WO1997033094A1 - Valve micro-usinee a membrane - Google Patents

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WO1997033094A1
WO1997033094A1 PCT/EP1997/001146 EP9701146W WO9733094A1 WO 1997033094 A1 WO1997033094 A1 WO 1997033094A1 EP 9701146 W EP9701146 W EP 9701146W WO 9733094 A1 WO9733094 A1 WO 9733094A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
membrane
substrate
valve
zone
intermediate layer
Prior art date
Application number
PCT/EP1997/001146
Other languages
English (en)
Inventor
Didier Maillefer
Original Assignee
Westonbridge International Limited
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 Westonbridge International Limited filed Critical Westonbridge International Limited
Priority to AU20248/97A priority Critical patent/AU2024897A/en
Publication of WO1997033094A1 publication Critical patent/WO1997033094A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/1037—Flap valves
    • F04B53/1047—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements
    • F04B53/106—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane
    • F04B53/1067—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane fixed at its whole periphery and with an opening at its centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C5/00—Manufacture of fluid circuit elements; Manufacture of assemblages of such elements integrated circuits

Definitions

  • the invention relates to a micromachined valve for a device such as an implantable micropump, comprising a substrate having a through cavity, a deformable membrane covering the cavity so as to allow a liquid to flow when the fluid pressure in the cavity is sufficient and to prevent its flow when said pressure is insufficient, the interface between the membrane and the substrate providing an area for covering the substrate by the membrane.
  • Such a valve constitutes an input / output control member for a liquid.
  • the valve stops the flow of the liquid.
  • the fluid pressure of said cavity is greater than that exerted on the upper surface of the membrane, the liquid flows through the valve.
  • Valves of this type are encountered, for example, but not exclusively, in micropumps for medical use which regularly deliver a controlled amount of medication.
  • the manufacture of these micropumps is based on silicon micromachining technologies and the use of a piezoelectric actuator.
  • the international patent application PCT / IB95 / 00028 presents a self-priming micropump.
  • This leakage rate corresponds to the flow of liquid passing through the valve when the membrane is in its rest position. that is to say when the valve is closed.
  • valve operates thanks to the elasticity of the membrane, this elasticity allowing the deformation of the membrane when a fluid back pressure is injected at the inlet of the valve, it is important not to deteriorate 1 surface condition of this membrane during the manufacture of the valve.
  • the object of the present invention is to provide a liquid inlet / outlet valve having a minimum leakage rate in the closed position of the valve and the manufacturing process of which is not very aggressive towards the membrane.
  • this input / output control member further comprises an intermediate layer integral with the substrate or the membrane and partially covering the overlap zone of so that there is no adhesion between the membrane and the substrate at least in a part of the covering zone including the cavity and that there is adhesion between the membrane and the substrate in the remaining part of the overlap area.
  • the thickness of the intermediate layer is at most equal to 100 nanometers.
  • a favorable solution as regards the non-aggression of the deformable zone of the membrane provides, in the case where the choice of the materials of the membrane and of the substrate results in poor adhesiveness between them, that the intermediate layer is a fixing agent covering a part of the overlap area so as to secure the membrane to the substrate in this area.
  • the intermediate layer is a non-stick agent covering at least one central zone of the covering zone surrounding the cavity so as to separate the membrane of the substrate in this central area.
  • FIGS 1 to 3 schematically represent the structure and operation of a valve or a diaphragm valve.
  • the valve 10 In the membrane rest position, or closed position, the valve 10 is closed by the membrane 12 which is deposited on the surface of a substrate 14.
  • the membrane 12 is a thin disc having an orifice 13 located in its central zone or a series of orifices 13 arranged on a circle lying in its central zone and surrounding the cavity 15.
  • the substrate 14 comprises a through cavity 15 for the passage of a liquid, this cavity being obstructed by the membrane 13 in rest position.
  • this back pressure deforms the central zone of the membrane 12, the periphery of this membrane remaining fixed to the substrate 14, this deformation creating a space 11 between the membrane and the substrate.
  • the space 11 will fill with liquid and the liquid will pass through the orifice 13 of the membrane 12: the valve 10 is open.
  • the valve 20 comprises a substrate 24 traversed by a through cavity 25 and a membrane 22 having at least one orifice 23 located in a central zone of the membrane but offset with respect to the cavity 25, the membrane 22 being fixed by its peripheral zone to the substrate 24.
