JP2010221073A - Microreactor - Google Patents

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JP2010221073A
JP2010221073A JP2009068132A JP2009068132A JP2010221073A JP 2010221073 A JP2010221073 A JP 2010221073A JP 2009068132 A JP2009068132 A JP 2009068132A JP 2009068132 A JP2009068132 A JP 2009068132A JP 2010221073 A JP2010221073 A JP 2010221073A
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diaphragm
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Kentaro Suzuki
健太郎 鈴木
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microreactor which can solve trouble such as leakage around a joint without creating a dead space or making a flow turbulence inside a flow path, and also, can attain cost saving. <P>SOLUTION: This microreactor comprises a first substrate and a second substrate laminated together, on one of which a plurality of diaphragms with a plurality of recessed parts, are formed, and a third substrate with a flow path formed and at least, one projection present in the flow path. In addition, at least, two of a manometer, a differential pressure flow meter and a valve, are formed by arranging the diaphragms in the flow path. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、数10〜数100μm程度のマイクロ流路内で圧力計、差圧流量計、弁のうちの少なくとも2種類の機能を有するように構成したマイクロリアクタに関するものである。   The present invention relates to a microreactor configured to have at least two functions of a pressure gauge, a differential pressure flow meter, and a valve in a micro flow channel of about several tens to several hundreds of micrometers.

例えば、化学反応を行うためのマイクロデバイスはマイクロリアクタと呼ばれており、(1)加熱,冷却速度が速い、(2)流れが層流である、(3)単位体積当たりの表面積が大きい、(4)物質の拡散長が短いので反応が迅速に進行する等の特徴がある。そして、マイクロな反応場は化学反応そのものにも本質的な影響を与える可能性も秘めている。   For example, a microdevice for performing a chemical reaction is called a microreactor, (1) heating and cooling rates are fast, (2) the flow is a laminar flow, (3) a large surface area per unit volume, ( 4) Since the diffusion length of the substance is short, the reaction proceeds rapidly. And the micro reaction field has the potential to have an essential effect on the chemical reaction itself.

従来、マイクロリアクタのメイン部品である流路基板に対して、圧力計、流量計やバルブなどは個別に開発、製造されていた。使用時にはそれらの部品を継ぎ手を介してアッセンブリーするか、もしくはマイクロリアクタの流路内にそれらのデバイスを挿入して使用していた。   Conventionally, a pressure gauge, a flow meter, a valve, and the like have been individually developed and manufactured for a flow path substrate that is a main component of a microreactor. At the time of use, these parts are assembled through joints, or the devices are inserted into the microreactor flow path.

特開2008−80306号公報JP 2008-80306 A 特開平5−1669号公報JP-A-5-1669 特開平5−240371号公報JP-A-5-240371

ところで、従来のマイクロリアクタにおいては次のような問題があった。
1)圧力計、流量計やバルブの構造、製法は個々に異なり、製造コスト等がかかる。
2)個別に作製した圧力計、流量計やバルブをアッセンブリーする際、継ぎ手部分での流体の漏れが発生することがある。
3)圧力計や流量計を流路内に挿入すると、デッドスペースを生じたり、流れを乱すことがある。
By the way, the conventional microreactor has the following problems.
1) The structure and manufacturing method of the pressure gauge, flow meter and valve are different from each other, and the manufacturing cost is high.
2) When assembling individually manufactured pressure gauges, flow meters and valves, fluid leakage may occur at the joints.
3) Inserting a pressure gauge or flow meter into the flow path may cause a dead space or disturb the flow.

従って本発明の目的は、
1)マイクロリアクタを構成する基板に構造やプロセスを共通化した圧力計、流量計およびバルブを一括して作り込むことにより、ローコスト化と、継ぎ手周りのリーク等の問題を解決し、
2)流路内にデッドスペースが無く、且つ、流れを乱すことの無いマイクロリアクタを実現することにある。
Therefore, the object of the present invention is to
1) By creating a pressure gauge, flow meter, and valve with a common structure and process on the substrate constituting the microreactor, problems such as low cost and leakage around the joint are solved.
2) To realize a microreactor having no dead space in the flow path and not disturbing the flow.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項1に記載のマイクロリアクタの発明においては、
第1基板と第2基板を貼り合わせ、いずれか一方の基板に複数の凹部を設けて形成された複数のダイアフラムと、流路が形成されると共に該流路中に少なくとも一つの突起を有する第3基板からなり、前記流路に前記複数のダイアフラムを配置して圧力計、差圧流量計、バルブのうちの少なくとも2つを形成したことを特徴とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in the invention of the microreactor according to claim 1,
A first substrate and a second substrate are bonded together, a plurality of diaphragms formed by providing a plurality of recesses on one of the substrates, a flow path is formed, and a first projection having at least one protrusion in the flow path is formed. It comprises three substrates, and the plurality of diaphragms are arranged in the flow path to form at least two of a pressure gauge, a differential pressure flow meter, and a valve.

