[发明专利]制造具有机械预载隔膜致动器的微型泵的方法和保持装置

说明书

本发明涉及用于制造微型泵(21)的方法。该方法尤其包括提供衬底(22)的步骤，其中衬底(22)具有用于微型泵(21)的至少一个泵隔膜(27)。此外，提供一种用于移动泵隔膜(27)的隔膜致动器(28)，其中隔膜致动器(28)被布置在根据本发明的保持装置(38)中。以下面的方式相对于衬底(22)对保持装置(38)进行取向：隔膜致动器(28)与泵隔膜(27)相对地布置，并且泵隔膜(27)通过高于环境压力的流体压力(36)在隔膜致动器(28)的方向上偏转。此外，将隔膜致动器(28)安装到泵隔膜(27)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有隔膜致动器，特别是配置为弯曲转换器的隔膜致动器的微型泵的方法、用于在制造微型泵期间保持隔膜致动器的保持装置、以及具有隔膜致动器，特别是配置为弯曲转换器的隔膜致动器的微型泵。

背景技术

微型泵是尺寸在微米范围内的非常小的泵。它们的制造明显不同于宏观泵。微型泵可以例如以MEMS技术来制造。这种微型泵通常包括可偏转的隔膜，该隔膜可以通过隔膜致动器而偏转。使隔膜偏转产生微型泵的冲程。由于隔膜致动器使隔膜弯曲，因此这种隔膜致动器也可以称为弯曲转换器。例如，已知根据压电原理起作用的弯曲转换器。

具有用于使泵隔膜偏转的弯曲转换器(例如压电晶体)的微型泵仅在死区体积被最小化时可以操作至其完全容量，而与微型泵是由金属、硅或其他材料制造无关。

为此，在使用弯曲转换器操作的微型泵中，必须对弯曲转换器(例如压电晶体)进行机械偏置，以使弯曲转换器可以达到其最佳冲程。

为了实现该目的，EP 2 542 810 B1提出了通过施加电压进行弯曲转换器(压电晶体)的机械偏置。然而，这具有以下缺点：

·压电晶体的击穿电压将最大电偏压限制为约2MV/cm。

·对于成本效益制造所需要的大场(阵列)，电压供应和接触昂贵且容易出错。

因此，当制造微型泵时，期望借助于不受所述限制的方法来获得弯曲转换器的机械偏置。

发明内容

因此，本发明的目的是改进用于制造具有隔膜致动器的微型泵的现有工具和方法，使得隔膜致动器可以在制造期间以简单的方式机械偏置，并且该方法还具有成本效益并且适合于大量制造。

为了实现该目的，提出了一种具有权利要求1的特征的方法以及一种可以在该方法中使用的具有权利要求12的特征的保持装置(工具)。在相应的从属权利要求中阐述了本发明的方法以及本发明的保持装置的实施例和其他有利方面。

用于制造微型泵的本发明的方法尤其包括提供衬底的步骤，其中衬底包括用于微型泵的至少一个泵隔膜。衬底可以是具有泵隔膜的单个或单粒化微型泵芯片。备选地，衬底可以是包括一个或若干个微型泵结构的晶片，每个微型泵结构具有一个泵隔膜，其中在处理之后将晶片单粒化。此外，该方法包括提供隔膜致动器的步骤，该隔膜致动器被配置为使泵隔膜移动或偏转。在此，将隔膜致动器插入在保持装置中。此外，该方法包括以下步骤：相对于衬底对准保持装置，使得隔膜致动器与泵隔膜相对地布置。可以在将隔膜致动器插入到保持装置中之前或之后进行保持装置的对准。在对准布置有隔膜致动器的保持装置之前或之后，通过高于环境压力的流体压力使泵隔膜在隔膜致动器的方向上偏转。这意味着加压流体相对于环境大气压力包括超压。为此使用的流体优选可以是气体，具体为压缩空气，但也可以是液体。该方法还包括将隔膜致动器安装在泵隔膜上的步骤。在此，隔膜致动器可以被安装在通过流体压力而偏转的泵隔膜上，或者隔膜致动器可以被安装在仍未偏转的泵隔膜上，其中然后泵隔膜可以随后通过流体压力与安装在泵隔膜上的隔膜致动器一起被偏转。