加速度传感器是很早广泛应用的MEMS之一。MEMS,作为一个机械结构为主的技术,可以通过设计使一个部件(图中橙色部件)相对底座substrate产生位移(这也是绝大部分MEMS的工作原理),这个部件称为质量块(proofmass)。质量块通过锚anchor,铰链hinge,或弹簧spring与底座连接。铰链或悬臂梁部分固定在底座。当感应到加速度时,质量块相对底座产生位移。通过一些换能技术可以将位移转换为电能,如果采用电容式传感结构(电容的大小受到两极板重叠面积或间距影响),电容大小的变化可以产生电流信号供其信号处理单元采样。通过梳齿结构可以极大地扩大传感面积,提高测量精度,降低信号处理难度。加速度计还可以通过压阻式、力平衡式和谐振式等方式实现。微纳加工产业化能力覆盖设计、工艺、量产全链条,月产能达 50,000 片并持续技术创新。中国香港MEMS微纳米加工技术规范
基于MEMS技术的SAW器件的工作模式和原理:
声表面波器件一般使用压电晶体(例如石英晶体等)作为媒介,然后通过外加一正电压产生声波,并通过衬底进行传播,然后转换成电信号输出。声表面波传感器中起主导作用的主要是压电效应,其设计时需要考虑多种因素:如相对尺寸、敏感性、效率等。一般地,无线无源声表面波传感器的信号频率范围从40MHz到几个GHz。图2所示为声表面波传感器常见的结构,主要部分包括压电衬底天线、敏感薄膜、IDT等。传感器的敏感层通过改变声表面波的速度来实现频率的变化。
无线无源声表面波系统包:发射器、接收器、声表面波器件、通信频道。发射器和接收器组合成收发器或者解读器的单一???。图3为声表面波系统及其相互关联的基础部件。解读器将功率传送给声表面波器件,该功率可以是收发器输入的连续波,脉冲或者喝啾。一般地,声表面波器件获得的功率大小具有一定限制,以降低发射功率,从而得到相同平均功率的喝啾。根据各向同性的辐射体,接收的信号一般能通过高效的辐射功率天线发射。 多功能MEMS微纳米加工生物芯片热敏柔性电极采用 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。
MEMS制作工艺-声表面波器件的特点:
1.声表面波具有极低的传播速度和极短的波长,它们各自比相应的电磁波的传播速度的波长小十万倍。在VHF和UHF波段内,电磁波器件的尺寸是与波长相比拟的。同理,作为电磁器件的声学模拟声表面波器件SAW,它的尺寸也是和信号的声波波长相比拟的。因此,在同一频段上,声表面波器件的尺寸比相应电磁波器件的尺寸减小了很多,重量也随之大为减轻。
2.由于声表面波系沿固体表面传播,加上传播速度极慢,这使得时变信号在给定瞬时可以完全呈现在晶体基片表面上。于是当信号在器件的输入和输出端之间行进时,就容易对信号进行取样和变换。这就给声表面波器件以极大的灵活性,使它能以非常简单的方式去。完成其它技术难以完成或完成起来过于繁重的各种功能。
3.采用MEMS工艺,以铌酸锂LNO和钽酸锂LTO为例子的衬底,通过光刻(含EBL光刻)、镀膜等微纳米加工技术,实现的SAW器件,在声表面器件的滤波、波束整形等方面提供了极大的工艺和性能支撑。
微流控与金属片电极的镶嵌工艺技术:微流控与金属片电极的镶嵌工艺实现了流体通道与固态电极的无缝集成,适用于电化学检测、电渗流驱动等场景。加工过程中,首先在硅片或玻璃基板上制备微流道(深度50-200μm,宽度100-500μm),然后将预加工的金属片电极(如不锈钢、金箔)嵌入流道侧壁,通过导电胶(银胶或碳胶)固定,确保电极与流道内壁齐平,间隙<5μm。键合采用热压或紫外固化胶密封,耐压>100kPa,漏电流<1nA。金属片电极的表面积可根据需求设计,如5mm×5mm的金电极,电化学活性面积达20mm2,适用于痕量物质检测。在水质监测芯片中,镶嵌的铂电极可实时检测溶解氧浓度,响应时间<10秒,检测范围0-20ppm,精度±0.5ppm。该工艺解决了传统微流控芯片与外置电极连接的接触电阻问题,实现了芯片内原位检测,缩短信号传输路径,提升检测速度与稳定性。公司开发的自动化镶嵌设备,定位精度±10μm,单芯片加工时间<5分钟,支持批量生产,为环境监测、食品安全检测等领域提供了集成化的传感解决方案。MEMS传感器的主要应用领域有哪些?
MEMS制作工艺柔性电子的常用材料-PI:
柔性PI膜是一种由聚酰亚胺(PI)构成的薄膜材料,它是通过将均苯四甲酸二酐(PMDA)与二胺基二苯醚(ODA)在强极性溶剂中进行缩聚反应,然后流延成膜,然后经过亚胺化处理得到的高分子绝缘材料。柔性PI膜拥有许多独特的优点,如高绝缘性、良好的粘结性、强的耐辐射性和耐高温性能,使其成为一种综合性能很好的有机高分子材料。
柔性PI膜的应用非常广,尤其在电子、液晶显示、机械、航空航天、计算机、光伏电池等领域有着重要的用途。特别是在液晶显示行业中,柔性PI膜因其优越的性能而被用作新型材料,用于制造折叠屏手机的基板、盖板和触控材料。由于OLED显示技术的快速发展,柔性PI膜已成为替代传统ITO玻璃的新材料之一,广泛应用于智能手机和其他可折叠设备的制造。 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。现代化MEMS微纳米加工规格
MEMS器件制造工艺更偏定制化。中国香港MEMS微纳米加工技术规范
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。中国香港MEMS微纳米加工技术规范