实现微电极阵列与ＰＣＢ电路柔性连接的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现微电极阵列与ＰＣＢ电路柔性连接的方法，该方法包括：制作ＰＣＢ接口板；将弹簧针插座焊接在该ＰＣＢ接口板上，并将弹簧针针体插在插座上构成弹性针床；将弹簧针针体的头部对准微电极阵列接口电极，通过紧固螺丝压缩弹簧针，将弹簧针针体的头部与电极形成接触连接；将弹簧针插座端的引线与电生理信号放大器和刺激器进行连接，引线端与中心部分微电极一一对应，实现微电极阵列和外围电路的电气连接。本发明专利技术缩短了微电极阵列接口板的制作周期，节约了制作成本，针床与电极接触良好而不磨损电极表面金属层，电极的导电性能不受影响，延长了微电极阵列寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及细胞电生理传感器一微电极阵列，适用于各种硅、二氧化 硅基底的大尺寸电极阵列，尤其涉及一种通过弹性针床实现微电极阵列与 印刷电路板(PCB)电路柔性连接的方法。
技术介绍
微电极阵列是一种微电子技术与生物传感技术结合的产物，是目前研 究认知科学、药物筛选和DNA序列分析的最新工具之一。它可以长时间 离体记录细胞在不同时期外直接相邻的局部电位变化，以获得感兴趣的信 息；可以同时刺激和记录多个位点，又保持了对单细胞的准确关注；而且， 该方法还是非侵入式的，因此不会损伤细胞，结合光学记录方法，可以实 现光电联合检测。微电极阵列由许多体积与细胞大小接近(10 100(im)的镶嵌在硅基物 质上的平面微电极以阵列方式构成。微电极的主要制作材料包括铂、金、 钛氮化物和铟锡氧化物等，通过金或透明的铟锡氧化物制成的导线将中心 微电极和外部的大尺寸接口电极(1.5 3mm)相接，负责将细胞电生理信 号传送到外部的放大器，或将外部电刺激传送到细胞，见附图l。由于微电极阵列所采集的信号是微伏级的微弱信号，保持电极阵列和 外部PCB电路良好的电气连接至关重要。微电极阵列的基材通常是透明 石英玻璃或硅，接口电极分布在基板周边，使用普通焊接等方法难以保证 所有焊点在同一平面上，因而不能保证电极阵列和外部PCB电路良好连 接。另外，微电极接口电极一般是通过溅射方法将厚度大约为0.3 0.5微 米的金属层沉积在基板上，而普通焊接的焊点一般为锥形，通过施加一定 的压力使焊接点和电极导通，必然会对电极造成磨损，经过一段时间后电 极导电性能下降。丝球焊可以将引线一端键合在器件的金属层上，另一端3键合到PCB板的焊盘上，实现器件与外围电路的电气连接，丝球焊广泛 采用金引线，金丝球焊的成本高，工艺复杂，金线容易断裂，稳定性难以 保证，不方便操作者反复使用。目前市场上已有的微电极阵列接口大多采用专用夹具，由于采用非标 器件，制作工艺要求较高，价格昂贵，另外夹紧时对电极也有磨损。
技术实现思路
(一) 要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种实现微电极阵列与PCB 电路柔性连接的方法，以节约制作成本，使电极阵列与PCB电路接触良 好，延长微电极阵列的使用寿命。(二) 技术方案为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案.-一种实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方法，该方法包括制作PCB接口板；将弹簧针插座焊接在该PCB接口板上，并将弹簧针针体插在插座上 构成弹性针床；将弹簧针针体的头部对准微电极阵列接口电极，通过紧固螺丝压縮弹 簧针，将弹簧针针体的头部与电极形成接触连接；将弹簧针插座端的引线与电生理信号放大器和刺激器进行连接，引线 端与中心部分微电极一一对应，实现微电极阵列和外围电路的电气连接。上述方案中，所述制作PCB接口板的步骤包括根据微电极阵列中电极的尺寸、间隙和排列，制作与电极相匹配的 PCB接口板，该接口板的焊盘与电极一一对应。上述方案中，所述将弹簧针针体插在插座上构成弹性针床的步骤中， 弹簧针针体与PCB板保持垂直。上述方案中，所述将弹簧针针体的头部与电极形成接触连接的步骤 中，弹簧针针体的头部不损伤电极表面金属层。