气体压力控制器的制造方法_2

文档序号:9239972阅读:来源:国知局
缘性基板层的层叠体。在本实施例中,如图2所示,包括厚度为0.1mm?0.5_左右的氧化铝陶瓷基板层2-1?2-3。以使基板层2-3为最下层,基板层2-2为中间层,而且基板层2-1为最上层的方式进行层叠并进行烧结而形成为一体。在图1、图2中省略了图示,但在基板2的表面、背面以及内部中的至少一方形成有金属层。金属层除了包括用于电连接的金属布线层以外,还包括用于去除噪声的金属层、用于利用焊料将连接器等部件紧固的金属层。
[0043]如果参照图2,则为了构成内部流路,在中间的基板层2-2形成有作为内部流路的贯通的槽8-1和8-2。槽8-1成为入口侧流路,其一端4a配置于基板的周边侧,另一端1a配置于基板的中央侧。槽8-2成为出口侧流路,其一端6a配置于基板的周边侧,另一端12a配置于基板的中央侧。槽8-1的另一端1a和槽8-2的另一端12a配置在与搭载于该基板2的MEMS阀元件的入口和出口对应的位置处。槽8-1和8-2的宽度大约为1mm。
[0044]在下层的基板层2-3,在与槽8-1的一端4a对应的位置处形成有成为气体入口 4的贯通孔4b,在与槽8-2的一端6a对应的位置处形成有成为气体出口 6的贯通孔6b。
[0045]在上层的基板层2-1,在与槽8-1的另一端1a对应的位置处形成有成为阀入口孔的贯通孔10b,在与槽8-2的另一端12a对应的位置处形成有成为阀出口孔的贯通孔12b。以包围贯通孔1b和12b的方式用虚线示出的区域11是阀元件搭载位置,在该区域11内,如图1所示那样利用粘接剂粘着MEMS阀元件14而将MEMS阀元件14搭载于基板2的表面侧。
[0046]并且,在下层的基板层2-3,在与槽8-2的另一端12a对应的位置处形成有成为压力传感器入口孔的贯通孔10c。以包围贯通孔1c的方式用虚线示出的区域13是压力传感器元件搭载位置,在该区域13内,如图1所示那样利用粘接剂粘着MEMS压力传感器元件16而将MEMS压力传感器元件16搭载于基板2的背面侧。
[0047]这样,将阀元件14和压力传感器元件16直接安装于基板2并连接于基板2内的流路,由此作为阀元件14与压力传感器元件16之间的连接,不需要由气体管形成的配管,从而能够实现小型化。
[0048]在下层的基板层2-3的接近区域13配置的用虚线表示的区域15是电容数字转换器搭载位置。在压力传感器元件16是静电电容型的情况下需要电容数字转换器。在本实施例中使用静电电容型压力传感器元件,因此在该区域15内如图1所示那样将电容数字转换器18搭载于基板2的背面侧。在基板2的背面形成有金属布线层(省略图示),电容数字转换器18以利用焊接材料进行电连接和机械性接合的方式搭载于该金属布线层。压力传感器元件16与电容数字转换器18利用接合线20进行连接。
[0049]压力传感器元件16和电容数字转换器18彼此接近地配置的方式使接合线的线变短,寄生电容相应地变小,从而能够减少噪声。
[0050]在基板层2-1?2-3中的至少一层除了形成有连接于电容数字转换器18的金属布线层以外,还根据需要形成有用于连接其它电子部件的金属布线层、将层间相连接的导通孔或者通孔。电容数字转换器18所附带的电子部件也以利用焊接材料进行电连接和机械性接合的方式搭载于基板2的金属布线层。并且,在基板层2-1?2-3中的至少一层形成有无助于电连接的用于电磁屏蔽的金属层。该金属层连接于地,用于减少噪声。
[0051]在图2中形成于各基板层的四角的贯通孔21是用于利用螺钉将该绝缘性基板2固定于固定基座的孔。固定基座在图1中省略了图不,但例如是如图4的实施例所不的固定基座30那样的基座。
[0052]为了驱动阀元件14,在阀元件14的上部隔着滚珠24配置有致动器26。致动器26是压电致动器或者螺线管致动器。设置有控制部22,以基于包括压力传感器元件16的压力传感器部的检测信号来通过致动器26驱动阀元件14。控制部22通过致动器26对阀元件14进行反馈控制,使得压力传感器元件16的检测信号成为规定的值。
[0053]作为阀元件14,还能够使用静电驱动型MEMS阀元件。在静电驱动型MEMS阀元件的情况下,将对一个元件内设置的两片电极间施加电压而产生的静电引力作为驱动力,因此不需要设置于元件的外部的致动器26。
[0054]压力传感器元件16可以是静电电容型和压电电阻型中的任一类型。在如本实施例那样是静电电容型的情况下,检测输出是电容,因此需要用于将电容转换为电压的电容数字转换器18,而在压电电阻型的情况下,检测输出是电压,因此不需要电容数字转换器18。
[0055]控制部22具备温度校正部23。在压力传感器元件16是静电电容型的情况下,由于所检测的静电电容值具有温度依赖性,因此温度校正部23具有如后面用图9所示那样对伴随环境温度的变动而引起的静电电容值的变动进行抑制的功能。
[0056]为了校正静电电容值的基于温度的变动,需要检测传感器元件附近的环境温度。能够将此用途的温度传感器接触基板2地设置。在作为基板2使用了氧化铝陶瓷的情况下,氧化铝陶瓷的热传导性好且基板2的温度与场所无关地一致,因此对配置温度传感器的位置不作特别地限定。在使用热传导性不好的基板2的情况下,温度传感器优选接近压力传感器元件16地配置。
[0057]在设置有电容数字转换器18的情况下,电容数字转换器18 —般内置有温度测量功能,因此通过利用该温度测量功能作为温度传感器,能够省去另外设置温度传感器。
[0058]在压力传感器元件16是由半导体材料构成的压电电阻型的情况下,压电电阻变化还受到载流子浓度变化的影响,载流子浓度依赖于温度,因此压电电阻值具有温度依赖性,因此优选的是,与静电电容型的情况同样地利用温度校正部23抑制伴随环境温度的变动而引起的压电电阻值的变动。在压电电阻型压力传感器元件的情况下没有搭载电容数字转换器,因此将包括温度传感器的温度补偿用电路搭载于基板2。
[0059]利用搭载有该气体压力控制器的气相色谱仪等测量设备的专用的计算机或者通用的个人计算机来实现控制部22。
[0060]虽然未图示,但在基板2搭载有用于进行与控制部22的连接的连接器。
[0061]对图1的实施例的动作进行说明。为了供给来自储气瓶等气体供给部28的气体,在基板2的气体入口 4处通过连接器连接气体配管,为了将经由内部流路的气体引导至气相色谱仪等分析设备,在气体出口 6处通过连接器连接气体配管。
[0062]从气体供给部28供给的气体从气体入口 4以从基板2的入口侧内部流路8_1经由阀元件14通过出口侧内部流路8-2的方式到达气体出口 6。此时,内部流路8-2的压力由压力传感器元件16检测。根据被输入了压力传感器元件16的输出信号的电容数字转换器18的输出信号来通过致动器26对阀元件14进行反馈控制,从而使在内部流路流动的气体的压力固定。通过这样,使从气体出口出来的气体的流量固定。
[0063]图3表示第二实施例。与第二实施例相比在以下方面不同:形成于第二层基板层2-2的内部流路8-2a的流路的宽度比图2的内部流路8_2的流路的宽度窄而成为流路阻力。流路8-1的宽度大约为1mm,但流路8_2a的宽度根据期望的流路阻力设定得较窄,例如是0.1mm?0.5mm。流路8_2a的两端的孔6a和12a的直径是Imm左右。流路阻力8_2a用于调整流量。
[0064]这样,通过在基板内部设置流路阻力8_2a而不需要外置的流路阻力,与之相应地有助于小型化。另外,不必担心从用于连接外置的流路阻力的连接器泄漏气体。
[0065]接着,使用图4至图8来详细地说明第三实施例。
[0066]图4A是整体的外观立体图,图4B是其A
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