【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于产生和/或检测流体的体积流的微流体交互元件(mikrofluidisches interaktionselement)，其尤其可以使用在扬声器和/或麦克风中。
技术介绍
1、与传统的电子动态的扬声器和麦克风相比，mems(微机电系统)扬声器和麦克风具有显著优点，例如在更少的延迟时间、更低的能耗、更小的结构尺寸或原则上的可焊接性方面。另一方面，所述微机电系统扬声器和麦克风目前在可达到的声级方面仍具有不足。为了达到高的声级，必须挤出相应大的空气体积。可以通过可运动的挤出元件，例如隔膜或弯曲梁的较大偏置和/或通过增大挤出元件的面使挤出的体积最大化。对于微机械元件，一方面由于材料/结构的负载能力不足，另一方面由于力产生密度低，较大的偏置难以实现。此外不利地，用于促动所使用的弯曲梁机械上不再是鲁棒的并且其制造公差的略微变化导致弯曲梁不同步地运动，这降低了可达到的声级。挤出元件的水平面的增大虽然能更简单地实现，但在结构元件尺寸和成本方面却适得其反。
技术实现思路
1、所述问题应通过本专利技术来解决。
2、本专利技术涉及一种用于产生和/或检测流体的体积流的微流体交互元件，其中，微流体交互元件包括具有空腔的基底，其中，空腔具有至少一个垂直布置的、刚性的壁元件，该壁元件与空腔的顶部和底部连接，并且其中，在空腔内还布置有具有垂直面的可运动的挤出元件，使得挤出元件的运动方向基本上垂直于壁元件的主延伸平面，其中，挤出元件以其垂直面侧向地包围对应的壁元件，使得通过壁元件在挤
3、微流体交互元件例如可以构型为所谓的mems元件。mems元件可以理解为一种微机电系统，其尤其在最小的空间上组合或集成有电子和机械部件。
4、通过挤出元件朝向刚性壁元件的水平运动，位于该侧的部分体积被压缩，而位于刚性壁一侧的部分体积则被稀释(verdünnen)，因为挤出元件在那里远离壁元件运动。通过基底表面上的流体开口，流体在此可以从压缩的部分体积流出到周围环境中，而通过相对的基底表面上的另一流体开口，流体从周围环境补充流入到稀释的部分体积中。以这种方式，通过mems元件产生周围环境的流体沿垂直于基底主延伸平面的方向的净体积流。如果挤出元件朝相反的方向运动，则产生流体的相反的流动方向。换言之，借助交互元件可以在流体中产生具有正压半波和负压半波的声波。根据壁元件的构型，壁元件的主延伸平面也可以相对于挤出元件的运动方向略微倾斜。
5、在物理学中，术语“流体”涵盖了液体和气体。气体例如可以是普通空气，其借助交互元件运动和由此相应地产生体积流。因此，体积流可以理解为流体的运动。在相应的转换为振动运动时，该体积流可以产生声压级，该声压级例如能够通过人耳感知到。
6、基底例如可以理解为硅基底，该硅基底被用作晶圆基底。基底相应地通过工艺技术进行加工，以便由此制造微流体交互元件。因此，将凹槽加工到基底中，该凹槽形成空腔，该空腔具有在空腔和基底外侧之间的相应的贯穿部。凹槽又限定交互元件的交互体积并且通过基底与周围环境隔开。
7、尤其可以考虑，交互元件具有多个壁元件，这些壁元件被挤出元件相应地包围。壁元件面式地构造、垂直地布置并且与挤出元件的垂直面一起在被挤出元件包围的空间内分别形成相应的第一和第二子空间。在此，挤出元件相对于壁元件沿着垂直于壁元件的主延伸平面定向的水平运动方向可运动地布置。通过挤出元件的运动，例如可以在相应的第一子空间中生成负压，同时在第二子空间中生成过压。
8、贯穿部可以理解为基底中的开口，该开口分别将在空腔中形成的子空间与基底的周围环境连接。
9、本专利技术的构型设置，挤出元件通过尤其弹性的悬挂装置与基底连接。在此有利的是，通过悬挂装置可以确保挤出元件的可运动性。通过弹性构型还可以减少用于使挤出元件运动的力消耗，因为挤出元件在偏置时自主地返回到初始位置中。
10、悬挂装置可以理解为一种元件，通过该元件将挤出元件固定在基底上。
11、本专利技术的一个构型设置，悬挂装置与空腔的壁连接。在此有利地，这构成一种简单且鲁棒的可能性，用于将挤出元件侧向地悬挂在空腔中。在此可以考虑，悬挂装置可以横向于挤出元件的运动方向布置在壁上和/或沿挤出元件的运动方向布置在壁上。
12、本专利技术的另一构型设置，悬挂装置与空腔的顶部和底部连接。在此有利地，这种悬挂方式具有小的侧向空间需求，由此可以减小微流体交互元件的底面或将该底面保持得小。
13、在这种情况下，悬挂装置柱状地构型并且从空腔的底部延伸至其顶部。
14、根据本专利技术的构型设置，悬挂装置侧向地被挤出元件包围。在此有利地，构成一种简单的可能性用于实现垂直悬挂。这样的悬挂装置尤其是特别鲁棒的。
15、根据本专利技术的另一构型设置，悬挂装置垂直地集成到挤出元件中。在此有利地，可以进一步减少用于悬挂装置的空间需求，由此可以将微流体交互元件本身更小地制造。
16、集成在此可以理解为，悬挂装置构成挤出元件的一部分。
17、根据本专利技术的另一构型设置，微流体交互元件包括具有促动器元件的促动器区域，该促动器元件设置为用于沿着运动方向驱动挤出元件，其中，促动器元件尤其构型为静电驱动器和/或压电驱动器。在此有利地，这样的促动器元件可以均匀地驱动挤出元件，由此可以实现挤出元件得所有垂直面的同步运动，以便又优化声压级的产生。
18、静电驱动器例如可以构型为梳状驱动器或纳米静电驱动器(ned)。此外，这样的促动器元件可以直接布置在悬挂装置上或集成到该悬挂装置中，或者也可以构型为单独的结构。在压电驱动器中，驱动元件直接布置在悬挂装置上或也布置在挤出元件本身上是有意义的，以便能够引起从促动器元件到悬挂装置上和因此给挤出元件或者说直接给挤出元件的直接力传递。然后，例如借助在悬挂装置内或悬挂装置上的相应结构化实现促动器元件的电接触。
19、尤其，壁元件也可以构型为与挤出元件电绝缘，其中，通过在壁元件和挤出元件之间施加电压可以产生静电力，因为壁元件和挤出元件起电极作用并且相应地相互吸引或排斥。
20、原则上，在此也可以考虑，流体的外部驱动的体积流作为外部声压级使交互元件或更确切地说挤出元件置于运动中。这可以通过促动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于产生和/或检测流体的体积流的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其中，所述微流体交互元件(10、110、210、310、410)具有基底(20)，该基底具有空腔(30)，其中，所述空腔(30)具有至少一个垂直布置的、刚性的壁元件(40、440)，所述壁元件与所述空腔(30)的顶部(31)和底部(32)连接，并且其中，具有垂直面(51)的可运动的挤出元件(50)还布置在所述空腔(30)内，使得所述挤出元件(50)的运动方向(x)基本上垂直于所述壁元件(40、440)的主延伸平面，其中，所述挤出元件(50)以其垂直面(51)侧向地包围对应的壁元件(40、440)，使得通过所述壁元件(40、440)在所述挤出元件(50)内分别形成第一子空间(41)和第二子空间(42)，其中，所述微流体交互元件(10、110、210、310、410)分别具有从所述第一子空间(41)到所述基底(20)的上侧(21)的第一贯穿部(61)和从所述第二子空间(42)到所述基底(20)的下侧(22)的第二贯穿部(62)。
2.根据权利要求1所述的微流体交互元件(10、1
3.根据权利要求2所述的微流体交互元件(10、110、410)，其特征在于，所述悬挂装置(70、170)与所述空腔(30)的壁(33)连接。
4.根据权利要求2所述的微流体交互元件(210、310、410)，其特征在于，所述悬挂装置(270、370)与所述空腔(30)的顶部(31)和底部(32)连接。
5.根据权利要求4所述的微流体交互元件(210、410)，其特征在于，所述悬挂装置(270)侧向地被所述挤出元件(50)包围。
6.根据权利要求4所述的微流体交互元件(310、410)，其特征在于，所述悬挂装置(370)垂直地集成到所述挤出元件(50)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其特征在于，所述微流体交互元件(10、110、210、310、410)包括具有促动器元件的促动器区域(80)，所述促动器元件沿着所述运动方向(x)驱动所述挤出元件(50)，其中，所述促动器元件尤其构型为静电驱动器和/或压电驱动器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其特征在于，所述第一贯穿部(61)和/或所述第二贯穿部(62)的宽度分别小于200μm、尤其小于100μm，并且长度大于100μm、尤其大于500μm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其特征在于，壁元件(40、440)和挤出元件(50)之间的距离(d)在所述壁元件(40、440)的两个端侧(45、445)上小于20μm、尤其小于10μm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其特征在于，所述壁元件(40、440)至少在一个端侧(45、445)、尤其在两个端侧(45、445)上具有垂直于所述壁元件(40、440)的主延伸平面的至少一个横向部段。
11.根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其特征在于，所述挤出元件(50)和所述空腔(30)的底部(32)之间和/或所述挤出元件(50)和所述空腔(30)的顶部(31)之间的垂直距离(h)小于5μm、尤其小于2μm。
12.根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(410)，其特征在于，所述壁元件(440)波浪形和/或弯折地构型。
13.一种声学装置(500)、尤其扬声器和/或麦克风，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于产生和/或检测流体的体积流的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其中，所述微流体交互元件(10、110、210、310、410)具有基底(20)，该基底具有空腔(30)，其中，所述空腔(30)具有至少一个垂直布置的、刚性的壁元件(40、440)，所述壁元件与所述空腔(30)的顶部(31)和底部(32)连接，并且其中，具有垂直面(51)的可运动的挤出元件(50)还布置在所述空腔(30)内，使得所述挤出元件(50)的运动方向(x)基本上垂直于所述壁元件(40、440)的主延伸平面，其中，所述挤出元件(50)以其垂直面(51)侧向地包围对应的壁元件(40、440)，使得通过所述壁元件(40、440)在所述挤出元件(50)内分别形成第一子空间(41)和第二子空间(42)，其中，所述微流体交互元件(10、110、210、310、410)分别具有从所述第一子空间(41)到所述基底(20)的上侧(21)的第一贯穿部(61)和从所述第二子空间(42)到所述基底(20)的下侧(22)的第二贯穿部(62)。
2.根据权利要求1所述的微流体交互元件(10、110、210、310、410)，其特征在于，所述挤出元件(50)通过悬挂装置(70、170、270、370)、尤其弹性的悬挂装置与所述基底(20)连接。
3.根据权利要求2所述的微流体交互元件(10、110、410)，其特征在于，所述悬挂装置(70、170)与所述空腔(30)的壁(33)连接。
4.根据权利要求2所述的微流体交互元件(210、310、410)，其特征在于，所述悬挂装置(270、370)与所述空腔(30)的顶部(31)和底部(32)连接。
5.根据权利要求4所述的微流体交互元件(210、410)，其特征在于，所述悬挂装置(270)侧向地被所述挤出元件(50)包围。
6.根据权利要求4所述的微流体交互元件(310、410)，其特征在于，所述悬挂装置(370)垂直地集成...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·舍林，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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