KR20040065647A - 유체의 상변화에 의해 구동되는 마이크로 펌프 - Google Patents

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Abstract

유체의 상변화에 의해 구동되는 마이크로 펌프가 개시된다. 개시된 마이크로 펌프는, 유체가 채워질 수 있도록 소정의 내부 공간을 가진 펌핑챔버와, 펌핑챔버에 연결된 적어도 하나의 유체 유입 통로 및 적어도 하나의 유체 배출 통로와, 펌핑챔버의 일측에 마련되어 펌핑챔버 내부의 유체를 가열함으로써 버블을 생성시키는 가열 요소와, 가열 요소에 전류를 인가하기 위한 전극을 구비하며, 버블의 팽창과 수축에 의해 유체의 유동이 발생하며, 유체 유입 통로와 유체 배출 통로 중 적어도 하나는 유체의 유동 방향을 따라 그 단면적이 변하는 형상을 가진다. 따라서, 유체의 유동 방향에 따라 유체 입구 통로와 유체 출구 통로에서의 유동저항의 차이가 발생하게 되므로, 유체의 펌핑 방향으로의 순 유량이 산출될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 가동 요소를 구비하지 않고 펌핑챔버 내에 유입된 유체의 상변화에 의해서 유체의 펌핑이 이루어지므로, 구조가 비교적 간단하고 내구성이 향상되며 펌핑 효율이 높아지게 된다.

Description

유체의 상변화에 의해 구동되는 마이크로 펌프{Micro-pump driven by phase transformation of fluid}
본 발명은 마이크로 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 상변화에 의해 구동되는 마이크로 펌프에 관한 것이다.
최근에 마이크로 머시닝(micro-machining) 기술의 비약적인 발전은 다양한 기능을 하는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS: Micro Electro Mechanical System)의개발을 가능하게 하였다. 이러한 MEMS 장치들은 크기, 비용 및 신뢰성의 관점에서 많은 장점을 가지고 있으므로 광범위한 적용예를 위해 개발되고 있다.
특히, 다양한 용도로 사용되는 유체 시스템을 초소형화시켜 하나의 칩상에 구현하려는 연구가 진행되고 있으며, 이에 따라 유체 시스템을 구성하는 기본 요소로서 서브 마이크로 리터 단위의 극미소 유량의 제어가 가능한 마이크로 펌프 및 밸브 등과 같은 마이크로 구조체에 관련된 기술 개발이 활발해지고 있다.
도 1a 및 도 1b에는 종래의 마이크로 펌프의 일례로서 첵크 밸브를 가진 마이크로 펌프가 도시되어 있다.
도 1a와 도 1b를 함께 참조하면, 종래의 마이크로 펌프는 펌핑챔버(10)의 상부 박막에 부착되어 있는 압전체(12)에 의해 구동된다. 상기 펌핑챔버(10)의 하부에는 유체입구(14)와 유체출구(16)가 연결되어 있으며, 유체입구(14) 및 유체출구(16) 각각과 펌핑챔버(10)의 접속부에는 첵크밸브(15, 17)가 마련되어 있다. 이러한 구조를 가진 마이크로 펌프에 있어서, 도 1a에 도시된 바와 같이 압전체(12)에 인가되는 전압에 의해 압전체(12)가 변형됨으로써 펌핑챔버(10)의 부피가 증가하게 되면, 제2 첵크밸브(17)는 닫히고 제1 첵크밸브(15)가 열리면서 유체입구(14)를 통해 유체가 펌핑챔버(10) 내로 공급된다. 이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이 압전체(12)의 반대 방향으로의 변형에 의해 펌핑챔버(10)의 부피가 감소하게 되면, 제1 첵크밸브(15)가 닫히고 제2 첵크밸브(17)가 열리면서 유체출구(16)를 통해 유체가 소정 량만큼 배출된다.
그런데, 이와 같은 구조를 가진 종래의 마이크로 펌프에는 한쪽 방향으로의유체의 흐름을 유도하는 첵크밸브(15, 17)가 사용되는데, 이러한 첵크밸브(15, 17)는 미세한 구조물 내에서 작동하여야 하는 가동 요소이다. 그런데, MEMS 분야에 적용되는 펌프 및 밸브는 그 크기가 매우 작아야 하기 때문에 첵크밸브(15, 17)와 같은 가동 요소를 적용시키기 곤란하며, 가동 요소를 적용한다 하더라도 요구되는 작동 기간 동안 내구성을 확보하기 곤란한 단점이 있다. 또한, 첵크밸브(15, 17)가 갖는 질량관성에 의해 높은 주파수에서의 작동이 어려운 단점도 있다.
도 2에는 종래의 마이크로 펌프의 다른 예로서, 미국 특허 US 5,901,037호에 개시된 마이크로 펌프가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 마이크로 펌프는 첵크밸브 대신에 피라미드 형상을 가진 한 쌍의 유체 통로(22, 23)를 구비함으로써 펌프 내부에 가동 요소가 없는 구조를 가진다. 상기 두 개의 유체 통로(22, 23)는 펌핑챔버(20)의 하부에 서로 다른 방향으로 연결되고, 펌핑챔버(20)의 상부 박막에는 구동 수단으로서 압전체(21)가 설치되어 있다. 유체 유입 통로(22)는 펌핑챔버(20)쪽으로 가면서 점차 단면적이 감소하는 형상을 가지며, 유체 배출 통로(23)는 펌핑챔버(20)쪽으로 가면서 점차 단면적이 증가하는 형상을 가진다.
이와 같은 형상을 가진 유체 통로(22, 23)가 대략 50°~ 70°정도의 비교적 큰 경사각을 가지게 되면, 단면적이 감소하는 방향으로의 유동저항이 단면적이 증가하는 방향으로의 유동저항보다 작아지게 된다. 따라서, 압전체(21)의 진동에 의한 펌핑챔버(20) 내의 체적 변화에 의해 상기 두 개의 유체 통로(22, 23)를 각각 통과하는 유체에는 서로 다른 유동저항이 작용하게 된다. 이와 같이 상기 마이크로펌프는 첵크밸브 없이도 각 유체 통로(22, 23)에서의 유동저항의 차이에 의해 유체의 펌핑 방향으로의 순 유량을 발생시킬 수 있게 된다.
도 3a 및 도 3b에는 종래의 마이크로 펌프의 또 다른 예로서, Sensors and Actuators A. 39, (1993) pp. 159-167.에 수록된 Erik Stemme와 Goran Stemme의 "A Valveless Diffuser/Nozzle-Based Fluid Pump"라는 논문에 개시된 마이크로 펌프가 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 마이크로 펌프에도 밸브가 없으며, 그 대신 유체의 펌핑 방향을 따라 단면적이 변하는 한 쌍의 유체 통로(33, 34)가 마련되어 있다. 상기 두 개의 유체 통로(33, 34)는 펌핑챔버(30)의 양측에 각각 연결되고, 펌핑챔버(30)의 상부에는 구동 수단으로서 압전박막(piezo membrane, 32)이 마련되어 있다. 유체 유입 통로(34)는 펌핑챔버(30)쪽으로 가면서 점차 단면적이 증가하는 형상을 가지며, 유체 배출 통로(33)는 펌핑챔버(30)로부터 멀어질수록 점차 단면적이 증가하는 형상을 가진다. 이와 같이, 상기 유체 통로(33, 34)는 도 2에 도시된 유체 통로와는 반대 방향으로 경사져 있다. 그런데, 이와 같은 형상을 가진 유체 통로(33, 34)가 대략 15°~ 30°정도의 비교적 작은 경사각을 가지게 되면, 단면적이 증가하는 방향으로의 유동저항이 단면적이 감소하는 방향으로의 유동저항보다 작아지게 된다. 따라서, 도 3a에 도시된 바와 같이 압전박막(32)의 변형에 의해 펌핑챔버(30) 내에 유체가 공급될 때에는 유체 유입 통로(34)를 통과하는 유량이 유체 배출 통로(33)를 통과하는 유량보다 많아지게 된다. 반면에, 도 3b에 도시된 바와 같이 펌핑챔버(30)로부터 유체가 배출될 때에는 유체 배출 통로(33)를 통과하는 유량이 유체 유입 통로(34)를 통과하는 유량보다 많아지게 된다. 이와 같이 상기 마이크로 펌프도 각 유체 통로(33, 34)에서의 유동저항의 차이에 의해 유체의 펌핑 방향으로의 순 유량을 발생시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 종래의 마이크로 펌프는 압전체의 진동에 의한 펌핑챔버의 체적 변화에 의하여 순 유량을 발생시키는 구조를 가진다. 그런데, 상기 압전체는 그 구조 및 제조과정이 복잡한 단점이 있다. 그리고, 펌핑 유량을 증가시키기 위해서는 압전체의 면적을 증가시켜야 하는데, 이는 기술적으로 매우 힘들고 비용도 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 펌핑챔버의 체적변화를 증가시킴으로써 펌핑 유량을 증가시킬 수 있는데, 이 경우에는 압전체의 진동에 의한 펌핑챔버의 상부 박막의 변형량이 커져야 하고, 이에 따라 상부 박막이 파손될 가능성이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 가동 요소를 구비하지 않고 펌핑챔버 내에 유입된 유체의 상변화에 의해 유체를 펌핑함으로써, 비교적 간단한 구조와 향상된 내구성을 가지며 펌핑 효율이 높은 마이크로 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 마이크로 펌프의 일례를 도시한 도면들로서, 도 1a는 유체 공급 모드를 도시한 도면이고, 도 1b는 유체 펌핑 모드를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 마이크로 펌프의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 마이크로 펌프의 또 다른 예를 도시한 도면들로서, 도 3a는 유체 공급 모드를 도시한 도면이고, 도 3b는 유체 펌핑 모드를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 마이크로 펌프의 구조를 도시한 평면도이고, 도 4b는 도 4a에 표시된 A-A'선을 따른 마이크로 펌프의 단면도이며, 도 4c는 도 4a에 표시된 B-B'선을 따른 마이크로 펌프의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 펌프에서 유체가 펌핑되는 과정을 설명하기 위한 도면들로서, 도 5a는 유체 펌핑 모드를 도시한 도면이고, 도 5b는 유체 공급 모드를 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 마이크로 펌프의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a에 표시된 C-C'선을 따른 마이크로 펌프의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 펌프에서 유체가 펌핑되는 과정을 설명하기 위한 도면들로서, 도 7a는 유체 펌핑 모드를 도시한 도면이고, 도 7b는 유체 공급 모드를 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 마이크로 펌프의 특성을 보여주는 그래프들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210...