DE19921659A1 - Mikroventilanordnung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Mikroventilanordnung (1) vorgeschlagen, die ein Gehäuse (2) aufweist, das mit mindestens einem Mikroventil (8, 8') und einer diesem zugeordneten Ventilelektronik (32) ausgestattet ist. Das Gehäuse (2) ist zumindest teilweise als MID-Körper ("Molded Interconnect Device") ausgeführt, wobei es unmittelbar mit einer zur elektrischen Kontaktierung der Ventilelektronikbauteile (33) und/oder des mindestens einen Mikroventils (8, 8') dienenden Leiterstruktur (34) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikroventilanordnung, die über mindestens ein Mikroventil verfügt, durch das eine Fluidströ­ mung steuerbar ist.

Aus der US 5,640,995 geht eine modular aufgebaute Mikroven­ tilanordnung hervor, die über mehrere Mikroventile verfügt, die durch eine Ventilelektronik ansteuerbar sind. Die Ventil­ elektronik sitzt dabei auf einer Leiterplatte, die mit einer geeigneten elektrischen Leiterstruktur versehen ist. Die Lei­ terplatte selbst ist zwischen einzelnen Komponenten der Mi­ kroventilanordnung eingebaut und hat zur Unterbringung sämt­ licher notwendigen elektronischen Bauteile und Verknüpfungen einen relativ großen Flächenbedarf.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikroven­ tilanordnung zu schaffen, die über einen einfacheren und platzsparenderen Aufbau verfügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Mikroventilanordnung vor­ gesehen, die ein Gehäuse aufweist, das mit mindestens einem Mikroventil und einer diesem zugeordneten Ventilelektronik ausgestattet ist und das zumindest teilweise als MID-Körper ("Molded Interconnect Device") ausgeführt ist, wobei es un- mittelbar mit einer zur elektrischen Kontaktierung der Ventil­ elektronikbauteile und/oder des mindestens einen Mikroven­ tils dienenden Leiterstruktur versehen ist.

Auf diese Weise liegt eine Mikroventilanordnung vor, bei der das Gehäuse selbst als Träger für die elektrische Leiter­ struktur verwendet wird, die zur elektrischen Kontaktierung der Ventilelektronikbauteile und/oder des mindestens einen Mikroventils verwendet wird. Dabei ist das Gehäuse, zumindest was die die Leiterstruktur aufweisenden Bestandteile anbe­ langt, als sogenannte Molded Interconnect Device ausgeführt, also praktisch als Kunststoffbauteil mit strukturiertem Lei­ terbild. Dies ermöglicht es, im Gegensatz zu der konventio­ nellen planaren Leiterplattentechnologie, die erforderlichen Leiter wie Leiterbahnen oder elektrische Kontaktflächen oder abschirmenden Flächen in dreidimensionalen Kunststoffstruktu­ ren zu realisieren, was durch die praktisch beliebigen Form­ gebungsmöglichkeiten eine optimale Ausnutzung des zur Verfü­ gung stehenden Einbauraumes ermöglicht. Da das Gehäuse selbst die Funktion eines Leiterträgers übernimmt, können überdies zusätzliche separate Bauteile eingespart werden, was wiederum zur Verringerung des Platzbedarfes, aber auch zur Reduzierung der Herstellkosten beiträgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Das Gehäuse der Mikroventilanordnung kann im Innern minde­ stens eine Zwischenwand aufweisen, die zumindest einen Teil der Leiterstruktur trägt. Die MID-Struktur ist also nicht auf die Außenwandung des Gehäuses beschränkt, sondern kann sich alternativ oder ergänzend auch auf eventuell vorhandene Zwi­ schenwände erstrecken, die beispielsweise vorhanden sind, um die Bestückungsfläche für Elektronikbauteile zu vergrößern.

