TWI672262B - 微機電加熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種微機電加熱裝置，包括一中央部、一外圍部、一縫隙及一第一連接部。中央部包含一質心、一加熱器及一第一連接點。加熱器設置於中央部內。第一連接點位於中央部的一邊緣。當加熱器加熱中央部時，第一連接點產生一位移。外圍部環繞中央部。縫隙環繞中央部。縫隙設置於該中央部與該外圍部之間。第一連接部沿一軸線連接中央部及外圍部，且包含一第一內連接端及一第一外連接端。第一內連接端連接第一連接點。第一外連接端連接外圍部。軸線通過第一連接點，軸線與連接質心及第一連接點的一連接線不平行。

Description

微機電加熱裝置

本發明係關於一種微機電加熱裝置，特別是有關於一種減低熱應力之影響的微機電加熱裝置。

在利用微機電感測器進行感測時，為了準確量測待測物的特性，有將微機電感測器及其周圍環境加熱至特定操作溫度再進行感測的技術。現有將加熱器埋設於電路板中，再將微機電感測器設置於電路板上且位置對應於加熱器的裝置，以實現對微機電感測器加熱的技術。

由於加熱器埋設於電路板中，在加熱器對微機電感測器進行加熱時，亦會對電路板進行局部加熱，使得電路板受熱不均。加熱器附近的局部電路板因升溫而熱膨脹，而周圍的電路板則因仍處於低溫而未同步膨脹。如此一來，升溫膨脹的電路板會向外推擠周圍的低溫電路板，低溫電路板受到壓縮而對升溫膨脹的電路板施加屬於反作用力的熱應力。升溫膨脹的電路板可能因受到周圍熱應力向內集中無法釋放，而導致非預期地變形，例如翹曲。

當升溫膨脹的電路板非預期地變形時，微機電感測器亦隨之非預期地變形，如此會導致感測器之感測結果的準確度變差。變形過度時可能會導致感測器的材料被破壞，使感測器的可靠度降低，且結構微小破壞時，例如破裂、金屬剝離等，也將造成感測器穩定度降低或甚至是失效。

有鑑於以上的問題，本發明提出一種微機電加熱裝置，藉由減低熱應力之影響，以避免非預期地變形，進而提升設置於微機電加熱裝置之元件的可靠度與量測準確度。

本發明之一實施例提出一種微機電加熱裝置，包括一中央部、一外圍部及一第一連接部。中央部包含一質心、一加熱器及一第一連接點。加熱器設置於中央部內。第一連接點位於中央部的一邊緣。當加熱器加熱中央部時，第一連接點產生一位移。外圍部環繞中央部。縫隙環繞中央部。縫隙設置於該中央部與該外圍部之間。第一連接部沿一軸線連接中央部及外圍部，且包含一第一內連接端及一第一外連接端。第一內連接端連接第一連接點。第一外連接端連接外圍部。軸線通過第一連接點，軸線與連接質心及第一連接點的一連接線不平行。

根據本發明之一實施例之微機電加熱裝置，利用彎曲變形的等效剛性小於軸向變形的等效剛性的特性，故藉由第一連接部之軸線與連接質心及第一連接點的連接線不平行，使第一連接部以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部。當加熱器加熱中央部而使第一連接點產生位移時，第一連接部能藉由低的彎曲等效剛性的特性而較易形變，以避免中央部因熱應力集中而發生翹曲，進而提升設置於中央部之元件的可靠度與量測準確度。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之實施例之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本發明之實施例之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

於本說明書之所謂的示意圖中，由於用以說明而可有其尺寸、比例及角度等較為誇張的情形，但並非用以限定本發明。於未違背本發明要旨的情況下能夠有各種變更。實施例及圖式之描述中所提及之上下前後方位為用以說明，而並非用以限定本發明。

請參照圖1A及圖1B，圖1A繪示依照本發明之一微機電加熱裝置之立體剖面示意圖，圖1B繪示依照圖1A之微機電加熱裝置之立體示意圖。

於本實施例中，微機電加熱裝置1可包括基板11、中央部12、外圍部13、第一連接部14及第二連接部15。

中央部12包含座體121及薄膜層122。中央部12之座體121懸置於基板11上方，中央部12之薄膜層122設置於中央部12之座體121上。中央部12之薄膜層122的俯視尺寸及形狀涵蓋中央部12之座體121的俯視尺寸及形狀。中央部12之薄膜層122之內設置有加熱器123。感測元件9設置於中央部12之薄膜層122上。

外圍部13包含座體131及薄膜層132。外圍部13之座體131設置於基板11上，外圍部13之座體131的厚度大於中央部12之座體121的厚度。

外圍部13之薄膜層132設置於外圍部13之座體131上。外圍部13環繞中央部12，且外圍部13與中央部12之間具有一縫隙10。

如圖1B所示，第一連接部14沿軸線AL1延伸，且第一連接部14連接中央部12之薄膜層122及外圍部13之薄膜層132。第二連接部15沿軸線AL2延伸，且第二連接部15連接中央部12之薄膜層122及外圍部13之薄膜層132。中央部12之薄膜層122、外圍部13之薄膜層132、第一連接部14及第二連接部15可原自同一層薄膜層結構。

請參照圖1C，繪示簡化圖1A之微機電加熱裝置之俯視示意圖。中央部12包含質心C、第一連接點PC1及第二連接點PC2。第一連接點PC1及第二連接點PC2位於中央部12的邊緣。更仔細地說，第一連接點PC1的位置可定義為連結第一接觸點N1與第二接觸點N2之連線N5的中點。第一接觸點N1為內邊14c向中央部12延伸時，內邊14c與中央部12的接觸點。第二接觸點N2為外邊14d向中央部12延伸時，外邊14d與中央部12的接觸點。相同地，第二連接點PC2的位置可定義為連結第三接觸點N3與第四接觸點N4之連線N6的中點。第三接觸點N3為外邊15d向中央部12延伸時，外邊15d與中央部12的接觸點。第四接觸點N4為內邊15c向中央部12延伸時，內邊15c與中央部12的接觸點。

第一連接部14包含第一內連接端14a及第一外連接端14b。第一內連接端14a連接第一連接點PC1。第一外連接端14b連接外圍部13。軸線AL1通過第一連接點PC1。軸線AL1與連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1不平行。

當中央部12受熱膨脹時，中央部12的邊緣，會產生以質心為中心的徑向位移。因此，第一連接點PC1沿連接線CL1對第一內連接端14a施加作用力H1，第一內連接端14a亦沿連接線CL1對第一連接點PC1施加作用力H2。第一連接點PC1可沿連接線CL1產生位移，第一內連接端14a隨著第一連接點PC1而沿連接線CL1產生位移。

就沿一軸線延伸的樑狀結構而言，在樑狀結構承受應力而變形時，若樑狀結構具有沿垂直於所述軸線之方向的變形量，則表示樑狀結構有彎曲變形的情形。樑狀結構沿垂直於所述軸線之方向的作用力除以變形量的比值，正比於樑狀結構之彎曲的等效剛性。在本說明書中，樑狀結構之彎曲的等效剛性可定義為彎曲等效剛性。

另一方面，若樑狀結構具有沿平行於所述軸線之方向的變形量，則表示樑狀結構有壓縮變形或拉伸變形的情形。樑狀結構沿平行於所述軸線之方向的作用力除以變形量的比值，正比於樑狀結構之壓縮的等效剛性或拉伸的等效剛性。在本說明書中，樑狀結構之壓縮的等效剛性或拉伸的等效剛性可定義為軸向等效剛性。

比較彎曲情形與壓縮情形時，樑狀結構在產生相同的變形量的條件下，導致樑狀結構彎曲的作用力小於導致樑狀結構壓縮的作用力，故可以說樑狀結構於受彎曲時的彎曲等效剛性小於受壓縮時的軸向等效剛性。

由於第一連接部14之軸線AL1與連接線CL1不平行，即軸線AL1之方向與作用力H1之方向不平行，故第一內連接端14a以不平行於軸線AL1的方向變形。換言之，當中央部12受熱膨脹時，第一內連接端14a具有垂直於軸線AL1之方向的變形量，表示第一連接部14的變形方式有彎曲變形的情形。

因此，第一連接部14能以較低等效剛性的連接方式連接至中央部12。由於第一連接部14具較低等效剛性，故第一連接部14能藉由低等效剛性的特性而較易形變，以避免中央部12因熱應力集中而發生翹曲。

此外，於本實施例中，第一連接部14可包含內邊14c及外邊14d。內邊14c朝向中央部12，外邊14d朝向外圍部13。於本實施例中，內邊14c的長度可大於外邊14d的長度，但不以此為限。

如同第一連接部14，第二連接部15包含第二內連接端15a及第二外連接端15b。第二內連接端15a連接第二連接點PC2且第二外連接端15b連接外圍部13。軸線AL2通過第二連接點PC2。軸線AL2與連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2不平行。

同樣地，當中央部12受熱膨脹時，中央部12的邊緣，會產生以質心為中心的徑向位移。因此，第二連接點PC2沿連接線CL2對第二內連接端15a施加作用力H3，第二內連接端15a亦沿連接線CL2對第二連接點PC2施加作用力H4。第二連接點PC2可沿連接線CL2產生位移，第二內連接端15a隨著第二連接點PC2而沿連接線CL2產生位移。

由於第二連接部15之軸線AL2與連接線CL2不平行，即軸線AL2之方向與作用力H3之方向不平行，故第二內連接端15a以不平行於軸線AL2的方向變形。換言之，當中央部12受熱膨脹時，第二內連接端15a具有垂直於軸線AL2之方向的變形量，表示第二連接部15的變形方式有彎曲變形的情形。

因此，第二連接部15以較低等效剛性的連接方式連接至中央部12。由於第二連接部15具較低等效剛性，故第二連接部15能藉由低等效剛性的特性而較易形變，以避免中央部12因熱應力集中而發生翹曲。

第二連接部15可包含內邊15c及外邊15d。內邊15c朝向中央部12，外邊15d朝向外圍部13。於本實施例中，內邊15c的長度可大於外邊15d的長度，但不以此為限。

於本實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2的連線可通過質心C，即連接線CL1及連接線CL2可重合於同一直線，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2的連線亦可不通過質心C。

於本實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2可配置成以質心C作為對稱點的點對稱，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2亦可不配置成點對稱。

當加熱器123（圖1A）運作時，中央部12的第一連接點PC1沿作用力H1的方向產生位移，第二連接點PC2沿作用力H3的方向產生位移。此時，藉由第一連接部14及第二連接部15可易於彎曲變形的特性，中央部12受熱後產生的熱應力因而得以釋放，使中央部12較不易產生翹曲變形。由於中央部12不易產生翹曲變形，設置於中央部12上的感測元件9（圖1A）亦不易產生翹曲變形，故可提升感測元件9的可靠度與量測準確度。

於上述圖1A～圖1C所示的實施例中，軸線AL1既不平行亦不垂直於連接線CL1，軸線AL2既不平行亦不垂直於連接線CL2，且軸線AL1及軸線AL2皆並非中央部12之邊緣的切線，但不以此為限。於其他實施例中，軸線亦可垂直於連接線，且軸線亦可為中央部之邊緣的切線。

舉例而言，請參照圖1D，繪示簡化依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之俯視示意圖。於本實施例中，為了便於說明，係以粗線簡易表示第一連接部14’及第二連接部15’，但並非用以限制第一連接部14’及第二連接部15’之尺寸與形狀。本實施例之微機電加熱裝置1’與圖1C所示之微機電加熱裝置1大致相似，但具有以下差異。

於本實施例中，中央部12’的俯視形狀大致上呈圓形，但不以此為限。於其他實施例中，中央部12’的俯視形狀亦可為其他形狀。

於本實施例中，第一連接部14’之軸線AL1可垂直於連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1。第一連接部14’之軸線AL1可為通過位於中央部12’之邊緣之第一連接點PC1的切線，但不以此為限。當中央部12’受熱膨脹時，因為軸線AL1為通過第一連接點PC1的切線，所以第一連接部14’彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第一連接部14’之彎曲等效剛性。第一連接部14’能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部12’因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第二連接部15’之軸線AL2可垂直於連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2。第二連接部15’之軸線AL2可為通過位於中央部12’之邊緣之第二連接點PC2的切線，但不以此為限。當中央部12’受熱膨脹時，因為軸線AL2為通過第二連接點PC2的切線，所以第二連接部15’彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第二連接部15’之彎曲等效剛性。第二連接部15’能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部12’因熱應力集中而發生翹曲。

請參照圖2A及圖2B，圖2A繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之中央部與外圍部的俯視示意圖，圖2B繪示依照圖2A之微機電加熱裝置之俯視示意圖。

本實施例之微機電加熱裝置2包括中央部22、外圍部23、第一連接部24及第二連接部25。外圍部23環繞中央部22，且外圍部23與中央部22之間具有一縫隙20。中央部22包含質心C、第一連接點PC1及第二連接點PC2。第一連接點PC1及第二連接點PC2位於中央部22的邊緣。於本實施例中，中央部22的俯視形狀為不規則的形狀，但不以此為限。於其他實施例中，中央部22的俯視形狀亦可為其他形狀。

如圖2A所示，觀察中央部22位於其邊緣之第一連接點PC1及其他各點P1、P2、P3、P4、Pn-1、Pn在加熱前後的差異。由實線所繪者為中央部22在加熱前的俯視形狀，由虛線所繪者為中央部22在加熱後的俯視形狀。相較於其他各點P1、P2、P3、P4、Pn-1、Pn於受熱後的位移量d1、d2、d3、d4、dn-1、dn，第一連接點PC1於受熱後的位移量dC可為最小。因此，在第一連接部24之變形的幅度為最小的情況下，可使第一連接部24施予第一連接點PC1的作用力達到最小，因而可充分釋放中央部22的熱應力，避免中央部22產生翹曲。

第一連接部24沿軸線AL1延伸，且連接第一連接點PC1及外圍部23。軸線AL1通過第一連接點PC1。軸線AL1與連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1不平行。藉此，第一連接部24以較低的彎曲等效剛性連接方式連接至中央部22。由於第一連接部24具較低的彎曲等效剛性，故當中央部22受熱後，第一連接部24較易形變，以避免中央部22因熱應力集中而發生翹曲。

連接線CL1的延伸線與中央部22之邊緣相交於第二連接點PC2。第一連接點PC1與第二連接點PC2的連線通過質心C，即連接線CL1及連接線CL2重合於同一直線。

第二連接部25沿軸線AL2延伸，且連接中央部22邊緣的第二連接點PC2及外圍部23。軸線AL2通過第二連接點PC2。軸線AL2與連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2不平行。藉此，第二連接部25以較低彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部22。由於第二連接部25具較低彎曲等效剛性，故當中央部22受熱後，第二連接部25較易形變，以避免中央部22因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，軸線AL1可為通過位於中央部22之邊緣之第一連接點PC1的切線，但不以此為限。當中央部22受熱膨脹時，因為軸線AL1為通過第一連接點PC1的切線，所以第一連接部24彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第一連接部24之彎曲等效剛性。當中央部22被加熱後，第一連接部24能藉由更低的彎曲等效剛性，產生更大的形變，而更進一步避免中央部22因熱應力集中而發生翹曲。於其他實施例中，軸線AL1亦可不為中央部22之邊緣的切線。

於本實施例中，軸線AL2可不為通過位於中央部22之邊緣之第二連接點PC2的切線，但不以此為限。於其他實施例中，軸線AL2亦可為通過位於中央部22之邊緣之第二連接點PC2的切線。

如圖2B所示，當加熱中央部22時，第一連接點PC1沿作用力H5之方向產生位移，第二連接點PC2沿作用力H6之方向產生位移。此時，藉由第一連接部24及第二連接部25可易於彎曲變形的特性，中央部22受熱後產生的熱應力因而得以釋放，使中央部22較不易產生翹曲變形。由於中央部22不易產生翹曲變形，設置於中央部22上的感測元件亦不易產生翹曲變形，故可提升感測元件的可靠度與量測準確性。

請參照圖3繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置的俯視示意圖。

本實施例之微機電加熱裝置3包括中央部32、外圍部33、第一連接部34及第二連接部35。外圍部33環繞中央部32，且外圍部33與中央部32之間具有一縫隙30。中央部32包含質心C、第一連接點PC1及第二連接點PC2。第一連接點PC1及第二連接點PC2位於中央部32的邊緣。於本實施例中，中央部32的俯視形狀為橢圓形，但不以此為限。於其他實施例中，中央部32的俯視形狀亦可為其他點對稱的形狀，例如長方形、邊數為偶數的等邊多邊形。邊數為偶數的等邊多邊形可例如有正方形、等邊六邊形等。

於本實施例中，第一連接點PC1及第二連接點PC2可位於橢圓形之短軸的兩端。當中央部32受熱後，第一連接點PC1沿徑向（連接線CL1的方向）的位移量及第二連接點PC2沿徑向（連接線CL2的方向）的位移量可為最小。因此，在第一連接部34及第二連接部35沿徑向之變形的幅度為最小的情況下，即可充分釋放中央部32的熱應力，而具有較佳避免中央部32翹曲的效果。

第一連接部34沿軸線AL1延伸，且連接第一連接點PC1及外圍部33。軸線AL1通過第一連接點PC1。軸線AL1與連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1不平行。藉此，第一連接部34以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部32。由於第一連接部34具較低的彎曲等效剛性，故第一連接部34能藉由較易形變的特性，避免中央部32因熱應力集中而發生翹曲。

第二連接部35沿軸線AL2延伸，且連接第二連接點PC2及外圍部33。軸線AL2通過第二連接點PC2。軸線AL2與連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2不平行。藉此，第二連接部35以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部32。由於第二連接部35具較低的彎曲等效剛性，故第二連接部35能藉由較易形變的特性，避免中央部32因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2的連線通過質心C，即連接線CL1及連接線CL2重合於同一直線，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點與第二連接點的連線亦可不通過質心C。

於本實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2可配置成以質心C作為對稱點的點對稱，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2亦可不配置成點對稱。

於本實施例中，軸線AL1可垂直於連接線CL1，軸線AL1可為通過位於中央部32之邊緣之第一連接點PC1的切線，但不以此為限。當中央部32受熱膨脹時，因為軸線AL1為通過第一連接點PC1的切線，所以第一連接部34彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第一連接部34之彎曲等效剛性。第一連接部34能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部32因熱應力集中而發生翹曲。於其他實施例中，軸線AL1亦可不為中央部32之邊緣的切線。

於本實施例中，軸線AL2可垂直於連接線CL2，軸線AL2可為通過位於中央部32之邊緣之第二連接點PC2的切線，但不以此為限。當中央部32受熱膨脹時，因為軸線AL2為通過第一連接點PC2的切線，所以第二連接部35彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第二連接部35之彎曲等效剛性。第二連接部35能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部32因熱應力集中而發生翹曲。於其他實施例中，軸線AL2亦可不為中央部32之邊緣的切線。

當加熱中央部32時，第一連接點PC1沿作用力H7之方向產生位移，第二連接點PC2沿作用力H8之方向產生位移。此時，藉由第一連接部34及第二連接部35可易於彎曲變形的特性，中央部32受熱後產生的熱應力因而得以釋放，使中央部32較不易產生翹曲變形。由於中央部32不易產生翹曲變形，設置於中央部32上的感測元件亦不易產生翹曲變形，故可提升感測元件的可靠度與量測準確度。

請參照圖4繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置的俯視示意圖。

本實施例之微機電加熱裝置4包括中央部42、外圍部43、第一連接部44、第二連接部45及第三連接部46。外圍部43環繞中央部42，且外圍部43與中央部42之間具有一縫隙40。中央部42包含質心C、第一連接點PC1、第二連接點PC2及第三連接點PC3。第一連接點PC1、第二連接點PC2及第三連接點PC3位於中央部42的邊緣。

於本實施例中，中央部42的俯視形狀大致上呈圓形，但不以此為限。於其他實施例中，中央部42的俯視形狀亦可為其他點對稱的形狀，例如邊數為三之倍數的等邊多邊形，例如是等邊三角形、等邊六邊形等。

於本實施例中，第一連接點PC1、第二連接點PC2及第三連接點PC3可配置成以質心C作為對稱點的點對稱，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點PC1、第二連接點PC2及第三連接點PC3亦可不配置成點對稱。

於本實施例中，連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1、連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2及連接質心C與第三連接點PC3的連接線CL3，可大致上三等分中央部42。

第一連接部44沿軸線AL1延伸，且連接中央部42及外圍部43。第一連接部44包含第一內連接端44a及第一外連接端44b。第一內連接端44a連接第一連接點PC1。第一外連接端44b連接外圍部43。軸線AL1通過第一連接點PC1。軸線AL1與連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1不平行。藉此，第一連接部44以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部42。由於第一連接部44具較低的彎曲等效剛性，故第一連接部44能藉由較易形變的特性，避免中央部42因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第一連接部44之軸線AL1可垂直於連接線CL1。第一連接部44之軸線AL1可為通過位於中央部42之邊緣之第一連接點P C1的切線，但不以此為限。當中央部42受熱膨脹時，因為軸線AL1為通過第一連接點PC1的切線，所以第一連接部44彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第一連接部44之彎曲等效剛性。第一連接部44能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部42因熱應力集中而發生翹曲。

第二連接部45沿軸線AL2延伸，且連接中央部42及外圍部43。第二連接部45包含第二內連接端45a及第二外連接端45b。第二內連接端45a連接第二連接點PC2。第二外連接端45b連接外圍部43。軸線AL2通過第二連接點PC2。軸線AL2與連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2不平行。藉此，第二連接部45以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部42。由於第二連接部45具較低的彎曲等效剛性，故第二連接部45能藉由較易形變的特性，避免中央部42因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第二連接部45之軸線AL2可垂直於連接線CL2。第二連接部45之軸線AL2可為通過位於中央部42之邊緣之第二連接點PC2的切線，但不以此為限。當中央部42受熱膨脹時，因為軸線AL2為通過第二連接點PC2的切線，所以第二連接部45彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第二連接部45之彎曲等效剛性。第二連接部45能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部42因熱應力集中而發生翹曲。

第三連接部46沿軸線AL3延伸，且連接中央部42及外圍部43。第三連接部46包含第三內連接端46a及第三外連接端46b。第三內連接端46a連接第三連接點PC3。第三外連接端46b連接外圍部43。軸線AL3通過第三連接點PC3。軸線AL3與連接質心C與第三連接點PC3的連接線CL3不平行。藉此，第三連接部46以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部42。由於第三連接部46具較低的彎曲等效剛性，故第三連接部46能藉由較易形變的特性，避免中央部42因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第三連接部46之軸線AL3可垂直於連接線CL3。第三連接部46之軸線AL3可為通過位於中央部42之邊緣之第三連接點PC3的切線，但不以此為限。當中央部42受熱膨脹時，因為軸線AL3為通過第三連接點PC3的切線，所以第三連接部46彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第三連接部46之彎曲等效剛性。第三連接部46能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部42因熱應力集中而發生翹曲。

當加熱中央部42時，第一連接點PC1沿作用力H9之方向產生位移，第二連接點PC2沿作用力H10之方向產生位移，第三連接點PC3沿作用力H11之方向產生位移。此時，藉由第一連接部44、第二連接部45及第三連接部46可易於彎曲變形的特性，中央部42受熱後產生的熱應力因而得以釋放，使中央部42較不易產生翹曲變形。由於中央部42不易產生翹曲變形，設置於中央部42上的感測元件亦不易產生翹曲變形，故可提升感測元件的可靠度與量測準確度。

請參照圖5繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置的俯視示意圖。

本實施例之微機電加熱裝置5包括中央部52、外圍部53、第一連接部54、第二連接部55、第三連接部56及第四連接部57。外圍部53環繞中央部52，且外圍部53與中央部52之間具有一縫隙50。中央部52包含質心C、第一連接點PC1及第二連接點PC2。第一連接點PC1及第二連接點PC2位於中央部52的邊緣。

於本實施例中，中央部52的俯視形狀大致上呈圓形，但不以此為限。於其他實施例中，中央部52的俯視形狀亦可為其他點對稱的形狀，例如是長方形、正方形、等邊六邊形以及邊數為偶數的等邊多邊形等。

於本實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2的連線通過質心C，即延伸的連接線CL1及連接線CL2重合於同一直線，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點PC1與第二連接點PC2的連線亦可不通過質心C。

於本實施例中，第一連接點PC1及第二連接點PC2可配置成以質心C作為對稱點的點對稱，但不以此為限。於其他實施例中，第一連接點PC1及第二連接點PC2亦可不配置成點對稱。

第一連接部54及第三連接部56皆沿軸線AL1延伸，且各自連接中央部52及外圍部53。第一連接部54包含第一內連接端54a及第一外連接端54b。第一內連接端54a連接第一連接點PC1。第一外連接端54b連接外圍部53。第三連接部56包含第三內連接端56a及第三外連接端56b。第三內連接端56a連接第一連接點PC1。第三外連接端56b連接外圍部53。軸線AL1通過第一連接點PC1。軸線AL1與連接質心C與第一連接點PC1的連接線CL1不平行。藉此，第一連接部54及第三連接部56以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部52。由於第一連接部54及第三連接部56具較低的彎曲等效剛性，故第一連接部54及第三連接部56能藉由較易形變的特性，避免中央部52因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第一連接部54及第三連接部56之軸線AL1可垂直於連接線CL1。軸線AL1可為通過位於中央部52之邊緣之第一連接點PC1的切線，但不以此為限。當中央部52受熱膨脹時，因為軸線AL1為通過第一連接點PC1的切線，所以第一連接部54及第三連接部56彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第一連接部54及第三連接部56之彎曲等效剛性。第一連接部54及第三連接部56能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部52因熱應力集中而發生翹曲。

第二連接部55及第四連接部57皆沿軸線AL2延伸，且各自連接中央部52及外圍部53。第二連接部55包含第二內連接端55a及第二外連接端55b。第二內連接端55a連接第二連接點PC2。第二外連接端55b連接外圍部53。第四連接部57包含第四內連接端57a及第四外連接端57b。第四內連接端57a連接第二連接點PC2。第四外連接端57b連接外圍部53。軸線AL2通過第二連接點PC2。軸線AL2與連接質心C與第二連接點PC2的連接線CL2不平行。藉此，第二連接部55及第四連接部57以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部52。由於第二連接部55及第四連接部57具較低的彎曲等效剛性，故第二連接部55及第四連接部57能藉由較易形變的特性，避免中央部52因熱應力集中而發生翹曲。

於本實施例中，第二連接部55及第四連接部57之軸線AL2可垂直於連接線CL2。軸線AL2可為通過位於中央部52之邊緣之第二連接點PC2的切線，但不以此為限。當中央部52受熱膨脹時，因為軸線AL2為通過第二連接點PC2的切線，所以第二連接部55及第四連接部57彎曲的變形量（沿徑向的變形量）會增加，故可進一步降低第二連接部55及第四連接部57之彎曲等效剛性。第二連接部55及第四連接部57能藉由更低的彎曲等效剛性，而更進一步避免中央部52因熱應力集中而發生翹曲。

當加熱中央部52時，第一連接點PC1沿作用力H12之方向產生位移，第二連接點PC2沿作用力H13之方向產生位移。此時，藉由第一連接部54、第二連接部55、第三連接部56及第四連接部57可易於彎曲變形的特性，中央部52受熱後產生的熱應力因而得以釋放，使中央部52較不易產生翹曲變形。由於中央部52不易產生翹曲變形，設置於中央部52上的感測元件亦不易產生翹曲變形，故可提升感測元件的可靠度與量測準確度。

綜上所述，本發明之一實施例之微機電加熱裝置，為了利用小於軸向等效剛性的彎曲等效剛性，故藉由第一連接部之軸線與連接質心及第一連接點的連接線不平行，使第一連接部以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部。而且，藉由第二連接部之軸線與連接質心及第二連接點的連接線不平行，使第二連接部以較低的彎曲等效剛性的連接方式連接至中央部。當加熱器加熱中央部而使第一連接點及第二連接點產生位移時，第一連接部及第二連接部能藉由低的彎曲等效剛性的特性而較易形變，以避免中央部因熱應力集中而發生翹曲，進而提升設置於中央部之元件的可靠度與量測準確度。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1’、2、3、4、5‧‧‧微機電加熱裝置

10、20、30、40、50‧‧‧縫隙

11‧‧‧基板

12、12’、22、32、42、52‧‧‧中央部

121‧‧‧座體

122‧‧‧薄膜層

123‧‧‧加熱器

13、23、33、43、53‧‧‧外圍部

131‧‧‧座體

132‧‧‧薄膜層

14、14’、24、34、44、54‧‧‧第一連接部

14a、44a、54a‧‧‧第一內連接端

14b、44b、54b‧‧‧第一外連接端

14c、15c‧‧‧內邊

14d、15d‧‧‧外邊

15、15’、25、35、45、55‧‧‧第二連接部

15a、45a、55a‧‧‧第二內連接端

15b、45b、55b‧‧‧第二外連接端

46、56‧‧‧第三連接部

46a、56a‧‧‧第三內連接端

46b、56b‧‧‧第三外連接端

57‧‧‧第四連接部

57a‧‧‧第四內連接端

57b‧‧‧第四外連接端

9‧‧‧感測元件

AL1、AL2、AL3‧‧‧軸線

C‧‧‧質心 CL1、CL2、CL3‧‧‧連接線

dC、d1、d2、d3、d4、dn-1、dn‧‧‧位移量

H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8‧‧‧作用力

H9、H10、H11、H12、H13‧‧‧作用力

N1‧‧‧第一接觸點

N2‧‧‧第二接觸點

N3‧‧‧第三接觸點

N4‧‧‧第四接觸點

N5、N6‧‧‧連線

PC1‧‧‧第一連接點

PC2‧‧‧第二連接點

PC3‧‧‧第三連接點

P1、P2、P3、P4、Pn-1、Pn‧‧‧點

圖1A繪示依照本發明之一實施例之微機電加熱裝置之立體剖面示意圖。 圖1B繪示依照圖1A之微機電加熱裝置之立體示意圖。 圖1C繪示簡化圖1A之微機電加熱裝置之俯視示意圖。 圖1D繪示簡化依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之俯視示意圖。 圖2A繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之中央部與外圍部的俯視示意圖。 圖2B繪示依照圖2A之微機電加熱裝置之俯視示意圖。 圖3繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之俯視示意圖。 圖4繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之俯視示意圖。 圖5繪示依照本發明之另一實施例之微機電加熱裝置之俯視示意圖。

Claims (14)

1. 一種微機電加熱裝置，包括：一中央部，包含：一質心；一加熱器，設置於該中央部內；以及一第一連接點，位於該中央部的一邊緣，其中當該加熱器加熱該中央部時，該第一連接點產生一位移；一外圍部，環繞該中央部；一縫隙，環繞該中央部，其中該縫隙設置於該中央部與該外圍部之間；以及一第一連接部，沿一第一軸線連接該中央部及該外圍部，該第一連接部包含：一第一內連接端，連接該第一連接點；以及一第一外連接端，連接該外圍部；其中，該第一軸線通過該第一連接點，該第一軸線與連接該質心及該第一連接點的一連接線不平行。
2. 如請求項1所述之微機電加熱裝置，其中該第一軸線為通過該第一連接點之一切線。
3. 如請求項1所述之微機電加熱裝置，其中該第一連接點的該位移為一最小位移。
4. 如請求項2所述之微機電加熱裝置，其中該第一連接部另包含一內邊及一外邊，該內邊的一長度大於該外邊的一長度。
5. 如請求項4所述之微機電加熱裝置，更包括一第二連接部，其中該中央部更包含位於該邊緣的一第二連接點，該第二連接部連接該第二連接點及該外圍部，該第一連接點與該第二連接點的一連線通過該質心。
6. 如請求項1所述之微機電加熱裝置，更包括一第二連接部及一第三連接部，其中該中央部更包含位於該邊緣的一第二連接點及一第三連接點，該第二連接部沿一第二軸線連接該中央部及該外圍部，該第二連接部包含一第二內連接端及一第二外連接端，該第二內連接端連接該第二連接點，該第二外連接端連接該外圍部，該第三連接部沿一第三軸線連接該中央部及該外圍部，該第三連接部包含一第三內連接端及一第三外連接端，該第三內連接端連接該第三連接點，該第三外連接端連接該外圍部，該第一連接點、該第二連接點及該第三連接點連接至該質心的多個連線彼此不重合。
7. 如請求項1所述之微機電加熱裝置，更包括一第二連接部、一第三連接部及一第四連接部，其中該中央部更包含位於該邊緣的一第二連接點，該第三連接部沿該第一軸線連接該中央部及該外圍部，該第三連接部包含一第三內連接端及一第三外連接端，該第三內連接端連接該第一連接點，該第三外連接端連接該外圍部，該第二連接部及該第四連接部沿一第二軸線連接該中央部及該外圍部，該第二連接部包含一第二內連接端及一第二外連接端，該第二內連接端連接該第二連接點，該第二外連接端連接該外圍部，該第四連接部包含一第四內連接端及一第四外連接端，該第四內連接端連接該第二連接點，該第四外連接端連接該外圍部。
8. 一種微機電加熱裝置，包括：一基板；一中央部，包含：一質心；一第一座體，懸置於該基板；一第一薄膜層，設置於該第一座體上；一加熱器，設置於該第一薄膜層內；以及一第一連接點，位於該中央部的一邊緣，其中當該加熱器加熱該中央部時，該第一連接點產生一位移；一外圍部，環繞該中央部，該外圍部包含：一第二座體，設置於該基板；以及一第二薄膜層，設置於該第二座體上；一縫隙，環繞該中央部，其中該縫隙設置於該中央部與該外圍部之間；以及一第一連接部，沿一第一軸線連接該第一薄膜層及該第二薄膜層，該第一連接部包含：一第一內連接端，連接該第一連接點；以及一第一外連接端，連接該外圍部；其中，該第一軸線通過該第一連接點，該第一軸線與連接該質心及該第一連接點的一連接線不平行。
9. 如請求項8所述之微機電加熱裝置，其中該第一軸線為通過該第一連接點之一切線。
10. 如請求項8所述之微機電加熱裝置，其中該第一連接點的該位移為一最小位移。
11. 如請求項10所述之微機電加熱裝置，其中該第一連接部另包含一內邊及一外邊，該內邊的一長度大於該外邊的一長度。
12. 如請求項11所述之微機電加熱裝置，更包括一第二連接部，其中該中央部更包含位於該邊緣的一第二連接點，該第二連接部連接該第二連接點及該外圍部，該第一連接點與該第二連接點的一連線通過該質心。
13. 如請求項8所述之微機電加熱裝置，更包括一第二連接部及一第三連接部，其中該中央部更包含位於該邊緣的一第二連接點及一第三連接點，該第二連接部沿一第二軸線連接該中央部及該外圍部，該第二連接部包含一第二內連接端及一第二外連接端，該第二內連接端連接該第二連接點，該第二外連接端連接該外圍部，該第三連接部沿一第三軸線連接該中央部及該外圍部，該第三連接部包含一第三內連接端及一第三外連接端，該第三內連接端連接該第三連接點，該第三外連接端連接該外圍部，該第一連接點、該第二連接點及該第三連接點連接至該質心的多個連線彼此不重合。
14. 如請求項8所述之微機電加熱裝置，更包括一第二連接部、一第三連接部及一第四連接部，其中該中央部更包含位於該邊緣的一第二連接點，該第三連接部沿該第一軸線連接該中央部及該外圍部，該第三連接部包含一第三內連接端及一第三外連接端，該第三內連接端連接該第一連接點，該第三外連接端連接該外圍部，該第二連接部及該第四連接部沿一第二軸線連接該中央部及該外圍部，該第二連接部包含一第二內連接端及一第二外連接端，該第二內連接端連接該第二連接點，該第二外連接端連接該外圍部，該第四連接部包含一第四內連接端及一第四外連接端，該第四內連接端連接該第二連接點，該第四外連接端連接該外圍部。