EP0873789A2 - Device with reception means encapsulating materials - Google Patents

Abstract

In an apparatus (10) for separate encapsulation of several identical or different materials in closed cavities (8, 10) in a micro-mechanically produced structure, at least two of the cavities (8, 10) are separated by a membrane (5) which is formed by microsystem or thin film technology and which can be destroyed by an electric heater (7) of the apparatus in order to connect the cavities.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zurgekapselten Aufnahme eines Materials die Verwendung einersolchen Vorrichtung.The present invention relates to a device forencapsulated recording of a material using asuch device.

Auf vielen Gebieten werden empfindliche Materialien, z. B.chemische Indikatormaterialien, Katalysatoren, Medikamente,eingesetzt. Empfindlich heißt, die Lebensdauer, d. h. dieVerwendbarkeit für einen bestimmten Zweck, wird bei Kontaktmit einem bestimmten Stoff oder Stoffgemisch reduziert. Aufgrunddieser begrenzten Lebensdauer ist es erwünscht, dieseMaterialien erst kurz vor ihrem Einsatz in dem schädlichenMeßmedium freizugeben und sie bis zu diesem Zeitpunkt unterSchutzgas oder Schutzflüssigkeit oder Vakuum zu verwahren.Das schädliche Meßmedium kann mit der zu messenden Substanzidentisch sein.In many areas, sensitive materials, e.g. B.chemical indicator materials, catalysts, medicines,used. Sensitive means the lifespan, i.e. H. theAvailability for a specific purpose, is available on contactreduced with a certain substance or mixture of substances. Because ofthis limited life it is desirable to use thisMaterials just before they are used in the harmfulRelease the measuring medium and take it up to this pointKeep protective gas or protective liquid or vacuum.The harmful measuring medium can with the substance to be measuredbe identical.

Übliche Methoden sind hierzu das Kapseln der Substanz in einemGlaskolben, Kunststoff-Folien oder ähnlichen Verpackungen.Der Nachteil dieser Methoden ist vielfältig: Die Kapselungsmethodensind nur begrenzt miniaturisierbar und/oderder Verschluß ist nicht oder nur aufwending automatisch zuöffnen. Solche empfindlichen Stoffe werden auch in einem Gefäßeingeschlossen, welches über ein Ventil und/oderSchlauchsystem mit der Außenwelt verbunden ist. Diese Vorrichtungist automatisch zu öffnen, doch kann hier die Geschwindigkeitder mechanischen Öffnung für manche Anwendungennicht ausreichend sein. Ein Reagieren auf schnelle Vorgängeist somit nicht möglich. Weiterhin begrenzt die notwendigeMechanik die minimal erreichbare Baugröße und dieKostenreduzierung.The usual methods are to encapsulate the substance in oneGlass flasks, plastic foils or similar packaging.The disadvantage of these methods is manifold: the encapsulation methodscan only be miniaturized to a limited extent and / orthe closure is not automatic or only consumingto open. Such sensitive substances are also in a vesselincluded, which via a valve and / orHose system is connected to the outside world. This devicecan be opened automatically, but here the speed canthe mechanical opening for some applicationsnot be sufficient. Responding to fast processesis not possible. Furthermore limits the necessaryMechanics the minimum achievable size and theCost reduction.

Die direkte Beschichtung der zu schützenden Substanz mitz.B. elektrisch abdampfbaren Materialien ist nur sehr begrenzt einsetzbar, da diese Methode in vielen Fällen zu einerirreversiblen Kontamination des beschichteten Materialsführt.The direct coating of the substance to be protected withe.g. electrically vaporizable materials is very limitedcan be used because in many cases this method becomes airreversible contamination of the coated materialleads.