기판 112,212...펌핑챔버
113,213...유체 유입 통로 114,214...유체 배출 통로
115,215...입구 매니폴드 116,216...출구 매니폴드
120,220...절연층 130,230...가열 요소
140,240...제1 보호층 151,152...전극
160,260...제2 보호층 170,270...열발산층
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
유체가 채워질 수 있도록 소정의 내부 공간을 가진 펌핑챔버;
상기 펌핑챔버에 연결된 적어도 하나의 유체 유입 통로 및 적어도 하나의 유체 배출 통로;
상기 펌핑챔버의 일측에 마련되어 상기 펌핑챔버 내부의 유체를 가열함으로써 버블을 생성시키는 가열 요소; 및
상기 가열 요소에 전류를 인가하기 위한 전극;을 구비하며,
상기 버블의 팽창과 수축에 의해 유체의 유동이 발생하며, 상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 중 적어도 하나는 유체의 유동 방향을 따라 그 단면적이 변하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프를 제공한다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 유체 유입 통로는 상기 펌핑챔버쪽으로 가면서 단면적이 점차 감소하는 형상을 가지며, 상기 유체 배출 통로는 상기 펌핑챔버로부터 멀어질수록 점차 단면적이 감소하는 형상을 가진다.
이 경우, 상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각의 경사각은 50°이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 상기 유체 유입 통로는 상기 펌핑챔버쪽으로 가면서 단면적이 점차 증가하는 형상을 가지며, 상기 유체 배출 통로는 상기 펌핑챔버로부터 멀어질수록 점차 단면적이 증가하는 형상을 가진다.
이 경우, 상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각의 경사각은 30° 이하인 것이 바람직하다.
상기 실시예들에 있어서, 상기 유체 유입 통로는 상기 펌핑챔버의 일측에 마련되고, 상기 유체 배출 통로는 상기 유체 유입 통로와 마주보도록 상기 펌핑챔버의 타측에 마련되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각은 피라미드 형상을 가질 수 있다. 한편, 상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각은 높이는 일정하고 그 폭이 유체의 유동 방향을 따라 변하는 것도 바람직하다.
또한, 상기 펌핑챔버와 상기 가열 요소의 평면 형상은 사각형이나 원형일 수 있으며, 상기 가열 요소는 저항 발열체로 이루어진 것이 바람직하다.
그리고, 상기 펌핑챔버, 상기 유체 유입 통로 및 상기 유체 배출 통로는 기판을 식각함으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판 상에는 절연층이 형성되어 상기 펌핑챔버의 상부벽을 이루며, 상기 절연층 상에 상기 가열 요소와 전극이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가열 요소와 전극 위에는 절연성을 가진 보호층이 형성되는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 보호층 위에는 상기 가열 요소 및 그 주위의 열을 발산시키기 위한 열발산층이 형성되며, 상기 열발산층은 상기 기판에 연결되는 것이 더 바람직하다. 이 경우, 상기 열발산층은 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로 펌프는, 가동 요소를 구비하지 않고 펌핑챔버 내에 유입된 유체의 상변화에 의해서 유체를 펌핑함으로써, 비교적 간단한 구조와 향상된 내구성을 가지며 펌핑 효율이 높은 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 마이크로 펌프의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 마이크로 펌프의 구조를 도시한 평면도이고, 도 4b는 도 4a에 표시된 A-A'선을 따른 마이크로 펌프의 단면도이며, 도 4c는 도 4a에 표시된 B-B'선을 따른 마이크로 펌프의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 펌프는, 유체가 채워질 수 있도록 소정의 내부 공간을 가진 펌핑챔버(112)와, 상기 펌핑챔버(112)에 연결된 유체 유입 통로(113) 및 유체 배출 통로(114)와, 상기 펌핑챔버(112)의 일측에 마련된 가열 요소(130)와, 상기 가열 요소(130)에 전류를 인가하기 위한 전극(151, 152)을 구비한다.
