[發(fā)明專利]MEMS空氣放大器離子聚集裝置的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210073540.3
• 申請(qǐng)日: 2012-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN102556957A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒赫麟;高帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機(jī)電研究領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)電噴霧離子進(jìn)行聚集的MEMS空氣放大器裝置的制作。?

背景技術(shù)

近年來，人們一直就進(jìn)一步提高電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)的靈敏度，分辨率開展了大量研究工作，其中關(guān)鍵技術(shù)是如何增加離子輸運(yùn)效率，即把電噴霧電離所產(chǎn)生的離子更有效地輸運(yùn)給質(zhì)譜儀，從而提高電噴霧質(zhì)譜靈敏度。空氣放大器是一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)裝置，它利用科恩達(dá)和文丘里效應(yīng)把噴霧液滴和離子聚集到質(zhì)譜儀入口。?

空氣放大器的工作過程為氣體從入口進(jìn)入，然后氣體在縫隙處被擠壓速度增加，科恩達(dá)效應(yīng)使氣體沿著壁面運(yùn)動(dòng)，文丘里效應(yīng)使高速的氣體產(chǎn)生壓力降，這就在壁面處產(chǎn)生誘導(dǎo)氣流，誘導(dǎo)氣流使中心槽離子聚集區(qū)的電噴霧聚集、加速，這樣就提高了離子的運(yùn)輸效率。?

人們已經(jīng)研究了商業(yè)空氣放大器在電噴霧質(zhì)譜系統(tǒng)中的作用，研究結(jié)果表明它改善了離子的數(shù)量。但是隨著電噴霧質(zhì)譜分析系統(tǒng)的小型化和納升電噴霧離子源的應(yīng)用，商業(yè)空氣放大器的尺寸過大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)商業(yè)空氣放大器的尺寸過大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高并且尺寸沒有得到優(yōu)化的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且成本低的MEMS空氣放大器離子聚集裝置的制作方法。?

本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：?

(1)制作MEMS空氣放大器模具，包括二次光刻：?

第一次光刻：在硅片上氧化一層二氧化硅，然后旋涂一層厚度150μm的膠層，對(duì)膠層前烘；制作兩個(gè)掩模板，第一個(gè)掩模板上帶有空氣放大器縫隙和壁面結(jié)構(gòu)圖形并帶有標(biāo)記點(diǎn)圖形，其中縫隙寬度為50μm，第二個(gè)掩模板上帶有空氣放大器中心槽離子聚焦區(qū)圖形和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)圖形；將第一個(gè)掩膜版放置在膠層上進(jìn)行紫外線曝光，對(duì)膠層后烘得到交聯(lián)膠層，使用顯影液顯影，得到第一層空氣放大器模具結(jié)構(gòu)，即縫隙與壁面微結(jié)構(gòu)和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)結(jié)構(gòu)；?

第二次光刻：旋涂第二層膠層，厚度350μm，對(duì)膠層前烘；將第二個(gè)掩膜版放置在膠層上，利用第一次光刻所得到的標(biāo)記點(diǎn)和第二個(gè)掩模板標(biāo)記點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，然后紫外線曝光，對(duì)膠層后烘得到交聯(lián)膠層，使用顯影液顯影，得到第二層空氣放大器模具結(jié)構(gòu)，即空氣放大器中心槽離子聚集區(qū)的微結(jié)構(gòu)；?

通過上述兩次光刻加工制作出MEMS空氣放大器模具。?

(2)芯片澆注：MEMS空氣放大器模具制作完成后，澆注聚二甲基硅氧烷(PDMS)得到一片PDMS空氣放大器結(jié)構(gòu)；用相同的方法制作另一片PDMS空氣放大器結(jié)構(gòu)；?

(3)第一次芯片鍵合：選擇其中一片PDMS空氣放大器結(jié)構(gòu)打孔，作為氣體入口，打孔位置在縫隙處，然后利用縫隙與壁面微結(jié)構(gòu)和標(biāo)記點(diǎn)將兩片PDMS芯片鍵合，得到完整的PDMS空氣放大器結(jié)構(gòu)；?

(4)第二次芯片鍵合：在玻璃上打孔，玻璃孔的位置與上述PDMS空氣放大器孔的位置一致；然后再與上述鍵合后得到的PDMS空氣放大器結(jié)構(gòu)鍵合，得到最終的MEMS空氣放大器離子聚集裝置。?

本發(fā)明采用SU8模具和PDMS澆注、鍵合并結(jié)合PDMS與玻璃鍵合的MEMS加工方法制作出空氣放大器離子聚集裝置。氣體從裝置入口進(jìn)入后，在縫隙處被?擠壓后速度增加，科恩達(dá)效應(yīng)使氮?dú)庋刂诿嫦蛴覀?cè)運(yùn)動(dòng)，文丘里效應(yīng)使高速的氮?dú)饬鳟a(chǎn)生壓力降，在壁面處產(chǎn)生誘導(dǎo)氣流，誘導(dǎo)氣流對(duì)電噴霧離子進(jìn)行聚集和去溶，由此提高了離子的運(yùn)輸效率。?

本發(fā)明制作工藝簡(jiǎn)單、成本低、尺寸小并且容易實(shí)現(xiàn)。?

附圖說明

圖1是MEMS空氣放大器離子聚集裝置第一實(shí)施例的剖面構(gòu)造圖。?

圖2是MEMS空氣放大器離子聚集裝置第二實(shí)施例的剖面構(gòu)造圖。?

圖3是MEMS空氣放大器離子聚集裝置的制作流程示意圖。?

圖4是MEMS空氣放大器離子聚集裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖中：1入口；2縫隙；3壁面；4中心槽離子聚集區(qū)；5硅片；6二氧化硅；7膠層；8第一個(gè)掩膜版；9交聯(lián)膠層；10第二個(gè)掩膜版；11PDMS；12玻璃。?

具體實(shí)施方式

參見圖1至圖4所示，圖1是本發(fā)明MEMS空氣放大器離子聚集裝置第一實(shí)施例的剖面構(gòu)造圖，圖2是縫隙與壁面成一定角度時(shí)的剖面構(gòu)造圖，圖3是MEMS空氣放大器離子聚集裝置的制作流程示意圖，圖4是MEMS空氣放大器離子聚集裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。?

下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明專利的具體實(shí)施方式。?