CN1322282A - 正比微机械装置 - Google Patents

正比微机械装置

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Abstract

本发明提供一种正比微阀,该微阀具有第一、第二和第三层以及高形态比的几何形状。第一层形成具有入口和出口的腔。第二层因掺杂而具有低电阻率,并结合在第一层和第三层之间,该第二层上形成具有流通区域的腔,以使流体在入、出口之间流动。第二层上还形成可致动的移动部件以及一个或多个热致致动器,该致动器用于使移动部件移到一个位置,该位置位于打开和关闭位置之间并包含该打开和关闭位置,以使流体流入或流出。第三层形成该腔的一个壁,并提供电热热膨胀致动器用的电接触部件。热致致动器和移动部件具有高的形态比,用反应性离子深度蚀刻法形成,使得它们可以在第二层的平面内移动而不能移出此平面。因此,致动和移动部件的移动均在第二层的平面内进行。

Description

正比微机械装置
本发明一般涉及半导体微机械的微装置，具体涉及这样一种微装置，这种微装置具有很高形态比(aspect ratio)的几何形状以及连同传感器一起移动的部件。
流体阀一般包括流体出入口、致动器以及响应致动器而移动到使流体出入口打开或关闭的阀部件。已有许多种流体阀。流体阀的例子包括螺线阀以及用微机加工半导体材料制作的微阀例如双金属微阀和封装的流体微阀。然而这些种阀门或微阀分别存在许多问题。
螺线阀利用圆筒形线圈，一般具有铁芯，当电流流过线圈时该铁芯由形成的磁场吸入该圆筒。螺线阀通常用在例如常规的防抱死制动器系统上。然后螺线阀一般很大而且沉。另外，电磁阀例如螺线阀常常要求很大的电流，导致供电尖脉冲。螺线管还表现出滞后现象，因此不能线性响应电输入。另外，电磁阀例如螺线阀的操作相当慢，因为在向阀送电流和产生磁场与相应力之间有很长的时滞。而且在实际上很难只局部地打开或关闭螺线阀，所以螺线阀通常只用作开/关阀而不能用作正比阀。
示范性的双金属微阀使用用两种材料作的致动器，这两种材料具有不同的热膨胀系数。致动器由于热膨胀系数不同在加热或冷却时将变弯或伸直，从而打开或关闭流体孔。美国专利No. 5 058 856公开了具有第一和第二基板的这种微阀。第一基板形成流体孔和阀座。第二基板形成对准该流体孔的阀门面，还形成活动的致动器，该活动致动器包括其热膨胀系统很不同的第一层和第二层例如硅层和镍层。致动器还包括加热部件，并且其一端被固定，使选择性加热制动器便可使致动器因热膨胀系数的差别而弯曲。致动器的弯曲将使阀门面移离或靠着阀座，从而打开或关闭阀门，控制流体流过流体孔。
然而这种双金属微阀的一个问题是，因为致动器响应温度的变化而致动，所以外界温度的变化也会无意地使微阀操作。另外，加热部件和制动器与流体流接触，因此可能造成不希望地加热流路中的流体、冷却加热器以及使致动器动作。而且，制动器的位移也相当小，一般约为10ppm/℃。
美国专利No.4 824 073中公开了封装流体的微阀例子。封装流体微阀应用了在一个密封腔中一定量的流体或气体加热时该流体膨胀和压力升高而使形成该腔一个或多个壁的软薄膜或隔膜变位的原理。当密封的流体或气体加热时，隔膜移动而打开和关闭流体口，由此控制流体流过流体口。可以利用该腔中的电阻加热元件加热密封的流体或气体，可使电流流过加热元件产生的热量加热流体或气体。
密封流体的微阀可以产生相当大的力，因而它们可以用作大型流体控制器，例如用于控制大体积流体流。密封流体微阀还可成正比地操作，提供流体控制的正比范围，即可以根据控制信号的幅值控制阀门，调节流过阀门的流体流量。
然而由于需要加热和冷却流体的时间，所以密封流体微阀其响应时间相当慢。另外，密封流体微阀的变位膜与流体或气体的流道接触。因此变位膜的温度可能影响流路中流体或气体的温度，反之亦然。
另外，上述阀中没有一个阀提供流动力补偿和/或压力补偿，以尽量减小流体流过微阀的影响。
因此需要一种小型的、重量轻的、成本低的、容易制造的和响应时间快的微阀。也需要一种可以进行准确的正比流量控制的微阀，在这种阀中，对输入控制信号的响应基本上是线性的而没有时滞，而且可以进行流动力补偿和/或压力补偿，以尽量减小流体流过微阀的影响。还需要一种在阀门操作时不会造成显著加热流过阀门的流体或气体的阀门。另外，还需要一种其功能不依赖于外界温度的微阀。本发明可以满足这些需要。
在本发明的一个方面中，半导体微机械装置包括大体平面的第一层和大体平面的第二半导体层。第一和第二部件悬挂在第二层上，而且各个部件悬挂在由第二层形成的腔中。第一层也可形成一部分腔。移动部件悬挂于该腔中的第一和第二悬挂部件上。致动器在操作上连接于第一悬挂部件，使得致动器可以施加使移动部件移动的力。
在本发明的另一方面中，提供了本发明的微装置，该装置可以用作微阀，该微阀包括第一、第二和第三层。所有这三层最好用基本上同一材料制作。第一层和/或第三层可以形成入口和出口。第二层形成流动区域，该区域由第一和第三层密封，以使流体在入口和出口、移动部件以及一个或多个致动器之间流动，该致动器使移动部件移动，从而打开和关闭微阀。移动部件和一个或多个致动器悬挂在第一和第三层之间。第二层最好是高度掺杂的，从而具有低电阻率。致动器的电接触部件最好穿过第三层。操作中，电流经电接触部件流过致动器，使致动器加热，发生热膨胀。致动器相对于移动部件配置，使得致动器的热膨胀可使移动部件在第二层的平面内相对于入口和出口中的一个口移动，移到打开和关闭位置之间的位置。移动部件具有高的形态比(高度与宽度之比)，因此可贴合层的平面，而且极不容易移到平面范围外。
因此本发明的微装置是小型的，容易制造。该微装置基本上以线性响应方式快速响应输入信号而无时滞。具体是，小的可移动半导体部件悬挂于半导体层上，使得它可以响应输入激励信号而准确地在平面层内移动。该移动部件可用作打开和关闭流体出入口的阀，不会在流体流过流体口时加热流体，因为各层具有匹配的热膨胀系数，所以外界温度不影响半导体可移动部件的运动。
下面结合附图进行说明，从这些说明中可以看出本发明的这些和其它的特征与优点。
图1是分解透视图，示出本发明实施例正比阀的第一、第二和第三层；
图2是沿图1的3-3线切取的横截面图；
图3示出具有板或肋条的致动器的顶视平面图；
图4、5A、5B和6A～6D示出其它结构致动器的顶视平面图；
图7示出微阀的横截面图，该微阀具有第二入口，流体从微阀的相反侧流入可以达到压力平衡；
图8是另一微阀的横截面图，该微阀具有第二入口，流体从微阀的相反侧流入可以达到压力平衡；
图9和10是局部顶视平面图，图中移动部件包括延伸部分，从而可补偿流体力；
图11～13是局部顶视平面图，图中本发明微阀还包括可使流体流改向的一个或多个挡板或延伸部分；
图14是局部横截面图，示出具有倾斜出口的微阀；
图15示出本发明正比气体微阀的横截面图；
图16a～f示出本发明的制造工艺流程；
图17是移动部件的顶视平面图，该移动部件用于关闭和打开两个入口，以控制流体流到出口；
图18是示意图，示出利用阀的防抱死制动系统的一部分；
图19是微阀的顶视平面图，该微阀具有两个移动部件，该移动部件可独立地关闭和打开两个入口阀，以控制流体流过出口。
本发明由半导体微机械装置构成，该装置包括形成一个腔的半导体层。移动部件由第一和第二部件悬挂在该腔内，该第一和第二部件也悬挂在腔内。至少一个悬挂部件起致动器作用，它可使移动部件在腔内移动。下列说明是为了使任何技术人员可以制造和使用本发明。特定应用的例子仅作为举例。技术人员可以明显看出对优选实施例的各种改变，本发明中确定的一般原理可应用其它实施例以及其它方面而不超过本发明的精神和范围。因此本发明无意限于所示实施例，而意在给予与文中所述原理和特征一致的最大范围。
下面参考例示性附图1和2，图中示出本发明现时优选微阀10的第一实施例。第一实施例的微阀10一般包括三层或三个基板：第一层12、第二层14和第三层16。第一层12包括入口20和出口22。第二层14固定在第一层12和第三层16之间，并形成腔24，该腔包括流动区域，以使流体在入口20和出口22之间流动。第二层14还形成移动部件26，该部件可响应热致动器28、30而移动，从而打开和关闭入口20。在本实施例中，移动部件26是细长的。分别用于电加热致动器28、30的电接触部件32a、32b、34a、34b配置在穿过第三层或盖层16的通道内。
