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Die
Erfindung betrifft allgemein mikroelektromechanische Systeme und
insbesondere einen Verteiler zum Verteilen eines Fluids an ein und
von einem Mikroventil.
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Mikroelektromechanische
Systeme (MicroElectroMechanical Systems – MEMS) stellen eine Klasse
von Systemen dar, die physisch klein sind und Merkmale aufweisen,
deren Abmessungen im Mikrometerbereich liegen. Diese Systeme weisen
sowohl elektrische als auch mechanische Bauteile auf. Der Begriff "spanende Mikrobearbeitung" wird für gewöhnlich so
verstanden, dass er die Herstellung dreidimensionaler Strukturen
und beweglicher Teile von MEMS-Einrichtungen betrifft. MEMS setzten
ursprünglich
modifizierte Herstellungstechniken (wie etwa chemisches Ätzen) und
Materialien (wie etwa Silizium-Halbleitermaterial) für integrierte
Schaltungen (Computerchips) ein, um diese sehr kleinen mechanischen
Einrichtungen durch spanende Mikrobearbeitung zu fertigen. Heute
stehen zahlreiche weitere Mikrobearbeitungstechniken und -materialien
zur Verfügung.
Der Begriff "Mikroventileinrichtung", wie er in dieser
Anmeldung verwendet wird, bezeichnet ein fertiges, funktionstüchtiges
Ventil mit Merkmalen, deren Abmessungen im Mikrometerbereich liegen, und
wird somit per Definition wenigstens zum Teil durch spanende Mikrobearbeitung
gebildet. Des Weiteren umfasst eine "Mikroventileinrichtung", wie in dieser Anmeldung
verwendet, ein Mikroventil und kann auch andere Bauteile umfassen,
etwa einen Fluidverteiler, Druck-, Temperatur- und Durchflusssensoren
oder andere Arten von Sensoren, Pumpen oder andere Ventile unterschiedlicher
Art. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn andere Bauteile als ein Mikroventil
in der Mikroventileinrichtung enthalten sind, diese anderen Bauteile
durch spanende Mikrobearbeitung hergestellte Bauteile oder normal
große (größere) Bauteile
sein können.
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Es
wurden verschiedene Mikroventileinrichtungen zum Steuern der Fluidströmung in
einem Fluidkreislauf vorgeschlagen. Eine typische Mikroventileinrichtung
umfasst ein verschiebbares Element oder Ventil, das von einem Körper beweglich
gehalten wird. Abhängig
von der Art des Ventils kann das Ventil zur Bewegung zwischen einer
geschlossenen Stellung und einer vollständig geöffneten Stellung betriebsfähig mit
einem Stellglied verbunden sein. Wenn es sich in der geschlossenen
Stellung befindet, blockiert oder verschließt das Ventil einen ersten
Fluiddurchlass, der mit einem zweiten Fluiddurchlass in Fluidverbindung
steht, wodurch verhindert wird, dass zwischen den Fluiddurchlässen Fluid
strömt.
Wenn sich das Ventil aus der geschlossenen Stel lung in die vollständig geöffnete Stellung
bewegt, wird dem Fluid mehr und mehr erlaubt, zwischen den Fluiddurchlässen zu
strömen.
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Ein
Verteiler kann dazu verwendet werden, eine Verbindung zwischen den
physisch winzigen und normalerweise nah zueinander angeordneten Durchlässen eines
Mikroventils und den zugehörigen,
Abmessungen im Makrobereich aufweisenden Fluidleitungen des Systems
vorzusehen, in welches das Mikroventil eingebaut ist.
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Im
Makromaßstab
ist es bekannt, Anordnungen, wie etwa Ventilverteiler, aus einheitlich
ausgestalteten Stanzlagen einzeln zu laminieren. Stanzlagen werden
bis zur gewünschten
Dicke gestapelt und durch verschiedene Schweißverfahren oder mittels Stiften
oder Buchsen zusammengehalten. Während des
Einrichtverfahrens werden Kupferringe oder -klumpen an vordefinierten
Stellen hinzugefügt.
Während
eines Hartlötverfahrens
verflüssigt
sich das Kupfer und fließt
in alle Fugen, wodurch eine feste Eisen-Kupfer-Legierungsbindung
gebildet wird, die das Herzstück
des Verfahrens darstellt. Alle Bauteile werden zu einer einzigen
Einheit verbunden, deren Festigkeit häufig größer als die einer aus einem
Stück bestehenden
Konstruktion ist. Ein solches Verfahren wird von der HI TecMetal
Group, Cleveland, Ohio, durchgeführt.
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Das
US-Patent Nr. 3,747,628 an Holster et al. beschreibt, ebenfalls
im Makromaßstab,
die Herstellung eines Fluidik-Funktionsmoduls zur Verwendung in
einem System zur Konstruktion von logischen und/oder analogen Fluidik-Kreisläufen. Das Modul
umfasst ein Basisteil, das drei Scheiben und eine Haube aufweist,
die beispielsweise durch Spritzgießen aus einem geeigneten Kunststoff
gefertigt werden können.
Dazwischen eingespannt sind drei Membranen, die luftdichte Abdichtungen
vorsehen. Die Scheibe ist mit einem ringförmigen Ventilsitz versehen,
der mit einem scheibenförmigen
Ventil aus einem elastischen Material zusammenwirkt. In seiner in
der Zeichnung gezeigten unteren Stellung wirkt das Ventil mit dem
ringförmigen
Ventilsitz zusammen, in seiner oberen Stellung kann es jedoch mit
einem Ventilsitz in der Scheibe zusammenarbeiten. Die durch ein
ringförmiges
Teil geringerer Dicke gebildete Membran ist integral mit einem beweglichen Teil
ausgeführt,
das einen speziell ausgeformten Querschnitt aufweist, wobei das
Teil als bewegliches Teil des Kreislaufelements bezeichnet wird.
Ein Fluidik-Funktionsmodul besteht aus einem Basisteil, einer Dichtung
und einem Verbindungsteil in Form einer "Universalverbindungsscheibe". Die Universalverbindungsscheibe
ist aus einem Kunststoff gefertigt, beispielsweise durch Spritzguss,
so dass das Produkt einfach durch Massenproduktionsverfahren hergestellt
werden kann. Die Universalfunktionsverbindungsscheibe ist in ihren
beiden Oberflächen
mit Nuten und Bohrungen versehen, die zusammen ein übliches
Kanalsystem bilden. Wenn das Basisteil mit der Dichtung und der
Universalverbindungsscheibe zusammengebaut worden ist, bildet die
Kombination ein Fluidik-Modul
zur Konstruktion von Fluidik-Kreisläufen, die, abhängig von
der beabsichtigten Verwendung, ein oder mehrere Fluidik-Module zum
Durchführen
logischer analoger und/oder kombinierter Operationen umfassen, wobei
das Funktionsmodul zumindest erstens ein Basisteil, das mehrere
einzelne Fluidik-Kreislaufelemente enthält, und zweitens ein Funktionsverbindungsteil
in Form der Universalverbindungsscheibe umfasst, in der Kanäle ausgebildet
worden sind, die die verschiedenen Einlass-, Auslass, Luftzufuhr-
und Entlüftungskanäle der einzelnen
Kreislaufelemente des Basisteils in geeigneter Weise miteinander
verbinden, so dass der Zusammenbau des Basisteils und des Verbindungsteils ein
Funktionsmodul bildet, das z.B. eine AND-, eine OR-, eine Universal-
oder Speicherfunktion aufweisen kann. Ein Anpassen der Universalfunktionsverbindungsscheibe
an eine gewünschte
Funktion eines Funktionsmoduls wird erreicht, indem leicht entfernbare
Trennwände
der Funktionsverbindungsscheibe zwischen den spezifischen Kanälen des üblichen
Kanalsystems auf einander entgegengesetzten Seiten der Universalfunktionsverbindungsscheibe
entfernt werden. Die Trennwände
werden durch Bohren zwischen den Kanälen entfernt.
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Das
US-Patent Nr. 5,683,828 beschreibt die Konstruktion einer Wasserstoff-/Sauerstoff-Brennstoffzelle,
die Elektrodenmembranbaugruppen und Reaktantgaszonen umschließt.
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Die
internationale Patentschrift Nr. WO 96/28664 beschreibt ein durch
spanende Mikrobearbeitung gefertigtes Elektro-Fluidik-Modul und
die europäische
Patentschrift Nr. 0 846 875 beschreibt ein Fluidleitungssystem in
gedruckten Leiterplatten oder anderen dielektrischen Laminatsubstraten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Bilden eines Verteilers
vor, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Merkmale des
erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die
Erfindung betrifft einen Verteiler zum Verteilen eines Fluids. Der
Verteiler kann dazu verwendet werden, ein Fluid an ein und von einem
Mikroventil zu verteilen. Der Verteiler umfasst eine erste Scheibe,
in deren einer Außenfläche eine
Nut ausgebildet ist. Eine zweite Scheibe ist zum Abdecken der Nut
an der ersten Scheibe befestigt, um einen Fluidkanal durch die Nut
zu bilden. Erste und zweite Bohrungen sind in der ersten Scheibe
und/oder der zweiten Scheibe ausgebildet, um einen Einlass bzw.
einen Auslass des Fluidkanals zu bilden. Die Außenfläche der zweiten Scheibe, die
der Außenfläche entgegengesetzt
ist, in der die Nuten ausgebildet sind, weist einen weichlötbaren Kontaktierungsflecken
auf, der auf wenigstens einem Abschnitt derselben ausgebildet ist.
Gemäß einem
Herstellungsverfahren wird die Nut durch Ätzen der ersten Scheibe gebildet.
Die ersten und zweiten Bohrungen werden vorzugsweise ebenfalls durch
ein Ätzverfahren
gebildet. Die erste Scheibe ist zudem vorzugsweise eine von mehreren
aus einer einzelnen Materiallage gebildeten Scheiben. Die Materiallage
ist vorzugsweise eine Lage mit Standardabmessungen und mit Lokalisierungsindices,
die eine Montage des Verteilers mittels üblicher Bestückungsmaschinen
ermöglichen.
Insbesondere umfasst ein Verfahren zum Montieren des Verteilers das
Bilden einer Mehrzahl erster Scheiben aus einer einzelnen Lage,
einer Mehrzahl zweiter Scheiben aus einer zweiten Lage, das Anbringen
eines Hartlötmaterials
an ausgewählten
Abschnitten einer der ersten und zweiten Lagen, das Zusammenklemmen
der Lagen, wobei jede der ersten Scheiben zu einer entsprechenden
der zweiten Scheiben ausgerichtet ist, das Aufheizen der ersten
und zweiten Lagen sowie des dazwischen befindlichen Hartlötmaterials,
um jede der ersten Scheiben an die entsprechende der zweiten Scheiben
zu löten,
um einen Verteiler zu bilden, das Lösen jedes Verteilers aus den
ersten und zweiten Lagen und das Montieren des Verteilers an einen
Fluidkreislauf. Wahlweise wird ein Mikroventil an jedem Verteiler
angebracht, bevor der Verteiler aus den ersten und zweiten Lagen
gelöst
wird.
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Verschiedene
andere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen für Fachleute auf dem Gebiet
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine räumliche
Ansicht eines erfindungsgemäßen Zwei-Lagen-Verteilers.
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2 ist
eine Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten
Verteilers.
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3 ist
eine Draufsicht einer ersten Scheibe, die den Verteiler gemäß den 1 und 2 bildet,
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4 ist
eine Explosionsdarstellung längs der
Linie 4-4 aus 3.
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5 ist
eine der 4 ähnliche Darstellung, die jedoch
eine zweite Scheibe mit einem selektiv aufgebrachten Kupferüberzug zeigt.
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6 ist
eine der 4 ähnliche Darstellung, die jedoch
die erste Scheibe und eine zweite Scheibe zeigt, die miteinander
hartverlötet
sind, um den Verteiler gemäß 1 zu
bilden.
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7 ist
eine der 5 ähnliche Darstellung, die jedoch
einen ersten Schritt beim Bilden winkeliger Durchlässe im Verteiler
zeigt.
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8 ist
eine der 7 ähnliche Darstellung, die jedoch
einen zweiten Schritt beim Bilden winkeliger Durchlässe im Verteiler
zeigt.
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9 ist
eine der 6 ähnliche Darstellung, die jedoch
einen 3-Lagen-Verteiler
zeigt.
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10 ist
eine Draufsicht einer Lage, aus der eine Mehrzahl erster Scheiben
gebildet wird.
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11 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen des Verteilers
darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezug
nehmend nunmehr auf die Zeichnungen ist in 1 eine erste
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen laminierten
Verteilers 10 gezeigt. Der Verteiler weist eine erste Scheibe 12 und
eine zweite Scheibe 14 auf, die an der ersten Scheibe 12 befestigt
ist. Die erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 sind
vorzugsweise jeweils aus einem flachen metallischen Blechmaterial
gebildet und gemäß einem
beliebigen geeigneten Verfahren aneinander befestigt. Wie nachfolgend
besprochen, besteht das Verfahren zum Befestigen der ersten Scheibe 12 an der
zweiten Scheibe 14 im Hartverlöten der zwei Scheiben miteinander.
Jedes geeignete Material kann zum Bilden der ersten Scheibe 12 und
der zweiten Scheibe 14 verwendet werden, wobei davon ausgegangen
wird, dass ein geeignetes Material eine 42%ige Nickel-Stahl-Legierung mit
geringer Ausdehnung ist. Wie gezeigt, hat die zweite Scheibe 14 eine Außenfläche 16,
in der mehrere Öffnungen 18 ausgeformt
sind. Die Öffnungen 18 ermöglichen
eine Fluidverbindung zwischen den Kanälen (nachfolgend besprochen)
im Verteiler 10 und einem außerhalb des Verteilers angeordneten
Bauteil, wie etwa einem Mikroventil 19 (in 6 gezeigt),
das an der Außenfläche der
zweiten Scheibe 14 befestigt wird. Verschiedene Mikroventile
und Verfahren zum Anbringen der Mikroventile an einem Substrat,
wie etwa dem vorliegenden Verteiler 10, sind in den gleichzeitig
anhängigen
US-Patentanmeldungen Nr. 09/533,893, eingereicht am 22. März 2000,
und Nr. 09/605,591, eingereicht am 27. Juni 2000, beschrieben. Ein
Kontaktierungsflecken 20 wird auf einem ausgewählten Abschnitt
der Außenfläche 16 um
die Öffnungen 18 ausgebildet.
Der Kontaktierungsflecken 20 wird geeignetermaßen gemäß einem
nachfolgend beschriebenen Verfahren aus einem metallischen Material
gebildet. Ein Anschlussblock 22 wird an der Außenfläche 16 nahe
dem Kontaktierungsflecken 20 befestigt. Der Anschlussblock 22 wird
durch beliebige geeignete Mittel, wie eine mechanische Befestigungseinrichtung,
etwa eine Miete oder Schraube, mittels eines geeigneten Haftmittels
oder durch Weichlöten
des Anschlussblocks 22 an einen auf der Außenfläche 16 ausgebildeten
zweiten Kontaktierungsflecken (nicht gezeigt) am Verteiler 10 befestigt.
Der Anschlussblock 22 kann geeignetermaßen ähnlich einer Leiterplatte konstruiert
sein und ein nicht leitendes Substrat 22a umfassen, wobei
wenigstens eine Kupfer- oder Kupferlegierungsschicht 22b mit
dem Substrat 22a verbunden ist. Eine zweite Kupfer- oder
Kupferlegierungsschicht (nicht gezeigt) kann an der Oberfläche des
Substrats 22a befestigt werden, was die Anbringung des
Anschlussblocks 22 am zweiten Kontaktierungsflecken durch
Weichlöten
ermöglichen
würde. Die
Schicht 22b wird an verschiedenen Stellen ausgestanzt oder
durchgeätzt,
um elektrisch voneinander getrennte Anschlusslötflächen 22c zu bilden. Elektrische
Verbindungen zwischen Leitern (nicht gezeigt) von einer externen
elektrischen Schaltung und Leitern (nicht gezeigt) vom Mikroventil 19 oder
anderen am Verteiler befestigten Bauteilen können durch Weichlöten von
entsprechenden Leitern an einzelne Lötflächen 22c hergestellt
werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Anschlussbefestigungsbohrungen 24 im
Anschlussblock 22 und im Verteiler 10 ausgeformt.
Weitere sechs Verteilerbefestigungsbohrungen 26 sind im
Verteiler 10 ausgebildet. Mit Gewinde versehene Befestigungseinrichtungen
(nicht gezeigt) werden in die Bohrungen 24 und 26 eingesetzt
und bringen ein Befestigungssubstrat (nicht gezeigt) in Eingriff,
um den Anschlussblock 22 am Verteiler 10 und den
Verteiler 10 am Befestigungssubstrat zu befestigen. Das
Befestigungssubstrat kann jede beliebige geeignete Oberfläche sein,
wie etwa ein Pumpenmotorblock in einem elektronisch gesteuerten
Bremssystem (nicht gezeigt) oder eine geeignete Leiterplatte mit
darauf befindlichen elektronischen Schaltungen und/oder Fluidik-Kreisläufen und
-Verbindungen.
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Bezug
nehmend nunmehr auf 2 ist der Verteiler 10 in
einer Explosionsdarstellung gezeigt. Es versteht sich, dass die
Bohrungen 24 und 26 sowohl durch die erste Scheibe 12 als
auch die zweite Scheibe 14 verlaufen. Außerdem in 2 und
in Draufsicht in 3 zu sehen sind mehrere Nuten 28, die
in einer Innenfläche 30 der
ersten Scheibe 12 ausgebildet sind. Wie ersichtlich, verlaufen
die Nuten 28 von einem mittigen Bereich, in dem die Nuten 28 mit
den Öffnungen 18 in
der zweiten Scheibe 14 in Verbindung stehen, fächerförmig nach
außen.
Jede Nut 28 weist ein inneres Ende 32 auf, das
an eine entsprechende der Öffnungen 18 angrenzt,
mit Ausnahme einer der Nuten 28, die an einer Stelle 28A mit einer
unter "A" dargestellten zusätzlichen Öffnung 18 in
Verbindung steht, deren Zweck nachfolgend beschrieben wird. Jede
Nut 28 weist außerdem
ein äußeres Ende 34 auf.
Am äußeren Ende 34 steht
jede Nut 28 mit einer jeweiligen Bohrung 36 in
der ersten Scheibe 12 in Verbindung.
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4 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines längs der Linie 4-4 durch den
Verteiler 10 gemachten Schnittes, welche Linie sich längs einer
der Nuten 28 erstreckt. Wie die erste Scheibe 12,
ist die zweite Scheibe 14 mit mehreren Nuten 38 versehen
(von denen eine in 4 gezeigt ist). Die Nuten 38 verlaufen
von zugeordneten der Öffnungen 18 fächerförmig nach
außen.
Jede der Nuten 38 ist mit einer zugeordneten der Nuten 28 in
der ersten Scheibe 12 ausgerichtet und hat dieselbe Ausdehnung
wie diese und erstreckt sich von einem inneren Ende 32', das dem inneren
Ende 32 der zugeordneten Nut 28 in der ersten
Scheibe 12 gegenüber
liegt, zu einem äußeren Ende 34', das dem äußeren Ende 34 der
zugeordneten Nut 28 in der ersten Scheibe 12 gegenüber liegt.
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Bezug
nehmend nunmehr auch auf 12, kann
der Verteiler 10 nach einem beliebigen geeigneten Verfahren
hergestellt werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst als einen
ersten Schritt 101 das Bilden der ersten Scheibe 12.
Die Scheibe 12 kann, wie vorstehend angegeben, aus einem
beliebigen geeigneten Flachmaterial geformt werden, wie etwa Stahlblech.
Die erste Scheibe 12 wird vorzugsweise durch isotrope Photoätzverfahrenstechniken
geformt, wobei auf beiden Seiten des Lagenmaterials gleichzeitig
Merkmale herausgeätzt
werden. Die Nuten 28 werden beispielsweise in die Innenfläche der
Scheibe 12 geätzt.
Gleichzeitig werden dort Vertiefungen in die Außenfläche der Scheibe 12 geätzt, wo
die Bohrungen 36 ausgebildet werden sollen. Die Nuten 28 und
die Vertiefungen werden jeweils bis zur Hälfte des Materials der Scheibe 12 eingeätzt. Wo
diese Vertiefungen auf die Nuten 28 treffen, werden Bohrungen 36 in
der Scheibe 12 ausgebildet. Es ist ebenfalls vorgesehen,
die erste Scheibe 12 (und die zweite Scheibe 14)
durch ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren auszubilden, etwa
Pressen oder spanendes Bearbeiten unter Verwendung von Verfahren,
wie Stanzen (z.B. mittels Laser), Bohren, Fräsen, etc.
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In
einem Schritt 101a kann der Kontaktierungsflecken 20 auf
einem Lagenmaterial ausgebildet werden, aus dem die zweite Scheibe 14 gebildet wird,
und zwar vor dem Ätzen/Pressen
oder einem anderweitigen Ausbilden der zweiten Scheibe 14. Der
Kontaktierungsflecken 20 kann durch ein beliebiges geeignetes
Verfahren ausgebildet werden, das bevorzugt ein photomechanisches
Druckverfahren oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren umfasst,
einschließlich
Siebdruck, Plattieren, Bedampfen oder anderer Formen der Metallisierung
eines beliebigen zum Weichlöten
geeigneten Materials. Die Außenfläche 16 der
zweiten Scheibe wird vorzugsweise selektiv verkupfert, um den Kontaktierungsflecken 20 auszubilden.
Wie in den 5 und 11 gezeigt,
kann der Kontaktierungsflecken 20 vorzugsweise auf der
zweiten Scheibe 14 im Anschluss an das Bilden der zweiten
Scheibe 14 ausgebildet werden, wie nachfolgend beschrieben.
Der Kontaktierungsflecken 20 kann auch später im Herstellungsverfahren
ausgebildet werden, und zwar zur gleichen Zeit oder nachdem die
erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 aneinander
befestigt worden sind. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird der Kontaktierungsflecken 20 aus reinem Nickel gebildet.
Der Kontaktierungsflecken 20 erfordert ein Abdeck- und
Plattierverfahren, bei dem Photolack verwendet wird, der auf den
Teil aufgebracht wird, um die nicht plattierten Bereiche der zweiten Scheibe 14 zu
maskieren. Es ist bevorzugt, ein Plattieren der zweiten Scheibe 14 innerhalb
der Öffnungen 18 zu
vermeiden (wenn das Plattieren nach dem Ausbilden der zweiten Scheibe 14 stattfindet),
da ansonsten Weichlot in diese Gebiete fließen und somit die Öffnungen 18 verstopfen
könnte.
Dies könnte durch
Aufbringen des Kontaktierungsfleckens 20 vor dem Ätzen der Öffnungen 18 in
die zweite Scheibe 14 vermieden werden. Dies kann unmöglich sein, wenn
die Ätzrate
des Kontaktierungsfleckens 20 viel höher als die des darunter liegenden
Metalls ist (z.B. ein Kupferflecken auf einem Stahlblech). Das selektive
Maskieren der Öffnungen 18 würde die
Gebiete der ersten und zweiten Scheibe 12, 14 vergrößern, die
dem Druck der Fluide ausgesetzt sind, welche anschließend in
die Öffnungen 18 eingebracht
werden (in den nicht hartgelöteten
Spalt zwischen der ersten Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 in
den zuvor maskierten Gebieten um die Öffnungen 18), während die
Größe des weichgelöteten Gebiets
verkleinert wird, welches das Bauteil (z.B. das Mikroventil 19)
an der zweiten Scheibe 14 befestigt. Dies kann bei nahe zueinander
angeordneten Durchlässen
ein Problem darstellen, da das die Öffnungen 18 umgebende Weichlötmaterial
einen Teil der Druckgrenze einer Fluidleitung zwischen dem Bauteil
(z.B. dem Mikroventil 19) und der zweiten Scheibe 14 bildet,
um Fluid zwischen einer bestimmten Öffnung 18 und dem
zugehörigen
Durchlass im Bauteil (z.B. dem Mikroventil 19) zu leiten.
Wenn sich zwischen benachbarten der Öffnungen 18 kein Weichlot
befindet, dann könnte das
Fluid von ei ner der Öffnungen
zu einem Durchlass fließen,
der einer anderen Öffnung 18 zugeordnet
ist.
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In
einem Schritt 102 wird die zweite Scheibe 14 gebildet.
Die Scheibe 14 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material
gebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird, um eine gute Abstimmung
der Expansionseigenschaften eines aus einem Siliziummaterial geformten
Mikroventils zu ermöglichen,
das am Kontaktierungsflecken 20 angebracht werden soll,
die zweite Scheibe 14 aus einem Lagenmaterial geformt,
das relativ geringe Ausdehnung hat. Besonders bevorzugt wird die
erste Scheibe 12 ebenfalls aus dem Lagenmaterial mit geringer Ausdehnung
geformt. Das Lagenmaterial kann beispielsweise eine 42%ige Ni-Stahl-Legierung
mit geringer Ausdehnung sein. Alternativ könnte die zweite Scheibe 14 aus
einem beliebigen geeigneten Lagenmaterial geformt und (mittels eines
beliebigen geeigneten Verfahrens, einschließlich Schweißen, Hartlöten (in
Verbindung mit einem nachfolgend beschriebenen separaten Schritt
zum Hartlöten
der ersten Scheibe 12 an die zweite Scheibe 14),
verschiedener Arten der Metallisierung, etc.) an einem kleinen Zusatzstück des Lagenmaterials
mit geringer Ausdehnung befestigt werden (nur in dem Bereich, in
dem der Kontaktierungsflecken 20 ausgeformt werden soll).
Die zweite Scheibe 14 wird vorzugsweise ähnlich wie
die erste Scheibe 12 durch Photoätzen ausgeformt, sie kann jedoch,
wie die erste Scheibe 12, durch jedes beliebige geeignete
Verfahren gebildet werden.
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Wie
vorstehend angegeben, kann nach dem Bilden der zweiten Scheibe 14 im
Schritt 102 der Kontaktierungsflecken 20 in einem
Schritt 101a ausgebildet werden.
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In
einem Schritt 103 wird ein Hartlötmaterial 40 zwischen
der ersten Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 angeordnet.
Wenn der Kontaktierungsflecken 20 bereits auf der ersten
Scheibe 12 ausgebildet ist, ist das Hartlötmaterial 20 eine
Hartlotlegierung mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als der Kontaktierungsflecken 20.
Wenn der Kontaktierungsflecken beispielsweise aus reinem Nickel
gebildet ist, das einen Schmelzpunkt von 1453°C hat, könnte das Hartlötmaterial 40 geeignetermaßen Kupfer
mit einem Schmelzpunkt von 1083 sein. Die Hartlöttemperatur bei einem nachfolgend
beschriebenen anschließenden
Hartlötschritt
könnte
dann beispielsweise zwischen 1150 und 1250°C betragen. Wenn andererseits
der Kontaktierungsflecken aus Kupfer gebildet ist, könnte das
Hartlötmaterial
z.B. stromloses Nickel (11%–12%
Platin) mit einem Schmelzpunkt von 880°C sein, was zu einem bevorzugten
Hartlöttemperaturbereich
zwischen 930 und 1030°C
führt.
Das Hartlötmaterial 40 wird
vorzugsweise selektiv auf die Innenfläche der zweiten Scheibe aufgebracht,
wie in 5 gezeigt. Es sind jedoch verschiedene andere Verfahren
zum Einbringen des Hartlötmaterials 40 zwischen
der ersten Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 vorgesehen.
Das Hartlötmaterial 40 kann beispielsweise
selektiv auf die Innenfläche
der zweiten Scheibe 14 aufgebracht werden. Ein weiteres Verfahren
zum Einbringen des Hartlötmaterials 40 besteht
darin, das Hartlötmaterial 40 in
Form einer geeignet gemusterten Folie einzuführen, die zwischen der ersten
Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 eingebracht
wird. Beispiele für
Folien, die geeignet sein können,
umfassen METGLAS® Brazing Foils (MBF – METGLAS® Hartlötfolien)
von Honeywell Electronic Materials (Sunnyvale, Kalifornien), welches
Material derzeit im Internet beschrieben ist, und zwar unter:
http://www.electronicmaterials.com/businesses/sem/amorph/page5_1_1_2.htm.
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In
einem Schritt 104 werden die erste Scheibe 12 und
die zweite Scheibe 14 zueinander ausgerichtet und ihre
Innenflächen
werden aneinander befestigt, wie in 6 gezeigt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
werden die erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 zusammengeklemmt,
wobei das Hartlötmaterial 40 dazwischen
angeordnet ist und wobei alle drei Teile ordnungsgemäß miteinander
ausgerichtet sind, um zu bewirken, dass das Hartlötmaterial
die erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 an
den gewünschten
Stellen kontaktiert.
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Gemäß einem
Schritt 105 wird die zusammengeklemmte Anordnung dann durch
ein beliebiges geeignetes Verfahren erwärmt, wie etwa Aufheizen der
Anordnung in einem Lötofen,
ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein. Die zusammengeklemmte Anordnung wird über einen ausreichenden Zeitraum auf
einen geeigneten Hartlöttemperaturbereich
erwärmt
(wie vorstehend besprochen), damit das Hartlötmaterial 40 schmilzt.
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In
einem zweiten Teil des Schritts 105 wird die zusammengeklemmte
Anordnung abgekühlt,
damit sich das Hartlötmaterial 40 verfestigen
kann. Die erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 werden miteinander
verlötet,
wodurch der laminierte Verteiler 10 hoher Integrität gebildet
wird, der Kanäle 42 aufweist,
die zwischen unter großem
Abstand zueinander angeordneten größeren Bohrungen 36 und
den relativ kleineren und unter engerem Abstand zueinander angeordneten Öffnungen 18 im
Gebiet des Kontaktierungsfleckens 20 eine Verbindung herstellen.
Jede der Nuten 28 in der ersten Scheibe 12 wirkt mit
einer entsprechenden der Nuten 38 in der zweiten Scheibe 14 zusammen
(zusammen mit dem angrenzenden Abschnitt des Hartlötmaterials 40 längs den Nuten 28 und 28),
um jeden der Kanäle 42 zu
bilden.
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Es
versteht sich, dass der Verteiler 10 auf jede geeignete
Art und Weise hergestellt werden kann. Es wurde beispielsweise in
Betracht gezogen, auch wenn dies nicht der Erfindung entspricht,
anstatt das Hartlötmaterial 40 vorzusehen
und die erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 miteinander
zu verlöten,
wie in den Schritten 104 und 105 beschrieben,
die erste Scheibe 12 und die zweite Scheibe 14 durch
Schweißen
oder durch mechanische Befestigungsmittel, wie etwa Schrauben oder
Nieten, zusammenzufügen.
Wenn eine aus einem solchen Befestigungsverfahren resultierende
Undichtigkeit zwischen den Kanälen 42 nicht
akzeptabel ist, ist es vorgesehen, dies auf herkömmliche Art und Weise zu beheben.
Es kann beispielsweise eine Dichtung mit geeignet darin ausgeformten Öffnungen
(entsprechend den Kanälen 42)
zwischen der ersten Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 vorgesehen
werden.
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Wie
vorstehend erwähnt,
steht bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
eine der Nuten 28, am zugehörigen Ende 32 und
an der Stelle 28A, mit zwei der Öffnungen 18 in Verbindung.
Da mehrere der Öffnungen 18 über eine
einzelne Nut 18 (Kanal 42) miteinander in Fluidverbindung
stehen, ist es sinnvoll, den Druck in der Nut 18 auf mehrere
Abschnitte des Bauteils zu verteilen, das am Kontaktierungsflecken 20 befestigt
ist (z.B. um im Mikroventil 19 einen Druckausgleich vorzusehen).
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Bezug
nehmend nunmehr auf 7 ist eine Ansicht einer alternativen
Ausführungsform
der zweiten Scheibe 14 dargestellt. Die Ansicht gemäß 7 ist
der Ansicht gemäß 4 ähnlich,
jedoch ist das Zentrum der Öffnung 18 in
der Außenfläche 16 der zweiten
Scheibe 14 vom inneren Ende 32' der Nut 38 versetzt.
Die Ansichten gemäß den 4 bis 7 sind
idealisierte Darstellungen der Lagen (der ersten Scheibe 12 und
zweiten Scheibe 14) des Verteilers 10 und zeigen
nicht die abgerundeten Ecken, die tatsächlich aus einem Ätzverfahren
resultieren. Das isotrope Photoätzverfahren,
das vorzugsweise zum Ausbilden der ersten Scheibe 12 und
der zweiten Scheibe 14 verwendet wird, ergibt tatsächlich abgerundete
Ecken. Wenn zwei Löcher
auf einander entgegengesetzten Seiten einer Lage zueinander versetzt
sind, wie in 7 gezeigt, ergibt sich normalerweise
tatsächlich
eine schräg
verlaufende Bohrung, wie in 8 gezeigt,
in der eine unter einem spitzen Winkel α zur Außenfläche 16 ausgebildete
Bohrung 18' dargestellt
ist. Diese nicht rechtwinklige Winkelbohrung 18' ist ein Konstruktionsmerkmal,
das dazu verwendet werden kann, dabei zu helfen, die Strömungsbehinderung
zu verringern oder Fluideintritts-/austrittswinkel im fertigen Verteiler 10 zu
steuern. Dies kann beispielsweise dabei hilfreich sein, Strömungskräfte auszugleichen,
die auf bewegliche Teile eines Mikroventils wirken, welches am Kontaktierungsflecken 20 des
Verteilers 10 angebracht ist. Selbstverständlich können, wenn
die Lagen des Verteilers 10 durch spanende Bearbeitungsverfahren gebildet
werden, wie etwa Bohren oder Stanzen, winkelige oder schräge Durchlässe durch
derartige Bearbeitungsverfahren oder andere geeignete Verfahren
geformt werden.
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Bezug
nehmend nunmehr auf 9 ist eine weitere alternative
Ausführungsform
des Verteilers gezeigt, die mit 10' bezeichnet ist. Anstelle zweier
Lagen bestehend aus der ersten Scheibe 12 und der zweiten
Scheibe 14 wie der Verteiler 10, weist der Verteiler 10' drei Lagen
auf, die eine erste Scheibe 68, eine zweite Scheibe 50 und
eine dritte Scheibe 60 umfassen, welche zwischen der ersten
Scheibe 68 und der zweiten Scheibe 50 angeordnet
ist. Der Verteiler 10' ist
mit einigen beispielhaften Merkmalen (deren Zweck nicht beschrieben
wird) dargestellt, die in ähnlicher
Art und Weise ausgebildet werden können wie die vorstehend in
Bezug auf den Verteiler 10 beschriebenen Merkmale, d.h.
sie werden vorzugsweise unter Verwendung eines isotropen Photoätzverfahrens
ausgebildet, um die einzelnen Lagen zu bilden, worauf ein Hartlötverfahren
zum Verbinden der Lagen miteinander folgt. Die zweite Scheibe 50 weist
beispielsweise eine Bohrung 52 auf, die darin durch Ätzen eines
kreisförmigen
Bereichs jeweils auf einer Innenfläche und einer Außenfläche derselben ausgeformt
wurde, so dass dort, wo die durch das Ätzverfahren ausgeformten Vertiefungen
aufeinander treffen, eine Durchgangsbohrung gebildet wird. Durch Ätzen der
Außenfläche der
zweiten Scheibe 50 wird eine Öffnung 54 gebildet,
die mit einer durch Ätzen
der Innenfläche
der zweiten Scheibe 50 ausgebildeten Nut 56 in
Verbindung steht, wobei dort, wo die durch Ätzen der Öffnung 54 ausgebildete
Vertiefung auf die Nut 56 trifft, eine Durchgangsbohrung gebildet
wird. Die Nut 56 steht an einem der Durchgangsbohrung zur Öffnung 54 entgegengesetzten Ende
mit einer sich quer dazu erstreckenden Nut 58 in Verbindung.
Jede der Nuten 56 und 58 wirkt mit einer flachen
Oberfläche
der dritten Scheibe 60 zusammen, um einen Kanal zu bilden.
Es versteht sich, dass die durch die Nuten 56 und 58 gebildeten
Kanäle
die Hälfte
der Querschnittsfläche
der Kanäle
aufweisen, die durch die zwei zusammenwirkenden Nuten in der ersten
Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 gebildet
werden, was für
bestimmte Anwendungen perfekt geeignet sein kann. Die dritte Scheibe 60 weist
eine darin ausgeformte längliche Öffnung 62 auf.
Die Öffnung 62 kann
beispielsweise durch Ätzen von
Nuten in einander gegenüberliegenden
Stellen auf jeder Außenfläche der
dritten Scheibe 60 gebildet werden, wobei dort, wo die
Nuten zusammentreffen, eine längliche
Durchgangsbohrung gebildet wird. Die dritte Scheibe 60 ist
außerdem
mit einem in ihrer Unterseite ausgebildeten Paar Nuten 64 und 66 (wie aus 9 ersichtlich)
und einer in ihrer Oberseite ausgeformten Nut 65 dargestellt.
Die Nut 65 erstreckt sich unter einem rechten Winkel zur
in der zweiten Scheibe 50 ausgebildeten Nut 56,
wobei dort, wo sich die Nut 56 und die Nut 65 überkreuzen, die
jeweiligen durch die Nuten 56 und 65 gebildeten
Kanäle
miteinander in Fluidverbindung stehen. Die erste Scheibe 68 weist
zwei Bohrungen 70 und 72 auf, die darin ähnlich der
Bohrung 52 in der zweiten Scheibe 50 ausgeformt
sind.
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Es
ist daher anhand des Verteilers 10' ersichtlich, dass dieselben Techniken,
die zum Bilden des Verteilers 10 verwendet wurden, zum
Bilden von Verteilern mit mehreren Schichten verwendet werden können (es
versteht sich, dass in der Tat Verteiler mit vier oder mehr Lagen,
wenn auch nicht dargestellt, unter Verwendung der derselben Techniken
gebildet werden können).
Es wird darauf hingewiesen, dass Lagen, die der dritten Scheibe 60 ähnlich sind
und auf beiden Seiten hartverlötet
werden sollen, möglicherweise
keine selektiven Plattiertechniken benötigen, vorausgesetzt, dass
eine Oberflächenschicht aus
Hartlötmaterial
in den Kanälen
akzeptabel ist. Die Verwendung von drei oder mehr Lagen ermöglicht eine
(im Vergleich zu dem Zwei-Schichten-Verteiler 10)
komplexere Anordnung der Durchlässe
und Verbindungen der Kanäle,
wie es für
bestimmte Bauteile (z.B. das Mikroventil 19) oder Bauteile
erforderlich sein kann, die an dem derart ausgebildeten Verteiler 10' angebracht
werden und damit in Fluidverbindung stehen sollen. Es wird ebenfalls
darauf hingewiesen, dass sowohl große (deren Dicke einer Lage
entspricht) als auch kleine (deren Dicke der Hälfte einer Lage entspricht)
Kanäle
erzeugt werden können.
Es können
tatsächlich
sehr große
Kanäle gebildet
werden, indem eine Nut halber Dicke in einer Lage ausgebildet wird,
die mit einer zugeordneten länglichen Öffnung, ähnlich der
länglichen Öffnung 62,
in einer oder mehreren Schichten des Mehr-Lagen-Verteilers ausgerichtet
ist und dieselbe Ausdehnung hat wie diese, wodurch ein Kanal gebildet
wird, dessen Dicke dem Anderthalbfachen (oder Zweieinhalbfachen,
etc.) der Dicke einer Lage entspricht. Selbstverständlich könnte eine
zweite Nut halber Dicke in einer Lage auf der entgegengesetzten
Seite der mittleren Lage (oder Lagen) ausgebildet werden, durch
die die längliche Öffnung verläuft, um
so einen Kanal zu bilden, der der zweifachen (oder dreifachen, etc.)
Dicke einer einzelnen Lage des Verteilers entspricht.
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Bezug
nehmend nochmals auf 11 kann, nach dem Zusammenfügen der
ersten Scheibe 12 und der zweiten Scheibe 14 zum Bilden
des Verteilers 10, sofern dies nicht wie vorstehend beschrieben bereits
zuvor geschehen ist, nun der Kontaktierungsflecken 20 auf
der Außenfläche 16 der
zweiten Scheibe 14 ausgeformt werden. Dies kann durch jedes
geeignete Verfahren im Schritt 101a, wie etwa selektives
Aufbringen von Kupfermaterial auf ausgewählte Abschnitte der Außenfläche 16,
durchgeführt
werden. Darüber
hinaus wird, wie vorstehend beschrieben, wenn der Anschlussblock 22 durch
Weichlöten am
Verteiler 10 angebracht werden soll, ein ge eigneter Anschlussblock-Kontaktierungsflecken
(nicht gezeigt) zusätzlich
auf der Außenfläche 16 an
der Stelle ausgebildet, an der der Anschlussblock 22 angebracht
werden soll.
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Ein
Schritt 106 und ein Schritt 107, die in 11 gezeigt
sind, sind fakultativ und nachfolgend beschrieben.
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In
einem Schritt 108 wird der Verteiler 10 an einem
Fluidkreislauf (nicht gezeigt) angebracht. Der Verteiler 10 kann
beispielsweise an einem Ventilblock eines elektrohydraulischen Bremssystems (nicht
gezeigt) angebracht werden. Der Ventilblock könnte z.B. mit einer flachen
Oberfläche
ausgebildet sein, an der der Verteiler 10 angebracht werden
soll. Fluidkanäle
im Ventilblock würden
in Öffnungen
enden, die durch die flache Oberfläche des Ventilblocks verlaufen
und so angebracht sind, dass sie spiegelbildlich zu den Bohrungen 36 in
der Außenfläche der ersten
Scheibe 12 angeordnet sind. Eine ringförmige Nut könnte um jede der Öffnungen
in der flachen Oberfläche
eingearbeitet werden, in die O-Ringe eingesetzt werden, um zwischen
der Unterseite der ringförmigen
Nut und dem Verteiler 10 zusammengedrückt zu werden, wenn der Verteiler 10 am
Ventilblock befestigt wird. Selbstverständlich kann jedes beliebige
geeignete Verfahren angewandt werden, um ein Auslaufen von Fluid
an dieser Grenzstelle zwischen den Bohrungen 36 und den
Kanälen
im Ventilblock zu verhindern, beispielsweise könnte eine Dichtung mit geeignet
ausgeformten Öffnungen
die ringförmigen
Nuten und O-Ringe bei gewissen Anwendungen ersetzen. Mit Gewinde
versehene Aussparungen (nicht gezeigt), die in der flachen Oberfläche spiegelbildlich
zu den Anschlussblock-Befestigungsbohrungen 24 und den
Verteiler-Befestigungsbohrungen 26 ausgeformt
sind, welche in der Außenfläche der
ersten Scheibe 12 ausgebildet sind, könnten vorgesehen werden, um
mit Gewinde versehene Befestigungsmittel aufzunehmen, die sich durch
die Bohrungen 24, 26 erstrecken, um den Verteiler 10 an der
flachen Oberfläche
des Ventilblocks und den Anschlussblock 22 am Verteiler 10 zu
befestigen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein
Bestückungsautomat
(von der bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendeten
Art) dazu verwendet, den Verteiler 10 auf der flachen Oberfläche zu platzieren,
an der der Verteiler 10 angebracht wird. Vorzugsweise befestigt
ein Automat den Verteiler 10 an der flachen Oberfläche (z.B.
unter Verwendung von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln
oder eines beliebigen anderen geeigneten Verfahrens, wie etwa Befestigen
des Verteilers 10 an der flachen Oberfläche durch Klemmen, Schweißen, Verkerben
oder Formen der Ränder
einer Aussparung, in der der Verteiler 10 montiert wird,
Anbringen weiterer Bauteile, deren Wirkung darin besteht, den Verteiler 10 in
Stellung zu halten, etc.).
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Vorzugsweise
wird, im Schritt 106 vor dem Schritt 108, das
am Verteiler 10 zu befestigende Bauteil (z.B. das Mikroventil 19)
unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens und beliebiger
geeigneter Bauteile angebracht. Wenn das Bauteil (z.B. das Mikroventil 19)
durch Weichlöten
am Kontaktierungsflecken 20 angebracht werden soll, wird
auf den Kontaktierungsflecken 20 Weichlot aufgebracht.
Dies kann auf jede beliebige geeignete Art und Weise durchgeführt werden.
Die Lötpaste
kann beispielsweise durch Siebdruck auf den Bereich des Kontaktierungsfleckens 20 aufgebracht
werden. Ein weiteres Verfahren, das zum Aufbringen des Weichlots
auf den Kontaktierungsflecken 20 vorgesehen ist, besteht
darin, das Weichlot selektiv durch Plattieren auf das Gebiet des
Kontaktierungsfleckens aufzubringen. Ein Weichlotvorformling kann
dazu verwendet werden, das Weichlot auf der gewünschten Stelle des Kontaktierungsfleckens 20 zu
verteilen. Das Bauteil (z.B. das Mikroventil 19) wird dann
durch Weichlöten
am Verteiler 10 angebracht. Das Mikroventil 19 kann
beispielsweise aus einem Siliziumchip geformt sein und ein darauf
aufgedampftes geeignetes weichlötbares
Metall umfassen, wie etwa Kupfer. Das Mikroventil 19 kann
somit mit einer Kontaktierungsfläche
aus Kupfer (oder einem anderen geeigneten Material) versehen sein,
die durch Weichlöten am
Kontaktierungsflecken 20 angebracht werden kann, um das
Mikroventil 19 am Verteiler 10 zu befestigen.
Darüber
hinaus kann, wenn der Anschlussblock 22 durch Weichlöten am Verteiler 10 angebracht
werden soll, der Anschlussblock 22 durch Weichlöten am Anschlussblock-Kontaktierungsflecken
angebracht werden. Selbstverständlich
kann, wie vorstehend beschrieben, jede beliebige geeignete Anordnung
verwendet werden, um den Anschlussblock 22 am Verteiler 10 zu
befestigen, sofern überhaupt
ein Anschlussblock 22 verwendet werden soll. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden Automaten der bei der Herstellung von integrierten
Schaltungen verwendeten Art dazu verwendet, das Bauteil (z.B. das
Mikroventil 19) auf dem Kontaktierungsflecken 20 und
den Anschlussblock 22 auf dem Anschlussblock-Kontaktierungsflecken zu
platzieren sowie das Bauteil am Kontaktierungsflecken 20 und
den Anschlussblock 22 am Anschlussblock-Kontaktierungsflecken
durch Weichlöten
zu befestigen.
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Bezug
nehmend nunmehr auf 10 ist eine Materiallage 74 gezeigt,
aus der eine Mehrzahl an zweiten Scheiben 14 gebildet wird.
