微型流体输送模块的制作方法

本案是关于一种微型流体输送模块，尤指一种利用控制电路辅助微处理器来精确控制多个微机电泵的模块。

背景技术：

随着科技的日新月异，流体输送装置的应用上亦愈来愈多元化，举凡工业应用、生医应用、医疗保健、电子散热等等，甚至近来热门的穿戴式装置皆可见它的踨影，可见传统的泵已渐渐有朝向装置微小化的趋势，请参阅图1，图1已知的为微机电泵模块的架构示意图，已知的微机电泵模块虽可将微机电泵3’的体积微小化至微米等级，但微米等级的微机电泵3’会因为过小的体积限制了流体传输量，故需要多个微机电泵3’搭配使用，而目前皆是透过一个高阶微处理器1’作个别控制，但高阶微处理器1’本身成本高，且每个微机电泵3’都必须要两个接脚连接，增加了高阶微处理器1’的成本，导致微机电泵模块的成本居高不下，难以普及，因此，如何降低微机电泵模块的驱动端的成本，实为目前首要克服的难关。

技术实现要素：

本案的主要目的在于提供一种微型流体输送模块，用以特殊应用集成电路协助微处理器来控制微米等级的微机电泵，来达到有效控制多个微机电泵。

为达上述目的，本案的较广义实施态样为提供一种微型流体输送模块，包含：一第一印刷电路板、一微处理器，设置于该第一印刷电路板，用以输出一时脉信号、一闩锁信号及一数据信号；一第二印刷电路板；一第一软排线，设置于该第一印刷电路板与该第二印刷电路板之间，第二印刷电路板经由该第一软排线电连接该第一印刷电路板；一特殊应用集成电路，设置于该第二印刷电路板且透过该第一软排线电连接至该微处理器用以接收该时脉信号、该闩锁信号及该数据信号，该特殊应用集成电路包含有多个控制电路，每一控制电路包含有：一移位寄存器，电连接该微处理器以接收该时脉信号及该数据信号；一闩锁电路，电连接该微处理器及该移位寄存器，以接收该闩锁信号及该移位寄存器输出的该数据信号；一及电路，电连接该闩锁电路，以接收该闩锁电路输出的该数据信号；以及一反向器，电连接该及电路；一震荡电路，电连接该及电路以输出一震荡信号；一第三印刷电路板；一第二软排线，设置于该第二印刷电路板与该第三印刷电路板之间，该第三印刷电路板透过该第二软排线电连接该第二印刷电路板；以及多个微机电泵，设置于该第三印刷电路板并透过该第二软排线与该多个控制电路分别对应电连接。

附图说明

图1为已知的微型流体输送模块的微机电泵的架构示意图。

图2a为本案微型流体输送模块的架构示意图。

图2b为本案微型流体输送模块的电路结构示意图。

图3a为图2的第一组控制电路其移位寄存器及闩锁电路示意图。

图3b为图3a的移位传输闸的电路架构示意图。

图3c为图3a的闩锁传输闸的电路架构示意图。

图4a为图2的震荡电路的电路示意图。

图4b为图4a的震荡电路的波形图。图5为图2的及电路的电路示意图。

图6为图2的第二组控制电路其移位寄存器及闩锁电路示意图。

附图标记说明

100：微型流体输送模块

1a：第一印刷电路板

1b：第二印刷电路板

1c：第一软排线

1d：第三印刷电路板

1e：第二软排线

1、1’：微处理器

2：特殊应用集成电路

20：控制电路

20a：第一组控制电路

20b：第二组控制电路

21：移位寄存器

21a：时脉信号输入端

21b：第一数据接收端

21c：第一数据输出端

21d：移位传输闸

21e：移位反向器

211：p型金氧半场校晶体管

211a：p型栅极输入端

211b：第一信号输入端

211c：第一信号输出端

212：n型金氧半场校晶体管

212a：n型栅极输入端

212b：第二信号输入端

212c：第二信号输出端

213：传输闸输入端

214：传输闸输出端

22：闩锁电路

22a：闩锁信号输入端

22b：第二数据接收端

22c：第二数据输出端

22d：闩锁传输闸

22e：闩锁反向器

23：震荡电路

231：第一p型金氧半场校晶体管

232：第二p型金氧半场校晶体管

233：第三p型金氧半场校晶体管

234：第一n型金氧半场校晶体管

235：第二n型金氧半场校晶体管

236：第三n型金氧半场校晶体管

237：储存电容

238：第一震荡反向器

239：第二震荡反向器

24：及电路

24a：第三数据接收端

24b：震荡信号接收端

24c：第一控制信号输出端

24d：第二控制信号输出端

241：与非门

242：及电路反向器

24a：第三数据接收端

24b：震荡信号接收端

24c：第一控制信号输出端

24d：第二控制信号输出端

25：反向器

25a、238a、239a：输入端

25b、238b、239b：输出端

3、3’：微机电泵

31：第一电极

32：第二电极

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

请参阅图2a及图2b，本案的微型流体输送模块100，包含：一第一印刷电路板1a、一微处理器1、一第二印刷电路板1b、一第一软排线1c、一特殊应用集成电路2、一第三印刷电路板1d、一第二软排线1e及多个微机电泵3，微处理器1设置于该第一印刷电路板1a，用以输出一时脉信号、一闩锁信号及一数据信号，第一软排线1c设置于该第一印刷电路板1a与该第二印刷电路板1b之间，使得第二印刷电路板1b经由该第一软排线1c电连接至该第一印刷电路板1a，特殊应用集成电路2设置于该第二印刷电路板1b且透过该第一软排线1c电连接至该微处理器1用以接收该时脉信号、该闩锁信号及该数据信号，特殊应用集成电路2具有多个控制电路20，多个微机电泵3设置于该第三印刷电路板1d，第二软排线1e设置于该第二印刷电路板1b与该第三印刷电路板1d之间，该第三印刷电路1d板透过该第二软排线1e电连接该第二印刷电路板1b，使得第二印刷电路板1b上的每一控制电路20经由第二软排线1e各自对应电连接至第三印刷电路板1d上的该多个微机电泵3的其中之一，且不重复，用以分别控制该多个微机电泵3；其中，每一微机电泵3皆具有一第一电极31及一第二电极32。

上述的该多个控制电路20皆分别具有一移位寄存器21、一闩锁电路22、一及电路24以及一反向器25；移位寄存器21包含有至少一时脉信号输入端21a、一第一数据接收端21b及一第一数据输出端21c，时脉信号输入端21a电连接微处理器1，用以接收微处理器1所输出的时脉信号，第一数据接收端21b亦电连接微处理器1，以接收数据信号；闩锁电路22具有至少一闩锁信号输入端22a、一第二数据接收端22b及一第二数据输出端22c，闩锁信号输入端22a电连接微处理器1以接收微处理器1输出的闩锁信号，该第二数据接收端22b电连接移位寄存器21的第一数据输出端21c，以接收移位寄存器21所输出的数据信号；及电路24包含有一第三数据接收端24a、第一控制信号输出端24c及一第二控制信号输出端24d，第三数据接收端24a电连接闩锁电路22的第二数据输出端22c，来接收闩锁电路22输出的该数据信号，第二控制信号输出端24d电连接其对应的微机电泵3的第一电极31；反向器25具有一输入端25a及一输出端25b，输入端25a电连接及电路24的第一控制信号输出端24c，输出端25b电连接微机电泵3的第二电极32。

本案的微型流体输送模块100更包含有一震荡电路23，及电路24具有一震荡信号接收端24b电连接震荡电路23，以接收震荡电路23输出的一震荡信号，此外，震荡电路23可设置于第二印刷电路板1b上。

前述的该多个控制电路20可区分为第一组控制电路20a及第二组控制电路20b，请参阅图3a所示，图3a为移位寄存器21与闩锁电路22的电路结构图，第一组控制电路20a的移位寄存器21包含有多个移位传输闸21d及多个移位反向器21e，于本实施例中，移位传输闸21d及移位反向器21e的数量皆为4个，如图3b所示，图3b为移位传输闸21d的细部结构图，每一移位传输闸21d分别包含一p型金氧半场效晶体管211、一n型金氧半场效晶体管212、一传输闸输入端213及一传输闸输出端214，两个金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)作为开关使用，p型金氧半场效晶体管211具有一p型栅极输入端211a、一第一信号输入端211b及一第一信号输出端211c，n型金氧半场效晶体管212具有一n型栅极输入端212a、一第二信号输入端212b及一第二信号输出端212c，p型金氧半场效晶体管211的第一信号输入端211b及n型金氧半场效电晶体管212的第二信号输入端212b电连接作为传输闸输入端213，第一信号输出端211c及第二信号输出端212c电连接作为传输闸输出端214，而p型金氧半场效晶体管211的p型栅极输入端211a及n型金氧半场效晶体管212的n型栅极输入端212a皆分别电连接移位寄存器21的时脉信号输入端21a用来接收微处理器1所发出的时脉信号；请继续参阅图3a，移位寄存器21内的4个移位传输闸21d为串联连接，为首的移位传输闸21d其传输闸输入端213电连接至移位寄存器21的第一数据接收端21b，传输闸输出端214电连接到次之的移位传输闸21d的传输闸输入端213，次之的移位传输闸21d的传输闸输出端214电连接到再次之的移位传输闸21d的传输闸输入端213，再次之的移位传输闸21d的传输闸输出端214电连接尾端的移位传输闸21d的传输闸输入端213，尾端移位传输闸21d的传输闸输出端214电连接移位寄存器21的数据输出端21c，此外，4个移位反向器21e两两串连后分别与前述的次之移位传输闸21d及尾端的移位传输闸21d并联。

承上所述，同一移位传输闸21d的p型栅极输入端211a与n型栅极输入端212a的时脉信号为反向信号，如图3a所示，为首的移位传输闸21d的p型栅极输入端211a接收反向的时脉信号时，其n型栅极输入端212a则接收时脉信号，排第三位的移位传输闸21d的p型栅极输入端211a则接收与首位的p型栅极输入端211a相反之时脉信号，排第三位的移位传输闸21d的n型栅极输入端212a接收反向的时脉信号，次之(第二位)移位传输闸21d的p型栅极输入端211a接收时脉信号、n型栅极输入端212a接收反向的时脉信号，尾端(第四位)的移位传输闸21d的p型栅极输入端211a接收与第二位的移位传输闸21d的p型栅极输入端211a相反的反向的时脉信号，其n型栅极输入端212a接收时脉信号，以此类推。

请继续参阅图3a，闩锁电路22具有二闩锁传输闸22d及二闩锁反向器22e，请参考图3c所示，二闩锁传输闸22d分别包含有一p型金氧半场效晶体管211、一n型金氧半场效晶体管212、一传输闸输入端213及一传输闸输出端214，两个金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)作为开关使用，闩锁传输闸22d的结构与上述的移位传输闸21d为相同结构的传输闸，故不加以赘述，其中，闩锁传输闸22d的p型金氧半场效晶体管的p型栅极输入端211a、n型金氧半场效晶体管的n型栅极输入端212a分别电连接闩锁电路22的闩锁信号输入端22a，使其接收微处理器1所发送的闩锁信号；两闩锁传输闸22d串联连接，位于前端的闩锁传输闸22d的传输闸输入端213电连接闩锁电路22的第二数据接收端22b，来进一步电连接移位寄存器21的第一数据输出端21c，而传输闸输出端214电连接位于后端的闩锁传输闸22d的第二数据输入端213，后端的闩锁传输闸22d的第二数据输出端214电连接闩锁电路22的第二数据输出端22c，而2个闩锁反向器22e串连后与后端的闩锁传输闸22d并联连接；此外，p型栅极输入端211a与n型栅极输入端212a所接收的闩锁信号为反向信号，前端的闩锁传输闸22d的p型栅极输入端211a与后端的闩锁传输闸22d的p型栅极输入端211a的闩锁信号亦为反向信号，如图3a所示，前端的闩锁传输闸22d其p型栅极输入端211a接收闩锁信号时，其n型栅极输入端212a接收反向闩锁信号，后端的闩锁传输闸22d的p型栅极输入端211a接收与前端闩锁传输闸22d的p型栅极输入端211a相反之反向闩锁信号，其n型栅极输入端212a接收闩锁信号。

请参阅图4a所示，震荡电路23包含有一第一p型金氧半场效晶体管231、一第二p型金氧半场效晶体管232、一第三p型金氧半场效晶体管233、一第一n型金氧半场效晶体管234、一第二n型金氧半场效晶体管235、一第三n型金氧半场效晶体管236、一储存电容237、一第一震荡反向器238及一第二震荡反向器239，第一p型金氧半场校晶体管231的基极电连接源极、第二p型金氧半场校晶体管232的基极及源极、第三p型金氧半场校晶体管233的基极以及定电压3.3伏特，第一p型金氧半场校晶体管231的栅极电连接其漏极与第二p型金氧半场校晶体管232的栅极及第一n型金氧半场校晶体管234的漏极，第一n型金氧半场校晶体管234的基极电连接其源极并接地，而栅极电连接至第二n型金氧半场校晶体管235的栅极以及输入电压vin，第二n型金氧半场校晶体管235的源极会电连接其基极、第三n型金氧半场校晶体管236的基极并接地，第三n型金氧半场校晶体管236的漏极电连接第三p型金氧半场校晶体管233的漏极、储存电容237的一端以及第一震荡反向器238的输入端238a，第一震荡反向器238的输出端238b电连接至第二震荡反向器239的输入端239a，最后第二震荡反向器239的输出端239b连接至及电路24的震荡信号接收端24b以及回授第三p型金氧半场校晶体管233、第三n型金氧半场校晶体管236的栅极。

请参阅图4b所示，图4b为图4a震荡电路的波形图，输入电压vin输入电压范围为1～3.3v，当输入电压vin为3.3v时，第一p型金氧半场校晶体管231、第二p型金氧半场校晶体管232、第三p型金氧半场校晶体管233、第一n型金氧半场校晶体管234及第二n型金氧半场校晶体管235皆为导通，第三n型金氧半场效晶体管236关闭，此时储存电容237会进行充电，当储存电容237充饱后，输出一正信号至第一震荡反向器238的输入端238a，正信号通过第一震荡反向器238后会输出一负信号至第二震荡反向器239的输入端239a，负信号通过第二震荡反向器239后，震荡电路23将输出正信号，同时，正信号会回溯至第三p型金氧半场校晶体管233、第三n型金氧半场校晶体管236的栅极，此时，第三p型金氧半场校晶体管233会关闭，储存电容237将开始放电，储存电容237放完电后，将输出负信号至第一震荡反向器238的输入端238a，第一震荡反向器238再将负信号反向为正信号输出至第二震荡反向器239的输入端239a，第二震荡反向器239再将正信号反向为负信号输出，以及再回溯至第三p型金氧半场校晶体管233及第三n型金氧半场校晶体管236的栅极，第三n型金氧半场校晶体管236即关闭，第一p型金氧半场效晶体管231、第二p型金氧半场校晶体管232及第三p型金氧半场校晶体管233皆导通，储存电容237便开始充电，充电后输出正信号，持续以上步骤，使得震荡电路23得以持续输出相反之正信号及负信号，而于储存电容237与第一震荡反向器238连接的接点t1会产生近三角波的震荡信号，而近三角波的控制信号通过第一震荡反向器238后，会将控制信号转换近方波震荡信号，因此于第一震荡反向器238的输出端238b会产生近似方波的震荡信号(接点t2)，再利用第二震荡反向器239将近似方波的控制信号调整为方波的震荡信号，最后由第二震荡反向器239的输出端239b输出波形为方波的震荡信号；此外，前述的第一震荡反向器238、第二震荡反向器239亦可使用舒密特电路取代，并不以此为限。

请参阅图5所示，及电路24具有一与非门241、一及电路反向器242，与非门241的两输入端分别连接第三数据接收端24a及震荡信号接收端24b，其输出端电连接及电路反向器242的输入端，及电路反向器242的输出端电连接第一控制信号输出端24c及第二控制信号输出端24d。

请在参阅图2b所示，及电路24将会依据震荡信号及数据信号输出由第一控制信号输出端24c及第二控制信号输出端24d输出控制信号，并由微机电泵3的第一电极31接收控制信号，以及由第二电极32接收反向器25传输的反向的控制信号，由第一电极31与第二电极32接收相反的控制信号来使微机电泵3内的压电元件(未图示)得以接受透过压电效应来传输流体。

请继续参考图2b所示，第一组控制电路20a具有多个控制电路20，于第一组控制电路20a中居首的控制电路20其为移位寄存器21的第一数据接收端21a电连接微处理器1用以接收数据信号，其第一数据输出端21c除了电连接同一控制电路20的闩锁电路22外，亦电连接下一个控制电路20的移位寄存器21的第一数据接收端21b，后续的控制电路20亦同，来将数据信号向下传递。

请同时参阅图3a及图6，其中图6为第二组控制电路20b的移位寄存器21与闩锁电路22的电路结构图。如图所示，控制电路20的第二组控制电路20b其结构与第一组控制电路20a相同，差异点为两者输入的时脉信号相反。

综上所述，本案提供一种微型流体输送模块，微处理器利用多个控制电路辅助来分别控制多个微机电泵，可减少微处理器的负担，无须使用多个接脚的高成本高阶处理器，便可以轻易完成精确控制各微机电泵，并且解决先前极具产业的利用价值，爰依法提出申请。

本案得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。