利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置和使用方法。它包括正壓腔和負壓腔，所述的正壓腔和負壓腔之間為連通通道，正壓腔和負壓腔上分別設有進氣口和出氣口；連通通道的中間位置設置有固定微通道板的卡托；所述的正壓腔和負壓腔內(nèi)注有溶膠液體。本發(fā)明利用微通道板兩側(cè)的壓強差，實現(xiàn)所需沉積薄膜材料的溶膠液體在微通道內(nèi)的流動，然后對粘附在微通道側(cè)壁上的溶膠進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積。單層沉積的薄膜厚度，取決于溶膠濃度和微通道板兩側(cè)的壓強差。本發(fā)明解決了使所需沉積薄膜材料的溶膠液體在狹小尺寸的微通道內(nèi)實現(xiàn)定向流動的難題，進而實現(xiàn)了其薄膜材料在微通道板側(cè)壁上的沉積。
【專利說明】利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置及其方法，屬于微機電系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】[0002]微通道板由于其特殊的結(jié)構(gòu)，可廣泛用于光電倍增、超級電容、鋰離子電池、氣體傳感器等各個領(lǐng)域。在各種應用中，一個重要的步驟就是在微通道板的側(cè)壁上沉積各種功能材料。現(xiàn)有的技術(shù)包括化學氣相沉積法(CVD)、原子層沉積法(ALD)、電鍍法(Electroplating)和溶膠凝膠法(Sol-Gel)?；瘜W氣相沉積法和原子層沉積法都需要較為昂貴的機器設備，成本較高；電鍍法對于一些需要在絕緣襯底上沉積功能材料的情況無能為力；溶膠凝膠法需要溶膠液體完全覆蓋襯底表面，然而在微通道板中，狹小通道中的表面張力已成主導因素，溶膠液體很難通過狹小的通道完全覆蓋到側(cè)壁表面，微通道內(nèi)部的氣泡會阻止液體進一步的流入，因此，如何讓溶膠液體順利地在微通道板內(nèi)壁流動成為一個難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置及其方法。以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置，包括正壓腔和負壓腔，所述的正壓腔和負壓腔之間為連通通道，正壓腔和負壓腔上分別設有進氣口和出氣口 ；連通通道的中間位置設置有固定微通道板的卡托；所述的正壓腔和負壓腔內(nèi)注有溶膠液體。
[0006]所述的正壓腔和負壓腔水平放置時，所述的進氣口和出氣口設置于正壓腔和負壓腔的上方，溶膠液體的高度高于微通道板縱向長度。
[0007]這種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置的使用方法:
[0008](I)將微通道板切割成與卡托橫截面吻合的形狀大小；
[0009]( 2 )將微通道板放入卡托并加以固定；
[0010](3)從正壓腔灌入所需沉積薄膜材料的溶膠液體；
[0011](4)從進氣口注入壓縮空氣，或者利用氣泵從出氣口抽出空氣，或者兩者兼用，利用微通道板兩側(cè)的壓強差，使得溶膠液體從正壓腔通過微通道板的內(nèi)側(cè)管道流入負壓腔；
[0012](5)倒出溶膠液體，取出微通道板；
[0013](6)對微通道板進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積；
[0014](7)此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。
[0015]所述的正壓腔和負壓腔上下放置時，正壓腔在負壓腔的上方，所述的進氣口和出氣口分別設置于正壓腔在負壓腔的上方；所述的溶膠液體從上方的正壓腔流入下方的負壓腔，殘余的溶膠液體盛于下方腔體底部。需要指出的是，上述的進氣口和出氣口可以兩者皆用，也可只用其中任意一個，另一口與大氣相通。
[0016]這種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置的使用方法:
[0017](I)將微通道板切割成與卡托橫截面吻合的形狀大??；
[0018](2)將微通道板放入卡托并加以固定；
[0019](3)從正壓腔灌入所需沉積薄膜材料的溶膠液體；
[0020](4)從進氣口注入壓縮空氣，或者利用氣泵從出氣口抽出空氣，或者兩者兼用，利用微通道板兩側(cè)的壓強差，使得溶膠液體從正壓腔通過微通道板的內(nèi)側(cè)管道流入負壓腔；[0021 ] ( 5 )倒出溶膠液體，取出微通道板；
[0022](6)對微通道板進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積；
