Development of a parylene bonding based fabrication method for MEMS gravimetric resonant based mass sensors
MEMS gravimetrik tınlaşım esaslı kütle algılayıcıların üretimi için parylene pul bağlama yöntemini esas alan yeni bir üretim akışının geliştirilmesi
- Tez No: 475040
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK KÜLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu tez, mikroakışkan kanallarda sıvı akışı varken, gerçek zamanlı saptama için mikro-akışkanlarla bütünleşmiş MEMS gravimetrik tınlaşım esaslı kütle algılayıcılar için parylene ara tabakaların termal olarak bağlanmasını esas alan yeni bir üretim yönteminin geliştirilmesini bildirmektedir. Parylene pul bağlama yöntemi, işlem görmemiş boş silisyum ve camlarla, çeşitli bağlanma deneyleri yapılarak optimize edilmiştir. Optimize edilmiş bağlanma 250ºC sıcaklıkta, vakum ortamında (1 mTorr) ve 1 saat boyunca 2000 N dikey piston kuvveti uygulanarak gerçekleşir. Optimum yapışma reçetesi için ortalama yanal dayanımı gücü 15,58 MPa olarak ölçülmüştür. Optimize edilmiş reçeteye dayanarak, gravimetrik kütle algılayıcıları için yeni bir fabrikasyon yöntem önerilmiştir. Bir önceki rezonatör tasarımı esas alınmış ve sunulan yöntem kullanılarak imal edilmiştir. Ölçümler ve testler, analitik hesaplar ve FEM sonuçları ile iyi bir uyum gösterir; imalat yönteminin uygulanabilirliğini kanıtlar. Üretilen rezonatörlerden birinin kütle duyarlılığı 5,89 pg / Hz olarak hesaplanmıştır. Bir μ-boncuğun tutunması, tınlaşım frekansında 150 Hz bir kaymaya neden olmuştur. μ-boncuk kütlesi 883,5 pg olarak ölçülmüştür. Sıvı akış testleri, ne bağlama ara yüzeyinde ne de rezonatör boşluklarında herhangi bir sıvı sızıntısı olmadığını göstermiştir. Bununla birlikte, mikroakışkan kanal içindeki sıvı, algılayıcının çıkış akımını bastırarak ek kaçak akımına neden olmuştur. Bu yüzden, kanalın içinde sıvı bulunduğunda tınlaşım özellikleri (çıkış akımı) diferansiyel karakterizasyon tekniği kullanılarak çıkarılamamıştır. Modeller ve deney sonuçları gravimetrik tınlaşım esaslı kütle algılayıcıların imalatı için önerilen yöntemin potansiyelini ve mikro akışkanlarla düşük sıcaklıkta bütünleşik sistemlerin üretiminin kolaylığını kanıtlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis reports development of a parylene bonding based fabrication method for MEMS gravimetric resonant based mass sensors that are integrated with microfluidics for real-time detection when there is a liquid flow through the microfluidic channels. Parylene bonding has been optimized by conducting several bare bonding experiments. The optimized bonding takes place at 250ºC, in vacuum (1 mTorr) and with 2000 N of vertical piston force for 1 hour. The average shear bonding strength is 15.58 MPa for the optimized bonding recipe. Based on the optimized recipe, a novel method for fabricating lateral gravimetric resonators located on top of a microfluidic channel has been proposed. A previous resonator design has been selected as benchmark, and has been fabricated using the method. The measurements show close agreement with the analytical and FEM results, proving the applicability of the fabrication method. The mass sensitivity of one of the fabricated resonators has been calculated as 5.89 pg/Hz. Attachment of a µ-bead has caused a shift of 150 Hz in the resonance frequency. The mass of the attached µ-bead has been measured as 883.5 pg. Liquid flow tests has shown that there is no liquid leakage neither around the bonding interface nor through the resonator gaps. However, the liquid inside the microfluidic channel has introduced additional feedthrough suppressing the sensing current of the sensor. The resonance characteristics when there is liquid inside the channel could not be extracted by using the differential characterization technique. The models and experimental results prove the potential of the proposed fabrication method for fabricating gravimetric resonant based mass sensors and low temperature integration with microfluidics.
Benzer Tezler
- Development of a resonant mass sensor for MEMS based cell detection applications
MEMS tabanlı hücre algılama uygulamaları için rezonant kütle sensörü geliştirilmesi
DENİZ EROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK KÜLAH
- Development of a high yield fabrication process for MEMS based resonant mass sensors for cell detection applications
Hücre algılama uygulamaları için MEMS tabanlı yüksek randımanlı rezonant kütle sensörü fabrikasyon metodu geliştirilmesi
TAYLAN BERKİN TÖRAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK KÜLAH
YRD. DOÇ. DR. Kıvanç Azgın
- Enrichment of MCF7 breast cancer cells from leukocytes through continuous flow dielectrophoresis
Dielektroforez yöntemi ile sürekli akış altında MCF7 meme kanseri hücrelerinin akyuvar hücrelerinden zenginleştirilmesi
ZEYNEP ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
- System integration of mems devices on flexible substrate for fully implantable cochlear implant applications
Mems cihazlarının koklear implant uygulamaları için esnek alt taban üzerine entegrasyonu
ALPER KAAN SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
DR. DİLEK IŞIK AKCAKAYA
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU