一种微阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及MEMS (微电子机械系统)，特别是一种主动式微阀，可集成在硅晶圆或其它衬底上。
【背景技术】
[0002]MEMS (微电子机械系统)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、微流体器件等在航空航天、工业、消费电子、汽车、军事、医疗等领域中都有着十分广阔的应用前景，还被广泛应用于微流控芯片与生物学等领域。
[0003]微阀分为被动式微阀与主动式微阀。被动式微阀依靠阀两端的压差与流体的流动等来控制阀片的开闭，而主动式微阀通过微执行器来控制其开闭或通过流量大小。微阀被用来实现微流体的高效精确控制。对于主动式微阀，器件的驱动方式与驱动结构是其性能的关键。
[0004]现有一种采用热执行器的主动式硅微阀，该微阀的热执行器是利用硅的热膨胀效应，使电流流过执行器的驱动硅梁，从而产生并输出微结构的致动位移。但是，第一，热执行器会带来较大的应力；第二，如果微阀内部通以制冷剂等流体，由于传热的影响，流体流动状态会对热驱动形成扰动，影响微阀的稳定性；第三，热驱动需要电流流经体硅衬底本身，而掺杂单晶硅本身具有导电性，因此需要考虑体硅衬底各部分之间的电绝缘。
【发明内容】
[0005]本发明所要达到的目的就是提供一种基于电磁驱动原理的主动式微阀，提高稳定性。
[0006]为了达到上述目的，本发明米用如下技术方案:一种微阀，包括壳体、设于壳体中的阀体及设于壳体外侧的外围磁体，所述阀体由依次层叠设置的第一层、第二层和第三层组成，所述第一层或第三层设有两个阀口或者第一层和第三层各设有一个阀口，所述第二层包括固定部和可动部，所述固定部与第一层和第三层固定连接，所述可动部通过连接组件与固定部连接，所述可动部设有连接腔，连接腔与阀口相对应，所述第二层还包括使可动部相对固定部转动的致动组件，所述连接组件包括第一支承梁和第二支承梁，所述第一支承梁的一端与固定部连接、另一端与可动部远离连接腔的一端连接，所述第一支承梁在横向上的刚度大于在纵向上的刚度，所述第二支承梁的一端与固定部连接、另一端与可动部靠近连接腔的一端连接，所述第二支承梁在横向上的刚度小于在纵向上的刚度；所述致动组件包括电极和导电体，所述电极设于固定部并设有两个，导电体的一端与一个电极电连接、然后沿着第一支承梁、可动部和第二支承梁延伸、另一端与另一个电极电连接，导电体位于可动部上的部分与可动部固定为一体。
[0007]进一步的改进，所述第二层为绝缘体，所述电极和导电体附着固定于第二层的表面。
[0008]进一步的改进，所述第二层为导电体或半导体，所述电极与固定部之间具有绝缘介质层，所述导电体与第一支承梁、可动部和第二支承梁之间具有绝缘介质层。
[0009]进一步的改进，所述电极和导电体设于第二层面向第一层的表面，所述导电体面对第一层的表面具有钝化保护层。
[0010]进一步的改进，所述第一支承梁沿直线横向延伸；或者，所述第一支承梁为方波状或蛇形管状且第一支承梁在横向上延伸的长度大于在纵向上延伸的长度。
[0011]进一步的改进，所述第二支承梁为方波状或蛇形管状且第二支承梁在横向上延伸的长度小于在纵向上延伸的长度。
[0012]进一步的改进，所述固定部具有通槽，所述可动部位于通槽中。
[0013]进一步的改进，所述两个电极相对可动部位于同一侧。
[0014]进一步的改进，所述第一层或第三层对应电极处设有电极通孔。
[0015]进一步的改进，所述外围磁体为永磁体或电磁铁。
[0016]采用上述技术方案后，本发明具有如下优点:采用外围磁体进行电磁驱动的工作机理，可以产生并输出大的致动位移，实现流体控制；相比热驱动微阀，可以降低热应力；而且电磁驱动对流体介质的传热并不敏感，有利于提高稳定性；另外，电磁驱动不需要电流流经阀体本身，因此不需要考虑阀体三层结构之间的电绝缘。
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0018]图1为本发明一种微阀的示意图；
