JP5648448B2 - Micro pump and cooling system - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロポンプ及び冷却システムに関する。   The present invention relates to a micropump and a cooling system.

パーソナルコンピュータ等の電子機器では、回路基板上にCPU(Central Processing Unit)等の様々な電子部品が搭載される。電子部品は、自身から発する熱によりその機能が劣化したり、最悪の場合には熱により破壊されるおそれがある。そこで、この種の電子機器では、電子部品を冷却するための冷却システムが設けられることがある。   In an electronic device such as a personal computer, various electronic components such as a CPU (Central Processing Unit) are mounted on a circuit board. An electronic component may be deteriorated in function by heat generated from the electronic component or may be destroyed by heat in the worst case. Therefore, in this type of electronic device, a cooling system for cooling the electronic component may be provided.

冷却システムは、空冷式と液冷式に分けられる。空冷式の冷却システムは、空冷ファンにより電子部品を冷却するものであるが、電子部品から熱を奪う媒体として熱伝導率の小さな空気を使うため、冷却効率が悪い。   The cooling system is divided into an air cooling type and a liquid cooling type. The air-cooled cooling system cools electronic components with an air-cooling fan. However, since air having a low thermal conductivity is used as a medium for removing heat from the electronic components, the cooling efficiency is poor.

一方、液冷式の冷却システムは、大気よりも熱伝導率の大きな水により電子部品から熱を奪うため、空冷式の冷却システムと比較して冷却効率が良いという利点がある。   On the other hand, the liquid cooling type cooling system has an advantage that the cooling efficiency is better than that of the air cooling type cooling system because the heat is taken from the electronic component by water having a higher thermal conductivity than the air.

そのような液冷式の冷却システムにおいては、優れた冷却効率という利点を活かしつつ、システム全体の低消費電力化を図るのが好ましい。   In such a liquid cooling type cooling system, it is preferable to reduce the power consumption of the entire system while taking advantage of the excellent cooling efficiency.

特表２００５−５１７５３６号公報JP 2005-517536 A 特開２００９−１３４１９４号公報JP 2009-134194 A 特開平４−２３００９７号公報JP-A-4-230097 特公平７−５６３９５号公報Japanese Patent Publication No. 7-56395

マイクロポンプ及び冷却システムにおいて、低消費電力化を図ることを目的とする。   An object is to reduce power consumption in a micropump and a cooling system.

以下の開示の一観点によれば、流体が流入するポンプ室と、一方の主面が前記ポンプ室の内面の一部を画定する弾性変形可能なダイヤフラムと、低温時に前記ダイヤフラムの他方の主面を押圧し、高温時に前記ダイヤフラムから離れ、且つ前記流体から間隔がおかれた熱変形部材とを備え、前記ポンプ室に加熱された前記流体が流入したときに、前記ダイヤフラムを押圧している前記熱変形部材が前記流体の熱により変形して前記ダイヤフラムから離れ、前記ポンプ室の容積が拡大し、前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材が前記流体の温度よりも冷えたときに、前記熱変形部材が変形して前記ダイヤフラムの前記他方の主面を押圧し、前記ポンプ室の容積が縮小して、前記ポンプ室の前記容積が拡大と縮小とを繰り返すことにより、前記流体の前記ポンプ室への流入と流出とが繰り返されるマイクロポンプが提供される。 According to one aspect of the following disclosure, a pump chamber into which a fluid flows, an elastically deformable diaphragm in which one main surface defines a part of the inner surface of the pump chamber, and the other main surface of the diaphragm at a low temperature pressing the, apart from the diaphragm at a high temperature, and a thermal deformation member spacing is placed from the fluid, when the fluid heated in the pump chamber is flowed, said that presses the diaphragm When the heat deformable member is deformed by the heat of the fluid and is separated from the diaphragm, the volume of the pump chamber is expanded, and the heat deformable member separated from the diaphragm is cooled below the temperature of the fluid, the heat deformable member By deforming the member and pressing the other main surface of the diaphragm, the volume of the pump chamber is reduced, and the volume of the pump chamber is repeatedly expanded and reduced, Micropump the inlet to the pump chamber of the serial fluid outflow and is repeated is provided.

また、その開示の他の観点によれば、冷却用の流体が流れる循環経路と、前記循環経路の途中に設けられ、該循環経路に前記流体を循環させるマイクロポンプとを備え、前記マイクロポンプが、前記流体が出入りするポンプ室と、一方の主面が前記ポンプ室の内面の一部を画定する弾性変形可能なダイヤフラムと、低温時に前記ダイヤフラムの他方の主面を押圧し、高温時に前記ダイヤフラムから離れ、且つ前記流体から間隔がおかれた熱変形部材とを有し、前記ポンプ室に前記流体が流入したときに、前記ダイヤフラムを押圧している前記熱変形部材が前記流体の熱により変形して前記ダイヤフラムから離れ、前記ポンプ室の容積が拡大し、前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材が前記流体の温度よりも冷えたときに、前記熱変形部材が変形して前記ダイヤフラムの前記他方の主面を押圧し、前記ポンプ室の容積が縮小して、前記ポンプ室の前記容積が拡大と縮小とを繰り返すことにより、前記流体の前記ポンプ室への流入と流出とが繰り返される冷却システムが提供される。 According to another aspect of the disclosure, the micropump includes a circulation path through which a cooling fluid flows, and a micropump that is provided in the middle of the circulation path and circulates the fluid in the circulation path. A pump chamber through which the fluid enters and exits, an elastically deformable diaphragm in which one main surface defines a part of the inner surface of the pump chamber, and the other main surface of the diaphragm is pressed at a low temperature, and the diaphragm is pressed at a high temperature A heat deformation member spaced from the fluid and spaced from the fluid, and when the fluid flows into the pump chamber, the heat deformation member pressing the diaphragm is deformed by the heat of the fluid. When the heat deformation member separated from the diaphragm, the volume of the pump chamber expands, and the heat deformation member separated from the diaphragm cools below the temperature of the fluid, the heat deformation portion Is deformed and presses the other main surface of the diaphragm, the volume of the pump chamber is reduced, and the volume of the pump chamber is repeatedly expanded and reduced, whereby the fluid is supplied to the pump chamber. A cooling system is provided in which inflow and outflow are repeated.

以下の開示によれば、流体の熱で熱変形部材が変形する力を利用してダイヤフラムを駆動するので、ポンプ室の容積の拡大と収縮とを行うのに電力が不要となり、省電力化を図ることが可能となる。   According to the following disclosure, since the diaphragm is driven using the force that deforms the heat deformable member by the heat of the fluid, no electric power is required to expand and contract the volume of the pump chamber, thereby saving power. It becomes possible to plan.

図１は、第１実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the micropump according to the first embodiment. 図２（ａ）、（ｂ）は、熱変形部材が熱変形する様子を示す断面図（その１）である。2A and 2B are cross-sectional views (part 1) showing a state in which the heat-deformable member is thermally deformed. 図３（ａ）、（ｂ）は、熱変形部材が熱変形する様子を示す断面図（その２）である。FIGS. 3A and 3B are sectional views (No. 2) showing a state in which the thermally deformable member is thermally deformed. 図４は、第１実施形態に係る冷却システムの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of the cooling system according to the first embodiment. 図５（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係るマイクロポンプの動作原理について説明するための断面図である。5A to 5C are cross-sectional views for explaining the operation principle of the micropump according to the first embodiment. 図６（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備える支持部材と熱変形部材の製造途中の断面図（その１）である。6A to 6C are cross-sectional views (part 1) in the middle of manufacturing the support member and the heat-deformable member included in the micropump according to the second embodiment. 図７（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備える支持部材と熱変形部材の製造途中の断面図（その２）である。7A to 7C are cross-sectional views (part 2) in the middle of manufacturing the support member and the heat-deformable member provided in the micropump according to the second embodiment. 図８（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備える支持部材と熱変形部材の製造途中の斜視図（その１）である。FIGS. 8A and 8B are perspective views (No. 1) in the course of manufacturing the support member and the heat deformation member provided in the micropump according to the second embodiment. 図９は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備える支持部材と熱変形部材の製造途中の斜視図（その２）である。FIG. 9 is a perspective view (No. 2) in the middle of manufacturing the support member and the thermal deformation member provided in the micropump according to the second embodiment. 図１０（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備えるハウジングの製造途中の断面図である。FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views in the middle of manufacturing a housing included in the micropump according to the second embodiment. 図１１は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備えるハウジングの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a housing included in the micropump according to the second embodiment. 図１２は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備えるハウジングの孔の斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a hole of a housing provided in the micropump according to the second embodiment. 図１３（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備えるダイヤフラムの製造途中の断面図である。FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views in the middle of manufacturing a diaphragm included in the micropump according to the second embodiment. 図１４は、第２実施形態に係るマイクロポンプが備えるダイヤフラムの斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of a diaphragm included in the micropump according to the second embodiment. 図１５（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係るマイクロポンプの組み立て方法について説明するための断面図である。FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views for explaining a method of assembling the micropump according to the second embodiment. 図１６（ａ）は、第３実施形態に係るマイクロポンプが備える支持部材、熱変形部材、及び冷却部材の斜視図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のI−I線に沿う断面図である。FIG. 16A is a perspective view of a support member, a heat deformation member, and a cooling member included in the micropump according to the third embodiment, and FIG. 16B is a line I-I in FIG. FIG. 図１７は、第３実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of the micropump according to the third embodiment. 図１８は、第３実施形態において、支持部材に溝を形成した場合の斜視図である。FIG. 18 is a perspective view when a groove is formed in the support member in the third embodiment. 図１９は、第３実施形態において、溝が形成された支持部材を使用したマイクロポンプの断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view of a micropump using a support member in which grooves are formed in the third embodiment. 図２０は、第３実施形態に係るマイクロポンプに管とピストンとを設けた場合の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of the micro pump according to the third embodiment when a pipe and a piston are provided. 図２１は、第４実施形態に係るマイクロポンプの製造途中の平面図である。FIG. 21 is a plan view in the middle of manufacturing the micropump according to the fourth embodiment. 図２２は、図２１（ｃ）のIII−III線に沿う断面図である。FIG. 22 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 図２３は、第４実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view of the micropump according to the fourth embodiment.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the micropump according to the first embodiment.

マイクロポンプ１０は、パーソナルコンピュータ等の液冷システムに好適に使用されるものであり、ハウジング１１、ダイヤフラム１２、熱変形部材１７、及び冷却部材１９等を備える。   The micropump 10 is suitably used for a liquid cooling system such as a personal computer, and includes a housing 11, a diaphragm 12, a heat deformation member 17, a cooling member 19, and the like.

ハウジング１１は、冷却用の流体Cが流入するポンプ室２０の内面の一部を画定するものであり、流体Cが流入する第１の孔１１ａと、流体Cが流出する第２の孔１１ｂを有する。   The housing 11 defines a part of the inner surface of the pump chamber 20 into which the cooling fluid C flows. The housing 11 includes a first hole 11a into which the fluid C flows and a second hole 11b from which the fluid C flows out. Have.

各孔１１ａ、１１ｂは、流体Cの流れに向かって直径が小さくなるように側面がテーパー状に形成される。このような形状によれば、流体Cの流れの方向に沿った孔１１ａ、１１ｂのコンダクタンスが、これとは反対方向に沿ったコンダクタンスよりも大きくなるため、各孔１１ａ、１１ｂが一方向にのみ選択的に流体Cを流す弁として機能するようになる。   Each hole 11a, 11b is formed with a tapered side surface so that the diameter decreases toward the flow of the fluid C. According to such a shape, the conductance of the holes 11a and 11b along the flow direction of the fluid C is larger than the conductance along the opposite direction, so that each hole 11a and 11b is only in one direction. It will function as a valve that selectively allows fluid C to flow.

ハウジング１１の材料は特に限定されないが、本実施形態ではシリコン基板を加工することによりハウジング１１を作製する。   The material of the housing 11 is not particularly limited, but in this embodiment, the housing 11 is manufactured by processing a silicon substrate.

また、ダイヤフラム１２は、その一方の主面１２ｘによりポンプ室２０の内面の一部を画定し、自身が弾性変形することによってポンプ室２０内の容積を拡大、収縮させるように機能する。   Further, the diaphragm 12 defines a part of the inner surface of the pump chamber 20 by one main surface 12x, and functions to expand and contract the volume in the pump chamber 20 by elastically deforming itself.

ダイヤフラム１２の材料は特に限定されない。本実施形態では、ダイヤフラム１２の材料として、弾性変形が容易なシリコンを使用する。   The material of the diaphragm 12 is not particularly limited. In the present embodiment, silicon that is easily elastically deformed is used as the material of the diaphragm 12.

また、ダイヤフラム１２の縁部にはリム１２ａが設けられており、当該リム１２ａにおいてダイヤフラム１２とハウジング１１とが接合される。   A rim 12a is provided at the edge of the diaphragm 12, and the diaphragm 12 and the housing 11 are joined to each other at the rim 12a.

そして、熱変形部材１７は、異なる材料の第１の膜１５と第２の膜１６とを積層してなり、ダイヤフラム１２の他方の主面１２ｙから間隔をおいて設けられ、シリコン製の支持部材１３に接合される。   The heat deformation member 17 is formed by laminating the first film 15 and the second film 16 of different materials, and is provided at a distance from the other main surface 12y of the diaphragm 12, and is a silicon support member. 13 is joined.

後述のように、熱変形部材１７は、温度変化に応じてその形状が変化し、ポンプ室２０に流体Cを出入りさせる駆動力を生成するように機能する。   As will be described later, the thermal deformation member 17 changes its shape in accordance with the temperature change and functions to generate a driving force that causes the fluid C to enter and exit the pump chamber 20.

また、冷却部材１９は、例えばNiあるいはCuを材料とし、上記の支持部材１３上に接合される。   The cooling member 19 is made of, for example, Ni or Cu, and is bonded onto the support member 13.

なお、図１の点線円内に示すように、熱変形部材１７と冷却部材１９とは接合されておらず、これらの間には隙間Sが設けられる。このように隙間Sを設けることで、冷却部材１９によって熱変形部材１７の熱変形が阻害されるのを防止できる。   In addition, as shown in the dotted line circle of FIG. 1, the heat deformation member 17 and the cooling member 19 are not joined, and a gap S is provided between them. By providing the gap S in this way, it is possible to prevent the cooling member 19 from inhibiting the heat deformation of the heat deformation member 17.

次に、上記の熱変形部材１７の熱変形について説明する。   Next, thermal deformation of the thermal deformation member 17 will be described.

図２（ａ）、（ｂ）は、熱変形部材１７が熱変形する様子を示す断面図である。この例では、第１の膜１５として酸化シリコン膜やDLC(Diamond Like Carbon)膜等の圧縮応力を生じる応力膜を形成し、第２の膜１６としてTiNi合金膜等の形状記憶合金膜を形成した場合を想定している。なお、熱変形部材１７の形状は第１の膜１５と第２の膜１６の応力バランスによって決まるため、図２（ｂ）の形状になるように、場合によっては第１の膜１５と第２の膜１６を入れ替えてもよい。   FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views showing how the heat deformation member 17 is thermally deformed. In this example, a stress film that generates compressive stress such as a silicon oxide film or a DLC (Diamond Like Carbon) film is formed as the first film 15, and a shape memory alloy film such as a TiNi alloy film is formed as the second film 16. Assumes that. Since the shape of the heat-deformable member 17 is determined by the stress balance between the first film 15 and the second film 16, depending on the case, the first film 15 and the second film 16 may have the shape shown in FIG. The film 16 may be replaced.

第２の膜１６として形成される形状記憶合金膜は、温度Tが変態温度Tth以上となった場合に、記憶されている形状に戻ろうとする性質がある。本実施形態では、予め第２の膜１６にフラットな形状を記憶させてある。 The shape memory alloy film formed as the second film 16 has a property of returning to the memorized shape when the temperature T becomes equal to or higher than the transformation temperature Tth . In the present embodiment, a flat shape is stored in advance in the second film 16.

そのため、図２（ａ）に示すように、温度Tが変態温度Tth以上の高温では、第２の膜１６が記憶されているフラットな形状に戻ろうとするため、熱変形部材１７の全体もフラットになる。 Therefore, as shown in FIG. 2A, when the temperature T is higher than the transformation temperature Tth , the second film 16 tends to return to the stored flat shape. Become flat.

第２の膜１６の変態温度Tthは特に限定されないが、冷却対象のCPU等によって温められた流体Cよりも低い温度に変態温度Tthを設定するのが好ましい。このようにすると、後述のように流体Cからの熱により第２の膜１６をフラットな形状にすることができる。 The transformation temperature T th of the second film 16 is not particularly limited, but the transformation temperature T th is preferably set to a temperature lower than the fluid C warmed by the CPU to be cooled. If it does in this way, the 2nd film | membrane 16 can be made into a flat shape with the heat | fever from the fluid C so that it may mention later.

一方、温度Tが変態温度Tthよりも低い低温では、図２（ｂ）に示すように、第２の膜１６が記憶されている形状に戻ろうとする応力が微弱となり、その応力よりも第１の膜１５の圧縮応力が優勢となって、熱変形部材１７が下に凸になるように変形する。 On the other hand, when the temperature T is lower than the transformation temperature T th , as shown in FIG. 2B, the stress for returning to the shape in which the second film 16 is memorized is weak, which is higher than the stress. The compressive stress of the first film 15 becomes dominant, and the thermal deformation member 17 is deformed so as to protrude downward.

このように、熱変形部材１７として各膜１５、１６の積層膜を形成することで、高温下と低温下において熱変形部材１７の形状を変えることができるようになる。   Thus, by forming a laminated film of the films 15 and 16 as the heat deformable member 17, the shape of the heat deformable member 17 can be changed between a high temperature and a low temperature.

なお、以下のように熱変形部材１７としてバイメタルを形成してもよい。   In addition, you may form a bimetal as the heat deformation member 17 as follows.

図３（ａ）、（ｂ）は、熱変形部材１７としてバイメタルを形成したときに、熱変形部材１７が熱変形する様子を示す断面図である。   FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing how the heat deformable member 17 is thermally deformed when a bimetal is formed as the heat deformable member 17.

この例では、第１の膜１５として引張応力が比較的大きいCu膜を形成し、第２の膜１６として第１の膜１５よりも熱膨張率が小さく、かつ圧縮応力が比較的大きいNi膜又はRu膜を形成する。   In this example, a Cu film having a relatively large tensile stress is formed as the first film 15, and a Ni film having a thermal expansion coefficient smaller than that of the first film 15 and a relatively large compressive stress as the second film 16. Alternatively, a Ru film is formed.

このように、熱膨張率が異なる二つの膜１５、１６を積層すると、温度によって熱変形部材１７の形状を変化させることができる。   As described above, when the two films 15 and 16 having different thermal expansion coefficients are stacked, the shape of the thermally deformable member 17 can be changed depending on the temperature.

例えば、図３（ａ）に示すように、熱変形部材１７の温度が、冷却対象のCPU等によって温められた流体Cの温度程度の高温である場合には、熱変形部材１７の形状をフラットにすることができる。   For example, as shown in FIG. 3A, when the temperature of the thermal deformation member 17 is as high as the temperature of the fluid C warmed by the CPU to be cooled, the shape of the thermal deformation member 17 is flat. Can be.