[0023](7)此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。
[0024]本發(fā)明利用微通道板兩側(cè)的壓強差，實現(xiàn)所需沉積薄膜材料的溶膠液體在微通道內(nèi)的流動，然后對粘附在微通道側(cè)壁上的溶膠進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積。單層沉積的薄膜厚度，取決于溶膠濃度和微通道板兩側(cè)的壓強差。為達到一定厚度的薄膜沉積，可對此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。壓差法的裝置結(jié)構(gòu)根據(jù)溶膠液體的流動方向，可分為橫向流動型結(jié)構(gòu)和縱向流動型結(jié)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:使所需沉積薄膜材料的溶膠液體在狹小尺寸的微通道內(nèi)實現(xiàn)定向流動，進而實現(xiàn)其薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積。
【專利附圖】

【附圖說明】
`[0026]圖1為橫向流動型結(jié)構(gòu)的壓差法裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為縱向流動型結(jié)構(gòu)的壓差法裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]以上所有示意圖均不是等比例的。
[0029]圖3為硅微通道板骨架材料側(cè)視圖。
[0030]圖4為硅微通道板骨架材料俯視圖。
[0031]圖5為硅微通道側(cè)壁上半導體薄膜材料的淀積試制。
[0032]圖中:1、正壓腔2、負壓腔3、連通通道4、卡托5、微通道板6、進氣口 7、出氣口。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖與具體實施例進一步闡述本發(fā)明的技術(shù)特點。
[0034]如圖1和圖2所示，分別給出了橫向流動型結(jié)構(gòu)和縱向流動型結(jié)構(gòu)的壓差法裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖1中，一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置，包括正壓腔I和負壓腔2，所述的正壓腔I和負壓腔2之間為連通通道3，正壓腔I和負壓腔2上分別設有進氣口 6和出氣口 7 ;連通通道3的中間位置設置有固定微通道板5的卡托4 ;所述的正壓腔I和負壓腔2內(nèi)注有溶膠液體。所述的正壓腔I和負壓腔2水平放置；所述的進氣口 6和出氣口 7設置于正壓腔I和負壓腔2的上方，溶膠液體的高度高于微通道板5縱向長度。
[0036]圖2中，一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置，包括正壓腔I和負壓腔2，所述的正壓腔I和負壓腔2之間為連通通道3，正壓腔I和負壓腔2上分別設有進氣口 6和出氣口 7 ;連通通道3的中間位置設置有固定微通道板5的卡托4 ;所述的正壓腔I和負壓腔2內(nèi)注有溶膠液體。所述的正壓腔I和負壓腔2上下放置，正壓腔I在負壓腔2的上方，所述的進氣口 6和出氣口 7分別設置于正壓腔I在負壓腔2的上方；所述的溶膠液體從上方的正壓腔I流入下方的負壓腔2，殘余的溶膠液體盛于下方負壓腔2底部。需要指出的是，上述的進氣口 6和出氣口 7可以兩者皆用，也可只用其中任意一個，另一口與大氣相通。
[0037]下面分別結(jié)合這兩個結(jié)構(gòu)各給出一個具體實施例，對本發(fā)明予以進一步說明。
[0038]實施例1:所述的正壓腔和負壓腔水平放置結(jié)構(gòu)
[0039](I)將微通道板5切割成與圖1裝置底部中間卡托4橫截面吻合的形狀大?。?br> [0040](2 )將微通道板5放入卡托4并加以固定；
[0041](3)從正壓腔I灌入所需沉積薄膜材料的溶膠液體；[0042](4)從進氣口 6注入壓縮空氣，或者利用氣泵從出氣口 7抽出空氣，或者兩者兼用，利用微通道板5兩側(cè)的壓強差，使得溶膠液體從正壓腔I通過微通道板5的內(nèi)側(cè)管道流入負壓腔2 ；
[0043]( 5 )倒出溶膠液體，取出微通道板5 ；
[0044](6)對微通道板5進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板5側(cè)壁上的沉積；
[0045](7)此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。
[0046]實施例2:所述的正壓腔和負壓腔上下放置結(jié)構(gòu)
