JP2000087862A - マイクロポンプ及びその製造方法 - Google Patents
マイクロポンプ及びその製造方法Info
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- JP2000087862A JP2000087862A JP10257827A JP25782798A JP2000087862A JP 2000087862 A JP2000087862 A JP 2000087862A JP 10257827 A JP10257827 A JP 10257827A JP 25782798 A JP25782798 A JP 25782798A JP 2000087862 A JP2000087862 A JP 2000087862A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は小型で安価なマイクロポンプとその
製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】 流体の加圧を行う圧力室と、該圧力室と
連通して構成される流入口及び流出口とを有し、該圧力
室、該流入口、該流出口の側面を囲うようにして形成さ
れる圧力室側壁と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧
力室側壁に囲われていない一方の面を覆うようにして形
成される圧力室上板と、該圧力室、該流入口、該流出口
の圧力側壁に囲われていない他方の面に形成され、少な
くとも一部が板厚方向に振動するダイアフラムとを有す
るマイクロポンプにおいて、前記圧力室上板の圧力室が
構成される面の少なくとも一部に流出口に向かって傾斜
をなしている傾斜壁が形成されている。
製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】 流体の加圧を行う圧力室と、該圧力室と
連通して構成される流入口及び流出口とを有し、該圧力
室、該流入口、該流出口の側面を囲うようにして形成さ
れる圧力室側壁と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧
力室側壁に囲われていない一方の面を覆うようにして形
成される圧力室上板と、該圧力室、該流入口、該流出口
の圧力側壁に囲われていない他方の面に形成され、少な
くとも一部が板厚方向に振動するダイアフラムとを有す
るマイクロポンプにおいて、前記圧力室上板の圧力室が
構成される面の少なくとも一部に流出口に向かって傾斜
をなしている傾斜壁が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は医療、化学分析等に
用いるための微量流体供給装置に係り、特に流体（液体
と気体の総称）の流量を高精度に制御するためのマイク
ロポンプとその製造方法に関する。
用いるための微量流体供給装置に係り、特に流体（液体
と気体の総称）の流量を高精度に制御するためのマイク
ロポンプとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より微量な流体（液体と気体の総
称）を送液するポンプ（一般にマイクロポンプと称す
る。）として数多くの構造が提案されてきた。その中で
も本発明と同様のバルブを用いない（バルブレス）マイ
クロポンプ構造として以下に示す構造のものが広く知ら
れている。
称）を送液するポンプ（一般にマイクロポンプと称す
る。）として数多くの構造が提案されてきた。その中で
も本発明と同様のバルブを用いない（バルブレス）マイ
クロポンプ構造として以下に示す構造のものが広く知ら
れている。
【０００３】図５は従来のバルブレスマイクロポンプの
要部断面とその液送原理を示した図であり、図６は従来
のバルブレスマイクロポンプを構成する一部品である圧
力室部品の斜視図である。図５、図６を用いて従来のバ
ルブレスポンプについて説明を行う。
要部断面とその液送原理を示した図であり、図６は従来
のバルブレスマイクロポンプを構成する一部品である圧
力室部品の斜視図である。図５、図６を用いて従来のバ
ルブレスポンプについて説明を行う。
【０００４】図６に示すように圧力室部品１３０には流
体を外部から吸い込む流入口１１２ｂと、流体に加圧・
減圧を行うための２つの圧力室、第１圧力室１１０ａお
よび第２圧力室１１０ｂと、その２つの圧力室間を液流
通をするために設けられた流路１１３ｂと、外部に流体
を送り出すための流出口１１１ｂとが構成されている。
この圧力室部品１３０はプラスチック材料からなり、射
出成形法によって形成されていた。
体を外部から吸い込む流入口１１２ｂと、流体に加圧・
減圧を行うための２つの圧力室、第１圧力室１１０ａお
よび第２圧力室１１０ｂと、その２つの圧力室間を液流
通をするために設けられた流路１１３ｂと、外部に流体
を送り出すための流出口１１１ｂとが構成されている。
この圧力室部品１３０はプラスチック材料からなり、射
出成形法によって形成されていた。
【０００５】圧力室部品１３０の２つの圧力室が開放し
た側の面（図６中斜線で示す面）には薄板状のダイアフ
ラム３００ｂが接合される。ダイアフラム３００ｂには
一般に珪素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラスチック
材料等が用いられていた。また、圧力室部品１３０とダ
イアフラム３００ｂとの接合には接着剤による接合が使
われていた。
た側の面（図６中斜線で示す面）には薄板状のダイアフ
ラム３００ｂが接合される。ダイアフラム３００ｂには
一般に珪素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラスチック
材料等が用いられていた。また、圧力室部品１３０とダ
イアフラム３００ｂとの接合には接着剤による接合が使
われていた。
【０００６】図５に示すように第１圧力室１１０ａ、第
２圧力室１１０ｂの下部にはダイアフラム３００を挟ん
で第１圧電素子４００ａ、第２圧電素子４００ｂがそれ
ぞれ構成される。これらの圧電素子の電歪効果によって
ダイアフラム３００ｂが撓み、第１圧力室１１０ａ、第
２圧力室１１０ｂそれぞれの圧力室内の流体に加圧・減
圧の作用を行う。
２圧力室１１０ｂの下部にはダイアフラム３００を挟ん
で第１圧電素子４００ａ、第２圧電素子４００ｂがそれ
ぞれ構成される。これらの圧電素子の電歪効果によって
ダイアフラム３００ｂが撓み、第１圧力室１１０ａ、第
２圧力室１１０ｂそれぞれの圧力室内の流体に加圧・減
圧の作用を行う。
【０００７】図５に示す従来のマイクロポンプの動作原
理を以下に示す。まずはじめに、第１圧電素子４００ａ
に電圧を駆けることによって第１圧電素子４００ａを図
５（ａ）のように歪ませる。そうすることによって流入
口１１２ｂ側の第１圧力室１１０ａの下部に配置されて
いるダイアフラム３００ｂが撓み、第１圧力室１１０ａ
内の流体に加圧を行う。その結果、加圧された流体は矢
印に示すように流路１１３ｂを通って第２圧力室１１０
ｂ内に送り込まれる。
理を以下に示す。まずはじめに、第１圧電素子４００ａ
に電圧を駆けることによって第１圧電素子４００ａを図
５（ａ）のように歪ませる。そうすることによって流入
口１１２ｂ側の第１圧力室１１０ａの下部に配置されて
いるダイアフラム３００ｂが撓み、第１圧力室１１０ａ
内の流体に加圧を行う。その結果、加圧された流体は矢
印に示すように流路１１３ｂを通って第２圧力室１１０
ｂ内に送り込まれる。
【０００８】その次に、第２圧電素子４００ｂに電圧を
駆け、歪ませることによって、ダイアフラム３００ｂを
撓ませ、第２圧力室１１０ｂ内の流体を加圧する（図５
（ｂ））。この時、第１圧電素子４００ａは図５（ａ）
の状態から引き続き歪んだ状態にある。そのため第１圧
力室１１０ａ内は加圧状態にあり、よって第２圧力室１
１０ｂ内の加圧された流体は、主に流出口１１１ｂをと
おって外部に流出することになる。
駆け、歪ませることによって、ダイアフラム３００ｂを
撓ませ、第２圧力室１１０ｂ内の流体を加圧する（図５
（ｂ））。この時、第１圧電素子４００ａは図５（ａ）
の状態から引き続き歪んだ状態にある。そのため第１圧
力室１１０ａ内は加圧状態にあり、よって第２圧力室１
１０ｂ内の加圧された流体は、主に流出口１１１ｂをと
おって外部に流出することになる。
【０００９】その後、第１圧電素子４００ａを無電界状
態にし、歪みのない状態に戻す（図５（ｃ））。すると
第１圧力室１１０ａ内の体積が増し、第１圧力室１１０
ａ内が減圧される。その結果、流入口１１２ｂから外部
の流体を第１圧力室１１０ａ内に流れ込ますことができ
る。
態にし、歪みのない状態に戻す（図５（ｃ））。すると
第１圧力室１１０ａ内の体積が増し、第１圧力室１１０
ａ内が減圧される。その結果、流入口１１２ｂから外部
の流体を第１圧力室１１０ａ内に流れ込ますことができ
る。
【００１０】その後、再び図５（ａ）の状態にすること
によって、第１圧力室１１０ａ内の流体が第２圧力室１
１０ｂ内に送り込まれる。このように、図５（ａ）→図
５（ｂ）→図５（ｃ）→図５（ａ）を繰り返すことによ
って、流入口１１２ｂから外部の流体を吸い込み、流出
口１１１ｂから外部に流体を送り出すのが、従来最も一
般的なマイクロポンプであった。
によって、第１圧力室１１０ａ内の流体が第２圧力室１
１０ｂ内に送り込まれる。このように、図５（ａ）→図
５（ｂ）→図５（ｃ）→図５（ａ）を繰り返すことによ
って、流入口１１２ｂから外部の流体を吸い込み、流出
口１１１ｂから外部に流体を送り出すのが、従来最も一
般的なマイクロポンプであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロポンプ
は複数個の圧電素子と複数個の圧力室を有しており、そ
れぞれの駆動と加圧減圧に位相差を設けることによっ
て、マイクロポンプを動作させていた。そのため、構成
が複雑であり、小型化が難しいという課題をもってい
た。
は複数個の圧電素子と複数個の圧力室を有しており、そ
れぞれの駆動と加圧減圧に位相差を設けることによっ
て、マイクロポンプを動作させていた。そのため、構成
が複雑であり、小型化が難しいという課題をもってい
た。
【００１２】また高価な圧電素子を複数個必要とするた
め、低コスト化に不向きであるという課題をもってい
た。
め、低コスト化に不向きであるという課題をもってい
た。
【００１３】本発明は小型で安価なマイクロポンプとそ
の製造方法を提供することを目的としている。
の製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のマイクロポンプは、流体の加圧を行う圧力
室と、該圧力室と連通して構成される流入口及び流出口
とを有し、該圧力室、該流入口、該流出口の側面を囲う
ようにして形成される圧力室側壁と、該圧力室、該流入
口、該流出口の圧力室側壁に囲われていない一方の面を