상기 펌핑챔버(112)의 평면 형상은 사각형으로서, 그 내부 공간은 직육면체 형상을 가진다. 이 펌핑챔버(112)는 유체 유입 통로(113)를 통해 유입된 유체가 유체 배출 통로(114)를 통해 배출될 수 있도록 구동력을 제공하는 곳이다.
상기 유체 유입 통로(113)는 입구 매니폴드(inlet manifold, 115)와 펌핑챔버(112) 사이에 마련되어, 입구 매니폴드(115) 내의 유체를 펌핑챔버(112) 내부로 공급하는 역할을 한다. 그리고, 상기 유체 배출 통로(114)는 출구 매니폴드(outlet manifold, 116)와 펌핑챔버(112) 사이에 마련되어, 펌핑챔버(112) 내의 유체를 출구 매니폴드(116)로 배출하는 역할을 한다. 이러한 유체 유입 통로(113)와 유체 배출 통로(114)는 도시된 바와 같이 각각 하나씩 마련될 수도 있으나, 유량을 증가시키기 위해 각각 복수개씩 마련될 수도 있다. 그리고, 상기 유체 유입 통로(113)는 펌핑챔버(112)의 일측에 배치되고, 상기 유체 배출 통로(114)는 상기 유체 유입 통로(113)와 마주보도록 펌핑챔버(112)의 타측에 배치된다. 한편, 유체 유입통로(113)와 유체 배출 통로(114)는 상기한 바와는 다르게 배치될 수 있으며, 또한 펌핑챔버(112)의 일측, 예컨대 아래측에 함께 배치될 수도 있다.
상기 유체 유입 통로(113)는 펌핑챔버(112)쪽으로 가면서 단면적이 점차 감소하는 형상을 가지며, 상기 유체 배출 통로(114)는 펌핑챔버(112)로부터 멀어질수록 점차 단면적이 감소하는 형상을 가진다. 그리고, 상기 유체 유입 통로(113)와 유체 배출 통로(114) 각각의 경사각(θ)은 50°이상, 예컨대 50°~ 70°인 것이 바람직하다. 또한, 유체 통로(113, 114) 내의 유체의 유동이 난류가 될 수 있도록, 레이놀즈 수(Reynolds Number)는 대략 100 정도인 것이 바람직하다. 상기한 바와 같은 조건을 만족하는 유체 통로(113, 114)를 통과하는 유체에 작용하는 유동저항은 그 유동방향에 따라 달라지게 된다. 구체적으로, 단면적이 감소하는 방향으로의 유동저항이 단면적이 증가하는 방향으로의 유동저항보다 작아지게 된다. 이와 같은 유동저항의 차이에 의해 첵크밸브 없이도 유체의 펌핑 방향으로의 순 유량이 발생하게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다.
상기한 조건을 만족시키기 위해, 상기 유체 유입 통로(113)와 유체 배출 통로(114) 각각은 도시된 바와 같이 유체의 펌핑 방향을 따라 단면적이 좁아지는 피라미드 형상을 가질 수 있다. 한편, 상기 유체 유입 통로(113)와 유체 배출 통로(114) 각각은 높이는 일정하고 그 폭이 유체의 펌핑 방향을 따라 좁아지는 형상을 가질 수도 있으며, 상기한 형상이 아니더라도 상기한 조건을 만족하는 다각형이나 원형 등의 단면 형상을 가질 수도 있다.
그리고, 위에서는 유체 유입 통로(113)와 유체 배출 통로(114)가 모두 단면적이 변하는 형상을 가진 것으로 도시되고 설명되었으나, 유체 유입 통로(113)와 유체 배출 통로(114) 중 어느 하나만 단면적이 변하는 형상을 가져도 유체의 펌핑 방향으로의 순 유량을 발생시킬 수 있다.
상기한 펌핑챔버(112), 유체 통로(113, 114) 및 매니폴드(115, 116)는 기판(110)을 여러가지 방법에 의해 미세가공함으로써 형성될 수 있다. 바람직하게는, 실리콘 기판(110)의 표면을 소정 깊이로 식각함으로써 상기 펌핑챔버(112), 유체 통로(113, 114) 및 매니폴드(115, 116)를 형성할 수 있다. 이 경우, 도 4b에 도시된 바와는 달리, 상기 유체 통로(113, 114)는 기판(110)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성되어 펌핑챔버(112)의 상단부에 연결될 수 있다.
상기 기판(110) 상에는 절연층(120)이 형성되어 펌핑챔버(112)의 상부벽을 이루게 되며, 상기 절연층(120) 상에 상기 가열 요소(130)가 형성된다. 상기 가열 요소(130)는 펌핑챔버(112) 내부의 유체를 가열함으로써 버블을 생성시키는 기능을 하며, 이 버블의 팽창과 수축에 의해 유체의 유동이 발생하게 된다. 이 가열 요소(130)는 저항 발열체, 예컨대 탄탈륨-알루미늄 합금이나 탄탈륨 질화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 가열 요소(130)의 평면 형상은 펌핑챔버(112)의 형상에 따라 사각형인 것이 바람직하나, 이와는 다른 형상을 가질 수도 있다.