当输入例如电流经电接触部件32a～b，34a～b流过各个致动器28、30时，各个致动部件28、30便分别沿箭头D28和D38的方向施加力。沿箭头方向向D28、D30所加的力使移动部件26沿箭头D26所示的方向移动，使得至少一部分移动部件26达到垂直地与入口20准直。电流因此起输入激励信号的作用，使致动器动作。移动部件26对入口20的这种至少局部准直可至少局部地关闭入口20。移动部件26的移动量或准直量可以选择，以便控制例如流体流量。当输入电流停止流过致动器28、30时，该致动器28、30分别沿箭头D28、D30的相反方向施加力，由此可位移部件26在箭头D26的相反方向的移动便使位移部件26相对于入口20返回到常开位置。
或者，微阀10可以作成为移动部件26相对于入口20位于常闭位置，并可以移动而打开入口20。在再一实施例中，微阀10可作成为移动部件26可相对于出口22位于常开或常闭的位置，并且可移动而关闭或打开出口22。
第一层12、第二层14和第三层16中的各个层用硅或其它的半导体材料制作。或者第一和/或第三层12、16用玻璃(耐热玻璃)、导电陶瓷、钢、铝和/或任何其它的金属或导电材料制作。第二层14最好用单晶半导体(SCS)制作，因为它强度高，又有韧性，而且更能防止性能老化。
虽然微阀在文中一般说成为打开和关闭入口20，但这种说明只作例示性用，很明显，微阀10可以容易装成打开或关闭出口22。另外，虽然在文中微阀10被说明为常开阀，但是它可以很容易装配成常闭阀。为了更清楚和进行扼要的说明，一般只说明致动器28和相应的电接触部件32a、32b，但这些说明同样适用于致动器30和电接触部件34a、34b。
第一和第三层12、16上最好形成浅槽18，但在图1中只示出第一层12上的槽18。在与第二层14的移动部件26和致动件28、30对准的区域形成浅槽18，以便为移动部件26和致动器28、30悬挂在第一和第三层14、16之间提供间隙，以及为它们在腔24内沿第二层14的平面的移动提供间隙。可以换一种方式或附加地在第二层14的移动部件26和致动器28、30上形成凹部或将其磨薄(未示出)，使其与第一和第三层12、16分开，从而在其间形成间隙。另外，移动部件26和致动器28、30的浅槽18和/或凹部可以具有同样深度或不同深度。例如，在一个实施例中，浅槽18和/或凹部可以在移动部件26和第一和第三层12、16中各个层之间靠近入口20的区域形成约0.5μm的间隙，从而可以尽量减小流体渗漏，因为在移动部件26在对准入口20关闭流体流时减小了移动部件26和入口20之间的距离。浅槽18和/或凹部凹槽可以在其它区域例如在致动器28、30和第一和第三层12、16中各个层之间的其它区域形成约1μm或更小的间隙，以尽量减小流体或气体压力差。
在利用微阀作流体阀时，第一实施例的浅槽18最好具有约0.5μm的深度。因此，在移动部件26位于关闭位置时在浅槽18和塞头部42之间形成间隙。即使有这种间隙，经流体阀10的流体渗漏也是最小的。这些空间包括腔24中的空间和肋条48、50之间的空间。在这些空间充满流体后，间隙的尺寸加上流体张力可进一步限制附加的流体渗漏。在现时用于防抱死制动系统的常规螺线管流体阀中已证明超过5μm的间隙会造成这种小的渗漏。因此在某些应用中对流体阀最好形成约0.5μm的浅槽18。
第二层14较好是掺杂的，最好是高度掺杂的，例如是高度掺P型的单晶半导体(SCS)。由于掺杂，第二层14具有较低的电阻率。低电阻率有助于增加流过热致动器28、30的电流。电流可以经接触部件32a、32b和34a、34b分别流过致动器28、30。由于增加了加在接触器32a、b和34a、b上的电流，所以致动器28、30的热膨胀增加，致导致动器28、30作用在移动部件26上的力增加。
例如，第二层14的电阻率ρ最好约为0.001～0.01Ωcm，使得从肋条一侧流到另一侧的电流形成要求量的加热肋条48的热量以及由肋条耗散的热量。当肋条48是硅时，肋条可以承受高达1000℃的温度，最好可以承受约500℃的温度。肋条48较好被加热到10℃～500℃的温度，最好加热到100℃～200℃的温度。很明显，微阀10的致动取决于肋条48相对于微阀10其余部分温度的加热温度，但与外界温度无关。
电接触部件32a、b形成在第三层16上，垂直对准热致动器28。电接触部件32a、b形成电触头，通过通路35，用于将电流加在致动器28上。肋条48用作导电路径，该路径穿过接触部件32a、32b之间的高度掺杂第二层14。接触部件32a、b最好与第二层14的一些区域形成电接触，这些区域除去与肋条48形成导电路径外是电绝缘的。在第二层14上形成沟槽36便可提供这种电绝缘，从而防止在电接触部件32a、32b之间短路。沟槽36可以填满绝缘材料，使沟槽36形成平面。另一方面，使肋条48氧化而形成电绝缘，以防止通过电接触部件32a、32b之间流体而短路。
在肋条48和肋条50之间形成另外的电绝缘是不需要的，因为肋条48和50分别在接触部件32a、32b之间以及接触部件34a、34b之间形成最小电阻路径，即使各组肋片48、50单独操作。另外，在第一层和第二层12、14之间以及第二层和第三层14、16之间也达到电绝缘，因为第一层和第三层12、16和第二层14不一样，它具有较低的掺杂浓度，只有很小的导电性，所以所加的电流只保持在第二层14内。在层12、14和16包含硅时，还可以氧化层12、14、16的表面。以形成进一步的电绝缘。
应当注意到，电接触部件32a、32b垂直对准致动器28的肋条48，使得电接触部件中的一个部件(例如32a)垂直对准绝缘沟槽36一侧的肋条，而电接触部件中的另一部件(例如32b)则垂直对准在沟槽36另一侧的肋片。接触部件34a、34b以同样方式对准致动器30的肋条50。应当注意到，这种垂直对准可以形成更小型的微阀。
移动部件26具有与热致动器28、30接触的第一致动器端部分40以及配置成和成形为可打开和关闭入口20的第二塞头部分42。移动部件26其横截面积从第一致动器端部分40到第二塞头部分42逐渐增加。第二塞头部分42的较大横截面积可以尽量增加移动部件26承受流体差压的能力。
在本实施例中，各致动器28、30包括轴44、46，肋条48、50分别从该轴伸出，其中轴44、46大体垂直于移动部件26。因此，电流通过肋条48可使肋条热膨胀，这又使轴44沿箭头D28所示的方向向移动部件26施加力。因此可以看出，在本实施例中，轴44、46和肋条48、50构成一个整体结构，既起着将移动部件26悬挂在腔24内的作用，又起着向移动部件26施加位移力的作用。
另外，虽然热致动器28、30配置在充满流体的腔24内，但热致动器28、30最好配置在入口和出口20、22之间的流体流动区域的外侧。在流体流动区域外侧区域中的流体一般是不流动的，需要抽真空才能除去这种死体积流体。因此当流体是绝热体时，该死体积流体也在热制动器28、30和流体流之间起着绝热体的作用，从而防止流体流被加热。
致动器28、30和移动部件26悬挂在腔24内，位于第一和第三层12、16之间。具体是，肋条48的一端部锚定或固定在第二层14上，因而肋条48由第二层14悬挂在第一和第三层12、16之间。轴44和移动部件26也以类似方式被悬挂，轴44由肋条48支承，而移动部件由轴44、46支承。另外，热致动器28、30具有由反应离子深度腐蚀法(DRIE)形成的高形态比(高度与宽度比)。热致动器28、30的形态比在1∶1～50∶1的范围比较好，最好约为20∶1。移动部件26的形态比在0.5∶1～50∶1的范围比较好，最好约为1∶1。因此悬挂的肋片48、轴44和移动部件26中的各个部件可以在第二层14的平面内移动，并由相应支承部件限制移动方向。
图3中更详细示出致动器28。因为肋条48的一端锚定在第二层14上，所以肋条48不能向固定端进行热膨胀。因此肋条48只能向轴44进行热膨胀。肋条48的各个端部最好形成锥形，以减小肋条48和第二层14之间和/或肋条48和轴44之间结合部分的横截面。该锥形结合部分可起到铰接作用，从而使轴44移动。另外，肋条48可与轴44的垂线形成角度θ，使得肋条48热膨胀时，肋条48可使轴44向移动部件26的第一致动器端部40移动。用于放大轴44移动的肋条角θ最好相当小，例如在2°～5°之间。对于各个肋条48的一定量热膨胀，小角θ可尽量增加轴44向移动部件26的致动器端部分40的位移。
