[實用新型]MEMS 設備和微流體設備

有效

• 申請號: 201721350146.4
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207483357U
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: D·朱斯蒂
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;潘聰

所描述的是一種MEMS設備和微流體設備，該MEMS設備包括壓電致動器，其包括壓電材料制成的膜。該膜被多個孔貫穿。

技術領域

本公開涉及一種MEMS設備和微流體設備，該MEMS設備包括體積減少的壓電致動器。

背景技術

眾所周知，目前有許多MEMS設備可用，每個MEMS設備均包含一個或多個壓電致動器。

例如，代表本申請人于2016年11月23日提交的、與美國申請序列號15/601,623相對應的意大利專利申請號102016000118584描述了一種微流體設備30，如圖1所示。

圖1的微流體設備30包括下部部分、中間部分和上部部分。

下部部分通過由半導體材料(例如，硅)制成的第一區域32形成，該第一區域形成入口通道40。

中間部分疊加在下部部分上，并且通過由半導體材料(例如，硅) 制成的第二區域33形成，該第二區域橫向界定流體容納室31。還有，流體容納室31在下面由第一區域32界定，在上面由例如由氧化硅制成的隔膜層34界定。布置流體容納室31上面的隔膜層34的區域形成隔膜37。隔膜層34由一厚度(例如，等于約2.5μm)制成，使得其能夠彎曲。

上部部分疊加在中間部分上，并且通過由半導體材料(例如，硅) 制成的第三區域38形成，該第三區域界定疊加在流體容納室31上的致動器室35。第三區域38形成貫穿通道41，其經由隔膜層34中的對應開口42與流體容納室31連通。

壓電致動器39放置在致動器室35中的隔膜37上方。壓電致動器39由一對電極43、44形成，由例如PZT(Pb、Zr、TiO₃)制成的壓電區域29在該對電極之間延伸。壓電區域29越過所述電極中的第一電極(以43指示)、并且與所述電極中的第一電極直接接觸，并且頂部安裝有另一電極(下文被稱為第二電極44)、并且與該另一電極直接接觸。

噴嘴板36放置在第三區域38上方，通過粘結層47粘結在其上。噴嘴板36具有孔48，其布置在通道41上方、并且經由粘結層47中的開口46與通道41流體連接。孔48形成液滴發射通道的噴嘴，其總體上以49指示，并且還包括貫穿通道41和開口42、46。

在使用中，流體容納室31通過入口通道40填充有待噴射的流體或液體。在第一階段中，壓電致動器39然后被操作以使得隔膜37朝向流體容納室31的內部偏轉。這種偏轉使得存在于流體容納室31中的流體朝向液滴發射通道49移動，并且導致液滴的受控排出(如箭頭45所表示)。在第二階段中，壓電致動器39在相反方向上操作，以便增加流體容納室31的體積，從而通過入口通道40吸入更多的流體。

無論圖1所示的應用細節如何，目前，形成已知類型的壓電致動器的壓電層在大多數情況下由上述PZT形成，其具有令人滿意的壓電行為，但是含有高百分比的鉛。遺憾的是，鉛具有高毒性，從而需要找到使用PZT的備選方案。

眾所周知，多年來已經標識了各種無鉛壓電化合物，諸如BaTiO₃類型的陶瓷。然而，通常，今天可用的備選化合物的特征在于對于壓電行為而言不是特別好的性能。

不同的途徑是減少存在于壓電致動器中的鉛的量，而不會完全消除它，使得可以保持其組成化合物的良好壓電性能。特別地，這種途徑需要減少壓電材料層的厚度。遺憾的是，如果PZT層的厚度過度地減少(減至小于1μm)，則這導致PZT的壓電性能(特別地，所謂的d33系數)的顯著降低。

實用新型內容

一個或多個實施例涉及一種包括體積減少的壓電致動器的 MEMS設備。

本公開提供了一種MEMS設備，包括：壓電致動器，包括壓電材料膜，所述膜包括多個通孔。

根據本公開的實施例，其中所述壓電材料是PZT。