覆うようにして形成される圧力室上板と、該圧力室、該
流入口、該流出口の圧力側壁に囲われていない他方の面
に形成され、少なくとも一部が板厚方向に振動するダイ
アフラムとを有するマイクロポンプであって、前記圧力
室上板の前記圧力室が構成される面の少なくとも一部に
前記流出口に向かって傾斜をなしている傾斜壁が形成さ
れていることを特徴としている。
め、本発明のマイクロポンプは、流体の加圧を行う圧力
室と、該圧力室と連通して構成される流入口及び流出口
とを有し、該圧力室、該流入口、該流出口の側面を囲う
ようにして形成される圧力室側壁と、該圧力室、該流入
口、該流出口の圧力室側壁に囲われていない一方の面を
覆うようにして形成される圧力室上板と、該圧力室、該
流入口、該流出口の圧力側壁に囲われていない他方の面
に形成され、少なくとも一部が板厚方向に振動するダイ
アフラムとを有するマイクロポンプであって、前記圧力
室上板の前記圧力室が構成される面の少なくとも一部に
前記流出口に向かって傾斜をなしている傾斜壁が形成さ
れていることを特徴としている。
【００１５】さらに本発明のマイクロポンプの製造方法
は、流体の加圧を行う圧力室と、該圧力室と連通して構
成される流入口及び流出口とを有し、該圧力室、該流入
口、該流出口の側面を囲うようにして形成される圧力室
側壁と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧力室側壁に
囲われていない一方の面を覆うようにして形成され、少
なくとも一部に傾斜壁を有した圧力室上板と、該圧力
室、該流入口、該流出口の圧力側壁に囲われていない他
方の面に形成され、少なくとも一部が板厚方向に振動す
るダイアフラムとを有するマイクロポンプの製造方法で
あって、前記傾斜壁を有する圧力室上板が、所望の形状
にパターン化された不透明膜が形成されている透明基板
上に感光不溶性材料層を塗被する工程と、前記透明基板
を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対して所望の角
度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を
露光する工程と、前記感光不溶性材料層を現像する工程
とから形成されることを特徴としている。
は、流体の加圧を行う圧力室と、該圧力室と連通して構
成される流入口及び流出口とを有し、該圧力室、該流入
口、該流出口の側面を囲うようにして形成される圧力室
側壁と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧力室側壁に
囲われていない一方の面を覆うようにして形成され、少
なくとも一部に傾斜壁を有した圧力室上板と、該圧力
室、該流入口、該流出口の圧力側壁に囲われていない他
方の面に形成され、少なくとも一部が板厚方向に振動す
るダイアフラムとを有するマイクロポンプの製造方法で
あって、前記傾斜壁を有する圧力室上板が、所望の形状
にパターン化された不透明膜が形成されている透明基板
上に感光不溶性材料層を塗被する工程と、前記透明基板
を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対して所望の角
度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を
露光する工程と、前記感光不溶性材料層を現像する工程
とから形成されることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を以下に説明
する。図１は本発明のマイクロポンプの構成を示す図で
ある。本発明のマイクロポンプは、傾斜壁３０が形成さ
れている圧力室上板１００と、流出口１１１、圧力室、
流入口（図１において圧力室、流入口は破線で図示され
ている部分である。）を構成しダイアフラム３００が一
体で形成されている圧力室側壁１２０と、圧電素子４０
０が配設されている基台５００によって構成されてい
る。
する。図１は本発明のマイクロポンプの構成を示す図で
ある。本発明のマイクロポンプは、傾斜壁３０が形成さ
れている圧力室上板１００と、流出口１１１、圧力室、
流入口（図１において圧力室、流入口は破線で図示され
ている部分である。）を構成しダイアフラム３００が一
体で形成されている圧力室側壁１２０と、圧電素子４０
０が配設されている基台５００によって構成されてい
る。
【００１７】圧力室上板１００と圧力室側壁１２０との
間、ダイアフラム３００と圧電素子４００との間はそれ
ぞれ接着によって接合がなされる。この時なされる接着
方法としては、スクリーン印刷法による接着、凸版印刷
法による接着などが挙げられるが、本発明においてはど
のような接着方法を用いてもかまわない。
間、ダイアフラム３００と圧電素子４００との間はそれ
ぞれ接着によって接合がなされる。この時なされる接着
方法としては、スクリーン印刷法による接着、凸版印刷
法による接着などが挙げられるが、本発明においてはど
のような接着方法を用いてもかまわない。
【００１８】本実施の形態では、図１に示すように複数
の傾斜壁３０は圧力室上板１００上に均等に並んで配置
されており、かつ、それらは２ヶ所に分離して配置され
ている。これらの傾斜壁３０は、圧力室上板１００と圧
力室側壁１２０の接合の結果、流出口１１１、流入口１
１２内に配置されるように設計されており、その際傾斜
壁３０は流入口１１２から流出口１１１に向かって３０
〜６０度の角度、望ましくは４５度の角度で傾斜して構
成されている。
の傾斜壁３０は圧力室上板１００上に均等に並んで配置
されており、かつ、それらは２ヶ所に分離して配置され
ている。これらの傾斜壁３０は、圧力室上板１００と圧
力室側壁１２０の接合の結果、流出口１１１、流入口１
１２内に配置されるように設計されており、その際傾斜
壁３０は流入口１１２から流出口１１１に向かって３０
〜６０度の角度、望ましくは４５度の角度で傾斜して構
成されている。
【００１９】圧力室１１０の下部にはダイアフラム３０
０を挟んで、圧電素子４００が配置される。圧電素子４
００はその伸縮によって圧力室１１０内の容積変化を生
じさせ圧力室１１０内の流体（以降の説明において、流
体とはすべて液体と気体の総称の事を指す。）に加圧を
行うためのものである。
０を挟んで、圧電素子４００が配置される。圧電素子４
００はその伸縮によって圧力室１１０内の容積変化を生
じさせ圧力室１１０内の流体（以降の説明において、流
体とはすべて液体と気体の総称の事を指す。）に加圧を
行うためのものである。
【００２０】図２は本発明のマイクロポンプの動作を示
した概略図である。基台５００に固定された圧電素子４
００に電圧変化を生じさせることによって、圧電素子４
００は図２のように上下方向に伸縮する。基台５００は
剛体であるためこの伸縮は主にダイアフラム３００方向
に生じる。これにより薄板上のダイアフラム３００には
図中の破線で示すようなたわみが生じ、圧力室１１０内
の容積変化をもたらす。この容積変化により圧力室１１
０内の流体は加圧され、その加圧された流体は圧力室１
１０内から押し出ようとする。
した概略図である。基台５００に固定された圧電素子４
００に電圧変化を生じさせることによって、圧電素子４
００は図２のように上下方向に伸縮する。基台５００は
剛体であるためこの伸縮は主にダイアフラム３００方向
に生じる。これにより薄板上のダイアフラム３００には
図中の破線で示すようなたわみが生じ、圧力室１１０内
の容積変化をもたらす。この容積変化により圧力室１１
０内の流体は加圧され、その加圧された流体は圧力室１
１０内から押し出ようとする。
【００２１】当然、圧力室１１０内で加圧された流体は
流体抵抗の小さい方に向かって流れようとする。本発明
のマイクロポンプは図２に示すように流入口１１２およ
び流出口１１１の上部にそれぞれ傾斜壁３０を形成した
点が最も特徴としているところである。傾斜壁３０は流
入口１１２から流出口１１１に向かって傾いて形成され
ている。こうした構造にすることで、圧力室１１０内の
加圧された流体は流出口１１１方向には流れやすく、そ
の反対の流入口１１２方向には流れ難くすることができ
る。すなわち流体抵抗に方向性を与えた構造といえる。
流体抵抗の小さい方に向かって流れようとする。本発明
のマイクロポンプは図２に示すように流入口１１２およ
び流出口１１１の上部にそれぞれ傾斜壁３０を形成した
点が最も特徴としているところである。傾斜壁３０は流
入口１１２から流出口１１１に向かって傾いて形成され
ている。こうした構造にすることで、圧力室１１０内の
加圧された流体は流出口１１１方向には流れやすく、そ
の反対の流入口１１２方向には流れ難くすることができ
る。すなわち流体抵抗に方向性を与えた構造といえる。
【００２２】もしこの傾斜壁３０が無かったとすると、
圧力室１１０内で加圧された流体は流出口１１１にも流
入口１１２にも同等に流れることになり、ポンプとして
の役目をなさない。
圧力室１１０内で加圧された流体は流出口１１１にも流
入口１１２にも同等に流れることになり、ポンプとして
の役目をなさない。
【００２３】また本実施形態のような構造のマイクロポ
ンプの場合、流入口１１２においては外部から圧力室１
１０内に流体が入りやすい構造であり、逆に流出口１１
１においては外部から圧力室１１０内に流体が入り難い
構造であるといえる。
ンプの場合、流入口１１２においては外部から圧力室１
１０内に流体が入りやすい構造であり、逆に流出口１１
１においては外部から圧力室１１０内に流体が入り難い
構造であるといえる。
【００２４】このように本発明のマイクロポンプでは、
外部からの流体は流入口１１２から圧力室１１０内に送
られ、圧力室１１０内の流体は流出口１１１から押し出
される一連の流れを作り出すことができ、ポンプとして
の役目を十分に果たす。
外部からの流体は流入口１１２から圧力室１１０内に送
られ、圧力室１１０内の流体は流出口１１１から押し出
される一連の流れを作り出すことができ、ポンプとして
の役目を十分に果たす。
【００２５】また、本発明の特徴とする圧力室上板に傾
斜壁を設けたことで、圧力室の幅（圧力室側壁１２０間
の間隔）を十分に狭くする事が可能である。例えば圧力
室側壁に傾斜壁を設けた場合、すなわち流路の側面に突
起部を設けた場合、その側面に設けた突起部の大きさだ
け圧力室間隔を広げる必要が生じ、小型化に対応できな
くなってしまうが、本発明の場合、十分に小型なマイク
ロポンプを達成できる。
斜壁を設けたことで、圧力室の幅（圧力室側壁１２０間
の間隔）を十分に狭くする事が可能である。例えば圧力
室側壁に傾斜壁を設けた場合、すなわち流路の側面に突
起部を設けた場合、その側面に設けた突起部の大きさだ
け圧力室間隔を広げる必要が生じ、小型化に対応できな
くなってしまうが、本発明の場合、十分に小型なマイク
ロポンプを達成できる。
【００２６】次に本発明のマイクロポンプの製造方法の
一実施形態を説明する。まずはじめに傾斜壁を有する圧
力室上板の形成方法について説明する。図３は本発明の
傾斜壁を有する圧力室上板の形成方法を示した断面図で
ある。
一実施形態を説明する。まずはじめに傾斜壁を有する圧
力室上板の形成方法について説明する。図３は本発明の
傾斜壁を有する圧力室上板の形成方法を示した断面図で
ある。
【００２７】まず、図３（ａ）に示すように透明基板１
０上に形成しようとする傾斜壁３０の平面形状が切り抜
かれた形状で不透明膜２０を形成する。さらにその上面
に感光不溶性材料４０を塗布する。本実施の形態では透
明基板１０に０．４ｍｍ厚の硼珪酸からなるガラス基板
を使用し、不透明膜２０にはスパッタリング法で０．２
μｍの厚みで成膜したクロム（Ｃｒ）膜を、感光不溶性
材料４０には５０μｍの厚みでスピンコート法で塗布し
たＪＳＲ社製厚膜ネガ型レジスト（商品名ＴＨＢ−１３
０Ｎ）をそれぞれ用いた。 ５０μｍ厚の感光不溶性材
料４０は１０００ｒｐｍの回転数で１０秒間のスピンコ
ート処理を行うことによって形成できた。
０上に形成しようとする傾斜壁３０の平面形状が切り抜
かれた形状で不透明膜２０を形成する。さらにその上面
に感光不溶性材料４０を塗布する。本実施の形態では透
明基板１０に０．４ｍｍ厚の硼珪酸からなるガラス基板
を使用し、不透明膜２０にはスパッタリング法で０．２
μｍの厚みで成膜したクロム（Ｃｒ）膜を、感光不溶性
材料４０には５０μｍの厚みでスピンコート法で塗布し
たＪＳＲ社製厚膜ネガ型レジスト（商品名ＴＨＢ−１３
０Ｎ）をそれぞれ用いた。 ５０μｍ厚の感光不溶性材
料４０は１０００ｒｐｍの回転数で１０秒間のスピンコ
ート処理を行うことによって形成できた。
【００２８】上記の不透明膜２０のパターン化は一般に
よく使われているフォトリソグラフィー法とエッチング
法を用いて行った。図４は不透明膜２０のパターン化方
法を示した図である。まず透明基板１０上にスパッタリ
ング法によって上述のように０．２μｍの厚みで不透明
膜２１の成膜を行う（図４（ａ））。その時のスパッタ
リング成膜条件はＲＦ出力が４５０Ｗ、アルゴン（Ａ
ｒ）ガス圧が１．０Ｐａ、成膜時間が５分であった。
よく使われているフォトリソグラフィー法とエッチング
法を用いて行った。図４は不透明膜２０のパターン化方
法を示した図である。まず透明基板１０上にスパッタリ
ング法によって上述のように０．２μｍの厚みで不透明
膜２１の成膜を行う（図４（ａ））。その時のスパッタ
リング成膜条件はＲＦ出力が４５０Ｗ、アルゴン（Ａ
ｒ）ガス圧が１．０Ｐａ、成膜時間が５分であった。
【００２９】次に図４（ｂ）に示すように不透明膜２１
上に感光可溶性材料５１を塗布し、露光マスク６０を介
して紫外光を露光する。すると任意の部分が露光され
る。本実施の形態では感光可溶性材料５１にヘキスト社
製ポジ型レジスト（商品名ＡＺ−４３３０）を用い、ス
ピンコート法で３μｍの厚みに塗布した後、所望の形状
が施された露光マスク６０を介して、１００ｍＪ／ｃｍ
2 の露光量で部分的に露光を行った。
上に感光可溶性材料５１を塗布し、露光マスク６０を介
して紫外光を露光する。すると任意の部分が露光され
る。本実施の形態では感光可溶性材料５１にヘキスト社
製ポジ型レジスト（商品名ＡＺ−４３３０）を用い、ス
ピンコート法で３μｍの厚みに塗布した後、所望の形状
が施された露光マスク６０を介して、１００ｍＪ／ｃｍ
2 の露光量で部分的に露光を行った。
【００３０】次に専用の現像液で２分間現像を行うこと
で図４（ｃ）に示すようにパターン化された感光可溶性
材料５０を得ることができる。
で図４（ｃ）に示すようにパターン化された感光可溶性
材料５０を得ることができる。
【００３１】その後、硝酸系エッチャントを用いてエッ
チングを行い、Ｃｒからなる不透明膜２１がパターン化
される（図４（ｄ））。最後に感光可溶性材料５０をア
セトンで溶解することにより、パターン化された不透明
膜２０が形成された透明基板１０が完成する。
チングを行い、Ｃｒからなる不透明膜２１がパターン化
される（図４（ｄ））。最後に感光可溶性材料５０をア
セトンで溶解することにより、パターン化された不透明
膜２０が形成された透明基板１０が完成する。
【００３２】図３（ａ）の状態の後、本実施の形態で
は、図３（ｂ）に示すように透明基板１０の感光不溶性
材料４０の塗被されていない他方の面側から紫外光を照
射し、透明基板１０を介して感光不溶性材料４０を露光
する。このような露光方法を一般にバック露光法と称す
る。この時、不透明膜２０は露光マスクの役目をし感光
不溶性材料４０には露光部分と未露光部分が生じる。
は、図３（ｂ）に示すように透明基板１０の感光不溶性
材料４０の塗被されていない他方の面側から紫外光を照
射し、透明基板１０を介して感光不溶性材料４０を露光
する。このような露光方法を一般にバック露光法と称す
る。この時、不透明膜２０は露光マスクの役目をし感光
不溶性材料４０には露光部分と未露光部分が生じる。
【００３３】本実施の形態では、透明基板１０の平面に
対して所定の角度（以後この角度を露光角θと称する事
にする。）だけ傾いた方向から紫外光を照射させた。本
実施の形態では露光角θを４５度に設定し、６００ｍＪ
／ｃｍ2 の露光量で露光した。
対して所定の角度（以後この角度を露光角θと称する事
にする。）だけ傾いた方向から紫外光を照射させた。本
実施の形態では露光角θを４５度に設定し、６００ｍＪ
／ｃｍ2 の露光量で露光した。
【００３４】最後に、図３（ｂ）の露光によって部分的
に感光された感光不溶性材料４０を専用現像液を用いて
現像した。その結果図３（ｃ）に示されるような透明基
板１０の平面に対して４５度の傾斜した傾斜壁３０を形
成することができた。なお本実施の形態では、４０℃の
ＴＨＢ−１３０Ｎ専用現像液を感光不溶性材料４０に吹
き付けるスプレー方式の現像方法を用い、現像時間を５
分間とした。以上によってガラスからなる透明基板１
０、Ｃｒからなる不透明膜２０及び感光不溶性材料から
なる傾斜壁３０で構成される傾斜壁を有する圧力室上板
が完成する。
に感光された感光不溶性材料４０を専用現像液を用いて
現像した。その結果図３（ｃ）に示されるような透明基
板１０の平面に対して４５度の傾斜した傾斜壁３０を形
成することができた。なお本実施の形態では、４０℃の
ＴＨＢ−１３０Ｎ専用現像液を感光不溶性材料４０に吹
き付けるスプレー方式の現像方法を用い、現像時間を５
分間とした。以上によってガラスからなる透明基板１
０、Ｃｒからなる不透明膜２０及び感光不溶性材料から
なる傾斜壁３０で構成される傾斜壁を有する圧力室上板
が完成する。
【００３５】上述の方法によって傾斜角度が４５度で、
透明基板１０からの高さが５０μｍ、壁の厚みが５０μ
ｍの傾斜壁３０を形成することができた。本実施の形態
ではこの傾斜壁３０を、流入口１１２と流出口１１１に
接合される圧力室上板１００上に、それぞれ１００μｍ
間隔で１０個並べて形成した（なお図１、図２では本発
明をわかりやすく示すために傾斜壁３０は３個ずつしか
描かれていない。）。形成する傾斜壁３０の個数および
間隔は必要とするマイクロポンプの性能に応じて任意に
選ばれる。
透明基板１０からの高さが５０μｍ、壁の厚みが５０μ
ｍの傾斜壁３０を形成することができた。本実施の形態
ではこの傾斜壁３０を、流入口１１２と流出口１１１に
接合される圧力室上板１００上に、それぞれ１００μｍ
間隔で１０個並べて形成した（なお図１、図２では本発
明をわかりやすく示すために傾斜壁３０は３個ずつしか
描かれていない。）。形成する傾斜壁３０の個数および
間隔は必要とするマイクロポンプの性能に応じて任意に
選ばれる。
【００３６】本傾斜壁３０の形成方法で用いられるフォ
トリソグラフィー法という手法は微細な形状を高い寸法
精度で形成できるという点が特徴であり、数μｍ程度の
高さの傾斜壁３０を形成することも可能である。これは
切削加工法やレーザー加工法では得られない特徴であ
る。切削加工法もレーザー加工法も微細形状を高い寸法
精度で加工することは不得手である。このように、圧力
室１１０の大きさに合わせて幅広い最適な傾斜壁３０を
設計が可能であり、それにより多様なマイクロポンプの
設計が可能となる。
トリソグラフィー法という手法は微細な形状を高い寸法
精度で形成できるという点が特徴であり、数μｍ程度の
高さの傾斜壁３０を形成することも可能である。これは
切削加工法やレーザー加工法では得られない特徴であ
る。切削加工法もレーザー加工法も微細形状を高い寸法
精度で加工することは不得手である。このように、圧力
室１１０の大きさに合わせて幅広い最適な傾斜壁３０を
設計が可能であり、それにより多様なマイクロポンプの
設計が可能となる。
【００３７】次にＳｉＯ2 からなる非導電性保護膜とＳ
ｉ基板で構成される圧力室側壁１２０と、Ａｕからなる
導電性保護膜とＮｉメッキ層で構成されるダイアフラム
３００を一体で形成した。形成された圧力室側壁１２０
は３０１μｍの高さを有しており、この圧力室側壁１２
０の寸法は従来よりも小型のマイクロポンプを考慮した
寸法である。
ｉ基板で構成される圧力室側壁１２０と、Ａｕからなる
導電性保護膜とＮｉメッキ層で構成されるダイアフラム
３００を一体で形成した。形成された圧力室側壁１２０
は３０１μｍの高さを有しており、この圧力室側壁１２
０の寸法は従来よりも小型のマイクロポンプを考慮した
寸法である。
【００３８】上述のように本実施の形態では、ダイアフ
ラム３００は０．２μｍ厚のＡｕ膜と５μｍ厚のＮｉメ
ッキ層の積層構造で構成されている。Ａｕ、Ｎｉともに
ＫＯＨ水溶液に対して十分な耐食性を有していることで
ダイアフラム３００の形成に適していたからである。ま
たさらには、Ａｕ、Ｎｉともに軟性の材料であることも
ダイアフラム３００の材料として選ばれた大きな要因で
もある。ダイアフラム３００の撓み量を増大させ圧力室
１１０内の容積変化を大きくするためには、ダイアフラ
ム３００が柔らかくなくてはならないからである。
ラム３００は０．２μｍ厚のＡｕ膜と５μｍ厚のＮｉメ
ッキ層の積層構造で構成されている。Ａｕ、Ｎｉともに
ＫＯＨ水溶液に対して十分な耐食性を有していることで
ダイアフラム３００の形成に適していたからである。ま
たさらには、Ａｕ、Ｎｉともに軟性の材料であることも
ダイアフラム３００の材料として選ばれた大きな要因で
もある。ダイアフラム３００の撓み量を増大させ圧力室
１１０内の容積変化を大きくするためには、ダイアフラ
ム３００が柔らかくなくてはならないからである。
【００３９】圧電素子及び基台については、従来より行
われている機械加工法、射出成型法などを用いてそれぞ
れ形成を行い、個々の部品が形成された後、接着によっ
てそれぞれの接合が行われ本発明のマイクロポンプが完
成する。以上が本発明のマイクロポンプの製造方法であ
る。なお、本発明のマイクロポンプの製造方法の中で最
も特徴とするところは、傾斜壁を有する圧力室上板の形
成方法であり、その形成方法に斜めから露光を行うバッ
ク露光法を用いた点である。
われている機械加工法、射出成型法などを用いてそれぞ
れ形成を行い、個々の部品が形成された後、接着によっ
てそれぞれの接合が行われ本発明のマイクロポンプが完
成する。以上が本発明のマイクロポンプの製造方法であ
る。なお、本発明のマイクロポンプの製造方法の中で最
も特徴とするところは、傾斜壁を有する圧力室上板の形
成方法であり、その形成方法に斜めから露光を行うバッ
ク露光法を用いた点である。
【００４０】
【発明の効果】本発明のマイクロポンプによると、従来
のマイクロポンプのように複数個の圧電素子と複数個の
圧力室を有する必要が無く、構成が簡単であり、小型化
が容易である。
のマイクロポンプのように複数個の圧電素子と複数個の
圧力室を有する必要が無く、構成が簡単であり、小型化
が容易である。
【００４１】また高価な圧電素子の構成数を減らすこと
ができるため、低コスト化が可能である。
ができるため、低コスト化が可能である。
【００４２】以上のように本発明のマイクロポンプによ
れば、小型で安価なマイクロポンプを達成することがで
きる。
れば、小型で安価なマイクロポンプを達成することがで
きる。
【００４３】さらに本発明のマイクロポンプの製造方法
によれば、小型で安価なマイクロポンプを製造すること
ができる。
によれば、小型で安価なマイクロポンプを製造すること
ができる。
【図１】本発明のマイクロポンプの構成図である。
【図２】本発明のマイクロポンプの動作を示す概略図で
ある。
ある。
【図３】本発明のマイクロポンプの構成部品である傾斜
壁を有する圧力室上板の形成方法を示した図である。
壁を有する圧力室上板の形成方法を示した図である。
【図４】一般的なフォトリソグラフィー法とエッチング
法を用いた不透明膜のパターニング方法を示した図であ
る。
法を用いた不透明膜のパターニング方法を示した図であ
る。
【図５】従来のマイクロポンプの構成とその動作原理を
示した概略図である。
示した概略図である。
【図６】従来のマイクロポンプの構成部品の一つである
圧力室部品の斜視図である。
圧力室部品の斜視図である。
１０ 透明基板 ２０、２１ 不透明膜 ３０ 傾斜壁 ４０ 感光不溶性材料 ５０、５１ 感光可溶性材料 ６０ 露光マスク １００ 圧力室上板 １１０、１１０ａ、１１０ｂ 圧力室 １１１、１１１ｂ 流出口 １１２、１１２ｂ 流入口 １１３ｂ 流路 １２０ 圧力室側壁 １３０ 圧力室部品 ３００、３００ｂ ダイアフラム ４００、４００ａ、４００ｂ 圧電素子 ５００ 基台
Claims (2)
- 【請求項１】 流体の加圧を行う圧力室と、該圧力室と
連通して構成される流入口及び流出口とを有し、該圧力
室、該流入口、該流出口の側面を囲うようにして形成さ
れる圧力室側壁と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧
力室側壁に囲われていない一方の面を覆うようにして形
成される圧力室上板と、該圧力室、該流入口、該流出口
の圧力側壁に囲われていない他方の面に形成され、少な
くとも一部が板厚方向に振動するダイアフラムとを有す
るマイクロポンプであって、 前記圧力室上板の前記圧力室が構成される面の少なくと
も一部に前記流出口に向かって傾斜をなしている傾斜壁
が形成されていることを特徴とするマイクロポンプ。 - 【請求項２】 流体の加圧を行う圧力室と、該圧力室と
連通して構成される流入口及び流出口とを有し、該圧力
室、該流入口、該流出口の側面を囲うようにして形成さ
れる圧力室側壁と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧
力室側壁に囲われていない一方の面を覆うようにして形
成され、少なくとも一部に傾斜壁を有した圧力室上板
と、該圧力室、該流入口、該流出口の圧力側壁に囲われ
ていない他方の面に形成され、少なくとも一部が板厚方
向に振動するダイアフラムとを有するマイクロポンプの
製造方法であって、 前記傾斜壁を有する圧力室上板が、所望の形状にパター
ン化された不透明膜が形成されている透明基板上に感光
不溶性材料層を塗被する工程と、 前記透明基板を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対
して所望の角度で光を照射することによって前記感光不
溶性材料層を露光する工程と、 前記感光不溶性材料層を現像する工程とから形成される
ことを特徴とするマイクロポンプの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257827A JP2000087862A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | マイクロポンプ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257827A JP2000087862A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | マイクロポンプ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000087862A true JP2000087862A (ja) | 2000-03-28 |
| JP2000087862A5 JP2000087862A5 (ja) | 2005-10-20 |
Family
ID=17311688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10257827A Pending JP2000087862A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | マイクロポンプ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000087862A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003033399A1 (fr) * | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Dispositif d'entrainement |
| US6761028B2 (en) | 2001-10-15 | 2004-07-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Drive device |
| WO2005012729A1 (ja) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Nec Corporation | ダイヤフラムポンプおよび該ダイヤフラムポンプを備えた冷却システム |
| EP1622198A3 (en) * | 2004-07-28 | 2007-04-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Substrate mounted with electronic element thereon and liquid ejection head including the substrate |
| CN100335784C (zh) * | 2003-12-05 | 2007-09-05 | 清华大学 | 微型薄膜泵 |
| WO2009050990A1 (ja) * | 2007-10-16 | 2009-04-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電マイクロブロア |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10257827A patent/JP2000087862A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003033399A1 (fr) * | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Dispositif d'entrainement |
| US6761028B2 (en) | 2001-10-15 | 2004-07-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Drive device |
| WO2005012729A1 (ja) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Nec Corporation | ダイヤフラムポンプおよび該ダイヤフラムポンプを備えた冷却システム |
| CN100335784C (zh) * | 2003-12-05 | 2007-09-05 | 清华大学 | 微型薄膜泵 |
| EP1622198A3 (en) * | 2004-07-28 | 2007-04-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Substrate mounted with electronic element thereon and liquid ejection head including the substrate |
| US7352591B2 (en) | 2004-07-28 | 2008-04-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Substrate mounted with electronic element thereon and liquid ejection head including the substrate |
| US7558071B2 (en) | 2004-07-28 | 2009-07-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Substrate mounted with electronic element thereon |
| WO2009050990A1 (ja) * | 2007-10-16 | 2009-04-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電マイクロブロア |
| JPWO2009050990A1 (ja) * | 2007-10-16 | 2011-03-03 | 株式会社村田製作所 | 圧電マイクロブロア |
| US7972124B2 (en) | 2007-10-16 | 2011-07-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric micro-blower |
| JP5012889B2 (ja) * | 2007-10-16 | 2012-08-29 | 株式会社村田製作所 | 圧電マイクロブロア |
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