MEMS 技術
Our Technology
MEMS是微型機電系統(Micro-Electro-Mechanical-System)的簡稱
它從集成電路技術發展而來,是以微電子、微機械及材料科學為基礎所形成的工藝平臺
基于微機電系統的傳感器是一種小型化設備,由1至100μm(微米)的元件組成,在一個襯底上將傳感器、信號處理電路、執行器集成起來,代表著傳感器領域最先進的科技
- MEMS傳感器的加工技術并非機械式,而是采取類似于集成電路的批量處理方式,所涉及的工藝包括光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學機械拋光等。由于其結構特性, 必須采用微加工技術制造。一般來說,一個8英寸的硅片能切割出1000個以上的MEMS傳感器芯片。
- 微加工技術指硅的體微加工技術、表面微加工技術和特殊微加工技術。體加工技術是指沿著硅襯底的厚度方向對硅襯底進行刻蝕的工藝,包括濕法刻蝕和干法刻蝕;表面微加工是采用薄膜沉積、光刻以及刻蝕工藝,通過在犧牲層薄膜上沉積結構層薄膜,然后去除犧牲層釋放結構層實現可動結構。
- 有時需要將兩塊基片粘合起來以獲得復雜的結構,實現更多功能,此時就需要結合技術,主要有陽極鍵合、硅直接鍵合、擴散鍵合、LIGA、電鍍、微模鑄等方法。
- 其中LIGA技術是深度X射線刻蝕、電鑄成型、塑料鑄膜等技術的結合,是微加工的一種新方法。
工藝
- 首先利用深度同步輻射X射線在數百微米厚的PMMA光刻膠上刻蝕出較大深寬比的光刻膠圖形;
- 利用光刻膠層下面的金屬膜作為電極進行電鍍,將顯影后的光刻膠所形成的三維立體結構間隙用金屬填充,直到光刻膠上面完全覆蓋了金屬為止,形成一個與光刻圖形互補穩定的相反結構圖形;
- 由于深度X射線光刻代價大,在批量生產中采用字母膜方式進行注膜復制(塑鑄);
流程
與傳統傳感器相比較,MEMS 傳感器具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可提升信噪比(通過補償電路改進信號質量)、可實現多功能傳感,更適合批量化成產、實現智能化等特點。
MEMS傳感器的種類包括早期較為成熟的MEMS壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀、MEMS溫濕度傳感器、MEMS 氣體傳感器等,產品涵蓋汽車、電子、機械、醫療、民用消費等各個領域。
現有的傳統氣體傳感器器件的基地以陶瓷管或平板陶瓷為主,能耗較高;敏感材料多采用厚膜結構或常規的納米材料,在靈敏度和穩定性上存在著欠缺,更致命的一點在于其制造方法的復雜性,需要多道工藝導致低成本的量產受阻
相比之下,MEMS氣體傳感器基于硅基底層,解決了能耗問題;利用納米薄膜作為敏感材料使得傳感器的靈敏度、響應時間以及穩定性得到提升;準LIGA、LIGA技術的出現加快了MEMS產線的大批量成的量產受阻
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