一方、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の場合よりも熱変形部材１７の温度が冷えると、第１の膜１５の熱収縮量が第２の膜１６のそれよりも大きくなるため、各膜１５、１６の界面に応力が生じて熱変形部材１７が下に凸になるように変形する。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the temperature of the thermal deformation member 17 is lower than in the case of FIG. 3A, the amount of thermal contraction of the first film 15 is higher than that of the second film 16. Since it becomes large, a stress is generated at the interface between the films 15 and 16, and the heat deformable member 17 is deformed so as to protrude downward.

図４は、このマイクロポンプ１０を備えた冷却システムの構成図である。   FIG. 4 is a configuration diagram of a cooling system including the micropump 10.

このシステム３０は、パーソナルコンピュータ等の電子機器内の電子部品を冷却するのに好適に使用され、冷却用の流体Cが循環する循環経路３１を備える。   This system 30 is suitably used for cooling electronic components in an electronic device such as a personal computer, and includes a circulation path 31 through which a cooling fluid C circulates.

流体Cは特に限定されないが、本実施形態では流体Cとして水を使用する。   The fluid C is not particularly limited, but water is used as the fluid C in the present embodiment.

循環経路３１の途中には、マイクロポンプ１０、冷却対象となる電子部品３３、冷却部３４、及び熱交換部３５が設けられる。   In the middle of the circulation path 31, a micro pump 10, an electronic component 33 to be cooled, a cooling unit 34, and a heat exchange unit 35 are provided.

このうち、電子部品３３は、例えばCPUであって、回路基板３２上に設けられる。   Among these, the electronic component 33 is a CPU, for example, and is provided on the circuit board 32.

また、冷却部３４は、流体Cと電子部品３３との間で熱交換を行うことで電子部品３３を冷却するものである。そして、このような熱交換の結果、冷却部３４に入る前に約３０℃程度であった流体Cの温度が、冷却部３４を出た直後では７０℃程度にまで加熱される。   The cooling unit 34 cools the electronic component 33 by exchanging heat between the fluid C and the electronic component 33. As a result of such heat exchange, the temperature of the fluid C, which was about 30 ° C. before entering the cooling unit 34, is heated to about 70 ° C. immediately after leaving the cooling unit 34.

このように温められた流体Cは、熱交換器３５において外気により冷却され、再び循環経路３１を辿って電子部品３３の冷却に使用される。   The fluid C warmed in this way is cooled by the outside air in the heat exchanger 35, and travels the circulation path 31 again to be used for cooling the electronic component 33.

このシステム３０においては、マイクロポンプ１０の駆動力によって流体Cが循環経路３１内を循環する。   In the system 30, the fluid C circulates in the circulation path 31 by the driving force of the micropump 10.

以下に、そのマイクロポンプ１０の動作原理について説明する。   Hereinafter, the operating principle of the micropump 10 will be described.

図５（ａ）〜（ｃ）は、マイクロポンプ１０の動作原理について説明するための断面図である。   FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views for explaining the operation principle of the micropump 10.

なお、図５（ａ）〜（ｃ）において、図１で説明したのと同じ要素には同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。   5A to 5C, the same elements as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted below.

図５（ａ）は、初期状態における断面図である。この状態では、冷却対象となる電子部品３３（図４参照）が起動直後であり、流体Cは室温と同程度の低温となっている。   FIG. 5A is a cross-sectional view in the initial state. In this state, the electronic component 33 (see FIG. 4) to be cooled is immediately after startup, and the fluid C has a low temperature that is about the same as the room temperature.

このような低温の状態では、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示したように熱変形部材１７は下方に反るため、熱変形部材１７がダイヤフラム１２の主面１２ｙに当接する。そのため、熱変形部材１７からの押圧力によってダイヤフラム１２が下方に弾性変形し、ポンプ室２０の容積が縮小する。   In such a low temperature state, as shown in FIGS. 2 (b) and 3 (b), the heat deformable member 17 warps downward, so that the heat deformable member 17 contacts the main surface 12 y of the diaphragm 12. Therefore, the diaphragm 12 is elastically deformed downward by the pressing force from the heat deformation member 17, and the volume of the pump chamber 20 is reduced.

その後、電子部品３３の熱によって流体Cの温度が上昇すると、ダイヤフラム１２を介して流体Cの熱が熱変形部材１７に伝わり、熱変形部材１７の温度が次第に上昇する。   Thereafter, when the temperature of the fluid C rises due to the heat of the electronic component 33, the heat of the fluid C is transmitted to the heat deformable member 17 through the diaphragm 12, and the temperature of the heat deformable member 17 gradually increases.

図５（ｂ）は、このように熱変形部材１７の温度が上昇して高温になった場合の断面図である。   FIG. 5B is a cross-sectional view when the temperature of the heat-deformable member 17 rises and becomes high.

このような高温の状態では、図２（ａ）、図３（ａ）に示したように熱変形部材１７はフラットな状態になるので、ダイヤフラム１２から熱変形部材１７が離れる。その結果、ダイヤフラム１２が熱変形部材１７の押圧力から開放されてフラットな状態になり、ポンプ室２０の容積が拡大し、第１の孔１１ａからポンプ室２０に流体Cが流入する。   In such a high temperature state, as shown in FIGS. 2A and 3A, the heat deformable member 17 is in a flat state, so that the heat deformable member 17 is separated from the diaphragm 12. As a result, the diaphragm 12 is released from the pressing force of the thermal deformation member 17 and becomes flat, the volume of the pump chamber 20 is expanded, and the fluid C flows into the pump chamber 20 from the first hole 11a.

ここで、上記のように熱変形部材１７がフラットになると、当該熱変形部材１７と冷却部材１９との間隔が狭まり、熱変形部材１７の一部は冷却部材１９に当接することになる。冷却部材１９は外気により常に冷却されているので、熱変形部材１７から冷却部材１９への熱の移動が起こり、熱変形部材１７の温度は次第に低下する。   Here, when the heat deformation member 17 becomes flat as described above, the interval between the heat deformation member 17 and the cooling member 19 is narrowed, and a part of the heat deformation member 17 comes into contact with the cooling member 19. Since the cooling member 19 is always cooled by the outside air, heat transfer from the heat deformable member 17 to the cooler member 19 occurs, and the temperature of the heat deformable member 17 gradually decreases.

そして、熱変形部材１７の温度が流体Cの温度よりも低くなると、図５（ｃ）に示すように再び熱変形部材１７が変形してダイヤフラム１２を押圧する。これにより、ポンプ室２０の容積が縮小し、ポンプ室２０内の流体Cが第２の孔１１ｂから流出することになる。   When the temperature of the heat deformation member 17 becomes lower than the temperature of the fluid C, the heat deformation member 17 is deformed again and presses the diaphragm 12 as shown in FIG. As a result, the volume of the pump chamber 20 is reduced, and the fluid C in the pump chamber 20 flows out from the second hole 11b.

この後は、上記した図５（ｂ）、（ｃ）の過程が自立的に繰り返されるようになり、ポンプ室の容積の拡大と縮小との繰り返しにより、ポンプ室への流体Cの流入と流出とが自立的に行われる。   Thereafter, the processes of FIGS. 5B and 5C described above are autonomously repeated, and the inflow and outflow of the fluid C into the pump chamber are performed by repeatedly expanding and reducing the volume of the pump chamber. And is done autonomously.

なお、既述のように、各孔１１ａ、１１ｂは、一方向にのみ流体を流す弁として機能するため、ポンプ室の容積の拡大と縮小とによって流体Cが循環経路３１を逆流する危険性はない。   As described above, each of the holes 11a and 11b functions as a valve that allows fluid to flow only in one direction. Therefore, there is a risk that the fluid C will flow back through the circulation path 31 due to expansion and contraction of the volume of the pump chamber. Absent.

ここで、加熱や冷却による熱変形部材１７の応答速度は熱変形部材１７全体の熱容量に依存する。例えば、熱変形部材１７の熱容量が小さければ、加熱された流体Cや冷却部材１９との間で熱交換が速やかに行われ、加熱や冷却によって熱変形部材１７が変形する速さを速めることができる。   Here, the response speed of the heat deformation member 17 due to heating or cooling depends on the heat capacity of the heat deformation member 17 as a whole. For example, if the heat capacity of the heat deformation member 17 is small, heat exchange with the heated fluid C and the cooling member 19 is quickly performed, and the speed at which the heat deformation member 17 is deformed by heating or cooling can be increased. it can.

本実施形態では、熱変形部材１７の各膜１５、１６の合計の厚さは５μm〜２０μm程度と極めて薄いため、熱変形部材１７全体の熱容量を十分に小さくしてその応答速度を速めることが可能となる。   In the present embodiment, since the total thickness of the films 15 and 16 of the heat deformation member 17 is extremely thin, about 5 μm to 20 μm, the heat capacity of the entire heat deformation member 17 can be sufficiently reduced to increase the response speed. It becomes possible.

また、第２の膜１６として形状記憶合金膜を形成する場合には、加熱された流体Cによって第２の膜１６の温度がその変態温度Tth以上となると、第２の膜１６がすぐさまフラットな状態に戻ろうとし、熱変形部材１７の応答速度を一層速めることができる。 When a shape memory alloy film is formed as the second film 16, when the temperature of the second film 16 becomes equal to or higher than the transformation temperature Tth by the heated fluid C, the second film 16 is immediately flat. Thus, the response speed of the thermal deformation member 17 can be further increased.

以上説明した本実施形態に係るマクロポンプ１０によれば、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示したように、流体Cによる加熱や冷却部材１９による冷却で熱変形部材１７を変形させ、それによりマイクロポンプ１０の駆動力を得る。その駆動力を生成するのに電力は不要であるため、ピエゾ素子等により電気的にダイヤフラム１２を駆動する場合と比較して省電力化を図ることが可能となる。   According to the macro pump 10 according to the present embodiment described above, as shown in FIGS. 5A to 5C, the heat deformation member 17 is deformed by heating with the fluid C or cooling with the cooling member 19. Thereby, the driving force of the micropump 10 is obtained. Since no electric power is required to generate the driving force, it is possible to save power compared to the case where the diaphragm 12 is electrically driven by a piezo element or the like.

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で説明したマイクロポンプの製造方法について説明する。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, a method for manufacturing the micropump described in the first embodiment will be described.

図１を参照して説明したように、マイクロポンプ１０は、ハウジング１１、ダイヤフラム１２、熱変形部材１７を備える。これらは、以下のように個別に作製される。   As described with reference to FIG. 1, the micropump 10 includes the housing 11, the diaphragm 12, and the heat deformation member 17. These are made individually as follows.

まず、熱変形部材１７とそれを支持する支持部材１３の製造方法について説明する。   First, the manufacturing method of the heat deformation member 17 and the support member 13 which supports it is demonstrated.

図６〜図７は、支持部材１３と熱変形部材１７の製造途中の断面図であり、図８〜図９はその斜視図である。   6-7 is sectional drawing in the middle of manufacture of the supporting member 13 and the heat deformation member 17, and FIGS. 8-9 is the perspective view.

まず、図６（ａ）に示すように、厚さが約０．４mmのシリコン基板Wの表面を熱酸化することにより、第１の膜１５として酸化シリコン膜を１μm〜２μm程度の厚さに形成する。   First, as shown in FIG. 6A, the surface of a silicon substrate W having a thickness of about 0.4 mm is thermally oxidized to form a silicon oxide film as the first film 15 to a thickness of about 1 μm to 2 μm. Form.

次いで、第１の膜１５の上にスパッタ法で厚さが約２μm〜１０μmのTiNi合金膜を形成し、そのTiNi膜を第２の膜１６とする。TiNi合金膜は形状記憶合金膜であって、記憶させたい形状で熱処理を施すことで、その形状を記憶させることができる。   Next, a TiNi alloy film having a thickness of about 2 μm to 10 μm is formed on the first film 15 by sputtering, and the TiNi film is used as the second film 16. The TiNi alloy film is a shape memory alloy film, and the shape can be memorized by performing heat treatment in a shape to be memorized.

既述のように、本実施形態で第２の膜１６に記憶させる形状はフラットな形状である。そこで、シリコン基板Wの上面の形状を反映してフラットになっている第２の膜１６に対し、真空中で基板温度を３５０℃〜５００℃程度とする熱処理を３０分〜６０分程度行い、第２の膜１６にフラットな形状を記憶させる。そのような熱処理は、形状記憶処理とも呼ばれる。   As described above, the shape memorized in the second film 16 in this embodiment is a flat shape. Therefore, the second film 16 that is flat reflecting the shape of the upper surface of the silicon substrate W is subjected to a heat treatment for about 30 minutes to 60 minutes in a vacuum at a substrate temperature of about 350 ° C. to 500 ° C., A flat shape is stored in the second film 16. Such heat treatment is also called shape memory processing.

形状記憶処理を経た第２の膜１６は、温度Tが変態温度Tth以上になると、フラットな状態に戻ろうとする。変態温度Tthは、第２の膜１６中におけるTiとNiの組成比により調節することができる。本実施形態では、冷却部３４（図４参照）を出た直後の流体Cの温度（約７０℃）以下の温度、例えば３０℃程度の温度に変態温度Tthを調節する。 The second film 16 that has undergone the shape memory treatment tends to return to a flat state when the temperature T becomes equal to or higher than the transformation temperature Tth . The transformation temperature T th can be adjusted by the composition ratio of Ti and Ni in the second film 16. In the present embodiment, the transformation temperature T th is adjusted to a temperature equal to or lower than the temperature of the fluid C (about 70 ° C.) immediately after exiting the cooling unit 34 (see FIG. 4), for example, about 30 ° C.

以上により、シリコン基板Wの上に、第１の膜１５と第２の膜１６とをこの順に積層してなる熱変形部材１７が形成される。   As described above, the thermal deformation member 17 is formed on the silicon substrate W by laminating the first film 15 and the second film 16 in this order.

なお、熱変形部材１７における第１の膜１５は、温度Tが第２の膜１６の変態温度Tthよりも低いときに、自身の圧縮応力により熱変形部材１７を撓ます応力膜であり、そのような機能を有する膜には上記の酸化シリコン膜の他にDLC膜もある。 The first film 15 in the heat deformable member 17 is a stress film that bends the heat deformable member 17 by its own compressive stress when the temperature T is lower than the transformation temperature Tth of the second film 16. A film having such a function includes a DLC film in addition to the silicon oxide film.

そのDLC膜は、イオンビームスパッタ法や、アセチレンガスやメタンガスを使用するプラズマCVD法により成膜し得る。   The DLC film can be formed by ion beam sputtering or plasma CVD using acetylene gas or methane gas.

また、第１実施形態で説明したように、熱変形部材１７としてバイメタルを形成してもよい。その場合、第１の膜１５としては、スパッタ法でCu膜を２μm〜１０μm程度の厚さに形成し得る。また、第２の膜１６は、第１の膜１５よりも熱膨張率が小さい膜であれば特に限定されず、例えばスパッタ法でNi膜を２μm〜１０μm程度の厚さに形成し得る。   Further, as described in the first embodiment, a bimetal may be formed as the heat deformation member 17. In that case, as the first film 15, a Cu film can be formed to a thickness of about 2 μm to 10 μm by sputtering. The second film 16 is not particularly limited as long as it has a smaller thermal expansion coefficient than that of the first film 15. For example, a Ni film can be formed to a thickness of about 2 μm to 10 μm by sputtering.

また、各膜１５、１６をフラットな状態で１５０℃〜３００℃程度の高温の成膜温度で形成すれば、高温下では図３（ａ）のようにフラットで、低温下では図３（ｂ）のように各膜１５、１６の熱収縮量の差で撓む熱変形部材１７を形成することができ、熱応力による変形効果を得ることもできる。   Further, if each of the films 15 and 16 is formed in a flat state at a high film forming temperature of about 150 ° C. to 300 ° C., it is flat as shown in FIG. ), The heat-deformable member 17 that bends due to the difference in thermal shrinkage between the films 15 and 16 can be formed, and a deformation effect due to thermal stress can be obtained.

次に、図６（ｂ）に示すように、熱変形部材１７の上に第１のレジストパターン４１を形成する。そして、第１のレジストパターン４１をマスクにし、アルゴンガスを用いたイオンミリングにより各膜１５、１６をパターニングする。   Next, as shown in FIG. 6B, a first resist pattern 41 is formed on the thermal deformation member 17. Then, using the first resist pattern 41 as a mask, the films 15 and 16 are patterned by ion milling using argon gas.

なお、TiNiを含む第２の膜１６については電解エッチングによりパターニングを行ってもよい。その場合のエッチング液としては、例えば、H2SO4のメタノール溶液、LiClのメタノール溶液、又はエタノールがある。 Note that the second film 16 containing TiNi may be patterned by electrolytic etching. As an etching solution in that case, for example, there is a methanol solution of H 2 SO 4, a methanol solution of LiCl, or ethanol.

また、レジストパターンを用いたリフトオフにより第２の膜１６をパターニングしてもよい。   Further, the second film 16 may be patterned by lift-off using a resist pattern.

その後に、第１のレジストパターン４１は除去される。   Thereafter, the first resist pattern 41 is removed.

図８（ａ）は、本工程を終了した後のシリコン基板Wと熱変形部材１７の斜視図である。   FIG. 8A is a perspective view of the silicon substrate W and the thermal deformation member 17 after the completion of this process.

図８（ａ）に示すように、上記のパターニングにより熱変形部材１７の平面形状は矩形状に整形される。   As shown in FIG. 8A, the planar shape of the thermal deformation member 17 is shaped into a rectangular shape by the above patterning.

次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン基板Wの裏面に第２のレジストパターン４２を形成する。   Next, as shown in FIG. 6C, a second resist pattern 42 is formed on the back surface of the silicon substrate W.

そして、第２のレジストパターン４２をマスクにして基板Wをドライエッチングすることにより、熱変形部材１７が露出する開口１３ａを形成すると共に、エッチングされずに残存する基板Wを支持部材１３とする。   Then, the substrate W is dry-etched using the second resist pattern 42 as a mask to form an opening 13a through which the heat-deformable member 17 is exposed, and the substrate W remaining without being etched is used as the support member 13.

本工程でのドライエッチングとしては、エッチングの異方性が高いDeep-RIEを採用するのが好ましい。Deep-RIEでは、エッチング雰囲気中にSF6とC4F8とを交互に供給することで、エッチングと堆積物による側壁保護とが交互に進行し、開口１３ａの側壁を基板Wの上面に対して垂直にすることが可能となる。 As the dry etching in this step, it is preferable to employ Deep-RIE having high etching anisotropy. In Deep-RIE, by alternately supplying SF 6 and C 4 F 8 in the etching atmosphere, the sidewall protection by the etching and the deposit proceeds alternately, and the sidewall of the opening 13a is made to face the upper surface of the substrate W. Can be made vertical.

但し、このように高いエッチング異方性が必要ない場合には、フッ酸溶液をエッチング液とするウエットエッチングにより開口１３ａを形成してもよい。   However, if such high etching anisotropy is not required, the opening 13a may be formed by wet etching using a hydrofluoric acid solution as an etching solution.

その後に、第２のレジストパターン４２は除去される。   Thereafter, the second resist pattern 42 is removed.

図８（ｂ）は、本工程を終了した後の支持部材１３と熱変形部材１７の斜視図である。   FIG. 8B is a perspective view of the support member 13 and the heat deformation member 17 after the process is completed.

図８（ｂ）に示すように、支持部材１３は、直径Lが５mm〜３０mm程度のリング状である。そして、矩形状の熱変形部材１７の対向する二辺１７ａ、１７ｂが、その支持部材１３によって支持される。   As shown in FIG. 8B, the support member 13 has a ring shape with a diameter L of about 5 mm to 30 mm. The opposing two sides 17 a and 17 b of the rectangular heat deformation member 17 are supported by the support member 13.

このように二辺１７ａ、１７ｂのみを支持部材１３で支持することで、他の二辺１７ｃ、１７ｄがフリーな状態となり、熱による熱変形部材１７の変形量を大きくすることが可能となる。   By supporting only the two sides 17a and 17b with the support member 13 in this manner, the other two sides 17c and 17d are in a free state, and the amount of deformation of the heat-deformable member 17 due to heat can be increased.

なお、各辺１７ａ〜１７ｄの長さは特に限定されない。本実施形態では、辺１７ａ、１７ｂの長さを約６mm〜３１mmとし、辺１７ｃ、１７ｄの長さを約６mm〜３１mm程度とする。   In addition, the length of each side 17a-17d is not specifically limited. In the present embodiment, the lengths of the sides 17a and 17b are about 6 mm to 31 mm, and the lengths of the sides 17c and 17d are about 6 mm to 31 mm.

次いで、図７（ａ）に示すように、スパッタ法により第１の膜１５の裏面のみに犠牲膜４４としてMgO膜を約５０nm程度の厚さに形成する。なお、第１の膜１５の裏面のみに選択的に犠牲膜４４を形成するには、例えば、支持部材１３の表面にレジストパターンを形成した後、第１の膜１５の裏面に犠牲膜４４を形成し、その後にレジストパターンをリフトオフすればよい。   Next, as shown in FIG. 7A, an MgO film having a thickness of about 50 nm is formed as a sacrificial film 44 only on the back surface of the first film 15 by sputtering. In order to selectively form the sacrificial film 44 only on the back surface of the first film 15, for example, after forming a resist pattern on the surface of the support member 13, the sacrificial film 44 is formed on the back surface of the first film 15. Then, the resist pattern may be lifted off.

次に、図７（ｂ）に示すように、支持部材１３の主面１３ｘと側面１３ｙ、及び犠牲膜４４上にスパッタ法でシード層４５としてニッケル膜を形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, a nickel film is formed as a seed layer 45 on the main surface 13x and the side surface 13y of the support member 13 and the sacrificial film 44 by a sputtering method.

そして、シード層４５を給電層にしながら、電解メッキによりシード層４５の上にニッケル膜を１mm〜２mm程度の厚さに形成し、そのニッケル膜を冷却部材１９とする。なお、冷却部材１９としてCu膜を使用してもよい。   Then, while the seed layer 45 is used as a power feeding layer, a nickel film is formed to a thickness of about 1 mm to 2 mm on the seed layer 45 by electrolytic plating, and the nickel film is used as the cooling member 19. A Cu film may be used as the cooling member 19.

図９は、本工程を終了した後の支持部材１３と熱変形部材１７の斜視図である。   FIG. 9 is a perspective view of the support member 13 and the thermal deformation member 17 after the process is completed.

図９の点線円内に示すように、シード層４５を形成しなかった第１の膜１５の側面には冷却部材１９は形成されず、当該側面に犠牲膜４４が露出する。   9, the cooling member 19 is not formed on the side surface of the first film 15 where the seed layer 45 is not formed, and the sacrificial film 44 is exposed on the side surface.

その後、このように露出している犠牲膜４４を酢酸によりウエットエッチングして除去することで、図７（ｃ）示すように、第１の膜１５と冷却部材１９との間に隙間Sを形成する。   Thereafter, the exposed sacrificial film 44 is removed by wet etching with acetic acid, thereby forming a gap S between the first film 15 and the cooling member 19 as shown in FIG. 7C. To do.

以上により、支持部材１３と熱変形部材１７の基本構造が完成したことになる。   Thus, the basic structure of the support member 13 and the heat deformation member 17 is completed.

次に、図１に示したハウジング１１の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the housing 11 shown in FIG. 1 will be described.

図１０（ａ）〜（ｃ）は、ハウジング１１の製造途中の断面図であり、図１１はその斜視図である。   FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views of the housing 11 in the course of manufacturing, and FIG. 11 is a perspective view thereof.

まず、図１０（ａ）に示すように、第３のレジストパターン５１をマスクにしてシリコン基板に対してDeep RIEを行うことにより、深さが約０．２mm〜２mmの凹部１１ｃを備えたハウジング１１を形成する。既述のように、Deep RIEでは、エッチング雰囲気中にSF6とC4F8とを交互に供給し、高いエッチング異方性が実現できる。 First, as shown in FIG. 10 (a), a deep RIE is performed on the silicon substrate using the third resist pattern 51 as a mask to provide a housing having a recess 11c having a depth of about 0.2 mm to 2 mm. 11 is formed. As described above, Deep RIE can realize high etching anisotropy by alternately supplying SF 6 and C 4 F 8 in the etching atmosphere.

なお、高いエッチング異方性が必要ない場合には、Deep RIEに代えて、フッ酸溶液をエッチング液とするウエットエッチングにより凹部１１ｃを形成してもよい。   If high etching anisotropy is not required, the recess 11c may be formed by wet etching using a hydrofluoric acid solution as an etching solution instead of Deep RIE.

また、エッチングされずに残存するハウジング１１の底部１１ｄの厚さD1は、約０．２mm〜１．８mm程度である。   The thickness D1 of the bottom 11d of the housing 11 remaining without being etched is about 0.2 mm to 1.8 mm.

更に、このようなドライエッチングによる加工に代えて、機械加工により凹部１１ｃを形成してもよい。   Furthermore, instead of processing by such dry etching, the recess 11c may be formed by machining.

ここで、ハウジング１１の元となるシリコン基板の面方位は特に限定されないが、本実施形態では底部１１ｄの表面にシリコンの（１００）面が現れるように、主面の面方位が（１００）方向である単結晶のシリコン基板を使用する。   Here, the plane orientation of the silicon substrate that is the base of the housing 11 is not particularly limited, but in this embodiment, the plane orientation of the main surface is the (100) direction so that the (100) plane of silicon appears on the surface of the bottom portion 11d. A single crystal silicon substrate is used.

この後に、第３のレジストパターン５１は除去される。   Thereafter, the third resist pattern 51 is removed.

次いで、図１０（ｂ）に示すように、ハウジング１１の全面にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することにより、底部１１ｄの裏面と表面に第１の窓５２ａと第２の窓５２ｂを備えた第４のレジストパターン５２を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, a photoresist is applied to the entire surface of the housing 11, and is exposed and developed, whereby a first window 52a and a second window 52b are formed on the back surface and the surface of the bottom portion 11d. The 4th resist pattern 52 provided with is formed.

そして、KOH溶液等のエッチング液中にハウジング１１の全体を浸すことにより、各窓５２ａ、５２ｂを通じてハウジング１１をウエットエッチングし、ハウジング１１に第１の孔１１ａと第２の孔１１ｂとを形成する。   Then, by immersing the entire housing 11 in an etching solution such as KOH solution, the housing 11 is wet-etched through the windows 52a and 52b to form the first hole 11a and the second hole 11b in the housing 11. .

そのようなウエットエッチングでは、各孔１１ａ、１１ｂの側面に（１１１）面等の単結晶シリコンの結晶面が現れる。その結晶面は、底部１１ｄに現れる（１００）面から傾いているので、各１１ａ、１１ｂの側面はテーパー状に傾斜することになる。   In such wet etching, a crystal plane of single crystal silicon such as a (111) plane appears on the side surfaces of the holes 11a and 11b. Since the crystal plane is inclined from the (100) plane appearing at the bottom 11d, the side surfaces of the respective 11a and 11b are inclined in a tapered shape.

図１２は、このようにして形成された第１の孔１１ａの斜視図である。   FIG. 12 is a perspective view of the first hole 11a formed as described above.

図１２に示すように、第１の孔１１ａの側面は、単結晶シリコンの４つの結晶面が組み合わされた四角錐状となる。   As shown in FIG. 12, the side surface of the first hole 11a has a quadrangular pyramid shape in which four crystal planes of single crystal silicon are combined.

その後に、図１０（ｃ）に示すように、上記の第４のレジストパターン５２を除去し、ハウジング１１の基本構造を完成させる。   Thereafter, as shown in FIG. 10C, the fourth resist pattern 52 is removed, and the basic structure of the housing 11 is completed.

図１１は、完成したハウジング１１の斜視図である。   FIG. 11 is a perspective view of the completed housing 11.

図１１に示すように、ハウジング１１の外形は円形である。   As shown in FIG. 11, the outer shape of the housing 11 is circular.

次に、図１に示したダイヤフラム１２の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the diaphragm 12 shown in FIG. 1 will be described.

図１３（ａ）、（ｂ）はダイヤフラム１２の製造途中の断面図であり、図１４はその斜視図である。   FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views of the diaphragm 12 during manufacture, and FIG. 14 is a perspective view thereof.

まず、図１３（ａ）に示すように、予め約７００μm程度の厚さに薄厚化されたシリコン基板上に第５のレジストパターン５５を形成し、それをマスクにしてシリコン基板に対してDeep RIEを行うことにより、外周にリム１２ａを備えたダイヤフラム１２を形成する。   First, as shown in FIG. 13A, a fifth resist pattern 55 is formed on a silicon substrate previously thinned to a thickness of about 700 μm, and using this as a mask, a deep RIE is performed on the silicon substrate. As a result, the diaphragm 12 having the rim 12a on the outer periphery is formed.

そのDeep RIEでは、エッチング雰囲気中にSF6とC4F8とが交互に供給される。なお、本実施形態はこれに限定されず、フッ酸溶液をエッチング液とするウエットエッチングによりダイヤフラム１２とリム１２ａとを形成してもよい。 In the deep RIE, SF 6 and C 4 F 8 are alternately supplied in the etching atmosphere. Note that the present embodiment is not limited to this, and the diaphragm 12 and the rim 12a may be formed by wet etching using a hydrofluoric acid solution as an etchant.

また、ダイヤフラム１２の厚さD2は、上記のドライエッチング量により調節することができ、本実施形態では約２μm〜４μmとする。   Further, the thickness D2 of the diaphragm 12 can be adjusted by the above-described dry etching amount, and is about 2 μm to 4 μm in the present embodiment.

更に、このようなドライエッチングによる加工に代えて、シリコン基板に対して機械加工を施すことによりダイヤフラム１２とリム１２ａとを形成してもよい。   Further, instead of such processing by dry etching, the diaphragm 12 and the rim 12a may be formed by machining the silicon substrate.

その後、図１３（ｂ）に示すように第５のレジストパターン５５を除去することにより、ダイヤフラム１２の基本構造を完成させる。   Thereafter, as shown in FIG. 13B, the fifth resist pattern 55 is removed to complete the basic structure of the diaphragm 12.

図１４は、完成したダイヤフラム１２の斜視図である。図１４に示すように、ダイヤフラム１２の外形は円形である。   FIG. 14 is a perspective view of the completed diaphragm 12. As shown in FIG. 14, the outer shape of the diaphragm 12 is circular.

以上により、マイクロポンプ１０の個々の部品である熱変形部材１７（図９）、ハウジング１１（図１１）、及びダイヤフラム１２（図１４）が完成した。   Thus, the thermal deformation member 17 (FIG. 9), the housing 11 (FIG. 11), and the diaphragm 12 (FIG. 14), which are individual components of the micropump 10, were completed.

この後は、以下のようにこれらを組み立ててマイクロポンプ１０を作製する。   Thereafter, these are assembled as follows to produce the micropump 10.

図１５（ａ）、（ｂ）は、マイクロポンプ１０の組み立て方法について説明するための断面図である。   FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views for explaining a method of assembling the micropump 10.

まず、図１５（ａ）に示すように、下から順にハウジング１１、ダイヤフラム１２、及び支持部材１３を積み重ねる。   First, as illustrated in FIG. 15A, the housing 11, the diaphragm 12, and the support member 13 are stacked in order from the bottom.

既述のように、各部材１１〜１３の材料はシリコンであるが、大気中の酸素が原因でこれらの部材１１〜１３の表面のシリコンには酸素が結合しており、単に積み重ねただけではその酸素が邪魔で各部材１１〜１３を機械的に強固に接合することができない。   As described above, the material of each of the members 11 to 13 is silicon, but oxygen is bonded to the silicon on the surface of these members 11 to 13 due to oxygen in the atmosphere. Each member 11-13 cannot be joined mechanically firmly because the oxygen is in the way.

そこで、次の工程では、図１５（ｂ）に示すように、真空中で各部材１１〜１３同士を押圧しながらこれらを２００℃程度の温度に加熱することにより、各部材１１〜１３の表面の酸素を除去する。これにより、各部材１１〜１３の表面のシリコンのダングリングボンド同士が結合し、各部材１１〜１３が機械的に強固に接合される。そのような接合方法は、拡散接合法とも呼ばれる。   Therefore, in the next step, as shown in FIG. 15 (b), the members 11 to 13 are heated to a temperature of about 200 ° C. while pressing the members 11 to 13 in a vacuum. Remove oxygen. Thereby, the dangling bonds of silicon on the surfaces of the members 11 to 13 are bonded to each other, and the members 11 to 13 are mechanically firmly bonded. Such a bonding method is also called a diffusion bonding method.

以上により、本実施形態に係るマイクロポンプ１０の基本構造が完成したことになる。   Thus, the basic structure of the micropump 10 according to the present embodiment is completed.

そのマイクロポンプ１０の製造方法によれば、図６（ａ）に示したように、スパッタ法や熱酸化等の薄膜プロセスを利用して第１の膜１５と第２の膜１６とを積層することで簡単に熱変形部材１７を形成できる。   According to the manufacturing method of the micropump 10, as shown in FIG. 6A, the first film 15 and the second film 16 are laminated using a thin film process such as sputtering or thermal oxidation. Thus, the heat deformation member 17 can be easily formed.

また、図１０（ａ）や図１３（ａ）に示したように、ハウジング１１とダイヤフラム１２はいずれもシリコン基板をエッチングすることにより作製でき、これらを作製するのに特別な装置は不要である。   Further, as shown in FIGS. 10A and 13A, both the housing 11 and the diaphragm 12 can be manufactured by etching a silicon substrate, and no special apparatus is required for manufacturing them. .

このように、本実施形態では、半導体装置の製造工程にある既存の設備を活かしながらマイクロポンプ１０を作製することが可能となる。   Thus, in this embodiment, it becomes possible to produce the micropump 10 while utilizing the existing equipment in the manufacturing process of the semiconductor device.

（第３実施形態）
第２実施形態では、図７（ｂ）に示したように、電解メッキにより冷却部材１９を作製した。 (Third embodiment)
In the second embodiment, as shown in FIG. 7B, the cooling member 19 is produced by electrolytic plating.

本実施形態は、その冷却部材１９の作製方法のみが異なり、それ以外は第２実施形態と同じである。   This embodiment is the same as the second embodiment except for the manufacturing method of the cooling member 19 and other than that.

図１６（ａ）は、本実施形態に係る支持部材１３、熱変形部材１７、及び冷却部材１９の斜視図である。なお、図１６（ａ）において第２実施形態で説明したのと同じ要素には同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。   FIG. 16A is a perspective view of the support member 13, the thermal deformation member 17, and the cooling member 19 according to the present embodiment. In FIG. 16A, the same elements as those described in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted below.

また、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のI−I線に沿う断面図である。   Moreover, FIG.16 (b) is sectional drawing which follows the II line | wire of Fig.16 (a).

図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、支持部材１３の開口１３ａ内に、開口１３ａと略同一の外形の冷却部材１９を嵌め込む。そのような冷却部材１９の材料としては、例えば、Cu等の金属材料がある。   As shown in FIGS. 16A and 16B, in this embodiment, a cooling member 19 having the same outer shape as the opening 13 a is fitted into the opening 13 a of the support member 13. Examples of the material of the cooling member 19 include a metal material such as Cu.

図１７は、本実施形態に係るマイクロポンプ１７の断面図である。図１７では、低温時に熱変形部材１７が下に沿った状態での断面図を示している。   FIG. 17 is a cross-sectional view of the micropump 17 according to the present embodiment. FIG. 17 shows a cross-sectional view of the heat deformable member 17 along the bottom at a low temperature.

上記のように開口１３ａと略同一の外形の冷却部材１９を使用すると、開口１３ａを通じた外気の出入りが無くなるので、冷却部材１９とダイヤフラム１２との間の空間Gを気密にすることができ、当該空間Gに埃等が溜まるのを防止できる。   When the cooling member 19 having substantially the same outer shape as the opening 13a is used as described above, the outside air does not enter and exit through the opening 13a, so that the space G between the cooling member 19 and the diaphragm 12 can be made airtight. It is possible to prevent dust and the like from accumulating in the space G.

図１８は、本実施形態の別の例に係る支持部材１３、熱変形部材１７、及び冷却部材１９の斜視図である。   FIG. 18 is a perspective view of the support member 13, the thermal deformation member 17, and the cooling member 19 according to another example of the present embodiment.

図１８に示すように、この例では、鋸を利用した機械的な加工により、リング状の支持部材１３の主面１３ｘに溝１３ｚを形成する。   As shown in FIG. 18, in this example, the groove 13z is formed in the main surface 13x of the ring-shaped support member 13 by mechanical processing using a saw.

図１９は、その支持部材１３を利用して作製されたマイクロポンプ１０の断面図であって、支持部材１３、熱変形部材１７、及び冷却部材１９の断面は図１８のII−II線に沿う断面に相当する。   FIG. 19 is a cross-sectional view of the micropump 10 manufactured using the support member 13, and the cross-sections of the support member 13, the thermal deformation member 17, and the cooling member 19 are taken along line II-II in FIG. 18. It corresponds to a cross section.

図１９に示すように、支持部材１３に溝１３ｚを形成したことで、ダイヤフラム１２のリム１２ａと溝１３ｚとで画定される通気孔６０が形成される。   As shown in FIG. 19, by forming the groove 13z in the support member 13, a vent hole 60 defined by the rim 12a of the diaphragm 12 and the groove 13z is formed.

このように通気孔６０を設けると、上記の空間Gに外気Aが流通するようになるので、熱変形部材１７の押圧力によってダイヤフラム１２が下方に撓んでも空間G内が負圧にならず、負圧が原因でダイヤフラム１２が下方に撓み難くなるのを防止できる。   When the vent hole 60 is provided in this way, the outside air A flows through the space G. Therefore, even if the diaphragm 12 is bent downward by the pressing force of the heat deformation member 17, the inside of the space G does not become negative pressure. It is possible to prevent the diaphragm 12 from becoming difficult to bend downward due to the negative pressure.

なお、図２０に示すように、流通孔６０に管６１を接続し、当該間６１内にピストン６２を移動自在に設けてもよい。   As shown in FIG. 20, a pipe 61 may be connected to the flow hole 60, and the piston 62 may be movably provided in the space 61.

