加速度傳感器是很早廣泛應(yīng)用的MEMS之一。MEMS,作為一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)為主的技術(shù),可以通過(guò)設(shè)計(jì)使一個(gè)部件(圖中橙色部件)相對(duì)底座substrate產(chǎn)生位移(這也是絕大部分MEMS的工作原理),這個(gè)部件稱為質(zhì)量塊(proofmass)。質(zhì)量塊通過(guò)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(dāng)感應(yīng)到加速度時(shí),質(zhì)量塊相對(duì)底座產(chǎn)生位移。通過(guò)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(hào)供其信號(hào)處理單元采樣。通過(guò)梳齒結(jié)構(gòu)可以極大地?cái)U(kuò)大傳感面積,提高測(cè)量精度,降低信號(hào)處理難度。加速度計(jì)還可以通過(guò)壓阻式、力平衡式和諧振式等方式實(shí)現(xiàn)。MEMS器件制造工藝更偏定制化。云南MEMS微納米加工發(fā)展現(xiàn)狀
MEA柔性電極:MEMS工藝開(kāi)發(fā)的MEA(微電極陣列)柔性電極,是腦機(jī)接口(BCI)與類***電生理研究的**技術(shù)載體。該電極采用超薄柔性基底材料(如聚酰亞胺或PDMS),厚度可精細(xì)控制在10-50微米范圍內(nèi),表面通過(guò)光刻與金屬沉積工藝集成高密度“觸凸”式微電極陣列。在腦機(jī)接口領(lǐng)域,柔性電極通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)植入大腦皮層,用于癲癇病灶的精細(xì)定位與閉環(huán)電刺激***。在類***研究中,電極陣列與腦類***共培養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)合,可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的自發(fā)電活動(dòng)與突觸可塑性變化,為阿爾茨海默病藥物篩選提供高分辨率電生理數(shù)據(jù)。此外,公司開(kāi)發(fā)的“仿生褶皺結(jié)構(gòu)”柔性電極,通過(guò)力學(xué)匹配設(shè)計(jì)進(jìn)一步降低植入后的機(jī)械應(yīng)力,延長(zhǎng)器件使用壽命至少5年以上。西藏MEMS微納米加工材料區(qū)別MEMS微流控芯片是什么?
MEMS制作工藝壓電器件的常用材料:
氧化鋅是一種眾所周知的寬帶隙半導(dǎo)體材料(室溫下3.4eV,晶體),它有很多應(yīng)用,如透明導(dǎo)體,壓敏電阻,表面聲波,氣體傳感器,壓電傳感器和UV檢測(cè)器。并因?yàn)榭赡軕?yīng)用于薄膜晶體管方面正受到相當(dāng)?shù)年P(guān)注。同時(shí)氧化鋅還具有相當(dāng)良好的生物相容性,可降解性。E.Fortunato教授介紹了基于氧化鋅的新型薄膜晶體管所帶來(lái)的主要優(yōu)勢(shì),這些薄膜晶體管在下一代柔性電子器件中非常有前途。除此之外,還有眾多的二維材料被應(yīng)用于柔性電子領(lǐng)域,包括石墨烯、半導(dǎo)體氧化物,納米金等。2014年發(fā)表在chemicalreview和naturenanotechnology上的兩篇經(jīng)典綜述詳盡闡述了二維材料在柔性電子的應(yīng)用。
柔性電極的生物相容性表面改性技術(shù):柔性電極的長(zhǎng)期植入性能依賴于表面生物相容性改性,公司采用多層涂層工藝解決蛋白吸附與炎癥反應(yīng)問(wèn)題。以PI基柔性電極為基底,首先通過(guò)等離子體處理引入羥基基團(tuán),然后接枝硅烷偶聯(lián)劑(如APTES)形成活性界面,再通過(guò)層層自組裝技術(shù)沉積PEG(聚乙二醇)與殼聚糖復(fù)合層,**終涂層厚度5-15nm。該涂層可使水接觸角從85°降至50°,蛋白吸附量從100ng/cm2降至<10ng/cm2,中性粒細(xì)胞黏附率下降80%。在動(dòng)物植入實(shí)驗(yàn)中,改性后的電極在體內(nèi)留置3個(gè)月,周圍組織纖維化程度較未處理組減輕60%,信號(hào)衰減<15%,而對(duì)照組衰減達(dá)40%。該技術(shù)適用于神經(jīng)電極、心臟起搏電極等植入器件,結(jié)合MEMS加工的超薄化設(shè)計(jì)(電極厚度<10μm),降低手術(shù)創(chuàng)傷與長(zhǎng)期植入風(fēng)險(xiǎn)。公司支持定制化涂層配方,可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)整親疏水性、電荷性質(zhì)及生物活性分子(如生長(zhǎng)因子)接枝,為植入式醫(yī)療設(shè)備提供個(gè)性化表面改性解決方案。自研超聲收發(fā)芯片輸出電壓達(dá) ±100V、電流 1A,部分性能指標(biāo)超越國(guó)際品牌 TI。
金屬流道PDMS芯片與PET基板的鍵合工藝:金屬流道PDMS芯片通過(guò)與帶有金屬結(jié)構(gòu)的PET基板鍵合,實(shí)現(xiàn)柔性微流控芯片與剛性電路的集成,兼具流體處理與電信號(hào)控制功能。鍵合前,PDMS流道采用氧等離子體活化處理(功率100W,時(shí)間30秒),使表面羥基化;PET基板通過(guò)電暈處理提升表面能,濺射1μm厚度的銅層并蝕刻形成電極圖案。鍵合過(guò)程在真空環(huán)境下進(jìn)行,施加0.5MPa壓力并保持30分鐘,形成化學(xué)共價(jià)鍵,剝離強(qiáng)度>5N/cm。金屬流道內(nèi)的電解液與外部電路通過(guò)鍵合區(qū)的Pad連接,接觸電阻<100mΩ,確保信號(hào)穩(wěn)定傳輸。該技術(shù)應(yīng)用于微流控電化學(xué)檢測(cè)芯片時(shí),可在10μL的反應(yīng)體系內(nèi)實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同步檢測(cè),如pH、離子濃度與氧化還原電位,檢測(cè)精度均優(yōu)于±1%。公司優(yōu)化了鍵合設(shè)備的溫度與壓力控制算法,將鍵合缺陷率(如氣泡、邊緣溢膠)降至0.5%以下,支持大規(guī)模量產(chǎn)。此外,PET基板的可裁剪性與低成本特性,使得該芯片適用于一次性檢測(cè)試劑盒,單芯片成本較玻璃/硅基方案降低60%,為POCT設(shè)備廠商提供了高性價(jià)比的集成方案。太赫茲柔性電極以 PI 為基底構(gòu)建雙面結(jié)構(gòu),適用于非侵入式生物檢測(cè)與材料無(wú)損探測(cè)。福建MEMS微納米加工設(shè)計(jì)
多圖拼接測(cè)量技術(shù)通過(guò) SEM 圖像融合,實(shí)現(xiàn)大尺寸微納結(jié)構(gòu)的亞微米級(jí)精度全景表征。云南MEMS微納米加工發(fā)展現(xiàn)狀
微針器件的干濕法刻蝕與集成傳感:基于MEMS干濕法混合刻蝕工藝,公司開(kāi)發(fā)出多尺度微針器件。通過(guò)光刻膠模板與各向異性刻蝕,制備前列曲率半徑<100nm、高度500微米的中空微針陣列,可無(wú)創(chuàng)穿透表皮提取組織間液。結(jié)合微注塑工藝,在微針內(nèi)部集成直徑10微米的流體通道,實(shí)現(xiàn)5分鐘內(nèi)采集3μL樣本,用于連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)(誤差±0.2mmol/L)。在透皮給藥領(lǐng)域,載藥微針采用可降解PLGA涂層,載藥率超90%,釋放動(dòng)力學(xué)可控至24小時(shí)線性釋放。同時(shí),微針表面通過(guò)濺射工藝沉積金納米層,集成阻抗傳感模塊,可實(shí)時(shí)檢測(cè)炎癥因子(如CRP),檢測(cè)限低至0.1pg/mL。此類器件與微流控芯片聯(lián)用,可在15分鐘內(nèi)完成“采樣-分析-反饋”閉環(huán),為慢性病管理提供便攜式解決方案。云南MEMS微納米加工發(fā)展現(xiàn)狀