JPH041418Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、例えばシリコンウエハ上に形成され
た超小型ガスクロマトグラフイ装置のガス流路切
換えに用いて好適なマイクロバルブに関する。

＜従来の技術＞ 従来、超小型ガスクロマトグラフイ装置として
第４図に平面図で示す構成のものが知られてい
る。図において１はシリコンウエハであり、２は
分離管、３は試料ガス導入口、４はキヤリアガス
注入口、５は試料ガス排出口、６はガス検出部、
７はガス排出口、８は試料ガス注入バルブであ
る。この様なガスクロマトグラフイ装置のガス流
路はエツチングでシリコンウエハ上に溝を掘り、
上からガラス板を接着して形成されている。

ところで、上記の試料ガス注入バルブ８は第５
図に断面図で示すように構成されている。図にお
いて、１０はシリコンウエハであり、バルブシー
トとして凸部ＭおよびＭよりわずかに低い凸部Ｎ
が同心円状に形成され、バルブシートＮの内側に
は貫通孔H₁が、バルブシートＭとＮの間には貫
通孔H₂，H₃が形成されている。１１はバルブシ
ートＭ，Ｎ上に配置されたダイアフラム（例えば
ニツケル合金）、１２は一端でバルブシートＭと
ダイアフラム１１を気密にシールする電磁石、１
３は電磁石１２のオン、オフにより矢印Ｓ方向に
動作するプランジヤである。

上記構成において、H₁を分離管２に、H₂，H₃
を試料ガスの導入口３と排出５に接続する。この
結果、通常はプランジヤ１３によつてダイアフラ
ム１１がバルブシートＭに押付けられているので
試料ガスは分離管２に流れ込まないが、電磁石１
２を作動させ、プランジヤ１３を引上げるとダイ
アフラム１１がバルブシートＮから浮上り、試料
ガスはバルブシートＮを乗越えて貫通孔H₁に流
入し分離管２へ流れる。

＜考案が解決しようとする問題点＞ 上記従来のガスクロマトグラフイ装置におい
て、２種の試料ガスの成分を１つのガスクロマト
グラフイ装置を使つて切替えて測定したい場合、
従来のバルブは切替え路が一系列しかないため不
可能である。またプランジヤを電磁石により作動
させて流路を切替えているので、同様の構造では
単に流路を増しても切替が難しいという問題があ
る。

本考案は上記従来技術の問題点に鑑みて成され
たもので、簡単な構成で複数の流路の切替を実現
する事を目的としたものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 前記問題点を解決するため本考案は、表面に同
心状に形成された厚肉部および薄肉部を交互に形
成した第１のシリコンウエハと、前記第１のシリ
コンウエハの薄肉部に対向する位置に溝を形成し
て前記第１のシリコンウエハの厚肉部に対抗する
位置を凸の状態に形成するとともに前記第２のシ
リコンウエハの凸部と凸部の間の溝に貫通孔を形
成し、前記第１のシリコンウエハの厚肉部または
第２シリコンウエハの凸部の少なくとも一方は最
外周が最も高く、外周から内側に向かうに従つ
て、または内側から外側に向かうに従つて順次高
さが異なる様に形成し、前記第１、第２のシリコ
ンウエハの最外周の厚肉部および凸部を気密に固
定するとともに前記第１のシリコンウエハに圧力
を加えない場合は前記厚肉部と凸部が接触せず、
圧力P₁を加えた場合は最も高い厚肉部と凸部が
気密に接触し、圧力P₂を加えた場合には前記最
も高い部分と２番目に高い厚肉部と凸部が気密に
接触するように順次圧力を加える様に構成したこ
とを特徴とするマイクロバルブ。

＜実施例＞ 第１図は本考案によるマイクロバルブの一実施
例を示す断面構成図であり、２０は第１のシリコ
ンウエハ、２１は第２のシリコンウエハである。
第２図は第１図の第２のシリコンウエハ２を異方
性エツチングにより角型に形成した平面図を示し
ている。これらの図において、第１のシリコンウ
エハ１には表面に同心状の矩形の厚肉部b₁，b₂，
b₃および薄肉部a₁，a₂が交互にエツチングにより
形成されている。第２のシリコンウエハ２には第
１のシリコンウエハの厚肉部b₃に対向して矩形状
の凸部Ｑが形成され、この凸部Ｑの内側に貫通孔
イが形成されている。

凸部Ｑの外側には第１のシリコンウエハの厚肉
部b₂に対向して凸部Ｑよりわずかに高い矩形状の
凸部Ｒが形成され、凸部ＱとＲの間には２つの貫
通孔ロ，ハが形成されている。の凸部Ｒの外側に
は第１のシリコンウエハの厚肉部b₁に対向して凸
部Ｒよりわずかに高い矩形状の凸部Ｔが形成さ
れ、凸部ＲとＴの間には２つの貫通孔ニ，ホが形
成されている。上記第１のシリコンウエハと第２
のシリコンウエハは最外周の厚肉部b₁および最外
周の凸部Ｔでガラス封着、陽極接合等により気密
に固定される。この結果厚肉部b₂と凸部Ｒの間に
は間〓K₁が形成され、厚肉部b₃と凸部Ｑとの間
には間〓K₁より僅かに広い間〓K₂が形成される。

