[发明专利]采用卷对卷处理制造的微机电系统

说明书

描述了卷对卷处理技术以产生具有可释放和可移动的机械结构的微机电系统。作为代表性示例，描述了一种包括具有间隔泵室的泵体的微型泵，具有多个入口和出口以及阀和包围泵室的多个膜。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2014年10月31日提交的题为“微型泵系统”的美国临时专利申请No.62/073092的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及微机电系统。

背景技术

微机电系统(MEMS)是一种技术的名称，其中使用通常用于半导体器件制造的硅半导体处理线将微米尺寸的机电部件制造在硅的基底上，即沉积通过光刻和蚀刻处理图案化的材料层，使用诸如注塑、压花或立体光刻(3D印刷)特别是用于微流体应用的处理的聚合物，以及通过电镀、蒸发和溅射处理沉积的金属。陶瓷比如氮化硅、铝和钛以及碳化硅和其他陶瓷材料的性能。微机电系统通常包括处理数据的中央单元和与环境相互作用的若干部件。微机电系统的实例包括微传感器(生物、化学和机械)、各种类型的结构和微致动器。

发明内容

描述了用于生产诸如微型泵的微机电系统(MEMS)的卷对卷制造技术。卷对卷处理可用于制造各种微机电系统(MEMS)。公开了特定的卷对卷制造技术以生产机械结构，其是特定微机电系统中的可释放的机械结构和可移动的机械结构，其特定部分在微机电系统的操作中移动。

根据一方面，提供了一种制造微机电系统的方法，所述微机电系统包括固定体元件和与所述固定体元件相关的可释放和可移动的特征，所述方法包括：对在片材的一个表面上具有金属涂层的柔性塑料材料的第一片材进行图案化，以在该表面上产生第一金属区域；对所述第一片材进行图案化，以从柔性塑料材料的第一片材产生所述固定体元件以及从具有所述第一金属区域的第一片材的部分产生可释放和可移动的特征，其中可释放和可移动特征的图案化使可释放和可移动的特征连接到固定体元件的一部分；以及将柔性塑料材料的第二片材层压到第一片材以提供复合层压结构。

以下是该方面的范围内的一些实施例。

在该方法中，所述微机电系统是微型泵，所述固定体元件是泵体，并且可释放和可移动的元件是阀元件。所述第一片材的图案化包括烧蚀，并且在所述第一片材上产生所述第一金属区域和第二金属区域，其中所述可移动的可释放元件是第一可移动的可释放元件，并且所述微型泵包括从具有第二金属区域的第一片材的部分图案化的第二可移动的可释放元件，其中第一和第二可移动的可释放元件是在所述泵体的入口和出口处的阀元件。所述可移动的可释放元件是T阀的T形构件和Ω阀的Ω形构件。所述方法还包括在所述第二片材的第一表面上沉积导电层的第二片材。所述导电层的沉积发生在所述第二片材的层压之前。

所述微机电系统在卷对卷处理线上被制造，并且所述方法还包括：从第一卷移除具有金属涂层的柔性塑料材料的第一片材；以及从第二卷移除在一个表面上具有金属涂层的柔性塑料材料的第二片材；并且其中，在第一站发生烧蚀，在第二站发生图案化，并且在第三站发生层压。所述方法还包括：在所述第二片材的第一表面上沉积导电层的第二片材；对第二片材上的导电层进行图案化，以提供在第二片材上提供电极的导电层的隔离区域。所述方法还包括：将所述复合层压结构切割成包括所述固定体元件和可释放和可移动的特征的单个模片；堆叠各个模片以产生堆叠结构；以及层压堆叠结构以产生微机电系统的部件。所述微机电系统是微型泵，所述固定体元件是泵体，并且所述可释放和可移动的元件是阀元件；其中第一片材的图案化包括烧蚀，用于在第一片材上产生第一金属区域和第二金属区域，其中可移动的可释放元件是第一可移动的可释放元件，并且微型泵包括从具有第二金属区域的第一片材的部分图案化的第二可移动的可释放元件，其中第一和第二可移动的可释放元件是在泵体的入口和出口处的阀元件。