CN116624365A - 一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法 - Google Patents
一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116624365A CN116624365A CN202310490476.7A CN202310490476A CN116624365A CN 116624365 A CN116624365 A CN 116624365A CN 202310490476 A CN202310490476 A CN 202310490476A CN 116624365 A CN116624365 A CN 116624365A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- micro
- giant magnetostrictive
- coil
- silicon nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 72
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 37
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 15
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 14
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 229920001486 SU-8 photoresist Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/0009—Special features
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/0009—Special features
- F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/04—Pumps having electric drive
- F04B43/043—Micropumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/22—Methods relating to manufacturing, e.g. assembling, calibration
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N35/00—Magnetostrictive devices
- H10N35/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N35/00—Magnetostrictive devices
- H10N35/80—Constructional details
- H10N35/85—Magnetostrictive active materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，所述微流泵为线圈内置式，所述微流泵包括中空的泵体，所述泵体的顶部设有膜片，在所述泵体的内腔中设有金属线圈，所述金属线圈外部包裹有保护层，所述金属线圈的中部连接有超磁致伸缩棒，所述超磁致伸缩棒与所述膜片相抵靠，所述泵体的底部设有铝电极，所述铝电极与所述金属线圈形成电连接，所述泵体的底部还分别设有入口单向阀和出口单向阀；此外，本发明还提供了该微流泵的制作方法。本发明的微流泵具有响应频率高且利于精确控制流量的优点。
Description
技术领域
本发明涉及微流泵技术领域，特别涉及一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法。
背景技术
超磁致伸缩材料(GMM，GiantMagnetostrictiveMaterial)是一种具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料，在常温下由于磁化状态的改变，长度和体积会发生较大变化，这种材料具有很高的耐热温度，磁致伸缩性能强，在室温下，机械能和电能之间的转换率高、能量密度大、响应速度快、可靠性好、驱动方式简单。目前市场上超磁致伸缩材料多为稀土构筑，又称稀土超磁致伸缩材料。
微流泵是微流控系统中最重要的部件之一，是对微流量控制系统中流体其控制作用的器件，其作用是实现流体通道的开关和流量的控制，广泛应用于对流体微量输送和流量精确控制等领域，如微型生化检测、微量药给、微量燃料供应、生物芯片等。目前研究和应用较广的微流泵驱动方式主要有压电驱动式、静电驱动式和形状记忆合金驱动式，压电驱动式和静电驱动式都是依赖高电压工作，不易于常规电路控制，且压电驱动式还存在漂移和电击等现象，不利于精确控制；形状记忆合金驱动式具有抗冲击性能好、低电压驱动控制等优点，但其响应受温度控制系统的制约，响应频率较低。因此，需要一种响应频率高且利于精确控制流量的微流泵。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法。
本发明采用以下技术方案：
一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，所述微流泵为线圈内置式，所述微流泵包括中空的泵体，所述泵体的顶部设有膜片，在所述泵体的内腔中设有金属线圈，所述金属线圈外部包裹有保护层，所述金属线圈的中部连接有超磁致伸缩棒，所述超磁致伸缩棒与所述膜片相抵靠，所述泵体的底部设有铝电极，所述铝电极与所述金属线圈形成电连接，所述泵体的底部还分别设有入口单向阀和出口单向阀。
进一步地，所述泵体采用硅材料制成。
进一步地，所述保护层为二氧化硅保护层或氮化硅保护层。
进一步地，所述膜片采用SU8光刻胶制成。
一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，包括如下步骤：
S1、将硅片表面洁净处理后，通过LPCVD在所述硅片的底部生长一层氮化硅层a；
S2、采用等离子体刻蚀，刻蚀所述硅片的顶面形成内腔；
S3、在所述内腔以及所述氮化硅层a的顶面蒸镀铝线圈，掩膜刻蚀出相应图形；
S4、通过LPCVD在所述铝线圈上生长出一层保护层以保护所述铝线圈；
S5、重复步骤S3、S4，以制造出多层线圈，然后掩膜刻蚀线圈周围和线圈内部的保护层；
S6、将超磁致伸缩棒置于所述线圈中部并与所述线圈连接；
S7、掩膜刻蚀所述氮化硅层a，在所述线圈的两边分别制造入口单向阀的阀口和出口单向阀的阀口；
S8、在所述内腔沉积牺牲层材料，然后作表面平坦化处理；
S9、在所述硅片和牺牲层的顶部旋涂聚合物材料层以形成膜片，所述超磁致伸缩棒的顶部与所述膜片相抵靠；
S10、曝光、显影顶部的聚合物材料层，使其形成能够释放所述牺牲层的过孔；
S11、在所述氮化硅层a的底部的入口单向阀的阀口和出口单向阀的阀口处蒸镀一层金属防粘接层；
S12、通过LPCVD在所述氮化硅层a的底部生长一层4μm的厚的氮化硅层b；
S13、释放所述牺牲层；
S14、通过LPCVD在所述聚合物材料层的顶部生长一层氮化硅层c，以覆盖住所述聚合物材料层上的过孔，形成密封结构；
S15、掩膜刻蚀所述氮化硅层c，但保持所述过孔处于密封状态；
S16、掩膜刻蚀所述所述氮化硅层b，形成单向阀结构；
S17、采用等离子体刻蚀，在所述将所述氮化硅层a和所述氮化硅层b的底部刻蚀出通孔，蒸镀铝电极，与所述线圈形成电连接。
进一步地，步骤S4中的所述保护层为氮化硅保护层或二氧化硅保护层。
进一步地，步骤S9中的所述聚合物材料层为SU8光刻胶。
进一步地，步骤S11中的所述金属防粘接层采用铜材料。
进一步地，步骤S2、S17中所述的等离子体刻蚀为离子辅助的等离子体刻蚀，其采用XeF2作为刻蚀气体，Ar+作为轰击离子。
进一步地，步骤S3、S5、S7、S15、S16中所述掩膜刻蚀均采用掩膜等离子体刻蚀。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
本发明的微流泵具有响应频率高和利于精确控制流量的优点，首先，得益于超磁致伸缩材料的超快响应速度，其工作频率可以达到5×104Hz，单次泵送体积为1.3165×10-5μL，，流量为39.495μL/min；其次，本发明的微流泵可以通过控制工作频率以控制流速，并通过控制工作时间以控制样本体积，从而实现流量精确控制；此外，本发明的微流泵与微流控系统(LOC)兼容性很好，可以泵送绝大多数的流体。
附图说明
图1为本发明微流泵的结构示意图；
图2为本发明微流泵的工作原理图；
图3为本发明微流泵的制作方法流程图。
附图标记说明：
1、泵体；11、内腔；2、膜片；3、金属线圈；31、保护层；4、超磁致伸缩棒；5、铝电极；6、入口单向阀；7、出口单向阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示(图中标尺的单位为μm)，一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，所述微流泵为线圈内置式，所述微流泵包括中空的泵体1，所述泵体1的顶部设有膜片2，在所述泵体1的内腔11中设有金属线圈3，所述金属线圈3外部包裹有保护层31，所述金属线圈3的中部连接有超磁致伸缩棒4，所述超磁致伸缩棒4与所述膜片2相抵靠，所述泵体1的底部设有铝电极5，所述铝电极5与所述金属线圈3形成电连接，所述泵体1的底部还分别设有入口单向阀6和出口单向阀7。
所述泵体1采用硅材料制成。所述保护层31为二氧化硅保护层。所述膜片2采用SU8光刻胶制成。
为了更好的理解本实施例的方案，对上述微流泵的工作原理作进一步解释，其工作原理是：通过膜片2的往复振动，结合单向阀的开启运动，形成流体的定向流动。在静态分析中，将上述微流泵的工作分为吸程和排程两个过程。如图2(a)所示，在吸程过程中，膜片2向外变形，泵体1的内腔11体容积增大，腔内的压力减小，入口单向阀6的阀片打开，出口单向阀7的阀片关闭，液体从入口单向阀6的阀口进入泵腔；如图2(b)所示，在排程过程中，膜片2回到原位，内腔11的压力增大，出口单向阀7的阀片开启，入口单向阀6的阀片关闭，流体从出口单向阀7的阀口排出泵腔，从而完成一个完整的流体出流循环。
本实施例的微流泵得益于超磁致伸缩材料的超快响应速度，该泵的工作频率可以达到5×104Hz，单次泵送体积为1.3165×10-5μL，，流量为39.495μL/min。本实施例的微流泵可以通过控制工作频率以控制流速，并通过控制工作时间以控制样本体积，从而实现流量精确控制。此外，本实施例的微流泵与微流控系统(LOC)兼容性很好，可以泵送绝大多数的流体。
实施例二
如图3所示，一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，该方法可用于制造上述实施例一中所述微流泵，具体包括如下步骤：
S1、如图3a所示，选择100μm厚的硅片，表面洁净处理后，通过LPCVD在所述硅片的底部生长一层4μm厚的氮化硅层a；
S2、如图3b所示，采用等离子体刻蚀，刻蚀所述硅片的顶面形成内腔；
S3、如图3c所示，在所述内腔以及所述氮化硅层a的顶面蒸镀铝线圈，掩膜刻蚀出相应图形；
S4、如图3d所示，通过LPCVD在所述铝线圈上生长出一层二氧化硅保护层以保护所述铝线圈；
LPCVD是一种低压化学气相沉积，用于在衬底表面淀积一层均匀的介质薄膜，从而用作微机械结构层材料、牺牲层、绝缘层、掩模材料等。
S5、如图3e所示，重复步骤S3、S4，以制造出多层线圈，然后掩膜刻蚀线圈周围和线圈内部的二氧化硅保护层；
S6、如图3f所示，将超磁致伸缩棒置于所述线圈中部并与所述线圈连接；所述超磁致伸缩棒为半径20μm，长度100μm的圆柱；
所述超磁致伸缩棒可以采用LIGA工艺制造，LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术的MEMS加工技术，主要包括X光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤。
S7、如图3g所示，掩膜刻蚀所述氮化硅层a，在所述线圈的两边分别制造入口单向阀的阀口和出口单向阀的阀口；
S8、如图3h所示，在所述内腔沉积牺牲层材料，然后作表面平坦化处理；
S9、如图3i所示，在所述硅片和牺牲层的顶部旋涂聚合物材料层以形成膜片；所述聚合物材料层为SU8光刻胶；所述膜片具有弹性，用于作为微流泵的可变形膜，本实施例以SU8光刻胶为例，也可以实际需要替换成其他具有相同特性的材料。
S10、如图3j所示，曝光、显影顶部的聚合物材料层，使其形成能够释放所述牺牲层的过孔；
S11、如图3k所示，在所述氮化硅层a的底部的入口单向阀的阀口和出口单向阀的阀口处蒸镀一层金属防粘接层；所述金属防粘接层采用铜材料；
S12、如图3l所示，通过LPCVD在所述氮化硅层a的底部生长一层4μm的厚的氮化硅层b；
S13、如图3m所示，释放所述牺牲层；
S14、如图3n所示，通过LPCVD在所述聚合物材料层的顶部生长一层氮化硅层c，以覆盖住所述聚合物材料层上的过孔，形成密封结构；
S15、如图3o所示，掩膜刻蚀所述氮化硅层c，但保持所述过孔处于密封状态；
S16、如图3p所示，掩膜刻蚀所述所述氮化硅层b，形成单向阀结构；
S17、如图3q所示，采用等离子体刻蚀，在所述将所述氮化硅层a和所述氮化硅层b的底部刻蚀出通孔，蒸镀铝电极，与所述线圈形成电连接。
其中，步骤S2、S17中所述的等离子体刻蚀为离子辅助的等离子体刻蚀，其采用XeF2作为刻蚀气体，Ar+作为轰击离子。步骤S3、S5、S7、S15、S16中所述掩膜刻蚀均采用掩膜等离子体刻蚀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，其特征在于：所述微流泵为线圈内置式，所述微流泵包括中空的泵体，所述泵体的顶部设有膜片，在所述泵体的内腔中设有金属线圈，所述金属线圈外部包裹有保护层，所述金属线圈的中部连接有超磁致伸缩棒，所述超磁致伸缩棒与所述膜片相抵靠，所述泵体的底部设有铝电极，所述铝电极与所述金属线圈形成电连接，所述泵体的底部还分别设有入口单向阀和出口单向阀。
2.如权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，其特征在于：所述泵体采用硅材料制成。
3.如权利要求2所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，其特征在于：所述保护层为二氧化硅保护层或氮化硅保护层。
4.如权利要求3所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵，其特征在于：所述膜片采用SU8光刻胶制成。
5.一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将硅片表面洁净处理后，通过LPCVD在所述硅片的底部生长一层氮化硅层a；
S2、采用等离子体刻蚀，刻蚀所述硅片的顶面形成内腔；
S3、在所述内腔以及所述氮化硅层a的顶面蒸镀铝线圈，掩膜刻蚀出相应图形；
S4、通过LPCVD在所述铝线圈上生长出一层保护层以保护所述铝线圈；
S5、重复步骤S3、S4，以制造出多层线圈，然后掩膜刻蚀线圈周围和线圈内部的保护层；
S6、将超磁致伸缩棒置于所述线圈中部并与所述线圈连接；
S7、掩膜刻蚀所述氮化硅层a，在所述线圈的两边分别制造入口单向阀的阀口和出口单向阀的阀口；
S8、在所述内腔沉积牺牲层材料，然后作表面平坦化处理；
S9、在所述硅片和牺牲层的顶部旋涂聚合物材料层以形成膜片，所述超磁致伸缩棒的顶部与所述膜片相抵靠；
S10、曝光、显影顶部的聚合物材料层，使其形成能够释放所述牺牲层的过孔；
S11、在所述氮化硅层a的底部的入口单向阀的阀口和出口单向阀的阀口处蒸镀一层金属防粘接层；
S12、通过LPCVD在所述氮化硅层a的底部生长一层4μm的厚的氮化硅层b；
S13、释放所述牺牲层；
S14、通过LPCVD在所述聚合物材料层的顶部生长一层氮化硅层c，以覆盖住所述聚合物材料层上的过孔，形成密封结构；
S15、掩膜刻蚀所述氮化硅层c，但保持所述过孔处于密封状态；
S16、掩膜刻蚀所述所述氮化硅层b，形成单向阀结构；
S17、采用等离子体刻蚀，在所述将所述氮化硅层a和所述氮化硅层b的底部刻蚀出通孔，蒸镀铝电极，与所述线圈形成电连接。
6.如权利要求5所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，其特征在于：步骤S4中的所述保护层为氮化硅保护层或二氧化硅保护层。
7.如权利要求6所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，其特征在于：步骤S9中的所述聚合物材料层为SU8光刻胶。
8.如权利要求7所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，其特征在于：步骤S11中的所述金属防粘接层采用铜材料。
9.如权利要求8所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，其特征在于：步骤S2、S17中所述的等离子体刻蚀为离子辅助的等离子体刻蚀，其采用XeF2作为刻蚀气体，Ar+作为轰击离子。