为增加轴44作用在移动部件26的致动器端部分40上的力，可以增加几对肋条48。例如，致动器28具有5对肋条48，如图1和2所示。很明显，肋条对的数目可以容易改变，以获得要求的作用在移动部件26的塞头部分42上的力。肋条48最好成对配置，相对于轴44一个对着另一个，使得由肋条48作用的垂直于轴44的力由相对的肋条48抵消。这样，由肋条作用的净力平行于轴44，而该轴44又将力作用在移动部件26的致动器端部分40上。
在现时优选的实施例中，各个肋条48长约200～2000μm，宽约50～200μm，高约400μm，因此其形态比约为2∶1～8∶1。轴44最好长约1～2mm，其形态比约为5∶1～10∶1。另外，移动部件26最好长约6mm，宽约250～1000μm，高约400μm。如果各个制动器28、30有5对硅肋条并使20A的总电流流过肋条48、50，则轴44、46作用在移动部件26的致动器端部分40的力约为15～20N。此力在移动部件26的塞头部分42上转化成约0.5N的力和约150～200μm的位移。用类似尺寸的微阀10在移动部件26的塞头部分42可以容易达到约400μm的位移。如下面说明的，这种微阀具有小于10ms的开关时间，可以承受高达5千英磅/英寸2的流体压力，而且移动部件26的压力平衡，并且流体流量超过0.5L/min。
相对于移动部件26配置热致动器28、30的轴44、46，以便在轴44、46在向致动器端部分40移动时向该致动器端部分40施加移动扭力。在本实施例中，移动力基本上是绕部件26在第一和第二轴44、46之间一个点的扭力，如箭头D26所示。如图1所示，致动器28、30最好配置在移动部件26的相对两侧，并沿移动部件26的轴向长度彼此相对地错开。错开距离可根据对移动部件26的塞头部分42所要求的扭力和移动量选择。因为能量必须守恒，所以轴44的移动一般反比于由轴44施加的力。换言之，较大的错开距离对塞头部分42产生较大的移动力和较小的移动量。另一方面，较小的错开距离将在塞头部分42上产生较小的扭力和较大的移动量。因此，可以选择热致动器28、30沿移动部件26轴向长度彼此错开的距离来达到转矩和位移之间所要求的平衡。
为使热致动器28操作，通过电接触部件32a、32b加上电流，使肋条48受热，发生热膨胀。肋条48的热膨胀使得轴44向移动装置26的第一致动器端部分40移动。电流以同样方式同时加在电接触部件34a、34b之间，以加热肋条50，使肋条50热膨胀。肋条50的热膨胀也使轴46向移动部件26的致动器端部分40移动。因为轴44、46沿移动装置26的轴向长度彼此错开，所以移动部件26将在第二层14的平面内绕移动部件26的约在轴44、46之间中间的一个点转动。移动部件26的转动使第二塞头部分42相对于入口20移动，从而打开和关闭该入口20。
因为电流量和移动部件26的第二塞头部分42相对于入口20的移动量之间的关系一般是没有时滞的，所以可控制电流强度来控制流体流过微阀10的量。调节电流强度可控制肋条48、50的热膨胀程度、轴44、46的移动、移动部件26的转动，因而控制第二塞头部分42相对于入口20的位移。通过控制所加电流强度可以成比例地准确控制移动部件26的塞头部分42打开和关闭流体流过入口20的量以及流过微阀10的总的流体流量。或者使加在微阀上电流形成脉冲，以此打开和关闭入口。对相同的平均功率输出以及相同的加热按时间控制脉冲宽度调制输入信号，由此可达到要求的总流量。
入口20的形状类似于移动部件26塞头部分42的形状，如图1所示。这种形状可以尽量增加由移动部件26的塞头部分42一定位移所露出的入口20的面积，即尽量减小了为露出一定入口20的面积而使移动部件26的塞头部分42移动的量。出口22可以是任何合适的形状，最好在给定微阀10结构的条件下具有最大尺寸，以尽量减小出口22对入口和出口20、22之间流体流动的影响。当然可以采用任何其它合适形状和尺寸的入口20和出口22，而且入口20和出口22可以具有不同形状。
在电接触部件32a、32b断开电流后，致动器冷却，使移动部件26返回到其打开位置。或者在使用两个或多个致动器时，一个可用来打开微阀10，而另一个可用来关闭微阀10。还希望配置一种散热片(未示出)，这种散热片包括导热金属或陶瓷例如铝，该散热片贴在第一层12的底表面上。
别种结构的热致动器和移动部件也容易适合和应用于本发明的微阀。热致动器和移动部件应当设计成可将热致动器作用的力转换成移动部件26的位移。例如，图4示出其它致动器102、104以及移动部件26的顶视平面图。各个致动器102、104包括两个或多个连接于轴108、110的杆106。轴108、110类似于致动器28、30的轴44、46，配置在移动部件26的相对两侧，并且彼此错开，以便将扭力作用在移动部件26上。很明显，各个轴108、110的位移等于杆106的热膨胀，因为此时没有位移放大。可以设置更多的杆106以增加轴108、110作用在移动部件26上的力。
在图5A所示的另一种结构中，两个移动部件112、114与各个致动器126、128形成一个角度，以使塞部件116沿箭头118所示的方向移动。可以选择移动部件112、114分别与轴44、46之间的角度，以便放大塞部件116的位移。然而增加塞部件116的位移将减少作用在塞部件上的力，因为此处也适用位移和力之间的关系。
或者，如图5B的局部顶视平面图所示，致动器118、120可以配置在移动部件26的同一侧。在这种结构中，移动部件26可通过一个致动器118的操作而打开入口20。只用一个致动器便只产生一半的力和使移动部件26进行一半的位移。然而这种结构的优点是，可以在致动器118自然冷却并返回到其原来位置之前使致动器120操作而使移动部件26位移，将入口20关闭。这与将致动器配置在移动部件相对两侧的结构不同，这种结构依赖于致动器的自然冷却而使移动部件返回到关闭位置。
图6A～6D示出致动器各种变型的例子。如图6A所示，移动部件26A悬挂在部件29A、31A上。部件29A和31A中的任一个或两者可以用作膨胀致动器。例如，致动器29A在操作时向移动部件26A膨胀，并使该部件26A绕锚定点31A转动。当用两个部件29A、31A作膨胀致动器时，两个部件29A、31A的操作将使部件26A绕支点转动，该支点在移动部件上，约位于部件29A、31A之间的中点，取决于致动器部件的相对膨胀量。当然，即使两个部件29A、31A用作致动器，也可以是其中一个操作而另一个不操作。部件29A、31A最好分别形成锥部33A、37A，以便于移动部件26A的移动。
或如图6B所示，移动部件可悬挂在部件29B和移动部件的远端部分31B上。最好只用部件29B作膨胀致动器，使得在操作时，它可向移动部件26B膨胀，使该部件26B绕远端部分31B转动。然而，虽然不是优选的，但远端部分31B也可用作膨胀致动器。当然，即使部件29B和远端部分31B均用作致动器，但仍然可以使其中一个部件操作而另一个不操作。部件29B最好形成锥形部33B，以利于移动部件26B相对于部件29B移动。另外，移动部件26B最好也在远端部分31B处形成锥形部37B，使移动部件26B的横截面积逐渐向远端部分31B减小。
现在参考图6C，移动部件26C悬挂在单一致动器29C上，该致动器包括延伸臂39和41。延伸臂39和41具有不同的横截面积，例如延伸臂39的横截面积小于延伸臂41的横截面积。因为横截面积有差别，所以延伸臂39具有较高的电阻，因此在操作时其热膨胀大于延伸臂41的热膨胀。这样，在致动器29C操作时，由延伸臂39造成的移动部件26C的移动大于由延伸臂41造成的移动，因而部件沿方向D43线性移动并绕一个支点转动，该支点约在已膨胀延伸臂41和移动部件26C的交点上。虽然未示出，但延伸臂39、41中的任一臂或两个臂可以形成锥形部，以助于位移部件26C的移动。这种变型例中，延伸臂39、41以及移动部件均被掺杂，以便加上和通过电流。
如图6D所示，移动部件26D可悬挂在两个致动器29D和31D上，该致动器分别配置在部件26D的各侧。致动器29D包括延伸臂39′、41′，此臂具有不同的横截面积，使得延伸臂39′的横截面积小于延伸臂41′的横截面积。同样，致动器31D包括延伸臂39″和41″，此臂具有不同的横截面积，使得延伸臂39″的横截面积小于延伸臂41″的横截面积。延伸臂39′和39″和/或延伸臂41′和41″可以具有相同的横截面积或不同的横截面积。如上所述，因为横截面积有差别，所以延伸臂39′、39″具有较高的电阻，因此在操作时其热膨胀分别大于延伸臂41′、41″的热膨胀。
