、4、8通过界面接合区域和/或胶合区域和/粘合区域组装到一起。所述区域在图1A中未详细示出。
图1B是图1A的喷射设备1的一部分的立体图,其根据图1A所示的截面来截取。完整的喷射设备1将通过将图1B所示的部分与相似且镜像的部分结合到一起来形成。
在图1B中,在使用中,流体的路径通过箭头15表示。喷射设备1的其余元件由与图1描述中使用的相同参考标号指定并且不再进行描述。
根据本公开的一个实施例,参照图2至图20,现在描述用于制造图1的流体喷射设备1的处理。
参照图2至图10,描述处理第一晶圆2的步骤,其中第一晶圆2在该实例中容纳致动器元件(具体为压电类型),其被设计为在使用中被驱动来将液体/流体排出出喷射设备1。
参照图2,提供包括衬底201的晶圆2,衬底201例如具有包括在近似50μm和720μm之间(具体地,近似500μm)的厚度。根据本发明的实施例,衬底201是诸如硅的半导体材料。衬底201具有第一表面201a和第二表面201b,它们在方向Z上彼此相对。在第一表面201a上形成例如由氧化硅制成的薄膜层202,其具有包括在近似1μm和4μm之间的厚度,具体为2.5μm。在制造步骤的结束,薄膜层202形成图1A的薄膜7。然后,执行包括压电元件和用于致动压电元件的电极的堆叠的形成。为此,在薄膜层202上方,在晶圆200上沉积导电材料的第一层204,其例如为钛(Ti)或铂(Pt),具有包括在近似20nm和100nm之间的厚度。接下来,在导电材料的第一层204上沉积压电材料层206,其例如为PZT(Pb、Zr、TiO3)、具有包括在1.5μm和2.5μm之间的厚度,具体为2μm。然后,在压电材料层206上沉积导电材料的第二层208,其例如为钌,具有包括在近似20nm和100nm之间的厚度。
接下来,参照图3,在导电材料的第二层208上形成掩模211,掩模211被设计为覆盖导电材料的第二层208的一部分,该部分将随后形成用于致动压电元件的顶部电极。蚀刻步骤能够去除导电材料的第二层208不被掩模211保护的部分。使用同一掩模211,但采用不同的蚀刻化学剂,执行晶圆200的蚀刻以去除压电材料层206的暴露部分,从而形成压电元件226。在导电材料的第一层204上中断蚀刻,并且去除掩模211(图4)。例如通过湿蚀刻执行导电材料的第二层208的蚀刻,并且通过干蚀刻或湿蚀刻执行压电层206的蚀刻。
然后(图5),限定导电材料的第二层208以结束顶部电极的形成。为此,在导电材料的第二层208的一部分上形成掩模213(例如,光致抗蚀剂),用于选择性去除在压电元件226的外边缘上延伸的部分而不去除导电材料的第二层208在压电元件226的中心处延伸的部分。在图5的蚀刻步骤之后暴露的压电元件226的部分在顶视图中形成完全或部分环绕顶部电极228并且具有宽度P1(例如在方向X上延伸,包括在4μm和8μm之间)的框架。由此形成顶部电极228,其被设计为在使用中被偏置用于致动压电元件226(以下进行更完整的描述)。
接下来(图6),形成掩模215(例如,光致抗蚀剂),其被设计为保护顶部电极228和压电元件226,并且相对于压电元件228横向延伸距离P2,其中距离P2在方向X上从压电元件228的边缘开始测量,距离P2包括在2μm和8μm之间。然后,执行蚀刻步骤以去除导电材料的第一层204没有被掩模215保护的部分。由此形成底部电极224,用于在使用中致动压电元件。
接下来(图7),从晶圆220去除掩模215,并且执行在晶圆200上沉积钝化层218的步骤。钝化层例如是利用PECVD技术沉积的氧化硅(SiO2),并且具有包括在近似15nm和495nm之间(例如,近似300nm)的厚度。通过随后的光刻和蚀刻步骤,钝化层218在顶部电极228的中心部分上被选择性地去除,而其保持在顶部电极228的边缘部分、压电元件226的边缘部分、底部电极224的边缘部分以及薄膜层202的暴露部分的边缘部分上。
