神經(jīng)電子芯片的MEMS微納加工技術(shù)與臨床應(yīng)用:神經(jīng)電子芯片作為植入式醫(yī)療設(shè)備的**組件,對(duì)微型化、生物相容性及功能集成度提出了極高要求。公司依托0.35/0.18μm高壓工藝,成功開(kāi)發(fā)多通道神經(jīng)電刺激SoC芯片,可實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電與通訊功能,將控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為精細(xì)電刺激脈沖,用于神經(jīng)感知、調(diào)控及阻斷。以128像素視網(wǎng)膜假體芯片為例,通過(guò)MEMS薄膜沉積技術(shù)在硅基基板上制備高密度電極陣列,單個(gè)電極尺寸*50μm×50μm,間距100μm,確保對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的靶向刺激。芯片表面采用聚酰亞胺(PI)與氮化硅復(fù)合涂層,經(jīng)120℃高溫固化處理后,涂層厚度控制在5-8μm,有效抑制蛋白吸附與炎癥反應(yīng),植入體壽命可達(dá)5年以上。目前該芯片已批量交付,由母公司中科先見(jiàn)推進(jìn)至臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段,針對(duì)視網(wǎng)膜退行***變患者,可重建0.1-0.3的視力,為盲人復(fù)明提供了突破性解決方案。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)植入設(shè)備的體積限制,芯片整體厚度<200μm,兼容微創(chuàng)植入手術(shù),推動(dòng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)向精細(xì)化、長(zhǎng)期化發(fā)展。超透鏡的電子束直寫(xiě)和刻蝕工藝其實(shí)并不復(fù)雜。福建定制MEMS微納米加工
熱敏柔性電極的PI三明治結(jié)構(gòu)加工技術(shù):熱敏柔性電極采用PI(聚酰亞胺)三明治結(jié)構(gòu),底層PI作為柔性基板,中間層為金屬電極,上層PI實(shí)現(xiàn)絕緣保護(hù),開(kāi)窗漏出Pad引線位置,兼具柔韌性與電學(xué)性能。加工過(guò)程中,首先在25μm厚度的PI基板上通過(guò)濺射沉積5μm厚度的銅/金電極層,利用光刻膠作為掩膜進(jìn)行濕法刻蝕,形成10-50μm寬度的電極圖案,線條邊緣粗糙度<1μm;然后涂覆10μm厚度的PI絕緣層,通過(guò)激光切割開(kāi)設(shè)引線窗口,窗口定位精度±5μm;***經(jīng)300℃高溫亞胺化處理,提升層間結(jié)合力(剝離強(qiáng)度>10N/cm)。該電極的彎曲半徑可達(dá)5mm,耐彎折次數(shù)>10萬(wàn)次,表面電阻<5Ω/□,適用于可穿戴體溫監(jiān)測(cè)、心率傳感器等設(shè)備。在醫(yī)療領(lǐng)域,用于術(shù)后傷口熱敷的柔性加熱電極,可通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓實(shí)現(xiàn)37-42℃精細(xì)控溫,溫度均勻性誤差<±0.5℃,避免局部過(guò)熱損傷組織。公司支持電極圖案的個(gè)性化設(shè)計(jì),可集成熱電偶、NTC熱敏電阻等傳感器,實(shí)現(xiàn)“感知-驅(qū)動(dòng)”一體化,推動(dòng)柔性電子技術(shù)在醫(yī)療健康與智能設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。新疆MEMS微納米加工的生物傳感器超聲芯片封裝采用三維堆疊技術(shù),縮小尺寸 40% 并提升信噪比至 73.5dB,優(yōu)化成像質(zhì)量。
MEMS制作工藝-聲表面波器件的特點(diǎn):
1.聲表面波具有極低的傳播速度和極短的波長(zhǎng),它們各自比相應(yīng)的電磁波的傳播速度的波長(zhǎng)小十萬(wàn)倍。在VHF和UHF波段內(nèi),電磁波器件的尺寸是與波長(zhǎng)相比擬的。同理,作為電磁器件的聲學(xué)模擬聲表面波器件SAW,它的尺寸也是和信號(hào)的聲波波長(zhǎng)相比擬的。因此,在同一頻段上,聲表面波器件的尺寸比相應(yīng)電磁波器件的尺寸減小了很多,重量也隨之大為減輕。
2.由于聲表面波系沿固體表面?zhèn)鞑?,加上傳播速度極慢,這使得時(shí)變信號(hào)在給定瞬時(shí)可以完全呈現(xiàn)在晶體基片表面上。于是當(dāng)信號(hào)在器件的輸入和輸出端之間行進(jìn)時(shí),就容易對(duì)信號(hào)進(jìn)行取樣和變換。這就給聲表面波器件以極大的靈活性,使它能以非常簡(jiǎn)單的方式去。完成其它技術(shù)難以完成或完成起來(lái)過(guò)于繁重的各種功能。
3.采用MEMS工藝,以鈮酸鋰LNO和鉭酸鋰LTO為例子的襯底,通過(guò)光刻(含EBL光刻)、鍍膜等微納米加工技術(shù),實(shí)現(xiàn)的SAW器件,在聲表面器件的濾波、波束整形等方面提供了極大的工藝和性能支撐。
MEMS發(fā)展的目標(biāo)在于,通過(guò)微型化、集成化來(lái)探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng),開(kāi)辟一個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。MEMS可以完成大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù),也可嵌入大尺寸系統(tǒng)中,把自動(dòng)化、智能化和可靠性水平提高到一個(gè)新的水平。21世紀(jì)MEMS將逐步從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没瑢?duì)工農(nóng)業(yè)、信息、環(huán)境、生物工程、醫(yī)療、空間技術(shù)和科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))大量用于汽車(chē)安全氣囊,而后以MEMS傳感器的形式被大量應(yīng)用在汽車(chē)的各個(gè)領(lǐng)域,隨著MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,以及應(yīng)用終端“輕、薄、短、小”的特點(diǎn),對(duì)小體積高性能的MEMS產(chǎn)品需求增勢(shì)迅猛,消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域也大量出現(xiàn)了MEMS產(chǎn)品的身影。MEMS的超材料介紹與講解。
新材料或?qū)⒊蔀閲?guó)產(chǎn)MEMS發(fā)展的新機(jī)會(huì)。截止到目前,硅基MEMS發(fā)展已經(jīng)有40多年的發(fā)展歷程,如何提高產(chǎn)品性能、降低成本是全球企業(yè)都在思考的問(wèn)題,而基于新材料的MEMS器件則成為擺在眼前的大奶酪,PZT、氮化鋁、氧化釩、鍺等新材料MEMS器件的研究正在進(jìn)行中,搶先一步投入應(yīng)用,將是國(guó)產(chǎn)MEMS彎道超車(chē)的好時(shí)機(jī)。另外,將多種單一功能傳感器組合成多功能合一的傳感器模組,再進(jìn)行集成一體化,也是MEMS產(chǎn)業(yè)新機(jī)會(huì)。提高自主創(chuàng)新意識(shí),加強(qiáng)創(chuàng)新能力,也不是那么的遙遠(yuǎn)。MEMS技術(shù)常用工藝技術(shù)組合有:紫外光刻、電子束光刻EBL、PVD磁控濺射、IBE刻蝕、ICP-RIE深刻蝕。上海MEMS微納米加工按需定制
臺(tái)階儀與 SEM 測(cè)量技術(shù)確保微納結(jié)構(gòu)尺寸精度,支撐深硅刻蝕、薄膜沉積等工藝質(zhì)量管控。福建定制MEMS微納米加工
射頻MEMS器件分為MEMS濾波器、MEMS開(kāi)關(guān)、MEMS諧振器等。射頻前端模組主要由濾波器、低噪聲放大器、功率放大器、射頻開(kāi)關(guān)等器件組成,其中濾波器是射頻前端中重要的分立器件,濾波器的工藝就是MEMS,在射頻前端模組中占比超過(guò)50%,主要由村田制作所等國(guó)外公司生產(chǎn)。因?yàn)闆](méi)有適用的國(guó)產(chǎn)5GMEMS濾波器,因此華為手機(jī)只能用4G,也是這個(gè)原因,可見(jiàn)MEMS濾波器的重要性。濾波器(SAW、BAW、FBAR等),負(fù)責(zé)接收通道的射頻信號(hào)濾波,將接收的多種射頻信號(hào)中特定頻率的信號(hào)輸出,將其他頻率信號(hào)濾除。以SAW聲表面波為例,通過(guò)電磁信號(hào)-聲波-電磁信號(hào)的兩次轉(zhuǎn)換,將不受歡迎的頻率信號(hào)濾除。福建定制MEMS微納米加工