Die Ventilelektronikbauteile befinden sich zweckmäßigerweise zumindest teilweise und vorzugsweise in ihrer Gesamtheit an einer Zwischenwand. Allerdings kann durchaus auch die Innen­ seite der Außenwandung mit Elektronikbauteilen bestückt sein oder zumindest Bestandteile der stromführenden Leiterstruktur tragen, die zur Kontaktierung der elektrischen Bestandteile der Mikroventilanordnung benötigt werden.

Die Mikroventile der Mikroventilanordnung sind zweckmäßiger­ weise unter Zwischenschaltung eines Ventilträgers nur mittel­ bar am Gehäuse festgelegt. Dabei beinhaltet der Ventilträger zum einen ein mit den Mikroventilen kooperierendes Fluidka­ nalsystem und dient zum anderen zur mechanischen und/oder thermischen Entkopplung von dem vorerwähnten Gehäuse. Dadurch eignet sich die Mikroventilanordnung im besonderen Maße für Einsätze auf dem Sektor der industriellen Fluidtechnik, ins­ besondere der Industriepneumatik, wo die eingesetzten Ventile sehr häufig einer unwirtlichen Umgebung, beispielsweise in Gestalt schwankender Temperaturen oder Stoßbeanspruchungen und Erschütterungen, ausgesetzt sind. Die auf das Gehäuse einwirkenden Belastungen werden somit wirksam von den Mikro­ ventilen abgeschirmt.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der Ventil­ träger aus einem Material besteht, das eine hohe mechanische Festigkeit, einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizient, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ein elektrisches Isolationsvermö­ gen aufweist. Hier empfiehlt sich der Einsatz eines Keramik­ materials, insbesondere Aluminiumoxid. Bevorzugt wird die Ma­ terialauswahl so getroffen, daß der Elastizitätsmodul des Ventilträgers gleich oder vorzugsweise größer als derjenige des Grundkörpers der jeweils daran festgelegten Mikroventile ist.

Zwar ist es aus der WO 92/20 942 bereits bekannt, eine Mikro­ ventilanordnung dadurch zu realisieren, daß mehrere Mikroven­ tile seitlich an einem zentralen Block angeordnet werden, der im Innern über eine Fluidkanalsystem verfügt. Diese bekannte Mikroventilanordnung eignet sich allerdings aufgrund fehlen­ der Schutzmaßnahmen nicht ohne weiteres für industrielle Ein­ sätze in rauher Umgebung.

Mehrere Mikroventile können gleichzeitig an ein und demselben Ventilträger fixiert sein, wobei sich die Verwendung eines plattenartigen Ventilträgers empfiehlt, der auf entgegenge­ setzten Seiten mit jeweils mindestens einem Mikroventil be­ stückt ist. Es besteht die Möglichkeit, die vorhandenen Mi­ kroventile über das Fluidkanalsystem derart fluidisch mitein­ ander zu verknüpfen, daß aufbauend auf Mikroventilen niedri­ gerer Funktionalität, beispielsweise mit einer 2/2-Ventil­ funktion, eine insgesamt höherwertige Ventilfunktion, bei­ spielsweise in Gestalt einer 3/2-Funktionalität, der Mikro­ ventilanordnung erreicht wird. Aufbauend auf einer Mehrzahl kostengünstig herstellbarer Gleichteile können auf diese Wei­ se überaus komplexe Ventilfunktionen dargestellt werden.

Um das Fluidkanalsystem mit externen Fluidleitungen verbinden zu können, ist das Gehäuse der Mikroventilanordnung zweckmä­ ßigerweise mit Verbindungskanälen ausgestattet, die unter Zwischenschaltung geeigneter Abdichtmaßnahmen mit dem Fluid­ kanalsystem kommunizieren. Dabei kommt zweckmäßigerweise ein sämtliche Kanalübergänge gleichzeitig abdichtendes Dichtele­ ment zum Einsatz, das zwischen den Ventilträger und das Ge­ häuse zwischengeschaltet ist.

