Pengepam mikro adalah satu komponen dalam sistem mikrobendalir untuk tujuan pengepaman, pengawalan dan pengubahsuaian isipadu bendalir yang amat kecil. Kebanyakan rekabentuk pengepam mikro hari ini tidak serasi dengan litar integrasi oleh kerana dua sebab berikut iaitu: (1) Voltan yang tinggi diperlukan untuk menggoperasikan pengepam mikro, dan (2) Kaedah fabrikasi tidak serasi dengan teknologi fabrikasi CMOS. Oleh itu, satu pengepam mikro yang berdasarkan prinsip elektrostatik akan direkabentuk di mana aplikasinya adalah untuk diintegrasikan dengan satu litar pembaca CMOS di dalam Makmal-Dalam-Cip (LOC) dengan menggunakan bekal voltan yang sama. Selari dengan itu, pengepam mikro itu akan direkabentuk dan dianalisa supaya ia dapat diggunakan dalam aplikasi voltan rendah. Rekabentuk pengepam mikro berkenaan adalah berdasarkan oleh hasil kerja Lee Hing Wah (2010) di mana pengepam mikro menggunakan elemen peresap bagi aplikasi tanpa injap. Perisian CoventorWare akan digunakan untuk merekabentuk dan menjalankan simulasi pengepam mikro bagi menganalisa sifat-sifat dan prestasi pengepam mikro itu dalam voltan statik kurang daripada 5V. Dua modul penyelesaian akan digunakan iaitu CoSolveEM (untuk menyimulasi bahagian elektro-mekanikal) dam MemFSI (untuk menyimulasi bahagian interaksi bendalir-struktur pengepam mikro). Di akhiran projek, dua set nilai-nilai geometri didapati sesuai untuk rekacipta pengepam mikro iaitu: (1) Panjang Diafragma= 400µm, tebal dielektrik= 0.5µm, ketinggian ruang pam= 1.5µm dengan tebal Polysilicon= 0.15µm, dan (2) Panjang Diafragma= 500µm, tebal dielektrik= 0.7µm, ketinggian ruang pam= 1.5µm dengan tebal Polysilicon= 0.15µm.
___________________________________________________________________________________
Micropumps are a component in microfluidics system to provide the solution for pumping, controlling or manipulation of very small fluid volumes. There are many types of micropump. However, most existing micropump designs are not compatible with integrated circuit (IC) due to two reasons: (1) High actuation voltage is required to operate the micropump which is not compatible with CMOS electronic circuitry or ICs, and (2) The fabrication method is not compatible with CMOS fabrication technology. Therefore, a low-voltage actuated micropump based on electrostatic actuation principle will be designed here of which its intended application is to integrate with a CMOS readout circuitry in a Lab-On-Chip (LOC) which shares the same voltage supply. In view of that, the micropump will be designed and analyze so that it can be used for low voltage application. The micropump design will be based on the work of Lee Hing Wah (2010) of which the micropump acquired valveless feature by using diffuser elements. The software package CoventorWare will be used to design and simulate the micropump design in order to analyze the characteristics and performance of the designed micropump for static voltage of less than 5V. Namely two solver modules will be used in this research project which is the CoSolveEM (to perform the coupled electro-mechanical simulation) and MemFSI (to perform fluid-structure interaction of the micropump). At the end of the project, two sets of geometrical parameters are found to be suitable for the intended micropump design which are : (1) Diaphragm length= 400µm, dielectric layer thickness= 0.5µm, pump chamber gap= 1.5µm with polysilicon thickness= 0.15µm, and (2) ) Diaphragm length= 500µm, dielectric layer thickness= 0.7µm, pump chamber gap= 1.5µm with polysilicon thickness= 0.15µm.
Design and simulation of electrostatic-based micropump for lab-on-chip application_Khoo Fei Lee_E3_2011_NI