[實用新型]微流體器件

有效

• 申請號: 201821138534.0
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN209079461U
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: D·朱斯蒂;M·卡塔內奧;C·L·佩瑞里尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B41J2/015
• 分類號: B41J2/015;B41J2/135;B41J2/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;呂世磊

本公開涉及微流體器件。一種微流體器件具有多個噴射器元件。每個噴射器元件包括：容納第一流體流動通道和致動器室的第一區域；容納流體容納室的第二區域；以及容納第二流體流動通道的第三區域。流體容納室流體耦合到第一和第二流體流動通道。第二區域由膜層、膜限定層和流體腔室限定體形成，膜限定層機械地耦合到膜層并且具有膜限定開口，流體腔室限定體機械地耦合到膜限定層并且具有腔室限定開口，腔室限定開口的寬度大于膜限定開口的寬度。因此，膜的寬度由腔室限定開口的寬度限定。

技術領域

本公開涉及微流體MEMS(“微機電系統”)器件。

背景技術

眾所周知，已經提出了使用可以使用微電子制造技術來制造的具有小尺寸的微流體器件，來噴射油墨和/或香料，例如香水。

例如，美國專利No.9,174,445描述了一種被設計用于將油墨熱噴涂到紙上的微流體器件。

被設計用于噴射流體的另一類型的微流體器件基于壓電原理。特別地，具有壓電致動的器件可以基于振蕩模式(縱向還是橫向)來分類。在下文中，將參考以橫向模式操作的器件，而本公開不限于這類器件。

具有橫向類型的壓電致動的微流體器件的一個示例性實施例在例如美國專利公開No.2014/0313264中描述并且在圖1中示出，其涉及用1表示并且集成到半導體基底中的單個噴射器元件。

圖1中的噴射器元件1包括相互疊置和接合的下部部分、中間部分和上部部分。

下部部分由第一區域2構成，第一區域2由半導體材料制成，并且具有入口通道10。

中間部分由半導體材料的第二區域3形成，第二區域3橫向地界定流體容納室12。此外，流體容納室12在底部由第一區域2界定并且在頂部由膜層4(例如，氧化硅)界定。膜層4的在流體容納室12頂部的區域形成膜7。膜層4形成為具有能夠偏轉的厚度，例如約2.5μm。

上部部分由半導體材料的第三區域5形成，第三區域5界定致動器室6，致動器室6疊置到流體容納室12上并且疊置到膜7上。第三區域5具有通過膜層4中的相應開口14與流體容納室12連通的通道13。

壓電致動器8在致動器室6中設置在膜7頂部。壓電致動器8由成對的相互疊置的電極15、16組成，壓電材料層9(例如，PZT(Pb，Zr，TiO₃))在電極15、16之間延伸。

噴嘴板17設置在第三區域5頂部，噴嘴板17借助于粘合劑層18粘合到第三區域5。噴嘴板17具有孔19，孔19與通道13對準并且通過粘合劑層18中的開口20與通道13流體連接。孔19形成射流發射通道的噴嘴，射流發射通道總體上用21表示并且還包括通道13和開口14、20。

在使用中，待噴射的流體或液體通過入口通道10被供應到流體容納室12，并且外部控制裝置(未示出)生成致動控制信號，以在成對的電極15、16之間施加適當的電壓。特別地，在第一步驟中，成對的電極15、16以如下方式被偏置，該方式使得膜7朝向流體容納室12的外部偏轉。流體容納室12的體積增加，并且因此充滿液體。在第二步驟中，壓電致動器8以如下方式在相反方向上被控制，該方式使得膜7朝向流體容納室12的內部偏轉，導致存在于流體容納室12中的流體朝向射流發射通道21運動。因此生成射流的受控排出，如箭頭23所示。隨后，第一步驟以如下方式執行，該方式使得能夠再次增加流體容納室12的體積，要求更多流體通過入口通道10。

具有所描述的類型的壓電致動的微流體器件在打印質量、低成本和射流的最小尺寸方面是特別有利的，這使得能夠獲得具有極好的細節和/或高的清晰度以及高的霧化密度的打印。

通常，每個微流體器件包括以如下方式并排設置的大量噴射器元件，該方式使得能夠提供所需要的打印特性。例如，各個噴射器元件可以并排布置在各個行上。