상기 가열 요소(130)와 기판(110) 상에는 절연성을 가진 제1 보호층(passivation layer, 140)이 형성되고, 상기 제1 보호층(140) 위에 상기 전극(151, 152)이 형성된다. 상기 전극(151, 152)은 제1 보호층(140)에 형성된 제1콘택홀(C1)을 통해 가열 요소(130)의 양단부에 각각 접속된다.
상기 제1 보호층(140)과 전극(151, 152) 위에는 절연성을 가진 제2 보호층(160)이 형성되고, 상기 제2 보호층(160) 위에 열발산층(170)이 형성될 수 있다. 상기 열발산층(170)은 보호층들(160, 140)과 절연층(120)을 관통하여 형성된 제2 콘택홀(C2)을 통해 기판(110)에 연결되어 가열 요소(130) 및 그 주위의 열을 기판(110)이나 외부로 발산시키는 역할을 하는 것으로, 열전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 도 5a 및 도 5b를 참조하며 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 펌프에서 유체가 펌핑되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 도 5a는 유체 펌핑 모드를 도시한 도면이고, 도 5b는 유체 공급 모드를 도시한 도면이다.
먼저 도 5a를 참조하면, 펌핑챔버(112) 내부에 유체(180)가 채워진 상태에서, 전극(151, 152)을 통해 가열 요소(130)에 펄스 형태의 전류 신호를 인가하면, 가열 요소(130)에서 열이 발생하게 되며, 이렇게 발생된 열은 절연층(120)을 통해 펌핑챔버(112) 내부의 유체(180)를 가열하게 된다. 가열된 유체(180)의 온도가 일정 온도 이상이 되면 비등하여 버블(190)이 생성되고, 이 버블(190)은 고압의 기체 상태이므로 주변의 유체(180)를 밀어내며 팽창한다. 이러한 버블(190)의 팽창력에 의해 펌핑챔버(112) 내의 유체는 유체 배출 통로(114)를 통해 출구 매니폴드(116)로 배출된다. 이 과정에서 가열 요소(130)에 인가된 전류 신호는 제거된다. 한편, 버블(190)의 팽창력은 유체(180)를 유체 유입 통로(113)를 통해 입구매니폴드(115)쪽으로 밀어내는 역방향의 유동도 발생시키게 된다. 이 때, 전술한 바와 같이 단면적이 감소하는 방향으로의 유동저항이 단면적이 증가하는 방향으로의 유동저항보다 작으므로, 유체 배출 통로(114)를 통해 배출되는 유량이 유체 유입 통로(113)를 통해 역류하는 유량에 비해 훨씬 많게 된다.
다음으로 도 5b를 참조하면, 버블(190)이 최대로 팽창한 후, 팽창력을 잃은 버블(190)은 수축하여 소멸된다. 이 때에는, 펌핑챔버(112)의 외부로부터 펌핑챔버(112) 내부로의 압력이 작용하게 된다. 이에 따라, 유체 유입 통로(113)를 통해 유체(180)가 펌핑챔버(112) 내부로 유입되며, 유체 배출 통로(114)를 통해서도 유체(180)가 펌핑챔버(112) 내부로 유입된다. 그런데, 이 때에는 유체 유입 통로(113)에서의 유동저항이 유체 배출 통로(114)에서의 유동저항보다 작아지게 되므로, 유체 유입 통로(113)를 통해 유입되는 유량이 유체 배출 통로(114)를 통해 유입되는 유량보다 훨씬 많게 된다. 한편, 이 과정에서는 버블(190)의 생성을 위해 가열된 가열 요소(130) 및 그 주위의 열이 열발산층(170)을 통해 기판(110) 및 외부로 발산되는 방열과정이 진행된다. 이와 같은 열발산층(170)에 의하면, 보다 빠른 열의 방출이 이루어지므로, 버블(190)의 수축과 팽창 주기가 빨라져 마이크로 펌프의 구동 주파수를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 버블(190)의 팽창 과정에서는 펌핑챔버(112)로부터 유체 배출 통로(114)를 통해 보다 많은 양의 유체(180)가 배출되고, 버블(190)의 수축 과정에서는 유체 유입 통로(113)를 통해 보다 많은 양의 유체(180)가 펌핑챔버(112) 내부로 유입된다. 따라서, 이러한 과정을 소정의 주파수로 반복하게 되면, 유체 유입 통로(113)를 통해 유입되어 유체 배출 통로(114)를 통해 배출되는 순 유량이 산출되어 펌핑 효과가 나타나게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 마이크로 펌프에서는, 상기한 바와 같이 가열 요소(130)가 유체 펌핑의 구동력을 제공하고 유체 통로(113, 114)가 동적 수동(passive) 밸브의 역할을 하게 되므로, 압전체 및 첵크 밸브와 같은 가동 요소를 필요로 하지 않는다. 따라서, 비교적 간단한 구조와 향상된 내구성을 가진 마이크로 펌프의 구현이 가능하다. 