上記構成において、第１のシリコンウエハの裏
面からP₀，P₁，P₂の圧力を印加する。例えばP₀
を大気圧とし、P₀＜P₁＜P₂のように設定する。
そして大気圧P₀の状態では間〓K₁，K₂とも開の
状態、圧力P₁を印加した場合は間〓K₁が閉とな
り、圧力P₂を印加した場合は間〓K₁，K₂とも閉
になるようにする。その結果P₀の状態ではイ〜
ホの貫通孔のすべてが導通し、圧力P₁の状態で
はイ〜ハの貫通孔が導通し、圧力P₂の状態では
すべての導通孔が閉塞される。このマイクロバル
ブの貫通孔イを第４図に示す分離管２に、貫通孔
ロ，ハを試料ガスの導入口と排出口に接続し、
ホ，ニを第４図では図示しない第２の試料ガスの
導入口と排出口に接続する。その結果、圧力P₀
の状態では図示しない第２の試料ガスの導入管か
ら第２の試料ガスが貫通孔イを通つて分離管２に
流入し（この状態では貫通孔ロ，ハには第１の試
料ガスが流れ込まないように図示しないバルブに
より開塞されている）、圧力P₁の状態では貫通孔
ニ，ホが閉塞され貫通孔ロ，ハに接続された試料
ガスが貫通孔イに流入し分離管２へ流れる。従つ
て本考案によれば簡単な構成でガスクロマトグラ
フイ装置に２種類の試料ガスを導入することが出
来る。

第３図はマイクロバルブを丸型として形成した
他の実施例を示すもので、第２図と同一要素には
同一符号を付している。この様な丸型のバルブは
シリコンウエハに等方性エツチング施すことによ
り加工することが出来る。

なお、本実施例についてはマイクロバルブをガ
スクロマトグラフイ装置に適用した例について説
明したが、本実施例に限ることなく各種用途の切
換えバルブとして用いることができる。

また、本実施例においては厚肉部を３箇所と
し、イ〜ホの貫通孔を設けた例について説明した
が、圧力P₀，P₁，P₂を調節することにより更に
多くの厚肉部および凸部を形成することが可能で
あり、貫通孔の数および位置もこの例に限るもの
ではない。

また、本実施例においては、凸部の高さを外側
に向かつて順次高くなるように構成したが、最外
周が最も高ければ内側へ向かつて順次高くしても
よく、また、第１のシリコンウエハの撓み具合に
よつては第２のシリコンウエハの凸部は同一の高
さとし、最外周の密着部にスペーサを挟むように
構成してもよい。

＜考案の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明したように本
考案によれば、多系列の切替えが可能なマイクロ
バルブを簡単な構成で実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面構成図、
第２図は第２のシリコンウエハの平面図、第３図
はマイクロバルブを丸型に形成した他の実施例を
示す図、第４図は公知の超小型ガスクロマトグラ
フイを示す説明図、第５図は従来のマイクロバル
ブを示す断面図である。 ２０……第１のシリコンウエハ、２１……第２
のシリコンウエハ、a₁，a₂……薄肉部、b₁，b₃…
…厚肉部、Ｑ，Ｒ……凸部、K₁，K₂……間〓、
イ，ホ……貫通孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 表面に同心状に形成された厚肉部および薄肉部
   を交互に形成した第１のシリコンウエハと、前記
   第１のシリコンウエハの薄肉部に対向する位置に
   溝を形成して前記第１のシリコンウエハの厚肉部
   に対抗する位置を凸の状態に形成するとともに前
   記第２のシリコンウエハの凸部と凸部の間の溝に
   貫通孔を形成し、前記第１のシリコンウエハの厚
   肉部または第２シリコンウエハの凸部の少なくと
   も一方は最外周が最も高く、外周から内側に向か
   うに従つてまたは内側から外側に向かうに従つて
   順次高さが異なる様に形成し、前記第１、第２の
   シリコンウエハの最外周の厚肉部および凸部を気
   密に固定するとともに前記第１のシリコンウエハ
   に圧力を加えない場合は前記厚肉部と凸部が接触
   せず、圧力P₁を加えた場合は最も高い厚肉部と
   凸部が気密に接触し、圧力P₂を加えた場合には
   前記最も高い部分と２番目に高い厚肉部と凸部が
   気密に接触するように順次圧力を加える様に構成
   したことを特徴とするマイクロバルブ。