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Kommunizierende Druckdosen in der Mikromechanik

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019713D
Original Publication Date: 2003-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25
Document File: 6 page(s) / 598K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Mikromechanik findet in der Technik ein vielseitiges Interesse. Moegliche Anwendungsgebiete mikromechanischer (µ-mechanischer) Bauteile sind beispielsweise programmierbare ASICs (Application-Specific Integrated Circuit), mikromechanische Ventile mit genauer, digitaler Dosierung des Durchflusses, mikromechanische Greifer mit genauer, digitaler Dosierung des Anpressdrucks, mikromechanische Lautsprecher und viele mehr. Der Kerngedanke der im Folgenden erlaeuterten Idee ist es, zwei miteinander kommunizierende Hohlraeume mit bekannten Verfahren der Mikromechanik herzustellen, wobei - beide Hohlraeume durch mindestens einen deformierbaren Deckel/Boden/ein deformierbares Seitenteil gekennzeichnet sind und - in den beiden Hohlraeumen ein Gas-/Fluessigkeitsvolumen enthalten ist, das zur Kraftuebertragung des Deckels/Bodens/Seitenteils eines Hohlraums auf den Deckel/Boden/ein Seitenteil des zweiten Hohlraums dient. Die deformierbaren Deckel/Boeden/Seitenteile koennen dabei Membrane (unter Zugspannung stehend) oder auch duenne Platten (unter Druckspannung stehend und sich woelbend) sein. Auch Kombinationen sind denkbar.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2003J52660.doc page: 1

Kommunizierende Druckdosen in der Mikromechanik

Idea: Dr. Udo Ausserlechner, AT-Villach

Die Mikromechanik findet in der Technik ein vielseitiges Interesse. Moegliche Anwendungsgebiete mikromechanischer (µ-mechanischer) Bauteile sind beispielsweise programmierbare ASICs (Application-Specific Integrated Circuit), mikromechanische Ventile mit genauer, digitaler Dosierung des Durchflusses, mikromechanische Greifer mit genauer, digitaler Dosierung des Anpressdrucks, mikromechanische Lautsprecher und viele mehr.

Der Kerngedanke der im Folgenden erlaeuterten Idee ist es, zwei miteinander kommunizierende Hohlraeume mit bekannten Verfahren der Mikromechanik herzustellen, wobei

- beide Hohlraeume durch mindestens einen deformierbaren Deckel/Boden/ein deformierbares

Seitenteil gekennzeichnet sind und

- in den beiden Hohlraeumen ein Gas-/Fluessigkeitsvolumen enthalten ist, das zur

Kraftuebertragung des Deckels/Bodens/Seitenteils eines Hohlraums auf den Deckel/Boden/ein Seitenteil des zweiten Hohlraums dient.

Die deformierbaren Deckel/Boeden/Seitenteile koennen dabei Membrane (unter Zugspannung stehend) oder auch duenne Platten (unter Druckspannung stehend und sich woelbend) sein. Auch Kombinationen sind denkbar.

Es wird erlaeutert, wie nun die zwei mikromechanischen Strukturen in der Form deformierbarer Membranen/Platten, welche einen Volumenbereich hermetisch abdichten, miteinander in Wechselwirkung treten koennen. Dabei wird eine einfache Moeglichkeit der Kraftuebertragung zwischen beiden Membranen/Platten aufgezeigt, die auf dem hydraulischen Prinzip beruht. Es wird hier von Membranen gesprochen, wenn diese unter innerer Zugspannung stehen und von Platten, wenn diese unter innerer Druckspannung stehen und sich infolge dessen nach innen (also in den hermetisch abgedichteten Raum hinein) oder nach aussen (also aus dem hermetisch abgedichteten Raum heraus woelben (beulen). Durch das allgemeine Prinzip mit einer Analogie zu konventionellen, makroskopischen Hydraulikzylindern ergeben sich durch die Kombinationsmoeglichkeiten von Membranen mit Platten einige interessante und neue mikromechanische Bauelemente:

a) Druckuebertrager (Abb. 1):

Gefaess A und B seien durch Membranen Ma, Mb abgedichtet, wobei die Membran von Raum A eine groessere Flaeche aufweist als jene von Raum B. Des weiteren stehen Raum A und B miteinander in Verbindung ueber die Verbindung C, so dass sie kommunizierende Gefaesse darstellen. Darueber hinaus muessen beide Raeume mit einem Gas- oder Fluessigkeitsvolumen gefuellt sein. Dadurch kann eine Kraftuebersetzung bzw. eine Weguebersetzung bewerkstelligt werden: Wirkt auf Membran A ein Gasdruck ein, so deformiert sich Membran Ma (Deformation za) und verdraengt damit das Gas- /Fluessigkeitsvolumen Va aus dem Gefaess A. Das gesamt Volumen Va entweicht ueber die Verbindung C in Raum B, wo es Membran Mb verformt (Deformation zb). Da Membran Mb eine kleinere Flaeche hat, wird ihre...