このようにすると、管６１内でピストン６２が自由に移動することにより、空間G内の圧力を大気圧と同程度の圧力に維持することができるので、空間G内が負圧になってダイヤフラム１２の変形が阻害されるのを抑制できる。   In this way, the piston 62 freely moves in the pipe 61, so that the pressure in the space G can be maintained at a pressure similar to the atmospheric pressure. It can suppress that 12 deformation | transformation is inhibited.

更に、ピストン６２によって空間G内が気密にされるため、外気A内に含まれる埃が流通孔６０を通って空間G内に至るのを防止することができる。   Furthermore, since the space G is hermetically sealed by the piston 62, dust contained in the outside air A can be prevented from reaching the space G through the circulation hole 60.

空間G内の気体は特に限定されない。空間Gは、空気や乾燥窒素で充填し得る。これらの気体は良好な断熱材として機能するので、ポンプ室２０内の流体の熱によって冷却部材１９の温度が過度に上昇することはない。   The gas in the space G is not particularly limited. The space G can be filled with air or dry nitrogen. Since these gases function as good heat insulating materials, the temperature of the cooling member 19 is not excessively increased by the heat of the fluid in the pump chamber 20.

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.

（第４実施形態）
上記した第１〜第３実施形態では、図１等において示したように、第１の膜１５と第２の膜１６を積層して熱変形部材１７を作製した。 (Fourth embodiment)
In the first to third embodiments described above, as shown in FIG. 1 and the like, the first film 15 and the second film 16 are laminated to produce the heat deformable member 17.

これに対し、本実施形態では、ワイヤを利用して以下のように熱変形部材１７を作製する。   On the other hand, in this embodiment, the heat deformation member 17 is produced as follows using a wire.

図２１は、本実施形態に係るマイクロポンプの製造途中の平面図である。   FIG. 21 is a plan view of the micropump according to the present embodiment being manufactured.

そのマイクロポンプを作製するには、まず、図２１（ａ）に示すように、厚さが約０．５mm〜１．０mm程度で矩形状の開口１３ａが形成された支持部材１３を用意する。その支持部材は例えばシリコンウエハやステンレス板であり、これらにエッチングや機械加工を施すことで開口１３ａを形成することができる。   In order to manufacture the micropump, first, as shown in FIG. 21A, a support member 13 having a thickness of about 0.5 mm to 1.0 mm and having a rectangular opening 13a is prepared. The support member is, for example, a silicon wafer or a stainless steel plate, and the opening 13a can be formed by performing etching or machining on these.

次いで、図２１（ｂ）に示すように、平面形状が矩形状で厚さが約０．０５mm〜０．１mm程度のバネ鋼板７１に対し、その対角線方向にそって二本の形状記憶合金ワイヤ７２を接合することにより、熱変形部材１７を作製する。なお、バネ鋼板７１と形状記憶合金ワイヤ７２との接合には、ポイント溶接や接着剤を採用する。   Next, as shown in FIG. 21 (b), two shape memory alloy wires are formed along the diagonal direction of the spring steel plate 71 having a rectangular planar shape and a thickness of about 0.05 mm to 0.1 mm. The heat-deformable member 17 is produced by joining 72. For welding the spring steel plate 71 and the shape memory alloy wire 72, point welding or an adhesive is employed.

形状記憶合金ワイヤ７２は特に限定されないが、本実施形態では市販されている形状記憶合金ワイヤを使用する。市販の形状記憶合金ワイヤ７２には予め形状記憶合金処理が施されており、形状記憶合金ワイヤ７２の温度Tが変態温度Tth以上となるとそのワイヤ長が縮む。 The shape memory alloy wire 72 is not particularly limited, but in the present embodiment, a commercially available shape memory alloy wire is used. A commercially available shape memory alloy wire 72 is preliminarily subjected to a shape memory alloy treatment. When the temperature T of the shape memory alloy wire 72 becomes equal to or higher than the transformation temperature T th , the wire length is reduced.

そのような形状記憶合金ワイヤ７２として、本実施形態ではトキコーポレーション株式会社製の直径が約５０μmのバイオメタルを使用する。   As such a shape memory alloy wire 72, biometal having a diameter of about 50 μm manufactured by Toki Corporation is used in this embodiment.

そして、図２１（ｃ）に示すように、支持部材１３の開口１３ａの周縁にバネ鋼板７１を溶接する。   And as shown in FIG.21 (c), the spring steel plate 71 is welded to the periphery of the opening 13a of the supporting member 13. As shown in FIG.

図２２は、図２１（ｃ）のIII−III線に沿う断面図である。   FIG. 22 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

図２２に示すように、熱変形部材１７は、下方に湾曲した状態で支持部材１３に溶接される。   As shown in FIG. 22, the heat deformable member 17 is welded to the support member 13 while being bent downward.

なお、この例では、形状記憶合金ワイヤ７２を上にした状態で支持部材１３にバネ鋼板７１を溶接しているが、これとは逆に、形状記憶合金ワイヤ７２を下にしてバネ鋼板７１を支持部材１３に溶接してもよい。   In this example, the spring steel plate 71 is welded to the support member 13 with the shape memory alloy wire 72 facing up. On the contrary, the spring steel plate 71 is placed with the shape memory alloy wire 72 facing down. The support member 13 may be welded.

この後は、ハウジング１１（図１１参照）、ダイヤフラム１２（図１４参照）、冷却部材１９（図１７参照）を用い、図２３に示すような本実施形態に係るマイクロポンプの基本構造を完成させる。   Thereafter, the basic structure of the micropump according to the present embodiment as shown in FIG. 23 is completed using the housing 11 (see FIG. 11), the diaphragm 12 (see FIG. 14), and the cooling member 19 (see FIG. 17). .

そのマイクロポンプにおいて、ダイヤフラム１２の材料はシリコンに限定されず、弾性変形が容易な金属薄板やゴムであってもよい。また、ハウジング１１の各孔１１ａ、１１ｂに代えて機械的な弁を設けてもよい。   In the micropump, the material of the diaphragm 12 is not limited to silicon, and may be a thin metal plate or rubber that is easily elastically deformed. Further, mechanical valves may be provided in place of the holes 11 a and 11 b of the housing 11.

以上説明した本実施形態によれば、温度上昇により形状記憶合金ワイヤ７２が収縮し、温度低下によりバネ鋼板７１が元の湾曲した形状に戻ろうとする。そのような温度変化に伴う熱変形部材１７の変形によりダイヤフラム１２を駆動することができ、第１実施形態と同様にマイクロポンプの駆動力を得ることができる。   According to this embodiment described above, the shape memory alloy wire 72 contracts due to the temperature rise, and the spring steel plate 71 tries to return to the original curved shape due to the temperature fall. The diaphragm 12 can be driven by the deformation of the heat deformation member 17 accompanying such a temperature change, and the driving force of the micropump can be obtained as in the first embodiment.

しかも、本実施形態では、予め形状記憶処理が施されている形状記憶合金ワイヤ７２を使用するので、マイクロポンプの製造時に形状記憶処理を行う必要がなく、マイクロポンプの製造が容易となる。   In addition, in the present embodiment, since the shape memory alloy wire 72 that has been subjected to the shape memory process is used, it is not necessary to perform the shape memory process when manufacturing the micro pump, and the manufacture of the micro pump is facilitated.

（付記１） ポンプ室と、
一方の主面が前記ポンプ室の内面の一部を画定する弾性変形可能なダイヤフラムと、
低温時に前記ダイヤフラムの他方の主面を押圧し、高温時に前記ダイヤフラムから離れる熱変形部材とを備え、
前記ポンプ室に加熱された流体が流入したときに、前記ダイヤフラムを押圧している前記熱変形部材が前記流体の熱により変形して前記ダイヤフラムから離れ、前記ポンプ室の容積が拡大し、
前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材が前記流体の温度よりも冷えたときに、前記熱変形部材が変形して前記ダイヤフラムの前記他方の主面を押圧し、前記ポンプ室の容積が縮小して、
前記ポンプ室の前記容積が拡大と縮小とを繰り返すことにより、前記流体の前記ポンプ室への流入と流出とが繰り返されることを特徴とするマイクロポンプ。 (Appendix 1) Pump room,
An elastically deformable diaphragm in which one main surface defines part of the inner surface of the pump chamber;
A heat-deformable member that presses the other main surface of the diaphragm at a low temperature and separates from the diaphragm at a high temperature;
When the heated fluid flows into the pump chamber, the thermal deformation member that presses the diaphragm is deformed by the heat of the fluid and is separated from the diaphragm, and the volume of the pump chamber is expanded,
When the thermally deformable member separated from the diaphragm cools below the temperature of the fluid, the thermally deformable member deforms and presses the other main surface of the diaphragm, reducing the volume of the pump chamber. ,
The micropump characterized by repeating inflow and outflow of the fluid into the pump chamber by repeatedly expanding and contracting the volume of the pump chamber.

（付記２） 前記熱変形部材は、形状記憶合金膜と応力膜との積層膜であることを特徴とする付記１に記載のマイクロポンプ。   (Additional remark 2) The said heat deformation member is a laminated film of a shape memory alloy film and a stress film, The micropump of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

（付記３） 前記応力膜は、酸化シリコン膜又はDLC膜であることを特徴とする付記２に記載のマイクロポンプ。   (Supplementary note 3) The micropump according to supplementary note 2, wherein the stress film is a silicon oxide film or a DLC film.

（付記４） 前記形状記憶合金膜の変態温度は、前記流体の温度以下の温度であることを特徴とする付記２に記載のマイクロポンプ。   (Additional remark 4) The transformation temperature of the said shape memory alloy film is a temperature below the temperature of the said fluid, The micropump of Additional remark 2 characterized by the above-mentioned.

