JP2007519531A - 火薬式マイクロシステム、及び、マイクロシステムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】火薬式マイクロシステム、及び、マイクロシステムの製造方法の提供。
【解決手段】本発明は、マイクロシステム、及び、マイクロシステムの製造方法に関する。上記火薬式マイクロシステム（７、１’）は、少なくとも二つの別個の電気起爆ゾーンを有する基板を含み、その各々が基板上に堆積した火薬式材料の別個の起爆を提供する。このマイクロシステム（７、１’）は、上記火薬式材料の堆積物（７２１、７２１’、１３）が全ての起爆ゾーンを覆っていて、基板上の上記堆積物（７２１、７２１’、１３）の厚さが、一つの起爆ゾーンで生じた火薬式材料の起爆が局在したままで別の起爆ゾーンに広がらないようにできるほど十分に薄く、かつ、ガスを特定量発生させるには十分な厚さであることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明の技術分野は、チップ等の超小型電子技術に適用するための、又は、マイクロ流体工学を組み込んだ解析用カード等のバイオ医学に適用するための、又は、マイクロリアクター等の化学合成に適用するための、機械的、化学的、電気的、熱的又は流体的機能を満たすことを意図したマイクロアクチュエーターを含むマイクロシステムの分野である。

マイクロアクチュエーターは寸法約１ミリメートルの小型の物体である。マイクロアクチュエーターは（半導体又は絶縁体である可能性のある）固体の土台中に形成されていて、例えば、流体超小型回路中のマイクロバルブ若しくはマイクロポンプ、又は、超小型電子回路中のマイクロスイッチ等のマイクロシステムを形成することを目的としたものである。

静電効果、圧電効果、電磁効果及び二種の金属による効果を使用するマイクロアクチュエーターは以前から既に存在しているが、新型のマイクロアクチュエーター、すなわち花火効果を使用したマイクロアクチュエーターが出てきた。花火式材料は高エネルギー密度を有するため、マイクロアクチュエーター中でこれを使用することにより、このようなマイクロアクチュエーターを組み込んだマイクロシステムの寸法の大幅な縮小が可能である。このような火薬式マイクロアクチュエーターは、例えば特許文献１中に記載されている。

この特許出願中において、火薬式マイクロアクチュエーターの作動は、微小火薬（ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃ ｍｉｃｒｏ−ｃｈａｒｇｅ）を燃焼させることにより、一般的には起爆装置を使用して温度を局所的に分解閾値まで上昇させることにより実施される。微小火薬の燃焼により発生したガスは特定の効果を有する。上記出願中においてこの効果は、例えば微小火薬の燃焼チャンバーを囲む膜の変形であろう。特定のマイクロシステム中で、例えばマイクロバルブ中で、この膜は例えば変形により二本の管の間の流体回路を閉じる機能を有するであろう。マイクロシステム中で使用するマイクロアクチュエーターの数は数百と非常に多くてもよい。

一般的に、微小火薬は起爆手段と接触して配置する。これは上記特許文献１だけでなく特許文献２の場合にも当てはまる。この特許文献２中では、微小火薬はプリント基板の土台上の二つの金属接触子の間に配置され、これを介して火薬の起爆電流が供給される。起爆する火薬の上に火薬の表面抵抗より小さな表面抵抗を配置して、二つの金属接触子をつなげる。

マイクロアクチュエーター又はマイクロシステムを正確に作動させるためには、作動中に燃焼する火薬式材料の量を制御すべきであることが知られている。これは、火薬式材料の使用量を、又は、火薬堆積物と起爆手段との位置関係を制御することにより実施可能であることは明白である。しかし、これらの二つのパラメータの制御は、特にマイクロシステムを高い効率で工業生産する場合には困難でありかつ制約がある。というのは、堆積物の土台上での位置は、特に土台製造における許容差、堆積機械上のこの土台の位置における許容差、及び、機械自体の許容差に依存するからである。マイクロシステム等の小型の物体においては、火薬式物質とその起爆手段との位置関係の誤差が誤動作を導く可能性がある。
国際特許ＷＯ０２／０８８５５１ 国際特許ＷＯ９８／２２７１９

