(57)【要約】  弁チップは、第１および第２の面および第１および第２の面との間にある開口を有する基板と、開口の少なくとも１つに関連付けられた、基板の面の一方にある複数の可撓性弁フラップとを含みうる。弁チップは、開口を有するフレームを形成し、フレームの開口に弁チップを固定することによってパッケージングされていてもよい。特に、弁チップは、基板の第１および第２の面の中央部分が、フレームにある開口を通って露出され、フレームと基板の縁部との間に流体シールが設けられるように、開口に固定されていてもよい。関連する弁、弁アセンブリ、および方法についても記載する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧排気ポートに結合された第１のチャンバと、第１のアクチュエータポートに結合された第２のチャンバと、高圧供給ポートに結合された第３のチャンバと、第２のアクチュエータポートに結合された第４のチャンバと、低圧排気ポートに結合された第５のチャンバの５つのチャンバを画定する主要ハウジングと、
第１の電気信号に応答して、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止する、前記第１および第２のチャンバ間にある第１の弁と、
第２の電気信号に応答して、前記第２のチャンバと前記第３のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止する、前記第２および第３のチャンバ間にある第２の弁と、
第３の電気信号に応答して、前記第３のチャンバと前記第４のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止する、前記第３および第４のチャンバ間にある第３の弁と、
第４の電気信号に応答して、前記第４のチャンバと前記第５のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止する、前記第４および第５のチャンバ間にある第４の弁と、
以下の条件シーケンスによって前記弁を促すように構成され、前記第１、第２、第３、および第４の電気信号をそれぞれの弁アセンブリに対して発生するように構成されたコントローラとを含む弁アセンブリであって、
第１の条件において、前記第２および前記第３のチャンバ間および前記第４および前記第５のチャンバ間での流通が許可され、前記第１および前記第２のチャンバ間および前記第３および前記第４のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、前記第２および第４の弁を開き、前記第１および第３の弁を閉じ、
前記第１の条件後の第２の条件において、前記第２および第３のチャンバ間での流通が許可され、前記第１および第２のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、前記第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、前記第２の弁を開き、前記第１、第３、および第４の弁を閉じ、
前記第２の条件後の第３の条件において、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間での流通が許可され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２および第３の弁を開き、前記第１および第４の弁を閉じ、
前記第３の条件後の第４の条件において、前記第３および第４のチャンバ間での流通が許可され、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、前記第３の弁を開き、前記第１、第２、および第４の弁を閉じ、
前記第４の条件後の第５の条件において、前記第１および第２のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間での流通が許可され、前記第２および第３のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、前記第１および第３の弁を開き、前記第２および第４の弁を閉じる、弁アセンブリ。
【請求項２】
前記コントローラが、
前記第１の条件の前の初期条件において、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１、第２、第３、および第４の弁を閉じる条件をさらに含む条件シーケンスを与えるように構成される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項３】
前記コントローラが、
前記第５の条件の後の第６の条件において、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１、第２、第３、および第４の弁を閉じる条件をさらに含む条件シーケンスを与えるように構成される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項４】
前記コントローラが、
前記第５の条件の後の第６の条件において、前記第２および第３のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように前記第２および第３の弁を閉じ、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第１および第４の弁を開く条件をさらに含む条件シーケンスを与えるように構成される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項５】
前記コントローラが、
前記第５の条件後の第６の条件において、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１および第４の弁を閉じ、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第２および第３の弁を開く条件をさらに含む条件シーケンスを与えるように構成される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項６】
前記コントローラが、
前記第１の条件の前の初期条件において、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通状態が実質的に阻止されるように前記第２および第３の弁を閉じ、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が許容されるように前記第１および第４の弁を開く条件をさらに含む条件シーケンスを与えるようにさらに構成される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項７】
前記コントローラが、
前記第１の条件前の初期条件において、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１および第４の弁を閉じ、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第２および第３の弁を開く条件をさらに含む条件シーケンスを与えるように構成される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項８】
低圧排気ポートに結合された第１のチャンバと、第１のアクチュエータポートに結合された第２のチャンバと、高圧供給ポートに結合された第３のチャンバと、第２のアクチュエータポートに結合された第４のチャンバと、低圧排気ポートに結合された第５のチャンバとを有するハウジングを含み、前記第１および第２のチャンバ間にある第１の弁と、前記第２および第３のチャンバ間にある第２の弁と、前記第３および第４のチャンバ間にある第３の弁と、前記第４および第５のチャンバ間にある第４の弁とをさらに含む弁アセンブリの動作方法であって、
第１の条件を与えるために、第３のチャンバから第２のチャンバおよび第３のチャンバから第４のチャンバへの流通が許容され、第１および第２のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２および第４の弁を開き、前記第１および第３の弁を閉じるステップと、
前記第１の条件の後、第２の条件を与えるために、第３のチャンバから第２のチャンバへの流通が許容され、第１および第２のチャンバ間、第３および第４のチャンバ間、第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２の弁を開き、前記第１、第３、および第４の弁を閉じるステップと、
前記第２の条件の後、第３の条件を与えるために、前記第３のチャンバから前記第２のチャンバおよび前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通が許容され前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２および第３の弁を開き、前記第１および第４の弁を閉じるステップと、
前記第３の条件の後、第４の条件を与えるために、前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通が許容され、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第３の弁を開き、前記第１、第２、および第４の弁を閉じるステップと、
第４の条件の後に、第５の条件を与えるために、第２のチャンバから第１のチャンバおよび第３のチャンバから第４のチャンバへの流通が許容され、第２および第３のチャンバ間および第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１および第３の弁を開き、前記第２および第４の弁を閉じるステップと
を含んでなる、方法。
【請求項９】
前記第１の条件の前に、初期条件を与えるために、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１、第２、第３、および第４の弁を閉じるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第５の条件の後、第６の条件を与えるために、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１、第２、第３、および第４の弁を閉じるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第５の条件の後、第６の条件を与えるために、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第２および第３の弁を閉じ、前記第１および第４の弁を開く条件をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第５の条件の後、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止され、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第１および第４の弁を閉じ、前記第２および第３の弁を開くステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の条件の前に、初期条件を与えるために、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第２および第３の弁を閉じ、前記第１および第４の弁を開くステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の条件の前に、初期条件を与えるために、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止され、前記第２および第３のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第１および第４の弁を閉じ、前記第２および第３の弁を開くステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１および第５のチャンバが、同一の低圧排気ポートに結合される、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１および第５のチャンバが、異なる低圧排気ポートに結合される、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記弁の各々が、複数の弁フラップをそれぞれ含む弁チップをそれぞれ含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の弁チップが、前記第２の弁チップから間隔を置いて設けられる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の弁チップが、前記第２の弁チップに対して平行である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１および第５の条件の各々の間、外部電源をモニタするステップと、
前記第１の条件中に前記外部電源の中断を検出すると、前記第１の条件を維持するステップと、
前記第５の条件中に前記外部電源の中断を検出すると、前記第５の条件を維持するステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１、第２、第３、第４、および第５の条件の各条件中、外部電源をモニタするステップと、
前記第１、第２、第３、第４、および第５の条件の任意の条件中に前記外部電源の中断を検出すると、デフォルト条件を与えるために、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１、第２、第３、および第４の弁を閉じるステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１、第２、第３、第４、および第５の条件の各条件中、外部電源をモニタするステップと、
前記第１、第２、第３、第４、および第５の条件の任意の条件中に前記外部電源の中断を検出すると、デフォルト条件を与えるために、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第２および第３の弁を閉じ、前記第１および第４の弁を開くステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１、第２、第３、第４、および第５の条件の各条件中、外部電源をモニタするステップと、
前記第１、第２、第３、第４、および第５の条件の任意の条件中に前記外部電源の中断を検出すると、デフォルト条件を与えるために、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止され、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が許容されるように、前記第１および第４の弁を閉じ、前記第２および第３の弁を開くステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２４】
第１および第２の対向する面、前記第１および第２の面の間にある基板を貫通する孔、および入力パッド対を有する基板と、
前記基板にある前記孔と関連付けられ、前記入力パッド対に印加された電気信号に応答して、前記孔を開き、または実質的に阻止するように構成された、前記基板上にある可動弁部材と、
前記基板の前記第１および第２の面の中央部分が、前記フレームにある開口を通って露出され、前記フレームと前記基板の縁部との間に流体シールが設けられるように、縁部で前記基板を取り囲み支持するフレームと
を含んでなる、弁。
【請求項２５】
前記可動弁部材が、可撓性弁フラップを含む、請求項２４に記載の弁。
【請求項２６】
前記フレームにある第１および第２の導電リードをさらに含み、前記第１および第２の導電リードが、前記基板上の入力パッドのそれぞれに電気的に結合されている、請求項２４に記載の弁。
【請求項２７】
前記第１および第２の導電リードの部分が、前記フレームの外側縁部に沿って露出されている、請求項２６に記載の弁。
【請求項２８】
前記第１および第２の導電リードの露出部分が、前記基板に対して実質的に垂直な方向に配向されている、請求項２７に記載の弁。
【請求項２９】
前記第１および第２の導電リードの前記露出部分が、前記フレームにある露出された貫通スロットである、請求項２７に記載の弁。
【請求項３０】
前記第１および第２の導電リードが、前記入力パッドのそれぞれにワイヤボンディングされる、請求項２６に記載の弁。
【請求項３１】
前記フレームの厚みが、前記基板の厚みより大きく、前記フレームが、前記フレームにある開口に沿って窪んだ棚部を含み、前記基板の縁部が、前記窪んだ棚部によって支持されている、請求項２４に記載の弁。
【請求項３２】
前記窪んだ棚部と前記基板の縁部との間に可撓性ガスケットをさらに含む、請求項３１に記載の弁。
【請求項３３】
前記基板の前記縁部が、前記ガスケットおよび前記窪んだ棚部に固定され、前記フレームの部分が、前記窪んだ棚部の反対にある前記基板の縁部と重なり合っている、請求項３１に記載の弁。
【請求項３４】
前記基板の前記縁部が、接着剤を使用して、前記窪んだ棚部に固定されている、請求項３１に記載の弁。
【請求項３５】
前記フレーム上にあり、前記基板から間隔を置いて設けられ、少なくとも１つの開口が貫通するバッフルをさらに含む、請求項２４に記載の弁。
【請求項３６】
前記弁部材が、前記基板と前記バッフルとの間にある、請求項３５に記載の弁。
【請求項３７】
前記バッフルおよび前記基板が、それらの間にバッフルチャンバを画定している、請求項３５に記載の弁。
【請求項３８】
前記バッフルが、前記基板を通る複数の孔と直列に流体の流れに制約を与える、請求項３５に記載の弁。
【請求項３９】
前記バッフルが、くさび形状を有する、請求項３５に記載の弁。
【請求項４０】
前記フレームの第１の縁部上にある第１および第２の導電リードをさらに含み、前記第１および第２の導電リードは、前記基板上の入力パッドのそれぞれに電気的に結合され、前記バッフルの薄い部分が、前記フレームの前記第１の縁部に隣接し、前記バッフルの幅広い部分が、前記第１の縁部とは反対の前記フレームの第２の縁部に隣接している、請求項３９に記載の弁。
【請求項４１】
前記バッフル、前記フレーム、および前記基板が、エンクロージャを規定し、前記エンクロージャが、前記可動弁部材を含む、請求項３５に記載の弁。
【請求項４２】
前記フレームが可撓性ガスケットと前記バッフルとの間にあるように、前記フレーム上に可撓性ガスケットをさらに含む、請求項３５に記載の弁。
【請求項４３】
前記フレーム上に可撓性ガスケットをさらに含み、前記基板が、前記ガスケットに対して前記フレームに窪ませて形成され、前記可撓性ガスケットが、前記基板の周囲によって規定された寸法より大きな寸法を有する開口を画定する、請求項２４に記載の弁。
【請求項４４】
前記フレームが、剛性高分子材料を含む、請求項２４に記載の弁。
【請求項４５】
第１および第２の面、および前記第１および第２の面の間にある基板を貫通する孔を有する基板と、前記孔と関連させて、前記基板の面の一方の上にある可動弁部材を含む弁チップのパッケージング方法であって、
開口を有するフレームを形成するステップと、
前記基板の前記第１および第２の面の中央部分が、前記フレームにある開口を介して露出され、前記フレームと前記基板の縁部との間に、流体シールが設けられるように、前記フレームの前記開口に前記弁チップを固定するステップと
を含んでなる、方法。
【請求項４６】
前記可動弁部材が、可撓性弁フラップを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記フレームの形成ステップが、前記弁チップとは別に前記フレームを成形するステップを含み、前記弁チップの固定ステップが、成形完了後に前記フレームの前記開口に前記弁チップを固定するステップを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記弁チップが、前記基板上に１対の入力パッドを含み、前記フレームを設けるステップが、前記フレームに前記第１および第２の導電リードを設けるステップを含み、
前記開口に前記弁チップを固定した後、前記基板上の前記入力パッドのそれぞれに前記第１および第２の導電リードを電気的に結合するステップをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１および第２の導電リードの部分が、前記フレームの外側縁部に沿って露出される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１および第２の導電リードの露出部分が、前記基板に対して実質的に垂直な方向に配向されている、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１および第２の導電リードの前記露出部分が、前記フレームにある露出された貫通スロットである、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１および第２の導電リードを電気的に結合するステップが、前記入力パッドのそれぞれに前記第１および第２の導電リードをワイヤボンディングすることを含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
前記フレームの厚みが、前記基板の厚みより大きく、前記フレームが、前記フレームにある開口に沿って窪んだ棚部を含み、前記基板の縁部が、前記窪んだ棚部によって支持される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５４】
前記開口に前記弁チップを固定する前に、前記窪んだ棚部上に可撓性ガスケットを形成するステップをさらに含み、前記弁チップを固定するステップが、前記可撓性ガスケットの前記基板の縁部を固定することを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記フレームの形成ステップおよび前記可撓性ガスケットの形成ステップが、前記フレームに対して第１の材料の第１のショットを使用し、前記ガスケットに対して第２の材料の第２のショットを使用して、前記フレームおよび前記ガスケットを成形することを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記弁チップの固定ステップが、前記窪んだ棚部と前記フレームの変形部分との間に、前記基板の縁部が固定されるように、前記窪んだ棚部の反対にある前記基板の縁部と重なり合うように、前記窪んだ棚部上に弁チップを設置した後、前記フレームの部分を変形することを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記弁チップの固定ステップが、前記基板の縁部と前記窪んだ棚部との間に接着剤を設けることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記フレーム上にバッフルを設けるステップをさらに含み、少なくとも１つの貫通開口を有する該バッフルが、前記基板から間隔を置いて設けられている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５９】
前記バッフルが、前記基板を通る複数の孔と直列に流体の流れに制約を与える、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記バッフルが、くさび形状を有する、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記フレームが、前記フレームの第１の縁部上に第１および第２の導電リードを含み、前記第１および第２の導電リードが、前記基板上の前記入力パッドのそれぞれの電気的に結合され、前記バッフルの第３の薄い部分が、前記フレームの前記第１の縁部に隣接し、前記バッフルの幅広い部分が、前記第１の縁部と反対の前記フレームの第２の縁部に隣接する、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記バッフル、前記フレーム、および前記基板が、エンクロージャを規定し、前記エンクロージャが、前記可動弁部材を含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記フレームが前記可撓性ガスケットと前記バッフルとの間にあるように、前記フレーム上に可撓性ガスケットを形成するステップをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記開口に前記弁チップを固定する前に、前記フレーム上に可撓性ガスケットを形成するステップをさらに含み、前記可撓性ガスケットが、前記基板の周囲によって規定される寸法より大きい寸法を有する開口を規定している、請求項４５に記載の方法。
【請求項６５】
前記フレームの形成ステップおよび前記可撓性ガスケットの形成ステップが、前記フレームに対して第１の材料の第１のショットを使用し、前記ガスケットに対して第２の材料の第２のショットを使用して、前記フレームおよび前記ガスケットを成形するステップを含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記フレームが、剛性高分子材料を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項６７】
第１および第２のチャンバを規定するハウジングと、前記第１および第２のチャンバ間にある弁チップエンクロージャとを、前記第１および第２のチャンバおよび前記弁チップエンクロージャが一端部で開いた状態で設けるステップと、
前記フレームの前記開口に前記弁チップを固定した後、前記弁チップエンクロージャに前記フレームを挿入するステップと、
前記弁チップエンクロージャに前記フレームを挿入した後、前記第１および前記第２のチャンバが前記弁チップによって分離されるように、前記ハウジングの開いた端部上にベースを固定するステップと
を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項６８】
前記ハウジングが、前記第１のチャンバ内へおよび／または前記第１のチャンバからの流通を与える第１のポートを含み、前記ベースが、前記第２のチャンバ内へおよび／または前記第２のチャンバからの流通を与える第２のポートを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
第１、第２、および第３のチャンバを規定し、前記第１および第２のチャンバ間に第１の弁エンクロージャを、および前記第２および第３のチャンバ間に第２の弁エンクロージャをさらに規定する主要ハウジングと、
前記第１の弁エンクロージャにおいて第１および第２の電気ハウジングリードの各々の部分を露出させ、前記第２の弁エンクロージャにおいて第３および第４の電気ハウジングリードの部分を露出させた、前記主要ハウジングにある第１、第２、第３、および第４の電気ハウジングリードと、
前記第１の弁エンクロージャにあり、前記第１および第２の電気ハウジングリードと電気的に結合され、前記第１および第２の電気ハウジングリードに与えられた電気信号に応答して、前記第１および第２のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、第１の弁と、
前記第２の弁エンクロージャにあり、前記第３および第４の電気ハウジングリードと電気的に結合され、前記第３および第４の電気ハウジングリードに与えられた電気信号に応答して、前記第２および第３のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、第２の弁と、
