DE9209402U1 - Microminiaturized, electrostatically operated diaphragm pump - Google Patents

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Mikrominiaturisierte, elektrostatisch betriebeneMicrominiaturized, electrostatically operated MikromembranpumpeMicro diaphragm pump BeschreibungDescription

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrominiaturisierte, elektrostatisch betriebene Mikromembranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a microminiaturized, electrostatically operated micro-diaphragm pump according to the preamble of claim 1.

Es sind bereits eine Reihe von mikrominiaturisierten Membranpumpen bekannt. In der Fachveröffentlichung F.CM. van de Pol, H.T.G. van Lintel, M. Elwsenspoek and J.H.J. Fluitman "A Thermo-pneumatic Micropump Based on Micro-Engineering Techniques", Sensors and Actuators, A21-A23 (1990) S. 198-202 ist eine thermopneumatisch angetriebene Mikromembranpumpe beschrieben. Die Realisierung eines solchen Antriebes ist sehr aufwendig.A number of micro-miniaturized membrane pumps are already known. In the specialist publication F.CM. van de Pol, H.T.G. van Lintel, M. Elwsenspoek and J.H.J. Fluitman "A Thermo-pneumatic Micropump Based on Micro-Engineering Techniques", Sensors and Actuators, A21-A23 (1990) pp. 198-202 a thermo-pneumatically driven micro membrane pump is described. The realization of such a drive is very complex.

Piezoelektrisch angetriebene Membranpumpen sind in den Fachveröffentlichungen F.CM. van de Pol, H.T.G. van Lintel, S. Bouwstra, "A Piezoelektric Micropump Based on Micromachining of Silicon", Sensors and Actuators, 19 (1988) S.153-167 und M.Esashi, S.Shoji and A.Nakano,"Normally close Microvalve and Micropump", Sensors and Actuators,20 (1989), 163-169 näher erläutert.Piezoelectrically driven diaphragm pumps are explained in more detail in the specialist publications F.CM. van de Pol, H.T.G. van Lintel, S. Bouwstra, "A Piezoelectric Micropump Based on Micromachining of Silicon", Sensors and Actuators, 19 (1988) pp.153-167 and M.Esashi, S.Shoji and A.Nakano,"Normally close Microvalve and Micropump", Sensors and Actuators,20 (1989), 163-169.

Die Realisierung dieser Antriebe enthält Herstellungsschritte, die nicht zu den Standardtechnologieschritten der Halbleitertechnologie gehören, wie beispielsweise das Aufkleben eines Piezofilms oder eines Piezostacks, so daß die Herstellungskosten hoch sind.The realization of these drives includes manufacturing steps that are not part of the standard technology steps of semiconductor technology, such as gluing a piezo film or a piezo stack, so that the manufacturing costs are high.

Aus der EP-Al-03 92 978 ist bereits eine mikrominiaturisierbare Membranpumpe bekannt, die eine äußere Membrane hat, welche durch ein Piezoelement deformierbar ist. Eine innereA microminiaturizable diaphragm pump is already known from EP-Al-03 92 978, which has an outer diaphragm that can be deformed by a piezo element. An inner

Pumpkammer der Mikropumpe ist durch eine Trennwand unterteilt, innerhalb der Ventilstrukturen angeordnet sind. Die Ventilstrukturen sind Bestandteil von Anschlägen, die die Bewegung der Membran gegenüber der Trennwand bzw. gegenüber dem restlichen Pumpenkörper zur Festlegung einer pro Pumpzyklus konstanten Pumpmenge begrenzen.The pumping chamber of the micropump is divided by a partition wall within which valve structures are arranged. The valve structures are part of stops that limit the movement of the membrane relative to the partition wall or relative to the rest of the pump body in order to establish a constant pumping quantity per pumping cycle.

Aus der WO 90/15929 ist eine weitere Mikropumpe bekannt, die der soeben gewürdigten Mikropumpe von ihrer Struktur her weitgehend entspricht.Another micropump is known from WO 90/15929, which largely corresponds in structure to the micropump just mentioned.

Aus der DE 40 06 152 Al ist eine Mikropumpe mit einem ersten Pumpenkörper und einem einen Membranbereich aufweisenden zweiten Pumpenkörper, die jeweils elektrisch leitfähige Elektrodenbereiche aufweisen, welche mit einer Spannungsquelle verbindbar und elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die beiden Pumpenkörper einen an den Membranbereich angrenzenden Pumpenraum miteinander festlegen, bekannt. Die Beaufschlagung der zu pumpenden Flüssigkeit mit einem elektrischen Feld ist in manchen Fällen unerwünscht.From DE 40 06 152 A1, a micropump is known with a first pump body and a second pump body having a membrane area, each of which has electrically conductive electrode areas that can be connected to a voltage source and are electrically insulated from one another, the two pump bodies defining a pump chamber adjacent to the membrane area. The application of an electric field to the liquid to be pumped is undesirable in some cases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mikrominiaturisierte Mikromembranpumpe der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben Gattung zu schaffen, bei der die zu pumpende Flüssigkeit nicht oder nur in geringem Maße mit einem elektrischen Feld beaufschlagt wird.The invention is based on the object of creating a microminiaturized micro diaphragm pump of the type specified in the preamble of claim 1, in which the liquid to be pumped is not or only to a small extent exposed to an electric field.

Diese Aufgabe wird bei einer mikrominiaturisierten Mikromembranpumpe der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art durch die im Kennzeichen dieses Anspruches genannten Merkmale gelöst.This object is achieved in a microminiaturized micro diaphragm pump of the type specified in the preamble of claim 1 by the features specified in the characterizing part of this claim.

Im Rahmen der Erfindung wird ein neuartiges elektrostatisches Antriebsprinzip für mikrominiaturisierte Membranpumpen angegeben, das sich durch einen äußerst einfachen Aufbau auszeichnet und sich mit den gängigen Methoden der Halbleitertechnologie realisieren läßt.The invention provides a novel electrostatic drive principle for microminiaturized diaphragm pumps, which is characterized by an extremely simple structure and can be implemented using common semiconductor technology methods.

Bei der erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe wird vermieden, daß das zu pumpende Medium der Wirkung des zum Antrieb notwendigen elektrostatischen Feld ausgesetzt ist, so daß die erfindungsgemäße Mikromembranpumpe auch für den Einsatz zur Dosierung von Medikamenten verwendet werden kann, die unter Einwirkung von elektrostatischen Feldern dissoziieren.The micro-membrane pump according to the invention avoids the medium to be pumped being exposed to the effect of the electrostatic field required for driving it, so that the micro-membrane pump according to the invention can also be used for dosing medications that dissociate under the influence of electrostatic fields.

Die Mikromembranpumpe ist dabei sowohl in der Lage, Flüssigkeiten und/oder Gase zu transportieren, als auch bei verschwindendem Durchfluß einen hydrostatischen Druck zu erzeugen.The micro diaphragm pump is able to transport liquids and/or gases as well as to generate hydrostatic pressure when the flow rate disappears.

Die Mikromembranpumpe nach der Erfindung läßt sich, was einen großen Vorteil darstellt, mit den bekannten Methoden der Halbleitertechnik herstellen. Ein weiterer Vorteil bei der Mikromembranpumpe nach der Erfindung besteht darin, daß sie zur Förderung von Fluiden beliebiger Leitfähigkeit eingesetzt werden kann.The micro-membrane pump according to the invention can be manufactured using the known methods of semiconductor technology, which represents a great advantage. A further advantage of the micro-membrane pump according to the invention is that it can be used to pump fluids of any conductivity.

Typische Einsatzgebiete der Mikromembranpumpe nach der Erfindung sind zum Beispiel das genaue Dosieren von Flüssigkeiten im Mikroliter- bzw. Sub- Mikroliter-Bereich in der Medizin oder auf technischen Gebieten, wie zum Beispiel im Maschinenbau.Typical areas of application for the micro-diaphragm pump according to the invention are, for example, the precise dosing of liquids in the microliter or sub-microliter range in medicine or in technical fields, such as in mechanical engineering.

Erfindungsgemäß umfaßt die Mikromembranpumpe einen Hohlraum, der durch die beiden Pumpenkörper definiert wird und an den Membranbereich angrenzt, welcher mit einem von dem zu pumpenden Fluid räumlich getrennten Fluidmedium gefüllt ist.. Vorzugsweise weist der Hohlraum zumindest eine Öffnung auf, durch die dieses Medium austreten kann. Das Medium, welches im Falle einer relativen Dielektrizitätskonstante, die größer als l ist, auch als Verstärkungsflüssigkeit oder Verstärkungsgas bezeichnet werden kann, hat vorzugsweise eine möglichst hohe relative Dielektrizitätskonstante, um hierdurch eine möglichst große Kraft herbeizuführen, die durch Anlegen einer Spannung an die beiden Pumpenkörper auf den Membranbereich wirkt.According to the invention, the micro-membrane pump comprises a cavity which is defined by the two pump bodies and borders on the membrane area, which is filled with a fluid medium spatially separated from the fluid to be pumped. The cavity preferably has at least one opening through which this medium can exit. The medium, which in the case of a relative dielectric constant which is greater than l can also be referred to as a boosting liquid or boosting gas, preferably has the highest possible relative dielectric constant in order to thereby bring about the greatest possible force which acts on the membrane area by applying a voltage to the two pump bodies.

Das Fluid kann bei der Gehäusung der Mikromembranpumpe eingeschlossen werden und kommt somit nicht zwangsläufig in Kontakt mit der Umgebung. Bei dem Einschluß des Fluids in dem Gehäuse ist zu beachten, daß bei Verwendung einer Flüssigkeit diese aufgrund ihrer verschwindenden Kompressibilität nicht den ganzen Hohlraum in der Gehäusung ausfüllen darf, da sonst ein Entweichen der Flüssigkeit aus dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpenkörper (Membranbereich/Gegenelektrodenkörper) nicht mehr möglich ist und sich die Membran aufgrund des von der Flüssigkeit aufgebauten Gegendrucks nicht mehr bewegen würde. In Abweichung von der soeben beschriebenen Ausführungsform, bei der der erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe nicht vollständig durch die Verstärkungsflüssigkeit gefüllt ist, kommen auch Ausführungsformen in Betracht, bei denen der Hohlraum vollständig mit der Verstärkungsflüssigkeit gefüllt ist, wobei jedoch in diesem Fall die Öffnung des Hohlraumes mit einer äußerst flexiblen weiteren Membran, die beispielsweise durch eine Gummihaut gebildet sein kann, gegenüber der Umgebungsathmosphäre abgeschlossen ist. Ebenfalls kann die Pumpe mit einem Verstärkungsgas mit einer Dielektrizitätskonstante, die größer als 1 ist, betrieben werden.The fluid can be enclosed in the housing of the micro-membrane pump and thus does not necessarily come into contact with the environment. When enclosing the fluid in the housing, it should be noted that if a liquid is used, this must not fill the entire cavity in the housing due to its negligible compressibility, otherwise the liquid will no longer be able to escape from the space between the first and second pump bodies (membrane area/counter electrode body) and the membrane would no longer move due to the counter pressure built up by the liquid. In deviation from the embodiment just described, in which the micro-membrane pump according to the invention is not completely filled with the reinforcing liquid, embodiments are also possible in which the cavity is completely filled with the reinforcing liquid, although in this case the opening of the cavity is closed off from the ambient atmosphere by an extremely flexible additional membrane, which can be formed by a rubber skin, for example. The pump can also be operated with a booster gas with a dielectric constant greater than 1.

Eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen in dem Gegenelektrodenkörper sorgen dafür, daß bei Verwendung einer Flüssigkeit zur Verstärkung diese ohne großen Widerstand in den und aus dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpenkörper (Membranbereich/Gegenelektrodenkörper) strömen kann. Eine erhöhte Pumpfrequenz der erfindungsgemäßen elektrostatischen Mikromembranpumpe kann dadurch herbeigeführt werden, daß das Abfließen der Verstärkungsflüssigkeit durch Kanalstrukturen in der Membran oder den der Membran gegenüberliegenden Pumpenkörper in Richtung der Durchtrittsöffnung erleichtert wird.One or more passage openings in the counter electrode body ensure that when a liquid is used for amplification, it can flow into and out of the space between the first and second pump bodies (membrane area/counter electrode body) without great resistance. An increased pumping frequency of the electrostatic micro membrane pump according to the invention can be brought about by facilitating the flow of the amplification liquid through channel structures in the membrane or the pump body opposite the membrane in the direction of the passage opening.

Der physikalische Effekt, daß Dielektrika mit großer relativer Dielektrizitätskonstanten in einem Kondensator die Di-The physical effect that dielectrics with a large relative dielectric constant in a capacitor increase the dielectric constant

elektrika mit kleinerer Dielektrizitätskonstanten verdrängen, sorgt dafür, daß die Flüssigkeit von selbst den Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpenkörper (Membran/Gegenelektrode) auffüllt, sofern nur eine der oben erwähnten Durchtrittsöffnungen in Kontakt mit der Flüssigkeitsfüllung ist. Dieser Füllvorgang kann durch eine geeignete Oberflächenbeschichtung des ersten und des zweiten Pumpenkörpers zumindest in den mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Teilen des Membranbereiches und des dritten Pumpenkörpers als Gegenelektrode noch zusätzlich erleichtert werden.displacing electrics with a lower dielectric constant ensures that the liquid automatically fills the space between the first and second pump bodies (diaphragm/counter electrode), provided that only one of the above-mentioned passage openings is in contact with the liquid filling. This filling process can be made even easier by a suitable surface coating of the first and second pump bodies, at least in the parts of the membrane area that come into contact with the liquid, and the third pump body as the counter electrode.

Der zusätzliche Aufwand beim Einsatz zusätzlichen Fluids in dem Hohlraum im Zusammenhang mit der dazu erforderlichen Gehäusetechnik ist also relativ gering.The additional effort required when using additional fluid in the cavity in connection with the housing technology required for this is therefore relatively low.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the subject matter of the invention result from the subclaims.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The subject matter of the invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips einer elektrostatischen Mikromembranpumpe nach der Erfindung;Fig. 1 is a schematic sectional view to explain the working principle of an electrostatic micro-diaphragm pump according to the invention;

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer elektrostatisch betriebenen Mikromembranpumpe nach der Erfindung;Fig. 2 shows a schematic cross section through a first embodiment of an electrostatically operated micro-diaphragm pump according to the invention;

Fig. 3a eine Schnittdarstellung eines aus zwei Teilpumpenkörpern, die mit Ventilen ausgebildet sind, zusammengesetzten dritten Pumpenkörpers;Fig. 3a is a sectional view of a third pump body composed of two partial pump bodies which are designed with valves;

Fig. 3b Eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform zu der Pumpenkörperstruktur gemäß Fig. 3a;Fig. 3b A sectional view of an alternative embodiment to the pump body structure according to Fig. 3a;

Fig. 4 eine andere Ausgestaltung eines ersten Pumpenkörpers ;Fig. 4 shows another embodiment of a first pump body;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer elektrostatischen Mikromembranpumpe nach der Erfindung;Fig. 5 is a schematic sectional view of another embodiment of an electrostatic micro-diaphragm pump according to the invention;

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer elektrostatischen Mikromembranpumpe nach der Erfindung;Fig. 6 is a schematic sectional view of another embodiment of an electrostatic micro-diaphragm pump according to the invention;

Fig. 7 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1;
undFig. 7 shows a modification of the embodiment according to Fig. 1;
and

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Durchflußmenge und Druckdifferenz für die vewendeten Ventile bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3b.Fig. 8 is a graphical representation of the relationship between flow rate and pressure difference for the valves used in the embodiment according to Fig. 3b.

Die Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 1 bezeichnete Teileinheit einer mikrominiaturisierten Membranpumpe mit elektrostatischem Antrieb nach der Erfindung. Ein erster, als Gegenelektrode dienender Pumpenkörper 2 ist oberhalb eines zweiten Pumpenkörpers 3 angeordnet und fest mit diesem verbunden. Beide Pumpenkörper 2 und 3 bestehen bevorzugt aus Halbleitermaterialien von unterschiedlichen Ladungsträgertypen. So kann der erste Pumpenkörper 2 zum Beispiel aus Silizium vom p-Typ bestehen, wobei der zweite Pumpenkörper 3 dann aus Silizium vom &eegr;-Typ hergestellt ist.Fig. 1 shows a subunit, generally designated 1, of a microminiaturized diaphragm pump with electrostatic drive according to the invention. A first pump body 2, which serves as a counter electrode, is arranged above a second pump body 3 and is firmly connected to it. Both pump bodies 2 and 3 are preferably made of semiconductor materials of different charge carrier types. For example, the first pump body 2 can consist of p-type silicon, with the second pump body 3 then being made of η-type silicon.

Der zweite Pumpenkörper 3 ist auf der zu dem ersten Pumpenkörper 2 weisenden Oberfläche mit einer Dielektrikumschicht überzogen.The second pump body 3 is coated with a dielectric layer on the surface facing the first pump body 2.

Der zweite Pumpenkörper 3 weist an seiner von dem ersten Pumpenkörper 2 fortweisenden Seite eine pyramidenstumpfförmige Ausnehmung 7 auf, durch die ein dünner, elastischerThe second pump body 3 has on its side facing away from the first pump body 2 a truncated pyramid-shaped recess 7 through which a thin, elastic

Membranbereich 6 mit geringer Dickenabmessung geschaffen wird. Die Ausnehmung 7 kann durch fotolithographisches Festlegen einer rückseitigen Ätzöffnung und anschließendes anisotropes Ätzen erzeugt werden.Membrane region 6 with a small thickness is created. The recess 7 can be created by photolithographically defining a rear etching opening and subsequent anisotropic etching.

Der erste Pumpenkörper 2 weist zwei sich in Richtung seiner Dickenabmessung erstreckende und hindurchgehende Durchtrittsöffnungen 4 und 5 auf. Diese beiden Durchtrittsöffnungen 4 verjüngen sich in Richtung zu dem zweiten Pumpenkörper 3.The first pump body 2 has two through-openings 4 and 5 extending in the direction of its thickness. These two through-openings 4 taper in the direction of the second pump body 3.

Der erste und der zweite Pumpenkörper 2 und 3 sind in ihrem Randbereich über eine Verbindungsschicht 9 unter Bildung eines Raumes 10 dichtend miteinander verbunden. Die Verbindungsschicht 9 kann zum Beispiel aus Pyrex-Glas bestehen. Die Verbindung kann durch Anodic-Bonding oder durch Kleben erfolgen. Der Abstand dl zwischen den beiden zueinander weisenden Oberflächen des ersten und des zweiten Pumpenkörpers 2 und 3 sollte ungefähr im Bereich von 1 bis 20 Mikrometer liegen. Der Raum 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpenkörper 2 und 3 wird mit einem flüssigen Medium mit einer geeignet hohen Dielektrizitätskonstanten soweit gefüllt, daß sich die Flüssigkeit bis in die Durchtrittsöffnungen 4 und 5 oder über diese hinaus erstreckt.The first and second pump bodies 2 and 3 are connected to one another in their edge region via a connecting layer 9, forming a space 10. The connecting layer 9 can be made of Pyrex glass, for example. The connection can be made by anodic bonding or by gluing. The distance dl between the two surfaces of the first and second pump bodies 2 and 3 facing one another should be approximately in the range of 1 to 20 micrometers. The space 10 between the first and second pump bodies 2 and 3 is filled with a liquid medium with a suitably high dielectric constant to such an extent that the liquid extends into the passage openings 4 and 5 or beyond them.

Obgleich hier nur für den zweiten Pumpenkörper 3 angegeben, könnte auch der erste Pumpenkörper 2 oder es könnten auch beide Pumpenkörper 2 und 3 mit einer passivierenden Dielektrikumsschicht 8 mit einer Gesamtdicke d2 und der relativen Dielektrizitätskonstante e₂ überzogen sein, beispielsweise um elektrische Durchbrüche zu verhindern. Das Dielektrikum kann ferner auch die Funktion erfüllen, die Oberflächenspannung der beiden Pumpenkörper 2 und 3 an den einander zugewandten Oberflächen für eine bestimmte Flüssigkeit günstig zu gestalten.Although only specified here for the second pump body 3, the first pump body 2 or both pump bodies 2 and 3 could also be coated with a passivating dielectric layer 8 with a total thickness d2 and the relative dielectric constant e ₂ , for example to prevent electrical breakdowns. The dielectric can also fulfill the function of making the surface tension of the two pump bodies 2 and 3 on the surfaces facing each other favorable for a certain liquid.

An seiner Oberfläche ist der erste Pumpenkörper 2 mit einem Ohm'sehen Kontakt 11 und der dritte Pumpenkörper 3 mit einemOn its surface, the first pump body 2 is provided with an ohmic contact 11 and the third pump body 3 with a

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Ohm'sehen Kontakt 11' versehen. Diese beiden Kontakte 11 und 11' werden mit den Anschlußklemmen einer Spannungsquelle U verbunden.Ohm'see contact 11'. These two contacts 11 and 11' are connected to the terminals of a voltage source U.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung U zwischen dem Pumpenkörper 3, der den Membranbereich 6 aufweist, und dem ersten Pumpenkörper 2, der als Gegenelektrode dient, werden auf diesen Ladungen erzeugt, die sich gegenseitig anziehen. Die Polarität der Spannung ist dabei bevorzugt so, daß auf dem p-Typ-Halbleiter positive und auf dem n-Typ-Halbleiter negative Ladungen erzeugt werden. Die Größe der so erzeugten Flächenladungsdichte auf dem ersten Pumpenkörper 2 und auf dem zweiten Pumpenkörper 3 mit seinem Membranbereich 6 ist durch die Kapazität pro Fläche der gesamten Teileinheit 1 gegeben und führt über die Anziehungskraft zwischen den Ladungen zu einem elektrostatisch erzeugten Druck p_el auf den Membranbereich 6 des zweiten Pumpenkörpers 3. Es gilt:By applying an electrical voltage U between the pump body 3, which has the membrane area 6, and the first pump body 2, which serves as the counter electrode, charges are generated on these which attract each other. The polarity of the voltage is preferably such that positive charges are generated on the p-type semiconductor and negative charges on the n-type semiconductor. The size of the surface charge density generated in this way on the first pump body 2 and on the second pump body 3 with its membrane area 6 is given by the capacity per area of the entire sub-unit 1 and leads to an electrostatically generated pressure p _el on the membrane area 6 of the second pump body 3 via the attractive force between the charges. The following applies:

p_el = · p _el = ·

2 d,² 2d, ²

e₁ ist dabei die relative Dielektrizitätskonstante des Mediums im Zwischenraum zwischen dem Membranbereich 6 des zweiten Pumpenkörpers 3 und dem ersten Pumpenkörper 2 und e₂ die Dielektrizitätskonstante einer möglichen Passivierungsschicht 8.e ₁ is the relative dielectric constant of the medium in the space between the membrane region 6 of the second pump body 3 and the first pump body 2 and e ₂ is the dielectric constant of a possible passivation layer 8.

Aus dieser Gleichung (1) läßt sich ableiten, daß sich der elektrostatisch erzeugte Druck auf den Membranbereich 6 durch die geeignete Wahl eines Mediums mit großer relativer Dielektrizitätskonstante C₁ und hoher elektrischer Durchbruchfeidstärke entscheidend verstärken läßt, (mit Methanol beispielsweise um den Faktor e., = 32) . Das im allgemeinen flüssige Medium im Bereich zwischen Membranbereich 6 und zweiten Pumpenkörper 3 ist im allgemeinen von dem zu pumpenden Medium verschieden und muß vor allem noch eine weitere Bedingung hinsichtlich seiner Leitfähigkeit erfüllen. Ein zuFrom this equation (1) it can be deduced that the electrostatically generated pressure on the membrane area 6 can be significantly increased by the appropriate choice of a medium with a high relative dielectric constant C ₁ and high electrical breakdown field strength (with methanol, for example, by a factor of e., = 32). The generally liquid medium in the area between the membrane area 6 and the second pump body 3 is generally different from the medium to be pumped and must above all fulfill a further condition with regard to its conductivity. A medium to be

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geringer spezifischer Widerstand des Mediums führt zu einem raschen Abbau des zur Druckerzeugung benutzten elektrostatischen Feldes zwischen Membranbereich und erstem Pumpenkörper als Gegenelektrode innerhalb der charakteristischen Zeit &tgr;, mitlow specific resistance of the medium leads to a rapid reduction of the electrostatic field used to generate pressure between the membrane area and the first pump body as counter electrode within the characteristic time τ , with

&tgr;= e₀ (C₁ + e₂ ) ( 2 )&tgr;= e ₀ (C ₁ + e ₂ ) ( 2 )

Die in dem ersten Pumpenkörper 2 ausgebildeten Durchtrittsöffnungen 4 und 5 sorgen dafür, daß die Flüssigkeit aus dem Raum zwischen dem Membranbereich 6 des zweiten Pumpenkörpers 3 und dem ersten Pumpenkörper 2 ungehindert wegströmen kann und somit auf den Membranbereich 6 keinen Gegendruck ausübt, der eine Bewegung des Membranbereiches 6 aufgrund des elektrostatisch erzeugten Druckes verhindern würde.The passage openings 4 and 5 formed in the first pump body 2 ensure that the liquid can flow away unhindered from the space between the membrane area 6 of the second pump body 3 and the first pump body 2 and thus does not exert any counterpressure on the membrane area 6, which would prevent movement of the membrane area 6 due to the electrostatically generated pressure.

Weiter erkennt man aus Gleichung ( 1 ) , daß die Dicke d₂ einer möglichen Passivierungsschicht 8 eine bestimmte Größe nicht überschreiten sollte Ce^₂ < e₂ ^di ) ·Furthermore, it can be seen from equation ( 1 ) that the thickness d ₂ of a possible passivation layer 8 should not exceed a certain value Ce^ ₂ < e ₂ ^d i ) ·

Typische Größen von auf den Membranbereich 6 erzeugbaren Drücken liegen im Fall von Methanol als verstärkendem Medium (&euro;^32) bei einem Abstand von d.,=5 um und einer Betriebsspannung U= 50 V für e.,d₂ « e₂d.| bei etwa 10000 Pa, was einem hydrostatischen Druck von etwa 1 m Wassersäule entspricht und damit größer ist als bei Membranen, die bisher piezoelektrisch oder thermopneumatisch angetrieben wurden. Durch eine weitere Erhöhung der Betriebsspannung U und der Wahl eines anderen verstärkenden Mediums lassen sich auch noch höhere Drücke auf die Membran erzeugen. Ein derartiger Nettodruck auf eine etwa 25 &mgr;&idiagr;&eegr; dicke Siliciummembran mit den Seitenabmessungen von 3 mm &khgr; 3 mm führt zu einer maximalen Membranauslenkung von etwa 5 ßm, was über den gesamten Membranbereich einer Volumenverdrängung von etwa 0.02 &mgr;&idiagr; entspricht. Typical values of pressures that can be generated on the membrane area 6 in the case of methanol as the amplifying medium (&euro;^32) at a distance of d., = 5 µm and an operating voltage U = 50 V for e.,d ₂ « e ₂ d.| are around 10000 Pa, which corresponds to a hydrostatic pressure of around 1 m water column and is thus greater than with membranes that have previously been driven piezoelectrically or thermopneumatically. By further increasing the operating voltage U and choosing a different amplifying medium, even higher pressures can be generated on the membrane. Such a net pressure on a silicon membrane about 25 µm thick with side dimensions of 3 mm x 3 mm leads to a maximum membrane deflection of about 5 ßm, which corresponds to a volume displacement of about 0.02 µm over the entire membrane area.

Der elektrostatisch auf den Membranbereich erzeugte Druck wird durch deren Verformung praktisch in der Membran gespeichert und führt nach Abschalten der Spannung U dazu, daß sich die Membran wieder in ihre Ausgangslage zurückstellt.The pressure generated electrostatically on the membrane area is practically stored in the membrane by its deformation and leads to the membrane returning to its original position after the voltage U is switched off.

Durch Änderung der Membrandicke und deren Seitenabmessungen lassen sich auch im Bezug auf eine bestimmte Betriebsspannung andere Schlagvolumina erzeugen.By changing the membrane thickness and its side dimensions, different impact volumes can also be generated in relation to a specific operating voltage.

Durch das Anlegen einer periodischen elektrischen Spannung (vorzugsweise in der Form von Rechteckpulsen) an den ersten Pumpenkörper 2 als Gegenelektrode und den zweiten Pumpenkörper 3 mit seinem Membranbereich 6, deren maximale Frequenz durch die später beschriebene Durchlaßcharakteristik der Ventile an der Membranpumpe bestimmt ist, erreicht man also eine periodische Verdrängung eines bestimmten Schlagvolumens, was das Hauptmerkmal einer Membranpumpe darstellt.By applying a periodic electrical voltage (preferably in the form of rectangular pulses) to the first pump body 2 as a counter electrode and the second pump body 3 with its membrane area 6, the maximum frequency of which is determined by the passage characteristics of the valves on the membrane pump described later, one achieves a periodic displacement of a certain stroke volume, which is the main feature of a membrane pump.

Von großem Vorteil bei der Dosierung von kleinen Flüssigkeitsmengen ist ein Schlagvolumen der Pumpe, das möglichst nicht oder nur sehr wenig von dem für die Flüssigkeit zu überwindenden Gegendruck abhängt. Die nachfolgend erläuterten Eigenschaften der erfindungsgemäßen elektrostatischen Membranpumpe bewirken auf eine sehr elegante Weise ein konstantes Schlagvolumen.A great advantage when dosing small amounts of liquid is a pump stroke volume that depends as little or as little as possible on the counterpressure that the liquid has to overcome. The properties of the electrostatic diaphragm pump according to the invention explained below achieve a constant stroke volume in a very elegant way.

