EP1200198A1 - Actuator component for a microspray and its production process - Google Patents

Actuator component for a microspray and its production process

Info

Publication number
EP1200198A1
EP1200198A1 EP00949481A EP00949481A EP1200198A1 EP 1200198 A1 EP1200198 A1 EP 1200198A1 EP 00949481 A EP00949481 A EP 00949481A EP 00949481 A EP00949481 A EP 00949481A EP 1200198 A1 EP1200198 A1 EP 1200198A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
liquid
piezoelectric actuator
channel device
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00949481A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1200198B1 (en
Inventor
Ralf Schnupp
Jochen Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1200198A1 publication Critical patent/EP1200198A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1200198B1 publication Critical patent/EP1200198B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers

Definitions

  • the present invention relates to an actuator member for a micro atomizer and in particular to an actuator member for a piezoelectrically operated micro atomizer, to methods for producing such an actuator member and to a micro atomizer using such an actuator member.
  • Elements for atomizing liquid media which are referred to below simply as atomizers, are used in many technical areas, for example the cosmetics industry for atomizing hair sprays and perfumes, in medicine as medicament sprays, with different coating techniques for atomizing paints and adhesives chemistry for nebulizing liquid reagents, and in the field of domestic technology as room humidifiers.
  • a large part of the atomizers currently used works by means of mechanical atomization, in which the liquid is pressed through a mechanically generated overpressure through a valve of suitable shape and size. This causes the medium to flow, i.e. the liquid to be atomized is usually distributed statically in small droplets and forms a liquid mist.
  • the overpressure required is manually activated by a pumping process, for example in the case of perfume atomizers, or by using overpressure reservoirs, e.g. Propellant gas in hair sprays.
  • a piezoelectric atomizer in which a thin silicon membrane vibrates through a piezoelectric ZnO layer is displaced, with liquids being atomized by the thin silicon membrane.
  • the atomizer described in this document operates at an oscillation frequency of 80 to 86.5 kHz, the atomizer disclosed there producing droplets of widely differing diameters.
  • DE 19802368 C1 describes a microdosing device in which a pressure chamber is delimited on one side by a membrane, an inlet opening and an outlet opening being provided in the pressure chamber. A suitable control of the membrane causes fluid to be sucked in through the inlet opening for a dosing process and to be expelled through the outlet opening.
  • This microdosing device works on the basis of a displacement effect and not on the basis of the capillary wave theory.
  • a piezoelectric nebulizer is known in which liquid is applied to an atomizing grid that is set in vibration using a soft organ with a capillary or felt-like structure, such as an open-cell foam.
  • the object of the present invention is to create a micro-atomizer which, on the one hand, enables mass production and, on the other hand, enables atomization of droplets having a defined diameter with increased efficiency, and to provide a method for producing such a micro-atomizer.
  • the actuator member used in the atomizer according to the invention uses the piezoelectric principle.
  • a piezoelectric layer preferably produced using thin-film technology, is used to deflect a thin membrane, which is preferably etched in silicon Vibrations is set.
  • a channel device is also formed which serves to supply the liquid to be atomized in order to effect a substantially uniform wetting of the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator. The supply of liquid through the channel device provided according to the invention, such that the membrane is wetted essentially uniformly, prevents according to the invention that the droplet diameters vary within a wide range.
  • the actuator member of the atomizer according to the invention is preferably suitably adapted to be operated at a frequency between 2 and 2.5 MHz, and in such a way that the droplets produced by the atomization have a diameter between 1 and 5 ⁇ m.
  • the geometric dimensions of the membrane, the liquid supply and the vibration frequency used are suitably adapted as atomization parameters in order to set a desired droplet size.
  • the channel device can be rectangular, the channel device feeding the liquid to be atomized via the four corners of the membrane.
  • a micro atomizer according to the invention using such an actuator member can comprise a holder to which the actuator member is fixed in such a way that the inlet end is fluidly connected to a liquid supply line such that the channel device, with the exception of a fluid connection thereof, to a liquid supply line and to the piezoelectric actuator opposite surface of the membrane is sealed by the holder, and that in the region of the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator, an opening of the holder is provided for ejecting the atomized liquid - D -
  • the holder is designed in such a way that the actuator member can be easily attached to it, the liquid supply line preferably leaving the holder in a direction which is opposite to the direction of ejection of the atomized liquid.
  • the present invention provides a method for producing a piezoelectrically operated micro-atomizer, in which a piezoelectric actuator is first applied to a main surface of a semiconductor substrate, whereupon the main surface of the semiconductor substrate opposite the piezoelectric actuator is structured around a membrane on which the piezoelectric Actuator is arranged, and to fix a channel device, which extends from an inlet end to the membrane, in the same.
  • the actuator member is fixed to a holder such that the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator is facing an opening in the holder.
  • the present invention thus creates an actuator member for a piezoelectrically operated micro atomizer which, through the use of micromechanics, and in particular silicon technology, enables a very small and inexpensive system which can be produced in very large numbers. Due to the properties of the atomizer described above, the droplet distribution, the precision of the volume to be atomized and, in the case of a medical application, the medical effectiveness are considerably improved.
  • the actuator member does not require the use of a nozzle, so that signs of constipation cannot occur.
  • the system is thus also suitable for multiple use, for example only one liquid container connected to the liquid supply line has to be replaced. Due to the low power requirement of the piezo drive, the energy consumption need reduced.
  • Fig. La is a schematic perspective view of an embodiment of an actuator member according to the invention.
  • Fig. Lb is a schematic perspective view of a holder of a micro-atomizer according to the invention.
  • 2a) and 2b) are schematic representations to explain different exemplary embodiments of channel devices of actuator components according to the invention.
  • 3a) to 3e) are schematic sectional views to illustrate the method according to the invention for producing an actuator member.
  • FIG. 1 a shows a schematic perspective view of an exemplary embodiment of an actuator member in which a membrane 12 is formed in a main surface of a silicon substrate 10.
  • a schematic top view of the exemplary embodiment shown in FIG. La) is also shown in FIG. 2a), the following description being continued with reference to FIGS. La) and 2a).
  • the atomizing surface of the membrane 12 can be seen in each of these figures, so that the piezoelectric actuator arranged on the opposite surface of the membrane cannot be seen in these figures.
  • the piezoelectric actuator is used to vibrate the membrane 12.
  • a channel device 14 is formed on the substrate surface, which has the recess through which the membrane 12 is fixed, and enables a liquid to be atomized to be supplied to the atomizing surface of the membrane 12.
  • a recess 16 which serves as a media inlet, is provided in this main surface of the silicon substrate 10.
  • the channel device 14 provides a fluid connection between the media inlet 16 and the atomizing surface of the membrane 12 in order to enable a substantially uniform wetting of the atomizing surface with the liquid to be atomized.
  • the channel device 14 has channel sections 14a, 14b, 14c and 14d which feed the liquid to be atomized from the direction of the four corners of the substantially rectangular membrane 12 to the atomizing surface thereof.
  • the membrane 12 is fixed by a membrane recess, which was formed by means of a KOH etching process, so that the side walls 18 of the membrane recess have the bevel which can be seen in FIG 55 degrees.
  • the sections 14a, 14b, 14c and 14d of the channel device 14 each end in the upper region of the inclined side surfaces 18 such that the medium to be atomized is supplied via the inclined side surfaces 18.
  • the media inlet recess 16 and the channel device 14 can also be formed by KOH etching.
  • the actuator member formed in this way is now introduced into a holder, for example as shown in FIG. 1 b), to build up a micro-atomizer.
  • the holder 20 has a receiving compartment 22, into which the actuator member is inserted and in which the same can be fixed in a suitable manner.
  • the bracket 20 preferably protrusions 24 and 26 that hold the actuator member.
  • the holder 20 is designed such that it forms closed channels together with the actuator member, which are fluidly connected to the atomizing surface of the membrane 12 and the media inlet 16.
  • the holder 20 preferably also has a device 28 for connecting a liquid line 29, preferably a hose, in such a way that the liquid line 29 is fluidly connected to the media inlet 16.
  • the holder 20 also has an opening 30 which, when the actuator member is mounted in the holder 20, is arranged above the atomizing surface of the membrane 12, so as to enable the atomized liquid to be ejected.
  • the liquid line 29 is preferably arranged with respect to the opening 30 in such a way that the opening 30 is arranged, for example, in an inhalation channel of an inhaler.
  • the liquid line 29 preferably leaves the holder 20 opposite the opening 30, as shown in FIG. 1b).
  • the opening 30 can be provided with a grid which, for example, ensures a precisely defined droplet size or allows the system to be operated overhead.
  • the actuator member shown in Fig. La) is preferably made of silicon, while the holder shown in Fig. Lb) made of plastic, which is advantageous in terms of the system price, or any other suitable material.
  • the actuator member can be attached to the holder, for example, by means of anodic bonding processes, and in addition, such anodic bonding processes also enable a very strong, tight and stable connection to another silicon chip, which in turn can contain suitable channels and liquid connections.
  • a corresponding recess 32 in the holder 20 means that the media inlet recess 16 in the substrate 10 of the actuator member can be dispensed with if the channel device 14 ends under the recess 32, so that a fluid connection is thereby ensured.
  • the atomizing surface of the membrane 12 is uniformly wetted with the liquid to be atomized via the liquid line 29, the media inlet 16 and the channel device 14.
  • the liquid line 29 is connected to a liquid reservoir (not shown), which is preferably an overpressure container which can be fluidly connected to the liquid line 29 via a valve.
  • the membrane 12 is vibrated by the piezoelectric actuator, so that the liquid located on the atomizing surface of the membrane 12 is atomized on the basis of the capillary wave theory.
  • atomization liquid is continuously supplied via the channel device 14.
  • atomization can be carried out by the actuator member according to the invention, which results in droplets whose diameters do not vary in a large range, but whose diameters in a defined range, for medical technology preferably between 1 and 5 ⁇ m. Droplets of this order of magnitude are obtained using an excitation frequency of the piezeoelectric actuator in the range from 2.0 to 2.5 MHz, the exact value of the excitation frequency having little dependence on the viscosity of the liquid to be atomized.
  • FIG. 2b shows a schematic top view of a channel device 34, as it can be sufficient for a membrane 36 of small size, in order to ensure even wetting to effect the same with the liquid to be atomized.
  • the channel device 34 is in turn fluidly connected to a recess 16 which defines a media inlet.
  • the arrangement shown in FIG. 2b) is suitable for atomizing small fluid volumes, while the embodiment shown in FIG. 2a) is suitable for atomizing larger fluid volumes.
  • the channels 14 and 34 act in addition to the liquid supply due to the narrowing of the cross section also as a flow restriction. With a constant outlet pressure of the liquid and through the channels produced with a precise cross-section, a constant flow to the piezoelectric membrane 12 or 36 is established.
  • the channels according to the present invention can be precisely etched using silicon technology, so that a defined supply of the liquid to the atomizing surface of the membrane is possible.
  • the microactuators can be specifically adjusted to the desired flow quantities by means of differently selected cross sections, so that the atomization of very precisely defined volumes is possible.
  • a protective layer which preferably consists of titanium or titanium nitride.
  • a p-silicon is preferably used as the silicon substrate 10, while the layer 40 is an n-type layer.
  • Layer 40 later also serves as the lower electrode for driving the piezoelectric layer.
  • the substrate 10 on which the implantation layer 40 is arranged is subsequently subjected to an oxidation in order to produce SiO 2 layers 42 and 44. The resulting layer composite is shown in Fig. 3a).
  • An opening 48 is formed in the upper oxide layer 42 for later contacting of the implantation layer 40, see FIG. 3b).
  • the lower oxide layer 44 and the silicon nitride layer 46 are structured, for example by photolithographic methods, in order to define an opening 50 for the later etching free of the membrane recess from the underside of the silicon substrate 10.
  • a piezoelectric material 52 is applied to the upper oxide layer 42, which acts as a piezoelectric actuator in the finished component.
  • the piezoelectric material can consist of AlN, PZT or ZnO, for example. This results in the structure shown in FIG. 3c).
  • metallizations 54 and 56 for the electrical control of the piezoelectric element 52 are produced on the top of the structure shown in FIG. 3c), see FIG. 3d), whereupon a passivation layer 58 is applied and structured to openings 60 and 62 for contacting the To define metallizations 54 and 56, see Fig. 3e).
  • a KOH etching delimited by the masking layers deposited on the front and rear, is carried out from the rear up to the implantation layer 40, which serves as an etching stop that the membrane 12, which is formed in the implantation layer 40, is produced.
  • the integrated flow channels with a shallower depth and the necessary depressions for the media inlet can be produced at the same time.
  • the lower mask layers 44 and 46 are further patterned to define the channels and the media inlet, whereupon a further KOH etching is carried out to the channels and the media inlet in the back of the silicon substrate 10 to generate.
  • the recess, which defines the membrane, and the feed channels, which ensure uniform wetting of the atomizing surface of the membrane, are formed in the same main surface of a silicon substrate, so that the present invention makes the mass production of actuator components of small size inexpensive and with low energy consumption.

