JPH04132887A - マイクロポンプの製造方法 - Google Patents
マイクロポンプの製造方法Info
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- JPH04132887A JPH04132887A JP25226590A JP25226590A JPH04132887A JP H04132887 A JPH04132887 A JP H04132887A JP 25226590 A JP25226590 A JP 25226590A JP 25226590 A JP25226590 A JP 25226590A JP H04132887 A JPH04132887 A JP H04132887A
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- valve part
- valve
- micropump
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- Pending
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Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、マイクロポンプの製造方法に関し、特にマイ
クロマシニング技術を応用した精密流体制御用デバイス
として、医療、分析等の分野で実用が期待されているマ
イクロポンプの製造方法に関するものである。
クロマシニング技術を応用した精密流体制御用デバイス
として、医療、分析等の分野で実用が期待されているマ
イクロポンプの製造方法に関するものである。
［従来の技術］
上記の様なマイクロマシニング技術は、高度な新技術分
野を開拓するものとして現在、進展中のものである。
野を開拓するものとして現在、進展中のものである。
マイクロマシニング技術の応用として、多くの分野への
適用が考えられるが、具体的に実用化を目指して研究が
進んでいる分野としてマイクロポンプやマイクロバルブ
等の流体制御デバイスがある。
適用が考えられるが、具体的に実用化を目指して研究が
進んでいる分野としてマイクロポンプやマイクロバルブ
等の流体制御デバイスがある。
マイクロマシニング技術によるマイクロポンプについて
は、圧電万民 静電方式等各種の方式があるが、基本的
な構造は、はとんど同じで第１図に示す様にシリコン基
板を両側からエツチングしてダイアフラム阪 バルブ部
を形成し三次元構造に加工した後、このシリコン基板を
ガラス基板でサンドイッチし、陽極接合法等で接合一体
化する事により、流路とバルブを形成したマイクロポン
プを作製出来る。
は、圧電万民 静電方式等各種の方式があるが、基本的
な構造は、はとんど同じで第１図に示す様にシリコン基
板を両側からエツチングしてダイアフラム阪 バルブ部
を形成し三次元構造に加工した後、このシリコン基板を
ガラス基板でサンドイッチし、陽極接合法等で接合一体
化する事により、流路とバルブを形成したマイクロポン
プを作製出来る。
この様な構造のマイクロポンプにおいては、バルブ部（
弁部）の密閉性（シール性）を確保し、逆流方向の漏れ
を防ぐために、バルブ部に予圧を付与する必要があり、
従来はシリコン基板上に熱酸化により５ｉ０２を形成し
た後、バルブ上面以外の部分をエツチング除去する事に
よって残留するバルブ上面の５１０２ｇを予圧のための
薄膜層（予圧層）としていた。
弁部）の密閉性（シール性）を確保し、逆流方向の漏れ
を防ぐために、バルブ部に予圧を付与する必要があり、
従来はシリコン基板上に熱酸化により５ｉ０２を形成し
た後、バルブ上面以外の部分をエツチング除去する事に
よって残留するバルブ上面の５１０２ｇを予圧のための
薄膜層（予圧層）としていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、前述の従来技術では、予圧層となる５ｉ０２膜
の厚みに制約があり、ガラスとの組立（陽極接合）にお
いて、５ｉ０２３１厚が薄い場合には、バルブ部がガラ
ス面と接合してしまうために、ある程度以上の厚み（１
，０μｍ）が必要となり、バルブ部の予圧力により微妙
な流量コントロールをしようとする場合に問題があった
。
の厚みに制約があり、ガラスとの組立（陽極接合）にお
いて、５ｉ０２３１厚が薄い場合には、バルブ部がガラ
ス面と接合してしまうために、ある程度以上の厚み（１
，０μｍ）が必要となり、バルブ部の予圧力により微妙
な流量コントロールをしようとする場合に問題があった
。
また、長時間使用しない場合、予圧層のＳｉＯ２膜がガ
ラスと接触している状態となり、条件によってはステッ
キング現象が発生し、実際に使用する時にバルブ部が作
動しない事もあった。
ラスと接触している状態となり、条件によってはステッ
キング現象が発生し、実際に使用する時にバルブ部が作
動しない事もあった。
本発明は、この様な課題を解決するもので、予圧層とし