Der Membranantrieb der Pumpe gemäß Fig. 1 kann als Serienschaltung von zwei oder mehreren Kapazitäten C₁, C₂ betrachtet werden. Dies ist ersichtlich, wenn in man in Fig. 1 die Grenzfläche zwischen der Isolationsschicht 8 und dem mit der Flüssigkeit gefüllten Hohlraum 10 als fiktive Kondensatorplatte betrachtet. Die Kapazität C₂ wird dabei durch die Isolationsschicht 8, die Kapazität C₁ durch das flüssige Medium im Hohlraum 10 repräsentiert. Hierbei gilt folgende Gleichung:The diaphragm drive of the pump according to Fig. 1 can be considered as a series connection of two or more capacitances C ₁ , C ₂ . This is evident if the interface between the insulation layer 8 and the cavity 10 filled with the liquid is considered as a fictitious capacitor plate in Fig. 1. The capacitance C ₂ is represented by the insulation layer 8, the capacitance C ₁ by the liquid medium in the cavity 10. The following equation applies here:

- II ■-'- ' - II ■-'- '

C₂ e₂ · d,C ₂ e ₂ · d,

U₁ = · U₀ = . U₀ (3)U ₁ = · U ₀ = . U ₀ (3)

C₁+ C₂ e_rd₂ + 62-d,C ₁ + C ₂ e _r d ₂ + 62-d,

Für eine Bewegung der Membran zählt nur der Anteil U₁ der von außen angelegten Spannung U₀, der an der Kapazität C₁ abfällt, was nach Gleichung (3) zu der Bedingung &euro;_&lgr;&aacgr;_&zgr; « 6^d₁ führt (an der kleineren der beiden Kapazitäten fällt der größte Teil der Spannung U₀ ab) . Nähert sich die Membran aber nun der Gegenelektrode, so wird dl kleiner und es gibt einen kritischen Abstand d,, bei dem e.,d₂ = e₂d., gilt. Bei der weiteren Annäherung der Membran fällt nun der weitaus größte Teil der Spannung U₀ an der Isolationsschicht 8 ab, und geht dabei als treibende Kraft für eine weitere Membranbewegung verloren.For a movement of the membrane, only the portion U ₁ of the externally applied voltage U ₀ that drops across the capacitance C ₁ counts, which according to equation (3) leads to the condition &_euro; λ �aacgr; _�zgr; « 6^d ₁ (the largest part of the voltage U ₀ drops across the smaller of the two capacitances). However, if the membrane now approaches the counter electrode, dl becomes smaller and there is a critical distance d,, at which e.,d ₂ = e ₂ d., applies. As the membrane approaches further, by far the largest part of the voltage U ₀ drops across the insulation layer 8, and is lost as a driving force for further membrane movement.

Bei dieser Art von elektrostatischem Antrieb wird also die Membran nur bis zu einem bestimmten, kritischen Abstand dl ausgelenkt, was einem definerten Schlagvolumen entspricht. Durch eine Anpassung der Dicke der Isolationsschicht 8 kann also bei genügend hohen Betriebsspannungen U₀ bis zu einem bestimmten maximalen zu überwindenden Gegendruck &rgr; ein druckunabhängiges Schlagvolumen erreicht werden, was für die genaue Dosierung von Flüssigkeiten einen großen Vorteil darstellt.With this type of electrostatic drive, the membrane is only deflected up to a certain critical distance dl, which corresponds to a defined stroke volume. By adjusting the thickness of the insulation layer 8, a pressure-independent stroke volume can be achieved at sufficiently high operating voltages U ₀ up to a certain maximum counterpressure ρ to be overcome, which is a great advantage for the precise dosing of liquids.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine erste besonders einfache Ausführungsform einer elektrostatisch arbeitenden Membranpumpe nach der Erfindung. Diese Membranpumpe umfaßt die im Zusammenhang mit der Fig. l beschriebene Teileinheit 1 mit ihrem ersten und zweiten Pumpenkörper 2 bzw. 3 und zusätzlich einen dritten Pumpenkörper 12, der mit dem zweiten Pumpenkörper 3 elektrisch leitend und abdichtend verbunden ist. Diese Verbindung kann zum Beispiel durch Löten oder eutektisches Bonden oder Kleben hergestellt sein. Der dritte Pumpenkörper 12 besteht bevorzugt ebenfalls aus einem Halbleitermaterial vom gleichenFig. 2 shows a schematic representation of a cross section through a first particularly simple embodiment of an electrostatically operating diaphragm pump according to the invention. This diaphragm pump comprises the sub-unit 1 described in connection with Fig. 1 with its first and second pump body 2 and 3 and additionally a third pump body 12 which is connected to the second pump body 3 in an electrically conductive and sealing manner. This connection can be made, for example, by soldering or eutectic bonding or gluing. The third pump body 12 preferably also consists of a semiconductor material of the same

Typ wie dasjenige des zweiten Pumpenkörpers 3, so zum Beispiel aus Silizium vom n-Typ.Type like that of the second pump body 3, for example made of n-type silicon.

Der erste und der dritte Pumpenkörper 2 und 12 besitzen jeweils auf ihrer Außenfläche einen Ohm'sehen Kontakt 13 bzw. 14, der jeweils mit einem Anschluß einer Spannungsquelle U verbunden ist.The first and third pump bodies 2 and 12 each have an ohmic contact 13 or 14 on their outer surface, which is each connected to a terminal of a voltage source U.

Der dritte Pumpenkörper 12 weist zwei Durchtrittsöffnungen 15 und 16 auf, von denen die Durchtrittsöffnung 15 als ein Fluideinlaß und die Durchtrittsöffnung 16 als ein Fluidauslaß dient. Beide Durchtrittsöffnungen 15 und 16 verjüngen sich in Strömungsrichtung des Fluids.The third pump body 12 has two passage openings 15 and 16, of which the passage opening 15 serves as a fluid inlet and the passage opening 16 as a fluid outlet. Both passage openings 15 and 16 taper in the flow direction of the fluid.

Auf der zu dem zweiten Pumpenkörper 3 weisenden Oberfläche des dritten Pumpenkörpers 12 ist ein Rückschlagventil vorgesehen, welches durch die Durchtrittsöffnung 15 und die Klappe 17 gebildet ist. Auf der freien Oberfläche des dritten Pumpenkörpers 12 ist ein weiteres Rückschlagventil vorgesehen, das durch die Durchtrittsöffnung 16 und die Klappe 18 gebildet ist. Mit dem Ausdruck Rückschlagventil wird hier allgemein eine Einrichtung bezeichnet, die unterschiedliche Durchflußverhalten für unterschiedliche Richtungen ausgezeichnet ist.On the surface of the third pump body 12 facing the second pump body 3, a check valve is provided which is formed by the passage opening 15 and the flap 17. On the free surface of the third pump body 12, another check valve is provided which is formed by the passage opening 16 and the flap 18. The term check valve is used here to generally refer to a device which is distinguished by different flow behavior for different directions.

Der dritte Pumpenkörper 12 überdeckt die Ausnehmung 7 in dem zweiten Pumpenkörper unter Bildung eines Hohlraumes 19, der Pumpenkaimer.The third pump body 12 covers the recess 7 in the second pump body, forming a cavity 19, the pump chamber.

An der freien Oberfläche des dritten Pumpenkörpers 12 ist ein Schlauch 20 an der Durchtrittsöffnung 15 zum Zuführen eines Fluids und an der Durchtrittsöffnung 16 ein Schlauch 21 zum Abführen eines Fluids angebracht. Statt eines Schlauches könnte auch jeweils eine geeignete Fluidleitung angebracht sein.On the free surface of the third pump body 12, a hose 20 is attached to the passage opening 15 for supplying a fluid and a hose 21 is attached to the passage opening 16 for discharging a fluid. Instead of a hose, a suitable fluid line could also be attached.

Die im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene periodische Auslenkung der Membran bzw. des Membranbereiches 6 führt zuThe periodic deflection of the membrane or membrane area 6 described in connection with Fig. 1 leads to

einer periodischen Änderung des Pumpkammervolumens, das durch eine Flüssigkeitsströmung durch die Rückschlagventile 15, 16, 17, 18 jeweils ausgeglichen wird. Da die Rückschlagventile 15, 16, 17, 18 in Durchfluß- bzw. Sperrichtung jeweils eine unterschiedliche Durchflußcharakteristik besitzen, führt dies zu einer Pumpwirkung in eine definierte Richtung. So wird bei einem Fluidunterdruck in der Pumpkammer das Rückschlagventil 17 geöffnet und Fluid strömt in die Pumpkammer. Das Rückschlagventil 18 bleibt geschlossen. Bei einer anschließenden Verringerung des Pumpkammervolumens und einer dadurch bedingten Druckerhöhung wird das Rückschlagventil 18 geöffnet und das Rückschlagventil 17 geschlossen, so daß nun ein gewisses Fluidvolumen aus der Pumpkammer ausströmt .a periodic change in the pump chamber volume, which is balanced by a fluid flow through the check valves 15, 16, 17, 18. Since the check valves 15, 16, 17, 18 each have a different flow characteristic in the flow and blocking directions, this leads to a pumping effect in a defined direction. If there is a fluid vacuum in the pump chamber, the check valve 17 is opened and fluid flows into the pump chamber. The check valve 18 remains closed. If the pump chamber volume is subsequently reduced and the pressure increases as a result, the check valve 18 is opened and the check valve 17 is closed, so that a certain volume of fluid now flows out of the pump chamber.

Gemäß einer einfachen Ausführungsform können die Rückschlagventile im dritten Pumpenkörper 12 durch Durchtrittsoffnungen gebildet werden, die durch eine membranartige dünne Schicht überspannt werden, die ihrerseits Durchtrittsoffnungen aufweist, die von der Durchtrittsöffnung durch den Pumpenkörper-Chip beabstandet sind.According to a simple embodiment, the check valves in the third pump body 12 can be formed by passage openings which are spanned by a membrane-like thin layer, which in turn has passage openings which are spaced from the passage opening through the pump body chip.

Eine derartige Struktur kann beispielsweise durch Sacrificial-layer-Technologie hergestellt werden. Diese Rückschlagventile können entweder beide zusammen auf einem Pumpenkörper-Chip realisiert werden, oder auf zwei separaten Pumpenkörper-Chips, die aufeinandergebondet werden. Die Membranen, die die Durchtrittsoffnungen überspannen, können auch durch Flächenausnehmungen relativ zur Oberfläche des dritten Pumpenkörpers 12 zurückgesetzt sein und so besser geschützt werden.Such a structure can be manufactured, for example, using sacrificial layer technology. These check valves can either be implemented both together on one pump body chip, or on two separate pump body chips that are bonded together. The membranes that span the passage openings can also be set back by surface recesses relative to the surface of the third pump body 12 and thus be better protected.

Eine andere Ausgestaltung der Rückschlagsventile im Rahmen der Erfindung ist in Fig. 3a dargestellt. Der dritte Pumpenkörper 12 der in Fig. 2 gezeigten Membranpumpe wird bei dieser Ausgestaltung durch zwei identische Teilkörper 22a und 22b gebildet, die über eine dünne Verbindungsschicht 23 nur in ihrem Randbereich und Mittenbereich Kopf auf Kopf einan-Another embodiment of the check valves within the scope of the invention is shown in Fig. 3a. The third pump body 12 of the diaphragm pump shown in Fig. 2 is formed in this embodiment by two identical partial bodies 22a and 22b, which are connected head to head only in their edge region and central region via a thin connecting layer 23.

der zugewandt verbunden sind. In dem von der Schicht 2 3 umgebenen inneren Bereich sind die zueinander weisenden Oberflächen der beiden Teilkörper 22a und 22b von einander beabstandet. which are connected facing each other. In the inner area surrounded by the layer 2 3, the surfaces of the two partial bodies 22a and 22b facing each other are spaced apart from each other.

Die Verbindungsschicht 23 kann entfallen. In diesem Fall werden die Teilkörper 22a, 22b an ihren Stirnflächen miteinander verklebt.The connecting layer 23 can be omitted. In this case, the partial bodies 22a, 22b are glued together at their end faces.

Jeder der beiden Teilkörper 22a und 22b ist mit einer Durchtrittsöffnung 24a bzw. 24b versehen, die ähnlich wie die Durchtrittsöffnungen 15 und 16 des dritten Pumpenkörpers 12 ausgebildet sind. Ferner ist jeder der beiden Teilkörper 22a und 22b mit einer weiteren Durchtrittsöffnung 25a bzw. 25b versehen, die besonders ausgestaltet ist. Die weiteren Durchtrittsöffnungen 25a bzw. 25b sind in der gleichen Weise ausgebildet, so daß nur die Beschreibung einer der Durchtrittsöffnungen 25a erforderlich ist.Each of the two partial bodies 22a and 22b is provided with a passage opening 24a or 24b, which are designed similarly to the passage openings 15 and 16 of the third pump body 12. Furthermore, each of the two partial bodies 22a and 22b is provided with a further passage opening 25a or 25b, which is specially designed. The further passage openings 25a or 25b are designed in the same way, so that only the description of one of the passage openings 25a is necessary.

Die Durchtrittsöffnung 25a umfaßt eine pyramidenstumpfförmige Ausnehmung 26 mit bevorzugt einem rechteckigen Querschnitt, die sich in Richtung zu der freien Oberfläche des Teilkörpers 22a verjüngt. Auf der von dem Teilkörper 22b fortweisenden Seite weist der Teilkörper 22a insgesamt vier dünne elastische Verbindungsstege 27 auf, von denen nur zwei im Schnitt dargestellt ist, welche einstückig mit dem Teilkörper 22a ausgebildet sind und sich in die Ausnehmung 26 erstrekken. Diese Verbindungsstege 27 haben eine Dickenabmessung von etwa 0,5 - 30 /im. An den in die Ausnehmung 26 vorstehenden freien Randbereich eines jeden Verbindungssteges 27 schließt jeweils einstückig ein Lamellenabschnitt 28 an, der sich in Richtung zu dem Teilkörper 22b erstreckt. Mithin ergeben sich vier Lamellenabschnitte, die beiden im Schnitt dargestellten Lamellenabschnitte 28 und die beiden nicht gezeigten, die insgesamt so angeordnet sind, daß sie sich einander nähernd verlaufen, wobei ihre Stirnendflächen 29 in der Ebene der zu dem Teilkörper 22b weisenden Oberfläche des Teilkörpers 22b zu liegen kommen.The passage opening 25a comprises a truncated pyramid-shaped recess 26 with preferably a rectangular cross-section, which tapers towards the free surface of the partial body 22a. On the side facing away from the partial body 22b, the partial body 22a has a total of four thin elastic connecting webs 27, of which only two are shown in section, which are formed in one piece with the partial body 22a and extend into the recess 26. These connecting webs 27 have a thickness of approximately 0.5 - 30 μm. A lamella section 28, which extends in the direction of the partial body 22b, adjoins the free edge region of each connecting web 27 protruding into the recess 26 in one piece. This results in four lamella sections, the two lamella sections 28 shown in section and the two not shown, which are arranged overall in such a way that they approach each other, with their front end surfaces 29 coming to lie in the plane of the surface of the partial body 22b facing the partial body 22b.

Eine Druckdifferenz quer über die beiden Teilkörper 22a und 22b bewirkt wegen der dünnen Verbindungsstege 27 eine Auslenkung der Lamellenabschnitte 2 8 in einer zu der Hauptfläche des Teilkörpers 22a bzw. 22b im wesentlichen senkrechten Richtung. Wenn die Lamellenabschnitte 28 einer der Durchtrittsöffnungen 25a oder 25a gegen die Oberfläche des ihren Stirnendflächen 28 gegenüberliegenden Teilkörpers 22a bzw. 22b gedrückt werden, so wird der Durchflußwiderstand erhöht oder der Durchfluß gegebenenfalls auch unterbrochen, während bei der anderen Durchtrittsöffnung 25b oder 25a ein Durchfluß erfolgt.A pressure difference across the two partial bodies 22a and 22b causes a deflection of the lamella sections 28 in a direction that is essentially perpendicular to the main surface of the partial body 22a or 22b due to the thin connecting webs 27. If the lamella sections 28 of one of the passage openings 25a or 25a are pressed against the surface of the partial body 22a or 22b opposite their front end surfaces 28, the flow resistance is increased or the flow is possibly interrupted, while flow occurs at the other passage opening 25b or 25a.

Bei einer anderen Querschnittsform, zum Beispiel einer dreieckigen ist eine entsprechende Anzahl von Verbindungsstegen und Lamellenbereichen vorgesehen.For a different cross-sectional shape, for example a triangular one, a corresponding number of connecting webs and slat areas are provided.

Die elektrische Kontaktierung der gesamten Membranpumpe kann generell durch Bonden oder die Gehäusung an der Oberseite des ersten Pumpenkörpers und - wegen der elektrisch leitenden Verbindung von zweitem und drittem Pumpenkörper - an der Unterseite des dritten Pumpenkörpers erfolgen.The electrical contact of the entire diaphragm pump can generally be made by bonding or the housing on the top of the first pump body and - due to the electrically conductive connection between the second and third pump bodies - on the bottom of the third pump body.

Die gesamte Innenseite der Pumpkammer 19 kann metallisiert und über die Kontaktierung am dritten Pumpenkörper geerdet sein. Dies führt dazu, daß das zu pumpende Medium während des Durchganges durch die Pumpkammer 19 keinem elektrostatischen Feld ausgesetzt ist. Dies kann bei medizinischen Anwendungen von Bedeutung sein.The entire inside of the pump chamber 19 can be metallized and earthed via the contact on the third pump body. This means that the medium to be pumped is not exposed to an electrostatic field while passing through the pump chamber 19. This can be important in medical applications.

Fig. 3b zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 3a. In den beiden Figuren sind übereinstimmende Teile mit übereinstimmenden Bezugszeichen bezeichnet, so daß deren nochmalige Erläuterung unterbleiben kann. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3b entfallen die Verbindungsstege 27 und Lamellenabschnitte 28 der Ausführungsform gemäß Fig. 3a. Stattdessen sind Ventilklappen 28a, 28b jeweils einstückig mit den Teilkörpern 22a, 22b verbunden und auf den einanderFig. 3b shows a modification of the embodiment according to Fig. 3a. In the two figures, matching parts are designated with matching reference numerals, so that they do not need to be explained again. In the embodiment according to Fig. 3b, the connecting webs 27 and lamella sections 28 of the embodiment according to Fig. 3a are omitted. Instead, valve flaps 28a, 28b are each connected in one piece to the partial bodies 22a, 22b and are mounted on the mutually

zugewandten Seiten dieser Teilkörper 22a, 22b angeordnet. Somit können die Teilkörper 22a, 22b zusammen mit den Ventilklappen 28a, 28b geätzt werden, wobei diese Ventilstrukturen aus identischen Halbleiterchips bestehen können, die Kopf auf Kopf gebondet werden. Jeder Chip besitzt daher einen Bereich, in dem er zu der Klappe 28a, 28b mit einer typischen Klappendicke von 1 &mgr;&idiagr;&eegr; bis 20 &mgr;&pgr;&igr; dünn geätzt wird, und einem Bereich, dem die Öffnung 24a, 24b durchgeätzt ist. Nach dem Bonden der beiden Chips ist jeweils eine Klappe des einen Chips über einer Öffnung des anderen Chips angeordnet. Typische laterale Abmessungen der Klappen 28a, 28b liegen bei 1 mal 1 mm. Eine typische Öffnungsgröße auf der kleineren Seite liegt bei 400 /xm mal 400 &mgr;&igr;&eegr;.facing sides of these partial bodies 22a, 22b. The partial bodies 22a, 22b can thus be etched together with the valve flaps 28a, 28b, whereby these valve structures can consist of identical semiconductor chips that are bonded head to head. Each chip therefore has an area in which it is etched thin to form the flap 28a, 28b with a typical flap thickness of 1 μm to 20 μm, and an area in which the opening 24a, 24b is etched through. After the two chips have been bonded, a flap of one chip is arranged over an opening of the other chip. Typical lateral dimensions of the flaps 28a, 28b are 1 by 1 mm. A typical aperture size on the smaller side is 400 /xm by 400 μm.

Die beiden Klappen 28a, 28b sind sehr elastisch, so daß sie je nach der Richtung des auf sie wirkenden Drucks einmal auf die Öffnung 24a, 24b gedrückt werden und einmal von dieser weggedrückt werden.The two flaps 28a, 28b are very elastic, so that depending on the direction of the pressure acting on them, they are sometimes pressed onto the opening 24a, 24b and sometimes pushed away from it.

In der Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Durchflußmenge der Pumpenkörper-Ventilstruktur gemäß Fig. 3b in Abhängigkeit von der Druckdifferenz wiedergegeben. Man erkennt, daß sich die Ventilstruktur gemäß Fig. 3b durch ein sehr hohes Vorwärts- zu Rückwärts-Verhältnis auszeichnet. Dieses Charakteristikum der Ventilstruktur ist besonders deutlich bei der mit einem anderen Maßstab gezeigten Durchfluß-Druckdifferenz-Abhängigkeit für kleine Durchflußmengen, die in Fig. 8 eingeschoben ist.Fig. 8 shows a graphical representation of the flow rate of the pump body valve structure according to Fig. 3b as a function of the pressure difference. It can be seen that the valve structure according to Fig. 3b is characterized by a very high forward to reverse ratio. This characteristic of the valve structure is particularly clear in the flow-pressure difference dependency shown on a different scale for small flow rates, which is inserted in Fig. 8.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der in Fig. 1 gezeigten Darstellung ähnlich ist. Gleichbedeutende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Fig. 4 shows a further embodiment which is similar to the illustration shown in Fig. 1. Equivalent parts are designated by the same reference numerals.

Das Schlagvolumen der Membran ist von dem Nettodruck auf den Membranbereich abhängig. Auf der einen Seite geht dabei vor allem der elektrostatisch erzeugte Druck und damit die Betriebsspannung U ein, auf der anderen Seite spielt dabei die hydrostatische Druckdifferenz p, die für das zu pumpendeThe impact volume of the membrane depends on the net pressure on the membrane area. On the one hand, this mainly involves the electrostatically generated pressure and thus the operating voltage U, on the other hand, the hydrostatic pressure difference p, which is important for the fluid to be pumped, plays a role.

Fluid zu überwinden ist, eine Rolle. Das Schlagvolumen der Membran bzw. des Membranbereiches ist also bei fester Betriebsspannung vor allem noch von &rgr; abhängig, was für viele Anwendungen nicht wünschenswert ist. Um diesen Nachteil zu verringern oder gar ganz aufzuheben, können alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen elektrostatischen Begrenzung auf der zu dem Membranbereich 6 des zweiten Pumpenkörpers 3 weisenden Oberfläche des ersten als Gegenelektrode wirkenden Pumpenkörpers 2 isolierende Elemente 30 vorgesehen, die netzartig angeordnet sind. Diese isolierenden Elemente 30 begrenzen das Schlagvolumen des sich beim Pumpen auswölbenden Membranbereich 6 und führen dazu, daß in dem Bereich kleiner Druckunterschiede &rgr; das Schlagvolumen nahezu druckunabhängig ist, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde (vergleiche Gleichung 3).Fluid is to be overcome. The stroke volume of the membrane or membrane area is therefore still mainly dependent on ρ at a fixed operating voltage, which is not desirable for many applications. In order to reduce or even completely eliminate this disadvantage, alternatively or in addition to the electrostatic limitation described, insulating elements 30 can be provided on the surface of the first pump body 2 facing the membrane area 6 of the second pump body 3, which acts as a counter electrode. These insulating elements 30 limit the stroke volume of the membrane area 6 which bulges out during pumping and lead to the stroke volume being almost independent of pressure in the area of small pressure differences ρ, as was explained with reference to Fig. 1 (see equation 3).

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform einer elektrostatischen Membranpumpe nach der Erfindung dargestellt, bei der sich im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Membranpumpe die Fluideinlaßöffnung und die Fluidauslaßöffnung auf entgegengesetzten Seiten der Membranpumpe befinden.Fig. 5 shows another embodiment of an electrostatic diaphragm pump according to the invention, in which, in contrast to the diaphragm pump shown in Fig. 2, the fluid inlet opening and the fluid outlet opening are located on opposite sides of the diaphragm pump.

Die Membranpumpe in Fig. 5 ist allgemein mit 31 bezeichnet und weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Pumpenkörper 32, 33 bzw. 34 auf. Der erste und der zweite Pumpenkörper 32 und 33 und der zweite und der dritte Pumpenkörper 33 und 34 sind jeweils über eine Verbindungsschicht 35 bzw. 36 in ihrem Randbereich miteinander verbunden. Der Abstand zwischen den jeweiligen Pumpenkörpern wird durch die Dicke der Verbindungsschicht 35 bzw. 36 festgelegt. Die Verbindungsschicht kann beispielsweise aus Pyrex-Glas oder einem Lot bestehen.The diaphragm pump in Fig. 5 is generally designated 31 and has a first, a second and a third pump body 32, 33 and 34 respectively. The first and the second pump body 32 and 33 and the second and the third pump body 33 and 34 are each connected to one another via a connecting layer 35 and 36 respectively in their edge region. The distance between the respective pump bodies is determined by the thickness of the connecting layer 35 and 36 respectively. The connecting layer can consist, for example, of Pyrex glass or a solder.

Der erste Pumpenkörper 32 ist mit einem Ohm'sehen Kontakt 37 und der dritte Pumpenkörper mit einem Ohm'sehen Kontakt 38 zur Verbindung mit einer Spannungsquelle ausgebildet.The first pump body 32 is designed with an ohmic contact 37 and the third pump body with an ohmic contact 38 for connection to a voltage source.

Der erste Pumpenkörper 32 weist drei DurchtrittsöffnungenThe first pump body 32 has three passage openings

39, 40 und 41 auf, von denen die beiden erstgenannten den Durchtrittsöffnungen 5 und 4 bei der Membranpumpe in Fig. 2 entsprechen und in gleicher Weise ausgebildet sind. Die dritte Durchtrittsöffnung 41 ist ebenfalls pyramidenstumpfförmig und verjüngt sich in Richtung zu dem zweiten Pumpenkörper 33.39, 40 and 41, of which the first two correspond to the passage openings 5 and 4 in the diaphragm pump in Fig. 2 and are designed in the same way. The third passage opening 41 is also truncated pyramid-shaped and tapers towards the second pump body 33.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Pumpenkörper 32 und 33 befindet sich ein Verbindungsschichtbereich 42, der dazu dient, eine Kammer 4 3 für ein dielektrisches Fluid gegenüber der Durchtrittsöffnung 41 abzugrenzen.Between the first and the second pump body 32 and 33 there is a connecting layer region 42 which serves to delimit a chamber 43 for a dielectric fluid from the passage opening 41.

Der zweite Pumpenkörper 33 weist auf der zu dem dritten Pumpenkörper 34 weisenden Seite eine Ausnehmung 44 auf, die der Ausnehmung 7 in dem zweiten Pumpenkörper 3 in Fig. 2 entspricht. Durch die Ausnehmung 44 wird ein dünner, elastischer Membranbereich 4 5 festgelegt. Der zweite Pumpenkörper 33 ist mit einer Durchtrittsöffnung 46 ausgebildet, die von der Ausnehmung 44 beabstandet und zu der Durchtrittsöffnung 41 im ersten Pumpenkörper 32 ausgerichtet ist. Die Durchtrittsöffnung 46 ist pyramidenstumpfförmig und verjüngt sich in Richtung zu dem ersten Pumpenkörper 33.The second pump body 33 has a recess 44 on the side facing the third pump body 34, which corresponds to the recess 7 in the second pump body 3 in Fig. 2. A thin, elastic membrane region 45 is fixed by the recess 44. The second pump body 33 is formed with a passage opening 46, which is spaced from the recess 44 and aligned with the passage opening 41 in the first pump body 32. The passage opening 46 is truncated pyramid-shaped and tapers towards the first pump body 33.

Der dritte Pumpenkörper 34 weist eine Durchtrittsöffnung 47 auf, die pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist und sich in Richtung zu dem zweiten Pumpenkörper 3 3 verjüngt. Die Durchtrittsöffnung 47 ist zu der Durchtrittsöffnung 46 im zweiten Pumpenkörper 3 3 ausgerichtet.The third pump body 34 has a passage opening 47 which is truncated pyramid-shaped and tapers in the direction of the second pump body 33. The passage opening 47 is aligned with the passage opening 46 in the second pump body 33.

Eine rückwärtige Ausnehmung 44 in dem zweiten Pumpenkörper 33 und die zu dem zweiten Pumpenkörper 33 weisende Oberfläche des dritten Pumpenkörpers 34 legen eine Pumpkammer 48 fest. Auf der der Durchtrittsöffnung 46 benachbarten Seite der Pumpkammer 48 ist eine Vertiefung in dem dritten Pumpenkörper 34 ausgebildet, wodurch ein Verbindungskanal 49 zwischen der Pumpkammer 48 und dem Bereich der Durchtrittsöffnung 46 festgelegt wird. Dieser Verbindungskanal 49 dient dazu, beim Pumpen den Durchtritt des zu pumpenden Fluids vonA rear recess 44 in the second pump body 33 and the surface of the third pump body 34 facing the second pump body 33 define a pump chamber 48. On the side of the pump chamber 48 adjacent to the passage opening 46, a recess is formed in the third pump body 34, whereby a connecting channel 49 is defined between the pump chamber 48 and the area of the passage opening 46. This connecting channel 49 serves to ensure the passage of the fluid to be pumped from

der Pumpkanuner 48 zu dem Bereich der Durchtrittsöffnung 46 zu erleichtern.the pump cannula 48 to the area of the passage opening 46 to facilitate.

An der freien Seite des dritten Pumpenkörpers 34 ist an der als Fluideinlaßöffnung dienenden Durchtrittsöffnung 47 ein Zuführschlauch 50 befestigt. An der freien Seite des ersten Pumpenkörpers 32 ist an der als Fluidauslaßöffnung dienenden Durchtrittsöffnung 41 ein Abführschlauch 51 befestigt.On the free side of the third pump body 34, a supply hose 50 is attached to the passage opening 47 serving as a fluid inlet opening. On the free side of the first pump body 32, a discharge hose 51 is attached to the passage opening 41 serving as a fluid outlet opening.

Auf der zu dem zweiten Pumpenkörper 3 3 weisenden Seite ist die Durchtrittsöffnung 47 im dritten Pumpenkörper 34 mit einem Rückschlagventil 52. Auf der zu dem ersten Pumpenkörper 32 weisenden Seite ist die Durchtrittsöffnung 4 6 im zweiten Pumpenkörper 3 3 mit einem Rückschlagventil 53 versehen.On the side facing the second pump body 33, the passage opening 47 in the third pump body 34 is provided with a check valve 52. On the side facing the first pump body 32, the passage opening 46 in the second pump body 33 is provided with a check valve 53.

Bei einem durch die Bewegung des Membranbereiches 45 hervorgerufenen Pumpvorgang wird abwechselnd zwischen den beiden Rückschlagventilen 52 und 53 im Bereich der Durchtrittsöffnung 46 ein Überdruck und ein Unterdruck erzeugt. Bei einem Überdruck wird das Rückschlagventil 52 geschlossen und das Rückschlagventil 53 geöffnet, so daß zu pumpendes Fluid aus der Durchtrittsöffnung 41 ausströmt. Bei einem anschließend erzeugten Unterdruck wird das Rückschlagventil 53 geschlossen und das Rückschlagventil 52 geöffnet, so daß nun zu pumpendes Fluid durch die Durchtrittsöffnung 47 und den Verbindungskanal 49 in die Pumpkammer 48 strömen kann.During a pumping process caused by the movement of the membrane area 45, an overpressure and a negative pressure are generated alternately between the two check valves 52 and 53 in the area of the passage opening 46. In the case of an overpressure, the check valve 52 is closed and the check valve 53 is opened so that fluid to be pumped flows out of the passage opening 41. When a negative pressure is subsequently generated, the check valve 53 is closed and the check valve 52 is opened so that fluid to be pumped can now flow through the passage opening 47 and the connecting channel 49 into the pump chamber 48.

Bei der vorstehend im Zusammenhang mit der Fig. 5 beschriebenen elektrostatischen Membranpumpe besteht bevorzugt der erste als Gegenelektrode wirkende Pumpenkörper 32 aus einem einseitig poliertem Halbleitersubstrat vom p-Typ, der zweite Pumpenkörper 33 aus einem beidseitig polierten Halbleitersubstrat vom &eegr;-Typ und der dritte Pumpenkörper 34 aus einem einseitig polierten Halbleitersubstrat vom n-Typ.In the electrostatic diaphragm pump described above in connection with Fig. 5, the first pump body 32 acting as a counter electrode preferably consists of a p-type semiconductor substrate polished on one side, the second pump body 33 of a η-type semiconductor substrate polished on both sides and the third pump body 34 of a n-type semiconductor substrate polished on one side.

Die Membranpumpe gemäß Figur 6 ist allgemein mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet und umfaßt einen ersten und zweiten Pumpenkörper 61, 62 sowie eine Abdeckplatte 63. Der er-The diaphragm pump according to Figure 6 is generally designated by the reference numeral 60 and comprises a first and second pump body 61, 62 and a cover plate 63. The

ste Pumpenkörper 61 hat zwei Durchtrittsoffnungen 64, 65 für das zu pumpende Fluid sowie zwei Durchtrittsoffnungen 66, 67 für das Verstärkungsfluid mit der hohen Dielektrizitätskonstante, wobei sich die letztgenannten an den Hohlraum 68 anschließen. Unterhalb des Hohlraumes 68 liegt ein Membranbereich 69 des zweiten Pumpenkörpers 62. Die beiden Pumpenkörper 61, 62 sind sowohl an ihren Peripheriebereichen als auch an Randbereichen des Hohlraumes 68 durch eine Verbindungsschicht 70 miteinander verbunden. Der zweite Pumpenkörper 62 definiert zusammen mit der Abdeckplatte 63 eine Pumpkammer 71, die sich einerseits bis an den Membranbereich 69 erstreckt und andererseits in Durchtrittsoffnungen 72, 73 übergeht. Der erste Pumpenkörper 61 trägt im Bereich seiner zweiten Durchtrittsöffnung 65 eine erste Ventilklappe, die zusammen mit der Durchtrittsöffnung 65 ein Rückschlagventil bildet. Der zweite Pumpenkörper trägt eine zweite Ventilklappe 75, die zusammen mit dessen zweiter Durchtrittsöffnung 73 ein weiteres Rückschlagventil bildet.The first pump body 61 has two passage openings 64, 65 for the fluid to be pumped and two passage openings 66, 67 for the boosting fluid with the high dielectric constant, the latter connecting to the cavity 68. Below the cavity 68 there is a membrane area 69 of the second pump body 62. The two pump bodies 61, 62 are connected to one another both at their peripheral areas and at the edge areas of the cavity 68 by a connecting layer 70. The second pump body 62 defines together with the cover plate 63 a pump chamber 71 which extends on the one hand to the membrane area 69 and on the other hand merges into passage openings 72, 73. The first pump body 61 has a first valve flap in the area of its second passage opening 65 which together with the passage opening 65 forms a check valve. The second pump body carries a second valve flap 75, which together with its second passage opening 73 forms another check valve.

An die erste und zweite Durchtrittsöffnung 64, 65 des ersten Pumpenkörpers 61 schließen sich die beiden Fluidanschlüsse 76, 77 an.The two fluid connections 76, 77 are connected to the first and second passage openings 64, 65 of the first pump body 61.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsformen gemäß Fig. 1. Mit Fig. 1 übereinstimmende Teile der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Ausführungsform gemäß Fig. 7 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von derjenigen gemäß Fig. 1, daß der Membranbereich 6 des zweiten Pumpenkörpers 3 und der gegenüberliegende Gegenelektrodenbereich 11 des ersten Pumpenkörpers 2 im Querschnitt rippenartig oder kammartig strukturiert sind. Hierdurch wird bei gegebener Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Fluids in dem Hohlraum 10 und bei gegebener Spannung, die an die beiden Pumpenkörper 2, 3 angelegt wird, eine Erhöhung der auf die Membran 6 einwirkenden elektrostatischen Kraft erreicht.Fig. 7 shows a modification of the embodiments according to Fig. 1. Parts of the embodiment according to Fig. 7 that correspond to Fig. 1 are again designated with the same reference numerals. The embodiment according to Fig. 7 differs essentially from that according to Fig. 1 in that the membrane region 6 of the second pump body 3 and the opposite counter electrode region 11 of the first pump body 2 are structured in a rib-like or comb-like cross-section. This results in an increase in the electrostatic force acting on the membrane 6 for a given dielectric constant of the dielectric fluid in the cavity 10 and for a given voltage that is applied to the two pump bodies 2, 3.

Obwohl bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Membranpum-Although in the embodiment shown the diaphragm pump

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pe eine Flüssigkeit in dem Hohlraum aufweist, die als Fluidmedium mit dem elektrischen Feld beaufschlagt wird, und eine Flüssigkeit pumpt, kann anstelle der Flüssigkeit ein Gas, wie z.B. Luft, und/oder anstelle der zu pumpenden Flüssigkeit ein zu pumpendes Gas vorgesehen sein.pe has a liquid in the cavity, which is exposed to the electric field as a fluid medium, and pumps a liquid, a gas, such as air, can be provided instead of the liquid and/or a gas to be pumped can be provided instead of the liquid to be pumped.

Claims (24)

SchutzansprücheProtection claims 1. Elektrostatisch betriebene Mikromembranpumpe1. Electrostatically operated micro diaphragm pump mit einem ersten Pumpenkörper und einem einen Membranbereich aufweisenden zweiten Pumpenkörper, die jeweils elektrisch leitfähige Elektrodenbereiche aufweisen, welche mit einer Spannungsquelle verbindbar und elektrisch voneinander isoliert sind, undwith a first pump body and a second pump body having a membrane region, each having electrically conductive electrode regions which can be connected to a voltage source and are electrically insulated from one another, and mit einem eine Flußrichtungssteuereinrichtung aufweisenden Pumpenraum, welche einen von der Flußrichtung des zu pumpenden Fluids abhängigen Durchflußwiderstand hat,with a pump chamber having a flow direction control device, which has a flow resistance dependent on the flow direction of the fluid to be pumped, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die beiden Pumpenkörper (2, 3; 32, 33) einen an den Membranbereich angrenzenden Hohlraum (10; 43; 68) miteinander festlegen, undthat the two pump bodies (2, 3; 32, 33) define a cavity (10; 43; 68) adjacent to the membrane area, and daß der Hohlraum (10; 43; 68) mit einem von dem zu pumpenden Fluid räumlich getrennten Fluidmedium gefüllt ist, undthat the cavity (10; 43; 68) is filled with a fluid medium spatially separated from the fluid to be pumped, and daß die elektrisch leitfähigen Elektrodenbereiche der Pumpenkörper (2, 3; 32, 33) derart angeordnet sind, daß das Fluidmedium, nicht jedoch oder nur in geringem Maß das zu pumpende Fluid von dem zwischen den elektrisch leitfähigen Elektrodenbereichen der Pumpenkörper (2, 3; 32, 33) erzeugten elektrischen Feld beaufschlagt werden.that the electrically conductive electrode regions of the pump bodies (2, 3; 32, 33) are arranged in such a way that the fluid medium, but not or only to a small extent the fluid to be pumped, is acted upon by the electric field generated between the electrically conductive electrode regions of the pump bodies (2, 3; 32, 33). 2. Mikromembranpumpe nach Anspruch 1,2. Micro diaphragm pump according to claim 1, - 23 « ■- "■ -- " ^-■■
dadurch gekennzeichnet,- 23 « ■- "■ -- " ^-■■
characterized, daß die Mikromembranpumpe wenigstens eine an den Hohlraum (10; 43; 68) angrenzende Öffnung (4, 5; 39, 40; 66, 67) aufweist, durch die dieses Fluidmedium austreten kann.that the micro-diaphragm pump has at least one opening (4, 5; 39, 40; 66, 67) adjacent to the cavity (10; 43; 68) through which this fluid medium can escape. 3. Mikromembranpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,3. Micro diaphragm pump according to claim 1 or 2,
characterized, daß eine Pumpkammer (19; 48), die mit dem zu pumpenden Fluid gefüllt ist, an die dem Hohlraum (10; 43; 68) abgewandte Seite des Membranbereiches (6) anschließt.that a pump chamber (19; 48) which is filled with the fluid to be pumped is connected to the side of the membrane region (6) facing away from the cavity (10; 43; 68). 4. Mikromembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,4. Micro diaphragm pump according to one of claims 1 to 3,
characterized, daß die mindestens eine Öffnung des Hohlraumes (10; 43; 68) zum Austritt eines flüssigen Mediums von mindestens einer den ersten Pumpenkörper (2; 32; 61) durchquerenden Durchtrittsöffnung (4, 5; 39, 40; 66, 67) gebildet ist.that the at least one opening of the cavity (10; 43; 68) for the outlet of a liquid medium is formed by at least one passage opening (4, 5; 39, 40; 66, 67) passing through the first pump body (2; 32; 61). 5. Mikromembranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,5. Micro diaphragm pump according to one of claims 1 to 4,
characterized, daß an den zweiten Pumpenkörper (3; 33) ein dritter Pumpenkörper (12; 34) anschließt, undthat a third pump body (12; 34) is connected to the second pump body (3; 33), and daß der zweite Pumpenkörper (3; 33) an der zu dem dritten Pumpenkörper (12; 34) weisenden Seite eine Ausnehmung (7; 44) aufweist, die zusammen mit demthat the second pump body (3; 33) has a recess (7; 44) on the side facing the third pump body (12; 34) which, together with the dritten Pumpenkörper (3; 34) die Pumpkammer (19; 48) bildet.third pump body (3; 34) forms the pump chamber (19; 48). 6. Mikromembranpumpe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,6. Micro diaphragm pump according to claim 5,
characterized, daß in dem dritten Pumpenkörper (12) mindestens zwei in die Pumpkammer (19) mündende Durchtrittsöffnungen (15, 16) ausgebildet sind undthat in the third pump body (12) at least two passage openings (15, 16) opening into the pump chamber (19) are formed and daß der Durchfluß durch die mindestens zwei Durchtrittsöffnungen (15, 16) durch Rückschlagventile (17, 18) steuerbar ist.that the flow through the at least two passage openings (15, 16) can be controlled by check valves (17, 18). 7. Mikromembranpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,7. Micro diaphragm pump according to claim 6,
characterized, daß die Rückschlagventile (17, 18) an dem dritten Pumpenkörper (12) angeordnet sind.that the check valves (17, 18) are arranged on the third pump body (12). 8. Mikromembranpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,8. Micro diaphragm pump according to one of claims 3 to 5,
characterized, daß die Pumpkammer (48) mit einem Raumbereich (46) in Fluidverbindung steht, an den zwei Durchtrittsöffnungen (41, 47) anschließen, undthat the pump chamber (48) is in fluid communication with a space area (46) to which two passage openings (41, 47) are connected, and daß der Fluiddurchfluß durch die zwei Durchtrittsöffnungen (41, 47) durch je ein Rückschlagventil (52, 53) steuerbar ist.that the fluid flow through the two passage openings (41, 47) can be controlled by a check valve (52, 53) each. 9. Mikromembranpumpe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,9. Micro diaphragm pump according to claim 8,
characterized, daß die Pumpkammer (48) über einen sich zwischen dem zweiten und dem dritten Pumpenkörper (33, 34) erstrekkenden Verbindungskanal (49) mit dem Raumbereich (46) verbunden ist.that the pump chamber (48) is connected to the spatial region (46) via a connecting channel (49) extending between the second and the third pump body (33, 34). 10. Mikromembranpumpe nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,10. Micro diaphragm pump according to claim 8 or 9,
characterized, daß der Raumbereich von einer in dem zweiten Pumpenkörper (33) ausgebildeten Durchtrittsöffnung (46) gebildet ist, die mit in dem ersten und dem zweiten Pumpenkörper (32, 34) ausgebildeten Durchtrittsöffnungen (41, 47) über Rückschlagventile (52, 53) in Fluidverbindung steht.that the spatial region is formed by a passage opening (46) formed in the second pump body (33) which is in fluid communication with passage openings (41, 47) formed in the first and second pump bodies (32, 34) via check valves (52, 53). 11. Mikromembranpumpe nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,11. Micro diaphragm pump according to claim 5 or 6,
characterized, daß der dritte Pumpenkörper (12) aus zwei miteinander verbundenen Teilkörpern (22a, 22b) besteht, von denen ein jeder eine erste Durchtrittsöffnung (24a bzw. 24b) und eine zweite Durchtrittsöffnung (25a bzw. 25b) aufweist, wobei die erste Durchtrittsöffnung (24a bzw. 24b) in dem einen Teilkörper (22a bzw. 22b) mit der zweiten Durchtrittsöffnung (25a bzw. 25b) in dem anderen Teilkörper (22b bzw. 22a) in Fluidverbindung steht, undthat the third pump body (12) consists of two interconnected partial bodies (22a, 22b), each of which has a first passage opening (24a or 24b) and a second passage opening (25a or 25b), the first passage opening (24a or 24b) in one partial body (22a or 22b) being in fluid communication with the second passage opening (25a or 25b) in the other partial body (22b or 22a), and daß in der zweiten Durchtrittsöffnung (25a bzw. 25b) sich zu der Fluidstromungsrichtung unter einem spitzenthat in the second passage opening (25a or 25b) to the fluid flow direction under a pointed Winkel erstreckende Lamellenabschnitte (28) angeordnet sind, die an einem ihrer Enden über dünne, elastische Verbindungsstege (27) mit dem Teilkörper (22a bzw. 22b), in dessen Durchtrittsöffnung (25a bzw. 25b) sich die Lamellenabschnitte (28) erstrecken, im Bereich seiner von dem anderen Teilkörper (22b) fortweisenden Seite verbunden sind und in Richtung zu der Oberfläche des zweiten Teilkörpers (22b) einander nähernd verlaufen. Lamellar sections (28) extending at an angle are arranged, which are connected at one of their ends via thin, elastic connecting webs (27) to the partial body (22a or 22b), in whose passage opening (25a or 25b) the lamellar sections (28) extend, in the region of its side facing away from the other partial body (22b) and run towards each other in the direction of the surface of the second partial body (22b). 12. Mikromembranpumpe nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,12. Micro diaphragm pump according to claim 11,
characterized, daß die Lamellenabschnitte (28) und die dünnen, elastischen Verbindungsstege (27) einstückig mit dem jeweiligen Teilkörper (22a bzw. 22b) ausgebildet sind.that the slat sections (28) and the thin, elastic connecting webs (27) are formed in one piece with the respective partial body (22a or 22b). 13. Mikromembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,13. Micro diaphragm pump according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß der erste und der zweite Pumpenkörper (2, 3; 32, 33) aus Halbleitermaterialien von entgegengesetzten
Ladungstypen bestehen.that the first and second pump bodies (2, 3; 32, 33) are made of semiconductor materials of opposite
load types exist. 14. Mikromembranpumpe nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,14. Micro diaphragm pump according to claim 13,
characterized, daß der dritte Pumpenkörper (12; 22a, 22b; 34) aus einem Halbleitermaterial vom gleichen Ladungstyp wie dasjenige des zweiten Pumpenkörpers (3; 33) besteht.that the third pump body (12; 22a, 22b; 34) consists of a semiconductor material of the same charge type as that of the second pump body (3; 33). 15. Mikromembranpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,15. Micro diaphragm pump according to claim 13 or 14, characterized in daß zumindest der erste (2; 32) und der zweite (3; 33) Pumpenkörper je einen Ohm'schen Kontakt (11',1I; 13, 14) aufweisen.that at least the first (2; 32) and the second (3; 33) pump body each have an ohmic contact (11',11; 13, 14). 16. Mikromembranpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet,16. Micro diaphragm pump according to one of claims 13 to 15, characterized in that daß der erste und/oder der zweite Pumpenkörper (2, 3; 32, 33) auf den einander zugewandeten Oberflache(n) eine Schicht aus einem passivierenden Dielektrikum aufweisen/aufweist.that the first and/or the second pump body (2, 3; 32, 33) have/have a layer of a passivating dielectric on the surface(s) facing each other. 17. Mikromembranpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet,17. Micro diaphragm pump according to one of claims 13 to 16, characterized in that daß der zweite und der dritte Pumpenkörper (2, 3; 32, 34) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.that the second and the third pump body (2, 3; 32, 34) are electrically connected to one another. 18. Mikromembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,18. Micro diaphragm pump according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß auf der zu dem ersten Pumpenkörper (2; 33) weisenden Oberfläche des Membranbereiches (6) elektrisch isolierende Bereiche (30) vorgesehen sind.that electrically insulating regions (30) are provided on the surface of the membrane region (6) facing the first pump body (2; 33). 19. Mikromembranpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,19. Micro diaphragm pump according to claim 18, characterized in daß die elektrisch isolierenden Bereiche (30) in einem regelmäßigen Muster, insbesondere netzartig oder schachbrettartig, angeordnet sind.that the electrically insulating regions (30) are arranged in a regular pattern, in particular in a net-like or checkerboard-like manner. 20. Mikromembranpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,20. Micro diaphragm pump according to claim 19, characterized in daß das Medium in dem Hohlraum (10; 43; 68) Methanol ist.that the medium in the cavity (10; 43; 68) is methanol. 21. Mikromembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,21. Micro diaphragm pump according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das zu pumpende Fluid eine Flüssigkeit ist.that the fluid to be pumped is a liquid. 22. Mikromembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,22. Micro diaphragm pump according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das zu pumpende Fluid ein Gas ist.that the fluid to be pumped is a gas. 23. Mikromembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,23. Micro diaphragm pump according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,characterized, - 29 -·■■■■- "·- ■·- '■ ' '- 29 -·■■■■- "·- ■·- '■ ' ' daß das Fluidmedium eine Flüssigkeit ist.that the fluid medium is a liquid. 24. Mikromembranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,24. Micro diaphragm pump according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß das Fluidmedium ein Gas ist.that the fluid medium is a gas.