Piezoelektrisch angetriebene Silizium Mikropumpe der Baugröße 3,5 x 3,5 x 0,6 mm3

Diese Studie beschreibt das Design, die Herstellung und die fluidische Charakterisierung einer piezoelektrisch angetriebenen Mikromembranpumpe aus Silizium, die eine Baugröße von nur 3,5 x 3,5 x 0,6 mm3 hat. Damit ist sie die derzeit kleinste blasentolerante Mikropumpe weltweit. Die mikromechanischen Strukturen werden mit KOH Ätztechnik geformt. Die Herstellung erfordert nur 3 Lithografie Masken, zwei Waferbond Schritte, den Einsatz von Wafer-Dünnungstechniken und einen HF-Dampf Ätzschritt. Trotz ihrer geringen Baugröße hat diese Mikropumpe ein großes Kompressionsverhältnis, und erreicht mit Luft Gegendrücke von mehr als 30 kPa. Die Förderrate wurde im Temperaturbereich zwischen -10 °C und + 70 °C gemessen, die Förderrate steigt um ca. 25 %. Aus fertigungstechnischen Gründen wurde eine Piezokeramik mit hexagonaler Form gewählt. Diese Mikropumpe erreicht mit Luft Förderraten von mehr als 0,6 ml/min, und kann damit ein Totvolumen von ca. 10 mm3 in weniger als 1 Sekunde füllen. Damit ist sie technisch und wirtschaftlich potentiell geeignet, um zusammen mit Umweltsensoren in Mobilfunkgeräten eingesetzt zu werden.