JP2000266229A - 半導体マイクロバルブ - Google Patents
半導体マイクロバルブInfo
- Publication number
- JP2000266229A JP2000266229A JP6920299A JP6920299A JP2000266229A JP 2000266229 A JP2000266229 A JP 2000266229A JP 6920299 A JP6920299 A JP 6920299A JP 6920299 A JP6920299 A JP 6920299A JP 2000266229 A JP2000266229 A JP 2000266229A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flexible portion
- flexible
- valve
- silicon substrate
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低消費電力で可撓部の変位量を大きくすること
ができる半導体マイクロバルブを提供する。 【解決手段】ダイアフラム状の可撓部２２は周部２２ｃ
がスペーサ３０を介してシリコン基板１０に結合されて
いる。可撓部２２の中央部には、シリコン基板１０に設
けられた弁座１３に離接して弁口１０ａを開閉する弁体
２３が形成されている。また、可撓部２２は、シリコン
により形成され、熱膨張を利用して可撓部２２を変形さ
せる駆動部（図示せず）が設けられており、可撓部２２
の湾曲量を制御できる。可撓部２２は、シリコン基板１
０との対向面において、弁体２３が設けられた中央部と
周部２２ｃとの間に、弁体２３を囲む同心円状の複数の
凹溝２２ｄが形成されている。
ができる半導体マイクロバルブを提供する。 【解決手段】ダイアフラム状の可撓部２２は周部２２ｃ
がスペーサ３０を介してシリコン基板１０に結合されて
いる。可撓部２２の中央部には、シリコン基板１０に設
けられた弁座１３に離接して弁口１０ａを開閉する弁体
２３が形成されている。また、可撓部２２は、シリコン
により形成され、熱膨張を利用して可撓部２２を変形さ
せる駆動部（図示せず）が設けられており、可撓部２２
の湾曲量を制御できる。可撓部２２は、シリコン基板１
０との対向面において、弁体２３が設けられた中央部と
周部２２ｃとの間に、弁体２３を囲む同心円状の複数の
凹溝２２ｄが形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体などの流体の
流量制御に用いられる半導体マイクロバルブに関するも
のである。
流量制御に用いられる半導体マイクロバルブに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、気体などの流体の流量制御に
用いられる半導体マイクロバルブとして、図４に示す構
成のものが提案されている（例えば、特表平４−５０６
３９２号公報、特開平７−４５３８号公報）。図４に示
した半導体マイクロバルブは、常開型のバルブであっ
て、厚み方向の一面（図４における上面）から他面（図
４における下面）にわたって貫通した貫通孔よりなる弁
口１０ａが形成されたシリコン基板１０と、中央部に弁
口１０ａを開閉する弁体２３が設けられ且つ周部２２ｃ
がスペーサ３０を介してシリコン基板１０の上記一面側
に結合され可撓性を有するダイアフラム状の可撓部２
２’とを備えている。なお、可撓部２２’の要所には、
流体の通る流通孔（図示せず）が形成されている。この
流通孔は、弁体２３により弁口１０ａが開かれた状態で
弁口１０ａと連通する。
用いられる半導体マイクロバルブとして、図４に示す構
成のものが提案されている（例えば、特表平４−５０６
３９２号公報、特開平７−４５３８号公報）。図４に示
した半導体マイクロバルブは、常開型のバルブであっ
て、厚み方向の一面（図４における上面）から他面（図
４における下面）にわたって貫通した貫通孔よりなる弁
口１０ａが形成されたシリコン基板１０と、中央部に弁
口１０ａを開閉する弁体２３が設けられ且つ周部２２ｃ
がスペーサ３０を介してシリコン基板１０の上記一面側
に結合され可撓性を有するダイアフラム状の可撓部２
２’とを備えている。なお、可撓部２２’の要所には、
流体の通る流通孔（図示せず）が形成されている。この
流通孔は、弁体２３により弁口１０ａが開かれた状態で
弁口１０ａと連通する。
【０００３】また、可撓部２２’には、熱膨張を利用し
て可撓部２２’を変形（湾曲）させる駆動部（図示せ
ず）が設けられており、可撓部２２’の湾曲量を制御で
きるようになっている。駆動部は、例えばバイメタルの
熱膨張による湾曲を利用する場合、可撓部２２’ととも
にバイメタルを構成するバイメタル素膜（図示せず）が
可撓部２２’上に形成されている。
て可撓部２２’を変形（湾曲）させる駆動部（図示せ
ず）が設けられており、可撓部２２’の湾曲量を制御で
きるようになっている。駆動部は、例えばバイメタルの
熱膨張による湾曲を利用する場合、可撓部２２’ととも
にバイメタルを構成するバイメタル素膜（図示せず）が
可撓部２２’上に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
成の半導体マイクロバルブでは、可撓部２２’が平板状
のダイアフラム構造の場合、可撓部２２’の周部２２ｃ
による引張り応力のために可撓部２２’の大きな変位量
（弁体２３の大きな変位量）が得にくく、可撓部２２’
の変位量を大きくするには駆動部へ供給する電力が大き
くなってしまうという不具合があった。
成の半導体マイクロバルブでは、可撓部２２’が平板状
のダイアフラム構造の場合、可撓部２２’の周部２２ｃ
による引張り応力のために可撓部２２’の大きな変位量
（弁体２３の大きな変位量）が得にくく、可撓部２２’
の変位量を大きくするには駆動部へ供給する電力が大き
くなってしまうという不具合があった。
【０００５】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、低消費電力で可撓部の変位量を大き
くすることができる半導体マイクロバルブを提供するこ
とにある。
あり、その目的は、低消費電力で可撓部の変位量を大き
くすることができる半導体マイクロバルブを提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、厚み方向の一面から他面にわた
って弁口が形成された半導体基板と、半導体基板の上記
一面側に結合された支持部に支持されたダイアフラム状
の可撓部と、可撓部の中央部に設けられ半導体基板の上
記一面側において上記弁口を開閉する弁体と、可撓部に
設けられ可撓部を変形させる駆動部とを備え、可撓部を
撓みやすくする凹溝が形成されてなることを特徴とする
ものであり、従来の平板状のダイアフラム構造に比べて
可撓部を撓みやすくすることができるので、低消費電力
で可撓部の変位量を大きくすることができる。
目的を達成するために、厚み方向の一面から他面にわた
って弁口が形成された半導体基板と、半導体基板の上記
一面側に結合された支持部に支持されたダイアフラム状
の可撓部と、可撓部の中央部に設けられ半導体基板の上
記一面側において上記弁口を開閉する弁体と、可撓部に
設けられ可撓部を変形させる駆動部とを備え、可撓部を
撓みやすくする凹溝が形成されてなることを特徴とする
ものであり、従来の平板状のダイアフラム構造に比べて
可撓部を撓みやすくすることができるので、低消費電力
で可撓部の変位量を大きくすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本実施形態の半導体マイクロバル
ブの基本構成は図４に示した従来構成と略同じであっ
て、図１に示すように、厚み方向の一面（図１（ａ）に
おける上面）から他面（図１（ａ）における下面）にわ
たって貫通する貫通孔よりなる弁口１０ａが形成された
シリコン基板１０と、中央部に弁口１０ａを開閉する弁
体２３が設けられ且つ周部２２ｃがスペーサ３０を介し
てシリコン基板１０の上記一面側に結合され可撓性を有
するダイアフラム状の可撓部２２とを備えている。な
お、可撓部２２の要所には、流体の通る流通孔（図示せ
ず）が形成されている。この流通孔は、弁体２３により
弁口１０ａが開かれた状態で弁口１０ａと連通する。
ブの基本構成は図４に示した従来構成と略同じであっ
て、図１に示すように、厚み方向の一面（図１（ａ）に
おける上面）から他面（図１（ａ）における下面）にわ
たって貫通する貫通孔よりなる弁口１０ａが形成された
シリコン基板１０と、中央部に弁口１０ａを開閉する弁
体２３が設けられ且つ周部２２ｃがスペーサ３０を介し
てシリコン基板１０の上記一面側に結合され可撓性を有
するダイアフラム状の可撓部２２とを備えている。な
お、可撓部２２の要所には、流体の通る流通孔（図示せ
ず）が形成されている。この流通孔は、弁体２３により
弁口１０ａが開かれた状態で弁口１０ａと連通する。
【０００８】シリコン基板１０は、上記一面側において
上記弁体２３が接離する弁座１３を弁口１０ａの周縁か
ら厚み方向に突設してある。
上記弁体２３が接離する弁座１３を弁口１０ａの周縁か
ら厚み方向に突設してある。
【０００９】可撓部２２は、例えばシリコンにより形成
され、熱膨張を利用して可撓部２２を変形（湾曲）させ
る駆動部（図示せず）が設けられており、可撓部２２の
湾曲量を制御できるようになっている。駆動部は、例え
ばバイメタルの熱膨張による湾曲を利用する場合、可撓
部２２とともにバイメタルを構成するバイメタル素膜
（図示せず）が可撓部２２上に形成されている。さらに
可撓部２２上には駆動部へ通電するための配線（図示せ
ず）が形成されている。
され、熱膨張を利用して可撓部２２を変形（湾曲）させ
る駆動部（図示せず）が設けられており、可撓部２２の
湾曲量を制御できるようになっている。駆動部は、例え
ばバイメタルの熱膨張による湾曲を利用する場合、可撓
