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Dokumentenidentifikation DE60115554T2 24.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001180604
Titel Laminierter Verteilerblock eines Mikroventils
Anmelder Kelsey-Hayes Co., Livonia, Mich., US
Erfinder Barron, Richard J., Ann Arbor, Michigan 48105, US
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60115554
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.07.2001
EP-Aktenzeichen 011176880
EP-Offenlegungsdatum 20.02.2002
EP date of grant 07.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse F15C 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein mikroelektromechanische Systeme und insbesondere einen Verteiler zum Verteilen eines Fluids an ein und von einem Mikroventil.

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.

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 Stellung in die vollständig geöffnete Stellung bewegt, wird dem Fluid mehr und mehr erlaubt, zwischen den Fluiddurchlässen zu strömen.

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.

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.

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.

Das US-Patent Nr. 5,683,828 beschreibt die Konstruktion einer Wasserstoff-/Sauerstoff-Brennstoffzelle, die Elektrodenmembranbaugruppen und Reaktantgaszonen umschließt.

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

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.

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.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Zwei-Lagen-Verteilers.

2 ist eine Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten Verteilers.

3 ist eine Draufsicht einer ersten Scheibe, die den Verteiler gemäß den 1 und 2 bildet,

4 ist eine Explosionsdarstellung längs der Linie 4-4 aus 3.

5 ist eine der 4 ähnliche Darstellung, die jedoch eine zweite Scheibe mit einem selektiv aufgebrachten Kupferüberzug zeigt.

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.

7 ist eine der 5 ähnliche Darstellung, die jedoch einen ersten Schritt beim Bilden winkeliger Durchlässe im Verteiler zeigt.

8 ist eine der 7 ähnliche Darstellung, die jedoch einen zweiten Schritt beim Bilden winkeliger Durchlässe im Verteiler zeigt.

9 ist eine der 6 ähnliche Darstellung, die jedoch einen 3-Lagen-Verteiler zeigt.

10 ist eine Draufsicht einer Lage, aus der eine Mehrzahl erster Scheiben gebildet wird.

11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen des Verteilers darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

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.

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.

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.

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.

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 einer der Öffnungen zu einem Durchlass fließen, der einer anderen Öffnung 18 zugeordnet ist.

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.

Wie vorstehend angegeben, kann nach dem Bilden der zweiten Scheibe 14 im Schritt 102 der Kontaktierungsflecken 20 in einem Schritt 101a ausgebildet werden.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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 &agr; 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.

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.

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.

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 geeigneter Anschlussblock-Kontaktierungsflecken (nicht gezeigt) zusätzlich auf der Außenfläche 16 an der Stelle ausgebildet, an der der Anschlussblock 22 angebracht werden soll.

Ein Schritt 106 und ein Schritt 107, die in 11 gezeigt sind, sind fakultativ und nachfolgend beschrieben.

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.).

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.

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 Scheiben 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.

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.

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 auszubilden. 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.

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.

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.

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.

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.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Bilden eines Verteilers (10), mit den Schritten:

    a) Bilden einer ersten Scheibe (12) aus einer ersten Materiallage durch Ätzen und/oder Pressen und/oder spanendes Bearbeiten und/oder Stanzen und/oder Bohren und/oder Fräsen,

    b) Bilden einer zweiten Scheibe (14) aus einer zweiten Materiallage durch Ätzen und/oder Pressen und/oder spanendes Bearbeiten und/oder Stanzen und/oder Bohren und/oder Fräsen,

    c) Bilden eines Kontaktierungsfleckens (20) auf einer Außenfläche (16) der zweiten Scheibe (14), wobei der Kontaktierungsflecken (20) eine erste Schmelztemperatur aufweist,

    d) Anordnen eines Hartlötmaterials (40) zwischen der ersten Scheibe (12) und der zweiten Scheibe (14), wobei das Lötmaterial (40) eine zweite Schmelztemperatur kleiner als die erste Schmelztemperatur aufweist,

    e) Aufheizen der ersten Scheibe (12), der zweiten Scheibe (14), des Kontaktierungsfleckens (20) und des Lötmaterials (40) auf eine Temperatur oberhalb der zweiten Schmelztemperatur und unterhalb der ersten Schmelztemperatur, bis das Lötmaterial (40) schmilzt, und

    f) Abkühlen der ersten Scheibe (12), der zweiten Scheibe (14), des Kontaktierungsfleckens (20) und des Lötmaterials (40), um die erste Scheibe mit der zweiten Scheibe zu verlöten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schritt g des Befestigens eines Mikroventils (19) an der ersten Scheibe (12).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach dem Schritt d einen Schritt d1 des Zusammenklemmens der ersten Scheibe (12), der zweiten Scheibe (14) und des Lötmaterials (40).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Lötmaterial (40) die Form einer Folienlage hat.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Scheibe (12) eine einer Mehrzahl von in einer ersten Materiallage gebildeter erster Scheiben ist und die zweite Scheibe (14) eine einer Mehrzahl von in einer zweiten Materiallage gebildeter zweiter Scheiben ist, ferner umfassend nach dem Schritt b einen Schritt b1 des Ausrichtens der ersten Materiallage in einer Ausricht-Spannvorrichtung, nach dem Schritt d einen Schritt d1 des Ausrichtens eines Lötmaterials (40) in der Ausricht-Spannvorrichtung auf der ersten Materiallage, und nach dem Schritt d1 einen Schritt d2 des Ausrichtens der zweiten Materiallage in der Ausricht-Spannvorrichtung auf dem Lötmaterial.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Lötmaterial (40) in Gestalt einer Folienlage oder eines Vorformlings bereitgestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während der Bildung der zweiten Scheibe im Schritt b eine Öffnung (18) in der Außenfläche (16) der zweiten Scheibe (14) gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach dem Schritt feinen Schritt g des Befestigens eines Bauteils an dem Kontaktierungsflecken (20).
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach dem Schritt feinen Schritt g des Befestigens eines Mikroventils (19) an dem Kontaktierungsflecken (20).
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Befestigungsart an dem Kontaktierungsflecken (20) Weichlöten ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Scheibe (12) eine einer Mehrzahl von in einer ersten Materiallage gebildeter erster Scheiben ist und die zweite Scheibe (14) eine einer Mehrzahl von in einer zweiten Materiallage gebildeter zweiter Scheiben ist, wobei jede der ersten Scheiben an einer zugehörigen der zweiten Scheiben befestigt wird, um eine Mehrzahl laminierter Verteiler zu bilden, wobei das Verfahren ferner nach dem Schritt feinen Schritt g des Lösens eines Verteilers aus der Mehrzahl von Verteilern aus der ersten Materiallage und der zweiten Materiallage umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Scheibe (12) eine einer Mehrzahl von in einer ersten Materiallage gebildeter erster Scheiben ist und die zweite Scheibe (14) eine einer Mehrzahl von in einer zweiten Materiallage gebildeter zweiter Scheiben ist, wobei jede der ersten Scheiben an einer zugehörigen der zweiten Scheiben befestigt wird, um eine Mehrzahl laminierter Verteiler zu bilden, wobei das Verfahren ferner nach dem Schritt b einen Schritt x des Bildens einer Mehrzahl von Kontaktierungsflecken (20) auf der zweiten Materiallage umfasst, so dass ein entsprechender der Kontaktierungsflecken an jeder der zweiten Scheiben befestigt wird, und umfassend nach den Schritten f und x einen Schritt y des Befestigens eines entsprechenden einer Mehrzahl von Bauteilen an dem Kontaktierungsflecken.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend nach dem Schritt x einen Schritt g des Lösens eines Verteilers der Mehrzahl von Verteilern aus der ersten Materiallage und der zweiten Materiallage.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend nach dem Schritt g einen Schritt h des Anbringens des gelösten Verteilers in einem Fluidkreislauf.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt a einschließt das Bilden einer Bohrung (36) durch die Scheibe (12) durch gleichzeitiges Ätzen von Bereichen auf entgegengesetzten Seiten der ersten Scheibe.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die entgegengesetzten Ätzbereiche versetzt sind, so dass die Bohrung (36) sich auf einer Achse befindet, welche nicht rechtwinklig zu den entgegengesetzten Seiten der ersten Scheibe (12) ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt a einschließt das Ätzen einer Nut (28) auf einer Fläche der ersten Scheibe (12) und der Schritt b einschließt das Ätzen einer entsprechenden Nut (38) auf einer Fläche der zweiten Scheibe (14), wodurch durch das Zusammenwirken der ersten Nut (28) in der ersten Scheibe und der zweiten Nut (38) in der zweiten Scheibe ein Kanal gebildet wird, wenn die erste (12) und zweite Platte (14) im Schritt f miteinander hartverlötet werden.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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