根据至此所描述的,钝化层218不完全覆盖顶部电极228,由此可以通过导电路径电接触。相反,底部电极224不可电接触,因为其完全被上覆的压电元件226和钝化层218所保护。同时,在对应于底部电极224的区域(具体为底部电极224在平面XY中延伸到压电元件226的外边缘外的部分)中执行钝化层218的一部分的选择性去除的步骤。以这种方式,底部电极224的区域224’被暴露,并且由此可以通过自身的导电路径电接触。可以在同一光刻和蚀刻步骤(具体为使用同一掩模)期间形成用于形成与顶部电极228和底部电极224的电接触的开口。
在图8中示出了第一导电路径221和第二导电路径223的形成的步骤。为此,执行导电材料(诸如金属,具体为钛或金)的沉积步骤,直到该层被形成为具有包括在近似20nm和500nm之间(例如,近似400nm)的厚度为止。通过光刻步骤,由此沉积的导电材料的层被选择性蚀刻以形成第一导电路径221和第二导电路径223,该第一导电路径221在晶圆200上方延伸并与顶部电极228电接触,该第二导电路径223在晶圆200上方延伸并通过先前形成的区域224’与底部电极224电接触。第一导电路径221和第二导电路径223在晶圆200上方延伸直到期望形成导电焊盘21的区域,其中导电焊盘21以已知方式被设计为用作电接触点,用于在使用中偏置顶部电极228和底部电极224以致动压电元件226。
最后(图9),在通过底部电极224、压电元件226和顶部电极228形成的堆叠件旁边延伸的对应区域中选择性地蚀刻钝化层218和薄膜层202,以形成暴露衬底201的表面部分的对应沟槽225a、225b。沟槽225a、225b在顶视图中具有四边形形状或圆形形状,在任何情况下都具有最大直径d1,诸如以被参照图1A描述的通道9a、9b完全包含(当沿着Z对齐时,在顶视图中)。具体地,根据一个实施例,沟槽225a、225b在顶视图中具有的形状等于针对通道9a、9b再次在顶视图中选择的形状。在任何情况下,与针对沟槽225a、225b选择的形状无关,在随后的制造步骤中,它们将在方向Z上被布置为与相应通道9a、9b对齐,从而彼此流体连接。
接下来(图10),执行从衬底201的背侧201b的蚀刻步骤,以在对应于压电元件226的位置中形成凹部231(在随后步骤中,该凹部限定室10)。凹部231通过蚀刻衬底201直到到达薄膜层202来得到。根据一个实施例,薄膜层202用作蚀刻停止层。同时地,衬底201被蚀刻以在分别对应于沟槽225a、225b的位置中形成第一通孔233a和第二通孔233b,使得第一通孔233a和沟槽225a将一起形成中间入口通道11a,以及第二通孔233b和沟槽225b将一起形成中间出口通道11b。为了形成中间入口通道11a和中间出口通道11b,有利地以已知方式提供对齐标记。
作为所描述内容的备选,进一步可以在通过沟槽225a、225b暴露的表面部分上蚀刻衬底201,以形成通孔233a、233b。以这种方式,不需要设置对齐标记。
图11至图14示出了第二晶圆4的微加工的步骤,第二晶圆4包括用于容纳压电致动器的腔5以及用于流体6的入口通道9a和出口通道9b。
参照图11,提供晶圆4,晶圆4包括衬底401,该衬底例如具有包括在近似100μm和1000μm之间(具体近似为725μm)的厚度。根据本发明的实施例,衬底401例如由诸如硅的半导体材料制成。衬底401具有第一表面401a和第二表面401b,它们在方向Z上彼此相对。在衬底401上形成例如由多晶硅或外延生长的硅制成的结构层409。可以进一步在衬底401和结构层409之间设置界面层410,其例如由氧化硅(SiO2)制成。