  • a sacrificial layer 26 (in dotted lines in FIG. 4) was deposited during manufacture between the membrane 22 and the substrate 24, only in a central zone situated around the cavity 25 and facing the orifice 23.
  • this sacrificial layer a few micrometers thick, for example made of silicon oxide, is deposited on the silicon substrate.
  • the membrane 22 with a thickness of a few micrometers also, for example, of polycrystalline silicon, is deposited on the stack already comprising the substrate and the intermediate layer.
  • This membrane 22 extends beyond the sacrificial layer 26 so that its periphery is directly fixed to the substrate 24 and its central zone comprising the orifice 23 is fixed on the sacrificial layer 26. Thanks to a known technique, the sacrificial layer is then dissolved, leaving the central zone of the membrane 22 without any direct contact with the substrate 24.
  • This method of manufacturing the prior art has several drawbacks .
  • the use of a sacrificial layer and the step consisting in removing this layer contribute, by the chemical or physical techniques employed, to attack the surface of the membrane which may thus be weakened.
  • the valve In the resting position of the membrane there is a free space 27 between the membrane 22 and the substrate 24: the valve is therefore slightly open in the resting position which creates a significant leakage rate. It is difficult to reduce this leakage rate by minimizing the thickness of the sacrificial layer because it must be completely removed and a thickness of 1 to 2 micrometers corresponds to the minimum that can be envisaged. The manufacturing technique used until then therefore presents problems of tightness and embrittlement due to an aggressive process.
  • FIG. 5 is a sectional view of a valve according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a sectional view of a valve according to a variant of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a valve according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a top view of the valve of FIG. 7 in the direction VIII-VIII of FIG. 7.
  • the deformable membrane is crossed by at least one orifice not communicating with said cavity in the rest position of said membrane, said orifice being able to communicate with said cavity by virtue of the elastic deformation of the membrane under sufficient fluid pressure in said cavity, the intermediate layer being integral with the substrate and partially covering the covering area so that there is no adhesion between the membrane and the substrate in a central area B of said overlap zone surrounding said cavity and that there is adhesion between the membrane and the substrate in a peripheral zone A of said overlap zone.
  • the valve 30 shown has a disc-shaped membrane 32 with at least one orifice 33, the membrane being placed on a substrate 34 comprising a cavity 35 blocked by the membrane in the rest position of the membrane.
  • the interface between the membrane 32 and the substrate 34 provides an area for the substrate to be covered by the membrane, which can be cut into several areas.
  • This circular overlap zone forms, from the center to the periphery, a zone C corresponding to the orifice of the cavity 35, a central zone B surrounding the cavity 35 and a peripheral zone A which forms an annular border of the zone of recovery.
  • the orifice 33 is arranged on a circle situated in the central zone B of the membrane 32 and surrounding the cavity 35.
  • An intermediate layer 36 is placed on the peripheral zone A between the membrane 32 and the substrate 34.
  • This intermediate layer 36 is a fixing agent which acts as an adhesive between the membrane and the substrate because this intermediate layer is integral with the substrate and of the membrane in the peripheral zone A. Because there is no adhesion between the membrane and the substrate in the central zone B, the membrane can separate from the substrate when it has to deform under pressure of fluid present in the cavity 35.
  • the substrate is made of silicon, optionally covered with silicon oxide or silicon nitride
  • the membrane is made of platinum or gold and the intermediate layer is made of titanium, chromium or aluminum . This intermediate layer is therefore an adhesive layer which generates good adhesion between the membrane and the substrate. If one refers to FIG.
  • the valve 40 therefore comprises a substrate 44 on which a membrane 42 has been deposited. zone of covering of the substrate by the membrane can be cut into zones A, B and C identical to those of FIG. 5.
  • an intermediate lubricating or non-sticking layer 46 is interposed between the membrane and the substrate in the central zone B of the overlap zone. This intermediate layer is integral with the substrate 44 and allows, during the deformation of the membrane 42, the separation between the central zone of the membrane and the substrate 44.
  • the substrate is made of silicon, optionally covered with silicon oxide or silicon nitride
  • the membrane is made of titanium, aluminum or chromium
  • the intermediate layer is a fluorinated polymer, gold or platinum.
  • FIGS. 7 and 8 represent a second embodiment of the invention in which the membrane forms a movable flap.
  • the valve 50 comprises elements identical to those of FIG. 6 which are referenced with the reference numeral used in FIG. 6 and increased by a value of 10.
