【技术领域】
[0001] 本案是关于一种微机电泵，尤指一种通过
半导体制程所制造的微米等级的微机电泵。【背景技术】
[0002] 目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、
能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微帮浦、
喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的用以输送
流体的泵构为其关键元件，是以，如何借创新结构突破其技术
瓶颈，为发展的重要内容。
[0003] 随着科技的日新月异，流体输送装置的应用上亦愈来愈多元化，举凡工业应用、生医应用、医疗保健、
电子散热等等，甚至近来热
门的穿戴式装置皆可见它的踨影，可见传统的泵已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的趋势。
[0004] 然而，目前微型化的泵虽然持续地改良使其微小化，但仍旧无法突破毫米等级进而将泵缩小到微米等级，因此如何将泵缩小到微米等级并且将其完成为本案所欲
发明的主要课题。【发明内容】
[0005] 本案的主要目的在于提供一种微机电泵，用以半导体制程所制造的微米等级的微机电泵，来减少体积对于泵的限制。为达上述目的，本案的较广义实施态样为提供一种微机电泵，包含：一第一
基板，通过半导体制程制出且通过薄化制程制出具有一第一厚度，并通过光
刻蚀刻制出形成具有至少一进气孔；一第一
氧化层，通过半导体制程制出而叠置该第一基板上，并通过
光刻蚀刻制程制出形成具有至少一进气流道及一汇流腔室，该进气流道的一端与该汇流腔室相通，另一端与该进气孔相通；一第二基板，通过半导体制程制出且通过薄化制程制出具有一第二厚度，而叠置于该第一氧化层上，并通过光刻蚀刻制出形成具有一穿孔，该穿孔与该第一基板的该进气孔错位，且该穿孔与该第一氧化层的该汇流腔室相通；一第二氧化层，通过溅
镀半导体制程制出，而叠置于该第二基板上，并通过光刻蚀刻制程制出形成中心凹陷的一气体腔室；一第三基板，通过半导体制程制出且通过薄化制程制出具有一第三厚度，而叠置于该第二氧化层上，并通过光刻蚀刻制出形成具有多个气体通道，该气体通道与该第二基板的该穿孔错位，而该第二氧化层的该气体腔室分别与该第二基板的该穿孔及该第三基板的该气体通道相通；以及一压电组件，通过半导体制程制出而生成叠置于该第三基板上。
【
附图说明】
[0006] 图1为本案微机电泵的剖面示意图。图2A至图2C为图1中本案微机电泵的作动示意图。
图3为图1中本案微机电泵的第三基板俯视
角度视得的示意图。
【具体实施方式】
[0007] 体现本案特征与优点的一些典型
实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。
[0008] 本案的微机电泵100能够应用于医药生技、能源、电脑科技或是打印等领域，用于导送流体并且增加或是控制流体的流速。请参阅图1，图1为本案的微机电泵100的示意图。本案的微机电泵100包含有：一第一基板1、一第二基板2、一第一氧化层3、一第三基板4、一第二氧化层5以及一压电组件6，且第一基板1、第一氧化层3、第二基板2、第二氧化层5、第三基板4以及压电组件6依序排列堆叠结合后形成为一体。
[0009] 上述的第一基板1、第二基板2以及第三基板4可为相同材质的基板，于本实施例中，三者皆为通过一半导体制程的长晶制程所产生的一
硅芯片，且长晶制程可为
多晶硅生成技术，意味着第一基板1、第二基板2以及第三基板4皆为一种多晶硅的硅芯片基板，而第一基板1的厚度为一第一厚度，第二基板2的厚度为一第二厚度，第三基板4的厚度为一第三厚度，第一基板1可通过薄化制程制出的第一厚度，并能够大于第三基板4可通过薄化制程制出的第三厚度，而第三基板4可通过薄化制程制出的第三厚度，并能够大于第二基板2可通过薄化制程出的第二厚度。基板薄化制程可通过如
