加速度傳感器是很早廣泛應(yīng)用的MEMS之一。MEMS,作為一個機械結(jié)構(gòu)為主的技術(shù),可以通過設(shè)計使一個部件(圖中橙色部件)相對底座substrate產(chǎn)生位移(這也是絕大部分MEMS的工作原理),這個部件稱為質(zhì)量塊(proofmass)。質(zhì)量塊通過錨anchor,鉸鏈hinge,或彈簧spring與底座連接。鉸鏈或懸臂梁部分固定在底座。當感應(yīng)到加速度時,質(zhì)量塊相對底座產(chǎn)生位移。通過一些換能技術(shù)可以將位移轉(zhuǎn)換為電能,如果采用電容式傳感結(jié)構(gòu)(電容的大小受到兩極板重疊面積或間距影響),電容大小的變化可以產(chǎn)生電流信號供其信號處理單元采樣。通過梳齒結(jié)構(gòu)可以極大地擴大傳感面積,提高測量精度,降低信號處理難度。加速度計還可以通過壓阻式、力平衡式和諧振式等方式實現(xiàn)。微納加工產(chǎn)業(yè)化能力覆蓋設(shè)計、工藝、量產(chǎn)全鏈條,月產(chǎn)能達 50,000 片并持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新。中國香港MEMS微納米加工技術(shù)規(guī)范
基于MEMS技術(shù)的SAW器件的工作模式和原理:
聲表面波器件一般使用壓電晶體(例如石英晶體等)作為媒介,然后通過外加一正電壓產(chǎn)生聲波,并通過襯底進行傳播,然后轉(zhuǎn)換成電信號輸出。聲表面波傳感器中起主導作用的主要是壓電效應(yīng),其設(shè)計時需要考慮多種因素:如相對尺寸、敏感性、效率等。一般地,無線無源聲表面波傳感器的信號頻率范圍從40MHz到幾個GHz。圖2所示為聲表面波傳感器常見的結(jié)構(gòu),主要部分包括壓電襯底天線、敏感薄膜、IDT等。傳感器的敏感層通過改變聲表面波的速度來實現(xiàn)頻率的變化。
無線無源聲表面波系統(tǒng)包:發(fā)射器、接收器、聲表面波器件、通信頻道。發(fā)射器和接收器組合成收發(fā)器或者解讀器的單一模塊。圖3為聲表面波系統(tǒng)及其相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)部件。解讀器將功率傳送給聲表面波器件,該功率可以是收發(fā)器輸入的連續(xù)波,脈沖或者喝啾。一般地,聲表面波器件獲得的功率大小具有一定限制,以降低發(fā)射功率,從而得到相同平均功率的喝啾。根據(jù)各向同性的輻射體,接收的信號一般能通過高效的輻射功率天線發(fā)射。 多功能MEMS微納米加工生物芯片熱敏柔性電極采用 PI 三明治結(jié)構(gòu),底層基板、中間電極、上層絕緣層設(shè)計確保柔韌性與導電性。
MEMS制作工藝-聲表面波器件的特點:
1.聲表面波具有極低的傳播速度和極短的波長,它們各自比相應(yīng)的電磁波的傳播速度的波長小十萬倍。在VHF和UHF波段內(nèi),電磁波器件的尺寸是與波長相比擬的。同理,作為電磁器件的聲學模擬聲表面波器件SAW,它的尺寸也是和信號的聲波波長相比擬的。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,這使得時變信號在給定瞬時可以完全呈現(xiàn)在晶體基片表面上。于是當信號在器件的輸入和輸出端之間行進時,就容易對信號進行取樣和變換。這就給聲表面波器件以極大的靈活性,使它能以非常簡單的方式去。完成其它技術(shù)難以完成或完成起來過于繁重的各種功能。
3.采用MEMS工藝,以鈮酸鋰LNO和鉭酸鋰LTO為例子的襯底,通過光刻(含EBL光刻)、鍍膜等微納米加工技術(shù),實現(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。
微流控與金屬片電極的鑲嵌工藝技術(shù):微流控與金屬片電極的鑲嵌工藝實現(xiàn)了流體通道與固態(tài)電極的無縫集成,適用于電化學檢測、電滲流驅(qū)動等場景。加工過程中,首先在硅片或玻璃基板上制備微流道(深度50-200μm,寬度100-500μm),然后將預(yù)加工的金屬片電極(如不銹鋼、金箔)嵌入流道側(cè)壁,通過導電膠(銀膠或碳膠)固定,確保電極與流道內(nèi)壁齊平,間隙<5μm。鍵合采用熱壓或紫外固化膠密封,耐壓>100kPa,漏電流<1nA。金屬片電極的表面積可根據(jù)需求設(shè)計,如5mm×5mm的金電極,電化學活性面積達20mm2,適用于痕量物質(zhì)檢測。在水質(zhì)監(jiān)測芯片中,鑲嵌的鉑電極可實時檢測溶解氧濃度,響應(yīng)時間<10秒,檢測范圍0-20ppm,精度±0.5ppm。該工藝解決了傳統(tǒng)微流控芯片與外置電極連接的接觸電阻問題,實現(xiàn)了芯片內(nèi)原位檢測,縮短信號傳輸路徑,提升檢測速度與穩(wěn)定性。公司開發(fā)的自動化鑲嵌設(shè)備,定位精度±10μm,單芯片加工時間<5分鐘,支持批量生產(chǎn),為環(huán)境監(jiān)測、食品安全檢測等領(lǐng)域提供了集成化的傳感解決方案。MEMS傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?
MEMS制作工藝柔性電子的常用材料-PI:
柔性PI膜是一種由聚酰亞胺(PI)構(gòu)成的薄膜材料,它是通過將均苯四甲酸二酐(PMDA)與二胺基二苯醚(ODA)在強極性溶劑中進行縮聚反應(yīng),然后流延成膜,然后經(jīng)過亞胺化處理得到的高分子絕緣材料。柔性PI膜擁有許多獨特的優(yōu)點,如高絕緣性、良好的粘結(jié)性、強的耐輻射性和耐高溫性能,使其成為一種綜合性能很好的有機高分子材料。
柔性PI膜的應(yīng)用非常廣,尤其在電子、液晶顯示、機械、航空航天、計算機、光伏電池等領(lǐng)域有著重要的用途。特別是在液晶顯示行業(yè)中,柔性PI膜因其優(yōu)越的性能而被用作新型材料,用于制造折疊屏手機的基板、蓋板和觸控材料。由于OLED顯示技術(shù)的快速發(fā)展,柔性PI膜已成為替代傳統(tǒng)ITO玻璃的新材料之一,廣泛應(yīng)用于智能手機和其他可折疊設(shè)備的制造。 PVD磁控濺射、PECVD氣相沉積、IBE刻蝕、ICP-RIE深刻蝕是構(gòu)成MEMS技術(shù)的必備工藝?,F(xiàn)代化MEMS微納米加工規(guī)格
MEMS器件制造工藝更偏定制化。中國香港MEMS微納米加工技術(shù)規(guī)范
熱壓印技術(shù)在硬質(zhì)塑料微流控芯片中的應(yīng)用:熱壓印技術(shù)是實現(xiàn)PMMA、PS、COC、COP等硬質(zhì)塑料微結(jié)構(gòu)快速成型的**工藝,較傳統(tǒng)注塑工藝具有成本低、周期短、圖紙變更靈活等優(yōu)勢。工藝流程包括:首先利用光刻膠在硅片上制備高精度模具,微結(jié)構(gòu)高度5-100μm,側(cè)壁垂直度>89°;然后將塑料基板加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上(如PMMA為110℃),在5-10MPa壓力下將模具結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印至基板,冷卻后脫模。該技術(shù)可實現(xiàn)0.5μm的特征尺寸分辨率,流道尺寸誤差<±1%,適用于微流道、微孔陣列、透鏡陣列等結(jié)構(gòu)加工。以數(shù)字PCR芯片為例,熱壓印制備的50μm直徑微腔陣列,單芯片可容納20,000個反應(yīng)單元,配合熒光檢測實現(xiàn)核酸分子的***定量,檢測靈敏度達0.1%突變頻率。公司開發(fā)的快速換模系統(tǒng)可在30分鐘內(nèi)完成模具更換,支持小批量生產(chǎn)(100-10,000片),從設(shè)計圖紙到樣品交付**短*需10個工作日,較注塑縮短70%周期。此外,通過表面涂層處理(如疏水化、親水化),可定制芯片表面潤濕性,滿足不同檢測場景的流體控制需求,成為研發(fā)階段快速迭代與中小批量生產(chǎn)的優(yōu)先工藝。中國香港MEMS微納米加工技術(shù)規(guī)范