  • the valve 50 consists of a substrate 54 with a through cavity 55 closed, in the valve rest position, by the membrane 52.
  • the area of covering of the substrate 54 by the membrane 52 can be broken down into an end zone A ′ corresponding to one end of the membrane 52 which is distant from the cavity 55 and the rest B 'of the overlap zone.
  • the intermediate layer 56 is a fixing agent covering the end zone A ′ of the covering zone so as to secure the substrate 54 and the membrane 52 in this end zone, the opening of the valve 50 by lifting the part of the membrane 52 facing the zone B 'of the overlap zone, that is to say the part of the membrane which is not in contact with the intermediate layer 56 and which does not adhere to the substrate, this part of the membrane being shaped so as to lower itself against the substrate 54 to close the valve 50 when the fluid pressure in the cavity 55 is insufficient.
  • the dimensions, structure and material of the membrane will be chosen so that it forms a movable flap flexible enough to open under sufficient fluid pressure in the cavity 55 and rigid enough to close when this pressure is insufficient by with respect to the fluid pressure behind the membrane 52, that is to say downstream of the cavity 55.
  • the thickness of the intermediate layer is at most equal to 100 nanometers and preferably this intermediate layer has a thickness of the order of 10 nanometers corresponding to a few hundred atoms. Due to this small thickness, this intermediate layer does not create major deformation of the membrane which is above. Since the membrane is deposited on the assembly constituted by the substrate and the intermediate layer and that this intermediate layer is not removed thereafter, the membrane does not undergo any physical or chemical attack which risks degrading its surface condition and its deformation capacity. elastic In addition, a valve is produced, the structure of which makes it possible to produce a very low leakage rate because the interstitial space between the central zone of the membrane and the substrate is almost zero.
  • the membrane can be separated by lifting, in its central zone, from the substrate when a back pressure is applied to this membrane, this being possible thanks to the elasticity of the membrane on the one hand and the non-adhesion between the substrate and the membrane on the other hand.
  • This non-adhesion comes either from poor adhesiveness between the substrate and the membrane, or from the intermediate layer placed in the central covering zone which is a non-stick agent such as a release agent for injection.
  • the techniques used for producing this valve are vacuum deposition techniques such as PVD deposition (by evaporation or by spraying in the liquid phase) or CVD deposition.
  • inlet / outlet valve according to the invention can be used in other components or members in which a liquid must circulate.
  • intermediate layer is integral with the membrane
  • use will preferably be made of an intermediate layer of gold or platinum.

Abstract

L'invention concerne une valve micro-usinée à membrane. Selon l'invention, la valve comprend un substrat (34; 44; 54) possédant une cavité (35; 45; 55) débouchante, une membrane (43; 42; 52) déformable recouvrant la cavité de façon à laisser s'écouler un liquide lorsque la pression en fluide dans la cavité est suffisante et à empêcher son écoulement lorsque ladite pression est insuffisante, l'interface entre la membrane et le substrat réalisant une zone de recouvrement du substrat par la membrane, et elle se caractérise par une couche intermédiaire (36; 46; 56) solidaire du substrat et/ou de la membrane et recouvrant partiellement la zone de recouvrement de façon qu'il n'y ait pas d'adhérence entre la membrane et le substrat dans une partie (B) de la zone de recouvrement incluant la cavité et qu'il y ait adhérence entre la membrane et le substrat dans la partie restante (A) de la zone de recouvrement. Application à une micropompe implantable.

Description

Valve micro-usinée à membrane
L'invention concerne une valve micro-usinée pour un dispositif tel qu'une micropompe implantable, comprenant un substrat possédant une cavité débouchante, une membrane déformable recouvrant la cavité de façon à laisser s'écouler un liquide lorsque la pression en fluide dans la cavité est suffisante et à empêcher son écoulement lorsque ladite pression est insuffisante, l'interface entre la membrane et le substrat réalisant une zone de recouvrement du substrat par la membrane.
Une telle valve constitue un organe de contrôle d'entrée/sortie d'un liquide. Lorsque la pression du fluide de ladite cavité est inférieure à celle exercée sur la surface supérieure de la membrane, la valve stoppe l'écoulement du liquide. Inversement, lorsque la pression du fluide de ladite cavité est supérieure à celle exercée sur la surface supérieure de la membrane, le liquide s'écoule à travers la valve.