前記第１、第２、第３、および第４の電気ハウジングリードに電気的に結合され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第２および第３のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するために前記電気信号を発生させるように構成された、コントローラと
を含んでなる、弁アセンブリ。
【請求項７０】
前記第１の弁が、複数の孔が貫通する第１の平面基板を含み、前記第２の弁が、複数の孔が貫通する第２の平面基板を含む、請求項６９に記載の弁アセンブリ。
【請求項７１】
前記第１および第２の平面基板が、互いに対して実質的に平行である、請求項７０に記載の弁アセンブリ。
【請求項７２】
前記第１の弁が、その表面上に複数の可撓性弁フラップを含み、前記可撓性弁フラップが、前記第１および第２の電気ハウジングリードに印加される電気信号に応答して、それぞれの孔を開き、または実質的に阻止するように構成される、請求項７０に記載の弁アセンブリ。
【請求項７３】
前記第１、第２、および／または第３のチャンバの少なくとも１つにフィルタをさらに含む、請求項６９に記載の弁アセンブリ。
【請求項７４】
前記第１の弁が、複数の孔が貫通する平面基板と、前記平面基板の中央部分が、前記フレームにある開口を通って露出され、前記フレームと前記基板の縁部との間に流体シールが与えられるように、縁部分で前記平面基板を取り囲み支持するフレームとを含む、請求項６９に記載の弁アセンブリ。
【請求項７５】
前記第１の弁が、前記バッフル、前記フレーム、および前記平面基板が、前記エンクロージャを規定するように、前記フレーム上にバッフルをさらに含み、前記バッフルが、少なくとも１つの開口を含む、請求項７４に記載の弁アセンブリ。
【請求項７６】
前記第１の弁が、くさび形のプロファイルを有する、請求項７４に記載の弁アセンブリ。
【請求項７７】
前記主要ハウジングが、第４のチャンバと、前記第３および第４のチャンバ間にある第３の弁エンクロージャとをさらに規定し、
前記第３の弁エンクロージャに前記第２および第５の電気ハウジングリードの各々の部分を露出させた、前記主要ハウジングにある第５の電気ハウジングリードと、
前記第３の弁エンクロージャにあり、前記第５および第２の電気ハウジングリードと電気的に結合され、前記第５および第２の電気ハウジングリードに与えられた電気信号に応答して、前記第３および第４のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、第３の弁とをさらに含み、
前記コントローラが、前記第５の電気ハウジングリードに電気的に結合され、前記コントローラが、前記第３および第４のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するために前記電気信号を発生するように構成された、請求項６９に記載の弁アセンブリ。
【請求項７８】
前記第１の弁と前記第１の弁エンクロージャとの間に流体シールを与える第１の可撓性ガスケットと、
前記第２の弁と前記第２の弁エンクロージャとの間に流体シールを与える第２の可撓性ガスケットとをさらに含む、請求項６９に記載の弁アセンブリ。
【請求項７９】
第１および第２のチャンバを規定する弁ハウジングと、
孔が貫通した平面基板および前記孔に隣接した可動弁部材を含み、前記第１および第２のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第１および第２のチャンバ間のハウジングにある弁と、
前記ハウジングの前記第２のチャンバにあるフィルタと
を含んでなる、弁アセンブリ。
【請求項８０】
前記可動弁部材が、可撓性弁フラップを含む、請求項７９に記載の弁アセンブリ。
【請求項８１】
前記弁ハウジングが、第３のチャンバをさらに規定し、
前記第２および第３のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第２および第３のチャンバ間のハウジングにある第２の弁をさらに含む、請求項７９に記載の弁アセンブリ。
【請求項８２】
前記ハウジングの前記第３のチャンバに第２のフィルタをさらに含む、請求項８１に記載の弁アセンブリ。
【請求項８３】
前記弁ハウジングが、第４のチャンバをさらに規定し、
前記第３および第４のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第３および第４のチャンバ間のハウジングにある第３の弁をさらに含む、請求項８１に記載の弁アセンブリ。
【請求項８４】
前記ハウジングの前記第４のチャンバに第２のフィルタをさらに含む、請求項８３に記載の弁アセンブリ。
【請求項８５】
前記弁ハウジングが、第５のチャンバをさらに規定し、
前記第４および第５のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第４および第５のチャンバ間のハウジングにある第４の弁をさらに含む、請求項８３に記載の弁アセンブリ。
【請求項８６】
前記第４のチャンバに第２のフィルタをさらに含む、請求項８５に記載の弁アセンブリ。
【請求項８７】
前記第３のチャンバに第３のフィルタをさらに含む、請求項８６に記載の弁アセンブリ。
【請求項８８】
前記第３のチャンバが、高圧流体供給に結合されるように構成され、前記第２および第４のチャンバが、シリンダのポートのそれぞれに結合されるように構成され、前記第１および第５のチャンバが、低圧排気に結合されるように構成される、請求項８５に記載の弁アセンブリ。
【請求項８９】
前記弁が、静電駆動式弁を含む、請求項７９に記載の弁アセンブリ。
【請求項９０】
前記静電駆動式弁が、孔が貫通した基板と、前記孔に隣接した前記第１のチャンバに対面する前記基板の表面上にある可動弁部材とを含む、請求項８９に記載の弁アセンブリ。
【請求項９１】
前記ハウジングが、前記第１および第２のチャンバへの開口を有する主要部分と、前記第１および第２のチャンバへの前記主要部分にある開口を密封するために、前記主要部分に固定されたベース部分とを含む、請求項７９に記載の弁アセンブリ。
【請求項９２】
低圧排気ポートに結合された第１のチャンバと、第１のアクチュエータポートに結合された第２のチャンバと、高圧供給ポートに結合された第３のチャンバと、第２のアクチュエータポートに結合された第４のチャンバと、低圧排気ポートに結合された第５のチャンバとを有するハウジングを含み、前記第１および第２のチャンバ間にある第１の弁と、前記第２および第３のチャンバ間にある第２の弁と、前記第３および第４のチャンバ間にある第３の弁と、前記第４および第５のチャンバ間にある第４の弁とをさらに含む弁アセンブリの動作方法であって、
前記第３のチャンバから前記第２のチャンバおよび前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通が許容され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２および第４の弁へ開電気信号を印加することによって、および前記第１および第３の弁に閉電気信号を印加することによって、第１の条件を与えるステップと、
前記第２のチャンバから前記第１のチャンバおよび前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通が許容され、前記第２および第３のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１および第３の弁へ開電気信号を印加することによって、および前記第２および第４の弁に閉電気信号を印加することによって、第２の条件を与えるステップと
を含んでなる、方法。
【請求項９３】
前記第１及び第２のチャンバ間および前記第２および第３のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、少なくとも前記第１および第２の弁を閉じることによって、または、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、少なくとも前記第２および第３の弁を閉じることによって、または、前記第３および第４のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、少なくとも前記第３および第４の弁を閉じることによって、または、前記第１および第２のチャンバ間および前記第２および第３のチャンバ間の流通が許容されるように、少なくとも前記第１および第２の弁を開くことによって、または、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が許容されるように、少なくとも前記第２および第３の弁を開くことによって、または、前記第３および第４のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が許容されるように、少なくとも前記第３および第４の弁を開くことによって、第３の条件を与えるステップをさらに含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、少なくとも前記第１および第４の弁を閉じることによって、または、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、少なくとも前記第２および第３の弁を閉じることによって、第３の条件を与えるステップをさらに含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９５】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第３のチャンバから前記第２のチャンバへの流通が許容され、前記第１および第２のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２の弁を開き、前記第１、第３、および第４の弁を閉じることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第３のチャンバから前記第２のチャンバおよび前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通が許容され、前記第１および第２のチャンバ間および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第２および第３の弁を開き、前記第１および第４の弁を閉じることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項９７】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通が許容され、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第３の弁を開き、前記第１、第２、および第４の弁を閉じることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項９８】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第２のチャンバから前記第１のチャンバおよび前記第４のチャンバから前記第５のチャンバへの流通が許容され、前記第２および第３のチャンバ間および前記第３および第４のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１および第４の弁を開き、前記第２および第３の弁を閉じることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項９９】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第１および第２のチャンバ間、前記第２および第３のチャンバ間、前記第３および第４のチャンバ間、および前記第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、前記第１、第２、第３、および第４の弁を閉じることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項１００】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第１および第２の条件を与えるステップの間の時間に、中間条件として前記第３の条件を与えることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項１０１】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第１および第２の条件を与える前の時間に、初期条件として前記第３の条件を与えることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項１０２】
前記第３の条件を与えるステップが、前記第１および第２の条件を与えるステップの後の時間に、最終条件として前記第３の条件を与えることを含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項１０３】
前記第１の条件を与えるステップが、前記第２の条件を与える時間に先行するものである、請求項９４に記載の方法。
【請求項１０４】
前記第２の条件を与えるステップが、前記第１の条件を与える時間に先行するものである、請求項９４に記載の方法。
【請求項１０５】
前記弁の各々が、静電駆動式弁を含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項１０６】
前記弁アセンブリが、外部電源への結合部を含み、
前記第１および第２の条件の各条件を与えている間に、外部電源をモニタするステップと、
前記第１の条件を与えている間に前記外部電源の中断を検出すると、前記外部電源の中断中に前記第１の条件を維持するステップと、
前記第２の条件を与えている間に前記外部電源の中断を検出すると、前記外部電源の中断中に前記第２の条件を維持するステップと
をさらに含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項１０７】
前記弁アセンブリが、バックアップ電源への結合部をさらに含み、前記外部電源の中断中に前記第１の条件を維持するステップが、前記バックアップ電源を使用して前記第１の条件を維持することを含み、前記外部電源の中断中に前記第２の条件を維持するステップが、前記バックアップ電源を使用して前記第２の条件を維持することを含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記バックアップ電源が、バッテリーを含む、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
第１、第２、および第３のチャンバを画定する弁ハウジングと、
第１の弁基板を含み、前記第１および第２のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第１および第２のチャンバ間にある第１の弁と、
第２の弁基板を含み、前記第２および第３のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第２および第３のチャンバ間にある第２の弁と
を含んでなり、前記第１の基板と前記第２の基板とが別個のものである、弁アセンブリ。
【請求項１１０】
前記第１および第２の基板が、平行ではない、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１１】
前記第１および第２の弁が、第１および第２の静電駆動式弁を含む、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１２】
前記第１の基板が、第１の貫通孔と、前記第１の孔に隣接した第１の弁部材とを含み、前記第１の弁部材が、印加された第１の電気信号に応答して、前記第１の孔を開閉するように構成され、前記第２の基板が、第２の貫通孔と、前記第２の孔に隣接した第２の弁部材とを含み、前記第２の弁部材が、印加された第２の電気信号に応答して、前記第２の孔を開閉するように構成された、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１３】
前記第１および第２の弁部材が、第１および第２の可撓性弁フラップをそれぞれ含む、請求項１１２に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１４】
前記第１の弁と前記第１および第２のチャンバの一方との間にバッフルをさらに含み、前記バッフルが、前記バッフルと前記弁との間にバッフルチャンバを規定し、前記バッフルが、貫通するオリフィスを含む、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１５】
前記第１および第２のチャンバの少なくとも１つにフィルタをさらに含む、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１６】
前記弁ハウジングが、第４および第５のチャンバをさらに画定しており、
第３の弁基板を含み、前記第３および第４のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第３および第４のチャンバ間にある第３の弁と、
第４の弁基板を含み、前記第４および第５のチャンバ間の流通を許容または実質的に阻止するように構成された、前記第４および第５のチャンバ間の第４の弁と
をさらに含み、前記第１、第２、第３、および第４の基板が別個のものである、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１７】
前記第１および第２の弁の各々に結合され、前記第１および第２の弁の開閉を制御するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１８】
前記コントローラと前記第１の弁との間に、第１の電気信号結合部が設けられ、前記コントローラと前記第２の弁との間に、第２の電気信号結合部が与えられ、前記第１および第２の結合部が異なる、請求項１１７に記載の弁アセンブリ。
【請求項１１９】
前記第２の弁チャンバが、チューブの内部と流通状態になるように、チューブの第１の端部に弁ハウジングが取り付けられたチューブと、
ピストンと前記弁ハウジングとの間にキャビティを規定する前記チューブにあるピストンと、
前記チューブの第２の端部上にあるエンドキャップと
をさらに含む、請求項１０９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１２０】
前記弁ハウジングが、前記チューブの第１の端部を密封するエンドキャップを与える、請求項１１９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１２１】
前記弁ハウジングが、剛性弁ハウジングを含み、前記第１および第２の弁が、剛性弁ハウジングにあり、前記剛性弁ハウジングが、前記チューブに直接取り付けられている、請求項１１９に記載の弁アセンブリ。
【請求項１２２】
第１、第２、および第３のチャンバを規定するハウジングを形成するステップを含み、前記第１および第２のチャンバが、弁チップの第１の弁エンクロージャによって分離され、前記第２および第３のチャンバが、弁チップの第２の弁エンクロージャによって分離され、チャンバおよび弁エンクロージャが、前記ハウジングの開端部で開かれ、
前記ハウジングを形成した後、前記弁エンクロージャの一方に弁チップを挿入するステップを含み、前記弁チップが、孔がある基板と、前記弁孔を開閉するように構成された可動弁部材とを含み、前記弁チップの両側が、前記弁エンクロージャの両側上のチャンバに露出され、
前記弁チップを挿入した後、前記ハウジングの開端部にベースを固定することによって、前記チャンバおよび前記弁エンクロージャを閉じるステップを含む、弁アセンブリの形成方法。
【請求項１２３】
前記可動弁部材が、可撓性弁フラップを含む、請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２４】
前記ハウジングが、第４および第５のチャンバをさらに規定し、前記第３および第４のチャンバが、弁チップの第３の弁エンクロージャによって分離され、前記第４および第５のチャンバが、弁チップの第４の弁エンクロージャによって分離される、請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２５】
弁チップを挿入するステップが、前記第１の弁エンクロージャに第１の弁チップを挿入するステップと、前記第２の弁エンクロージャに第２の弁チップを挿入するステップと、前記第３の弁エンクロージャに第３の弁チップを挿入するステップと、前記第４の弁エンクロージャに第４の弁チップを挿入するステップとを含む、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
前記ベースを固定する前に、前記プラグの両側のチャンバが、互いから密封されるように、前記弁エンクロージャの他方にシーリングプラグを挿入するステップをさらに含む、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２７】
前記ハウジングが、前記第２のチャンバから前記ハウジングを通って流通を与える第１の出力ポートと、前記第４のチャンバから前記ハウジングを通って流通を与える第２の出力ポートとを含み、前記ベースが、前記第１のチャンバから前記ベースを通って流通を与える第１の排気ポートと、前記第３のチャンバから前記ベースを通って流通を与える供給ポートと、前記第５のチャンバからベースを通って流通を与える第２の排気ポートとを含む、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２８】
前記ハウジングが、前記弁チップから前記ハウジングの外側へ電気的結合を与える導電リードを含む、請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２９】
前記ハウジングを形成するステップが、前記ハウジングを成形し、前記ハウジングを成形する間にインサートとして前記リードを与えることを含む、請求項１２２に記載の方法。
【請求項１３０】
低圧排気ポートに結合された第１のチャンバと、アクチュエータポートに結合された第２のチャンバと、高圧供給ポートに結合された第３のチャンバとを有するハウジングを含み、前記第１および第２のチャンバ間にある第１の弁と、前記第２および第３のチャンバ間にある第２の弁とをさらに含む弁アセンブリの動作方法であって、
前記第２のチャンバから前記第１のチャンバへの流通が許容され、前記第２および第３のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、第１の条件を与えるステップと、
前記第２のチャンバから前記第３のチャンバへの流通が許容され、前記第１および第２のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、第２の条件を与えるステップと、
前記第１および第２の条件の各条件を与えている間に、外部電源をモニタするステップと、
前記第１の条件を与えている間に前記外部電源の中断を検出すると、前記外部電源の中断中に前記第１の条件を維持するステップと、
前記第２の条件を与えている間に前記外部電源の中断を検出すると、前記外部電源の中断中に前記第２の条件を維持するステップと
をさらに含む、方法。
【請求項１３１】
前記外部電源の中断中に前記第１の条件を維持するステップが、バックアップ電源を使用して前記第１の条件を維持することを含み、前記外部電源の中断中に前記第２の条件を維持するステップが、前記バックアップ電源を使用して前記第２の条件を維持することを含む、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記バックアップ電源が、バッテリーを含む、請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
前記弁アセンブリが、第２のアクチュエータポートに結合された第４のチャンバと、低圧排気ポートに結合された第５のチャンバと、前記第３および第４のチャンバ間の第３の弁とをさらに含み、前記第１の条件を与えるステップが、前記第３のチャンバから前記第４のチャンバへの流通を許容し、前記第４および第５のチャンバ間の流通を実質的に阻止するステップをさらに含み、前記第２の条件を与えるステップが、前記第４のチャンバから前記第５のチャンバへの流通を許容し、前記第３および第４のチャンバ間の流通を実質的に阻止するステップをさらに含む、請求項１２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００４年７月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／５９０，４８３号明細書および２００４年７月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／５９０，６６９号明細書の利益および優先権を主張する。上記の両仮特許出願の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。本出願はまた、本出願と同日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  Ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という発明の名称の米国実用特許出願第＿＿＿＿＿号（代理人整理番号９４５１−４）に関連し、同出願の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、弁の分野に関し、特に、マイクロバルブおよびマイクロバルブアセンブリ、ならびにそれらに関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体の流れを制御するために、従来のソレノイド駆動空気圧弁が使用されてもよい。通電時または電源切断時、ソレノイド駆動空気圧弁が、１つ以上の流体の流れを遮断および／または許容してもよい。ソレノイド駆動空気圧弁の１つのアクチュエータは、電磁石である。弁が通電されると、磁場が蓄積されて、ばねの作用に対してプランジャを引き、および／または押す。電源切断時、プランジャは、ばねの作用により、元の位置に戻る。「Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  Ｏｆ  Ｖａｌｖｅｓ」（ｏｍｅｇａ．ｃｏｍ，Ｏｎｅ  Ｏｍｅｇａ  Ｄｒｉｖｅ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ，０６９０７，Ｊ−３〜Ｊ−７）という文献に、一例として、ソレノイド駆動空気圧弁が記述されており、同文献の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【０００４】
弁を通る空気（または他の流体）の流れは、制御されたポート接続部の数および切り換え位置の数の関係によるものであってもよい。方向弁の機能は、例えば、４／２方弁とも呼ばれる４方２位置弁などの「方向」と「位置」の組み合わせで呼ぶことによって表してもよい。「方向」という用語は、弁が有する制御された流路（ＩＳＯ記号では矢印で表示）の数を定義する。「位置」という用語に関しては、空気圧方向弁が、（ＩＳＯ記号では正方形で表示される）２つまたは３つの切り換え位置を有してもよい。
【０００５】
