CN202591100U

CN202591100U - 分子筛过滤器

Info

Publication number: CN202591100U
Application number: CN 201220245153
Authority: CN
Inventors: 冯俊波; 郭进; 滕婕; 宋世娇
Original assignee: CETC 38 Research Institute
Current assignee: CETC 38 Research Institute
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-05-29

Abstract

本实用新型提供一种分子筛过滤器，包括分子筛过滤层，分子筛支撑层，背面过滤槽腐蚀掩膜层，分子筛过滤条，过滤槽通孔，所述分子筛支撑层位于分子筛过滤层和背面过滤槽腐蚀掩膜层之间，分子筛过滤层中心区域包含复数个分子筛过滤条，每个分子筛过滤条上开设复数个分子筛过滤孔洞，过滤槽通孔位于分子筛过滤条的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层。本实用新型的优点在于：采用单层过滤结构，而且孔径大小精确可控，可以准确和快速的过滤出指定的分子。

Description

分子筛过滤器

技术领域

本实用新型涉及一种过滤器，特别是涉及一种低阻力、高精度的分子筛过滤器。

背景技术

分子筛是一种具孔状结构的天然或人工合成的物质。由于其多孔型结构，可按分子大小对混合物进行分级分离。分子筛只允许小于其微孔的物质通过，对大于其微孔的大分子物质、细菌等则具有屏障作用。使基质成为限制细菌等有害物质扩散的防御屏障。目前分子筛在化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。

但是，在许多应用场合，人们需要低阻力的分子筛过滤器来实现快速、高精度的过滤。如：快速微量细菌检测系统中，只允许使用微量的待测样本在很短的时间内获得检测结果。常用的分子筛过滤器无法满足要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低阻力、高精度的分子筛过滤器结构。

本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种分子筛过滤器，包括分子筛过滤层，分子筛支撑层，背面过滤槽腐蚀掩膜层，分子筛过滤条，过滤槽通孔，所述分子筛支撑层位于分子筛过滤层和背面过滤槽腐蚀掩膜层之间，分子筛过滤层中心区域包含复数个分子筛过滤条，每个分子筛过滤条上开设复数个分子筛过滤孔洞，过滤槽通孔位于分子筛过滤条的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层。

优选的，所述复数个分子筛过滤条平行设置。

优选的，每个分子筛过滤条通过筛区隔断被分成至少2小块。

优选的，所述过滤槽通孔的侧壁垂直于分子筛支撑层的表面。

优选的，分子筛过滤层的厚度为0.5微米~2微米，分子筛支撑层的厚度为300~700微米。

优选的，所述过滤槽通孔的数量等于分子筛过滤条的数量，每个分子筛过滤条的下方有一条过滤槽通孔。

优选的，所述复数个分子筛过滤条平行设置，所述过滤槽通孔之间平行设置。

优选的，分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边有一个角度，且分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边相互平行。

优选的，每个过滤槽通孔的两端为背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面。

优选的，分子筛过滤层采用双层介质低应力结构。

本实用新型的优点在于：采用单层过滤结构，而且孔径大小精确可控，可以准确和快速的过滤出指定的分子。涉及本实用新型的所有工艺都与CMOS工艺兼容，可以实现低成本批量生产。

附图说明

图1是本实用新型的分子筛过滤器断面结构示意图；

图2是本实用新型的分子筛过滤器正面结构示意图；

图3是本实用新型的分子筛过滤器背面结构示意图；

图4是本实用新型的分子筛过滤器单元网格的立体示意图。

其中，1：分子筛过滤层；2：分子筛支撑层；3：背面过滤槽腐蚀掩膜层；4：分子筛过滤条；5：过滤槽通孔； 6：筛区隔断；7：背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面；8：分子筛过滤孔洞。

具体实施方式

如图1所示，一种分子筛过滤器，包括分子筛过滤层1，分子筛支撑层2，背面过滤槽腐蚀掩膜层3，分子筛过滤条4，过滤槽通孔5。

所述分子筛支撑层2位于分子筛过滤层1和背面过滤槽腐蚀掩膜层3之间。如图2所示，分子筛过滤层1中心区域包含复数个分子筛过滤条4。优选的，所述复数个分子筛过滤条4平行设置。更优选的，为了增大分子筛过滤层4的抗压能力和减小工艺过程中的破裂率，每个分子筛过滤条4又通过筛区隔断6被分成至少2小块。过滤槽通孔5位于分子筛过滤条4的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层3。优选的，过滤槽通孔5的侧壁垂直于分子筛支撑层2的表面。