接下来(图12),执行在结构层409上形成掩模403的步骤。为此,掩模层403例如由光致抗蚀剂形成。掩模层403被光刻地限定以形成被设计为界定晶圆4的部分409’和409”(它们在后续步骤中将形成入口通道9a和出口通道9b)以及晶圆4的部分409”’(其在后续步骤中将形成包围室5)的掩模区域。然后,通过图13所示的蚀刻步骤(用箭头406表示),结构层409在其不被掩模403保护的表面部分上方延伸的区域被部分或完全去除。衬底401与结构层409之间的界面层410用作蚀刻停止层。
掩蔽蚀刻的又一步骤(图14)仅发生在晶圆4将形成入口通道9a和出口通道9b的区域中,这能够完全去除暴露的衬底区域401(和可能的界面层)以形成提供入口通道9a和出口通道9b的沿着Z延伸穿过晶圆4的整个厚度的通孔。
不同地,相对于图11-图14的处理步骤(第二晶圆4的处理),可以并行地或者以时间序列来执行参照图2至图10描述的处理步骤(第一晶圆2的处理)。
在任何情况下,参照图15A,第二晶圆4(在图13的处理步骤中)和第一晶圆2(在图10的处理步骤中)被耦合到一起,使得:入口通道9a和中间入口通道11a将在方向Z上基本相互对齐并且相互流体连接;出口通道9b和中间出口通道11b将在方向Z上基本相互对齐并且相互流体连接;以及室5将完全包围压电元件226。
图15B示出了在图15A的耦合步骤结束时的第一晶圆2和第二晶圆4。
参照晶圆4,结构层409的沿着Z延伸到大于形成室5的凹部的高度的部分是被设置用于与晶圆2机械耦合的区域。在图15A所示的耦合步骤期间,为了保证晶圆2和晶圆4之间的良好粘合,在机械耦合区域上的晶圆4上施加接合聚合物(未示出)。在晶圆2和晶圆4之间的对齐和耦合的步骤之后,热处理的步骤(根据所使用的接合聚合物改变持续时间和温度)能够实现晶圆2和晶圆4相互的完全粘合。
参照图16,现在描述用于处理第三晶圆8的步骤。可以与参照图2至图15B描述的任何步骤同时地或者在其之前或者在其之后以不同方式执行这些处理步骤。
参照图16,提供了包括衬底801(例如,半导体材料,具体为硅)的第三晶圆8,该衬底具有在方向Z上彼此相对的顶面801a和底面801b。
例如通过热氧化在第一表面801a上形成氧化硅(SiO2)的界面层803。界面层803例如具有包括在近似0.5μm和5μm之间(具体为近似1μm)的厚度。
接下来,在界面层803上形成外延生长硅的结构层805,其具有包括在近似10μm和1000μm之间(具体为近似25μm)的厚度。具体地,结构层805外延生长,直到其达到大于期望厚度(例如,近似3μm厚)的厚度,然后经受CMP(化学机械抛光)步骤以减小其厚度并得到具有低粗糙度的顶面805a。
结构层805可以是除多晶硅之外的材料,例如硅或一些其他材料,只要其可以以相对于制作界面层803的材料选择性的方式被去除即可。
接下来(图17),执行结构层805的掩蔽蚀刻的步骤以形成第一沟槽806和第二沟槽807,这两个沟槽将在后续步骤中形成第一限制通道16和第二限制通道18。通过第一沟槽806和第二沟槽807,暴露界面层803的相应表面区域。在平面XY的顶视图中,第一沟槽806和第二沟槽807具有矩形形状,其主侧沿着方向X且次侧沿着方向Y。通过结构层805的厚度限定深度。在同一蚀刻步骤期间,进一步形成孔808,其例如在平面XY中具有圆形截面和包括在2μm和200μm之间的直径以及等于结构层805的厚度的深度。在后续制造步骤中,孔808将形成喷嘴13的一部分。
然后(图18),执行将第三晶圆8耦合至第一晶圆2的步骤。该耦合步骤可以发生在图15A的步骤之前或之后。