従来の５方２位置のソレノイド駆動空気圧弁（５／２弁）では、第１および第２のアクチュエータポート、第１および第２の排気ポート、および吸気ポートの間で流体の流れが制御されてもよい。ソレノイドが通電されると、５／２弁は、吸気ポートと第１のアクチュエータポートとの間、および第２のアクチュエータポートと第２の排気ポートとの間に流体結合を与えるものであってもよい。ソレノイドが電源切断されると、５／２弁は、吸気ポートと第２のアクチュエータポートとの間、および第１のアクチュエータポートと第１の排気ポートとの間に流体結合を与えるものであってもよい。このように、アクチュエータポートに結合された空気圧式アクチュエータの動作を制御するために、５／２弁が使用されてもよい。
【０００６】
しかしながら、ソレノイド駆動空気圧弁は、その耐用寿命を短縮しかねない機械的磨耗を受けやすいこともある。さらに、ソレノイド駆動空気圧弁によって得られる機能が制限されてしまうこともある。さらに、ソレノイド駆動空気圧弁が、電力の損失の場合に通電位置を維持することができないこともある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、弁アセンブリが、５つのチャンバを画定する主要ハウジングと、４つの弁と、コントローラとを含んでもよい。低圧排気ポートに第１のチャンバが結合されてもよく、第１のアクチュエータポートに第２のチャンバが結合されてもよく、高圧供給ポートに第３のチャンバが結合されてもよく、第２のアクチュエータポートに第４のチャンバが結合されてもよく、低圧排気ポートに第５のチャンバが結合されてもよい。さらに、第１および第２のチャンバ間に第１の弁があってもよく、第１の弁は、第１の電気信号に応答して、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止し、第２および第３のチャンバ間に第２の弁があってもよく、第２の弁は、第２の電気信号に応答して、第２のチャンバと第３のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止し、第３および第４のチャンバ間に第３の弁があってもよく、第３の弁は、第３の電気信号に応答して、第３のチャンバと第４のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止し、第４および第５のチャンバ間に第４の弁があってもよく、第４の弁は、第４の電気信号に応答して、第４のチャンバと第５のチャンバとの間の流通を許可または実質的に阻止する。
【０００８】
さらに、コントローラは、第１、第２、第３、および第４の電気信号をそれぞれの弁アセンブリに対して発生するように構成されてもよく、コントローラは、一連の条件によって弁を促すように構成されてもよい。第１の条件において、第２および第３のチャンバ間および第４および第５のチャンバ間での流通が許可され、第１および第２のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第２および第４の弁が開かれてもよく、第１および第３の弁が閉じられてもよい。第１の条件後の第２の条件において、第２および第３のチャンバ間での流通が許可され、第１および第２のチャンバ間、第３および第４のチャンバ間、第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第２の弁が開かれてもよく、第１、第３、および第４の弁が閉じられてもよい。第２の条件後の第３の条件において、第２および第３のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間での流通が許可され、第１および第２のチャンバ間および第４および第５のチャンバ間の流通が実質的に阻止されるように、第２および第３の弁が開かれてもよく、第１および第４の弁が閉じられてもよい。第３の条件後の第４の条件において、第３および第４のチャンバ間での流通が許可され、第１および第２のチャンバ間、第２および第３のチャンバ間、第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第３の弁が開かれてもよく、第１、第２、および第４の弁が閉じられてもよい。第４の条件後の第５の条件において、第１および第２のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間での流通が許可され、第２および第３のチャンバ間および第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第１および第３の弁が開かれてもよく、第２および第４の弁が閉じられてもよい。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態によれば、弁アセンブリが、低圧排気ポートに結合された第１のチャンバと、第１のアクチュエータポートに結合された第２のチャンバと、高圧供給ポートに結合された第３のチャンバと、第２のアクチュエータポートに結合された第４のチャンバと、低圧排気ポートに結合された第５のチャンバとを有するハウジングを含んでもよい。弁アセンブリは、第１および第２のチャンバ間にある第１の弁と、第２および第３のチャンバ間にある第２の弁と、第３および第４のチャンバ間にある第３の弁と、第４および第５のチャンバ間にある第４の弁とを含んでもよい。
【００１０】
第１の条件を与えるために、第３のチャンバから第２のチャンバおよび第４のチャンバから第５のチャンバへの流通が許可され、第１および第２のチャンバ間および第３および第４のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第２および第４の弁が開かれてもよく、第１および第３の弁が閉じられてもよい。第１の条件後、第２の条件を与えるために、第３のチャンバから第２のチャンバへの流通が許可され、第１および第２のチャンバ間、第３および第４のチャンバ間、および第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第２の弁が開かれてもよく、第１、第３、および第４の弁が閉じられてもよい。第２の条件後、第３の条件を与えるために、第３のチャンバから第２のチャンバおよび第３のチャンバから第４のチャンバへの流通が許可され、第１および第２のチャンバ間および第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第２および第３の弁が開かれてもよく、第１および第４の弁が閉じられてもよい。
【００１１】
第３の条件後、第４の条件を与えるために、第３のチャンバから第４のチャンバへの流通が許可され、第１および第２のチャンバ間、第２および第３のチャンバ間、および第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第３の弁が開かれてもよく、第１、第２、および第４の弁が閉じられてもよい。第４の条件後、第５の条件を与えるために、第２のチャンバから第１のチャンバおよび第３のチャンバから第４のチャンバへの流通が許可され、第２および第３のチャンバ間および第４および第５のチャンバ間での流通が実質的に阻止されるように、第１および第３の弁が開かれてもよく、第２および第４の弁が閉じられてもよい。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態によれば、弁が、第１および第２の対向する面を有する基板と、第１および第２の面間で基板を貫通する複数の孔と、その上にある一対の入力パッドとを含んでもよい。基板上に複数の可撓性弁フラップが、基板にある少なくとも１つのそれぞれの孔と各可撓性弁フラップとを関連させて設けられてもよく、可撓性弁フラップは、入力パッド対に印加された電気信号に応答して、それぞれの孔を開いたり、または実質的に阻止したりするように構成されてもよい。さらに、基板の第１および第２の面の中央部分が、フレームにある開口を通って露出され、フレームと基板の縁部との間に流体シールが設けられるように、フレームが、基板の縁部で基板を取り囲み支持してもよい。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態によれば、弁チップが、第１および第２の面および第１および第２の面との間にある開口を有する基板と、基板の面の１つ上にあり、開口の少なくとも１つとそれぞれ関連させた複数の可撓性弁フラップとを含んでもよい。開口を有するフレームが形成されてもよく、弁チップは、フレームの開口に固定されてもよい。さらに詳しく言えば、基板の第１および第２の面の中央部分が、フレームにある開口を通って露出されてもよく、フレームと基板の縁部との間に流体シールが設けられてもよい。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、弁アセンブリが、第１、第２、および第３のチャンバを画定し、第１および第２のチャンバ間の第１の弁エンクロージャと、第２および第３のチャンバ間の第２の弁エンクロージャを規定する主要ハウジングを含んでもよい。第１の弁エンクロージャに、第１および第２の電気ハウジングリードの各々の部分を露出させ、第２の弁エンクロージャに、第３および第４の電気ハウジングリードの部分を露出させて、主要ハウジングに、第１、第２、第３、および第４の電気ハウジングリードが設けられてもよい。
【００１５】
第１の弁エンクロージャにある第１の弁が、第１および第２の電気ハウジングリードと電気的に結合されてもよく、第１の弁は、第１および第２の電気ハウジングリードに与えられた電気信号に応答して、第１および第２のチャンバ間での流通を許容または実質的に阻止するように構成される。第２の弁のエンクロージャにある第２の弁が、第３および第４の電気ハウジングリードと電気的に結合されてもよく、第２の弁は、第３および第４の電気ハウジングリードに与えられた電気信号に応答して、第２および第３のチャンバ間の流通を許可または実質的に阻止するように構成される。さらに、コントローラが、第１、第２、第３、および第４の電気ハウジングリードに電気的に結合されてもよく、コントローラは、第１および第２のチャンバ間および第２および第３のチャンバ間での流通を許容または実質的に阻止する電気信号を発生するように構成されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態が図示されている添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に記載する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書に示す実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完璧なものになり、当業者に対して本発明の範囲を全て伝えるように提供されるものである。
【００１７】
図面において、層、領域、および／または線の厚みおよび／または幅は、明瞭にするために誇張されている。また、層、領域、または基板などの要素が、別の要素上にあると言及する場合、この要素が他の要素上に直接あり得るし、介在要素が存在することもあることを理解されたい。対照的に、層、領域、または基板などの要素が、別の要素上に直接あると言及されれば、他の介在要素が存在しないということである。同様に、ある要素が別の要素に「接続」または「結合」されると言及される場合、この要素は、他の要素に直接接続または結合され得るし、介在要素が存在することもある。対照的に、ある要素が別の要素に直接接続または直接結合されると言及される場合、他の介在要素は存在しないということである。および／またはという用語を本明細書において使用する場合、この用語は、列挙した関連する項目の１つ以上の任意および全ての組み合わせを含む。
【００１８】
さらに、図面に示すように、１つの要素と別の要素との関係を記載するために、下方、上、下、上側、および／または下側などの相対語が本明細書において使用されてもよい。相対語が、図面に描かれた配向の他にも、デバイスの異なる配向を包含するように意図されていることを理解されたい。例えば、図面の１つの図にあるデバイスをひっくり返せば、他の要素の下方にあるものとして記載されていた要素が、今度は他の要素の上方に配向されることになる。したがって、以下の例示的な用語は、上方および下方の配向の両方を含み得る。
【００１９】
様々な領域、層、セクション、および／またはステップを記載するために、第１、第２、第３などの用語を本明細書において使用するが、これらの領域、層、セクション、および／またはステップは、これらの用語に限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、１つの領域、層、セクション、またはステップを、別の領域、層、セクション、またはステップと区別するために使用されるにすぎない。このように、本発明の教示から逸脱することなく、以下に記述する第１の領域、層、セクション、またはステップを、第２の領域、層、セクション、またはステップと呼ぶこともでき、同様に、第２の領域、層、セクション、またはステップを、第１の領域、層、セクション、またはステップと呼ぶこともできる。同様の参照番号は、本明細書の全体を通じて同様の要素をさす。
【００２０】
本明細書において使用する用語は、特定の実施形態のみを記載するためのものであり、本発明を限定することを意図したものではない。「１つ」および「その」の単数形を本明細書において使用する場合、これらは、文脈に特段の明記がない限り、複数形も同様に含むことを意図したものである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用する場合、言及した特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないということをさらに理解されたい。
【００２１】
特に定義しない限り、本明細書において使用する全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する技術の当業者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。一般に使用されている辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈における意味と一貫した意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において特別に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されるものではないということをさらに理解されたい。
【００２２】
空気圧式アクチュエータにおいて、２つのアクチュエータチャンバが、ピストンによって分離され、ピストンを動かすために、アクチュエータチャンバにおける圧力差が利用される。アクチュエータの外側で作動するデバイスにピストンの運動を伝達するために、ロッドが使用され得る。空気圧式アクチュエータのアクチュエータチャンバの一方または両方に対する空気の流出入を制御するために、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリが使用され得る。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリが、別々の基板上に各々が設けられた複数の弁アレイを含んでもよい。各弁は、基板を貫通する弁オリフィスと、弁オリフィスをゲート制御するために使用された静電駆動式可撓性弁フラップとを含んでもよい。さらに詳しく言えば、各可撓性弁フラップは、第１の端部で基板に固定され、他の全ての縁部で自由であってもよい。さらに、各可撓性弁フラップの各々の自由端部は、各可撓性弁フラップが、印加静電力がない場合に常時開であるように、基板から離れる方向にカールしてもよい。弁フラップは、基板の上面に設けられてもよく、開いた弁オリフィスを通る流れが、基板の底面にかかる高圧力から基板の上面にかかる低圧力までのものであってもよい。
【００２４】
図１に、本発明のいくつかの実施形態による個々の弁の構造を示す。図１に示すように、弁１００は、基板１０１（シリコン基板など）と、基板１０１の上面にある第１および第２の絶縁層１０３および１０７の間に設けられた固定電極１０５と、第３および第４の絶縁層１０９および１１５の間に設けられた可撓性電極１１１とを含んでもよい。固定および可撓性電極１０５および１１１は、例えば、各々が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐｔなどの金属層、および／または導電性高分子（例えば、ポリアニリン）および／または導電性酸化膜（例えば、ＩＴＯ）などの他の可撓性導電材料の層を含んでもよい。ある導電性金属膜（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、および／またはＰｔ）を使用する場合、可撓性フラップの絶縁層に適切な接着性を与えるために、導電性金属膜の上側および／または下側表面上に、薄い接着層（例えば、Ｔｉおよび／またはＣｒ）が設けられてもよい。絶縁層１０３、１０７、１０９、および１１５の１つ以上は、ポリイミドまたは他の感光性高分子などの高分子材料層であってもよい。別の実施形態において、第２の絶縁層１０７または第３の絶縁層１０９の一方が省かれてもよく、および／または、第１の絶縁層１０３が省かれてもよい。さらに、または他の形態において、絶縁層１０７および／または絶縁層１０９が、酸化珪素（ＳｉＯ２）などのセラミック誘電体を含んでもよい。
【００２５】
第３および第４の絶縁層１０９および１１５、および可撓性電極１１１は、基板１０１を貫通する弁オリフィス１１９のそれぞれに隣接した可撓性弁フラップ１１７を画定する。弁孔は、基板を通して湿式化学エッチングおよび／またはディープ反応イオンエッチングを施すことによって形成されてもよい。可撓性弁フラップ１１７は、基板１０１の底面から、弁オリフィス１１９を通って、基板１０１の上面にある可撓性弁フラップ１１７を通過して流体が流れるように、固定電極１０５と可撓性電極１１１との間に静電引力がない場合に、基板の上面から離れて常時開位置へとカールするように構成されてもよい。弁１００は、可撓性弁フラップ１１７が弁オリフィス１１９を阻止するように、固定電極１０５と可撓性電極１１１との間に静電引力を生じさせることによって閉じされてもよい。さらに詳しく言えば、弁フラップ１１７は、絶縁層１０９および１１５が所定の応力を有するように作製することによって、基板１０１の上部から離れた常時開位置へカールするように作ることもできる。例えば、「Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｖａｌｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という発明の名称の、Ｓｃｏｔｔ  Ｈ．Ｇｏｏｄｗｉｎ−Ｊｏｈａｎｓｓｏｎらの米国特許第６，５９０，２６７号明細書に、マイクロ電子機械静電弁デバイスが記述されており、同特許の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。図１に対して上述したような弁フラップを使用するか、またはマイクロ機械加工ダイヤフラムなどの他の可動弁部材を使用して、本発明の実施形態による静電駆動式弁が提供されてもよい。
【００２６】
図２に示す弁チップ１３１を提供するために、単一の基板の上面に、弁１００1-x,1-yのアレイが設けられてもよい。図２に示すように、チップ１３１上の行列に複数の弁１００1-x,1-yが配設されてもよく、各弁１００1-x,1-yは、弁オリフィス１１９（または孔）と、可撓性弁フラップ１１７とをそれぞれ含む（図１に図示）。さらに、弁チップ１３１上の各弁１００1-x,1-yの固定電極１０５は、互いに電気的に接続されてもよく、チップ１３１上の各弁１００1-x,1-yの可撓性電極１１１は、互いに電気的に接続されてもよいため、固定電極と可撓性電極との間に静電引力を生じるように、それらの間に電位を与えることができる。図２に、複数の弁（各弁が１つの弁フラップと１つのオリフィスとを含む）が示されているが、本発明の実施形態による弁チップに対して、他の配置が与えられてもよい。例えば、本発明のいくつかの実施形態による弁チップが、単一の弁フラップと、単一のオリフィスとを有する単一の弁を含んでもよい。他の形態において、弁チップが、少なくとも１つの弁に複数のオリフィスを開閉するために使用される単一の弁フラップがある１つ以上の弁を含んでもよい。
【００２７】
したがって、弁１００1-x,1-yのアレイは、一斉に開閉することができる。さらに詳しく言えば、アレイの固定電極１０５とアレイの可撓性電極１１１との間に閉電位を印加して、静電引力を生じさせることで、可撓性弁フラップ１１７の全てが、弁チップ１３１上の弁オリフィス１１９の全てを閉じるようにすることができる。同様に、アレイの固定電極１０５と可撓性電極１１１との間に開電位を印加して、静電引力を取り除くことで、可撓性弁フラップ１１７の全てが、チップ１３１上の弁オリフィス１１９の全てを開くようにすることができる。チップ１３１上に共通して作動する弁１００1-x,1-yのアレイを設けることによって、弁チップ１３１は、単一の弁を用いて可能であったものより多くの流体の流れを調整することができる。このように、最大１．０Ｃｖまでの流量サイズを有する異なる流量サイズ（Ｃｖ）の弁チップが提供されてもよい。例えば、およそ０．００１Ｃｖ〜およそ１０Ｃｖの範囲の流量サイズが与えられてもよい。（本明細書において使用する場合、流量係数Ｃｖは、インペリアル単位系に基づいたものであり、１ｌｂ／ｉｎ2の圧力降下、ＵＳガロン／分の単位で６０°Ｆで弁を通る水の流れとして定義される。）流量サイズは、例えば、弁の数、弁オリフィスのサイズなどによって決定されてもよい。このように、弁チップが大きいほど、流量サイズが大きくなることもある。他の形態において、同じチップ上の弁は、個別に対処され、別々に作動させてもよい。
【００２８】
図３に、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリ１４１の略図を示す。図３に示すように、４つの弁チップ１３１ａ〜ｄが、弁アセンブリ１４１の５つのチャンバ１４３ａ〜ｅを分離する。さらに詳しく言えば、弁チップ１３１ａは、チャンバ１４３ａおよび１４３ｂを分離し、弁チップ１３１ｂは、チャンバ１４３ｂおよび１４３ｃを分離し、弁チップ１３１ｃは、チャンバ１４３ｃおよび１４３ｄを分離し、弁チップ１３１ｄは、チャンバ１４３ｄおよび１４３ｅを分離する。チャンバ１４３ａおよび１４３ｅは、低圧排気ポート１４２ａおよび１４２ｂのそれぞれに結合され、チャンバ１４３ｂおよび１４３ｄは、ポート１４６ａおよび１４６ｂを通って、空気圧式アクチュエータ１６１の（可動ピストン１６５によって分離された）チャンバ１６３ａおよび１６３ｂのそれぞれに結合され、チャンバ１４３ｃは、高圧供給ポート１４４ｃに結合される。したがって、弁チップ１３１ａは、チャンバ１４３ｂからチャンバ１４３ａへの流体の流れを許可または阻止するように構成される。弁チップ１３１ｂは、チャンバ１４３ｃからチャンバ１４３ｂへの流体の流れを許可または阻止するように構成される。弁チップ１３１ｃは、チャンバ１４３ｃからチャンバ１４３ｄへの流体の流れを許可または阻止するように構成される。弁チップ１３１ｄは、チャンバ１４３ｄからチャンバ１４３ｅへの流体の流れを許可または阻止するように構成される。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、弁アセンブリ１４１および空気圧式アクチュエータ１６１（シリンダとも呼ぶ）は、別々に生産された後に一体に結合されてもよい。このように、顧客は、同じ仕入先または異なる仕入先から弁アセンブリおよび空気圧式アクチュエータを別々に購入してもよい。本発明の他の実施形態によれば、弁アセンブリを空気圧式アクチュエータに組み込んで（または集積して）、２つを１つのユニットとして生産および／または販売してもよい。
【００３０】
以下、本発明のいくつかの実施形態による図４Ａ〜Ｆに対して、図３の弁アセンブリ１４１の連続した動作条件についてさらに詳細に記述する。図４Ａに示す１つの可能性のある始動条件において、弁チップ１３１ａ〜ｄ上の全ての弁１００ａ〜ｄの弁フラップが、始動時、第１の条件で閉じられる。弁は、静電引力を弁の弁フラップに印加することによって閉状態に維持される。この始動条件において、供給チャンバ１４３ｃにのみゲージ圧力があり、他のチャンバ１４３ａ〜ｂおよび１４３ｄ〜ｅのいずれにもゲージ圧力がない。始動後の動作中、ゲージ圧力は、供給チャンバ１４３ｃおよびチャンバ１４３ｂまたは１４３ｄの少なくとも１つに存在することになる。一例として、始動時、ピストン１６５およびロッド１６７は、後退位置に示されている。
【００３１】
図４Ｂの第２の条件において、弁チップ１３１ｂおよび１３１ｄ上の弁１００ｂおよび１００ｄの弁フラップが開かれているのに対して、弁チップ１３１ａおよび１３１ｃの弁１００ａおよび１００ｃ上の弁フラップは閉じられている。チャンバ１４３ｃから１４３ｂおよびチャンバ１４３ｄから１４３ｅへの圧力差により、弁１００ａおよび１００ｃの弁フラップは、弁フラップが常時開位置までカールするように、印加された静電引力を低減／排除することによって開くことができる。したがって、チャンバ１４３ｂおよび１６３ａの圧力は上昇し、ピストン１６５およびロッド１６７は拡張し、チャンバ１６３ｂおよび１４３ｄは、チャンバ１４３ｅおよび排気ポート１４２ｂを通して排気される。
【００３２】
図４Ｃの第３の条件において、弁チップ１３１ｄの弁１００ｄの弁フラップを閉じることができるように、チャンバ１４３ｄおよび１４３ｅの圧力の間に十分な均衡が達成されてもよく、弁チップ１３１ｄの弁１００ｄを閉じるために、弁フラップ上の静電引力が利用される。図４Ｄの第４の条件において、チャンバ１４３ｄが、図４Ｃの条件においてすでに排気されているため、弁１００ｃの弁フラップを開くことができる。弁１００ｃの弁フラップを閉じるために利用された静電力が除去されることで、弁１００ｂを開状態に維持したまま、弁１００ｃは、図４Ｄに示すように、その弁フラップが常時開位置までカールしながら開く。ピストン１６５が完全に拡張される前に弁１００ｃを開くことによって、チャンバ１４３ｄおよび１６３ｂの上昇中の圧力が、ピストン運動を遅くすることもある。
【００３３】
図４Ｅの第５の条件において、チャンバ１４３ｂおよび１４３ｃ間に均衡を達成でき、弁チップ１３１ｂ上の弁１００ｂの弁フラップは、静電引力を印加することによって閉じることができる。さらに、チャンバ１４３ｂの圧力を、チャンバ１４３ａの圧力に対して上昇させることができる。
【００３４】
チャンバ１４３ａの圧力に対して、チャンバ１４３ｂの圧力を上昇させた後の図４Ｆの第６の条件において、弁フラップが常時開位置までカールするように、弁１００ａの弁フラップを閉じるために利用された静電力を除去することによって、弁チップ１３１ａ上の弁１００ａの弁フラップを開くことができる。したがって、空気圧式アクチュエータチャンバ１６３ａは、チャンバ１４３ａおよび１４３ｂを通って低圧排気ポート１４２ａに結合され、空気圧式アクチュエータチャンバ１６３ｂは、チャンバ１４３ｃおよび１４３ｄを通って高圧供給ポート１４４ｃに結合される。図４Ｆの条件において、ピストン１６５およびロッド１６７は後退する。チャンバ１４３ｃおよび１４３ｄの圧力が均衡し、チャンバ１４３ａおよび１４３ｂの圧力が均衡すると、弁チップ１３１ａおよび１３１ｃの弁１００ａおよび１００ｃは、それらの弁フラップに静電引力を印加することによって閉じられ、ピストン１６５およびロッド１６７を拡張および後退させるために、図４Ａ〜Ｆの動作を繰り返すことができる。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、弁アセンブリ１４１の弁チップ１３１ａ〜ｄは、ピストン１６５およびロッド１６７を拡張位置から後退位置へ動かすために、図４Ｂの条件から図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、図４Ｆの条件へシーケンスしてもよい。弁アセンブリ１４１の弁チップ１３１ａ〜ｄは、ピストン１６５およびロッド１６７を後退位置から拡張位置へと動かすために、図４Ｆの条件から、図４Ｅ、図４Ｄ、図４Ｃ、図４Ｂの条件へシーケンスしてもよい。
