基于MEMS技术的磁珠微芯片的模拟及工艺研究

来源 :中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所) | 被引量 : 5次 | 上传用户:xinxin1234580
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在生物医学工程中,磁珠(Magnetic Bead)可作为生物反应的固相支持物。因为磁珠具有比表面积大、偶联容量高、操控方便等优势,近年来得到了广泛的应用。随着MEMS技术的发展,利用硅基及塑性材料制作芯片级的磁珠操控器件,进而构建磁珠微系统,在微全分析系统中已日益成为研究热点。 在基于MEMS技术的磁珠微系统的研究中,磁珠操控芯片的设计和制作工艺是其中的关键。本论文研究了磁珠芯片中的电磁场模拟分析,以及两种关键工艺——基于UV-LIGA的平面电磁器件制作工艺和塑性材料微加工制作工艺。在此基础上,设计、制作并封装了新型磁珠微芯片。 本论文的主要工作有: 1.概述并总结了磁珠及其在生物医学工程中的应用以及目前磁珠微系统的研究进展,在此基础上,提出本论文的研究方案; 2.研究了磁珠芯片的作用机理,利用FEMLAB软件和MATLAB软件对电磁场进行模拟,理论分析了磁珠捕获的可行性,为制作工艺提供指导; 3.研究了基于UV-LIGA技术制作平面电磁器件的工艺,采用单种子层交替电镀制作了内嵌磁芯式的厚平面微细线圈,用于芯片级的磁珠操控; 4.较深入地研究了SU-8多层制作、结构释放及键合、PDMS立体结构模塑成型等塑性材料微加工工艺,可用于制作较复杂的微流体器件; 5.设计并制作了新型磁珠操控芯片,并研究倒装焊接封装技术,实现了芯片封装,并实现了磁珠操控。 本论文对基于MEMS技术的新型磁珠微芯片进行了电磁场模拟和理论分析,并对关键制作工艺进行了一定的研究和探索,拓展了磁珠微系统的构建方法。
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