Jede der Scheiben 12, 14, 50, 60 und 68 wird
vorzugsweise gleichzeitig mit einer Mehrzahl der anderen Scheiben 12, 14, 50, 60 bzw. 68 durch
isotropes Photoätzen
der gesamten Materiallage 74 auf einmal gebildet. Selbstverständlich können, wenn
andere Verfahren zum Bilden der Scheiben 14 verwendet werden,
wie etwa Schneiden mittels eines Lasers, die Schei ben 14 auch
nacheinander ausgeformt werden. Jede der zweiten Scheiben 14 ist
vom Rest der Materiallage 74 durch einen sich umfangsseitig
erstreckenden Schlitz 76 getrennt, bis auf zwei schmale
Materialstreifen 78, die die einander entgegengesetzten
Enden einer jeden der zweiten Scheiben 14 am Rest der Materiallage 74 befestigen.
Mehrere Fixierlöcher 82 sind
ebenfalls in der Materiallage 74 ausgeformt. Wenn erwünscht, können Identifizierungsangaben, wie
etwa Teilenummern, Chargennummer, etc. an einer zweckmäßigen Stelle
wie etwa dem Bereich 84 in die Materiallage 74 geätzt (oder
anderweitig darin ausgebildet) werden.
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Die
gesamte Materiallage 74 kann wie vorstehend in Bezug auf
die einzelne zweite Scheibe 14 beschrieben bearbeitet werden,
einschließlich
des gleichzeitigen Ausbildens eines Kontaktierungsfleckens 20 auf
jeder der zweiten Scheiben 14. In ähnlicher Weise könnte auf
eine Materiallage, aus der eine Mehrzahl erster Scheiben 12 (nicht
gezeigt) gebildet wird, an einer jeweils gewünschten Stelle auf jede der
ersten Scheiben 12 gleichzeitig etwas Hartlötmaterial 40 aufgebracht
werden. Dann kann als Teil des vorstehend beschriebenen Schritts 104 die Materiallage,
in der die ersten Scheiben 12 ausgeformt sind, auf Fixierstifte
(nicht gezeigt) einer Ausricht-Spannvorrichtung
(nicht gezeigt) gesetzt werden, welche Stifte sich durch die in
der Materiallage ausgebildeten Fixierlöcher (die den Fixierlöchern 82 ähnlich sind)
erstrecken, um die Materiallage in Bezug auf die Ausricht-Spannvorrichtung
exakt auszurichten. Auf diese Weise wird jede der darauf befindlichen
ersten Scheiben 12 in Bezug auf die Ausricht-Spannvorrichtung
exakt ausgerichtet. Als nächstes
kann die Materiallage 74, in der die zweiten Scheiben 14 ausgeformt
sind, auf dieselben Fixierstifte gesetzt werden, welche Stifte sich
durch die in der Materiallage 74 ausgeformten Fixierlöcher 82 erstrecken,
um die Materiallage 74 in Bezug auf die Ausricht-Spannvorrichtung
präzise
auszurichten. Auf diese Weise wird jede der darauf befindlichen
zweiten Scheiben 14 in Bezug auf die Ausricht-Spannvorrichtung
und auf eine jeweilige der ersten Scheiben 12 präzise ausgerichtet.
Wenn kein Hartlötmaterial auf
die die ersten Scheiben 12 enthaltende Materiallage aufgebracht
ist, könnte
Hartlötmaterial
in Form einer Folienlage (oder eines Vorformlings) mit darin ausgeformten
geeigneten Fixierlöchern
auf dieselben Fixierstifte gesetzt werden, welche Stifte sich durch
die Fixierlöcher
erstrecken, um das Hartlötmaterial,
die Ausricht-Spannvorrichtung, die ersten Scheiben 12 und
die zweiten Scheiben 14 der Materiallage 74, die
anschließend
auf die Fixierstifte gesetzt wird, präzise miteinander auszurichten.
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Wenn
alle Laminatschichten des zu bauenden Verteilers auf die Fixierstifte
gesetzt worden sind, kann der Stapel aus Materiallagen zusammengeklemmt,
erwärmt
und dann abgekühlt
werden, entsprechend Schritt 105, um die Laminatschichten durch
Hartlöten
miteinander zu verbinden und dadurch eine Mehrzahl der Verteiler 10 aus zubilden. Die
Materiallage 74 und andere durch Hartlöten daran angebrachte Materiallagen
sind vorzugsweise so bemessen, dass eine Handhabung durch vorhandene
Automaten (etwa Bestückungsautomaten),
die bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet werden,
möglich
ist. Nachdem die Materiallagen durch Hartlöten miteinander verbunden worden sind,
können
vorzugsweise im Schritt 106 die an jedem der Verteiler 10 zu
befestigenden Bauteile (z.B. das Mikroventil 19) unter
Verwendung von Automaten durch Weichlöten an dem jeweiligen Kontaktierungsflecken 20 eines
jeden der Verteiler 10 befestigt werden.
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In
einem Schritt 107 wird jeder der fertigen Verteiler 10 aus
der Materiallage 74 und den anderen Materiallagen, welche
die anderen Lagen des Verteilers bilden, durch Zerbrechen der Materialstreifen 78 (und ähnlicher
Materialstreifen in den anderen Materiallagen) herausgelöst. Dies
wird bevorzugt durch einen Automaten, etwa einen Bestückungsautomaten, durchgeführt, der
im Schritt 108 den herausgelösten Verteiler 10 in
Stellung bringt, um ihn an einem Fluidkreislauf anzubringen.
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Es
wird davon ausgegangen, dass jeder der derart ausgebildete Verteiler 10 an
einer geeigneten Stelle im Herstellungsverfahren, etwa nach den Schritten 105, 106, 107 oder 108,
durch Automaten auf Undichtigkeit oder Verstopfungen überprüft werden
kann.
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Zusammenfassend
sieht diese Anmeldung eine neuartige Möglichkeit zum Verbinden von
sehr kleinen Öffnungen
in einem Mikroventil mit einem größeren Pumpenmotorblock vor,
und zwar in einer sehr kleinen Baugruppe. Kanäle können in verschiedenen Schichten
verlaufen, so dass sie einander kreuzen. Das Photoätzen sieht
gegenüber
Presslingen erhebliche Verfahrensvorteile vor: es kann bis zur Hälfte geätzt werden,
es treten keine Bearbeitungsspannungen oder -grate auf, es können fertige Lagen
mehrer Ventilteile bearbeitet und durch Hartlöten miteinander verbunden werden,
was ein Weichlöten
der Ventile auf die Lage aus hartgelöteten Verteileranordnungen
durch Bestückungsautomaten
ermöglicht.
Es sind verschiedene Hartlötvarianten
beschrieben.
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Gemäß den Vorgaben
der Patentgesetze wurden die Grundlagen und die Betriebsweise der Erfindung
anhand ihrer bevorzugten Ausführungsform
erläutert
und dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch
auf andere Art und Weise als spezifisch ausgeführt und dargestellt in die Praxis
umgesetzt werden kann, ohne von ihrem Schutzumfang, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert,
abzuweichen.