新材料或将成为国产MEMS发展的新机会。截止到目前,硅基MEMS发展已经有40多年的发展历程,如何提高产品性能、降低成本是全球企业都在思考的问题,而基于新材料的MEMS器件则成为摆在眼前的大奶酪,PZT、氮化铝、氧化钒、锗等新材料MEMS器件的研究正在进行中,抢先一步投入应用,将是国产MEMS弯道超车的好时机。另外,将多种单一功能传感器组合成多功能合一的传感器模组,再进行集成一体化,也是MEMS产业新机会。提高自主创新意识,加强创新能力,也不是那么的遥远。MEMS是一种现代化的制造技术。江苏采用微纳米加工的MEMS微纳米加工
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。广西MEMS微纳米加工发展趋势SU8 硅片 / 石英片微流控模具加工技术,支持 6 英寸以下基板单套或套刻的高精度结构复制。
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。
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。 多图拼接测量技术通过 SEM 图像融合,实现大尺寸微纳结构的亚微米级精度全景表征。
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。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。江苏MEMS微纳米加工销售厂家
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。江苏采用微纳米加工的MEMS微纳米加工
MEMS制作工艺-声表面波器件的特点:
1.由于声表面波器件是在单晶材料上用半导体平面工艺制作的,所以它具有很好的一致性和重复性,易于大量生产,而且当使用某些单晶材料或复合材料时,声表面波器件具有极高的温度稳定性。
2.声表面波器件的抗辐射能力强,动态范围很大,可达100dB。这是因为它利用的是晶体表面的弹性波而不涉及电子的迁移过程此外,在很多情况下,声表面波器件的性能还远远超过了很好的电磁波器件所能达到的水平。比如用声表面波可以作成时间-带宽乘积大于五千的脉冲压缩滤波器,在UHF频段内可以作成Q值超过五万的谐振腔,以及可以作成带外抑制达70dB、频率达1低Hz的带通滤波器 江苏采用微纳米加工的MEMS微纳米加工