另外，致动器29D和31D最好配置成延伸臂41′比延伸臂39″更靠近延伸臂41″，延伸臂41″比延伸臂39′更靠近延伸臂41′。这样，在致动器29D和31D致动时，移动部件26D由延伸臂39′、39″引起的位移分别大于由延伸臂41′、41″引起的位移，使得部件26D可绕一个支点转动，该支点约在致动器29D、31D之间的中点。虽然未示出，但延伸臂39′、39″、41′、41″中任何一个臂或所有臂均可形成锥形部，以利于移动部件26的位移。与图6C所示的变形例相似，延伸臂39′、39″、41′、41″以及移动部件26D均被掺杂，以便加上和流过电流。
在再一个替换实施例中，一个或多个传感器(未示出)可以整体地固定在移动部件上。传感器可以是一种装置，例如压敏电阻，在移动部件内的应力发生变化例如在位移期间移动部件弯曲时该压敏电阻可以改变其电学特性。压敏电阻可以放置在肋条的侧面。可以利用压敏电阻的这种电学特性的改变来检测移动部件的位移或运动。
很明显，许多其它结构的热式的或其它形式的致动器例如压电致动器、静电致动器或气动致动器，无论那一种只要适合于积成化和适合于移动部件，均可容易地适合和应用在本发明的微阀10中，以使第二塞头部分42移动。例如，图1所示微阀两个致动器中的一个致动器均可用一根单梁代替，此梁用于锚定移动部件和使移动部件转动。这样，移动部件可以绕转动中心或枢轴转动，该转动中心位于移动部件上，在固定梁和致动器轴之间约中点位置。因而只通过一个致动器的热致动便可使移动部件在打开位置和关闭位置之间移动。
图7示出替代实施例的横截面图，该实施例中，微阀10′的第三层形成第二入口52，该入口对着入口20，以便达到流体压力平衡。入口20和第二入口52将流体引入腔24，使得在移动部件26处于关闭位置或打开位置和关闭位置之间的位置时流体冲击在塞头部分42的相对侧面上。这样便至少部分地补偿和平衡了由于流体进入腔24而作用于移动部件上的流体压力。当微阀10′处于关闭位置或处于打开位置和关闭位置之间的位置时造成塞头部分42部分地位于垂直对准入口20的区域内，这样便会产生作用在塞头部分42上的力。当流体流过入口20时，流体将冲击靠近第一层12的塞头部分42的表面并向该表面施加压力，然后进入腔24。虽然现时优选实施例的移动部件26在用硅制作时可以承受约300～500英磅/英寸2的流体压力，但仍然希望补偿作用在移动部件26塞头部分42上的这种流体压力。但是，完全补偿是不必要的，因为材料例如硅的固有强度可以容易承受相当小的压力不平衡，因此微阀10通过配置相对的第二入口52便可承受高达上千英磅/英寸2的压力。
图8例示出又一替代实施例的横截面图，该实施例包括进入流道56和第二入口52′，用以补偿或平衡作用在移动部件26上的垂直流体冲击力。进入流道56穿过第一、第二和第三层12、14、16并将流体经第二入口52′引入腔24中。这样，流体便可经微阀10″的第一层12从相反方向引入腔24中。配置第四层54，以便盖着在第三层16上面形成的进入流道56，该第四层54配置成第三层位于第二和第四层14、54之间。
下面参考图9～13的局部顶视平面图，除由流体冲击力形成的流体压力外，移动部件26的塞头部分42还承受作用在流体流入表面58上局部流体力以及流动扰动力。作用在表面58上的局部力是由于流体经入口20和/或第二入口52进入腔24时流动路径弯曲造成的。此力推动移动部件26，使其沿由流体力指向的方向移动。因此，也需要补偿这种在移动部件运动所在平面内的局部递减力以及流动扰动力。
图9～13示出补偿这种流体力的方法和结构。图9～13所示各个实施例包括流体力匹配表面，该匹配表面受到从入口20流到出口22的流体的冲击，从而使移动部件26受到由流体施加的匹配力。这种匹配力或者是由于流体冲击不同于表面58的表面造成的(图9和10所示的实施例)，或者是由于改向流体流向或至少扰动流体流向而使其向表面58回流造成的(图11～13所示的实施例)。
如图9所示，移动部件26a还包括大体U形延伸部分60，从而形成P形的移动部件26a，其中U形延伸部分60至少部分包围和封住入口22。流体流将在U形延伸部分60上作用力，从而至少部分地补偿和平衡作用在塞头部分42的表面58上的力。U形延伸部分60还附加地将流体流动限制在移动部件塞头部分42和延伸部分60之间，从而可以减少微阀的流体渗漏。使用的结果还使得在包围圈外的压力变得相当稳定，造成基本上或完全没有受到从包围圈外边的区域作用的压力。也可以应用其它合适形状的延伸部分60例如构成h形移动部件(未示出)的L形延伸部分。
或者，如图10所示，移动部件26b包括配置在入口20和出口22之间的而不是包围出口22的延伸部分62。延伸部分62使流体流改向，因而流体流将力加在延伸部分62上，从而至少部分地补偿和平衡作用塞头部分42表面58上的局部递减力。
如图11～13所示，在腔24中可以以另一种方式或附加地配置一个或多个固定于第一层12和/或第三层16上的部件，以使流体改向而平衡或补偿作用在塞头部分42表面58上的局部力。如图11所示，部件64可以装在腔24内，而移动部件26a包括包围流体流的延伸部分60。联合延伸部分60和部件64可以补偿移动部件26a上的力而不使流体流改向。或者，如图12所示，挡块66包括弯曲表面，从而使流体改向，流向表面58，由此补偿流体力。图13示出具有曲面挡块68和挡块70的微阀，这些挡块也使流体改向，围绕挡块70流动，从而补偿和平衡流体力。
图14是本发明又一实施例的例示图，在该实施例中倾斜出口72以及倾斜入口20a用作流体流动力的补偿部件。虽然倾斜出口72和倾斜入口20a在图14中被示作为部分地由另一层73形成，但是它们也可只由第一层12形成。流体经倾斜入口20a沿箭头74所示的方向以入射角α流入腔24，并从该腔24沿箭头74所示的方向以出射角φ流出。通过移动部件26塞头部分42的位移可控制入射角α，而出射角φ一般为常数。流体入射和出射角α，φ可选择为达到流动力的平衡。这样，以出射角射出的流体出射流便作用一个力，该力可抵销以入射角α入射的流体所作用的力。
下面参考图15，图中示出本发明微阀又一替代实施例的横截面图。微阀78可用作气体阀。作为气体微阀78，当移动部件26处于关闭位置时，浅槽18和塞头部分42之间的间隙最好小于流体微阀10的0.5μm间隙。尽量减小此间隙可以防止或尽量减小气体的渗漏，因为这种渗漏不会像流体阀那样由流体张力减小。减小第一层12和/或第三层16上浅槽18的深度便可减小该间隙的尺寸。
可以换一种方式或附加地在移动部件26塞头部分42入口表面上形成凸缘部80，由此可进一步减小该间隙的尺寸。当移动部件26处于关闭位置时凸缘部80增强了塞头部分42的入口表面和入口20b之间的密封。入口通道79最好穿过第一层12和第二层14，使气体经入口20b进入腔24，使得气体沿平行于第二层14平面的方向进入腔24。入口20b最好沿腔24的大体垂直于第二层14平面的方向形成。这样，移动部件26便在第二层14平面内移动而关闭入口20b，这也使凸缘部分80与入口20形成更好的密封。
本发明本实施例微阀的制造涉及熔化结合例如硅的熔化结合以及反应性离子深度蚀刻(DRIE)。
熔化结合可使一个硅层与另一硅层结合在一起形成一个单一的机械部件。熔化结合已证明是一种分子级别的结合，具有很高的机械强度。熔化结合技术是周知的。例如可见K.E.Petersen、D.Gee、F.Pourahmadi、R.Craddock、J.Brown和L.Christel的“用硅熔化结合法制造的表面微机加工构件”(Proceedings，Transducers 91，June 1992，pp.397～399)此文献已特别作为参考包含在本文中。
下面参考图16a～f解释本发明现时优选实施例的用于制造硅微部件的工艺。现在的实施例应用三个硅晶片。本工艺采用三个硅晶片形成规定单晶硅结构(SCS)的微部件，该微部件形成为第二晶片的整体部分，该第二晶片相当于第二层。第一和第三晶片相当于第一和第三层12、16，起载带第二晶片载带件的作用。或者可以用例如玻璃(耐热玻璃)制作载带件。应当明白，虽然下面说明只说三个晶片，但原理适合用来形成包括两个或多个晶片叠层的微部件。
在图16a中，在第一层上用光敏抗蚀剂涂成一定图案，确定要在上面形成的浅槽区域，然后用标准的半导体技术例如等离子蚀刻、用KOH或其它蚀刻剂的湿蚀刻或差别氧化层生长法形成浅槽区域。该浅槽区域可具有任意的几何形状或任何要求的深度，例如从0.1μm到大于100μm。在现在实施例中，浅槽区域的深度约为1μm。
