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TWI720878B - 致動傳感模組 - Google Patents

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TWI720878B
TWI720878B TW109113928A TW109113928A TWI720878B TW I720878 B TWI720878 B TW I720878B TW 109113928 A TW109113928 A TW 109113928A TW 109113928 A TW109113928 A TW 109113928A TW I720878 B TWI720878 B TW I720878B
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plate
thin
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莫皓然
陳世昌
廖家淯
廖鴻信
高中偉
黃啟峰
韓永隆
蔡長諺
古暘
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研能科技股份有限公司
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Abstract

本案提供一種致動傳感模組，包含：底板，具有接腳溝渠、凹槽、出氣口及洩氣口；接腳，設置於接腳溝渠；控制晶片，設置於凹槽；隔板，疊設於底板，具有出氣開口及洩壓通孔，出氣開口與出氣口相連通，洩壓通孔與洩氣口對應；氣壓感測器，容設於出氣開口；薄型氣體傳輸裝置，設置於隔板且封蓋出氣開口及洩壓通孔；以及蓋板，設置於隔板，且具有開口供薄型氣體傳輸裝置穿設；其中，通過薄型氣體傳輸裝置將氣體輸送至出氣開口，由位於出氣開口之氣壓感測器檢測氣體的氣壓變化。

Description

致動傳感模組
本案係關於一種致動傳感模組，尤指一種能夠組接正壓負載及負壓負載，且能對氣體傳輸進行調控之致動傳感模組。
隨著科技的日新月異，氣體輸送裝置的應用上亦愈來愈多元化，舉凡工業應用、生醫應用、醫療保健、電子散熱等等，甚至近來熱門的穿戴式裝置皆可見它的踨影，可見傳統的泵浦已漸漸有朝向裝置微小化、流量極大化的趨勢。
目前的薄型氣體傳輸裝置經常用於對正壓負載打氣或是協助負壓負載洩氣，但難以對其打氣及洩氣進行調控，故如何提供一種致動傳感模組能夠將體積微型化、輕易與正壓負載或負壓負載進行組配，且能夠調控其打氣或洩氣之效率為當下需克服的難題。
本案之主要目的在於提供一種致動傳感模組，能夠組接正壓負載及負壓負載，能夠在對正壓負載打氣及負壓負載排氣時 進行調控的微型化致動傳感模組。
為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種致動傳感模組，包含：一底板，具有至少一接腳溝渠、一凹槽、一出氣口及一洩氣口；至少一接腳，設置於該至少一接腳溝渠；一控制晶片，設置於該凹槽；一隔板，疊設於該底板，具有一出氣開口及一洩壓通孔，該出氣開口與該出氣口相連通，該洩壓通孔與該洩氣口對應；一氣壓感測器，容設於該出氣開口；一薄型氣體傳輸裝置，設置於該隔板且封蓋該出氣開口及該洩壓通孔；以及一蓋板，設置於該隔板，且具有一開口供該薄型氣體傳輸裝置穿設；其中，通過該薄型氣體傳輸裝置將氣體輸送至該出氣開口，由位於出氣開口之該氣壓感測器檢測氣體的氣壓變化。
100:致動傳感模組
1:底板
11:接腳溝渠
12:凹槽
13:出氣口
14:洩氣口
2:接腳
200:正壓負載
3:控制晶片
300:負壓負載
4:隔板
41:出氣開口
42:洩壓通孔
5:氣壓感測器
6:薄型氣體傳輸裝置
61:薄型氣體泵
611:進氣板
6111:第一表面
6112:第二表面
6113:進氣孔
6114:匯流腔室
6115:進氣流道
612:共振片
6121:中心孔
6122:振動部
6123:固定部
613:致動件
6131:振動板
6131a:上表面
6131b:下表面
6131c:凸部
6132:框架
6132a:第一導電接腳
6133:連接部
6134:壓電片
6135:氣體通道
614:第一絕緣框架
615:導電框架
6151:框架部
6152:電極部
6153:第二導電接腳
616:第二絕緣框架
617:振動腔室
62:薄型閥門結構
621:第一薄板
6211:挖空區
622:閥門框架
6221:閥片容置區
623:閥門片
6231:閥孔
624:第二薄板
6241:出氣表面
6242:洩壓表面
6243:出氣凹槽
6244:出氣孔
6245:洩壓孔
6246:洩壓溝渠
7:蓋板
71:開口
第1A圖為本案致動傳感模組之立體示意圖。
第1B圖為本案致動傳感模組之分解示意圖。
第2圖為本案微型氣體傳輸裝置之立體示意圖。
第3A圖為本案薄型氣體泵之分解示意圖。
第3B圖為本案薄型氣體泵另一角度之分解示意圖。
第4A圖為本案薄型氣體泵之剖面示意圖。
第4B圖至第4D圖為本案薄型氣體泵之作動示意圖。
第5A圖為本案薄型閥門結構之分解示意圖。
第5B圖為本案薄型閥門結構另一角度之分解示意圖。
第6A圖為本案薄型氣體傳輸裝置的剖面示意。
第6B圖為本案薄型氣體傳輸裝置之出氣示意圖。
第6C圖為本案薄型氣體傳輸裝置之洩壓示意圖。
第7A圖為本案致動傳感模組之剖面示意圖。
第7B圖為本案致動傳感模組連接正壓負載之作動示意圖。
第7C圖為本案致動傳感模組連接正壓負載之洩壓示意圖。
第7D圖為本案致動傳感模組連接負壓負載之作動示意圖。
第7E圖為本案致動傳感模組連接負壓負載之洩壓示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
本案之致動傳感模組100可應用於手機、平板電腦、穿戴式裝置或任何建構以包含微處理器、RAM等零件的類似行動式電子設備。請參閱第1A圖及第1B圖，其為本案之一較佳實施例之致動傳感模組之結構示意圖。如圖所示，致動傳感模組100包含一底板1、至少一接腳2、一控制晶片3、一隔板4、一氣壓感測器5、一薄型氣體傳輸裝置6及一蓋板7。
底板1具有至少一接腳溝渠11、一凹槽12、一出氣口13、一洩氣口14，於本實施例中，接腳溝渠11的數量為8個，分別排列於底板的兩側，但不以此為限，出氣口13、洩氣口14間隔設 置，而凹槽12位於出氣口13與洩氣口14之間，接腳2與接腳溝渠11對應，於本實施例中其數量為8個，分別容置於接腳溝渠11內，控制晶片3容設於凹槽12內，且透過打線方式(未圖示)電連接接腳2，以透過接腳2對外電性連接；隔板4疊設於底板1且具有一出氣開口41及一洩壓通孔42，出氣開口41位於出氣口13及凹槽12上方，並與兩者相通，洩壓通孔42對應設置於洩氣口14上方，且與其相連通，氣壓感測器5容設於出氣開口41內及位於控制晶片3的上方，以與其電性連接，並且檢測通過出氣開口41的氣體的氣壓及流量；薄型氣體傳輸裝置6設置於隔板4且封蓋出氣開口41及洩壓通孔42，蓋板7則設置於隔板4，且具有一開口71，開口71供薄型氣體傳輸裝置穿設其中，薄型氣體傳輸裝置6啟動後，將開始汲取氣體進入出氣開口41，位於出氣開口41內的氣壓感測器5即開始檢測通過出氣開口41的氣壓及流量。
請參閱第2圖，薄型氣體傳輸裝置6，包含一薄型氣體泵61及一薄型閥門結構62，薄型氣體泵61疊設於薄型閥門結構62上。
請參閱第3A圖及第3B圖，薄型氣體泵61包含一進氣板611、一共振片612、一致動件613、一第一絕緣框架614、一導電框架615及一第二絕緣框架616；進氣板611具有一第一表面6111、第二表面6112、複數個進氣孔6113、一匯流腔室6114及複數個進氣流道6115。第一表面6111與第二表面6112為相互對應的兩表面。複數個進氣孔6113於本實施例中其數量為4個，但不以此為限，分別由第一表面6111貫穿至第二表面6112。匯流腔 室6114則由第二表面6112凹陷形成，且位於第二表面6112中央。複數個進氣流道6115其數量與位置與進氣孔6113相對應，故於本實施例中其數量同樣為4個。進氣流道6115的一端分別與對應之進氣孔6113連通，另一端則分別連通至匯流腔室6114，使得氣體分別由自進氣孔6113進入後，會通過其對應的進氣流道6115，最後匯聚於匯流腔室6114內。
共振片612結合於進氣板611的第二表面6112，共振片612包含一中心孔6121、振動部6122及一固定部6123，中心孔6121於共振片612的中心位置穿透形成，振動部6122位於中心孔6121的周緣區域，固定部6123位於振動部6122的外緣，共振片612透過固定部6123與進氣板611結合。當共振片612結合至進氣板611時，中心孔6121、振動部6122將與進氣板611的匯流腔室6114垂直對應。
致動件613結合至共振片612，致動件613包含一振動板6131、一框架6132、複數個連接部6133、一壓電片6134及複數個氣體通道6135。振動板6131呈一正方形態樣。框架6132為一方型外框環繞於振動板6131的外圍，且具有一第一導電接腳6132a，第一導電接腳6132a自框架6132的外圍沿水平方向延伸。複數個氣體通道6135則於振動板6131、框架6132及複數個連接部6133之間。其中，致動件613透過框架6132結合至共振片612的固定部6123，複數個連接部6133於本實施例中其數量為4個，但不以此為限。連接部6133分別連接於振動板6131與框架6132之間，以彈性支撐振動板6131。壓電片6134其形狀與面積 與振動板6131相對應，於本實施例中，壓電片6134亦為正方形態樣，其邊長小於或等於振動板6131的邊長，且貼附於振動板6131。此外，振動板6131具有相對的兩表面：一上表面6131a及一下表面6131b，上表面6131a上具有一凸部6131c，而壓電片6134則是貼附於下表面6131b。
第一絕緣框架614、第二絕緣框架616其外型與致動件613的框架6132相同，皆為方形框架。導電框架615包含一框架部6151、一電極部6152及一第二導電接腳6153，框架部6151其形狀與第一絕緣框架614、第二絕緣框架616相同為方形框架，電極部6152自框架部6151內側向中心延伸，第二導電接腳6153由框架部6151的外周水平方向延伸；其中，第一絕緣框架614結合至致動件613，導電框架615結合第一絕緣框架614，第二絕緣框架616結合導電框架615。
請參閱第4A圖及第3A圖，第4A圖為薄型氣體泵的剖面示意圖。進氣板611、共振片612、致動件613、第一絕緣框架614、導電框架615及第二絕緣框架616依序堆疊，共振片612與振動板6131之間形成一振動腔室617。此外，導電框架615的電極部6152將抵觸致動件613的壓電片6134且電性連接，使得致動件613的第一導電接腳6132a與導電框架615的第二導電接腳6153可對外接收驅動訊號(包含驅動電壓及驅動頻率)，並將驅動訊號傳送至壓電片6134，於本實施例中，第一導電接腳6132a及第二導電接腳6153可透過打線方式電連接至控制晶片3，由控制晶片3調控薄型氣體傳輸裝置6。
薄型氣體泵61的作動請參考第4B圖至第4D圖，壓電片6134收到驅動訊號後，因壓電效應開始產生形變，進而帶動振動板6131上下位移。請先參閱第4B圖，當振動板6131向下位移時，帶動共振片612的振動部6122向下移動，使得匯流腔室6114的容積增加，開始通過進氣孔6113、進氣流道6115汲取外部的氣體進入至匯流腔室6114內。再如第4C圖所示，振動板6131被壓電片6134向上帶動時，會將振動腔室617內的氣體由中心向外側推動，推至氣體通道6135，以通過氣體通道6135向下導送，同時共振片612會向上移動，推擠匯流腔室6114內的氣體通過中心孔6121向下傳輸。最後如第4D圖所示，當振動板6131向下位移復位時，同步帶動共振片612的振動部6122向下移動，振動部6122接近振動板6131的凸部6131c，推動振動腔室617的氣體向外移動，以進入氣體通道6135，且由於振動部6122向下位移，使得匯流腔室6114的容積大幅提升，進而由進氣孔6113、進氣流道6115吸取外部的氣體進入匯流腔室6114內，不斷重複以上動作，將氣體持續的向下傳輸至薄型閥門結構62。
請參閱第5A圖至第5B圖所示，第5A圖為薄型閥門結構62的分解示意圖，第5B圖為薄型閥門結構62另一角度的分解示意圖。薄型閥門結構62包含一第一薄板621、一閥門框架622、一閥門片623及一第二薄板624。
第一薄板621具有一挖空區6211。閥門框架622具有一閥片容置區6221。閥門片623設置於閥片容置區6221內且具有一閥孔 6231，閥孔6231與挖空區6211錯位。其中，閥片容置區6221的形狀與閥門片623的形狀相同，供閥門片623固定及定位。
第二薄板624具有一出氣表面6241、一洩壓表面6242、一出氣凹槽6243、一出氣孔6244、一洩壓孔6245及一洩壓溝渠6246。出氣表面6241與洩壓表面6242為兩相對表面。出氣凹槽6243自該出氣表面6241凹陷形成，且與第一薄板621的挖空區6211部分錯位。出氣孔6244自出氣凹槽6243朝洩壓表面6242挖空，且出氣孔6244位置與閥門片623的閥孔6231對應。此外，出氣孔6244的孔徑大於閥孔6231的孔徑。洩壓孔6245與出氣凹槽6243間隔設置。洩壓溝渠6246自該洩壓表面6242凹陷，且一端與洩壓孔6245相連通，另一端延伸至第二薄板624的邊緣。其中，第二薄板624的出氣凹槽6243的形狀與第一薄板621的挖空區6211的形狀可為相同形狀，且可相互對應。
上述之第一薄板621、閥門框架622及第二薄板624皆為金屬材質，於一實施例中，可為相同的金屬材質，如不鏽鋼。
請參閱第6A圖，第6A圖為本案薄型氣體傳輸裝置的剖面示意圖。薄型閥門結構62的第一薄板621、閥門框架622及第二薄板624依序堆疊固定。閥門片623容設於閥門框架622的閥片容置區6221內，而薄型閥門結構62結合第二絕緣框架616，使薄型氣體泵61疊置於薄型閥門結構62上。當薄型氣體泵61傳輸氣體至薄型閥門結構62時，如第6B圖所示，氣體進入第一薄板621的挖空區6211，並推動閥門片623，此時，位於出氣凹槽6243上方的閥門片623部分區域將被向下推動，使氣體進入出 氣凹槽6243內，並通過閥孔6231及第二薄板624的出氣孔6244排出；第6C圖為薄型閥門結構62的洩壓示意圖。當薄型氣體傳輸裝置6停止傳輸氣體時，即開始通過薄型閥門結構62進行洩壓動作，如第6C圖所示，氣體將從出氣孔6244回傳至第二薄板624，同時將閥門片623向上推動，此時閥門片623的閥孔6231將頂底於第一薄板621而封閉，且位於第一薄板621的挖空區6211的閥門片623部分區域將被向上推動，氣體將由出氣凹槽6243進入挖空區6211，且在通過洩壓孔6245及洩壓溝渠6246排出氣體，完成洩壓動作。
請參閱第7A圖，薄型氣體傳輸裝置6的出氣孔6244通過隔板4的出氣開口41與底板1的出氣口13相連通，洩壓孔6245通過隔板4的洩壓通孔42連通於底板1的洩氣口14，值得注意的是，請繼續參閱第7B圖，本案的致動傳感模組100可連接一正壓負載200，正壓負載200連接底板1的出氣口13，當薄型氣體傳輸裝置6開始作動後，將氣體輸送至正壓負載200內，對正壓負載200進行填充氣體的動作，並且由出氣開口41內的氣壓感測器5取得傳送至正壓負載200氣體的氣壓值及流量，以對薄型氣體傳輸裝置6進行調整，請再參閱第7C圖，當正壓負載200需要進行洩壓動作時，薄型氣體傳輸裝置6停止作動，並由其薄型閥門結構62協助洩壓動作，由洩氣口14將氣體排出。
請再參閱第7D圖，本案的致動傳感模組100亦可連接一負壓負載300，負壓負載300連接於薄型氣體傳輸裝置6的進氣孔6113，當薄型氣體傳輸裝置6開始作動後，便開始由負壓負載 300汲取氣體，再由出氣口13將氣體排出，進入致動傳感模組100內的氣體由氣壓感測器5取得其氣壓值及其流量，以進一步對薄型氣體傳輸裝置6進行調控，而當薄型氣體傳輸裝置6停止作動後，便如第7E圖所示，透過薄型閥門結構62協助洩壓動作，並且防止氣體回流。
上述之正壓負載200及負壓負載300可為一氣囊、一氣袋或一氣瓶、氣罐等可填裝氣體之容器。
本案的致動傳感模組100可為標準模組化IC，其中底板1、隔板4及蓋板7皆可為IC封裝之殼體，將薄型氣體傳輸裝置6於IC封裝時嵌設其中；值得注意的是，本案的致動傳感模組100可為長度低於20mm、寬度低於18mm、高度低於5mm的IC晶片。
綜上所述，本案所提供之致動傳感模組，正壓負載或是負壓負載的氣囊或氣瓶皆可以使用，且無論是正壓負載或是負壓負載都可以透過氣壓感測器來檢測，以進一步調控薄型氣體傳輸裝置，值得注意的是，本案的致動傳感模組將薄型氣體傳輸裝置嵌設置IC封裝內，使IC具備氣體輸送之功能，此外，控制晶片能夠被與通過出氣開口的氣體進行熱交換，達到散熱的功效，爰依法提出申請。
本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
100:致動傳感模組
1:底板
11:接腳溝渠
12:凹槽
13:出氣口
14:洩氣口
2:接腳
3:控制晶片
4:隔板
41:出氣開口
42:洩壓通孔
5:氣壓感測器
6:薄型氣體傳輸裝置
7:蓋板
71:開口

Claims (15)

  1. 一種致動傳感模組，包含： 一底板，具有至少一接腳溝渠、一凹槽、一出氣口及一洩氣口； 至少一接腳，設置於該至少一接腳溝渠； 一控制晶片，設置於該凹槽； 一隔板，疊設於該底板，具有一出氣開口及一洩壓通孔，該出氣開口與該出氣口相連通，該洩壓通孔與該洩氣口對應； 一氣壓感測器，容設於該出氣開口； 一薄型氣體傳輸裝置，設置於該隔板且封蓋該出氣開口及該洩壓通孔；以及 一蓋板，設置於該隔板，且具有一開口供該薄型氣體傳輸裝置穿設； 其中，通過該薄型氣體傳輸裝置將氣體輸送至該出氣開口，由該出氣開口之該氣壓感測器檢測氣體的氣壓變化。
  2. 如請求項1所述之致動傳感模組，其中該氣壓感測器位於該控制晶片上方。
  3. 如請求項1所述之致動傳感模組，其中該出氣口連接一正壓負載。
  4. 如請求項3所述之致動傳感模組，其中該正壓負載為一氣囊。
  5. 如請求項3所述之致動傳感模組，其中該正壓負載為一氣瓶。
  6. 如請求項1所述之致動傳感模組，其中該薄型氣體傳輸裝置連接一負壓負載。
  7. 如請求項6所述之致動傳感模組，其中該負壓負載為一氣囊。
  8. 如請求項6所述之致動傳感模組，其中該負壓負載為一氣瓶。
  9. 如請求項1所述之致動傳感模組，其中該薄型氣體傳輸裝置，包含： 一薄型氣體泵，包含： 一進氣板，具有： 一第一表面； 一第二表面，與該第一表面相對； 複數個進氣孔，分別由該第一表面貫穿至該第二表面； 一匯流腔室，自該第二表面凹陷形成，且位於該第二表面中央；以及 複數個進氣流道，自該第二表面凹陷形成，其一端分別連接該些進氣孔，另一端連接至該匯流腔室； 一共振片，結合至該第二表面，具有： 一中心孔，位於該共振片中央處； 一振動部，位於該中心孔周緣，並與該匯流腔室對應；以及 一固定部，位於該振動部外緣，且該共振片透過該固定部結合至該進氣板； 一致動件，結合至該共振片的該固定部； 一第一絕緣框架，結合該致動件； 一導電框架，結合該第一絕緣框架；以及 一第二絕緣框架，結合該導電框架；以及 一薄型閥門結構，結合該第二絕緣框架，具有： 一第一薄板，具有一挖空區； 一閥門框架，具有一閥片容置區； 一閥門片，設置於該閥片容置區內，具有一閥孔，該閥孔與該挖空區錯位；以及 一第二薄板，具有： 一出氣表面； 一洩壓表面，與該出氣表面相對； 一出氣凹槽，自該出氣表面凹陷，並與該第一薄板的該挖空區部分錯位； 一出氣孔，自該出氣凹槽朝該洩壓表面挖空，此外，該出氣孔與該閥孔對應設置； 一洩壓孔，與該出氣凹槽間隔設置；以及 一洩壓溝渠，自該洩壓表面凹陷，並與該洩壓孔相連通； 其中，該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板依序堆疊固定。
  10. 如請求項9所述之致動傳感模組，其中該致動件包含： 一振動板，呈一正方形； 一框架，環繞於該振動板的外圍； 複數個連接部，分別連接於該振動板與該框架之間，以彈性支撐該振動板；以及 一壓電片，形狀與面積與該振動板對應，且貼附於該振動板。
  11. 如請求項9所述之致動傳感模組，該出氣孔其孔徑大於該閥孔的孔徑。
  12. 如請求項9所述之致動傳感模組，該第一薄板、該閥門框架及該第二薄板皆為一金屬材質。
  13. 如請求項12所述之致動傳感模組，該金屬材質為一不銹鋼材質。
  14. 如請求項9所述之致動傳感模組，其中該挖空區與該出氣凹槽形狀相同。
  15. 如請求項9所述之致動傳感模組，其長度低於20mm、寬度低於18mm、高度低於5mm。
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