为了利于后续制造步骤的执行,通过热释放双粘合带将第二晶圆4与又一晶圆耦合,该又一晶圆具有有利于正被制造的设备的操控的唯一功能。该步骤在图中未示出。在制造处理的结束,所述又一操控晶圆将被去除。操控晶圆例如是硅且具有近似500μm的厚度。热释放双粘合带例如通过层压位于所述晶圆上。
参照图19,晶圆8的衬底801利用研磨步骤和后续的化学蚀刻步骤完全去除,以便去除衬底801没有被研磨步骤去除的任何可能的残留物。化学蚀刻进一步表现出比研磨更加精确的优势,并且可以选择蚀刻化学剂以关于将被去除的材料具有选择性,蚀刻停止在界面层803处。
因此,在该步骤中,建议在暴露的界面层803上设置对齐标记(未示出)。所述标记具有在后续处理步骤中高精度地识别孔808的空间布置以完成流体喷射喷嘴的形成的功能。
然后(图20),执行抗蚀剂掩模810的形成、光刻和光致抗蚀剂掩模810的显影的步骤,以露出界面层803的将形成喷嘴13的喷射孔的部分,并且最后执行对下覆的界面层803的蚀刻以形成与孔808同轴的通孔812,该通孔812在平面XY中具有圆形截面。
最后,然后去除光致抗蚀剂掩模810,由此完成喷嘴13的形成。由此形成图1A的设备1。
图21示出了本发明的又一变化。根据该实施例,不存在出口通道9b、中间出口通道11b和第二限制通道18。在这种情况下,喷射设备100类似于图1A和图1B的喷射设备1,并且如图2至图20所述来制造,除了不执行设想形成出口通道9b、中间出口通道11b和第二限制通道18的步骤。因此,根据该实施例,不考虑流体的循环,在打印/流体喷射的操作步骤期间,在流体被引入室6之后,仅通过喷嘴13从喷射设备100流出。形成喷射设备100的其余元件与喷射设备1的相同,因此通过相同的参考标号标示并且不再进行描述。
从根据本公开提供的本发明的特性来看,所实现的优点是明显的。
具体地,根据本发明的用于制造流体喷射设备的步骤仅要求三个晶圆的耦合,因此降低了未对齐的风险,仅要求晶圆耦合的两个步骤,并且限制了制造成本。
此外,通过提供限制通道16、18进一步降低了未对齐的风险,其中限制通道16、18的主要延伸在第三晶圆8所在的平面中,即在与从入口孔9a提供流体的方向和从喷嘴13喷射的方向二者垂直的方向上。由此,不需要特殊布置来对具有彼此不同截面的通道进行同轴耦合,而在现有技术的情况下,限制通道16、18的主要延伸与从入口孔提供流体的方向一致。
最后,明显地,在不背离由权利要求限定的本发明的范围的情况下,可以对本文所述和所示内容进行修改和变化。
具体地,附图中所述和所示的实施例包括单个喷嘴。实际应用通常要求根据被喷射的流体的量形成多个喷嘴。在这种情况下,喷射设备将通过图中所述和所表示的类型的多个基础喷射模块来形成,该多个基础喷射模块彼此相邻且利用从半导体材料的相同晶圆开始的公共微加工步骤来得到。

Claims (22)

1.一种流体喷射设备(1),包括:
-第一半导体本体(2),包括:致动器(3),操作性地耦合至室(6),所述室用于包含流体并被配置为在所述喷射设备的操作条件期间引起所述流体的喷射;以及用于所述流体的入口通道(11a),在第一方向(Z)上延伸并具有第一尺寸(A1)的截面;以及
-第二半导体本体(8),耦合至所述第一半导体本体(2),具有与所述室(6)流体连接且被配置为朝向所述喷射设备(1)外部的环境排出所述流体的量的喷射喷嘴(13),
其特征在于,所述第二半导体本体(8)还包括第一限制通道(16),所述第一限制通道流体地耦合至所述入口通道(11a)、在与所述第一方向(Z)垂直的第二方向(X)上延伸并具有小于所述第一尺寸(A1)的第二尺寸(A3)的相应截面,所述限制通道(16)针对所述流体形成将所述入口通道(11a)与所述室(6)耦合的流体路径。
2.根据权利要求1所述的流体喷射设备,其中,所述入口通道(11a)的截面的尺寸在所述入口通道(11a)的整个延伸中是恒定的。
3.根据权利要求1或2所述的流体喷射设备,其中,所述第一限制通道(16)的截面的尺寸在所述第一限制通道(16)的整个延伸中是恒定的。
4.根据权利要求3所述的流体喷射设备,其中,所述入口通道(11a)的截面的尺寸包括在20μm和200μm之间,并且所述限制通道(16)的截面的尺寸包括在2μm和300μm之间。
5.根据权利要求1或2所述的流体喷射设备,其中,所述第一限制通道(16)与所述入口通道(11a)直接流体连接;
以及其中,所述第一限制通道(16)的截面的尺寸可变,并且在所述第一限制通道(16)流体连接到所述入口通道(11a)的情况下为呈现最大值。
6.根据权利要求1所述的流体喷射设备,其中,所述喷射喷嘴(13)被配置为在与所述第一方向(Z)平行且垂直于所述第二半导体本体(8)的所在平面(XY)的喷射方向上喷射所述流体,所述第二方向(X)与所述第二半导体本体(8)的所在平面(XY)平行。
7.根据权利要求1所述的流体喷射设备,其中,所述第一半导体本体(2)还包括用于所述流体的出口通道(11b),所述出口通道在离所述入口通道(11a)的一距离处延伸且与所述入口通道(11a)平行并且流体地耦合至所述室(6),以实现对未经由所述喷射喷嘴(13)被排出的所述流体的再循环;
以及其中,所述第二半导体本体(8)还包括第二限制通道(18),所述第二限制通道与所述第一限制通道(16)共面并且被配置为将所述室(6)与所述出口通道(11b)流体耦合,
所述限制通道(18)的相应截面的尺寸(A3)小于所述出口通道(11b)的截面的尺寸。
8.根据权利要求1所述的流体喷射设备,还包括第三半导体本体(4),所述第三半导体本体被布置在所述第一半导体本体(2)上,所述第三半导体本体包括入口歧管(9a),所述入口歧管在所述第一方向(Z)中延伸作为所述入口通道(11a)的延长并具有第三尺寸(A2)的相应截面,所述第三尺寸大于所述入口通道(11a)的截面的第一尺寸(A1)且大于所述限制通道(16)的截面的第二尺寸(A3)。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的流体喷射设备,其中,所述第三半导体本体(4)还包括出口歧管(9b),所述出口歧管与所述第一方向(Z)平行延伸作为所述出口通道(11b)的延长并具有比所述出口通道(11b)的截面的尺寸(A1)大的尺寸(A2)的相应截面。
10.根据权利要求1所述的流体喷射设备,其中,所述致动器(3)包括被布置在所述室(6)上的薄膜(7)和被布置在所述薄膜(7)上的压电元件(226),其中,所述压电致动器可以被驱动用于引起所述薄膜(7)朝向所述室(6)的偏移或者可选的远离所述室(6)的偏移。
11.一种用于制造流体喷射设备(1)的方法,包括以下步骤:
-在第一半导体本体(2)中形成用于包含流体的室(6)和操作性地耦合至所述室(6)的致动器(3),所述致动器被配置为在所述喷射设备的操作条件期间引起所述流体的偏移;
-在所述第一半导体本体(2)中形成入口通道(11a),所述入口通道通过在第一方向(Z)上蚀刻所述第一半导体本体(2)而具有第一尺寸(A1)的截面;以及
-在第二半导体本体(8)中形成喷射喷嘴(13),所述喷射喷嘴被配置为在所述喷射设备的所述操作条件期间排出所述流体;
其特征在于,还包括以下步骤:
-通过在垂直于所述第一方向(Z)的第二方向(X)上蚀刻所述第二半导体本体(8),在所述第二半导体本体(8)中形成第一限制通道(16),所述第一限制通道的相应截面具有小于所述第一尺寸(A1)的第二尺寸(A3);以及
-将所述第二半导体本体(8)与所述第一半导体本体(2)耦合,使得所述限制通道(16)与所述入口通道(11a)和所述室(6)直接流体连接。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,形成所述第一限制通道(16)的步骤包括:在所述第二半导体本体(8)中形成沟槽,所述沟槽在其整个延伸上具有恒定的截面。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述限制通道(16)的截面的尺寸包括在2μm和300μm之间。
14.根据权利要求11所述的方法,其中,形成所述第一限制通道(16)的步骤包括:在所述第二半导体本体(8)中形成具有可变截面的沟槽。
15.一种用于制造流体喷射设备的方法,所述方法包括:
在第一半导体本体中形成在第一表面处的凹陷和在第二表面处的致动器,所述致动器可操作地耦合到所述凹陷并且被配置为在所述喷射设备的操作条件期间引起流体的偏移;
在所述第一半导体本体中形成入口通道,所述入口通道具有第一尺寸的截面;以及
在第二半导体本体中形成喷射喷嘴,所述喷射喷嘴被配置为在所述喷射设备的所述操作条件期间排出所述流体;
在所述第二半导体本体中形成限制通道,所述限制通道具有第二尺寸的截面,所述第二尺寸小于所述第一尺寸,其中形成所述限制通道包括形成具有可变截面的沟槽;以及
将所述第二半导体本体与所述第一半导体本体耦合,使得所述第一半导体本体的所述凹陷与所述第二半导体本体形成室,其中所述室被配置为保持所述流体,其中所述限制通道与所述入口通道和所述室直接流体连接。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,形成所述限制通道包括:在所述第二半导体本体中形成沟槽,所述沟槽在所述第二半导体本体的整个厚度上具有恒定的截面。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述限制通道的截面具有在2μm和300μm之间的尺寸。
18.根据权利要求15所述的方法,其中,形成所述入口通道包括:在第一方向上刻蚀所述第一半导体本体。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,在所述第二半导体本体中形成所述限制通道包括:在第二方向上刻蚀所述第二半导体本体,所述第二方向垂直于所述第一方向。
20.一种流体喷射设备,包括:
第一本体,所述第一本体包括半导体材料并且具有第一表面和第二表面,所述第一本体包括在所述第一表面处的第一凹陷、在所述第二表面处并面对所述第一凹陷的致动器、以及从所述第一表面延伸到所述第二表面的入口通道;以及
第二本体,所述第二本体包括半导体材料,所述第二本体耦合到所述第一本体的所述第二表面,所述第一凹陷和所述第二本体形成室,所述室被配置为保持流体,所述第二本体包括第二凹陷,所述第二凹陷与所述第一本体形成限制通道,所述限制通道的尺寸在2μm和300μm之间且小于所述入口通道的尺寸,其中所述室、所述限制通道和所述入口通道彼此流体连通,所述第二本体还包括至少一个喷嘴,所述至少一个喷嘴被配置为从所述室喷射所述流体。
21.根据权利要求20所述的流体喷射设备,其中所述第二本体中的凹陷被成形为使得所述限制通道的尺寸变化。
22.根据权利要求20所述的流体喷射设备,其中所述限制通道的尺寸是恒定的。
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