[发明专利]具有压电致动的膜微流体阀及其制造方法

权利要求书

1.一种微流体阀，包括：

主体，具有第一表面和第二表面并且包括半导体材料的衬底；

入口通道，在所述主体中从所述第一表面或所述第二表面延伸；

第一横切通道，在相对于所述入口通道的横切方向上在所述主体中延伸，所述第一横切通道被流体地耦合到所述入口通道；

出口通道，在所述主体中从所述第一表面延伸，并且被流体地耦合到所述第一横切通道，所述入口通道、所述第一横切通道和所述出口通道形成流体路径；

阻塞部分，由所述主体形成、并且在所述横切通道之上延伸；

悬置部分，由所述主体形成、并且在所述横切通道之上延伸，所述悬置部分与所述阻塞部分被横向地间隔开；

压电致动器，被耦合到所述阻塞部分，并且被配置为将所述阻塞部分在所述阀的打开位置与所述阀的闭合位置之间移动，在所述阀的所述打开位置中所述阻塞部分不干扰所述流体路径，并且在所述阀的所述闭合位置中所述阻塞部分干扰所述流体路径；以及

在所述衬底的顶部表面上的电介质材料的绝缘层，

其中所述入口通道、所述第一横切通道、所述出口通道、所述阻塞部分和所述悬置部分被形成在所述衬底中。

2.根据权利要求1所述的阀，还包括可变形元件，所述可变形元件在所述主体的所述第一表面上延伸，并且被耦合到所述压电致动器，所述可变形元件相对于所述阻塞部分是刚性的。

3.根据权利要求2所述的阀，其中：

半导体材料的所述衬底，在顶部处由所述顶部表面界定且在底部处由所述第二表面界定，其中所述入口通道、所述第一横切通道和所述出口通道在所述衬底中延伸；以及

所述主体包括沟槽，在所述衬底中从所述顶部表面延伸到所述第一横切通道，所述沟槽横向地界定了所述阻塞部分。

4.根据权利要求3所述的阀，其中所述入口通道在所述衬底中从所述第二表面延伸到所述第一横切通道。

5.根据权利要求3所述的阀，其中所述入口通道在所述衬底中从所述顶部表面延伸到所述第一横切通道。

6.根据权利要求5所述的阀，其中所述第一横切通道在与所述顶部表面相距第一深度处在所述衬底中延伸，并且其中所述流体路径还包括：

第二横切通道，在与所述顶部表面相距第二深度处在所述衬底中延伸，所述第二横切通道被流体地耦合到所述第一横切通道；以及

耦合通道，在所述衬底中、在所述第一横切通道与所述第二横切通道之间延伸，

其中所述第二深度小于所述第一深度。

7.根据权利要求3所述的阀，还包括：

半导体材料的第一支撑元件，在所述衬底的所述顶部表面上延伸，所述第一支撑元件在所述沟槽的外侧，并且被配置为将所述可变形元件耦合到所述衬底；以及

半导体材料的第二支撑元件，在所述衬底的所述顶部表面上延伸并且被配置为将所述可变形元件耦合到所述阻塞部分。

8.根据权利要求7所述的阀，其中电介质材料的所述绝缘层在所述衬底的所述顶部表面上延伸，所述绝缘层具有在所述阻塞部分和所述沟槽的上方的开口，并且所述绝缘层容纳所述第一支撑元件。

9.根据权利要求3所述的阀，还包括压阻元件，所述压阻元件在所述衬底中从所述顶部表面横向于所述阻塞部分延伸。

10.根据权利要求3所述的阀，还包括导电材料的加热器元件，所述加热器元件在所述衬底的所述顶部表面上横向于所述阻塞部分延伸。

11.根据权利要求2所述的阀，其中所述可变形元件的第一端被耦合到所述悬置部分，并且所述可变形元件的第二端被耦合到所述主体的所述第一表面。

12.根据权利要求11所述的阀，还包括：

第一支撑件，被连接在所述悬置部分与所述可变形元件之间；以及

第二支撑件，被连接在所述主体的所述第一表面与所述可变形元件之间。