一種視覺假體柔性神經微電極焊盤的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物醫學工程技術領域的微電極制備方法，具體地，涉及一種聚對二甲苯和聚酰亞胺結合的視覺假體柔性神經微電極焊盤的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著生物醫學技術、仿生技術、電子技術等學科的進步和交叉，通過神經假體修復視覺神經功能，恢復盲人視覺成為可能。植入式柔性神經微電極直接和組織內細胞作用，襯底材料需要有良好的生物相容性、耐腐蝕性、絕緣性、防水性、良好的柔韌性、彈性和應力，目前最常用于視網膜假體制作柔性神經微電極的有機聚合物材料有聚酰亞胺(Polyimide)、聚對二甲苯(Parylene)、聚二甲基娃氧燒(PDMS)等。目前現有文獻報道的視覺假體柔性神經微電極大多數采用抗拉伸力學性能突出、耐熱性能優異(玻璃化溫度高達360?410°C )的聚酰亞胺作為整個電極的襯底材料。相對于聚酰亞胺和PDMS，聚對二甲苯的優勢為:無氣孔的保形性，相對更低的滲水性，具有美國藥典(USP)VI級和眼球內的生物相容性，且完全透明，便于手術植入時觀察，但其耐熱性較差(玻璃化溫度僅160°C )。
[0003]Sui Xiaohong e t a 1.在 “Evaluat1n of a MEMS-based dualmetal-layer thin—fiIm microelectrode array for suprachoroidal electricalstimulat1n，，Neural Systems and Rehabilitat1n Engineering，IEEE Transact1nson? 21 (4) ,524-531 (2013)中，描述了一種使用光敏型聚酰亞胺作為基底材料的60通道脈絡膜上腔微電極陣列，采用雙層電極工藝制作，電極材料為鈦/鉑(Ti/Pt)，底層，中間層和頂層聚酰亞胺厚度分別為10微米，5微米和5微米，整個電極完全使用聚酰亞胺制造，雖然保證了在焊盤和漆包線焊接過程中短時間高溫作用不會對電極造成損傷，但這種材料卻并不完全透明，對于手術過程和術后觀察都會造成一定不便，且在防潮、機械性能等方面均存在一定局限。
[0004]Damien C.Rodger et al.在“Flexible parylene-based multielectrode arraytechnology for high-density neural stimulat1n and recording，，Sensors andActuators B: chemical，13 (2)，449-460 (2008)中，描述了一種基于聚對二甲苯(ParyleneC)絕緣封裝的用于視覺假體刺激的柔性微電極陣列，電極材料為鈦/鉑(Ti/Pt)，設計了單金屬層和雙金屬層兩種電極，兩種電極底層和頂層的聚對二甲苯厚度分別為8微米和7微米，雙金屬層電極中間的一層聚對二甲苯厚度為I微米。文中證明了 Parylene C具有較低的滲透性和良好的生物相容性，同時也提到了 Parylene C的耐熱性較差。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種結合兩種性能優異的聚合物材料--聚對二甲苯(Parylene C)和聚酰亞胺(Polyimide)的優勢，用于制作視覺假體柔性神經微電極的焊盤部分的制備方法，而電極位點和引線部分只使用聚對二甲苯封裝，該方法既保證了整個電極的透明性、低滲透性和良好的生物相容性，也保證了焊盤在焊接過程中不會因為高溫損傷電極。
[0006]為實現以上目的，本發明提供一種視覺假體柔性神經微電極焊盤的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0007]第一步、在基底上沉積一層聚對二甲苯薄膜；
[0008]第二步、利用濺射、光刻和離子束刻蝕工藝形成圖形化的導電金屬薄層，旋涂光刻膠并露出所有焊點孔，通過反應離子刻蝕刻蝕掉焊點孔下方的聚對二甲苯薄膜；
[0009]第三步、在焊盤端每一個環形金屬焊點上利用光刻形成內徑和外徑分別大于焊點孔內徑和外徑的環形聚酰亞胺，并露出環形金屬焊點孔周圍的局部金屬區域；
[0010]第四步、在環形聚酰亞胺上方利用濺射、光刻和離子束刻蝕工藝形成和環形聚酰亞胺同樣形狀的金屬薄層；
[0011]第五步、通過電鍍金屬工藝實現環形聚酰亞胺上方環形金屬薄層和環形金屬焊點的連接；
[0012]第六步、沉積一層聚對二甲苯薄膜用來封裝，通過反應離子刻蝕暴露出環形金屬導電窗口，再從基底上釋放包括焊盤在內的整個電極。
[0013]優選地，第一步中，所述的基底為硅片、玻璃片、石英片或金屬及合金薄片中的任一種，采用不同的基底最后釋放電極時使用相對應的釋放方式。
[0014]優選地，第一步中，所述的聚對二甲苯薄膜的厚度為5?20微米，作為絕緣層；聚對二甲苯薄膜的厚度根據電極實際需要確定。
[0015]更優選地，所述的聚對二甲苯薄膜采用化學氣相沉積，從而有利于形成尺寸均一、性質穩定的聚對二甲苯薄膜。
[0016]優選地，第二步中，所述的金屬薄層為電極導電通路層，材料選用金、鉑、鉑銥合金、氧化鈦、氧化銥、銦錫氧化物；金屬薄層厚度為100?300納米。
[0017]優選地，第二步中，所述的反應離子刻蝕的功率和刻蝕時間根據下層聚對二甲苯薄膜厚度確定，需要完全刻蝕穿透聚對二甲苯薄薄膜，以便于焊接。
[0018]優選地，第三步中，所述的環形聚酰亞胺光刻采用光敏型光刻膠，厚度為2?10微米，以保證焊接時耐熱，對聚對二甲苯電極起到保護作用。
[0019]優選地，第四步中，所述的金屬薄層厚度為100?300納米，所述金屬薄層覆蓋在聚酰亞胺上面為下一步電鍍做準備。
[0020]優選地，第五步中，所述的電鍍金屬前，先沉積一層鈦和一層金作為短路層，厚度為30?50納米；再旋涂、光刻一層光敏型聚酰亞胺作為模板層，厚度為10?30微米。
[0021]更優選地，所述電鍍金屬的鍍層厚度為2?10微米，以保證焊接時焊孔內較大的金屬接觸面積，實現更牢靠的焊接。
[0022]優選地，第六步中，所述的聚對二甲苯薄膜的厚度為5?20微米，作為聚合物絕緣層。
[0023]優選地，第六步中，所述的環形金屬導電窗口為和焊點孔同心的圓形。
[0024]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0025]本發明發揮了聚對二甲苯和聚酰亞胺這兩種生物相容性較好的聚合物材料各自優勢，整體上使用了高透明性、低滲透性好的聚對二甲苯封裝的同時，發揮聚酰亞胺耐熱的特性，有效改進了電極焊盤部分，保證了焊盤在焊接過程中不會因為高溫而損傷到電極，而且本發明所述制備方法可以延伸到其他如人工耳蝸等類型神經微電極中使用。
【附圖說明】
[0026]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0027]圖1中(a)-(f)為本發明一實施例的視覺假體柔性神經微電極單個焊點制備工藝流程圖；
[0028]圖2中(a)-(f)為本發明一實施例的視覺假體柔性神經微電極整體焊盤制備工藝三維流程圖；
[0029]圖3為本發明一實施例的單個焊點環形聚酰亞胺局部放大圖，其中:(a)為軸測圖，(b)為俯視圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0031]實施例1
[0032]如圖1中(a)-(f)所示，本實施例提供一種聚對二甲苯和聚酰亞胺結合的視覺假體柔性神經微電極焊盤的制備方法，按以下步驟進行制備:
[0033]1.如圖1中(a)所示，在娃襯底上沉積一層聚對二甲苯(Parylene C)薄膜5?20微米;
[0034]2.如圖1中(b)所示，在第一步沉積的聚對二甲苯薄膜上，利用濺射、光刻和離子束刻蝕工藝形成圖形化的金屬薄膜層，金屬薄膜層的材料為金(Au)，厚度為100?300納米；為保證惰性金屬金和底層聚對二甲苯良好粘附，需要先沉積一層活性金屬鉻(Cr)作為種子層，厚度為10?30納米；旋涂光刻膠并露出25個焊點孔，通過反應離子刻蝕(RIE)刻蝕掉所有焊點孔下方的聚