Die DE 3919042 A1 offenbart ein System zur Analyse von festenSubstanzen auf Quecksilber. Bei diesem bekannten Systemwird eine zu analysierende feste Substanz in ein Gefäß eingebracht,das nachfolgend durch eine Membran verschlossenwird, wobei, wenn über der Membran ein Deckel auf den Randdes Gefäßes gesetzt ist, die Membran durch das Erhitzen derfesten Substanz und einen dadurch bedingten Überdruck in demGefäß zerstört wird. Die bei dem in der DE 3919042 A1 offenbartenSystem verwendete Vorrichtung ist jedoch für eineGroßserienfertigung nicht geeignet.DE 3919042 A1 discloses a system for the analysis of solidSubstances on mercury. With this known systema solid substance to be analyzed is introduced into a vessel,which is subsequently closed by a membranebeing, when, over the membrane, a lid on the edgeof the vessel is set by heating the membranesolid substance and a resulting overpressure in theVessel is destroyed. Those disclosed in DE 3919042 A1However, the system used is for a deviceLarge series production not suitable.

Die DE 3520416 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum steuerbarenÖffnen einer Trennwand, wobei die Trennwand aus einer ineinen Spannring eingesetzten Membran mit anliegenden Heizdrähtenbesteht, welche ein Öffnen der Membran bei Versorgungmit elektrischer Energie bewirken. Auch diese Vorrichtungist nicht für eine Massenproduktion beispielsweise mittelsmikromechanischer Verfahren geeignet.DE 3520416 C2 describes a device for controllableOpening a partition, the partition consisting of an ina clamping ring used membrane with adjacent heating wiresthere is an opening of the membrane when supplyeffect with electrical energy. This device toois not for mass production, for examplesuitable micromechanical method.

Die DE 3818614 A1 und DE3915920 A1 offenbaren mikromechanischeStrukturen mit einer Mehrzahl von Vertiefungen zur Aufnahmevon kleinen Materialmengen, insbesondere auf dem Gebietder Biotechnologie. Die Vertiefungen werden dabei mittelseines Deckels, der vorzugsweise mit den Vertiefungenkorrespondierende Erhebungen aufweist, verschlossen.DE 3818614 A1 and DE3915920 A1 disclose micromechanicalStructures with a plurality of recesses for receivingof small amounts of material, especially in the fieldof biotechnology. The wells are by means ofa lid, preferably with the wellshas corresponding surveys, closed.

Für den Nachweis von Stoffen in Gasen oder Flüssigkeitenexistiert z.B. eine Vielzahl von Transducerbauformen. Vielefunktionieren nach dem Prinzip der Widerstands- oder Kapazitätsmessungdes Indikatormaterials. Bezüglich derartigerTransducerbauformen wird verwiesen auf H.-E. Endres, S.rost, H. Sandmaier "A PHYSICAL SYSTEM FOR CHEMICAL SENSORS",Proc. Microsystem Technologies, Berlin, 29.10.-01.11.91,70-75. Eine Änderung dieser Größe(n) wird mit einem Ereignis in dem zu untersuchenden Medium korreliert. Die für die z.B. Widerstandsmessung notwendigen Strukturen, z.B. Interdigitalstrukturen,werden oft in einer Dünnfilmtechnik aufein Substrat, z.B. Silizium, Quarz, aufgebracht. Der Trägerdieser Sensoren kann auch selbst wieder eine Membranstruktursein.For the detection of substances in gases or liquidse.g. exists a variety of transducer designs. Lotsoperate on the principle of resistance or capacitance measurementof the indicator material. Regarding suchTransducer designs are referred to H.-E. Endres, S.Rost, H. Sandmaier "A PHYSICAL SYSTEM FOR CHEMICAL SENSORS",Proc. Microsystem Technologies, Berlin, October 29th - November 1st, 1991,70-75. A change in this size (s) will result in an eventcorrelated in the medium to be examined. The for the z.B. Resistance measurement necessary structures, e.g. Interdigital structures,are often based on a thin film techniquea substrate, e.g. Silicon, quartz, applied. The carrierThese sensors can also have a membrane structurebe.

Aus der Mikrosystemtechnik ist seit Jahren die Herstellungvon dünnen Membranstrukturen, z.B. Si₃N₄ auf Si-Trägermaterialund andere Kombinationen, bekannt. Im allgemeinen werdendiese Membranstrukturen aufgrund ihrer sehr niedrigenthermischen Wärmekapazität und/oder Wärmeleitfähigkeit eingesetzt.Sie dienen als Trägermaterial für temperaturempfindlicheWiderstände, z.B. bei der Realisierung thermischenDurchflußmessers und/oder zur thermischen Isolierung einesHeizelements von seiner Umgebung.The production of thin membrane structures, for example Si₃ N₄ on Si carrier material and other combinations, has been known from microsystem technology for years. In general, these membrane structures are used due to their very low thermal heat capacity and / or thermal conductivity. They serve as a carrier material for temperature-sensitive resistors, for example in the implementation of thermal flow meters and / or for the thermal insulation of a heating element from its surroundings.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindungdie Aufgabe zugrunde, eine miniaturisierbare Vorrichtungzu schaffen, die die Ereignis- oder zeitlich gesteuerte,automatische Vermengung zweier Stoffe ermöglicht.The invention is based on the cited prior artthe task of a miniaturizable deviceto create the event or timed,allows automatic mixing of two substances.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemaß Patentanspruch1 gelöst.This object is achieved by a device according toclaim1 solved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,eine miniaturisierbare Vorrichtung zur automatischenFreisetzung eines gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffesin die Umgebung zu schaffen.Another object of the present invention isa miniaturizable device for automaticRelease of a gaseous, liquid or solid substanceto create in the environment.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 7 gelöst.This object is achieved by the subject matter ofclaim 7.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur getrennten,gekapselten Aufnahme einer Mehrzahl gleicher oderunterschiedlicher Stoffe in einer Mehrzahl von abgeschlossenenHohlräumen in einer mikromechanisch gefertigten Struktur,wobei zumindest zwei der Hohlräume durch eine in Mikrosystemtechnik oder Dünnfilmtechnologie implementierte Membrangetrennt sind, wobei die Vorrichtung eine elektrischbetätigbare Heizeinrichtung zum Zerstören der Membran, umdie zumindest zwei Hohlräume zu verbinden, aufweist.The present invention provides an apparatus for separate,encapsulated recording of a plurality of the same ordifferent substances in a plurality of closedCavities in a micromechanically manufactured structure,where at least two of the cavities by one in microsystem technologyor membrane implemented in thin film technologyare separated, the device being an electricalactuatable heater to destroy the membrane in orderwhich has to connect at least two cavities.

Die mikromechanisch gefertigte Struktur kann vorzugsweisedurch eine Mehrzahl von Halbleiterwafern gebildet sein, diederart verbunden sind, daß zumindest zwei Ausnehmungen inden Halbleiterwafern durch die in Mikrosystemtechnik oderDünnfilmtechnologie implementierte Membran getrennt sind.Ferner kann eine solche mikromechanisch gefertigte Struktureine Mehrzahl von Membranen aufweisen, wobei jede Membranjeweils zumindest zwei Hohlräume in der mikromechanisch gefertigtenStruktur trennt. Mittels einer geeigneten Treibereinrichtungzum Treiben der elektrisch betätigbaren Heizeinrichtungenkann die Mehrzahl der Membranen dann im wesentlichengleichzeitig oder zeitversetzt zerstört werden.The micromechanically manufactured structure can preferablybe formed by a plurality of semiconductor wafers whichare connected such that at least two recesses inthe semiconductor wafers by the in microsystem technology orThin film technology implemented membrane are separated.Such a micromechanically manufactured structure can also be usedhave a plurality of membranes, each membranein each case at least two cavities in the micromechanically manufacturedStructure separates. Using a suitable driver devicefor driving the electrically operated heating devicesthe majority of the membranes can then essentiallydestroyed at the same time or with a time delay.

