JP2003120851A - 半導体マイクロバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御する流体が直接可動エレメントと接触す
ることを防止し、低消費電力にて可動エレメントを駆動
することができる密閉型の半導体マイクロバルブを提供
すること。 【解決手段】 流体の流入口となるオリフィス１１を有
した弁座１と、オリフィス１１を開閉して流体の流量を
制御する弁蓋２１を有した弁座１上に設けられる中間弁
体２と、バイメタル３１に連設されて中間弁体２を押圧
する可動エレメント３１を有した中間弁体２上に設けら
れるアクチュエータ３とを備えてなる半導体マイクロバ
ルブ。中間弁体２は、弁蓋２１を支持して弁座１とアク
チュエータ３とで構成される空間を隔てるダイヤフラム
２２を有してなり、中間弁体２と弁座１にて形成される
空間のダイヤフラム２２面を除く面に流体排出口１２
ａ、１２ｂを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体等の流体の流
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。

【０００２】

【従来の技術】この種の半導体マイクロバルブとして、
異なった熱膨張係数を有する少なくとも２つの材料を組
み合わせ（バイメタル構造）、その部分を加熱すること
により熱膨張係数の差を利用して弁の開閉を行うものが
存在する。具体的には、図３に示す、特開２０００−３
０９０００に提案されている構造のものが知られてお
り、シリコン等の半導体基板よりなる弁体１３０と、同
様にシリコン等の半導体基板よりなる弁座１１０を主要
構成要素としている。

【０００３】弁体１３０は、半導体基板の周縁部１３７
より突設された複数のバイメタル１３１と、周縁部１３
７とバイメタル１３１との間に設けられてフッ素樹脂や
ポリイミド等よりなる熱絶縁部１３３ａと、バイメタル
１３１に複数支持された可動エレメント１３２により構
成されている。バイメタル１３１は、シリコンよりなる
薄肉部１３１ａとその上に設けられてアルミニウム又は
ニッケル等のシリコンより熱膨張係数の大きい薄膜１３
１ｂで構成されている。これにより、バイメタル１３１
と周縁部１３７との間には開口部１３８が形成される。
また、薄肉部１３１ａには、不純物拡散抵抗よりなる加
熱手段１３４が設けられている。

【０００４】弁座１１０は、弁体１３０の下部（図３の
下側）に固着されており、可動エレメント１３２と相対
する部位にオリフィス（弁口）１１１が形成されてい
る。また、このオリフィス１１１を取り囲むように略平
板状の弁シート１１３が所定の位置に設けられている。
また、可動エレメント１３２と弁シート１１３との間に
は、バイメタル１３１の撓みを受けた可動エレメント１
３２が半導体基板の厚み方向に変位するための隙間１５
０が形成されている。

【０００５】上記構成の半導体マイクロバルブによる
と、流体は、オリフィス１１１より流入して開口部１３
８より排出されるのであるが、その流量制御は、隙間１
５０を調整することにより行われる。具体的には、加熱
手段１３４に電力を印加してバイメタル１３１の温度を
上昇させると、薄膜１３１ｂは、薄肉部１３１ａよりも
熱膨張係数が大きいためバイメタル１３１は熱応力によ
り下方向（図３の下側）へ曲げられる。そして、可動エ
レメント１３２は、バイメタル１３１の熱応力を受けて
弁体１３０に対し下方向に相対的に変位し、結果的に隙
間１５０が変化してオリフィス１１１を流れる流体を制
御できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
半導体マイクロバルブにおいては、可動エレメント１３
２と弁シート１１３との隙間１５０の寸法精度は、流体
の流量制御に大きな影響を与える一つの要因となる。し
かしながら、上記のような半導体マイクロバルブでは、
隙間１５０の寸法を高精度に維持することが以下の理由
により比較的困難であった。すなわち、バイメタル１
３１とその上に形成された熱膨張係数の異なる薄膜１３
１ｂとの間の内部応力によりバイメタル１３１に反りが
発生する、弁体１３０の周縁部１３７とバイメタル１
３１との間に設けられた熱絶縁部１３３ａを形成する材
料が、硬化時に大幅に収縮してバイメタル１３１の熱絶
縁部１３３ａと連接する部分で反りが発生する、という
ことが考えられる。