部２２とともにバイメタルを構成するバイメタル素膜
（図示せず）が可撓部２２上に形成されている。さらに
可撓部２２上には駆動部へ通電するための配線（図示せ
ず）が形成されている。
【００１０】ところで、本実施形態では、可撓部２２
は、シリコン基板１０との対向面において、弁体２３が
設けられた中央部と周部２２ｃとの間に、弁体２３を囲
む同心円状の複数の凹溝２２ｄが形成されている。した
がって、本実施形態では、可撓部２２に凹溝２２ｄが形
成されていることによって、可撓部２２に剛性を弱めた
部分が存在することになるので、図４に示した従来構成
に比べて可撓部２２が撓みやすくなる。ここにおいて、
凹溝２２ｄの幅や深さ、凹溝２２ｄの数などを適宜設定
することによって、可撓部２２の剛性および可撓部２２
の撓みやすさを変化させることができる。
は、シリコン基板１０との対向面において、弁体２３が
設けられた中央部と周部２２ｃとの間に、弁体２３を囲
む同心円状の複数の凹溝２２ｄが形成されている。した
がって、本実施形態では、可撓部２２に凹溝２２ｄが形
成されていることによって、可撓部２２に剛性を弱めた
部分が存在することになるので、図４に示した従来構成
に比べて可撓部２２が撓みやすくなる。ここにおいて、
凹溝２２ｄの幅や深さ、凹溝２２ｄの数などを適宜設定
することによって、可撓部２２の剛性および可撓部２２
の撓みやすさを変化させることができる。
【００１１】しかして、本実施形態では、ダイアフラム
状の可撓部２２において弁体２３および周部２２ｃを除
いた部位に複数の凹溝２２ｄが形成されていることによ
り、従来の平板状のダイアフラム構造に比べて可撓部２
２を撓みやすくすることができるので、低消費電力で可
撓部２２の変位量を大きくすることができる。このた
め、本実施形態では、図４に示した従来構成と同じ変位
量を得る場合の消費電力を低減することができる。ま
た、本実施形態では、可撓部２２の面積を従来構成より
小さくしても、同じ消費電力で同等の変位量を得ること
も可能なので、チップサイズを小型化することができ
る。
状の可撓部２２において弁体２３および周部２２ｃを除
いた部位に複数の凹溝２２ｄが形成されていることによ
り、従来の平板状のダイアフラム構造に比べて可撓部２
２を撓みやすくすることができるので、低消費電力で可
撓部２２の変位量を大きくすることができる。このた
め、本実施形態では、図４に示した従来構成と同じ変位
量を得る場合の消費電力を低減することができる。ま
た、本実施形態では、可撓部２２の面積を従来構成より
小さくしても、同じ消費電力で同等の変位量を得ること
も可能なので、チップサイズを小型化することができ
る。
【００１２】ところで、可撓部２２に設ける凹溝２２ｄ
は同心円状に限らず、図２に示すように放射状に形成し
てもよいし、あるいは図３に示すように同心円状のもの
と放射状のものとを組み合わせて形成してもよい。要す
るに、凹溝２２ｄは、可撓部２２の変形が可撓部２２面
内で周方向において略同じになるような対称性若しくは
規則性或いは両方を有するように形成されていればよ
い。
は同心円状に限らず、図２に示すように放射状に形成し
てもよいし、あるいは図３に示すように同心円状のもの
と放射状のものとを組み合わせて形成してもよい。要す
るに、凹溝２２ｄは、可撓部２２の変形が可撓部２２面
内で周方向において略同じになるような対称性若しくは
規則性或いは両方を有するように形成されていればよ
い。
【００１３】なお、上記実施形態では、可撓部２２にお
いてシリコン基板１０との対向面に凹溝２２ｄを形成し
ているが、凹溝２２ｄは可撓部２２においてシリコン基
板１０との対向面と反対側の面に形成してもよい。ただ
し、この場合には、上記バイメタル素膜が設けられる部
位を避けて凹溝２２ｄを形成することが望ましい。
いてシリコン基板１０との対向面に凹溝２２ｄを形成し
ているが、凹溝２２ｄは可撓部２２においてシリコン基
板１０との対向面と反対側の面に形成してもよい。ただ
し、この場合には、上記バイメタル素膜が設けられる部
位を避けて凹溝２２ｄを形成することが望ましい。
【００１４】また、上記実施形態では、駆動部としてバ
イメタルを利用した場合について説明したが、駆動部と
しては、電極間の静電引力を利用した方式（静電式）、
コイルなどの磁界を利用した方式（電磁式）、バイモル
フ等の圧電素子の反りを利用した方式（圧電式）、形状
記憶合金の変形を利用する方式（形状記憶式）などを利
用してもよい。
イメタルを利用した場合について説明したが、駆動部と
しては、電極間の静電引力を利用した方式（静電式）、
コイルなどの磁界を利用した方式（電磁式）、バイモル
フ等の圧電素子の反りを利用した方式（圧電式）、形状
記憶合金の変形を利用する方式（形状記憶式）などを利
用してもよい。
【００１５】
【発明の効果】請求項１の発明は、厚み方向の一面から
他面にわたって弁口が形成された半導体基板と、半導体
基板の上記一面側に結合された支持部に支持されたダイ