研磨、蚀刻、切割等方式来达成基板需求的厚度，因此上述的第一厚度通过薄化制程制出厚度为介于150至200微米之间，第二厚度通过薄化制程制出厚度为介于2至5微米之间，第三厚度通过薄化制程制出厚度为介于10至20微米之间。
[0010] 上述的第一氧化层3与第二氧化层5可为相同材料的
薄膜，在本实施例中，第一氧化层3以及第二氧化层5为一种
二氧化硅(SiO2)薄膜，第一氧化层3以及第二氧化层5可利用溅镀或高温氧化等半导体制程方式所生成一厚度的薄膜。而第一氧化层3的厚度为大于第二氧化层5的厚度，于本实施例中，第一氧化层3所生成厚度为介于10至20微米之间，第二氧化层5所生成厚度为介于0.5至2微米之间。
[0011] 上述的第一基板1通过半导体长晶制程制出一第一上表面12及一第一下表面13，并光刻蚀刻制出形成具有至少一进气孔11，而每个进气孔11皆由第一下表面13贯穿至第一上表面12、，于本实施例中，进气孔11的数量为2个，但不以此为限，而进气孔11为了提升进气效果，将进气孔11自第一下表面13至第一上表面12呈现渐缩的锥形。
[0012] 上述的第一氧化层3通过溅镀或高温氧化等半导体制程制出叠置于第一基板1的第一上表面12上，第一氧化层3通过光刻蚀刻制程制出形成具有至少一进气流道31以及一汇流腔室32，进气流道31与第一基板1的进气孔11其数量及
位置相互对应，因此于本实施例中，进气流道31的数量同样为2个，2个进气流道31的一端分别连通至第一基板1的2个进气孔11，而2个进气流道31的另一端则连通于汇流腔室32，让气体分别由2个进气孔11进入之后，通过其对应的进气流道31后汇聚至汇流腔室32内。
[0013] 上述的第二基板2通过半导体长晶制程形成一第二上表面22、一第二下表面23、一共振部24以及一固定部25，并光刻蚀刻制出形成具有一穿孔21，穿孔21形成于第二基板2的中心位置，并贯穿第二上表面22及第二下表面23，而穿孔21的周缘区域为共振部24，于共振部24的外围区域为固定部25，其中，第二基板2的第二下表面23叠置于第一氧化层3上，第二基板2的穿孔21与第一氧化层3的汇流腔室32垂直对应且相通，而穿孔21与第一基板1的进气孔11错位设置。
[0014] 上述的第二氧化层5通过溅镀或高温氧化等半导体制程制出叠置于第二基板2的第二上表面22上，且第二氧化层5通过光刻蚀刻制程制出形成中央区域凹陷的一气体腔室51，气体腔室51与第二基板2的穿孔21及其与穿孔21周缘区域的共振部24垂直对应，使气体得以通过穿孔21进入气体腔室51以及共振部24可于气体腔室51内位移。
[0015] 上述的第三基板4通过半导体长晶制程形成一第三上表面42、一第三下表面43，并光刻蚀刻制出形成具有贯穿第三上表面42及第三下表面43的多个气体通道41，且定义出一振动部44、一外周部45以及多个连接部46的三部分(如图3所示)，分别为被气体通道41包围的振动部44，围绕在气体通道41外围的外周部45，以及在各气体通道41之间并且连接于振动部44与外周部45之间的多个连接部46。于本实施例中，气体通道41的数量为4个，连接部46同样为4个。
[0016] 请再参考图1所示，压电组件6包含有一下
电极层61、一压电层62、一绝缘层63及一上电极层64，压电组件6可由
物理气相沉积(PVD)或
化学气相沉积(CVD)等薄膜沉积或溶胶-凝胶法(sol-gel)制程，因此本实施例中，上电极层64以及下电极层61通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等薄膜沉积制成，下电极层61叠置于第三基板4的第三上表面42上，且位于第三基板4的振动部44上，而压电层62可通过薄膜沉积或溶胶-凝胶法(sol-gel)制成，压电层62叠置于下电极层61上方，两者通过其
接触的区域做电性连接。此外，压电层62的面积小于下电极层61的面积，使得压电层62无法完全遮蔽住下电极层61，在于压电层62的部分区域以及下电极层61未被压电层62所遮蔽的区域上叠置形成绝缘层63，最后在于绝缘层63部分区域以及未被绝缘层63遮蔽的压电层62的部分区域上叠置上电极层64，让上电极层64得以与压电层62接触来电性连接，同时利用绝缘层63阻隔于上电极层64及下电极层61之间，避免两者直接接触造成