て、陽極接合におけるマージンが広く、長時間使用しな
い場合にも、基板ガラスとのステッキング現象を起こさ
ないマイクロポンプの製造方法を提供する事を目的とす
るものである。
て、陽極接合におけるマージンが広く、長時間使用しな
い場合にも、基板ガラスとのステッキング現象を起こさ
ないマイクロポンプの製造方法を提供する事を目的とす
るものである。
［課題を解決するための手段］
上記の問題を解決するために本発明のマイクロポンプの
製造方法は、シリコン基板をエツチングし、ダイアフラ
ム、バルブ部を形成した後、そのバルブ部の上面（ガラ
ス基板と接触する面）に、’ｌ’ｉＮ、ＡＩＮ、ＴａＮ
等の窒化物層を形成し、予圧層としたものをガラス基板
と陽極接合する事によってマイクロポンプ完成体とした
事を特徴とする。
製造方法は、シリコン基板をエツチングし、ダイアフラ
ム、バルブ部を形成した後、そのバルブ部の上面（ガラ
ス基板と接触する面）に、’ｌ’ｉＮ、ＡＩＮ、ＴａＮ
等の窒化物層を形成し、予圧層としたものをガラス基板
と陽極接合する事によってマイクロポンプ完成体とした
事を特徴とする。
［作用〕
本発明によれば、マイクロポンプのバルブ部の予圧層と
して窒化物を形成する事によって、予圧層としての膜厚
が薄くても、陽極接合時にガラス基板と接合する事がな
くなり、予圧力のコントロールが自由に出来るようにな
った。
して窒化物を形成する事によって、予圧層としての膜厚
が薄くても、陽極接合時にガラス基板と接合する事がな
くなり、予圧力のコントロールが自由に出来るようにな
った。
また、長時間の保存においても、従来のＳｉＯ２ではガ
ラス基板と同材質のために条件によっては、自然にステ
ックしてしまうという事があったが、窒化物のために表
面活性度が低く、ガラス基板と経時的に接合するという
事がなく、長期保存後もマイクロポンプとしての機能を
充分に発揮出来る様になった。
ラス基板と同材質のために条件によっては、自然にステ
ックしてしまうという事があったが、窒化物のために表
面活性度が低く、ガラス基板と経時的に接合するという
事がなく、長期保存後もマイクロポンプとしての機能を
充分に発揮出来る様になった。
［実施例−１］
第・１図は、本発明に基ずくマイクロポンプの製造方法
を説明するための概略の工程断面図である。
を説明するための概略の工程断面図である。
第１図（ａ）は、シリコン基板を熱酸化ＩＩ（Ｓｉ０２
）をマスクとして、６５°Ｃに加温した３０％ＫＯＨ溶
液で両面からエツチングする事により、ダイアフラム部
、バルブ部を形成したものである。
）をマスクとして、６５°Ｃに加温した３０％ＫＯＨ溶
液で両面からエツチングする事により、ダイアフラム部
、バルブ部を形成したものである。
次に、マスクとして用いた熱酸化膜（Ｓｉ０２）をフッ
酸により除去（ｂ）した後、メタルマスクを用いイオン
ブレーティングによりバルブ部の上面に部分的に０．５
μｍのＴｉＮを予圧層として形成した（Ｃ）。
酸により除去（ｂ）した後、メタルマスクを用いイオン
ブレーティングによりバルブ部の上面に部分的に０．５
μｍのＴｉＮを予圧層として形成した（Ｃ）。
このバルブ部に予圧層を形成したシリコン基板の両面に
、ガラス基板を陽極接合法により接合しく３５０℃、０
．５ｋｖ）、最後にダイアフラム部駆動用のピエゾ素子
と流体のイン、アウト用のパイプを取り付けて完成させ
た。
、ガラス基板を陽極接合法により接合しく３５０℃、０
．５ｋｖ）、最後にダイアフラム部駆動用のピエゾ素子
と流体のイン、アウト用のパイプを取り付けて完成させ
た。
［実施例−２］
実施例−１と同様なプロセスにより、シリコン基板をエ
ツチングによりダイアフラム眠 バルブ部を形成し、次
に熱酸化膜（ＳｉＯ２）をフッ酸により除去した（ｂ）
７１、バルブ部の上面にマスクスパッタにより１．０μ
ｍのＡＩＮ層を予圧層として形成した。
ツチングによりダイアフラム眠 バルブ部を形成し、次
に熱酸化膜（ＳｉＯ２）をフッ酸により除去した（ｂ）
７１、バルブ部の上面にマスクスパッタにより１．０μ
ｍのＡＩＮ層を予圧層として形成した。
このシコン基板の両面に、ガラス基板を陽極接合法によ
り接合しく４００°Ｃ１０，８ｋｖ）、最後にダイアフ
ラム部駆動用のピエゾ素子と流体のイン、アウト用のパ
イプを取り付けて完成させた。
り接合しく４００°Ｃ１０，８ｋｖ）、最後にダイアフ
ラム部駆動用のピエゾ素子と流体のイン、アウト用のパ
イプを取り付けて完成させた。
この様にして作製したマイクロポンプにおいて、バルブ
部の状況を調査したところ、従来の熱酸化膜による予圧
層の場合、１．０μｍ以下の厚みではガラス基板と接合
してしまう物が１０〜２０％発主２０％に対して、本発
明による物では、はとんど発生が見られなかった。
部の状況を調査したところ、従来の熱酸化膜による予圧
層の場合、１．０μｍ以下の厚みではガラス基板と接合
してしまう物が１０〜２０％発主２０％に対して、本発
明による物では、はとんど発生が見られなかった。
また、経時的な問題においても、６０°Ｃ×９０％雰囲
