[发明专利]一种压电式微流体装置和其制作方法、及集成芯片

说明书

本发明提供一种压电式微流体装置和其制作方法、及集成芯片，上述的压电式微流体装置包括：衬底、和依次设于衬底上表面的第一电极、压电层、第二电极及电镀金属层；衬底设有第一镂空结构，第一电极与第一镂空结构构建形成第一空腔和流道；电镀金属层设有第二镂空结构，第二电极与第二镂空结构构建形成第二空腔和喷嘴；第二电极和第一电极均用于与电源连接，第一空腔和第二空腔用于储存液体；第一电极、压电层和第二电极形成压电式谐振器，在通电情况下，谐振器发生振动，以使液体能够经由喷嘴喷出。该压电式微流体装置极大地提升微流体装置的小型化、集成度、制造精度和效率，以及能够实现产品的规模化生产，并具有较低的制造成本，并且具有较好的适用性。

技术领域

本发明涉及微流控集成芯片技术领域，具体涉及一种压电式微流体装置和其制作方法、及集成芯片。

背景技术

微流体技术与装置应用广泛，从地下研究到太空应用，例如，在石油和天然气工业领域研究原油和盐水通过多孔介质的行为，和在国际空间站的微重力检查。目前，微流体技术与装置在生物与医学领域正得到越来越广泛的应用，从药物研究到药物输送，从抗体研究到抗原检测，从器官芯片到生命检测，从基因测序到基因传递，从单细胞裂解到人工器官的3D打印等等。

微流体系统通过使用微机电(MEMS)器件工作，不同类型泵以1μL/分钟至10000μL/分钟的速度精确移动器件内的液体，在器件内部，有微流体通道可以处理液体，例如混合、化学或物理反应；液体可能携带微小颗粒，例如细胞或纳米颗粒；通过该微流体装置能够带动这些颗粒进行处理，例如，捕获和癌细胞的集合从血液中的正常细胞。

在现有技术上中，基于MEMS技术的微流体装置，其长度或宽度从1厘米到10厘米，芯片厚度范围从大约0.5毫米到5毫米。微流控器件内部有细如发丝的微通道，这些微通道通过芯片上称为入口/出口端口的孔与外部相连。MEMS器件有压电或由热塑性塑料制成，例如石英、压电陶瓷、丙烯酸、玻璃、或PDMS等，根据材料选择不同，通道通过光刻、热压印、注塑、微加工或蚀刻制成。然而，在现有技术中，微流体装置的最小特征尺寸、表面粗糙度、光学透明度以及材料的选择方面依然存在着严重的限制。

综上，本发明提供了一种新的压电式微流体装置和其制作方法，以促进其小型化、集成度高、制造精度和效率高的发展，并进一步提出包括该压电式微流体装置的集成芯片，以更进一步地提升芯片的集成度、小型化与多功能应用。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种压电式微流体装置和其制作方法、及集成芯片，以促进微流体装置小型化、集成度高、制造精度和效率高的发展，及提升芯片的集成度、小型化与多功能应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种压电式微流体装置，包括：衬底、和依次设于所述衬底上表面的第一电极、压电层、第二电极及电镀金属层；

所述衬底设有第一镂空结构，所述第一电极与所述第一镂空结构构建形成第一空腔和流道；所述电镀金属层设有第二镂空结构，所述第二电极与所述第二镂空结构构建形成第二空腔和喷嘴；

所述第二电极和所述第一电极均用于与电源连接，所述第一空腔和所述第二空腔用于储存液体；所述第一电极、所述压电层和所述第二电极形成压电式谐振器；在通电情况下，所述谐振器发生振动以使所述液体能够经由所述喷嘴喷出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述压电层设有通孔；

所述通孔用于连通所述第一空腔和所述第二空腔。

进一步地，所述压电式微流体装置还包括金属连接件；

所述金属连接件穿设所述压电层与所述第一电极连接，所述第一电极用于通过所述金属连接件与所述电源连接。