MEMS制作工艺-太赫兹超导混频阵列的MEMS体硅集成天线与封装技术:
太赫兹波是天文探测领域的重要波段,太赫兹波探测对提升人类认知宇宙的能力有重要意义。太赫兹超导混频接收机是具有代表性的高灵敏天文探测设备。天线及混频芯片封装是太赫兹接收前端系统的关键组件。当前,太赫兹超导接收机多采用单独的金属喇叭天线和金属封装,很难进行高集成度阵列扩展。大规模太赫兹阵列接收机发展很大程度受到天线及芯片封装技术的制约。课题拟研究基于MEMS体硅工艺技术的适合大规模太赫兹超导接收阵列应用的0.4THz以上频段高性能集成波纹喇叭天线,及该天线与超导混频芯片一体化封装。通过电磁场理论分析、电磁场数值建模与仿真、低温超导实验验证等手段, MEMS 微纳米加工技术是现代制造业中的关键领域,它能够在微观尺度上制造出高精度的器件。现代MEMS微纳米加工发展趋势
热压印技术在硬质塑料微流控芯片中的应用:热压印技术是实现PMMA、PS、COC、COP等硬质塑料微结构快速成型的**工艺,较传统注塑工艺具有成本低、周期短、图纸变更灵活等优势。工艺流程包括:首先利用光刻胶在硅片上制备高精度模具,微结构高度5-100μm,侧壁垂直度>89°;然后将塑料基板加热至玻璃化转变温度以上(如PMMA为110℃),在5-10MPa压力下将模具结构转印至基板,冷却后脱模。该技术可实现0.5μm的特征尺寸分辨率,流道尺寸误差<±1%,适用于微流道、微孔阵列、透镜阵列等结构加工。以数字PCR芯片为例,热压印制备的50μm直径微腔阵列,单芯片可容纳20,000个反应单元,配合荧光检测实现核酸分子的***定量,检测灵敏度达0.1%突变频率。公司开发的快速换模系统可在30分钟内完成模具更换,支持小批量生产(100-10,000片),从设计图纸到样品交付**短*需10个工作日,较注塑缩短70%周期。此外,通过表面涂层处理(如疏水化、亲水化),可定制芯片表面润湿性,满足不同检测场景的流体控制需求,成为研发阶段快速迭代与中小批量生产的优先工艺。现代MEMS微纳米加工的生物传感器可降解聚合物加工工艺储备,为体内短期植入检测芯片提供生物相容性材料解决方案。
MEMS制作工艺-太赫兹脉冲辐射探测:
光电导取样光电导取样是基于光导天线(photoconductiveantenna,PCA)发射机理的逆过程发展起来的一种探测THz脉冲信号的探测技术。如要对THz脉冲信号进行探测,首先,需将一个未加偏置电压的PCA放置于太赫兹光路之中,以便于一个光学门控脉冲(探测脉冲)对其门控。其中,这个探测脉冲和泵浦脉冲有可调节的时间延迟关系,而这个关系可利用一个延迟线来加以实现,尔后,用一束探测脉冲打到光电导介质上,这时在介质中能够产生出电子-空穴对(自由载流子),而此时同步到达的太赫兹脉冲则作为加在PCA上的偏置电场,以此来驱动那些载流子运动,从而在PCA中形成光电流。用一个与PCA相连的电流表来探测这个电流即可,
国内政策大力推动MEMS产业发展:国家政策大力支持传感器发展,国内MEMS企业拥有好的发展环境。我国高度重视MEMS和传感器技术发展,在2017年工信部出台的《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》中,明确指出要着力突破硅基MEMS加工技术、MEMS与互补金属氧化物半导体(CMOS)集成、非硅模块化集成等工艺技术,推动发展器件级、晶圆级MEMS封装和系统级测试技术。国家政策高度支持MEMS制造企业研发创新,政策驱动下,国内MEMS制造企业获得发展良机。超声芯片封装采用三维堆叠技术,缩小尺寸 40% 并提升信噪比至 73.5dB,优化成像质量。
SU8微流控模具加工技术与精度控制:SU8作为负性光刻胶,广泛应用于6英寸以下硅片、石英片的单套或套刻微流控模具加工,可实现5-500μm高度的三维结构制造。加工流程包括:基板清洗→底涂处理→SU8涂胶(转速500-5000rpm,控制厚度1-500μm)→前烘→曝光(紫外光强度50-200mJ/cm²)→后烘→显影(PGMEA溶液,时间1-10分钟)。通过优化曝光剂量与显影时间,可实现侧壁垂直度>88°,**小线宽10μm,高度误差<±2%。在多层套刻加工中,采用对准标记视觉识别系统(精度±1μm),确保上下层结构偏差<5μm,适用于复杂三维流道模具制备。该模具可用于PDMS模塑成型,复制精度达95%以上,流道表面粗糙度Ra<100nm。典型应用如细胞培养芯片模具,其微柱阵列(直径50μm,高度200μm,间距100μm)可模拟细胞外基质环境,促进干细胞定向分化,细胞黏附率提升40%。公司具备从模具设计、加工到复制成型的全链条能力,支持SU8与硅、玻璃等多种基板的复合加工,为微流控芯片开发者提供了高精度、高性价比的模具解决方案。MEMS超表面对光电场特性的调控是怎样的?现代MEMS微纳米加工材料
自动化检测系统基于机器视觉,实现微流控芯片尺寸测量、缺陷识别与统计分析一体化。现代MEMS微纳米加工发展趋势
物联网普及极大拓展MEMS应用场景。物联网的产业架构可以分为四层:感知层、传输层、平台层和应用层,MEMS器件是物联网感知层重要组成部分。物联网的发展带动智能终端设备普及,推动MEMS需求放量,据全球移动通信系统协会GSMA统计,全球物联网设备数量已从2010年的20亿台,增长到2019年的120亿台,未来受益于5G商用化和WiFi 6的发展,物联网市场潜力巨大,GSMA预测,到2025年全球物联网设备将达到246亿台,2019到2025年将保持12.7%的复合增长率。现代MEMS微纳米加工发展趋势