微机电系统控制阀以及控制敏感流体的方法
【专利说明】微机电系统控制阀以及控制敏感流体的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求主张申请号为62/072,508，申请日期为2014年10月30日的美国临时申请的权益，其公开内容通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003]—般来说，本发明涉及如下专利所描述和用【附图说明】的一般类型的微阀:专利号为7 ,210 ,502，7 ,803,281，8,011,388 ,8,113,482和8,156 ,962的美国专利以及申请号为2007/0172362,2007/0251586,2008/0042084,2009/0123300,2010/0012195,2010/0084031,2011/0127455,2012/0000550,2012/0145252,2012/0140416,2012/0295371，和2012/0299129的美国公开专利申请。所有这些专利和专利申请，其公开内容通过引用并入本文。特别的是，本发明涉及一种包括微阀的阀组件，所述微阀用作第一阶段以控制用以调节流经的绝缘流体流动的第二阶段阀的操作。
[0004]MEMS(微机电系统)是一类系统，其体积小，具有一些特征或间隙，尺寸在测微器的范围内或更小(即，小于大约10微米)。这些系统既有电学部件也有机械部件。术语“微机加工”普遍被理解为MEMS设备三维结构和移动部件的生产。MEMS起初是采用改良的集成电路(即，计算机芯片)制造技术(例如化学腐蚀)和材料(例如硅半导体材料)微机加工非常小的机械设备。今天可以使用的微机加工技术和材料变得更多。
[0005]本申请中可能用到的术语“MEMS设备”指一种设备，其包括微机加工元件，所述元件具有一些特征或间隙，尺寸在测微器范围内或更小(即，小于大约10微米)。应该注意的是，如果MEMS设备中包含了非微机加工部件，这些非微机加工部件可以是微机加工部件或者标准大小(即，更大)部件。
[0006]类似地，本申请中可能用到的术语“微阀”指一种阀，具有一些特征或间隙，尺寸在微米范围内或更小(即，小于大约10微米)，因而从定义上来说至少部分地通过微机加工形成。本申请中可能用到的术语“微阀设备”指一种设备，其包括微阀，并可以包括其它部件。应该注意的是如果微阀设备中包含了非微阀的部件，这些非微阀的部件可以是微机加工部件或者标准大小(即，更大)部件。
[0007]本申请中用到的术语“MEMS包装”可以被理解成指一种设备，其包括微机加工部件，并可以包括其它可以是微机加工部件或者标准大小的部件。“MEMS流体包装”可以被理解成包括流体通道的MEMS包装。本申请中用到的术语“MEMS电流体包装”可以被理解成包括流体通道和可以是微机加工部件的电活性部件的MEMS包装。本申请中用到的术语“MEMS包装平台”可以被理解成MEMS设备可以安装在其上的界面部件或元件组件，通过界面部件或元件组件MEMS设备能与外部系统接合。
[0008]已经成功使用一般类型的微阀控制流经的各种流体的流动。然而，人们发现使用一般类型的微阀很难控制流经的某些其它流体的流动。因此，提供这样一种微阀的改良结构，所述微阀用作第一阶段以控制用以调节流经的绝缘流体流动的第二阶段阀的操作是人们所期望的。
【发明内容】
[0009]本发明涉及一种包括微阀的改良的阀组件，所述微阀用作第一阶段以控制用以调节流经阀组件的绝缘流体流动的第二阶段阀的操作。所述改良阀组件被配置以调节流经的绝缘流体的流动，所述阀组件包括:配置以控制流经第一流体电路的第一流体流动的第一阀阶段，以及配置以控制流经第二流体电路的第二流体流动的第二阀阶段。所述第一阀阶段连接至所述第二阀阶段使得所述第一流体作用于所述第二阀阶段以使所述第二阀阶段在打开位置和关闭位置之间移动。流经所述第二阀阶段的所述第二流体与流经所述第一阀阶段的所述第一流体绝缘。
[0010]本领域技术人员通过阅读优选实施例的以下详细说明并参考说明书附图可以了解本发明的方方面面。
【附图说明】
[0011]图1为根据本发明用以调节流经的绝缘流体的流动的阀组件的正视图；
[0012]图2为如图1所示的用以调节绝缘流体的流动的阀组件的交替正视图；
[0013]图3为沿图1中3-3线截取的剖面正视图；
[0014]图4为沿图2中4-4线截取的剖面正视图；
[0015]图5为图1-4中示出的阀组件的分解剖面正视图；
[0016]图6为图3和4中示出的活塞的放大剖面图；
[0017]图7为图3和4中示出的隔膜的放大剖面图；
[0018]图8为具有覆盖板，中间板，和基板的已知微阀的分解透视图；
[0019]图9为图8所示的已知组装微阀的透视图；
[0020]图10为图8和9所示的覆盖板内表面的顶部平面图；
[0021 ]图11为图8和9所示的中间板的顶部平面图；
[0022]图12为图8和9所示的基板的内表面的顶部平面图。
【具体实施方式】
[0023]参考说明书附图，图1-5示出了一种阀组件，一般用附图标记10来指代，根据本发明用以调节流经的绝缘流体的流动。阀组件10包括第一阀阶段20，连接体60，以及第二阀阶段70。第一阀阶段20包括MEMS模块21，MEMS模块21具有支撑于其上的微阀22或其它MEMS设备。如图3和4所示，第一阀阶段20和第二阀阶段70支撑在连接体60上以形成阀组件10。
[0024]第一阀阶段20具有第一端20a和第二端20b，大体上呈圆柱形。电连接器24由第一阀阶段20的第二端20b向外延伸。第一 O形环26安装于形成于第一阀阶段20外表面的第一圆周槽28中，第二O形环27安装于形成于第一阀阶段20外表面一部分的第二圆周槽30中。
[0025]第一阀阶段20的第一端20a限定了歧管32，第二端20b包括圆周上延伸的凸缘34并在其中具有一个大体上圆柱形状的空腔36。微阀22通过适合的方法例如焊接被安装于歧管32ο
[0026]第一流体通道38由形成于第一阀阶段20外表面的第一开口 38a径向延伸并纵向延伸至微阀22的第一流体口。第二流体通道40，如图4所示，由形成于第一阀阶段20外表面的第二开口40a径向延伸并纵向延伸至微阀22的第二流体口。第三流体通道42由形成于第一阀阶段20外表面的第三开口 42a径向延伸并纵向延伸至微阀22的第三流体口。
[0027]用于例如传统抽头连接器的电连接器24的安装环44安装于第一阀阶段20第二端20b的空腔36内。所述安装环44可以通过任何期望的方式，如卡扣布置方式或是螺纹连接的方式安装于第一阀阶段20第二端20b的空腔36内。电连接器24包括连接体24a和由此延伸的电线46。电线46将第一阀阶段20连接至电源(未示出)。
[0028]一个或多个纵向延伸的电气通道48通过空腔36和歧管32之间的第一阀阶段20形成。电气通道48被配置以接收电线50。连接电线52在微阀22上的接合焊盘(bond pad)和电线50之间延伸。电线46也连接至电线50。
[0029]大体上呈杯形的盖54附接到第一阀阶段20第一端20a的外表面。盖54包括至少一个开口 54a，所述开口 54a限定用以流经第一阀阶段20的流体的流动路径。盖54的内部限定了在其内部安装微阀22的空腔55。盖54可以通过任何期望的方式如压接或螺纹连接方式安装于第一阀阶段20第一端20a。附图所示的第一阀阶段20和盖54优先由钢形成。或者，第一阀阶段20和盖54可以由任何期望的金