従って本発明の目的は、火薬式物質の堆積物を複数有するマイクロシステムの製造における困難及び制約の克服を可能とすることである。

この目的は、基板上に堆積した火薬式材料が少なくとも二つの別個の電気起爆ゾーンを有するような基板を含む火薬式マイクロシステムであって、上記火薬式材料の堆積物が全ての起爆ゾーンを覆っていて、基板上の上記堆積物の厚さが、一つの起爆ゾーンで生じた火薬式材料の起爆が局在したままで別の起爆ゾーンに広がらないようにできるほど十分に薄く、かつ、ガスを特定量発生させるには十分な厚さであることを特徴とする火薬式マイクロシステムによって達成される。

本発明によれば、このことにより、堆積物を起爆ゾーンに完全に局在させなければならないという制約がなくなる。これによって、工業生産が容易になり、かつ、製造に伴う機械の様々な許容差による変化が減少するであろう。

一特徴によれば、火薬式材料の堆積物は厚さ１００μｍ未満である。この厚さであれば、火薬式材料を完全な層として堆積させることが可能であり、この堆積物の起爆ゾーン周囲の燃焼がこのゾーンを越えて隣接する起爆ゾーンまで広がらないであろう。

別の特徴によれば、基板は層の重なりの集合からなる。

別の特徴によれば、火薬式材料の堆積物は層の重なりの一つを構成する。本発明によれば、上記マイクロシステムの工業生産は、連続層を重ね合わせることが可能であるために容易である。火薬堆積物と様々な起爆ゾーンとの位置関係についての制約が大幅に縮小される。

別の特徴によれば、火薬式材料の堆積物を、上記堆積物の上側の層と上記堆積物の下側の層の間を組み立てるための接着剤として使用する。

別の特徴によれば、堆積させた火薬式材料はニトロセルロースに基づくニスの状態である。

別の特徴によれば、ニスは乾燥後の厚さが５〜４０μｍとなるように堆積させる。

別の特徴によれば、各起爆ゾーンは基板上の電気抵抗により作ることができる。

別の特徴によれば、各起爆ゾーンは、基板上の発電機に接続された導電性指状突起の接触点に位置していて、上記基板は金属物質でできていて、かつ、上記発電機に接続されている。

別の特徴によれば、マイクロシステムは変形可能な膜を含み、上記変形可能な膜は、起爆ゾーンの一つに接触している火薬式材料の堆積物の少なくとも一部から発生したガスが入る燃焼チャンバーを部分的に囲んでいる。

別の特徴によれば、マイクロシステムは、燃焼チャンバーを形成する穴が通っている層を含み、この層は、層を形成する膜と火薬式物質の堆積物との間に位置する。

上述するようなマイクロシステムの製造方法の提供も本発明の別の目的である。

この目的は、基板上に複数の隣接するマイクロアクチュエーターを有し、かつ、各マイクロアクチュエーターが、各マイクロアクチュエーターに関連する電気的起爆ゾーンから起爆した火薬式材料の燃焼で発生するガスに起因する特定の効果を有する可能性があるようなマイクロシステムの製造方法であって、全てのマイクロアクチュエーターに共通の火薬式材料の層を基板上に堆積させ、その厚さが、一つの起爆ゾーンで生じた火薬式材料の起爆が局在したままで別の起爆ゾーンに広がらないようにできるほど十分に薄く、かつ、ガスを特定量発生させるには十分な厚さであることを特徴とする製造方法により達成される。

