气体压力控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种例如在气相色谱仪等分析装置中用于控制载气的流量、控制对检测器供给的气体的流量的气体压力控制器。
【背景技术】
[0002]在利用气相色谱仪进行的分析中，需要将用于向分离柱输送样本的载气的流量、对检测器供给的气体的流量维持固定。为此进行了以下操作:在从储气瓶向气相色谱仪供给被减压后的气体的位置处设置气体压力控制器，在气体压力控制器中安装压力阀、压力传感器，其中，该压力阀用于调节从储气瓶供给的气体的压力，该压力传感器用于检测压力阀的出口侧的流路的压力，基于由压力传感器检测出的压力来控制压力阀，使得其压力成为固定压力。
[0003]压力阀、压力传感器一般安装于共用的金属制的流路基板(参照专利文献1、专利文献2)。流路基板是内部具有流路的基板，是将金属制的平板进行层叠而构成的，在流路基板上除了设置有用于连接压力阀、压力传感器的入口和出口的端口以外，还设置有用于与供给气体的瓶连接的端口、用于连接于气相色谱仪的端口。
[0004]专利文献1:日本特开平10-026300号公报
[0005]专利文献2:日本特开平11-218528号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]存在想要使在流路基板上搭载压力阀、压力传感器而构成的气体压力控制器小型化这样的要求。作为使气体压力控制器小型化的方法，例如考虑使用通过MEMS(Microelectro Mechanical Systems:微机电系统)技术形成的元件来作为压力阀、压力传感器。用MEMS技术形成的元件(以下，称为MEMS元件)一般是对硅基板进行微细加工而形成的。因此，当将MEMS元件搭载于金属制的流路基板时，由于构成MEMS元件的娃的线膨胀系数与流路基板的金属的线膨胀系数之差大，因此产生以下问题:由于温度变化而对MEMS元件施加应力，MEMS元件的性能降低。
[0008]因此，本发明的目的在于，即使在为了实现小型的气体压力控制器而使用了 MEMS元件的情况下，也能够抑制由温度变化导致的MEMS元件的性能降低。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本发明的气体压力控制器具备:绝缘性基板，其具有气体入口和气体出口且具有内部流路；阀机构，其包括MEMS阀元件，该MEMS阀元件直接安装于上述绝缘性基板的表面或者背面，并经由连通于上述内部流路的端口而与上述内部流路连接；压力传感器部，其包括MEMS压力传感器元件，该MEMS压力传感器元件直接安装于上述绝缘性基板的表面或者背面，并经由连通于上述内部流路的端口而与上述内部流路连接；以及控制部，其基于上述压力传感器部的检测信号对上述阀机构进行反馈控制。
[0011]上述绝缘性基板的一个方式是包括多个绝缘性基板层的层叠体。如果是层叠体，则易于形成内部流路。
[0012]优选在上述绝缘性基板的表面、背面以及内部接合面中的至少一个面形成有无助于电连接的用于电磁屏蔽的金属层。在绝缘性基板是包括多个绝缘性基板层的层叠体的情况下存在内部接合面。通过设置用于电磁屏蔽的金属层能够吸收外来噪声。
[0013]绝缘性基板的一例是氧化铝陶瓷。氧化铝陶瓷无论在热传导率高方面，还是在基板整体的温度均匀方面都是优选的。
[0014]上述内部流路优选具有与连通于气体出口的流路相比流路宽度变窄的流路阻力部分。在设置用于调整流量的流路阻力的情况下，在外置的流路阻力的情况下，大型化出了该流路阻力和用于将该流路阻力连接于内部流路的连接器的部分，并且还有可能发生从连接器泄漏气体的情况。与此相对地，如果在内部流路中设置流路阻力部分则不会发生这样的问题。
[0015]在MEMS阀元件中存在需要致动器来作为驱动源的元件。对这种致动器不作特别地限定，但能够使用压电致动器、螺线管致动器。另外，在MEMS阀元件中还存在不需要驱动源的元件。作为这种MEMS阀元件存在静电驱动型MEMS阀元件。在本发明中能够使用任一种MHMS阀元件。
[0016]对本发明所使用的MEMS压力传感器元件不作特别地限定，例如能够使用静电电容型压力传感器元件或者压电电阻型压力传感器元件。在静电电容型压力传感器元件的情况下，压力传感器部包括将检测电容转换为电压输出的电容数字转换器。在压电电阻型压力传感器元件的情况下产生电压输出，因此不需要像静电电容型压力传感器元件的情况那样的转换器。
[0017]控制部优选具备温度校正部，该温度校正部校正MEMS压力传感器元件的检测输出的基于温度的变动。在温度校正中需要温度传感器，但在电容数字转换器是具备温度测量功能的转换器的情况下，温度校正部能够构成为基于与利用电容数字转换器的温度测量功能测量出的温度对应的信号来校正上述MEMS压力传感器元件的检测输出的基于温度的变动。也可以在上述绝缘性基板设置温度测量用元件，在该情况下，温度校正部能够构成为基于该温度测量用元件的检测信号来校正MEMS压力传感器元件的检测输出的基于温度的变动。
_8] 发明的效果
[0019]在本发明的气体压力控制器中，在具有内部流路的绝缘性基板直接安装有MEMS阀元件和MEMS压力传感器元件，因此基板与阀元件之间的线膨胀系数的差变小，另外，基板与压力传感器元件之间的线膨胀系数的差也变小，因此由于温度变化导致阀元件、压力传感器元件所受到的应力变小，对环境温度的影响变小。其结果，能够抑制阀元件、压力传感器元件的性能降低。
[0020]如果表示线膨胀系数的例子，则如下所示。
[0021]硅:2X1(T6/°C，
[0022]氧化铝陶瓷:7X10_6/°C，
[0023]不锈钢:10?17 X 1-V0C。
[0024]氧化铝陶瓷是绝缘性基板的代表性的例子，但可知与作为金属代表的不锈钢相比，线膨胀系数更接近硅。
【附图说明】
[0025]图1是概要性地表示一个实施例的主要部分的立体图。
[0026]图2是表不该实施例的各基板层的表面侧的俯视图。
[0027]图3是表不另一实施例的各基板层的表面侧的俯视图。
[0028]图4A是表不又一实施例的立体图。
[0029]图4B是图4A的A-A线位置处的截面图。
[0030]图5A是表不该实施例的第一层基板层的表面侧的俯视图。
[0031]图5B是表示该实施例的第二层基板层的表面侧的俯视图。
[0032]图5C是表示该实施例的第三层基板层的表面侧的俯视图。
[0033]图是表示该实施例的第四层基板层的表面侧的俯视图。
[0034]图5E是表不该实施例的第五层基板层的表面侧的俯视图。
[0035]图5F是表示该实施例的第六层基板层的表面侧的俯视图。
[0036]图5G是表不该实施例的第六层基板层的背面侧的俯视图。
[0037]图6是表示该实施例的阀元件的截面图。
[0038]图7是表示该实施例的压力传感器元件的截面图。
[0039]图8是表示各实施例中共用的气体压力控制的反馈系统的框图。
[0040]图9是表示静电电容型压力传感器元件的检测输出的温度校正的例子的曲线图。
【具体实施方式】
[0041]利用图1和图2概要性地表示一个实施例的气体压力控制器。绝缘性基板2具备内部流路，在基板2的一个表面形成有与内部流路相连接的气体入口 4和气体出口 6。绝缘性基板2在此是氧化铝陶瓷基板，但也可以是由聚酰亚胺等在多层布线基板中使用的树月旨、玻璃等其它绝缘物构成的基板。
[0042]基板2具备内部流路，因此优选是包括多个绝