自我组装式微型扇叶的制作方法

专利名称：自我组装式微型扇叶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及--种运用于微型风扇的自我组装式微型扇叶，其具有增加流 量、控制及改善流长的特性，以解决传统习知技术缺点。
背景技术：
微型化科技的研究与应用是近代科学两大趋势之一，特别是自我组装
(Self-assembly)技术，更是近几年来微观世界的微结构组装主流方法。
以微机电系统(Micro electromechanical Systems, MEMS)技术所制作的微型 风扇(Micro Fan)而言，微型风扇的微抓式致动器(Scratch Drive Actuator; SDA) 与微型叶片结构之间必须利用自我组装技术以及多使用者MEMS制程(Multi-User MEMS Processes; MUMPs)才能制成。
所谓自我组装技术，指微结构组装机制在最后的释放制程完成后即自行定位。 现有的自我组装技术有以下三种
1、 利用制程中的残余应力释放造成变形，使微结构产生位移，如Lucent公司 开发的3D微光开关。
2、 利用超声波产生表面波，将微结构振荡至预定位置。
3、 先以锡铅合金球(Solder Ball)、光阻(Photoresist)或其它高分子聚合物 在微绞链上制作可挠性接点(elastic joint),再经过回悍(Reflow)制程使接点在 高温中呈熔融状态，并产生可将微结构拉起的表面张力(Surface Tension Force)。
但前述第1种与第2种自我组装技术仅适用于静态场合或位置固定的微结构， 不适合具有位移动作的组件制作，因此也不适用于具有旋转动作的微型风扇制作。
至于第3种自我组装技术，由于可作为挠性接点的材料很多，不同的材料也 各有优、缺特性，以锡铅合金球为例，其具有以下缺点
1、 铅污染锡铅合金球是由锡、铅金属混合(63Sn/37Pb)，因此在回焊时， 机台与环境有铅污染现象。
2、 成本高微结构大多以多晶硅(Poly-si)作为主结构，锡铅合金球若要附 着其上，则必须先在多晶硅表面镀上一层金质衬垫(GoldPad)，以作为与锡铅合 金球之间的连结接口，这个额外的步骤会造成制程困难与成本增加。
3、 精准度差计算微结构的抬升角度或位移值时，必须精确掌握球体大小，
但锡铅合金球却有高达25%的体积误差，使抬升角度或位移值无法精准控制。
4、 人工操作将锡铅合金球放置在金质衬垫上，目前仍完全仰赖人工对准作业。
5、 被抬升的微结构呈平面状经挠性接点所抬升的微结构无法呈现曲面，只 限于平面状。
6、 无法小型化现有的锡铅合金球尺寸无法小于100 um，使挠性接点的最
小尺寸相对受限。
再以光阻作为挠性接点材料为例
以光阻制作挠性接点的制程没有锡铅合金球复杂，成本也较低，但是却必须 经过干式或湿式蚀刻法进行微结构的悬臂释放。
干式蚀刻法是利用液态二氧化碳来释放微结构的悬臂并取代其中的水分子，
避免悬臂黏着(stick)效应，但是，此法所使用的二氧化碳超临界机(Supercritical C02 Dry Release)设备价格不蜚，故相对成本较高。
湿式蚀刻法不需要额外的制程设备，故成本较低，但以氢氟酸(HF)或缓冲 氢氟酸(BOE)等溶液将牺牲层蚀刻之后，必须再以异丙醇(IPA)使水分子快速 挥发，以释放悬臂，而异丙醇具有溶解光阻的特性，因此会破坏原先所制作的挠 性接点。
综合以上说明，基于成本、制程、环保、微型化以及被抬升微结构呈平面等 多重考虑，确实极需要开发一种全新制程，以解决锡铅合金球或光阻作为可挠性 接点所衍生的诸多缺点。 发明内容
针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种具有可动部份的自我组 装式微型扇叶。
本实用新型次要目的在于提供一种具有曲面的可动部份、以增加气流流量、 控制及改善气流流长的特性的自我组装式微型扇叶。
为达到上述目的，本实用新型所提供的一种自我组装式微型扇叶，其特征在 于包括至少一个微结构的可动部分；所述可动部分与微型马达的外环之间具有 至少一个挠性接点，利用回焊制程在所述挠性接点产生表面张力，并将微结构的 可动部分抬伸。