还应当认识到浅槽区域不一定为单一的均匀深度。例如可以应用若干标准硅蚀刻步骤来形成用于不同机械功能的若干不同深度。还应当认识到，可按另一种方式或附加地在第二层上形成凹部(未示出)，使其与第一层和第三层(12、16)隔开，从而在其间形成上述间隙。另外，第一和第三晶片表面中的各个表面可以是裸硅或覆盖一层氧化层。另外，凹部区域的底部可以是裸硅、氧化硅、掺杂硅或覆盖一层能够承受随后晶片结合和处理温度的其它薄膜。
如图16B所示，然后蚀刻穿过第一晶片的入口。虽然未示出，但可以同时蚀刻穿过第一晶片的出口。可以换一种方式或附加地蚀刻出口，使其穿过第三晶片。
在图16c中，采用硅熔化结合法(或直接结合法)将有结构的第一晶片结合在第二晶片上最好是掺杂的第二晶片上，熔化结合技术是周知的。例如可参考K.E.Petersen、D.gee、P.Pourahmadi、R.Craddock、J.Brown和L.Christel的论文“用硅熔化结合法制造表面微机加工构件”(Proceedings，Transducers 91，June 1991，pp.397～399)，此论文已作为参考文献包含在本文中。在现在优选的熔化结合技术中，第一和第二晶片作成亲水的。即晶片用试剂处理，例如用热硝酸或热硫酸和过氧化氢溶液或其它的强氧化剂处理，使得水可附着在晶片上。经干燥后，将两个晶片置于氧化气氛中，温度为400～1200℃，时间约1h。
上述硅熔化结合技术将第一和第二晶片结合在一起，而不用中间的粘胶材料，这种粘接材料的热膨胀系数不同于单晶硅片的热膨胀系数。另外，熔化结合可在一个或两个晶片的结合表面上已形成氧化层或氮化层的情况下进行。
作为熔化结合法的一种替代方法，可以用粘合剂例如光致抗蚀剂粘结在一起。作为另一种替代方法，第一和第二晶片的主表面可涂一层金属层例如金，用于与晶片彼此掺合。在用玻璃载带件替代第一硅晶片时，第二晶片作为阳极结合在这种玻璃载带件上。
如果需要，第二晶片可以磨薄和抛光到具体应用所要求的厚度。或者可用电化学蚀刻法(ECE)使晶片变薄。利用扩散法可使扩散加热器形成在第二层14的平表面上。另外，用标准硅处理工艺可以形成任何必需的线路或其它沉积膜与图案。
然后在晶片上形成反应离子深度蚀刻(DRIE)步骤需要的图案，该图案构成要蚀刻的晶片区域。DRIE已为越来越多的人所熟知的方法。例如可参考：A.A.Ayon、C.C.Lin、R.A.Braff和M.A.Schmidt的论文”时分多路ICP蚀刻机中的蚀刻特性和外形控制”(Proceedingsof Solid State Sensor and Actuator Workshop，Hilton HeadIsland，SC，June 1998，pp.41～44)；V.A.Yunkin、D.Fischer和E.Voges的论文“在硅中深沟槽的高度导向性的选择性反应离子蚀刻”(Microelectronic Engineering，Vol.23，1994，pp.373～376)；C.Linder、T.Tschan、N.F.de Rooij的论文“用作微机加工硅的新型IC兼容工具的深度干蚀刻技术”(Proceedings，Transducers’91，June 1991，pp.524～527)；C.D.Fund和J.R.Linkowshi的论文“用等离子体的硅的深度蚀刻”(Proceeding of theworkshop on Micromachining and Micropackaging of Transducers，Nov. 7～8，1984，pp.159～164)；以及J.W. Bartha、J.Greeschner、M.Puech和P.Maquin的论文“硅在应用SF6/O2的高密度等离子体中的低温蚀刻”(Microelectronic Engineering，Vol.27，1995，pp.453～456)。反应离子蚀刻装置现在可以蚀刻深度很深的(＞100μm)孔或沟道，同时可以保持很高的形态比(蚀刻区域深度与蚀刻区域宽度之比)。已经发现这种装置对沟道能够达到至少30∶1的形态比，其深度达到300μm。
DRIE本质上是化学蚀刻和离子轰击的协同作用。冲击的高能离子可以与硅表面发生化学反应。用DRIE工艺最好这样蚀刻，即在垂直方向的蚀刻速率远大于横方向(即各向异性的方向)的速率而不管硅晶平面或晶体取向如何。结果，便在单晶硅(SCS)的第二晶片上形成相当深的基本上垂直的沟道或槽缝。这些基本上垂直的沟道或槽缝可以在第二晶片的任何地方形成而不管晶片内的结晶取向如何。因此可以形成高的形态比构件例如电容板或静电板，并且可以形成任何形状的构件例如圆、椭圆和螺线。
如图16D所示，用DRIE可以完全蚀刻穿透第二晶片而形成移动部件和致动器。DRIE蚀刻步骤在机械上分开了在第二晶片上形成的单晶硅微结构，这种微结构因此可以相对于第二晶片并在该晶片的平面内自由运动。因此采用上述DRIE工艺可以制造具有20∶1或更大形态比的悬挂板/梁结构。
采用光敏抗蚀剂或二氧化硅作掩膜剂可用电感偶合等离子体源蚀刻硅。等离子源气体在蚀刻沟道侧壁上的聚合作用表现为横向蚀刻速率，并容许高度的各向异性。蚀刻化学剂为SF6，其分压例如为50毫乇。可从Surface Technology System公司购买的氧添加气体和氟化气体有助于提供很高的Si/光敏抗蚀剂的刻蚀速率比。6μm的光敏抗蚀剂可用作图案掩膜。光敏抗蚀剂的选择性约为50∶1，这样，采用约6μm的抗蚀剂便可蚀刻到300μm的深度。可以用“多道RIE系统”来执行电感偶合等离子体的DRIE工艺，该系统可从SurfaceTechnology System(STS)设在加里佛里亚州Redwood City城的经营部买到，或从佛罗里达州St Petersburg城的Plasma therm公司买到。
联合熔化结合和DRIE可以形成三维结构，例如形成本发明的微阀。例如可参考E.H.Klaassen、K.Petersen、J.M.Noworolski、J.Logan、N.I.Maluf、J.Brown、C.Storment、W.McCulley和G.T.A.Kovacs的论文“硅熔化结合和深度反应离子蚀刻；一种用于微部件的工艺”(Proceedings，Transducers 95，Stockholm，Sweden，1995，pp. 556～559)。
在图16E中，利用上述图16C的所用的硅熔化结合(或直接结合)工艺将第三晶片的有图案表面结合在第二晶片上。虽然未示出，但应当明白，在结合之前，第三晶片应进行类似于第一晶片的处理，以形成浅槽区域、入口和/或出口以及穿过晶片的电接触孔或通路。
如图16F所示，采用例如溅射法在电接触孔或道路的表面上或至少在第三晶片的外侧平表面上沉积一层导电材料层例如铝层。此导电层形成结合垫，使电接触部件接触致动器。应用标准硅处理方法在第三硅晶片上形成必要的线路或其它薄膜沉积层与图案。
在此工艺中可以容易进行许多改变。例如，第一和/或第三层12、16可用玻璃(耐热玻璃)制作而不用硅。微阀可由三个以上的晶片和层组成，或微机械装置可由两个或多于两个的晶片和层组成。另外，可以在第二层14上形成浅凹部，而不用在第一和第三层12、16上形成，或除了在第一和第三层上形成而外。
或者，各个层可以分开地加工，然后利用准直的结合步骤组装在一起。很明显，技术人员只需例如修改布局便可以使这些改变和许多其它改变变成为制造工艺。
本发明微阀适合用于下面要说明的防抱死制动系统、喷墨印刷、制冷以及控制阀，例如用于自动传送的较大阀门以及大的工业阀的控制阀。
下面参考图17，微阀82适合于选择性控制两个入口84、86，以使流体流到出口22。可以相互相关的打开和关闭入口84、86。根据上述说明参考其它图可以明白微阀82的其它细节。具体是，在操作时可以控制微阀82，打开入口84，而同时保持入口86关闭，反之亦然。可以控制微阀82，使两个入口84、86部分打开。因此微阀82可以用来选择从一个或两个流体源来的流体。
很明显，利用本发明的微阀可以获得许多流体流的其它控制组合。例如，本发明的单一整体阀87可以替代用于各个车轮常规防抱死制动系统中的常开和常闭螺线阀。图18和19分别示出使用单一整体微阀的防抱死制动系统100的部分示意图以及这种单一整体微阀87的部分示意图。
防抱死制动系统(ABS)在客车上用得很普遍。如图18所示，防抱死制动系统100一般包括用于检测车轮102速度的轮速传感器(未示出)、用于控制制动流体流入和流出车轮102闸钳104的常开阀门86和常闭阀门84、接收轮速传感器来的输入信号并向微阀87输出信号的电子控制单元(ECU)106、主液压缸108和泵110。如图19所示，微阀87形成用于使制动流体流向制动闸钳的一个出口22和两个分别选择性打开和关闭两个入口84、86的移动部件88、90。