On rencontre des valves de ce type, par exemple, mais non exclusivement, dans des micropompes à usage médical qui délivrent régulièrement une quantité contrôlée de médicament. La fabrication de ces micropompes est basée sur les technologies de micro¬ usinage du silicium et l'utilisation d'un actionneur piézo-électrique. La demande de brevet internationale PCT/IB95/00028 présente une micropompe auto-amorçante. Pour cette application et dans d'autres cas encore, il est nécessaire de réaliser une valve d'entrée et, parfois, une valve de sortie, pour laquelle le taux de fuite est minimum, voire nul. Ce taux de fuite correspond au débit de liquide qui traverse la valve lorsque la membrane est dans sa position de repos c'est-à-dire lorsque la valve est fermée. De plus, comme la valve fonctionne grâce à 1 'élasticité de la membrane, cette élasticité permettant la déformation de la membrane lorsqu'une contre-pression de fluide est injectée à l'entrée de la valve, il est important de ne pas détériorer 1 'état surfacique de cette membrane lors de la fabrication de la valve.
L'objet de la présente invention est de fournir une valve d'entrée/sortie de liquide présentant un taux de fuite minimum dans la position fermée de la valve et dont le procédé de fabrication soit peu agressif envers la membrane.
Conformément à l'invention, ces buts sont atteints grâce au fait que la membrane est métallique et que cet organe de contrôle d'entrée/sortie comprend en outre une couche intermédiaire solidaire du substrat ou de la membrane et recouvrant partiellement la zone de recouvrement de façon qu'il n'y ait pas d'adhérence entre la membrane et le substrat au moins dans une partie de la zone de recouvrement incluant la cavité et qu'il y ait adhérence entre la membrane et le substrat dans la partie restante de la zone de recouvrement. Selon une configuration avantageuse, il est prévu que l'épaisseur de la couche intermédiaire est au plus égale à 100 nanomètres.
Une solution favorable quant à la non-agression de la zone déformable de la membrane prévoit, dans le cas où le choix des matériaux de la membrane et du substrat entraine une mauvaise adhésivité entre eux, que la couche intermédiaire est un agent de fixation recouvrant une partie de la zone de recouvrement de façon à solidariser la membrane au substrat dans cette zone. Dans le cas où l'adhésivité est bonne entre la membrane et le substrat, il est avantageusement prévu que la couche intermédiaire est un agent anti-adhérent recouvrant au moins une zone centrale de la zone de recouvrement entourant la cavité de façon à désolidariser la membrane du substrat dans cette zone centrale.
On comprend, que grâce à l'invention, on résout les problèmes susmentionnés du fait que la structure de la valve permette une solidarisation d'une partie de la membrane sur le substrat tout en favorisant la séparation entre la membrane et le substrat au moins dans une zone centrale de la membrane incluant la cavité. Les figures 1 à 3 représentent schématiquement la structure et le fonctionnement d'une valve ou d'un clapet à membrane. En position de repos de la membrane, ou position fermée, la valve 10 est obturée par la membrane 12 qui est déposée à la surface d'un substrat 14. La membrane 12 est un disque de faible épaisseur comportant un orifice 13 se situant dans sa zone centrale ou une série d'orifices 13 disposés sur un cercle se situant dans sa zone centrale et entourant la cavité 15. Le substrat 14 comporte une cavité débouchante 15 pour le passage d'un liquide, cette cavité étant obstruée par la membrane 13 en position de repos. Lorsqu'une pression de fluide suffisante arrive dans la cavité 15, cette contre-pression déforme la zone centrale de la membrane 12, la périphérie de cette membrane restant fixée au substrat 14, cette déformation créant un espace 11 entre la membrane et le substrat. L'espace 11 va se remplir de liquide et le liquide va traverser l'orifice 13 de la membrane 12: la valve 10 est ouverte. Le fonctionnement d'une telle valve nécessite donc la fixation permanente de la zone périphérique de la membrane 12 sur le substrat 14, la possibilité que la membrane 12 se sépare du substrat 14 dans la zone centrale de la membrane 12 et une position relative entre l'orifice 13 et la cavité 15 de sorte qu'ils ne communiquent pas entre eux dans la position fermée de la valve et qu'ils puissent communiquer entre eux dans la position ouverte de la valve de sorte que le liquide s'écoule depuis la cavité à travers l'orifice 13.