請求項2においては、請求項1に記載のマイクロリアクタの発明において、
前記第1基板は絶縁体、前記第2基板は半導体で構成されたことを特徴とする。
In claim 2, in the invention of the microreactor according to claim 1,
The first substrate may be an insulator, and the second substrate may be a semiconductor.

請求項3においては、請求項1または2に記載のマイクロリアクタの発明において、
前記流路に配置された前記複数のダイアフラムを構成する周辺部分を残して前記第2基板を除去したことを特徴とする。
In claim 3, in the invention of the microreactor according to claim 1 or 2,
The second substrate is removed while leaving a peripheral portion constituting the plurality of diaphragms arranged in the flow path.

請求項4においては、請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロリアクタの発明において、
前記第1基板を貫通し前記ダイアフラムのそれぞれに所定の空間を隔てて対向して形成された第1貫通電極と、前記第1基板を貫通し前記それぞれのダイアフラム領域外で前記半導体基板に接して形成された第2貫通電極と、前記第1基板を貫通し前記ダイアフラム領域のそれぞれに連通する貫通孔と、を有することを特徴とする。
In Claim 4, in the invention of the microreactor according to any one of Claims 1 to 3,
A first through electrode formed through the first substrate and opposed to each of the diaphragms with a predetermined space therebetween; and in contact with the semiconductor substrate outside the respective diaphragm regions through the first substrate. It has the 2nd penetration electrode formed, and a penetration hole which penetrates the 1st substrate and communicates with each of the diaphragm field.

請求項5においては、請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロリアクタの発明において、
前記それぞれのダイアフラム上に線状に形成されたピエゾ抵抗素子と、前記第1基板を貫通し前記それぞれのダイアフラム領域外で前記ピエゾ抵抗素子の両端に接続する一対の第3貫通電極と、前記第1基板を貫通し前記ダイアフラム領域のそれぞれに連通する貫通孔と、を有することを特徴とする。
In claim 5, in the invention of the microreactor according to any one of claims 1 to 3,
Piezoresistive elements linearly formed on the respective diaphragms, a pair of third through electrodes that pass through the first substrate and are connected to both ends of the piezoresistive elements outside the respective diaphragm regions, and the first A through hole penetrating through one substrate and communicating with each of the diaphragm regions.

本発明の請求項1,2,4,5によれば、構造やプロセスを共通化した圧力計、流量計やバルブを一括して作り込んてマイクロリアクタを構成したので、ローコスト化と、継ぎ手周りのリーク等の問題がなく、流路内にデッドスペースが無く、且つ、流れを乱すことの無いマイクロリアクタを実現することができる。   According to the first, second, fourth, and fifth aspects of the present invention, since the microreactor is configured by collectively forming a pressure gauge, a flow meter, and a valve having a common structure and process, the cost is reduced and the area around the joint is reduced. There can be realized a microreactor which does not have a problem such as leakage, has no dead space in the flow path, and does not disturb the flow.

本発明の請求項3によれば、流路に配置された複数のダイアフラムを構成する周辺部分を残して第2基板を除去したので、半導体への接触が問題となる化学物質への影響を少なくすることができる。   According to the third aspect of the present invention, since the second substrate is removed while leaving the peripheral portions constituting the plurality of diaphragms arranged in the flow path, the influence on the chemical substance that causes contact with the semiconductor is reduced. can do.

本発明のマイクロリアクタに用いるダイアフラム部の実施形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the diaphragm part used for the micro reactor of this invention. 本発明のマイクロリアクタ作製の概略工程図を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general | schematic process drawing of microreactor production of this invention. 本発明のマイクロリアクタ作製の他の概略工程図を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other schematic process drawing of microreactor production of this invention. 圧力計、差圧流量計、バルブを作り込んだ断面図である。It is sectional drawing which built the pressure gauge, the differential pressure flowmeter, and the valve. 本発明のマイクロリアクタの作製例を示す平面図である。It is a top view which shows the manufacture example of the microreactor of this invention.

