一种连接探针、其制备方法及在微电极阵列连接中的用途技术

本发明专利技术公开了一种连接探针、其制备方法及在微电极阵列连接中的用途。属于微电极阵列技术领域。本发明专利技术的连接探针包括基底以及位于所述基底上且间隔设置的阵列单元，所述阵列单元包括由下到上的金属种子层和金属镀层。本发明专利技术利用传统的MEMS工艺，创新设计，解决了高密度微电极阵列难以进行电学测试和可靠性测试，或在进行测试过程中会损伤微电极阵列的问题。利用MEMS加工制备精度高，微型化等特点，可制备用于高密度柔性微电极测试的探针，可达到无损测试效果，而且，本发明专利技术的连接探针使用可逆，测试完成后取下可重复使用。

A connection probe, its preparation method and its application in microelectrode array connection

The invention discloses a connection probe, a preparation method and its application in microelectrode array connection. It belongs to the field of microelectrode array technology. The connecting probe of the present invention includes a substrate and an array unit located on the substrate and spaced apart, and the array unit comprises a metal seed layer and a metal coating from the lower to the upper. The invention uses the traditional MEMS technology to innovate the design to solve the problem that the microelectrode array of high density is difficult to carry out electrical test and reliability test, or to damage microelectrode array during the process of testing. With the advantages of high precision and miniaturization, MEMS can be used to prepare the probe for high density flexible microelectrode test, and can achieve the effect of nondestructive testing. Moreover, the connecting probe of the invention is reversible and reusable after the test is completed.

【技术实现步骤摘要】
一种连接探针、其制备方法及在微电极阵列连接中的用途
本专利技术属于微电极阵列技术、微机电系统和植入式神经接口
，涉及一种连接探针、其制备方法及在微电极阵列连接中的用途，尤其涉及一种连接探针、其制备方法及在植入式柔性神经刺激电极连接中的用途。
技术介绍
通常柔性微电极阵列由刺激点、导线、及焊盘组成，制备加工完成的柔性微电极阵列需要进行电镀或电气测试，使得柔性微电极阵列必须与外部电气设备建立连接，比如电镀时候需要连接电化学工作站，电气测试需要连接测试电路。为了将柔性微电极阵列与外部电气设备建立连接，一般采用的方法是将电极通过焊盘焊接于PCB，再通过PCB转接于测试电路或电化学工作站。但是，当把电极焊接PCB后，这是一个不可逆过程，电极取下来的时候会遭到严重损坏，不利电极进行下步的封装，焊接等产品过程。另一方面，随着电极通道的增加，电极焊盘密度的增加，焊盘间距减小，PCB板的制备精度已远远达不到要求。植入式微电极阵列作为植入式器件与人体的接口，起到与人体通讯的作用，它能产生电信号作用到人体，或接受人体产生的生物信号。该种植入式微电极阵列的一端连接到器件有源端，另一端一边与人体组织接触。目前，这种植入式微电极阵列已经被应用在人造视网膜、人造耳蜗、神脑刺激器、脊髓刺激器等植入式器件。植入式微电极阵列作为器件与人体组织的接口，首先，其需要具有长期生物兼容性及稳定性；其次，则要保证微电极阵列具有优异的电学及机械性能。其中，电学性能需要保证植入式微电极阵列所有通道的导通率，以及每一条通道自身阻抗及电极与人体组织的界面阻抗；机械性能则是指在进行植入手术时或在长期植入人体的过程中不会因为机械损伤影响植入式微电极阵列的电学性能，要保证在长期的植入人体的过程中不会发生微电极阵列的机械损伤或老化损伤，从而影响微电极阵列在人体中的正常功能。人造视网膜作为最复杂的一类植入式器件，其对微电极阵列的要求也更高。人造视网膜中的微电极阵列一端通过封装体连接到刺激IC，另一端贴合在视网膜上，该微电极阵列作为一个传输载体将刺激IC产生的刺激信号作用到视网膜，使盲人患者产生光幻视。若想让盲人患者产生高分辨率的光幻视，则需要微电极阵列具有多的通道数，这样在视网膜区域内排布高密度的刺激电极阵列，产生的刺激信号能使患者得到高分辨率的光幻视图像。而人体视网膜的有效刺激面积约为5*5mm2，根据研究表明，当微电极阵列的刺激电极数目达到1000个以上时，刺激信号产生的光幻视将能使患者进行简单的人脸识别及阅读，电极数量降低，则产生的光幻视质量也越低，目前唯一的一款商用产品ArgusII的电极数目只有60个，只能使患者产生光感，并不能很好的分清观察到的图像的轮廓，因此人造视网膜微电极阵列中的刺激电极数量要尽可能的多。但在5*5mm2的有效视网膜面积内，排布几百甚至上千个刺激电极点，再将这些刺激电极点通过连线连接到电极阵列与刺激IC相连的另一端，还是存在很大的难度的。因为随着刺激电极数目的增加，刺激电极及连线的尺寸都将减小，这大大增加了制备难度，且制备好的微电极阵列有可能不具有完好的电学性能。这就需要我们通过测试微电极阵列中每一条通道的阻抗，首先验证微电极阵列所有通道的导通率，在保证导通率的情况下，在通过电化学的方法去测试刺激电极的界面阻抗，最后通过电化学电镀的方法对刺激电极表面进行修饰，使刺激电极界面阻抗降低到一个合适的值。测试植入式微电极阵列导通率及对微电极阵列进行电镀目前比较困难，因为微电极阵列的刺激端的电极尺寸较小，另一端需与IC相连的焊盘区域待焊接焊点的尺寸也很小，一般当电极阵列中电极数目达到上百个时，每个电极点的尺寸在几百微米左右，每条电连接通道宽度在10微米左右，当电极点的数目达到1000时，每个电极点的尺寸才几十微米，每条电连接通道的宽度只有几个微米，因此很难对所有的通道都进行无损高效的测试。现有技术采用的导通率测试方法通常为：首先，通过MEMS工艺在硅衬底上制备所需的植入式柔性微电极阵列；然后，将微电极阵列从硅衬底上揭下；再将微电极阵列与刺激IC相连的一端焊接到特定测试PCB上，该PCB一端做出与微电极阵列焊接端相对应的金属焊盘，方便将微电极阵列与PCB焊接，另一端设计为可以插排针的结构，PCB上的每一个排针与一个焊接点相连，对应一个刺激电极。这样当微电极阵列与PCB焊接好后，就可以通过PCB上的排针对微电极阵列的刺激电极点进行界面阻抗测试，并进行电镀。通过记录各个刺激电极点界面阻抗的值就能分辨出改通道是否导通，进而确定该微电极阵列的导通率。但是，用这种办法对微电极阵列进行导通率测试及电镀，只能对电极数量不多的微电极阵列进行，因为一般PCB的最小线条宽度为3mil，约76微米，这样PCB与微电极阵列焊接的另一端就只能做很少的焊点，因此这种方法不能对高密度的微电极阵列进行测试。另外，一般讲微电极阵列与PCB焊接都是采用金丝球焊，这样焊接之后就很难再将微电极阵列从PCB上取下来，属于有损的焊接方式。另一种可对高密度微电极阵列进行电学性能测试，或在可靠性测试前后进行电学性能测试的方法为使用工业探针卡。探针卡为一种测试接口，将探针卡上的探针直接与微电极阵列的焊盘位置一一对应接触，将测试信号通过探针卡传输到微电极阵列上，对微电极阵列的电学性能进行测试。但是，这种探针卡一般需定制，且当作用在高密度微电极阵列上时，探针卡的尺寸将变得很小，这大大增加了制作难度及成本，价格非常昂贵，且这种探针卡的探针一般为硬质材料制成，当用其对柔性高密度微电极阵列进行测试时，有可能或损伤微电极阵列的焊接端，影响微电极阵列的性能及寿命。因此，需要开发一种能低成本、无损测试高密度微电极阵列的导通率，并进行电镀的方法。这样能方便地对微电极阵列的所有通道进行测试，既能测试微电极阵列的电学性能，又能对可靠性测试前后电学性能进行对比，评估微电极阵列的可靠性并进行改进。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种连接探针、其制备方法及在微电极阵列连接中的用途，尤其在于提供一种连接探针、其制备方法及在植入式柔性神经刺激电极连接中的用途。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种连接探针，所述连接探针包括基底以及位于所述基底上间隔设置的阵列单元，所述阵列单元包括由下到上的金属种子层和金属镀层。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。优选地，所述阵列单元的间隔区域具有光刻胶层，所述光刻胶层优选为AZ4620光刻胶层。优选地，所述光刻胶层的厚度小于所述阵列单元的厚度。更优选地，所述连接探针由基底、位于所述基底上且间隔设置的阵列单元、以及位于所述阵列单元间隔区域的光刻胶层构成，所述阵列单元为由下到上的金属种子层和金属镀层，所述光刻胶层的厚度小于所述阵列单元的厚度。作为本专利技术所述连接探针的优选技术方案，所述阵列单元上设置有连接柱，通过引入连接柱作为定位微柱，可以用于插入带中间孔洞的焊盘，实现微电极阵列(例如柔性电极)的焊盘与探针的精确定位，便于后续的测试。优选地，所述连接柱为绝缘柱，优选为光刻胶柱。优选地，所述连接柱的直径为50μm～150μm，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接探针，其特征在于，所述连接探针包括基底以及位于所述基底上且间隔设置的阵列单元，所述阵列单元包括由下到上的金属种子层和金属镀层。

【技术特征摘要】
1.一种连接探针，其特征在于，所述连接探针包括基底以及位于所述基底上且间隔设置的阵列单元，所述阵列单元包括由下到上的金属种子层和金属镀层。2.根据权利要求1所述的连接探针，其特征在于，所述阵列单元的间隔区域具有光刻胶层，所述光刻胶层优选为AZ4620光刻胶层；优选地，所述光刻胶层的厚度小于所述阵列单元的厚度。3.根据权利要求1或2所述的连接探针，其特征在于，所述连接探针由基底、位于所述基底上且间隔设置的阵列单元、以及位于所述阵列单元间隔区域的光刻胶层构成，所述阵列单元为由下到上的金属种子层和金属镀层，所述光刻胶层的厚度小于所述阵列单元的厚度；优选地，所述阵列单元上设置有连接柱；优选地，所述连接柱为绝缘柱，优选为光刻胶柱，进一步优选为SU-8光刻胶柱；优选地，所述连接柱的直径为50μm～150μm；优选地，所述连接柱的厚度为20μm～120μm，优选为80μm；优选地，所述连接柱的个数为至少两个，且成阵列状。4.根据权利要求1-3任一项所述的连接探针，其特征在于，所述基底包括硅片、氧化硅片或玻璃片中的任意一种；优选地，所述金属种子层为：由下到上的第一金属种子层和第二金属种子层构成的复合层；优选地，所述第一种子层为Cr层或Ti层中的任意一种或两种的组合，优选为Cr层；优选地，所述第一金属种子层的厚度为10nm～30nm，优选为20nm；优选地，所述第二金属种子层为Au层、Cu层或Pt层中的任意一种或至少两种的组合，优选为Au层；优选地，所述第二金属种子层的厚度为60nm～150nm，优选为100nm；优选地，所述金属镀层的材质为Cu、Au或Pt中的任意一种；优选地，所述金属镀层的厚度为7μm～8μm。5.如权利要求1-4任一项所述的连接探针的制备方法，其特征在于，所述方法包括：先在基底上形成间隔排列的金属种子层，再在金属种子层上形成金属镀层，所述金属种子层和金属镀层构成阵列单元，从而形成间隔设置的阵列单元，得到连接探针；优选地，所述连接探针的制备方法为微机电制造工艺MEMS。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)在基底上旋涂光刻胶，加热固化，然后利用掩膜进行曝光显影，再在整个基底区域形成金属种子层，剥离光刻胶，从而在基底上形成间隔排列的金属种子层；(2)在整个基底区域旋涂光刻胶，然后曝光显影暴露金属种子层，以光刻胶为掩膜，在金属种子层上形成金属镀层，所述金属种子层和金属镀层共同形成间隔设置的阵列单元；(3)刻蚀光刻胶，得到连接探针；优选地，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙滨，吴天准，夏凯，付博文，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44