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模块。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。 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。甘肃MEMS微纳米加工之超表面制作
微针器件的干湿法刻蚀与集成传感:基于MEMS干湿法混合刻蚀工艺,公司开发出多尺度微针器件。通过光刻胶模板与各向异性刻蚀,制备前列曲率半径<100nm、高度500微米的中空微针阵列,可无创穿透表皮提取组织间液。结合微注塑工艺,在微针内部集成直径10微米的流体通道,实现5分钟内采集3μL样本,用于连续血糖监测(误差±0.2mmol/L)。在透皮给药领域,载药微针采用可降解PLGA涂层,载药率超90%,释放动力学可控至24小时线性释放。同时,微针表面通过溅射工艺沉积金纳米层,集成阻抗传感模块,可实时检测炎症因子(如CRP),检测限低至0.1pg/mL。此类器件与微流控芯片联用,可在15分钟内完成“采样-分析-反馈”闭环,为慢性病管理提供便携式解决方案。采用微纳米加工的MEMS微纳米加工发展现状超薄 PDMS(100μm 以上)与光学玻璃键合工艺,兼顾柔性流道与高透光性检测需求。
超声影像芯片的全集成MEMS设计与性能突破:针对超声PZT换能器及CMUT/PMUT新型传感器的收发需求,公司开发了**SoC超声收发芯片,采用0.18mm高压SOI工艺实现发射与开关复用,大幅节省芯片面积的同时提升性能。在发射端,通过MEMS高压驱动电路设计,实现±100V峰值输出电压与1A持续输出电流,较TI同类产品提升30%,满足深部组织成像的能量需求;接收端集成12位ADC,采样率可达100Msps,信噪比(SNR)达73.5dB,有效提升弱信号检测能力。芯片采用多层金属布线与硅通孔(TSV)技术,实现3D堆叠集成,封装尺寸较传统方案缩小40%。在二次谐波抑制方面,通过优化版图布局与寄生参数补偿,将5MHz信号的二次谐波降至-40dBc,优于行业基准-45dBc,***提升图像分辨率。目前TX芯片已完成流片,与掌上超声企业合作开发便携式超声设备,可实现腹部、心血管等部位的实时成像,探头尺寸*30mm×20mm,重量<50g,推动超声诊断设备向小型化、智能化迈进,助力基层医疗场景普及。
MEMS技术的主要分类:光学方面相关的资料与技术。光学随着信息技术、光通信技术的迅猛发展,MEMS发展的又一领域是与光学相结合,即综合微电子、微机械、光电子技术等基础技术,开发新型光器件,称为微光机电系统(MOEMS)。微光机电系统(MOEMS)能把各种MEMS结构件与微光学器件、光波导器件、半导体激光器件、光电检测器件等完整地集成在一起。形成一种全新的功能系统。MOEMS具有体积小、成本低、可批量生产、可精确驱动和控制等特点。硅片、LN 等基板金属电极加工工艺,通过溅射沉积与剥离技术实现微米级电极图案化。
MEMS制作工艺柔性电子的常用材料:
碳纳米管(CNT)由于其高的本征载流子迁移率,导电性和机械灵活性而成为用于柔性电子学的有前途的材料,既作为场效应晶体管(FET)中的沟道材料又作为透明电极。管状碳基纳米结构可以被设想成石墨烯卷成一个无缝的圆柱体,它们独特的性质使其成为理想的候选材料。因为它们具有高的固有载流子迁移率和电导率,机械灵活性以及低成本生产的潜力。另一方面,薄膜基碳纳米管设备为实现商业化提供了一条实用途径。 弧形柱子点阵加工技术通过激光直写与刻蚀实现仿生结构,优化细胞黏附与流体动力学特性。北京MEMS微纳米加工发展现状
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。甘肃MEMS微纳米加工之超表面制作
MEMS四种刻蚀工艺的不同需求:
1.体硅刻蚀:一些块体蚀刻些微机电组件制造过程中需要蚀刻挖除较大量的Si基材,如压力传感器即为一例,即通过蚀刻硅衬底背面形成深的孔洞,但未蚀穿正面,在正面形成一层薄膜。还有其他组件需蚀穿晶圆,不是完全蚀透晶背而是直到停在晶背的镀层上。基于Bosch工艺的一项特点,当要维持一个近乎于垂直且平滑的侧壁轮廓时,是很难获得高蚀刻率的。因此通常为达到很高的蚀刻率,一般避免不了伴随产生具有轻微倾斜角度的侧壁轮廓。不过当采用这类块体蚀刻时,工艺中很少需要垂直的侧壁。
2.准确刻蚀:精确蚀刻精确蚀刻工艺是专门为体积较小、垂直度和侧壁轮廓平滑性上升为关键因素的组件而设计的。就微机电组件而言,需要该方法的组件包括微光机电系统及浮雕印模等。一般说来,此类特性要求,蚀刻率的均匀度控制是远比蚀刻率重要得多。由于蚀刻剂在蚀刻反应区附近消耗率高,引发蚀刻剂密度相对降低,而在晶圆边缘蚀刻率会相应地增加,整片晶圆上的均匀度问题应运而生。上述问题可凭借对等离子或离子轰击的分布图予以校正,从而达到均钟刻的目的。 甘肃MEMS微纳米加工之超表面制作