DE102015217532B3 - micropump - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mikropumpe (10) mit einem Substrat (12) mit mindestens einer daran fest angeordneten Gegenelektrode (14), und mindestens einer zusammenwirkenden Elektrodenstruktur (18), welche jeweils mindestens einen fest angeordneten Verankerungsbereich (20) und mindestens einen angebundenen freitragenden Bereich (22) umfasst, wobei jeweils mindestens eine Spannung zwischen der mindestens einen Gegenelektrode (14) und dem mindestens einen freitragenden Bereich (22) der zusammenwirkenden Elektrodenstruktur (18) anlegbar ist, und wobei der jeweilige freitragenden Bereich (22) in seiner spannungslosen Ausgangsstellung von der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) weg gespreizt vorliegt und mittels der Spannung in Richtung auf die zusammenwirkende Gegenelektrode (14) so verstellbar ist, dass jeweils ein Zwischenvolumen (28) verkleinerbar ist und ein in dem jeweiligen Zwischenvolumen (28) vorliegendes Medium in eine Pumprichtung (30) drückbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pumpen eines Mediums.The invention relates to a micropump (10) having a substrate (12) with at least one fixed counter electrode (14) and at least one cooperating electrode structure (18) each having at least one fixed anchoring area (20) and at least one connected cantilevered area (22), wherein in each case at least one voltage between the at least one counter electrode (14) and the at least one cantilevered region (22) of the cooperating electrode structure (18) can be applied, and wherein the respective cantilevered region (22) in its dead position of the cooperating counterelectrode (14) is spread apart and is adjustable by means of the voltage in the direction of the interacting counterelectrode (14) so that in each case an intermediate volume (28) can be reduced and a medium present in the respective intermediate volume (28) is pumped into a pumping direction ( 30) can be pressed. Furthermore, the invention relates to a method for pumping a medium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikropumpe und eine Sensorvorrichtung mit mindestens einer Mikropumpe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pumpen eines Mediums.The invention relates to a micropump and a sensor device with at least one micropump. Furthermore, the invention relates to a method for pumping a medium.

Stand der TechnikState of the art

In der US 8,009,290 B2 ist ein Partikelsensor beschrieben, während dessen Betrieb eine eventuell partikelhaltige Luft durch einen Lichtstrahl gepumpt wird. Das Pumpen der eventuell partikelhaltigen Luft erfolgt mittels eines Ventilators. Eine Partikelkonzentration in der eventuell partikelhaltigen Luft wird mittels eines Photodetektors zum direkten Detektieren eines Streulichts des Lichtstrahls festgelegt.In the US 8,009,290 B2 a particle sensor is described during the operation of which a possibly particle-containing air is pumped through a light beam. The pumping of the possibly particle-containing air takes place by means of a fan. A particle concentration in the possibly particle-containing air is determined by means of a photodetector for directly detecting a scattered light of the light beam.

In der WO 02/021568 A2 ist eine MEMS-Pumpe beschrieben, bei der eine Membran einseitig in einem Bereich auf einem Substrat befestigt ist und sich die Membran aufgrund einer intrinsischen Verspannung vom Substrat weg wölbt. Über eine elektrostatische Anziehung kann diese Membran als Pumpe wirken.In the WO 02/021568 A2 For example, a MEMS pump is described in which a membrane is attached to one side of a region on a substrate and the membrane buckles away from the substrate due to intrinsic stress. By electrostatic attraction, this membrane can act as a pump.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft eine Mikropumpe und eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The invention provides a micropump and a sensor device having the features of the independent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum Pumpen eines Mediums, wie z. B. Luft, eines Gases und/oder einer Flüssigkeit, wobei das mindestens eine zum Pumpen eingesetzte Pumpenelement relativ klein und vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist. Außerdem ist ein Einsatz des mindestens einen Pumpenelements zum Pumpen vergleichsweise energiesparend. Da das mindestens eine Pumpenelement relativ wenig Bauraum benötigt und dessen Betrieb vergleichsweise energiesparend ist, eignet es sich gut für einen Einsatz in einer mobilen Vorrichtung/einem mobilen Device. Außerdem ist das mindestens eine Pumpenelement Membran-frei und Klappen-frei ausbildbar, was eine vorteilhaft hohe Robustheit des mindestens einen Pumpenelements sicherstellt.The present invention provides opportunities for pumping a medium, such as. As air, a gas and / or a liquid, wherein the at least one pump element used for pumping is relatively small and relatively inexpensive to produce. In addition, use of the at least one pump element for pumping is comparatively energy-saving. Since the at least one pump element requires relatively little space and its operation is comparatively energy-saving, it is well suited for use in a mobile device / a mobile device. In addition, the at least one pump element membrane-free and flap free can be formed, which ensures an advantageously high robustness of the at least one pump element.

Dies wird erreicht mit einer Mikropumpe mit:
einem Substrat mit mindestens einer daran fest angeordneten Gegenelektrode; und
mindestens einer mit der mindestens einen Gegenelektrode zusammenwirkenden Elektrodenstruktur, welche jeweils mindestens einen fest an dem Substrat angeordneten Verankerungsbereich und mindestens einen daran angebundenen freitragenden Bereich umfasst, welcher über einer von dem Substrat weg gerichteten Seite der zusammenwirkenden Gegenelektrode ragt, wobei die mindestens eine Elektrodenstruktur mehrere stegförmig ausgebildete freitragende Bereiche, welche an dem mindestens einen jeweiligen Verankerungsbereich angebunden sind, als den mindestens einen freitragenden Bereich umfasst und wobei eine erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche und eine zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der gleichen Elektrodenstruktur an dem gemeinsamen Verankerungsbereich angebunden sind, und wobei die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der ersten Gruppe sich um eine erste Länge von dem gemeinsamen Verankerungsbereich weg erstrecken und die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der zweiten Gruppe sich um eine zweite Länge ungleich der ersten Länge von dem gemeinsamen Verankerungsbereich weg erstrecken;
wobei die mindestens eine Gegenelektrode und die mindestens eine Elektrodenstruktur so ausgebildet sind, dass jeweils mindestens eine Spannung zwischen der mindestens einen Gegenelektrode und dem mindestens einen freitragenden Bereich der zusammenwirkenden Elektrodenstruktur anlegbar ist;
und wobei der mindestens eine freitragende Bereich so ausgebildet ist, dass der jeweilige freitragenden Bereich in seiner spannungslosen Ausgangsstellung von der zusammenwirkenden Gegenelektrode weg gespreizt vorliegt und der jeweilige freitragenden Bereich mittels der zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich und der zusammenwirkenden Gegenelektrode anliegenden Spannung aus seiner spannungslosen Ausgangsstellung in eine Anziehbewegung in Richtung auf die zusammenwirkende Gegenelektrode so versetzbar ist, dass jeweils ein Zwischenvolumen zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich und der zusammenwirkenden Gegenelektrode verkleinerbar ist und ein in dem jeweiligen Zwischenvolumen vorliegendes Medium in eine von dem zugeordneten Verankerungsbereich weg gerichtete Pumprichtung drückbar ist. Das mittels der vorliegenden Erfindung zum Pumpen realisierbare Pumpenelement ist MEMS-basiert herstellbar. Eine derartige Mikropumpe ist leicht herstellbar und vielfältig einsetzbar. Dies erlaubt eine Integration des mindestens einen zum Pumpen geeigneten Pumpenelements in eine andere MEMS-Vorrichtung, wie z. B. einen MEMS-Sensor. Die vorliegende Erfindung trägt damit zur Verbesserung von MEMS-Sensoren bei und erleichtert deren Integration in eine mobile Vorrichtung/ein mobiles Device.This is achieved with a micropump with:
a substrate having at least one counter electrode fixedly secured thereto; and
at least one cooperating with the at least one counter electrode electrode structure, each comprising at least one fixed to the substrate anchoring region and at least one attached cantilevered region which projects beyond a side facing away from the substrate side of the cooperating counter electrode, wherein the at least one electrode structure a plurality of web-shaped formed cantilevered areas which are connected to the at least one respective anchoring area, as the at least one cantilevered area comprises and wherein a first group of web-shaped cantilevered areas and a second group of web-shaped cantilevered areas of the same electrode structure are connected to the common anchoring area, and wherein the web-shaped cantilevered regions of the first group extend a first length away from the common anchoring region and the web-shaped cantilevered regions of the second group extend away from the common mooring region by a second length other than the first length;
wherein the at least one counterelectrode and the at least one electrode structure are formed such that in each case at least one voltage can be applied between the at least one counterelectrode and the at least one cantilevered region of the cooperating electrode structure;
and wherein the at least one cantilevered region is formed such that the respective cantilevered region is spread apart in its de-energized starting position away from the cooperating counterelectrode and the respective cantilevered region extends from its de-energized initial position by means of the voltage applied between the respective cantilevered region and the cooperating counterelectrode a tightening movement in the direction of the cooperating counterelectrode is displaceable so that in each case an intermediate volume between the respective cantilevered region and the cooperating counterelectrode is reducible and a medium present in the respective intermediate volume can be pressed into a pumping direction directed away from the associated anchoring region. The pump element which can be realized by means of the present invention for pumping can be produced MEMS-based. Such a micropump is easy to manufacture and versatile. This allows integration of the at least one pump element suitable for pumping in another MEMS device, such. B. a MEMS sensor. The present invention thus contributes to the improvement of MEMS sensors and facilitates their integration into a mobile device / device.

Wie unten genauer ausgeführt wird, schafft die vorliegende Erfindung auch mindestens ein Pumpenelement, dessen Aufbau einen Betrieb des mindestens einen Pumpenelements in einem Reinigungsmodus erlaubt. Auf diese Weise kann eine Lebensdauer des mindestens einen Pumpenelements erhöht werden und das mindestens eine Pumpenelement wird verschmutzungsresistent.As will be explained in more detail below, the present invention also provides at least one pumping element whose structure allows operation of the at least one pumping element in a cleaning mode. In this way, a lifetime of the at least one pump element be increased and the at least one pump element is resistant to contamination.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Mikropumpe ist in dem mindestens einen freitragenden Bereich ein Stressgradient so ausgebildet, dass der jeweilige freitragende Bereich in seiner spannungslosen Ausgangsstellung aufgrund einer aus seinem Stressgradienten resultierenden Biegekraft von der zusammenwirkenden Gegenelektrode weg gespreizt vorliegt. Das Ausbilden des mindestens einen Stressgradienten ist insbesondere an einer vergleichsweise kleinen Elektrodenstruktur leicht möglich. Außerdem sind die dazu auszuführenden Verfahrensschritte kostengünstig und selbst für eine Massenproduktion geeignet. Die hier beschriebene Ausführungsform der Mikropumpe ist deshalb leicht und verlässlich miniaturisierbar und zu geringen Herstellungskosten herstellbar.In an advantageous embodiment of the micropump, a stress gradient is formed in the at least one cantilevered region in such a way that the cantilevered region is spread apart from the interacting counterelectrode in its tension-free initial position due to a bending force resulting from its stress gradient. The formation of the at least one stress gradient is easily possible, in particular, on a comparatively small electrode structure. In addition, the process steps to be performed are inexpensive and suitable even for mass production. The embodiment of the micropump described here is therefore easily and reliably miniaturized and can be produced at low production costs.

Beispielsweise kann an der Mikropumpe am Gehäuse mit einem sich zumindest teilweise durch das Gehäuse erstreckenden Mediumpfad ausgebildet sein, wobei der mindestens eine freitragende Bereich der mindestens einen Elektrodenstruktur in seiner spannungslosen Ausgangsstellung den Mediumpfad zumindest teilweise so abdichtet, dass mittels der mindestens einen zwischen dem mindestens einen freitragenden Bereich und der mindestens einen zusammenwirkenden Gegenelektrode anliegenden Spannung das zuvor in dem mindestens einen Zwischenvolumen vorliegende Medium in die Pumprichtung durch den Mediumpfad drückbar ist. Das Gehäuse mit dem Mediumpfad, in welchem die mindestens eine Mikropumpe vorteilhaft einsetzbar ist, ist auf einfache Weise und kostengünstig ausbildbar. Auch zum (zumindest teilweisen) Ausbilden des Gehäuses/des Mediumpfades können Halbleitertechniken eingesetzt werden, wobei eine große Designfreiheit beim (zumindest teilweisen) Ausbilden des Gehäuses/des Mediumpfades gewährleistet bleibt.For example, may be formed on the micropump on the housing with a at least partially extending through the housing medium path, the at least one cantilevered region of the at least one electrode structure in its de-energized starting position the medium path at least partially seals so that means of at least one between the at least one cantilevered region and the at least one cooperating counter electrode voltage applied previously in the at least one intermediate volume medium present in the pumping direction can be pressed by the medium path. The housing with the medium path, in which the at least one micropump can be advantageously used, can be formed in a simple manner and at low cost. Semiconductor techniques can also be used for (at least partially) forming the housing / the medium path, whereby a great design freedom is ensured in the (at least partial) formation of the housing / the medium path.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Mikropumpe zumindest eine erste Gegenelektrode und eine zweite Gegenelektrode als die mindestens eine Gegenelektrode und zumindest eine der ersten Gegenelektrode zugeordnete erste Elektrodenstruktur und eine der zweiten Gegenelektrode zugeordnete zweite Elektrodenstruktur als die mindestens eine Elektrodenstruktur. Vorzugsweise ist in diesem Fall Medium mittels der ersten Elektrodenstruktur und der zusammenwirkenden ersten Gegenelektrode und mittels der zweiten Elektrodenstruktur und der zusammenwirkenden zweiten Gegenelektrode in die gemeinsame Pumprichtung drückbar. Außerdem wird es in diesem Fall bevorzugt, wenn die zweite Gegenelektrode mit der zusammenwirkenden zweiten Elektrodenstruktur in Bezug zu der ersten Gegenelektrode mit der zusammenwirkenden ersten Elektrodenstruktur in der Pumprichtung liegen. Mittels der hier beschriebenen Weiterbildung kann auch ein vergleichsweise starker Mediumstrom und/oder ein Pumpen des Mediums über einen längeren Pfad bewirkt werden.In an advantageous development, the micropump comprises at least a first counterelectrode and a second counterelectrode as the at least one counterelectrode and at least one first electrode structure assigned to the first counterelectrode and a second electrode structure assigned to the second counterelectrode as the at least one electrode structure. Preferably, in this case, medium can be pressed into the common pumping direction by means of the first electrode structure and the cooperating first counterelectrode and by means of the second electrode structure and the cooperating second counterelectrode. Moreover, in this case, it is preferable that the second opposing electrode having the cooperating second electrode structure be in the pumping direction with respect to the first opposing electrode having the cooperating first electrode structure. By means of the development described here, a comparatively strong medium flow and / or a pumping of the medium can be effected over a longer path.

Vorzugsweise sind die erste Elektrodenstruktur mit der zusammenwirkenden ersten Gegenelektrode und die zweite Elektrodenstruktur mit der zusammenwirkenden zweiten Gegenelektrode so ausgebildet und/oder mittels einer Steuereinrichtung der Mikropumpe so ansteuerbar, dass der mindestens eine in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegende freitragende Bereich der ersten Elektrodenstruktur gleichzeitig mit dem mindestens einen in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegenden freitragenden Bereich der zweiten Elektrodenstruktur in die jeweilige Anziehbewegung in Richtung zu der zusammenwirkenden Gegenelektrode versetzbar ist, und/oder der mindestens eine von der ersten Gegenelektrode angezogene freitragende Bereich der ersten Elektrodenstruktur vor dem mindestens einen von der zweiten Gegenelektrode angezogenen freitragenden Bereich der zweiten Elektrodenstruktur in eine Aufklappbewegung in Richtung weg von der zusammenwirkenden Gegenelektrode versetzbar ist. Ein gemeinsames Versetzen der freitragenden Bereiche beider Elektrodenstrukturen in die jeweilige Anziehbewegung in Richtung zu der zusammenwirkenden Gegenelektrode bewirkt einen starken Druck auf das Medium in die Pumprichtung. Sofern zuerst der freitragende Bereich der ersten Elektrodenstruktur und dann erst der freitragende Bereich der zweiten Elektrodenstruktur (welche in Bezug zu der ersten Elektrodenstruktur in der Pumprichtung liegt) in die Aufklappbewegung in Richtung weg von der zusammenwirkenden Gegenelektrode versetzt wird, entsteht nur ein (vernachlässigbarer) Medienfluss entgegen der Pumprichtung. Ein unerwünschtes Zurückversetzen des Mediums entgegen der Pumprichtung ist damit verlässlich unterdrückbar.The first electrode structure with the cooperating first counterelectrode and the second electrode structure with the cooperating second counterelectrode are preferably designed and / or controlled by a control device of the micropump such that the at least one self-supporting region of the first electrode structure present in its de-energized starting position simultaneously with the at least a self-supporting region of the second electrode structure present in its voltage-free initial position can be displaced into the respective attraction movement towards the interacting counterelectrode and / or the at least one cantilevered region of the first electrode structure attracted by the first counterelectrode before the at least one self-supporting element attracted by the second counterelectrode Area of the second electrode structure is displaceable in a Aufklappbewegung in the direction away from the cooperating counter electrode. A common displacement of the self-supporting regions of both electrode structures in the respective attraction movement in the direction of the cooperating counter electrode causes a strong pressure on the medium in the pumping direction. If first the cantilevered region of the first electrode structure and then only the cantilevered region of the second electrode structure (which lies in the pumping direction with respect to the first electrode structure) is displaced in the unfolding movement in the direction away from the cooperating counterelectrode, only a (negligible) media flow results contrary to the pumping direction. An undesired return of the medium against the pumping direction can thus be reliably suppressed.

Erfindungsgemäß umfasst die mindestens eine Elektrodenstruktur der Mikropumpe mehrere stegförmig ausgebildete freitragende Bereiche, welche an dem mindestens einen jeweiligen Verankerungsbereich angebunden sind, als dem mindestens einen freitragenden Bereich. Eine derartige Mikropumpe ist leicht herstellbar und vielfältig einsetzbar.According to the invention, the at least one electrode structure of the micropump comprises a plurality of web-shaped cantilevered regions, which are connected to the at least one respective anchoring region, than to the at least one cantilevered region. Such a micropump is easy to manufacture and versatile.

Erfindungsgemäß sind eine erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche und eine zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der gleichen Elektrodenstruktur an dem gemeinsamen Verankerungsbereich angebunden, wobei die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der ersten Gruppe sich um eine erste Länge von dem gemeinsamen Verankerungsbereich weg erstrecken und die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der zweiten Gruppe sich um eine zweite Länge ungleich der ersten Länge von dem gemeinsamen Verankerungsbereich weg erstrecken. Das Ausbilden unterschiedlicher Längen an den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen der gleichen Elektrodenstruktur bewirkt trotz eines Anlegens der gleichen Spannung zwischen den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe und der ihnen zugeordneten Gegenelektrode unterschiedliche elektrostatische Kräfte, so dass die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der ersten Gruppe getrennt von den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen der zweiten Gruppe ausgelenkt werden können.According to the invention, a first group of web-shaped cantilevered regions and a second group of web-shaped cantilevered regions of the same electrode structure are connected to the common anchoring region, wherein the web-shaped cantilevered regions of the first group extend away from the common anchoring region by a first length and the web-shaped cantilevered areas of the second group are different by a second length extend first length of the common anchoring area away. The formation of different lengths of the web-shaped cantilevered regions of the same electrode structure causes despite applying the same voltage between the web-shaped cantilevered regions of the first group and the second group and their associated counter electrode different electrostatic forces, so that the web-shaped cantilevered areas of first group can be deflected separately from the web-shaped cantilevered regions of the second group.

Als Alternative zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche an dem gemeinsamen Verankerungsbereich angebunden sein, während die zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der gleichen Elektrodenstruktur an je einem eigenen Verankerungsbereich angebunden sind. Vorzugsweise sind in diesem Fall die Verankerungsbereiche der zweiten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche elektrisch so an einem gemeinsamen Kontakt angebunden, dass, während eine erste Spannung zwischen der ersten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche und der zusammenwirkenden Gegenelektrode anliegt, eine zweite Spannung ungleich der ersten Spannung über dem gemeinsamen Kontakt zwischen der zweiten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche und der zusammenwirkenden Gegenelektrode anlegbar ist. Auch auf diese Weise können die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche der ersten Gruppe getrennt von den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen der zweiten Gruppe ausgelenkt werden.As an alternative to the previously described embodiment, the first group of web-shaped cantilevered regions can be connected to the common anchoring region, while the second group of web-shaped cantilevered regions of the same electrode structure are each connected to a separate anchoring region. Preferably, in this case, the anchoring areas of the second group of web-shaped cantilevered areas are electrically connected to a common contact such that, while a first voltage is applied between the first group of web-shaped cantilevered areas and the cooperating counterelectrode, a second voltage is different from the first one Voltage across the common contact between the second group of the web-shaped cantilevered regions and the cooperating counter electrode can be applied. In this way, the web-shaped cantilevered regions of the first group can be deflected separately from the web-shaped cantilevered regions of the second group.

Bei den beiden vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen kann jeweils ein stegförmig ausgebildeter freitragender Bereich der zweiten Gruppe zwischen zwei stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen der ersten Gruppe liegen. Eine derartige Anordnung der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche zueinander bewirkt zusammen mit der getrennten Auslenkbarkeit von ihnen eine vorteilhafte Unterdrückung des unerwünschten Verschiebens von Medium entgegen der Pumprichtung.In the case of the two previously described embodiments, a cantilever-shaped cantilevered region of the second group may each lie between two cantilever-shaped cantilevered regions of the first group. Such an arrangement of the web-shaped cantilevered areas to each other, together with the separate deflectability of them causes an advantageous suppression of the undesired displacement of medium against the pumping direction.

Die vorausgehend ausgeführten Vorteile sind auch mittels einer Sensorvorrichtung mit mindestens einer derartigen Mikropumpe realisierbar.The above-mentioned advantages can also be realized by means of a sensor device with at least one such micropump.

Des Weiteren schafft auch ein korrespondierendes Verfahren zum Pumpen eines Mediums die oben beschriebenen Vorteile. Das Verfahren umfasst zumindest den Schritt: Mindestens einmaliges Anlegen mindestens einer Spannung zwischen mindestens einer an einem Substrat fest angeordneten Gegenelektrode und mindestens einem freitragenden Bereich mindestens einer zusammenwirkenden Elektrodenstruktur, welcher jeweils an mindestens einem fest an dem Substrat angeordneten Verankerungsbereich der jeweiligen Elektrodenstruktur angebunden ist, über eine von dem Substrat weg gerichtete Seite der zusammenwirkenden Gegenelektrode ragt und in seiner spannungslosen Ausgangsstellung von der zusammenwirkenden Gegenelektrode weg gespreizt vorliegt, wodurch der jeweilige freitragenden Bereich in eine Anziehbewegung in Richtung auf die zusammenwirkende Gegenelektrode so versetzt wird, dass jeweils ein Zwischenvolumen zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich und der zusammenwirkenden Gegenelektrode verkleinerbar ist und ein in dem jeweiligen Zwischenvolumen vorliegendes Medium in eine von dem zugeordneten Verankerungsbereich weg gerichtete Pumprichtung gedrückt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren zum Pumpen eines Mediums gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen der Mikropumpe weiterbildbar ist.Furthermore, a corresponding method of pumping a medium also provides the advantages described above. The method comprises at least the step of applying at least one voltage between at least one counterelectrode fixedly arranged on a substrate and at least one cantilevered region of at least one cooperating electrode structure which is connected to at least one anchoring region of the respective electrode structure fixedly arranged on the substrate projecting away from the substrate side of the cooperating counterelectrode and being spread apart in its de-energized initial position away from the cooperating counterelectrode, thereby displacing the respective cantilevered area into an attraction movement towards the cooperating counterelectrode such that there is an intermediate volume between the respective cantilevered one Area and the cooperating counter electrode is reduced in size and present in the respective intermediate volume medium in one of the associated anchoring Bere I pushed away pumping direction. It should be noted that the method for pumping a medium according to the above-described embodiments of the micropump can be further developed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:

1a und 1b schematische Querschnitte einer ersten Ausführungsform der Mikropumpe; 1a and 1b schematic cross sections of a first embodiment of the micropump;

2 einen schematischen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der Mikropumpe; 2 a schematic cross section of a second embodiment of the micropump;

3a und 3b eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der Mikropumpe; 3a and 3b a schematic plan view and a schematic cross section of a third embodiment of the micropump;

4 eine schematische Draufsicht einer vierten Ausführungsform der Mikropumpe; und 4 a schematic plan view of a fourth embodiment of the micropump; and

5 eine schematische Draufsicht einer fünften Ausführungsform der Mikropumpe. 5 a schematic plan view of a fifth embodiment of the micropump.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1a und 1b zeigen schematische Querschnitte einer ersten Ausführungsform der Mikropumpe. 1a and 1b show schematic cross sections of a first embodiment of the micropump.

Die in 1a und 1b schematisch wiedergegebene Mikropumpe 10 umfasst ein Substrat 12 mit mindestens einer daran fest angeordneten Gegenelektrode 14. Das Substrat 12 kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumsubstrat, sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit der Mikropumpe 10 nicht auf ein bestimmtes Halbleitermaterial des Substrats 12 limitiert ist. Beispielsweise kann das Substrat 12 auch anstelle oder zusätzlich zu mindestens einem Halbleitermaterial mindestens ein anderes Material aufweisen.In the 1a and 1b schematically reproduced micropump 10 includes a substrate 12 with at least one counter electrode fixedly arranged thereon 14 , The substrate 12 For example, it may be a semiconductor substrate, in particular a silicon substrate. It should be noted, however, that a formability of the micropump 10 not on a particular semiconductor material of the substrate 12 is limited. For example, the substrate 12 also have at least one other material instead of or in addition to at least one semiconductor material.

Die mindestens eine Gegenelektrode 14 kann z. B. aus Siliziumcarbid sein. An einer derartigen Gegenelektrode 14 ist leicht eine Pt/Ti-Metallisierung ausbildbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl verschiedener Materialien zum Herstellen der mindestens einen Gegenelektrode 14 einsetzbar ist. Die mindestens eine Gegenelektrode 14 kann auf einer Isolierschicht 16 gebildet sein, welche eine Substratoberfläche des Substrats 12 zumindest teilweise abdeckt. Die Isolierschicht 16 kann z. B. eine Siliziumdioxidschicht und/oder eine Siliziumnitridschicht umfassen/sein. Insbesondere kann die Gegenelektrode 14 als eine (zumindest teilweise) vergrabene Gegenelektrode 14 ausgebildet sein. Als Alternative zu einer getrennt von dem Substrat 12 ausgebildeten Gegenelektrode 14 kann auch ein leitfähiger Bereich des Substrats 12 als Gegenelektrode 14 genutzt werden. Auf eine speziell gefertigte Gegenelektrode 14 kann somit verzichtet werden.The at least one counter electrode 14 can z. B. be of silicon carbide. At such a counter electrode 14 is easy to form a Pt / Ti metallization. It is noted, however, that a variety of different materials for producing the at least one counter electrode 14 can be used. The at least one counter electrode 14 can on an insulating layer 16 be formed, which is a substrate surface of the substrate 12 at least partially covering. The insulating layer 16 can z. Example, a silicon dioxide layer and / or a silicon nitride layer / include. In particular, the counter electrode 14 as a (at least partially) buried counter electrode 14 be educated. As an alternative to a separate from the substrate 12 trained counter electrode 14 can also be a conductive area of the substrate 12 as counterelectrode 14 be used. On a specially manufactured counter electrode 14 can thus be dispensed with.

Die Mikropumpe 10 hat auch mindestens eine mit der mindestens einen Gegenelektrode 14 zusammenwirkende Elektrodenstruktur 18. Auch die mindestens eine Elektrodenstruktur 18 kann aus Siliziumcarbid sein. Allerdings ist eine Vielzahl verschiedener Materialien zum Herstellen der mindestens einen Elektrodenstruktur 18 einsetzbar. Die mindestens eine Elektrodenstruktur 18 umfasst jeweils mindestens einen fest an dem Substrat 12 angeordneten Verankerungsbereich 20 und mindestens einen daran angebundenen freitragenden Bereich 22. Der mindestens eine freitragende Bereich 22 ragt über einer von dem Substrat 12 weg gerichteten Seite der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14, wie dies in 1 schematisch wiedergegeben ist. Der mindestens eine freitragende Bereich 22 ist auch als mindestens ein „schwebender” Bereich 22 umschreibbar. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass anstelle von Siliziumcarbid auch ein mindestens anderes Halbleitermaterial und/oder Metall, bzw. jede leitfähige Dünnschicht, zum Bilden der Bereiche 20 und 22 verwendbar ist.The micropump 10 also has at least one with the at least one counter electrode 14 cooperating electrode structure 18 , Also, the at least one electrode structure 18 may be silicon carbide. However, a variety of different materials for producing the at least one electrode structure 18 used. The at least one electrode structure 18 each includes at least one fixed to the substrate 12 arranged anchoring area 20 and at least one cantilevered area attached thereto 22 , The at least one cantilevered area 22 protrudes above one of the substrate 12 directed away side of the cooperating counter electrode 14 like this in 1 is shown schematically. The at least one cantilevered area 22 is also considered at least one "floating" area 22 rewritable. It is again pointed out that, instead of silicon carbide, at least one other semiconductor material and / or metal, or each conductive thin layer, is used to form the regions 20 and 22 is usable.

Die mindestens eine Gegenelektrode 14 und die mindestens eine Elektrodenstruktur 18 sind so ausgebildet, dass jeweils mindestens eine Spannung zwischen der mindestens einer Gegenelektrode 14 und dem mindestens einen freitragenden Bereich 22 der zusammenwirkenden Elektrodenstruktur 18 anlegbar ist. Beispielsweise können ein erster Kontakt 24 oder eine erste Leitung an der Gegenelektrode 14 ausgebildet sein, während die Elektrodenstruktur 18 mit mindestens einem zweiten Kontakt 26 oder mindestens einer zweiten Leitung ausgebildet ist. Die Kontakte 24 und 26, bzw. die Leitungen, können aus mindestens einem Metall ausgebildet sein.The at least one counter electrode 14 and the at least one electrode structure 18 are formed so that in each case at least one voltage between the at least one counter electrode 14 and the at least one cantilevered area 22 the cooperating electrode structure 18 can be applied. For example, a first contact 24 or a first line at the counter electrode 14 be formed while the electrode structure 18 with at least one second contact 26 or at least a second line is formed. The contacts 24 and 26 , or the lines may be formed of at least one metal.

Der mindestens eine freitragende Bereich 22 der mindestens einen Elektrodenstruktur 18 ist so ausgebildet, dass der jeweilige freitragende Bereich 22 in seiner spannungslosen Ausgangsstellung (d. h. wenn keine Spannung zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich 22 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 anliegt) von der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 weggespreizt vorliegt. Außerdem ist der jeweilige freitragende Bereich 22 mittels der zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich 22 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 anliegenden Spannung aus seiner spannungslosen Ausgangsstellung in eine Anziehbewegung in Richtung auf die zusammenwirkende Gegenelektrode 14 so versetzbar, dass jeweils ein Zwischenvolumen 28 zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich 22 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 verkleinerbar ist. Dies bewirkt, dass ein in dem jeweiligen Zwischenvolumen 28 vorliegendes Medium in eine von dem zugeordneten Verankerungsbereich 20 weg gerichtete Pumprichtung 30 drückbar ist (vergleiche 1a mit 1b). Während das Zwischenvolumen 28 ohne eine zwischen dem benachbarten freitragenden Bereich 22 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 anliegenden Spannung maximal ist, ist es mittels des Anlegens der Spannung zwischen dem benachbarten freitragenden Bereich 22 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 verkleinerbar/schließbar. Mittels eines Unterbrechens der zwischen dem freitragenden Bereich 22 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 anliegenden Spannung kann der freitragende Bereich 22 anschließend wieder in seine spannungslose Ausgangsstellung zurückverstellt werden. Das mittels des Anlegens der Spannung bewirkbare Drücken des Mediums in die Pumprichtung 30 ist damit beliebig oft wiederholbar. Dies kann zum Pumpen des zwischenzeitlich in dem Zwischenvolumen 28 vorliegenden Mediums in die Pumprichtung 30 genutzt werden. Die in 1a und 1b dargestellte Mikropumpe 10 ermöglicht somit ein Erzeugen eines Mediumstroms, welcher in die Pumprichtung 30 fließt. Das jeweilige in die Pumprichtung 30 gedrückte/gepumpte Medium kann mindestens eine Flüssigkeit und/oder mindestens ein Gas, insbesondere Luft, sein.The at least one cantilevered area 22 the at least one electrode structure 18 is designed so that the respective cantilevered area 22 in its de-energized home position (ie, when no voltage is present between the respective cantilevered area 22 and the cooperating counter electrode 14 abutting) from the cooperating counter electrode 14 spread spread exists. In addition, the respective cantilevered area 22 by means of between the respective cantilevered area 22 and the cooperating counter electrode 14 voltage applied from its voltage-free starting position in a tightening movement in the direction of the cooperating counter electrode 14 so displaceable, that in each case an intermediate volume 28 between the respective cantilevered area 22 and the cooperating counter electrode 14 is reducible. This causes one in the respective intermediate volume 28 present medium in one of the associated anchoring area 20 directed pumping direction 30 is depressible (cf. 1a With 1b ). While the intermediate volume 28 without one between the adjacent cantilevered area 22 and the cooperating counter electrode 14 applied voltage is maximum, it is by means of applying the voltage between the adjacent cantilevered area 22 and the cooperating counter electrode 14 reducible / closable. By means of a breaking the between the cantilevered area 22 and the cooperating counter electrode 14 applied voltage can be the cantilevered area 22 then be readjusted back to its voltage-free starting position. The effecting by applying the voltage pressing the medium in the pumping direction 30 is repeatable as often as you like. This can meanwhile pumping in the intermediate volume 28 present medium in the pumping direction 30 be used. In the 1a and 1b illustrated micropump 10 thus allows generating a medium flow, which in the pumping direction 30 flows. The respective in the pumping direction 30 Pressed / pumped medium may be at least one liquid and / or at least one gas, in particular air.

Um ein Berühren der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 durch den benachbarten freitragenden Bereich 22 während eines Anlegens der Spannung zu verhindern, kann die mindestens eine Gegenelektrode 14 zumindest teilweise in eine (weitere) Isolierschicht 32 eingebettet sein. Der mindestens eine Verankerungsbereich 20 kann auf der Isolierschicht 32 ausgebildet sein. Wie in 1b dargestellt, kontaktiert der benachbarte freitragende Bereich 22 während eines Anlegens einer (zum Bewirken der Anziehbewegung ausreichend großen) Spannung in diesem Fall anstelle der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 die Isolierschicht 32, so dass ein Kurzschluss verlässlich verhindert ist. Die Isolierschicht 32 kann beispielsweise eine Siliziumdioxidschicht und/oder eine Siliziumnitridschicht umfassen/sein. Die Isolierschicht 32 kann an der Position des ersten Kontakts 24 geöffnet sein, so dass eine elektrische Kontaktierung der jeweiligen Gegenelektroden 14 über den ersten Kontakt 24 möglich ist.To touch the cooperating counter electrode 14 through the adjacent cantilevered area 22 during application of the voltage to prevent, the at least one counter electrode 14 at least partially into a (further) insulating layer 32 be embedded. The at least one anchoring area 20 can on the insulating layer 32 be educated. As in 1b shown contacted the adjacent cantilevered area 22 while creating a (for Causing the tightening movement to be sufficiently large) in this case, instead of the cooperating counter electrode 14 the insulating layer 32 so that a short circuit is reliably prevented. The insulating layer 32 For example, it may comprise a silicon dioxide layer and / or a silicon nitride layer. The insulating layer 32 can be at the position of the first contact 24 be open, so that an electrical contact of the respective counter-electrodes 14 about the first contact 24 is possible.

In der Ausführungsform der 1a und 1b ist in dem mindestens einen freitragenden Bereich 22 ein Stressgradient so ausgebildet, dass der jeweilige freitragende Bereich 22 in seine spannungslosen Ausgangsstellung aufgrund einer aus seinem Stressgradienten resultierenden Biegekraft Fs von der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 weggespreizt vorliegt. Man kann eine Stellung/Form des mindestens einen freitragenden Bereichs 22 in seiner spannungslosen Ausgangsstellung auch damit umschreiben, dass der mindestens eine freitragende Bereich 22 aufgrund seines Stressgradienten von der jeweiligen zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 weg gebogen vorliegt. Eine Spaltbreite des (maximalen) Zwischenvolumens 28 zwischen der Gegenelektrode 14 und dem in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegenden zusammenwirkenden freitragenden Bereich 22 kann (ausgehend von dem zugeordneten Verankerungsbereich 20) entlang der Pumprichtung 30 zunehmen. Beispielweise kann eine zu der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 ausgerichtete Seite 34 des freitragenden Bereichs 22 aufgrund seines Stressgradienten konvex geformt sein, während eine von der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 weg gerichtete Seite 36 des jeweiligen freitragenden Bereichs 22 eine konkave Wölbung aufweist. Die aus dem Stressgradienten resultierende Biegekraft Fs ist mittels einer durch das Anlegen der jeweiligen Spannung bewirkbaren elektrischen Kraft Fe überwindbar.In the embodiment of the 1a and 1b is in the at least one cantilevered area 22 a stress gradient is designed so that the respective cantilevered area 22 in its tensionless initial position due to a resulting bending stress Fs from its stress gradient of the cooperating counter electrode 14 spread spread exists. One can choose a position / shape of the at least one cantilevered area 22 in its tension-free starting position also rewrite that the at least one cantilevered area 22 due to its stress gradient from the respective cooperating counter electrode 14 bent away. A gap width of the (maximum) intermediate volume 28 between the counter electrode 14 and the cooperating cantilevered area in its de-energized home position 22 can (starting from the assigned anchoring area 20 ) along the pumping direction 30 increase. For example, one to the cooperating counter electrode 14 aligned page 34 of the cantilevered area 22 be convex due to its stress gradient, while one of the interacting counterelectrode 14 away side 36 of the respective cantilevered area 22 has a concave curvature. The bending force Fs resulting from the stress gradient can be overcome by means of an electrical force Fe which can be effected by applying the respective voltage.

Der Stressgradient in dem mindestens einen freitragenden Bereich 22 kann durch eine intrinsische Eigenschaft einer abgeschiedenen Schicht geschaffen werden. Beispielsweise kann der Stressgradient mittels einer LPCVD-Dünnschicht-Abscheidung (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) von Siliziumcarbid und/oder mindestens einem anderen Dünnschicht-Material bewirkt werden. Auch durch den Einsatz von zwei Schichten mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten kann der gewünschte Stressgradient bewirkt werden.The stress gradient in the at least one cantilevered area 22 can be created by an intrinsic property of a deposited layer. For example, the stress gradient may be effected by means of LPCVD thin-film deposition of silicon carbide and / or at least one other thin-film material. Also by the use of two layers with different coefficients of thermal expansion of the desired stress gradient can be effected.

In der Ausführungsform der 1a und 1b hat die Elektrodenstruktur 14 eine Kantilever-Form. Man kann die Elektrodenstruktur 18 deshalb auch als eine Kantilever-Elektrode 18 umschreiben. Weitere vorteilhafte Formen für die Elektrodenstruktur 18 werden unten noch beschrieben.In the embodiment of the 1a and 1b has the electrode structure 14 a cantilever shape. You can see the electrode structure 18 therefore also as a cantilever electrode 18 rewrite. Further advantageous forms for the electrode structure 18 will be described below.

In einer Weiterbildung kann die Mikropumpe 10 der 1a und 1b an einem (nicht skizzierten) Gehäuse so angeordnet sein, dass der mindestens eine freitragende Bereich 22 der mindestens einen Elektrodenstruktur 18 in seiner spannungslosen Ausgangsstellung einen sich zumindest teilweise durch das Gehäuse erstreckenden Medienpfad zumindest teilweise abdichtet. Da das mit der Mikropumpe 10 ausstattbare Gehäuse mit einer großen Designfreiheit ausbildbar ist, wird hier nicht genauer darauf eingegangen.In a further development, the micropump 10 of the 1a and 1b be arranged on a (not sketched) housing so that the at least one cantilevered area 22 the at least one electrode structure 18 in its tension-free initial position at least partially seals off at least partially through the housing extending media path. Because that with the micropump 10 outfitted housing with a great design freedom can be formed, will not be discussed here in more detail.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der Mikropumpe. 2 shows a schematic cross section of a second embodiment of the micropump.

Die in 2 schematisch dargestellte Mikropumpe 40 hat zu dem Substrat 12 noch einen Deckel 42 als Teil eines Gehäuses. Beispielhaft erstreckt sich zwischen dem Substrat 12 und dem Deckel 42 ein Mediumpfad 44, welcher eine äußere Umgebung der Mikropumpe 40 mit einem in dem Gehäuse ausgebildeten Sensorbereich 46 verbindet. (Die Mikropumpe 40 ist somit Teil einer Sensorvorrichtung, wie beispielsweise eines Gassensors.)In the 2 schematically illustrated micropump 40 has to the substrate 12 another lid 42 as part of a housing. Exemplary extends between the substrate 12 and the lid 42 a medium path 44 , which is an external environment of the micropump 40 with a sensor area formed in the housing 46 combines. (The micropump 40 is thus part of a sensor device, such as a gas sensor.)

Die Mikropumpe 40 hat zumindest eine erste Gegenelektrode 14a und eine zweite Gegenelektrode 14b als die mindestens eine Gegenelektrode 14a und 14b und zumindest eine der ersten Gegenelektrode 14a zugeordnete erste Elektrodenstruktur 18a und eine der zweiten Gegenelektrode 14b zugeordnete zweite Elektrodenstruktur 18b als die mindestens eine Elektrodenstruktur 18a und 18b. (Die Mikropumpe 40 kann jedoch auch in einer Weiterbildung mehr als zwei Gegenelektroden 14a und 14b und mehr als zwei Elektrodenstrukturen 18a und 18b aufweisen.) Die freitragenden Bereiche 22a und 22b der Elektrodenstrukturen 18a und 18b dichten den Medienpfad 44 in ihren spannungslosen Ausgangsstellungen (vorzugsweise vollständig) ab. Allerdings ist ein Medium 48 mittels der ersten Elektrodenstruktur 18a und der zusammenwirkenden ersten Gegenelektrode 14a und mittels der zweiten Elektrodenstruktur 18b und der zusammenwirkenden zweiten Gegenelektrode 14b in die gemeinsame Pumprichtung 30 drückbar. Dies geschieht mittels der mindestens einen zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich 22a oder 22b und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14a oder 14b anliegenden Spannung, wodurch das zuvor in dem jeweiligen Zwischenvolumen 28a oder 28b vorliegende Medium 48 in die Pumprichtung 30 durch den Medienpfad 44 drückbar ist.The micropump 40 has at least one first counter electrode 14a and a second counter electrode 14b as the at least one counter electrode 14a and 14b and at least one of the first counterelectrode 14a associated first electrode structure 18a and one of the second counter electrode 14b associated second electrode structure 18b as the at least one electrode structure 18a and 18b , (The micropump 40 However, even in a development more than two counter-electrodes 14a and 14b and more than two electrode structures 18a and 18b have.) The cantilevered areas 22a and 22b of the electrode structures 18a and 18b seal the media path 44 in their tension-free starting positions (preferably completely). However, it is a medium 48 by means of the first electrode structure 18a and the cooperating first counter electrode 14a and by the second electrode structure 18b and the cooperating second counter electrode 14b in the common pumping direction 30 pressed. This is done by means of the at least one between the respective cantilevered area 22a or 22b and the cooperating counter electrode 14a or 14b applied voltage, which previously in the respective intermediate volume 28a or 28b present medium 48 in the pumping direction 30 through the media path 44 is depressible.

In der Ausführungsform der 2 liegt die zweite Gegenelektrode 14b mit der zusammenwirkenden zweiten Elektrodenstruktur 18b in Bezug zu der ersten Gegenelektrode 14a mit der zusammenwirkenden ersten Elektrodenstruktur 18a in der Pumprichtung 30. Man kann dies auch damit umschreiben, dass die zweite Gegenelektrode 14b und die zweite Elektrodenstruktur 18b im Medienpfad 44 (in Pumprichtung 30) hinter der ersten Gegenelektrode 14a und der ersten Elektrodenstruktur 18a liegen. In diesem Fall sind die erste Elektrodenstruktur 18a mit der zusammenwirkenden ersten Gegenelektrode 14a und die zweite Elektrodenstruktur 18b mit der zusammenwirkenden zweiten Gegenelektrode 14b vorzugsweise so ausgebildet und/oder mittels einer (nicht skizzierten) Steuereinrichtung der Mikropumpe 40 so ansteuerbar, dass der mindestens eine in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegende freitragende Bereich 22a der ersten Elektrodenstruktur 18a gleichzeitig mit dem mindestens einen in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegenden freitragenden Bereich 22b der zweiten Elektrodenstruktur 18b in die jeweilige Anziehbewegung in Richtung zu der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14a oder 14b versetzbar ist. Dies bewirkt einen signifikanten Druck auf das Medium 48 in Pumprichtung 30 durch den Medienpfad 44.In the embodiment of the 2 is the second counter electrode 14b with the cooperating second electrode structure 18b in relation to the first counterelectrode 14a with the cooperating first electrode structure 18a in the pumping direction 30 , This can also be described as the second counterelectrode 14b and the second electrode structure 18b in the media path 44 (in pumping direction 30 ) behind the first counter electrode 14a and the first electrode structure 18a lie. In this case, the first electrode structure 18a with the cooperating first counter electrode 14a and the second electrode structure 18b with the cooperating second counter electrode 14b preferably designed and / or by means of a (not outlined) control device of the micropump 40 so controlled that the at least one present in its voltage-free initial position cantilevered area 22a the first electrode structure 18a at the same time as the at least one self-supporting area in its zero-voltage initial position 22b the second electrode structure 18b in the respective tightening movement in the direction of the cooperating counter electrode 14a or 14b is displaceable. This causes a significant pressure on the medium 48 in pumping direction 30 through the media path 44 ,

Bevorzugt wird es auch, wenn die Elektrodenstrukturen 18a und 18b und ihre Gegenelektroden 14a und 14b so ausgebildet und/oder so ansteuerbar sind, dass der mindestens eine von der ersten Gegenelektrode 14a angezogene freitragende Bereich 22a der ersten Elektrodenstruktur 18a vor dem mindestens einen von der zweiten Gegenelektrode 14b angezogenen freitragenden Bereich 22b der zweiten Elektrodenstruktur 18b in eine Aufklappbewegung in Richtung weg von der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14a oder 14b versetzbar ist. Das getrennte Versetzen der freitragenden Bereiche 22a und 22b in ihre Aufklappbewegungen stellt sicher, dass ihre Aufklappbewegungen nur einen vergleichsweise geringen (vernachlässigbaren) Mediumfluss entgegen der Pumprichtung 30 auslösen. Damit kann durch ein periodisches Wiederholen des gemeinsamen Versetzens der freitragenden Bereiche 22a und 22b in ihre Anziehbewegungen und des getrennten Versetzens der freitragenden Bereiche 22a und 22b in ihre Aufklappbewegungen ein effektiver Transport des Mediums 48 durch den Mediumpfad 44 in den Sensorbereich 46 bewirkt werden, während ein unerwünschtes Verschieben des Mediums 48 entgegen der Pumprichtung 30 unterdrückt ist.It is also preferred if the electrode structures 18a and 18b and their counterelectrodes 14a and 14b be formed and / or controlled so that the at least one of the first counter electrode 14a attracted cantilevered area 22a the first electrode structure 18a before the at least one of the second counter electrode 14b attracted cantilevered area 22b the second electrode structure 18b in an unfolding movement in the direction away from the cooperating counter electrode 14a or 14b is displaceable. The separate displacement of the cantilevered areas 22a and 22b In their unfolding movements ensures that their Aufklappbewegungen only a comparatively small (negligible) medium flow against the pumping direction 30 trigger. Thus, by periodically repeating the common displacement of the cantilevered areas 22a and 22b in their energizing motions and separately displacing cantilevered areas 22a and 22b in their unfolding movements an effective transport of the medium 48 through the medium path 44 in the sensor area 46 be effected while an undesirable shifting of the medium 48 contrary to the pumping direction 30 is suppressed.

3a und 3b zeigen eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der Mikropumpe. 3a and 3b show a schematic plan view and a schematic cross section of a third embodiment of the micropump.

Die mittels der 3a und 3b schematisch wiedergegebene Mikropumpe 50 hat mindestens eine Elektrodenstruktur 18 mit jeweils mehreren stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22. Die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22 (der gleichen Elektrodenstruktur 18) sind an dem mindestens einen jeweiligen Verankerungsbereich 20 (der gleichen Elektrodenstruktur 18) angebunden. In der Ausführungsform der 3a und 3b sind die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22 der gleichen Elektrodenstruktur 18 an dem gemeinsamen Verankerungsbereich 20 angebunden.The means of 3a and 3b schematically reproduced micropump 50 has at least one electrode structure 18 each with a plurality of web-shaped cantilevered areas 22 , The bar-shaped self-supporting areas 22 (the same electrode structure 18 ) are at the at least one respective anchoring area 20 (the same electrode structure 18 ). In the embodiment of the 3a and 3b are the bar-shaped self-supporting areas 22 the same electrode structure 18 at the common anchorage area 20 tethered.

Alle stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22 der gleichen Elektrodenstruktur 18 können (gemeinsam oder getrennt) in die Anziehbewegung oder in die Aufklappbewegung versetzt werden. Sie sind (zusammen mit dem angebundenen gemeinsamen Verankerungsbereich 20) aus einer Halbleiter- und/oder Metallschicht 52, welche in 3b dargestellt ist, herausstrukturiert. Die Halbleiter- und/oder Metallschicht 52 kann z. B. eine Siliziumcarbidschicht sein. Die Halbleiter- und/oder Metallschicht 52 kann jedoch auch mindestens ein anderes Halbleitermaterial und/oder Metall umfassen. Außerdem kann die Halbleiter- und/oder Metallschicht 52 eine leitfähige Dünnschicht aus einem anderen Material sein.All bar-shaped self-supporting areas 22 the same electrode structure 18 can be moved (together or separately) into the tightening movement or in the unfolding movement. They are (along with the tethered joint mooring area 20 ) of a semiconductor and / or metal layer 52 , what a 3b is outlined. The semiconductor and / or metal layer 52 can z. B. be a Siliziumcarbidschicht. The semiconductor and / or metal layer 52 however, it may also comprise at least one other semiconductor material and / or metal. In addition, the semiconductor and / or metal layer 52 a conductive thin film of another material.

Die allen stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22 der gleichen Elektrodenstruktur 18 zugeordnete Gegenelektrode 14 ist aus einer weiteren Halbleiter- und/oder Metallschicht 54 gebildet. Auch die weitere Halbleiter- und/oder Metallschicht 54 kann z. B. eine Siliziumcarbidschicht sein. In der Gegenelektrode 14 kann noch eine Oxidöffnung 56 ausgebildet sein.The all web-shaped cantilevered areas 22 the same electrode structure 18 associated counter electrode 14 is made of a further semiconductor and / or metal layer 54 educated. Also, the further semiconductor and / or metal layer 54 can z. B. be a Siliziumcarbidschicht. In the counter electrode 14 can still have an oxide opening 56 be educated.

Die das Substrat 12 zumindest teilweise abdeckende Isolierschicht 16 kann eine thermisch gewachsene Siliziumdioxidschicht sein. Eine weitere Isolierschicht 32, z. B. auch aus Siliziumdioxid, kann die Gegenelektrode 14 zumindest teilweise abdecken. Ein Bereich der Gegenelektrode 14, über welchen die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22 der zugeordneten Elektrodenstruktur 18 ragen, kann noch mit einer Opferschicht 58, z. B. einer Silizium-Germanium-Opferschicht, abgedeckt sein, bevor die Halbleiter- und/oder Metallschicht 52 abgeschieden wird. Später kann die Opferschicht 58 (z. B. mit ClF3 oder XeF2) weggeätzt werden, um die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22 freizustellen.The the substrate 12 at least partially covering insulating layer 16 may be a thermally grown silicon dioxide layer. Another insulation layer 32 , z. B. also made of silicon dioxide, the counter electrode 14 cover at least partially. A region of the counter electrode 14 over which the web-shaped cantilevered areas 22 the associated electrode structure 18 can still stand out with a sacrificial layer 58 , z. As a silicon-germanium sacrificial layer, be covered before the semiconductor and / or metal layer 52 is deposited. Later, the sacrificial layer 58 (eg with ClF 3 or XeF 2 ) are etched away around the web-shaped cantilevered areas 22 indemnify.

Der in 3b dargestellte Schichtaufbau stellt lediglich ein mögliches Beispiel zum Herstellen der Mikropumpe 50 dar. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Realisierung der Mikropumpe 50 weder auf eine Verwendung der hier genannten Materialien noch auf diesen Schichtaufbau beschränkt ist. Auch Dünnschicht-Metalle und Dünnschicht-Polymere können zusammen mit Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbonit und Silizium-Germanium zum Herstellen der Mikropumpe 50 eingesetzt werden.The in 3b shown layer structure provides only one possible example for the production of the micropump 50 It should be noted that a realization of the micropump 50 is neither limited to a use of the materials mentioned here nor to this layer structure. Thin-film metals and thin-film polymers can also be used together with silicon, silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbonite and silicon germanium to produce the micropump 50 be used.

4 zeigt eine schematische Draufsicht einer vierten Ausführungsform der Mikropumpe. 4 shows a schematic plan view of a fourth embodiment of the micropump.

Bei der in 4 schematisch dargestellten Mikropumpe 60 sind eine erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 und eine zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-2 der gleichen Elektrodenstruktur 18 an dem gemeinsamen Verankerungsbereich 20 angebunden. Die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 der ersten Gruppe erstrecken sich um eine erste Länge L1 von dem gemeinsamen Verankerungsbereich 20 weg. Die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-2 der zweiten Gruppe erstrecken sich um eine zweite Länge L2 ungleich der ersten Länge L1 von dem gemeinsamen Verankerungsbereich 20 weg. Beispielhaft liegt jeweils ein stegförmig ausgebildeter freitragender Bereich 22-2 der zweiten Gruppe zwischen zwei stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-1 der ersten Gruppe. At the in 4 schematically shown micropump 60 are a first group of web-shaped cantilevered areas 22-1 and a second group of web-shaped cantilevered regions 22-2 the same electrode structure 18 at the common anchorage area 20 tethered. The bar-shaped self-supporting areas 22-1 of the first group extend a first length L1 from the common anchoring area 20 path. The bar-shaped self-supporting areas 22-2 of the second group extend a second length L2, not equal to the first length L1, from the common anchoring area 20 path. By way of example, there is a web-shaped cantilevered area in each case 22-2 the second group between two web-shaped cantilevered areas 22-1 the first group.

Aufgrund ihrer unterschiedlichen Längen L1 und L2 bewirkt der Stressgradient unterschiedliche Biegekräfte Fs in den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-1 und 22-2 der beiden Gruppen. Außerdem wirken trotz des Anlegens der gleichen Spannung an die Gegenelektrode 14 und den gemeinsamen Verankerungsbereich 20 unterschiedliche elektrische Kräfte Fe zwischen den verschiedenen stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-1 und 22-2 der verschiedenen Gruppen und der Gegenelektrode 14. Die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 der ersten Gruppe können damit getrennt von den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-2 der zweiten Gruppe in die Anziehbewegung oder in die Aufklappbewegung versetzt werden. Auch dies kann zum Unterbinden eines unerwünschten Verschiebens von Medium entgegen der Pumprichtung 30 genutzt werden.Due to their different lengths L1 and L2 causes the stress gradient different bending forces Fs in the web-shaped cantilevered areas 22-1 and 22-2 the two groups. In addition, despite the application of the same voltage to the counter electrode 14 and the common anchoring area 20 different electrical forces Fe between the various web-shaped cantilevered areas 22-1 and 22-2 the different groups and the counter electrode 14 , The bar-shaped self-supporting areas 22-1 The first group can thus separated from the web-shaped cantilevered areas 22-2 the second group are put into the tightening movement or in the unfolding movement. This too can prevent unwanted displacement of medium against the pumping direction 30 be used.

5 zeigt eine schematische Draufsicht einer fünften Ausführungsform der Mikropumpe. 5 shows a schematic plan view of a fifth embodiment of the micropump.

Die in 5 dargestellte Mikropumpe 70 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin, dass die erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 an dem gemeinsamen Verankerungsbereich 20-1 angebunden sind, während die zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-2 der gleichen Elektrodenstruktur 18 an je einem eigenen Verankerungsbereich 20-2 angebunden sind. Die Verankerungsbereiche 20-2 der zweiten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-2 sind elektrisch an einem gemeinsamen Kontakt 72 angebunden. Dies ist so ausgeführt, dass, während eine erste Spannung zwischen der ersten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 anliegt, eine zweite Spannung ungleich der ersten Spannung über den gemeinsamen Kontakt 72 zwischen der zweiten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-2 und der zusammenwirkenden Gegenelektrode 14 anlegbar ist.In the 5 illustrated micropump 70 differs from the previously described embodiment in that the first group of web-shaped cantilevered areas 22-1 at the common anchorage area 20-1 tethered, while the second group of web-shaped cantilevered areas 22-2 the same electrode structure 18 each with its own anchoring area 20-2 are connected. The anchoring areas 20-2 the second group of web-shaped cantilevered areas 22-2 are electrically connected to a common contact 72 tethered. This is carried out so that, while a first voltage between the first group of web-shaped cantilevered areas 22-1 and the cooperating counter electrode 14 is applied, a second voltage not equal to the first voltage via the common contact 72 between the second group of web-shaped cantilevered areas 22-2 and the cooperating counter electrode 14 can be applied.

Auch mittels eines derartig realisierten Anlegens unterschiedlicher Spannungen an die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 und 22-2 der unterschiedlichen Gruppen können die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche 22-1 der ersten Gruppe getrennt von den stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-2 der zweiten Gruppe in die Anziehbewegung oder in die Aufklappbewegung versetzt werden. Auch auf diese Weise ist somit das unerwünschte Verschieben von Medium entgegen der Pumprichtung 30 unterbindbar.Also by means of such a realized application of different voltages to the web-shaped cantilevered areas 22-1 and 22-2 of the different groups, the web-shaped cantilevered areas 22-1 the first group separated from the web-shaped cantilevered areas 22-2 the second group are put into the tightening movement or in the unfolding movement. Also in this way is thus the unwanted displacement of medium against the pumping direction 30 unterbindbar.

In der Ausführungsform der 5 sind der gemeinsame Kontakt 72 und die Elektrodenstruktur 18 (mit dem gemeinsamen Verankerungsbereich 20-1, den daran angebundenen stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-1 der ersten Gruppe, den Verankerungsbereichen 20-2 und den daran angebundenen stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen 22-2 der zweiten Gruppe) aus der Halbleiter- und/oder Metallschicht 52 herausstrukturiert. (Auch in diesem Fall kann für die Halbleiter- und/oder Metallschicht 52 eine Vielzahl verschiedener Halbleiter und/oder Metall verwendet werden.) Ein zwischen der Elektrodenstruktur 18 und dem benachbarten gemeinsamen Kontakt 72 gebildeter Zwischenspalt 74 wird von Verbindungsteilen 76 „untertunnelt”, wobei je ein Verbindungsteil 76 an einem Verankerungsbereich 20-2 der zweiten Gruppe und an dem gemeinsamen Kontakt 72 angebunden ist. Die Verbindungsteile 76 sind zusammen mit der Gegenelektrode 14 aus der Halbleiter- und/oder Metallschicht 54 herausstrukturiert. Eine Anbindung jedes Verbindungsteils 76 an dem zugeordneten Verankerungsbereich 20 der zweiten Gruppe und an den gemeinsamen Kontakt 72 kann über je einen mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllten Durchkontakt 78 (Via) erfolgen. Damit ist auch die Mikropumpe 70 der 5 vergleichsweise einfach und unter Einhaltung vorgegebener Parameter herstellbar.In the embodiment of the 5 are the common contact 72 and the electrode structure 18 (with the common anchoring area 20-1 , the web-shaped self-supporting areas connected thereto 22-1 the first group, the anchorage areas 20-2 and the web-shaped self-supporting areas connected thereto 22-2 the second group) of the semiconductor and / or metal layer 52 structured out. (Also in this case, for the semiconductor and / or metal layer 52 a variety of different semiconductors and / or metal are used.) An between the electrode structure 18 and the adjacent common contact 72 formed intermediate gap 74 is made of connecting parts 76 "Tunneled", each with a connecting part 76 at an anchoring area 20-2 the second group and the common contact 72 is connected. The connecting parts 76 are together with the counter electrode 14 from the semiconductor and / or metal layer 54 structured out. A connection of each connection part 76 at the associated anchoring area 20 the second group and the common contact 72 can each have a filled with an electrically conductive material contact 78 (Via). This is also the micropump 70 of the 5 comparatively easy and manufacturable in compliance with predetermined parameters.

Mittels aller oben beschriebenen Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 kann eine Vielzahl von Medien, wie beispielsweise eine Flüssigkeit, ein Gas, oder Luft, gepumpt werden. Alle oben beschriebenen Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 sind relativ klein, kostengünstig und mit einem energiesparenden Betrieb ausbildbar. Sie eignen sich deshalb gut für einen Einbau in eine mobile Vorrichtung/ein mobiles Device, wie beispielsweise in ein Smartphone, ein Tablet, ein „Stand-Alone-Accessory” (z. B. mit Bluetooth-Verbindung zum Smartphone), ein Smart-Home-Sender-Element oder eine Sensorknotenanwendung (z. B. für Industrie 4.0).By means of all micropumps described above 10 . 40 . 50 . 60 and 70 For example, a variety of media, such as a liquid, gas, or air, may be pumped. All micropumps described above 10 . 40 . 50 . 60 and 70 are relatively small, inexpensive and can be formed with an energy-saving operation. They are therefore well suited for installation in a mobile device / device, for example in a smartphone, a tablet, a "stand-alone accessory" (eg with a Bluetooth connection to the smartphone), a smart device. Home transmitter element or a sensor node application (eg for Industry 4.0).

Außerdem sind alle oben beschriebenen Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 MEMS-basiert. Sie eignen sich damit vorteilhaft zur Integration in eine mittels Halbleitertechnologien hergestellten Vorrichtung.In addition, all the micropumps described above are 10 . 40 . 50 . 60 and 70 MEMS-based. They are thus advantageously suitable for integration in a device produced by means of semiconductor technologies.

Alle Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 können auch in einer Sensorvorrichtung zur Erzeugung eines Mediumstroms, z. B. zur Erzeugung eines Luftstroms, eines Gasstroms oder eines Flüssigkeitsstroms, eingesetzt werden. Vor allem zum Austausch von Luft zwischen einer Umgebung der Sensorvorrichtung und einem Inneren der Sensorvorrichtung eignen sich alle Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 gut. Auch eine Sensorvorrichtung mit mindestens einer derartigen Mikropumpe 10, 40, 50, 60 und 70 hat die oben schon beschriebenen Vorteile. Mittels aller oben beschriebenen Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 ist auch eine Miniaturisierung und eine Kostenreduktion der jeweils damit ausgestatteten Sensorvorrichtung möglich. Auch die mit der Mikropumpe 10, 40, 50, 60 und 70 ausgestattete Sensorvorrichtung kann gut in die oben genannten Beispiele für eine mobile Vorrichtung/ein mobiles Device integriert werden.All micropumps 10 . 40 . 50 . 60 and 70 can also be used in a sensor device for generating a medium flow, for. B. for generating an air stream, a gas stream or a liquid stream, are used. Especially for the exchange of air between an environment of the sensor device and an interior of the sensor device, all micropumps are suitable 10 . 40 . 50 . 60 and 70 Good. Also a sensor device with at least one such micropump 10 . 40 . 50 . 60 and 70 has the advantages already described above. By means of all micropumps described above 10 . 40 . 50 . 60 and 70 is also a miniaturization and cost reduction of each equipped with it sensor device possible. Also with the micropump 10 . 40 . 50 . 60 and 70 equipped sensor device can be well integrated into the above examples of a mobile device / device.

Insbesondere können alle oben beschriebenen Mikropumpen 10, 40, 50, 60 und 70 in einem Gas- und/oder Partikel-Sensor eingesetzt werden. Durch ein Pumpen von Gas/Luft in einem derartigen Sensor mittels der jeweiligen Mikropumpe 10, 40, 50, 60 und 70 kann eine (Fein-)Partikel-Konzentration oder eine Luftqualität bestimmt oder ein bestimmtes Gas (z. B. Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, NOx) nachgewiesen werden. Zur Detektion von Partikeln in einem Medium kann das jeweilige Medium mittels der jeweiligen Mikropumpe 10, 40, 50, 60 und 70 durch einen Laser-/LED-Strahl gepumpt werden, wobei mittels mindestens einer Photodiode durch Messen eines Streulichts eventuell vorhandene Partikel (mit einer Mindestgröße von 500 Nanometer oder kleiner) nachgewiesen werden können. Insbesondere eine Feinstaub-Belastung eines Nutzers der mit der jeweiligen Mikropumpe ausgestatteten Sensorvorrichtung ist auf diese Weise verlässlich messbar.In particular, all the micropumps described above can be used 10 . 40 . 50 . 60 and 70 be used in a gas and / or particle sensor. By pumping gas / air in such a sensor by means of the respective micropump 10 . 40 . 50 . 60 and 70 it is possible to determine a (fine) particle concentration or an air quality or a specific gas (eg carbon dioxide, carbon monoxide, NO x ) can be detected. For the detection of particles in a medium, the respective medium by means of the respective micropump 10 . 40 . 50 . 60 and 70 be pumped by a laser / LED beam, by means of at least one photodiode by measuring a scattered light possibly existing particles (with a minimum size of 500 nanometers or smaller) can be detected. In particular, a particulate matter load of a user of the sensor device equipped with the respective micropump can be reliably measured in this way.

Claims (8)

Mikropumpe (10, 40, 50, 60, 70) mit: einem Substrat (12) mit mindestens einer daran fest angeordneten Gegenelektrode (14); und mindestens einer mit der mindestens einen Gegenelektrode (14) zusammenwirkenden Elektrodenstruktur (18), welche jeweils mindestens einen fest an dem Substrat (12) angeordneten Verankerungsbereich (20) und mindestens einen daran angebundenen freitragenden Bereich (22) umfasst, welcher über einer von dem Substrat (12) weg gerichteten Seite der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) ragt, – wobei die mindestens eine Elektrodenstruktur (18) mehrere stegförmig ausgebildete freitragende Bereiche (22), welche an dem mindestens einen jeweiligen Verankerungsbereich (20) angebunden sind, als den mindestens einen freitragenden Bereich (22) umfasst, – wobei eine erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-1) und eine zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-2) der gleichen Elektrodenstruktur (18) an dem gemeinsamen Verankerungsbereich (20) angebunden sind, und – wobei die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-1) der ersten Gruppe sich um eine erste Länge (L1) von dem gemeinsamen Verankerungsbereich (20) weg erstrecken und die stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-2) der zweiten Gruppe sich um eine zweite Länge (L2) ungleich der ersten Länge (L1) von dem gemeinsamen Verankerungsbereich (20) weg erstrecken; wobei die mindestens eine Gegenelektrode (14) und die mindestens eine Elektrodenstruktur (18) so ausgebildet sind, dass jeweils mindestens eine Spannung zwischen der mindestens einen Gegenelektrode (14) und dem mindestens einen freitragenden Bereich (22) der zusammenwirkenden Elektrodenstruktur (18) anlegbar ist; und wobei der mindestens eine freitragende Bereich (22) so ausgebildet ist, dass der jeweilige freitragenden Bereich (22) in seiner spannungslosen Ausgangsstellung von der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) weg gespreizt vorliegt und der jeweilige freitragenden Bereich (22) mittels der zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich (22) und der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) anliegenden Spannung aus seiner spannungslosen Ausgangsstellung in eine Anziehbewegung in Richtung auf die zusammenwirkende Gegenelektrode (14) so versetzbar ist, dass jeweils ein Zwischenvolumen (28) zwischen dem jeweiligen freitragenden Bereich (22) und der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) verkleinerbar ist und ein in dem jeweiligen Zwischenvolumen (28) vorliegendes Medium (48) in eine von dem zugeordneten Verankerungsbereich (20) weg gerichtete Pumprichtung (30) drückbar ist.Micropump ( 10 . 40 . 50 . 60 . 70 ) with: a substrate ( 12 ) with at least one fixed counter electrode ( 14 ); and at least one with the at least one counterelectrode ( 14 ) cooperating electrode structure ( 18 ), each at least one fixed to the substrate ( 12 ) anchoring area ( 20 ) and at least one cantilevered area ( 22 ) which overlies one of the substrate ( 12 ) directed away side of the cooperating counter electrode ( 14 ), wherein the at least one electrode structure ( 18 ) a plurality of web-shaped self-supporting regions ( 22 ), which at the at least one respective anchoring area ( 20 ) as the at least one cantilevered area ( 22 ), wherein - a first group of web-shaped cantilevered areas ( 22-1 ) and a second group of web-shaped cantilevered areas ( 22-2 ) of the same electrode structure ( 18 ) at the common anchorage area ( 20 ), and - wherein the web-shaped cantilevered areas ( 22-1 ) of the first group extend by a first length (L1) from the common anchoring area (L1). 20 ) extend away and the web-shaped cantilevered areas ( 22-2 ) of the second group is a second length (L2) not equal to the first length (L1) of the common anchoring area (L2). 20 ) extend away; wherein the at least one counterelectrode ( 14 ) and the at least one electrode structure ( 18 ) are formed so that in each case at least one voltage between the at least one counter electrode ( 14 ) and the at least one cantilevered area ( 22 ) of the cooperating electrode structure ( 18 ) can be applied; and wherein the at least one cantilevered area ( 22 ) is designed so that the respective cantilevered area ( 22 ) in its de-energized starting position of the cooperating counter electrode ( 14 ) spread away and the respective cantilevered area ( 22 ) by means of between the respective cantilevered area ( 22 ) and the cooperating counterelectrode ( 14 ) voltage from its voltage-free initial position in a tightening movement in the direction of the cooperating counter electrode ( 14 ) is displaceable so that in each case an intermediate volume ( 28 ) between the respective cantilevered area ( 22 ) and the cooperating counterelectrode ( 14 ) is reducible and one in the respective intermediate volume ( 28 ) present medium ( 48 ) into one of the associated anchoring area ( 20 ) directed pumping direction ( 30 ) is depressible. Mikropumpe (10, 40, 50, 60, 70) nach Anspruch 1, wobei in dem mindestens einen freitragenden Bereich (22) ein Stressgradient so ausgebildet ist, dass der jeweilige freitragende Bereich (22) in seiner spannungslosen Ausgangsstellung aufgrund einer aus seinem Stressgradienten resultierenden Biegekraft (Fs) von der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) weg gespreizt vorliegt.Micropump ( 10 . 40 . 50 . 60 . 70 ) according to claim 1, wherein in the at least one cantilevered area ( 22 ) a stress gradient is formed such that the respective cantilevered area ( 22 ) in its tension-free initial position due to a bending force (Fs) resulting from its stress gradient from the interacting counterelectrode ( 14 ) spread away. Mikropumpe (10, 40, 50, 60, 70) nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der Mikropumpe (10, 40, 50, 60, 70) ein Gehäuse (42) mit einem sich zumindest teilweise durch das Gehäuse (42) erstreckenden Mediumpfad (44) ausgebildet ist, und wobei der mindestens eine freitragende Bereich (22) der mindestens einen Elektrodenstruktur (18) in seiner spannungslosen Ausgangsstellung den Mediumpfad (44) zumindest teilweise so abdichtet, dass mittels der mindestens einen zwischen dem mindestens einen freitragenden Bereich (22) und der mindestens einen zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) anliegenden Spannung das zuvor in dem mindestens einen Zwischenvolumen (28) vorliegende Medium (48) in die Pumprichtung (30) durch den Mediumpfad (44) drückbar ist.Micropump ( 10 . 40 . 50 . 60 . 70 ) according to claim 1 or 2, wherein on the micropump ( 10 . 40 . 50 . 60 . 70 ) a housing ( 42 ) with at least partially through the housing ( 42 ) extending medium path ( 44 ), and wherein the at least one cantilevered area ( 22 ) of the at least one electrode structure ( 18 ) in its de-energized starting position the medium path ( 44 ) at least partially so that by means of the at least one between the at least one cantilevered area ( 22 ) and the at least one cooperating counterelectrode ( 14 ) applied voltage previously in the at least one intermediate volume ( 28 ) present medium ( 48 ) in the pumping direction ( 30 ) through the medium path ( 44 ) is depressible. Mikropumpe (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikropumpe (40) zumindest eine erste Gegenelektrode (14a) und eine zweite Gegenelektrode (14b) als die mindestens eine Gegenelektrode (14) und zumindest eine der ersten Gegenelektrode (14a) zugeordnete erste Elektrodenstruktur (18a) und eine der zweiten Gegenelektrode (14b) zugeordnete zweite Elektrodenstruktur (18b) als die mindestens eine Elektrodenstruktur (18) umfasst, wobei ein Medium (48) mittels der ersten Elektrodenstruktur (18a) und der zusammenwirkenden ersten Gegenelektrode (14a) und mittels der zweiten Elektrodenstruktur (18b) und der zusammenwirkenden zweiten Gegenelektrode (14b) in die gemeinsame Pumprichtung (30) drückbar ist, und die zweite Gegenelektrode (14b) mit der zusammenwirkenden zweiten Elektrodenstruktur (18b) in Bezug zu der ersten Gegenelektrode (14a) mit der zusammenwirkenden ersten Elektrodenstruktur (18a) in der Pumprichtung (30) liegen.Micropump ( 40 ) according to one of the preceding claims, wherein the micropump ( 40 ) at least a first counterelectrode ( 14a ) and a second counterelectrode ( 14b ) than the at least one counterelectrode ( 14 ) and at least one of the first counterelectrode ( 14a ) associated first electrode structure ( 18a ) and one of the second counterelectrode ( 14b ) associated second electrode structure ( 18b ) as the at least one electrode structure ( 18 ), wherein a medium ( 48 ) by means of the first electrode structure ( 18a ) and the cooperating first counterelectrode ( 14a ) and by means of the second electrode structure ( 18b ) and the cooperating second counterelectrode ( 14b ) in the common pumping direction ( 30 ), and the second counterelectrode ( 14b ) with the cooperating second electrode structure ( 18b ) with respect to the first counterelectrode ( 14a ) with the cooperating first electrode structure ( 18a ) in the pumping direction ( 30 ) lie. Mikropumpe (40) nach Anspruch 4, wobei die erste Elektrodenstruktur (18a) mit der zusammenwirkenden ersten Gegenelektrode (14a) und die zweite Elektrodenstruktur (18b) mit der zusammenwirkenden zweiten Gegenelektrode (14b) so ausgebildet sind und/oder mittels einer Steuereinrichtung der Mikropumpe (40) so ansteuerbar sind, dass der mindestens eine in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegende freitragende Bereich (22a) der ersten Elektrodenstruktur (18a) gleichzeitig mit dem mindestens einen in seiner spannungslosen Ausgangsstellung vorliegende freitragende Bereich (22b) der zweiten Elektrodenstruktur (18b) in die jeweilige Anziehbewegung in Richtung zu der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14a, 14b) versetzbar ist, und/oder der mindestens eine von der ersten Gegenelektrode (14a) angezogene freitragende Bereich (22a) der ersten Elektrodenstruktur (18a) vor dem mindestens einen von der zweiten Gegenelektrode (14b) angezogenen freitragenden Bereich (22b) der zweiten Elektrodenstruktur (18b) in eine Aufklappbewegung in Richtung weg von der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14a, 14b) versetzbar ist.Micropump ( 40 ) according to claim 4, wherein the first electrode structure ( 18a ) with the cooperating first counterelectrode ( 14a ) and the second electrode structure ( 18b ) with the cooperating second counterelectrode ( 14b ) are formed and / or by means of a control device of the micropump ( 40 ) are controllable so that the at least one in its voltage-free initial position present unsupported area ( 22a ) of the first electrode structure ( 18a ) simultaneously with the at least one cantilevered area ( 22b ) of the second electrode structure ( 18b ) in the respective tightening movement in the direction of the cooperating counter electrode ( 14a . 14b ) is displaceable, and / or the at least one of the first counter electrode ( 14a ) attracted cantilevered area ( 22a ) of the first electrode structure ( 18a ) in front of the at least one of the second counterelectrode ( 14b ) attracted cantilevered area ( 22b ) of the second electrode structure ( 18b ) in an unfolding movement in the direction away from the cooperating counter electrode ( 14a . 14b ) is displaceable. Mikropumpe (70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-1) an dem gemeinsamen Verankerungsbereich (20-1) angebunden sind, während die zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-2) der gleichen Elektrodenstruktur (18) an je einem eigenen Verankerungsbereich (20-2) angebunden sind, und wobei die Verankerungsbereiche (20-2) der zweite Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-2) elektrisch so an einem gemeinsamen Kontakt (72) angebunden sind, dass, während eine erste Spannung zwischen der ersten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-1) und der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) anliegt, eine zweite Spannung ungleich der ersten Spannung über den gemeinsamen Kontakt (72) zwischen der zweiten Gruppe der stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereiche (22-2) und der zusammenwirkenden Gegenelektrode (14) anlegbar ist.Micropump ( 70 ) according to one of the preceding claims, wherein the first group of web-shaped cantilevered regions ( 22-1 ) at the common anchorage area ( 20-1 ), while the second group of web-shaped cantilevered areas ( 22-2 ) of the same electrode structure ( 18 ) each with its own anchoring area ( 20-2 ) and the anchorage areas ( 20-2 ) the second group of web-shaped cantilevered areas ( 22-2 ) electrically at a common contact ( 72 ), that, while a first voltage between the first group of web-shaped cantilevered areas ( 22-1 ) and the cooperating counterelectrode ( 14 ) is applied, a second voltage not equal to the first voltage via the common contact ( 72 ) between the second group of web-shaped cantilevered regions ( 22-2 ) and the cooperating counterelectrode ( 14 ) can be applied. Mikropumpe (60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils ein stegförmig ausgebildeter freitragender Bereich (22-2) der zweiten Gruppe zwischen zwei stegförmig ausgebildeten freitragenden Bereichen (22-1) der ersten Gruppe liegt.Micropump ( 60 . 70 ) according to any one of the preceding claims, wherein in each case a web-shaped cantilevered area ( 22-2 ) of the second group between two web-shaped cantilevered areas ( 22-1 ) of the first group lies. Sensorvorrichtung mit mindestens einer Mikropumpe (10, 40, 50, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Sensor device with at least one micropump ( 10 . 40 . 50 . 60 . 70 ) according to any one of the preceding claims.
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