短路。
[0017] 请在参阅图1所示，第一氧化层3位于第一基板1的第一上表面12及第二基板2的第二下表面23之间，第二氧化层5位于第二基板2的第二上表面22及第三基板4的第三下表面43之间，压电组件6位于第三基板4的第三上表面42上，压电组件6与位于第三下表面43的第二氧化层5相对，且压电组件6更可与位于第三下表面43的第二氧化层5的气体腔室51相对，位于第一基板1以及第二基板2之间的第一氧化层3，其内部的进气流道31与第一基板1的进气孔11相通，汇流腔室32与第二基板2的穿孔21相通，让气体由第一基板1的进气孔11进入后通过气体通道31于汇流腔室32汇聚后由穿孔21向上流动，而位于第二基板2以及第三基板4之间的第二氧化层5，其气体腔室51与第二基板2的穿孔21及第三基板4的气体通道41相通，使得气体得以由穿孔21进入气体腔室51后，由气体通道41向上排出，达到传输气体的功效。
[0018] 请参考第图2A至图2C，为本案用以半导体制程所制出微米等级的微机电泵100作动示意图；请先参阅图2A所示，当压电组件6的下电极层61及上电极64接收外部所传递的驱动
电压及驱动
信号(未图示)后，并将其传导至压电层62，此时压电层62接受到驱动电压及驱动信号后，因
压电效应的影响开始产生形变，其形变的变化量及
频率受控于驱动电压及驱动信号，而压电层62开始受驱动电压及驱动信号开始产生形变后，得以带动第三基板4的振动部44开始位移，且压电组件6带动振动部44向上位移拉开与第二氧化层5之间的距离，如此第二氧化层5的气体腔室51的容积得以提升，让气体腔室51内形成
负压，得以吸取微机电泵100外的气体由进气孔11进入其中，并导入第一氧化层3的汇流腔室32内；再请继续参阅图2B所示，当振动部44受到压电组件6的牵引向上位移时，第二基板2的共振部24会因共振原理的影响而向上位移，而共振部24向上位移时，得以压缩气体腔室51的空间，并且推动气体腔室51内的气体往第三基板4的气体通道41移动，让气体能够通过气体通道41向上排出，同时，在共振部24向上位移而压缩气体腔室51时，汇流腔室32的容积因共振部24位移而提升，使其内部形成负压，得以持续吸取微机电泵100外的气体由进气孔11进入其中；最后如图2C所示，压电组件6带动第三基板4的振动部44向下位移时，第二基板2的共振部24亦受振动部44的带动而向下位移，同步压缩汇流腔室32的气体通过其穿孔21向气体腔室51移动，而微机电泵100外的气体由进气孔11暂缓进入，且气体腔室51的气体则推往第三基板4的气体通道41内，向外排出，后续压电组件6再恢复带动振动部44向上位移时，其气体腔室51的容积会大幅提升，进而有较高的汲取
力将气体吸入气体腔室51(如图2A所示)，如此重复图2A至图2C的操作动作，即可通过压电组件6持续带动振动部44上下位移，且同步连动共振部24上下位移，以改变微机电泵100的内部压力，使其不断地汲取、排出气体来完成微机电泵100的气体传输动作。
[0019] 综上所述，本案提供一微机电泵，主要以半导体制程来完成微机电泵的结构，以进一步缩小泵得体积，使其更加地轻薄短小，达到微米等级的大小，减少过往泵体积过大，无法达到微米等级尺寸的限制的问题，极具产业的利用价值，爰依法提出
申请。
[0020] 本案得由熟习此技术之人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请
专利范围所欲保护者。【符号说明】
[0021] 100：微机电泵1：第一基板
11：进气孔
12：第一上表面
13：第一下表面
2：第二基板
21：穿孔
22：第二上表面
23：第二下表面
24：共振部
25：固定部
3：第一氧化层
31：进气流道
32：汇流腔室
4：第三基板
41：气体通道
42：第三上表面
43：第三下表面
44：振动部
45：外周部
46：连接部
5：第二氧化层
51：气体腔室
6：压电组件
61：下电极层
62：压电层
63：绝缘层
64：上电极层