アフラム状の可撓部と、可撓部の中央部に設けられ半導
体基板の上記一面側において上記弁口を開閉する弁体
と、可撓部に設けられ可撓部を変形させる駆動部とを備
え、可撓部を撓みやすくする凹溝が形成されているの
で、従来の平板状のダイアフラム構造に比べて可撓部が
撓みやすくなり、低消費電力で可撓部の変位量を大きく
することができるという効果がある。
他面にわたって弁口が形成された半導体基板と、半導体
基板の上記一面側に結合された支持部に支持されたダイ
アフラム状の可撓部と、可撓部の中央部に設けられ半導
体基板の上記一面側において上記弁口を開閉する弁体
と、可撓部に設けられ可撓部を変形させる駆動部とを備
え、可撓部を撓みやすくする凹溝が形成されているの
で、従来の平板状のダイアフラム構造に比べて可撓部が
撓みやすくなり、低消費電力で可撓部の変位量を大きく
することができるという効果がある。
【図１】実施形態を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）
は（ａ）の可撓部の概略下面図である。
は（ａ）の可撓部の概略下面図である。
【図２】同上の他の構成例の概略構成図である。
【図３】同上の別の構成例の概略構成図である。
【図４】従来例を示す概略断面図である。
１０ シリコン基板 １０ａ 弁口 １３ 弁座 ２２ 可撓部 ２２ｄ 凹溝 ２３ 弁体 ３０ スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 仁 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 河田 裕志 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 藤井 圭子 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3H057 AA05 BB41 BB49 CC07 DD12 EE10 FA22 FC03 FD10 HH05
Claims (1)
- 【請求項１】 厚み方向の一面から他面にわたって弁口
が形成された半導体基板と、半導体基板の上記一面側に
結合された支持部に支持されたダイアフラム状の可撓部
と、可撓部の中央部に設けられ半導体基板の上記一面側
において上記弁口を開閉する弁体と、可撓部に設けられ
可撓部を変形させる駆動部とを備え、可撓部を撓みやす
くする凹溝が形成されてなることを特徴とする半導体マ
イクロバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6920299A JP2000266229A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 半導体マイクロバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6920299A JP2000266229A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 半導体マイクロバルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266229A true JP2000266229A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13395918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6920299A Withdrawn JP2000266229A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 半導体マイクロバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266229A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021050758A (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 株式会社島津製作所 | マイクロバルブ |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP6920299A patent/JP2000266229A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021050758A (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 株式会社島津製作所 | マイクロバルブ |
| JP7226221B2 (ja) | 2019-09-24 | 2023-02-21 | 株式会社島津製作所 | マイクロバルブ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |