减小尺寸且改善电性能的微型阀门制造技术

一种减小尺寸且改善电性能的微型阀门。一种板适合于微型阀门且包括可移动构件，构造为在关闭位置和打开位置之间运动，在关闭位置，可移动构件防止流体通过微型阀门连通，在打开位置，可移动构件不防止流体通过微型阀门连通。可移动构件包括细长臂部分、通过中间脊柱连接到细长臂部分的多个致动器肋、以及铰链部分。致动器肋具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一端和第二端，第一部分的第二端连接到中间脊柱，第二部分具有第一端和第二端，第二部分的第二端连接到中间脊柱。沟槽形成在板中。多个细长开口形成在板中且限定致动器肋，每个细长开口具有纵向延伸侧边缘。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月25日提交的美国临时申请No.62/041,471的权益，其内容通过引用结合于此。
本专利技术总体上涉及用于控制流体通过流体电路流量的微型阀门。特别是，本专利技术涉及对这样的微型阀门改善结构以便于更加有效的电性能，以相对高的过电压条件运行，并且相对于传统微型阀门具有较小的尺寸和重量，从而相对较小的尺寸和重量便于改进可制造性。
技术介绍
总体而言，微型机电系统(MEMS)是这样的系统，它不仅包括电气和机械部件二者，而且还在物理上很小，典型地包括小尺寸的特征，通常在约十微米范围内或更小。词语“微细加工”通常理解为涉及三维结构和这样微型机电系统装置的运动部分的生产。过去，微型机电系统用于修正集成电路(例如，计算机芯片)制造技术(例如化学蚀刻)和材料(例如硅半导体材料)，其微细加工以提供这些非常小的机电部件。然而，最近其它的微细加工技术和材料已经变得可利用。如这里所用，词语“微加工装置”是指包括以小尺寸为特征的装置，其大小通常为约十微米或更小范围内，并且因此至少部分地通过微细加工形成。还如这里所用，词语“微型阀门”是指包括以小尺寸为特征的阀门，其大小通常在约十微米或更小的范围内，并且因此也至少部分地通过微细加工形成。最后，如这里所用，词语“微型阀门装置”是指包括微型阀门的微加工装置，但是还包括附加部件。应注意，如果微型阀门之外的部件包括在微型阀门装置中，则这些其它部件可为微加工部件或标准尺寸(即，较大)部件。类似地，微加工装置可包括微加工部件和标准尺寸部件二者。在控制流体通过流体电路流量的技术中已知各种微型阀门结构。一种已知的微型阀门结构包括可移动构件，其支撑在阀体中提供的密闭内腔内用于在关闭位置和打开位置之间枢转或其它运动。在位于关闭状态时，可移动构件基本上阻挡了第一流体端口，否则与第二流体端口流体连通，因此防止流体在第一和第二流体端口之间流动。在位于打开状态时，可移动构件基本上不阻挡第一流体端口与第二流体端口流体连通，因此允许流体在第一和第二流体端口之间流动。该传统微型阀门的最终用户可能要求微型阀门能在输入电压增加或者约20％过电压时支持且维持运行。另外，在传统微型阀门组装期间，必须当心把可移动构件精确定位在阀体中提供的密闭内腔内以保证微型阀门的适当功能。因此，希望提供能在相对高过电压条件下运行的用于微型阀门的结构，且其中改善了可制造性。
技术实现思路
本专利技术总体上涉及用于控制流体通过流体电路流量的微型阀门。特别是，本专利技术涉及用于这样微型阀门的改进结构，其包括便于更加高效电性能的结构，在相对高过电压条件下运行，并且其部件相对于传统微型阀门具有小尺寸和重量以便于改善可制造性。在一个实施例中，一种板适合于用在微型阀门中且包括可移动构件，其构造为在关闭位置和打开位置之间运动，其中在该关闭位置，可移动构件防止流体通过微型阀门连通，在该打开位置，可移动构件不防止流体通过微型阀门连通。可移动构件包括细长臂部分、通过中间脊柱连接到细长臂部分的多个致动器肋以及铰链部分。致动器肋具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一端和第二端，第一部分的第二端连接到中间脊柱，第二部分具有第一端和第二端，第二部分的第二端连接到中间脊柱。沟槽形成在板中。多个细长开口形成在板中且限定致动器肋，每个细长开口具有纵向延伸侧边缘。细长开口之一使第二部分肋中的每个肋与相邻肋或板分隔。沟槽和细长开口之一的纵向延伸侧边缘使致动器肋的第二部分与板分隔且限定电绝缘区域。结合附图，通过下面的详细描述本专利技术的各种优点对本领域的技术人员来讲将变得明显易懂。附图说明图1是具有盖板、中板和基板的已知微型阀门的分解透视图。图2是图1所示已知微型阀门组装后的透视图。图3是图1和2所示盖板内表面的平面图。图4是图1和2所示中板的平面图。图5是图1和2所示基板内表面的平面图。图6是根据本专利技术的微型阀门的分解透视图，示出了盖板、中板和基板。图7是图6所示中板的平面图。图8是图6所示基板内表面的平面图。图9A是图4所示已知中板的局部平面图，示出了最大电流密度的位置。图9B是图6和7所示中板的局部平面图，示出了最大电流密度的位置。具体实施方式现在，将参考本专利技术的特定实施例描述本专利技术。然而，本专利技术可以以不同的方式实施，而不应解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使本公开透彻且完整，并且向本领域的技术人员全面转达本专利技术的范围。如本专利技术的说明书和所附的权利要求书中所用，词语“非致动”是指在施加电源前，即在微型阀门装置致动器致动前，微型阀门装置的稳定状态情形。现在参见附图，图1至5中示出了已知的、传统的微型阀门1的基本结构。所示的微型阀门1包括盖板2、中板3和基板4。盖板2具有外表面5和内表面6。盖板2还有贯通形成的一个或多个开口(在所示的实施例中示出了两个开口2a和2b)，以本领域已知的方式允许一个或多个导电线(未示出)通过其间。中板3具有第一表面7和第二表面8。基板4具有内表面9和外表面10。所示传统微型阀门1的中板3具有约10.8mm的长度L1和约4.8mm的宽度W1。应理解，盖板2和基板4将典型地也与中板3制造成相同的长度和宽度。基板4还具有以已知技术的方式贯穿形成的一个或多个开口(在所示的实施例中示出了三个开口4a、4b和4c)，其允许流体流入和流出微型阀门1。在如图2所示装配微型阀门1时，盖板2的内表面6配合中板3的第一表面7的固定部分，并且基板4的内表面9配合中板3的第二表面8的固定部分。盖板2、中板3和基板4可以以任何所希望的方式保持在该方位上。例如，盖板2和/或基板4的部分可连接到中板3，例如通过熔接、化学连接或物理连接(例如，机械扣件和/或粘合剂)。盖板2、中板3和基板4可由任何所希望的材料或者材料组合组成。例如，盖板2、中板3和基板4可由硅和/或类似的材料组成。在所示和所讨论的实施例中，盖板2和基板4是非导电的，而中板3是掺杂硅半导体材料，其在电流通过其间时加热且膨胀。用于微型阀门1的盖板2的内表面结构详细地示出在图3中。如这里所示，盖板2包括致动器腔，总的表示成11，其提供在其内表面6上。所示的致动器腔11包括上致动器臂腔体部分11a、中致动器臂腔体部分11b、下致动器臂腔体部分11c、致动器肋臂腔体部分11d、致动器脊腔体部分11e和致动器铰链腔体部分11f。上致动器臂腔体部分11a具有设置在其中的一对凹陷区域12a和12b。所示的致动器腔11还具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合于微型阀门使用的板，该板包括：可移动构件，构造为在关闭位置和打开位置之间运动，其中在该关闭位置，该可移动构件防止流体通过该微型阀门连通，在该打开位置，该可移动构件不防止流体通过该微型阀门连通，该可移动构件包括细长臂部分、通过中间脊柱连接到该细长臂部分的多个致动器肋、以及铰链部分，该致动器肋具有第一部分和第二部分，该第一部分具有第一端和第二端，该第一部分的该第二端连接到该中间脊柱，该第二部分具有第一端和第二端，该第二部分的该第二端连接到该中间脊柱；沟槽，形成在该板中；以及多个细长开口，形成在该板中且限定该致动器肋，每个细长开口具有纵向延伸侧边缘，该细长开口之一分隔肋的该第二部分中的每个肋与相邻肋和该板之一；并且其中该沟槽和该细长开口之一的纵向延伸侧边缘分隔该致动器肋的该第二部分与该板且限定电绝缘区域。

【技术特征摘要】
2014.08.25 US 62/041,4711.一种适合于微型阀门使用的板，该板包括：
可移动构件，构造为在关闭位置和打开位置之间运动，其中在该关闭位置，该可移动构
件防止流体通过该微型阀门连通，在该打开位置，该可移动构件不防止流体通过该微型阀
门连通，该可移动构件包括细长臂部分、通过中间脊柱连接到该细长臂部分的多个致动器
肋、以及铰链部分，该致动器肋具有第一部分和第二部分，该第一部分具有第一端和第二
端，该第一部分的该第二端连接到该中间脊柱，该第二部分具有第一端和第二端，该第二部
分的该第二端连接到该中间脊柱；
沟槽，形成在该板中；以及
多个细长开口，形成在该板中且限定该致动器肋，每个细长开口具有纵向延伸侧边缘，
该细长开口之一分隔肋的该第二部分中的每个肋与相邻肋和该板之一；并且
其中该沟槽和该细长开口之一的纵向延伸侧边缘分隔该致动器肋的该第二部分与该
板且限定电绝缘区域。
2.根据权利要求1所述的板，其中该微型阀门还包括与该致动器肋的该第一部分的该
第一端相邻的第一连接焊盘，以及在该电绝缘区域内的第二连接焊盘，该第一和第二连接
焊盘构造为用于连接到电能源。
3.根据权利要求1所述的板，其中该沟槽的第一部分在该致动器肋的该第二部分的该
第一端从该细长开口延伸，并且平行于该板的边缘，该沟槽的该第一部分还与该致动器肋
的该第二部分的该第一端分隔一定的距离且限定该电绝缘区域的窄条。
4.根据权利要求3所述的板，其中该第二连接焊盘设置在该电绝缘区域内且在该窄条
之外。
5.根据权利要求3所述的板，其中该窄条具有在约0.175mm至约0.5mm范围内的宽度。
6.根据权利要求1所述的板，还包括枢转锚定区域，限定在该中间脊柱和该沟槽的一部
分之间，该沟槽的一部分在该中间脊柱和该致动器肋的该第二部分的该第一端的中点从该
细长开口之一的纵向延伸侧边缘向外延伸，该细长开口分隔该致动器肋的该第二部分与该
板，该铰链部分形成在该枢转锚定区域内。
7.根据权利要求6所述的板，其中该沟槽在该中间脊柱和该致动器肋的该第二部分的
该第一端的中点从该细长开口的纵向延伸侧边缘向外延伸的部分与该铰链部分分隔约20μ
m至约250μm范围内的距离。
8.一种微型阀门，包括：
第一板，包括内表面，该内表面具有设置在其中的第一致动器腔；
第二板，包括内表面，该内表面具有设置在其中的第二致动器腔；
第三板，具有邻接该第一板的该内表面的第一表面和邻接该第二板的该内表面的第二
表面，该第三板包括可移动构件，其设置在该第一和第二致动器腔体中用于在关闭位置和
打开位置之间运动，其中在该关闭位置该可移动构件防止流体通过该微型阀门连通，在该
打开位置该可移动构件不防止流体通过该微型阀门连通，该可移动构件包括细长臂部分、
通过中间脊柱连接到该细长臂部分的多个致动器肋、以及铰链部分，该致动器肋具有第一
部分和第二部分，该第一部分具有第一端和第二端，该第一部分的该第二端连接到该中间
脊柱，该第二部分具有第一端和第二端，该第二部分的该第二端连接到该中间脊柱；
沟槽，形成在该第三板中；
多个细长开口，形成在该第三板中且限定致动器肋，每个细长开口具有纵向延伸侧边
缘，该细长开口之一分隔肋的该第二部分中的每个肋与相邻肋和该第三板之一；以及
枢转锚定区域，限定在该中间脊柱和该沟槽的一部分之间，该沟槽的一部分在该中间
脊柱和该致动器肋的该第二部分的该第一端的中点从该细长开口之一的纵向延伸侧边缘

【专利技术属性】
技术研发人员：P阿鲁纳萨拉姆，C杨，EN富勒，老乔A奥杰达，GK格利，
申请(专利权)人：盾安美斯泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US