一种视觉假体柔性神经微电极焊盘的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物医学工程技术领域的微电极制备方法，具体地，涉及一种聚对二甲苯和聚酰亚胺结合的视觉假体柔性神经微电极焊盘的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着生物医学技术、仿生技术、电子技术等学科的进步和交叉，通过神经假体修复视觉神经功能，恢复盲人视觉成为可能。植入式柔性神经微电极直接和组织内细胞作用，衬底材料需要有良好的生物相容性、耐腐蚀性、绝缘性、防水性、良好的柔韧性、弹性和应力，目前最常用于视网膜假体制作柔性神经微电极的有机聚合物材料有聚酰亚胺(Polyimide)、聚对二甲苯(Parylene)、聚二甲基娃氧烧(PDMS)等。目前现有文献报道的视觉假体柔性神经微电极大多数采用抗拉伸力学性能突出、耐热性能优异(玻璃化温度高达360?410°C )的聚酰亚胺作为整个电极的衬底材料。相对于聚酰亚胺和PDMS，聚对二甲苯的优势为:无气孔的保形性，相对更低的渗水性，具有美国药典(USP)VI级和眼球内的生物相容性，且完全透明，便于手术植入时观察，但其耐热性较差(玻璃化温度仅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，描述了一种使用光敏型聚酰亚胺作为基底材料的60通道脉络膜上腔微电极阵列，采用双层电极工艺制作，电极材料为钛/铂(Ti/Pt)，底层，中间层和顶层聚酰亚胺厚度分别为10微米，5微米和5微米，整个电极完全使用聚酰亚胺制造，虽然保证了在焊盘和漆包线焊接过程中短时间高温作用不会对电极造成损伤，但这种材料却并不完全透明，对于手术过程和术后观察都会造成一定不便，且在防潮、机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，描述了一种基于聚对二甲苯(ParyleneC)绝缘封装的用于视觉假体刺激的柔性微电极阵列，电极材料为钛/铂(Ti/Pt)，设计了单金属层和双金属层两种电极，两种电极底层和顶层的聚对二甲苯厚度分别为8微米和7微米，双金属层电极中间的一层聚对二甲苯厚度为I微米。文中证明了 Parylene C具有较低的渗透性和良好的生物相容性，同时也提到了 Parylene C的耐热性较差。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种结合两种性能优异的聚合物材料--聚对二甲苯(Parylene C)和聚酰亚胺(Polyimide)的优势，用于制作视觉假体柔性神经微电极的焊盘部分的制备方法，而电极位点和引线部分只使用聚对二甲苯封装，该方法既保证了整个电极的透明性、低渗透性和良好的生物相容性，也保证了焊盘在焊接过程中不会因为高温损伤电极。
[0006]为实现以上目的，本发明提供一种视觉假体柔性神经微电极焊盘的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0007]第一步、在基底上沉积一层聚对二甲苯薄膜；
[0008]第二步、利用溅射、光刻和离子束刻蚀工艺形成图形化的导电金属薄层，旋涂光刻胶并露出所有焊点孔，通过反应离子刻蚀刻蚀掉焊点孔下方的聚对二甲苯薄膜；
[0009]第三步、在焊盘端每一个环形金属焊点上利用光刻形成内径和外径分别大于焊点孔内径和外径的环形聚酰亚胺，并露出环形金属焊点孔周围的局部金属区域；
[0010]第四步、在环形聚酰亚胺上方利用溅射、光刻和离子束刻蚀工艺形成和环形聚酰亚胺同样形状的金属薄层；
[0011]第五步、通过电镀金属工艺实现环形聚酰亚胺上方环形金属薄层和环形金属焊点的连接；
[0012]第六步、沉积一层聚对二甲苯薄膜用来封装，通过反应离子刻蚀暴露出环形金属导电窗口，再从基底上释放包括焊盘在内的整个电极。
[0013]优选地，第一步中，所述的基底为硅片、玻璃片、石英片或金属及合金薄片中的任一种，采用不同的基底最后释放电极时使用相对应的释放方式。
[0014]优选地，第一步中，所述的聚对二甲苯薄膜的厚度为5?20微米，作为绝缘层；聚对二甲苯薄膜的厚度根据电极实际需要确定。
[0015]更优选地，所述的聚对二甲苯薄膜采用化学气相沉积，从而有利于形成尺寸均一、性质稳定的聚对二甲苯薄膜。
[0016]优选地，第二步中，所述的金属薄层为电极导电通路层，材料选用金、铂、铂铱合金、氧化钛、氧化铱、铟锡氧化物；金属薄层厚度为100?300纳米。
[0017]优选地，第二步中，所述的反应离子刻蚀的功率和刻蚀时间根据下层聚对二甲苯薄膜厚度确定，需要完全刻蚀穿透聚对二甲苯薄薄膜，以便于焊接。
[0018]优选地，第三步中，所述的环形聚酰亚胺光刻采用光敏型光刻胶，厚度为2?10微米，以保证焊接时耐热，对聚对二甲苯电极起到保护作用。
[0019]优选地，第四步中，所述的金属薄层厚度为100?300纳米，所述金属薄层覆盖在聚酰亚胺上面为下一步电镀做准备。
[0020]优选地，第五步中，所述的电镀金属前，先沉积一层钛和一层金作为短路层，厚度为30?50纳米；再旋涂、光刻一层光敏型聚酰亚胺作为模板层，厚度为10?30微米。
[0021]更优选地，所述电镀金属的镀层厚度为2?10微米，以保证焊接时焊孔内较大的金属接触面积，实现更牢靠的焊接。
[0022]优选地，第六步中，所述的聚对二甲苯薄膜的厚度为5?20微米，作为聚合物绝缘层。
[0023]优选地，第六步中，所述的环形金属导电窗口为和焊点孔同心的圆形。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0025]本发明发挥了聚对二甲苯和聚酰亚胺这两种生物相容性较好的聚合物材料各自优势，整体上使用了高透明性、低渗透性好的聚对二甲苯封装的同时，发挥聚酰亚胺耐热的特性，有效改进了电极焊盘部分，保证了焊盘在焊接过程中不会因为高温而损伤到电极，而且本发明所述制备方法可以延伸到其他如人工耳蜗等类型神经微电极中使用。
【附图说明】
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0027]图1中(a)-(f)为本发明一实施例的视觉假体柔性神经微电极单个焊点制备工艺流程图；
[0028]图2中(a)-(f)为本发明一实施例的视觉假体柔性神经微电极整体焊盘制备工艺三维流程图；
[0029]图3为本发明一实施例的单个焊点环形聚酰亚胺局部放大图，其中:(a)为轴测图，(b)为俯视图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0031]实施例1
[0032]如图1中(a)-(f)所示，本实施例提供一种聚对二甲苯和聚酰亚胺结合的视觉假体柔性神经微电极焊盘的制备方法，按以下步骤进行制备:
[0033]1.如图1中(a)所示，在娃衬底上沉积一层聚对二甲苯(Parylene C)薄膜5?20微米;
[0034]2.如图1中(b)所示，在第一步沉积的聚对二甲苯薄膜上，利用溅射、光刻和离子束刻蚀工艺形成图形化的金属薄膜层，金属薄膜层的材料为金(Au)，厚度为100?300纳米；为保证惰性金属金和底层聚对二甲苯良好粘附，需要先沉积一层活性金属铬(Cr)作为种子层，厚度为10?30纳米；旋涂光刻胶并露出25个焊点孔，通过反应离子刻蚀(RIE)刻蚀掉所有焊点孔下方的聚