10.如权利要求5-9任一项所述的一种基于超磁致伸缩材料的微流泵的制作方法，其特征在于：步骤S3、S5、S7、S15、S16中所述掩膜刻蚀均采用掩膜等离子体刻蚀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310490476.7A CN116624365A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310490476.7A CN116624365A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116624365A true CN116624365A (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=87635645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310490476.7A Pending CN116624365A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116624365A (zh) |
-
2023
- 2023-05-04 CN CN202310490476.7A patent/CN116624365A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7090471B2 (en) | Integrated electrostatic peristaltic pump method and apparatus | |
| Sim et al. | A phase-change type micropump with aluminum flap valves | |
| Esashi et al. | Normally closed microvalve and mircopump fabricated on a silicon wafer | |
| US5336062A (en) | Microminiaturized pump | |
| US5671905A (en) | Electrochemical actuator and method of making same | |
| US4938742A (en) | Piezoelectric micropump with microvalves | |
| US6499297B2 (en) | Micromachined parylene membrane valve and pump | |
| US20090115285A1 (en) | Liquid-gap electrostatic hydraulic micro actuators | |
| WO2004018876A1 (en) | Method of making piezo-driven micropump in laminate substrate | |
| EP1216373B1 (en) | A normally closed in-channel micro check valve | |
| WO2009152775A1 (zh) | 一种微型泵 | |
| US20140037481A1 (en) | Pump produced in a substrate | |
| Wang et al. | A normally closed in-channel micro check valve | |
| JP2012527559A (ja) | マイクロポンプ | |
| Yang et al. | A PDMS-based thermo-pneumatic micropump with Parylene inner walls | |
| Yang et al. | A bimetallic thermally actuated micropump | |
| Sim et al. | A bakable microvalve with a Kovar-glass-silicon-glass structure | |
| CN116624365A (zh) | 一种基于超磁致伸缩材料的微流泵及其制作方法 | |
| US20200325888A1 (en) | Micropump mems device for moving or ejecting a fluid, in particular microblower or flowmeter | |
| Geipel et al. | Pressure-independent micropump with piezoelectric valves for low flow drug delivery systems | |
| Cazorla et al. | Integration of PZT thin films on a microfluidic complex system | |
| JP4325607B2 (ja) | マイクロレギュレータ | |
| EP3317539A1 (en) | Micropump with electrostatic actuation | |
| Hesketh et al. | Microvalve for fuel cells and miniature gas chromatographic system | |
| JP4472919B2 (ja) | マイクロバルブ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |