微机电系统(MEMS)设备技术方案

一个示例提供了一种微机电系统(MEMS)设备，包括：利用包覆成型材料包覆成型的多个硅管芯；在硅管芯上形成的多个有源区域，所述有源区域包括至少一个传感器，用以感测被引入到至少一个传感器的流体的多个属性；和耦合到硅管芯的扇出层，所述扇出层包括形成于其中的多个流体通道，所述流体通道与硅管芯的有源区域对接并且允许流体流向至少一个传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微机电系统(MEMS)设备
技术介绍
微机电系统(MEMS)包括多个大小上在1与100微米之间(即，0.001到0.1mm)的部件，并且MEMS设备作为一个整体大小上的范围可以从20微米到一毫米(即，0.02到1.0mm)。MEMS可以包括：处理数据的中央单元，诸如微处理器；和与周围相互作用的多个部件，诸如微传感器和微致动器。附图说明附图图示了本文中所描述的原理的各种示例并且是说明书的一部分。给出图示的示例仅用于说明，并且不限制权利要求的范围。图1是根据本文中所描述的原理的一个示例的微机电系统(MEMS)设备的阵列的框图。图2A到图4描绘了根据本文中所描述的原理的一个示例的处于各种制造阶段的图1的MEMS设备。图5是描绘了根据本文中所描述的原理的一个示例的在MEMS设备中形成流体通道的方法的流程图。图6是描绘了根据本文中所描述的原理的另一示例的在MEMS设备中形成流体通道的方法的流程图。遍及附图，相同的附图标记标明类似但不一定相同的元件。具体实施方式MEMS设备可以被用在若干个不同的
中，不同的
包括喷墨打印机，喷墨打印机使用压电或热气泡喷射来在纸张上沉积印墨；加速度计和MEMS陀螺仪，用于在汽车内的安全气囊的部署中、在消费者电子设备、游戏平台、个人媒体播放器、蜂窝电话、数码相机中以及在PC中自动感测和平衡翻滚、俯仰和偏航的飞行特性，以在检测到自由落体时停放磁盘头，从而防止损坏和数据丢失。MEMS设备还可以被用在诸如汽车胎压传感器和一次性血压传感器之类的硅压力传感器中，以及用在切换技术中，其被用于针对数据通信系统的切换技术和对齐。MEMS设备的应用可以还包括在医疗和健康相关的技术方面的生物MEMS应用，包括芯片实验室(LOC)应用、生物传感器和化学传感器。MEMS设备还可以被用来使通过生物MEMS设备内的各种流体通道的流体加速。然而，MEMS设备可能制造起来很昂贵。这至少部分由于MEMS设备包括传感器和致动器硅管芯，它们在材料和处理两个方面可能都是制造起来成本很高的。这可能对市场在MEMS技术的各种
中利用它们的能力具有妨碍作用。此外，尽管MEMS设备的大小可以具有若干优点，但是其大小可能妨碍MEMS设备与其他过程对接。例如，生物MEMS设备可以被用来检测分析物的性质。然而，为了允许让技术员将分析物引入到MEMS设备中，可能在MEMS设备中包括大的硅管芯以便允许使输入/输出端口相互间隔开。硅管芯的输入/输出端口的被间隔开的布局为技术员提供足够空间来将分析物引入MEMS设备，但是却由于被用来形成管芯的额外的硅大大增加了MEMS设备的成本。本文中所描述的示例提供了一种微机电系统(MEMS)设备。所述MEMS设备包括：利用包覆成型材料包覆成型的多个硅管芯；在硅管芯上形成的多个有源区域，所述有源区域包括至少一个传感器，用以感测被引入到至少一个传感器的流体的多个属性；和耦合到硅管芯的扇出层，所述扇出层包括形成于其中的多个流体通道，所述流体通道与硅管芯的有源区域对接并且允许流体流向至少一个传感器。MEMS设备可以进一步包括限定在扇出层中的多个流体输入/输出端口，所述多个流体输入/输出端口将流体通道耦合到外部环境。MEMS设备的有源区域进一步包括多个致动器，用以使被引入到流体通道内的流体与传感器相互作用。另外，有源区域包括试剂存储装置，用以存储要与被引入到流体通道内的流体进行反应的多个试剂。MEMS设备包括表面区域，表面区域包含相对于硅管芯的硅至少大多数的包覆成型材料。在一个示例中，所述大多数为大于50％。在另一示例中，MEMS设备包括表面区域，表面区域包含相对于硅管芯的硅至少60％的包覆成型材料。在又另一示例中，MEMS设备包括表面区域，表面区域包含相对于硅管芯的硅至少70％的包覆成型材料。在又另一示例中，MEMS设备包括表面区域，表面区域包含相对于硅管芯的硅至少80％的包覆成型材料。在一个示例中，包覆成型材料是环氧树脂模塑料(EMC)。本文中所描述的示例还提供一种在微机电系统(MEMS)设备中形成流体通道的方法。所述方法包括：利用包覆成型材料包覆成型多个管芯以形成共面封装，所述管芯包括多个电有源设备；并且在共面封装上形成扇出层以增大管芯的多个特征之间的距离，所述扇出层包括形成于其中的多个流体通道，所述流体通道与管芯的电有源设备对接并且使流体流向电有源设备。所述方法进一步包括：经由可释放的粘合剂将载体耦合到管芯，使用载体来包覆成型所述管芯以处置管芯、移除载体并且形成扇出层以替代载体。所述方法进一步包括：耦合定位在扇出层与管芯之间的电再分配层(RDL)以将电有源设备电耦合到外部电路。形成扇出层包括：经由光刻沉积过程沉积材料。扇出层包括辐射敏感的化学光致抗蚀剂。光刻沉积过程包括：沉积一层光致抗蚀剂、利用辐射图案照射所述层光致抗蚀剂，并且使用显影剂移除没有交联的光致抗蚀剂的部分。因此，光致抗蚀剂材料可以是正或负光致抗蚀剂材料，以使得经照射部分可以在显影过程期间停留或者被洗掉。本文中所描述的示例还提供芯片实验室系统，其包括多个硅管芯；布置在硅管芯的第一侧面上的多个电有源设备；包覆成型在硅管芯的不同于第一侧面的全部侧面上的包覆成型材料；耦合到硅管芯中的每一个的扇出层，所述扇出层包括形成于其中的与电有源设备对接的多个流体通道；以及定位在扇出层与管芯之间以将电有源设备电耦合到外部电路的电再分配层(RDL)。芯片实验室系统进一步包括：沉积到芯片实验室系统内以与被引入到芯片实验室系统内的流体进行反应的多个试剂。扇出层包括：含有多个流体通道的歧管。另外，芯片实验室系统包括限定在扇出层中的多个流体输入/输出端口，所述流体输入/输出端口将流体通道耦合到外部环境。所述流体输入/输出端口相对于彼此间隔开一个距离，所述距离大于与扇出层对接的硅管芯的平面的尺寸。因此，本文中所描述的示例提供平面的、包覆成型的条片管芯微流体设备，供结合在设备内引入的流体分析物的属性的检测使用。本专利技术可以被体现为具有物理架构以使流体移动通过设备和电学电路来确定分析物的多个属性的微机电系统(MEMS)。微流体设备可以被称为微流体诊断设备、芯片实验室设备、生物反应设备、生物医学设备或类似的设备，流体可以被引入其中并且被分析。所述设备的平面部分通过下述步骤形成：包覆成型条片管芯的三个侧面(与所述管芯的有源区域相对)，致使所述管芯的有源区域是暴露的。条片管芯的有源区域包括被用来检测设备内的分析物的属性的多个致动器和/或传感器。扇出层沉积在条片管芯的有源区域和被包覆成型的部分的多个部分的顶部上以在条片管芯与扇出层之间并且在扇出层内形成多个流体通道。还在扇出层内形成的是用以接收分析物流体的多个输入/输出端口。如在本说明书中和所附权利要求中使用的，术语“多个”或类似的语言意指被宽泛地理解为包括1至无穷的正数；零不是数字，而是数字的缺失。在以下描述中，出于解释的目的，阐述众多具体细节以提供对本系统和方法的透彻理解。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本装置、系统和方法。在说明书中对“示例”或类似语言的引用意指结合那个示例所描述的特定特征、结构或特性按照所描述的那样被包括了，但是可能不包括在其他示例中。现在转向附图，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统(MEMS)设备，包括：利用包覆成型材料包覆成型的多个硅管芯；在所述硅管芯上形成的多个有源区域，所述有源区域包括至少一个传感器，用以感测被引入到所述至少一个传感器的流体的多个属性；以及耦合到所述硅管芯的扇出层，所述扇出层包括形成于其中的多个流体通道，所述流体通道与所述硅管芯的有源区域对接并且允许所述流体流向所述至少一个传感器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微机电系统(MEMS)设备，包括：利用包覆成型材料包覆成型的多个硅管芯；在所述硅管芯上形成的多个有源区域，所述有源区域包括至少一个传感器，用以感测被引入到所述至少一个传感器的流体的多个属性；以及耦合到所述硅管芯的扇出层，所述扇出层包括形成于其中的多个流体通道，所述流体通道与所述硅管芯的有源区域对接并且允许所述流体流向所述至少一个传感器。2.根据权利要求1所述的MEMS设备，进一步包括限定在所述扇出层中的多个流体输入/输出端口，所述流体输入/输出端口将所述流体通道耦合到外部环境。3.根据权利要求1所述的MEMS设备，其中所述有源区域进一步包括多个致动器，用以使被引入到所述流体通道内的流体与所述传感器相互作用。4.根据权利要求1所述的MEMS设备，其中所述有源区域包括试剂存储装置，用以存储要与被引入到所述流体通道内的流体进行反应的多个试剂。5.根据权利要求1所述的MEMS设备，其中所述MEMS设备包括表面区域，所述表面区域包含相对于所述硅管芯的硅至少大多数的包覆成型材料。6.根据权利要求1所述的MEMS设备，其中所述包覆成型材料是环氧树脂模塑料(EMC)。7.一种形成微机电系统(MEMS)设备的方法，包括：利用包覆成型材料包覆成型多个管芯以形成共面封装，所述管芯包括多个电有源设备；并且在所述共面封装上形成扇出层以增大所述管芯的多个特征之间的距离，所述扇出层包括形成于其中的多个流体通道，所述流体通道与所述管芯的电有源设备对接并且使流体流向所述电有源设备。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：经由可释放粘合剂将载体耦合到所述管芯；使用所述载...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健华，D·A·穆里，M·W·库姆比，SI·J·蔡，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US