上述本实用新型的技术方案中，所述挠性接点为一种感光型聚亚酰胺薄膜。 本实用新型还提供了另一技术方案 一种自我组装式微型扇叶，其特征在于 包括至少一个微结构的可动部份；所述可动部分与微型马达的外环之间具有至
少
-A
挠性接点，并在每一所述可动部份形成一挠性连杆；通过回焊制程在每一
并将所述微结构的可动部分形成曲面式抬伸。
所述挠性接点为一种感光型聚亚酰胺薄膜。
在每一所述可动部份的一侧定义一第一挠性
在每一所述可动部份的另一侧定义一第二挠
在每一所述可动部份的第一挠性接点上方定
在每一所述可动部份的挠性连杆上方定义一
挠性接点与挠性连杆产生表面张力，
上述本实用新型的技术方案中，
上述本实用新型的技术方案中， 接点。
上述本实用新型的技术方案中 性接点。
上述本实用新型的技术方案中 义一挠性连杆。
上述本实用新型的技术方案中， 第三挠性接点。
上述本实用新型的技术方案中，所述挠性连杆为感光型聚亚酰胺薄膜。
本实用新型又提供了再一技术方案 一种自我组装式微型扇叶，其特征在于 包括至少一个微结构的一第一可动部份与一第二可动部份；所述第一可动部份 与微型马达的外环之间与所述第一可动部份与所述第二可动部份之间具有至少一 个挠性接点，并在每一第二可动部份形成一挠性连杆；通过回焊制程在每一所述 挠性接点与挠性连杆产生表面张力，并将所述微结构的可动部分形成多层次与曲
面式抬伸。
上述本实用新型的技术方案中， 上述本实用新型的技术方案中点。
上述本实用新型的技术方案中 挠性接点。
上述本实用新型的技术方案中 三挠性接点。
上述本实用新型的技术方案中 方定义一挠性连杆。
上述本实用新型的技术方案中 义一第四挠性接点。
上述本实用新型的技术方案中，所述挠性连杆为感光型聚亚酰胺薄膜。
采用上述技术方案，本实用新型与以锡铅合金球制作挠性接点相比，具有无 铅污染现象，不需要额外蒸镀一层金质衬垫作为连结接口，制程简单、成本低的
所述挠性接点为一种感光型聚亚酰胺薄膜。 在每一所述第一可动部份定义一第一挠性接
在每一所述第二可动部份的一侧定义一第二
在每一所述第二可动部份的另一侧定义一第
在每一所述第二可动部份的第二挠性接点上
在每一所述第二可动部份的挠性连杆上方定优点，而且本实用新型利用光学微影技术可进行准确度相当高的对准动作，因此 精准度较好，并可完全自动化作业，微型化尺寸不受限制。本实用新型与光阻制 作挠性接点相比，也具有如下优点1、感光型聚亚酰胺薄膜虽然与光阻同为高分 子聚合物，但感光型聚亚酰胺薄膜的表面张力比光阻大，而且较能抵挡有机溶液， 所以本实用新型没有挠性接点遭异丙醇(IPA)溶解破坏的疑虑。2、由于感光型 聚亚酰胺薄膜较能抵挡有机溶液，适用于成本较低的湿式蚀刻制程，故本实用新 型成本相对较低。

图1是本实用新型运用于微型风扇的微型扇叶的实施例示意图； 图2是本实用新型运用于微型风扇的微型扇叶的实施方式示意图； 图3是本实用新型的制程步骤示意图4是本实用新型运用于微型风扇的微型扇叶的实施例示意图； 图5是本实用新型运用于微型风扇的微型扇叶的实施方式示意图； 图6是本实用新型运用于微型风扇的微型扇叶的实施例示意图； 图7是本实用新型运用于微型风扇的微型扇叶的实施方式示意图。
具体实施方式

现举以下实施例并结合附图对本实用新型的结构及功效进行详细说明。 如图l、图2所示，本实用新型提供一种自我组装式微型扇叶，为具有可动部
份的微型扇叶的结构，其包括
至少一个微结构的可动部份21;
其中，可动部份21与微型马达的外环11之间具有至少一挠性接点31，挠性
接点为一种感光型聚亚酰胺(Polyimide)薄膜，经过高温烘箱(Oven)的回焊(Reflow) 制程，可使该挠性接点受热收缩并产生表面张力，即可将微结构的可动部分抬伸， 使微结构自我组装具有可被抬升的可动部份。 如图3所示，本实用新型的制程步骤如下
制程一利用电浆辅助化学气相沉积法(PECVD)在一硅基质60上沉积磷硅 玻璃(PSG)，作为低应力牺牲层70，再用低压化学气相沉积法(LPCVD)在低 应力牺牲层上沉积多晶硅(Poly-si)，作为主结构层80。
制程二进行第一道光学微影(Photolithography)制程，以电感耦合式电浆 蚀刻机(ICP)蚀刻主结构层80，定义出微结构整体轮廓形状。
制程三用旋转涂布机(Spin Coater)在主结构层80与BDA微型马达的外 环11上涂布感光型聚亚酰胺薄膜50。
制程四进行第二道光学微影制程，定义出挠性接点形状31。 制程五将微结构置于缓冲氢氟酸(BOE)中进行湿式蚀刻，并将低应力牺 牲层70的预定部份蚀刻释放。
制程六用高温烘箱(Oven)进行回焊(Reflow)制程，使挠性接点31在高 温中呈熔融状态，挠性接点31受热后产生收縮变形，将预定部份的主结构层80 抬升。
如图4、图5所示，为本实用新型提供的另一种自我组装式微型扇叶，为具有
曲面可动部份的微型扇叶的结构，其包括
至少一个微结构的可动部份21。
可动部分21与微型马达的外环11之间具有至少一个挠性接点31，且在每一 可动部份21形成挠性连杆315，挠性接点31与挠性连杆315为一种感光型聚亚酰 胺(Polyimide)薄膜。
通过回焊(Reflow)制程可使每一挠性接点31与挠性连杆315产生表面张力， 并将微结构的可动部分21形成曲面式抬伸。
其中，每一可动部份21与微型马达的外环11之间具有挠性接点与挠性连杆 的设计，在每一可动部份21的一侧定义一第一挠性接点311，在每一可动部份21 的另一侧定义一第二挠性接点312，在每一可动部份21的第一挠性接点311上方 定义一挠性连杆315，在每一可动部份21的挠性连杆315上方定义一第三挠性接 点313，通过上述回焊制程可制成具有曲面可动部份的微型扇叶。
如图5所示，为自我组装式微型扇叶的具曲面可动部份设计，当结构进行回 焊制程使每一挠性接点311、 312、 313与挠性连杆315因受热收縮产生表面张力 将可动部份21抬升，其中，第一挠性接点311与挠性连杆315与第三挠性接点313 在受热收縮过程中因彼此产生表面张力而互相牵制，故使可动部份21呈现一曲面。
如图6、图7所示，为本实用新型所提供的另一种自我组装式微型扇叶，为具 有多层次并具有曲面可动部份的微型扇叶的结构，其包括
至少一个微结构的一第一可动部份22与一第二可动部份23。
第一可动部分22与微型马达的外环11之间及第一可动部份22与第二可动部 份23之间具有挠性接点31，并在每一第二可动部份形成挠性连杆315，挠性接点 31与挠性连杆315为一种感光型聚亚酰胺(Polyimide)薄膜。
利用回焊(Reflow)制程可使每一挠性接点31与挠性连杆315产生表面张力， 并将微结构的可动部分形成多层次与曲面式抬伸。
其中，每一可动部份与微型马达的外环11具有挠性接点与挠性连杆的设计，
在第一可动部份22定义一第一挠性接点311，在第二可动部份23的一侧定义一第 二挠性接点312，在第二可动部份23的另一侧定义一第三挠性接点313，在第二 可动部份23的第二挠性接点312上方定义一挠性连杆315，在第二可动部份23 的挠性连杆315上方定义一第四挠性接点314，利用上述回焊制程可制成多层次并 具有曲面可动部份的微型扇叶。
综上所述，本实用新型与以锡铅合金球制作挠性接点相比，具有如下优点
1、 本实用新型无铅污染现象。
2、 、本实用新型不需要额外蒸镀一层金质衬垫作为连结接口，故制程简单、成 本低。
3、 本实用新型利用光学微影技术可进行准确度相当高的对准动作，故精准度 较好。
4、 本实用新型可完全自动化作业。
5、 本实用新型通过增加多个挠性接点与挠性连杆设计所抬升的微型扇叶具有 多层次与曲面可动部份。
6、 本实用新型的微型化尺寸不受限制。 再与以光阻制作挠性接点相比较，本实用新型具有如下优点
1、 感光型聚亚酰胺薄膜虽然与光阻同为高分子聚合物，但感光型聚亚酰胺薄 膜的表面张力比光阻大，而且较能抵挡有机溶液，所以本实用新型没有挠性接点 遭异丙醇(IPA)溶解破坏的疑虑。
2、 由于感光型聚亚酰胺薄膜较能抵挡有机溶液，适用于成本较低的湿式蚀刻 制程，故本实用新型成本相对较低。