【０００７】また、可動エレメント１３２は、バイメタ
ル１３１により両持ち支持されているので、その数量は
少なくとも２個以上必要となり、消費電力が片持ち支持
に比べて増加してしまう。さらに、複数個あるバイメタ
ル１３１それぞれのばらつきにより可動エレメント１３
２に傾きが生じ、極端な場合には、可動エレメント１３
２を弁シート１１３に対して密接させようとするとき、
オリフィス１１１を閉塞できない（バルブが締め切らな
い）等の問題を生じる恐れがある。

【０００８】したがって、流量制御のばらつきや消費電
力を考慮すれば、可動エレメント１３２としては片持ち
支持が望ましいが、この片持ち支持では、可動エレメン
ト１３２が弁座１１０に対して垂直に変位しないので、
可動エレメント１３２はオリフィス１１１を閉塞できず
に半導体マイクロバルブの締め切り性能を低下させると
いう懸念がある。

【０００９】このような課題を改善するものとして、本
願発明者は、特願２００１−０１３６５６において、図
４に示す半導体マイクロバルブを提案している。この半
導体マイクロバルブは、弁座２１０と、中間弁体２２０
と、アクチュエータ２３０とを主要構成要素としてい
る。

【００１０】弁座２１０は、半導体基板にて形成されて
おり、その中央部にオリフィス２１１が形成されてい
る。さらに、半導体基板上面（図１の上側）のオリフィ
ス２１１の周囲には、略四角平板状の弁シート２１３が
設けられている。

【００１１】中間弁体２２０は、半導体基板にて形成さ
れており弁座２１０に載設されている。その中央部に断
面が台形で厚肉状の弁蓋２２１が形成されており、枠体
２２４からそれぞれ内方に突設した複数の薄肉状の梁２
２２によって支持されている。これにより、梁２２２と
周縁部２２４との間には開口部２２５が形成される。

【００１２】アクチュエータ２３０は、半導体基板にて
形成されており中間弁体２２０に載設されている。周縁
部２３７の任意の一辺には、熱絶縁部２３３ａを介して
加熱手段２３４を有した薄肉部２３１ａと薄肉部２３１
ａより熱膨張係数の大きい薄膜２３１ｂとで構成される
バイメタル２３１が形成されており、さらに、熱絶縁部
２３３ｂを介して逆台形状の可動エレメント２３２がバ
イメタル２３１に熱絶縁部２３３ｂを介して片持ち支持
されている。

【００１３】これにより、流体は、オリフィス２１１よ
り流入して開口部２２５を通過し、アクチュエータ２３
０より排出される。そして、バイメタル２３１の温度を
加熱手段２３４により上昇させたときに、薄膜２３１ｂ
が薄肉部２３１ａよりも大きく膨張することを利用して
可動エレメント２３２を弁座２１０方向に変位させて弁
蓋２２１を押圧し、その押圧を受けた弁蓋２２１が、弁
座２１０方向に垂直に変位してオリフィス２１１を閉塞
することにより流体の流量制御を可能にしている。

【００１４】したがって、片持ち梁構造の可動エレメン
ト２３２が弁座２１０に対して垂直に変位しないことに
よる締め切り性能の低下、並びに両持ち梁構造にするこ
とによる消費電力の増大という課題を改善することがで
きたのであるが、中間弁体２２０に設けられた弁蓋２２
１は、複数の梁にて支持されているため、オリフィス２
１１から流入した流体は、開口部２２５を通ってアクチ
ュエータ２３０へ放出されてしまう。そのため、バイメ
タル２３１は流体と直接接触して冷却され、その結果、
バイメタル２３１の撓み力が解放され、オリフィスの締
め切り量に変化が生じる。この変位量を再び元に戻すに
は、バイメタル２３１をさらに昇温しなければならず、
結果的に電力を必要としてしまう。

【００１５】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、制御する流体が直接可
動エレメントと接触することを防止し、低消費電力にて
可動エレメントを駆動することができる密閉型の半導体
マイクロバルブを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明の半導体マイクロバルブは、流
体の流入口となるオリフィスを有した弁座と、前記オリ
フィスを開閉する弁蓋を有して前記弁座上に設けられる
少なくとも１つ以上の中間弁体と、周縁部より内方に突
設されたバイメタルに連設されて前記中間弁体を押圧す
る可動エレメントを有した前記中間弁体上に設けられる
アクチュエータと、を備えてなる半導体マイクロバルブ
であって、前記中間弁体は、前記弁蓋を支持して前記弁
座と前記アクチュエータとで構成される空間を隔てるダ
イヤフラムを有してなり、前記中間弁体と前記弁座にて
形成される空間のダイヤフラム面を除く面に流体排出口
を設けたことを特徴としている。

【００１７】これにより、流路を通じてオリフィスから
流入した流体は、弁座及び中間弁体にて形成される密閉
された空間内に充満し、流体排出口を通じて再び流路へ
排出されるので、加熱手段を有するバイメタルは、流体
と直接接触せず、バイメタルからの熱の放散が低減され
て低消費電力にて可動エレメントの駆動が可能となる。

【００１８】請求項２に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１記載の構成において、前記流体排出口を
前記弁座に設けたものとしている。

【００１９】これにより、流体の流入及び流出経路を弁
座側に集中できるので、流体の流路設計が簡略化でき
る。

【００２０】請求項３に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１記載の構成において、前記流体排出口を
前記中間弁体に設けたものとしている。

【００２１】これにより、流体排出口の形状を弁座に設
ける場合と比較して小型にできるので、半導体マイクロ
バルブの小型化を図ることができる。

【００２２】請求項４に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成におい
て、前記流体排出口を複数形成したものとしている。

【００２３】これにより、流体は、複数形成した流体排
出口より排出されるので、流体の乱れを抑制することが
でき、さらに流体の流量を増加させることができる。

【００２４】請求項５に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成におい
て、前記中間弁体を半導体基板により形成したものとし
ている。

【００２５】これにより、中間弁体は、アクチュエータ
と同様の半導体加工技術にて形成できるので、半導体マ
イクロバルブの製造工程を簡略化することができる。

【００２６】請求項６に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成におい
て、前記中間弁体を耐薬品性樹脂薄膜により形成したも
のとしている。

【００２７】これにより、中間弁体は、半導体基板と比
較して耐食性や熱絶縁性に優れるようになり、制御する
流体の種類をさらに増加させることができる。

【００２８】請求項７に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至６のいずれかに記載の構成におい
て、前記ダイヤフラムの厚みを少なくとも２０μｍ以下
としたものである。

【００２９】これにより、中間弁体は、バイメタルの撓
みに伴う可動エレメントの変位に対して感度よく応答す
るので、さらに低消費電力でバルブの制御が行えるよう
になる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。

【００３１】［第１の実施形態］図１は、本実施形態に
係る半導体マイクロバルブを中央で切断した断面斜視図
である。

【００３２】この半導体マイクロバルブは、オリフィス
１１及び流体排出口１２ａ、１２ｂを有した弁座１と、
オリフィス１１と相対する部位に弁蓋２１を設けた中間
弁体２と、バイメタル３１の一端に連設された可動エレ
メント３２を有したアクチュエータ３を主要構成要素と
している。

【００３３】弁座１は、シリコンよりなる半導体基板１
０にて形成しており、その形状は略四角形の平板状をな
している。また、その中央部と周縁部１４を除いた略四
角環状の任意の位置には、半導体基板１０を貫通し下面
（図１の下側）に向かって拡開するオリフィス１１及び
流体排出口１２ａ、１２ｂを形成している。その開口形
状は、オリフィス１１及び流体排出口１２ａ、１２ｂと
もに半導体基板１０の上下面において略四角形状であ
る。さらに、半導体基板１０上面（図１の上側）のオリ
フィス１１の周囲には、断面形状が台形をなした略四角
平板状の弁シート１３を設けている。

【００３４】中間弁体２は、シリコンよりなる半導体基
板２０にて形成しており、弁座１と平面視において同様
の大きさで略四角形の平板状をなし、弁座１に載設して
いる。その中央部と周縁部２４を除いた略四角環状をな
す部位には、厚さが少なくとも２０μｍ以下であるダイ
ヤフラム２２を略四角環状の全面に形成している。ま
た、その中央部には、後に詳述する可動エレメント３２
によって中間弁体２が押圧されたときに、弁座１に設け
られた弁シート１３に密接してオリフィス１１を閉塞す
る弁蓋２１が下方向（図１の下側）に突設している。さ
らに、中間弁体２の周縁部２４の所定位置には、開口形
状が略四角状の流体排出口２３を形成している。

【００３５】アクチュエータ３は、シリコンよりなる半
導体基板３０にて形成しており、中間弁体２と平面視に
おいて同様の大きさで略四角の枠状をなして中間弁体２
に載設している。その任意の一辺には、半導体基板３０
から分離したシリコンよりなる薄肉部３１ａと、薄肉部
３１ａに載設されたアルミニウムよりなる薄膜３１ｂと
により構成されるバイメタル３１が、ポリイミドよりな
る熱絶縁部３３ａを介在させて周縁部３７より突設して
いる。さらに、バイメタル３１には、同様の構成の熱絶
縁部３３ｂを介してシリコンよりなる逆台形状の可動エ
レメント３２を連設している。また、薄肉部３１ａの薄
膜３１ｂと接触している面には、不純物拡散抵抗よりな
る加熱手段３４を設けている。そして、その加熱手段３
４を周縁部３７上に設けられた電極３５と配線３６を通
じて電気的に接続している。

【００３６】次に、その製造方法についてそれぞれの構
成要素別に説明する。

【００３７】まず、ｎ型半導体基板１０上面側（図１の
上側）の中央部及び周縁部を除いた略四角環状の部位に
異方性エッチングを施して弁シート１３を形成する。次
いで、ｎ型半導体基板１０下面側（図１の下側）の中央
部及び中央部周囲の任意の部位に異方性エッチングを施
してｎ型半導体基板１０の厚み方向に貫通したオリフィ
ス１１及び流体排出口１２ａ、１２ｂを形成し、弁座１
を完成する。

【００３８】次に、ｎ型半導体基板２０下面側の中央部
及び周縁部２４を除いた略四角環状の部位に異方性エッ
チングを施すことにより、ダイヤフラム２２と中央部に
弁蓋２１を形成する。同時に、周縁部２４の所定の位置
にも異方性エッチングを施して流体排出口２３を形成
し、中間弁体２を完成する。

【００３９】そして、後にバイメタル３１の薄肉部３１
ａとなる部位の、ｎ型半導体基板３０上面側にホウ素
（Ｂ＋）を注入して不純物拡散抵抗からなる加熱手段３
４を形成する。次いで、ｎ型半導体基板３０下面側の中
央部及び周縁部３７を除いた略四角環状の部位にダイヤ
フラム部（後にバイメタル３１の薄肉部３１ａとなる部
位のみを残して消滅する）を形成する。次いで、後にバ
イメタル３１の薄肉部３１ａとなる部位と周縁部３７及
び薄肉部３１ａと後に可動エレメント３２となる部位と
の間の、ｎ型半導体基板３０上面側に異方性エッチング
を施して溝３３を形成する。次いで、周縁部３７のｎ型
半導体基板３０上面側にアルミニウム（Ａｌ）を堆積さ
せて、電極３５と電極３５から溝３３を横断して加熱手
段３４に至るまでの間に配線３６を形成する。次いで、
溝３３にポリイミドを堆積させて熱絶縁部３３ａ、３３
ｂを形成した後、後にバイメタル３１の薄肉部３１ａと
なる部位上にアルミニウムよりなる薄膜３１ｂを堆積し
てバイメタル３１を形成する。そして、バイメタル３１
を除いた残りのダイヤフラム部をエッチングし、可動エ
レメント３２がバイメタル３１により可撓するように周
縁部３７から分離させアクチュエータ３を完成する。

【００４０】最後に、弁座１と中間弁体２とアクチュエ
ータ３を順次載置してシリコーン樹脂等の接着剤（図示
せず）で固着し半導体マイクロバルブを完成する。

【００４１】この半導体マイクロバルブによると、制御
する流体は、オリフィス１１から流入して弁座１と中間
弁体２との間の閉鎖空間に充満した後、流体排出口１２
ａ、１２ｂ、２３から排出される。また、その制御は、
バイメタル３１の温度を加熱手段３４により上昇させ
て、バイメタル３１の熱撓み特性を利用することにより
可動エレメント３２を弁座１方向に変位させて弁蓋２１
を押圧し、そして、その押圧を受けた弁蓋２１が、弁座
１方向に垂直に変位してオリフィス１１との隙間を変化
させることにより可能となる。

【００４２】ところで、ダイヤフラム２２を前述した従
来（図４）の梁２２２と同様の厚みで形成したとする
と、中間弁体２は従来（図４）の中間弁体２２０と比較
して一般的に撓みにくい。これは、構造的に中間弁体２
の方が中間弁体２２０より強靱になるためである。ゆえ
に、中間弁体２の外力に対する強度は中間弁体２２０よ
り大きくなり、その分、ダイヤフラム２２の厚みを薄く
することができ、結果的に、中間弁体２は中間弁体２２
０より撓みやすくすることができる。

【００４３】したがって、以上説明した半導体マイクロ
バルブによると、制御する流体は、オリフィス１１から
流入し、加熱手段を有するバイメタル３１と直接接触す
ることなく複数形成された流体排出口１２ａ、１２ｂ、
２３を通じて排出されるので、流体の流量を増加できる
とともにバイメタル３１からの熱の放散が低減されて低
消費電力にて可動エレメント３２の駆動が可能となる。
また、流体がバイメタル３１と直接接触することがない
ので、アクチュエータ３に耐腐食或いは絶縁加工する必
要が少なくなり、製造工程の繁雑化を招くことなく、一
般気体以外の、例えば、特殊ガス（毒性、腐食性等）又
は液体等の流体の流量制御を行うことができる。さら
に、流体排出口１２ａ、１２ｂにより流体の流入出経路
を弁座側に集中でき、流体排出口２３により形状を小型
化できるので、流体の流路設計が簡略化できとともに半
導体マイクロバルブの小型化を図ることができる。

【００４４】なお、弁座１は、ｎ型半導体基板１０に限
定されるものではなく、例えば、ｐ型半導体基板やガラ
ス基板にて形成してもよい。

【００４５】また、中間弁体２は、少なくとも１つあれ
ばその効果を発揮するが、オリフィス１１を閉塞できる
限りにおいては複数個積層してもよい。

【００４６】また、流体排出口１２ａ、１２ｂ、２３の
開口形状は、略四角状に限定されるものではなく、例え
ば、略円形状でもよい。さらに、その形成位置において
も、弁座１のみに形成されていてもよいし、中間弁体２
にのみ形成されていてもよい。また、数量に於いても、
少なくとも１つ形成されていればよい。

【００４７】また、バイメタル３１を構成する薄膜３１
ｂは、アルミニウムに限定されるものではなく、例え
ば、ニッケル等の薄肉部３１ａを構成する部材より熱膨
張係数が大きい部材であればよい。

【００４８】また、熱絶縁部３３ａ、３３ｂは、ポリイ
ミドに限定されるものではなく、例えば、フッ素化樹脂
等の熱伝導率の小さいものであればよい。

【００４９】また、弁蓋２１の形成方向は、下方向に限
定されるものではなく、次の第２の実施形態に示すよう
に、上方向に形成しても同様の効果が得られることは言
うまでもない。

【００５０】また、ダイヤフラム２２の厚みは薄い程感
度よく応答するが、強度的に脆弱になるという課題もあ
るので、薄い方は１μｍ程度に留めておくことが好まし
い。

【００５１】［第２の実施形態］図２は、本実施形態に
係る半導体マイクロバルブを中央で切断したときの断面
斜視図である。

【００５２】この実施形態の半導体マイクロバルブは、
中間弁体が第１の実施形態と異なるもので、他の構成要
素は、第１の実施形態のものと実質的に同一であるので
説明を省略する。また、同一部材に於いては、第１の実
施形態と同一の番号を付す。

【００５３】本実施形態の中間弁体４は、ポリテトラフ
ルオロエチレンよりなる耐薬品性樹脂体４０にて形成さ
れており、弁座１と同様の大きさで略四角形の平板状を
なして弁座１に載設されている。その下面（図２の下
側）には、厚さが少なくとも３ｍｍ以下であるダイヤフ
ラム４１が形成されている。また、その中央部には、可
動エレメント３２によって中間弁体４が押圧されたとき
に、弁座１に設けられた弁シート１３に密着してオリフ
ィス１１を閉塞する弁蓋４２が上方向（図２の上側）に
突設されている。さらに、中間弁体４の周縁部４３の所
定位置には、流体排出口４４が形成されている。

【００５４】また、この中間弁体４は、樹脂成形技術に
より形成されており、半導体加工技術により形成された
弁座１及びアクチュエータ３とシリコーン樹脂等の接着
剤（図示せず）にて固着されて半導体マイクロバルブを
完成している。

【００５５】ここで、中間弁体４に使用したポリテトラ
フルオロエチレンは、耐薬品性に優れており、通常、接
着剤等により接着できないが、本実施形態においては、
中間弁体４の弁座１及びアクチュエータ３と接触する部
位を、予めナトリウムナフタリン処理等によって表面改
質しており、接着剤との接着特性を改善している。

【００５６】この半導体マイクロバルブによると、第１
の実施形態で説明した作用効果に加え、耐薬品性樹脂体
４０により形成した中間弁体４は、半導体基板と比較し
て耐食性や熱絶縁性に優れるようになるので、腐食性や
高温等の流体を制御することが可能となり、制御する流
体の種類を増加させることができる。

【００５７】なお、中間弁体４を構成する耐薬品性樹脂
体４０としては、ポリテトラフルオロエチレンの他にポ
リイミド等を使用してもよい。

【００５８】また、弁蓋４２の形成方向も上方向に限定
されるものではなく、第１の実施形態で示した中間弁体
２のように下方向に形成しても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】請求項１に係る発明の半導体マイクロバ
ルブは、中間弁体が、弁蓋を支持して弁座とアクチュエ
ータとで構成される空間を隔てるダイヤフラムを有して
なり、中間弁体及び弁座にて形成される空間のダイヤフ
ラム面を除く面に流体排出口を設けたことにより、流路
を通じてオリフィスから流入した流体は、弁座及び中間
弁体にて形成される密閉された空間内に充満し、流体排
出口を通じて再び流路へ排出されるので、加熱手段を有
するバイメタルは、流体と直接接触せず、バイメタルか
らの熱の放散が低減されて低消費電力にて可動エレメン
トの駆動が可能となる。

【００６０】請求項２に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１の効果に加え、流体排出口を弁座に設け
ることにより、流体の流入及び流出経路を弁座側に集中
できるので、流体の流路設計が簡略化できる。

【００６１】請求項３に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１の効果に加えて、流体排出口を中間弁体
に設けることにより、流体排出口の形状を弁座に設ける
場合と比較して小型にできるので、半導体マイクロバル
ブの小型化を図ることができる。

【００６２】請求項４に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至３記載のいずれかの効果に加えて、
流体排出口を複数形成することにより、流体は、複数形
成した流体排出口より排出されるので、流体の乱れを抑
制することができ、さらに流体の流量を増加させること
ができる。

【００６３】請求項５に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至４記載のいずれかの効果に加えて、
中間弁体を半導体基板により形成することにより、中間
弁体は、アクチュエータと同様の半導体加工技術にて形
成できるので、半導体マイクロバルブの製造工程を簡略
化することができる。

【００６４】請求項６に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至４記載のいずれかの効果に加えて、
中間弁体を耐薬品性樹脂薄膜により形成することによ
り、中間弁体は、半導体基板と比較して耐食性や熱絶縁
性に優れるようになり、制御する流体の種類を増加させ
ることができる。

【００６５】請求項７に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、請求項１乃至６記載のいずれかの効果に加えて、
ダイヤフラムの厚みを少なくとも２０μｍ以下とするこ
とにより、中間弁体は、バイメタルの撓みに伴う可動エ
レメントの変位に対して感度よく応答するので、さらに
低消費電力でバルブの制御が行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る半導体マイク
ロバルブを中央で切断したときの断面斜視図である。

【図２】 本発明の第２の実施形態に係る半導体マイク
ロバルブを中央で切断したときの断面斜視図である。

【図３】 従来の半導体マイクロバルブを中央で切断し
たときの断面斜視図である。

【図４】 別の従来の半導体マイクロバルブを中央で切
断したときの断面斜視図である。

【符号の説明】

１ 弁座 １１ オリフィス １２ａ 流体排出口 １２ｂ 流体排出口 ２ 中間弁体 ２１ 弁蓋 ２２ ダイヤフラム ２３ 流体排出口 ３ アクチュエータ ３０ 半導体基板 ３１ バイメタル ３２ 可動エレメント ４ 中間弁体 ４０ 耐薬品性樹脂体

───────────────────────────────────────────────────── 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 鎌倉 將有 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 吉田 和司 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 AA02 BB11 BB32 BB41 CC02 DD12 FA15 FB13 FC02 FD06 HH07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流入口となるオリフィスを有した
   弁座と、前記オリフィスを開閉する弁蓋を有して前記弁
   座上に設けられる少なくとも１つ以上の中間弁体と、周
   縁部より内方に突設されたバイメタルに連設されて前記
   中間弁体を押圧する可動エレメントを有した前記中間弁
   体上に設けられるアクチュエータと、を備えてなる半導
   体マイクロバルブにおいて、 前記中間弁体は、前記弁蓋を支持して前記弁座と前記ア
   クチュエータとで構成される空間を隔てるダイヤフラム
   を有してなり、前記中間弁体と前記弁座にて形成される
   空間のダイヤフラム面を除く面に流体排出口を設けたこ
   とを特徴とする半導体マイクロバルブ。
2. 【請求項２】 前記流体排出口は、前記弁座に設けられ
   ている請求項１記載の半導体マイクロバルブ。
3. 【請求項３】 前記流体排出口は、前記中間弁体に設け
   られている請求項１記載の半導体マイクロバルブ。
4. 【請求項４】 前記流体排出口が、複数形成されている
   請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体マイクロバル
   ブ。
5. 【請求項５】 前記中間弁体は、半導体基板により形成
   されている請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体マ
   イクロバルブ。
6. 【請求項６】 前記中間弁体は、耐薬品性樹脂体により
   形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
   体マイクロバルブ。
7. 【請求項７】 前記ダイヤフラムの厚みは、少なくとも
   ２０μｍ以下である請求項１乃至６のいずれかに記載の
   半導体マイクロバルブ。