5microns und die Welt der Mikropumpen

Mit E-PunCh (“Electrowetting-Pump-on-a-chip”) hat die 5microns GmbH eine chipintegrierte, energieeffiziente und kostengünstige Mikropumpe ohne mechanische Komponenten entworfen und patentiert, für deren Funktionsprinzip der Machbarkeitsnachweis erbracht wurde. Die Entwicklung zeigt, was mit Mikrosystemtechnik möglich ist.

Die Mikropumpe baut auf dem EWOD-Effekt (Electrowetting-On-Dielectrics), einem elektrisch steuerbaren Benetzungseffekt, auf und besitzt die herausragende Eigenschaft, ohne bewegliche mechanische Komponenten auszukommen. Dazu werden eine Vielzahl von Mikrokavitäten (ca. 100.000) mit einer Querschnittfläche von ca. 100 μm² und einer Tiefe von ca. 100 μm in Silicium geätzt.

Die Oberfläche der Strukturen ist hydrophobiert, um die Flüssigkeit initial in den sog. Cassie-Baxter-Zustand zu zwingen. Zudem wird eine dielektrische Zwischenschicht zur elektrischen Isolation unterhalb der Hydrophobierungsschicht erzeugt.

Durch das Anlegen einer elektrischen Wechselspannung zwischen der Flüssigkeit und der Gegenelektrode unterhalb der dielektrischen Zwischenschicht werden die Benetzungseigenschaften der Flüssigkeit periodisch beeinflusst (EWOD-Effekt), und eine Auslenkung der Flüssigkeit in die Kavitäten hinein wird erzwungen. Dadurch wird ein periodischer Volumenhub innerhalb einer Pumpkammer bzw. eines Kanalabschnitts erzeugt, welcher zur Generierung der Pumpwirkung genutzt wird.

Der kumulierte Volumenhub mittels passiver strömungsmechanischer Ventile wurde im Bereich einiger einhundert Nanoliter experimentell nachgewiesen. Diese Mikropumpe besitzt keine beweglichen Komponenten mehr.

Das macht E-PunCh zu einer robusten, effizienten und kostengünstigen Alternative zu gängigen Mikropumpen. Die 5microns GmbH beschäftigt sich mit der Erarbeitung entsprechender technologischer Konzepte zur Herstellung der Pumpe auf Wafer-Level.

Die Möglichkeiten der Mikrosystemtechnik…

Durch derartige Miniaturisierung, wie bei einer Mikropumpe, entstehen die mechanischen, optischen und elektronischen Innovationen von morgen schon heute. Durch die Kombination von Mikromechanik, Mikrofluidik, Mikrooptik sowie Mikroelektronik entwirft, entwickelt, charakterisiert

und fertigt die 5microns GmbH komplexe Mikrosysteme. Vielfältige Verfahren können in diskrete Komponenten und auf Halbleitermaterialien mit unterschiedlichsten Materialien angewandt werden, beispielsweise um Sensoren oder Aktoren herstellen zu können.

… sind einzigartig vielfältig

Ob in der Medizin, im Auto, in modernsten Kommunikationstechnologien oder in Robotern – mikrosystemtechnische Sensoren und Aktoren bringen komplexe Funktionen auf kleinsten Raum.

Alleine in der Medizin gibt es vielzählige Anwendungen mikrotechnischer Systeme. Ärzte setzten bei der Endoskopie auf kleinste optische Sensoren und Prothesen werden mit mikrotechnischen Sensoren smart und erleichtern ihren Trägern das Leben. In Airbags setzt die Autoindustrie ebenfalls auf kleinste komplexe Bauteile, die uns das Leben retten können. Roboter können dank der Mikrosystemtechnik selbstständig filigrane Bewegungen ausführen und den Menschen dort unterstützen, wo er an seine Grenzen kommt.

5microns ist Ihr MEMS-Spezialist

Die 5microns GmbH entwirft, entwickelt, charakterisiert und fertigt Mikrosysteme von der Idee bis zur Serie. Als Ingenieure verstehen wir Ihre Applikation und setzten diese als zuverlässige und flexible Mikrosystemtechniker erfolgreich um. Als Technologiedienstleister ermöglichen wir Ihrem mittelständischen Unternehmen den Zugang zu diversen Technologien.

Wir begleiten Sie von der Erstberatung, über eine Prototypen- oder Kleinserienfertigung bis hin zur bis zur Überführung in eine Großserienfertigung oder dem Aufbau eigener Fertigungsressourcen. Mit Rat und Tat stehen wir für Ihr Projekt gerne zur Verfügung. Kontaktieren Sie uns gerne für die gemeinsame Erarbeitung von Konzepten zur Lösung ihrer spezifischen Problemstellung.

Dipl.-Ing. Lars Dittrich

Geschäftsführer

E-Mail: lars.dittrich@5microns.de
Tel.: +49 3677-799639-2
Fax: +49 3677-799639-1

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