[0047](I)將微通道板5切割成與圖2裝置中間卡托4橫截面吻合的形狀大??；
[0048]( 2 )將微通道板5放入卡托4并加以固定；
[0049](3)從正壓腔I灌入所需沉積薄膜材料的溶膠液體；
[0050](4)從進氣口 6注入壓縮空氣，或者利用氣泵從出氣口 7抽出空氣，或者兩者兼用，利用微通道板5兩側(cè)的壓強差，使得溶膠液體從正壓腔I通過微通道板5的內(nèi)側(cè)管道流入負壓腔2 ；
[0051 ] (5 )倒出溶膠液體，取出微通道板5 ；
[0052](6)對微通道板5進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板5側(cè)壁上的沉積；
[0053](7)此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。
[0054]圖3和圖4分別是沒有在側(cè)壁上淀積薄膜的硅微通道板骨架材料的側(cè)視圖和俯視圖。從圖中可以看出，該硅微通道板的尺寸為邊長5微米x5微米、深250微米、側(cè)壁厚度I微米，使用正常方法，溶膠液體很難通過狹小的通道完全覆蓋到側(cè)壁表面。圖5是在硅微通道側(cè)壁上進行了半導體薄膜材料淀積試制后的俯視圖。從圖中可以看出，利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置和方法，可以在硅微通道側(cè)壁上較為完整地淀積覆蓋上半導體薄膜，具體的薄膜厚度取決于溶膠濃度和微通道板兩側(cè)的壓強差。
[0055]本發(fā)明提出了一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的方法，使所需沉積薄膜材料的溶膠液體在微通道內(nèi)定向流動，進而實現(xiàn)其薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積。
【權(quán)利要求】
1.一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置，其特征在于:包括正壓腔和負壓腔，所述的正壓腔和負壓腔之間為連通通道，正壓腔和負壓腔上分別設有進氣口和出氣口 ；連通通道的中間位置設置有固定微通道板的卡托；所述的正壓腔和負壓腔內(nèi)注有溶膠液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置，其特征在于:所述的正壓腔和負壓腔水平放置時，所述的進氣口和出氣口設置于正壓腔和負壓腔的上方，溶膠液體的高度高于微通道板縱向長度 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置，其特征在于:所述的正壓腔和負壓腔上下放置時，正壓腔在負壓腔的上方，所述的進氣口和出氣口分別設置于正壓腔在負壓腔的上方；所述的溶膠液體從上方的正壓腔流入下方的負壓腔，殘余的溶膠液體盛于下方腔體底部。
4.如權(quán)利要求2所述的一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置的使用方法，其特征在于: (1)將微通道板切割成與卡托橫截面吻合的形狀大??； (2)將微通道板放入卡托并加以固定； (3)從正壓腔灌入所需沉積薄膜材料的溶膠液體； (4)從進氣口注入壓縮空氣，或者利用氣泵從出氣口抽出空氣，或者兩者兼用，利用微通道板兩側(cè)的壓強差，使得溶膠液體從正壓腔通過微通道板的內(nèi)側(cè)管道流入負壓腔； (5 )倒出溶膠液體，取出微通道板； (6)對微通道板進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積； (7)此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。
5.如權(quán)利要求3所述的一種利用壓差在微通道板側(cè)壁沉積薄膜的裝置的使用方法，其特征在于: (1)將微通道板切割成與卡托橫截面吻合的形狀大??； (2)將微通道板放入卡托并加以固定； (3)從正壓腔灌入所需沉積薄膜材料的溶膠液體； (4)從進氣口注入壓縮空氣，或者利用氣泵從出氣口抽出空氣，或者兩者兼用，利用微通道板兩側(cè)的壓強差，使得溶膠液體從正壓腔通過微通道板的內(nèi)側(cè)管道流入負壓腔； (5)倒出溶膠液體，取出微通道板； (6)對微通道板進行高溫處理，從而實現(xiàn)薄膜在微通道板側(cè)壁上的沉積； (7)此過程方法多次循環(huán)使用，即多層溶膠凝膠法，直至實現(xiàn)預定厚度。
【文檔編號】C23C20/00GK103572271SQ201310485699
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】朱一平, 王連衛(wèi) 申請人:華東師范大學