또한, 펌핑챔버(112)의 일측에 마련되는 가열 요소(130)의 면적을 증가시키거나 그 발열량을 증가시킴으로써 펌핑 유량을 용이하게 향상시킬 수 있다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 마이크로 펌프의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a에 표시된 C-C'선을 따른 마이크로 펌프의 단면도이다. 한편, 도 6a에는 도면의 복잡성을 피하기 위하여 도 4a와 동일한 부분은 생략되어 있다. 그리고, 본 발명의 제2 실시예는 펌핑챔버 및 가열 요소의 형상과 유체 통로의 형상을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이하에서는 상기한 차이점을 기준으로 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b를 함께 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 펌프에 있어서, 펌핑챔버(212)의 평면 형상은 원형으로서, 그 내부 공간은 도시된 바와 같이 반구형이나 원통 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 가열 요소(230)의 평면 형상도 원형으로 된 것이 바람직하다. 상기 펌핑챔버(212)에 연결된 유체 유입 통로(213)와 유체 배출 통로(214)는 매우 길게 형성되므로, 전술한 제1 실시예에서와같이 비교적 큰 경사각을 가지기는 곤란하다. 따라서, 본 실시예에서는 전술한 제1 실시예와는 달리, 상기 유체 유입 통로(213)는 펌핑챔버(212)쪽으로 가면서 단면적이 점차 증가하는 형상을 가지며, 상기 유체 배출 통로(214)는 펌핑챔버(212)로부터 멀어질수록 점차 단면적이 증가하는 형상을 가진다. 그리고, 상기 유체 유입 통로(213)와 유체 배출 통로(214) 각각은 30°이하, 바람직하게는 15°~ 30°정도의 비교적 작은 경사각(θ)을 가진다. 상기한 바와 같은 조건을 만족하는 유체 통로(213, 214)에 의하면, 단면적이 증가하는 방향으로의 유동저항이 단면적이 감소하는 방향으로의 유동저항보다 작아지게 된다. 이와 같은 유동저항의 차이에 의해 유체의 펌핑 방향으로의 순 유량이 발생하게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
상기 유체 유입 통로(213)와 유체 배출 통로(214) 각각은 상기한 조건을 만족시키는 한도 내에서, 전술한 바와 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고, 본 실시예에서도 유체 유입 통로(213)와 유체 배출 통로(214) 중 어느 하나만 단면적이 변하는 형상을 가질 수 있다.
상기한 펌핑챔버(212), 유체 통로(213, 214) 및 매니폴드(215, 216)는 실리콘 기판(210)의 표면을 소정 깊이로 식각함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 도시된 바와 같이 상기 유체 유입 통로(213)와 유체 배출 통로(214) 각각의 높이는 일정하고 그 폭이 유체의 펌핑 방향을 따라 넓어지는 형상을 가지는 것이 바람직하다.
상기 기판(210) 상에 형성되는 절연층(220), 가열 요소(230), 제1보호층(240), 전극(251, 252), 제2 보호층(260) 및 열발산층(270)은 전술한 제1 실시예와 동일하므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 도 7a 및 도 7b를 참조하며 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 펌프에서 유체가 펌핑되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 도 7a는 유체 펌핑 모드를 도시한 도면이고, 도 7b는 유체 공급 모드를 도시한 도면이다.
먼저 도 7a를 참조하면, 전극(251, 252)을 통해 가열 요소(230)에 펄스 형태의 전류 신호를 인가하면, 가열 요소(230)에서 발생된 열이 펌핑챔버(212) 내부의 유체(280)를 가열하여 버블(290)을 발생시킨다. 이 버블(290)의 팽창력에 의해 펌핑챔버(212) 내의 유체는 유체 배출 통로(214)를 통해 출구 매니폴드(216)로 배출된다. 이 과정에서 가열 요소(230)에 인가된 전류 신호는 제거된다. 한편, 버블(290)의 팽창력은 유체(280)를 유체 유입 통로(213)를 통해 입구 매니폴드(215)쪽으로 밀어내는 역방향의 유동도 발생시키게 된다. 이 때, 단면적이 증가하는 방향으로의 유동저항이 단면적이 감소하는 방향으로의 유동저항보다 작으므로, 유체 배출 통로(214)를 통해 배출되는 유량이 유체 유입 통로(213)를 통해 역류하는 유량에 비해 훨씬 많게 된다.