Mindestens ein Mikroventil der Mikroventilanordnung verfügt zweckmäßigerweise über einen mikromechanisch strukturierten Aufbau und ist insbesondere durch gängige Ätz- und/oder Ab­ formtechniken hergestellt. Besonders vorteilhafte Bauformen von Mikroventilen sind im übrigen solche, die auf einem pie­ zoelektrischen und/oder einem magnetostriktiven Funktions­ prinzip beruhen, oder auf der Basis einer Memory-Metall- Funktion.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Mi­ kroventilanordnung, wobei das Gehäuse nur teil­ weise abgebildet ist, um die im Gehäuseinnern be­ findlichen Komponenten sichtbar zu machen,

Fig. 2 das bei der Mikroventilanordnung gemäß Fig. 1 verwendete und wiederum nur in Teildarstellung abgebildete Gehäuse in Einzeldarstellung,

Fig. 3 das Gehäuse aus Fig. 2, zusätzlich mit instal­ lierter Ventilelektronik und Abdichtmaßnahmen für die Fluidverbindung zum Ventilträger,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Mikroventilanordnung mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus Fig. 1 auf die Anschlußseite der Anordnung,

Fig. 5 den bei der Mikroventilanordnung gemäß Fig. 1 bis 4 zum Einsatz gelangenden Ventilträger in perspektivischer Einzeldarstellung, wobei strich­ punktiert die an ihm sitzenden Mikroventile ange­ deutet sind und

Fig. 6 eine alternative Bauform des Ventilträgers.

Die Mikroventilanordnung 1 des Ausführungsbeispiels besitzt ein Gehäuse 2 mit vorzugsweise quaderförmiger und insbesonde­ re würfelartiger Außenkontur. In der Zeichnung ist die Außen­ wandung 3 des Gehäuses 2, die normalerweise einen zusammen­ hängenden Hohlkörper bildet, der einen Innenraum 4 definiert, zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nur teilweise abgebil­ det. Sichtbar ist eine Bodenwand 5 und eine zur Anschlußseite der Mikroventilanordnung 1 orientierte, rechtwinkelig zur Bo­ denwand 5 verlaufende Seitenwand 6.

Das Gehäuse 2 verfügt desweiteren über eine den Innenraum 4 unterteilende Zwischenwand 7. Sie ist fest mit der Außenwan­ dung 3 verbunden, wobei vorzugsweise eine integrale Bauweise vorgesehen ist.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 7 sowohl mit der Bodenwand 5 als auch mit der Seitenwand 6 einstückig ver­ bunden.

Benachbart zur Zwischenwand 7 sind in dem Innenraum 4 zwei nur schematisch angedeutete Mikroventile 8, 8' untergebracht. Sie befinden sich beim Ausführungsbeispiel in einem ersten (12) der beiden durch die Zwischenwand 7 voneinander abge­ teilten Teilräume 12, 13 des Innenraumes 4.

Die beiden Mikroventile 8, 8' verfügen über einen ein- oder mehrteiligen, beispielsweise in Schichtbauweise ausgeführten Grundkörper 14, der jeweils mindestens ein nicht näher darge­ stelltes Ventilglied und eine zugehörige Aktorik enthält. Es kann sich beispielsweise um Piezoventile handeln oder um Ven­ tile, deren Aktivierung durch Magnetostriktion oder auf Basis des sogenannten Memorymetall-Effektes hervorgerufen wird. Das Ventilglied kann beispielsweise als Biegeelement oder als Membranelement ausgeführt sein, wobei auch eine elektrostati­ sche Betätigung denkbar wäre. Zur Fertigung kommen insbeson­ dere die aus der Mikrosystemtechnik bekannten Verfahren zum Einsatz, beispielsweise unter Verwendung einer Silizium-Ätz­ technik oder eines Kunststoff-Abformungsverfahrens.

Die Mikroventile 8, 8' sind nicht direkt am Gehäuse 2 ange­ bracht, die gehäusefeste Fixierung erfolgt vielmehr nur mit­ telbar unter Zwischenschaltung eines als Ventilträger 15 be­ zeichneten Zwischenkörpers. Die Mikroventile 8, 8' sind an dem Ventilträger 15 befestigt, der seinerseits am Gehäuse 2 festgelegt ist. Zwischen den Mikroventilen 8, 8' und dem Ge­ häuse 2 liegt zweckmäßigerweise ein allseitiger Abstand vor, der aber sehr gering sein kann und daher in der Zeichnung nicht im einzelnen ausgewiesen ist.

Der Ventilträger 15 beinhaltet ein aus mehreren Fluidkanälen zusammengesetztes Fluidkanalsystem 16, das auch aus Fig. 5 und 6 gut ersichtlich ist. Es mündet mit Verbindungsöffnungen 17, 17' zu zwei äußeren Bestückungsflächen 18, 18' des Ven­ tilträgers 15 aus, an denen die beiden Mikroventile 8, 8' fi­ xiert sind. Über die Verbindungsöffnungen 17, 17' kommuni­ ziert das Fluidkanalsystem 16 mit nicht näher dargestellten Ventilkanälen der Mikroventile 8, 8'.

Zur optimalen Ausnutzung des verfügbaren Einbauraumes ist der Ventilträger 15 plattenartig ausgeführt, wobei sich die bei­ den Bestückungsflächen 18, 18' an den beiden einander entge­ gengesetzt orientierten größeren Plattenflächen befinden. Es ergibt sich dadurch ein sandwichartiger Aufbau, wobei die beiden Mikroventile 8, 8' den Ventilträger 15 zwischen sich einschließen.

Zweckmäßigerweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Ausdehnungsebene des Ventilträgers 15 parallel zur Ausdeh­ nungsebene der Zwischenwand 7 verläuft.

Das Fluidkanalsystem 16 verfügt über weitere Verbindungsöff­ nungen 22, die die Schnittstelle des Fluidkanalsystems 16 zur Umgebung der Mikroventilanordnung 1 darstellen. Sie befinden sich an einer Außenfläche des Ventilträgers 15 und vorliegend an der der Innenfläche der Seitenwand 6 zugewandten Schmal­ seite des Ventilträgers 15.

Würde das Gehäuse 2 im Bereich der weiteren Verbindungsöff­ nungen 22 über geeignete Aussparungen verfügen, könnten die weiteren Verbindungsöffnungen 22 unmittelbar zum Anschluß weiterführender Fluidleitungen oder Fluidkanäle herangezogen werden. Beim Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, daß die Außenwandung 3 des Gehäuses 2 von Verbindungskanälen 23 durchsetzt ist, die zum einen über Anschlußöffnungen 24 an der Außenfläche der Außenwandung 3 ausmünden und die anderer­ seits den weiteren Verbindungsöffnungen 22 derart gegenüber­ liegend an der Innenfläche der Seitenwand 6 münden, daß eine Verbindung zum Fluidkanalsystem 16 vorliegt. Dabei ist die fluidische Schnittstelle zwischen dem Ventilträger 15 und dem Gehäuse 2 abgedichtet, was beim Ausführungsbeispiel durch Zwischenschaltung eines aus geeignetem Dichtmaterial beste­ henden Dichtelementes 25 geschieht. Dieses verfügt über einen maskenartigen Aufbau mit einer der Anzahl der Kanalübergänge entsprechenden Anzahl von Löchern, so daß es zur gleichzeiti­ gen Abdichtung sämtlicher Kanalübergänge dient. Auf diese Weise erspart man sich eine Mehrzahl von Einzeldichtungen.

Der Ventilträger 15 ist durch geeignete Befestigungsmaßnahmen am Gehäuse 2 festgelegt. Beim Ausführungsbeispiel greift er mit einem randseitigen Halteabschnitt 26 formschlüssig in ei­ ne an der Innenfläche der Außenwandung 3 ausgenommene Halte­ vertiefung 27 ein, die einen Beitrag zur exakten Positionie­ rung bzw. Zentrierung leistet. Zusätzlich ist der Ventilträ­ ger 15 durch Verkleben stoffschlüssig am Gehäuse 2 festge­ legt. Denkbar sind aber auch andere, beispielsweise kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen, zum Beispiel durch Ver­ schrauben oder Verstiften. Jedenfalls bleiben die beiden Mi­ kroventile 8, 8' von den gewählten Befestigungsmaßnahmen zweckmäßigerweise nicht unmittelbar beeinflußt.

Somit hat der Ventilträger 15 eine Mehrfachfunktion. Neben der Bereitstellung des der Zufuhr und Abfuhr des von den Mi­ kroventilen zu steuernden Fluides dienenden Fluidkanalsystems 16 hat er die Funktion eines Entkopplungskörpers, der die an ihm befestigten Mikroventile 8, 8' von auf das Gehäuse 2 ex­ tern einwirkenden mechanischen und/oder thermischen Einflüs­ sen entkoppelt. Auf diese Weise wird verhindert, daß die im Betrieb auf die Mikroventilanordnung 1 einwirkenden Umge­ bungseinflüsse - beispielsweise Temperaturschwankungen, Stöße oder Vibrationen - in einem schädlichen Maße auf die Mikro­ ventile 8, 8' übertragen werden.

Diese Vorgaben erfüllt der Ventilträger 15 im wesentlichen durch eine auf den Aufbau der Mikroventile 8, 8' abgestimmte Materialwahl. Beim Ausführungsbeispiel besteht er aus Kera­ mikmaterial, wobei sich Aluminiumoxidmaterial als besonders zweckmäßig erwiesen hat. Material dieser Art zeichnet sich durch eine hohe mechanische Festigkeit, geringen Wärmeausdeh­ nungskoeffizient, hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrisch iso­ lierende Eigenschaften aus. Der Elastizitätsmodul (E-Modul) des Ventilträgers 15 ist dabei vorzugsweise gleich oder größer als der Elastizitätsmodul der Grundkörper 14 der am Ventil­ träger 15 befestigten Mikroventile 8, 8'.

Die Mikroventile 8, 8' sind zweckmäßigerweise auf den Ventil­ träger 15 aufgeklebt. Der Kleber kann hier im Siebdruckver­ fahren oder mit einem Dispenser auf den Ventilträger 15 auf­ gebracht werden. Ebenfalls im Siebdruckverfahren lassen sich elektrisch leitende Flächen oder Leiterbahnen aus Leitpaste auf den Ventilträger 15 aufbringen, um elektrische Leiter 28, 28' zu erhalten, die zur Verbindung mit der elektrisch betä­ tigten Aktorik der Mikroventile 8, 8' dienen.

Die bedarfsgemäße Betätigung der Mikroventile 8, 8' erfolgt unter Vermittlung einer Ventilelektronik 32, die zweckmäßi­ gerweise im Innenraum 4 des Gehäuses 2 plaziert ist. Ver­ schiedenen Bauteile 33 der Ventilelektronik sind in Fig. 1 und 3 exemplarisch angedeutet. Im Zusammenhang mit den beim Ausführungsbeispiel als Piezoventile ausgebildeten Mikroven­ tilen 8, 8' beinhaltet die Ventilelektronik 32 zweckmäßiger­ weise ein Hilfsspannungs-Modul, einen DC/DC-Wandler und ein Entlader-Modul. Zentrales Element ist dabei der DC/DC-Wand­ ler, durch den die Spannungskonvertierung der regelmäßig vor­ handenen Eingangsspannung von 24 Volt auf die erforderliche Aktoransteuerspannung erfolgt. Das diesem Wandler vorgeschal­ tete Hilfsspannungs-Modul dient dazu, die Eingangsspannung auf eine konstante Versorgungsspannung von etwa 10 bis 11 Volt u reduzieren, um negative Auswirkungen toleranzbeding­ ter Schwankungen der Eingangsspannung zu verhindern. Das Ent­ lader-Modul hat die Aufgabe, beim Abschalten der Eingangs­ spannung den DC/DC-Wandler abzuschalten und den von einem Piezobieger gebildeten Aktor, der hier eine kapazitive Wir­ kung hat, zu entladen. Zu diesem Zweck wird vom Entlader- Modul ständig die anliegende Eingangsspannung gemessen und bei Unterschreitung von 15 Volt eine Transistorschaltung ak­ tiviert, die diesen Entlade- und Abschaltvorgang auslöst (nicht dargestellt).