【００３６】
このように、ピストン１６５を拡張および後退させるために、図４Ａ〜Ｆに対して上述したシーケンス動作が用いられてもよい。しかしながら、ピストンを拡張するためのコマンドが全て、ピストンを拡張または完全に拡張することになるわけではないし、ピストンを後退するためのコマンドが全て、ピストンを後退または完全に後退することになるわけではないことを理解されたい。例えば、前の拡張／後退が完了する前に、次のコマンドが受信／開始されてもよい。さらに詳しく言えば、例えば、フォールト条件の検出、安全センサの作動、および／または電力異常の検出などの場合でも、前の拡張／後退が完了する前に、次のコマンドが受信／開始されてもよい。
【００３７】
他の形態において、弁アセンブリの弁チップは、図４Ｆの条件から、弁チップ１３１ａおよび１３１ｄが閉状態で、弁チップ１３１ｂおよび１３１ｃが開状態である図４Ｄの条件へシーケンスしてもよい。別の形態において、弁アセンブリの弁チップは、図４Ｆの条件から、弁チップ１３１ｂおよび１３１ｃが閉状態で、弁チップ１３１ａおよび１３１ｄが開状態である条件へシーケンスする。
【００３８】
図４Ａ〜Ｆに対して上述したシーケンス技術は、アクチュエータを拡張および後退するために弁アセンブリが動作し得る最大圧力を上昇させることもある。アレイの弁を開くことに対する固有の動作制約は、弁チップの底面上により高い圧力が存在するため低減することができる。弁の静電閉鎖力に近似する空気圧力からの力で弁を閉じるときに様々な制約が生じることもある。このように、弁は、隣接するチャンバ間の圧力差を低減できるように選択的に開閉されてもよい。隣接するチャンバ間の圧力差を低減することによって、弁チップの弁フラップが、元々存在していたものより著しく低い圧力差に対して閉じられるという状況が発生し得る。比較的高い圧力差が存在していたであろう状態において弁チップの弁フラップを閉じるときに圧力差を低減するためには、比較的小さな時間遅延（例えば、約１００マイクロ秒程度）で十分なこともある。
【００３９】
例えば、「Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｖａｌｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という発明の名称の、Ｓｃｏｔｔ  Ｈ．Ｇｏｏｄｗｉｎ−Ｊｏｈａｎｓｓｏｎらの米国特許第６，５９０，２６７号明細書、「Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｗｉｔｈ  Ａｉｒ  Ｇａｐ」という発明の名称の、Ｓｃｏｔｔ  Ｈ．Ｇｏｏｄｗｉｎ−Ｊｏｈａｎｓｓｏｎらの米国特許第６，２３６，４９１号明細書、および／または、国際特許出願公開第０２／２２４９２号パンフレットに、マイクロ電子機械弁について記述されている。これらの特許および公開公報の各々の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００４０】
さらに、例えば、図５〜図９に示すような本発明のいくつかの実施形態によるフレームを使用して、弁チップがパッケージングされてもよい。図６および図８に、パッケージングされた弁チップ（図２に対して上述したような弁チップ１３１を各々が含む）の別の実施形態を示す。図５および図７に、弁チップがないパッケージングフレームの対応する実施形態を示し、図９に、フレームがない電気リードの実施形態を示す。
【００４１】
例えば、図５に示すように、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングフレーム２１１ａが、本体２１３ａと、ガスケット２１５ａと、電気リード２１７とを含んでもよい。フレーム２１１ａは、ウィンドウ２１９ａと、ウィンドウ２１９ａを取り囲む窪んだ棚部２２１ａとを有する。さらに、トラフ２２３ａが、棚部２２１ａを取り囲んでもよい。棚部２２１ａとトラフ２２３ａとを組み合わせた幅は、およそ０．０２５インチ〜およそ０．０６０インチの範囲のものであってもよい。さらに詳しく言えば、棚部２２１ａとトラフ２２３ａとを組み合わせた幅は、およそ０．０５０インチ〜およそ０．０６０インチの範囲のものであってもよい。電気リード２１７は、打ち抜き金属で形成されてもよく、電気リード２１７は、スズでめっきされてもよく（およそ１５０マイクロインチ）、次いで、金でめっきされてもよい（およそ４０マイクロインチ）。本体２１３ａは、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよく、ガスケット２１５ａは、ゴム、ヴァイトン、および／またはシリコーンなどの射出成形可撓性シーリング材料で形成されてもよい。ガスケット２１５ａにより、弁アセンブリの主要ハウジングに対して静的流体シールが与えられてもよい。
【００４２】
さらに詳しく言えば、本体２１３ａは、金型のインサートとして電気リード２１７を与えて、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよい。さらに、ガスケット２１５ａは、２段階ショット成形プロセスおよび／またはオーバーモールドプロセスを使用して、本体２１３ａと一体に形成されてもよい。棚部２２１ａは、弁チップの上面と底面とが流通状態になるように露出させた状態にして、棚部によって片側の縁部で弁チップを支持できるように、本体２１３ａの周囲部分に対して窪ませて形成されてもよい。さらに、棚部２２１ａは、引き続き設置された弁チップもまた本体２１３ａ内に窪ませて形成されるように、十分に窪ませて形成されてもよい。さらに、電気リード２１７の部分が、引き続き設置された弁チップとの電気的接続（ワイヤボンディング、はんだバンプ形成、導電性エポキシ、または当業者に公知の他の手段など）のために、ウィンドウ２１９ａに隣接して露出される。さらに、本体２１３ａの他の部分を弁チップにより接近して装着させた状態で、棚部上に弁チップを設置するためのツールのスペースが得られるように、棚部２２１ａの部分に隣接して、本体２１３ａのノッチ２２５ａが設けられてもよい。リード２１７を取り囲む本体２１３ａの部分は、ワイヤボンディングの先端隙間を与えるために傾斜が付けられてもよい（例えば、およそ３０度）。一例として、本明細書において射出成形について記述しているが、インサート成形および／またはブロー成形などの他の成形技術が使用されてもよい。
【００４３】
次いで、トラフ２２３ａに接着剤が与えられ、棚部２２１ａ上に弁チップ１３１が設置されると、接着剤が完全に硬化するまで、トラフ２２３ａにより接着剤を配置、定着、および／または拡散制御することができる。さらに詳しく言えば、およそ０．０１５インチの幅の接着剤ビーズが使用されてもよい。弁チップは、光センサ機器を使用して、およそ０．００５インチの精度で、棚部２２１ａ上に設置されてもよい。したがって、パッケージングフレームの本体２１３ａ内に、指示標示が成形されてもよい。さらに詳しく言えば、「Ｌ」、「Ｔ」、「＋」、または他の同様の文字に類似した外観を有する垂直の交差線を含むように、指示標示が成形されてもよい。さらに、指示標示は、およそ０．０１０インチの深さを有してもよい。
【００４４】
棚部２２１ａ上に弁チップ１３１を固定するために使用される接着剤が、およそ１時間、およそ摂氏１５０度（華氏３０２度）で硬化されてもよい。他の形態において、接着剤は、長時間、低温で硬化されてもよい。例えば、本体２１３ａにポリカーボネートが使用されてもよく、ポリカーボネートの融点温度は、およそ華氏４３０度〜およそ華氏４８０度の範囲のものであってもよい。しかしながら、本体２１３ａの変形を低減するために、接着剤の硬化温度が、およそ華氏１２５度〜およそ華氏２００度の範囲に維持されてもよい。他の形態において、接着剤として、ＵＶ硬化エポキシが使用されてもよい。
【００４５】
図６に示す構造を与えるために、弁チップ１３１の露出縁部の周りで、本体２１３ａの部分２２９が変形されてもよい。接着剤は、弁チップ１３１と本体２１３ａとの間に流体シールを与えてもよく、変形部分２２９が、本体２１３ａ内に弁チップを固定してもよい。さらに詳しく言えば、本体２１３ａ内に弁チップ１３１を保持するために、被加熱ツール（熱カシメなど）を使用して、本体２１３ａの部分２２９が変形されてもよい。したがって、弁チップ１３１の縁部が、一方側では、棚部２２１ａによって、他方側では、本体２１３ａの変形部分２２９によって支持されてもよい。さらに、リード２１７に隣接した弁チップ１３１の表面が、リード２１７に対して、およそ０．０１０インチ、さらに、ノッチ２２５ａ、棚部２２１ａ、およびトラフ２２３ａを取り囲む本体２１３ａの表面に対して、およそ０．０３０インチだけ窪ませて形成されてもよい。
【００４６】
弁チップ１３１上で、第１の入力パッド（第１の金ボンドパッドなど）に、全ての固定電極が電気的に接続されてもよく、第２の入力パッド（第２の金ボンドパッドなど）に、全ての可撓性電極が電気的に接続されてもよく、入力パッドは、（例えば、金ワイヤボンディングなどのワイヤボンディング、はんだバンプ形成、導電性エポキシ、または当業者に公知の他の手段によって）ウィンドウ２１９ａに隣接した電気リード２１７のそれぞれの露出部分に電気的に接続されてもよい。弁チップ１３１の入力パッドと電気リード２１７との間の電気的接続を保護するために、グローブトップポッティング２３１ａが使用され得る。電気リード２１７の部分は、弁アセンブリの主要ハウジングとの電気的結合用に、本体２１３の縁部上で露出される。
【００４７】
図示した別の実施形態によれば、例えば、図７において、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングフレーム２１１ｂが、本体２１３ｂと、ハウジングガスケット２１５ｂと、電気リード２１７とを含んでもよい。フレーム２１１ｂは、ウィンドウ２１９ｂ（貫通孔とも呼ぶ）と、ウィンドウ２１９ｂを取り囲む窪んだ棚部２２１ｂとを有する。さらに、棚部２２１ｂ上に、チップガスケット２１６ｂが設けられてもよい。
【００４８】
棚部２２１ｂの幅は、およそ０．０２５インチ〜およそ０．０６０インチの範囲のものであってもよい。さらに詳しく言えば、棚部２２１ｂの幅は、およそ０．０５０インチ〜およそ０．０６０インチの範囲のものであってもよい。電気リード２１７は、打ち抜き金属で形成されてもよく、電気リード２１７は、スズでめっきされてもよく（およそ１５０マイクロインチ）、次いで、金でめっきされてもよい（およそ４０マイクロインチ）。本体２１３ｂは、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよく、ガスケット２１５ｂおよび２１６ｂは、ゴム、ヴァイトン、および／またはシリコーンなどの射出成形可撓性シーリング材料で形成されてもよい。ガスケット２１５ｂにより、主要ハウジングに対して静的流体シールが与えられてもよい。ガスケット２１６ｂは、上部に設置された弁チップに対して、静的流体シールを与えてもよい。
【００４９】
さらに詳しく言えば、本体２１３ｂは、金型のインサートとして電気リード２１７を与えて、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよい。さらに、ガスケット２１５ｂおよび２１６ｂは、２段階ショット成形プロセスおよび／またはオーバーモールドプロセスを使用して、本体２１３ｂと一体に形成されてもよい。棚部２２１ｂは、流通状態になるように弁チップの上面と底面とを露出させた状態にして、棚部２２１ｂおよびガスケット２１６ｂによって片側の縁部で弁チップを支持できるように、本体２１３ｂの周囲部分に対して窪ませて形成されてもよい。さらに、棚部２２１ｂは、引き続き設置された弁チップもまた本体２１３ｂ内に窪ませて形成されるように、十分に窪ませて形成されてもよい。さらに、電気リード２１７の部分が、引き続き設置された弁チップとの電気的接続（ワイヤボンディング、はんだバンプ形成、導電性エポキシ、または当業者に公知の他の手段など）のために、ウィンドウ２１９ｂに隣接して露出される。さらに、本体２１３ｂの他の部分を弁チップにより接近して装着させた状態で、棚部上に弁チップを設置するためのツールのスペースが得られるように、棚部２２１ｂの部分に隣接して、本体２１３ｂのノッチ２２５ｂが設けられてもよい。リード２１７を取り囲む本体２１３ｂの部分は、ワイヤボンディングの先端隙間を与えるために傾斜が付けられてもよい（例えば、およそ３０度）。
【００５０】
ガスケット２１６ｂ上に、弁チップ１３１を設置することができ、ガスケット２１６ｂは、上部に設置された弁チップに対して、静的流体シールを与える。ガスケット２１６ｂの他の形態において、または追加して、弁チップを棚部に固定するために、打ち込み接着テープが使用されてもよい。弁チップは、光センサ機器を使用して、およそ０．００５インチの精度で、ガスケット２１６ｂ上に設置されてもよい。したがって、パッケージングフレームの本体２１３ｂ内に、指示標示が成形されてもよい。さらに詳しく言えば、「Ｌ」、「Ｔ」、「＋」、または他の同様の文字に類似した外観を有する垂直の交差線を含むように、指示標示が成形されてもよい。さらに、指示標示は、およそ０．０１０インチの深さを有してもよい。
【００５１】
図８に示す構造を与えるために、弁チップ１３１の露出縁部の周りで、本体２１３ｂの部分２２９が変形されてもよい。変形部分２２９は、本体２１３ｂ内のガスケット２１６ｂに対して、弁チップを固定してもよい。さらに詳しく言えば、本体２１３ｂ内に弁チップ１３１を保持するために、被加熱ツール（熱カシメなど）を使用して、本体２１３ｂの部分２２９が変形されてもよい。したがって、弁チップ１３１の縁部が、一方側では、棚部２２１ｂおよびガスケット２１６ｂによって、他方側では、本体２１３ｂの変形部分２２９によって支持されてもよい。さらに、リード２１７に隣接した弁チップ１３１の表面が、リード２１７に対して、およそ０．０１０インチ、さらに、ノッチ２２５ｂおよび棚部２２１ｂを取り囲む本体２１３ｂの表面に対して、およそ０．０３０インチだけ窪ませて形成されてもよい。
【００５２】
さらに、弁チップ１３１は、弁フラップ１１７を解放する前にパッケージングされてもよい。さらに詳しく言えば、弁フラップ１１７は、犠牲酸化物上に形成されてもよく、犠牲酸化物は、パッケージングフレームに弁チップ１３１が組み立てられている間、維持されてもよい。次いで、犠牲酸化物は、パッケージングフレームに著しいダメージを及ぼすことなく、ドライ（気相）ＨＦ（フッ化水素酸）除去を使用して除去されてもよい。さらに詳しく言えば、パッケージングフレームは、ドライ（気相）ＨＦ除去からのダメージに耐性を含みることがあるヴァイトンおよび／または他の材料で形成されてもよい。一例として、犠牲酸化物層について記述しているが、他の適切な気相および／または湿式化学エッチャントとともに、他の犠牲層（犠牲金属層など）が使用されてもよい。
【００５３】
他の形態において、弁チップの弁フラップが、複数の弁チップを含むウェハからダイシングする前、ダイシング後であるがパッケージングする前、またはパッケージングした後のいずれかに、ウェットＨＦ酸エッチを使用して犠牲酸化物を除去することによって解放されてもよい。さらに詳しく言えば、犠牲酸化物層は、およそ１０分間、４９％ＨＦ溶液を使用して弁チップから除去されてもよく、ウェットエッチの後に、任意の残留ＨＦおよび／または水を除去するために、それぞれ２０分間、脱イオン（ＤＩ）水リンス、イソプロピルアルコールリンス、および第１および第２のメタノールリンスが続いてもよい。ウェット処理後、解放された弁フラップを有する弁チップは、任意の表面張力を低減するための超臨界乾燥サイクルに含みて、メタノールが下塗りされてもよく、このときに表面張力が低減されなければ、弁フラップと基板との間に静止摩擦が生じることがある。
【００５４】
さらに詳しく言えば、弁チップは、ドライヤチャンバ内に装填され、メタノールで被覆されてもよく、次いで、およそ１２００ｐｓｉｇの圧力でチャンバからメタノールを取り去るために、液体ＣＯ2が使用される。メタノールが全て取り去られると、チャンバは、ＣＯ2を液相から気相へと転移させるために超臨界点（およそ摂氏３１度）を超えて加熱され、ＣＯ2気体のシステムを排出するために、圧力が解放される。超臨界ＣＯ2の表面張力は極めて低いため、ＣＯ2は、液体から気体への転移に伴って弁フラップを引き下げる可能性が高くない。市販および／またはカスタムの超臨界ドライヤが使用されてもよい。
【００５５】
弁チップ上にある許容可能な数の弁フラップがうまく解放されていることを決定するために、視覚検査を使用することもできる。特に、弁チップの表面は、弁フラップが解放され、弁チップが無通電にされるときに視認できるフラッパ下の露出シリコンとは色が異なり、色の変動を検査することができる。他の形態において、解放後にウェハを通して光を投影することができ、光検出器が、通電（閉）および無通電（開）弁チップ間の光差を検出できる。いずれの例においても、検査を実行するために、機械視認システムを使用できる。
【００５６】
弁チップ１３１上で、第１の入力パッド（第１の金ボンドパッドなど）に、全ての固定電極が電気的に接続されてもよく、第２の入力パッド（第２の金ボンドパッドなど）に、全ての可撓性電極が電気的に接続されてもよく、入力パッドは、例えば、金ワイヤボンディングなどのワイヤボンディング、はんだバンプ形成、導電性エポキシ、または当業者に公知の他の手段を使用して、ウィンドウ２１９ｂに隣接した電気リード２１７のそれぞれの露出部分に電気的に接続されてもよい。弁チップ１３１の入力パッドと電気リード２１７との間の電気的接続を保護するために、グローブトップポッティング２３１ｂが使用され得る。電気リード２１７の部分は、主要ハウジングとの電気的結合用に、本体２１３ｂの縁部上で露出される。
【００５７】
さらに、図５〜図８に示す本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングフレームを成形するために使用するツールは、同じ外寸を有するパッケージングフレームが、実質的に同じ金型ツールを使用して異なるウィンドウ寸法で成形されるように適応されてもよい。例えば、異なるウィンドウサイズ、形状、および／または場所を与えるために異なる金型リッドを使用して、異なるパッケージングフレームを形成するために、同じ金型ベースを使用できる。したがって、パッケージングフレームは、異なるサイズの弁チップに対して効率的に作製されてもよい。さらに詳しく言えば、より低い流体流量能力を要する用途のより小さな弁チップには、より小さなウィンドウが設けられてもよく、ワイヤボンディングに近接するように電気リードに隣接させて（中心に置くのではなく）、より小さなウィンドウが設けられてもよい。異なる弁チップサイズに対して同じ外寸を有するパッケージングフレームを設けることによって、同じ主要ハウジングが、異なる動作特性を与えるように、異なる能力／サイズのパッケージングされた弁チップを収容してもよい。
【００５８】
さらに、圧力スパイクを偏向し、および／または弁チップ１３１の静電弁フラップ上の応力を低減するために、フレーム（２１１ａまたは２１１ｂ）の本体（２１３ａまたは２１３ｂ）上に、バッフルが設けられてもよい。さらに詳しく言えば、バッフルは、可撓性弁フラップおよび入力パッドを含む弁チップ１３１の側に隣接したガスケット（２１５ａまたは２１５ｂ）内の本体（２１３ａまたは２１３ｂ）上に設けられてもよい。さらに、バッフルは、接着剤で本体（２１３ａまたは２１３ｂ）に固定されるプレートとして設けられてもよい。
【００５９】
図２３に、バッフル９７１の１つの例を示す。図示したように、バッフル９７１は、貫通するオリフィス９７３を含み、バッフル９７１の寸法は、バッフルが、弁チップ１３１よりわずかに長く幅広いが、ガスケット（２１５ａまたは２１５ｂ）の内寸よりわずかに小さい。したがって、バッフル９７１は、弁チップ１３１から間隔を置いて隣接して、ガスケット（２１５ａまたは２１５ｂ）内に固定されてもよい。さらに、バッフル９７１を設置できるフレームの本体（２１３ａまたは２１３ｂ）に、窪みが設けられてもよく、窪みは、バッフル９７１と弁チップ１３１との間の間隔を規定してもよい。さらに、バッフル９７１は、電気リード２１７から最も離れた弁チップ１３１の一部分にオリフィス９７３が隣接するように設置されてもよい。バッフル９７１を含むことによって、取り扱い中およびその後の組み立て中に、弁チップ１３１の弁フラップが保護されてもよい。さらに、バッフル９７１により、より多くの層流が弁チップ１３１を流れ、および／または、バッフルとともにパッケージングされた弁チップを含む弁アセンブリのシーケンス速度が高まることもある。他の形態において、バッフルを使用すると、シーケンスが不要になることもある。バッフル９７１は、単一の細長いオリフィスを有するように示されているが、異なる形状、構成、および／または配向が与えられてもよく、および／または、複数のオリフィスが与えられてもよい。
【００６０】
バッフルを使用して、バッフルと関連する弁チップとの間にバッフルチャンバが設けられてもよく、取り扱いおよび／または組み立て中に、バッフルチャンバで弁チップの弁フラップが物理的に保護される。さらに、バッフルにあるオリフィスは、弁チップの弁フラップにかけられた最大力が低減されるように、流体の流れを十分に制約してもよい。さらに、バッフルチャンバの容積は、弁チップを流れる流体の層流がより迅速に得られ、弁フラップの疲労が低減され得るように、弁ハウジングの関連するチャンバに対して十分に小さいものであってもよい。このように、バッフルおよびシーケンス動作（図４Ａ〜Ｆに対して記述）は、疲労低減、流れの改良などのために、弁チップが動作し得る圧力を増大させるために、別々に、または組み合わせて使用できる。
【００６１】
さらに、異なるサイズのオリフィスを有するバッフルが、同じ弁アセンブリの異なる弁チップに対して与えられてもよい。例えば、アクチュエータポート内へのより多くの流れ、およびアクチュエータポートからのより制約された流れを与えるバッフルを有する５方弁により、比較的滑らかなピストン運動が得られることもあり、最大ピストン速度が低減されてもよい。
【００６２】
図１３および図２１に対してさらに詳細に記述するように、主要ハウジングに対して、パッケージングされた弁チップを抜き差しできる。したがって、１つ以上のパッケージングされた弁チップを含む弁アセンブリが、修理可能および／または適応可能であってもよい。このように、弁チップが動作不良の状態にある弁アセンブリの修理は、動作していないパッケージングされた弁チップを取り除き、新しいパッケージングされた弁チップを挿入することによって行われてもよい。さらに、弁アセンブリの機能は、元のパッケージングされた弁チップを、異なる特性（弁チップの異なる流量能力および／またはサイズなど）を有する新しいパッケージングされた弁チップに取り替えることによって変更されてもよい。
【００６３】
図１０〜図１３に、本発明のいくつかの実施形態による主要ハウジングを示す。さらに詳しく言えば、図１０に、主要ハウジング４０１および関連するコンポーネントの分解図を示し、図１３に、主要ハウジングの底面斜視図を示す。図１３の底面図に示すように、主要ハウジング４０１は、図３および図４Ａ〜Ｆに対して上述した弁アセンブリチャンバ１４３ａ〜ｅを画定する。主要ハウジング４０１はまた、主要ハウジングの長さに垂直な（図６および図８に対して上述したような）パッケージングされた弁チップを収容するように構成されたエンクロージャ４０３ａ〜ｄを含む。さらに、主要ハウジング４０１は、エンクロージャ４０３ａ〜ｄにあるパッケージングされた弁チップの金属リード２１７に信号を送信するために使用される導電リード４０５を含む。さらに、アセンブリのベース（図１８に示す）に対して流体シールを与えるために、ベースガスケット４０７が含まれてもよく、主要ハウジングのリード４０５へ外部接続するためのシールを与えるために、ＰＣＢガスケット４０９が含まれてもよい。
【００６４】
主要ハウジング４０１は、導電リード４０５をインサート成形して、絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）を射出成形することによって形成されてもよく、ガスケット４０７および／または４０９は、２段階ショット成形プロセスおよび／またはオーバーモールドプロセスを使用して、可撓性シーリング材料で形成されてもよい。さらに詳しく言えば、図３および図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、成形ツールにより、高圧給気および低圧排気に対して５つの別々のチャンバ１４３ａ〜ｅが作られる。主要ハウジングを射出成形するとき、チャンバ１４３ａ〜ｅ間の内部孔の形成に対処できるように、孔４１１が、ハウジングの外側に含まれてもよい。ハウジングの外側にある孔４１１は、孔４１１を密封するために接着、溶接、または貼り付けられてもよいプラグ４１３で密封されてもよい。さらに、圧力スパイクを偏向し、および／または静電弁フラップ上の応力を低減するために、弁チップに隣接させてバッフルが設けられてもよい。例えば、バッフルは、弁チップ１３１の低圧側に隣接して主要ハウジング４０１にプレートとして設けられてもよい。上述したように、バッフルは、主要ハウジング内に挿入する前に、弁チップをパッケージングするために使用されたパッケージングフレーム上に設けられてもよい。バッフルにより、より多くの層流が弁チップを流れてもよく、バッフルを含む弁アセンブリのシーケンス速度が増大されてもよく、および／またはバッフルは、シーケンスを不要にすることもある。
【００６５】
主要ハウジング４０１はまた、バンジョーフィッティング４１５ａ〜ｂ、Ｏリング４１７ａ〜ｂ、およびコレット４１９ａ〜ｂ（クイックコネクトフィッティングおよび／またはカートリッジとも呼ばれる）を貼り付けてもよい。さらに詳しく言えば、コレット４１９ａ〜ｂは、押し込み式のカートリッジであってもよい。さらに詳しく言えば、バンジョーフィッティング４１５ａ〜ｂは、例えば、超音波溶接および／または接着剤を使用して、主要ハウジング４０１に貼り付けられてもよく、バンジョーフィッティング４１５ａ〜ｂは、弁アセンブリのチャンバ１４３ｂおよび１４３ｄと流通状態にある。次いで、Ｏリング４１７ａ〜ｂおよびコレット４１９ａ〜ｂは、空気圧式アクチュエータチャンバ１６３ａ〜ｂ（図３に示す）との流通状態を与える空気管を保持するために、バンジョーフィッティング４１５ａ〜ｂに挿入されてもよい。主要ハウジング４０１は、第５のチャンバ（５方）の最外縁部、または第３および第４のチャンバ（３方）の間のいずれかにプラグ４１３を設置することによって流体の流れを制御するために、使用するパッケージングされたデバイスの数およびその場所に応じて、３方弁または５方弁のいずれかを設けるために使用され得る。
【００６６】
上述したように、例えば、図６および／または図８に示すように、パッケージングされた弁チップを提供するために、フレームにマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）弁チップ１３１がパッケージングされてもよい。弁アセンブリが適応可能および／または修理可能であるように、主要ハウジング４０１のエンクロージャ４０３ａ〜ｄのそれぞれに対して、パッケージングされた弁チップを抜き差ししてもよい。パッケージングされた弁チップのガスケット２１５ａまたは２１５ｂにより、弁チップのそれぞれにある開口のみにエンクロージャ間の流通状態が与えられるように、エンクロージャ４０３ａ〜ｄのそれぞれとの流体シールが与えられる。さらに、パッケージングされた弁チップにある弁チップ１３１は、方向性を有し、ガスケット２１５ａまたは２１５ｂは、図４Ａ〜Ｆに対して上述したチャンバ１４３ａ〜ｅ間に流体の流れを与えるために、パッケージングされた弁チップが主要ハウジング４０１において配向されるように、特定のエンクロージャの所定の側と係合しなければならない。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態において、弁アセンブリの異なる流路を通る異なる流体の流れを与えることが望ましい場合がある。例えば、主要ハウジング４０１の異なるエンクロージャ４０３ａ〜ｄは、パッケージングされた弁チップに異なる流量特性をもたせて実装されてもよい。さらに詳しく言えば、パッケージングされた弁チップに比較的少数のおよび／または小さな弁オリフィス（孔）を設けて実装されてもよいエンクロージャ４０３ａ〜ｄもあれば、パッケージングされた弁チップに比較的多数および／または大きな弁オリフィス（孔）を設けて実装されてもよいエンクロージャもあり、およびパッケージングされた弁チップの全ては、同じ外寸を有してもよい。さらに、比較的少数のおよび／または小さな弁オリフィス（孔）を有するパッケージングされた弁チップには、比較的少数のおよび／または小さなバッフルオリフィス（孔）を有するバッフルが設けられてもよく、比較的多数および／または大きなオリフィス（孔）を有するパッケージングされた弁チップには、比較的多数および／または大きなバッフルオリフィス（孔）を有するバッフルが設けられてもよい。他の形態において、異なる数および／またはサイズのバッフルオリフィス（孔）を有するバッフルを設けることによって、同じ数およびサイズの弁オリフィス（孔）を有する異なるパッケージングされた弁チップによって、異なる流れが与えられてもよい。