図1(a〜d)は本発明のマイクロリアクタに用いるダイアフラム部の構成図である。
図1(a)において、1は第1基板であり、例えば絶縁体からなるパイレックス(登録商標)基板である(以下、パイレックス(登録商標)基板という)。2は第2基板であり、例えば半導体からなるシリコン基板(以下、シリコン基板という)である。
1A to 1D are configuration diagrams of a diaphragm portion used in the microreactor of the present invention.
In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a first substrate, for example, a Pyrex (registered trademark) substrate made of an insulator (hereinafter referred to as a Pyrex (registered trademark) substrate). Reference numeral 2 denotes a second substrate, for example, a silicon substrate made of a semiconductor (hereinafter referred to as a silicon substrate).

パイレックス(登録商標)基板1とシリコン基板2は陽極接合などにより気密に貼り付けられており、パイレックス(登録商標)基板1には例えば直径1mm、深さ0.1mm程度の凹部3が形成されている。   The Pyrex (registered trademark) substrate 1 and the silicon substrate 2 are hermetically bonded by anodic bonding or the like, and the Pyrex (registered trademark) substrate 1 is formed with a recess 3 having a diameter of about 1 mm and a depth of about 0.1 mm, for example. Yes.

シリコン基板2の厚さは例えば3μm程度であり、凹部3との間でダイアフラム4として機能する。5はパイレックス(登録商標)基板1を貫通し、一端を凹部3の表面に露出させダイアフラム4の中央部に位置するように形成された第1貫通電極である。   The thickness of the silicon substrate 2 is, for example, about 3 μm, and functions as a diaphragm 4 between the silicon substrate 2 and the recess 3. Reference numeral 5 denotes a first through electrode formed so as to penetrate the Pyrex (registered trademark) substrate 1 and have one end exposed at the surface of the recess 3 and positioned at the center of the diaphragm 4.

この第1貫通電極5の他端は取り出し配線(図示省略)に接合される。なお、第1貫通電極5の一端は所定の面積を有して形成されており、バイレックス基板1にはダイアフラム4の縁近傍に連通する貫通孔6が形成されている。   The other end of the first through electrode 5 is joined to an extraction wiring (not shown). One end of the first through electrode 5 is formed to have a predetermined area, and a through hole 6 communicating with the vicinity of the edge of the diaphragm 4 is formed in the birex substrate 1.

7はパイレックス(登録商標)基板1を貫通し、一端がダイアフラム領域外でシリコン基板2に接し、他端は取り出し配線に接合するように形成された第2貫通電極である。
上述の構成において、第1,第2貫通電極間に電気信号を流しておくことによりダイアフラム4の変位量に応じた静電容量の変化を検出することができる。
図1(b)はシリコン基板2側にダイアフラム4を形成した実施例を示すもので、形状・寸法は図1(a)のダイアフラム部と同様である。
Reference numeral 7 denotes a second through electrode formed so as to penetrate the Pyrex (registered trademark) substrate 1, one end being in contact with the silicon substrate 2 outside the diaphragm region, and the other end being bonded to the lead-out wiring.
In the above-described configuration, a change in capacitance according to the amount of displacement of the diaphragm 4 can be detected by causing an electric signal to flow between the first and second through electrodes.
FIG. 1B shows an embodiment in which a diaphragm 4 is formed on the silicon substrate 2 side, and the shape and dimensions are the same as those of the diaphragm portion of FIG.

図1(c)はシリコン基板で形成されたダイアフラム4上に例えば1本の線からなる渦巻きや櫛歯のピエゾ抵抗8を構成した実施例を示すものである。9はパイレックス(登録商標)基板1を貫通し、一端がピエゾ抵抗8の両端に接続された一対の第3貫通電極であり、この実施例ではパイレックス(登録商標)基板1にダイアフラム4の中央付近に連通する貫通孔6が形成されている。
上述の構成において、第3貫通電極間に電気信号を流しておくことによりダイアフラム4の変位量に応じた抵抗値の変化を検出することができる。
FIG. 1C shows an embodiment in which a spiral or comb-shaped piezoresistor 8 composed of, for example, a single line is formed on a diaphragm 4 formed of a silicon substrate. Reference numeral 9 denotes a pair of third through electrodes penetrating the Pyrex (registered trademark) substrate 1 and having one end connected to both ends of the piezoresistor 8. In this embodiment, the Pyrex (registered trademark) substrate 1 is provided near the center of the diaphragm 4. A through-hole 6 communicating with is formed.
In the above-described configuration, a change in resistance value corresponding to the amount of displacement of the diaphragm 4 can be detected by flowing an electric signal between the third through electrodes.

図1(d)はシリコン基板2側にダイアフラム4を形成した実施例を示すもので、形状・寸法は図1(c)のダイアフラム部と同様である。   FIG. 1D shows an embodiment in which a diaphragm 4 is formed on the silicon substrate 2 side, and the shape and dimensions are the same as those of the diaphragm portion in FIG.

図2(a,b)はマイクロリアクタ作製の概略工程を示す断面図であり、図2(a)は図1(a)に示すようなパイレックス(登録商標)基板1側の凹部3によりダイアフラム4を形成したマイクロリアクタの作製例、図2(b)は図1(b)に示すようなシリコン基板2側の凹部3によりダイアフラム4を形成したマイクロリアクタの作製例を示している。   2A and 2B are cross-sectional views showing a schematic process for manufacturing a microreactor. FIG. 2A shows a diaphragm 4 formed by a recess 3 on the Pyrex (registered trademark) substrate 1 side as shown in FIG. FIG. 2B shows a manufacturing example of the formed microreactor, and FIG. 2B shows a manufacturing example of the microreactor in which the diaphragm 4 is formed by the recess 3 on the silicon substrate 2 side as shown in FIG.

図2(a,b)において、基板準備1の工程では、シリコン基板2としてSOI基板2を用意する。SOI基板はシリコン膜2a,2b間に酸化膜2cを挟んだものである。ここでシリコン膜2bの厚さは凹部3の深さとダイアフラム4の厚さに応じたものを用いる。
エッチング工程2において、図2(a)ではパイレックス(登録商標)基板1に凹部3を形成し、図2(b)ではSOI基板2のシリコン膜2bに凹部3を形成する。
なお、貫通電極と貫通孔の作製工程についてはここでは論じないが、半導体加工技術の公知の方法により形成する。
2A and 2B, in the step of substrate preparation 1, an SOI substrate 2 is prepared as a silicon substrate 2. The SOI substrate is obtained by sandwiching an oxide film 2c between silicon films 2a and 2b. Here, the thickness of the silicon film 2 b is selected according to the depth of the recess 3 and the thickness of the diaphragm 4.
In the etching step 2, the recess 3 is formed in the Pyrex (registered trademark) substrate 1 in FIG. 2A, and the recess 3 is formed in the silicon film 2 b of the SOI substrate 2 in FIG. 2B.
In addition, although the manufacturing process of a penetration electrode and a through-hole is not discussed here, it forms by the well-known method of a semiconductor processing technique.

接合工程3において、図2(a)ではパイレックス(登録商標)基板1に形成された凹部3側とSOI基板2を陽極接合などにより接合する。図2(b)ではSOI基板に形成された凹部3側とパイレックス(登録商標)基板1を陽極接合などにより接合する。   In the bonding step 3, in FIG. 2A, the recess 3 side formed on the Pyrex (registered trademark) substrate 1 and the SOI substrate 2 are bonded by anodic bonding or the like. In FIG. 2B, the recess 3 side formed on the SOI substrate and the Pyrex (registered trademark) substrate 1 are joined by anodic bonding or the like.

エッチング工程4において、図2(a,b)両方ともSOI基板2の表面のシリコン膜2aとサンドイッチ状に配置された酸化膜2cを除去してシリコン膜2bを露出させダイアフラム4を形成する。即ち、図1に示すシリコン基板2はシリコン膜2bに相当する。
接合工程5において、図2(a,b)両方とも流路11、堰12および弁体13となる凸起が形成された第3基板(パイレックス(登録商標)基板)10を陽極接合などにより接合する。
In the etching step 4, in both FIGS. 2A and 2B, the silicon film 2 a on the surface of the SOI substrate 2 and the oxide film 2 c arranged in a sandwich shape are removed to expose the silicon film 2 b and form a diaphragm 4. That is, the silicon substrate 2 shown in FIG. 1 corresponds to the silicon film 2b.
2A and 2B, a third substrate (Pyrex (registered trademark) substrate) 10 on which protrusions to be the flow path 11, the weir 12 and the valve body 13 are formed is bonded by anodic bonding or the like. To do.

図3(a,b)は他のマイクロリアクタ作製の概略工程を示す断面図であり、図3(a)は図1(a,c)に示すようなパイレックス(登録商標)基板1側の凹部3によりダイアフラム4を形成したもの、図3(b)は図1(b,d)に示すようなシリコン基板2側のシリコン膜2bに凹部を形成し、凹部の周りのシリコン膜2bを除去したマイクロリアクタの作製例を示している。   3A and 3B are cross-sectional views showing a schematic process for manufacturing another microreactor, and FIG. 3A is a recess 3 on the Pyrex (registered trademark) substrate 1 side as shown in FIG. 1A and FIG. 3 (b) shows a microreactor in which a recess is formed in the silicon film 2b on the silicon substrate 2 side as shown in FIG. 1 (b, d) and the silicon film 2b around the recess is removed. An example of manufacturing is shown.

図3(a,b)において、基板準備工程1では、シリコン基板2としてSOI基板を用意する。ここでシリコン膜2bの厚さは凹部3の深さとダイアフラム4の厚さに応じたものを用いる。
エッチング工程2において、図3(a)ではSOI基板2のシリコン膜2b側にダイアフラムとなる部分4aを形成し、図3(b)ではシリコン膜2b側に凹部3を形成する。なお、後述する流路に位置しない領域はシリコン部分を残しておくものとする。また、貫通電極と貫通孔の作製工程についてはここでは論じないが、半導体加工技術の公知の方法により形成する。
3A and 3B, in the substrate preparation step 1, an SOI substrate is prepared as the silicon substrate 2. Here, the thickness of the silicon film 2 b is selected according to the depth of the recess 3 and the thickness of the diaphragm 4.
In the etching step 2, in FIG. 3A, a portion 4a serving as a diaphragm is formed on the silicon film 2b side of the SOI substrate 2, and in FIG. 3B, a recess 3 is formed on the silicon film 2b side. It should be noted that a silicon portion is left in a region that is not located in a flow path described later. Further, although the manufacturing process of the through electrode and the through hole is not discussed here, it is formed by a known method of semiconductor processing technology.

接合工程3において、図3(a)ではパイレックス(登録商標)基板1に形成された凹部3側とSOI基板2を陽極接合などにより接合する。
図3(b)ではSOI基板2に形成された凹部3側とパイレックス(登録商標)基板1を陽極接合などにより接合する。
In the bonding step 3, in FIG. 3A, the recess 3 side formed on the Pyrex (registered trademark) substrate 1 and the SOI substrate 2 are bonded by anodic bonding or the like.
In FIG. 3B, the recess 3 side formed on the SOI substrate 2 and the Pyrex (registered trademark) substrate 1 are joined by anodic bonding or the like.

エッチング工程4において、SOI基板2を構成する上部のシリコン膜1aと酸化膜2acを除去する。
接合工程5において流路11を形成した第3基板(パイレックス(登録商標)基板)10を接合する。
上述の工程により作製したマイクロリアクタによれば、流路11にはシリコン膜はダイアフラム4の部分のみが配置された状態となる。
なお、流路中におけるダイアフラムの存在はきわめて小さいのでシリコンが化学物質に与える影響を少なくすることができる。
In the etching step 4, the upper silicon film 1a and oxide film 2ac constituting the SOI substrate 2 are removed.
In the bonding step 5, the third substrate (Pyrex (registered trademark) substrate) 10 on which the flow path 11 is formed is bonded.
According to the microreactor produced by the above-described process, the silicon film is in a state where only the diaphragm 4 is disposed in the flow path 11.
In addition, since the presence of the diaphragm in the flow path is extremely small, the influence of silicon on the chemical substance can be reduced.

なお、図2,3のマイクロリアクタ作製の概略工程において、静電容量式かピエゾ抵抗式にするかは任意に作製可能である。   2 and 3, whether to use a capacitance type or a piezoresistive type can be arbitrarily manufactured.

図4(a,b)は構造やプロセスを共通化した圧力計、流量計やバルブを一括して作り込んだマイクロリアクタの実施例を示す断面図である。
図4(a,b)において、10は第3基板であり、例えばパイレックス(登録商標)基板1に流路11及び堰12または弁体13として機能する凸部が形成されている。なお、図4(a)は図2(b)、図4(b)は図3(b)に示す工程により作製したものを示している。
4A and 4B are cross-sectional views showing an embodiment of a microreactor in which a pressure gauge, a flow meter, and a valve having a common structure and process are collectively formed.
4A and 4B, reference numeral 10 denotes a third substrate. For example, the Pyrex (registered trademark) substrate 1 is provided with a convex portion that functions as the flow path 11 and the weir 12 or the valve body 13. Note that FIG. 4A shows a structure manufactured by the process shown in FIG. 2B, and FIG. 4B shows a process manufactured by the process shown in FIG.

流路11の下方にはダイアフラム4が配置され、圧力計14、差圧流量計15、バルブ16が形成されている。17は流路の両端に形成された流体の入出力ポートである。
即ち、圧力計14は流体の圧力によりダイアフラムが歪むのでその歪に応じて変化する静電容量または抵抗値の変化により圧力を測定する。
A diaphragm 4 is disposed below the flow path 11, and a pressure gauge 14, a differential pressure flow meter 15, and a valve 16 are formed. Reference numeral 17 denotes a fluid input / output port formed at both ends of the flow path.
That is, since the diaphragm is distorted by the pressure of the fluid, the pressure gauge 14 measures the pressure by a change in capacitance or resistance value that changes according to the distortion.

差圧流量計15は堰として機能する凸部12の両側に所定の距離を隔てて一対のダイアフラム4を設け、堰の上流側と下流側の圧力差をダイアフラム4で検出することにより流量を測定するものである。   The differential pressure flow meter 15 is provided with a pair of diaphragms 4 on both sides of the convex portion 12 functioning as a weir, and measures the flow rate by detecting the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the weir with the diaphragm 4. To do.

バルブ16は弁体として機能する凸部13を設け、ダイアフラム4と凸部13の隙間を開閉することにより流路のノーマリオープンまたはノーマリクローズを実現する。
図4においては静電容量式に用いる貫通電極を示したが、静電容量式かピエゾ抵抗式にするかは任意に作製可能である。
The valve 16 is provided with a convex portion 13 that functions as a valve body, and the gap between the diaphragm 4 and the convex portion 13 is opened and closed so that the channel is normally open or normally closed.
Although the through electrode used for the capacitance type is shown in FIG. 4, it can be arbitrarily produced whether it is a capacitance type or a piezoresistive type.

図5(a〜c)は本発明のマイクロリアクタの製作例を示す平面図、図2(d)は応用例を示す平面図である。
図5(a)にはシリコン基板2上の流路に対応する位置に、図1(a,b)または図1(c,d)に示すダイアフラム4を複数個作製する。このシリコン基板の裏面には図4(a,b)に示すようにパイレックス(登録商標)基板1が陽極接合などにより貼り付けられている。
FIGS. 5A to 5C are plan views showing an example of manufacturing the microreactor of the present invention, and FIG. 2D is a plan view showing an application example.
5 (a), a plurality of diaphragms 4 shown in FIG. 1 (a, b) or FIG. 1 (c, d) are formed at positions corresponding to the flow paths on the silicon substrate 2. In FIG. As shown in FIGS. 4A and 4B, a Pyrex (registered trademark) substrate 1 is attached to the back surface of the silicon substrate by anodic bonding or the like.

次に、図5(b)に示すようにシリコン基板2上に、流路11と堰12を形成した第3基板10を陽極接合などにより接合する。なお、図5(b)では第3基板10の表面から透視した図を示している。   Next, as shown in FIG. 5B, the third substrate 10 on which the flow path 11 and the weir 12 are formed is bonded on the silicon substrate 2 by anodic bonding or the like. FIG. 5B shows a view seen through from the surface of the third substrate 10.

次に図5(c)に示すようにパイレックス(登録商標)基板1の裏面に露出した貫通電極5,7(図4参照)にダイアフラム4を電気的に使用するための電気配線を行う。
図5(d)は基板上に複数の流路を形成し集積化ガスシステムなどに応用した実施例を示すもので、図では電気配線は省略している。
Next, as shown in FIG. 5C, electrical wiring for electrically using the diaphragm 4 is performed on the through electrodes 5 and 7 (see FIG. 4) exposed on the back surface of the Pyrex (registered trademark) substrate 1.
FIG. 5D shows an embodiment in which a plurality of flow paths are formed on a substrate and applied to an integrated gas system or the like, and electrical wiring is omitted in the figure.

