发明名称 积体化之流体流量控制模组及其流量感测器
摘要 一种积体化流量控制模组,由三层结构构成,同时兼具比例式微阀及流量感测的功能。流体由最下层入口端进入,经由流体通道,导引至压力感测区间,利用其压阻或电容特性,配合截流通道(orifice)形成较大的压力差,以感测流量值。最后并进入主动驱动微阀区。微阀区利用主动式驱动具平台之矽质微桥(siliconmicrobridge with mesa)结构,可在常态关闭(normally closed)或常态开(normally open)两种状态下操作,并随外界电压比例驱动开或关,完成精密之流体流量控制。
申请公布号 TW387991 申请公布日期 2000.04.21
申请号 TW087116199 申请日期 1998.09.29
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 蔡明杰;万裕民;柯春旭;张瑞鸿;吴清沂;黄瑞星;彭成监
分类号 G01F23/00;G05D7/01 主分类号 G01F23/00
代理机构 代理人 徐宏昇 台北巿忠孝东路一段八十三号二十楼之二
主权项 1.一种积体化流体流量控制模组,包含一流体通道 、至少一流量侦测模组、一微阀模组与一控制电 路,其中: 该流体通道可供一待测流体通过; 该流量侦测模组位于该流体通道近旁,并包含: 一流体压力感测元件,用以感测该待测流体之压力 ;及 一压力信号产生元件,以将该压力感测元件测得之 流体压力转变为电的形式,加以输出: 该控制电路可接收该压力信号产生元件之压力信 号,并依据一定之方式产生一流体控制信号;且 该微阀模组位于该流体通道之内,并包括: 一微阀,用以控制该流体通道于该微阀位置之截面 积;及 一微阀控制元件,以依据该控制电路之流量控制信 号,驱动该微阀,以改变该流体通道于该微阀位置 之截面积; 其特征为,该微阀系弹性支撑于该流体通道之管壁 ,且该微阀控制元件系以加热方式使该部份管壁产 生伸张及收缩,进而驱动该微阀产生位移。2.如申 请专利范围第1项之积体化流体流量控制模组,其 中该微阀包括一位于该流体通道内之半导体平台, 且支撑该微阀之管壁系一弹性半导体薄膜,且其微 阀控制元件包括位于该管壁,邻近该半导体平台之 电阻层及至少一电极;藉由对该电极及该管壁道以 电流,可驱动该管壁伸张或收缩。3.如申请专利范 围第1或2项之积体化流体流量控制模组,其中该流 体通道包括一弹性管壁元件;该压力感测元件包括 形成于该弹性管壁元件内之电阻层;且该压力信号 产生元件包括一接触于该电阻层之电极。4.如申 请专利范围第3项之积体化流体流量控制模组,其 中该流体通道于该压力感测元件之邻近形成一截 流区,且该弹性管壁元件形成该电阻层之外侧,另 形成一封闭之压力腔。5.如申请专利范围第4项之 积体化流体流量控制模组,其中该截流区包括一位 于该流体通道内之截流块。6.如申请专利范围第1 或2项之积体化流体流量控制模组,其中该微阀为 一常闭阀。7.如申请专利范围第1或2项之积体化流 体流量控制模组,其中该微阀为一常开阀。8.如申 请专利范围第3项之积体化流体流量控制模组,其 中该微阀之弹性半导体管壁与该弹性管壁元件系 一体成形。9.如申请专利范围第8项之积体化流体 流量控制模组,其中该微阀之弹性半导体管壁与该 弹性管壁元件系以一热绝缘元件隔绝。10.如申请 专利范围第1或2项之积体化流体流量控制模组,其 中该流体通道包括一弹性管壁元件;该压力感测元 件包括一位于该弹性管壁元件上之第一电极,包围 该电极之一封闭空间及一位于该封闭空间之另侧 该第一电极相对位置之第二电极。11.如申请专利 范围第10项之积体化流体流量控制模组,其中该流 体通道于该压力感测元件之邻近形成一截流区。 12.如申请专利范围第11项之积体化流体流量控制 模组,其中该截流区包括一位于该流体通道内之截 流块。13.如申请专利范围第10项之积体化流体流 量控制模组,其中该微阀为一常闭阀。14.如申请专 利范围第10项之积体化流体流量控制模组,其中该 微阀为一常开阀。15.如申请专利范围第10项之积 体化流体流量控制模组,其中该微阀之弹性半导体 管壁与该弹性管壁元件系一体成形。16.一种积体 化流体流量控制模组之制法,包括: 制备一基板; 蚀刻该基板,形成一流体入口,一流体出口及至少 一流体通道部份; 于该基板上形成一中间层; 蚀刻该中间层以形成至少一流体通道部份、至少 一截流块及一微阀平台; 于该中间层上形成一弹性管壁层;及 于该弹性管壁层上包括该微阀平台之位置,形成数 个电极。17.如申请专利范围第16项之制法,另包括: 于在该弹性管壁层上方形成电极之前,于欲形成电 极之位置之弹性管壁形成相同数量之电阻层; 该电极之至少一部份系形成于该电阻层之上;及 于该弹性管壁层之上形成一具有数封闭腔体之上 层; 其特征在于,该封闭腔体之数量与该电极相同,且 形成于该电极之上。18.如申请专利范围第17项之 制法,其中该形成一上层之步骤包括形成一上层; 于该上层上方形成数个牺牲层,以定义该封闭腔体 ; 蚀刻该上层,以形成腔体空间;及 封闭该腔体空间。19.如申请专利范围第17项之制 法,其中该形成一上层之步骤包括: 制备一上层基板; 蚀刻该上层基板,形成数个腔体空间,及 将该上层基板与该具有基板、中间层、弹性管壁 之组件接合,使该腔体空间位于该数个电极之上。 20.如申请专利范围第16或17项之制法,其中在该形 成弹性管壁之后,更包括一形成一热绝缘层于该弹 性管壁中之步骤。21.如申请专利范围第16项之制 法,另包括:于该弹性管壁之上形成一具有数个封 闭腔体且该腔体内与该电极之相对位置分别设置 一电极之上层之步骤。22.如申请专利范围第21项 之制法,其中该形成上层之步骤包括: 形成一上层; 于该上层上方形成数个牺牲层,以定义该封闭腔体 ; 蚀刻该上层,以形成腔体空间; 在该腔体空间至少一者上方形成电极;及 封闭该腔体空间。23.如申请专利范围第21项之制 法,其中该形成上层之步骤包括: 制备一上层基板, 蚀刻该上层基板,形成数个腔体空间; 在该腔体空间之至少一者内形成电极;及 将该上层基板与该有基板、中间层及弹性管壁之 组件接合,使该腔体空间位于该数个电极之上。图 式简单说明: 第一图表示本发明积体化之流体流量控制模组第1 实施例之截面图。 第二图表示本发明之积体化流体流量控制模组第1 实施例之制法流程图。 第三图表示本发明积体化流体流量控制模组第2实 施例之结构示意图。 第四图表示本发明积体化流体流量控制模组第3实 施例之结构示意图。 第五图表示本发明积体化流体流量控制模组第4实 施例之结构示意图。
地址 新竹县竹东镇中兴路四段一九五号
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