【００６８】
上述したように、弁チップをパッケージングするために使用されるフレームのウィンドウの内寸は、パッケージングされた弁チップアセンブリの外寸を変更することなく、異なるサイズの弁チップを収容できるように変更され得る。このように、同じ主要ハウジング４０１が、異なる流量能力特性を有するエンクロージャ４０３ａ〜ｄにパッケージングされた弁チップアセンブリを収容してもよい。言い換えれば、ＭＥＭＳ弁チップのサイズは、パッケージングされた弁チップの同じ包絡線形状を維持しながら、異なる流量特性（例えば、およそ０．００１Ｃｖ〜およそ１０Ｃｖの範囲）を与えるように変更されてもよい。
【００６９】
さらに、パッケージングされた弁の縁部上にある金属リード２１７の露出部分と、主要ハウジング４０１の対応するリードとを係合させて、弁チップの固定および可撓性電極を主要ハウジング４０１のエンクロージャ４０３ａ〜ｄ内に差し込んだ状態で、主要ハウジングの外側からの電気信号の通信を行ってもよい。
【００７０】
図１０〜図１３には示していないが、マイクロバルブを保護するために、チャンバ１４３ａ〜ｅの１つ以上に、フィルタが設けられてもよい。例えば、チャンバ１４３ｃのフィルタが、高圧供給からの粒子および／または他のデブリからマイクロバルブを保護してもよく、チャンバ１４３ｂおよび１４３ｄにあるフィルタが、排気サイクル中にアクチュエータから入り込んだ粒子および／または他のデブリからマイクロバルブを保護してもよい。
【００７１】
図１４〜図１７に、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの電子機器サブアセンブリ５０１を示す。さらに詳しく言えば、プリント回路基板５０３が、主要ハウジング４０１に含まれた弁チップ１３１の動作を制御するために使用される電子回路、および／またはソフトウェア、および／またはファームウェアを含んでもよい。例えば、プリント回路基板５０３は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などのリモートデバイスによって命令されると、図４Ａ〜Ｆに対して上述した動作に従って弁チップ１３１を制御および／または駆動するために、電子回路および／またはソフトウェアを含んでもよい。
【００７２】
プリント回路基板は、集積回路チップ５０５、レジスタ、コンデンサ、および／またはインダクタを含んでもよい。さらに、プリント回路基板５０３上のリード５０７により、主要ハウジング４０１のリードとの電気的結合が得られてもよく、１つ以上のコネクタ５０９（モレックス（Ｍｏｌｅｘ）コネクタなど）により、ＰＬＣなどのリモートコントローラとの電気的接続が得られてもよい。プリント回路基板は、複数の異なる動作特性を与えるように構成されてもよく、ジャンパ５１１、またはディップスイッチ、シャント５１０などの他の手段を使用して、１つのプログラミング特性が選択される。さらに詳しく言えば、図４１〜図４４、図４５Ａ〜Ｂ、および図４６Ａ〜Ｂに対して以下に記述するように、プリント回路基板は、１つ以上のカスタム回路（例えば、特定用途向け集積回路ＡＳＩＣデバイス）を含んでもよい。２００４年７月２３日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  Ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という発明の名称のＫｅｖｉｎ  Ｄｏｕｇｌａｓらの米国仮特許出願第６０／５９０，６９９号明細書（以下、「Ｄｏｕｇｌａｓら」）に、弁アセンブリおよび／またはその電子機器サブアセンブリのさらなる動作について記述されている。同仮特許出願の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００７３】
通常動作中、プリント回路基板５０３は、コネクタ５０９を介して制御信号とともに動作電力を受けてもよい。また、電力異常が発生した場合、プリント回路基板が弁チップ１３１を所定のデフォルト条件にシーケンスすることができるように、バッテリー５１３などの代替電源が与えられてもよい。図１５にバッテリーを示すが、他の代替電源（容量格納デバイスおよび／または燃料電池など）が使用されてもよい。プリント回路基板５０３はまた、弁チップ電極を駆動するために使用される高電圧駆動回路（多段階チャージポンプなど）を含んでもよい。例えば、コネクタ５０９を介して、２４Ｖの外部電源が与えられてもよく、高電圧駆動回路が、リード５０７、リード４０５、およびリード２１７を介して、弁チップ電極を駆動するために使用される１５０Ｖの出力を発生してもよい。プリント回路基板はまた、過渡電圧抑制（ＴＶＳ）デバイス５１７（一対の直列接続された対向するツェナーダイオード）を含んでもよい。
【００７４】
電子機器サブアセンブリのコントローラが、外部電源をモニタし、外部電源の中断を検出すると、弁チップ１３１ａ〜ｄを所定のデフォルト条件に進めて、代替電源から得られたエネルギーを用いて、そのデフォルト条件を保つように構成されてもよい。例えば、外部電源の中断を検出すると、弁チップ１３１ａ〜ｄの現行条件が維持されてもよい。他の形態において、外部電源の中断を検出すると、コントローラは、チャンバ１４３ａ〜ｅの各々の間での流通が阻止されるように、弁チップ１３１ａ〜ｄを閉じてもよい。別の形態において、外部電源の中断を検出すると、コントローラは、弁チップ１３１ｂ〜ｃを閉じ、弁チップ１３１ａおよび１３１ｄを開いてもよい。さらなる別の形態において、外部電源の中断を検出すると、コントローラは、弁チップ１３１ａおよび１３１ｄを閉じ、弁チップ１３１ｂ〜ｃを開いてもよい。
【００７５】
プリント回路基板５０３およびバッテリー５１３を含む電子機器サブアセンブリ５０１は、図１４および図１６に示すように、例えば、オーバーモールドプロセスを用いて、絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）に封入されてもよい。さらに詳しく言えば、電子機器を保護するために、比較的低い温度および圧力で硬化可能なエポキシが使用されてもよい。プリント回路基板５０３のリード５０７が主要ハウジング４０１のリード４０５と係合するように、主要ハウジング４０１上に装着する外部形状の封入された電子機器サブアセンブリが与えられてもよい。
【００７６】
他の形態において、バッテリーまたは他の電力格納デバイスが、電子機器サブアセンブリから取り外し可能なものであってもよく、および／または、バッテリーが、電子機器サブアセンブリの封入の外側に設けられてもよい。したがって、バッテリーの取り替えが、より簡単なものになる場合もある。例えば、電子機器サブアセンブリに電力および／または制御信号を供給するために使用されるケーブルに、バッテリーが設けられてもよい。さらに、電子機器サブアセンブリは、外部供給電力を使用した通常動作中、バッテリーを充電するように構成された回路を含んでもよい。したがって、バッテリーの寿命が延びる場合もある。
【００７７】
図１８に、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリのベース６０１を示す。ベース６０１は、金属鋳造プロセスを用いて形成されてもよい。さらに詳しく言えば、ベース６０１は、アルミニウムやステンレス鋼などの金属で形成されてもよく、排気ポート１４２ａ〜ｂおよび供給ポート１４４ｃは、螺装されたねじ孔であってもよい。主要ハウジング４０１をベース６０１に固定するために、さらなるねじ孔６０３ａ〜ｂが使用されてもよい。さらに、弁アセンブリを取り付けるためのベースに、隙間および／または取り付け孔６０５（ポートに垂直および／または平行）が設けられてもよい。
【００７８】
ベースとして鋳造金属を使用することによって、孔にあるねじ筋の完全性がより容易に維持される場合もある。さらに、保護および／または美的目的のために、鋳造アルミニウムベース上にエポキシ仕上げが施されてもよい。他の形態において、ベース６０１は、螺装された場所で金属インサートを使用して、射出成形された材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよい。
【００７９】
主要ハウジング４０１（図２１に示す）の底面にあるエンクロージャ内にパッケージングされた弁チップ（例えば、図６および図８に示す）を差し込み、ねじ７０１を使用してベース６０１に主要ハウジング（パッケージングされた弁チップを含む）を固定し、図１９および図２１〜図２２に示すように、主要ハウジングに電子機器サブアセンブリを差し込むことによって弁アセンブリを完成してもよい。図２０は、主要ハウジングのリードを視認でき、リード２１７、４０５、および５０７の相互接続を視認できるように、主要ハウジングの非金属部分を図示していない弁アセンブリを示す。
【００８０】
同じ主要ハウジング、ベース、および電子機器サブアセンブリは、５方弁または３方弁動作のいずれかに対して構成することができる。図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、５方動作の場合、例えば、図２１に示すように、主要ハウジングの底部にあるエンクロージャのそれぞれに、４つのパッケージングされた弁チップが差し込まれてもよい。３方弁動作の場合、電子機器サブアセンブリから最も離れた２つのエンクロージャ内の各々に、パッケージングされた弁チップが差し込まれてもよく、チャンバ１４３ｄ〜ｅが永久に密封されるように、電子機器サブアセンブリに最も近い２つのエンクロージャ内に、シーリングプラグ４１３が差し込まれてもよい。上述したように、同じ電子機器サブアセンブリが、ジャンパ、スイッチ、シャント、ヒューズ、または製造中および／または製造後に設定可能な他の選択デバイスを使用してなされた選択に応じて、メモリ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）に画定される複数の動作モードの１つを与えるように構成されてもよい。例えば、スイッチ、シャント、ヒューズ、および／またはジャンパのセッティングに応じて、５方、４方、３方、または２方動作のいずれかを制御するように、同じ電子機器サブアセンブリを使用することができる。例えば、Ｄｏｕｇｌａｓらのものには、３方および５方弁の動作が記述されている。
【００８１】
さらなる他の形態において、主要ハウジング、ベース、および電子機器サブアセンブリは、４方および／または２方弁動作用に構成することができる。４方動作の場合、ベースは、排気チャンバ１４３ａおよび１４３ｅと同じ排気ポートとの間に流体結合が与えられるように修正されてもよい。他の方法では、４方動作には、図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、４つの弁チップが与えられてもよい。他の形態において、一方向のオン／オフ流れデバイスを与えるために、単一の弁チップを用いて、２方動作が与えられてもよい。１つの弁チップおよび他の弁チップの代替であるプラグとともに図１０〜図１３のコンポーネントを使用して、２方デバイスを与えることもできる。他の形態において、単一の弁チップに対して、１つの入力ポート、１つの出力ポート、および１つのエンクロージャを有するより小さなハウジングを用いて、２方デバイスを与えることもできる。
【００８２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、５方動作用に構成された弁アセンブリにおいて、５つのチャンバ１４３ａ〜ｅの各々の間で空気路を独立して制御できることで、同じ弁アセンブリが、「全シリンダポート排気」弁、「全シリンダポート阻止」弁、または「全シリンダポート通電」弁として機能してもよい。このように、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリが、電子機器サブアセンブリのプログラミング、電子機器サブアセンブリのプログラムの選択、および／または、主要ハウジングのエンクロージャ内へのパッケージングされた弁チップアセンブリおよび／またはシーリングプラグの差し込みに基づいて、任意の市販の弁タイプの機能を複製してもよい。
【００８３】
さらに、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリにより、新規の弁タイプが実施されてもよいように、空気流が独立して制御されてもよい。例えば、バッテリーなどのバックアップ電源を用いて、システム電力が失われた場合に特有の機能が与えられてもよい。さらに詳しく言えば、弁および空気圧式アクチュエータは、停電中の最後の位置（デフォルト条件の想定とは対照的）を保持してもよい。
【００８４】
さらに、電子機器サブアセンブリ用のカスタム集積回路デバイス（例えば、特定用途向け集積回路デバイス）などの回路が、同じ物理的な弁アセンブリ（弁チップの主要ハウジング、ベース、電子機器サブアセンブリなどを含む）が、任意の弁タイプの機能を提供できる異なるプログラムを与えてもよい。例えば、電子機器サブアセンブリの複数のプログラムの１つが、特定の電圧レベルまで入力ピンを引くことによって、インタフェース（シリアルインタフェースなど）を使用して電子機器サブアセンブリのチップをプログラミングし、ヒュージブルリンクを選択的に破棄し、１つ以上のジャンパをカットおよび／または維持し、２つ以上のピン間にシャントを配置および／または省略し、スイッチの位置を選択することによって選択されてもよい。
【００８５】
本発明のさらなる実施形態による弁アセンブリは、静電駆動式弁を通る流体の流れを制御するために、パルス幅変調を使用してもよい。例えば、弁を通る流体の流れを決定するためにデューティーサイクルを使用して所定の周波数で静電駆動式弁フラップを開閉するために、パルス幅変調が使用されてもよい。例えば、１００％のデューティーサイクルが全流量を与えてもよく、５０％のデューティーサイクルが半流量を与えてもよく、０％のデューティーサイクルが、全く流量を与えないものであってもよい。例えば、弁チップ１３１ａ〜ｄを作動させるためにパルス幅変調を使用することによって、ロッド１６７が拡張および後退する速度が制御されてもよい。さらに、ロッドの拡張または後退に伴ってデューティーサイクルを変更することによって、ロッドが拡張および／または後退するときに、ロッド１６７の加速および／または減速が制御されてもよい。例えば、慣性を解消するために、拡張および／または後退の最初でより大きなデューティーサイクルで、それぞれの弁チップが作動されてもよく、ロッドが完全に拡張および／または後退位置に近付くにつれて低減されたデューティーサイクルで、それぞれの弁チップが作動されてもよい。
【００８６】
さらに、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリに、１つ以上のフィルタが設けられてもよい。例えば、高圧供給ポート１４４ｃおよび／またはアクチュエータポート１４６ａおよび１４６ｂに、フィルタが設けられてもよい。さらに、または他の形態において、排気ポート１４２ａおよび１４２ｂに、フィルタが設けられてもよい。供給ポート１４４ｃおよび／または排気ポート１４２ａおよび１４２ｂにあるフィルタは、図１８のベース６０１上および／または内に設けられてもよい。アクチュエータポート１４６ａおよび１４６ｂにあるフィルタは、主要ハウジング４０１の内外、バンジョーフィッティング４１５ａおよび４１５ｂの内外、および／またはコレット４１９ａおよび４１９ｂに設けられてもよい。フィルタを使用することで、弁オリフィスの填塞、および／または、弁が閉じられたときに、弁フラップとそれぞれのオリフィスとの間の密封性の低減によって、弁アセンブリの動作を劣化してしまう可能性のあるダスト、オイル、および／または水などの汚染物質から弁アセンブリを保護してもよい。
【００８７】
図２４〜図２６に、くさび形のバッフル７４１、フレーム７１１、およびリード７１７を有するパッケージングされた弁チップ（図２に対して上述したように、弁チップ１３１を含む）のさらなる実施形態を示す。図２７に、フレーム７１１から分離した本発明のいくつかの実施形態による電気リード７１７を示す。
【００８８】
例えば、図２４〜図２６に示すように、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングフレーム７１１は、本体７１３、ガスケット７１５、および電気リード７１７を含んでもよい。フレーム７１１は、ウィンドウを有してもよく、ウィンドウの周りには窪んだ棚部があり、図５〜図６および／または図７〜図８に対して上述したように、トラフが棚部を取り囲んでもよい。棚部とトラフとを組み合わせた幅は、およそ０．０２５インチ〜およそ０．０６０インチの範囲のものであってもよい。さらに詳しく言えば、棚部とトラフとを組み合わせた幅は、およそ０．０５０インチ〜およそ０．０６０インチの範囲のものであってもよい。電気リード７１７は、打ち抜き金属で形成されてもよく、電気リード７１７は、スズでめっきされてもよく（およそ１５０マイクロインチ）、次いで、金でめっきされてもよい（およそ４０マイクロインチ）。本体７１３は、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよく、ガスケット７１５は、ゴム、ヴァイトン、および／またはシリコーンなどの射出成形可撓性シーリング材料で形成されてもよい。ガスケット７１５により、弁アセンブリの主要ハウジングに対して静的流体シールが与えられてもよい。
【００８９】
さらに詳しく言えば、本体７１３は、金型のインサートとして電気リード７１７を与えて、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよい。さらに、ガスケット７１５は、２段階ショット成形プロセスおよび／またはオーバーモールドプロセスを使用して、本体７１３と一体に形成されてもよい。棚部は、流通状態になるように弁チップの上面と底面とを露出させた状態にして、棚部によって片側の縁部で弁チップを支持できるように、本体７１３の周囲部分に対して窪ませて形成されてもよい。さらに、棚部は、引き続き設置された弁チップもまた本体７１３内に窪ませて形成されるように、十分に窪ませて形成されてもよい。さらに、電気リード７１７の部分が、引き続き設置された弁チップとの電気的接続（ワイヤボンディング、はんだバンプ形成、導電性エポキシ、または当業者に公知の他の手段など）のために、ウィンドウに隣接して露出される。さらに、本体７１３の他の部分を弁チップにより接近して装着させた状態で、棚部上に弁チップを設置するためのツールのスペースが得られるように、棚部の部分に隣接して、本体７１３のノッチ７２５が設けられてもよい。リード７１７を取り囲む本体７１３の部分は、ワイヤボンディングの先端隙間を与えるために傾斜が付けられてもよい（例えば、およそ３０度）。
【００９０】
次いで、本体７１３のトラフに接着剤が与えられ、ウィンドウを取り囲む本体７１３の棚部上に弁チップ１３１が設置されると、接着剤が完全に硬化するまで、トラフにより接着剤を配置、定着、および／または拡散制御することができる。さらに詳しく言えば、およそ０．０１５インチの幅の接着剤ビーズが使用されてもよい。弁チップは、光センサ機器を使用して、およそ０．００５インチの精度で、本体７１３の棚部上に設置されてもよい。したがって、パッケージングフレームの本体７１３内に、指示標示が成形されてもよい。さらに詳しく言えば、「Ｌ」、「Ｔ」、「＋」、または他の同様の文字に類似した外観を有する垂直の交差線を含むように、指示標示が成形されてもよい。さらに、指示標示は、およそ０．０１０インチの深さを有してもよい。
【００９１】
本体７１３の棚部上に弁チップ１３１を固定するために使用される接着剤が、およそ１時間、およそ摂氏１５０度（華氏３０２度）で硬化されてもよい。他の形態において、接着剤は、長時間、低温で硬化されてもよい。例えば、本体７１３にポリカーボネートが使用されてもよく、ポリカーボネートの融点温度は、およそ華氏４３０度〜およそ華氏４８０度の範囲のものであってもよい。しかしながら、本体７１３の変形を低減するために、接着剤の硬化温度が、およそ華氏１２５度〜およそ華氏２００度の範囲に維持されてもよい。他の形態において、接着剤として、ＵＶ硬化エポキシが使用されてもよい。
【００９２】
図２６に示す構造を与えるために、弁チップ１３１の露出縁部の周りで、本体７１３の部分７２９が変形されてもよい。接着剤は、弁チップ１３１と本体７１３との間に流体シールを与えてもよく、変形部分７２９が、本体７１３内に弁チップを固定してもよい。さらに詳しく言えば、本体７１３内に弁チップ１３１を保持するために、被加熱ツール（熱カシメなど）を使用して、本体７１３の部分７２９が変形されてもよい。したがって、弁チップ１３１の縁部が、一方側では、本体７１３の棚部によって、他方側では、本体７１３の変形部分７２９によって支持されてもよい。さらに、リード７１７に隣接した弁チップ１３１の表面が、リード７１７に対して、およそ０．０１０インチ、さらに、ノッチ７２５、棚部、およびトラフを取り囲む本体７１３の表面に対して、およそ０．０３０インチだけ窪ませて形成されてもよい。
【００９３】
弁チップ１３１上で、第１の入力パッド（第１の金ボンドパッドなど）に、全ての固定電極が電気的に接続されてもよく、第２の入力パッド（第２の金ボンドパッドなど）に、全ての可撓性電極が電気的に接続されてもよく、入力パッドは、（例えば、金ワイヤボンディングなどのワイヤボンディング、はんだバンプ形成、導電性エポキシ、または当業者に公知の他の手段によって）本体７１３を介してウィンドウに隣接した電気リード７１７のそれぞれの露出部分に電気的に接続されてもよい。弁チップ１３１の入力パッドと電気リード７１７との間の電気的接続を保護するために、グローブトップポッティング７３１が使用され得る。電気リード７１７の部分は、弁アセンブリの主要ハウジングとの電気的結合用に、本体７１３の縁部上で露出される。
【００９４】
他の実施形態によれば、パッケージングフレーム７１１は、弁チップ１３１とパッケージングフレームの本体との間に流体シールを与えるために、図７および図８に対して上述したものに類似したチップガスケットを使用してもよい。前述したように、本体７１３は、射出成形絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよく、上述したガスケット７１５および追加のチップガスケットは、ゴム、ヴァイトン、および／またはシリコーンなどの射出成形可撓性シーリング材料で形成されてもよい。ガスケット７１５は、主要ハウジングに対して静的流体シールを与えてもよく、チップガスケットは、上部に設置された弁チップに対して、静的流体シールを与えてもよい。さらに、ガスケット７１５およびチップガスケットは、２段階ショット成形プロセスおよび／またはオーバーモールドプロセスを使用して、本体７１３と一体に形成されてもよい。チップガスケットの他の形態において、または追加して、弁チップを棚部に固定するために、打ち込み接着テープが使用されてもよい。
【００９５】
さらに、弁チップ１３１は、弁フラップ１１７を解放する前にパッケージングされてもよい。さらに詳しく言えば、弁フラップ１１７は、犠牲酸化物上に形成されてもよく、犠牲酸化物は、パッケージングフレームに弁チップ１３１が組み立てられている間、維持されてもよい。次いで、犠牲酸化物は、パッケージングフレームに著しいダメージを及ぼすことなく、ドライ（気相）ＨＦ除去を使用して除去されてもよい。さらに詳しく言えば、パッケージングフレームは、ドライ（気相）ＨＦ除去からのダメージに耐性を含みることがあるヴァイトンおよび／または他の材料で形成されてもよい。
【００９６】
他の形態において、弁チップの弁フラップが、複数の弁チップを含むウェハからダイシングする前、ダイシング後であるがパッケージングする前、またはパッケージングした後のいずれかに、ウェットＨＦ酸エッチを使用して犠牲酸化物を除去することによって解放されてもよい。さらに詳しく言えば、犠牲酸化物層は、およそ１０分間、４９％ＨＦ溶液を使用して弁チップから除去されてもよく、ウェットエッチの後に、任意の残留ＨＦおよび／または水を除去するために、それぞれ２０分間、脱イオン（ＤＩ）水リンス、イソプロピルアルコールリンス、および第１および第２のメタノールリンスが続いてもよい。ウェット処理後、解放された弁フラップを有する弁チップは、任意の表面張力を低減するための超臨界乾燥サイクルに含みて、メタノールが下塗りされてもよく、このときに表面張力が低減されなければ、弁フラップと基板との間に静止摩擦が生じることがある。
【００９７】
さらに詳しく言えば、弁チップは、ドライヤチャンバ内に装填され、メタノールで被覆されてもよく、次いで、およそ１２００ｐｓｉｇの圧力でチャンバからメタノールを取り去るために、液体ＣＯ2が使用されてもよい。メタノールが全て取り去られると、チャンバは、ＣＯ2を液相から気相へと転移させるために超臨界点（およそ摂氏３１度）を超えて加熱され、ＣＯ2気体のシステムを排出するために、圧力が解放される。超臨界ＣＯ2の表面張力は極めて低いため、ＣＯ2は、液体から気体への転移に伴って弁フラップを引き下げる可能性が高くない。市販および／またはカスタムの超臨界ドライヤが使用されてもよい。
【００９８】
弁チップ上にある許容可能な数の弁フラップがうまく解放されていることを決定するために、視覚検査を使用することもできる。特に、弁チップの表面は、弁フラップが解放され、弁チップが無通電にされるときに視認できるフラッパ下の露出シリコンとは色が異なり、色の変動を検査することができる。他の形態において、解放後にウェハを通して光を投影することができ、光検出器が、非解放（閉）および解放（開）弁チップ間の光差を検出できる。いずれの例においても、検査を実行するために、機械視認システムを使用できる。
【００９９】
さらに、図２４〜図２６に示す本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングフレームを成形するために使用するツールは、同じ外寸を有するパッケージングフレームが、実質的に同じ金型ツールを使用して異なるウィンドウ寸法で成形されるように適応されてもよい。例えば、異なるウィンドウサイズ、形状、および／または場所を与えるために異なる金型リッドを使用して、異なるパッケージングフレームを形成するために、同じ金型ベースを使用できる。したがって、パッケージングフレームは、異なるサイズの弁チップに対して効率的に作製されてもよい。さらに詳しく言えば、より低い流体流量能力を要する用途のより小さな弁チップには、より小さなウィンドウが設けられてもよく、ワイヤボンディングに近接するように電気リードに隣接させて（中心に置くのではなく）、より小さなウィンドウが設けられてもよい。異なる弁チップサイズに対して同じ外寸を有するパッケージングフレームを設けることによって、同じ主要ハウジングが、異なる動作特性を与えるように、異なる能力／サイズのパッケージングされた弁チップを収容してもよい。
【０１００】
図２４〜図２６にさらに示すように、圧力スパイクを偏向し、および／または弁チップ１３１の静電弁フラップ上の応力を低減するために、フレーム７１１の本体７１３上に、くさび形のバッフル７４１が設けられてもよい。さらに詳しく言えば、バッフル７４１は、可撓性弁フラップおよび入力パッドを含む弁チップ１３１の側に隣接した本体７１３上に設けられてもよい。バッフル７４１を含むことによって、取り扱い中およびその後の組み立て中に、弁チップ１３１の弁フラップ１１７が保護されてもよい。さらに、バッフル７４１により、より多くの層流が弁チップ１３１を流れ、バッフルとともにパッケージングされた弁チップを含む弁アセンブリのシーケンス速度が高まり、および／またはシーケンスが不要になることもある。バッフル７４１は、４つの一般に円形のオリフィス７４３を有するように示されているが、異なる形状、構成、および／または配向が与えられてもよく、および／または、単一のオリフィスなどのより小数のオリフィスが与えられてもよい。
【０１０１】
バッフル７４１は、４つのピン７４５ａ〜ｂおよび７４７ａ〜ｂおよび熱カシメ動作を用いて、フレーム７１１の本体７１３に付着してもよい。さらに詳しく言えば、ピン７４５ａ〜ｂは、フレーム７１１の本体７１３に成形され、バッフル７４１内に成形された貫通孔７４９ａ〜ｂと係合するように構成されてもよい。ピン７４７ａ〜ｂは、バッフル７４１に成形され、フレーム７１１の本体７１３内に成形された貫通孔７５１ａ〜ｂと係合するように構成されてもよい。図２４〜図２６に示すように、ピン７４５ａ〜ｂおよび７４７ａ〜ｂおよび貫通孔７４９ａ〜ｂおよび７５１ａ〜ｂを配設することによって、本体７１３に対するバッフル７４１の所望の配向が与えられることで、アセンブリの誤差を低減できる。言い換えれば、図２４〜図２６に示すピンおよび孔の配置により、くさび形のバッフル７４１の比較的薄い部分が電気リード７１７に隣接して配設され、くさび形のバッフル７４１の比較的幅広の部分が、電気リード７１７から離れて配設される。バッフル７４１は、本体７１３に使用されるのと同じ材料で成形されてもよく、異なる材料が使用されてもよい。
【０１０２】
バッフル７４１にある貫通孔７４９ａ〜ｂには、本体７１３の反対側にカウンターボア（すなわち、より幅が広い部分）が設けられてもよく、本体７１３にある貫通孔７５１ａ〜ｂには、バッフル７４１の反対側にカウンターボアが設けられてもよい。したがって、ピン７４５ａ〜ｂおよび７４７ａ〜ｂは、貫通孔７４９ａ〜ｂおよび７５１ａ〜ｂのそれぞれと係合されてもよく、本体７１３にバッフル７４１を固定するために、ピン上で熱カシメ動作が用いられてもよい。貫通孔にカウンターボアを設けることによって、熱カシメ動作の結果としてバッフル７４１および／または本体７１３の外側面が著しく変形しないように、ピンから熱カシメ材料が移動する余地が与えられてもよい。
【０１０３】
図２４〜図２６にさらに示すように、バッフル７４１は、複数の貫通するオリフィス７４３を含んでもよい。さらに、バッフル７４１は、弁チップ１３１のフラッパ側に隣接して設けられてもよく、ガスケット７１５は、弁チップ１３１の裏側に隣接して設けられてもよい。このように、弁チップ１３１の裏側は、高圧環境（チャンバなど）と連通してもよく、バッフル７４１のオリフィス７４３は、比較的低圧の環境（チャンバなど）と連通してもよく、弁チップ１３１は、高圧環境から弁チップを通って、バッフル７４１のオリフィス７４３を通って、低圧環境までの流れを許容または阻止してもよい。したがって、バッフル７４１は、取り扱い中および／またはその後の組み立て中に、弁チップ１３１のフラッパ側を保護してもよい。
【０１０４】
さらに、バッフル７４１は、弁チップ１３１の両端の圧力差を制御してもよいことで、音波空気流および／または全入力圧力に対して開および／または閉するのに、弁チップ１３１のフラッパが不要になる。バッフル７４１を設けることによって、流れが制約されてもよいように、および／または、弁を閉じなければならない圧力が低減されてもよいように、バッフル７４１と弁チップ１３１との間にリザーバが設けられる。言い換えれば、パッケージングされた弁チップの両端の全圧力降下が、弁チップ１３１の両端で全圧力降下を感じることがないように、弁チップ１３１の両端の第１の圧力降下と、バッフル７４１の両端の第２の圧力降下との間で分割されてもよい。バッフル７４１により、弁アセンブリで使用された弁チップ１３１の弁フラップは、低減された圧力に対して比較的短い期間（例えば、１００マイクロ秒未満）で開および／または閉できるようになってもよいため、弁チップ１３１を通る流体の流れは、例えば、図４Ａ〜Ｆに対して上述したような特定のシーケンスステップを要することなく、「意のままに」方向転換されてもよい。他の実施形態において、図４Ａ〜Ｆのシーケンス動作は、さらに高い圧力で動作を与えるために、バッフル７４１とともにパッケージングされた弁チップ１３１とともに使用されてもよい。
【０１０５】
弁チップ１３１およびアセンブリを通る背圧および流体の流れを制御するために、オリフィス７４３のサイズ、場所、および数が使用されてもよい。図２４〜図２６に示すように、オリフィス７４３は、弁チップ１３１の外側の角に隣接して設けられてもよいが、オリフィス７４３の他の配向、位置、形状などが与えられてもよい。バッフル７４１を用いて、弁チップ１３１の弁フラッパが、バッフル７４１および弁チップ１３１を含むアセンブリの両端の全圧力の一部のみに対して開および／または閉してもよく、乱流の期間が低減されることがある。したがって、弁フラップを開および／または閉するための応答時間が短縮されることもあり、機能が改良されることもあり、および／または信頼性が高められることもある。さらに、シーケンスが不調になることもある。
【０１０６】
また、バッフル７４３がくさび形状であることで、主要ハウジング内にパッケージングされた弁チップを組み立てやすくなることもある。さらに詳しく言えば、くさび形状により、ガスケット７１５の圧迫が始まる前に、弁ハウジングの対応するくさび形のエンクロージャ内に、およそ３／４（すなわち、７５％）の行程だけ、パッケージングされた弁チップを挿入することができることもある。したがって、その後の組み立て中、ガスケット７１５へのダメージが低減されることもある。
【０１０７】
図２４〜図２６に示すように、ガスケット７１５は、弁チップ１３１の背面に隣接し、バッフル７４１とは反対側の本体７１３の側に設けられてもよい。このように、ガスケット７１５は、組み立て中、本体７１３に弁チップ１３１を固定するために使用された接着剤、熱カシメ動作などから保護されてもよい。図２４〜図２６に示すようにガスケット７１５を設置することによって、ガスケット７１５とバッフル７４１との間の干渉が低減されてもよい。
【０１０８】
さらに、電気リード７１７は、リードのワイヤボンド部分７１７ａが、弁チップ１３１に実質的に平行であるとともに、リードの外部部分７１７ｂが、弁チップ１３１に対して実質的に垂直であるように、図２７に示すように形成されてもよい。さらに、主要ハウジングのリードとの相互接続を高めるために、リードの外部部分７１７ｂ上に、ディンプル７１７ｃが設けられてもよい。
【０１０９】
図２４〜図２６のパッケージングされた弁チップは、図２８〜図３４に対してさらに詳細に記述するように、主要ハウジングに対して抜き差しできる。したがって、１つ以上のパッケージングされた弁チップを含む弁アセンブリが、修理可能および／または適応可能であってもよい。このように、弁チップが動作不良の状態にある弁アセンブリの修理は、動作していないパッケージングされた弁チップを取り除き、新しいパッケージングされた弁チップを挿入することによって行われてもよい。さらに、弁アセンブリの機能は、元のパッケージングされた弁チップを、異なる特性（弁チップの異なる流量能力および／またはサイズなど）を有する新しいパッケージングされた弁チップに取り替えることによって変更されてもよい。
【０１１０】
図２８〜図３１に、本発明のいくつかの実施形態による主要ハウジング８０１を示す。さらに詳しく言えば、図２８に、主要ハウジング８０１および関連するコンポーネントの分解図を示し、図３１に、主要ハウジングの底面斜視図を示す。図３１の底面図に示すように、主要ハウジング８０１は、図３および図４Ａ〜Ｆに対して上述した弁アセンブリチャンバ１４３ａ〜ｅを規定する。主要ハウジング８０１はまた、主要ハウジングの長さに垂直な（図２４〜図２７に対して上述したような）パッケージングされた弁チップを収容するように構成されたエンクロージャ８０３ａ〜ｄを含む。さらに、主要ハウジング８０１は、エンクロージャ８０３ａ〜ｄにあるパッケージングされた弁チップの金属リード７１７に信号を送信するために使用される導電リード８０５を含む。アセンブリのベース（例えば、図３７および図３８に示す）に対して流体シールを与えるために、外周ベースガスケット８０７が含まれてもよく、主要ハウジングのリード８０５へ外部接続するためのシールを与えるために、ＰＣＢガスケット８０９が含まれてもよい。
【０１１１】
主要ハウジング８０１は、導電リード８０５をインサート成形して、絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）を射出成形することによって形成されてもよく、ガスケット８０７および／または８０９は、２段階ショット成形プロセスおよび／またはオーバーモールドプロセスを使用して、可撓性シーリング材料で形成されてもよい。さらに詳しく言えば、図３および図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、成形ツールにより、高圧給気および低圧排気に対して５つの別々のチャンバ１４３ａ〜ｅが作られる。主要ハウジングを射出成形するとき、チャンバ１４３ａ〜ｅ間の内部孔の形成に対処できるように、孔が、ハウジングの外側に含まれてもよく、ハウジングの外側にある孔は、孔を密封するために接着、溶接、または貼り付けられてもよいプラグで密封されてもよい。
【０１１２】
図２８〜図３０に示すように、主要ハウジング８０１はまた、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂ、Ｏリング８１７ａ〜ｂ、およびコレット８１９ａ〜ｂ（クイックコネクトフィッティングおよび／またはカートリッジとも呼ばれる）を貼り付けてもよい。さらに詳しく言えば、コレット８１９ａ〜ｂは、押し込み式のカートリッジであってもよい。さらに詳しく言えば、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂは、例えば、超音波溶接および／または接着剤を使用して、主要ハウジング８０１に貼り付けられてもよく、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂは、弁アセンブリのチャンバ１４３ｂおよび１４３ｄと流通状態にある。次いで、Ｏリング８１７ａ〜ｂおよびコレット８１９ａ〜ｂは、空気圧式アクチュエータチャンバ１６３ａ〜ｂ（図３に示す）との流通状態を与える空気管を保持するために、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂに挿入されてもよい。主要ハウジング８０１は、流体の流れを制御するために、使用するパッケージングされたデバイスの数およびその場所に応じて、３方弁または５方弁のいずれかを設けるために使用され得る。
【０１１３】
上述したように、例えば、図２４〜図２６に示すように、パッケージングされた弁チップを提供するために、フレームにマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）弁チップ１３１がパッケージングされてもよい。弁アセンブリが適応可能および／または修理可能であるように、主要ハウジング８０１のエンクロージャ８０３ａ〜ｄのそれぞれに対して、パッケージングされた弁チップを選択的に抜き差ししてもよい。パッケージングされた弁チップのガスケット７１５により、弁チップのそれぞれにある開口のみにエンクロージャ間の流通状態が与えられるように、エンクロージャ８０３ａ〜ｄのそれぞれとの流体シールが与えられる。さらに、パッケージングされた弁チップにある弁チップ１３１は、方向性を有し、ガスケット７１５は、図４Ａ〜Ｆに対して上述したチャンバ１４３ａ〜ｅ間に流体の流れを与えるために、パッケージングされた弁チップが主要ハウジング８０１において配向されるように、特定のエンクロージャの所定の側と係合しなければならない。
【０１１４】
図３２に示すように、エンクロージャ８０３ａ〜ｄの各々（図３１に示す）は、図２４〜図２７に対して上述したように、くさび形のバッフル７４１を含むそれぞれのパッケージングされた弁チップを受け入れるためのくさび形のプロファイルを有してもよい。さらに詳しく言えば、エンクロージャ８０３ａ〜ｄの各々は、ハウジング８０１のベース８５１に隣接して比較的幅が広く、エンクロージャがベース８５１から離れて延在するにつれて狭くなるプロファイルを有してもよい。したがって、エンクロージャ８０３ａ〜ｄの各々は、それぞれのパッケージングされた弁チップ（くさび形のバッフル７４１を含む）を収容するように構成されてもよく、パッケージングされた弁チップの狭い部分およびリード７１７がハウジング内に延在し、パッケージングされた弁チップの幅広い部分が、ハウジング８０１のベース８５１に隣接する。
【０１１５】
くさび形のパッケージの幅広い部分は、ハウジング内に最初に挿入することができないため、ハウジング内にパッケージングされた弁チップを誤って挿入する可能性を低減することができる。例えば、エンクロージャがくさび形であることにより、くさび形のチップアセンブリを逆さにまたは横に挿入する可能性が低減されることもある。さらに、くさび形のチップアセンブリがエンクロージャに後向きに挿入されると、ベース８５１がハウジング８０１と適切に係合せず、および／またはハウジング８０１とのシールを形成しない場合、完全な挿入が達成されないこともある。
【０１１６】
さらに、くさび形のパッケージは、パッケージのガスケット７１５の圧迫が始まる前に、それぞれのくさび形のエンクロージャ内に、著しい部分（例えば、５０％より多く、多くの場合、７５％程度）の行程だけ挿入されてもよい。したがって、ガスケット７１５へのダメージを低減でき、および／または、くさび形のパッケージとくさび形のエンクロージャとの間に、改良された流体シールが設けられることもある。
【０１１７】
上述したように、弁チップをパッケージングするために使用されるフレームのウィンドウの内寸は、パッケージングされた弁チップアセンブリの外寸を変更することなく、異なるサイズの弁チップを収容できるように変更され得る。このように、同じ主要ハウジング８０１が、異なる流量能力特性を有するエンクロージャ８０３ａ〜ｄにパッケージングされた弁チップアセンブリを収容してもよい。言い換えれば、ＭＥＭＳ弁チップのサイズは、パッケージングされた弁チップの同じ包絡線形状を維持しながら、異なる流量特性（例えば、およそ０．００１Ｃｖ〜およそ１０Ｃｖの範囲）を与えるように変更されてもよい。
【０１１８】
さらに、パッケージングされた弁チップの縁部上にある金属リード７１７の露出部分と、主要ハウジング８０１の対応するリード８０５とを係合させて、弁チップの固定および可撓性電極を主要ハウジング８０１のエンクロージャ８０３ａ〜ｄ内に差し込んだ状態で、主要ハウジングの外側からの電気信号の通信を行ってもよい。
【０１１９】
図３３は、４つのパッケージングされた弁チップ、電子機器サブアセンブリ１００１、および主要ハウジング８０１の非金属部分を除外したベース８５１を含む弁アセンブリを示す。したがって、主要ハウジング８０１の電気リード８０５は視認でき、主要ハウジングの電気リード８０５とパッケージングされた弁アセンブリの電気リード７１７との結合も視認できる。
【０１２０】
図３３に示すように、パッケージングされたチップアセンブリのリード７１７と接触する電気リード８０５の部分（またはタブ）が、リード８０５の長さに対して平行に（および主要ハウジング８０１の長さに対して平行に）設けられてもよいように、電気リード８０５の各々に湾曲部が設けられてもよい。したがって、リード７１７と接触する電気リード８０５の部分は、強度を追加するために、その両端で支持されてもよい。さらに、主要ハウジングのエンクロージャ内にパッケージングされたチップアセンブリが挿入されると、パッケージングされたチップアセンブリのリード７１７は、挿入中にガスケット７１５が圧迫されるときに、リード８０５のタブに沿って後ろおよび／または前にスライドしてもよい。このように、リード７１７および８０５の間の電気的結合の信頼性を高めることができる。
【０１２１】
さらに、マイクロバルブを保護するために、チャンバ１４３ａ〜ｅの１つ以上に、フィルタが設けられてもよい。例えば、図３４に示すように、チャンバ１４３ｂおよび１４３ｃに、排気フィルタ１０４１が設けられてもよく、チャンバ１４３ｃに、入力フィルタ１０４３が設けられてもよい。チャンバ１４３ｃのフィルタが、高圧供給からの粒子および／または他のデブリからマイクロバルブを保護してもよく、チャンバ１４３ｂおよび１４３ｄにあるフィルタが、ポートからアクチュエータへ入り込んだ粒子および／または他のデブリからマイクロバルブを保護してもよい。フィルタ１０４１および／または１０４３は、ハウジング８０１と一体に製造されてもよく、および／または、フィルタ１０４１および／または１０４３は、ハウジング８０１とは別々に製造されてもよい。例えば、フィルタの１つ以上は、多孔性プラスチックフィルタ、多孔性金属フィルタ、ペーパーフィルタ、乾燥フィルタ、合体フィルタ、ファイバフィルタ、薄膜フィルタ、メッシュフィルタ／セパレータ、ミストセパレータ、ベーンセパレータ、サイクロンセパレータ、下降流セパレータ、レインアウトセパレータ、垂直流セパレータ、および／または水平セパレータであってもよい。
【０１２２】
入力フィルタ１０４３は、顧客によって与えられる高圧供給をフィルタリングするために使用されてもよい。高圧供給は、ハウジング８０１の外側でフィルタリングされてもよいが、弁の据え付け中に高圧供給内に有害な粒子が入り込むこともあり、および／または、任意の外部フィルタリングから下流に入り込むこともある。一例として、入力フィルタ１０４３は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）テープの粒子、パイプシーラント、および／または顧客の高圧供給フィルタ／レギュレータから下流の高圧供給パイプに存在する可能性のある他の粒子などの材料を捕らえるように構成されてもよい。したがって、供給経路における弁チップへのダメージが低減されることもある。さらに、入力フィルタ１０４３は、空気が全ての方向に流れるように構成されてもよい。したがって、フィルタの１つのエリアが、汚染物質で閉塞された状態になれば、空気は、流れを著しく制限することなく、フィルタの隣接したエリアに流れることができる。ハウジング８０１にある供給フィルタ１０４３を示したが、供給フィルタ１０４３の代わりに、および／または、それに追加して、他のフィルタが設けられてもよい。例えば、ベース８５１に、および／または、ベースに結合された供給ラインに供給フィルタが設けられてもよい。
【０１２３】
排気フィルタ１０４１は、作動の結果として発生した粒子を含む可能性のあるアクチュエータの排気をフィルタリングするために使用されてもよい。例えば、アクチュエータの排気は、乾燥した潤滑剤、シール、ロッドベアリング、および／またはアクチュエータ本体の材料の微粒子を含むこともある。このような粒子をアクチュエータからフィルタリングすることによって、排気経路にある弁チップへのダメージを低減することができる。さらに、排気フィルタ１０４１は、空気が全ての方向に流れるように構成されてもよい。したがって、フィルタの１つのエリアが、汚染物質で閉塞された状態になれば、空気は、流れを著しく制限することなく、フィルタの隣接したエリアにを流れることができる。ハウジング８０１にある排気フィルタ１０４１を示したが、排気フィルタ１０４１の代わりに、および／または、それに追加して、他のフィルタが設けられてもよい。例えば、排気フィルタは、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂ、コレット８１９ａ〜ｂ、および／または空気圧式アクチュエータに設けられてもよい。
【０１２４】
バッフル７４１を使用して、バッフルと関連する弁チップとの間にバッフルチャンバが設けられてもよく、取り扱いおよび／または組み立て中に、バッフルチャンバで弁チップの弁フラップが物理的に保護される。さらに、バッフルにあるオリフィスは、弁チップの弁フラップにかけられた最大力が低減されるように、流体の流れを十分に制約してもよい。さらに、バッフルチャンバの容積は、弁チップを流れる流体の層流がより迅速に得られ、弁フラップの疲労が低減され得るように、弁ハウジングの関連するチャンバに対して十分に小さいものであってもよい。このように、バッフルおよびシーケンス動作（図４Ａ〜Ｆに対して記述）は、疲労低減、流れの改良などのために、弁チップが動作し得る圧力を増大させるために、別々に、または組み合わせて使用できる。
【０１２５】
さらに、異なるサイズのオリフィスを有するバッフルが、同じ弁アセンブリの異なる弁チップに対して与えられてもよい。例えば、図３４の５方弁には、アクチュエータポート内により多くの流れを与えるバッフル７４１ｂ〜ｃと、アクチュエータポートからのより制約された流れを与えるバッフル７４１ａおよび７４１ｄとが設けられてもよい。比較的滑らかなピストン運動が与えられてもよく、および／または最大ピストン速度が低減されてもよい。
【０１２６】
図３５〜図３６に、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの電子機器サブアセンブリ１００１を示す。さらに詳しく言えば、電子機器サブアセンブリ１００１内のプリント回路基板が、主要ハウジング８０１に含まれた弁チップ１３１の動作を制御するために使用される電子回路、および／またはソフトウェア、および／またはファームウェアを含んでもよい。例えば、プリント回路基板は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などのリモートデバイスによって命令されると、図４Ａ〜Ｆに対して上述した動作に従って弁チップ１３１を制御および／または駆動するために、電子回路および／またはソフトウェアを含んでもよい。
【０１２７】
プリント回路基板は、集積回路チップ、レジスタ、コンデンサ、および／またはインダクタを含んでもよい。さらに、プリント回路基板上のリードにより、主要ハウジング８０１のリード８０５との電気的結合が得られてもよく、コネクタ１００５（５ピンモレックスコネクタなど）により、ＰＬＣなどのリモートコントローラとの電気的接続が得られてもよい。電子機器サブアセンブリは、ジャンパ、ディップスイッチ、シャント、ヒューズなどの手段を使用して選択された１つの特定のプログラミング特性を用いて、メモリ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）に規定される複数の異なる動作特性を与えるように構成されてもよい。さらに詳しく言えば、図４１〜図４４、図４５Ａ〜Ｂ、および図４６Ａ〜Ｂに対して以下に記述するように、プリント回路基板は、１つ以上のカスタム回路（例えば、１つ以上の特定用途向け集積回路ＡＳＩＣデバイスを含む）を含んでもよい。２００４年７月２３日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  Ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という発明の名称のＫｅｖｉｎ  Ｄｏｕｇｌａｓらの米国仮特許出願第６０／５９０，６９９号明細書（以下、「Ｄｏｕｇｌａｓら」）に、弁アセンブリおよび／またはその電子機器サブアセンブリのさらなる動作について記述されている。同仮特許出願の内容全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【０１２８】
通常動作中、電子機器サブアセンブリ１００１は、コネクタ１００５を介して制御信号とともに動作電力を受けてもよい。また、電力異常が発生した場合、電子機器サブアセンブリが弁チップ１３１を所定のデフォルト条件にシーケンスすることができるように、バッテリー１０１３などの代替電源が与えられてもよい。図３５および図３６にバッテリーを示すが、他の代替電源（容量格納デバイスおよび／または燃料電池など）が使用されてもよい。図３５および図３６に示すように、バッテリー１０１３は、バッテリーが取り替えられるように、ヒンジ式の電池室カバー１０１５に設けられてもよい。ヒンジ１０１７により、電池室カバーが開閉するようにしてもよく、ガスケット１０１９が、バッテリーの電池室の外側にある汚染物質および／または湿気からバッテリー１０１３を保護してもよい。バッテリーの電池室は、一体カバー１０１５およびガスケット１０１９を設けるために、２段階ショットプロセスを使用して形成されてもよい。ディスクタイプのバッテリーの場合、端子１０２１が、サブアセンブリ１００１の電子機器とバッテリー１０１３との間の電気的結合を与えてもよい。さらに、電子機器サブアセンブリは、外部供給電力を使用した通常動作中、バッテリーを充電するように構成された回路を含んでもよい。したがって、バッテリーの寿命が延びる場合もある。
【０１２９】
さらに、表示灯１０２３（発光ダイオードなど）が、現行の動作モード、外部電源の状態、バッテリー状態などの指示を与えてもよい。さらに、手動制御機能コンタクト対１０２５が、拡張または後退位置のいずれかまで関連するアクチュエータを手動で駆動するために使用されてもよい。例えば、第１の対の手動制御機能コンタクトが、関連するアクチュエータを後退位置へ手動で駆動するために、ドライバの先端または他のツールで電気的に短絡されてもよく、さらに、第２の対の手動制御機能コンタクトが、関連するアクチュエータを拡張位置へ手動で駆動するために、ドライバの先端（または他のツール）で電気的に短絡されてもよい。
【０１３０】
電子機器サブアセンブリ１００１はまた、弁チップ電極を駆動するために使用される高電圧駆動回路（多段階チャージポンプなど）を含んでもよい。例えば、コネクタ１００５を介して、２４Ｖの外部電源が与えられてもよく、高電圧駆動回路が、ハウジング８０１のリード８０５、および弁チップのリード７１７を介して、弁チップ電極を駆動するために使用される１５０Ｖの出力を発生してもよい。プリント回路基板はまた、一対の直列接続された対向するツェナーダイオードなどの過渡電圧抑制器（ＴＶＳ）を含んでもよい。
【０１３１】
電子機器サブアセンブリのコントローラが、外部電源をモニタし、外部電源の中断を検出すると、弁チップ１３１ａ〜ｄを所定のデフォルト条件に進めて、代替電源から得られたエネルギーを用いて、そのデフォルト条件を保つように構成されてもよい。例えば、外部電源の中断を検出すると、弁チップ１３１ａ〜ｄの現行条件が維持されてもよい。他の形態において、外部電源の中断を検出すると、コントローラは、チャンバ１４３ａ〜ｅの各々の間での流通が阻止されるように、弁チップ１３１ａ〜ｄを閉じてもよい。別の形態において、外部電源の中断を検出すると、コントローラは、弁チップ１３１ｂ〜ｃを閉じ、弁チップ１３１ａおよび１３１ｄを開いてもよい。さらなる別の形態において、外部電源の中断を検出すると、コントローラは、弁チップ１３１ａおよび１３１ｄを閉じ、弁チップ１３１ｂ〜ｃを開いてもよい。
【０１３２】
プリント回路基板を含む電子機器サブアセンブリ１００１は、図３５および図３６に示すように、例えば、オーバーモールドプロセスを用いて、絶縁材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）に封入されてもよい。さらに詳しく言えば、電子機器を保護するために、比較的低い温度および圧力で硬化可能なエポキシが使用されてもよい。電子機器サブアセンブリのリードが主要ハウジング８０１のリード８０５と係合するように、主要ハウジング８０１上に装着する外部形状の封入された電子機器サブアセンブリが与えられてもよい。
【０１３３】
例えば、５ピンコネクタ１００５は、電力（Ｖｃｃ）入力接続、接地（ＧＮＤ）入力接続、ＡおよびＢ入力制御接続、および電力状態出力接続を与えてもよい。さらに、手動制御機能コンタクト１０２５の各対は、不慮の接触の可能性を低減するために、オーバーモールド成形されたハウジングに窪ませて形成されてもよい。さらに、手動制御機能コンタクトの対には、ハウジングのアクチュエータポート番号に対応するように、バッテリーカバーの隣接する部分上に、「２」および「４」のラベルがそれぞれつけられてもよい。
【０１３４】
さらに、オーバーモールドの拡張部８８８が、その後の組み立て中にベースおよびハウジングに対して電子機器サブアセンブリ１００１の設置を誘導するように構成されてもよい。さらに詳しく言えば、拡張部８８８は、図３７〜図３８に対して以下に記述するベースの対応するスロットと係合してもよい。さらに、電子機器サブアセンブリ１００１の溝８８５は、図３９および図４０に対して記述したような保持クリップと係合するように構成されてもよい。
【０１３５】
図３７および図３８に、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリのベース８５１を示す。ベース８５１は、金属鋳造プロセスを用いて形成されてもよい。さらに詳しく言えば、ベース８５１は、アルミニウムやステンレス鋼などの金属で形成されてもよく、排気ポート１４２ａ〜ｂおよび供給ポート１４４ｃは、螺装されたねじ孔であってもよい。主要ハウジング８０１をベース８５１に固定するために、さらなるねじ孔８５３ａ〜ｂが使用されてもよい。さらに、弁アセンブリを取り付けるためのベースに、隙間および／または取り付け孔８５５（ポートに垂直および／または平行）が設けられてもよい。さらに、連通スロット８５７が、ねじ孔と主要ハウジング８０１にあるそれぞれのチャンバとの間に比較的狭い開口を設ける。
【０１３６】
ベースとして鋳造金属を使用することによって、孔にあるねじ筋の完全性がより容易に維持される場合もある。さらに、保護および／または美的目的のために、鋳造アルミニウムベース上にエポキシ仕上げが施されてもよい。他の形態において、ベース８５１は、螺装された場所で金属インサートを使用して、射出成形された材料（プラスチック材料、エラストマー材料、重合体、共重合体、および／またはそれらの誘導体）で形成されてもよい。図３７に示すように、ベース８５１の中子に溝８８９が形成されてもよく、溝８８９は、電子機器サブアセンブリ１００１の拡張部８８８を収容するように構成されてもよい。溝８８７は、図３９および図４０に対して以下に記述するように、保持クリップと結合するように、ベース８５１に形成されてもよい。
【０１３７】
さらに、排気ポート１４２ａ〜ｂおよび供給ポート１４４ｃは、平底タップドリルで穴があけられた後、雌ねじが切られてもよい。さらに、排気ポート１４２ａ〜ｂの連通スロット８５７は、中心から外れて形成されてもよい。したがって、排気ポートが、弁チャンバのそれぞれに対して中心に位置する必要がないため、弁アセンブリの長さが低減されることもある。
【０１３８】
主要ハウジング８０１（図３１および図３２に示す）の底面にあるエンクロージャ内にパッケージングされた弁チップ（例えば、図２４〜図２６に示す）を差し込み、ねじ８６１を使用してベース８５１に主要ハウジング（パッケージングされた弁チップを含む）を固定し、図３９および図４０に示すように、Ｕ字状の保持クリップ８８１を使用して、主要ハウジング８０１およびベース８５１に電子機器サブアセンブリ１００１を取り付けることによって弁アセンブリを完成してもよい。さらに詳しく言えば、Ｕ字状の保持クリップ８８１は、コンポーネントを固定するために、主要ハウジング８０１の溝８８３、電子機器サブアセンブリ１００１の溝８８５、およびベース８５１の溝８８７と結合するように構成されてもよい。さらに、電子機器サブアセンブリ１００１の拡張部８８８は、ベース８５１のスロット８８９と係合して整列するように構成されてもよい。
【０１３９】
同じ主要ハウジング、ベース、および電子機器サブアセンブリは、５方、４方、３方、または２方弁の動作用に構成され得る。５方動作の場合、図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、例えば、図３４に示すように、主要ハウジングの底部のそれぞれのエンクロージャ内に、４つのパッケージングされた弁チップが差し込まれてもよい。３方弁動作の場合、電子機器サブアセンブリから最も離れた２つのエンクロージャの各々内に、パッケージングされた弁チップが差し込まれてもよく、チャンバ１４３ｄ〜ｅが永久に密封されるように、電子機器サブアセンブリに最も近い２つのエンクロージャ内に、シーリングプラグ４１３が差し込まれてもよい。上述したように、同じ電子機器サブアセンブリが、ジャンパ、スイッチ、シャント、ヒューズ、または製造中および／または製造後に設定可能な他の選択デバイスを使用してなされた選択に応じて、メモリ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）に規定される複数の動作モードの１つを与えるように構成されてもよい。例えば、スイッチ、シャント、ヒューズ、および／またはジャンパのセッティングに応じて、５方、４方、３方、または２方動作のいずれかを制御するように、同じ電子機器サブアセンブリを使用することができる。例えば、Ｄｏｕｇｌａｓらのものには、３方および５方弁の動作が記述されている。
【０１４０】
さらなる他の形態において、主要ハウジング、ベース、および電子機器サブアセンブリは、４方および／または２方弁動作用に構成することができる。４方動作の場合、ベースは、排気チャンバ１４３ａおよび１４３ｅと同じ排気ポートとの間に流体結合が与えられるように修正されてもよい。他の方法では、４方動作には、図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、４つの弁チップが与えられてもよい。他の形態において、一方向のオン／オフ流れデバイスを与えるために、単一の弁チップを用いて、２方動作が与えられてもよい。１つの弁チップと、他の弁チップの代替であるプラグとを用いて、図２８〜図３１のコンポーネントを使用して、２方デバイスを与えることもできる。他の形態において、単一の弁チップに対して、１つの入力ポート、１つの出力ポート、および１つのエンクロージャを有するより小さなハウジングを用いて、２方デバイスを与えることもできる。
【０１４１】
本発明のいくつかの実施形態によれば、カスタム回路（例えば、ＡＳＩＣとも呼ばれる１つ以上の特定用途向け集積回路を含む）を使用して、図１４〜図１７および／または図３５〜図３６に対して上述した電子機器サブアセンブリの電気的機能が与えられてもよい。図４１は、本発明のいくつかの実施形態による回路２００１の機能ブロックを示すブロック図であり、図４２は、図４１の回路２００１を含むプリント回路基板の要素を示す略図である。
【０１４２】
図４１に示すように、回路２００１は、電力調整／制御回路２０１１、高電圧発生回路２０１３、バッテリー検出／制御回路２０１５、デグリッチ／デバウンス論理回路２０１７、シーケンスコントローラ（状態機械）回路２０１９、高電圧（ＨＶ）出力レベルシフタ回路２０２１、コンフィギュレーション回路２０２３、反転タイミング／制御回路２０２５、および発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ回路２０２７を含んでもよい。図示したように、電力調整／制御回路２０１１は、図１４〜図１７のコネクタ５０９のそれぞれを通して、または図３５〜図３６のコネクタ１００５のそれぞれを通して、外部電源ＶＤＤおよび接地ＧＮＤ信号を受信してもよい。同様に、デグリッチ／デバウンス論理回路２０１７は、図１４〜図１７のコネクタ５０９のそれぞれを通して、または図３５〜図３６のコネクタ１００５のそれぞれを通して、入力制御信号ＡおよびＢを受信してもよい。バッテリー検出／制御回路２０１５は、バッテリー（図１４〜図１７のバッテリー５１３または図３５および図３６のバッテリー１０１３など）からバッテリー電源ＶＢａｔおよび接地ＧＢａｔ信号を受信してもよい。
【０１４３】
ＨＶ出力レベルシフタ回路２０２１の出力Ｆ１〜Ｆ４およびＨＣｏｍＯおよびＨＣｏｍＥは、弁アセンブリの弁チップを駆動するために使用され、出力Ｆ１〜Ｆ４およびＨＣｏｍＯおよびＨＣｏｍＥは、主要ハウジングのリード（図１３および図２０のリード４０５、または図３１および図３３のリード８０５などを介して）を介して弁チップのそれぞれに結合される。さらに詳しく言えば、弁アセンブリの弁チップは、第１（電子サブアセンブリから最も離れた位置にある）から第４（電子機器サブアセンブリに最も近い位置にある）として識別されてもよく、高電圧出力Ｆ１〜Ｆ４は、第１から第４の弁チップのそれぞれに印加され、高電圧共通奇数ＨＣｏｍＯ信号は、第１および第３の弁チップに印加され、高電圧共通偶数ＨＣｏｍＥ信号は、第２および第４の弁チップに印加される。
【０１４４】
コンフィギュレーション論理回路２０２３は、接地または浮動のいずれかであってもよいコンフィギュレーション選択信号Ｃ１〜Ｃ３を受信してもよい。図４２に示すように、回路２００１は、プリント回路基板上に設けられてもよく、コンフィギュレーション選択信号／ピンＣ１〜Ｃ３の各々は、ジャンパＪ１〜Ｊ３または浮動のそれぞれを通して（それぞれのジャンパを取り除くことによって）、接地に結合される。他の形態において、それぞれのコンフィギュレーション選択信号／ピンＣ１〜Ｃ３の接地へのトレースは、それぞれのコンフィギュレーション選択信号／ピンが接地または浮動のいずれかであるようにするために、パッケージング前に維持またはカットされてもよい。さらに、ＬＥＤドライバ回路２０２７の出力ＬＥＤ−ＡおよびＬＥＤ−Ｂは、それぞれのＬＥＤ１０２３を駆動してもよい。
【０１４５】
図４１および図４２のカスタム回路は、結果的に得られる弁アセンブリを、従来のソレノイド駆動弁のドロップイン代替品として使用するように構成されてもよい。したがって、電子機器サブアセンブリの物理的および電気的インタフェースは、従来のソレノイド駆動弁に使用される物理的および電気的インタフェースに準拠したものであってもよい。例えば、デグリッチ／デバウンス論理回路２０１７は、ソレノイド駆動弁に使用される入力制御信号ＡおよびＢを受信するように構成されてもよい。図４１および図４２に示すように、４つの別々の高電圧出力信号Ｆ１〜Ｆ４が与えられてもよく、各弁チップの負荷が、ヒステリシス付きコンデンサＶＣ１〜ＶＣ４として効率的にモデリングできる。このように、コンデンサＶＣ１〜ＶＣ４は、電子機器サブアセンブリにあるプリント回路基板上に設けられた要素とは対照的に、主要弁ハウジングに設けられた弁チップを表す。さらに、高作動電圧は、チャージポンプ、インダクタ回路、および／またはそれらの組み合わせ、および／または当業者に公知の他の回路を使用して発生されてもよい。
【０１４６】
高電圧発生回路２０１３は、低電圧源（２４ボルトの外部電源信号ＶＤＤおよび／または３ボルトのバッテリー電源信号ＶＢａｔなど）を、２００ボルトＤＣ信号などの高電圧信号に変換するように構成されてもよい。例えば、ＨＶ発生回路２０１３は、回路２００１上に設けられた一連のチャージポンプを含んでもよい。さらに、または、図４１および図４２に示すような他の形態において、回路２００１のサイズおよび／またはコストを低減させながら、高電圧信号を発生させるために使用する１つ以上のブーストコンバータを提供するために、外部インダクタコイルＬＬおよびＬＨが、外部レジスタＲＬおよびＲＨと並列に設けられてもよい。さらに、このように発生させた高電圧の絶対値は、異なる用途で使用する異なる作動電圧に順応するように、および／または、製造変動から得られた異なる回路（ＡＳＩＣなど）の特性の変動に順応するように調節されてもよい。その結果得られる高電圧は、高電圧発生回路２０１３が活性のときを制御するために、ＨＶ発生回路２０１３のコンパレータとともに使用されるデバイダの一部として、レジスタＨＶＡＲを使用して調節されてもよい。
【０１４７】
一次電源がなくなると（例えば、外部電源信号ＶＤＤがなくなると）、回路２００１を含む電子機器サブアセンブリが、弁アセンブリが、ある状態を維持するか、または所望の状態へ転移できるように構成されてもよい。したがって、回路を含む電子機器サブアセンブリは、外部電源信号ＶＤＤ（２４ボルト供給であってもよい）の損失中、無期限に弁チップを所望の状態に維持しながら、静電作動式弁チップを介した漏出を解消するために、バッテリー（図１５〜図１７のバッテリー５１３、図３６のバッテリー１０１３、および／または図４２のバッテリー３０１３など）から十分なエネルギーを供給するように構成されてもよい。
【０１４８】
電力損失を検出すると、特定の用途および電力損失時の入力の状態に応じて、高電圧出力信号Ｆ１〜Ｆ４を所定の条件に切り換えるためのエネルギーが必要な場合もある。ＤＣ外部電源信号ＶＤＤが損失および／または中断すると、高電圧出力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、および／またはＦ４を維持するためのエネルギーを供給するために、比較的安価な３ボルトリチウム一次バッテリーが使用されてもよい。他の形態において、３．０〜４．２ボルトの範囲にある電圧出力を有する充電式リチウムイオンバッテリーが使用されてもよく、回路２００１は、外部電源信号ＶＤＤが存在するとき、バッテリーを充電するように構成される。
【０１４９】
外部電源信号ＶＤＤが利用可能な状態の通常動作中、デグリッチ／デバウンス論理回路２０１７は、入力制御信号ＡおよびＢを受信および／またはフィルタリングしてもよく、デグリッチ／デバウンス回路２０１７は、シーケンスコントローラ２０１９に入力制御信号ＡおよびＢを与えてもよい。外部電源信号ＶＤＤが利用可能な場合、シーケンスコントローラ回路２０１９は、入力制御信号ＡおよびＢに応じて、およびコンフィギュレーション信号Ｃ１〜Ｃ３によって規定される回路コンフィギュレーションに応じて、ＨＶ出力レベルシフタ回路２０２１の動作を命じる。外部電源信号ＶＤＤの損失中、バッテリー検出／制御回路２０１５は、電力の損失を検出してもよく、電力損失信号が、検出／制御回路２０１５によって発生され、シーケンスコントローラ回路２０１９に与えられてもよい。外部電源信号ＶＤＤの損失中、シーケンスコントローラ回路２０１９は、（入力制御信号ＡおよびＢに関係なく）コンフィギュレーション信号Ｃ１〜Ｃ３によって規定された電力損失モードに応じて、ＨＶ出力レベルシフタ回路２０２１の動作を命じる。
【０１５０】
外部電源信号ＶＤＤの損失中の動作は、バッテリーから利用可能なエネルギーが制限されているため、回路２００１の様々なコンポーネントの動作に影響を及ぼすこともある。言い換えれば、回路２００１のコンポーネントの１つ以上は、バッテリーの寿命を延長するために、信号ＶＤＤの損失中に低電力モードで動作するように構成されてもよい。例えば、ＨＶ出力レベルシフタ回路２０２１は、低漏出動作を与えるように構成されてもよく、ＨＶ発生回路２０１３の高電圧発生発振器が、信号ＶＤＤの損失中に「必要に応じて」動作されてもよく、および／またはＬＥＤドライバ回路２０２７は、信号ＶＤＤの損失中に漏出専用モードを与えるように構成されてもよい。バッテリーから流れる電流を低減することによって、信号ＶＤＤの損失中にバッテリーを使用可能な期間を延長することができる。
【０１５１】
さらに、バッテリー検出／制御回路２０１５は、低バッテリー電圧を検出し、例えば、ＬＥＤ１０２３の一方または両方を点滅させることによって、バッテリーを取り替える必要があることを指示するように構成されてもよい。さらに詳しく言えば、バッテリー検出／制御回路２０１５は、定格負荷の下でバッテリー電圧を周期的にサンプリングしてもよく、バッテリー検出／制御回路２０１５は、（異なるバッテリータイプに順応するために）バッテリー電圧信号ＶＢａｔがおよそ２ボルトに下がると、バッテリーの取り替えが必要になることを指示してもよい。例えば、バッテリー検出／制御回路２０１５は、少なくともおよそ１０ＭΩの定格負荷を使用して、バッテリー電圧をサンプリングしてもよい。
【０１５２】
図４３の表１に、（図４１および図４２に示す回路２００１を含む電子機器サブアセンブリの）入出力間の論理関係が与えられる。指数関数的な増減（トランジスタを介して充電および放電したコンデンサ）が、静電作動式弁チップを駆動するのに十分な場合がある。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態によれば、波形成形（意図的なオーバーシュートおよび設定電圧など）が与えられてもよい。図４３の表１において、Ｘは、それぞれの信号の「無関係」条件を表す。しかしながら、入力制御信号Ａおよび／またはＢの一方または両方に対して、「無関係」条件が指示される場合、入力制御信号は、常に高電圧または低電圧へ駆動されてもよい。
【０１５３】
図４３の表１に示すように、コンフィギュレーション信号Ｃ１およびＣ２が接地される（０として示す）ことによって、５方３位置シリンダポートの排気コンフィギュレーションが与えられてもよい。信号ＶＤＤが存在する場合の通常動作中、高電圧出力信号Ｆ１〜Ｆ４（０は開いた状態の弁を示し、１は閉じた状態の弁を示す）、およびＬＥＤ出力信号ＬＥＤ−ＡおよびＬＥＤ−Ｂ（０はオフを示し、１はオンを示す）が示すように入力制御信号ＡおよびＢに応答して駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が接地され、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、第１および第４の弁チップが開かれ、第２および第３の弁チップが閉じられる（すなわち、両方のシリンダポートが排気される）ように、「００」状態に駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が浮動し（１として示す）、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、電力中断時の最後の状態に保持されてもよい。
【０１５４】
コンフィギュレーション信号Ｃ１が接地（０として示す）され、コンフィギュレーション信号Ｃ２が浮動（１として示す）する状態を与えることによって、５方３位置の全てのポートが阻止されたコンフィギュレーションが与えられてもよい。信号ＶＤＤが存在する場合の通常動作中、高電圧出力信号Ｆ１〜Ｆ４（０は開いた状態の弁を示し、１は、閉じた状態の弁を示す）、およびＬＥＤ出力信号ＬＥＤ−ＡおよびＬＥＤ−Ｂ（０はオフを示し、１はオンを示す）が、示すように入力制御信号ＡおよびＢに応答して駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が接地され、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、弁チップの全てが閉じられる（すなわち、両方のシリンダポートが、高圧および排気ポートから隔離される）ように、「００」状態に駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が浮動し（１として示す）、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、電力中断時の最後の状態に保持されてもよい。
【０１５５】
コンフィギュレーション信号Ｃ１が浮動（１として示す）し、コンフィギュレーション信号Ｃ２が接地（０として示す）される状態を与えることによって、５方３位置のシリンダポートが通電されたコンフィギュレーションが与えられてもよい。信号ＶＤＤが存在する場合の通常動作中、高電圧出力信号Ｆ１〜Ｆ４（０は開いた状態の弁を示し、１は閉じた状態の弁を示す）、およびＬＥＤ出力信号ＬＥＤ−ＡおよびＬＥＤ−Ｂ（０はオフを示し、１はオンを示す）が、示すように入力制御信号ＡおよびＢに応答して駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が接地され、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、第１および第４の弁チップが閉じられ、第２および第３の弁チップが開かれる（すなわち、両方のアクチュエータポートが通電される）ように、「００」状態に駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が浮動し（１として示す）、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、電力中断時の最後の状態に保持されてもよい。
【０１５６】
コンフィギュレーション信号Ｃ１およびＣ２が浮動（１として示す）するという状態を与えることによって、５方２位置のコンフィギュレーションが与えられてもよい。この場合、１つの入力制御信号Ｂしか使用されず、したがって、入力制御信号Ａは、「無関係」条件にある。信号ＶＤＤが存在する場合の通常動作中、高電圧出力信号Ｆ１〜Ｆ４（０は開いた状態の弁を示し、１は閉じた状態の弁を示す）、およびＬＥＤ出力信号ＬＥＤ−ＡおよびＬＥＤ−Ｂ（０はオフを示し、１はオンを示す）が、示すように入力制御信号Ｂに応答して駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が接地され、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、第１および第３の弁チップが開かれ、第２および第４の弁チップが閉じられるように、「０」状態に駆動されてもよい。コンフィギュレーション信号Ｃ３が浮動し（１として示す）、信号ＶＤＤが中断されると、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４は、入力信号ＡおよびＢの条件に関係なく、電力中断時の最後の状態に保持されてもよい。
【０１５７】
十分な期間、静電作動式弁チップに電圧が継続して印加されると、電荷の蓄積により、動作停止を遅延してしまうことがある。本発明のいくつかの実施形態による用途では、数日または数週間にもわたって所与の状態を維持することが必要な場合もあるため、電荷の蓄積を低減する必要もある。この状況において、印加電圧の極性を周期的に反転させることによって、残留する電荷を低減でき、電荷蓄積および関連する作動遅延を低減させることができる。弁チップが静電的であるため、印加電圧の極性は重要ではない。さらに、弁チップが全開する前に極性が反転できれば、デバイスの物理的動作に著しい影響を与える可能性はない。
【０１５８】
したがって、回路は、著しい期間閉じたままにされた弁チップに印加されたＨＶ出力信号（例えば、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、および／またはＦ４）の極性を周期的に反転させて、電荷の蓄積を低減させるように構成されてもよい。高電圧発生回路２０１３においてオンチップ発振器を使用すると、極性を切り換えるタイミングの信号を導出できる。発振の絶対周期は、高電圧発生回路の機能の任意のものに対して重大なものではないこともある。
【０１５９】
極性の反転間を待機する時間の最小長さ（ｔrev）が、使用される弁チップの特性に基づいて決定されてもよい。外部電源信号ＶＤＤの損失中に弁チップの状態を保持するためにバッテリーが使用されているとき、電荷の蓄積が生じることもあるため、極性の反転は、電力中断の間中に与えられてもよい。したがって、電力異常中にＨＶ発生回路の発振器の継続的な動作が不要であるように、極性の反転は、ＨＶ発生回路２０１３が、電力異常中に周期的に作動されるときにトリガされてもよい。さらに、入力制御信号ＡおよびＢが、極性反転動作中に状態を変化すれば、極性反転は、新しい入力制御信号コマンドに応答する前に完了してもよい。
【０１６０】
１つの状態から別の状態への切り換え時、例えば、図４Ａ〜Ｆに対して上述したように、１つの動作状態から次へ遷移する間、シーケンスコントローラ回路２０１９が、動作停止および／または作動の制御されたシーケンスを与えることが製品の機能に必要とされる場合もある。言い換えれば、制御入力信号が変化した後および／または電力状態が変化した後、タイミング出力状態シーケンスが望まれることもある。さらに、極性反転は、実行中に一連の中間状態を介したシーケンス制御を含んでもよい。さらに詳しく言えば、中間状態を介したシーケンス制御により、特定の出力の組み合わせが少しの間にも生じず、ある中間条件が、定着するのに十分な時間与えられることもある。
【０１６１】
図４３の表１に示すように、ＨＶ出力信号Ｆ１〜Ｆ４（０１０１、１０１０、１１１１、０１１０、および１００１）の５つの固有動作状態と、１つの動作状態から別の動作状態への１４個の異なる遷移が存在してもよい。本発明のいくつかの実施形態による図４４に、１４個の全ての状態変化のシーケンスの例を示す。また、図４４は、５つの極性反転遷移（５つの動作状態の各々に対して）を実行するために使用されてもよいシーケンスを示す。さらに、太字で示す状態へ切り換わる前に、最小時間遅延（ｔdel）が与えられてもよい。さらに、図４４の極性反転シーケンスは、電力損失モード中に生じてもよい。したがって、電力異常中にバッテリー電力を使用して、高電圧信号遷移が要求されることもある。
【０１６２】
極性を最初に反転させた弁チップは、両端にゼロボルトが印加される状態を通過する。図４４に、オーバーライン（すなわち、
【数１】
2008507674.tif 000003
）を用いてこれらのゼロ交差
点を示す。ＨＶ出力信号対（例えば、Ｆ１およびＦ３、またはＦ２およびＦ４）の両方が、共有する共通信号（例えば、ＨｃｏｍＯまたはＨｃｏｍＥ）のそれぞれに対してゼロ電位差で駆動されるオーバーライン付き状態に回路２０１１が達した後、ＨＶ出力信号対のそれぞれに対する共有共通信号の極性を反転できる。ＨＶ出力信号が、極性反転動作の最初に、共有共通信号のそれぞれに対してまず高電位にあれば、高電圧出力信号対およびそれぞれの共有共通信号は、遷移中、高電位に全て引き寄せられてもよく、次いで、高電圧出力信号対は、共有共通信号のそれぞれに対して低電位に引き寄せられてもよい。ＨＶ出力信号が、極性反転動作の最初に、共有共通信号のそれぞれに対してまず低電位にあれば、高電圧出力信号対およびそれぞれの共有共通信号は、遷移中、低電位に全て引き寄せられてもよく、次いで、高電圧出力信号対は、共有共通信号のそれぞれに対して高電位に引き寄せられてもよい。
【０１６３】
図４５Ａ〜Ｂは、回路２００１の入力／出力信号および／またはピンの概要を示す。ポテンシャル過電流に順応するために、これらのピンのいくつかに、複数のボンドパッドが設けられてもよい。
【０１６４】
ＩＥＣ６１０００−４−２の準拠レベル２（４ｋＶ接触）に準拠して、回路２００１の全ての入力／出力ピン上の回路２００１内に、静電放電（ＥＳＤ）回路保護が与えられてもよい。さらに、入力制御信号ピン（ＡおよびＢ）および電源ピン（ＶＤＤおよびＧＮＤ）には、ＩＥＣ６１０００−４−４、準拠レベル４に準拠して、外部電気的高速過渡（ＥＦＴ）回路が与えられてもよい。特に、主要電源信号／ピンＶＤＤと接地信号／ピンＧＮＤとの間に、過渡電圧抑制器ＴＶＳ（例えば、２つのツェナーダイオードを含む）および／または蓄積コンデンサＳＣが与えられてもよい。さらに、外部電源Ｖｃｃと主要電源信号／ピンＶＤＤとの間に、ダイオードＲＰＩが与えられてもよい。さらに、入力制御信号／ピンＡおよびＢに、ダイオードＲＰ２およびＲＰ３が与えられてもよい。図４６Ａ〜Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による回路２００１のデザインパラメータを示す。
【０１６５】
過渡電圧抑制器ＴＶＳが、入力電源信号Ｖｃｃ／ＶＤＤと接地ＧＮＤとの間に接続されたツェナーダイオード対を含んでもよい。ツェナーダイオードは、図４２に示すように接続されたカソードと直列に設置されてもよい。過渡電圧抑制器ＴＶＳは、過電圧保護を与えてもよく、比較的大きな高速過渡からの保護を与えてもよい。過渡電圧抑制器ＴＶＳは、電子機器サブアセンブリが信頼性のある過渡保護を行いやすいように、プリント回路基板上に回路２００１から比較的離れた位置に設けられてもよい。電子機器サブアセンブリからプリント回路基板のトレースの容積、厚み、幅、長さ、および材料は、通常動作に有効な信号経路を与えるとともに、上昇温度で過渡保護を与えるように選択されてもよい。
【０１６６】
電源ピンＶＤＤと外部電源Ｖｃｃ（２４ボルトＤＣ外部電源）との間の回路２００１と直列に、反転極性ダイオードＲＰ１が設けられてもよく、反転極性ダイオードＲＰ１は、回路２００１に反転極性保護を与えてもよい。追加のダイオードＲＰ２およびＲＰ３は、入力制御信号／ピンＡおよびＢに反転極性保護を与えてもよい。過渡電圧抑制器ＴＶＳと並列に蓄積コンデンサＳＣが設けられてもよく、蓄積コンデンサＳＣは、低域フィルタリングを与えてもよい。蓄積コンデンサＳＣはまた、外部電源の損失中に、回路２００１へ電力を与えるように蓄積デバイスとして作用してもよい。外部電力（すなわち、Ｖｃｃ）が損失した後、蓄積コンデンサＳＣは、回路２００１が電力損失を検出し、および／または、回路がバッテリー３０１３へ切り換えられるまで、電力損失動作モードへ遷移を開始してもよいように、十分な電流のソースとなることもある。
【０１６７】
高電圧発生回路２０１３は、蓄積コンデンサＨＶＳＣを充電するために使用される誘導キックバックを作り出すために、レジスタＲＬおよび／またはＲＨと、インダクタＬＬおよび／またはＬＨを使用して、高電圧ＨＶＤＤを発生してもよい。レジスタＲＬおよび／またはＲＨは、最大キックバック電圧を制限するために使用されてもよく、それによって、高電圧発生回路２０１３の切り換え回路にダメージを及ぼすことなく、十分に高い電圧を発生する。
【０１６８】
インダクタの電流変化率は、その両端に印加された電圧に依存する。以下の式、Ｖ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）を使用して、インダクタの両端にかかる電圧を計算することができ、インダクタの両端の電圧を与えることで、インダクタを流れる電流がランプとして増大してもよい。インダクタへ／から電流をソーシング／吸込むスイッチが開かれれば、インダクタを通る電流が、Ｖ＝Ｌｄｉ／ｄｔというインダクタの性質により突然変化できないために、インダクタの両端にかかる電圧が増大することになる。スイッチが開くと、インダクタの両端にかかる電圧は、電流を流すのに十分なレベルまで突然増大する。レジスタＲＬおよびＲＨをインダクタＬＬおよびＬＨと並列に設けることで、インダクタが発生する最大電流を限定でき、回路２００１にダメージを与える可能性を低減できる。図４１に示すように、インダクタＬＨおよびレジスタＲＨを含む誘導キックバック回路は、充電ダイオードＣＤ１を介して高電圧蓄積コンデンサＨＶＳＣを充電するために使用されてもよい。電力異常中、インダクタＬＬおよびレジスタＲＬを含む誘導キックバック回路は、充電ダイオードＣＤ２を介して蓄積コンデンサＳＣを充電するために使用されてもよい。
【０１６９】
図４７Ａおよび図４７Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、弁ハウジング８０１’、ベース８５１’、および電子機器サブアセンブリ１００１’を含む弁アセンブリの正面斜視図および背面斜視図である。図４７Ａ〜Ｂのアセンブリにおいて、供給、排気、およびアクチュエータポートへの全ての結合が、ベース８５１’を介して設けられてもよい。図示したように、螺装された結合部１４６ａ’および１４６ｂ’が、空気圧式シリンダ用のアクチュエータポートを与えてもよく、螺装された結合部１４２ａ’および１４２ｂが、排気ポートを与えてもよく、螺装された結合部１４４ｃ’が、高圧供給ポートを与えてもよい。このように、図４７Ａ〜Ｂの弁アセンブリは、図２８〜図４０の弁アセンブリおよびコンポーネントに対して上述したものと同じ機能を提供することもある。さらに、電子機器サブアセンブリ１００１’は、図３３、図３５〜図３６、および図３９〜図４０に対して上述した電子機器サブアセンブリと同一のものであってもよい。
【０１７０】
さらに、弁ハウジング８０１’は、ベース８５１’とは反対の弁ハウジング８０１’の表面上に、ポート（すなわち、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂまたはコレット８１９ａ〜ｂ）がないということを除けば、図２８〜図３４および図３９〜図４０の弁ハウジング８０１と同一のものであってもよい。図４７Ａ〜Ｂに示すように、ベース８５１’とは反対の弁ハウジング８０１’の表面は、開口がなく平坦なものであってもよい。しかしながら、弁ハウジング８０１’の内部は、図２８〜図３４および図３９〜図４０に対して上述したように、チャンバ、弁エンクロージャ、リードなどを含んでもよい。
【０１７１】
図４７Ａ〜Ｂの弁ハウジング８０１’および図２８〜図３４および図３９〜図４０の弁ハウジング８０１は、いくつかの共有ツールを使用して製造されてもよい。さらに詳しく言えば、弁ハウジング８０１および８０１’の下側部分を成形するために、同一の下側成形ツールが使用されてもよく、同一の下側成形ツールは、弁ハウジング８０１および８０１’のチャンバおよび弁エンクロージャを画定する。弁ハウジング８０１および８０１’の異なる上側部分を成形するために、異なる上側成形ツールが使用されてもよい。さらに詳しく言えば、同一の下側成形ツールは、バンジョーフィッティング８１５ａ〜ｂを含む弁ハウジング８０１を成形するために、第１の上側成形ツールとともに使用されてもよく、同一の下側成形ツールは、ベース８５１’とは反対の弁ハウジング８０１’の表面に開口をもたずに、弁ハウジング８０１’を成形するために、第２の上側成形ツールとともに使用されてもよい。
【０１７２】
図４８に示すように、押出アルミニウムマニホールドベース８５１”が、複数の弁ハウジング８０１ａ’〜８０１ｃ’および電子機器サブアセンブリ１００１ａ’〜１００１ｃ’に同一の供給ポート１４４ｃ”および排気ポート１４４ａ〜ｂ’を与えてもよく、図４７Ａ〜Ｂに対して上述したように、弁ハウジングおよび電子機器サブアセンブリが設けられる。さらに、マニホールドベース８５１”は、各弁ハウジングに対してアクチュエータポート１４６ａａ〜１４６ａｆおよび１４６ｂａ〜１４６ｂｆの別々の対を与えてもよい。このように、供給ポート１４４ｃ”と弁ハウジング８０１ａ’〜８１０ｃ’の各々の供給チャンバとの間に、流体結合が設けられてもよい。同様に、排気ポート１４２ａ”および１４２ｂ”と、弁ハウジング８０１ａ’〜８１０ｃ’の各々の排気チャンバのそれぞれとの間に、流体結合が設けられてもよい。対照的に、アクチュエータポート１４６ａａおよび１４６ｂａが、弁ハウジング８０１ａ’のアクチュエータチャンバのそれぞれに結合されてもよく、弁ハウジング８０１ｂ’のアクチュエータチャンバのそれぞれに、アクチュエータポート１４６ａｂおよび１４６ｂｂが結合されてもよく、弁ハウジング８０１ｃ’のアクチュエータチャンバのそれぞれに、アクチュエータポート１４６ａｃおよび１４６ｂｃが結合されてもよい。
【０１７３】
マニホールドベース８５１”に結合された追加の弁ハウジングに、追加のアクチュエータポート１４６ａｄ〜１４６ａｆおよび１４６ｂｄ〜１４６ｂｆが与えられてもよい。例えば、図４８に示すマニホールドベース８５１”は、６つの弁アセンブリを受け入れるように構成される。図４８のマニホールドベース８５１”とともに、６つより少ない弁ハウジングが使用されれば、供給ポート１４４ｃ”からの漏出を低減するために、使用されていない弁ハウジングの位置にキャップを取り付けてもよい。図４８に示すように、マニホールドベース８５１”上の各弁ハウジングの位置は、それぞれのアクチュエータポートへおよび供給および排気ポートへの結合部８９３を含む。弁ハウジングが、マニホールドベース８５１”の弁ハウジング位置に設けられなければ、漏出を低減するために、結合部８９３（または少なくとも供給ポート１４４ｃ”への結合部）にキャップが取り付けられてもよい。さらに、マニホールドベース８５１”には、（ドイツ工業標準規格による）ＤＩＮレール８９１用のコネクタなどの標準コネクタが設けられてもよい。
【０１７４】
例えば、マニホールドベース８５１”は、押出アルミニウムプロファイルから機械加工されてもよく、ＤＩＮレール上に取り付けられてもよい。供給ポート１４４ｃ”および排気ポート１４２ａ”および１４２ｂ”は、押出形成されてもよい。アクチュエータポート１４６ａａ〜１４６ａｆおよび１４６ｂａ〜１４６ｂｆは、供給および排気ポートに垂直な方向から、マニホールドベース８５１”内に機械加工されてもよい。供給ポート、排気ポート、およびアクチュエータポートへの弁ハウジングの結合部８９３は、供給および排気ポートに対して垂直およびアクチュエータポートに対して垂直な方向から、マニホールドベース内に機械加工されてもよい。
【０１７５】
本発明の実施形態による弁チップおよび／または弁アセンブリが、真空用途に使用されてもよい。例えば、図４９Ａおよび図４９Ｂに示すように、弁アセンブリ４１４１が、弁アセンブリの弁エンクロージャにおいて支持された２つの弁チップ４１３１ａ〜ｂによって分離された３つのチャンバ４１４３ａ〜ｃを画定してもよい。さらに、真空ポンプに真空ポート４１４２が結合されてもよく、圧力解放源（大気など）に解放ポート４１４４が結合されてもよく、真空ツール４１４８（マイクロ電子ウェハを取り扱うために、マイクロ電子機器作製業界で使用されている真空ワンドなど）に出力ポート４１４６が結合されてもよい。
【０１７６】
図４９Ａに示すように、出力ポート４１４６が、弁チップ４１３１ａを通して真空ポート４１４３ａと結合されるように、弁チップ４１３１ｂの弁フラップを閉じながら、弁チップ４１３１ａの弁フラップを開くことによって、真空ツール４１４８によって真空が適用されてもよい。図４９Ｂに示すように、出力ポート４１４６が、弁チップ４１３１ｂを通して解放ポート４１４３ｂと結合されるように、弁チップ４１３１ａの弁フラップを閉じながら、弁チップ４１３１ｂの弁フラップを開くことによって、真空ツール４１４８から真空が除去されてもよい。図４９Ａ〜Ｂには示していないが、弁チップ４１３１ａ〜ｂは、ユーザおよび／または他の入力に応答して、コントローラの制御下で動作されてもよい。
【０１７７】
例えば、弁アセンブリ４１４１は、弁エンクロージャ８０３ｃ〜ｄを密封するために使用されるプラグを閉じた状態で図２８〜図３０の弁ハウジング８０１を使用して与えられてもよい。他の形態において、３つのチャンバ弁アセンブリが設けられてもよい。さらに、弁チップ４１３１ａ〜ｂを保護するために、チャンバ４１４３ａ〜ｃの１つ以上に、フィルタが設けられてもよい。さらに、弁チップ４１３１ａ〜ｂは、図６〜図９および／または図２４〜図２７に対して上述したようにパッケージングされてもよく、および／または、図２３〜図２６に対して上述したように、バッフルに弁チップ４１３１ａ〜ｂが設けられてもよい。
【０１７８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、外部電源なしに比較的低い電力バッテリー（図１５〜図１７のバッテリー５１３、図３６のバッテリー１０１３、および／または図４２のバッテリー３０１３など）を使用して、弁アセンブリおよび関連する制御装置が動作されてもよい。さらに、電気的接続が要求されないように、光通信、無線周波数通信、および／または他のワイヤレス通信を経由して、制御信号を与えることもできる。このように、このような弁アセンブリは、本質安全（ＩＳ）用途のＩＳ要求基準を満たすものであってもよい。
【０１７９】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によるマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）が、従来の機械的弁より低い磨耗で動作してもよい。このように、本発明のいくつかの実施形態によるＭＥＭＳ弁は、より少ない微粒子（磨耗から生じる）しか発生しないこともある。したがって、本発明のいくつかの実施形態によるＭＥＭＳ弁は、半導体産業、製薬産業、医療産業、生物医学産業などにおいて、汚染に対して最も敏感な用途に特に有用なこともある。
【０１８０】
図５０Ａは、本発明の実施形態による集積空気圧弁およびシリンダアセンブリ５００１の斜視図であり、図５０Ｂは、図５０Ａのアセンブリ５００１の断面図である。明確に示すために、図５０Ａ〜Ｂの要素の寸法は、誇張しているものもある。さらに詳しく言えば、アセンブリは、シリンダチューブ５００３（剛性金属シリンダチューブなど）、第１および第２のエンドキャップ５００５および５００７、シリンダチューブ５００３にあるピストン５００８、およびピストン５００８に結合され、第１のエンドキャップ５００５を貫通して延在するロッド５００９を含んでもよい。さらに、無通電（すなわち、排気）状態にある後退（デフォルト）位置へとピストン５００８およびロッド５００９を押すように、シリンダチューブ５００３にばね５０１０が設けられてもよい。
【０１８１】
図５０Ｂに示すように、第２のエンドキャップ５００７は、第１、第２、および第３の弁チャンバ５０１５ａ〜ｃを規定してもよい。第１の弁チャンバ５０１５ａは、高圧供給５０１１に結合されるように構成されてもよく、第２の弁チャンバ５０１５ｂは、チューブシリンダ５００３内のキャビティ５０１７に結合されるように構成されてもよく、第３の弁チャンバは、低圧排気５０１９に結合されるように構成されてもよい。さらに、第２のエンドキャップ５００７に、静電駆動式弁チップ５０２１ａ〜ｂが設けられてもよい。さらに詳しく言えば、弁チップ５０２１ａは、第１および第２の弁チャンバ５０１５ａおよび５０１５ｂの間に設けられてもよく、弁チップ５０２１ａは、第１の弁チャンバ５０１５ａから第２の弁チャンバ５０１５ｂへの流通を許容し、または印加電気信号に応答して、第１および第２の弁チャンバ５０１５ａおよび５０１５ｂの間の流通を阻止するように構成されてもよい。同様に、弁チップ５０２１ｂは、第２および第３の弁チャンバ５０１５ｂおよび５０１５ｃ間に設けられてもよく、弁チップ５０２１ｂは、第２の弁チャンバ５０１５ｂから第２第３の弁チャンバ５０１５ｃへの流通を許容し、または印加電気信号に応答して、第２および第３の弁チャンバ５０１５ｂおよび５０１５ｃ間の流通を阻止するように構成されてもよい。
【０１８２】
電気バス５０２５との結合部５０２３を経由して、第１および第２の弁チップ５０２１ａ〜ｂに、電気信号が与えられてもよい。例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）から、電気バス５０２５および結合部５０２３上を通って、第２のエンドキャップ２００７で拡張および後退信号が受信されてもよく、第２のエンドキャップ５００７にある制御回路が、高電圧信号を発生し、および／またはシーケンス制御、電力損失動作、極性反転などの論理を与える。他の形態において、拡張および後退信号の処理の一部または全てが、第２のエンドキャップ５００７の外側で生じてもよい。
【０１８３】
したがって、弁チップ５０２１ａ〜ｂは、ピストン５００８およびロッド５００９の拡張および後退を制御するために、３方弁機能を与えてもよい。第１の条件において、弁チップ５０２１ａは、第１および第２の弁チャンバ５０１５ａ〜ｂ間の流通を実質的に阻止するために閉じられてもよく、第２の弁チップ５０２１ｂは、第２および第３の弁チャンバ５０１５ｂ〜ｃ間の流通を許容するように開かれてもよい。したがって、キャビティ５０１７は、ばね５０１０がピストン５００８およびロッド５００９を後退位置へと押すように、第２の弁チップ５０２１ｂを介して低圧力排気５０１９へ結合されてもよい。
【０１８４】
第２の条件において、弁チップ５０２１ａは、第１および第２の弁チャンバ５０１５ａ〜ｂ間の流通を許容するように開かれてもよく、第２の弁チップ５０２１ｂは、第２および第３の弁チャンバ５０１５ｂ〜ｃ間の流通を実質的に阻止するように閉じられてもよい。したがって、キャビティ５０１７は、ピストン５００８およびロッド５００９が拡張位置へ押されることで、ばね５０１０を圧縮するように、第１の弁チップ５０２１ａを介して高圧供給５０１９へ結合されてもよい。
【０１８５】
例えば、ピストン５００８と第１のエンドキャップ５００５との間のシリンダチューブ５００３の第２のキャビティへの供給および排気圧力の結合部を制御するように、第１のエンドキャップ５００５に２つの弁チップを同様に含むことによって、５方弁の機能が与えられてもよい。したがって、両方のエンドキャップに、電気および圧力結合部が与えられてもよい。他の形態において、空気圧式結合部を２つのエンドキャップ間に設けて、エンドキャップの一方に設けた４つの弁チップを使用して、５方動作が与えられてもよい。５方弁動作の場合、ばね５０１５は不要になることもある。
【０１８６】
エンドキャップ５００５および５００７およびシリンダチューブ５００３は、別々に形成された後に組み立てられてもよい。例えば、シリンダチューブ５００３の端部は、エンドキャップ５００５および５００７のそれぞれの雌ねじを受けるように螺装されてもよく、チューブおよびエンドキャップは、当業者に公知の他の手段によって組み立てられてもよい。
【０１８７】
弁チップ５０２１ａ〜ｂは、図１〜図２、図５〜図９、および／または図２４〜図２７に対して上述したように与えられても、および／またはパッケージングされてもよく、エンドキャップ５００７は、成形、回転（例えば、旋盤上で）、機械加工、および／または当業者に公知の他の手段によって、剛性材料で形成されてもよい。弁チャンバ５０１５ａ〜ｃを含むエンドキャップ５００７を形成した後、エンドキャップ５００７にある開口内に弁チップを挿入でき、エンドキャップ５００７（弁チップおよびベースを有する）をシリンダチューブ５００８に固定する前に、エンドキャップ５００７にある開口にベースを固定できる。このように、エンドキャップ５００７は、剛性弁ハウジングを与えてもよく、第１および第２の弁５０１５ａ〜ｂは、エンドキャップ５００７によって画定された剛性弁ハウジングに与えられてもよく、エンドキャップ５００７によって画定された剛性弁ハウジングは、シリンダチューブ５００３へ直接取り付けられてもよい。したがって、エンドキャップ５００７によって画定された弁ハウジングとシリンダチューブ５００３との間に、流体シールが設けられてもよい。
【０１８８】
ロッドを含む空気圧式アクチュエータを制御するために使用される弁アセンブリに関して、本発明の実施形態を上述してきたが、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリは、磁気結合されたシリンダおよび／または回転アクチュエータなどのロッドがないシリンダを含む空気圧式アクチュエータを制御するために使用することもできる。例えば、図５０Ａ〜Ｂの構造からロッド５００９をなくしてもよく、シリンダチューブ５００３内のピストン５００８に、磁石が結合されてもよい。したがって、シリンダチューブ５００３内のピストン５００８を使った磁石の動きを用いて、シリンダチューブ５００３の外側のキャリッジの動きに影響を及ぼす。
【０１８９】
本発明は、特に、本発明の実施形態を参照しながら図示および記載してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲およびそれと同等のものによって規定されたような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更がなされてもよいことを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による静電駆動式弁の断面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による静電駆動式弁のアレイを含む弁チップの平面図である。
【図３】空気圧式アクチュエータの制御を描いた、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの略図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの一連の動作を示す略図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による弁チップのパッケージングフレームの正面図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングされた弁チップの平面図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態による弁チップのパッケージングフレームの正面図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングされた弁チップの平面図である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングフレームの電気リードの平面図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施形態による主要ハウジングの分解図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態による、組み立てられた状態を示す図１０の主要ハウジングの背面斜視図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態による、組み立てられた状態を示す図１０の主要ハウジングの正面斜視図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態による図１０の主要ハウジングの底面斜視図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態による電子機器サブアセンブリの斜視図である。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態による図１４の電子機器サブアセンブリのプリント回路基板の正面斜視図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態による図１４の電子機器サブアセンブリの透視図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態による図１４の電子機器サブアセンブリのプリント回路基板の背面斜視図である。
【図１８】本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリのベースの斜視図である。
【図１９】電子機器サブアセンブリの封入を透視図で示した、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの正面斜視図である。
【図２０】弁チップアセンブリに対する主要ハウジングのリードの配向を示すために、主要ハウジングの非金属部分を除外した、本発明のいくつかの実施形態による図１９の弁アセンブリの斜視図である。
【図２１】パッケージングされた弁チップアセンブリを主要ハウジングのエンクロージャに挿入した、図１９の主要ハウジングの底面斜視図である。
【図２２】電子機器サブアセンブリの封入を透視図で示した、本発明のいくつかの実施形態による図１９のアセンブリの弁アセンブリの背面斜視図である。
【図２３】本発明のいくつかの実施形態によるバッフルの正面図である。
【図２４−２５】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングされた弁チップの異なる側面からの平面図である。
【図２６】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングされた弁チップの分解図である。
【図２７】本発明の実施形態によるパッケージングフレーム用の電気リードの平面図である。
【図２８】本発明のいくつかの実施形態による主要ハウジングの分解図である。
【図２９】本発明のいくつかの実施形態による組み立てられた主要ハウジングの背面斜視図である。
【図３０】本発明のいくつかの実施形態による組み立てられた主要ハウジングの正面斜視図である。
【図３１】本発明のいくつかの実施形態による主要ハウジングの底面斜視図である。
【図３２】本発明のいくつかの実施形態による図２９および図３０の切断線Ｉ−Ｉ’の部分に沿って切り取った、主要ハウジングのエンクロージャとパッケージングされた弁チップの拡大断面図である。
【図３３】弁チップアセンブリに対する主要ハウジングのリードの配向を示すために、主要ハウジングの非金属部分を除外した、本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの斜視図である。
【図３４】本発明のいくつかの実施形態による、フィルタを含む図２９および図３０の切断線Ｉ−Ｉ’に沿って切り取った弁アセンブリの断面図である。
【図３５−３６】本発明のいくつかの実施形態による、バッテリーカバーがそれぞれ閉じた状態および開いた状態にある、電子機器サブアセンブリの斜視図である。
【図３７−３８】本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリのベースの上面斜視図および底面斜視図である。
【図３９−４０】本発明のいくつかの実施形態による弁アセンブリの斜視図である。
【図４１】本発明のいくつかの実施形態による電子機器サブアセンブリ用の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのカスタム回路の機能を示すブロック図である。
【図４２】本発明のいくつかの実施形態によるカスタム回路を含む電子機器サブアセンブリの略図である。
【図４３】本発明のいくつかの実施形態によるカスタム回路の入出力間の論理関係を示す表である。
【図４４】本発明のいくつかの実施形態による状態遷移の配列および極性の反転を示す表である。
【図４５】本発明のいくつかの実施形態によるカスタム回路のピンの定義を示す表である。
【図４６】本発明のいくつかの実施形態によるカスタム回路のデザインパラメータを示す表である。
【図４７】本発明のいくつかの実施形態による、弁ハウジング、ベース、および電子機器サブアセンブリを含む弁アセンブリの正面斜視図および背面斜視図である。
【図４８】本発明のいくつかの実施形態による、複数の弁ハウジングおよび電子機器サブアセンブリを収容するように構成された共通ベースの斜視図である。
【図４９】本発明のいくつかの実施形態による真空用途の弁アセンブリを示す略図である。
【図５０】本発明の実施形態による、集積された空気圧弁およびシリンダアセンブリの斜視図および断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５．６】
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【図７．８】
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【図９】
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【図１０−１３】
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【図１４−１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８】
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【図４９Ａ】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【国際調査報告】
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