[0019]图2为本发明阀体的爆炸图；
[0020]图3为第二层的第一种结构的俯视图(带电极和导电体)；
[0021]图4为图2中K-K向剖视图(导电体与第二层的第一种结构)；
[0022]图5为图2中K-K向剖视图(导电体与第二层的第二种结构)；
[0023]图6为图2中K-K向剖视图(导电体与第二层的第三种结构)；
[0024]图7为图2中K-K向剖视图(导电体与第二层的第四种结构)；
[0025]图8为第二层的第二种结构的俯视图；
[0026]图9为第二层的第三种结构的俯视图；
[0027]图10为第二层的第四种结构的俯视图；
[0028]图11为第二层的第五种结构的俯视图。
【具体实施方式】
[0029]如图1、2和3所不为本发明一种实施例,一种微阀，包括壳体2、设于壳体2中的阀体I及设于壳体2外侧的外围磁体3，阀体I由依次层叠设置的第一层U、第二层12和第三层13组成，第一层11设有两个阀口 14，也可以在第三层13设置两个阀口 14或者在第一层11和第三层13各设一个阀口 14，视实际使用的不同情况来决定。
[0030]第二层12包括固定部121和可动部122，固定部121与第一层11和第三层13固定连接，可动部122通过第一支承梁123和第二支承梁124与固定部121连接，可动部122设有连接腔1221，连接腔1221与阀口 14相对应，用于连通两个阀口 14或错开阀口 14来减小两个阀口 14之间的流量或直接断开两个阀口 14的连通状态。可动部122沿纵向延伸，第一支承梁123沿直线横向延伸，并且横向延伸的长度L大于其宽度W，第二支承梁124为方波状结构并且在横向上延伸的长度LI小于在纵向上延伸的长度L2。第一支承梁123的一端与固定部121连接、另一端与可动部122远离连接腔1221的一端连接，第一支承梁123在横向上的刚度大于在纵向上的刚度，第二支承梁124的一端与固定部121连接、另一端与可动部122靠近连接腔1221的一端连接，第二支承梁124在横向上的刚度小于在纵向上的刚度，这使得第一支承梁123和第二支承梁124具有明显的刚度差异，在第二层12所在平面内，由于W较小，而L2较大，所以第二支承梁124在横向上相比第一支承梁123而言具有较小的刚度，受到横向上的作用力容易产生形变，而第一支承梁123在横向是几乎不会产生形变；由于LI较小，并且在横向上设置了几段，所以第二支承梁124在纵向上延伸的部分在受到纵向上的作用力时产生的形变会比较小，而L较大，所以第一支承梁123在受到纵向上的作用力时会产生较大形变，所以结合起来说，在纵向上，第二支承梁124的刚度比第一支承梁123的刚度要大。若L相对W越大，则第一支承梁123在纵向上的刚度越小，同样，L2相对LI越大，第二支承梁124在横向上的刚度越小。
[0031]第二层12还包括电极125和导电体126,电极125设于固定部121并设有两个，两个电极125相对可动部122位于同一侧,导电体126的一端与一个电极125电连接、然后沿着第一支承梁123、可动部122和第二支承梁124延伸、另一端与另一个电极125电连接，导电体126位于可动部122上的部分与可动部122固定为一体，即导电体126位于可动部122上的部分与可动部122是随动的关系，导电体126位于可动部122上的部分任何部位受到外力作用会全部传递到可动部122，可以认为他们是一个整体，只是制造的材料可能不同或者说制造的材料相同，不过两者之间要绝缘。本实施例中，固定部121具有通槽1211，可动部122位于通槽1211中，而将第一支承梁123和第二支承梁124都设置在可动部122的同一侧，这样整个第二层12占用的空间比较小，结构相对紧凑，对于材料的使用量也会大大降低。第一层11对应电极125处设有电极通孔15，而应对实际情况，也可以将电极通孔15设置到第三层13上。壳体2设置在基座20上，在壳体2上设置两个外围电极21，两个外围电极21通过导线22分别与第二层12的两个电极