Le procédé de fabrication d'une valve à membrane de 1 ' art antérieur va maintenant être décrit en relation avec la figure 4. La valve 20 comporte un substrat 24 traversé par une cavité débouchante 25 et une membrane 22 possédant au moins un orifice 23 situé dans une zone centrale de la membrane mais décalé par rapport à la cavité 25, la membrane 22 étant fixée par sa zone périphérique au substrat 24. Pour qu'il n'y ait pas d'adhérence entre la zone centrale de la membrane 22 et le substrat 24, une couche sacrificielle 26 (en pointillé sur la figure 4) a été déposée lors de la fabrication entre la membrane 22 et le substrat 24, uniquement dans une zone centrale située autour de la cavité 25 et en regard de l'orifice 23. Au cours de la fabrication de la valve, cette couche sacrificielle de quelques micromètres d'épaisseur, par exemple en oxyde de silicium, est déposée sur le substrat en silicium. Ensuite la membrane 22 d'une épaisseur de quelques micromètres également, par exemple, en silicium polycristallin, est déposée sur l'empilement comprenant déjà le substrat et la couche intermédiaire. Cette membrane 22 s'étend au-delà de la couche sacrificielle 26 de sorte que sa périphérie est directement fixée au substrat 24 et sa zone centrale comprenant l'orifice 23 est fixée sur la couche sacrificielle 26. Grâce à une technique connue, la couche sacrificielle est ensuite dissoute, laissant la zone centrale de la membrane 22 sans aucun contact direct avec le substrat 24. Ce procédé de fabrication de 1 'art antérieur présente plusieurs inconvénients. L'utilisation d'une couche sacrificielle et l'étape consistant à enlever cette couche contribuent, de par les techniques chimiques ou physiques employées, à agresser la surface de la membrane qui peut se trouver ainsi fragilisée. Dans la position de repos de la membrane il existe un espace 27 libre entre la membrane 22 et le substrat 24: la valve est donc légèrement ouverte en position de repos ce qui crée un taux de fuite non négligeable. Il est difficile de diminuer ce taux de fuite en minimisant l'épaisseur de la couche sacrificielle car celle-ci doit être entièrement enlevée et une épaisseur de 1 à 2 micromètres correspond au minimum envisageable. La technique de fabrication employée jusqu'alors présente donc des problèmes d'étanchéité et de fragilisation due à un procédé agressif.
L'invention sera mieux comprise et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple.
Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif, il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1, déjà décrite, est une vue en coupe schématique d'une valve à membrane dans la position de repos de la membrane; - la figure 2, déjà décrite, est identique à la figure 1 mais représente la valve en position ouverte, lorsque la membrane est déformée;
- la figure 3, déjà décrite, est une vue de dessus de la valve des figures 1 et 2 selon la direction III-
III de la figure 1;
- la figure 4, déjà décrite, est une vue en coupe transversale d'une valve selon l'art antérieur;
- la figure 5 est une vue en coupe d'une valve selon un premier mode de réalisation de l'invention;
- la figure 6 est une vue en coupe d'une valve selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention;
- la figure 7 est une vue en coupe d'une valve selon un second mode de réalisation de l'invention; et
- la figure 8 est une vue de dessus de la valve de la figure 7 selon la direction VIII-VIII de la figure 7.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, la membrane déformable est traversée par au moins un orifice ne communiquant pas avec ladite cavité dans la position de repos de ladite membrane, ledit orifice pouvant communiquer avec ladite cavité grâce à la déformation élastique de la membrane sous une pression de fluide suffisante dans ladite cavité, la couche intermédiaire étant solidaire du substrat et recouvrant partiellement la zone de recouvrement de façon qu'il n'y ait pas d'adhérence entre la membrane et le substrat dans une zone centrale B de ladite zone de recouvrement entourant ladite cavité et qu'il y ait adhérence entre la membrane et le substrat dans une zone périphérique A de ladite zone de recouvrement.
Si l'on se réfère à la figure 5, on se place dans le cas où le choix des matériaux entraîne une mauvaise adhésivité entre la membrane et le substrat. La valve 30 représentée comporte une membrane 32 en forme de disque avec au moins un orifice 33, la membrane étant placée sur un substrat 34 comprenant une cavité 35 obstruée par la membrane dans la position de repos de la membrane. L'interface entre la membrane 32 et le substrat 34 réalise une zone de recouvrement du substrat par la membrane que 1 'on peut découper en plusieurs zones. Cette zone de recouvrement circulaire forme, depuis le centre jusqu'à la périphérie, une zone C correspondant à l'orifice de la cavité 35, une zone centrale B entourant la cavité 35 et une zone périphérique A qui forme une bordure annulaire de la zone de recouvrement. L'orifice 33 est disposé sur un cercle situé dans la zone centrale B de la membrane 32 et entourant la cavité 35.