Abstract

An actuator component for a piezoelectric microspray comprising a membrane (12) formed in a semiconductor chip (10), a piezoelectric actuator fitted on the surface of the membrane (12), which sets the membrane vibrating, and a tube (14) attached to the semiconductor chip which conducts the liquid to be atomized from an inlet port to the piezoelectric actuator on the opposite surface of the membrane. A microspray using this sort of actuator component is comprises a holding device to which this sort of actuator component is fixed, so that the inlet is directly connected to the fluid by means of a liquid-conducting tube; exceptionally, the pipe is connected to the liquid duct and piezoelectric actuator beside surface of the membrane by means of the holding device. Said holding device has an opening around the surface zone of the membrane opposite the actuator for the discharge of atomized liquid.

Description

Aktorbauglied für einen Mikrozerstauber und Verfahren zu seiner Herstellung Actuator member for a micro atomizer and process for its manufacture
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aktorbauglied für einen Mikrozerstauber und insbesondere auf ein Aktorbauglied für einen piezoelektrisch betriebenen Mikrozerstauber, auf Verfahren zur Herstellung eines solchen Aktorbauglieds sowie auf einen Mikrozerstauber unter Verwendung eines solchen Aktorbauglieds.The present invention relates to an actuator member for a micro atomizer and in particular to an actuator member for a piezoelectrically operated micro atomizer, to methods for producing such an actuator member and to a micro atomizer using such an actuator member.
Elemente zur Zerstäubung flüssiger Medien, die im folgenden abgekürzt lediglich als Zerstäuber bezeichnet werden, finden in vielen technischen Bereichen Einsatz, beispielsweise der Kosmetikindustrie zur Zerstäubung von Haarsprays und Parfüms, in der Medizin als Medikamentensprays, bei unterschiedlichen Beschichtungstechniken zur Zerstäubung von Lacken und Klebern, in der Chemie zur Vernebelung von flüssigen Reagenzien, sowie auf dem Gebiet der Haustechnik als Raumluftbefeuchter.Elements for atomizing liquid media, which are referred to below simply as atomizers, are used in many technical areas, for example the cosmetics industry for atomizing hair sprays and perfumes, in medicine as medicament sprays, with different coating techniques for atomizing paints and adhesives chemistry for nebulizing liquid reagents, and in the field of domestic technology as room humidifiers.
Ein Großteil der derzeit verwendeten Zerstäuber arbeitet mittels einer mechanischen Zerstäubung, bei der die Flüssigkeit durch einen mechanisch erzeugten Überdruck durch ein Ventil geeigneter Form und Größe gepreßt wird. Dadurch strömt das Medium, d.h. die zu zerstäubende Flüssigkeit, in kleinen Tröpfchen meist statisch verteilt aus und bildet einen Flüssigkeitsnebel. Der benötigte Überdruck wird manuell durch einen Pumpvorgang, beispielsweise bei Parfümzerstäubern, oder durch Verwendung von Überdruckreservoirs, z.B. Treibgas in Haarsprays, erzeugt.A large part of the atomizers currently used works by means of mechanical atomization, in which the liquid is pressed through a mechanically generated overpressure through a valve of suitable shape and size. This causes the medium to flow, i.e. the liquid to be atomized is usually distributed statically in small droplets and forms a liquid mist. The overpressure required is manually activated by a pumping process, for example in the case of perfume atomizers, or by using overpressure reservoirs, e.g. Propellant gas in hair sprays.
Neben den oben beschriebenen mechanischen Systemen existieren auch elektrisch angetriebene Vernebler, die auf piezoelektrischen Substraten basieren, die elektrisch zum Schwingen angeregt werden. Dabei wird eine auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats befindliche Flüssigkeit durch die entstehenden Kapillarwellen zerstäubt.In addition to the mechanical systems described above, there are also electrically driven nebulizers based on piezoelectric substrates that are electrically excited to vibrate. One is on the surface of the Liquid located in the piezoelectric substrate is atomized by the resulting capillary waves.
In "Micromechanical Ultrasonic Liquid Nebulizer", von R. Pa- neva u.a., Sensors and Actuators A 62 (1997), S. 765 bis 767, ist ein piezoelektrischer Zerstäuber beschrieben, bei dem durch eine piezoelektrische ZnO-Schicht eine dünne Siliziummembran in Schwingungen versetzt wird, wobei von der dünnen Siliziummembran Flüssigkeiten zerstäubt werden. Der in dieser Schrift beschriebene Zerstäuber arbeitet bei einer Schwingfrequenz von 80 bis 86,5 kHz, wobei der dort offenbarte Zerstäuber Tröpfchen stark unterschiedlicher Durchmesser erzeugt.In "Micromechanical Ultrasonic Liquid Nebulizer", by R. Paneva et al., Sensors and Actuators A 62 (1997), pp. 765 to 767, a piezoelectric atomizer is described in which a thin silicon membrane vibrates through a piezoelectric ZnO layer is displaced, with liquids being atomized by the thin silicon membrane. The atomizer described in this document operates at an oscillation frequency of 80 to 86.5 kHz, the atomizer disclosed there producing droplets of widely differing diameters.
Alle bestehenden mechanischen wie auch piezoelektrischen Systeme besitzen einen Hauptnachteil dahingehend, daß die Tropfchendurchmesser in einem breiten Bereich variieren. Dies stellt insbesondere bei medizinischen Anwendungen einen großen Nachteil dar. Damit Tröpfchen von der Lunge aufgenommen werden, müssen diese einen Durchmesser von etwa 1 bis 5 μm besitzen. Alle bekannten Systeme erreichen dies nur zu einem gewissen Teil, so daß die Wirksamkeit der auf dem Markt befindlichen Zerstäuber nur 10% bis maximal 15% beträgt. Das heißt, daß bei den bekannten Zerstäubern das zehnfache Volumen vernebelt werden muß, um die für den Patienten notwendige Medikamentenmenge in die Lunge zu transportieren. Daneben schwankt bei den bekannten Zerstäubern das zu zerstäubende Volumen einzelner Dosiervorgänge in einem großen Bereich.All existing mechanical as well as piezoelectric systems have a major disadvantage in that the droplet diameters vary within a wide range. This is a major disadvantage, particularly in medical applications. In order for droplets to be absorbed by the lungs, they must have a diameter of approximately 1 to 5 μm. All known systems achieve this only to a certain extent, so that the effectiveness of the atomizers on the market is only 10% to a maximum of 15%. This means that with the known atomizers, ten times the volume has to be atomized in order to transport the amount of medication necessary for the patient into the lungs. In addition, the volume of individual dosing processes to be atomized fluctuates over a wide range in the known atomizers.
Alle bekannten mechanischen Zerstäuber haben zudem den Nachteil, daß Düsen verwendet werden müssen, die sehr anfällig gegen eine Verstopfung sind. Aus diesem Grund sind mechanische Systeme stets ein Wegwerfprodukt. Die Verwendung von Düsen erhöht überdies die Wahrscheinlichkeit einer Fehlbedienung, was insbesondere aus medizinischer Sicht in akuten Situationen ungünstig bzw. sogar gefährlich ist. In "Flüssigkeitszerstäubung durch Ultraschall", in Elektronik 10/1979, Seiten 83 bis 86, ist der Ultraschall zerstäu- bereffekt beschrieben, der nach dem Prinzip der Kapillarwel- lentheorie funktioniert.All known mechanical atomizers also have the disadvantage that nozzles must be used which are very susceptible to clogging. For this reason, mechanical systems are always a disposable product. The use of nozzles also increases the likelihood of incorrect operation, which is particularly unfavorable or even dangerous from a medical point of view in acute situations. In "Liquid atomization by ultrasound", in Electronics 10/1979, pages 83 to 86, the ultrasound atomizing effect is described, which works according to the principle of capillary wave theory.
Die DE 19802368 Cl beschreibt eine Mikrodosiervorrichtung, bei der eine Druckkammer einseitig durch eine Membran begrenzt ist, wobei in der Druckkammer eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung vorgesehen sind. Durch eine geeignete An- steuerung der Membran wird bewirkt, daß für einen Dosiervorgang durch die Einlaßöffnung Fluid angesaugt und durch die Auslaßöffnung ausgestossen wird. Diese Mikrodosiervorrichtung arbeitet auf der Grundlage eines Verdrängungseffekts und nicht auf der Grundlage der Kapillarwellentheorie.DE 19802368 C1 describes a microdosing device in which a pressure chamber is delimited on one side by a membrane, an inlet opening and an outlet opening being provided in the pressure chamber. A suitable control of the membrane causes fluid to be sucked in through the inlet opening for a dosing process and to be expelled through the outlet opening. This microdosing device works on the basis of a displacement effect and not on the basis of the capillary wave theory.
Aus der DE 69404004 T2 ist ein piezoelektrischer Vernebler bekannt, bei dem Flüssigkeit unter Verwendung eines weichen Organs mit kapillarer oder filzartiger Struktur, wie beispielsweise einem offenzelligen Schaumstoff, auf ein Zerstäubungsgitter, das in Schwingungen versetzt wird, aufgebracht wird.From DE 69404004 T2 a piezoelectric nebulizer is known in which liquid is applied to an atomizing grid that is set in vibration using a soft organ with a capillary or felt-like structure, such as an open-cell foam.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mikrozerstauber zu schaffen, der zum einen eine Massenfertigung ermöglicht und zum anderen die Zerstäubung von Tröpfchen, die einen definierten Durchmesser aufweisen, mit einem erhöhten Wirkungsgrad ermöglicht, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Mikrozerstäubers zu schaffen.The object of the present invention is to create a micro-atomizer which, on the one hand, enables mass production and, on the other hand, enables atomization of droplets having a defined diameter with increased efficiency, and to provide a method for producing such a micro-atomizer.
Diese Aufgabe wird durch einen Mikrozerstauber gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrozerstäubers nach Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a micro-atomizer according to claim 1 and a method for producing a micro-atomizer according to claim 13.
Das bei dem erfindungsgemäßen Zerstäuber verwendete Aktorbauglied nutzt das piezoelektrische Prinzip. Dabei wird eine vorzugsweise in Dünnfilmtechnologie hergestellte piezoelektrische Schicht zur Auslenkung einer vorzugsweise in Silizium geätzten dünnen Membran verwendet, die dadurch in Schwingungen versetzt wird. In das Siliziumsubstrat, in dem die Membran gebildet ist, ist ferner eine Kanaleinrichtung gebildet, die zur Zuführung der zu zerstäubenden Flüssigkeit, um eine im wesentlichen gleichmäßige Benetzung der dem piezoelektrischen Aktor gegenüberliegenden Oberfläche der Membran zu bewirken, dient. Durch die Flüssigkeitszufuhr durch die erfindungsgemäß vorgesehene Kanaleinrichtung, derart, daß die Membran im wesentlichen gleichmäßig benetzt wird, wird erfindungsgemäß verhindert, daß die Tropfchen- durchmesser in einem breiten Bereich variieren. Das Aktorbauglied des erfindungsgemäßen Zerstäubers ist vorzugsweise geeignet angepaßt, um bei einer Frequenz zwischen 2 und 2,5 MHz betrieben zu werden, und derart, daß die durch die Zerstäubung erzeugten Tröpfchen einen Durchmesser zwischen 1 und 5 μm besitzen. Hierzu werden die geometrischen Abmessungen der Membran, die Flüssigkeitszufuhr sowie die verwendete Schwingungsfrequenz als Zerstäubungsparameter geeignet angepaßt, um eine gewünschte Tropfchengröße einzustellen.The actuator member used in the atomizer according to the invention uses the piezoelectric principle. In this case, a piezoelectric layer, preferably produced using thin-film technology, is used to deflect a thin membrane, which is preferably etched in silicon Vibrations is set. In the silicon substrate in which the membrane is formed, a channel device is also formed which serves to supply the liquid to be atomized in order to effect a substantially uniform wetting of the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator. The supply of liquid through the channel device provided according to the invention, such that the membrane is wetted essentially uniformly, prevents according to the invention that the droplet diameters vary within a wide range. The actuator member of the atomizer according to the invention is preferably suitably adapted to be operated at a frequency between 2 and 2.5 MHz, and in such a way that the droplets produced by the atomization have a diameter between 1 and 5 μm. For this purpose, the geometric dimensions of the membrane, the liquid supply and the vibration frequency used are suitably adapted as atomization parameters in order to set a desired droplet size.
Je nach Größe der Membran kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, die Kanaleinrichtung derart auszugestalten, daß dieselbe die zu zerstäubende Flüssigkeit aus unterschiedlichen Richtungen zu der Membran zuführt. Beispielsweise kann die Membran rechteckig sein, wobei die Kanaleinrichtung die zu zerstäubende Flüssigkeit über die vier Ecken der Membran zuführt.Depending on the size of the membrane, it can be advantageous according to the invention to design the channel device in such a way that it supplies the liquid to be atomized to the membrane from different directions. For example, the membrane can be rectangular, the channel device feeding the liquid to be atomized via the four corners of the membrane.
Ein erfindungsgemäßer Mikrozerstauber unter Verwendung eines derartigen Aktorbauglieds kann eine Halterung umfassen, an der das Aktorbauglied derart fixiert ist, daß das Einlaßende fluidmäßig mit einer Flüssigkeitszuführungsleitung verbunden ist, daß die Kanaleinrichtung mit Ausnahme einer fluidmäßi- gen Verbindung derselben mit einer Flüssigkeitszuführungsleitung und der dem piezoelektrischen Aktor gegenüberliegenden Oberfläche der Membran durch die Halterung abgedichtet ist, und daß im Bereich der dem piezoelektrischen Aktor gegenüberliegenden Oberfläche der Membran eine Öffnung der Halterung zum Ausstoß der zerstäubten Flüssigkeit vorgesehen — D —A micro atomizer according to the invention using such an actuator member can comprise a holder to which the actuator member is fixed in such a way that the inlet end is fluidly connected to a liquid supply line such that the channel device, with the exception of a fluid connection thereof, to a liquid supply line and to the piezoelectric actuator opposite surface of the membrane is sealed by the holder, and that in the region of the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator, an opening of the holder is provided for ejecting the atomized liquid - D -
Die Halterung ist derart ausgebildet, daß das Aktorbauglied ohne weiteres an derselben angebracht werden kann, wobei die Flüssigkeitszuführungsleitung die Halterung vorzugsweise in einer Richtung verläßt, die entgegengesetzt zur Ausstoßrichtung der zerstäubten Flüssigkeit ist.The holder is designed in such a way that the actuator member can be easily attached to it, the liquid supply line preferably leaving the holder in a direction which is opposite to the direction of ejection of the atomized liquid.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrisch betriebenen Mikrozerstäu- bers, bei dem zunächst ein piezoelektrischer Aktor auf eine Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats aufgebracht wird, woraufhin die dem piezoelektrischen Aktor gegenüberliegende Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats strukturiert wird, um eine Membran, auf der der piezoelektrische Aktor angeordnet ist, und eine Kanaleinrichtung, die sich von einem Einlaßende zu der Membran erstreckt, in derselben festzulegen. Das Aktorbauglied wird an einer Halterung derart fixiert, daß die dem piezoelektrischen Aktro gegenüberliegende Oberfläche der Membran einer Öffnung in der Halterung zugewandt ist.Furthermore, the present invention provides a method for producing a piezoelectrically operated micro-atomizer, in which a piezoelectric actuator is first applied to a main surface of a semiconductor substrate, whereupon the main surface of the semiconductor substrate opposite the piezoelectric actuator is structured around a membrane on which the piezoelectric Actuator is arranged, and to fix a channel device, which extends from an inlet end to the membrane, in the same. The actuator member is fixed to a holder such that the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator is facing an opening in the holder.
Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Aktorbauglied für einen piezoelektrisch betriebenen Mikrozerstauber, das durch die Verwendung der Mikromechanik, und insbesondere der Siliziumtechnologie, ein sehr kleines und preisgünstiges System ermöglicht, das in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden kann. Durch die oben beschriebenen Eigenschaften des Zerstäubers werden die Tropfchenverteilung, die Präzision des zu zerstäubenden Volumens und damit im Falle einer medizinischen Anwendung, die medizinische Wirksamkeit erheblich verbessert. Das Aktorbauglied kommt ohne die Verwendung einer Düse aus, so daß Verstopfungserscheinungen nicht auftreten können. Damit ist das System auch für eine mehrfache Verwendung geeignet, wobei beispielsweise lediglich ein mit der Flüssigkeitszuführungsleitung verbundener Flüssigkeitsbehälter ausgetauscht werden muß. Aufgrund des geringen Leistungsbedarfs des Piezoantriebs ist ferner der Energiever- brauch reduziert.The present invention thus creates an actuator member for a piezoelectrically operated micro atomizer which, through the use of micromechanics, and in particular silicon technology, enables a very small and inexpensive system which can be produced in very large numbers. Due to the properties of the atomizer described above, the droplet distribution, the precision of the volume to be atomized and, in the case of a medical application, the medical effectiveness are considerably improved. The actuator member does not require the use of a nozzle, so that signs of constipation cannot occur. The system is thus also suitable for multiple use, for example only one liquid container connected to the liquid supply line has to be replaced. Due to the low power requirement of the piezo drive, the energy consumption need reduced.
Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.Further developments of the present invention are set out in the dependent claims.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. la) eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aktorbauglieds;Fig. La) is a schematic perspective view of an embodiment of an actuator member according to the invention;
Fig. lb) eine schematische perspektivische Darstellung einer Halterung eines erfindungsgemäßen Mikrozer- stäubers ;Fig. Lb) is a schematic perspective view of a holder of a micro-atomizer according to the invention;
Fig. 2a) und 2b) schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele von Kanaleinrichtungen erfindungsgemäßer Aktorbauglieder; und2a) and 2b) are schematic representations to explain different exemplary embodiments of channel devices of actuator components according to the invention; and
Fig. 3a) bis 3e) schematische Schnittansichten zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Aktorbauglieds.3a) to 3e) are schematic sectional views to illustrate the method according to the invention for producing an actuator member.
In Fig. la) ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Aktorbauglieds gezeigt, bei dem in einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats 10 eine Membran 12 gebildet ist. Eine schematische Draufsicht des in Fig. la) dargestellten Ausführungsbeispiels ist ferner in Fig. 2a) gezeigt, wobei die folgende Beschreibung bezugnehmend auf die Fig. la) und 2a) fortgesetzt wird. In diesen Figuren ist jeweils die Zerstäubungsoberfläche der Membran 12 erkennbar, so daß der auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Membran angeordnete piezoelektrische Aktor in diesen Figuren nicht zu sehen ist. Der piezoelektrische Aktor dient dazu, die Membran 12 in Schwingungen zu versetzen. In der Substratoberfläche, die die Ausnehmung aufweist, durch die die Membran 12 festgelegt ist, ist ferner eine Kanaleinrichtung 14 gebildet, die eine Zuführung einer zu zerstäubenden Flüssigkeit zu der Zerstäubungsoberfläche der Membran 12 ermöglicht. Ferner ist in dieser Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats 10 eine Ausnehmung 16, die als Medieneinlaß dient, vorgesehen.FIG. 1 a) shows a schematic perspective view of an exemplary embodiment of an actuator member in which a membrane 12 is formed in a main surface of a silicon substrate 10. A schematic top view of the exemplary embodiment shown in FIG. La) is also shown in FIG. 2a), the following description being continued with reference to FIGS. La) and 2a). The atomizing surface of the membrane 12 can be seen in each of these figures, so that the piezoelectric actuator arranged on the opposite surface of the membrane cannot be seen in these figures. The piezoelectric actuator is used to vibrate the membrane 12. In the Furthermore, a channel device 14 is formed on the substrate surface, which has the recess through which the membrane 12 is fixed, and enables a liquid to be atomized to be supplied to the atomizing surface of the membrane 12. Furthermore, a recess 16, which serves as a media inlet, is provided in this main surface of the silicon substrate 10.
Die Kanaleinrichtung 14 liefert eine fluidmäßige Verbindung zwischen dem Medieneinlaß 16 und der Zerstäubungsoberfläche der Membran 12, um eine im wesentlichen gleichmäßige Benetzung der Zerstäubungsoberfläche mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit zu ermöglichen. Zu diesem Zweck besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Kanaleinrichtung 14 Kanalabschnitte 14a, 14b, 14c und 14d, die die zu zerstäubende Flüssigkeit aus der Richtung der vier Ecken der im wesentlichen rechteckigen Membran 12 zur Zerstäubungsoberfläche derselben zuführen. Dabei ist anzumerken, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Membran 12 durch eine Membranausnehmung festgelegt ist, die mittels eines KOH-Ätz- verfahrens gebildet wurde, so daß die Seitenwände 18 der Membranausnehmung die in Fig. la) zu erkennende Schräge mit einem Winkel von etwa 55 Grad aufweisen. Wie ebenfalls zu erkennen ist, enden die Abschnitte 14a, 14b, 14c und 14d der Kanaleinrichtung 14 jeweils derart im oberen Bereich der geneigten Seitenflächen 18, daß die Zuführung des zu zerstäubenden Mediums über die geneigten Seitenflächen 18 stattfindet. Darüber hinaus ist anzumerken, daß die Medieneinlaßaus- nehmung 16 sowie die Kanaleinrichtung 14 ebenfalls durch ein KOH-Ätzen gebildet sein können.The channel device 14 provides a fluid connection between the media inlet 16 and the atomizing surface of the membrane 12 in order to enable a substantially uniform wetting of the atomizing surface with the liquid to be atomized. For this purpose, in the exemplary embodiment shown, the channel device 14 has channel sections 14a, 14b, 14c and 14d which feed the liquid to be atomized from the direction of the four corners of the substantially rectangular membrane 12 to the atomizing surface thereof. It should be noted that in the exemplary embodiment shown, the membrane 12 is fixed by a membrane recess, which was formed by means of a KOH etching process, so that the side walls 18 of the membrane recess have the bevel which can be seen in FIG 55 degrees. As can also be seen, the sections 14a, 14b, 14c and 14d of the channel device 14 each end in the upper region of the inclined side surfaces 18 such that the medium to be atomized is supplied via the inclined side surfaces 18. It should also be noted that the media inlet recess 16 and the channel device 14 can also be formed by KOH etching.
Das derart gebildete Aktorbauglied, wie es beispielsweise in Fig. la) gezeigt ist, wird nun zum Aufbau eines Mikrozer- stäubers in eine Halterung, wie sie beispielsweise in Fig. lb) gezeigt ist, eingebracht. Zu diesem Zweck weist die Halterung 20 ein Aufnahmefach 22 auf, in das das Aktorbauglied eingebracht wird und in dem dasselbe auf geeignete Weise festgelegt werden kann. Zu diesem Zweck weist die Halterung 20 vorzugsweise VorSprünge 24 und 26 auf, die das Aktorbauglied halten. Ferner ist die Halterung 20 derart ausgebildet, daß dieselbe zusammen mit dem Aktorbauglied geschlossene Kanäle bildet, die mit der Zerstäubungsoberfläche der Membran 12 sowie dem Medieneinlaß 16 fluidmäßig verbunden sind. Die Halterung 20 weist vorzugsweise ferner eine Einrichtung 28 zum Anschließen einer Flüssigkeitsleitung 29, vorzugsweise eines Schlauchs, auf, derart, daß die Flüssigkeitsleitung 29 fluidmäßig mit dem Medieneinlaß 16 verbunden ist. Die Halterung 20 weist ferner eine Öffnung 30 auf, die, wenn das Aktorbauglied in der Halterung 20 montiert ist, oberhalb der Zerstäubungsoberfläche der Membran 12 angeordnet ist, um somit einen Ausstoß der zerstäubten Flüssigkeit zu ermöglichen. Die Flüssigkeitsleitung 29 ist bezüglich der Öffnung 30 vorzugsweise derart angeordnet, daß die Öffnung 30 beispielsweise in einem Atemkanal eines Inhalators angeordnet sein kein. Zu diesem Zweck verläßt die Flüssigkeitsleitung 29 die Halterung 20 vorzugsweise gegenüber der Öffnung 30, wie in Fig. lb) gezeigt ist. Die Öffnung 30 kann bei alternativen Ausführungsbeispielen mit