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば絶縁基板の第1基板としてパイレックス(登録商標)基板、半導体からなる第2基板としてシリコン基板を用いたが同様の機能を有する他の部材であってもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention. For example, although a Pyrex (registered trademark) substrate is used as the first substrate of the insulating substrate and a silicon substrate is used as the second substrate made of a semiconductor, other members having the same function may be used.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.

1 第1基板(シリコン)
2 第2基板(パイレックス(登録商標))
3 凹部
4 ダイアフラム
5 第1貫通電極
6 貫通孔
7 第2貫通電極
8 ピエゾ抵抗
9 第3貫通電極
10 第3基板(パイレックス(登録商標))
11 流路
12 突起(堰)
13 突起(弁体)
14 圧力計
15 差圧流量計
16 バルブ
17 ポート
18 電気配線
1 First substrate (silicon)
2 Second substrate (Pyrex (registered trademark))
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Concave part 4 Diaphragm 5 1st through-electrode 6 Through-hole 7 2nd through-electrode 8 Piezoresistor 9 3rd through-electrode 10 3rd board | substrate (Pyrex (trademark))
11 Channel 12 Protrusion (weir)
13 Protrusion (valve)
14 Pressure gauge 15 Differential pressure flow meter 16 Valve 17 Port 18 Electrical wiring

Claims (5)

第1基板と第2基板を貼り合わせ、いずれか一方の基板に複数の凹部を設けて形成された複数のダイアフラムと、流路が形成されると共に該流路中に少なくとも一つの突起を有する第3基板からなり、前記流路に前記複数のダイアフラムを配置して圧力計、差圧流量計、バルブのうちの少なくとも2つを形成したことを特徴とするマイクロリアクタ。   A first substrate and a second substrate are bonded together, a plurality of diaphragms formed by providing a plurality of recesses on one of the substrates, a flow path is formed, and a first projection having at least one protrusion in the flow path is formed. A microreactor comprising three substrates, wherein the plurality of diaphragms are arranged in the flow path to form at least two of a pressure gauge, a differential pressure flow meter, and a valve. 前記第1基板は絶縁体、前記第2基板は半導体で構成されたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロリアクタ。   2. The microreactor according to claim 1, wherein the first substrate is made of an insulator and the second substrate is made of a semiconductor. 前記流路に配置された前記複数のダイアフラムを構成する周辺部分を残して前記第2基板を除去したことを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロリアクタ。   3. The microreactor according to claim 1, wherein the second substrate is removed leaving a peripheral portion constituting the plurality of diaphragms arranged in the flow path. 前記第1基板を貫通し前記ダイアフラムのそれぞれに所定の空間を隔てて対向して形成された第1貫通電極と、前記第1基板を貫通し前記それぞれのダイアフラム領域外で前記半導体基板に接して形成された第2貫通電極と、前記第1基板を貫通し前記ダイアフラム領域のそれぞれに連通する貫通孔と、を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロリアクタ。   A first through electrode formed through the first substrate and opposed to each of the diaphragms with a predetermined space therebetween; and in contact with the semiconductor substrate outside the respective diaphragm regions through the first substrate. The microreactor according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a formed second through electrode; and a through hole that penetrates the first substrate and communicates with each of the diaphragm regions. 前記それぞれのダイアフラム上に線状に形成されたピエゾ抵抗素子と、前記第1基板を貫通し前記それぞれのダイアフラム領域外で前記ピエゾ抵抗素子の両端に接続する一対の第3貫通電極と、前記第1基板を貫通し前記ダイアフラム領域のそれぞれに連通する貫通孔と、を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロリアクタ。   Piezoresistive elements linearly formed on the respective diaphragms, a pair of third through electrodes that pass through the first substrate and are connected to both ends of the piezoresistive elements outside the respective diaphragm regions, and the first The microreactor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a through-hole penetrating through one substrate and communicating with each of the diaphragm regions.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014188717A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 ベックマン コールター, インコーポレイテッド Electromagnetic valve and electromagnetic valve malfunction-assessing device
JP2017203776A (en) * 2017-06-21 2017-11-16 ソニー株式会社 Microchip
JP2018517576A (en) * 2015-05-13 2018-07-05 ベルキン ビーブイBerkin B.V. Fluid flow device provided with valve unit, and manufacturing method thereof

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