微機電系統(tǒng)控制閥以及控制敏感流體的方法
【專利說明】微機電系統(tǒng)控制閥以及控制敏感流體的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求主張申請?zhí)枮?2/072,508，申請日期為2014年10月30日的美國臨時申請的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]—般來說，本發(fā)明涉及如下專利所描述和用【附圖說明】的一般類型的微閥:專利號為7 ,210 ,502，7 ,803,281，8,011,388 ,8,113,482和8,156 ,962的美國專利以及申請?zhí)枮?007/0172362,2007/0251586,2008/0042084,2009/0123300,2010/0012195,2010/0084031,2011/0127455,2012/0000550,2012/0145252,2012/0140416,2012/0295371，和2012/0299129的美國公開專利申請。所有這些專利和專利申請，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。特別的是，本發(fā)明涉及一種包括微閥的閥組件，所述微閥用作第一階段以控制用以調(diào)節(jié)流經(jīng)的絕緣流體流動的第二階段閥的操作。
[0004]MEMS(微機電系統(tǒng))是一類系統(tǒng)，其體積小，具有一些特征或間隙，尺寸在測微器的范圍內(nèi)或更小(即，小于大約10微米)。這些系統(tǒng)既有電學(xué)部件也有機械部件。術(shù)語“微機加工”普遍被理解為MEMS設(shè)備三維結(jié)構(gòu)和移動部件的生產(chǎn)。MEMS起初是采用改良的集成電路(即，計算機芯片)制造技術(shù)(例如化學(xué)腐蝕)和材料(例如硅半導(dǎo)體材料)微機加工非常小的機械設(shè)備。今天可以使用的微機加工技術(shù)和材料變得更多。
[0005]本申請中可能用到的術(shù)語“MEMS設(shè)備”指一種設(shè)備，其包括微機加工元件，所述元件具有一些特征或間隙，尺寸在測微器范圍內(nèi)或更小(即，小于大約10微米)。應(yīng)該注意的是，如果MEMS設(shè)備中包含了非微機加工部件，這些非微機加工部件可以是微機加工部件或者標(biāo)準(zhǔn)大小(即，更大)部件。
[0006]類似地，本申請中可能用到的術(shù)語“微閥”指一種閥，具有一些特征或間隙，尺寸在微米范圍內(nèi)或更小(即，小于大約10微米)，因而從定義上來說至少部分地通過微機加工形成。本申請中可能用到的術(shù)語“微閥設(shè)備”指一種設(shè)備，其包括微閥，并可以包括其它部件。應(yīng)該注意的是如果微閥設(shè)備中包含了非微閥的部件，這些非微閥的部件可以是微機加工部件或者標(biāo)準(zhǔn)大小(即，更大)部件。
[0007]本申請中用到的術(shù)語“MEMS包裝”可以被理解成指一種設(shè)備，其包括微機加工部件，并可以包括其它可以是微機加工部件或者標(biāo)準(zhǔn)大小的部件?！癕EMS流體包裝”可以被理解成包括流體通道的MEMS包裝。本申請中用到的術(shù)語“MEMS電流體包裝”可以被理解成包括流體通道和可以是微機加工部件的電活性部件的MEMS包裝。本申請中用到的術(shù)語“MEMS包裝平臺”可以被理解成MEMS設(shè)備可以安裝在其上的界面部件或元件組件，通過界面部件或元件組件MEMS設(shè)備能與外部系統(tǒng)接合。
[0008]已經(jīng)成功使用一般類型的微閥控制流經(jīng)的各種流體的流動。然而，人們發(fā)現(xiàn)使用一般類型的微閥很難控制流經(jīng)的某些其它流體的流動。因此，提供這樣一種微閥的改良結(jié)構(gòu)，所述微閥用作第一階段以控制用以調(diào)節(jié)流經(jīng)的絕緣流體流動的第二階段閥的操作是人們所期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及一種包括微閥的改良的閥組件，所述微閥用作第一階段以控制用以調(diào)節(jié)流經(jīng)閥組件的絕緣流體流動的第二階段閥的操作。所述改良閥組件被配置以調(diào)節(jié)流經(jīng)的絕緣流體的流動，所述閥組件包括:配置以控制流經(jīng)第一流體電路的第一流體流動的第一閥階段，以及配置以控制流經(jīng)第二流體電路的第二流體流動的第二閥階段。所述第一閥階段連接至所述第二閥階段使得所述第一流體作用于所述第二閥階段以使所述第二閥階段在打開位置和關(guān)閉位置之間移動。流經(jīng)所述第二閥階段的所述第二流體與流經(jīng)所述第一閥階段的所述第一流體絕緣。
[0010]本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)說明并參考說明書附圖可以了解本發(fā)明的方方面面。
【附圖說明】
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明用以調(diào)節(jié)流經(jīng)的絕緣流體的流動的閥組件的正視圖；
[0012]圖2為如圖1所示的用以調(diào)節(jié)絕緣流體的流動的閥組件的交替正視圖；
[0013]圖3為沿圖1中3-3線截取的剖面正視圖；
[0014]圖4為沿圖2中4-4線截取的剖面正視圖；
[0015]圖5為圖1-4中示出的閥組件的分解剖面正視圖；
[0016]圖6為圖3和4中示出的活塞的放大剖面圖；
[0017]圖7為圖3和4中示出的隔膜的放大剖面圖；
[0018]圖8為具有覆蓋板，中間板，和基板的已知微閥的分解透視圖；
[0019]圖9為圖8所示的已知組裝微閥的透視圖；
[0020]圖10為圖8和9所示的覆蓋板內(nèi)表面的頂部平面圖；
[0021 ]圖11為圖8和9所示的中間板的頂部平面圖；
[0022]圖12為圖8和9所示的基板的內(nèi)表面的頂部平面圖。
【具體實施方式】
[0023]參考說明書附圖，圖1-5示出了一種閥組件，一般用附圖標(biāo)記10來指代，根據(jù)本發(fā)明用以調(diào)節(jié)流經(jīng)的絕緣流體的流動。閥組件10包括第一閥階段20，連接體60，以及第二閥階段70。第一閥階段20包括MEMS模塊21，MEMS模塊21具有支撐于其上的微閥22或其它MEMS設(shè)備。如圖3和4所示，第一閥階段20和第二閥階段70支撐在連接體60上以形成閥組件10。
[0024]第一閥階段20具有第一端20a和第二端20b，大體上呈圓柱形。電連接器24由第一閥階段20的第二端20b向外延伸。第一 O形環(huán)26安裝于形成于第一閥階段20外表面的第一圓周槽28中，第二O形環(huán)27安裝于形成于第一閥階段20外表面一部分的第二圓周槽30中。
[0025]第一閥階段20的第一端20a限定了歧管32，第二端20b包括圓周上延伸的凸緣34并在其中具有一個大體上圓柱形狀的空腔36。微閥22通過適合的方法例如焊接被安裝于歧管32ο
[0026]第一流體通道38由形成于第一閥階段20外表面的第一開口 38a徑向延伸并縱向延伸至微閥22的第一流體口。第二流體通道40，如圖4所示，由形成于第一閥階段20外表面的第二開口40a徑向延伸并縱向延伸至微閥22的第二流體口。第三流體通道42由形成于第一閥階段20外表面的第三開口 42a徑向延伸并縱向延伸至微閥22的第三流體口。
[0027]用于例如傳統(tǒng)抽頭連接器的電連接器24的安裝環(huán)44安裝于第一閥階段20第二端20b的空腔36內(nèi)。所述安裝環(huán)44可以通過任何期望的方式，如卡扣布置方式或是螺紋連接的方式安裝于第一閥階段20第二端20b的空腔36內(nèi)。電連接器24包括連接體24a和由此延伸的電線46。電線46將第一閥階段20連接至電源(未示出)。
[0028]一個或多個縱向延伸的電氣通道48通過空腔36和歧管32之間的第一閥階段20形成。電氣通道48被配置以接收電線50。連接電線52在微閥22上的接合焊盤(bond pad)和電線50之間延伸。電線46也連接至電線50。
[0029]大體上呈杯形的蓋54附接到第一閥階段20第一端20a的外表面。蓋54包括至少一個開口 54a，所述開口 54a限定用以流經(jīng)第一閥階段20的流體的流動路徑。蓋54的內(nèi)部限定了在其內(nèi)部安裝微閥22的空腔55。蓋54可以通過任何期望的方式如壓接或螺紋連接方式安裝于第一閥階段20第一端20a。附圖所示的第一閥階段20和蓋54優(yōu)先由鋼形成?；蛘?，第一閥階段20和蓋54可以由任何期望的金