気中、１，０００時間後におけるバルブ部のステッキン
グは、従来３０％程度発生していたものが、本発明によ
る物は１００個作製したマイクロポンプのうち１個のみ
に発生しただけであった。
気中、１，０００時間後におけるバルブ部のステッキン
グは、従来３０％程度発生していたものが、本発明によ
る物は１００個作製したマイクロポンプのうち１個のみ
に発生しただけであった。
［発明の効果］
以上述べた様に、本発明によればマイクロポンプのバル
ブ部に予圧層を付与するために、窒化物層を形成する事
により、陽極接合においてバルブ部とガラス基板の接合
がなくなり、接合条件のマージンを広げるとともに、予
圧層の厚みを薄くする事が出来た。
ブ部に予圧層を付与するために、窒化物層を形成する事
により、陽極接合においてバルブ部とガラス基板の接合
がなくなり、接合条件のマージンを広げるとともに、予
圧層の厚みを薄くする事が出来た。
また、長期保存におけるバルブのステッキング現象がな
くなり、マイクロポンプとしての品質安定、信頼性向上
が図れた。
くなり、マイクロポンプとしての品質安定、信頼性向上
が図れた。
第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるマイクロポンプ
の製造工程を示す断面図。 １・・・・シリコン基板 ２・・・・熱酸化膜（Ｓｉ０２） ・窒化物層（予圧部） ・ガラス基板 ・ピエゾ素子 ・パイプ 以上。 出願人セイコーエプソン株式会社 代理人弁理土鈴木喜三部（他−名）
の製造工程を示す断面図。 １・・・・シリコン基板 ２・・・・熱酸化膜（Ｓｉ０２） ・窒化物層（予圧部） ・ガラス基板 ・ピエゾ素子 ・パイプ 以上。 出願人セイコーエプソン株式会社 代理人弁理土鈴木喜三部（他−名）
Claims (2)
- （１）ダイアフラム、流路及びバルブ部を形成したシリ
コン基板をガラス基板でサンドイッチした構造を有する
マイクロポンプの製造方法において、上記ガラス基板の
面と接する、上記バルブ部に予圧を付与するための窒化
物層を形成した事を特徴とするマイクロポンプの製造方
法。 - （２）シリコン基板とガラス基板の接合方法が、陽極接
合法である事を特徴とする請求項１記載のマイクロポン
プの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25226590A JPH04132887A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | マイクロポンプの製造方法 |
| US07/724,697 US5259737A (en) | 1990-07-02 | 1991-07-02 | Micropump with valve structure |
| EP91306015A EP0465229B1 (en) | 1990-07-02 | 1991-07-02 | Micropump and process for manufacturing a micropump |
| DE69106240T DE69106240T2 (de) | 1990-07-02 | 1991-07-02 | Mikropumpe und Verfahren zur Herstellung einer Mikropumpe. |
| HK102097A HK102097A (en) | 1990-07-02 | 1997-06-26 | Micropump and process for manufacturing a micropump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25226590A JPH04132887A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | マイクロポンプの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132887A true JPH04132887A (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=17234834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25226590A Pending JPH04132887A (ja) | 1990-07-02 | 1990-09-21 | マイクロポンプの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132887A (ja) |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25226590A patent/JPH04132887A/ja active Pending
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