在驾驶员向制动踏板112加压时该常开入口86使制动流体从主液压缸108流到制动闸钳104。在防抱死制动系统不操作时，常闭入口84至少基本关闭制动流体流，而在驾驶员向制动踏板112加压时常开入口86使制动流体流向制动闸钳104。
然而，很滑的道路表面造成轮胎和道路之间没有足够的摩擦力或啮合力，使得当驾驶员向制动踏板112加压时，制动闸钳104便锁住车轮102。当闸钳104锁定车轮102和使轮子102停止转动时，轮子102便沿很滑的道路滑动，所以车辆的制动距离增加。这样车辆便在车辆动量的作用下继续运动。当轮胎和道路之间的啮合力小于车轮和制动垫之间的制动力或啮合力时基本上将会发生制动系统锁定车轮的现象。
防抱死制动系统通过调节所加制动流体压力直至达到适当的制动力可缓和或解决抱死车轮的问题，即减小制动力到等于车轮和道路之间的啮合力。防抱死制动系统响应轮速传感器在检测到车轮行将抱死时的信号而起动。在防抱死制动系统起动时，计算机关闭常开阀。即使在关闭常开阀后，如果轮速传感器继续检测到车轮倾向于抱死的信号，则计算机打开常闭阀，用泵将一些制动流体从车轮缸或闸钳抽到主缸。常闭阀可以重复地脉冲式地打开和关闭以调节制动流体，直到计算机确定制动处于受控状态，即直到轮速传感器检测到车轮不再倾向于抱死时。通过使常闭阀不断地脉冲式打开和关闭便可达到正比例的流体流量控制。防抱死制动系统只在制动踏板压下时才起动。
汽车或客车的常规防抱死制动系统每个车轮利用两个螺线阀，以便控制制动流体的流动，这样，对于典型的四轮客车便要用八个螺线阀。虽然正比螺线阀是现成的，但是用于防抱死制动系统的划算的螺线阀只能进行开关二元切换，因而需要使阀门脉动式开和关，以达到准确的要求的流量控制。当驾驶员压下制动踏板时可以感知这种脉动，这是不希望有的。
可以用图19所示的微阀87来代替常规防抱死制动系统的两个螺线阀。各个移动部件88、90可单独地由其相应的热致动器控制。然而，在防抱死制动系统中，移动部件88、90不应当二者同时处于常开位置。这样，在进行正常制动操作时，移动部件90(相对入口86位于常开位置)将位于打开位置，而移动部件88(相对入口84位于常闭位置)则位于关闭位置。因此，当驾驶员压下制动踏板112时，在正常制动操作期间，泵110便将制动流体从主缸108经常开入口86泵到闸钳104。
当电子控制单元(ECU)106检测到车轮102已经超过预定阈值时，该电子控制单元(ECU)106便向微阀87送出一个信号，使移动部件90移到对入口86的关闭位置，而使移动部件88从其关闭位置移到对入口84的打开和关闭位置之间的位置。由于移动部件88移到对入口84的打开和关闭位置之间的位置，所以可用泵110将要求量的制动流体从制动闸钳104抽到主缸108。这样，只需用一个整体阀便可代替两个常规二元切换螺线阀。
移动部件88最好在开关位置之间不是脉冲式地开和关，而最好是移到开和关位置之间的位置，以便准确地控制要求量的制动流体从闸钳104中抽出。然而应当认识到，在入口84的开和关位置之间，移动部件88也可作成脉冲式地开和关，以达到正比流量控制。
虽然已说明和例示出本发明的具体实施例，但是应当看到，对于这些实施例可以进行许多变型而不超出本发明的精神。因而，本发明预定由以下权利要求书确定范围。

Claims (97)

1.一种微机械装置，包括：
第一层；
形成腔区的第二大体平面层，上述第二层固定于第一层，使得第一层基本封闭邻接第一层的腔区；
悬挂在第一层上面的第一部件，该部件包括整体固定于第二层的位于腔区内的第一近端部分，该部件还包括远端部分；
悬挂在第一层上面的第二部件，该部件包括整体固定于第二层的位于腔区内的近端部分，该部件还包括远端部分；
悬挂在第一层上面的移动部件，该部件包括第一端部分和第二端部分，该部件在腔区内固定在第一悬挂部件和第二悬挂部件的远端部分，其中第一和第二部件相对于移动部件配置，使得移动部件可在预定移动范围移动；以及
第一致动器，悬挂在第一层的上面，操作上连接于第一悬挂部件，以便选择地按比例地移动移动部件。
2.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，所述层包括单晶硅。
3.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，第一、第二部件以及移动部件包括单晶硅。
4.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，第一致动器整体形成在第二层上。
5.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，第一和第二部件配置在移动部件的相对两侧。
6.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，第一和第二部件配置在移动部件的同一侧。
7.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，第一部件的远端部分包括整体构件。
8.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，还包括第二致动器，该致动器操作上连接于第二悬挂部件，以便选择性地按比例移动移动部件。
9.如权利要求8所述的微机械装置，其特征在于，第二致动器整体形成在第二层内。
10.如权利要求8所述的微机械装置，其特征在于，第一和第二部件固定在移动部件的相对两侧。
11.如权利要求8所述的微机械装置，其特征在于，第一和第二部件固定在移动部件的同一侧。
12.如权利要求8所述的微机械装置，其特征在于，第二部件的远端部分整体固定于第二致动器。
13.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，移动部件包括细长构件。
14.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，移动部件的第一端部分悬挂在第二层的腔区内。
15.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，移动部件的第一端部分和第二端部分悬挂在第二层的腔区内。
16.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，移动部件包括细长构件；移动部件的第一端部分和第二端部分悬挂在第二层的腔区内。
17.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，移动部件具有一定长度；第一部件和第二部件固定于移动部件，其两个固定位置沿移动部件的该长度是彼此错开的。
18.如权利要求1所述的微机械装置，其特征在于，还包括第三大体平的层，其中，第二层固定在第一层和第三层之间，使得第三层基本上封闭邻接第三层的腔区。
19.如权利要求18所述的微机械装置，其特征在于，第一、第二部件以及移动部件包括单晶硅。
20.一种微机械装置，包括：
第一层；
形成腔区的第二大体平面层，上述第二层固定于第一层，使得第一层完全封闭邻接第一层的腔区；
悬挂在第一层上面的部件，该部件包括位于腔区内的整体固定在第二层上的近端部分，该部件还包括远端部分；
移动部件，悬挂在第一层的上面，包括近端部分和远端部分，该远端部分位于腔区内，固定在第二层中，该远端部分还在腔区内固定于悬挂部件的远端部分，其中该悬挂部件相对于移动部件配置，使得移动部件可沿预定的移动范围移动；以及
第一致动器，悬挂在第一层的上面，在操作上连接于悬挂部件，以便选择性地按比例移动移动部件。
21.如权利要求20所述的微机械装置，其特征在于，移动部件的横截面积一般从近端部分到远端部分逐渐减小。
22.一种微机械装置，包括：
第一层；
形成腔区的大体平的第二层，上述第二层固定于第一层，使得第一层基本上封闭邻接第一层的腔区；
第一部件，悬挂在第一层的上面，包括整体固定于第二层的位于腔区内的近端部分，还包括远端部分；
第二部件，悬挂在第一层的上面，包括整体固定于第二层的位于腔区内的近端部分，还包括远端部分；
移动部件，悬挂在第一层的上面，在腔区内固定于第一和第二悬挂部件的远端部分；以及