다음으로 도 7b를 참조하면, 버블(290)이 수축하여 소멸되면, 펌핑챔버(212)의 외부로부터 펌핑챔버(212) 내부로의 압력이 작용하게 되므로, 유체 유입 통로(213)를 통해 유체(280)가 펌핑챔버(212) 내부로 유입되며, 유체 배출 통로(214)를 통해서도 유체(280)가 펌핑챔버(212) 내부로 유입된다. 이 때에는 유체 유입 통로(213)에서의 유동저항이 유체 배출 통로(214)에서의 유동저항보다 작아지게 되므로, 유체 유입 통로(213)를 통해 유입되는 유량이 유체 배출 통로(214)를 통해 유입되는 유량보다 훨씬 많게 된다. 한편, 이 과정에서 가열 요소(230) 및 그 주위의 열이 열발산층(270)을 통해 기판(210) 및 외부로 발산된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 펌프도 제1 실시예와 동일한 펌핑 효과를 가질 수 있다. 그리고, 가동 요소를 필요로 하지 않으므로 비교적 간단한 구조와 향상된 내구성을 가지고, 펌핑 유량을 용이하게 향상시킬 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 마이크로 펌프의 특성을 보여주는 그래프들로서, 도 8a는 유체 배출 통로에서의 시간에 따른 유체 출입량의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 8b는 유체 유입 통로에서의 시간에 따른 유체 출입량의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 8c는 순 유량을 나타낸 그래프이다.
이 실험에서, 유체 유입 통로와 유체 배출 통로는 각각 평균 직경이 28㎛, 길이가 30㎛인 원형의 단면 형상을 가지며, 제1 실시예와 같이 유체 펌핑 방향을 따라 단면적이 감소하는 형상을 가진다. 그리고, 20㎑의 펌핑 과정을 6 사이클(300㎲)동안 수행했을 때, 시간(s)에 따른 유체 유입 통로와 유체 배출 통로에서의 유체 출입량의 변화를 측정하였다. 그래프에서, 양의 유체 출입량은 펌핑챔버로부터 매니폴드로 빠져 나온 유체의 체적을 나타내며, 음의 유체 출입량은 매니폴드로부터 펌핑챔버 내부로 유입된 유체의 체적을 나타낸다. 한편, 그래프에서 1x10-14㎥의 체적은 10pℓ(pico liter)에 해당한다.
도 8a와 도 8b를 비교해 보면, 버블의 생성과 소멸 과정이 진행함에 따라 각 유체 통로를 통해 유체가 유출입하는 시기는 일치하고 있으나, 그 유체 출입량은 서로 차이가 있다. 여기에서, 두 개의 유체 통로세서의 유체 출입량을 합한 값이 실제로 유체 통로를 통해 펌핑챔버로 들어가고 나온 유체의 양이다. 본 발명에 따라 펌핑 방향을 따라 단면적이 변하는 유체 통로의 구조로 인하여, 유체 유입 통로로부터 유체 배출 통로로 이동하는 순 유량이 존재한다. 그 결과가 도 8c에 도시되어 있는 바, 도 8c를 참조하면 사이클당 약 8pℓ의 유체가 유체 유입 통로로부터 유체 배출 통로로 이동함을 알 수 있다. 이렇게 펌핑되는 유체의 양은 유체 통로의 형상과 경사각을 조절함으로써 증가시킬 수 있다. 또한, 구동 주파수를 증가시킬수록 펌핑 효과는 증대된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 펌프는 펌핑챔버 내에 유입된 유체의 상변화에 의해서 유체를 펌핑할 수 있으므로 가동 요소를 구비하지 않는다. 따라서, 비교적 간단한 구조와 향상된 내구성을 가진 마이크로 펌프를 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 펌핑챔버의 일측에 마련되는 가열 요소의 면적을 증가시키거나 그 발열량을 증가시킴으로써 펌핑 효율을 용이하게 향상시킬 수 있는장점도 있다.

