TW201808778A - 微型流體控制裝置 - Google Patents

Abstract

一種微型流體控制裝置，包含壓電致動器及殼體，壓電致動器具有懸浮板、外框、支架以及壓電陶瓷板，懸浮板為正方形型態，具有第一及第二表面，且第二表面上具有凸部，外框環繞設置於懸浮板之外，亦具有第一及第二表面，外框之第二表面與懸浮板之第二表面之凸部之外之區域均為共平面；殼體包括集氣板及底座，集氣板為具有容置空間之框體結構，底座由進氣板及共振片接合而成，並設置於容置空間中，以封閉壓電致動器；其中，壓電致動器之外框之第二表面與底座之共振片之間設置一膠層，以使壓電致動器與共振片之間維持需求之壓縮腔室之深度。

Description

微型流體控制裝置

本案係關於一種微型流體控制裝置，尤指一種適用於微型超薄且靜音之微型流體控制裝置。

目前於各領域中無論是醫藥、電腦科技、列印、能源等工業，產品均朝精緻化及微小化方向發展，其中微幫浦、噴霧器、噴墨頭、工業列印裝置等產品所包含之流體輸送結構為其關鍵技術，是以，如何藉創新結構突破其技術瓶頸，為發展之重要內容。

舉例來說，於醫藥產業中，許多需要採用氣壓動力驅動之儀器或設備，通常採以傳統馬達及氣壓閥來達成其氣體輸送之目的。然而，受限於此等傳統馬達以及氣體閥之體積限制，使得此類的儀器設備難以縮小其整體裝置的體積，即難以實現薄型化之目標，更無法使之達成可攜式之目的。此外，該等傳統馬達及氣體閥於作動時亦會產生噪音之問題，導致使用上的不便利及不舒適。

如第6圖所示，其係為習知微型流體控制裝置之剖面放大結構示意圖。習知之該微型流體控制裝置1’具有集氣板11’、壓電致動器12’、膠層13’及底座14’等依序堆疊組裝而成，其中底座14’包含一進氣板141’及一共振片142’， 該進氣板141’具有一進氣孔143’，其對應連通於一匯流排孔144’，以構成一匯流腔室145’，而該共振片142’上具有一中空孔洞146’，並對應於匯流腔室145’而設置。該壓電致動器12’由一懸浮板121’、一外框122’、至少一支架123’以及一壓電陶瓷板124’所共同組裝而成，於該共振片142’與壓電致動器12’之外框122’之間係具有一間隙h0’，且於此間隙ho’中填充設置膠層13’，以使該共振片142’與壓電致動器12’之間構成一壓縮腔室10’。該集氣板11’ 具有一第一貫穿孔111’，且罩蓋該壓電致動器12’之外。此習知之微型流體控制裝置1’ 係藉由驅動壓電致動器12’之懸浮板121’ 進行垂直往復式振動而彎曲形變，以控制流體可自該進氣孔143’進入匯流排孔144’，並引導匯流集中至匯流腔室145’，再傳遞至壓縮腔室10’中，透過使壓縮腔室10’之體積壓縮變化，以使流體從集氣板11’之第一貫穿孔111’排出，以達成輸出一定壓力。又，在習知微型流體控制裝置1’結構中，懸浮板121’、外框122’以及支架123’係為金屬板一體成型之結構，為達到壓縮腔室10’所需求之深度h’，乃將壓電致動器12’進行多次蝕刻製程構成一外框122’高度，使外框122’與懸浮板121’之間形成一凹置階梯段差空間，再透過前述設置於外框122’及共振片142’之間的膠層13’塗佈該外框122’與共振片142之間的間隙h0’，進而以維持壓縮腔室10’所需求之深度h’，讓懸浮板121’與共振片142’保持適當距離，並減少彼此之接觸干涉。

然而，上述於外框122’與懸浮板121’之間形成一凹置階梯段差空間，再透過前述填補設置於外框122’及共振片142’之間之間隙h0’的膠層13’，以維持壓縮腔室10’所需求之深度h’之作法，雖能使懸浮板121’與共振片142’保持適當距離，並使彼此減少接觸干涉，惟外框122’是一金屬材質之材料，具有一定的剛性，於此習之作法係保持一階梯段差高度之外框122’高度而與共振片142’之間的膠層13’相結合，然對於此以一段佔2/3高的金屬外框122’來搭配一段佔1/3高的膠層13’，以達成壓縮腔室10’所需求之深度h’之方式，如此配置不僅剛性較強，該懸浮板121’於垂直方向振動時無法有效吸收振動時產生的其他干涉振動，因此會造成能量損失，也會有噪音增大之問題產生，而噪音問題也是造成產品不良的原因之一。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，可使傳統採用流體控制裝置的儀器或設備達到體積小、微型化且靜音，進而達成輕便舒適之可攜式目的之微型流體控制裝置，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種適用於可攜式或穿戴式儀器或設備中之微型流體控制裝置，藉由壓電致動器之懸浮板、外框、支架為一體成型金屬板結構，並透過相同深度進行蝕刻出懸浮板之凸部及支架需求型態，使外框之第二表面、支架之第二表面及懸浮板之第二表面均為共平面之結構，可簡化過去需因應外框之不同深度的進行多次蝕刻製程，同時再透過設置於外框及共振片之間的膠層，塗佈於外框於蝕刻後產生的粗糙表面，以致可增加膠層與外框之間結合強度，且由於外框之厚度相較於過往的製法是降低的，是以塗佈該間隙之膠層的厚度增加，透過膠層之厚度增加，可有效改善膠層塗佈的不均一性，降低懸浮板組裝時水平方向的組裝誤差，並提升懸浮板垂直方向之動能利用效率，同時也可輔助吸收振動能量、並降低噪音達到靜音之功效，且此微型化之壓電致動器更可使微型流體控制裝置之整體體積減小及薄型化，以達到輕便舒適之可攜式目的。

本案之另一目的在於提供一種壓電致動器之懸浮板正方形型態之設計及懸浮板上更具有凸部之作動，使流體可由底座之進氣板之進氣孔流入，並沿相連通之匯流排孔及匯流腔室進行流動，透過共振片之中空孔洞以使流體於共振片及壓電致動器之間形成的壓縮腔室內產生壓力梯度，進而使流體高速流動，流體的流量不會降低，也不會產生壓力損失，並可繼續傳遞達到獲得較高的排出壓力。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種微型流體控制裝置，包含：一壓電致動器，具有一懸浮板、一外框、至少一支架以及一壓電陶瓷板，該懸浮板為正方形型態，且具有一第一表面及相對應之一第二表面，且該第二表面上具有一凸部，該外框環繞設置於該懸浮板之外側，且亦具有一第一表面及相對應之一第二表面，且該外框之該第二表面與該懸浮板之該第二表面之該凸部之外之區域均為共平面，該至少一支架連接於該懸浮板與該外框之間，該壓電陶瓷板具有不大於該懸浮板邊長之邊長，貼附於該懸浮板之該第一表面上；以及一殼體，包括一集氣板及一底座，該集氣板為周緣具有一側壁以構成一容置空間之一框體結構，使該壓電致動器設置於該容置空間中，而該底座由一進氣板及一共振片相接合而成，並結合於該集氣板之該容置空間中，以封閉該壓電致動器，該進氣板具有至少一進氣孔及與之相連通之至少一匯流排孔，以構成一匯流腔室，該共振片設置固定於該進氣板上，並具有一中空孔洞，相對於該進氣板之該匯流腔室，且對應於該懸浮板之該凸部；其中，該壓電致動器之外框之該第二表面與該底座之該共振片之間設置一膠層，以使該壓電致動器與該底座之該共振片之間維持構成需求之該壓縮腔室之一深度。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

本案之微型流體控制裝置1係可應用於醫藥生技、能源、電腦科技或是列印等工業，俾用以傳送流體，但不以此為限。請參閱第1A圖、第1B圖、第2A圖及第2B圖，第1A圖為本案較佳實施例之微型流體控制裝置之正面分解結構示意圖，第1B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之正面組合結構示意圖，第2A圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之背面分解結構示意圖，第2B圖為第2A圖所示之微型流體控制裝置之背面組合結構示意圖，第5圖為第1B圖所示微型流體控制裝置之放大剖面結構示意圖。如第1A圖及第2A圖及第5圖所示，本案之微型流體控制裝置1具有殼體1a、壓電致動器13、絕緣片141、142及導電片15等結構，其中，殼體1a係包含集氣板16及底座10，底座10則包含進氣板11及共振片12，但不以此為限。壓電致動器13係對應於共振片12而設置，並使進氣板11、共振片12、壓電致動器13、絕緣片141、導電片15、另一絕緣片142、集氣板16等依序堆疊設置，且該壓電致動器13係由一懸浮板130以及一壓電陶瓷板133組裝而成。於本實施例中，如第1A圖及第5圖所示，集氣板16不僅為單一的板件結構，亦可為周緣具有側壁168之框體結構，且由該周緣所構成之側壁168與其底部之板件共同定義出一容置空間16a，用以供該壓電致動器13設置於該容置空間16a中。又如前所述，本實施例之集氣板16具有一表面160，該表面160上係凹陷以形成一集氣腔室162，由微型流體控制裝置1傳輸之氣體則暫時蓄積於此集氣腔室162中，且於集氣板16中係具有第一貫穿孔163及第二貫穿孔164，第一貫穿孔163及第二貫穿孔164之一端係與集氣腔室162相連通，另一端則分別與集氣板16之基準表面161上的第一卸壓腔室165及第一出口腔室166相連通。以及，在第一出口腔室166處更進一步增設一凸部結構167，例如可為但不限為一圓柱結構。

如第2A圖所示，壓電致動器13係包括壓電陶瓷板133、懸浮板130、外框131以及至少一支架132，其中壓電陶瓷板133係為方形板狀結構，且其邊長不大於懸浮板130之邊長，並可貼附於懸浮板130之上。於本實施例中，懸浮板130係為可撓之正方形板狀結構；於懸浮板130之外側環繞設置外框131，外框131之型態亦大致對應於懸浮板130之型態，是以於本實施例中，外框131亦為正方形之鏤空框型結構；且於懸浮板130與外框131之間係以支架132連接並提供彈性支撐。以及，如第1A圖及第2A圖所示，本案之微型流體控制裝置1更可包括絕緣片14及導電片15等結構，絕緣片14係可為兩絕緣片141、142，且該兩絕緣片141、142係上下夾設導電片15而設置。當本案之微型流體控制裝置1組裝時，即如第1A圖、第1B圖、第2A圖及第2B圖所示，依序將絕緣片142、導電片15、絕緣片141、壓電致動器13及底座10等結構組裝容設於集氣板16內之容置空間16a內，使其組合後係如第1B圖及第2B圖所示，可構成體積小、及微型化外形之微型流體控制裝置1。

請續參閱第1A圖及第2A圖所示，微型流體控制裝置1之進氣板11係具有第一表面11b、第二表面11a及至少一進氣孔110，於本實施例中，進氣孔110之數量係為4個，但不以此為限，其係貫穿進氣板11之第一表面11b及第二表面11a，主要用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自該至少一進氣孔110流入微型流體控制裝置1內。且又如第2A圖所示，由進氣板11之第一表面11b可見，其上具有至少一匯流排孔112，用以與進氣板11第二表面11a之該至少一進氣孔110對應設置。於該等匯流排孔112的中心交流處係具有匯流腔室111，且匯流腔室111係與匯流排孔112相連通，藉此可將自該至少一進氣孔110進入匯流排孔112之氣體引導並匯流集中至匯流腔室111傳遞。是以於本實施例中，進氣板11具有一體成型的進氣孔110、匯流排孔112及匯流腔室111，且當進氣板11與共振片12對應組裝後，於此匯流腔室111處係可對應構成供流體暫存的腔室。於一些實施例中，進氣板11之材質係可為但不限為由一不鏽鋼材質所構成，且其厚度係介於0.4mm至0.6mm之間，而其較佳值為0.5mm，但不以此為限。於另一些實施例中，由該匯流腔室111處所構成之匯流腔室之深度與該等匯流排孔112之深度相同但不以此為限。

於本實施例中，共振片12係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片12上具有一中空孔洞120，係對應於進氣板11之第一表面11b之匯流腔室111而設置，以使氣體可流通。於另一些實施例中，共振片12係可由一銅材質所構成，但不以此為限，且其厚度係介於0.03mm至0.08mm之間，而其較佳值為0.05mm，但亦不以此為限。

又如第4A圖及第5圖所示，共振片12與壓電致動器13之間係具有一間隙h，於本實施例中，係於共振片12及壓電致動器13之外框131之間的間隙h中填充設置一膠層136，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片12與壓電致動器13之懸浮板130之間可維持該間隙h之深度，進而可導引氣流更迅速地流動；以及，因應此間隙h之深度而可使共振片12與壓電致動器13之間形成壓縮腔室121，進而可透過共振片12之中空孔洞120導引流體於腔室間更迅速地流動，且因懸浮板130與共振片12保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低。

此外，請同時參閱第1A圖及第2A圖，於微型流體控制裝置1中更具有絕緣片141、導電片15及另一絕緣片142等結構，其係依序夾設於壓電致動器13與集氣板16之間，且其形態大致上對應於壓電致動器13之外框131之形態。於一些實施例中，絕緣片141、142即由可絕緣之材質所構成，例如：塑膠，但不以此為限，以進行絕緣之用；於另一些實施例中，導電片15即由可導電之材質所構成，例如：金屬，但不以此為限，以進行電導通之用。以及，於本實施例中，導電片15上亦可設置一導電接腳151，以進行電導通之用。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖，其係分別為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之正面結構示意圖、背面結構示意圖以及剖面結構示意圖，如圖所示，壓電致動器13係由一懸浮板130、一外框131、至少一支架132以及一壓電陶瓷板133所共同組裝而成，於本實施例中，懸浮板130、外框131以及支架132係為一體成型之結構，且可由一金屬板所構成，例如可由不鏽鋼材質所構成，但不以此為限，是以，本案之微型流體控制裝置1之壓電致動器13即為由壓電陶瓷板133與金屬板黏合而成，但不以此為限。且如圖所示，懸浮板130具有第一表面130b及相對應之第二表面130a，其中，該壓電陶瓷板133貼附於懸浮板130之第一表面130b，用以施加電壓以驅動該懸浮板130彎曲振動。如第3A圖所示，懸浮板130具有中心部130d及外周部130e，是以當壓電陶瓷板131受電壓驅動時，懸浮板130可由該中心部130d到外周部130e彎曲振動；外框131係環繞設置於懸浮板130之外側，且具有一向外凸設之導電接腳134，用以供電連接之用，但不以此為限；以及該至少一支架132係連接於懸浮板130以及外框131之間，以提供彈性支撐。於本實施例中，該支架132之一端係連接於外框131，另一端則連接於懸浮板130，且於支架132、懸浮板130及外框131之間更具有至少一空隙135，用以供流體流通，且該懸浮板130、外框131以及支架132之型態及數量係具有多種變化。

如第3A圖及第3C圖所示，懸浮板130之第二表面130a與外框131之第二表面131a及支架132之第二表面132a為平整之共平面結構，且以本實施例為例，其中懸浮板130係為正方形之結構，且該懸浮板130之每一邊長係介於7.5mm-12mm之間，且其較佳值為7.5mm-8.5 mm，而厚度係介於0.1mm至0.4mm之間，且其較佳值為0.27mm，但不以此為限。且該外框之厚度亦介於0.1mm至0.4mm之間，且其較佳值為0.27mm，但不以此為限。以及，壓電陶瓷板131之邊長係不大於懸浮板130之邊長，且同樣設計為與懸浮板130相對應之正方形板狀結構，且壓電陶瓷板131之厚度係介於0.05mm至0.3mm之間，且其較佳值為0.10mm，透過本案所採用正方形懸浮板130之設計，其原因在於相較於傳統習知壓電致動器之圓形懸浮板設計，本案壓電致動器13之正方形懸浮板130明顯具有省電之優勢，其消耗功率之比較係如下表一所示：

表一

是以，藉由實驗的上表得知：壓電致動器之正方形懸浮板邊長尺寸（8mm至10mm）設計相較於壓電致動器之圓形懸浮板直徑尺寸（8mm至10mm）較為省電，其省電之緣由可推測為：因在共振頻率下操作之電容性負載，其消耗功率會隨頻率之上升而增加，又因邊長尺寸正方形懸浮板130設計之共振頻率明顯較同樣直徑圓形之懸浮板低，故其相對的消耗功率亦明顯較低，亦即本案所採用正方形設計之懸浮板130相較於以往的圓形懸浮板之設計，實具有省電優勢，在微型流體控制裝置1採微型超薄且靜音之設計趨勢下，更能達到低耗電設計之功效，尤其更可以應用於穿戴裝置，節省電力是非常重要的設計重點。

如前所述，於本實施例中，該等懸浮板130、外框131及支架132係可為一體成型之結構，但不以此為限，至於其製造方式則可由傳統加工、或黃光蝕刻、或雷射加工、或電鑄加工、或放電加工等方式製出，均不以此為限。然以本實施例為例，本案之壓電致動器13之懸浮板130、外框131、支架132係為一體成型之結構，即為一金屬板，並透過使外框131、支架132及懸浮板130以相同深度進行蝕刻，進而可使外框131之第二表面131a、支架132之第二表面132a及懸浮板130之第二表面130a均為共平面之結構；透過此相同深度的蝕刻製程，可簡化過去需因應外框131之不同深度的進行多次蝕刻製程，同時再透過前述設置於外框131及共振片12之間的膠層136，塗佈於外框131於蝕刻後產生的粗糙表面，以致可增加膠層與外框之間結合強度，且由於外框131之厚度相較於過往的製法是降低的，是以塗佈該間隙h之膠層136的厚度增加，透過膠層136之厚度增加，可有效改善膠層136塗佈的不均一性，降低懸浮板130組裝時水平方向的組裝誤差，並提升懸浮板130垂直方向之動能利用效率，同時也進而可輔助吸收振動能量、並降低噪音。

又如第3B圖所示，於本實施例中，懸浮板130係為一正方形且具有階梯面之結構，即於懸浮板130之第二表面130a上更具有一凸部130c，該凸部130c係設置於第二表面130a之中心部130d，且可為但不限為一圓形凸起結構。於一些實施例中，凸部130c之高度係介於0.02mm至0.08mm之間，較佳值為0.03mm，其直徑為4.4mm，但不以此為限。

因此，請參閱第1A圖、第4A圖至第4E圖及第5圖所示，該底座10、壓電致動器13、絕緣片141、導電片15、另一絕緣片142及集氣板16等依序堆疊組裝後，如第4A圖及第5圖所示，可見微型流體控制裝置1於共振片12之中空孔洞120處可與其上的進氣板11共同形成一匯流氣體的腔室，亦即進氣板11第一表面11b之匯流腔室111處的腔室，且在共振片12與壓電致動器13之間更形成一壓縮腔室121，用以暫存氣體，且壓縮腔室121係透過共振片12之中空孔洞120而與進氣板11第一表面11b之匯流腔室111處的腔室相連通，以下就微型流體控制裝置1控制驅動壓電致動器13之懸浮板130進行垂直往復式振動的作動實施狀態的局部示意圖作說明。

如第4B圖所示，當在控制驅動壓電致動器13之懸浮板130進行垂直往復式振動而彎曲形變向下位移時，因此將產生氣體由進氣板11上的至少一進氣孔110進入，並透過其第一表面11b的至少一匯流排孔112而匯集到中央的匯流腔室111處，此時由於共振片12係為輕、薄之片狀結構會因流體的帶入及推壓以及亦會隨懸浮板130之共振而進行垂直之往復式振動，即為共振片12對應匯流腔室111的可動部12a亦會隨之彎曲振動形變，又如第4C圖所示，當懸浮板130垂直之往復式振動位移到一位置，令該共振片12之可動部12a能非常靠近於懸浮板130之凸部130c，進而使流體進入壓縮腔室121之通道內，在懸浮板130之凸部130c以外的區域與共振片12兩側之固定部12b之間的壓縮腔室121的間距不會變小情況下，因此流過它們之間的流體的流量不會降低，也不會產生壓力損失，如此更有效地壓縮該壓縮腔室121之體積，復如第4D圖所示，當壓電致動器13持續進行垂直之往復式振動而彎曲形變向上位移時，即可促使壓縮腔室121內的流體推擠向兩側流動，並經由壓電致動器13之支架132之間的空隙136而向下穿越流動，以獲得較高的排出壓力，此時再如第4E圖所示，隨著壓電致動器13之懸浮板130之凸部130c之向上推移動，而使共振片12之可動部12a亦隨之向上彎曲振動形變,，使匯流腔室111處的體積受壓縮，並在匯流排孔112中的流體流通至匯流腔室111處變小，最後當壓電致動器13之懸浮板130持續進行垂直往復式振動時，即可再重複第4B圖至第4E圖所示實施狀態。於本實施例中，可見此壓電致動器13之懸浮板130具備凸部130c之設計應用於本案之微型流體控制裝置1中更可達到良好的流體傳輸效率，但凡凸部130c的設計型態、數量及位置等係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。

由上述說明可知，本案之微型流體控制裝置1於共振片12與壓電致動器13之外框131之間係具有一間隙h，該間隙h中係可設置一膠層136，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片12與壓電致動器13之懸浮板130之凸部130c之間可維持一深度，且由於外框131之第二表面131a係與懸浮板130之第二表面130a共平面，是以此間隙h可供填膠之厚度較高，於一些實施例中，該膠層136之厚度係介於50μm至60μm，且其較佳值為55μm，但不以此為限。透過此增厚膠層136之設置，不僅可維持間隙h之深度，以導引氣流更迅速地於壓縮腔室121內流動，同時更可藉由膠層136的緩衝作用，以輔助吸收、減緩壓電致動器13於運作時所產生之震動，進而降低噪音，同時因間隙h之深度增加，更可使懸浮板130之凸部130c與共振片12保持適當距離並減少彼此接觸干涉，同樣可降低噪音之產生。

於本案之微型流體控制裝置1中，膠層136之不同厚度將導致微型流體控制裝置之性能及不良率有所差異，其各項性能及不良率之數據資料係如下表二所示：

表二

由表二數據明顯可見，膠層136之厚度可顯著影響微型流體控制裝置1之性能，若是膠層136之厚度太厚，則雖然間隙h可維持較厚的深度，然其由於壓縮腔室121之深度變深、體積變大，相對其壓縮作動之性能將會變差，是以其性能會下降；然若膠層136之厚度過於薄，則其所能提供的間隙h之深度亦會不足，而易導致懸浮板130之凸部130c與共振片12彼此接觸碰撞，進而使性能下降並產生噪音，而噪音問題也是造成產品不良的原因之一。是以，於本案實施例中，經取樣25個微型流體控制裝置1產品實做，膠層136之厚度係介於50μm至60μm，於此段數值區間中，不僅性能具有顯著的提升，同時其不良率相對低，以及，其中之較佳值係為55μm，其性能之表現更佳，且不良率均為最低，但不以此為限。

另外，於一些實施例中，共振片12之垂直往復式振動頻率係可與壓電致動器13之振動頻率相同，即兩者可同時向上或同時向下，其係可依照實際施作情形而任施變化，並不以本實施例所示之作動方式為限。

綜上所述，本案所提供之壓電致動器係應用於微型流體控制裝置中，該微型流體控制裝置係包含殼體及設置於殼體內之壓電致動器，且殼體由集氣板及底座組合而成，利用本案壓電致動器之懸浮板正方形型態之設計及懸浮板上更具有凸部之作動，使流體可由底座之進氣板之進氣孔流入，並沿相連通之匯流排孔及匯流腔室進行流動，透過共振片之中空孔洞以使流體於共振片及壓電致動器之間形成的壓縮腔室內產生壓力梯度，進而使流體高速流動，流體的流量不會降低，也不會產生壓力損失，並可繼續傳遞達到獲得較高的排出壓力；以及藉由壓電致動器之懸浮板、外框、支架為一體成型金屬板結構，並透過相同深度進行蝕刻出懸浮板之凸部及支架需求型態，使外框之第二表面、支架之第二表面及懸浮板之第二表面均為共平面之結構，可簡化過去需因應外框之不同深度的進行多次蝕刻製程，同時再透過設置於外框及共振片之間的膠層，塗佈於外框於蝕刻後產生的粗糙表面，如此可增加膠層與外框之間結合強度，且由於外框之厚度相較於過往的製法是降低的，是以塗佈該間隙之膠層的厚度增加，透過膠層之厚度增加，可有效改善膠層塗佈的不均一性，降低懸浮板組裝時水平方向的組裝誤差，並提升懸浮板垂直方向之動能利用效率，同時也可輔助吸收振動能量、並降低噪音達到靜音之功效，且此微型化之壓電致動器更可使微型流體控制裝置之整體體積減小及薄型化，以達到輕便舒適之可攜式目的；因此，本案微型流體控制裝置極具產業利用價值，爰依法提出申請。

縱使本發明已由上述實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1’、1‧‧‧微型流體控制裝置
1a‧‧‧殼體
14’、10‧‧‧底座
141’、11‧‧‧進氣板
11a‧‧‧進氣板之第二表面
11b‧‧‧進氣板之第一表面
143’、110‧‧‧進氣孔
145’、111‧‧‧匯流腔室
144’、112‧‧‧匯流排孔
142’、12‧‧‧共振片
12a‧‧‧可動部
12b‧‧‧固定部
146’、120‧‧‧中空孔洞
10’、121‧‧‧壓縮腔室
12’、13‧‧‧壓電致動器
121’、130‧‧‧懸浮板
130a‧‧‧懸浮板之第二表面
130b‧‧‧懸浮板之第一表面
130c‧‧‧凸部
130d‧‧‧中心部
130e‧‧‧外周部
122’、131‧‧‧外框
131a‧‧‧外框之第二表面
131b‧‧‧外框之第一表面
123’、132‧‧‧支架
132a‧‧‧支架之第二表面
132b‧‧‧支架之第一表面
124’、133‧‧‧壓電陶瓷板
134、151‧‧‧導電接腳
135‧‧‧空隙
13’、136‧‧‧膠層
141、142‧‧‧絕緣片
15‧‧‧導電片
11’、16‧‧‧集氣板
16a‧‧‧容置空間
160‧‧‧表面
161‧‧‧基準表面
162‧‧‧集氣腔室
111’、163‧‧‧第一貫穿孔
164‧‧‧第二貫穿孔
165‧‧‧第一卸壓腔室
166‧‧‧第一出口腔室
167‧‧‧凸部結構
168‧‧‧側壁
h0’、h‧‧‧間隙
h’‧‧‧壓縮腔室之深度

第1A圖為本案為較佳實施例之微型流體控制裝置之正面分解結構示意圖。 第1B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之正面組合結構示意圖。 第2A圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之背面分解結構示意圖。 第2B圖為第2A圖所示之微型流體控制裝置之背面組合結構示意圖。 第3A圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之正面結構示意圖。 第3B圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之背面結構示意圖。 第3C圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之壓電致動器之剖面結構示意圖。 第4A圖至第4E圖為第1A圖所示之微型流體控制裝置之局部作動示意圖。 第5圖為第1B圖所示微型流體控制裝置之剖面放大結構示意圖。 第6A圖為習知微型流體控制裝置之剖面放大結構示意圖。

