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云南MEMS微納米加工發展現狀

來源: 發布時間:2025-05-24

加速度傳感器是很早廣泛應用的MEMS之一。MEMS,作為一個機械結構為主的技術,可以通過設計使一個部件(圖中橙色部件)相對底座substrate產生位移(這也是絕大部分MEMS的工作原理),這個部件稱為質量塊(proofmass)。質量塊通過錨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。當感應到加速度時,質量塊相對底座產生位移。通過一些換能技術可以將位移轉換為電能,如果采用電容式傳感結構(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生電流信號供其信號處理單元采樣。通過梳齒結構可以極大地擴大傳感面積,提高測量精度,降低信號處理難度。加速度計還可以通過壓阻式、力平衡式和諧振式等方式實現。MEMS器件制造工藝更偏定制化。云南MEMS微納米加工發展現狀

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MEA柔性電極:MEMS工藝開發的MEA(微電極陣列)柔性電極,是腦機接口(BCI)與類***電生理研究的**技術載體。該電極采用超薄柔性基底材料(如聚酰亞胺或PDMS),厚度可精細控制在10-50微米范圍內,表面通過光刻與金屬沉積工藝集成高密度“觸凸”式微電極陣列。在腦機接口領域,柔性電極通過微創手術植入大腦皮層,用于癲癇病灶的精細定位與閉環電刺激***。在類***研究中,電極陣列與腦類***共培養系統結合,可長期監測神經元網絡的自發電活動與突觸可塑性變化,為阿爾茨海默病藥物篩選提供高分辨率電生理數據。此外,公司開發的“仿生褶皺結構”柔性電極,通過力學匹配設計進一步降低植入后的機械應力,延長器件使用壽命至少5年以上。西藏MEMS微納米加工材料區別MEMS微流控芯片是什么?

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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體材料(室溫下3.4eV,晶體),它有很多應用,如透明導體,壓敏電阻,表面聲波,氣體傳感器,壓電傳感器和UV檢測器。并因為可能應用于薄膜晶體管方面正受到相當的關注。同時氧化鋅還具有相當良好的生物相容性,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的主要優勢,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用于柔性電子領域,包括石墨烯、半導體氧化物,納米金等。2014年發表在chemicalreview和naturenanotechnology上的兩篇經典綜述詳盡闡述了二維材料在柔性電子的應用。

柔性電極的生物相容性表面改性技術:柔性電極的長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問題。以PI基柔性電極為基底,首先通過等離子體處理引入羥基基團,然后接枝硅烷偶聯劑(如APTES)形成活性界面,再通過層層自組裝技術沉積PEG(聚乙二醇)與殼聚糖復合層,**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,中性粒細胞黏附率下降80%。在動物植入實驗中,改性后的電極在體內留置3個月,周圍組織纖維化程度較未處理組減輕60%,信號衰減<15%,而對照組衰減達40%。該技術適用于神經電極、心臟起搏電極等植入器件,結合MEMS加工的超薄化設計(電極厚度<10μm),降低手術創傷與長期植入風險。公司支持定制化涂層配方,可根據應用場景調整親疏水性、電荷性質及生物活性分子(如生長因子)接枝,為植入式醫療設備提供個性化表面改性解決方案。自研超聲收發芯片輸出電壓達 ±100V、電流 1A,部分性能指標超越國際品牌 TI。

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金屬流道PDMS芯片與PET基板的鍵合工藝:金屬流道PDMS芯片通過與帶有金屬結構的PET基板鍵合,實現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,時間30秒),使表面羥基化;PET基板通過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。鍵合過程在真空環境下進行,施加0.5MPa壓力并保持30分鐘,形成化學共價鍵,剝離強度>5N/cm。金屬流道內的電解液與外部電路通過鍵合區的Pad連接,接觸電阻<100mΩ,確保信號穩定傳輸。該技術應用于微流控電化學檢測芯片時,可在10μL的反應體系內實現多參數同步檢測,如pH、離子濃度與氧化還原電位,檢測精度均優于±1%。公司優化了鍵合設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,支持大規模量產。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試劑盒,單芯片成本較玻璃/硅基方案降低60%,為POCT設備廠商提供了高性價比的集成方案。太赫茲柔性電極以 PI 為基底構建雙面結構,適用于非侵入式生物檢測與材料無損探測。福建MEMS微納米加工設計

多圖拼接測量技術通過 SEM 圖像融合,實現大尺寸微納結構的亞微米級精度全景表征。云南MEMS微納米加工發展現狀

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,公司開發出多尺度微針器件。通過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,可無創穿透表皮提取組織間液。結合微注塑工藝,在微針內部集成直徑10微米的流體通道,實現5分鐘內采集3μL樣本,用于連續血糖監測(誤差±0.2mmol/L)。在透皮給藥領域,載藥微針采用可降解PLGA涂層,載藥率超90%,釋放動力學可控至24小時線性釋放。同時,微針表面通過濺射工藝沉積金納米層,集成阻抗傳感模塊,可實時檢測炎癥因子(如CRP),檢測限低至0.1pg/mL。此類器件與微流控芯片聯用,可在15分鐘內完成“采樣-分析-反饋”閉環,為慢性病管理提供便攜式解決方案。云南MEMS微納米加工發展現狀