CN117545988A - 用于控制或测量流体的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制或测量流体的装置(1)，包括：‑基部部件(2)；‑用于测量、控制或调节流体的微制造部件(3)；‑入口流动通道(4)，从该基部部件中的流入口(34)延伸到该微制造部件的流入口(5)；和‑出口流动通道(6)，从所述微制造部件的流出口(7)延伸到所述基部部件中的流出口(35)，其特征在于，‑该基部部件(2)和该微制造部件(3)被中间层(8)分隔开，其中该中间层经由第一附接装置(11)附接到该基部部件并且经由第二附接装置(12)附接到该微制造部件。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于控制或测量流体的装置，包括：
-基部部件；
-用于测量、控制或调节流体的微制造部件；
-入口流动通道，从基部部件中的流入口延伸到微制造部件的流入口；和
-出口流动通道，从微制造部件的流出口延伸到基部部件中的流出口。
背景技术
用于控制或测量流体的装置广泛地用于工业和实验室，并且小型化是这些应用的总体趋势。小型化装置必须像“大型”装置一样承受宽范围的温度和压力，并且是防漏的且耐化学降解。这些装置通常具有将装置连接到外部世界的基部部件和通常包括传感器的微制造部件。然而，当今用于控制或测量流体的装置需要进一步改善微制造部件的封装，尤其是与基部部件的附接。微制造部件对压力和温度造成的损坏尤其敏感。此外，应将传感器芯片中的弯曲和应力最小化，使得传感器的性能不受影响。
因此，与“大型部件”和传感器(通常是硅微芯片)一起使用的材料必须在热膨胀系数(CTE)上匹配并且是耐压的，这限制了对于材料的选择。可替代地，能够适应热膨胀和压力。组件还优选是紧凑的。更优选地，将电连接件和流体连接件分隔开以防止流体泄漏损坏电连接件。
US2015/177122 A1公开了一种基于MEMS的细胞分选系统，该系统被配置为在容纳于一次性盒中的微制造通道中对细胞进行分选。该基于MEMS的细胞分选系统包括对响应于所施加的磁场的微制造细胞分选阀。
US2019/0119103 A1公开了一种具有传感器管芯和陶瓷基板的压力传感器组件。该传感器管芯具有第一侧和与第一侧相对的第二侧。该传感器管芯包括具有隔膜的硅芯片，该隔膜被配置为暴露于工作流体。该传感器管芯包括一个或多个电感测元件，该一个或多个电感测元件安装在该隔膜上且配置为测量工作流体的压力。
US2020/0386645 A1公开了一种压力传感器组件，其包括传感器本体，该传感器本体在本体内具有膜，该膜被布置为放置为与来自外部源的流体连通并确定流体的压力。
EP 3719453 A1还公开了一种用于计算气态物质的热导率的设备。该设备包括：基板；设置在该基板上的覆盖构件，其中该覆盖构件包括用于气态物质的流动隧道；设置在该基板上的流量感测元件，其中该流量感测元件暴露于该流动隧道中的气态物质；和设置在基板上的压力感测元件，其中该压力感测元件暴露于该流动隧道中的气态物质。
发明目的
因此，本发明的一个目的是提供一种用于控制或测量流体的装置，该装置能够承受宽范围的温度和压力，在这些情况下是防漏的、耐化学降解且紧凑的，并且优选地使电连接件和流体连接件分隔开。
发明内容
本发明提供一种用于控制或测量流体的装置，其特征在于：
-基部部件和微制造部件被中间层分隔开，该中间层具有第一主表面和相对的第二主表面，其中该中间层经由第一附接装置在第一主表面上附接到基部部件并且经由第二附接装置在第二主表面上附接到微制造部件。
因此，第一附接装置被放置在基部部件上，中间层在其顶部上，第二附接装置在中间层的顶部上并且微制造部件在第二附接装置的顶部上。附接装置和中间层被配置为允许介质从基部部件的入口通过至微制造部件的入口，以及从微制造部件的出口通过至基部部件的出口。因此，中间层设置有中间层流入口和中间层流出口。此中间层优选为相对硬的，即具有与微制造部件大约相等的刚度。该中间层的主表面上的第一和第二附接装置优选为粘合层。该中间层与第一和第二附接装置的这一组合一起补偿热膨胀和压力效应。因此，第一和第二附接装置应当具有足够柔性以消减热膨胀系数(CTE)的差异，并且足够坚固以承受高压和压力冲击。第一和第二附接装置还应当是充分防漏的，以及将气体如氢气的扩散最小化或限制液体如水的吸收。选择第一和第二附接装置以匹配微制造部件，如传感器芯片和基座部件，的材料。附接装置优选地由与中间层不同的材料制成。附接层的材料应当是耐化学性的。
上述解决方案使得能够实现比已知的小型化装置显著更高的介质压力以及允许暴露于更高的温度。此外，它能够提升包括传感器的微制造部件的精度、再现性和/或稳定性。发明人已经在包括热流量传感器芯片的设置中成功地测试了前述装置，其中介质压力高达20巴，并且在-15℃至105℃的环境温度下，装置整体暴露于120℃的温度下没有任何问题。发明人不知道任何其他包括微制造热流量传感器的流量计能够承受如此宽范围的压力和温度。
压力冲击被附接装置和中间层消减，从而降低了装置、特别是微制造部件的操作风险。作为中间层的另一益处，可以将电连接件和电部件应用到此层，以消除附接附加的印刷电路板(PCB)的需要。
中间层的存在的另一个优点是可以将电连接件和流体连接件分隔开，即将在微制造部件面向基部部件的表面的气体/液体连接件和在该部件不面向基部部件的表面的电连接件分隔开。
M.Goetz、S.Messner、M.Ashauer和R.Zengerle在美国科罗拉多州丹佛市，2009年6月21日-25日的“Transducers 2009(2009年固态传感器、执行器与微系统国际会议)”的出版物“PRECISE DOSAGE SYSTEM FOR CONTROLLED LIQUID DELIVERY BASED ON FAST MEMSBASED FLOW SENSOR(基于快速MEMS流量传感器的受控液体输送的精确剂量系统)”公开了一种用于控制燃料供应阀的控制器，该燃料供应阀以预定量调节给混合系统的燃料供应。该公开利用不同的机构来实现防漏的附件，特别是O形环。
EP 3139159 A1公开了一种微流体芯片，该芯片具有通过使用胶顶部(a.o.a gloptop)促进芯片的机械保护以及将传感器定位在腔室上的布置。
一个实施例涉及一种装置，其中，第一附接装置和/或第二附接装置包括第一柔韧附接层和/或第二柔韧附接层。在这一方面，“柔韧”意指可弹性变形，即当固定在装置中时本质上“不易碎”。第一和第二柔韧附接层消减基部部件、中间层与微制造部件两两之间的膨胀系数(CTE)差异。在经固化的形式中，屈服强度优选地远高于由于CTE差异造成的任何应变。玻璃化转变温度Tg应在装置的工作温度范围之外，并且粘合力必须足够高，以消减由CTE差异和压力冲击引起的应力。如果柔韧层的材料是以液体形式施加的胶，那么触变性和粘度必须足够高，使得胶在施加后保持就位并且即使在固化期间胶也不进入入口流动通道和出口流动通道。第一和第二柔韧粘合材料层的厚度被精确限定，并且取决于预期的操作压力和温度。第一和第二柔韧附接层自然应当适合于“防漏”应用，并且它们必须被附接，使得入口流动通道和出口流动通道周围的死区最小化，以减少死区体积并减少角落中不期望的材料/污染物的积累。此外，第一和第二柔韧附接层应当优选地是耐腐蚀的并且具有高的耐化学性。
另一个实施例因此涉及前述装置，其中，第一和/或第二柔韧附接层被配置用于消减部件之间的CTE差异、机械应力或冲击波。
另一实施例涉及前述装置，其中，第一和/或第二柔韧附接层包含粘合剂、糊状物、箔、树胶、凝胶和/或附接层胶。
一个实施例涉及前述装置，其中，第一和/或第二柔韧附接层包括多个子层，以允许进一步调节第一和/或第二柔韧附接层的特性。
一个实施例涉及前述装置，其中，第一柔韧附接层和/或第二柔韧附接层包含热固性聚合物。对于大多数应用来说，热固性聚合物优于热塑性聚合物。
一个实施例涉及前述装置，其中，热固性聚合物包括树脂，例如环氧树脂。
一个实施例涉及前述装置，其中，基部部件和微制造部件由具有不同CTE的材料制成。
一个实施例涉及前述装置，其中，第一和/或第二柔韧附接层分别被配置为用于分别消减基部部件与中间层之间、以及中间层与微制造部件之间的CTE差异、机械应力或冲击波。
一个实施例涉及前述装置，其中，第一柔韧附接层和第二柔韧附接层具有规定的厚度，被配置为适当地消减CTE差异。技术人员将了解，这一规定的厚度取决于各层在操作期间所暴露于的操作压力和温度以及例如用于装置的所有部件的材料。优选地，这种柔韧层的所有部件的厚度都相同。
一个实施例涉及前述装置，其中，粘合剂、糊状物或胶包含具有预定直径的球形颗粒，如硼硅酸盐颗粒。此类球形颗粒有利地允许双重检查规定的厚度。
一个实施例涉及前述装置，其中，第一柔韧附接层和第二柔韧附接层由相同的材料或相同的材料组合制成。这使得制造更容易。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层的第二主表面附接到微制造部件的第一主表面，并且微制造部件具有相对的第二主表面，其中微制造部件的第一主表面设置有流体连接件并且没有电连接件，而微制造部件的第二主表面设置有电连接件并且没有流体连接件。因此，将流体连接件与电连接件分隔开，大大提升了微制造部件的操作可靠性。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层包括陶瓷、钛、钼或镍钴合金，如科伐合金(Kovar)，或由上述材料组成，从而允许在宽范围的温度内两种材料之间紧密机械接合。使用陶瓷有利地允许将电连接件和部件布置在中间层本身上。因此，可以不需要单独的PCB来容纳电连接件。
一个实施例涉及前述装置，其中，陶瓷包括氧化铝、氮化铝、低温共烧陶瓷(LTCC)或玻璃，或由上述材料组成。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层包括印刷电路板(PCB)或者为印刷电路板。因此，如前所述，可能不再需要采用单独的PCB来容纳电连接件。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层包括从入口到出口的旁路，并且该旁路可选地包括层流元件(LFE)，该层流元件可以用于替换基部部件中的LFE。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层具有基部部件的CTE与微制造部件的CTE之间的热膨胀系数(CTE)。
一个实施例涉及前述装置，其中，第二附接装置面向第二中间层，该第二中间层经由第三附接装置在另一主表面上附接到微制造部件，从而允许将附接层堆叠以便获得装置的期望操作特性。技术人员可以进一步添加第三、第四中间层等。
一个实施例涉及前述装置，其中，微制造部件是微机电系统(MEMS)芯片。
一个实施例涉及前述装置，其中，MEMS芯片是硅芯片、塑料芯片或陶瓷芯片。
一个实施例涉及前述装置，其中，MEMS芯片包括传感器、泵或阀中的至少一种。
一个实施例涉及前述装置，其中，MEMS芯片传感器包括以下中的至少一种、例如至少两种：流量传感器、压力传感器、粘度测量装置、湿度传感器、CO2传感器、温度传感器、介电或介电常数传感器、气体成分传感器或多参数传感器。
一个实施例涉及前述装置，其中，流量传感器是热流量传感器、压差(deltaP)传感器或科里奥利(Coriolis)流量传感器。
一个实施例涉及前述装置，其中，如压力传感器、温度传感器或湿度传感器的附加传感器安装在基部部件或中间层上，例如阳极安装在例如玻璃上的压力传感器，然后将其安装在基部部件上。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层的第一主表面和/或第二主表面、和/或基部部件面向中间层的表面、和/或微制造部件面向中间层的表面的表面粗糙度低于中间层的厚度的约10％，以允许适当的结合并实现期望的热特性和机械特性。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层的第一主表面和/或第二主表面、和/或基部部件面向中间层的表面、和/或微制造部件面向中间层的表面设置有一个或多个突起，用于限定第一柔韧附接层和/或第二柔韧附接层的厚度。类似于使用球形颗粒，这有利地允许验证第一和/或第二柔韧附接层的厚度。
一个实施例涉及前述装置，其中，基部部件和微制造部件由具有不同CTE的材料制成。
一个实施例涉及前述装置，其中，微制造部件不面向中间层的主表面设置有覆盖物，用于保护微制造部件不面向中间层的主表面。用于保护主表面的此覆盖物优选由硅或玻璃制成。
一个实施例涉及前述装置，其中，中间层的CTE约为基部部件的CTE和微制造部件的CTE的平均值。
一个实施例涉及前述装置，其中，当中间层包括印刷电路板(PCB)或者是印刷电路板时，通过接合线在微制造部件与PCB之间进行电连接。
一个实施例涉及前述装置，其中，围绕微制造部件和任何电连接件的空间填充有环氧树脂，使得电连接件受到保护。
一个实施例涉及上述装置，其中，基部部件转向中间层的主表面包括流入口和/或流出口以及流入口槽和/或流出口槽，该流入口槽和/或流出口槽将流入口和/或流出口与入口流动通道和/或出口流动通道流体地连接，其中，流入口槽和/或流出口槽由中间层的第一主表面界定，因此中间层的第一主表面与流入口槽和/或流出口槽分别形成槽入口流动通道和/或槽出口流动通道。根据期望的应用，因此可以将内部体积最小化(在流体的情况下)，或者因此可以将压降最小化(在气体的情况下)。
一个实施例涉及前述装置，其中，载体层的第一主表面和/或第二主表面、和/或基部部件面向中间层的表面、和/或微制造部件面向中间层的表面的表面粗糙度低于0.02mm，以允许不同装置部件的适当的结合。
一个实施例涉及前述装置，其中，第一和/或第二柔韧附接层的屈服强度高于由CTE差异引起的应变。
一个实施例涉及上述装置，其中，第一和第二柔韧附接层的玻璃化转变温度Tg位于装置在使用期间所暴露的温度范围之外，以防止在操作期间柔韧附接层的材料特性的不必要的变化。优选地，Tg明显在所述温度范围之外。
一个实施例涉及前述装置，其中，该装置能够承受高达20巴的压力。
一个实施例涉及前述装置，其中，该装置能够在-15℃至105℃的环境温度下操作。
一个实施例涉及前述装置，其中，该装置能够承受120℃的环境温度。
一个实施例涉及前述装置，其中，流体流过微制造部件。
本发明的另一个方面涉及一种用于制造前述装置的方法，包括以下步骤：
A1.将第二附接装置附接到微制造部件的第一主表面或中间层的第二主表面；
A2.将经组合的第二附接装置和微制造部件附接到中间层的第二主表面或者将经组合的第二附接装置和中间层附接到微制造部件；
B1.将第一附接装置附接到中间层的第一主表面或基部部件的表面；
B2.将经组合的第一附接装置和基部部件附接到中间层的第一主表面或者将经组合的第一附接装置和中间层附接到基部部件。
一个实施例涉及前述装置，其中，步骤A1、A2、B1和B2以该顺序进行。一个替代实施例涉及前述装置，其中，步骤A1和A2在步骤B1和B2之后进行。
一个实施例涉及前述方法，当胶包含具有预定直径的球形颗粒时，并且当中间层包括印刷电路板(PCB)或者是印刷电路板时，进一步包括以下步骤：
i.将胶施加在中间层的第二主表面用于接收PCB的部分上；
ii.将球形颗粒插入胶中；
iii.将PCB布置在胶上，并以预定的力按压PCB抵靠中间层；以及
iv.通过加热将胶固化。
一个实施例涉及前述方法，当胶包含具有预定直径的球形颗粒时，进一步包括以下步骤：
v.将用于形成第二柔韧层的胶施加到中间层的第二主表面；和
vi.将球形颗粒插入胶中；和
vii.将微制造部件布置在胶上，并以预定的力按压微制造部件抵靠中间层；以及
viii.通过加热将胶固化。
一个实施例涉及前述方法，当胶包含具有预定直径的球形颗粒时并且当中间层包括印刷电路板(PCB)或者是印刷电路板时，包括以下步骤：
ix.将用于形成第一柔韧层的胶布置在基部部件上；
x.将球形颗粒插入胶中；
xi.将中间层、微制造部件和PCB布置在胶上，并以预定的力按压中间层、微制造部件和PCB抵靠基部部件；以及
xii.通过加热将胶固化。
一个实施例涉及前述方法，其中，胶的触变性和/或粘度足以防止胶流入入口流动通道和/或出口流动通道中。
优选地，当第一和/或第二柔韧附接层包含胶时，将胶施加为一系列细长胶线，使得入口流动通道和出口流动通道被密封封闭，以在胶水已固化之后将入口流动通道和出口流动通道周围的死区最小化，不让胶进入任一流动通道。
附图说明
下文将通过附图中描绘的示例性实施例和附图的详细描述来解释本发明。
图1示出根据第一示例性实施例的用于控制或测量流体的装置的分解图(示出了优选不同时使用的旁路的两个选项)；以及
图2示出根据第二示例性实施例的用于控制或测量流体的装置的分解图，其中示出了第二中间层和第三附接装置。
具体实施方式
如关于图1和图2(将结合讨论)所示并且如前文所讨论，申请人已经发明了一种用于控制或测量流体、如液体或气体的装置1，包括基部部件2和用于测量、控制或调节流体的微制造部件3。微制造部件3可以是微机电系统(MEMS)芯片27。MEMS芯片27可以是硅芯片、塑料芯片或陶瓷芯片。MEMS芯片27可以包括传感器、泵或阀中的至少一种。当MEMS芯片27包括传感器时，其可以包括流量传感器、压力传感器、粘度测量装置、湿度传感器、CO2传感器、温度传感器、介电或介电常数传感器或多参数传感器中的至少一种。流量传感器可以是热流量传感器、压差传感器或科里奥利流量传感器。基部部件2和微制造部件3可以由具有不同CTE的材料制成。基部部分2可以由玻璃、钢、塑料等制成。
设置入口流动通道4，其从基部部件2延伸到微制造部件3的流入口5。介质因此穿过中间层流入口39。还设置了出口流动通道6，其从微制造部件3的流出口7延伸到基部部件2。介质因此穿过中间层流出口40。基部部件2和微制造部件3被中间层8分隔开，该中间层具有第一主表面9和相对的第二主表面10。中间层8经由第一附接装置11在第一主表面9上附接到基部部件2，并经由第二附接装置12在第二主表面10上附接到微制造部件3。第一附接装置11和/或第二附接装置12包括第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14。第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14优选地被配置为用于消减部件2、3、8之间的热膨胀系数(CTE)差异、机械应力或冲击波。第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14可以包含粘合剂、糊状物、箔、树胶、凝胶和/或附接层胶15。第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14还可以包括多个子层(未示出)。优选地，第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14包含热固性聚合物，例如树脂，优选环氧树脂。第一柔韧附接层13和第二柔韧附接层14分别具有限定的厚度t1、t2。为了验证厚度t1、t2，粘合剂、糊状物或附接层胶15可以包含具有预定直径的球形颗粒，如硼硅酸盐颗粒。第一柔韧附接层13和第二柔韧附接层14可以由相同的材料制成。优选地，为第一柔韧附接层13和第二柔韧附接层14选择的材料适合于或调节为微制造部件3的材料。
优选地，中间层8的第二主表面10附接到微制造部件3的第一主表面16。微制造部件3具有相对的第二主表面17。微制造部件3的第一主表面16优选地设置有流体连接件18并且优选地没有电连接件19。微制造部件3的第二主表面17优选地设置有电连接件19并且优选地没有流体连接件18。
中间层8优选地包含陶瓷、钛、钼、或镍钴合金。陶瓷可以包括氧化铝、氮化铝、低温共烧陶瓷(LTCC)或玻璃。中间层8还可以包含各向异性材料或超材料。中间层8优选地具有在基部部件2的CTE与微制造部件3的CTE之间的热膨胀系数(CTE)。中间层8优选地是相对硬/刚性的，具有相对高的弯曲刚度以防止其变形。中间层8可以例如具有大于100GPa的刚度。
中间层8可以包括单独的印刷电路板(PCB)21或者自身可以形成PCB 20。在后一种情况下，电连接件19可以直接布置在中间层8、特别是陶瓷中间层8上，从而不需要单独的PCB 21。
中间层8设置有中间层流入口39和中间层流出口40，并且可以包括中间层旁路22，用于将流体从中间层流入口39输送到中间层流出口40，从而形成与微制造部件3平行的流动路径。中间层旁路22可以包括层流元件23。
可替代地，基部部件2可以包括基部部件旁路38，用于将流体从基部部件34中的流入口输送到基部部件35中的流出口。基部部件旁路38可以包括层流元件23。
如图2所示，第二附接装置12可以面向第二中间层24，该第二中间层经由第三附接装置25在另一主表面26上附接到微制造部件3。
一个或多个附加的传感器28，如压力传感器、温度传感器或湿度传感器，可以安装在基部部件2或中间层8上。这两个选择在图2中示出。
优选地，中间层8的第一主表面9和/或第二主表面10、和/或基部部件2面向中间层8的表面29、和/或微制造部件3面向中间层8的表面16的表面粗糙度低于中间层8的厚度t3的约10％。
中间层8的第一主表面9和/或第二主表面10、和/或基部部件2面向中间层8的表面29、和/或微制造部件3面向中间层8的表面16可以设置有一个或多个突起31，突起可以是尖刺或一个或多个脊部或这两者的组合，用于限定第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14的厚度t1、t2。
此外，微制造部件3不面向中间层8的主表面17可以设置有覆盖物30，该覆盖物可以保护微制造部件3不面向中间层8的所述主表面17，或者控制传感器的环境，可选地产生真空。
基部部件2朝向中间层8的主表面29可以包括流入口34和/或流出口35以及流入口槽32和/或流出口槽33，该流入口槽和/或流出口槽将流入口34和/或流出口35与入口流动通道4和/或出口流动通道6流体地连接。流入口槽32和/或流出口槽33由中间层8的第一主表面9界定，因此中间层8的第一主表面9与流入口槽32和/或流出口槽33分别形成槽入口流动通道36和/或槽出口流动通道37。根据期望的应用，因此可以将内部体积最小化(在流体的情况下)，或者因此可以将压降最小化(在气体的情况下)。
本发明的另一个方面涉及一种用于制造前述装置1的方法，包括以下步骤：
A1.将第二附接装置12附接到微制造部件3的第一主表面16或中间层8的第二主表面10；
A2.将经组合的第二附接装置12和微制造部件3附接到中间层8的第二主表面10或者将经组合的第二附接装置12和中间层8附接到微制造部件3；
B1.将第一附接装置11附接到中间层8的第一主表面9或基部部件3的表面29；
B2.将经组合的第一附接装置11和基部部件2附接到中间层8的第一主表面9或者将经组合的第一附接装置11和中间层8附接到基部部件2。
步骤A1、A2、B1和B2可以按该顺序进行。步骤A1和A2也可以在步骤B1和B2之后进行。
优选地，该方法包括以下步骤：
i.将附接层胶15施加到中间层8的第二主表面10；
ii.将球形颗粒插入附接层胶15中；
iii.将PCB 21布置在附接层胶15上，并以预定的力按压PCB 21抵靠中间层8；以及
iv.在加热板或烘箱上将附接层胶15固化。
更优选地，该方法进一步包括以下步骤：
v.将附接层胶15施加到中间层8的第二主表面10；和
vi.将球形颗粒插入附接层胶15中；和
vii.将微制造部件3布置在附接层胶15上，并以预定的力按压微制造部件3抵靠中间层8；以及
viii.在烘箱中将附接层胶15固化。
甚至更优选地，该方法包括以下步骤：
ix.将附接层胶15布置在基部部件2上；
x.将球形颗粒插入附接层胶15中；
xi.将中间层8、微制造部件3和PCB 21布置在附接层胶15上，并以预定的力按压中间层8、微制造部件3和PCB 21抵靠基部部件2；以及
xii.在烘箱中将附接层胶15固化。
xiii.可选地在微制造部件3与PCB 21之间进行焊线连接。
附接层胶15的触变性和/或粘度优选地选择为使得足以防止胶流入入口流动通道4和/或出口流动通道6和/或中间层流入口39和/或中间层流出口40中。此外，附接层胶15优选地被配置为防止除气、防止胶颗粒脱离以及防止附接层胶15溶解。当第一柔韧附接层13和/或第二柔韧附接层14包含附接层胶15时，胶15优选地被施加为一系列细长的胶段，例如形成类似于“8”的形状，使得入口流动通道4、出口流动通道6、中间层流入口39和中间层流出口40被封闭，以在附接层胶15已固化之后将所述入口和出口的死区最小化。
附图标记列表
1.用于控制或测量流体的装置
2.基部部件
3.微制造部件
4.入口流动通道
5.微制造部件的流入口
6.出口流动通道
7.微制造部件的流出口
8.中间层
9.中间层的第一主表面
10.中间层的第二主表面
11.第一附接装置
12.第二附接装置
13.第一柔韧附接层
14.第二柔韧附接层
15.附接层胶
16.微制造部件的第一主表面
17.微制造部件的第二主表面
18.流体连接件
19.电连接件
20.中间层上的印刷电路板(PCB)
21.单独的PCB
22.中间层旁路
23.层流元件
24.第二中间层
25.第三附接装置
26.第二中间层的顶部主表面
27.MEMS-芯片
28.附加的传感器
29.基部部件的顶部表面
30.用于保护微制造部件的覆盖物
31.突起
32.流入口槽
33.流出口槽
34.基部部件中的流入口
35.基部部件中的流出口
36.槽入口流动通道
37.槽出口流动通道
38.基部部件旁路
39.中间层流入口
40.中间层流出口
t1.第一柔韧附接层的厚度
t2.第二柔韧附接层的厚度
t3.中间层的厚度
Claims (25)
1.一种用于控制或测量流体的装置(1)，包括：
-基部部件(2)；
-用于测量、控制或调节流体的微制造部件(3)；
-入口流动通道(4)，从所述基部部件中的流入口(34)延伸到所述微制造部件的流入口(5)；和
-出口流动通道(6)，从所述微制造部件的流出口(7)延伸到所述基部部件中的流出口(35)，其特征在于，
-所述基部部件(2)和所述微制造部件(3)被中间层(8)分隔开，所述中间层具有第一主表面(9)和相对的第二主表面(10)，其中所述中间层经由第一附接装置(11)在所述第一主表面上附接到所述基部部件并且经由第二附接装置(12)在所述第二主表面上附接到所述微制造部件。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述第一附接装置(11)和/或所述第二附接装置(12)包括第一柔韧附接层(13)和/或第二柔韧附接层(14)。
3.根据权利要求2所述的装置(1)，其中，所述第一柔韧附接层(13)和/或所述第二柔韧附接层(14)包括粘合剂、糊状物、箔、树胶、凝胶和/或附接层胶(15)。
4.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其中，所述第一柔韧附接层(13)和/或所述第二柔韧附接层(14)包括热固性聚合物。
5.根据权利要求4所述的装置(1)，其中，所述热固性聚合物包括树脂，如环氧树脂。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的装置(1)，其中，所述基部部件(2)和所述微制造部件(3)由具有不同热膨胀系数CTE的材料制成。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的装置(1)，其中，所述第一柔韧附接层(13)和/或所述第二柔韧附接层(14)分别被配置为用于消减所述基部部件(2)与所述中间层(8)之间、以及所述中间层(8)与所述微制造部件(3)之间的CTE差异、机械应力或冲击波。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述中间层(8)的所述第二主表面(10)附接到所述微制造部件(3)的第一主表面(16)，并且所述微制造部件具有相对的第二主表面(17)，其中所述微制造部件的所述第一主表面设置有流体连接件(18)并且没有电连接件(19)，而所述微制造部件的所述第二主表面设置有所述电连接件(19)并且没有所述流体连接件(18)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述中间层(8)包含陶瓷、钛、钼、或镍钴合金。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其中，所述陶瓷包括氧化铝、氮化铝、低温共烧陶瓷(LTCC)或玻璃。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述中间层(8)包括(21)印刷电路板(PCB)(20)或者是所述印刷电路板(PCB)(20)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述中间层(8)具有在所述基部部件(2)的CTE与所述微制造部件(3)的CTE之间的热膨胀系数(CTE)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述微制造部件(3)是微机电系统(MEMS)芯片(27)。
14.根据权利要求13所述的装置(1)，其中，所述MEMS芯片(27)包括传感器、泵或阀中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的装置(1)，其中，所述MEMS芯片(27)传感器包括以下中的至少一种、例如至少两种：流量传感器、压力传感器、粘度测量装置、湿度传感器、CO2传感器、温度传感器、介电或介电常数传感器、气体成分传感器或多参数传感器。
16.根据权利要求15所述的装置(1)，其中，所述流量传感器是热流量传感器、压差传感器或科里奥利流量传感器。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述中间层(8)的所述第一主表面(9)和/或所述第二主表面(10)、和/或所述基部部件(2)面向所述中间层(8)的表面(29)、和/或所述微制造部件(3)面向所述中间层的表面(16)设置有一个或多个突起(31)，用于限定所述第一柔韧附接层(13)和/或所述第二柔韧附接层(14)的厚度(t1，t2)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置能够承受高达20巴的压力。
19.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置能够在-15℃至105℃的环境温度下操作。
20.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置能够承受120℃的环境温度。
21.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中，所述流体流过所述微制造部件(3)。
22.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)的方法，包括以下步骤：
A1.将所述第二附接装置(12)附接到所述微制造部件(3)的所述第一主表面(16)或所述中间层(8)的所述第二主表面(10)；
A2.将经组合的所述第二附接装置(12)和所述微制造部件(3)附接到所述中间层(8)的所述第二主表面(10)或者将经组合的所述第二附接装置(12)和所述中间层(8)附接到所述微制造部件(3)；
B1.将所述第一附接装置(11)附接到所述中间层(8)的所述第一主表面(9)或所述基部部件(3)的所述表面(29)；
B2.将经组合的所述第一附接装置(11)和所述基部部件(2)附接到所述中间层(8)的所述第一主表面(9)或者将经组合的所述第一附接装置(11)和所述中间层(8)附接到所述基部部件(2)。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，步骤A1、A2、B1和B2以该顺序进行。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，步骤A1和A2在步骤B1和B2之后进行。
25.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其中，所述胶(15)的触变性和/或粘度足以防止所述胶流入所述入口流动通道(4)和/或所述出口流动通道(6)中。
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