微机电加热装置转让专利
申请号 : CN201811622607.8
文献号 : CN111386000B
文献日 : 2021-08-31
发明人 : 陈鹏仁 , 李柏勋 , 黄肇达
申请人 : 财团法人工业技术研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种微机电加热装置,其特征在于,包括:中央部,包含:
质心;
加热器,设置于该中央部内;以及第一连接点,位于该中央部的边缘,其中当该加热器加热该中央部时,该第一连接点产生一位移;
外围部,环绕该中央部;
缝隙,环绕该中央部,其中该缝隙设置于该中央部与该外围部之间;以及第一连接部,沿第一轴线连接该中央部及该外围部,该第一连接部包含:第一内连接端,连接该第一连接点;以及第一外连接端,连接该外围部;
其中,该第一轴线通过该第一连接点,该第一轴线与连接该质心及该第一连接点的连接线不平行。
2.如权利要求1所述的微机电加热装置,其中该第一轴线为通过该第一连接点的切线。
3.如权利要求1所述的微机电加热装置,其中该第一连接点的该位移为最小位移。
4.如权利要求2所述的微机电加热装置,其中该第一连接部另包含内边及外边,该内边的长度大于该外边的长度。
5.如权利要求4所述的微机电加热装置,还包括第二连接部,其中该中央部还包含位于该边缘的第二连接点,该第二连接部连接该第二连接点及该外围部,该第一连接点与该第二连接点的连线通过该质心。
6.如权利要求1所述的微机电加热装置,还包括第二连接部及第三连接部,其中该中央部还包含位于该边缘的第二连接点及第三连接点,该第二连接部沿第二轴线连接该中央部及该外围部,该第二连接部包含第二内连接端及第二外连接端,该第二内连接端连接该第二连接点,该第二外连接端连接该外围部,该第三连接部沿一第三轴线连接该中央部及该外围部,该第三连接部包含第三内连接端及第三外连接端,该第三内连接端连接该第三连接点,该第三外连接端连接该外围部,该第一连接点、该第二连接点及该第三连接点连接至该质心的多个连线彼此不重合。
7.如权利要求1所述的微机电加热装置,还包括第二连接部、第三连接部及第四连接部,其中该中央部还包含位于该边缘的第二连接点,该第三连接部沿该第一轴线连接该中央部及该外围部,该第三连接部包含第三内连接端及第三外连接端,该第三内连接端连接该第一连接点,该第三外连接端连接及该外围部,该第二连接部及该第四连接部沿第二轴线连接该中央部及该外围部,该第二连接部包含第二内连接端及第二外连接端,该第二内连接端连接该第二连接点,该第二外连接端连接该外围部,该第四连接部包含第四内连接端及第四外连接端,该第四内连接端连接该第二连接点,该第四外连接端连接该外围部。
8.一种微机电加热装置,其特征在于,包括:基板;
中央部,包含:
质心;
第一座体,悬置于该基板;
第一薄膜层,设置于该第一座体上;
加热器,设置于该第一薄膜层内;以及第一连接点,位于该中央部的边缘,其中当该加热器加热该中央部时,该第一连接点产生一位移;
外围部,环绕该中央部,该外围部包含:第二座体,设置于该基板;以及第二薄膜层,设置于该第二座体上;
缝隙,环绕该中央部,其中该缝隙设置于该中央部与该外围部之间;以及第一连接部,沿第一轴线连接该第一薄膜层及该第二薄膜层,该第一连接部包含:第一内连接端,连接该第一连接点;以及第一外连接端,连接该外围部;
其中,该第一轴线通过该第一连接点,该第一轴线与连接该质心及该第一连接点的连接线不平行。
9.如权利要求8所述的微机电加热装置,其中该第一轴线为通过该第一连接点的切线。
10.如权利要求8所述的微机电加热装置,其中该第一连接点的该位移为最小位移。
11.如权利要求10所述的微机电加热装置,其中该第一连接部另包含内边及外边,该内边的长度大于该外边的长度。
12.如权利要求11所述的微机电加热装置,还包括第二连接部,其中该中央部还包含位于该边缘的第二连接点,该第二连接部连接该第二连接点及该外围部,该第一连接点与该第二连接点的连线通过该质心。
13.如权利要求8所述的微机电加热装置,还包括第二连接部及第三连接部,其中该中央部还包含位于该边缘的第二连接点及第三连接点,该第二连接部沿第二轴线连接该中央部及该外围部,该第二连接部包含第二内连接端及第二外连接端,该第二内连接端连接该第二连接点,该第二外连接端连接该外围部,该第三连接部沿第三轴线连接该中央部及该外围部,该第三连接部包含第三内连接端及第三外连接端,该第三内连接端连接该第三连接点,该第三外连接端连接该外围部,该第一连接点、该第二连接点及该第三连接点连接至该质心的多个连线彼此不重合。
14.如权利要求8所述的微机电加热装置,还包括第二连接部、第三连接部及第四连接部,其中该中央部还包含位于该边缘的第二连接点,该第三连接部沿该第一轴线连接该中央部及该外围部,该第三连接部包含第三内连接端及第三外连接端,该第三内连接端连接该第一连接点,该第三外连接端连接该外围部,该第二连接部及该第四连接部沿第二轴线连接该中央部及该外围部,该第二连接部包含第二内连接端及第二外连接端,该第二内连接端连接该第二连接点,该第二外连接端连接该外围部,该第四连接部包含第四内连接端及第四外连接端,该第四内连接端连接该第二连接点,该第四外连接端连接该外围部。
说明书 :
微机电加热装置
技术领域
背景技术
再将微机电传感器设置于电路板上且位置对应于加热器的装置,以实现对微机电传感器加
热的技术。
的电路板则因仍处于低温而未同步膨胀。如此一来,升温膨胀的电路板会向外推挤周围的
低温电路板,低温电路板受到压缩而对升温膨胀的电路板施加属于反作用力的热应力。升
温膨胀的电路板可能因受到周围热应力向内集中无法释放,而导致非预期地变形,例如翘
曲。
传感器的可靠度降低,且结构微小破坏时,例如破裂、金属剥离等,也将造成传感器稳定度
降低或甚至是失效。
发明内容
点位于中央部的一边缘。当加热器加热中央部时,第一连接点产生一位移。外围部环绕中央
部。缝隙环绕中央部。缝隙设置于该中央部与该外围部之间。第一连接部沿一轴线连接中央
部及外围部,且包含一第一内连接端及一第一外连接端。第一内连接端连接第一连接点。第
一外连接端连接外围部。轴线通过第一连接点,轴线与连接质心及第一连接点的一连接线
不平行。
行,使第一连接部以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部。当加热器加热中央部
而使第一连接点产生位移时,第一连接部能通过低的弯曲等效刚性的特性而较易形变,以
避免中央部因热应力集中而发生翘曲,进而提升设置于中央部的元件的可靠度与测量准确
度。
附图说明
具体实施方式
所揭露的内容、权利要求及附图,任何本领域中具通常知识者可轻易地理解本发明相关的
目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点,但非以任何观点限制本发明
的范畴。
例及附图的描述中所提及的上下前后方位为用以说明,而并非用以限定本发明。
涵盖中央部12的座体121的俯视尺寸及形状。中央部12的薄膜层122之内设置有加热器123。
感测元件9设置于中央部12的薄膜层122上。
12的薄膜层122及外围部13的薄膜层132。中央部12的薄膜层122、外围部13的薄膜层132、第
一连接部14及第二连接部15可原自同一层薄膜层结构。
缘。更仔细地说,第一连接点PC1的位置可定义为连结第一接触点N1与第二接触点N2的连线
N5的中点。第一接触点N1为内边14c向中央部12延伸时,内边14c与中央部12的接触点。第二
接触点N2为外边14d向中央部12延伸时,外边14d与中央部12的接触点。相同地,第二连接点
PC2的位置可定义为连结第三接触点N3与第四接触点N4的连线N6的中点。第三接触点N3为
外边15d向中央部12延伸时,外边15d与中央部12的接触点。第四接触点N4为内边15c向中央
部12延伸时,内边15c与中央部12的接触点。
连接质心C与第一连接点PC1的连接线CL1不平行。
连接线CL1对第一连接点PC1施加作用力H2。第一连接点PC1可沿连接线CL1产生位移,第一
内连接端14a随着第一连接点PC1而沿连接线CL1产生位移。
直于所述轴线的方向的作用力除以变形量的比值,正比于梁状结构的弯曲的等效刚性。在
本说明书中,梁状结构的弯曲的等效刚性可定义为弯曲等效刚性。
比值,正比于梁状结构的压缩的等效刚性或拉伸的等效刚性。在本说明书中,梁状结构的压
缩的等效刚性或拉伸的等效刚性可定义为轴向等效刚性。
等效刚性小于受压缩时的轴向等效刚性。
热膨胀时,第一内连接端14a具有垂直于轴线AL1的方向的变形量,表示第一连接部14的变
形方式有弯曲变形的情形。
央部12因热应力集中而发生翘曲。
此为限。
接点PC2。轴线AL2与连接质心C与第二连接点PC2的连接线CL2不平行。
也沿连接线CL2对第二连接点PC2施加作用力H4。第二连接点PC2可沿连接线CL2产生位移,
第二内连接端15a随着第二连接点PC2而沿连接线CL2产生位移。
热膨胀时,第二内连接端15a具有垂直于轴线AL2的方向的变形量,表示第二连接部15的变
形方式有弯曲变形的情形。
部12因热应力集中而发生翘曲。
二连接点PC2的连线也可不通过质心C。
对称。
可易于弯曲变形的特性,中央部12受热后产生的热应力因而得以释放,使中央部12较不易
产生翘曲变形。由于中央部12不易产生翘曲变形,设置于中央部12上的感测元件9(图1A)也
不易产生翘曲变形,故可提升感测元件9的可靠度与测量准确度。
线,但不以此为限。在其他实施例中,轴线也可垂直于连接线,且轴线也可为中央部的边缘
的切线。
部15’,但并非用以限制第一连接部14’及第二连接部15’的尺寸与形状。本实施例的微机电
加热装置1’与图1C所示的微机电加热装置1大致相似,但具有以下差异。
切线,但不以此为限。当中央部12’受热膨胀时,因为轴线AL1为通过第一连接点PC1的切线,
所以第一连接部14’弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第一连接部
14’的弯曲等效刚性。第一连接部14’能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步避免中央部
12’因热应力集中而发生翘曲。
切线,但不以此为限。当中央部12’受热膨胀时,因为轴线AL2为通过第二连接点PC2的切线,
所以第二连接部15’弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第二连接部
15’的弯曲等效刚性。第二连接部15’能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步避免中央部
12’因热应力集中而发生翘曲。
心C、第一连接点PC1及第二连接点PC2。第一连接点PC1及第二连接点PC2位于中央部22的边
缘。在本实施例中,中央部22的俯视形状为不规则的形状,但不以此为限。在其他实施例中,
中央部22的俯视形状也可为其他形状。
绘者为中央部22在加热后的俯视形状。相较于其他各点P1、P2、P3、P4、Pn‑1、Pn于受热后的
位移量d1、d2、d3、d4、dn‑1、dn,第一连接点PC1于受热后的位移量dC可为最小。因此,在第一
连接部24的变形的幅度为最小的情况下,可使第一连接部24施予第一连接点PC1的作用力
达到最小,因而可充分释放中央部22的热应力,避免中央部22产生翘曲。
部24以较低的弯曲等效刚性连接方式连接至中央部22。由于第一连接部24具较低的弯曲等
效刚性,故当中央部22受热后,第一连接部24较易形变,以避免中央部22因热应力集中而发
生翘曲。
行。由此,第二连接部25以较低弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部22。由于第二连接部
25具较低弯曲等效刚性,故当中央部22受热后,第二连接部25较易形变,以避免中央部22因
热应力集中而发生翘曲。
一连接部24弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第一连接部24的弯曲
等效刚性。当中央部22被加热后,第一连接部24能通过更低的弯曲等效刚性,产生更大的形
变,而更进一步避免中央部22因热应力集中而发生翘曲。在其他实施例中,轴线AL1也可不
为中央部22的边缘的切线。
点PC2的切线。
弯曲变形的特性,中央部22受热后产生的热应力因而得以释放,使中央部22较不易产生翘
曲变形。由于中央部22不易产生翘曲变形,设置于中央部22上的感测元件也不易产生翘曲
变形,故可提升感测元件的可靠度与测量准确性。
心C、第一连接点PC1及第二连接点PC2。第一连接点PC1及第二连接点PC2位于中央部32的边
缘。在本实施例中,中央部32的俯视形状为椭圆形,但不以此为限。在其他实施例中,中央部
32的俯视形状也可为其他点对称的形状,例如长方形、边数为偶数的等边多边形。边数为偶
数的等边多边形可例如有正方形、等边六边形等。
径向(连接线CL2的方向)的位移量可为最小。因此,在第一连接部34及第二连接部35沿径向
的变形的幅度为最小的情况下,即可充分释放中央部32的热应力,而具有较佳避免中央部
32翘曲的效果。
部34以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部32。由于第一连接部34具较低的弯曲
等效刚性,故第一连接部34能通过较易形变的特性,避免中央部32因热应力集中而发生翘
曲。
部35以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部32。由于第二连接部35具较低的弯曲
等效刚性,故第二连接部35能通过较易形变的特性,避免中央部32因热应力集中而发生翘
曲。
的连线也可不通过质心C。
对称。
一连接点PC1的切线,所以第一连接部34弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一
步降低第一连接部34的弯曲等效刚性。第一连接部34能通过更低的弯曲等效刚性,而更进
一步避免中央部32因热应力集中而发生翘曲。于其他实施例中,轴线AL1也可不为中央部32
的边缘的切线。
一连接点PC2的切线,所以第二连接部35弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一
步降低第二连接部35的弯曲等效刚性。第二连接部35能通过更低的弯曲等效刚性,而更进
一步避免中央部32因热应力集中而发生翘曲。在其他实施例中,轴线AL2也可不为中央部32
的边缘的切线。
特性,中央部32受热后产生的热应力因而得以释放,使中央部32较不易产生翘曲变形。由于
中央部32不易产生翘曲变形,设置于中央部32上的感测元件也不易产生翘曲变形,故可提
升感测元件的可靠度与测量准确度。
中央部42包含质心C、第一连接点PC1、第二连接点PC2及第三连接点PC3。第一连接点PC1、第
二连接点PC2及第三连接点PC3位于中央部42的边缘。
如是等边三角形、等边六边形等。
第三连接点PC3也可不配置成点对称。
44b连接外围部43。轴线AL1通过第一连接点PC1。轴线AL1与连接质心C与第一连接点PC1的
连接线CL1不平行。由此,第一连接部44以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部
42。由于第一连接部44具较低的弯曲等效刚性,故第一连接部44能通过较易形变的特性,避
免中央部42因热应力集中而发生翘曲。
受热膨胀时,因为轴线AL1为通过第一连接点PC1的切线,所以第一连接部44弯曲的变形量
(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第一连接部44的弯曲等效刚性。第一连接部44
能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步避免中央部42因热应力集中而发生翘曲。
45b连接外围部43。轴线AL2通过第二连接点PC2。轴线AL2与连接质心C与第二连接点PC2的
连接线CL2不平行。由此,第二连接部45以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部
42。由于第二连接部45具较低的弯曲等效刚性,故第二连接部45能通过较易形变的特性,避
免中央部42因热应力集中而发生翘曲。
受热膨胀时,因为轴线AL2为通过第二连接点PC2的切线,所以第二连接部45弯曲的变形量
(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第二连接部45的弯曲等效刚性。第二连接部45
能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步避免中央部42因热应力集中而发生翘曲。
46b连接外围部43。轴线AL3通过第三连接点PC3。轴线AL3与连接质心C与第三连接点PC3的
连接线CL3不平行。由此,第三连接部46以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部
42。由于第三连接部46具较低的弯曲等效刚性,故第三连接部46能通过较易形变的特性,避
免中央部42因热应力集中而发生翘曲。
受热膨胀时,因为轴线AL3为通过第三连接点PC3的切线,所以第三连接部46弯曲的变形量
(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第三连接部46的弯曲等效刚性。第三连接部46
能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步避免中央部42因热应力集中而发生翘曲。
一连接部44、第二连接部45及第三连接部46可易于弯曲变形的特性,中央部42受热后产生
的热应力因而得以释放,使中央部42较不易产生翘曲变形。由于中央部42不易产生翘曲变
形,设置于中央部42上的感测元件也不易产生翘曲变形,故可提升感测元件的可靠度与测
量准确度。
具有一缝隙50。中央部52包含质心C、第一连接点PC1及第二连接点PC2。第一连接点PC1及第
二连接点PC2位于中央部52的边缘。
及边数为偶数的等边多边形等。
二连接点PC2的连线也可不通过质心C。
对称。
接点PC1。第一外连接端54b连接外围部53。第三连接部56包含第三内连接端56a及第三外连
接端56b。第三内连接端56a连接第一连接点PC1。第三外连接端56b连接外围部53。轴线AL1
通过第一连接点PC1。轴线AL1与连接质心C与第一连接点PC1的连接线CL1不平行。由此,第
一连接部54及第三连接部56以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部52。由于第一
连接部54及第三连接部56具较低的弯曲等效刚性,故第一连接部54及第三连接部56能通过
较易形变的特性,避免中央部52因热应力集中而发生翘曲。
受热膨胀时,因为轴线AL1为通过第一连接点PC1的切线,所以第一连接部54及第三连接部
56弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第一连接部54及第三连接部56
的弯曲等效刚性。第一连接部54及第三连接部56能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步
避免中央部52因热应力集中而发生翘曲。
接点PC2。第二外连接端55b连接外围部53。第四连接部57包含第四内连接端57a及第四外连
接端57b。第四内连接端57a连接第二连接点PC2。第四外连接端57b连接外围部53。轴线AL2
通过第二连接点PC2。轴线AL2与连接质心C与第二连接点PC2的连接线CL2不平行。由此,第
二连接部55及第四连接部57以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部52。由于第二
连接部55及第四连接部57具较低的弯曲等效刚性,故第二连接部55及第四连接部57能通过
较易形变的特性,避免中央部52因热应力集中而发生翘曲。
受热膨胀时,因为轴线AL2为通过第二连接点PC2的切线,所以第二连接部55及第四连接部
57弯曲的变形量(沿径向的变形量)会增加,故可进一步降低第二连接部55及第四连接部57
的弯曲等效刚性。第二连接部55及第四连接部57能通过更低的弯曲等效刚性,而更进一步
避免中央部52因热应力集中而发生翘曲。
四连接部57可易于弯曲变形的特性,中央部52受热后产生的热应力因而得以释放,使中央
部52较不易产生翘曲变形。由于中央部52不易产生翘曲变形,设置于中央部52上的感测元
件也不易产生翘曲变形,故可提升感测元件的可靠度与测量准确度。
一连接部以较低的弯曲等效刚性的连接方式连接至中央部。而且,通过第二连接部的轴线
与连接质心及第二连接点的连接线不平行,使第二连接部以较低的弯曲等效刚性的连接方
式连接至中央部。当加热器加热中央部而使第一连接点及第二连接点产生位移时,第一连
接部及第二连接部能通过低的弯曲等效刚性的特性而较易形变,以避免中央部因热应力集
中而发生翘曲,进而提升设置于中央部的元件的可靠度与测量准确度。