[发明专利]包括多边形压电薄膜传感器的泵

说明书

本发明涉及到一种泵，其包括布置于泵的泵体(120，170)处的压电薄膜传感器；以及涉及到一种用于生产泵(100，200，400，500)的方法，其中压电薄膜传感器(101)被安装到泵体(120，170)，其中所述方法特别是包括提供压电陶瓷层(51)。根据本发明，从所述压电陶瓷层(51)划切至少一个压电元件(53，83，210)，从而使得所述至少一个压电元件(53，83，210)包括具有至少六个拐角部的正多边形形状。另外，所述方法包括通过将所述压电元件(53，83，210)安装到泵薄膜(110)来形成所述压电薄膜传感器(101)。

技术领域

本发明涉及一种用于生产泵的方法，其中压电薄膜传感器被安装到泵体，其中所述方法包括权利要求1的特征，并且这样的泵包括权利要求12的特征。

背景技术

泵，且特别是所谓的微泵，可由不同材料(例如硅、金属或塑料)生产。硅和部分地金属微泵具有微型化的很大可能性，特别是因为可由精确生产方法来产生具有很小闭死容积的泵室从而使得尽管冲程容积很小，仍可实现足够大的压缩比。

压电薄膜传感器在本文中是最普遍的驱动元件。它们优选地使用通过当固化粘合剂时施加高电压的特定方法而被偏压。这样的方法是从WO2011/107162A1已知的。本文中所处理的泵芯片的芯片大小是7×7mm²。所述微泵包括方形泵室。泵薄膜，也包括方形压电元件，被布置于此方形泵室上方。包括所述方形压电元件的泵薄膜沿着所述芯片边缘被贴合到下方的泵体。因而，用于贴合所需的芯片边缘的最小值是300μm或更多。

通常有利地出于下列原因而力求实现泵的微型化：

·较小的泵芯片需要较少的构造空间(其中7×7mm²已经是对于许多应用而言足够小的)；

·较小的薄膜尺寸意思是较小的冲程容积，由此传输较小容积部分；

·微型化中的重要点在于减少生产成本，因为多个微泵被生产呈晶片复合物并且，由于微型化，则在晶片上能够容纳更多的芯片。

另一方面，小冲程容积是部分地不利的，因为小冲程容积导致小的压缩比并且，具有太小压缩比的泵将既不耐受气泡也不是自吸式的，并且因而不适于实用。

当微型化所述泵芯片时，一个难处在于所述薄膜弯曲传感器的冲程容积取决于所述薄膜的侧向尺寸的大约四次方。当使得所述驱动薄膜的薄膜侧向长度减半时，所述冲程容积减少到1/16(当所有其它几何形状和驱动参数保持相同时)。

此(减少)倍数能够通过适当地调节几何形状和驱动参数而减少到一定程度。特别地，当减少所述薄膜侧向长度时，所述薄膜厚度以及特别地所述压电陶瓷的厚度也可被减少。然而，所述冲程容积减少的程度超过可能减少所述闭死容积的程度。时常地，所述闭死容积不能减少同样倍数。

这种困境由于所述薄膜区域不能占据整个芯片区域而恶化。芯片边缘是用于将包括所述泵室的驱动晶片贴合到阀晶片上所必需的。所需的这种最小化芯片边缘并不取决于芯片大小。例如，在具有7×7mm²尺寸的已知的微泵的情况下，当前的芯片边缘大约300μm，即在所述芯片的边缘处7mm中的0.6mm是用于安装所述框架所需的。

如果所述微泵被减少到3.5×3.5mm²的芯片大小，则芯片长度的仅6/35将会是可用于薄膜的，因为300μm(在左侧和在右侧上各自为300μm，即600μm)仍然是边缘所需的。

当减少所述芯片大小时，另一重要的事实是所述薄膜弯曲传感器的形状。具有压电薄膜传感器的微泵，例如，甚至当根据从以上所提及的WO2011/107162A1已知的方法而偏压时，需要在薄膜下方的包括泵室高度h的泵室。这种泵室高度是临界的设计参数并且决定性地有助于所述微泵的闭死容积，但也是所述微泵的最大输送率。

圆形的旋转对称的弯曲传感器展示出与具有方形形状的弯曲传感器相比的两个优点。