1‧‧‧微型流體控制裝置

11‧‧‧進氣板

110‧‧‧進氣孔

111‧‧‧匯流腔室

112‧‧‧匯流排孔

12‧‧‧共振片

12a‧‧‧可動部

12b‧‧‧固定部

120‧‧‧中空孔洞

13‧‧‧壓電致動器

130‧‧‧懸浮板

130a‧‧‧懸浮板之第二表面

130b‧‧‧懸浮板之第一表面

130c‧‧‧凸部

131‧‧‧外框

131a‧‧‧外框之第二表面

133‧‧‧壓電陶瓷板

132‧‧‧支架

135‧‧‧空隙

136‧‧‧膠層

16‧‧‧集氣板

160‧‧‧表面

161‧‧‧基準表面

162‧‧‧集氣腔室

163‧‧‧第一貫穿孔

164‧‧‧第二貫穿孔

165‧‧‧第一卸壓腔室

166‧‧‧第一出口腔室

h‧‧‧間隙

Claims (13)

1. 一種微型流體控制裝置，包含： 一壓電致動器，具有一懸浮板、一外框、至少一支架以及一壓電陶瓷板，該懸浮板為正方形型態，且具有一第一表面及相對應之一第二表面，且該第二表面上具有一凸部，該外框環繞設置於該懸浮板之外側，且亦具有一第一表面及相對應之一第二表面，且該外框之該第二表面與該懸浮板之該第二表面之該凸部之外之區域均為共平面，該至少一支架連接於該懸浮板與該外框之間，該壓電陶瓷板具有不大於該懸浮板邊長之邊長，貼附於該懸浮板之該第一表面上；以及 一殼體，包括一集氣板及一底座，該集氣板為周緣具有一側壁以構成一容置空間之一框體結構，使該壓電致動器設置於該容置空間中，而該底座由一進氣板及一共振片相接合而成，並結合於該集氣板之該容置空間中，以封閉該壓電致動器，該進氣板具有至少一進氣孔及與之相連通之至少一匯流排孔，以構成一匯流腔室，該共振片設置固定於該進氣板上，並具有一中空孔洞，相對於該進氣板之該匯流腔室，且對應於該懸浮板之該凸部； 其中，該壓電致動器之外框之該第二表面與該底座之該共振片之間設置一膠層，以使該壓電致動器與該底座之該共振片之間維持構成需求之該壓縮腔室之一深度。
2. 如申請專利範圍第1項所述微型流體控制裝置，其中該膠層之厚度係介於50至60μm之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述微型流體控制裝置，其中該膠層之厚度為55μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述微型流體控制裝置，其中該懸浮板之厚度係為0.1mm至0.4mm之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述微型流體控制裝置其中該外框之厚度係為0.1mm至0.4mm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述微型流體控制裝置，其中該懸浮板之該凸部高度係介於0.02mm至0.08mm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述微型流體控制裝置，其中該懸浮板之該凸部為一圓形凸起結構，直徑為4.4mm。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微型流體控制裝置，其中該壓電陶瓷板具有介於0.05mm-0.3mm之間的厚度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之微型流體控制裝置，其中該壓電陶瓷板厚度為0.10mm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微型流體控制裝置，其中該懸浮板具有每一邊長有介於7.5mm-12mm之間以及厚度介於0.1mm-0.4mm之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之微型流體控制裝置，其中該懸浮板具有每一邊長有為7.5mm-8.5mm之間及厚度為0.27mm。
12. 如申請專利範圍第1項所述微型流體控制裝置，其中該懸浮板、該外框及該至少一支架係為一體成型之結構。
13. 如申請專利範圍第12項所述微型流體控制裝置，其中該懸浮板、該外框及該支架係以同一深度之蝕刻方式所製成，俾使該外框之該第二表面與該懸浮板之該第二表面之該凸部之外之區域均為共平面。