第一致动器，悬挂在第一层的上面，操作上连接于第一悬挂部件，以便选择性地按比例移动移动部件。
23.一种微机械装置，包括：
第一层；
形成腔区的大体平的第二层，上述第二层固定于第一层，使得第一层基本上封闭邻接第一层的腔区；
第一部件，悬挂在第一层的上面，包括许多延伸臂，各个延伸臂包括在腔区内整体固定于第二层的近端部分和远端部分；
移动部件，悬挂在第一层的上面，在腔区内固定于第一悬挂部件延伸臂的远端部分，其中延伸臂相对于移动部件配置，使得移动部件可沿预定的移动范围移动；
第一致动器，悬挂在第一层的上面，在操作上连接于第一悬挂部件，以便选择性地按比例移动移动部件。
24.如权利要求23所述的微机械装置，其特征在于，还包括第二部件，该部件悬挂在第一层的上面，包括许多延伸臂，各个延伸臂包括在腔内整体固定于第二层的近端部分和远端部分，其特征在于，移动部件在腔区内固定于第二部件延伸臂的远端部分；第二部件延伸臂相对于移动部件配置，使得移动部件可在预定移动范围移动。
25.如权利要求20、22、23或24中任一项所述的微机械装置，其特征在于，移动部件、第一和第二层以及各个悬挂部件中任一个部件或所有部件包括单晶硅。
26.如权利要求20、22、23或24中任一项所述的微机械装置，其特征在于，还包括大体平的第三层，其中，第二层固定在第一层和第三层之间，使得第三层基本上封闭邻接第三层的腔区。
27.如权利要求20、22、23或24所述的微机械装置，其特征在于，第一致动器整体形成在第二层上。
28.一种微阀，包括：
第一层、第二层和第三层，第二层基本上用导电材料制作，第二层固定在第一和第三层层之间；
第一口；
第二口；
第二层形成腔区，该腔区基本上由第一层和第三层封闭；
第一部件，悬挂在腔区内，包括整体固定于第二层的近端部分和远端部分；
第二部件，悬挂在腔区内，包括整体固定于第二层的近端部分和远端部分；
移动部件，悬挂在腔区内，包括第一端部分和第二端部分，该移动部件整体固定于第一悬挂部件的远端部分，此第一悬挂部件远端部分与该移动悬挂部件的第二端部分相比更靠近第一端部分，该移动部件在腔区内还整体固定第二悬挂部件的远端部分，此第二悬挂部件远端部分与该移动部件的第二端部分相比更靠近第一端部分；
第一致动器，整体形成在第二层上，操作上连接于第一悬挂部件，以便选择性地按比例使移动部件的第二端部分放置在上述第一和第二口中的一个口的打开和关闭位置之间的位置；以及
穿过连接的第三层的第一电接触部件，用于将激励信号加在第一致动器上。
29.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，还包括：
第二致动器，整体形成在第二层上，操作上连接于第二悬挂部件；
第二电接触部件，穿过连接的第三层，用于将激励信号加在第二致动器上。
30.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一致动器在通过电流时发生热膨胀；并且，第二层包括电绝缘部件，该部件可在电气上分离第二层的一些部分，从而可防止电流除流过第一致动器外还在第一电接触部件之间流动。
31.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，还包括：
第二致动器，整体形成在第二层上，操作上连接于第二悬挂部件；
第二电接触部件，穿过连接的第三层，用于将激励信号加在第二驱动器上；
其特征在于：第一致动器在其中流过电流时发生热膨胀；
第二致动器在其中流过电流时发生热膨胀；
第二层包括电绝缘构件，它使第二层的一些部分在电气上分离，从而防止电流除流过第一或第二致动器外再流过电接触部件之间的其区域。
32.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一致动器和第一电接触部件是垂直对准的。
33.如权利要求29所述的微阀，其特征在于，第一致动器和第一电接触部件是垂直对准的；第二致动器和第二电接触部件是垂直对准的。
34.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第二层包括单晶硅。
35.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一、第二部件和移动部件包括单晶硅。
36.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一致动器包括单晶硅。
37.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一和第二部件固定在移动部件的相对两侧。
38.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一和第二部件配置在移动部件的同一侧。
39.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，第一部件的远端部分包括整体结构。
40.如权利要求29所述的微阀，其特征在于，第一和第二部件固定在移动部件的相对两侧。
41.如权利要求29所述的微阀，其特征在于，第一和第二部件固定在移动部件的同一侧。
42.如权利要求29所述的微阀，其特征在于，第二部件的远端部分整体固定于第二致动器。
43.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，移动部件包括细长构件。
44.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，移动部件的第一端部分悬挂在第二层的腔区内。
45.如权利要求28所述的微阀，其特征在于：移动部件包括细长构件；移动部件的第一端部分和第二端部分悬挂于第二层的腔区内。
46.如权利要求28所述的微阀，其特征在于：移动部件具有长度；第一部件和第二部件固定于移动部件，其固定位置沿移动部件的该长度是彼此错开的。
47.如权利要求28所述的微阀，其特征在于，还包括大体平的第三层，第二层固定在第一层和第三层之间，使得第三层基本上封闭邻接第三层的腔区。
48.如权利要求47所述的微阀，其特征在于，第一、第二部件以及移动部件包括单晶硅。
49.一种半导体微部件，包括：
大体平面单晶半导体层；
第一部件，包括整体固定于第二层的近端部分和远端部分；
第二部件，包括整体固定于第二层的近端部分和远端部分；
移动部件，整体固定于第一悬挂部件的远端部分，还整体固定于第二悬挂部分的远端部分；
第一致动器，整体形成在第二层上，操作上连接于第一悬挂部件。
50.如权利要求49所述的半导体微部件，还包括：
第二致动器，整体形成在半导体层内，操作上连接于第二层悬挂部件。
51.一种微机械装置，包括：
第一层；
大体平面的第二层，固定于第一层；
由第一和第二层形成的凹部区；
第一部件，固定在第二层上，悬挂在凹部区中；
第二部件，固定在第二层上，悬挂在凹部区中；
移动部件，固定于第一部件和第二部件，使其悬挂在凹部区内；
转换器、操作上连接于移动部件。
52.如权利要求51所述的微机械装置，其特征在于，转换器包括至少一个操作上连接于移动部件的传感器。
53.如权利要求51所述的微机械装置，其特征在于，转换器包括至少一个操作上连接于移动部件的致动器。
54.如权利要求51、52或53所述的微机械装置，其特征在于，移动部件包括单晶硅。
55.如权利要求51、52或53所述的微机械装置，其特征在于，移动部件包括单晶硅；而且还包括固定于第二层的第三层，使得第三层基本上封闭邻接第三层的凹部区。
56.一种微阀，包括：
第一层、第二层和第三层，上述第二层配置在上述第一和第三层之间；
上述第一层上形成穿过它的第一口，上述第一和第三层中的至少一层上形成穿过它的第二口，以使流体从上述第一口经上述第二层上形成的流通区域流到第二口；
上述第二层形成移动部件和至少一个相对于上述移动部件第一端部配置的致动器，以使上述移动部件在平行于上述第二层的平面内移动，上述移动部件移动，使得可选择地按比例地将其第二端部分置于上述第一和第二口中一个口的打开位置和关闭位置之间的位置。
57.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，第二层包括单晶硅。
58.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，致动器和移动部件包括单晶硅。