具体的：

所述分子筛过滤层1的材料选用氮化硅（Si₃N₄），因为氮化硅薄膜强度好，耐酸碱性强，且易于加工。本实施例中，分子筛过滤层1中心区域包含14个分子筛过滤条4。氮化硅的厚度根据过滤条件（如表面压强，样品浓度等）的需要来选择。分子筛过滤层1的厚度为0.5微米~2微米，采用化学气相沉积的方法生长在分子筛支撑层2的表面。为了降低生长过程中产生的薄膜应力，可以在分子筛支撑层2的表面先生长一层二氧化硅再生长氮化硅。

分子筛支撑层2的材料选用110型的双面抛光硅片。110型硅片可以在各向异性的湿法腐蚀是获得垂直于表面的侧壁。双面抛光是为了便于硅片双面加工工艺的实行。分子筛支撑层2的厚度一般为300~700微米。

背面过滤槽腐蚀掩膜层3的材料可选择金属（如：金，银，铜，铬，铝等）或不被KOH腐蚀的介质（如：氮化硅，二氧化硅等）。背面过滤槽腐蚀掩膜层3用作背面过滤槽腐蚀时的掩膜，在湿法腐蚀后可以去除也可以保留。一般为了工艺方便，背面过滤槽腐蚀掩膜层3采用和分子筛过滤层1相同的材料。

请同时参阅图3和图4，分子筛过滤条4是包含周期性分子筛过滤孔洞8的氮化硅薄膜层，下方为过滤槽通孔5。本实施例中，所述过滤槽通孔5的数量等于分子筛过滤条4的数量，即每个分子筛过滤条4的下方有一条过滤槽通孔5。每个分子筛过滤条4被分成10小块。为了湿法腐蚀时产生的倾斜面尽量少同时起到筛区标示的作用，分子筛过滤条4和过滤槽通孔5的短边有一个角度，且分子筛过滤条4和过滤槽通孔5的短边相互平行。

筛区隔断6为不含分子筛过滤孔洞8的氮化硅。

硅片的各向异性湿法腐蚀结果与晶向密切相关，（111）型面的腐蚀速率最慢，为湿法腐蚀的停止面。为保证过滤槽通孔5的侧壁垂直于分子筛支撑层2表面，选择过滤槽通孔5的侧壁面为（111）型面，如图4所示。背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面7位于每个过滤槽通孔5的两端。背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面7与分子筛支撑层2表面的角度为35.26°，因此正面过滤槽5的长度比背面过滤槽5开口的长度减小：

Δ=2h*atan（35.26°）

h为分子筛支撑层2的厚度。考虑到该因素，正面的分子筛过滤条长度小于过滤槽通孔5的开口长度。

分子筛过滤孔洞8位于分子筛过滤条4之中。分子筛过滤孔洞8的大小依据需要过滤的分子大小而定，如：0.5微米大小的孔洞可以过滤出大部分的细菌。根据不同的应用需要，还可以在不同的分子筛过滤条4中采用不同大小的分子筛过滤孔洞8，根据结果得出不同大小分子的统计分布情况。

典型的分子筛过滤器结构参数如下表：

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种分子筛过滤器，其特征在于：包括分子筛过滤层，分子筛支撑层，背面过滤槽腐蚀掩膜层，分子筛过滤条，过滤槽通孔，所述分子筛支撑层位于分子筛过滤层和背面过滤槽腐蚀掩膜层之间，分子筛过滤层中心区域包含复数个分子筛过滤条，每个分子筛过滤条上开设复数个分子筛过滤孔洞，过滤槽通孔位于分子筛过滤条的下方，并且穿过背面过滤槽腐蚀掩膜层。

2.根据权利要求1所述的分子筛过滤器，其特征在于：所述复数个分子筛过滤条平行设置。

3.根据权利要求1所述的分子筛过滤器，其特征在于：每个分子筛过滤条通过筛区隔断被分成至少2小块。

4.根据权利要求1所述的分子筛过滤器，其特征在于：所述过滤槽通孔的侧壁垂直于分子筛支撑层的表面。

5.根据权利要求1所述的分子筛过滤器，其特征在于：分子筛过滤层的厚度为0.5微米~2微米，分子筛支撑层的厚度为300~700微米。

6.根据权利要求1所述的分子筛过滤器，其特征在于：所述过滤槽通孔的数量等于分子筛过滤条的数量，每个分子筛过滤条的下方有一条过滤槽通孔。

7.根据权利要求6所述的分子筛过滤器，其特征在于：所述复数个分子筛过滤条平行设置，所述过滤槽通孔之间平行设置。

8.根据权利要求6或7所述的分子筛过滤器，其特征在于：分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边有一个角度，且分子筛过滤条和过滤槽通孔的短边相互平行。

9.根据权利要求8所述的分子筛过滤器，其特征在于：每个过滤槽通孔的两端为背面过滤槽腐蚀时产生的倾斜面。

10.根据权利要求1所述的分子筛过滤器，其特征在于：所述分子筛过滤层采用双层介质低应力结构。