MEMS技術的主要分類:生物MEMS技術是用MEMS技術制造的化學/生物微型分析和檢測芯片或儀器,統稱為Bio-sensor技術,是一類在襯底上制造出的微型驅動泵、微控制閥、通道網絡、樣品處理器、混合池、計量、增擴器、反應器、分離器以及檢測器等元器件并集成為多功能芯片。可以實現樣品的進樣、稀釋、加試劑、混合、增擴、反應、分離、檢測和后處理等分析全過程。它把傳統的分析實驗室功能微縮在一個芯片上。生物MEMS系統具有微型化、集成化、智能化、成本低的特點。功能上有獲取信息量大、分析效率高、系統與外部連接少、實時通信、連續檢測的特點。國際上生物MEMS的研究已成為熱點,不久將為生物、化學分析系統帶來一場重大的革新。柔性電極表面改性技術通過 PEG 復合涂層,降低蛋白吸附 90% 并提升體內植入生物相容性。福建采用MEMS加工的MEMS微納米加工
MEMS制作工藝-聲表面波器件的特點:
1.聲表面波具有極低的傳播速度和極短的波長,它們各自比相應的電磁波的傳播速度的波長小十萬倍。在VHF和UHF波段內,電磁波器件的尺寸是與波長相比擬的。同理,作為電磁器件的聲學模擬聲表面波器件SAW,它的尺寸也是和信號的聲波波長相比擬的。因此,在同一頻段上,聲表面波器件的尺寸比相應電磁波器件的尺寸減小了很多,重量也隨之大為減輕。
2.由于聲表面波系沿固體表面傳播,加上傳播速度極慢,這使得時變信號在給定瞬時可以完全呈現在晶體基片表面上。于是當信號在器件的輸入和輸出端之間行進時,就容易對信號進行取樣和變換。這就給聲表面波器件以極大的靈活性,使它能以非常簡單的方式去。完成其它技術難以完成或完成起來過于繁重的各種功能。
3.采用MEMS工藝,以鈮酸鋰LNO和鉭酸鋰LTO為例子的襯底,通過光刻(含EBL光刻)、鍍膜等微納米加工技術,實現的SAW器件,在聲表面器件的濾波、波束整形等方面提供了極大的工藝和性能支撐。 湖北MEMS微納米加工方法弧形柱子點陣加工技術通過激光直寫與刻蝕實現仿生結構,優化細胞黏附與流體動力學特性。
熱壓印技術在硬質塑料微流控芯片中的應用:熱壓印技術是實現PMMA、PS、COC、COP等硬質塑料微結構快速成型的**工藝,較傳統注塑工藝具有成本低、周期短、圖紙變更靈活等優勢。工藝流程包括:首先利用光刻膠在硅片上制備高精度模具,微結構高度5-100μm,側壁垂直度>89°;然后將塑料基板加熱至玻璃化轉變溫度以上(如PMMA為110℃),在5-10MPa壓力下將模具結構轉印至基板,冷卻后脫模。該技術可實現0.5μm的特征尺寸分辨率,流道尺寸誤差<±1%,適用于微流道、微孔陣列、透鏡陣列等結構加工。以數字PCR芯片為例,熱壓印制備的50μm直徑微腔陣列,單芯片可容納20,000個反應單元,配合熒光檢測實現核酸分子的***定量,檢測靈敏度達0.1%突變頻率。公司開發的快速換模系統可在30分鐘內完成模具更換,支持小批量生產(100-10,000片),從設計圖紙到樣品交付**短*需10個工作日,較注塑縮短70%周期。此外,通過表面涂層處理(如疏水化、親水化),可定制芯片表面潤濕性,滿足不同檢測場景的流體控制需求,成為研發階段快速迭代與中小批量生產的優先工藝。
基于MEMS技術的SAW器件的工作模式和原理:
聲表面波器件一般使用壓電晶體(例如石英晶體等)作為媒介,然后通過外加一正電壓產生聲波,并通過襯底進行傳播,然后轉換成電信號輸出。聲表面波傳感器中起主導作用的主要是壓電效應,其設計時需要考慮多種因素:如相對尺寸、敏感性、效率等。一般地,無線無源聲表面波傳感器的信號頻率范圍從40MHz到幾個GHz。圖2所示為聲表面波傳感器常見的結構,主要部分包括壓電襯底天線、敏感薄膜、IDT等。傳感器的敏感層通過改變聲表面波的速度來實現頻率的變化。
無線無源聲表面波系統包:發射器、接收器、聲表面波器件、通信頻道。發射器和接收器組合成收發器或者解讀器的單一模塊。圖3為聲表面波系統及其相互關聯的基礎部件。解讀器將功率傳送給聲表面波器件,該功率可以是收發器輸入的連續波,脈沖或者喝啾。一般地,聲表面波器件獲得的功率大小具有一定限制,以降低發射功率,從而得到相同平均功率的喝啾。根據各向同性的輻射體,接收的信號一般能通過高效的輻射功率天線發射。 MEMS的單分子免疫檢測是什么?
SU8微流控模具加工技術與精度控制:SU8作為負性光刻膠,廣泛應用于6英寸以下硅片、石英片的單套或套刻微流控模具加工,可實現5-500μm高度的三維結構制造。加工流程包括:基板清洗→底涂處理→SU8涂膠(轉速500-5000rpm,控制厚度1-500μm)→前烘→曝光(紫外光強度50-200mJ/cm2)→后烘→顯影(PGMEA溶液,時間1-10分鐘)。通過優化曝光劑量與顯影時間,可實現側壁垂直度>88°,**小線寬10μm,高度誤差<±2%。在多層套刻加工中,采用對準標記視覺識別系統(精度±1μm),確保上下層結構偏差<5μm,適用于復雜三維流道模具制備。該模具可用于PDMS模塑成型,復制精度達95%以上,流道表面粗糙度Ra<100nm。典型應用如細胞培養芯片模具,其微柱陣列(直徑50μm,高度200μm,間距100μm)可模擬細胞外基質環境,促進干細胞定向分化,細胞黏附率提升40%。公司具備從模具設計、加工到復制成型的全鏈條能力,支持SU8與硅、玻璃等多種基板的復合加工,為微流控芯片開發者提供了高精度、高性價比的模具解決方案。MEMS被認為是21世紀很有前途的技術之一。湖北MEMS微納米加工方法
電子束光刻是 MEMS 微納米加工中一種高分辨率的加工方法,能制造出極其微小的結構。福建采用MEMS加工的MEMS微納米加工
在腦科學與精細醫療領域,公司開發的MEA柔性電極采用超薄MEMS工藝,兼具物相容性與高導電性,可定制化設計“觸凸”電極陣列,***降低植入式腦機接口的手術創傷,同時提升神經信號采集的信噪比。針對藥物遞送與檢測需求,通過干濕結合刻蝕技術制備的微針器件,既可實現組織間液的無痛提取,又能集成電化學傳感功能,為糖尿病動態監測、透皮給藥系統提供硬件支持。此外,公司**的MEMS多重轉印工藝,可將光刻硅片模板快速轉化為PMMA、COC等硬質塑料芯片,支持10個工作日內完成從設計圖紙到塑料芯片成型的全流程,極大加速微流控產品的研發驗證周期。福建采用MEMS加工的MEMS微納米加工