59.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，致动器和移动部件包括单晶硅。
60.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，致动器整体固定于移动部件的第一端部分。
61.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，移动部件包括细长构件，该细长构件具有整体固定于移动部件第一端部分的第一端和整体固定于第二层的第二端。
62.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，移动部件的第二端部分悬挂在第二层的流动区域上。
63.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，移动部件的第一端部分和第二端部分悬挂在第二层内。
64.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，移动部件包括细长构件；移动部件的第一端部分和第二端部分悬挂在第二层内。
65.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，移动部件具有长度；致动器固定在移动部件上，固定位置沿着移动部件的该长度。
66.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述第一和第三层中至少一层还形成穿过它的第三口，上述移动部件还形成另一第二端部分，上述第二部分和上述另一第二端部分可选择地按比例地分别置于上述第二口和上述第三口的打开和关闭位置之间的位置，上述第二端部分相对于上述移动部件以及上述第二口和上述第三口协同配置，使得上述第二端部分可以相对于上述第二和第三口中一个口准确地配置在打开位置上。
67.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件可移动，使得可以选择性地按比例使上述第二端部放置在上述第一口的打开位置和关闭位置之间；上述第一层和第三层中的至少一层还形成穿过它的第三口，以使流体从上述第三口经上述流通区流到第二口；上述第二层还形成第二部件以及配置在上述第二部件第一端部分上的至少一个第二致动器，以使上述第二部件响应上述第二致动器的热膨胀配合地移动，上述第二部件移动，以使移动部件的第二端部分选择性地按比例地置于上述第三口的打开和关闭位置之间的位置。
68.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件移动，使得上述第二端部分选择性地按比例地置于上述第二口的打开和关闭位置之间的位置。
69.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件移动，使得上述第二端部分选择性地按比例地置于上述第一口的打开和关闭位置之间的位置。
70.如权利要求69所述的微阀，其特征在于，上述第三层还形成第三口，该第三口基本上对着上述第一层的上述第一口。
71.如权利要求70所述的微阀，其特征在于，还包括第四层，上述第三层位于上述第二和第四层之间，上述第一层、第二层和第三层形成穿过它们的沟道，上述沟道部分地由上述第四层封闭，并在上述第一和第三层的各个层上具有开口，该开口用于使流体从上述第一层的开口流到上述第三层的开口，然后流入流动区。上述第三层的开口基本上与上述第一层的上述第一口形成共轴配置。
72.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件的上述第二端部分包括延伸部分，该延伸部分至少包围上述第二口，上述延伸部分内形成上述流通区。
73.如权利要求72所述的微阀，其特征在于，上述延伸部分为U形。
74.如权利要求72所述的微阀，其特征在于，上述延伸部分为L形。
75.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件的上述第二端部分包括位于上述第一口和第二口之间的延伸部分，上述延伸部分适合于至少局部平衡在上述流动区内的流体压力。
76.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件的宽度从上述第一端部分到上述第二端部分逐渐增加。
77.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述制动器配置在上述流动区的外侧。
78.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述致动器靠近上述移动部件的上述第一端部分。
79.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述第二层形成两个致动器。
80.如权利要求79所述的微阀，其特征在于，上述致动器配置在上述移动部件的相对两侧。
81.如权利要求77所述的微阀，其特征在于，上述致动器配置在上述移动部件的同一侧。
82.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述致动器包括轴，该轴大体垂直于上述移动部件延伸。
83.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述轴包括具有至少两个热膨胀部件的延伸部分，该延伸部分从上述轴延伸，并与此轴形成一定角度，上述热膨胀部件在热膨胀时适于使上述轴推压上述移动部件的上述第一端部分。
84.如权利要求83所述的微阀，其特征在于，上述热膨胀部件选自一组由肋条致动器和平板致动器组成的致动器。
85.如权利要求84所述的微阀，其特征在于，各个上述致动器与上述轴的垂线形成约2°～5°的角度。
86.如权利要求84所述的微阀，其特征在于，上述致动器的热膨胀使上述轴向上述移动部件的上述第一端部分移动，从而使上述移动部件的上述第二端部分移动。
87.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述致动器用反应性离子深度蚀刻法形成。
88.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述移动部件用反应性离子深度蚀刻法形成。
89.如权利要求56所述的微阀，其特征在于，上述第一和第三层中的至少一层上形成一对电接触部件，以便与上述致动器形成电接触。
90.如权利要求89所述的微阀，其特征在于，在上述电接触部件之间通以电流时上述致动器发生热膨胀。
91.如权利要求89所述的微阀，其特征在于，第二层包括高度掺杂的单晶硅。
92.如权利要求89所述的微阀，其特征在于，上述电接触部件配置在上述第一和第三层中至少一层的外表面上。
93.如权利要求89所述的微阀，其特征在于，上述第二层上还形成绝缘区，以使导电路径从上述电接触部件中的一个部件经上述致动器通到上述接触部件中的另一个部件。
94.一种防抱死制动系统，包括：
车轮转速传感器，用于检测车轮速度；
计算机，用于接收上述车轮转速传感器输出的信号；
微阀，用于接收上述计算机输出的电信号；
其中，上述微阀包括第一、第二和第三层；
上述第一层上形成用于接收流体源流体的第一口；
上述第一和第二层中的一层上形成用于接收和/或输送车轮闸中流体的第二口；
上述第二层形成一个平面和第一移动部件，该移动部件可响应上述计算机输出信号平行于上述平面移到一个位置，该位置位于上述第一口的打开和关闭位置之间并包括该打开和关闭位置；
上述第二层上还形成第二移动部件，此移动部件可响应上述计算机输出的上述信号，平行于上述平面移动到上述第二口的打开和关闭位置之间的位置。
95.如权利要求94所述的防抱死制动系统，其特征在于，上述第二层上还形成第一致动器和第二致动器，前者可响应上述信号使上述第一移动部件移动，后者可响应上述信号使上述第二移动部件移动。
96.如权利要求95所述的防抱死制动系统，其特征在于，上述第一和第二致动器中的各个制动器是热致致动器，在电流流过时发生热膨胀。
97.如权利要求94所述的防抱死制动系统，其特征在于，上述第一移动部件正常位于打开位置，而上述第二移动部件正常位于关闭位置。
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