（付記５） 前記熱変形部材はバイメタルであることを特徴とする付記１に記載のマイクロポンプ。   (Additional remark 5) The said heat deformation member is a bimetal, The micropump of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

（付記６） 前記熱変形部材は平面視で矩形状であり、
前記矩形状の熱変形部材の対向する二辺を支持する支持部材を更に有することを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載のマイクロポンプ。 (Additional remark 6) The said heat deformation member is rectangular shape by planar view,
The micropump according to any one of appendices 1 to 5, further comprising a support member that supports two opposing sides of the rectangular heat-deformable member.

（付記７） 前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材に当接し、該熱変形部材を冷却する冷却部材を更に有することを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載のマイクロポンプ。   (Supplementary note 7) The micropump according to any one of supplementary notes 1 to 6, further comprising a cooling member that abuts on the thermal deformation member separated from the diaphragm and cools the thermal deformation member.

（付記８） 前記ダイヤフラムと前記冷却部材との間の空間に連通する管と、
前記管内に移動自在に設けられたピストンとを更に有することを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載のマイクロポンプ。 (Appendix 8) A pipe communicating with the space between the diaphragm and the cooling member;
The micropump according to any one of appendices 1 to 7, further comprising a piston movably provided in the pipe.

（付記９） 前記ポンプ室を画定するハウジングを更に有し、
前記ハウジングに、前記流体の流入方向に向かって直径が小さくなる第１の孔と、前記流体の流出方向に向かって直径が小さくなる第２の孔とが形成されたことを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載のマイクロポンプ。 (Additional remark 9) It further has a housing which defines the pump chamber,
Supplementary note 1, wherein the housing is formed with a first hole whose diameter decreases in the fluid inflow direction and a second hole whose diameter decreases in the fluid outflow direction. The micropump according to any one of -8.

（付記１０） 冷却用の流体が流れる循環経路と、
前記循環経路の途中に設けられ、該循環経路に前記流体を循環させるマイクロポンプとを備え、
前記マイクロポンプが、
前記流体が出入りするポンプ室と、
一方の主面が前記ポンプ室の内面の一部を画定する弾性変形可能なダイヤフラムと、
低温時に前記ダイヤフラムの他方の主面を押圧し、高温時に前記ダイヤフラムから離れる熱変形部材とを有し、
前記ポンプ室に前記流体が流入したときに、前記ダイヤフラムを押圧している前記熱変形部材が前記流体の熱により変形して前記ダイヤフラムから離れ、前記ポンプ室の容積が拡大し、
前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材が前記流体の温度よりも冷えたときに、前記熱変形部材が変形して前記ダイヤフラムの前記他方の主面を押圧し、前記ポンプ室の容積が縮小して、
前記ポンプ室の前記容積が拡大と縮小とを繰り返すことにより、前記流体の前記ポンプ室への流入と流出とが繰り返されることを特徴とする冷却システム。 (Supplementary Note 10) A circulation path through which a cooling fluid flows;
A micropump provided in the middle of the circulation path and circulating the fluid in the circulation path;
The micropump is
A pump chamber through which the fluid enters and exits;
An elastically deformable diaphragm in which one main surface defines part of the inner surface of the pump chamber;
A heat-deformable member that presses the other main surface of the diaphragm at a low temperature and separates from the diaphragm at a high temperature;
When the fluid flows into the pump chamber, the thermally deformable member that presses the diaphragm is deformed by the heat of the fluid and is separated from the diaphragm, and the volume of the pump chamber is expanded,
When the thermally deformable member separated from the diaphragm cools below the temperature of the fluid, the thermally deformable member deforms and presses the other main surface of the diaphragm, reducing the volume of the pump chamber. ,
The cooling system according to claim 1, wherein the fluid is repeatedly flown into and out of the pump chamber by repeatedly expanding and contracting the volume of the pump chamber.

１０…マイクロポンプ、１１…ハウジング、１１ａ、１１ｂ…第１及び第２の孔、１２…ダイヤフラム、１２ａ…リム、１３…支持部材、１３ｘ…主面、１３ｚ…溝、１５、１６…第１及び第２の膜、１７…熱変形部材、１９…冷却部材、３１…循環経路、３２…回路基板、３３…電子部品、３４…冷却部、３５…熱交換器、４１…第１のレジストパターン、４２…第２のレジストパターン、４４…犠牲膜、４５…シード層、５１…第３のレジストパターン、５２…第４のレジストパターン、５２ａ、５２ｂ…第１及び第２の窓、５５…第５のレジストパターン、６０…通気孔、６１…管、６２…ピストン、７１…バネ鋼板、７２…形状記憶合金ワイヤ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Micro pump, 11 ... Housing, 11a, 11b ... 1st and 2nd hole, 12 ... Diaphragm, 12a ... Rim, 13 ... Support member, 13x ... Main surface, 13z ... Groove, 15, 16 ... First and 2nd film | membrane, 17 ... thermal deformation member, 19 ... cooling member, 31 ... circulation path, 32 ... circuit board, 33 ... electronic component, 34 ... cooling part, 35 ... heat exchanger, 41 ... 1st resist pattern, 42 ... second resist pattern, 44 ... sacrificial film, 45 ... seed layer, 51 ... third resist pattern, 52 ... fourth resist pattern, 52a, 52b ... first and second windows, 55 ... fifth Resist pattern, 60 ... vent hole, 61 ... pipe, 62 ... piston, 71 ... spring steel plate, 72 ... shape memory alloy wire.

Claims (5)

流体が流入するポンプ室と、
一方の主面が前記ポンプ室の内面の一部を画定する弾性変形可能なダイヤフラムと、
低温時に前記ダイヤフラムの他方の主面を押圧し、高温時に前記ダイヤフラムから離れ、且つ前記流体から間隔がおかれた熱変形部材とを備え、
前記ポンプ室に加熱された前記流体が流入したときに、前記ダイヤフラムを押圧している前記熱変形部材が前記流体の熱により変形して前記ダイヤフラムから離れ、前記ポンプ室の容積が拡大し、
前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材が前記流体の温度よりも冷えたときに、前記熱変形部材が変形して前記ダイヤフラムの前記他方の主面を押圧し、前記ポンプ室の容積が縮小して、
前記ポンプ室の前記容積が拡大と縮小とを繰り返すことにより、前記流体の前記ポンプ室への流入と流出とが繰り返されることを特徴とするマイクロポンプ。 A pump chamber into which fluid flows ,
An elastically deformable diaphragm in which one main surface defines part of the inner surface of the pump chamber;
A heat deformation member that presses the other main surface of the diaphragm at a low temperature, leaves the diaphragm at a high temperature , and is spaced from the fluid ;
When the fluid heated in the pump chamber has flowed, the thermal deformation member that presses the diaphragm is deformed by the heat of the fluid away from the diaphragm, the volume of the pump chamber is expanded,
When the thermally deformable member separated from the diaphragm cools below the temperature of the fluid, the thermally deformable member deforms and presses the other main surface of the diaphragm, reducing the volume of the pump chamber. ,
The micropump characterized by repeating inflow and outflow of the fluid into the pump chamber by repeatedly expanding and contracting the volume of the pump chamber. 前記熱変形部材は、形状記憶合金膜と応力膜との積層膜であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。   2. The micropump according to claim 1, wherein the thermally deformable member is a laminated film of a shape memory alloy film and a stress film. 前記熱変形部材はバイメタルであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロポンプ。   The micropump according to claim 1, wherein the thermal deformation member is a bimetal. 前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材に当接し、該熱変形部材を冷却する冷却部材を更に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロポンプ。   The micropump according to any one of claims 1 to 3, further comprising a cooling member that abuts on the thermal deformation member separated from the diaphragm and cools the thermal deformation member. 冷却用の流体が流れる循環経路と、
前記循環経路の途中に設けられ、該循環経路に前記流体を循環させるマイクロポンプとを備え、
前記マイクロポンプが、
前記流体が出入りするポンプ室と、
一方の主面が前記ポンプ室の内面の一部を画定する弾性変形可能なダイヤフラムと、
低温時に前記ダイヤフラムの他方の主面を押圧し、高温時に前記ダイヤフラムから離れ、且つ前記流体から間隔がおかれた熱変形部材とを有し、
前記ポンプ室に前記流体が流入したときに、前記ダイヤフラムを押圧している前記熱変形部材が前記流体の熱により変形して前記ダイヤフラムから離れ、前記ポンプ室の容積が拡大し、
前記ダイヤフラムから離れた前記熱変形部材が前記流体の温度よりも冷えたときに、前記熱変形部材が変形して前記ダイヤフラムの前記他方の主面を押圧し、前記ポンプ室の容積が縮小して、
前記ポンプ室の前記容積が拡大と縮小とを繰り返すことにより、前記流体の前記ポンプ室への流入と流出とが繰り返されることを特徴とする冷却システム。 A circulation path through which a cooling fluid flows;
A micropump provided in the middle of the circulation path and circulating the fluid in the circulation path;
The micropump is
A pump chamber through which the fluid enters and exits;
An elastically deformable diaphragm in which one main surface defines part of the inner surface of the pump chamber;
A heat-deformable member that presses the other main surface of the diaphragm at a low temperature, leaves the diaphragm at a high temperature , and is spaced from the fluid ;
When the fluid flows into the pump chamber, the thermally deformable member that presses the diaphragm is deformed by the heat of the fluid and is separated from the diaphragm, and the volume of the pump chamber is expanded,
When the thermally deformable member separated from the diaphragm cools below the temperature of the fluid, the thermally deformable member deforms and presses the other main surface of the diaphragm, reducing the volume of the pump chamber. ,
The cooling system according to claim 1, wherein the fluid is repeatedly flown into and out of the pump chamber by repeatedly expanding and contracting the volume of the pump chamber.
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