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
- Tez No: 595360
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK KÜLAH, DR. DİLEK IŞIK AKCAKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyoteknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Science and Technology, Biotechnology, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Bu yüksek lisans tezi, elektronik mühendisliği, implant teknolojileri, mataryel bilimi, mikrofabrikasyon ve cihaz fiziği konseplerini bir araya getiren çoklu discipline sahip bir araştırmanın sonucudur. Sağlık teknolojisi ve vücut içi implant cihazların gelişimi, elektronik cihazların vucüt için uyumlu esnek zemin üzerine entegre edilmesine ihtiyaç duymaktadır. Farklı amaçlara hizmet eden, birbirinden farklı maddelerden yapılmış sabit alt sistemlerden oluşan, fiziksel olarak esnek bir cihaz geliştirmek için güvenilir ve sağlam bağlantılara ihtiyaç vardır. Ayrıca, bu bağlantılar ile alt sistemlerin entegrasyonu, geliştirilmesi gereken yeni bir konudur. Bunlara ek olarak, geliştirilen sistemin vücut içi implant olarak kullanılabilir olması gerekmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, yeni metotlar uygulayarak sabit alt sistemlarin esnek zemin üzerine entegrasyonu ile yapılmış, biyouyumlu ve vücut içi implant yapılabilir esnek bir elektronik sistem geliştirmektir. Bu çalışmada sabit alt sistemler PZT sensorler ve CMOS elektroniğinden oluşurken esnek zemin olarak biyouyumlu bir polimerik malzeme kullanılacaktır. Bu çalışmada, bütün bir pul seviyesinde, boşluksuz yapıda TSV üretimi ve geliştirilmesi sürecinin akışı ve MEMS piezoelektrik rezonatör cihazlarına TSV entegrasyonunun fizibilite çalışması sunulmuştur. 100 μm çapa ve 350 μm derinliğe sahip TSV yapıları, iki aşamalı bir teknik olan örtme ve aşağıdan yukarıya elektrokaplama işlemi ile bakırla doldurulmuştur. Dört noktalı Kelvin ölçümü sonucu, üretilen TSV'lerde 0,8 mΩ direnci tekli yapılardan gözlenmiştir. Ayrıca, TSV'li çip çerçeveleri MEMS akustik sensörüne epoksi ile bağlanmış, TSV'den gelen rezonatör sinyalinde önemli bir sakınca göstermediği gözlenmiştir. Bu yazı, tez konusunun tanıtılması, çalışmanın motivasyonunun belirtilmesi ve alanın literatür incelemesi ile başlayacaktır. Daha sonra, çalışmada uygulanan metotlar ve uygulamalar açıklanacaktır. Son olarak, varılan sonuçlar ve çalışmanın devamı için planlamalardan bahsedilecektir.
Özet (Çeviri)
This master thesis is a result of multidisciplinary research bringing together concepts in electronics engineering, implant technologies, materials science, microfabrication, and device physics. Advancements in healthcare technology and in-vivo implants, electronic devices implemented on flexible substrates are highly demanded in the near future. In order to create a physically flexible device which consists of rigid sub-systems serving distinct purposes and made up of varying types of materials, we need reliable and durable integration methods for each sub-system. Moreover, the connection of these subsystems on a flexible substrate is a new subject that requires development. Furthermore, developed system has to be implantable and biocompatible. Under these concerns, the aim of this master thesis is to develop physically flexible, implantable and biocompatible system by the application of new methods to integrate rigid components to flexible substrate. Rigid components can be micro electromechanical system (MEMS) based sensors chips and CMOS electronics. Since advancement in semiconductor technology requires multichip integration and trending 3D integration techniques, through silicon via technology is utilized in this thesis to solve multichip MEMS integration challenges. Flexible substrate which houses the overall system is a polymeric and biocompatible material for this study. The thesis starts by introducing the subject by giving the motivation of the study and the literature review of the field. Next, the methods and the applications of the study will be given in two main fabrication chapters. Development of a wafer level, void free TSV fabrication process flow was developed. TSV structures with 100 µm diameter and 350 µm depth were copper filled with via sealing and bottom-up electroplating process which is a two-step technique. Fabrication of parylene flexible substrate specifically designed to designate MEMS piezoelectric cantilever chips was presented. Four-point Kelvin measurement tests explained that yields 0.8 mΩ average TSV resistance on fabricated TSVs and feasibility study of TSV integration to MEMS piezoelectric resonator devices has been presented in the results and discussion chapter. Then, Finally, the conclusions and the future work are explained.
Benzer Tezler
- CMOS-compatible scalable microfabrication of graphene polymeric strain gauge arrays
Grafen polimerik gerinim ölçer dizininin CMOS uyumlu ölçeklenebilir mikrofabrikasyonu
MELİH CAN TAŞDELEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KAYA YAPICI
- Novel wireless RF-biomems implant sensors of metamaterials
Metamalzeme özgün kablosuz RF-biyomems implant sensörler
ROHAT MELİK
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Optical readout methods for MEMS cantilever based sensors
MEMS çubuk tabanlı algılayıcılar için optik okuma yöntemleri
ULAŞ ADİYAN
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Realization of CMOS compatible micromachined chemical sensors
CMOS uyumlu mikroişlenmiş kimyasal sensörlerin gerçeklenmesi
TUĞBA DEMİRCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Design and implementation of microwave lumped components and system integration using MEMS technology
Mikrodalga toplu devre elemanlarının ve sistem entegrasyonunun MEMS teknolojisi ile tasarımı ve yapımı
ENGİN UFUK TEMOÇİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR
PROF. DR. TAYFUN AKIN