einem Gitter versehen sein, das beispielsweise für eine präzise definierte Tröpfchengröße sorgt oder einen überkopfbetrieb des Systems zuläßt.The actuator member formed in this way, as shown, for example, in FIG. 1 a), is now introduced into a holder, for example as shown in FIG. 1 b), to build up a micro-atomizer. For this purpose, the holder 20 has a receiving compartment 22, into which the actuator member is inserted and in which the same can be fixed in a suitable manner. For this purpose, the bracket 20 preferably protrusions 24 and 26 that hold the actuator member. Furthermore, the holder 20 is designed such that it forms closed channels together with the actuator member, which are fluidly connected to the atomizing surface of the membrane 12 and the media inlet 16. The holder 20 preferably also has a device 28 for connecting a liquid line 29, preferably a hose, in such a way that the liquid line 29 is fluidly connected to the media inlet 16. The holder 20 also has an opening 30 which, when the actuator member is mounted in the holder 20, is arranged above the atomizing surface of the membrane 12, so as to enable the atomized liquid to be ejected. The liquid line 29 is preferably arranged with respect to the opening 30 in such a way that the opening 30 is arranged, for example, in an inhalation channel of an inhaler. For this purpose, the liquid line 29 preferably leaves the holder 20 opposite the opening 30, as shown in FIG. 1b). In alternative exemplary embodiments, the opening 30 can be provided with a grid which, for example, ensures a precisely defined droplet size or allows the system to be operated overhead.
Das in Fig. la) dargestellte Aktorbauglied besteht vorzugsweise aus Silizium, während die in Fig. lb) dargestellte Halterung aus Kunststoff, was hinsichtlich des Systempreises vorteilhaft ist, oder jedem beliebigen anderen geeigneten Material hergestellt sein kann. Das Aktorbauglied kann beispielsweise mittels anodischer Bondverfahren an der Halterung angebracht werden, wobei überdies durch derartige anodische Bondverfahren auch eine sehr feste, dichte und stabile Verbindung zu einem weiteren Siliziumchip möglich ist, der wiederum geeignete Kanäle und Flüssigkeitsanschlüsse enthalten kann.The actuator member shown in Fig. La) is preferably made of silicon, while the holder shown in Fig. Lb) made of plastic, which is advantageous in terms of the system price, or any other suitable material. The actuator member can be attached to the holder, for example, by means of anodic bonding processes, and in addition, such anodic bonding processes also enable a very strong, tight and stable connection to another silicon chip, which in turn can contain suitable channels and liquid connections.
Bei der in Fig. lb) dargestellten Halterung ist in gestrichelten Linien eine Möglichkeit zur fluidmäßigen Verbindung der Einrichtung 28 zum Anschließen einer Flüssigkeitsleitung mit dem Medieneinlaß 16 gezeigt. Dabei ist anzumerken, daß durch das Vorsehen einer entsprechenden Ausnehmung 32 in der Halterung 20 auf die Medieneinlaßausnehmung 16 in dem Substrat 10 des Aktorbauglieds verzichtet werden kann, wenn die Kanaleinrichtung 14 unter der Ausnehmung 32 endet, so daß dadurch eine fluidmäßige Verbindung sichergestellt ist.In the holder shown in Fig. Lb) is a possibility for fluid connection in dashed lines the device 28 for connecting a liquid line to the media inlet 16 is shown. It should be noted that the provision of a corresponding recess 32 in the holder 20 means that the media inlet recess 16 in the substrate 10 of the actuator member can be dispensed with if the channel device 14 ends under the recess 32, so that a fluid connection is thereby ensured.
im Betrieb wird über die Flüssigkeitsleitung 29, den Medieneinlaß 16 und die Kanaleinrichtung 14 die Zerstäubungsoberfläche der Membran 12 gleichmäßig mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit benetzt. Zu diesem Zweck ist die Flüssigkeitsleitung 29 mit einem Flüssigkeitsreservoir (nicht dargestellt) verbunden, bei dem es sich vorzugsweise um einen Überdruckbehälter handelt, der über ein Ventil fluidmäßig mit der Flüssigkeitsleitung 29 verbindbar ist. Die Membran 12 wird durch den piezoelektrischen Aktor in Schwingungen versetzt, so daß auf der Grundlage der Kapillarwellentheorie die auf der Zerstäubungsoberfläche der Membran 12 befindliche Flüssigkeit zerstäubt wird. Während des Zerstäubungsvorgangs wird dabei kontinuierlich Zerstäubungsflüssigkeit über die Kanaleinrichtung 14 zugeführt.in operation, the atomizing surface of the membrane 12 is uniformly wetted with the liquid to be atomized via the liquid line 29, the media inlet 16 and the channel device 14. For this purpose, the liquid line 29 is connected to a liquid reservoir (not shown), which is preferably an overpressure container which can be fluidly connected to the liquid line 29 via a valve. The membrane 12 is vibrated by the piezoelectric actuator, so that the liquid located on the atomizing surface of the membrane 12 is atomized on the basis of the capillary wave theory. During the atomization process, atomization liquid is continuously supplied via the channel device 14.
Durch diese Vorgehensweise kann durch das erfindungsgemäße Aktorbauglied eine Zerstäubung durchgeführt werden, die Tröpfchen zur Folge hat, deren Durchmesser nicht in einem großen Bereich variieren, sondern deren Durchmesser in einem definierten Bereich, für die Medizintechnik vorzugsweise zwischen 1 und 5 μm gehalten werden kann. Tröpfchen dieser Größenordnung werden unter Verwendung einer Anregungsfrequenz des piezeoelektrischen Aktors im Bereich von 2,0 bis 2,5 MHz erhalten, wobei der genaue Wert der Anregungsfrequenz eine geringe Abhängigkeit von der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit aufweist.By means of this procedure, atomization can be carried out by the actuator member according to the invention, which results in droplets whose diameters do not vary in a large range, but whose diameters in a defined range, for medical technology preferably between 1 and 5 μm. Droplets of this order of magnitude are obtained using an excitation frequency of the piezeoelectric actuator in the range from 2.0 to 2.5 MHz, the exact value of the excitation frequency having little dependence on the viscosity of the liquid to be atomized.
In Fig. 2b) ist eine schematische Draufsicht einer Kanaleinrichtung 34 gezeigt, wie sie für eine Membran 36 geringer Größe ausreichen kann, um noch eine gleichmäßige Benetzung derselben mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit zu bewirken. Die Kanaleinrichtung 34 ist wiederum fluidmäßig mit einer Ausnehmung 16, die einen Medieneinlaß definiert, verbunden. Die in Fig. 2b) dargestellte Anordnung eignet sich für die Zerstäubung von kleinen Fluidvolumen, während die in Fig. 2a) dargestellte Ausführungsform für die Zerstäubung von größeren Fluidvolumen geeignet ist.2b) shows a schematic top view of a channel device 34, as it can be sufficient for a membrane 36 of small size, in order to ensure even wetting to effect the same with the liquid to be atomized. The channel device 34 is in turn fluidly connected to a recess 16 which defines a media inlet. The arrangement shown in FIG. 2b) is suitable for atomizing small fluid volumes, while the embodiment shown in FIG. 2a) is suitable for atomizing larger fluid volumes.
Die Kanäle 14 bzw. 34 wirken neben der Flüssigkeitszufuhr aufgrund der Querschnittsverengung zudem als Flußrestriktion. Bei einem konstanten Ausgangsdruck der Flüssigkeit und durch die mit einem präzisen Querschnitt hergestellten Kanäle stellt sich somit ein konstanter Fluß zu der piezoelektrischen Membran 12 bzw. 36 ein. Dabei ist zu beachten, daß die Kanäle gemäß der vorliegenden Erfindung mittels der Siliziumtechnologie präzise geätzt werden können, so daß eine definierte Zufuhr der Flüssigkeit zu der Zerstäubungsoberfläche der Membran möglich ist. Somit können durch verschieden gewählte Querschnitte die Mikroaktoren gezielt auf die gewünschten Flußmengen eingestellt werden, so daß die Zerstäubung sehr präzise definierter Volumina möglich ist.The channels 14 and 34 act in addition to the liquid supply due to the narrowing of the cross section also as a flow restriction. With a constant outlet pressure of the liquid and through the channels produced with a precise cross-section, a constant flow to the piezoelectric membrane 12 or 36 is established. It should be noted that the channels according to the present invention can be precisely etched using silicon technology, so that a defined supply of the liquid to the atomizing surface of the membrane is possible. Thus, the microactuators can be specifically adjusted to the desired flow quantities by means of differently selected cross sections, so that the atomization of very precisely defined volumes is possible.
Beim Einsatz in medizinischen Anwendungen ist die Bioverträglichkeit der mit den Flüssigkeiten in Berührung kommenden Komponenten zu beachten. Dabei werden freiliegende Oberflächen, die mit den Flüssigkeiten in Berührung kommen können, mit einer Schutzschicht versehen, die vorzugsweise aus Titan oder Titannitrid besteht.When used in medical applications, the biocompatibility of the components that come into contact with the liquids must be taken into account. Exposed surfaces that can come into contact with the liquids are provided with a protective layer, which preferably consists of titanium or titanium nitride.
Nachfolgend wird bezugnehmend auf die Fig. 3a) bis 3e) ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Aktorbauglieds beschrieben.A method for producing an actuator member according to the invention is described below with reference to FIGS. 3a) to 3e).
Als Grundmaterial für das Aktorbauglied wird vorzugsweise ein einkristallines Siliziumsubstrat 10 verwendet, das n- oder p-dotiert sein kann. Auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats 10 wird eine Ionenimplantation, beispielsweise mit Phosphor, durchgeführt, um eine Membranschicht 40 zu erzeu- gen. Vorzugsweise wird dabei als Siliziumsubstrat 10 ein p-Silizium verwendet, während die Schicht 40 eine n-leitende Schicht darstellt. Die Schicht 40 dient später ferner als untere Elektrode zur Ansteuerung der piezoelektrischen Schicht. Das Substrat 10, auf dem die Implantationsschicht 40 angeordnet ist, wird nachfolgend einer Oxidation unterzogen, um Siθ2~Schichten 42 und 44 zu erzeugen. Der sich ergebende Schichtverbund ist in Fig. 3a) dargestellt.A single-crystalline silicon substrate 10, which can be n- or p-doped, is preferably used as the base material for the actuator member. An ion implantation, for example with phosphorus, is carried out on a surface of the silicon substrate 10 in order to produce a membrane layer 40. A p-silicon is preferably used as the silicon substrate 10, while the layer 40 is an n-type layer. Layer 40 later also serves as the lower electrode for driving the piezoelectric layer. The substrate 10 on which the implantation layer 40 is arranged is subsequently subjected to an oxidation in order to produce SiO 2 layers 42 and 44. The resulting layer composite is shown in Fig. 3a).
Auf der Rückseite wird nunmehr eine Maskierungsschicht 46 gebildet, die vorzugsweise aus Siliziumnitrid Siß^ besteht und vorzugsweise durch eine chemische Abscheidung, beispielsweise LPCVD (= Low Power Chemical Vapor Deposition), gebildet wird. In der oberen Oxidschicht 42 wird eine Öffnung 48 für eine spätere Kontaktierung der Implantationsschicht 40 gebildet, siehe Fig. 3b).A masking layer 46 is now formed on the back, which preferably consists of silicon nitride Siß ^ and is preferably formed by a chemical deposition, for example LPCVD (= Low Power Chemical Vapor Deposition). An opening 48 is formed in the upper oxide layer 42 for later contacting of the implantation layer 40, see FIG. 3b).
Die untere Oxidschicht 44 und die Siliziumnitridschicht 46 werden, beispielsweise durch photolithographische Verfahren, strukturiert, um eine Öffnung 50 für das spätere Freiätzen der Membranausnehmung von der Unterseite des Siliziumsubstrats 10 her zu definieren. Oberhalb dieser Öffnung 50 wird auf der oberen Oxidschicht 42 ein piezoelektrisches Material 52 aufgebracht, das beim fertiggestellten Bauelement als piezoelektrischer Aktor wirkt. Das piezoelektrische Material kann beispielsweise aus AlN, PZT oder ZnO bestehen. Somit ergibt sich die in Fig. 3c) dargestellte Struktur.The lower oxide layer 44 and the silicon nitride layer 46 are structured, for example by photolithographic methods, in order to define an opening 50 for the later etching free of the membrane recess from the underside of the silicon substrate 10. Above this opening 50, a piezoelectric material 52 is applied to the upper oxide layer 42, which acts as a piezoelectric actuator in the finished component. The piezoelectric material can consist of AlN, PZT or ZnO, for example. This results in the structure shown in FIG. 3c).
Nachfolgend werden Metallisierungen 54 und 56 für die elektrische Ansteuerung des piezoelektrischen Elements 52 auf der Oberseite der in Fig. 3c) dargestellten Struktur erzeugt, siehe Fig. 3d), woraufhin eine Passivierungsschicht 58 aufgebracht und strukturiert wird, um Öffnungen 60 und 62 zur Kontaktierung der Metallisierungen 54 und 56 zu definieren, siehe Fig. 3e). Nachfolgend wird von der Rückseite her ein durch die vorder- und rückseitig abgeschiedenen Maskierungsschichten begrenztes KOH-Ätzen bis zu der Implantationsschicht 40, die als Ätzstopp dient, durchgeführt, so daß die Membran 12, die in der Implantationsschicht 40 gebildet ist, erzeugt wird.Subsequently, metallizations 54 and 56 for the electrical control of the piezoelectric element 52 are produced on the top of the structure shown in FIG. 3c), see FIG. 3d), whereupon a passivation layer 58 is applied and structured to openings 60 and 62 for contacting the To define metallizations 54 and 56, see Fig. 3e). Subsequently, a KOH etching, delimited by the masking layers deposited on the front and rear, is carried out from the rear up to the implantation layer 40, which serves as an etching stop that the membrane 12, which is formed in the implantation layer 40, is produced.
Obwohl in Fig. 3 nicht dargestellt, können während dieses KOH-Ätzens gleichzeitig die integrierten Flußkanäle mit geringerer Tiefe sowie die notwendigen Vertiefungen für den Medieneinlaß gefertigt werden. Alternativ werden ausgehend von dem in Fig. 3e) gezeigten Zustand die unteren Maskierungsschichten 44 und 46 weiter strukturiert, um die Kanäle sowie den Medieneinlaß festzulegen, woraufhin ein weiteres KOH-Ätzen durchgeführt wird, um die Kanäle bzw. den Medieneinlaß in der Rückseite des Siliziumsubstrats 10 zu erzeugen.Although not shown in FIG. 3, during this KOH etching the integrated flow channels with a shallower depth and the necessary depressions for the media inlet can be produced at the same time. Alternatively, starting from the state shown in Fig. 3e), the lower mask layers 44 and 46 are further patterned to define the channels and the media inlet, whereupon a further KOH etching is carried out to the channels and the media inlet in the back of the silicon substrate 10 to generate.
Obwohl oben bezugnehmend auf Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Aktorbauglieds beschrieben wurde, ist es für Fachleute offensichtlich, daß eine unterschiedliche Reihenfolge der oben beschriebenen Schritte verwendet werden kann, um die Struktur des erfindungsgemäßen Aktorbauglieds, wie es beispielsweise in Fig. la) gezeigt ist, in einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats und ferner einen piezoelektrischen Antrieb auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Siliziumsubstrats zu erzeugen.Although a preferred exemplary embodiment of the method according to the invention for producing an actuator element has been described above with reference to FIG. 3, it is obvious to those skilled in the art that a different order of the steps described above can be used to determine the structure of the actuator element according to the invention, as is shown, for example, in FIG . la) is shown to produce in a main surface of a silicon substrate and furthermore a piezoelectric drive on the opposite main surface of the silicon substrate.
Erfindungsgemäß ist lediglich wesentlich, daß die Ausnehmung, die die Membran festlegt, sowie die Zuführungskanäle, die eine gleichmäßige Benetzung der Zerstäubungsoberfläche der Membran sicherstellen, in der gleichen Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrats gebildet werden, so daß die vorliegende Erfindung die Massenfertigung von Aktorbaugliedern geringer Größe kostengünstig und mit einem geringen Energieverbrauch ermöglicht. According to the invention, it is only essential that the recess, which defines the membrane, and the feed channels, which ensure uniform wetting of the atomizing surface of the membrane, are formed in the same main surface of a silicon substrate, so that the present invention makes the mass production of actuator components of small size inexpensive and with low energy consumption.

Claims

Patentansprüche claims
1. Piezoelektrisch betriebener Kapillarwellentheorie-Mi- krozerstäuber mit folgenden Merkmalen:1. Piezoelectrically operated capillary wave micro-atomizer with the following features:
einer in einem Halbleitersubstrat (10) gebildeten Membran (12; 36);a membrane (12; 36) formed in a semiconductor substrate (10);
einem auf einer Oberfläche der Membran (12; 36) angeordneten piezoelektrischen Aktor (52), um die Membran (12; 36) in Schwingungen zu versetzen; unda piezoelectric actuator (52) arranged on a surface of the membrane (12; 36) in order to vibrate the membrane (12; 36); and
einer in dem Halbleitersubstrat (10) gebildeten Kanaleinrichtung (14; 34) zum Zuführen einer zu zerstäubenden Flüssigkeit von einem,Einlaßende zu der dem piezoelektrischen Aktor (52) gegenüberliegenden Oberfläche der Membran (12; 36), wobei durch die Schwingungen der Membran (12; 36) die zu der Oberfläche der Membran zugeführte Flüssigkeit auf der Grundlage der Kapillar- wellentheorie zerstäubt und durch einen gegenüber der Membran angeordneten Auslaß (30) ausgestossen wird.a channel device (14; 34) formed in the semiconductor substrate (10) for supplying a liquid to be atomized from an inlet end to the surface of the membrane (12; 36) opposite the piezoelectric actuator (52), the oscillations of the membrane (12 36) the liquid supplied to the surface of the membrane is atomized on the basis of the capillary wave theory and is expelled through an outlet (30) arranged opposite the membrane.
2. Mikrozerstauber gemäß Anspruch 1 , bei dem die Membran (12; 36) und die Kanaleinrichtung (14; 34) durch Ausnehmungen in einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (10) gebildet sind.2. Micro atomizer according to claim 1, wherein the membrane (12; 36) and the channel device (14; 34) are formed by recesses in a first main surface of the semiconductor substrate (10).
3. Mikrozerstauber gemäß Anspruch 1 oder 2 , bei dem in der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (10) ferner eine einen Flüssigkeitseinlaß definierende Ausnehmung (16), die mit dem Einlaßende der Kanaleinrichtung (14; 34) fluidmäßig verbunden ist, gebildet ist.3. Micro atomizer according to claim 1 or 2, in which in the first main surface of the semiconductor substrate (10) further a recess defining a liquid inlet (16), which is fluidly connected to the inlet end of the channel device (14; 34), is formed.
4. Mikrozerstauber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , bei dem die Kanaleinrichtung (14; 34) ausgebildet ist, um eine gleichmäßige Benetzung der dem piezoelektrischen Aktor (52) gegenüberliegenden Oberfläche der Membran (12; 36) zu bewirken.4. Micro atomizer according to one of claims 1 to 3, in which the channel device (14; 34) is designed to to effect a uniform wetting of the surface of the membrane (12; 36) opposite the piezoelectric actuator (52).
5. Mikrozerstauber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kanaleinrichtung (14) ausgebildet ist, um eine Zuführung einer zu zerstäubenden Flüssigkeit zu der Membran (12) aus verschiedenen Richtungen zu bewirken.5. Micro atomizer according to one of claims 1 to 4, in which the channel device (14) is designed to bring about a supply of a liquid to be atomized to the membrane (12) from different directions.
6. Mikrozerstauber gemäß Anspruch 5 , bei dem die Membran (12) eine rechteckige Form aufweist, wobei die Kanaleinrichtung (14) Kanalabschnitte (14a, 14b, 14c, 14d) aufweist, um die zu zerstäubende Flüssigkeit über die vier Ecken der Membran (12) zuzuführen.The micro-atomizer according to claim 5, wherein the membrane (12) has a rectangular shape, the channel device (14) having channel sections (14a, 14b, 14c, 14d) for the liquid to be atomized over the four corners of the membrane (12 ) feed.
7. Mikrozerstauber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der piezoelektrische Aktor (52) die Membran (12; 36) in Schwingungen mit einer Frequenz zwischen 2 und 2,5 MHz versetzt, derart, daß die durch die Zerstäubung erzeugten Tröpfchen einen Durchmesser zwischen 1 und 5 μm besitzen.7. Micro atomizer according to one of claims 1 to 6, in which the piezoelectric actuator (52) causes the membrane (12; 36) to vibrate at a frequency between 2 and 2.5 MHz, such that the droplets generated by the atomization one Have diameters between 1 and 5 μm.
8. Mikrozerstauber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Kanaleinrichtung (14; 34) als definierte Flußrestriktion ausgebildet ist.8. Micro atomizer according to one of claims 1 to 7, in which the channel device (14; 34) is designed as a defined flow restriction.
9. Mikrozerstauber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 , der eine Halterung (20) aufweist, an der das Halbleitersubstrat derart fixiert ist, daß9. Micro atomizer according to one of claims 1 to 8, which has a holder (20) on which the semiconductor substrate is fixed in such a way that
das Einlaßende fluidmäßig mit einer Flüssigkeitszuführungsleitung (29) verbunden ist;the inlet end is fluidly connected to a liquid supply line (29);
die Kanaleinrichtung (14; 34) mit Ausnahme einer fluidmäßigen Verbindung derselben mit der Flüssigkeitszuführungsleitung (29) und der dem piezoelektrischen Aktor (52) gegenüberliegenden Oberfläche der Membran (12) durch die Halterung (20) abgedichtet ist; undthe channel device (14; 34), with the exception of a fluid connection thereof with the liquid supply line (29) and the surface of the membrane (12) opposite the piezoelectric actuator (52), is sealed by the holder (20); and
im Bereich der dem piezoelektrischen Aktor (52) gegenüberliegenden Oberfläche der Membran (12) eine Öffnung (30) der Halterung (20) zum Ausstoßen der zerstäubten Flüssigkeit vorgesehen ist.In the area of the surface of the membrane (12) opposite the piezoelectric actuator (52), an opening (30) of the holder (20) is provided for ejecting the atomized liquid.
10. Mikrozerstauber gemäß Anspruch 9, bei dem die Öffnung (30) mit einem Gitter versehen ist.10. Micro atomizer according to claim 9, wherein the opening (30) is provided with a grid.
11. Mikrozerstauber gemäß Anspruch 9 oder 10, bei dem die Flüssigkeitszuführungsleitung derart angeordnet ist, daß dieselbe die Halterung (20) in einer zur Ausstoßrichtung der zerstäubten Flüssigkeit entgegengesetzten Richtung verläßt.11. Micro atomizer according to claim 9 or 10, wherein the liquid supply line is arranged such that it leaves the holder (20) in a direction opposite to the direction of ejection of the atomized liquid.
12. Mikrozerstauber gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Halterung (20) eine als Flüssigkeitseinlaß (32) dienende Ausnehmung aufweist.12. Micro atomizer according to one of claims 9 to 11, wherein the holder (20) has a recess serving as a liquid inlet (32).
13. Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrisch betriebenen Kapillarwellentheorie-Mikrozerstäubers zum Zerstäuben einer auf eine Oberfläche einer Membran zugeführten Flüssigkeit auf der Grundlage der Kapillarwel- lentheorie, mit folgenden Schritten:13. A method for producing a piezoelectrically operated capillary wave theory micro-atomizer for atomizing a liquid supplied to a surface of a membrane on the basis of capillary wave theory, with the following steps:
a) Erzeugen eines Aktorbauglieds durch folgende Teilschritte:a) Generation of an actuator member by the following substeps:
al) Aufbringen eines piezoelektrischen Aktors (52) auf eine Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats (10, 40);al) applying a piezoelectric actuator (52) to a main surface of a semiconductor substrate (10, 40);
a2) Strukturieren der dem piezoelektrischen Aktor (52) gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats, um die Membran (12), auf der der piezoelektrische Aktor (52) angeordnet ist, und eine Kanaleinrichtung (14; 34), die sich von einem Einlaßende zu der Membran (12; 36) erstreckt, in derselben festzulegen; unda2) structuring the main surface of the semiconductor substrate opposite the piezoelectric actuator (52), around the membrane (12) on which the piezoelectric actuator (52) is arranged, and a channel device (14; 34) which extending from an inlet end to the membrane (12; 36) to define therein; and
c) Fixieren des Aktorbauglieds an einer Halterung (30), so daß die dem piezoelektrischen Aktor gegenüberliegende Oberfläche der Membran einer Öffnung in der Halterung zugewandt ist.c) fixing the actuator member to a holder (30) so that the surface of the membrane opposite the piezoelectric actuator faces an opening in the holder.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem im Schritt a2) ferner ein am Einlaßende der Kanaleinrichtung (14; 34) mit derselben fluidmäßig verbundener Flüssigkeitseinlaß (16) in der dem piezoelektrischen Aktor (52) gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleitersubstrats (10, 40) strukturiert wird.14. The method according to claim 13, wherein in step a2) further structures at the inlet end of the channel device (14; 34) with the same fluidly connected liquid inlet (16) in the surface of the semiconductor substrate (10, 40) opposite the piezoelectric actuator (52) becomes.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, bei dem die Membran (12) durch ein KOH-Ätzen gebildet wird, wobei die Kanaleinrichtung bis zu den durch das KOH-Ätzen gebildeten schrägen Seitenwänden (18) der die Membran (12) festlegenden Ausnehmung erzeugt wird. 15. The method according to claim 13 or 14, wherein the membrane (12) is formed by a KOH etching, the channel device producing up to the oblique side walls (18) formed by the KOH etching of the recess defining the membrane (12) becomes.
EP00949481A 1999-08-12 2000-08-10 Actuator component for a microspray and its production process Expired - Lifetime EP1200198B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19938055 1999-08-12
DE19938055A DE19938055A1 (en) 1999-08-12 1999-08-12 Actuator member for a micro-atomizer and method for its production
PCT/EP2000/007798 WO2001012340A1 (en) 1999-08-12 2000-08-10 Actuator component for a microspray and its production process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1200198A1 true EP1200198A1 (en) 2002-05-02
EP1200198B1 EP1200198B1 (en) 2003-01-22

Family

ID=7918052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00949481A Expired - Lifetime EP1200198B1 (en) 1999-08-12 2000-08-10 Actuator component for a microspray and its production process

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6536682B1 (en)
EP (1) EP1200198B1 (en)
JP (1) JP3598095B2 (en)
DE (2) DE19938055A1 (en)
WO (1) WO2001012340A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW538823U (en) * 2002-09-18 2003-06-21 Kae Jyh Corp Improved structure for percussion board of water mist
TWI294789B (en) * 2005-11-29 2008-03-21 Ind Tech Res Inst Droplet ejecting head
EP1792662A1 (en) 2005-11-30 2007-06-06 Microflow Engineering SA Volatile liquid droplet dispenser device
EP1952896B1 (en) * 2007-02-01 2012-11-07 EP Systems SA Droplet dispenser
DE602008003319D1 (en) * 2008-06-03 2010-12-16 Microflow Eng Sa Dispenser for volatile liquid droplets
CN103402907B (en) * 2011-01-17 2016-03-23 新加坡科技研究局 Microfluidic droplet generator

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1206996A (en) * 1982-01-18 1986-07-02 Naoyoshi Maehara Ultrasonic liquid ejecting apparatus
US5152456A (en) * 1989-12-12 1992-10-06 Bespak, Plc Dispensing apparatus having a perforate outlet member and a vibrating device
DE69106240T2 (en) 1990-07-02 1995-05-11 Seiko Epson Corp Micropump and method of making a micropump.
DE69127826T2 (en) * 1990-12-17 1998-04-09 Minnesota Mining & Mfg INHALATION DEVICE
DE69206824C5 (en) * 1991-12-04 2009-07-09 The Technology Partnership PLC, Melbourn, Royston DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING FLUID FLUIDS
FR2705911B1 (en) 1993-06-02 1995-08-11 Oreal Piezoelectric nebulization device.
GB9412669D0 (en) * 1994-06-23 1994-08-10 The Technology Partnership Plc Liquid spray apparatus
KR100326679B1 (en) 1993-12-09 2002-07-03 지. 애비슨 Liquid spraying apparatus and method
US5685491A (en) * 1995-01-11 1997-11-11 Amtx, Inc. Electroformed multilayer spray director and a process for the preparation thereof
DE19802368C1 (en) * 1998-01-22 1999-08-05 Hahn Schickard Ges Microdosing device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0112340A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001012340A1 (en) 2001-02-22
DE50001149D1 (en) 2003-02-27
JP3598095B2 (en) 2004-12-08
EP1200198B1 (en) 2003-01-22
JP2003507168A (en) 2003-02-25
DE19938055A1 (en) 2001-03-15
US6536682B1 (en) 2003-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69933840T2 (en) Inhaler with ultrasonic atomizer whose spray openings are superimposed on the maximum amplitudes of a standing wave pattern
DE69633122T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR DELIVERING LIQUIDS AS ATOMIZED SPRAY
JP4281946B2 (en) Method for producing droplet spray device and such spray device
DE69834210T2 (en) Sprayer for an inhaler
DE102009001867B4 (en) Medical liquid droplet separator
DE60122507T2 (en) Liquid droplet
DE60215982T2 (en) Thermal generation of droplets for aerosol
DE69635545T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR DISPENSING LIQUIDS
DE19802368C1 (en) Microdosing device
US20210268209A1 (en) Nebulizer
EP2189175B1 (en) Nebulizer
EP2397177B1 (en) Atomiser device
WO2003043826A1 (en) Liquid jet head
EP1200198B1 (en) Actuator component for a microspray and its production process
EP1287904B1 (en) Liquid droplet spray device
EP1273355B1 (en) Method of manufacturing a liquid droplet spray device and such spray device
EP1447110B1 (en) Micro dosing device
EP1142642B1 (en) Micropump for dispensing liquid droplets
EP1488106B1 (en) Free jet dosing module and method for the production thereof
DE19917093A1 (en) Aerosol applicator, in particular, for liquid medicaments comprises micropump which sucks liquid from its container and delivers it into atomizing nozzle that points into atomizing chamber
WO2020163680A1 (en) Monolithic microfabricated vibrating mesh atomizer
US20220104544A1 (en) Monolithic microfabricated vibrating mesh atomizer
DE102011086056A1 (en) Device for applying liquids to material webs e.g. paper webs in printing processes, has print chip having micromechanically made nozzles that are arranged in rows array in print chips corresponding to width of web
WO2013153028A1 (en) Method for producing trench-like depressions in the surface of a wafer
DE8229863U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING AN AEROSOL

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20011123

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

17Q First examination report despatched

Effective date: 20020625

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 50001149

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20030227

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20030328

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

Ref document number: 1200198E

Country of ref document: IE

ET Fr: translation filed
RAP2 Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred)

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DERANGEWAND

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20031023

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20100901

Year of fee payment: 11

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20100823

Year of fee payment: 11

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20110810

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20120430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110810

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110831

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20150820

Year of fee payment: 16

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50001149

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170301