專利名稱：流體輸送裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種流體輸送裝置的制造方法，尤指一種適用于微泵結(jié)構(gòu)的流體 輸送裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
目前于各領(lǐng)域中無論是醫(yī)藥、計算機科技、打印、能源等工業(yè)，產(chǎn)品均朝精致 化及微小化方向發(fā)展，其中微泵、噴霧器、噴墨頭、工業(yè)打印裝置等產(chǎn)品所包含的 流體輸送結(jié)構(gòu)為其關(guān)鍵技術(shù)，因此，如何借助創(chuàng)新結(jié)構(gòu)突破其技術(shù)瓶頸，為發(fā)展的 重要內(nèi)容。
請參閱圖l(a)，其為已知微泵結(jié)構(gòu)于未作動時的結(jié)構(gòu)示意圖，已知微泵結(jié)構(gòu) 10包含入口通道13、微致動器15、傳動塊14、隔層膜12、壓縮室111、基板11 以及出口通道16，其中基板11與隔層膜12間形成一壓縮室111，主要用來儲存液 體，將因隔層膜12的形變影響而使得壓縮室111的體積受到改變。
當一電壓作用在微致動器15的上下兩極時，會產(chǎn)生一電場，使得微致動器15 在此電場的作用下產(chǎn)生彎曲而向隔層膜12及壓縮室111方向移動，由于微致動器 15設(shè)置于傳動塊14上，因此傳動塊14能將微致動器15所產(chǎn)生的推力傳遞至隔層 膜12，使得隔層膜12也跟著被擠壓變形，即如圖l(b)所示，液體即可依圖中箭號 X的方向流動，使由入口通道13流入后儲存于壓縮室111內(nèi)的液體受擠壓，而經(jīng) 由出口通道16流向其它預先設(shè)定的空間，以達到供給流體的目的。
請再參閱圖2，其為圖l(a)所示的微泵結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖所示，當微泵結(jié)構(gòu) IO作動時流體的輸送方向是如圖中標號Y的箭頭方向所示，入口擴流器17為兩端 開口大小不同的錐狀結(jié)構(gòu)，開口較大的一端是與入口流道191相連接，而以開口較 小的一端與微壓縮室111連接，同時，連接壓縮室111及出口流道192的擴流器 18是與入口擴流器17同向設(shè)置，其是以開口較大的一端連接于壓縮室111,而以 開口較小的一端與出口流道192相連接，由于連接于壓縮室111兩端的入口擴流器
17及出口擴流器18為同方向設(shè)置，故可利用擴流器兩方向流阻不同的特性，及壓
縮室111體積的漲縮使流體產(chǎn)生單方向的凈流率，以使流體可自入口流道191經(jīng)由 入口擴流器17流入壓縮室111內(nèi)，再由出口擴流器18經(jīng)出口流道192流出。
此種無實體閥門的微泵結(jié)構(gòu)IO容易產(chǎn)生流體大量回流的狀況，所以為促使流 率增加，壓縮室111需要有較大的壓縮比，以產(chǎn)生足夠的腔壓，故需要耗費較高的 成本在致動器15上。
因此，如何發(fā)展一種可改善上述已知技術(shù)缺失的流體輸送裝置，實為目前迫切 需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種流體輸送裝置的制造方法，主要依序形成閥體 層、閥體蓋層、可撓薄膜、致動薄膜及致動片，且使可撓薄膜相對應(yīng)設(shè)置于閥體層 及閥體蓋層之間，并將致動薄膜及致動片相互對應(yīng)貼合，通過致動片作動時帶動致 動薄膜產(chǎn)生形變，使介于致動薄膜及閥體蓋層間的壓力腔室體積改變，以產(chǎn)生正負 的壓力差，同時，由于可撓薄膜上的閥片結(jié)構(gòu)的迅速反應(yīng)，使得壓力腔室于漲縮的 瞬間可產(chǎn)生較大的流體吸力與推力，故可使流體達到高效率的傳輸，并可有效阻擋 流體的逆流，以解決已知技術(shù)的微泵結(jié)構(gòu)于流體傳送過程中易產(chǎn)生流體回流的現(xiàn) 象。
為達上述目的，本發(fā)明的較廣義實施態(tài)樣為提供一種流體輸送裝置的制造方 法，其包含下列步驟形成閥體層；于該閥體層上對應(yīng)形成閥體蓋層，其具有壓力 腔室；形成可撓薄膜，其具有至少一個閥片結(jié)構(gòu)；形成致動薄膜；形成致動器，并 將致動器貼附定位于致動薄膜上，以形成致動裝置；將可撓薄膜設(shè)置于閥體層及閥 體蓋層之間，且將閥體層、可撓薄膜與閥體蓋層相互組裝定位；以及將致動裝置設(shè) 置于閥體蓋層上，以使致動薄膜封閉閥體蓋層的壓力腔室，以形成流體輸送裝置。


圖l(a)為已知微泵結(jié)構(gòu)于未作動時的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖l(b)為圖l(a)于作動時的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖l(a)所示的微泵結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖3為本發(fā)明第一較佳實施例的流體輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為圖3所示的閥體座側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5(a)為圖3所示的閥體蓋體的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5(b)為圖5(a)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為圖3所示的閥體薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7(a)為本發(fā)明較佳實施例的流體輸送裝置的未作動狀態(tài)示意圖。
圖7(b)為圖7(a)的壓力腔室膨脹狀態(tài)示意圖。
圖7(c)為圖7(b)的壓力腔室壓縮狀態(tài)示意圖。
圖8為本發(fā)明第二較佳實施例的流體輸送裝置的制造流程圖。
具體實施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應(yīng)理解
的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其 中的說明及圖標在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
請參閱圖3，其為本發(fā)明第一較佳實施例的流體輸送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 所示，本發(fā)明的流體輸送裝置20可適用于醫(yī)藥生技、計算機科技、打印或是能源 等工業(yè)，且可輸送氣體或是液體，但不以此為限，流體輸送裝置20主要是由閥體 座21、閥體蓋體22、閥體薄膜23、多個暫存室、致動裝置24及蓋體25所組成， 其中閥體座21、閥體蓋體22、闊體薄膜23形成一流體閥座201，且在閥體蓋體22 及致動裝置24之間形成一壓力腔室226，主要用來儲存流體。
該流體輸送裝置20的組裝方式是將閥體薄膜23設(shè)置于閥體座21及閥體蓋體 22之間，并使閥體薄膜23與閥體座21及閥體蓋體22相對應(yīng)設(shè)置，且在閥體薄膜 23與閥體蓋體22之間形成一第一暫存室，而在閥體薄膜23與閥體座21之間形成 一第二暫存室，并且于閥體蓋體22上的相對應(yīng)位置更設(shè)置有致動裝置24，致動裝 置24是由一振動薄膜241以及一致動器242組裝而成，用以驅(qū)動流體輸送裝置20 的作動，最后，再將蓋體25設(shè)置于致動裝置24的上方，故其是依序?qū)㈤y體座21、 閥體薄膜23、閥體蓋體22、致動裝置24及蓋體25相對應(yīng)堆棧設(shè)置，以完成流體 輸送裝置20的組裝。
其中，閥體座21及閥體蓋體22為本發(fā)明流體輸送裝置20中導引流體進出的
主要結(jié)構(gòu)，請參閱圖4并配合圖3，其中圖4為圖3所示的閥體座的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意 圖，如圖所示，閥體座21具有一個入口流道211以及一個出口流道212，流體可 由外界輸入，經(jīng)由入口流道211傳送至閥體座21上表面210的一開口 213，并且， 于本實施例中，閥體薄膜23及閥體座21之間所形成的第二暫存室即為圖中所示的 出口暫存腔215,但不以此為限，其是由閥體座21的上表面210于與出口流道212 相對應(yīng)的位置產(chǎn)生部分凹陷而形成，并與出口流道212相連通，該出口暫存腔215 是用以暫時儲存流體，并使該流體由出口暫存腔215經(jīng)由一開口214而輸送至出口 通道212，再流出閥體座21之外。以及，在閥體座21上還具有多個凹槽結(jié)構(gòu)，用 以供一密封環(huán)26(如圖7(a)所示)設(shè)置于其上，于本實施例中，閥體座21具有環(huán)繞 開口 213外圍的凹槽216、 218，及環(huán)繞于出口暫存腔215外圍的凹槽217。
請參閱圖5(a)并配合圖3，其中圖5(a)為圖3所示的閥體蓋體的背面結(jié)構(gòu)示意 圖，如圖所示，閥體蓋座22具有一上表面220及一下表面228，以及在閥體蓋座 22上亦具有貫穿上表面220至下表面228的入口閥門通道221及出口閥門通道222， 且該入口閥門通道221設(shè)置于與閥體座21的開口 213相對應(yīng)的位置，而出口閥門 通道222則設(shè)置于與閥體座21的出口暫存腔215內(nèi)的開口 214相對應(yīng)的位置，并 且，于本實施例中，閥體薄膜23及閥體蓋體22之間所形成的第一暫存室即為圖中 所示的入口暫存腔223，且不以此為限，其是由閥體蓋體22的下表面228于與入 口閥門通道221相對應(yīng)的位置產(chǎn)生部份凹陷而形成，且其連通于入口閥門通道221。
請參閱圖5(b)，其為圖5(a)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，閥體蓋體22的上 表面220是部份凹陷，以形成一壓力腔室226，其是與致動裝置24的致動器242 相對應(yīng)設(shè)置，壓力腔室226是通過入口閥門通道221連通于入口暫存腔223，并同 時與出口閥門通道222相連通，因此，當致動器242受電壓致動使致動裝置24上 凸變形，造成壓力腔室226的體積膨脹而產(chǎn)生負壓差，可使流體經(jīng)入口閥門通道 221流至壓力腔室226內(nèi)，其后，當施加于致動器242的電場方向改變后，致動器 242將使致動裝置24下凹變形壓力腔室226收縮而體積減小，使壓力腔室226與 外界產(chǎn)生正壓力差，促使流體由出口閥門通道222流出壓力腔室226之外，于此同 時，同樣有部分流體會流入入口閥門通道221及入口暫存室223內(nèi)，然而由于此時 的入口閥門結(jié)構(gòu)231(如圖6(c)所示)為使受壓而關(guān)閉的狀態(tài)，故該流體不會通過入 口閥片231而產(chǎn)生倒流的現(xiàn)象，至于暫時儲存于入口暫存腔223內(nèi)的流體，則于致
動器242再受電壓致動，重復使致動裝置24再上凸變形而增加壓力腔室226體積 時，再由入口暫存腔223經(jīng)至入口閥門通道221而流入壓力腔室226內(nèi)，以進行流 體的輸送。
另外，閥體蓋體22上同樣具有多個凹槽結(jié)構(gòu)，以本實施例為例，在閥體蓋座 22的上表面220具有環(huán)繞壓力腔室226而設(shè)置的凹槽227，而在下表面228上則具 有環(huán)繞設(shè)置于入口暫存腔223的凹槽224、環(huán)繞設(shè)置于出口閥門通道222的凹槽225 以及凹槽229，同樣地，上述凹槽結(jié)構(gòu)是用以供一密封環(huán)27(如圖7(a)所示)設(shè)置于 其中。
請參閱圖6(a)并配合圖3，其中圖6(a)為圖3所示的閥體薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖， 如圖所示，閥體薄膜23主要因此傳統(tǒng)加工、或光刻、或激光加工、或電鑄加工、 或放電加工等方式制出，且為一厚度實質(zhì)上相同的薄片結(jié)構(gòu)，其上具有多個鏤空閥 開關(guān)，包含第一閥開關(guān)以及第二閥開關(guān)，于本實施例中，第一閥開關(guān)為入口閥門結(jié) 構(gòu)231，而第二閥開關(guān)為出口閥門結(jié)構(gòu)232，其中，入口閥門結(jié)構(gòu)231具有入口閥 片2313以及多個環(huán)繞入口閥片2313外圍而設(shè)置的鏤空孔洞2312，另外，在孔洞 2312之間還具有與入口閥片2313相連接的延伸部2311，當閥體薄膜23承受一 自 壓力腔室226傳遞而來向下的應(yīng)力時，如圖7(c)所示，入口閥門結(jié)構(gòu)231是整個向 下平貼于閥體座21之上，此時入口閥片2313會緊靠凹槽216上密封環(huán)26突出部 分，而密封住閥體座21上的開口 213，且其外圍的鏤空孔洞2312及延伸部2311 則順勢浮貼于閥體座21之上，故因此入口閥門結(jié)構(gòu)231的關(guān)閉作用，使流體無法 流出。
而當閥體薄膜23受到壓力腔室226體積增加而產(chǎn)生的吸力作用下，由于設(shè)置 于閥體座21的凹槽216內(nèi)的密封環(huán)26已提供入口閥門結(jié)構(gòu)231 —預作用力 (Preforce)，因而入口闊片2313可通過延伸部2311的支撐而產(chǎn)生更大的預蓋緊效 果，以防止逆流，當因壓力腔室226的負壓而使入口閥門結(jié)構(gòu)231往上產(chǎn)生位移(如 圖6(b)所示)，此時，流體則可通過鏤空的孔洞2312由閥體座21流至閥體蓋體22 的入口暫存腔223 ，并通過入口暫存腔223及入口閥門通道221傳送至壓力腔室226 內(nèi)，如此一來，入口閥門結(jié)構(gòu)231即可因應(yīng)壓力腔室226產(chǎn)生的正負壓力差而迅速 的開啟或關(guān)閉，以控制流體的進出，并使流體不會回流至閥體座21上。
同樣地，位于同一闊體薄膜23上的另一閥門結(jié)構(gòu)則為出口闊門結(jié)構(gòu)232，其
中的出口閥片2323、延伸部2321以及孔洞2322的作動方式均與入口閥門結(jié)構(gòu)231 相同，因而不再贅述，惟出口闊門結(jié)構(gòu)232外圍的密封環(huán)26設(shè)置方向是與入口闊 門結(jié)構(gòu)231的密封環(huán)27反向設(shè)置，如圖6(c)所示，因而當壓力腔室226壓縮而產(chǎn) 生一推力時，設(shè)置于閥體蓋體22的凹槽225內(nèi)的密封環(huán)27將提供出口閥門結(jié)構(gòu) 232 —預作用力(Preforce)，使得出口閥片2323可通過延伸部2321的支撐而產(chǎn)生更 大的預蓋緊效果，以防止逆流，當因壓力腔室226的正壓而使出口閥門結(jié)構(gòu)232 往下產(chǎn)生位移，此時，流體則可通過鏤空的孔洞2322由壓力腔室226經(jīng)閥體蓋體 22而流至閥體座21的出口暫存腔215內(nèi)，并可通過開口 214及出口流道212排出， 如此一來，則可通過出口閥門結(jié)構(gòu)232開啟的機制，將流體自壓力腔室226內(nèi)泄出， 以達到流體輸送的功能。
請參閱圖7(a)，其為本發(fā)明較佳實施例的流體輸送裝置的未作動狀態(tài)示意圖， 于本實施例中，所有的凹槽結(jié)構(gòu)216、 217、 218分別設(shè)置密封環(huán)26，而凹槽224、 225、 229內(nèi)亦分別設(shè)置密封環(huán)27，其材質(zhì)為可耐化性佳的橡膠材料，且不以此為 限，其中，設(shè)置于閥體座21上環(huán)繞開口 213的凹槽216內(nèi)的密封環(huán)可為一圓環(huán)結(jié) 構(gòu)，其厚度是大于凹槽216深度，使得設(shè)置于凹槽216內(nèi)的密封環(huán)26是部分凸出 于閥體座21之上表面210構(gòu)成一微凸結(jié)構(gòu)，因而使得貼合設(shè)置于閥體座21上的閥 體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231的入口閥片2313因密封環(huán)26的微凸結(jié)構(gòu)而形成一 向上隆起，而閥體薄膜23的其余部分是與閥體蓋體22相抵頂，如此微凸結(jié)構(gòu)對入 口閥門231頂推而產(chǎn)生一預作用力(Preforce)作用，有助于產(chǎn)生更大的預蓋緊效果， 以防止逆流，且由于密封環(huán)26向上隆起的微凸結(jié)構(gòu)是位于閥體薄膜23的入口闊門 結(jié)構(gòu)231處，故使入口閥門結(jié)構(gòu)231在未作動時使入口閥片2313與閥體座21之上 表面210之間具有一間隙，同樣地，當密封環(huán)27設(shè)置于環(huán)繞出口閥門通道222的 凹槽225內(nèi)時，由于其密封環(huán)27設(shè)置于閥體蓋體22的下表面228，因而該密封環(huán) 27是使閥體薄膜23的出口閥門結(jié)構(gòu)向下凸出而形成一向下隆起于閥體蓋體22的 微凸結(jié)構(gòu)，此微凸結(jié)構(gòu)僅其方向與形成于入口閥門結(jié)構(gòu)231的微凸結(jié)構(gòu)為反向設(shè) 置，然而其功能均與前述相同，因而不再贅述。至于其余分別設(shè)置于凹槽結(jié)構(gòu)217、 218及224、 229以及227內(nèi)的密封環(huán)26、 27及28，主要用來分別使閥體座21與 閥體薄膜23、閥體薄膜23與閥體蓋體22以及闊體蓋體22與致動裝置24之間緊 密貼合時，防止流體外泄。當然，上述的微凸結(jié)構(gòu)除了使用凹槽及密封環(huán)來搭配形成外，于一些實施例中， 閥體座21及閥體蓋體22的微凸結(jié)構(gòu)也可采用半導體工藝，例如光刻或鍍膜或電
鑄技術(shù)，直接在閥體座21及閥體蓋體22上形成。
請同時參閱圖7(a)、 7(b)、 7(c)，如圖所示，當蓋體25、致動裝置24、閥體蓋 體22、閥體薄膜23、密封環(huán)26以及閥體座21彼此對應(yīng)組裝設(shè)置后，閥體座21 上的開口 213是與閥體薄膜23上的入口閥門結(jié)構(gòu)231以及閥體蓋體22上的入口閥 門通道221相對應(yīng)，且閥體座21上的開口 214則與閥體薄膜23上的出口閥片232 以及閥體蓋體22上的出口閥門通道222相對應(yīng)，并且，由于密封環(huán)26設(shè)置于凹槽 216內(nèi)，使得閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231微凸起于閥體座21之上，并通過位 于凹槽216內(nèi)的密封環(huán)26頂觸閥體薄膜23而產(chǎn)生一預作用力((Preforce)作用，使 得入口閥門結(jié)構(gòu)231在未作動時則與閥體座21的上表面210形成一間隙，同樣地， 出口閥門結(jié)構(gòu)232也通過將密封環(huán)27設(shè)至于凹槽225中的相同方式與閥體蓋體22 的下表面228形成一間隙。
當以 一 電壓驅(qū)動致動器242時，致動裝置24產(chǎn)生 彎曲變形，如圖7(b)所示，致動裝置24是朝箭號a所指的方向向上彎曲變形，使 得壓力腔室226的體積增加，因而產(chǎn)生一吸力，使閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231、 出口閥門結(jié)構(gòu)232承受一向上的拉力，并使已具有一預作用力(Preforce)的入口閥 門結(jié)構(gòu)231的入口閥片2313迅速開啟(如圖6(b)所示)，使液體可大量地自閥體座 21上的入口通道211被吸取進來，并流經(jīng)閥體座21上的開口 213、閥體薄膜23 上的入口閥門結(jié)構(gòu)231的孔洞2312、閥體蓋體22上的入口暫存腔223、入口閥片 通道221而流入壓力腔室226的內(nèi)，此時，由于閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231、 出口閥門結(jié)構(gòu)232承受該向上拉力，故位于另一端的出口閥門結(jié)構(gòu)232是因該向上 拉力使得位于閥體薄膜23上的出口閥片2323密封住出口閥門通道222，而使得出 口閥門結(jié)構(gòu)232關(guān)閉，因而流體逆流。
當致動裝置24因電場方向改變而如圖7(c)所示的箭號b向下彎曲變形時，則 會壓縮壓力腔室226的體積，使得壓力腔室226對內(nèi)部的流體產(chǎn)生一推力，并使閥 體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231、出口閥門結(jié)構(gòu)232承受一向下推力，此時，設(shè)置 于凹槽225內(nèi)的密封環(huán)27上出口閥門結(jié)構(gòu)232的出口閥片2323其可迅速開啟(如 圖6(c)所示)，并使液體瞬間大量宣泄，由壓力腔室226通過閥體蓋體22上的出口
閥門通道222、閥體薄膜23上的出口閥門結(jié)構(gòu)232的孔洞2322、閥體座21上的出 口暫存腔215、開口 214及出口通道212而流出流體輸送裝置20之外，因而完成 流體的傳輸過程，同樣地，此時由于入口閥門結(jié)構(gòu)231是承受該向下的推力，因而 使得入口閥片2313密封住開口 213，因而關(guān)閉入口閥門結(jié)構(gòu)231，使得流體不逆流， 并且，通過入口閥門結(jié)構(gòu)231及出口閥門結(jié)構(gòu)232配合設(shè)置于闊體座21及閥體蓋 體22上的凹槽216、 225內(nèi)的密封環(huán)26、 27的設(shè)計，可使流體于傳送過程中不會 產(chǎn)生回流的情形，達到高效率的傳輸。
另外，于本實施例中，閥體座21以及閥體蓋體22的材質(zhì)可采用熱塑性塑料材 料，例如聚碳酸酯樹酯(Polycarbonate PC)、聚諷(Polysulfone， PSF)、 ABS樹脂 (Acrylonitrile Butadiene Styrene)、縱性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、 對位性聚苯乙烯(SPS)、聚苯醚(PPO)、聚縮醛(Polyacetal,POM)、聚對苯二甲酸二 丁酯(PBT)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、環(huán)狀烯烴聚合物 (COC)等熱塑性塑料材料，但不以此為限，且于本實施例中，壓力腔室226的深度 是介于lOOu m至300y m之間，直徑介于10mm 30mm之間，且不以此為限。
于本實施例中，該閥體薄膜23與閥體座21及閥體蓋體22之間的間隙距離可 為10um至790um，且最佳者為180 u m至300u m，且于一些實施例中，該致 動裝置24的振動薄膜241與閥體蓋體22間的分隔距離，即間隙，可為10nm至 790 u m，較佳者為100 u m至300 " m。
而閥體薄膜23是可以傳統(tǒng)加工或光刻或激光加工或電鑄加工或放電加工等方 式制出，其材質(zhì)可為任何耐化性佳的有機高分子材料或金屬，當閥體薄膜23采用 該高分子材料，其彈性系數(shù)為2Gpa 20Gpa，例如聚亞酰胺(Polyimide， PI)，其彈 性系數(shù)，即楊氏系數(shù)(E值)可為lOGPa，當閥體薄膜23采用金屬材料時，例如鋁、 鋁合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金或不銹鋼等金屬材料，其楊氏系數(shù)為2 GPa 240GPa，若該金屬材料為鋁金屬，其彈性系數(shù)為70GPa，或是鎳金屬，其彈性系 數(shù)為210GPa，或是不銹鋼金屬，其彈性系數(shù)為240GPa等，且不以此為限。至于 閥體薄膜23的厚度可介于10um至50"m，最佳者為21 u m至40 u m。
以下分別就閥體薄膜23使用不同材質(zhì)時所制成的方法提出說明。
當閥體薄膜23的材質(zhì)為聚亞酰胺(Polyimide,PI)時，其制造方法主要是利用反
應(yīng)離子氣體干蝕刻(reactive ion etching, RIE)的方法，以感旋光性光刻膠涂布于閥門 結(jié)構(gòu)之上，并曝光顯影出閥門結(jié)構(gòu)圖案后，再以進行蝕刻，由于有光刻膠覆蓋處會 保護聚亞酰胺(Polyimide， PI)片不被蝕刻，因而可蝕刻出閥體薄膜23上的閥門結(jié)構(gòu)。
若閥體薄膜23的材質(zhì)為不銹鋼金屬，則可以光刻、激光加工及機械加工等制 出閥門結(jié)構(gòu)，其中光刻的方式得到在不銹鋼片上的閥門結(jié)構(gòu)的光刻膠圖案，再浸泡 于FeCl3加HCl溶液中進行濕蝕亥ij，與前述方法類似，有光刻膠覆蓋處會保護不銹 鋼片不被蝕刻，因而可蝕刻出閥體薄膜23上的閥門結(jié)構(gòu)。
以及，若是閥體薄膜23的材質(zhì)為金屬鎳，則是利用電鑄成形的方法，同樣利 用光刻方法，得到在不銹鋼基板上的闊門結(jié)構(gòu)的光刻膠圖案，然后進行鎳電鑄，有 光刻膠覆蓋處不會電鑄，當電鑄的鎳金屬達一定厚度后，將其從不銹鋼基板上脫離， 則可得到具閥門結(jié)構(gòu)231、 232的閥體薄膜23。
另外，除了上述的制造方法之外，應(yīng)用于閥體薄膜23的所有材質(zhì)均可用精密 沖孔的加工方法，或是應(yīng)用傳統(tǒng)機械加工方式、激光加工或電鑄加工或放電加工等 方式制作出其上的閥片結(jié)構(gòu)，但不以此為限。
而，致動裝置24內(nèi)的致動器242為一壓電板，可采用高壓電系數(shù)的鋯鈦酸鉛 (PZT)系列的壓電粉末制造而成，其中致動器242的厚度可介于100wm至500ym 之間，較佳厚度為150um至250y m，楊氏系數(shù)為100 GPa至150GPa，且不以此 為限。
而貼附致動器242的振動薄膜241的厚度為10um至300" m，較佳厚度為 100" m至250" m，其材質(zhì)可為一單層金屬所構(gòu)成，例如不銹鋼金屬，其楊氏系 數(shù)為240Gpa，厚度是介于140um至160 Pm，例如銅，其楊氏系數(shù)為100Gpa， 厚度是介于190Pm至210um，且不以此為限，或其材質(zhì)可為金屬材料上貼附一 層耐生化高分子薄板以構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，。
于一些實施例中，為了因應(yīng)大流量流體傳輸?shù)男枨?，可于致動裝置24的致動 器242上施予操作頻率為10-50Hz，并配合以下條件
致動器242的厚度約為100" m至500" m的剛性特性，較佳厚度為150" m 至250um，楊氏系數(shù)約為100GPa-150Gpa。
以及振動薄膜241的厚度為10" m至300pm之間，較佳厚度為100y m至 250um，楊氏系數(shù)為60-300GPa，其材質(zhì)可為一單層金屬所構(gòu)成，例如不銹鋼金
屬，其楊氏系數(shù)為240Gpa，厚度是介于140um至160"m，例如銅，其楊氏系數(shù) 為100Gpa，厚度是介于190um至210um，且不以此為限，或其材質(zhì)可為金屬材 料上貼附一層耐生化高分子薄板以構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。
該壓力腔室226的深度是介于100um至300um之間，直徑介于10mm 30mm之間。
以及，閥體薄膜23上的閥門結(jié)構(gòu)231、 232的厚度為10"m至50y m，楊氏 系數(shù)為2GPa 240Gpa，可為任何耐化性佳的有機高分子材料或金屬，該閥體薄膜 23采用該高分子材料，其彈性系數(shù)為2 GPa 20 Gpa，例如聚亞酰胺(Polyimide, PI)， 其彈性系數(shù)，即楊氏系數(shù)(E值)可為10Gpa，該閥體薄膜23采用金屬材料，例如鋁、 鋁合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金或不銹鋼等金屬材料，其楊氏系數(shù)為2 GPa 240GPa，鋁金屬彈性系數(shù)為70GPa，或是鎳金屬彈性系數(shù)為210GPa，或是不銹 鋼金屬彈性系數(shù)為240Gpa以及，閥體薄膜23與閥體座21及閥體蓋體22之間的 間隙距離可為10u m至790 y m，且最佳者為180u m至300 u m。
由上述致動器242、振動薄膜241、壓力腔室226及閥體薄膜23等相關(guān)參數(shù)條 件搭配，則可驅(qū)動閥體薄膜23的入口閥門結(jié)構(gòu)231及出口閥門結(jié)構(gòu)232進行啟閉 作用，驅(qū)使流體進行單向流動，并使流經(jīng)壓力腔室226的流體能達到每分鐘5cc以 上的大流量輸出。
綜上所述，本發(fā)明的流體傳輸裝置20可通過致動裝置24的驅(qū)動，且閩體薄膜 23及其上一體成形的入口閥門結(jié)構(gòu)231可配合設(shè)置于閥體座21的凹槽216內(nèi)的軟 性密封環(huán)26，使入口閥門結(jié)構(gòu)231開啟而將流體輸送至壓力腔室226，再因致動裝 置24改變壓力腔室226的體積，因而使出口閥門結(jié)構(gòu)232配合設(shè)置于閥體蓋體22 上的凹槽225內(nèi)的軟性密封環(huán)27而開啟，以使流體輸送至壓力腔室226之外，由 于壓力腔室226于體積漲縮的瞬間可產(chǎn)生較大的流體吸力與推力，配合閥體薄膜 23上的閥門結(jié)構(gòu)其迅速的開合反應(yīng)，使得故可使流體達到大流量的傳輸，并有效 阻擋流體的逆流。
請參閱圖8并搭配圖3，其中圖8為本發(fā)明第二較佳實施例的流體輸送裝置的 制造流程圖，首先需形成一閥體層，即如圖3所示的閥體座21(如步驟S81所示)， 其后，形成一閥體蓋層，于本實施例中，該閥體蓋層即為圖3所示的閥體蓋體22， 且其具有一壓力腔室226(如步驟S82所示)，接著，于閥體座21及閥體蓋體22上
分別形成一微凸結(jié)構(gòu)(如步驟S83所示)，該微凸結(jié)構(gòu)的形成方式可有兩種方式，且
不以此為限 一、請參考圖3及本發(fā)明的實施例，需先于閥體座21及閥體蓋體22 上分別形成至少一個凹槽，如圖中所示的閥體座21上即具有凹槽216，并于凹槽 216內(nèi)設(shè)置一密封環(huán)26(如圖7(a)所示)，由于設(shè)置于凹槽216內(nèi)的密封環(huán)26是部份 凸出于閥體座21的上表面210,因而可于閥體座21的上表面210形成一微凸結(jié)構(gòu)， 同樣地，凹槽225及密封環(huán)26也可以上述方式于閥體蓋體22的下表面228上形成 一微凸結(jié)構(gòu)(如圖5(b)所示)；二、可采用半導體工藝，例如光刻或鍍膜或電鑄技 術(shù)，但不以此為限，直接于閥體座21及閥體蓋體22上形成一微凸結(jié)構(gòu)。
接著，形成一可撓薄膜，其具有至少一閥片結(jié)構(gòu)，即為本發(fā)明的閥體薄膜23 以及所具有的入口閥門結(jié)構(gòu)231及出口閥門結(jié)構(gòu)232 (如步驟S84所示)，接著，再 形成一致動薄膜，即為本發(fā)明的振動薄膜241(如步驟S85所示)，以及形成一致動 器242(如步驟S86所示)，之后，將致動器242貼附定位于振動薄膜241之上，以 組裝構(gòu)成一致動裝置24，并使致動器242與壓力腔室226相對應(yīng)設(shè)置(如步驟S87 所示)，在步驟S87之后將閥體薄膜23設(shè)置于閥體座21與閥體蓋體22之間，并且 使閥體座21、閥體薄膜23以及閥體蓋體22彼此相對應(yīng)設(shè)置(如步驟S88所示)，最 后，將致動裝置24對應(yīng)設(shè)置于閥體蓋體22上，并使閥體薄膜23封閉閥體蓋體22 的壓力腔室226，以形成一流體輸送裝置(如步驟S89所示)。
綜上所述，本發(fā)明的流體輸送裝置的制造方法，主要依序形成閥體層、閥體蓋 層、可撓薄膜、致動薄膜及致動片，且使可撓薄膜相對應(yīng)設(shè)置于閥體層及閥體蓋層 之間，并將致動薄膜及致動片相互對應(yīng)貼合，通過致動片作動時帶動致動薄膜產(chǎn)生 形變，使介于致動薄膜及閥體蓋層間的壓力腔室的體積改變，以產(chǎn)生正負的壓力差， 由于使用本發(fā)明制造方法所形成的流體輸送裝置可輸送氣體及流體，不僅有極佳的 流率與輸出壓力，可于初始狀態(tài)自我汲取液體，還具有高精度控制性，且因其可輸 送氣體，因此于流體輸送過程更可排除氣泡，以達到高效率的傳輸。
權(quán)利要求
1. 一種流體輸送裝置的制造方法，其特征在于包含下列步驟形成一閥體層；于該閥體層上對應(yīng)形成一閥體蓋層，其具有一壓力腔室；形成一可撓薄膜，其具有至少一個閥片結(jié)構(gòu)；形成一致動薄膜；形成一致動器，并將該致動器貼附定位于該致動薄膜上，以形成一致動裝置；將該可撓薄膜設(shè)置于該閥體層及該閥體蓋層之間，且將該閥體層、該可撓薄膜與該閥體蓋層相互組裝定位；以及將該致動器設(shè)置于該閥體蓋層上，以使該致動薄膜封閉該閥體蓋層的該壓力腔室，以形成一流體輸送裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該閥體層及該 閥體蓋層是以熱塑性塑料材料射出而形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該流體輸送裝 置的制造方法還包含于該閥體層及該閥體蓋層形成后，在該閥體層及該閥體蓋層上 分別形成一微凸結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該微凸結(jié)構(gòu)的 形成是于該閥體層及該閥體蓋層形成多個凹槽，且分別于該多個凹槽內(nèi)設(shè)置一密封 環(huán)，并使該密封環(huán)部份突出于該凹槽，以形成該微凸結(jié)構(gòu)，用以施一預作用力于該 可撓薄膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該密封環(huán)的材 質(zhì)為耐化性佳的橡膠材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該微凸結(jié)構(gòu)是 直接采用半導體工藝形成于閥體層及閥體蓋層上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該半導體工藝 為光刻或鍍膜或電鑄技術(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜的 厚度為10" m至50" m。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜的最佳厚度為21um至40um。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜 的材質(zhì)為耐化性的有機高分子材料，且其彈性模數(shù)為2 GPa 20GPa。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜 的材質(zhì)為聚亞酰胺。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜 是利用反應(yīng)離子氣體干蝕刻方法制出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜 的材質(zhì)為金屬材料，且其彈性模數(shù)為2 GPa至240GPa。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜 的材質(zhì)為不銹鋼材料，且其是以光刻、激光加工或機械加工進行制出該閥片結(jié)構(gòu)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該可撓薄膜 的材質(zhì)為鎳金屬，其是以電鑄成形方法及光刻方法制出該閥片結(jié)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動薄膜 的厚度為10um至300ixm。
17.根據(jù)權(quán)利要求i所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動薄膜的最佳厚度為100 u m至250 u m。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動薄膜 為單層金屬結(jié)構(gòu)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動薄膜 為雙層結(jié)構(gòu)，可由金屬材料與高分子材料貼附而成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動器為一壓電板。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動器的 厚度為100u m至500 u m。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該致動片的 最佳厚度為150um至250um。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體輸送裝置的制造方法，其特征在于該閥體蓋層 的該壓力腔室的深度為100um至300um，直徑為10mm至30mm。 24.—種流體輸送裝置制造方法，其特征在于包含下列步驟 形成一閥體層；于該閥體層上對應(yīng)形成一閥體蓋層，其具有一壓力腔室； 分別于該閥體層及該閥體蓋層上形成一微凸結(jié)構(gòu)； 形成一可撓薄膜，其具有至少一個閥片結(jié)構(gòu)； 形成一致動薄膜；形成一致動器，并將該致動片貼附定位于該致動薄膜上，以形成一致動裝置； 將該可撓薄膜設(shè)置于該閥體層及該閥體蓋層之間，且將該閥體層、該可撓薄膜 與該閥體蓋層相互組裝定位，使該可撓薄膜的該閥片結(jié)構(gòu)分別與該閥體層及該閥體 蓋層上的該微凸結(jié)構(gòu)相抵觸，且施予一預作用力，并使該閥片結(jié)構(gòu)與該閥體層的表 平面間形成一間隔，及該閥片結(jié)構(gòu)與該閥體蓋層的表平面間形成一間隙；以及將該致動器設(shè)置于該閥體蓋層上，以使該致動薄膜封閉該閥體蓋層的該壓力腔 室，以形成一流體輸送裝置。
全文摘要
本發(fā)明為一種流體輸送裝置的制造方法，其包含下列步驟形成閥體層；于該閥體層上對應(yīng)形成閥體蓋層，其具有壓力腔室；形成可撓薄膜，其具有多個閥片結(jié)構(gòu)；形成致動薄膜；形成致動片，并將致動片貼附定位于致動薄膜上，以形成致動器；將可撓薄膜設(shè)置于閥體層及閥體蓋層之間，且將閥體層、可撓薄膜與閥體蓋層相互組裝定位；以及將致動器設(shè)置于閥體蓋層上，以使致動薄膜封閉閥體蓋層的壓力腔室，以形成流體輸送裝置。
文檔編號F04B43/02GK101377191SQ20071014725
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者余榮侯, 蔡志宏, 邱士哲, 鄭江河, 陳世昌 申請人:研能科技股份有限公司