[发明专利]微定涡卷叶片内制造电极的方法

说明书

本发明申请是对原申请的分案申请； 

原申请的名称为：“微加工涡卷式压缩机和相关技术”；申请号为：200510080192.2；申请日为：2005年7月4日 

技术领域

本发明涉及微电子机械系统的微加工技术，具体涉及微涡卷装置中微定涡卷叶片内制造电极的方法。 

背景技术

涡卷压缩机的概念由Creux在1905年提出。由于需要几近完美的共轭螺旋线设计、加工，误差必须被控制在数个微米，因此，直到20世纪70年代计算机控制的精密加工应用之前，在很长一段时间无法付诸实施。除了上述制造难度外，设计方面的问题，比如磨损和泄漏的预防也是一个原因。根据涡卷压缩机的概念，两个复杂的涡卷叶片必须保持时刻接触，从而会导致磨损 

例如：如图1所示：定涡卷1从起点到终点旋线的角度是1080度，并与动涡卷漩线4有三个相切点，由此形成了3段曲线，形成了3个新月形压力区。当动涡卷移动时，媒介从低压区不断连续地被挤压到高压区，新月形连续地变小，最终从中间排出。与此同时，流动媒体试图从高压泄 流回到低压区，见图2之6和图3之14，即顶部泄漏和侧面泄漏。在两个泄漏机理中，顶端泄漏对压缩机的全部效率有更大的影响。在宏观涡卷压缩机的设计上，加入了润滑剂以防止泄漏和磨损。 

即使遇到上述困难，人们还是被涡卷压缩机的固有优点所吸引，现在该技术已经获得了大范围的成功和广泛认可。其主要优点中：首先是移动部件数目较少因而更可靠。第二是机械效率更高，特别是在部分负载的情况下。第三：较低的运行噪音，由于是不断连续地压缩，所以压力的跳动小；第四：压缩机不再需要入口和出口阀门，两相接触的叶片起到了阀门作用。 

微电子机械系统(MEMS)是单晶硅IC制造技术的一个派生技术，较容易满足涡卷压缩机在复杂曲线条件下关于精度的误差要求。过去，制造一个高且直的墙、或深且直的洞有困难，特别是洞口很小的时候。一个微机械加工技术LIGA，是一个好的候选技术来制造高纵深比洞，具有直而平滑的侧边轮廓。但是LIGA是一个昂贵的加工方法，需要好的X光同步加速器。在过去的十几年间，深度反应离子刻蚀技术取得了长足的进步，可以满足以上要求，且成本较低。 

设想中的MEMS压缩机整体尺寸是很小的，在几十到几百微米左右。在各压力区之间进行适当的密封和驱动压缩机是中心议题，这也是本发明设计所要解决的。人们不希望解决了一个压缩机的问题而同时又产生另外一个同样棘手的问题：即设计微型马达并把它和压缩机装配起来。在本发明中，驱动马达和压缩机是内置一体的。

近年来，MEMS在生物医学领域的应用引起很大的关注。大多数的MEMS材料是生物匹配的，但是润滑剂就不确定了。生物流体非常容易在微压缩机的狭窄通道里引起阻塞。自适应的间隙控制和密闭又不使用润滑剂对生物应用是必需的。该发明解决了这一生物应用的要求。各种MEMS泵和压缩机的设想都已被提出过，却未能涉及到涡卷式微压缩机。 

参考文献(1)E·Morishita，M·Sugihara and T·Nakamura，“Scroll Compressor Dynamics，”Bulletin of JSME，Vol.·29，No·248，1986 

(2)Duli Yu，T.Ameel，R.Warrington，“Thermal and Statics FiniteElement Analysis of Fixed Scroll Deformation，”13thInternational Compressor Engineering Conference at Purdue，C-13，July 23-26，1996 

发明内容

本发明的目的，在于提供微定涡卷叶片内制造电极的方法。 

本发明采用的主要技术方案如下：微定涡卷叶片内制造电极的方法，包括如下步骤： 

a、SOI硅片作为出发材料，和； 

b、各向异性的从反面刻蚀，并停留在二氧化硅层； 

c、各向异性的刻蚀二氧化硅层； 

d、各向异性硅刻蚀到指定深度形成深洞； 

e、洞里绝缘层等厚度沉积，二氧化硅为首选；

f、洞内金属电镀工艺填充、或多晶体硅填充。 

本发明还采用如下另一主要技术方案：微定涡卷叶片内制造电极的方法，包括如下步骤： 

a、SOI硅片作为出发材料，和； 

b、各向异性的从反面后方刻蚀，并停留在二氧化硅层；