DE19637878C2 - Mikroventil mit vorgespannter Ventilklappenstruktur - Google Patents
Mikroventil mit vorgespannter VentilklappenstrukturInfo
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- DE19637878C2 DE19637878C2 DE19637878A DE19637878A DE19637878C2 DE 19637878 C2 DE19637878 C2 DE 19637878C2 DE 19637878 A DE19637878 A DE 19637878A DE 19637878 A DE19637878 A DE 19637878A DE 19637878 C2 DE19637878 C2 DE 19637878C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
- F15C5/00—Manufacture of fluid circuit elements; Manufacture of assemblages of such elements integrated circuits
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mikroventile und ins
besondere auf elektrostatisch angetriebene Silizium-Mikro
ventile.
Ein bekanntes Mikroventil ist in dem U. S. Patent Nr.
4,585,209 beschrieben. Fig. 4 zeigt schematisch einen Aus
schnitt dieses Mikroventils 40 in Querschnittsdarstellung.
Das Mikroventil 40 weist eine Ventilplatte 41 mit einer Ven
tilöffnung 42 auf, durch welche das Fluid fließt. Über der
Ventilöffnung 42 in der Ventilplatte 41 ist ein einseitig
befestigtes Ventilbauglied 43 angeordnet. Das Ventilbauglied
43 ist an seinem befestigten Abschnitt mit einer Trage- oder
Rahmenstruktur 44 verbunden. Zwischen dem Rahmen, dem ein
seitig befestigten Ventilbauglied 43 und der Ventilplatte 41
ist eine elektrisch isolierende Schicht 45 vorgesehen, die
das Ventilbauglied 43 von der Ventilplatte 41 elektrisch
trennt, um einen Ladungsfluß zwischen dem Ventilbauglied 43
und der Ventilplatte 41 zu verhindern.
Mittels äußerer Betätigungskräfte kann das Ventilbauglied 43
bezüglich der Ventilplatte 41 bewegt werden, derart, daß die
Ventilöffnung 42 durch das Ventilbauglied 43 geschlossen
bzw. geöffnet werden kann.
Im Betrieb ist der Einlaß (bzgl. Fig. 4 unter der Ventil
platte 41) des Mikroventils 40 mit einer unter Druck stehen
den Quelle (nicht gezeigt) für einen Fluidfluß Φ verbunden.
Der Druck, der auf das einseitig befestigte Ventilbauglied
43 ausgeübt wird, bewirkt, daß sich das Ventilbauglied 43
nach oben biegt, wie es durch das gestrichelt dargestellte
Ventilbauglied 43 in Fig. 4 angezeigt ist. Der Pfeil in Fig.
4 stellt die Richtung des Fluidflusses Φ durch das Mikroven
til 40 dar. Die gestrichelte Darstellung des Ventilbauglieds
43 in Fig. 4 zeigt die vollständig geöffnete Position des
Mikroventils 40.
Das Mikroventil 40 wird betätigt, indem eine Spannungsquelle
46 über Leitungen 47 eine elektrische Potentialdifferenz
zwischen der Ventilplatte 41 und dem Ventilbauglied 43 an
legt. Dadurch fließen Ladungen auf die sich gegenüberliegen
den Seiten der beiden Bauteile 41, 43, wodurch die Bauteile
unterschiedlich gepolt werden. Diese Ladungen ziehen sich
gegenseitig an, wodurch das nicht befestigte Ende des Ven
tilbauglieds 43 zu der Ventilplatte 41 bewegt wird. Das Mi
kroventil 40 mit geschlossenem Ventilbauglied 43 ist in Fig.
4 mit durchgezogenen Linien dargestellt.
Da ein derartiges Mikroventil 40 durch den Druck des durch
fließenden Fluidflusses Φ tendenziell geöffnet wird, bzw.
der Fluß Φ des Fluids durch Schließen des Ventilbauglieds 43
unterbrochen wird, indem eine Potentialdifferenz zwischen
dem Ventilbauglied 43 und der Ventilplatte 41 angelegt wird,
besteht ein Nachteil des bekannten Mikroventils 40 darin,
daß ein derartiges Mikroventil 40 nur in einer Fluidfluß
richtung betreibbar ist.
Die US-PS 5,176,358 offenbart ein mikrostrukturiertes Gas
ventil, das eine Ventilstruktur aufweist, welche sechs Öff
nungen 90 umfaßt. Jeder der Öffnungen 90 ist eine Verschluß
platte 92 zugeordnet. Die Ventilstruktur umfaßt ein Sub
strat, in dem die Öffnung 90 gebildet ist. Ferner ist auf
dem Substrat eine dielektrische Schicht 94 angeordnet, aus
der die Verschlußplatte 92 und ein Ventilsitz gebildet ist.
Durch den unteren Teil der Schicht 94 ist der Ventilsitz ge
bildet, durch den sich die Öffnung 90 erstreckt. Beabstandet
von dem Ventilsitz durch einen Zwischenraum, welcher sich
durch die Herstellung unter Verwendung einer Opferschicht
aus Aluminium einstellt, befindet sich die Verschlußklappe
92, welche aus dem dielektrischen Material der Schicht 94
besteht und in der dargestellten Position ist, wenn keine
äußeren Kräfte an diese Platte angelegt sind. Im Inneren der
Ventilsitzstruktur sind Elektroden 98 vorgesehen, welche zu
einem Anschluß 102 führen. Im Inneren der Ventilplatte 92
ist eine weitere Elektrode 100 vorgesehen, welche zu einem
Anschluß 104 herausgeführt ist. Im Normalfall, d. h. wenn
keine externen Spannungen an der Platte anliegen, ist diese
in der dargestellten Position. Durch Bewegen der Platte 92
derart, daß sie in Kontakt mit der dielektrischen Schicht 94
ist, die die Ventilsitzstruktur definiert, wird das Ventil
geschlossen. Dies wird dadurch erreicht, daß an die beiden
Anschlüsse 102 und 104 eine Spannung angelegt wird. Beim An
legen gleicher Potentiale an den Anschlüssen 102 und 104
kehrt die Platte 92 aufgrund einer internen elastischen
Rücksetzkraft in ihre offene Position zurück.
Die in der US-PS 5,176,358 offenbarte Ventilstruktur weist
jedoch den Nachteil auf, daß die Ventilplatte 92 zusammen
mit der Ventilsitzstruktur durch die Schicht 94 bzw. durch
eine Strukturierung derselben gebildet ist. Die Schicht 94
ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet,
so daß es erforderlich ist, sowohl in der Ventilsitzstruktur
als auch in der Ventilplatte 92 die zur Betätigung des Ven
tils erforderlichen Elektroden einzubetten. Ferner ist es
zur Herstellung der Platte 92 erforderlich zunächst einen
Teil der Schicht 94 aufzuwachsen, anschließend eine Alumi
niumopferschicht vorzusehen und darauf wiederum eine weitere
dielektrische Schicht aufzuwachsen, worauf im Anschluß die
Aluminiumschicht zu entfernen ist, um so die dargestellte
Struktur herbeizuführen. Ein weiterer Nachteil dieser vorbe
kannten Ventilstruktur besteht darin, daß die zur Betätigung
der Ventilklappe 92 erforderlichen Kräfte sehr hoch sind und
so die an die Struktur anzulegenden Spannungen ebenfalls
hoch sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Mikroventil zu schaffen, das ohne angelegte Betätigungsspan
nung und ohne das Einwirken von pneumatischen Kräften eine
geöffnete Durchlaßöffnung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Mikroventil gemäß Anspruch 1
und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Mikroventils
gemäß Anspruch 9 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Mikroventil, das eine
Auflagestruktur, eine Durchlaßöffnung, die sich durch die
Auflagestruktur erstreckt, und eine mechanisch vorgespannte,
zumindest einseitig befestigte Ventilklappe aufweist, die in
ihrem unbetätigten Zustand von der Auflagestruktur weggebo
gen ist und die Durchlaßöffnung öffnet und in ihrem betätig
ten Zustand an der Auflagestruktur anliegt und die Durchlaß
öffnung verschließt, wobei das Mikroventil dadurch gekenn
zeichnet ist, daß eine elektrisch isolierende Beschichtung
auf der der Auflagestruktur zugewandten Seite der Ventil
klappe angeordnet ist und die Ventilklappe mechanisch vor
spannt, wobei die Beschichtung im Bereich der Befestigung
der Ventilkappe auf der Auflagestruktur aufliegt, um die
Ventilklappe elektrisch von der Auflagestruktur zu isolie
ren.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a eine prinzipielle Querschnittsansicht eines Mikro
ventils mit geöffneter Ventilklappe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung.
Fig. 1b eine prinzipielle Querschnittsansicht eines Mikro
ventils mit geschlossener Ventilklappe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 eine prinzipielle vergrößerte Querschnittsansicht
eines Mikroventils gemäß einem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3a eine perspektivische Ansicht einer an zwei benach
barten Kanten zweiseitig eingespannten Ventilklap
pe.
Fig. 3b eine perspektivische Ansicht einer an zwei gegen
überliegenden Kanten zweiseitig eingespannten Ven
tilklappe.
Fig. 3c eine perspektivische Ansicht einer dreiseitig ein
gespannten Ventilklappe.
Fig. 4 eine prinzipielle Querschnittsansicht eines Mikro
ventils gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 1a stellt schematisch den Aufbau eines Mikroventils 10
mit einer geöffneten Ventilklappe 11 gemäß einem ersten Aus
führungsbeispiel der Erfindung dar. Eine einseitig einge
spannte, mechanisch vorgespannte Ventilklappe 11 ist über
einer Auflagestruktur 12 angeordnet. Die Auflagestruktur 12
weist eine Durchlaßöffnung 13 auf, durch welche ein Fluid
fluß Φ, dessen Richtung durch den in Fig. 1a gezeichneten
Pfeil schematisch dargestellt ist, fließen kann. Über Zulei
tungen 16 sind ein Ventilsitz 15, der mit der Ventilklappe
11 elektrisch und mechanisch verbunden ist, und die Auflage
struktur 12 mit einer Spannungsquelle 14 verbunden. Der Ven
tilsitz 15 besteht vorzugsweise aus Silizium, wobei derselbe
auch aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein
kann. Durch die Spannungsquelle 14 kann eine Potentialdiffe
renz zwischen dem Ventilsitz 15 bzw. der Ventilklappe 11 und
der Auflagestruktur 12 angelegt werden, wodurch die Ventil
klappe 11 geschlossen werden kann. Die Dicke des Siliziums
der vorgespannten Ventilklappe 11 liegt z. B. in der Größen
ordnung von 5 µm bis 50 µm, wobei die lateralen Abmessungen
derselben beispielsweise in der Größenordnung von 500 µm bis
5 mm liegen können.
Die Ventilklappe 11 wird mittels einer geeigneten Beschich
tung 17 auf Druck mechanisch vorgespannt, wobei die Be
schichtung 17 sowohl als Maskierung für einen vorangegange
nen Ätzschritt (z. B. beim KOH-Ätzen der Ventilklappe 11) als
auch als elektrische Isolierung zwischen dem Ventilsitz 15
bzw. der Ventilklappe 11 und der Auflagestruktur 12 dienen
kann. Ferner kann zusätzlich zu der mechanisch vorgespannten
Ventilklappe 11 auch die Auflagestruktur 12 mit einer iso
lierenden Schicht (in den Fig. nicht gezeigt) bedeckt sein.
Diese zusätzliche isolierende Schicht verbessert zusätzlich
die elektrische Durchbruchfestigkeit beim Anlegen einer Be
tätigungsspannung.
Die Dicke der Beschichtung 17, die die mechanische Vorspan
nung erzeugt, liegt beispielsweise in der Größenordnung von
0,2 µm bis 1,5 µm. Die Beschichtung 17 kann aus Si3N4, SiC,
Si-Oxid oder Kombinationen derselben bestehen. Durch diese
mechanische Vorspannung (z. B. eine möglichst hohe Druckspan
nung von etwa -1500 MPa bei Si3N4) biegt sich die einseitig
eingespannte Ventilklappe 11 nach einer Befestigung an der
Auflagestruktur 12 von der Durchlaßöffnung 13 weg.
Das Mikroventil 10 wird betrieben, um den Fluidfluß Φ zu
steuern. Durch die Durchlaßöffnung 13 in der Auflagestruktur
12 kann, wenn ein Überdruck von oben (Fig. 1a) und eine
elektrische Betätigungsspannung von U = 0 V an dem Mikroven
til 10 anliegen, das Fluid um die durch die mechanische Vor
spannung aufgebogene Ventilklappe 11 herum, durch die Durch
laßöffnung 13 fließen. Die durch die mechanische Vorspannung
auf die Ventilklappe 11 wirkenden, tendenziell öffnenden
Kräfte sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung so ausgelegt, daß diese Kräfte das
Mikroventil 10 in einem geöffneten Zustand halten, solange
der Druck des in Fig. 1a gezeichneten Fluidflusses Φ einen
durch die mechanische Vorspannung eingestellten Nenndruck
nicht überschreitet.
Liegen dagegen Drücke an, die größer als der Nenndruck sind,
wird die Ventilklappe 11 geschlossen, auch wenn keine elek
trische Betätigungsspannung (U = 0 V) anliegt. Das Mikroven
til 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung ist somit bei Fluiddrücken über dem
Nenndruck selbstschließend.
Eine elektrische Betätigungsspannung (U = 0 V), die zum Be
tätigen der Ventilklappe 11 in Schließrichtung notwendig
ist, kann durch einen elektrostatischen Wanderkeil 18, d. h.
durch die Konfiguration von elektrostatischen Kräften zwi
schen der Ventilklappe 11 und der Auflagestruktur 12, klein
gehalten werden. Da die Ventilklappe 11 und die Auflage
struktur 12 in der Verbindungsregion derselben im wesent
lichen nur durch die Dicke der Beschichtung 17 voneinander
getrennt sind, treten zwischen der Ventilklappe 11 und der
Auflagestruktur 12 in dieser Region auch bei kleinen Betäti
gungsspannungen hohe elektrische Feldstärken auf. Der Be
reich der hohen Feldstärken wandert beim Schließen der Ven
tilklappe 11 mit der Region mit, in der die Ventilklappe 11
bereits im wesentlichen parallel zu der Auflagestruktur 12
angeordnet ist. Dadurch können sehr niedrige Betätigungs
spannungen (U < 50 V) realisiert werden, da der elektro
statische Wanderkeil 18 den wesentlichen Anteil der Schließ
kräfte liefert. Bei herkömmlichen, aktiven, normalerweise
offenen Mikroventilen mit elektrostatischen Schaltkräften
existiert zwischen der Ventilklappe und der Auflagestruktur
eine konstante Beabstandung von einigen Mikrometern, so daß
eine relativ hohe Betätigungsspannung von ca. 180 Volt zum
Schalten nötig ist, da hier kein elektrostatischer Wander
keil vorhanden ist. Der Betriebszustand mit geschlossener
Ventilklappe 11 ist in Fig. 1b in Form einer prinzipiellen
Querschnittsansicht dargestellt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Mikroventils 10 mit
vorgespannter Ventilklappenstruktur ist in einer vergrößer
ten, prinzipiellen Querschnittsansicht in Fig. 2 darge
stellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind kleine Abstands
höcker 21 entweder auf der vorgespannten Ventilklappe 11
oder auf der Auflagestruktur 12 oder auf beiden angebracht.
Die Höhe dieser Abstandshöcker 21 kann in der Größenordnung
von 0,1 µm bis 1 µm liegen, wobei die Querschnittsabmessun
gen der Abstandshöcker 21 in der Größenordnung von 10 × 10
µm2 bis 100 × 100 µm2 liegen können. Die Abstände zwischen
benachbarten Abstandshöckern 21 liegen in der Größenordnung
von 500 µm bis 2000 µm.
Die Funktion der Abstandshöcker 21 besteht darin, bei einem
geschlossenen Mikroventil 10, d. h. wenn eine elektrische Be
tätigungsspannung angelegt ist oder der Nenndruck über
schritten ist, die direkte Kontaktfläche zwischen der vorge
spannten Ventilklappe 11 und der Auflagestruktur 12 zu mini
mieren, um Anhafteffekte, die aufgrund des Eindringens von
Ladungen in die Isolation bei großen Feldstärken auftreten
können, zu minimieren. Die Abstandshöcker 21 werden entweder
durch einen Abscheideprozeß (z. B. Sputtern) aufgebracht oder
aus dem Siliziummaterial des Ventilsitzes 15 oder der Ven
tilklappe 11 herausgeätzt. Im Gegensatz zu der soeben be
schriebenen Ausführungsform können die Abstandshöcker auch
unterhalb der Basisschicht liegen.
In den Fig. 3a bis 3c sind drei weitere Ausführungsformen
mechanisch vorgespannter Ventilklappen 11 perspektivisch
dargestellt. Fig. 3a zeigt eine an benachbarten Kanten zwei
seitig eingespannte, mechanisch vorgespannte Ventilklappe
11a. Fig. 3b zeigt eine an gegenüberliegenden Kanten zwei
seitig eingespannte, mechanisch vorgespannte Ventilklappe
11b. Fig. 3c zeigt eine dreiseitig eingespannte, mechanisch
vorgespannte Ventilklappe 11c.
Durch die mechanische Vorspannung der Ventilklappen 11a-c
ist jeweils eine Struktur realisiert, in der ein elektrosta
tischer Wanderkeil 18 wirken kann. Die Einspannung der Ven
tilklappen 11a-c kann an den Kanten ein- oder mehrmals un
terbrochen sein, um die Ventilklappenstruktur flexibler zu
gestalten. Der Vorteil einer an zwei oder drei Kanten einge
spannten Ventilklappe 11 besteht darin, daß derartige Ven
tilklappen 11 gegenüber Druckstößen eine vergrößerte Robust
heit aufweisen.
Beschränkt man sich bei der Herstellung von Mikroventilen
nicht auf ein anisotropes Ätzen von <100<-Silizium mit KOH,
so sind beliebig geformte (runde, ovale, dreieckige, etc.)
Ventilklappen 11 herstellbar, die jeweils an einigen Stellen
nicht mit dem Ventilsitz 15 verbunden sind und sich dort
durch die mechanische Vorspannung aufbiegen können. Die Ven
tilklappen 11a-c können wegen der Keilstruktur, d. h. auf
grund ihrer nicht überall parallelen Anordnung zu der Auf
lagestruktur 12, mit relativ kleinen Betätigungsspannungen
die Durchlaßöffnung 13 schließen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber herkömm
lichen Ventilvarianten besteht darin, daß die öffnenden
Kräfte der Ventilklappe 11 und damit die normalerweise of
fene ("normally open") Stellung durch die mechanische Vor
spannung einer Beschichtung 17 eingestellt wird, wobei bei
anderen bekannten Ventilen die normalerweise offene Stellung
durch die Aufhängung der Ventilklappenstruktur vorgenommen
werden muß. Die Aufhängung der Ventilklappenstruktur be
grenzt bei bekannten Mikroventilen eine weitere Miniaturi
sierung. Im Gegensatz dazu können Mikroventile gemäß der
vorliegenden Erfindung mit sehr geringen Abmessungen (z. B. 3
mm × 3 mm) hergestellt werden, wodurch die Herstellungs
kosten gering gehalten werden.
Die öffnenden Kräfte bei der Ventilklappe 11 der vorliegen
den Erfindung werden vor allem durch die mechanische Vor
spannung in der Maskierungsschicht bestimmt, wodurch die
öffnenden Kräfte von der Geometrie der Ventilklappenstruktur
unabhängig sind.
Ein oft auftretendes Problem sind die Leckraten des Mikro
ventils 10, z. B. wegen des Verkippens der Ventilklappen
struktur gegenüber der Auflagestruktur 12. Bei dem Mikroven
til 10 der vorliegenden Erfindung ist eine Verkippung we
sentlich unwahrscheinlicher, da zwei planpolierte Strukturen
aneinander befestigt werden, wodurch sehr gute Abdichteigen
schaften erreicht werden.
Eventuell auftretende Anhafteffekte, die aufgrund des Ein
dringens von Ladungen in die Isolation bei hohen Feldstärken
auftreten können, können beim Betrieb eines Mikroventils ein
Problem darstellen. Diese Effekte können durch eine bipolare
Ansteuerung des Mikroventils 10 sowie durch die Realisierung
der Abstandshöcker 21, die vorher beschrieben wurden, ver
hindert werden.
Der Durchfluß durch das Mikroventil 10 kann ausgehend von
der mechanischen Vorspannung der vorgespannten Ventilklappe
11 durch ein Modell berechnet werden kann. Wichtige Optimie
rungsparameter für das erfindungsgemäße Mikroventil 10 sind:
mechanische Vorspannung der Beschichtung 17, Dicke, Länge,
Breite der Ventilklappe 11, Lage und Form der Durchlaßöff
nungsfläche, Lage und Form des Fluidflusses Φ, Dicke der Be
schichtung 17. Wichtige Betriebsparameter sind: Einlaß- und
Auslaßdruck und Betätigungsspannung. Wichtige Stoffgrößen
für das Modell sind: Adiabatenkoeffizient, Dichte und Visko
sität des zu steuernden Fluids. Die elektrostatischen
Schließkräfte können zunächst mit einfachen Modellen abge
schätzt werden, wobei Modelle für den elektrostatischen Pum
penbetrieb entsprechend modifiziert übernommen werden kön
nen.
Claims (11)
1. Mikroventil (10) mit folgenden Merkmalen:
einer Auflagestruktur (12);
einer Durchlaßöffnung (13), die sich durch die Auflage struktur (12) erstreckt;
einer mechanisch vorgespannten, zumindest einseitig be festigten Ventilklappe (11), die in ihrem unbetätigten Zustand von der Auflagestruktur (12) weggebogen ist und die Durchlaßöffnung (13) öffnet und in ihrem betätigten Zustand an der Auflagestruktur (12) anliegt und die Durchlaßöffnung (13) verschließt;
gekennzeichnet durch
eine elektrisch isolierende Beschichtung (17), die auf der der Auflagestruktur (12) zugewandten Seite der Ven tilklappe (11) angeordnet ist und die Ventilklappe (11) mechanisch vorspannt, wobei die Beschichtung (17) im Bereich der Befestigung der Ventilklappe (11) auf der Auflagestruktur aufliegt, um die Ventilklappe (11) elektrisch von der Auflagestruktur (12) zu isolieren.
einer Auflagestruktur (12);
einer Durchlaßöffnung (13), die sich durch die Auflage struktur (12) erstreckt;
einer mechanisch vorgespannten, zumindest einseitig be festigten Ventilklappe (11), die in ihrem unbetätigten Zustand von der Auflagestruktur (12) weggebogen ist und die Durchlaßöffnung (13) öffnet und in ihrem betätigten Zustand an der Auflagestruktur (12) anliegt und die Durchlaßöffnung (13) verschließt;
gekennzeichnet durch
eine elektrisch isolierende Beschichtung (17), die auf der der Auflagestruktur (12) zugewandten Seite der Ven tilklappe (11) angeordnet ist und die Ventilklappe (11) mechanisch vorspannt, wobei die Beschichtung (17) im Bereich der Befestigung der Ventilklappe (11) auf der Auflagestruktur aufliegt, um die Ventilklappe (11) elektrisch von der Auflagestruktur (12) zu isolieren.
2. Mikroventil (10) gemäß Anspruch 1, mit
einer Vorrichtung zum Anlegen einer Betätigungsspannung
zwischen der Ventilklappe (11) und der Auflagestruktur
(12).
3. Mikroventil (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem
zwei aneinander angrenzende Seiten der Ventilklappe
(11) gegenüber der Auflagestruktur (12) festgelegt
sind.
4. Mikroventil (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem
zwei gegenüberliegende Seiten der Ventilklappe (11) ge
genüber der Auflagestruktur (12) festgelegt sind.
5. Mikroventil (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem
drei Seiten der Ventilklappe (11) gegenüber der Aufla
gestruktur (12) festgelegt sind.
6. Mikroventil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei
dem
zwischen der Ventilklappe (11) und der Auflagestruktur
(12) Abstandshöcker (21) vorgesehen sind.
7. Verfahren zum Herstellen eines Mikroventils (10), mit
folgenden Schritten:
Bilden einer Durchlaßöffnung (13) in einer Auflage struktur (12);
Bilden einer mechanisch vorgespannten, zumindest ein seitig befestigten Ventilklappe (11) in einem Ventil sitz (15), die in ihrem unbetätigten Zustand von der Auflagestruktur (12) weggebogen ist und die Durchlaß öffnung (13) öffnet und in ihrem betätigten Zustand an der Auflagestruktur (12) anliegt und die Durchlaßöff nung (13) verschließt;
Anordnen einer elektrisch isolierenden Beschichtung (17), die die Ventilklappe (11) unter eine Vorspannung setzt, auf der der Auflagestruktur (12) zugewandten Seite der Ventilklappe (11); und
Zusammenfügen der mit der Durchlaßöffnung (13) versehe nen Auflagestruktur (12) und des Ventilsitzes (15), derart, daß die Ventilklappe (11) die Durchlaßöffnung (13) verschließen kann und die Beschichtung (17) zwi schen dem Ventilsitz (15) und der Auflagestruktur (12) angeordnet ist und im Bereich der Befestigung der Ven tilklappe (11) auf der Auflagestruktur (12) aufliegt.
Bilden einer Durchlaßöffnung (13) in einer Auflage struktur (12);
Bilden einer mechanisch vorgespannten, zumindest ein seitig befestigten Ventilklappe (11) in einem Ventil sitz (15), die in ihrem unbetätigten Zustand von der Auflagestruktur (12) weggebogen ist und die Durchlaß öffnung (13) öffnet und in ihrem betätigten Zustand an der Auflagestruktur (12) anliegt und die Durchlaßöff nung (13) verschließt;
Anordnen einer elektrisch isolierenden Beschichtung (17), die die Ventilklappe (11) unter eine Vorspannung setzt, auf der der Auflagestruktur (12) zugewandten Seite der Ventilklappe (11); und
Zusammenfügen der mit der Durchlaßöffnung (13) versehe nen Auflagestruktur (12) und des Ventilsitzes (15), derart, daß die Ventilklappe (11) die Durchlaßöffnung (13) verschließen kann und die Beschichtung (17) zwi schen dem Ventilsitz (15) und der Auflagestruktur (12) angeordnet ist und im Bereich der Befestigung der Ven tilklappe (11) auf der Auflagestruktur (12) aufliegt.
8. Verfahren zum Herstellen eines Mikroventils (10) gemäß
Anspruch 7, bei dem
zwei aneinander angrenzende Seiten der Ventilklappe
(11) gegenüber der Auflagestruktur (12) befestigt wer
den.
9. Verfahren zum Herstellen eines Mikroventils (10) gemäß
Anspruch 7, bei dem
zwei gegenüberliegende Seiten der Ventilklappe (11) ge
genüber der Auflagestruktur (12) befestigt werden.
10. Verfahren zum Herstellen eines Mikroventils (10) gemäß
Anspruch 7, bei dem
drei Seiten der Ventilklappe (11) gegenüber der Aufla
gestruktur (12) befestigt werden.
11. Verfahren zum Herstellen eines Mikroventils (10) gemäß
einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem
zwischen der Ventilklappe (11) und der Auflagestruktur
(12) Abstandshöcker (21) gebildet werden.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19637878A DE19637878C2 (de) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | Mikroventil mit vorgespannter Ventilklappenstruktur |
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DE59708427T DE59708427D1 (de) | 1996-09-17 | 1997-08-13 | Mikroventil mit vorgespannter Ventilklappenstruktur |
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DE (2) | DE19637878C2 (de) |
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