Die notwendige elektrische Schaltung wird zweckmäßigerweise in Teilfunktionen oder vollständig in einem ASIC auf einem Silizium-Chip zusammengefaßt.

Die Ventilelektronikbauteile 33 sitzen an einer aus Fig. 2 gut ersichtlichen, elektrisch leitfähigen Leiterstruktur 345 die auch zur Kontaktierung der Mikroventile 8, 8' dient, in­ dem sie mit den elektrischen Leitern 28 des Ventilträgers 15 in Verbindung steht.

Ein großer Vorteil der beispielsgemäßen Mikroventilanordnung 1 besteht nun darin, daß die gesamte Leiterstruktur 34 unmit­ telbar am Gehäuse 2 der Mikroventilanordnung 1 vorgesehen ist, das hierbei, zumindest in den die Leiterstruktur 34 auf­ weisenden Bereichen, als MID-Körper ausgeführt ist, wobei "MID" für "Molded Interconnect Device" steht, also für ein regelmäßig spritzgegossenes Formteil mit strukturiertem Lei­ terbild.

Die MID-Technik macht es möglich, die Leiterstruktur 34 an­ ders als bei der konventionellen planaren Leiterplattentech­ nik mehr als zweidimensional auszuführen und insbesondere dreidimensionale Lösungen zu realisieren, wie sie in der Zeichnung zum Ausdruck kommen. Die erforderlichen Leiter­ strukturen lassen sich damit wesentlich einfacher auf engstem Raum realisieren, wobei eine praktisch uneingeschränkte Ge­ staltungsfreiheit herrscht. Indem das Gehäuse 2 selbst den MID-Körper bildet, kann zudem auf separate Leiterstruktur- Träger verzichtet werden, was ein weiteres Einsparpotential bei den Herstell- und Materialkosten zur Folge hat.

Beim Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Leiterstruktur 34 sowohl über die Zwischenwand 7 als auch über die Innenfläche der Außenwandung 3, wobei sie zweckmäßigerweise auf beiden einander entgegengesetzten Wandflächen der Zwischenwand 7 verläuft. Es versteht sich jedoch, daß je nach Gestaltung des Gehäuses 2 beliebige Bestandteile desselben als Träger für die Leiterstruktur 34 fungieren können. Möglich ist insbeson­ dere auch ein mehrteiliger Gehäuseaufbau in der Weise, daß ein die Leiterstruktur 34 aufweisender Teil als MID-Körper und die übrigen Bestandteile in konventioneller Gehäusetech­ nik ausgeführt sind.

Die Ventilelektronikbauteile befinden sich zweckmäßigerweise in ihrer Gesamtheit an der Zwischenwand 7, wobei sie über die beiden Wandflächen verteilt sind, um eine optimale Raumaus­ nutzung zu erhalten.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erstrecken sich einige Leiter der Leiterstruktur 34 an der Innenfläche der Seitenwand 6 und en­ den in ersten Verbindungsabschnitten 35, die mit zweiten Ver­ bindungsabschnitten 36 der elektrischen Leiter 28 des Ventil­ trägers 15 in Verbindung stehen, um auf diese Weise die Ven­ tilelektronik 32 mit der Aktorik der Mikroventile 8, 8' steuerungstechnisch zu verknüpfen.

An der Außenfläche der Seitenwand 6 sind schließlich noch elektrische Anschlußmittel 37 vorgesehen, die ebenfalls mit der Leiterstruktur 34 des Gehäuses 2 verbunden sind und die den Anschluß einer externen Steuereinrichtung und/oder Strom­ versorgungseinrichtung ermöglichen.

Bei der Herstellung des MID-Gehäuses 2 können verschiedene Verfahren zur Anwendung gelangen. Möglich sind beispielsweise Zwei-Komponenten-Spritzgußverfahren, Heißprägeverfahren, La­ ser-Direktstrukturierung oder 3D-Maskenbelichtung. Bei Anwen­ dung eines Zwei-Komponenten-Spritzgußverfahrens wird bei­ spielsweise so vorgegangen, daß zuerst ein Körper aus metal­ lisierbarem Kunststoff gespritzt wird, der die Strukturen für die späteren Leiterbahnen formt. In einem Zwischenschritt wird dieser Vorspritzling gebeizt und mit Palladiumkeimen ak­ tiviert. Nach dieser chemischen Behandlung wird in einem wei­ teren Spritzprozeß ein nicht metallisierbarer Kunststoff um die erste Form gespritzt, der die Zwischenräume des Vor­ spritzlings auffüllt und die endgültige Form des MID-Körpers erzeugt. In der anschließenden chemischen Metallisierung wird auf der nicht bekeimten Oberfläche des zweiten Spritzvorgan­ ges kein Metall abgeschieden, so daß nur auf der freiliegen­ den Oberfläche des ersten Spritzvorganges Leiterbahnen ent­ stehen, die in einem weiteren Schritt galvanisch verstärkt werden können und die die Leiterstruktur 34 bilden.

Die beiden beim Ausführungsbeispiel vorhandenen Mikroventile 8, 8' sind als 2/2-Wegeventile ausgeführt, wobei es sich im einen Falle um eine Bauform des Typs "normalerweise geschlos­ sen" und im anderen Fall um eine Bauform des Typs "normaler­ weise geöffnet" handelt. Diese beiden Mikroventile 8, 8' sind nun durch die Ventilelektronik 32 derart ansteuerbar, daß sich in Verbindung mit einer entsprechenden fluidischen Ver­ knüpfung unter Vermittlung des Fluidkanalsystems 16 an den äußeren Anschlußöffnungen 24 eine 3/2-Ventilfunktion abgrei­ fen läßt. Aufbauend auf zwei identischen Ventilen einer ein­ fachen, niedrigen Funktionalität kann auf diese Weise eine Mikroventilanordnung mit höherer Ventilfunktionalität reali­ siert werden. In der Regel ermöglicht dies einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau als eine vergleichsweise Lösung, bei der nur ein einziges Mikroventil installiert ist, das un­ mittelbar bereits eine 3/2-Ventilfunktion beinhaltet.

Zu dem Ventilträger 15 sei noch angemerkt, daß sich das Fluidkanalsystem 16 auch zumindest teilweise in Gestalt nut­ artiger Oberflächenvertiefungen 38 des Ventilträgers 15 reali­ sieren läßt, wie dies exemplarisch in Fig. 6 angedeutet ist. Die Oberflächenvertiefungen 38 werden hier vom jeweils ange­ setzten Mikroventil 8, 8' unter Bildung von Fluidkanälen überdeckt.

Claims (21)

1. Mikroventilanordnung, mit einem Gehäuse (2), das mit mindestens einem Mikroventil (8, 8') und einer diesem zuge­ ordneten Ventilelektronik (32) ausgestattet ist und das zu­ mindest teilweise als MID-Körper ("Molded Interconnect De­ vice") ausgeführt ist, wobei es unmittelbar mit einer zur elektrischen Kontaktierung der Ventilelektronikbauteile (33) und/oder des mindestens einen Mikroventils (8, 8') dienenden Leiterstruktur (34) versehen ist.

2. Mikroventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leiterstruktur (34) über eine dreidimensio­ nale Ausdehnung verfügt.

3. Mikroventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im Innern mindestens eine Zwischenwand (7) besitzt, die zumindest einen Teil der Lei­ terstruktur (34) trägt.

4. Mikroventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Leiterstruktur (34) auf beiden einan­ der entgegengesetzten Wandflächen der Zwischenwand (7) er­ streckt.

5. Mikroventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilelektronikbauteile (33) zumindest teilweise und vorzugsweise in ihrer Gesamtheit an der Zwi­ schenwand (7) angeordnet sind.

6. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) über eine Außen­ wandung (3) verfügt, die an der Innenfläche mit zumindest ei­ nem Teil der Leiterstruktur (34) versehen ist.

7. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mikroventil (8, 8') unter Zwischenschaltung eines Ventilträgers (15) am Gehäuse festgelegt ist, wobei der Ventilträger (15) zum einen ein mit dem Mikroventil (8, 8') kooperierendes Fluidkanalsy­ stem (16) definiert und zum anderen das Mikroventil (8, 8') von auf das Gehäuse (2) einwirkenden mechanischen und/oder thermischen Einflüssen entkoppelt.

8. Mikroventilanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen gleichzeitig mit mehreren Mikroventilen (8, 8') bestückten Ventilträger (15).

9. Mikroventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilträger (15) auf einander entgegenge­ setzten Seiten mit jeweils mindestens einem Mikroventil (8, 8') bestückt ist.

10. Mikroventilanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mikroventile (8, 8') über das Fluidkanalsystem (16) so verknüpft sind, daß sich bei ent­ sprechender Ansteuerung insgesamt eine Ventilfunktionalität ergibt, die über derjenigen der einzelnen Mikroventile (8, 8') liegt.

11. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere und vorzugsweise sämtli­ chen vorhandenen Mikroventile (8, 8') als 2/2-Wegeventile aufgebaut sind.

12. Mikroventilanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine durch entsprechende Verknüpfung zweier 2/2-Wege- Mikroventile erhaltene 3/2-Wegeventil-Funktionalität.

13. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul (E-Modul) des Ventilträger gleich oder vorzugsweise größer als derjeni­ ge des Grundkörpers (14) des mindestens einen daran befestig­ ten Mikroventils (8, 8') ist.

14. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (15) aus Kera­ mikmaterial besteht, vorzugsweise aus Aluminiumoxidmaterial.

15. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mikroventil (8, 8') auf den Ventilträger (15) aufgeklebt ist.

16. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (15) an seiner mit einem Mikroventil (8, 8') bestückten Bestückungsfläche (18, 18') über mindestens eine zu dem Fluidkanalsystem (16) gehörende nutartige Oberflächenvertiefung (38) verfügt.

17. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, gekennzeichnet durch eine formschlüssige und/oder kraft­ schlüssige und/oder stoffschlüssige Befestigung des Ventil­ trägers (15) am Gehäuse.

18. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mikroventil (8, 8') mit allseitigem Abstand zum Gehäuse (2) plaziert ist.

19. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, gekennzeichnet durch im Gehäuse (2) verlaufende Verbindungs­ kanäle (23), die mit dem Fluidkanalsystem (16) des Ventilträ­ gers (15) kommunizieren, wobei an der fluidischen Schnitt­ stelle zwischen dem Ventilträger (15) und dem Gehäuse (2) ein sämtliche Kanalübergänge gleichzeitig abdichtendes Dichtele­ ment (25) vorgesehen ist.

20. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen mikromechanisch strukturierten Aufbau mindestens eines Mikroventils (8, 8').

21. Mikroventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mikroventil (8, 8') auf einem piezoelektrischen und/oder einem magnetostriktiven Funktionsprinzip oder auf einem Memorymetall-Funktionsprinzip basiert.