[发明专利]一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器及控制方法

权利要求书

1.一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，包括壳体以及位于壳体内部的质量流量传感器和膜片，所述壳体包括下基板、上盖板以及由二者围成的气流通道；所述质量流量传感器设置在下基板上靠近气流通道的入口一侧；所述膜片设置在下基板上靠近气流通道的出口一侧；所述膜片两端设置于下基板上，所述膜片中部与下基板之间设有振动空隙；所述膜片下表面设置磁性件，所述上盖板或下基板上与磁性件对应的位置处设置有电磁线圈，所述上盖板上的电磁线圈与磁性件相互朝向的磁极之极化方向相反，所述下基板上的电磁线圈与磁性件相互朝向的磁极之极化方向相同；

所述质量流量传感器采用MEMS工艺制作而成，并通过粘接的方法固定在下基板上，所述质量流量传感器包括：

衬底，设有沿上下向贯通的隔热腔体；

支撑层，形成于衬底及隔热腔体上；

加热元件，形成于支撑层的上表面，且局部位于隔热腔体的上方；

感温元件，形成于支撑层的上表面，两个感温元件对称分布在加热元件的两侧，且局部位于隔热腔体的上方；

金属层，形成于支撑层的上表面；

绝缘层，覆盖加热元件、感温元件及金属层，且绝缘层上通过局部刻蚀形成暴露出部分金属层的接触孔。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述膜片的位置低于所述质量流量传感器的位置，所述上盖板的内侧对应膜片的位置处设有向下的凸起。

3.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述膜片具有延展性，通过粘接或机械夹持的方法固定在下基板上；所述电磁线圈由金属材料或半导体材料刻蚀而成，其形状为圆形的螺旋结构或多边形的螺旋结构；所述磁性件为永磁体。

4.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述衬底为硅衬底、锗衬底、SOI衬底、GeOI衬底中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述支撑层、绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅的一种或两种组合。

6.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述加热元件的材料为P型多晶硅、N型多晶硅、金属的一种。

7.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述感温元件为热敏电阻或热电堆；其中，热敏电阻的材料为具有正/负温度系数的金属，热电堆的材料为P型多晶硅/N型多晶硅的组合，或P型多晶硅/金属的组合，或N型多晶硅/金属的组合。

8.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，所述金属层的材料为金属钛、钨、铬、铂、铝、金中的一种或多种组合。

9.一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制方法，采用如权利要求1所述的一种基于电磁控制阀的MEMS质量流量控制器，其特征在于，气体从气流通道的入口通入壳体后，经过气流通道从出口排出，期间经质量流量传感器测得其质量流量，并反馈给后端处理电路与给定值进行比较，随后利用该反馈动态调节电磁线圈的通电状态，控制膜片的形变程度，即控制气流通道的大小，从而实现对气体质量流量的精确控制。