Claims (16)

  1. 유체가 채워질 수 있도록 소정의 내부 공간을 가진 펌핑챔버;
    상기 펌핑챔버에 연결된 적어도 하나의 유체 유입 통로 및 적어도 하나의 유체 배출 통로;
    상기 펌핑챔버의 일측에 마련되어 상기 펌핑챔버 내부의 유체를 가열함으로써 버블을 생성시키는 가열 요소; 및
    상기 가열 요소에 전류를 인가하기 위한 전극;을 구비하며,
    상기 버블의 팽창과 수축에 의해 유체의 유동이 발생하며, 상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 중 적어도 하나는 유체의 유동 방향을 따라 그 단면적이 변하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로는 상기 펌핑챔버쪽으로 가면서 단면적이 점차 감소하는 형상을 가지며, 상기 유체 배출 통로는 상기 펌핑챔버로부터 멀어질수록 점차 단면적이 감소하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각의 경사각은 50°이상인 것을 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로는 상기 펌핑챔버쪽으로 가면서 단면적이 점차 증가하는 형상을 가지며, 상기 유체 배출 통로는 상기 펌핑챔버로부터 멀어질수록 점차 단면적이 증가하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각의 경사각은 30°이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로는 상기 펌핑챔버의 일측에 마련되고, 상기 유체 배출 통로는 상기 유체 유입 통로와 마주보도록 상기 펌핑챔버의 타측에 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각은 피라미드 형상을 가진 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 유체 유입 통로와 상기 유체 배출 통로 각각은 높이는 일정하고 그 폭이 유체의 유동 방향을 따라 변하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 펌핑챔버와 상기 가열 요소의 평면 형상은 사각형인 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 펌핑챔버와 상기 가열 요소의 평면 형상은 원형인 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 가열 요소는 저항 발열체로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 펌핑챔버, 상기 유체 유입 통로 및 상기 유체 배출 통로는 기판을 식각함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기판 상에는 절연층이 형성되어 상기 펌핑챔버의 상부벽을 이루며, 상기 절연층 상에 상기 가열 요소와 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가열 요소와 전극 위에는 절연성을 가진 보호층이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 보호층 위에는 상기 가열 요소 및 그 주위의 열을 발산시키기 위한 열발산층이 형성되며, 상기 열발산층은 상기 기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 펌프.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 열발산층은 금속으로 이루어진 것을 특징을 하는 마이크로 펌프.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245990A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波素子及びその製造方法
WO2006121534A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-16 University Of Oregon Thermally-powered nonmechanical fluid pumps using ratcheted channels
US7518380B2 (en) * 2005-05-17 2009-04-14 Honeywell International Inc. Chemical impedance detectors for fluid analyzers
JP4779126B2 (ja) * 2005-07-27 2011-09-28 国立大学法人九州工業大学 バルブレスマイクロポンプ
KR100707211B1 (ko) * 2006-02-03 2007-04-13 삼성전자주식회사 합성 제트 액츄에이터
WO2008150210A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Micropump
CN101975154B (zh) * 2010-10-12 2012-07-04 江苏大学 对数螺旋组合管无阀压电泵
CN101975153B (zh) * 2010-10-12 2012-07-04 江苏大学 椭圆组合管无阀压电泵
DE102011115622A1 (de) * 2010-12-20 2012-06-21 Technische Universität Ilmenau Mikropumpe sowie Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer Fluidströmung
KR101343384B1 (ko) 2012-11-29 2013-12-20 한국과학기술연구원 푸리에 코사인 급수법과 유체의 수두차 원리를 응용한 파동함수형 미세 맥동류 발생 장치 및 방법
CN103016287B (zh) * 2012-12-31 2015-05-13 北京工业大学 感应加热相变式微喷驱动器
CN103967740B (zh) * 2014-04-12 2016-05-18 北京工业大学 感应加热的汽泡驱动微泵
US10197188B2 (en) 2014-08-15 2019-02-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic valve
US10208739B2 (en) * 2016-01-05 2019-02-19 Funai Electric Co., Ltd. Microfluidic pump with thermal control
CN107605713A (zh) * 2017-10-26 2018-01-19 电子科技大学 一种大流量的无阀微泵
CN109139406B (zh) * 2018-07-13 2019-10-01 江苏大学 一种基于微流控技术的热驱动微泵实验装置与方法
CN109139433B (zh) * 2018-08-17 2019-09-03 北京理工大学 可利用连续热源的气泡驱动无阀微泵
WO2023223556A1 (ja) * 2022-05-20 2023-11-23 三菱電機株式会社 液流発生装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE400841B (sv) * 1976-02-05 1978-04-10 Hertz Carl H Sett att alstra en vetskestrale samt anordning for genomforande av settet
JPH0718408B2 (ja) * 1986-06-23 1995-03-06 謙治 岡安 熱駆動ポンプ
DE4422743A1 (de) * 1994-06-29 1996-01-04 Torsten Gerlach Mikropumpe
AU4092396A (en) * 1995-01-13 1996-08-08 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejecting head, liquid ejecting device and liquid ejecting method
US5751317A (en) * 1996-04-15 1998-05-12 Xerox Corporation Thermal ink-jet printhead with an optimized fluid flow channel in each ejector
DE69724875T2 (de) * 1996-06-26 2004-07-22 Canon K.K. Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsapparat
US5901037A (en) * 1997-06-18 1999-05-04 Northrop Grumman Corporation Closed loop liquid cooling for semiconductor RF amplifier modules
US6062681A (en) * 1998-07-14 2000-05-16 Hewlett-Packard Company Bubble valve and bubble valve-based pressure regulator
JP4268261B2 (ja) * 1999-05-12 2009-05-27 大日本印刷株式会社 化粧材およびその製造方法
US6402302B1 (en) * 1999-06-04 2002-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Liquid discharge head, manufacturing method thereof, and microelectromechanical device
JP4095368B2 (ja) * 2001-08-10 2008-06-04 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドの作成方法
US6655924B2 (en) * 2001-11-07 2003-12-02 Intel Corporation Peristaltic bubble pump

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