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摘要
 前言
 結論


本文介紹了高品質因子的三維堆疊微機電電
感器，使用無線電力傳輸系統的聚醯亞胺基
板。

三維雙層堆疊結構的設計，實現了聚醯亞胺
的設計特徵和自平坦化。三維微電極陣列的
植入，可驅動神經假體已被證實成功。

三維堆疊微機電感應器的設計，很有希望用
於植入式醫療設備的電力提供應用。

無線電力傳輸系統的各種應用已被證明。例
如：電動車的充電，電動工具，消費電子，
攜帶式電子設備，甚至微型感測器。

在醫療系統中植入微機電接收線圈，在醫學
上是一個令人興奮的發展，如藥物遞送系統，
無線壓力感測器，神經刺激器，微內視鏡和
視網膜植入。

無線電力傳輸系統成功的應用在植入式藥物
遞送的電力提供，具有顯著的治療效果。

無線電力傳輸系統也被用於人體內的監測膀
胱壓力感應器的電力提供。

利用微機電線圈來提供植入式人工視網膜的
電力提供。

與傳統電池相比，無線電力傳輸系統有更長
的使用壽命和更好的生物相容性，這對於植
入式醫療系統的顯著效益。因為這些設備可
避免需要持續的外科手術來更換電池。

可植入裝置的無線電力傳輸系統仍在進行研
究中，因為有轉換效率低和有限傳輸距離的
關係。

在這種無線電力傳輸系統中，微機電接收線
圈有體積小和良好的生物相容性，但是因為
低品質因子，現有感應器的設計導致了較低
的傳輸效率。

緊湊型電池游離神經刺激器，該設備的總體
積可以小到50倍，然而，有效傳輸距離卻被
限制在僅為1毫米，這是不夠大多數的植入應
用。

由於低性能的微機電接收器，最長的傳輸距
離僅為4毫米。因此，為了實現高動力傳遞效
率以及小的系統體積和良好的生物相容性，
高品質因子是微機電線圈所需要的。

解決方案是一個微機電線圈集成軟磁芯，由
於軟磁體的高磁導率可因此產生更多的磁通
量，來增強電感和感應器的品質因子，使用
高導磁合金的納米粒子導致電感增加超過100
％，此組合品質因子大約為20，用鈷-鋯-氧
的多層薄膜磁材料所纏繞的平面銅繞組，以
增強所述感應器的性能。運用層疊的軟磁芯，
不僅提高感應器的性能，並且減少在核心外
的磁損耗。

但磁介質的綜合製造方法仍在研究中。

三維結構可以進一步提高感應器的效能，單
層線圈雖然有幾個優點,例如：結構簡單、易
於製造；但是低電感跟品質因素是顯著的缺
點，這會大大限制WPT系統的效率和傳輸距離
的問題。
一個三維堆疊雙層PI為基礎的高Q 微機電電
感Ni80Fe20軟磁芯一直成功地設計，製造和
測試。
 為了提高電感器的性能，一個三維堆疊結構
使用聚醯亞胺作為絕緣層發達。至實現多層
膜，平坦化基於此三維微機電電感器作為接
收器和螺線管電感器作為發射線圈，感應加
上WPT的系統構建和測試。


在我們的系統中，微機電電感器可以接收超
過0.1毫瓦功率，直到距離增加超過2厘米，
這足以用於許多生物植入設備。

作為示範，在使用本系統時，無線能量轉移
成功點亮四大商業LED二極管。

在共振1.6 MHz的峰值頻率峰值輸出開路電壓
可與最大功率傳輸達到5.2 V11.74 ％的效率，
並且最大輸出功率35.5毫瓦。該系統的匹配
阻抗是30。

研究發現，輸出功率將下降顯著隨著距離增
加，由於對的電磁場的衰減。

另外在WPT系統已成功驅動的三維微電極陣列
具有30μA的電流在長達3.5厘米的傳輸距離，
表示用於供電這種電感的有前途的未來生物
植入的醫療設備。