一特徴によれば、上記方法は、層の重なりを積み重ねるのみであり、火薬式材料の層はその重なりの一層を構成する。

別の特徴によれば、火薬式材料の層を厚さ１００μｍ未満で堆積させる。

別の特徴によれば、火薬式材料の層をコーティング、スクリーン印刷、パッド印刷、浸漬又はスプレーにより堆積させる。

本発明、その特徴及びその利点は、付随の図面についての記載を読めばより明白になるであろう。

図１は、マイクロアクチュエーターの縦軸断面の概略図である。

図２は、マイクロアクチュエーターにより流体回路の閉／開周期を作成可能なマイクロバルブの縦軸断面の概略図である。

図３は、別の実施形態によるマイクロバルブの概略図である。

図４は、電気起爆装置をその上に取り付け可能な、複数のマイクロアクチュエーターで構成されるマイクロシステムの縦軸断面の概略図である。

本記載全体に渉り、「火薬式物質」及び「火薬式材料」という表現は同じ意味を有する。

本発明を図１〜４と併せて記載する。

図１について、火薬式マイクロアクチュエーター１は概して、ポリカーボネート土台中に（例えば円筒状の）チャンバー２を含む。例えば図１中に示すように、上記土台は、例えば粘着性接着、レーザー溶接、熱圧着、熱間圧延又は他の任意の好適な手段により、シート又は層を互いに積み重ねたものである。図１中に示すもの等の単純な火薬式マイクロアクチュエーター１は、三層（１０、１１、１２）の重なりを含む。中心層１０には横向きに穴があいていて、この穴は、中心層の第一の表面（上部面１００と呼ぶ）に固定されたいわゆる上部層１２と、中心層１０の上部面１００とは逆の面（下部面１０１と呼ぶ）に固定されたいわゆる下部層１１とに覆われている。上部層１２、下部層１１、及び、この穴の側壁によって、いわゆる燃焼チャンバー２が囲まれている。このようにして形成された燃焼チャンバー２の直径は例えば１ｍｍである。微小火薬３はこの燃焼チャンバー２中に配置される。チャンバー２は密閉空間であることが好ましい。

上部層１２は、中央層１０の上部面１００に重ねた変形可能な膜からなる。この膜は、例えばプラスチック及び／又は弾性材料、例えばＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））、ゴム、エラストマー、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）でできている。

本発明によれば、微小火薬３は、燃焼チャンバー２中において、中央層１０に接した下部層１１の表面上に配置される。導電層１１のこの表面を上部面１１０と呼ぶ。微小火薬３を例えば、厚さ１μｍ〜１００μｍの（例えば円盤状の）膜の形状で堆積させてもよい。

このマイクロアクチュエーター１の操作方法は以下の通りである。（例えば抵抗部分を有する導電性加熱トラック又は抵抗性加熱ワイヤーからなる）起爆ゾーンを形成する起爆手段に電流を供給する。この起爆手段内の温度が火薬式組成物３の発火温度まで上昇する。上記組成物３の燃焼によりガスが発生し、これによりチャンバー２内に陽圧が発生する。その結果として圧力のかかった膜１２が変形により反発する。

図２は、図１について上述したように膜を変形可能であり、かつ、この変形を縮小可能である、改善されたマイクロアクチュエーター７を示す。図２及び３において、このマイクロアクチュエーター７は、流体超小型回路においてマイクロバルブとして働く。マイクロアクチュエーター７は四層（７１、７２、７３及び７４）の重なりからなっていて、それぞれの層を第一層、第二層、第三層及び第四層と呼ぶ。第二、第三及び第四層（７２、７３及び７４）は土台を構成していて、例えばポリカーボネート製である。第一層７１は、プラスチック及び／又は弾性物質、例えばテフロン（登録商標）、ラテックス、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）でできている。流体超小型回路を構成する第五層７５は、マイクロアクチュエーター７の第一層７１上に位置する。流体超小型回路を構成するこの第五層７５を、二本の管７５０及び７５１が横切っている。二本の管７５０及び７５１の一方の末端は、この第五層７５の（マイクロアクチュエーター７の第一層７１に面した）表面７５３（下部面と呼ぶ）上の凹部７５２の中につながっている。従って、二本の管７５０及び７５１は凹部７５２でつながっている。第一の管７５０は例えば凹部７５２への流体供給口を構成し、第二の管７５１は凹部７５２からの流体流出口を構成する。マイクロアクチュエーター７及び流体超小型回路を構成するアセンブリによりマイクロシステムが形成される。

マイクロアクチュエーター７の第一層７１は、例えば図１中に１２で示すように、変形可能な膜７１０を構成する。膜７１０が第五層７５の下部面７５３に例えば粘着性接着により固定されているため、膜７１０の変形は第五層７５の凹部７５２の中にのみ可能である。

第二層７２は、二つの穴が横向きにあいた、厚さが例えば０．５ｍｍのシートからなる。マイクロアクチュエーターの主要燃焼チャンバー７２０は、上部に位置する第一層７１、下部に位置する第三層７３、及び、第一の穴の側壁で囲まれている。

主要チャンバー７２０の直径は例えば１ｍｍであってよい。第二のチャンバー又は貯蔵器７２２（この目的については下記に記載）は、上部に位置する第一層７１、下部に位置する第三層７３、及び、第二の穴の側壁で囲まれている。この第二チャンバー７２２の直径は例えば２ｍｍであってよい。

第三層７３はＵ字型の管７３０が通っているシートからなり、上記管の両末端は、第二層７２のチャンバー７２０又は７２２のいずれか一つの中につながっている。この管７３０は溝部７３３からなっていて、この溝部は第四層７４に隣接する第三層７３の表面に陥没しており、かつ、マイクロアクチュエーター７の第四層７４で覆われている。溝部７３３の両末端はそれぞれ導管７３１及び７３２となっていて垂直に伸びており、導管７３１及び７３２はそれぞれマイクロアクチュエーターの第二層７２のチャンバー７２０及び７２２の中につながっている。この第四層７４は管７３０を覆っているシール性フィルムからなる。

本発明によれば、火薬式物質の堆積物７２１は、主要燃焼チャンバー７２０内の第三層７３の上部面上に配置される。従って、この火薬式物質の堆積物７２１により、第三層７３中の管７３０の導管７３１が塞がれる。本発明によれば、堆積物の厚さが十分に薄くかつ所望量のガスを発生させるのに十分な厚さであれば、起爆点周囲の小さなゾーン内に火薬式材料の燃焼が制限されることが観察された。この理由から、同一の火薬式物質の堆積物を、いくつかの異なる位置で異なる時間に起爆させて、特定の効果を得るのに必要な量のガスを燃焼チャンバー内で数回発生させることが可能である。従って、図２について、主要燃焼チャンバー７２０内の第三層７３の上部面の表面全体に配置した火薬式物質の堆積物７２１を、例えば二つの別個の位置で起爆させることが可能である。

本発明によれば、火薬式物質の堆積物７２１の二点又は二つのゾーンでの起爆を、異なる手段により実施してもよい。上記手段のうちの一つは、例えば、火薬式材料を堆積させた抵抗性加熱ワイヤーの使用である。これ以外の上記手段は、例えば第三層７３の上部面７３４上にスクリーン印刷により配置した、起爆トラックの使用である。従って、トラックは、起爆が生じる起爆ゾーンを構成する抵抗性部分を含む。

従って、図２中で表すようなマイクロバルブを次の方法で作動させる。抵抗性加熱ワイヤー又は導電性トラックの抵抗部分により電流を供給し、火薬式材料の堆積物７２１の第一の部分を発火させるのに十分な温度まで上昇させる。本発明によれば、堆積物７２１の厚さが十分に薄いため、堆積物７２１の発火は局在したままであり、火薬式物質の堆積物７２１全体には広がらない。本発明によれば、堆積物７２１は排出管７３０を塞ぐことのできるゾーン以外のゾーンで燃焼するため、発生したガスは主要燃焼チャンバー７２０内に留まる。火薬堆積物７２１のこの第一の部分７２１の燃焼により主要チャンバー７２０内にガスが発生し、これによってこのチャンバー７２０内に陽圧が発生する。チャンバー７２０内の陽圧により膜７１０が変形する。ガスの圧力による膜７１０の変形は、第五層７５中の凹部７５２の方向にのみ可能である。これにより膜が変形して凹部７５２の底を圧迫し、流体超小型回路の二つの管７５０及び７５１の間に入る。こうして流体超小型回路が閉じ、この閉鎖状態は、主要チャンバー７２０内に含まれるガスが変形可能な膜７１０を圧迫する圧力によって維持される。主要チャンバー７２０内に含まれるガスの圧力は膜７１０が凹部７５２の底を圧迫するのに十分であり、かつ、超小型回路中に含まれる流体が膜７１０に及ぼす背圧よりも大きいため、膜７１０が凹部７５２の底を圧迫している状態が維持される。

その結果、火薬堆積物７２１の未燃焼の第二の部分は、二つのチャンバー７２０及び７２２をつなぐ管７３０の導管７３１を依然として塞いでいる。上述した種類の起爆手段（すなわち加熱ワイヤー又は導電性起爆トラックの抵抗部分）により火薬堆積物７２１のこの第二の部分が燃焼すると、二つのチャンバー７２０及び７２２をつなぐ管７３０の入り口の覆いが除去される可能性がある。第二チャンバー７２２内の圧力は主要チャンバー７２０内の圧力より低いため、火薬堆積物７２１の第一の部分の燃焼、及び、管７３０を塞ぐ堆積物７２１のこの第二の部分の燃焼により発生したガスが管７３０に広がって第二チャンバー７２２の中に入ることができる。第二チャンバー７２２の体積が十分に大きいため、二つのチャンバー７２０と７２２との間のガスの圧力は、超小型回路中に含まれる流体が膜７１０に及ぼす背圧よりも小さい。管が開いてガスが広がる間、膜７１０の変形が十分に減少するため、流体超小型回路の管７５０及び７５１によって形成された穴が解放される。このように膜７１０が凹部７５２の外側に変形することによってバルブが開き、流体超小型回路の二本の管７５０と７５１とがつながる。

別の実施形態によれば、主要チャンバー７２０と外気とをつなげれば、主要チャンバー７２０内に含まれるガスを装置の外に直接排出できるであろう。この変形形態によれば、主要チャンバー７２０からガスが完全に放出されるため、膜７１０が弾性を有する場合には、この膜は初期位置に戻る。

図３中に示す別の実施形態によれば、火薬式材料７２１’が第三層７３の上部面の表面全体に堆積している。その結果、火薬式物質の堆積物７２１’が第二層７２と第三層７３との間に完全な別個の層を構成する。従って、本発明によれば、起爆はこの火薬式層の異なる点において可能である。上述するように、第一の起爆により膜７１０の変形が一方向に可能となり、同時に管の入り口及び出口における別の起爆によりガスが第二チャンバー７２２に放出され、膜７１０が別の方向に変形する。最後に、（例えば主要燃焼チャンバー７２０又は第二チャンバー７２２内の）ゾーン中の火薬式物質の層の別の部分の起爆により、主要チャンバー７２０及び第二チャンバー７２２内に新たに陽圧が生じ、膜７１０が新たに変形可能となる。こうして流体回路に閉／開／閉の周期を生じさせることができる。

マイクロシステムは多機能を有する小型の装置であり、その寸法は最大でも数ｍｍ以下である。流体超小型回路の場合には、マイクロシステムは例えばマイクロバルブ又はマイクロポンプであってよく、電子超小型回路の場合にはマイクロスイッチ又は超小型整流子（ｍｉｃｒｏｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）であってもよい。

図４について、（例えばカード型の）マイクロシステム１’は、図１について上述したものと同一の、複数の隣接したマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）を含む。これらのマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）は、上記の三層（１０、１１、１２）の重なり、すなわち、上部層１２を形成する膜と下部層１１とこれらに挟まれた中央層１０を積み重ねて、全て一つの土台上に形成したものである。従って、これらの個々のマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）の燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ）は、中央層１０にあいた穴の側壁、上側の変形可能な膜を形成する上部層１２、及び、下側の下部層１１に囲まれている。

本発明によれば、図１中に示すマイクロアクチュエーターとは対照的に、微小火薬はマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）の燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ）の各々の中には堆積していない。本発明によれば、マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）の各々において膜１２を膨張させることができる火薬式物質の堆積物１３は、マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）全てに共通のものである。本発明によれば、この火薬堆積物１３は、中心層１０と下部層１１と間で単一層１３を形成している。本発明によれば、堆積物１３の燃焼が局在していて堆積物１３全体には広がらないため、層の異なる点で異なる時間に起爆させることができる。マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）全てに共通の同一の火薬式物質の層１３を使用することにより、マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）の各々を同時に良好に始動させることができる。この目的のために、火薬式物質の堆積物１３の厚さは、マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）の燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ）内での燃焼が一定のゾーンを越えて広がるのを防ぎ、これにより隣接するマイクロアクチュエーターの燃焼チャンバーが加圧されるのを防ぐことができる程に十分薄くなければならない。従って、堆積物の燃焼は、作動したマイクロアクチュエーターの燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ）の外に広がってはならない。

図４中に示すマイクロシステム１’は、例えば、互いに平行かつ土台部分９の平面に垂直に位置する複数の同一の導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）を含む特定の起爆装置を使用する。この指状突起（６ａ〜６ｈ）はそれぞれバネ（７ａ〜７ｈ）に取り付けられていて、中央制御装置８に電気的に連結される。バネ（７ａ〜７ｈ）の軸は互いに平行かつ土台部分９の平面に垂直である。指状突起（６ａ〜６ｈ）は、中央制御装置８の電源４の一つの端子と平行に電気的に連結される。中央制御装置８は複数のスイッチ（５ａ〜５ｈ）を制御していて、個々の導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）はこれらのスイッチ（５ａ〜５ｈ）のうち一つと関連している。このように、中央制御装置８は、特定のスイッチ（５ａ〜５ｈ）を閉じることにより、作動させるマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）を選択可能である。従って、中央制御装置８は、どのマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）を作動させる必要があるかに応じて閉じるスイッチを選択可能な選択手段を含む。本発明によれば、土台部分９は、導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）とマイクロシステム１’の個々のマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）とが関連付けられるような状態で、マイクロシステム１’に取り付けられている。土台部分９をマイクロシステム１’に取り付けると、導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）は、それぞれそのバネ（７ａ〜７ｈ）によって、マイクロシステム１’の下部層１１に接した状態のまま維持される。導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）は、個々の導電性指状突起が、マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）の下部層１１の下部面１１１に、燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ）の真下の位置で接するような状態で土台部分９に配置される。例えば、土台部分９は、マイクロシステム１’に取り付けるための外側環状部９０を含む。二つの部分間のアセンブリは、例えば図４中に示す矢印に沿って実施され、マイクロシステム１’と土台部分９との間は、例えばスナップ固定により連結されてもよい。

本発明によれば、中央制御装置８を土台部分９に組み込んで、マイクロシステム１’に取り付け可能な起爆装置の完成体を構成してもよい。

本発明によれば、下部層１１は導電性の層である。火薬式物質の層１３は導電性の下部層の上部面１１０上に堆積している。中央制御装置８により選択されると、導電性の下部層１１と接触している各導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）により導電性の下部層１１が局所的加熱され、指状突起の真上の火薬式物質の堆積物１３の一部を起爆させることができるため、その結果、燃焼ガスにより特定のマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）において、膜を形成する上部層１２が局所的に変形する。

本発明によれば、上述の様々な実施形態における燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ、７２０）の側壁の存在により、起爆ゾーン周囲の堆積物１３の消滅を促進することができ、かつ、堆積物の燃焼が隣接する燃焼チャンバー（２ａ〜２ｈ、７２２）へ広がるのを防ぐことができる。

主要燃焼チャンバー７２０（７２１、図１）内のみに形成された、又は、完全な層（７２１’、図２、又は、１３、図４）として形成された火薬式物質の堆積は、厚さ１００μｍ未満であろう。堆積物７２１、７２１’、１３の厚さは、起爆ゾーン周囲の限られたゾーンの外に燃焼が広がらないよう十分薄くなければならない。しかし、堆積物７２１、７２１’、１３のこの厚さは、所望の効果を得るのに必要な量のガスを発生させるのに十分でなければならない。更にガスの発生量は特に、使用する火薬式材料のエネルギー力、及び、起爆装置の外形に依存する。従ってガスの放出量は、火薬式物質の堆積物の厚さ、使用する火薬式材料の性質及び起爆装置の外形を調節することにより制御する。材料のエネルギー力が大きいほど、堆積物の厚さを薄くすることができる。更に、起爆装置の外形を変えて火薬式物質の堆積物の表面を起爆を広げたり又は狭くしたりすることにより、ガスの発生量を増加又は減少させることもできる。

堆積物に使用する火薬式材料は、ニトロセルロースに基づくニスであってもよい。この場合、図１又は２中の種類のマイクロアクチュエーターを作動させるための堆積物の厚さは５〜４０μｍ、好ましくは１０〜２０μｍであってよい。

本発明によれば、土台全体上の層としての堆積は、例えばコーティング、スクリーン印刷、パッド印刷、浸漬又はスプレー等の様々な技術により実施可能である。特に、ニトロセルロースに基づくニスはフィルム形成特性を有するため、特定の土台を覆う際に非常に好適である。

本発明によれば、図３又は図４の場合において、火薬式物質の層７２１’、１３は粘着機能を有していてもよく、これにより、上側の層７２、１０と下側の層７３、１１との間の集合を可能にする、又は、この間の集合を容易にすることができる。

マイクロアクチュエーターの縦軸断面の概略図である。 マイクロアクチュエーターにより流体回路の閉／開周期を作成可能なマイクロバルブの縦軸断面の概略図である。 別の実施形態によるマイクロバルブの概略図である。 電気起爆装置をその上に取り付け可能な、複数のマイクロアクチュエーターで構成されるマイクロシステムの縦軸断面の概略図である。

Claims (15)

1. 基板上に堆積した火薬式材料が少なくとも二つの別個の電気起爆ゾーンを有するような基板を含む火薬式マイクロシステム（７、１’）であって、
   前記火薬式材料の堆積物（７２１、７２１’、１３）が全ての起爆ゾーンを覆っていて、基板上の前記堆積物（７２１、７２１’、１３）の厚さが、一つの起爆ゾーンで生じた火薬式材料の起爆が局在したままで別の起爆ゾーンに広がらないようにできるほど十分に薄く、かつ、ガスを特定量発生させるには十分な厚さである
   ことを特徴とする火薬式マイクロシステム。
2. 火薬式材料の堆積物（７２１、７２１’、１３）は厚さ１００μｍ未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロシステム（７、１’）。
3. 基板は層（７１、７２、７３、７４、及び、１０、１１、１２）の重なりの集合からなる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロシステム（７、１’）。
4. 火薬式材料の堆積物（７２１’、１３）は層（７１、７２、７３、７４、及び、１０、１１、１２）の重なりの一つを構成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロシステム（７、１’）。
5. 火薬式材料の堆積物（７２１’、１３）を、前記堆積物（７２１’、１３）の上側の層（７２、１０）と前記堆積物（７２１’、１３）の下側の層（７３、１１）の間を組み立てるための接着剤として使用する
   ことを特徴とする請求項４に記載のマイクロシステム（７、１’）。
6. 堆積させた火薬式材料はニトロセルロースに基づくニスの状態である
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロシステム（７、１’）。
7. ニスは乾燥後の厚さが５〜４０μｍとなるように堆積させる
   ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロシステム（７、１’）。
8. 各起爆ゾーンは基板上の電気抵抗により作ることができる
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロシステム（７、１’）。
9. 各起爆ゾーンは、基板上の発電機（４）に接続された導電性指状突起（６ａ〜６ｈ）の接触点に位置するように作られていてよく、前記基板は金属物質でできていて、かつ、前記発電機（４）に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロシステム（７、１’）。
10. 変形可能な膜（７１０、１２）を含み、前記変形可能な膜は、起爆ゾーンの一つに接触している火薬式材料の堆積物（７２１、７２１’、１３）の少なくとも一部から発生したガスが入る燃焼チャンバー（７２０、２ａ〜２ｈ）を部分的に囲んでいる
    ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロシステム（７、１’）。
11. 燃焼チャンバー（７２０、２ａ〜２ｈ）を形成する穴が通っている層（７２、１０）を含み、この層（７２、１０）は、層を形成する膜（７１０、１２）と火薬式物質の堆積物（７２１’、１３）との間に位置する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のマイクロシステム（７、１’）。
12. 基板上に複数の隣接するマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）を有し、かつ、各マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）が、各マイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）に関連する電気的起爆ゾーンから起爆した火薬式材料の燃焼で発生するガスに起因する特定の効果を有する可能性があるようなマイクロシステムの製造方法であって、
    全てのマイクロアクチュエーター（１ａ〜１ｈ）に共通の火薬式材料の層（１３）を基板上に堆積させ、その厚さが、一つの起爆ゾーンで生じた火薬式材料の起爆が局在したままで別の起爆ゾーンに広がらないようにできるほど十分に薄く、かつ、ガスを特定量発生させるには十分な厚さである
    ことを特徴とする製造方法。
13. 層（１０、１１、１２）の重なりを積み重ねるのみであり、火薬式材料の層（１３）はその重なりの一層を構成する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 火薬式材料の層（１３）を厚さ１００μｍ未満で堆積させる
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 火薬式材料の層（１３）をコーティング、スクリーン印刷、パッド印刷、浸漬又はスプレーにより堆積させる
    ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。

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