TW202030416A

TW202030416A - 微機電泵模組

Info

Publication number: TW202030416A
Application number: TW108103944A
Authority: TW
Inventors: 莫皓然; 余榮侯; 張正明; 戴賢忠; 廖文雄; 黃啟峰; 韓永隆; 蔡長諺
Original assignee: 研能科技股份有限公司
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-16
Also published as: TWI726281B

Abstract

一種微機電泵模組，包含一微機電晶片。微機電晶片包含：一晶片本體，係一長方形態樣，具有二長邊以及二短邊；複數個微機電泵，設置於晶片本體，且分別具有一第一電極及一第二電極；複數個第一連接點，設置於晶片本體，且電性連接微機電泵的第一電極；複數個第二連接點，設置於晶片本體，且電性連接微機電泵的第二電極；至少一第一控制電極，設置於晶片本體，且電性連接第一連接點；以及至少一第二控制電極，設置於晶片本體，且電性連接第二連接點。至少一第一控制電極以及至少一第二控制電極分別設置在晶片本體之相對兩側。

Description

微機電泵模組

本案係關於一種微機電泵模組，尤指一種利用新穎佈局方式來降低晶片面積之微機電泵模組。

隨著科技的日新月異，傳統的流體輸送裝置已朝向裝置微小化、流量極大化的方向進行。在應用上也愈來愈多元化，舉凡工業應用、生醫應用、醫療保健、電子散熱到近來熱門的穿戴式裝置皆可見它的踨影。

而近年來微機電相關製程以一體成型的方式來達成流體輸送裝置的晶片化，如第1圖所示，傳統微機電泵模組9包含一晶片本體90以及複數個微機電泵91。複數個微機電泵91一體成型設置於晶片本體90上，並且每一微機電泵91具有複數個控制電極91a。

然而，晶片化的流體輸送裝置所包含之控制電極91a往往佔據很大的面積，使得晶片成本無法降低。因此如何利用創新的結構以減少控制電極91a所佔據的面積，藉以降低晶片成本，為目前需要解決的議題。

本案之主要目的在於提供一種微機電泵模組，利用新穎的佈局方式，使得控制電極數量極少化，藉以降低整體晶片面積，進而降低晶片成本。

為達上述目的，本案之較廣義實施態樣為提供一種微機電泵模組，包含一微機電晶片。微機電晶片包含：一晶片本體，係一長方形態樣，具有二長邊以及二短邊；複數個微機電泵，設置於晶片本體，且分別具有一第一電極及一第二電極；複數個第一連接點，設置於晶片本體，且電性連接微機電泵的第一電極；複數個第二連接點，設置於晶片本體，且電性連接微機電泵的第二電極；至少一第一控制電極，設置於晶片本體，且電性連接第一連接點；以及至少一第二控制電極，設置於晶片本體，且電性連接第二連接點。至少一第一控制電極以及至少一第二控制電極分別設置在晶片本體之相對兩側。

體現本案特徵與優點的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當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第2圖，於本案第一實施例中，微機電泵模組100I包含一微機電晶片100。微機電晶片100包含一晶片本體10、複數個微機電泵20、至少一第一控制電極30I、複數個第一連接點31、至少一第二控制電極40I以及複數個第二連接點41。晶片本體10係一長方形態樣，且具有相對之二長邊11以及相對之二短邊12。微機電泵20設置於晶片本體10上，且每一個微機電泵20分別具有一第一電極21a以及一第二電極21b。第一連接點31設置於晶片本體10上，且分別電性連接微機電泵20的第一電極21a。第二連接點41設置於晶片本體10上，且每一第二連接點41電性連接相對應之複數個微機電泵20的第二電極21b，例如但不限為電性連接相對應之兩個複數微機電泵20的第二電極21b。至少一第一控制電極30I設置於晶片本體10上，且電性連接所有第一連接點31。至少一第二控制電極40I設置於晶片本體10上，且電性連接所有第二連接點41。至少一第一控制電極30I以及至少一第二控制電極40I分別設置在晶片本體10的相對兩側，且分別鄰近晶片本體10的二短邊12。至少一第一控制電極30I以及至少一第二控制電極40I與晶片本體10的二長邊11距離相等。於本案第一實施例中，第一控制電極30I以及第二控制電極40I的數量分別各為一個，但不以此為限，第一控制電極30I以及第二控制電極40I的數量可依設計需求而變更。

請參閱第3圖，於本案第二實施例中，微機電泵模組100II與本案第一實施例之微機電泵模組100I的結構大致相同，不同之處在於本案第二實施例中，第一控制電極30II以及第二控制電極40II與晶片本體10二長邊11的距離不相等。晶片本體10的二長邊11分別為第一長邊11a以及第二長邊11b。於本案第二實施例中，第一控制電極30II以及第二控制電極40II鄰近第一長邊11a而設置。於本案第二實施例中，第一控制電極30II以及第二控制電極40II的數量分別各為一個，但不以此為限，第一控制電極30II以及第二控制電極40II的數量可依設計需求而變更。

請參閱第4圖，於本案第三實施例中，微機電泵模組100III與本案第二實施例之微機電泵模組100II的結構大致相同，不同之處在於本案第三實施例中，第一控制電極30III以及第二控制電極40III鄰近第二長邊11b而設置。於本案第三實施例中，第一控制電極30III以及第二控制電極40III的數量分別各為一個，但不以此為限，第一控制電極30III以及第二控制電極40III的數量可依設計需求而變更。

請參閱第5圖，於本案第四實施例中，微機電泵模組100IV與本案第一實施例之微機電泵模組100I的結構大致相同，不同之處在於本案第四實施例中，每一第一連接點31電性連接相對應之複數個微機電泵20的第一電極21a，例如但不限為電性連接相對應之兩個微機電泵20的第一電21a；第一控制電極30IV以及第二控制電極40IV分別設置在晶片本體10的相對兩側，且分別鄰近晶片本體10的二長邊11；以及第一控制電極30IV以及第二控制電極40IV與晶片本體10的二短邊12距離相等。於本案第四實施例中，第一控制電極30IV以及第二控制電極40IV的數量分別各為一個，但不以此為限，第一控制電極30IV以及第二控制電極40IV的數量可依設計需求而變更。

請參閱第6圖，於本案第五實施例中，微機電泵模組100V與本案第四實施例之微機電泵模組100IV的結構大致相同，不同之處在於本案第五實施例中，晶片本體10的二短邊12分別為第一短邊12a以及第二短邊12b，第一控制電極30V以及第二控制電極40V與晶片本體10的二短邊12距離不相等，並且第一控制電極30V以及第二控制電極40V鄰近第一短邊12a而設置。於本案第五實施例中，第一控制電極30V以及第二控制電極40V的數量分別各為一個，但不以此為限，第一控制電極30V以及第二控制電極40V的數量可依設計需求而變更。

請參閱第7圖，於本案第六實施例中，微機電泵模組100VI與本案第五實施例之微機電泵模組100V的結構大致相同，不同之處在於本案第六實施例中，第一控制電極30VI以及第二控制電極40VI鄰近第二短邊12b而設置。於本案第六實施例中，第一控制電極30VI以及第二控制電極40VI的數量分別各為一個，但不以此為限，第一控制電極30VI以及第二控制電極40VI的數量可依設計需求而變更。

值得注意的是，相較於本案第二實施例以及第三實施例，於本案第一實施例中，由於第一控制電極30I以及第二控制電極40I與晶片本體10的二長邊11距離相等，微機電泵20的第一電極21a與第一控制電極30I之間的阻抗以及微機電泵20的第二電極21b與第二控制電極40I之間的阻抗分布平均，藉此微機電泵20的第一電極21a與第二電極21b的電力損耗較平均。同樣地，相較於本案第五實施例以及第六實施例，於本案第四實施例中，由於第一控制電極30IV以及第二控制電極40IV與晶片本體10的二短邊12距離相等，微機電泵20的第一電極21a與第一控制電極30IV之間的阻抗以及微機電泵20的第二電極21b與第二控制電極40IV之間的阻抗分佈平均，藉此微機電泵20的第一電極21a與第二電極21b的電力損耗較平均。

請參閱第8圖，於本案各實施例中，每一微機電泵20更包含一壓電件21c。第一電極21a及第二電極21b將電壓傳遞至壓電件21c，使得壓電件21c因壓電效應產生形變，進而改變每一微機電泵20的內部壓力，藉以用來輸送流體。每一微機電泵20的第一電極21a通過第一連接點31電性連接至一微處理器(圖未示)，每一第二電極21b通過第二連接點41電性連接至微處理器(圖未示)。於第一控制方法中，微處理器輸出一控制訊號包含有一定電壓及一變電壓，於本案各實施例中，變電壓可為在一第一電壓及一第二電壓間切換之電壓值，且定電壓的電壓值介於第一電壓的電壓值與第二電壓的電壓值之間。第一控制電極30I、30II、30III、30IV、30V、30VI接受定電壓，而第二控制電極40I、40II、40III、40IV、40V、40VI接受變電壓，變電壓可為介於第一電壓與第二電壓之間連續變化之電壓，令壓電件21c因第一電極21a與第二電極21b之間持續改變的電壓差產生形變，用以傳輸流體。

請參閱第9A圖至第9C圖，於本案第一控制方法的各實施例中，控制訊號之第一態樣可為如第9A圖所示之一方波，第二態樣可為如第9B圖所示之一正弦波，第三態樣可為如第9C圖所示之一三角波，但不以此為限，控制訊號之波形可依需求而變化。

請參閱第9D圖至第9F圖，於第二控制方法中，微處理器提供之控制訊號包含兩種變電壓，變電壓可為連續交替之電壓。第一控制電極30I、30II、30III、30IV、30V、30VI接受第一變電壓，而第二控制電極40I、40II、40III、40IV、40V、40VI接受第二變電壓，第一變電壓以及第二變電壓皆具有一高電壓點（High）以及一低電壓點（Low）。以第9D圖說明，在第一時間區間T1時，第一變電壓為High訊號、第二變電壓為Low訊號；在第二時間區間T2時，第一變電壓為Low訊號、第二變電壓為High訊號；以及在第三時間區間T3時，第一變電壓為High訊號、第二變電壓為Low訊號，如此持續提供交替訊號，令壓電件21c因第一電極21a與第二電極21b之間持續改變的電壓差產生形變，用以傳輸流體。控制訊號之第四態樣可為如第9D圖所示之二方波，第五態樣可為如第9E圖所示之二半弦波，第六態樣可為如第9F圖所示之二三角半波，但不以此為限，控制訊號之波形可依需求而變化。於本案各實施例中，第一變電壓與第二變電壓之Low訊號為0V，但不以此為限，可依需求而變更。

綜上所述，本案提供一種微機電泵模組，利用新穎的佈局方式，使得控制電極數量極少化，藉以降低整體晶片面積，進而降低晶片成本，並且利用提供不同的控制訊號來驅動微機電泵，藉以傳輸流體。

本案得由熟習此技術之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。

100I、100II、100III、100IV、100V、100VI:微機電泵模組 100:微機電晶片 10:晶片本體 11:長邊 11a:第一長邊 11b:第二長邊 12:短邊 12a:第一短邊 12b:第二短邊 20:微機電泵 21a:第一電極 21b:第二電極 21c:壓電件 30I、30II、30III、30IV、30V、30VI:第一控制電極 31:第一連接點 40I、40II、40III、40IV、40V、40VI:第二控制電極 41:第二連接點 9:微機電泵模組 90:晶片本體 91:微機電泵 91a:控制電極 T1~T30:時間區間

第1圖為先前技術中微機電泵模組的示意圖。第2圖為本案第一實施例之微機電泵模組的示意圖。第3圖為本案第二實施例之微機電泵模組的示意圖。第4圖為本案第三實施例之微機電泵模組的示意圖。第5圖為本案第四實施例之微機電泵模組的示意圖。第6圖為本案第五實施例之微機電泵模組的示意圖。第7圖為本案第六實施例之微機電泵模組的示意圖。第8圖為本案微機電泵的電性連接示意圖。第9A圖為本案微機電泵模組之控制訊號的第一態樣示意圖。第9B圖為本案微機電泵模組之控制訊號的第二態樣示意圖。第9C圖為本案微機電泵模組之控制訊號的第三態樣示意圖。第9D圖為本案微機電泵模組之控制訊號的第四態樣示意圖。第9E圖為本案微機電泵模組之控制訊號的第五態樣示意圖。第9F圖為本案微機電泵模組之控制訊號的第六態樣示意圖。

100I:微機電泵模組

21b:第二電極

100:微機電晶片

30I:第一控制電極

10:晶片本體

31:第一連接點

11:長邊

40I:第二控制電極

12:短邊

41:第二連接點

20:微機電泵

21a:第一電極

Claims

一種微機電泵模組，包含：一微機電晶片，包含：一晶片本體，係一長方形態樣，具有二長邊以及二短邊；複數個微機電泵，設置於該晶片本體，且分別具有一第一電極及一第二電極；複數個第一連接點，設置於該晶片本體，且電性連接該些微機電泵之該第一電極；複數個第二連接點，設置於該晶片本體，且電性連接該些微機電泵之該第二電極；至少一第一控制電極，設置於該晶片本體，且電性連接該些第一連接點；以及至少一第二控制電極，設置於該晶片本體，且電性連接該些第二連接點；其中，該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極分別設置在該晶片本體之相對兩側。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中該些第一連接點分別電性連接該些微機電泵之該第一電極。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中每一該第一連接點電性連接相對應之複數個該微機電泵之該第一電極。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中每一該第二連接點電性連接相對應之複數個該微機電泵之該第二電極。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極分別鄰近該晶片本體之該二短邊。
如申請專利範圍第5項所述之微機電泵模組，其中該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極與該晶片本體之該二長邊距離相等。
如申請專利範圍第5項所述之微機電泵模組，其中該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極與該晶片本體之該二長邊距離不相等。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極分別鄰近該晶片本體之該二長邊。
如申請專利範圍第8項所述之微機電泵模組，其中該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極與該晶片本體之該二短邊距離相等。
如申請專利範圍第8項所述之微機電泵模組，其中該至少一第一控制電極以及該至少一第二控制電極與該晶片本體之該二短邊距離不相等。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中：每一該微機電泵更包含一壓電件；該至少一第一控制電極接受為一定電壓之控制訊號，且該至少一第二控制電極接受為一變電壓之控制訊號；以及該變電壓為在一第一電壓及一第二電壓間切換之電壓值，且該定電壓的電壓值介於該第一電壓的電壓值與該第二電壓的電壓值之間，使得該壓電件因該第一電極與該第二電極之間持續改變的電壓差產生形變，用以傳輸流體。
如申請專利範圍第1項所述之微機電泵模組，其中：每一該微機電泵更包含一壓電件；該至少一第一控制電極接受為一第一變電壓之控制訊號，且該至少一第二控制電極接受為一第二變電壓之控制訊號；該第一變電壓以及該第二變電壓為連續交替之電壓，並且皆具有一高電壓點以及一低電壓點；以及該至少一第一控制電極及該至少一第二控制電極持續接收交替訊號，使得該壓電件因該第一電極與該第二電極之間持續改變的電壓差產生形變，用以傳輸流體。