MEMS发展的目标在于,通过微型化、集成化来探索新原理、新功能的元件和系统,开辟一个新技术领域和产业。MEMS可以完成大尺寸机电系统所不能完成的任务,也可嵌入大尺寸系统中,把自动化、智能化和可靠性水平提高到一个新的水平。21世纪MEMS将逐步从实验室走向实用化,对工农业、信息、环境、生物工程、医疗、空间技术和科学发展产生重大影响。MEMS(微机电系统)大量用于汽车安全气囊,而后以MEMS传感器的形式被大量应用在汽车的各个领域,随着MEMS技术的进一步发展,以及应用终端“轻、薄、短、小”的特点,对小体积高性能的MEMS产品需求增势迅猛,消费电子、医疗等领域也大量出现了MEMS产品的身影。PVD磁控溅射、PECVD气相沉积、IBE刻蚀、ICP-RIE深刻蚀是构成MEMS技术的必备工艺。辽宁MEMS微纳米加工功能
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。天津MEMS微纳米加工之柔性电极定制超薄石英玻璃双面套刻加工技术,在 100μm 以上基板实现微流道与金属电极的高精度集成。
MEMS技术的主要分类:生物MEMS技术是用MEMS技术制造的化学/生物微型分析和检测芯片或仪器,统称为Bio-sensor技术,是一类在衬底上制造出的微型驱动泵、微控制阀、通道网络、样品处理器、混合池、计量、增扩器、反应器、分离器以及检测器等元器件并集成为多功能芯片。可以实现样品的进样、稀释、加试剂、混合、增扩、反应、分离、检测和后处理等分析全过程。它把传统的分析实验室功能微缩在一个芯片上。生物MEMS系统具有微型化、集成化、智能化、成本低的特点。功能上有获取信息量大、分析效率高、系统与外部连接少、实时通信、连续检测的特点。国际上生物MEMS的研究已成为热点,不久将为生物、化学分析系统带来一场重大的革新。
MEMS制作工艺-声表面波器件SAW:
声表面波是一种沿物体表面传播的弹性波,它能够在兼作传声介质和电声换能材料的压电基底材料表面进行传播。它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。由于声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍,而且在它的传播路径上容易取样和进行处理。因此,用声表面波去模拟电子学的各种功能,能使电子器件实现超小型化和多功能化。随着微机电系统(MEMS)技术的发展进步,声表面波研究向诸多领域进行延伸研究。上世纪90年代,已经实现了利用声表面波驱动固体。进入二十一世纪,声表面波SAW在微流体应用研究取得了巨大的发展。应用声表面波器件可以实现固体驱动、液滴驱动、微加热、微粒集聚\混合、雾化。 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。
硅基金属电极加工工艺与生物相容性优化:在硅片、LN(铌酸锂)、LT(钽酸锂)、蓝宝石、石英等基板上加工金属电极,需兼顾电学性能与生物相容性。公司采用溅射沉积与剥离工艺,首先在基板表面沉积50-200nm的钛/金种子层,增强金属与基板的附着力;然后旋涂光刻胶并曝光显影,形成电极图案;再溅射1-5μm厚度的金/铂金属层,***通过**剥离得到完整电极结构。电极线条宽度可控制在10-500μm,边缘粗糙度<5μm,接触电阻<1Ω・cm²。针对植入式医疗器件,表面采用聚乙二醇(PEG)涂层处理,通过硅烷偶联剂共价键合,涂层厚度5-10nm,可将蛋白吸附量降低90%以上,炎症反应发生率下降60%。该技术应用于神经电极时,16通道电极阵列的信号噪声比>20dB,可稳定记录单个神经元放电信号达3个月以上。在传感器领域,硅基金电极对葡萄糖的检测灵敏度达100μA・mM⁻¹・cm⁻²,线性范围0.01-10mM,适用于血糖监测芯片。公司支持多种金属材料(如钛、铂、铱)与基板的组合加工,满足不同应用场景对电极导电性、耐腐蚀性的需求。热敏柔性电极采用 PI 三明治结构,底层基板、中间电极、上层绝缘层设计确保柔韧性与导电性。天津MEMS微纳米加工之声表面波器件定制
电子束光刻是 MEMS 微纳米加工中一种高分辨率的加工方法,能制造出极其微小的结构。辽宁MEMS微纳米加工功能
MEMS特点:
1.微型化:MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
2.以硅为主要材料,机械电器性能优良:硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨。
3.批量生产:用硅微加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。批量生产可降低生产成本。
4.集成化:可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感器阵列、微执行器阵列,甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。
5.多学科交叉:MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集约了当今科学技术发展的许多成果。 辽宁MEMS微纳米加工功能