JP2018503526A - ロール・ツー・ロール処理を用いて製作される微小電気機械システム - Google Patents
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Abstract
Description
以下に論じられるような、マイクロセンサ、マイクロアクチュエータのマイクロポンプ等の微小電気機械システムは、ロール・ツー・ロール処理によって製作される。
(マイクロポンプ)
ここで、ロール・ツー・ロール処理によって製作される微小電気機械システムが、マイクロポンプの例と共に説明される。
マイクロポンプの総容積×駆動周波数
として計算されることができる。
V−:全電圧に対するDC基準;いくつかの膜を直接駆動させるために使用され得る。
V+:いくつかの膜を直接駆動させるために使用され、その他のために切り替えられる、DC高電圧。
V1:いくつかの膜を駆動させ、動作を制御するために使用される、周期的AC波形。それは、50%デューティサイクルを含み、1回の完全圧送サイクルにおいてV−とV+との間で行き来する。
V2:VIと同じであるが、180度位相がずれている。
VI.5:プルイン電圧値
V2.5:ドロップアウト電圧値
である。
ここで図5を参照すると、図3または図4に示されるもの等の電圧を印加するための駆動回路500の実施例が、示される。駆動回路500は、供給電圧502、静電容量電圧電流504信号、およびポンプ制御516を受信し、駆動電圧506を図1Aおよび1Bのマイクロポンプ等のマイクロポンプの電極に出力する。いくつかの実装では、供給電圧502は、マイクロポンプ100が使用されるシステムから提供される。供給電圧は、絶縁回路(図示せず)によって提供されることもできる。
前述のマイクロポンプシステムは、異なる製品またはデバイス内に統合され、異なる機能を果たすことができる。例えば、マイクロポンプシステムは、空気を移動させるための空気駆動機として、デバイス、例えば、コンピュータまたは冷蔵庫内のファンもしくはブロアに取って代わることができる。従来のファンまたはブロアと比較して、マイクロポンプは、より高い信頼性を伴って、より低いコストでより優れた機能を果たすことが可能であり得る。いくつかの実装では、これらの空気駆動機は、大規模並列構成において基礎レベルでホストの中に直接構築される。
図1A、1B、および2Dのモジュール層スタックは、並列に接続されたモジュール層として捉えられることができる。各個々のモジュール層の容積ViまたはVeは、小さい。いくつかの実装では、スタック内の全層の総容積でさえ、比較的に小さい。いくつかの実装では、複数のスタックまたはマイクロポンプは、並列に接続され、総体積流量を増加させることができる。
前述のように、空気が、例えば、燃料電池内の電気化学反応および冷却のために使用されることができる。概して、冷却のために使用される空気の量は、反応のためのものより何倍も多い。
図12を参照すると、ロール・ツー・ロール処理ラインの概念図が、図示される。処理ラインは、いくつかのステーション、例えば、ステーション1からステーションnを備え(それは、封入チャンバであるか、またはそれを含むことができる)、そこで、堆積、パターニング、および他の処理が生じる。したがって、処理は、大まかに見ると、追加的(所望とされる場所に正確に材料を追加する)または除去的(材料を追加し、所望とされる定位置において材料を除去する)であることができる。堆積処理は、必要に応じて、蒸発、スパッタリング、および/または化学蒸着(CVD)、ならびに印刷を含む。パターニング処理は、要件に応じて、パターニングされている特徴の分解能に応じた走査レーザおよび電子ビームパターン発生、機械加工、光学リソグラフィ、グラビア印刷、およびフレキソ印刷(オフセット)印刷等の技法を含むことができる。インクジェット印刷およびスクリーン印刷が、導体等の機能材料を配置するために使用されることができる。インプリンティングおよびエンボス製作等の他の技法も、使用されることができる。
Claims (14)
- 微小電気機械システムを製造する方法であって、前記微小電気機械システムは、固定された本体要素および前記固定された本体要素に関連付けられた解放可能かつ移動可能な特徴を備え、前記方法は、
シートの片面上に金属コーティングを有する可撓性プラスチック材料の第1のシートをパターニングし、前記片面上に第1の金属領域を生成することと、
前記第1のシートをパターニングし、前記固定された本体要素を可撓性プラスチック材料の前記第1のシートから生成し、かつ、前記解放可能かつ移動可能な特徴を前記第1の金属領域を有する前記第1のシートの一部から生成することであって、前記解放可能かつ移動可能な特徴のパターニングは、前記解放可能かつ移動可能な特徴を前記固定された本体要素の一部に繋がれたまま残す、ことと、
可撓性プラスチック材料の第2のシートを前記第1のシートに積層し、複合積層構造を提供することと
を含む、方法。 - 前記微小電気機械システムは、マイクロポンプであり、前記固定された本体要素は、ポンプ本体であり、前記解放可能かつ移動可能な要素は、弁要素である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のシートのパターニングは、アブレーションすることと、前記第1の金属領域および第2の金属領域を前記第1のシート上に生成することとを含み、前記移動可能かつ解放可能な要素は、第1の移動可能かつ解放可能な要素であり、前記マイクロポンプは、前記第2の金属領域を有する前記第1のシートの一部からパターニングされた第2の移動可能かつ解放可能な要素を備え、前記第1および第2の移動可能かつ解放可能な要素は、前記ポンプ本体の入口および出口における弁要素である、請求項2に記載の方法。
- 前記移動可能かつ解放可能な要素は、T弁のT形状の部材およびオメガ弁のオメガ形状の部材である、請求項2に記載の方法。
- 伝導性層の第2のシートを前記第2のシートの第1の表面上に堆積することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記伝導性層の堆積は、前記第2のシートの積層に先立って生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記微小電気機械システムは、ロール・ツー・ロール処理ライン上で製作され、前記方法は、
前記金属コーティングを有する前記可撓性プラスチック材料の前記第1のシートを第1のロールから除去することと、
片面上に金属コーティングを有する前記可撓性プラスチック材料の前記第2のシートを第2のロールから除去することと
をさらに含み、
アブレーションは、第1のステーションで生じ、パターニングは、第2のステーションで生じ、積層は、第3のステーションで生じる、
請求項1に記載の方法。 - 伝導性層の第2のシートを前記第2のシートの第1の表面上に堆積することと、
前記第2のシート上の前記伝導性層をパターニングし、前記伝導性層の分離された領域を提供することと
をさらに含み、
前記分離された領域は、前記第2のシート上の電極を提供する、請求項1に記載の方法。 - 前記複合積層構造を前記固定された本体要素および前記解放可能かつ移動可能な特徴を備えている個々のダイにダイカットすることと、
前記個々のダイをスタックし、スタックされた構造を生成することと、
前記スタックされた構造を積層し、前記微小電気機械システムの構成要素を生成することと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記微小電気機械システムは、マイクロポンプであり、前記固定された本体要素は、ポンプ本体であり、前記解放可能かつ移動可能な要素は、弁要素であり、前記第1のシートのパターニングは、前記第1の金属領域および第2の金属領域を前記第1のシート上に生成するためにアブレーションすることを含み、前記移動可能かつ解放可能な要素は、第1の移動可能かつ解放可能な要素であり、前記マイクロポンプは、前記第2の金属領域を有する前記第1のシートの一部からパターニングされた第2の移動可能かつ解放可能な要素を備え、前記第1および第2の移動可能かつ解放可能な要素は、前記ポンプ本体の入口および出口における弁要素である、請求項9に記載の方法。
- ロール・ツー・ロール処理ラインにおいて微小電気機械システムを製造する方法であって、前記方法は、
第1のロールから、シートの片面上に金属コーティングを有する可撓性材料の第1のウェブを展開することと、
第2のロールから、可撓性材料の第2のウェブを展開することと、
第1のパターニングステーションにおいて、前記シートが前記第1のパターニングステーションを通って横断するとき、本体要素および移動可能要素を前記材料の第2のシートから生成することと、
第3のロールから、前記第3のシート上に金属層を有する可撓性材料の第3のウェブを展開することと、
積層ステーションにおいて、前記第3のウェブを前記第2のウェブに積層することと
を含む、方法。 - 前記微小電気機械システムは、マイクロポンプであり、前記移動可能かつ解放可能な要素は、弁要素である、請求項11に記載の方法。
- 前記マイクロポンプ、および、ポンプ本体である前記本体の入口および出口における弁要素である2つの移動可能かつ解放可能な要素、請求項12に記載の方法。
- 犠牲充填材料を前記本体要素および移動可能要素に適用することと、
積層後、前記犠牲充填材料を好適な溶媒を用いて除去することと、
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
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