(57)【要約】【課題】マイクロリアクタなどで用いることができる小形ポンプに好適な小形ヒータを実現する。【解決手段】ほぼ円柱状の電気絶縁性合成樹脂製ヒータ本体２の端面３に、線幅Ｌ１＝５〜３０μｍの発熱用溝６５を、スタンパ１７を備えたトランスファー成形によって転写し、ヒータ本体２の外周面には、発熱用溝６５に連なる端面３の電力供給用溝６６，６７から延びる電力供給用溝６８，６９を形成する。こうして得られたヒータ本体２に金属めっきを施して、銅の導電膜７２を施し、研磨によって発熱用溝６５および電力供給用溝６６〜６９に形成された導電膜以外の導電膜を消失させる。発熱用溝６５に、高精度で微細な発熱用導電膜４が形成され、また電力供給用溝６６〜６９に、電力供給用導電膜６〜９，１１，１２が形成される。一対の小形ヒータ１ａ，１ｂを、吸入逆止弁および吐出逆止弁の代りにそれぞれ用いることができる。【選択図】      図１
2004214030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線パターンに沿って発熱用溝が形成され、その発熱用溝の幅が５〜３０μｍである電気絶縁性合成樹脂製ヒータ本体と、
発熱用溝に設けられ、ヒータ本体の表面に沿って外方に臨む発熱用導電膜とを含むことを特徴とする小形ヒータ。
【請求項２】
発熱用導電膜は、金属めっき層であることを特徴とする請求項１記載の小形ヒータ。
【請求項３】
ヒータ本体は、ほぼ棒状であり、
ヒータ本体の軸線に垂直な端面に、発熱用溝が形成され、
その発熱用溝に、発熱用導電膜が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の小形ヒータ。
【請求項４】
ヒータ本体の前記軸線に沿って延びる外周面に、前記発熱用溝に連なる電力供給用溝が形成され、
この電力供給用溝に、前記発熱用導電膜と電気的に接続された電力供給用導電膜が形成されることを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載の小形ヒータ。
【請求項５】
発熱用導電膜を含む第１配線パターンおよび第１配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第２配線パターンと凹凸が逆のパターンを有するスタンパを備える第１型を作成するステップと、
第２配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第３配線パターンと凹凸が逆のパターンが、軸線方向に延びて形成される筒状の第２型を作成するステップと、第１および第２型によって形成される空間に、合成樹脂を注入して成形し、第１配線パターンに対応する発熱用溝およびそれに連なり第２配線パターンに対応する電力供給用溝と、その第２配線パターンに連なり第３配線パターンに対応する電力供給用溝が形成されたヒータ本体を作成する成形ステップと、
ヒータ本体の少なくとも発熱用溝と電力供給用溝とが形成された領域全体にわたって、導電膜を形成するステップと、
発熱用溝と電力供給用溝以外の導電膜が消失するまで研磨して第１、第２および第３配線パターンを形成するステップとを含むことを特徴とする小形ヒータの製造方法。
【請求項６】
第２型は、その第２型の軸線方向の途中で分離可能であり、
第２型の第１型寄りの部分３５は、第１型に固定され、
前記成形ステップでは、第２型を前記分離可能な部分７１で一体化した状態で、前記空間に合成樹脂を注入して成形し、
その後、第２型を分離して、前記空間から、成形されたヒータ本体を取出すことを特徴とする請求項５記載の小形ヒータの製造方法。
【請求項７】
発熱用導電膜を含む第１配線パターンおよび第１配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第２配線パターンと凹凸が逆のパターンを有するスタンパを備える第１型と、
第２配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第３配線パターンと凹凸が逆のパターンを有する筒状の第２型であって、この第２型は、第２型の軸線方向の途中で分離可能であり、第２型の第１型寄りの部分３５は、第１型に固定される第２型とを含むことを特徴とする小形ヒータ製造用金型。
【請求項８】
請求項５または６に記載の方法によって製造されたことを特徴とする小形ヒータ。
【請求項９】
熱によって可逆的に粘度が変化する流体を輸送する小形ポンプにおいて、
入口と、出口と、これらの入口と出口との間に流体を貯留する貯留空間とを有し、貯留空間に臨む少なくとも一部分は、貯留空間の容積が変化するように変位自在であるポンプ本体と、
ポンプ本体の前記変位自在な部分を変位駆動する手段と、
入口と出口とに、それぞれ配置される請求項１〜４のうちの１つに記載の小形ヒータと、
各小形ヒータへの電力供給／遮断と同期して、変位駆動手段を動作する制御手段とを含むことを特徴とする小形ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来からマイクロマシン工法に代えて製造される小形ヒータ、その製造方法、その製造のために用いられる金型および小形ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロマシン工法で製作されるマイクロポンプと呼ばれる小形ポンプは、サイズがマイクロ単位（１０−６ｍ）のため、一般的な回転翼すなわちインペラを用いたターボ型ポンプや弁、すなわちバルブを用いたピストンシリンダによる容積型ポンプなどの立体的なポンプは、機構構成が複雑であり、小形ポンプとしては、製作することができない。そのため、機械的に動く回転翼および弁を持たないバルブレスポンプの開発が進んでいる（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１７は、バルブレスポンプの原理を示す断面図である。このポンプでは、液体５０の粘性は、温度が上がると小さくなる現象を利用する。バルブレスポンプはバルブの代わりとなる部分、すなわち、ポンプの入口５１、出口５２を、部材５４，５５によって加熱、冷却することで、バルブの機能を果たす構造を持つ。
ポンプの入口５１と出口５２の流路内の液体を交互に加熱、冷却することで、いずれか一方が他方より流れやすくなる。この状態で、ポンプを高速で動かし、たとえば圧電アクチュエータ５３などで圧力変動を起こすと、ポンプの入口、出口で流れが発生する。加熱のタイミングを変えれば、入口、出口が容易に反転することが可能となる。
【０００４】
図１８は、図１７の先行技術のバルブレスポンプの製作方法の一例を示す図である。図１８（１）のようにフォトレジストが塗ってあるシリコン基板４１上にポンプ形状をデザインしたマスク４２を置いてＵＶ（紫外線）光４３を用いて露光、必要な部分をエッチングし、シリコン基板上のレジストを除去し、ポンプとなる部分と流路溝を持った基板４４を作る。このとき、ポンプの周囲にバルブと同じ働きをさせる溝には、ヒータとヒータの電極となる部分が必要となり、図１８（２）のようにヒータの部分には、溝の中に仕切り部分４５が製作される。ヒータと触れる液体は接触面積が小さければ小さいほど、熱効率は良いから、ヒータの役割を果たす仕切りの部分は、溝としてのクリアランスは狭く製作される。
【０００５】
ヒータは電気を流して加熱するので、ヒータ部分となる部分には、ＣＶＤ（化学的気相成長法）を用いて導電材をドーピングする。このときドーピング材にはホウ素が用いられる。ドーピングの処方は、マスク４６を、加工すべきシリコン基板４４のドーピングしたい部分上に置き、図１８（３）のようにＣＶＤで処理し、その後、マスクを除去して図１８（４）の参照符４７のように完成する。
【０００６】
次に、図１８（５）のようにシリコン基板４７を、液の注入口５６と取り出し口５７を取り付けたガラス基板４８と貼り合わせ、図１８（６）のように溝を封止して参照符４９の基板を得る。最後にシリコン基板の裏側を図１７で見られるようなポンプ部分５８となる個所をエッチング、薄膜化し、そこに圧電アクチュエータ５３を貼り付けて完成する。
【０００７】
【非特許文献１】
「Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｓｍａｒｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  ＭＥＭＳ」，（１９７７），Ｖｏｌ．３２４２  ｐ．３６４−３７１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような、従来の構成では、ヒータとなる部分には加工材料に対してドーピングを行ったり、ドーピングを行う専用のマスクが必要であり、前工程が複雑である。また、ヒータ部分はシリコン基板の中に組み込まれるので、ヒータ部分がオーバロード、ハンドリングの振動等何らかの形で断線した場合、ヒータ単体の交換というわけにいかず、ポンプそのものが廃棄となる。その結果、マイクロマシンで加工するデバイスは、単価が高いにもかかわらず、信頼性が低いものとなってしまう。また、この先行技術は、マイクロマシンテクノロジーの方針である環境汚染の問題を解決するために、再利用を促進するという考え方に反する。
【０００９】
さらに、既存のファインパターン技術で外付けのヒータを製作したとしても、接触させる部分の面積に対し、ガラスを通して伝えられる熱量は大きなものが要求される。これを満足するためには、ヒータに大電流を流すことになるが、現在の微細加工の方法では、断面積のアスペクトが小さく大電流を流すことに不向きである。
【００１０】
また、アスペクト比が大きくとれたぶ厚い構成としても、熱効率の関係から、ガラス接触面との平坦度を要求されるため、配線完成後にソルダレジストを塗る従来工程では、ヒータ側の平坦度に凹凸ができてしまい、完全にガラス面と接触させるのは難しい。
【００１１】
また、微細配線を施すプロセスは、サブストラクト法やアデイテイブ法と呼ばれるフォトリソ法をフレキシブル基板上へ適用するため、完成後、これらをヒータ取り付け用治具に何らかの形で貼り付けなくてはならず、反りや貼り付け時のエアかみこみ等に起因して、貼り付けの際の平面度が問題となる。
【００１２】
本発明の目的は、高精度であり、しかも上記のような問題を解決できる構成を実現することができ、さらに小形化が容易である小形ヒータを提供し、さらにその小形ヒータの製造方法、その製造方法に用いられる金型および小形ヒータを用いる小形ポンプを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面に配線パターンに沿って発熱用溝が形成され、その発熱用溝の幅が５〜３０μｍである電気絶縁性合成樹脂製ヒータ本体と、
発熱用溝に設けられ、ヒータ本体の表面に沿って外方に臨む発熱用導電膜とを含むことを特徴とする小形ヒータである。
【００１４】
また本発明は、発熱用導電膜は、金属めっき層であることを特徴とする。
本発明に従えば、マイクロリアクタなどに用いられるバルブレスポンプなどの小形ポンプに好適な小形ヒータを実現することができる。この小形ヒータは、ヒータ本体の発熱用溝に発熱用導電膜が設けられて構成され、発熱用溝、したがって発熱用導電膜の線幅Ｌ１は、５〜３０μｍであり、発熱用導電膜の線幅Ｌ１に対する厚みＳ１の比であるアスペクト比（＝Ｓ１／Ｌ１）は、たとえば０．３〜３であってもよく、電流を増やすことが容易な、高密度で微細な発熱用導電膜をヒータ本体に形成することができる。
【００１５】
ヒータ本体を構成する電気絶縁性合成樹脂は、熱硬化性合成樹脂であるたとえばエポキシ樹脂であってもよく、熱可塑性合成樹脂であるたとえばポリイミド樹脂などであってもよい。このヒータ本体の表面に、配線パターンに沿って形成された発熱用溝に、発熱用導電膜が設けられる。発熱用導電膜は、たとえば銅などから成り、金属めっきによって形成されてもよく、そのほかの手法、たとえば蒸着などによって形成されてもよい。
【００１６】
発熱用導電膜は、ヒータ本体の前記表面に沿って外方に臨み、たとえばヒータ本体の前記ヒータと発熱用導電膜の表面とは一平面内に存在するように、すなわち面一に、形成されてもよく、あるいはまたヒータ表面が湾曲した形状を有するとき、そのヒータ表面の湾曲した形状に沿って発熱用導電膜の表面が形成されてもよい。
【００１７】
また本発明は、ヒータ本体は、ほぼ棒状であり、
ヒータ本体の軸線に垂直な端面に、発熱用溝が形成され、
その発熱用溝に、発熱用導電膜が設けられることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、ヒータ本体の前記軸線に沿って延びる外周面に、前記発熱用溝に連なる電力供給用溝が形成され、
この電力供給用溝に、前記発熱用導電膜と電気的に接続された電力供給用導電膜が形成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、ヒータ本体は、たとえばほぼ円柱状などのほぼ棒状であり、その端面に発熱用溝が形成され、さらにそのヒータ本体の軸線に直角な断面がたとえば円形である外周面に、前記発熱用溝に形成された発熱用導電膜と電気的に接続された電力供給用導電膜が形成される。ヒータ本体の側面である外周面に形成された電力供給用導電膜から電力が供給されて、端面に設けられた発熱用導電膜がジュール熱を発生する。こうして小形のヒータが構成される。小形ヒータは、たとえば直径Ｄ１＝５ｍｍ、長さＬＧ１＝５ｍｍなどの全体の形状が円柱状であってもよい。
【００２０】
また本発明は、発熱用導電膜を含む第１配線パターンおよび第１配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第２配線パターンと凹凸が逆のパターンを有するスタンパを備える第１型を作成するステップと、
第２配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第３配線パターンと凹凸が逆のパターンが、軸線方向に延びて形成される筒状の第２型を作成するステップと、第１および第２型によって形成される空間に、合成樹脂を注入して成形し、第１配線パターンに対応する発熱用溝およびそれに連なり第２配線パターンに対応する電力供給用溝と、その第２配線パターンに連なり第３配線パターンに対応する電力供給用溝が形成されたヒータ本体を作成する成形ステップと、
ヒータ本体の少なくとも発熱用溝と電力供給用溝とが形成された領域全体にわたって、導電膜を形成するステップと、
発熱用溝と電力供給用溝以外の導電膜が消失するまで研磨して第１、第２および第３配線パターンを形成するステップとを含むことを特徴とする小形ヒータの製造方法である。
【００２１】
本発明に従えば、発熱用導電膜が設けられるべき発熱用溝を含む微細な第１配線パターンおよび電力供給用導電膜の第２配線パターンを、スタンパ上に作って第１型を作成する。この発熱用導電膜に第２配線パターンの電力供給用導電膜を介して電力を供給するためのもう１つの電力供給用導電膜が形成されるべき電力供給用溝に対応した第３配線パターンが内周面に形成された筒状の第２型を作成する。こうして第１型と第２型とによって形成される空間に、合成樹脂を注入して成形し、樹脂成形体の端面に、スタンパによって発熱用溝が形成されるとともに、この発熱用溝に連なって樹脂成形体の側面である外周面に電力供給用溝が形成される。前記成形は、トランスファー成形、射出成形などによって実現され、スタンパに形成された微細な第１配線パターンが、樹脂成形体の端面に忠実に転写される。
【００２２】
ヒータ本体の少なくとも発熱用溝と電力供給用溝とが形成された領域全体に、たとえばヒータ本体の全面にわたって、導電膜をめっきまたは蒸着などによって形成し、その後、研磨によって導電膜が溝内のみに存在し、溝以外の導電膜を消失させる。こうして微細な発熱用導電膜を、断線、短絡などを生じることなく、歩留りよく、製造することができる。また研磨によって、ヒータ本体の端面と発熱用導電膜とを同一面として平坦化することができ、小形ヒータの小形ポンプなどへの実装が容易である。
【００２３】
また本発明は、第２型は、その第２型の軸線方向の途中で分離可能であり、
第２型の第１型寄りの部分３５は、第１型に固定され、
前記成形ステップでは、第２型を前記分離可能な部分７１で一体化した状態で、前記空間に合成樹脂を注入して成形し、
その後、第２型を分離して、前記空間から、成形されたヒータ本体を取出すことを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、発熱用導電膜を含む第１配線パターンおよび第１配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第２配線パターンと凹凸が逆のパターンを有するスタンパを備える第１型と、
第２配線パターンに連なる電力供給用導電膜の第３配線パターンと凹凸が逆のパターンを有する筒状の第２型であって、この第２型は、第２型の軸線方向の途中で分離可能であり、第２型の第１型寄りの部分３５は、第１型に固定される第２型とを含むことを特徴とする小形ヒータ製造用金型である。
【００２５】
本発明に従えば、第１および第２型内で成形されたヒータ本体を、これらの第１および第２型から開放して取外す際、ヒータ本体の端面に形成された高精度の微細な発熱用溝の公差が大きくなるおそれを回避するために、第２型の軸線方向の途中で、第２型を分離可能とする。これによって、成形されたヒータ本体の側面である外周面に形成された電力供給用溝において、第２型が分離されることになり、第１および第２型によって形成された空間からヒータ本体が取出される。
こうして精密な成形が必要な発熱用溝の公差を小さくすることができ、公差の重要性が低い電力供給用溝の位置で、前述のように第２型を分離可能とする。
【００２６】
また本発明は、前述の方法によって製造されたことを特徴とする小形ヒータである。
本発明に従えば、高精度の発熱用導電膜を有する小形ヒータが製造される。
【００２７】
また本発明は、熱によって可逆的に粘度が変化する流体を輸送する小形ポンプにおいて、
入口と、出口と、これらの入口と出口との間に流体を貯留する貯留空間とを有し、貯留空間に臨む少なくとも一部分は、貯留空間の容積が変化するように変位自在であるポンプ本体と、
ポンプ本体の前記変位自在な部分を変位駆動する手段と、
入口と出口とに、それぞれ配置される前述の小形ヒータと、
各小形ヒータへの電力供給／遮断と同期して、変位駆動手段を動作する制御手段とを含むことを特徴とする小形ポンプである。
【００２８】
本発明に従えば、マイクロリアクタなどのバルブレスポンプなどとして実施することができるマイクロポンプと呼ぶことができる小形ポンプが実現される。小形ヒータは、入口の吸入逆止弁および出口の吐出逆止弁としての働きを果たす。
小形ヒータの発熱用導電膜に電力を供給して発熱を行うことによって、流体の粘度が低下し、開弁状態と同様な状態が達成され、またその発熱用導電膜に供給する電力を遮断することによって、流体の粘度が可逆的に高くなり、閉弁状態を達成することができる。こうして入口と出口とにそれぞれ設けられた各小形ヒータの発熱用導電膜への電力の供給／遮断と変位駆動手段によるポンプ本体の貯留空間の容積の変化との同期によって、入口から出口に流体を圧送供給することができ、あるいはまたこの同期動作を変化することによって、出口から入口への流体の逆方向の圧送供給も可能となる。さらに小形ヒータをポンプ本体とは着脱可能とすることによって、小形ヒータがたとえば断線などによって故障しても、容易に交換することができ、小形ポンプ全体を廃棄せずに、修理して再使用することが容易であり、長期間にわたって使用が可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の一部を簡略化して示す斜視図である。小形ヒータ１は基本的に、ほぼ直円柱状のヒータ本体２の一端面３に形成された発熱用導電膜４と、ヒータ本体２の側面である外周面５に形成された電力供給用導電膜６，７とを含む。発熱用導電膜４の両端部は、端面３において電力供給用導電膜８，９；１１，１２を介して、外周面５の電力供給用導電膜６，７に電気的に接続される。図解の便宜のために図１では、導電膜７，１２の一部に斜線を施して示す。
【００３０】
電力供給用導電膜８，１１は、端面３の半径方向に延び、その半径方向内方端は、発熱用導電膜４に電気的に接続される。電力供給用導電膜９，１２は端面３の周方向に沿って、ヒータ本体２の軸線１４まわりにたとえば９０度にわたって円弧状に延び、前述の電力供給用導電膜８，１１の半径方向外方端に電気的に接続される。この円弧状の電力供給用導電膜９，１２は、電力供給用導電膜６，７の前記端面３寄りの端部に電気的に接続される。発熱用導電膜４は、３つの平行な直線部分２６と、これらの直線部分２６の端部を直線部分２６とは垂直方向に連結する連結部分２７とを含む。
【００３１】
図２は小形ヒータ１の一端面３側から見た全体の斜視図であり、図３は小形ヒータ１の他端面１３側から見た全体の斜視図である。前述のように小形ヒータ１の直径Ｄ１は、たとえば５ｍｍであり、長さＬＧ１は、たとえば１００ｍｍであってもよい。このような小形ヒータ１は、後述の図１２および図１３に示される小形ポンプ１５において、参照符１ａ，１ｂのように用いられる。参照符１ａ，１ｂを、総括的に参照符１で示す。
【００３２】
図４は、小形ヒータ１の製造方法を示すフローチャートである。図４のステップａ１では先ず、ヒータ本体２の端面３に形成される発熱用導電膜４と電力供給用導電膜８，９；１１，１２の第１および第２配線パターンと凹凸が逆のパターンを有するスタンパ１７（次の図５参照）を製造する。
【００３３】
図５は、スタンパ１７を製造するための方法を説明するための断面図である。
図５（１）に示されるように、洗浄した平面度、平行度のよいガラス基板１８の一表面に、フォトレジスト１９を塗布する。
【００３４】
次に図５（２）に示されるように微細な配線パターンが描写されたフォトマスク２１を通して、ＵＶ（紫外線）ランプ２２を用いて露光を行い、レジスト１９上に配線パターンを焼き付ける。この配線パターンというのは、前述の発熱用導電膜４と電力供給用導電膜８，９；１１，１２とに対応するパターンである。
【００３５】
図５（３）に示されるようにフォトレジスト１９を現像して感光部２３を除去する。図５（４）に示されるように、現像されたフォトレジスト１９および感光部２３から露出したガラス基板１８の表面上にわたって、スパッタまたは無電解めっきなどの手法でメタルコートを施した後、電解ニッケルめっきによって、Ｎｉめっき膜２４を形成する。
【００３６】
その後、図５（５）に示されるように、Ｎｉめっき膜２４からガラス基板１８を剥離し、Ｎｉめっき膜２４上に残留したフォトレジスト１９を除去し、Ｎｉめっき膜２４を、金型取付け用に外観加工して、スタンパ１７を得る。このスタンパ１７の製造の際、フォトマスク２１のマスクデザインを変更することによって、どのようなパターンを有するスタンパ１７でも、製造することができる。本発明の実施の一形態では、発熱用導電膜４は、折り数３の直線状の部分がＳ字状に屈曲した形状を有するが、そのほかの各種の配線デザインも可能であり、デザインの自由度が大きいので、加熱部分の接触面積に適応した高密度で微細な発熱用導電膜４を形成することができる。
【００３７】
発熱用導電膜４の各部分２６，２７の線幅Ｌ１は、たとえば１０μｍであり、相互の間隔Ｓ１は、たとえば１０μｍであり、それらの各部分２６，２７の厚みＤＰ１は、たとえば１０μｍであり、公差は、それぞれ±１μｍとする。線幅Ｌ１と間隔Ｓ１とは、たとえば５〜３０μｍの範囲内で選ばれる。端面３における電力供給用導電膜８，１１；９，１２の線幅Ｗ１，Ｗ２は、たとえば５０μｍであり、厚みＤＰ１は、発熱用導電膜４と同一であってもよく、たとえば１０μｍである。
【００３８】
図６は、スタンパ１７が設けられる金型２９の全体の構成を示す断面図である。金型２９は、第１型３１と第２型３２とを含む。第１型３１は、スタンパ１７とそのスタンパ１７を背後で支持する第１型本体３３とを有する。第２型３２は、その第２型３２の軸線３４方向の途中で分離可能な第１および第２部分３５，３６を有する。軸線３４は、成形後のヒータ本体２の軸線に一致する。第１部分３５は、第１型本体３３に固定される。
【００３９】
第１部分３５は、短いリング状であり、この第１部分３５が第１型３１の第１型本体３３に固定されることによって、スタンパ１７が第１部分３５と第１型本体３３との間で挟持されてスタンパ１７が第１型本体３３にその周辺部で確実に固定される。このように第１部分３５は、成形の働きと、スタンパ１７を第１型本体３３に固定する働きとを兼ねる。第１および第２の各部分３５，３６の内周面には、電力供給用導電膜６，７の第３配線パターンと凹凸が逆のパターンを有する凸条３７，３８が、内周面に形成される。第２型３２は、ほぼ直円筒状であり、第１型３１とは反対側の端部は、端板３９によって閉じられ、トランスファー成形、射出成形のための注入孔６１が形成される。第１および第２部分３５，３６は、軸線３４に沿って延びる嵌合凸部６２と、この嵌合凸部６２が嵌合する嵌合凹部６３とをそれぞれ有し、成形時、これらの嵌合凸部６２と嵌合凹部６３とが相互に嵌合して一体化された構造となり、軸線３４および周方向の位置決めが正確に達成される。
【００４０】
図４のステップａ３では、前述の図６に示される第２型３２の第１および第２部分３５，３６が連結されて一体化された状態で、注入孔６１から合成樹脂、たとえば熱硬化性エポキシ樹脂（三井化学（株）製：商品名エポックス（登録商標））を注入してトランスファー成形を行う。このときの加工成形条件は、金型型絞圧力２００ｋｇ／ｃｍ２、樹脂加圧３０ｋｇ／ｃｍ２、充填温度１５３℃である。
【００４１】
図７は、図４のステップａ４においてトランスファー成形されたヒータ本体２の断面図である。ヒータ本体２の形状は、たとえばハンドリングを容易にするために、その形状を変化することは容易であり、太くしたり、長くしたり、部分的に細くするなどして、自由にデザインすることができる。ヒータ本体２の端面３には、発熱用導電膜４のための発熱用溝６５が形成され、また電力供給用導電膜８，９；１１，１２のための電力供給用溝６６，６７が形成される。ヒータ本体２の外周面にはさらに、電力供給用導電膜６，７のための電力供給用溝６８，６９が形成される。これらの電力供給用溝６８，６９における第２型３２の第１部分３５によって形成される高さＨ１は、たとえば１００μｍであり、周方向の長さＣ１（前述の図１参照）は、たとえば５００μｍであり、深さＤＰ２は、１０μｍである。第１および第２部分３５，３６の分離可能な境界の部分は、参照符７１で示される。こうして電力供給用溝６８，６９の軸線３４方向の途中で、第１および第２部分３５，３６が分離可能とされるので、成形後の第１および第２部分３５，３６の開放時、高精度で精密に形成された発熱用溝６５に大きな公差が発生することがないという優れた効果が達成される。
【００４２】
図８は、図７に示されるヒータ本体２の端面３付近の斜視図である。スタンパ１７によって、発熱用溝６５と、電力供給用溝６６，６７が形成される。この図８の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た断面は、前述の図７に示されるとおりである。こうして図４のステップａ４では、図７に示される成形部品であるヒータ本体２を得る。
【００４３】
図９は、図４のステップａ５に示されるめっきによってヒータ本体２の端面３，１３および外周面５に導電膜７２を形成した状態を示す断面図である。ヒータ本体２の少なくとも発熱用溝６５と電力供給用溝６６，６７；６８，６９とが形成された全体にわたって、本発明の実施の形態では、ヒータ本体２の端面３，１３および外周面５の全体にわたって、金属めっき層である導電膜７２が形成される。
【００４４】
この導電膜７２をコーティングするにあたり、めっき膜との密着性を高めるために、ヒータ本体２の全面にわたって、めっき前処理を施す。このめっき前処理はたとえば無電解銅めっきでもよいし、たとえばスパッタ装置によって銅スパッタにて厚み０．１μ程度施す処理でもよい。その後、無電解銅めっきによって銅めっき層約１μｍを施し、次に、めっき浴に硫酸銅めっき液を準備し、これにヒータ本体２を浸漬する。めっき液温度２０〜３０℃、ｐＨ１以下、電流０．１Ａ、めっき時間３０分以上で電解めっきを行い、全面に銅めっき層から成る導電膜７２を、厚みＤＰ３＝１５μｍで形成する。
【００４５】
次に、図９に示される導電膜７２が形成されたヒータ本体２の端面３に向けて、４０℃に昇温された塩化第２鉄の粉末を吹付けてショットブラストし、端面３上の導電膜７２ａを、厚みＤＰ４が、たとえば３〜５μｍになるように減少させる。
【００４６】
図１０は、図４のステップａ７におけるヒータ本体２の端面３上の導電膜７２ａを研磨した後の状態を示す断面図である。ヒータ本体２の端面３上の全面に形成された導電膜７２ａを、定盤研磨機によって砥粒を含むスラリを流しながら、荷重１ｋｇ／ｃｍ２、回転速度７０ｒｐｍ、研磨時間５分以上で研磨し、これによって銅めっき層から成る発熱用導電膜４および電力供給用導電膜８，９；１１，１２と、合成樹脂から成る絶縁部との境界を明確にする。こうして導電膜４，８；１１，１２がヒータ本体２の端面３の合成樹脂の中に埋没しており、さらに上述のように研磨加工されているので、平面度約１μｍとすることができ、これによって平坦なガラス基板上への設置が問題なく可能である。図１０には、理解の便宜のために、発熱用導電膜４および電力供給用導電膜６〜９，１１，１２を明確にするための実線を描いてある。こうして端面３と発熱用導電膜４と電力供給用導電膜８，９；１１，１２とが、軸線３４に垂直な同一平面に臨んで、微細な配線パターンを得る。
【００４７】
図１１は、図４のステップａ８において前述の図１０に示されるヒータ本体２の側面である外周面の研磨を行った状態を示すヒータ本体２の断面図である。
【００４８】
前述の図１０におけるヒータ本体２の端面３および導電膜４；８，９；１１，１２の全面に、保護フィルム（三井化学（株）製、商品名イクロステープ（登録商標））を貼着して保護し、この状態で、ヒータ本体２の側面である外周面上の導電膜７２ｂを、定盤研磨機上で転がし、前述と同様にスラリを流しながら、研磨を行い、電力供給用導電膜６，７以外の導電膜７２ｂが消失されるように研磨する。こうして仕上げ研磨を行う。その後、保護フィルムを剥離し、小形ヒータ１が完成する。ヒータ本体２の端面１３も、研磨され、電力供給用導電膜６，７が電気的に分断される。
【００４９】
図１２は、小形ヒータ１ａ，１ｂを備えるマイクロポンプと呼ぶことができる小形ポンプ１５を切欠いて簡略化して示す斜視図である。この小形ポンプ１５は、熱によって可逆的に粘度が変化する流体、たとえばエチルアルコールを輸送するために用いられ、たとえばマイクロリアクタなどにおいて好適に使用できる。
ポンプ本体７６は、たとえばガラス板などから成り、入口７７と出口７８と、これらの入口７７と出口７８との間に形成されるポンプ室である貯留空間７９とを有する。ポンプ本体７６には、蓋体８１が気密に設けられる。ポンプ本体７６の貯留空間７９に臨む底部８２は、貯留空間７９の内外方に、図１２の上下に弾発的に変位可能であり、これによって貯留空間７９の容積が変化する。小形ヒータ１ａ，１ｂは、ポンプ本体７６から着脱交換可能とし、これによって保守が容易である。
【００５０】
図１３は、図１２に示される小形ポンプ１５の入口７７付近の拡大断面図である。ポンプ本体７６の貯留空間７９を規定する変位自在な底部８２には、圧電アクチュエータなどの駆動素子などの変位駆動手段８４が設けられる。本発明の小形ヒータ１ａは、ポンプ本体７６の収納凹部８５に嵌合して装着される。小形ヒータ１ａの発熱用導電膜４が形成された端面３は、収納凹部８５の底面８３に当接し、その底面８３を形成する被覆層８６を介して入口７７に対向して配置される。小形ヒータ１ａの端面１３付近には、コネクタ８７が着脱自在に設けられる。
【００５１】
図１４は、小形ヒータ１にコネクタ８７が接続される状態を示す斜視図である。コネクタ８７の接続凹所８８には、小形ヒータ１の端面１３側の端部が着脱可能に嵌合される。
【００５２】
図１５は、コネクタ８７の軸直角断面を示す図である。コネクタ８７の接続凹所８８に臨んで、接触片９１，９２が形成される。これらの接触片９１，９２は、小形ヒータ１の外周面に臨む電力供給用導電膜６，７に弾発的にそれぞれ接触して電気的に接続される。接触片９１，９２は、リード線９３に接続される。
【００５３】
出口７８に設けられるもう１つの小形ヒータ１ｂも同様な構成となっており、リード線９４によって接続される。これらのリード線９３，９４は、マイクロコンピュータを含む制御手段９５に接続される。
【００５４】
図１６は、制御手段９５による小形ポンプ１５の動作を説明するための波形図である。図１６（１）は入口７７に設けられた小形ヒータ１ａの動作を示し、図１６（２）は出口７８に設けられたもう１つの小形ヒータ１ｂの動作を示す。時刻ｔ１〜ｔ２において出口７８の小形ヒータ１ｂの発熱用導電膜４に電力を供給して加熱し、このとき入口７７の小形ヒータ１ａには電力を供給しないでおく。
出口７８では、流体が加熱されて粘度が低下する。変位駆動手段８４は、図１６（３）に示されるように貯留空間７９の底部８２を時刻ｔ１〜ｔ３において同期して、圧縮して容積を減少させる。これによって粘度が低下した出口７８から流体が吐出される。
【００５５】
時刻ｔ３〜ｔ４では、入口７７の小形ヒータ１ａに電力が供給されて加熱され、このとき変位駆動手段８４は底部８２を図１３の下方に同期して変位して復帰し、したがって貯留空間７９の容積が増大する。したがって入口７７の低粘度の流体が貯留空間７９に吸入される。時刻ｔ１〜ｔ５の動作を１周期Ｔ１０として繰返し、流体の輸送を行うことができる。本発明の実施の他の形態では、小形ヒータ１ａを図１６（２）のように動作させ、小形ヒータ１ｂを図１６（１）のように動作して、変位駆動手段８４を同期して図１６（３）のように動作することによって、前述の実施の形態における出口７８から流体を吸入し、入口７７から吐出することもできる。ヒータ本体２の端面３は、発熱用導電膜４とその付近、電力供給用導電膜８，９；１１，１２、および円弧状の周辺部分で隆起しており、端面３の残余の部分は、凹んで形成されている。これによって端面３とポンプ本体７６の収納凹部８５の底面８３との接触面積を小さくして、分子間引力による吸着力を低減し、小形ヒータ１ａ，１ｂの挿脱を容易にすることができる。
【００５６】
本発明の小形ヒータ１は、ポンプだけでなく、バイメタル加熱用スイッチなどの用途に広範囲に実施することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、ジュール熱を発生する発熱用導電膜が高精度に形成され、そのアスペクト比を希望する値に設定することが容易に可能な小形ヒータを実現することができる。その結果、図１３のようなヒータが取付けられる被覆層８６の基板厚みｄ１を気にする必要がなくなり、ポンプの基板厚みｄ１を厚くすることで落下等によるポンプ破損の危険性がなくなる。またその小形ヒータを、吸入逆止弁および吐出逆止弁の代りに用いて、構成が簡略化された小形のポンプを実現することが容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の一部を簡略化して示す斜視図である。
【図２】小形ヒータ１の一端面３側から見た全体の斜視図である。
【図３】小形ヒータ１の他端面１３側から見た全体の斜視図である。
【図４】小形ヒータ１の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】スタンパ１７を製造するための方法を説明するための断面図である。
【図６】スタンパ１７が設けられる金型２９の全体の構成を示す断面図である
【図７】図４のステップａ３においてトランスファー成形されたヒータ本体２の断面図である。
【図８】図７に示されるヒータ本体２の端面３付近の斜視図である。
【図９】図４のステップａ５に示されるめっきによってヒータ本体２の端面３，１３および外周面５に導電膜７２を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】図４のステップａ７におけるヒータ本体２の端面３上の導電膜７２ａを研磨した後の状態を示す断面図である。
【図１１】図４のステップａ８において前述の図１０に示されるヒータ本体２の側面である外周面の研磨を行った状態を示すヒータ本体２の断面図である。
【図１２】小形ヒータ１ａ，１ｂを備えるマイクロポンプと呼ぶことができる小形ポンプ１５を切欠いて簡略化して示す斜視図である。
【図１３】図１２に示される小形ポンプ１５の入口７７付近の拡大断面図である。
【図１４】小形ヒータ１にコネクタ８７が接続される状態を示す斜視図である。
【図１５】コネクタ８７の軸直角断面を示す図である。
【図１６】制御手段９５による小形ポンプ１５の動作を説明するための波形図である。
【図１７】バルブレスポンプの原理を示す断面図である。
【図１８】先行技術のバルブレスポンプの製作方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  小形ヒータ
２  ヒータ本体
３  端面
４  発熱用導電膜
５  外周面
６，７；８，９；１１，１２  電力供給用導電膜
１３  端面
１４  軸線
１５  小形ポンプ
１７  スタンパ
２９  金型
３１  第１型
３２  第２型
３５  第１部分
３６  第２部分
６５  発熱用溝
６６，６７；６８，６９  電力供給用溝
７２  導電膜
７６  ポンプ本体
７７  入口
７８  出口
７９  貯留空間
８１  蓋体
８２  底部
８４  変位駆動手段
９５  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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