Die vorliegende Erfindung liefert ferner die Verwendung einerVorrichtung zur gekapselten Aufnahme eines gasförmigen,flüssigen oder festen Stoffes, wobei die Vorrichtung eineneine Ausnehmung zur Aufnahme des gasförmigen, flüssigen oderfesten Stoffes aufweisenden in Mikrosystemtechnik gebildetenGrundkörper, eine den Grundkörper überspannende, in Mikrosystemtechnikoder Dünnfilmtechnologie implementierte Membranzur Kapselung des Material in der Ausnehmung des Grundkörpersund eine elektrisch betätigbare Heizeinrichtung zumZerstören der Membran, um den gasförmigen, flüssigen oderfesten Stoff freizulegen, aufweist, zur Freisetzung der gasförmigen,flüssigen oder festen Stoffes in die Umgebung.The present invention further provides the use of aEncapsulated device for a gaseous,liquid or solid substance, the device aa recess for receiving the gaseous, liquid orsolid substance formed in microsystem technologyBase body, a spanning the base body, in microsystem technologyor membrane implemented in thin film technologyfor encapsulating the material in the recess of the base bodyand an electrically actuated heating device forDestroy the membrane to the gaseous, liquid orexpose solid substance, has to release the gaseous,liquid or solid into the environment.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Membran kannvorzugsweise mit einer Schutzschicht versehen sein, die dieHäusung von aggressiven Medien ermöglicht. Besteht die Membranbeispielsweise aus Siliziumnitrid, kann als widerstandsfähigeSchutzschicht beispielsweise Siliziumcarbidverwendet werden.The membrane used in the present invention canpreferably be provided with a protective layer whichEnabling aggressive media to be housed. There is the membranefor example made of silicon nitride, can be resistantProtective layer, for example silicon carbidebe used.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung beispielsweisegegenüber einer Pumpe besteht in dem mechanisch und elektronischwesentlich einfacheren Aufbau des erfindungsgemäßenSystems. Bis zu einer bestimmten Anzahl von Freisetzungenpro System ist dieses Verfahren somit kostengünstiger alszum Beispiel der Einsatz einer Pumpe. Ein weiterer Vorteilist die durch den einfachen Aufbau bedingte höhere Funktionszuverlässigkeitdes Systems. Die Freisetzung des Stoffesgeschieht ohne Benutzung von Klappen, Ventilen und Kanälen.Somit ist beispielsweise, im Gegensatz zu einer Pumpe,kein Verstopfen von Kanälen möglich, da solche zur gewünschtenFunktion gemäß der vorliegenden Erfindung nicht benötigtwerden.An advantage of the use according to the invention, for examplecompared to a pump, it consists of mechanical and electronicmuch simpler structure of the inventionSystems. Up to a certain number of releasesthis method is therefore cheaper per system thanfor example the use of a pump. Another advantageis the higher functional reliability due to the simple structureof the system. The release of the substancehappens without using flaps, valves and channels.In contrast to a pump, for example,no clogging of channels possible, as these are requiredFunction according to the present invention is not requiredwill.

Die vorliegende Erfindung bedient sich der Tatsache, daß indünnen Membranen, welche in Dünnfilmtechnologie oder Mikrosystemtechnikimplementiert sind, häufig höhere Spannungskräfteauftreten, welche in anderen Bereichen der Technikals Problem derartiger Membranstrukturen gelten. Diese Spannungskräfte,die in der Membran vorliegen, bewirken bei Anwendungvon thermischen Kräften auf die Membran ein explosionsartigesZerplatzen derselben. Dabei verdampft die Membrannicht, sondern zerspringt in einzelne Stücke. Die gemäßder vorliegenden Erfindung verwendete Heizeinrichtung istvorzugsweise als ein auf der Membran integrierter Heizerausgeführt, bei dem ein kurzer Heizimpuls eine thermischeVerspannung der Membran bewirkt, durch die diese Membran zumPlatzen gebracht wird.The present invention takes advantage of the fact that inthin membranes, which in thin film technology or microsystem technologyare implemented, often higher tension forcesoccur in other areas of technologyare considered a problem of such membrane structures. These tension forceswhich are present in the membrane, cause applicationof thermal forces on the membrane an explosiveBursting of the same. The membrane evaporatesnot, but shatters into individual pieces. The accordingheater used in the present inventionpreferably as a heater integrated on the membraneexecuted, in which a short heating pulse a thermalTensioning the membrane caused by this membrane toBurst is brought.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Strukturenbieten eine einfache, kontaminationssichere und schnelle Artund Weise, um einen gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffin die Umgebung freizusetzen, oder um eine Mehrzahl von inunterschiedlichen Hohlräumen befindliche Stoffen zu vermengen,wobei die Struktur in einfacher Weise einer Großserientechnikzugänglich ist. Das ordnungsgemäße Zerstören derMembran kann jeweils durch eine geeignete Elektrodengeometriesignalisiert werden. Die vorliegende Erfindung bedient sich somit einer Struktur, die mit gängigen großserientechnischenMethoden implementierbar ist. Hierbei ist die Membran-Grundkörper-Strukturvorteilhafterweise in Mikrosystemtechnikausgeführt. Für die Zwecke der Erfindung kann dieMembran jedoch auch in Dünnfilmtechnik ausgeführt sein.The structures used in accordance with the present inventionoffer a simple, contamination-proof and fast wayand way to a gaseous, liquid or solid substanceinto the environment, or to release a plurality of into mix substances located in different cavities,the structure being simple in a mass production techniqueis accessible. The proper destruction of theMembrane can each have a suitable electrode geometrybe signaled. The present invention operatesthus a structure that is compatible with common large-scale productionMethods can be implemented. Here is the membrane body structureadvantageously in microsystem technologyexecuted. For the purposes of the invention, theHowever, the membrane can also be made using thin film technology.

Die einzige Figur der vorliegenden Anmeldung zeigt eineschematische Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispielsder erfindungsgemäßen Vorrichtung zur getrennten, gekapseltenAufnahme einer Mehrzahl gleicher oder unterschiedlicherStoffe.The only figure of the present application shows oneschematic cross-sectional representation of an embodimentthe device according to the invention for separate, encapsulatedInclusion of a plurality of the same or differentFabrics.

Die Vorrichtung weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel,das in seiner Gesamtheit mit den Bezugszeichen 10 bezeichnetist, einen Träger 1 auf, der beispielsweise ausQuarz besteht. Auf den Träger 1 ist optional eine Schicht 2aufgebracht, die beispielsweise zur Unterstützung einer Verbindungdes Trägers 1 mit einem Halbleiterwafer, der bei dembevorzugten Ausführungsbeispiel aus Silizium besteht, dienenkann, in dem eine Ausnehmung 8 durch übliche, photolithographischeund ätztechnische Methoden eingearbeitet ist. Überder Ausnehmung 8 ist eine Membran 5 gebildet. Für einenFachmann auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik bedarf eskeiner Erläuterung, daß Methoden zur Herstellung einer eineHalbleiterstruktur überspannenden Membran in der Mikrosystemtechniküblich sind und daß hierbei üblicherweise dieMembran 5 zunächst auf die Halbleiterstruktur 4 aufgebrachtwird, bevor die Ausnehmung 8 durch photolithographische undätztechnische Maßnahmen in der Halbleiterstruktur 4 gebildetwird.In the exemplary embodiment shown, the device hasthat is designated in its entirety with thereference number 10is, acarrier 1, for example, fromQuartz exists. Alayer 2 is optionally on thecarrier 1applied, for example, to support a connectionof thecarrier 1 with a semiconductor wafer, which in thepreferred embodiment consists of silicon, servecan, in which arecess 8 by conventional, photolithographicand etching methods are incorporated. overarecess 5 is formed in therecess 8. For oneSpecialists in the field of microsystem technology are requiredno explanation that methods of making aSemiconductor structure spanning membrane in microsystem technologyare common and that this usuallyMembrane 5 first applied to thesemiconductor structure 4is before therecess 8 by photolithographic andetching measures are formed in thesemiconductor structure 4becomes.

Auf der Membran 5 ist eine Heizerstruktur 7, die über Anschlußleitungenmit Anschlußflächen oder Bondpads in Verbindungsteht, angeordnet.On themembrane 5 is aheater structure 7, which has connection lineswith connection pads or bond padsstands, arranged.

Auf der der Trägerstruktur 4 gegenüberliegenden Oberfläche.der Membran 5 ist ein weiterer Wafer 9, der bei dem bevorzugtenAusführungsbeispiel aus Silizium besteht, angebracht.On the surface opposite thesupport structure 4.themembrane 5 is anotherwafer 9, which in the preferredEmbodiment consists of silicon, attached.

Der Wafer 9 weißt eine Ausnehmung 10 auf und ist derart überder Membran 5 mit dem Wafer 4 verbunden, daß sich die Hohlräume8 und 10 gegenüberliegen, wobei dieselben durch dieMembran 5 getrennt sind.Thewafer 9 has arecess 10 and is so overthemembrane 5 connected to thewafer 4 that thecavities8 and 10 are opposite, the same throughMembrane 5 are separated.

Wird nun während der Herstellung der Vorrichtung in denHohlraum 8 beispielsweise ein Stoff A eingebracht, währendin den Hohlraum 10 ein Stoff B eingebracht wird, kann durcheine Betätigung der elektrischen Heizeinrichtung 7 automatischeine Vermischung der beiden Stoffe und somit beispielsweiseeine bestimmte Reaktion erreicht werden.Will now in the manufacture of the device in theCavity 8, for example, introduced a substance A whileA substance B can be introduced into thecavity 10 byactuation of theelectric heating device 7 automaticallya mixture of the two substances and thus for examplea certain reaction can be achieved.

Für Fachleute ist offensichtlich, daß das in der Figur dargestellteAusführungsbeispiel rein veranschaulichend ist.Beispielsweise könnte die in dem Wafer 9 angeordnete Ausnehmung10 denselben vollständig durchdringen, wobei dieselbeauf der Oberseite durch eine weitere Membran abgeschlossenist, an die wiederum eine Ausnehmung eines weiteren Wafersangrenzt. Somit kann beispielsweise eine Struktur erstelltwerden, die mehr als zwei jeweils durch eine Membran voneinandergetrennte Hohlräume aufweist.It will be apparent to those skilled in the art that this is shown in the figureEmbodiment is purely illustrative.For example, the recess arranged in thewafer 9 could10 penetrate the same completely, the samecompleted by another membrane on the topis in turn a recess of another waferadjacent. For example, a structure can be createdbe more than two each by a membrane from each otherhas separate cavities.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Abtrennungeiner bestimmten Anzahl von Stoffen in zwei oder mehrerendurch die "Membrantechnik" getrennten Kammern oder Ausnehmungen.Ein derartiger Aufbau kann erreicht werden, indemdie Kapselung entweder schon in der Fertigung mehrere Kammernund Membrane enthält, oder in dem alternativ die Elementeauf Wafer- oder Einzelteil-Level beispielsweise durchWaferbonding oder Kleben entsprechend kombiniert werden. Abhängigvom Aufbau und der gewünschten Reaktion kann nun einebestimmte Anzahl von Kammern quasi-gleichzeitig (im Millisekundenbereich)oder auch zeitlich beliebig versetzt geöffnetwerden, indem die einzelnen Heizereinrichtungen entsprechendangesteuert werden. Durch eine Mehrkammertechnik kann somitdie Anzahl von innerhalb eines Membransystems möglichen,beispielsweise chemischen, Reaktionen, beispielsweise Nachweisreaktionen,stark erhöht sein.The present invention thus enables separationa certain number of substances in two or morechambers or recesses separated by "membrane technology".Such a structure can be achieved bythe encapsulation either in the manufacture of several chambersand contains membrane, or alternatively in which the elementsat wafer or individual part level, for exampleWafer bonding or gluing can be combined accordingly. Dependentof the structure and the desired reaction can nowcertain number of chambers quasi-simultaneously (in the millisecond range)or open at any timebe by the individual heater devices accordinglycan be controlled. With a multi-chamber technology, it canthe number of possible within a membrane system,for example chemical reactions, for example detection reactions,be greatly increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindungeine weiterentwickelte Verwendung einer Vorrichtung zurgekapselten Aufnahme eines Materials, die einem eine Ausnehmungzur Aufnahme des Materials aufweisenden in Mikrosystemtechnikgebildeten Grundkörper, eine den Grundkörper überspannende,in Mikrosystemtechnik oder Dünnfilmtechnologieimplementierte Membran zur Kapselung des Materials in derAusnehmung des Grundkörpers und eine elektrisch betätigbareHeizeinrichtung zum Zerstören der Membran aufweist, um dasMaterial, daß ein gasförmiger, flüssiger oder fester Stoffsein kann, in die Umgebung freizusetzen.In another aspect, the present invention providesfurther developed use of a device forencapsulated receptacle of a material that has a recessto hold the material in microsystem technologyformed basic body, a spanning the basic body,in microsystem technology or thin film technologyimplemented membrane to encapsulate the material in theRecess of the base body and an electrically operatedHas heater for destroying the membrane to theMaterial that is a gaseous, liquid or solid substancemay be to release into the environment.

Bei der nachfolgend beschriebenen Verwendung dieser Vorrichtungwird nun der von der Membran und dem Träger gebildeteHohlraum als ein "kleines Gefäß" betrachtet, das beispielsweiseeine bestimmte Flüssigkeits- oder Gas-Menge enthaltenkann. Durch ein Zerstören der Membran wird dieser in dem"kleinen Gefäß" enthaltene Stoff dann in die Umgebung, diedurch die Umwelt oder einen weiteren Teil des Systems, beispielsweiseReaktionskammern oder Stoffreservoirs gebildetist, freigesetzt. Vorteilhaft dabei ist der einfache Aufbaudes Systems und die damit verbundene höhere Funktionszuverlässigkeit.When using this device as described belowis now that formed by the membrane and the supportCavity viewed as a "small vessel", for examplecontain a certain amount of liquid or gascan. By destroying the membrane, it becomes in the"Small vessel" then contained substance in the environment thatthrough the environment or another part of the system, for exampleReaction chambers or fabric reservoirs are formedis released. The simple structure is advantageous hereof the system and the associated higher functional reliability.

Abhängig von der Verwendung kann die Membran mit einer widerstandsfähigenSchutzschicht versehen werden. Besteht dieMembran aus Siliziumnitrid, kann in geeigneter Form eine Siliziumcarbidschichtals Schutzschicht verwendet werden. Dadurchist die Membran auch in aggressiven Medien, beispielsweisestarken Säuren, einsetzbar. Bei entsprechender Material-Wahlund -Dicke beeinträchtigt diese Schutzschicht dieFunktion des Systems, d. h. das Zerstören der Membran,nicht. Im Gegensatz dazu sind mechanisch bewegte Teile, wiesie Pumpen enthalten, im allgemeinen schwieriger mit Schutzschichtenzu überziehen.Depending on the use, the membrane can be made with a resistantProtective layer. Does it existMembrane made of silicon nitride, can in a suitable form a silicon carbide layercan be used as a protective layer. Therebythe membrane is also in aggressive media, for examplestrong acids, can be used. With appropriate choice of materialand thickness affects this protective layerFunction of the system, d. H. destroying the membrane,Not. In contrast, mechanically moving parts are likethey contain pumps, generally more difficult with protective layersto cover.

Die Freisetzung eines einzelnen Stoffes kann für sich genommen einen Zweck haben, der beispielsweise in der Freisetzungvon Duftstoffen in die Raumluft oder in der Freisetzung vonZusatzstoffen in Flüssigkeiten usw. liegt. Ferner kann durchdie Freisetzung auch eine Reaktion mit Stoffen der Umgebungund dadurch ein gewünschter Effekt mit der Umgebung ausgelöstwerden.The release of a single substance can be taken on its ownhave a purpose, for example, in the releaseof fragrances in the room air or in the release ofAdditives in liquids etc. Furthermore, bythe release is also a reaction with surrounding substancesand thereby triggered a desired effect with the environmentwill.

Claims (9)

Translated fromGerman

Vorrichtung (10) zur getrennten, gekapselten Aufnahme einerMehrzahl gleicher oder unterschiedlicher Stoffe ineiner Mehrzahl von abgeschlossenen Hohlräumen (8, 10) ineiner mikromechanisch gefertigten Struktur, wobei zumindestzwei der Hohlräume (8, 10) durch eine in Mikrosystemtechnikoder Dünnfilmtechnologie implementierte Membran(5) getrennt sind, wobei die Vorrichtung (10) eineelektrisch betätigbare Heizeinrichtung (7) zum Zerstörender Membran (5), um die zumindest zwei Hohlräume (8, 10)zu verbinden, aufweist.Device (10) for separate, encapsulated reception of aMajority of the same or different substances ina plurality of closed cavities (8, 10) ina micromechanically manufactured structure, at leasttwo of the cavities (8, 10) by one in microsystem technologyor membrane implemented in thin film technology(5) are separated, the device (10) being aelectrically operated heating device (7) for destructionthe membrane (5) around the at least two cavities (8, 10)to connect.Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mikromechanischgefertigte Struktur durch zumindest zwei Halbleiterwafer(4, 9) gebildet ist, die derart verbunden sind, daß zumindestzwei Ausnehmungen (8, 10) in den Halbleiterwafern(4, 9) durch die in Mikrosystemtechnik oder Dünnfilmtechnologieimplementierte Membran (5) getrennt sind.The device of claim 1, wherein the micromechanicalmanufactured structure by at least two semiconductor wafers(4, 9) is formed, which are connected such that at leasttwo recesses (8, 10) in the semiconductor wafers(4, 9) through those in microsystem technology or thin film technologyimplemented membrane (5) are separated.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die eine Mehrzahl vonin Mikrosystemtechnik oder Dünnfilmtechnologie implementiertenMembranen aufweist, die jeweils zumindest zweiHohlräume in der mikromechanisch gefertigten Strukturtrennen, wobei die Vorrichtung für jede Membran eineelektrisch betätigbare Heizeinrichtung zum Zerstören derselbenaufweist, und wobei die Vorrichtung eine Treibereinrichtungaufweist, durch die die elektrisch betätigbarenHeizeinrichtungen treibbar sind, um die Mehrzahl derMembranen im wesentlichen gleichzeitig oder zeitversetztzu zerstören.Apparatus according to claim 1 or 2, which is a plurality ofimplemented in microsystem technology or thin film technologyHas membranes, each at least twoCavities in the micromechanically manufactured structureseparate, the device for each membraneelectrically operated heating device to destroy the sameand wherein the device comprises a driver devicehas through which the electrically actuatedHeaters are drivable to the majority of theMembranes essentially simultaneously or with a time delayto destroy.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der dieMembran oder zumindest eine der Mehrzahl von Membranenmit einer Schutzschicht versehen ist.Device according to one of claims 1 to 3, wherein theMembrane or at least one of the plurality of membranesis provided with a protective layer.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der dieMembran oder die Mehrzahl von Membranen aus Siliziumnitrid besteht.Device according to one of claims 1 to 4, wherein theMembrane or the plurality of membranes made of silicon nitrideconsists.Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Schutzschichtaus Siliziumcarbid besteht.Apparatus according to claim 4 or 5, wherein the protective layerconsists of silicon carbide.Verwendung einer Vorrichtung zur gekapselten Aufnahme einesgasförmigen, flüssigen oder festen Stoffes, die folgendeMerkmale aufweist:einen eine Ausnehmung zur Aufnahme des gasförmigen, flüssigenoder festen Stoffs aufweisenden in Mikrosystemtechnikgebildeten Grundkörper,eine den Grundkörper überspannende, in Mikrosystemtechnikoder Dünnfilmtechnologie implementierte Membran zur Kapselungdes gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffes inder Ausnehmung des Grundkörpers; undeine elektrisch betätigbare Heizeinrichtung zum Zerstörender Membran, um den gasförmigen, flüssigen oder festenStoff freizulegen,zur Freisetzung des gasförmigen, flüssigen oder festenStoffes in die Umgebung.Use of a device for encapsulated absorption of a gaseous, liquid or solid substance, which has the following features: a basic body formed in microsystem technology and having a recess for receiving the gaseous, liquid or solid substance, a membrane spanning the base body, implemented in microsystem technology or thin film technology, for encapsulating the gaseous, liquid or solid substance in the recess of the base body; and an electrically operated heating device for destroying the membrane in order to expose the gaseous, liquid or solid substance, to release the gaseous, liquid or solid substance into the environment.Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei dieMembran der Vorrichtung mit einer Schutzschicht versehenist.Use of a device according to claim 7, wherein theProvide the membrane of the device with a protective layeris.Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 8 zur Freisetzungvon aggressiven Medien an die Umgebung.Use of a device according to claim 8 for releasefrom aggressive media to the environment.

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