双端口MEMS硅流量控制阀制造技术

微型阀包括第一板，该第一板具有限定致动器腔的表面。第二板具有一表面，该第二板的表面邻接第一板的表面，并且包括设置在致动器腔内的可移位构件，用于在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，可移位构件防止通过微型阀的流体连通，在打开位置，可移位构件不防止通过微型阀的流体连通。致动器连接到可移位构件。可移位构件包括密封部分，该密封部分具有从其一端向内延伸的多个细长控制臂，其中控制臂被配置为用于第一板中的多个流体流动开口中的每个的阀关闭构件。

【技术实现步骤摘要】
双端口MEMS硅流量控制阀
本专利技术总体上涉及一种用于控制通过流体回路的流体流动的MEMS阀。具体而言，本专利技术涉及一种用于热致动MEMS阀的改进结构，该阀具有多个流体端口，该流体端口可配置为常开或常闭流量控制阀。
技术介绍
微机电系统(MEMS)是一类实体很小的系统，其特征尺寸在微米范围内；即大约10μm或更小。这些系统既有电气部件，也有机械部件。术语“微机械加工”通常被理解为指MEMS装置的三维结构和运动部件的生产。MEMS最初使用改良的集成电路(计算机芯片)制造技术(如化学蚀刻)和材料(如硅半导体材料)来微加工这些非常小的机械装置。今天，有更多的微加工技术和材料可用。本申请中使用的术语“微机械加工装置”是指具有约10μm或更小尺寸的一些特征的器件，因此根据定义，至少部分由微机械加工形成。更具体地说，本申请中使用的术语“微型阀”是指具有约10μm或更小尺寸特征的阀，因此根据定义，至少部分通过微机械加工形成。本申请中使用的术语“微型阀装置”是指包括微型阀并且可以包括其他部件的微机械加工装置。应当注意，如果微型阀装置中包括除微型阀之外的部件，这些其它部件可以是微机械加工部件或标准尺寸(较大)的部件。类似地，微机械加工设备可以包括微机械加工部件和标准尺寸(较大)的部件。已经提出了各种微型阀装置来控制流体回路中的流体流动。典型的微型阀装置包括由主体可移动地支撑的可移位构件或阀部件，用于在关闭位置和完全打开位置之间移动。当置于关闭位置时，阀部件基本上阻塞或关闭第一流体端口，否则第一流体端口与第二流体端口流体连通，从而基本上防止流体在流体端口之间流动。当阀部件从关闭位置移动到完全打开位置时，流体越来越多地被允许在流体端口之间流动。美国专利No.6,523,560、No.6,540,203、No.6,845,962和No.8,011,388描述了由多层材料制成的微型阀，这些专利的公开内容在此通过引用并入本文。多层被微加工并结合在一起以形成微型阀主体和包含在其中的各种微型阀部件，包括具有微型阀的可移动部件的中间机械层。可移动部件通过从中间机械层移除材料(通过已知的微机械装置制造技术，例如但不限于深反应离子蚀刻)来形成可移动阀元件，该可移动阀元件通过弹簧状构件保持连接到部件的其余部分。通常，通过在材料上形成槽的图案来去除材料，以获得期望的形状。然后，可移动阀元件将能够在一个或多个方向上移动大致等于狭槽宽度的量。尽管它们有用，但是传统的微型阀可能有不希望有的局限性。美国专利No.8,011,388是具有这种不希望有的限制的高流量/高压微型阀的一个例子，其公开内容通过引入并入本文。如图25、25和27所示，阀200在阀的两端具有流体流动端口，并且进一步限于在阀200的两端(即肋的每一端)具有流体流动端口。此外，阀门外表面上的焊接区域位于中心并与肋相对。由于流体流动端口在肋的两端，肋中的材料热膨胀不匹配可能发生，并导致阀以不可预测的方式致动。这种材料热膨胀不匹配的出现也可能在阀与安装歧管的焊接界面中引起应力，从而导致焊接失效。然而，希望提供一种改进的微型阀，其可配置为常开或常闭流量控制阀。
技术实现思路
本专利技术涉及一种改进的微型阀，该微型阀包括第一板，该第一板具有限定致动器腔的表面。第二板具有一表面，该第二板的表面邻接第一板的表面，并且包括设置在致动器腔内的可移位构件，用于在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，可移位构件防止通过微型阀的流体连通，在打开位置，可移位构件不防止通过微型阀的流体连通。致动器连接到可移位构件。可移位构件包括密封部分，该密封部分具有从其一端向内延伸的多个细长控制臂，其中控制臂被配置为用于第一板中的多个流体流动开口中的每个的阀关闭构件。当根据附图阅读时，从下面对优选实施例的详细描述中，本专利技术的各个方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的包括盖板、中间板和基板的微型阀的基本结构的分解透视图；图2是图1所示微型阀的盖板、中间板和基板的基本结构的另一分解透视图；图3是图1和2所示微型阀的基板的内表面的平面图；图4是图1和2所示微型阀的中间板的第一表面的平面图；图5是图1和2所示微型阀盖板的外表面的平面图；图6是图1、2和3所示微型阀的基板的外表面的平面图；图7是图1、2和4所示中间板的第二表面的平面图；图8是图1、2和5所示盖板内表面的平面图；图9是安装在基板上的中间板的平面图，示出了配置为常闭阀的微型阀；图10是图9所示的中间板和基板的一部分的平面图，示出了处于半打开位置的常闭微型阀；图11是图10所示的中间板和基板的一部分的平面图，示出了处于全开位置的常闭微型阀；图12是图1和图2中所示微型阀的一部分的平面图，示出了组装好并处于全开位置；图13是沿着图12的线13-13截取时的截面图；图14是沿着图12的线14-14截取的截面图；图15是图14所示微型阀的一部分的放大视图。具体实施方式现在参考附图，在图1至15中示出了根据本专利技术的微型阀1的改进结构。图示的微型阀1包括盖板2、中间板3和基板4。盖板2具有外表面5和内表面6。盖板2还具有穿过其中形成的一个或多个开口(在所示实施例中示出了两个这样的开口2A和2B)，以本领域公知的方式，该开口允许一根或多根导电线(未示出)穿过其中。中间板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。基板4还具有一个或多个贯穿其中形成的开口，该开口以本领域公知的方式允许流体流入和/或流出微型阀1。在图示的实施例中，基板4具有穿过其中形成的四个这样的开口4A、4B、4C和4D，这些开口被配置为入口。此外，图示的实施例包括被配置为出口的一个开口4E。当微型阀1以已知方式组装时，盖板2的内表面6接合中间板3的第一表面7，基板4的内表面9接合中间板3的第二表面8。盖板2、中间板3和基板4可以以任何期望的方式保持在该取向。例如，盖板2和/或基板4的部分可以结合到中间板3，例如通过熔接、化学结合或物理结合(例如，机械紧固件和/或粘合剂)。盖板2、中间板3和基板4可以由任何期望的材料或材料组合构成。例如，盖板2、中间板3和基板4可以由硅和/或类似材料构成。盖板2的内表面6的结构在图8中详细示出。如图所示，盖板2包括设置在其内表面6上的致动器腔，通常用11表示。图示的致动器腔11包括上致动器臂腔部分11A、中央致动器臂腔部分11B、下致动器臂腔部分11C、致动器肋腔部分11D、致动器脊腔(spinecavity)部分11E和致动器铰链腔部分11F。上致动器臂腔部分11A具有设置在其中的四个凹陷区域12A、12B、12C和12D。如图8所示，密封结构13形成在每个凹陷区域12A、12B、12C和12D周围的内表面6中。密封结构13从致动器腔11的底面延伸，并且完全围绕凹陷区域12A、12B、12C和12D的周边。在图示的实施例中，每个密封结构13是横截面形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型阀，包括:/n第一板，该第一板包括表面，该表面具有设置在其中的致动器腔；/n第二板，该第二板具有表面，该第二板的表面邻接第一板的表面并且包括设置在致动器腔内的可移位构件，用于在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，可移位构件防止通过微型阀的流体连通，在打开位置，可移位构件不防止通过微型阀的流体连通；和/n连接到可移位构件的致动器；/n其中所述可移位构件包括密封部分，该密封部分具有从其一端向内延伸的多个细长控制臂，该控制臂被配置为用于第一板中的多个流体流动开口中的每个的阀关闭构件。/n

【技术特征摘要】
20190129 US 62/798,084;20190129 US 62/798,1181.一种微型阀，包括:
第一板，该第一板包括表面，该表面具有设置在其中的致动器腔；
第二板，该第二板具有表面，该第二板的表面邻接第一板的表面并且包括设置在致动器腔内的可移位构件，用于在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，可移位构件防止通过微型阀的流体连通，在打开位置，可移位构件不防止通过微型阀的流体连通；和
连接到可移位构件的致动器；
其中所述可移位构件包括密封部分，该密封部分具有从其一端向内延伸的多个细长控制臂，该控制臂被配置为用于第一板中的多个流体流动开口中的每个的阀关闭构件。


2.根据权利要求1所述的微型阀，其中控制臂中的每个都具有穿过其形成的开口。


3.根据权利要求2所述的微型阀，其中，所述控制臂中的外侧一个包括形成在穿过其形成的开口中的平衡凹口。


4.根据权利要求3所述的微型阀，其中，所述可移位构件还包括细长的平衡臂，该平衡臂邻近与形成有平衡凹口的控制臂相反的控制臂中的外侧一个。


5.根据权利要求1所述的微型阀，其中，所述可移位构件还包括邻近所述控制臂中的外侧一个的细长平衡臂。


6.根据权利要求4所述的微型阀，其中，所述可移位构件包括位于所述第二板中的开口内的密封部分，所述开口具有多个细长的平衡分流器，该平衡分流器从所述开口的第一端向内延伸到控制臂中的相邻控制臂之间的空间中。


7.根据权利要求6所述的微型阀，其中，所述平衡臂和所述平衡凹口被配置成在所述控制臂从所述关闭位置到所述打开位置的移动范围内以及在所述微型阀上的压差范围内微调所述流动力的平衡。


8.根据权利要求4所述的微型阀，其中控制臂中的三个是第一控制臂，并且控制臂中的一个是第二控制臂。


9.根据权利要求8所述的微型阀，其中所述第一控制臂具有穿过其形成的两个开口，并且其中所述第二控制臂具有穿过其形成的两个开口，其中一个开口包括平衡凹口。


10.根据权利要求9所述的微型阀，其中，所述可移位构件包括位于所述第二板中的开口内的密封部分，所述开口具有三个细长的平衡分流器，该平衡分流器从所述开口的第一端向内延伸到控制臂中的相邻控制臂之间的空间中。


11.根据权利要求8所述的微型阀，其中，所述第一控制臂具有穿过其中形成的一个开口，并且其中所述第二控制臂具有穿过其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：EN富勒，P阿鲁纳萨兰，C杨，JA奥杰达，
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