Une couche intermédiaire 36 est placée sur la zone périphérique A entre la membrane 32 et le substrat 34. Cette couche intermédiaire 36 est un agent de fixation qui joue le rôle de colle entre la membrane et le substrat car cette couche intermédiaire est solidaire du substrat et de la membrane dans la zone périphérique A. Du fait qu'il n'y a pas d'adhérence entre la membrane et le substrat dans la zone centrale B, la membrane peut se séparer du substrat lorsqu'elle doit se déformer sous une pression de fluide présent dans la cavité 35. De préférence le substrat est en silicium, éventuellement recouvert d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium, la membrane est en platine ou en or et la couche intermédiaire est en titane, en chrome ou en aluminium. Cette couche intermédiaire est donc une couche adhésive qui engendre une bonne adhérence entre la membrane et le substrat. Si l'on se réfère à la figure 6, on se place dans le cas où les matériaux choisis entraînent une bonne adhérence entre la membrane, déposée sur le substrat, et le substrat. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux de la figure 5 possèdent une référence numérique égale à la référence numérique utilisée sur la figure 5 et augmentée de 10. La valve 40 comporte donc un substrat 44 sur lequel a été déposé une membrane 42. La zone de recouvrement du substrat par la membrane peut être découpée en zones A, B et C identiques à celles de la figure 5. Sur la figure 6, puisque la membrane 42 est solidaire du substrat 44 dans la zone où ils sont directement en contact l'un avec l'autre, on interpose entre la membrane et le substrat une couche intermédiaire lubrifiante ou anti¬ adhérente 46 dans la zone centrale B de la zone de recouvrement. Cette couche intermédiaire est solidaire du substrat 44 et permet, lors de la déformation de la membrane 42, la séparation entre la zone centrale de la membrane et le substrat 44.
Dans la configuration de la figure 6, de préférence, le substrat est en silicium, éventuellement recouvert d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium, la membrane est en titane, en aluminium ou en chrome et la couche intermédiaire est un polymère fluoré, de l'or ou du platine.
On se référera maintenant aux figures 7 et 8 qui représentent un second mode de réalisation de l' invention dans lequel la membrane forme un volet mobile. La valve 50 comprend des éléments identiques à ceux de la figure 6 qui sont référencés avec la référence numérique utilisée sur la figure 6 et augmentée d'une valeur de 10. La valve 50 se compose d'un substrat 54 avec une cavité débouchante 55 obturée, dans la position de repos de la valve, par la membrane 52. La zone de recouvrement du substrat 54 par la membrane 52 peut être décomposée en une zone d'extrémité A' correspondant à une extrémité de la membrane 52 qui est éloignée de la cavité 55 et le reste B' de la zone de recouvrement. Dans cette configuration la couche intermédiaire 56 est un agent de fixation recouvrant la zone d'extrémité A' de la zone de recouvrement de façon à solidariser le substrat 54 et la membrane 52 dans cette zone d'extrémité, l'ouverture de la valve 50 s'effectuant par soulèvement de la partie de la membrane 52 en regard de la zone B' de la zone de recouvrement c'est-à-dire la partie de la membrane qui n'est pas en contact avec la couche intermédiaire 56 et qui n'adhère pas au substrat, cette partie de la membrane étant conformé de façon à se rabaisser contre le substrat 54 pour refermer la valve 50 lorsque la pression de fluide dans la cavité 55 est insuffisante. On choisira les dimensions, la structure et la matière de la membrane de sorte qu'elle forme un volet mobile assez souple pour s'ouvrir sous une pression de fluide suffisante dans la cavité 55 et assez rigide pour se refermer lorsque cette pression est insuffisante par rapport à la pression en fluide derrière la membrane 52 c'est-à-dire en aval de la cavité 55.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'épaisseur de la couche intermédiaire est au plus égale à 100 nanomètres et de préférence cette couche intermédiaire possède une épaisseur de l'ordre de 10 nanomètres correspondant à quelques centaines d'atomes. Du fait de cette faible épaisseur, cette couche intermédiaire ne crée pas de déformation majeure de la membrane qui est au-dessus. Puisque la membrane est déposée sur 1 'ensemble constitué par le substrat et la couche intermédiaire et que cette couche intermédiaire n'est pas enlevée ensuite, la membrane ne subit aucune agression physique ou chimique risquant de dégrader son état de surface et sa capacité de déformation élastique De plus, on réalise une valve dont la structure permet de réaliser un taux de fuite très faible du fait que l'espace interstitiel entre la zone centrale de la membrane et le substrat est quasiment nul.