通过以上说明可知，本实用新型是一种可以彻底解决传统微型扇叶的自我组 装所衍生的诸多缺点，并可运用于自我组装式微型风扇的开发技术，可突破传统 微型风扇的技术藩篱，达到具有曲面可动部份的微型扇叶也可具有多层次可动部 份的微型扇叶、增加流量及控制和改善流长的目标，在同类产品当中实属首创。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施型态，并不能限定本实用新型的实施 范围，凡应用本实用新型说明书、权利要求书或附图所作的等效结构变化，均应 涵盖在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1、一种自我组装式微型扇叶，其特征在于包括至少一个微结构的可动部分；所述可动部分与微型马达的外环之间具有至少一个挠性接点，利用回焊制程在所述挠性接点产生表面张力，并将微结构的可动部分抬伸。
2、 如权利要求l所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于所述挠性接点为 一种感光型聚亚酰胺薄膜。
3、 一种自我组装式微型扇叶，其特征在于包括 至少一个微结构的可动部份；所述可动部分与微型马达的外环之间具有至少一个挠性接点，并在每一所述可动部份形成一挠性连杆；通过回焊制程在每一挠性接点与挠性连杆产生表面张力，并将所述微结构的 可动部分形成曲面式抬伸。
4、 如权利要求3所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于所述挠性接点为一种感光型聚亚酰胺薄膜。
5、 如权利要求3所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于在每一所述可动部份的一侧定义一第一挠性接点。
6、 如权利要求5所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于在每一所述可动部份的另一侧定义一第二挠性接点。
7、 如权利要求5所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于在每一所述可动部份的第一挠性接点上方定义一挠性连杆。
8、 如权利要求3所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于在每一所述可动部份的挠性连杆上方定义一第三挠性接点。
9、 如权利要求3所述的自我组装式微型扇叶，其特征在于所述挠性连杆为感光型聚亚酰胺薄膜。
10、 一种自我组装式微型扇叶，其特征在于包括至少一个微结构的一第一可动部份与一第二可动部份；所述第一可动部份与微型马达的外环之间与所述第一可动部份与所述第二可动部份之间具有至少一个挠性接点，并在每一第二可动部份形成一挠性连杆；通过回焊制程在每一所述挠性接点与挠性连杆产生表面张力，并将所述微结 构的可动部分形成多层次与曲面式抬伸。
11、 如权利要求io所述的自我组装式微型扇叶为一种感光型聚亚酰胺薄膜。
12、 如权利要求IO所述的自我组装式微型扇叶一可动部份定义一第一挠性接点。
13、 如权利要求10所述的自我组装式微型扇叶 二可动部份的一侧定义一第二挠性接点。
14、 如权利要求13所述的自我组装式微型扇叶 二可动部份的另一侧定义一第三挠性接点。
15、 如权利要求13所述的自我组装式微型扇叶 二可动部份的第二挠性接点上方定义一挠性连杆。
16、 如权利要求10所述的自我组装式微型扇叶 二可动部份的挠性连杆上方定义一第四挠性接点。
17、 如权利要求10所述的自我组装式微型扇叶 为感光型聚亚酰胺薄膜。其特征在于所述挠性接点 其特征在于在每一所述第其特征在于在每一所述第 其特征在于在每一所述第 其特征在于在每一所述第 其特征在于在每一所述第 其特征在于所述挠性连杆
专利摘要本实用新型涉及一种运用于微型风扇的自我组装式微型扇叶，一种自我组装式微型扇叶，其特征在于包括至少一个微结构的可动部分；所述可动部分与微型马达的外环之间具有至少一个挠性接点，利用回焊制程在所述挠性接点产生表面张力，并将微结构的可动部分抬伸。本实用新型可以增加气流流量并改善气流流长。
文档编号F04D29/30GK201176971SQ20082000590
公开日2009年1月7日 申请日期2008年2月22日 优先权日2008年2月22日
发明者洪银树, 黄义佑 申请人:建凖电机工业股份有限公司