[发明专利]制造至少一变形膜微泵的方法及变形膜微泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体系统的通用领域，特别涉及一种制造至少一变形膜微泵的方法及变形膜微泵。

背景技术

微泵提供在微通上内控制流体之流速，微泵可被用于数种微流体系统，举例来说：实验室单芯片、医药衬底注射系统或电子芯片液压冷却回路。

流体的流速可以数种方式获得，可依据是否对流体使用机械化动作而不同。一种综观的技术在Nguyen et al.标题MEMS-Micropumps:AReview,2002,J.Fluid.Eng.,Vol.124,384-392的文献内被公开。

变形膜的微型泵属于第一类的微型泵，其中通过变形膜，机械动作可应用于流体，以取代在微通道内的流体。

在美国专利文件US2005/0123420中描述一个微泵包含三个变形膜的例子，其中微泵具有一个中央膜以及两个上游及下游的第二膜。

如图1所示，微泵1包含一第一衬底10及一第二衬底20相互组装以形成一微通道。

第一衬底10包含三个孔穴12-1、12-2及12-3，三个孔穴形成于衬底顶面11S，并串接于一起。

第二衬底20包含排列以面对孔穴的三个变形膜22-1、22-2及22-3。值得注意的是，第二衬底20可由单一层被形成，变形膜因此成为第二衬底的一部份而非外加部件。

中央膜22-2以及对应孔穴12-2一起界定了微泵1的泵腔室。上游的第二膜22-1以及下游的第二膜22-3对应于孔穴12-1、12-3形成主动阀于其中。

该些膜的变形可使用压电芯片31观察到，压电芯片31为排列于该些膜的顶面21S。

流体的在微泵微通道的流动可通过控制膜的变形被观测到，配合上游的主动阀及下游的主动阀的作动，该些膜的变形可使泵腔室的体积上升或下降。

制造如上所述的微泵的方法包含制造若干个孔穴及若干个膜于若干个衬底上的步骤，以及接续组装所述若干个衬底的步骤。

孔穴与膜为首先以传统微电子技术被分别地制造于第一衬底以及第二衬底，举例来说，由一个或多个蚀刻步骤的光刻技术。值得注意的是，第二衬底的膜一般来说具有在几十微米的区域的厚度。

当第一衬底与第二衬底是由硅所构成，可能再以分子接合方式组装在一起，亦或是使用硅基直接接合的方式。

此种现有的组装技巧，特别在Maluf及Williams所撰写的出版物中有描述，书名“微机电系统的工程简介”，Artech House，2004年出版。

它包含了一预先衬底表面清洗阶段，接续对齐衬底并使衬底相互接触。随后将其以一高温处理，其温度范围在1000℃左右，高温处理时间以若干分钟至若干小时的周期。

然而，此种制造方法会产生数个弊端，特别是在第二衬底上。

事实上，在装配第二衬底之前或期间内，特别是在清洗阶段直接接合的情况下，会对第二衬底产生高机械应力，较薄厚度的膜上会特别作用明显。膜的降解(破裂、撕裂)的风险因此高出许多。

因此，为了限制上述风险，第二衬底被蚀刻以具有一浮雕几何。如图1所示，该些若干个膜22-1、22-2及22-3在第二衬底顶面21S的凹槽处形成。没有被蚀刻的部分因此形成厚部或突起部25，以将若干个膜互相分隔，并藉由突起部的厚度及其排列方式提供衬底所需要的刚性。

然而，目前第二衬底的顶面上的突起物限制了后续光刻步骤的完成，也就是说不可能使用旋转器以沉积光敏树脂。

此外，在后续沉积介质或金属层于第二衬底的顶面时，连续性的问题将会产生，是因为现存之突起部存在着显着的高度上的差异。

最后，值得注意的是，这些缺陷在当上述方法涉及到若干个的微泵使用模版形成第一衬底与第二衬底的同时生产时，将会有显着的影响。事实上，该些模版一般来说使用具有直径在一百毫米左右的厚度的芯片形成第二衬底，并使用数十微米左右的厚度形成膜。应被理解的是，以这方面的比例呈现芯片形成的第二衬底相当的脆弱，特别是在处理前和装配过程中。

发明内容

有鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种制造至少一变形膜微泵的方法，微泵包含两衬底相互组装，方法用以限制在组装两衬底之前或组装过程中，衬底降解的风险，特别是在衬底包含若干个变形膜的情况。

根据此一目的，本发明公开了一种制造至少一变形膜微泵的方法，变形膜微泵包含第一衬底及第二衬底相互组装，第一衬底包含至少一孔穴及第二衬底包含排列以面对孔穴的至少一变形膜，第一衬底及第二衬底是一起界定微通道的一部分，其中孔穴及变形膜位于微通道。制造至少一变形膜微泵的方法包含下列步骤：