Electromagnetic Valve Made in Low‐Temperature Co‐Fired Ceramics

Abstract

This article describes the technology of the electromagnetic valve made in the LTCC (low temperature co‐fired ceramics). The actuation is supplied by mutual reaction between a 3D coil and a neodymium magnet bonded to flexible membrane. Such solution has many advantages like small power consumption and relatively great attractive forces. The valve is built in a hybrid polymer‐ceramic technology. The microfluidic and coil parts are fabricated in the LTCC technology. The flexible section is manufactured using a PDMS (poly(dimethylsiloxane)) membrane bonded to the ceramic part by plasma oxidation. The magnet is fixed on the membrane surface. The LTCC material was chosen for the sake of chemical durability and possibility of 3D structuration. The PDMS membrane provides simultaneously very good stability and high flexibility.

The utilization of LTCC-PDMS bonding technology for microfluidic system applications – a simple fluorescent sensor

“…The performed analysis has shown that after treatment, oxygen content in LTCC and PDMS increased, which seems to indicate the presence of oxygen radicals and silanol groups (Si-OH) (Morent et al , 2007; Kim and Jeong, 2011; Lee and Yang, 2012). On the basis of the LTCC-PDMS bonding experiment, a few microfluidic systems [microvalve (Czok et al , 2014), micropump (Czok et al , 2014), micromixer (Malecha and Malecha, 2014) and fluorescent sensor] have been developed. In this paper, the design, fabrication and performance of the microfluidic fluorescent sensor that has been constructed using hybrid LTCC-PDMS technology is presented.…”

Microválvulas destinadas ao controle do fluxo de líquidos em canais microfluídicos.

“…Em 2014, Czok et al [CZOK et al, 2014] apresentaram o desenvolvimento de uma microválvula eletromagneticamente atuada, fabricada utilizando a tecnologia LTCC usando uma membrana fabricada em PDMS (figura 14). Uma membrana circular com 300 µm de espessura foi fabricada em um molde feito usando fitas cerâmicas de LTCC.…”

“…Mag. [TERRY et al, 1979;YANAGISAWA et al, 1995;MECKES at el., 1995;BAE at el., 2003;FU et al, 2003;KRUSEMARK et al, 1998;OH et al, 2001;AHN et al, 1999;AHN et al, 2005;CASALS-TERRÉ et al, 2008;CAI at el., 2014;DUCLOUX et al, 2009;Chang et al, 2014;GONGORA et al, 1999;CZOK et al, 2014;CHENG et al, 2008;GASPAR et al, 2008] Elet. GOLL et al, 1997;ROBERTSON et al, 1998;SCHAILBLE, 2001;WIJNGAART et al, 2002;YOBAS et al, 2001;PATRASCU et al, 2012;YILDIRIM et al, 2012] Piez.…”

“…Assim a membrana é capaz de permitir o fluxo através do canal, impedindo que o fluxo saia pela abertura. Considerando uma membrana de PDMS com espessura a igual a 0,5 mm, largura c igual 2 mm e comprimento b variando de 2 a 6 cm, e ainda que, as membranas fabricadas usando o método descrito no capítulo 3 tem módulo de Young em torno de 1,8 MPa [Czok et al, 2014], portanto este valor pode ser utilizado para realizar uma estimativa dos parâmetros associados à parte flexível da membrana de PDMS, a curva obtida para força em função do comprimento da membrana é apresenta a seguir (figura 64). É notável, analisando a figura 64, que o decaimento da força com ao aumento do comprimento efetivo da membrana é acentuado, onde usando um comprimento de 2 cm, a força necessária é um pouco mais que 0,2 mN.…”