La membrane peut se séparer en se soulevant, dans sa zone centrale, du substrat lorsqu'on applique une contre-pression sur cette membrane, ceci étant possible grâce à l'élasticité de la membrane d'une part et à la non-adhérence entre le substrat et la membrane d'autre part. Cette non-adhérence provient soit d'une mauvaise adhésivité entre le substrat et la membrane, soit de la couche intermédiaire placée dans la zone centrale de recouvrement qui est un agent anti-adhérent tel qu'un produit de démoulage pour l'injection.
Les techniques utilisées pour la réalisation de cette valve, notamment la membrane et la couche intermédiaire, sont des techniques de dépôts sous vide tels que dépôts PVD (par évaporation ou par pulvérisation en phase liquide) ou dépôts CVD.
Dans l'exemple décrit précédemment, on a envisagé le cas d'une micropompe. Il va de soi que la valve d'entrée/sortie selon l'invention peut être utilisée dans d'autres composants ou organes dans lesquels doit circuler un liquide.
Dans le cas où la couche intermédiaire est solidaire de la membrane, on utilisera de préférence une couche intermédiaire en or ou en platine.

Claims

REVENDICATIONS
1. Valve micro-usinée (30; 40; 50) pour un dispositif tel qu'une micropompe implantable, comprenant un substrat (34; 44; 54) possédant une cavité (35; 45; 55) débouchante, une membrane (32; 42; 52) déformable recouvrant la cavité de façon à laisser s'écouler un liquide lorsque la pression en fluide dans la cavité est suffisante et à empêcher son écoulement lorsque ladite pression est insuffisante, l'interface entre la membrane et le substrat réalisant une zone de recouvrement du substrat par la membrane, caractérisée en ce que ladite membrane (32; 42; 52) est métallique et en ce qu'elle comprend en outre une couche intermédiaire (36; 46; 56) solidaire du substrat et/ou de la membrane et recouvrant partiellement la zone de recouvrement de façon qu'il n'y ait pas d'adhérence entre la membrane et le substrat dans une partie (B) de la zone de recouvrement incluant la cavité et qu'il y ait adhérence entre la membrane et le substrat dans la partie restante (A) de la zone de recouvrement.
2. Valve micro-usinée (30;40; 50) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche intermédiaire (36;46; 56) est au plus égale à 100 nanomètres (10~7 m).
3. Valve micro-usinée (30;40;50) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la membrane (32;42; 52) et la couche intermédiaire (36;46; 56) sont réalisées par dépôt sous vide.
4 Valve micro-usinée (30;40) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la membrane (32;42) déformable est traversée par au moins un orifice (33;43) ne communiquant pas avec ladite cavité (35;45) dans la position de repos de ladite membrane (32;42), ledit orifice (33;43) pouvant communiquer avec ladite cavité (35;45) grâce à la déformation élastique de la membrane (32;42) sous une pression de fluide suffisante dans ladite cavité (35;45), la couche intermédiaire (36;46) étant solidaire du substrat (34;44) et recouvrant partiellement la zone de recouvrement de façon qu'il n'y ait pas d'adhérence entre la membrane (32;42) et le substrat (34;44) dans une zone centrale (B) de ladite zone de recouvrement entourant ladite cavité (35; 45) et qu'il y ait adhérence entre la membrane (32;42) et le substrat (34;44) dans une zone périphérique (A) de ladite zone de recouvrement.
5. Valve micro-usinée (50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la membrane ( 52) forme un volet mobile qui s'ouvre sous une pression de fluide suffisante dans la cavité (55) et en ce que la couche intermédiaire (56) est un agent de fixation recouvrant une zone d'extrémité (A1 ) de la zone de recouvrement de façon à solidariser le substrat ( 54 ) et la membrane (52) dans ladite zone d'extrémité (A' ), l'ouverture de la valve s'effectuant par soulèvement de la partie (B' ) de la membrane qui n'est pas en contact avec la couche intermédiaire et qui n'adhère pas au substrat, cette partie (B' ) de la membrane étant conformée de façon à se rabaisser contre le substrat pour refermer la valve lorsque la pression de fluide dans la cavité est insuffisante.
6. Valve micro-usinée (30) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couche intermédiaire
(36) est un agent de fixation recouvrant ladite zone périphérique (A) de façon à solidariser la membrane
(32) au substrat (34 ) dans ladite zone périphérique (A).
7. Valve micro-usinée (30;50) selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la membrane (32;52) est réalisée en un métal choisi parmi le groupe comprenant le platine et l'or.
8. Valve micro-usinée (30;50) selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la couche intermédiaire (36;56) est réalisée en un métal choisi parmi le groupe comprenant le titane, l'aluminium et le chrome.
9. Valve micro-usinée (40) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couche intermédiaire
(46) est un agent anti-adhérent recouvrant ladite zone centrale (B) de façon à désolidariser la membrane (42) du substrat (44) dans ladite zone centrale (B) .
10. Valve micro-usinée (40) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la couche intermédiaire
(46) est un polymère fluoré, de l'or ou du platine.
11. Valve micro-usinée (40) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la membrane (42) est réalisée en un métal choisi parmi le groupe comprenant le titane, l'aluminium et le chrome.
12. Valve micro-usinée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée la couche intermédiaire est solidaire de la membrane et en ce qu'elle est en or ou en platine.
13. Valve micro-usinée (30; 40; 50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit substrat (34;44;54) est réalisé en silicium, éventuellement recouvert d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002044566A1 (fr) * 2000-12-01 2002-06-06 Biomerieux S.A. Vannes activees par des polymeres electro-actifs ou par des materiaux a memoire de forme, dispositif contenant de telles vannes et procede de mise en oeuvre
FR3090792A1 (fr) * 2018-12-21 2020-06-26 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Dispositif de vanne fluidique anti-retour

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006470A1 (fr) * 1988-12-09 1990-06-14 Rosemount Inc. Vanne micro-usinee a diaphragme a film de polyimide
EP0401607A1 (fr) * 1989-05-29 1990-12-12 Bürkert Gmbh & Co. Procédé de fabrication d'une microsoupape et microsoupape
EP0435237A1 (fr) * 1989-12-27 1991-07-03 Honeywell Inc. Valve miniature électrostatique et sa méthode de fabrication
EP0546427A1 (fr) * 1991-12-02 1993-06-16 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Microsoupape et son procédé de fabrication
WO1995008716A2 (fr) * 1993-09-24 1995-03-30 Rosemount Analytical Inc. Vanne microusinee

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006470A1 (fr) * 1988-12-09 1990-06-14 Rosemount Inc. Vanne micro-usinee a diaphragme a film de polyimide
EP0401607A1 (fr) * 1989-05-29 1990-12-12 Bürkert Gmbh & Co. Procédé de fabrication d'une microsoupape et microsoupape
EP0435237A1 (fr) * 1989-12-27 1991-07-03 Honeywell Inc. Valve miniature électrostatique et sa méthode de fabrication
EP0546427A1 (fr) * 1991-12-02 1993-06-16 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Microsoupape et son procédé de fabrication
WO1995008716A2 (fr) * 1993-09-24 1995-03-30 Rosemount Analytical Inc. Vanne microusinee

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAPP ET AL.: "mit dem liga-verfahren hergestellte mikromembranpumpe", 3. SYMPOSIUM MIKROSYSTEMTECHNIK, February 1993 (1993-02-01), REGENSBURG, pages 124 - 133, XP002019154 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002044566A1 (fr) * 2000-12-01 2002-06-06 Biomerieux S.A. Vannes activees par des polymeres electro-actifs ou par des materiaux a memoire de forme, dispositif contenant de telles vannes et procede de mise en oeuvre
FR2817604A1 (fr) * 2000-12-01 2002-06-07 Biomerieux Sa Vannes activees par des polymeres electro-actifs ou par des materiaux a memoire de forme, dispositif contenant de telles vannes et procede de mise en oeuvre
US6994314B2 (en) 2000-12-01 2006-02-07 Biomerieux S. A. Valves activated by electrically active polymers or by shape-memory materials, device containing same and method for using same
FR3090792A1 (fr) * 2018-12-21 2020-06-26 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Dispositif de vanne fluidique anti-retour

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