上述方案中，所述弹簧针包括插座和针体两个部分。4上述方案中，所述弹簧针针体的头部采用平头型，以不损伤电极表面金属层。(三)有益效果本专利技术縮短了微电极阵列接口板的制作周期，节约了制作成本，关键 是针床与电极接触良好而不磨损电极表面金属层，电极的导电性能不受影 响，延长了微电极阵列寿命。本专利技术亦适用于其他硅、二氧化硅基底的大尺寸电极接口，是一种柔 性接口方法。附图说明图1是微电极阵列的结构示意图2是本专利技术提供的实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方法流 程图3是根据微电极阵列制作的PCB接口板的结构示意图； 图4是使用的弹簧针的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图2所示，图2是本专利技术提供的实现微电极阵列与PCB电路柔性 连接的方法流程图，该方法包括以下步骤步骤201:制作PCB接口板；本步骤中，是根据微电极阵列中电极的尺寸、间隙和排列，制作与电极相匹配的PCB接口板，该接口板的焊盘与电极一一对应。步骤202:将弹簧针插座焊接在该PCB接口板上，并将弹簧针针体插在插座上构成弹性针床，使弹簧针针体与PCB板保持垂直；步骤203:将弹簧针针体的头部对准微电极阵列接口电极，通过紧固螺丝压缩弹簧针，将弹簧针针体的头部与电极形成接触连接，同时弹簧针针体的头部不损伤电极表面金属层；5步骤204:将弹簧针插座端的引线与电生理信号放大器和剌激器进行 连接，引线端与中心部分微电极一一对应，实现微电极阵列和外围电路的 电气连接。上述弹簧针包括插座和针体两个部分，弹簧针针体的头部采用平头 型，以不损伤电极表面金属层。由于微电极阵列接口电极尺寸较大， 一般为毫米级，本专利技术通过弹性 针床使微电极阵列与PCB电路连接。本专利技术针对微电极阵列上电极的位置，加工PCB接口板，PCB接口板上每个焊盘与电极一一对应，见图3， 焊上插座后插上带有弹性的直立式接触探针阵列，也就构成通常所说的针 床，通过施加一定压方实现电极与探针相接。弹簧针型号为深圳中探电子 公司的CCPE002型(1.5mm*8.0mm)，见图4，包括针体和插座两部分， 为不损伤电极，针头为平头型，插座端引线连接电生理信号放大器和刺激 器，完成微电极阵列和外围电路的电气连接。针床与电极接触良好而不磨 损电极表面金属层，电极的导电性能不受影响。本专利技术提供的实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方法，具体包 括以下步骤步骤一根据微电极阵列接口电极尺寸、间隙和排列制作与之匹配的PCB接口板，所有焊盘与接口电极一一对应。步骤二将弹簧针插座焊接在PCB接口板上，插上弹簧针构成针床，所有弹簧针与PCB板保持垂直。步骤三将弹簧针针头部分对准微电极阵列接口电极，通过上紧螺丝使弹簧针压縮2 3mm，与电极形成良好连接，同时不磨损电极表面金属层。步骤四将插座端引线连接电生理信号放大器和刺激器，引线端与中心部分微电极一一对应，完成微电极阵列和外围电路的电气连接。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而 已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现微电极阵列与ＰＣＢ电路柔性连接的方法，其特征在于，该方法包括：　　　　制作ＰＣＢ接口板；　　　　将弹簧针插座焊接在该ＰＣＢ接口板上，并将弹簧针针体插在插座上构成弹性针床；　　　　将弹簧针针体的头部对准微电极阵列接口电极，通过紧固螺丝压缩弹簧针，将弹簧针针体的头部与电极形成接触连接；　　　　将弹簧针插座端的引线与电生理信号放大器和刺激器进行连接，引线端与中心部分微电极一一对应，实现微电极阵列和外围电路的电气连接。

【技术特征摘要】
1、一种实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方法，其特征在于，该方法包括制作PCB接口板；将弹簧针插座焊接在该PCB接口板上，并将弹簧针针体插在插座上构成弹性针床；将弹簧针针体的头部对准微电极阵列接口电极，通过紧固螺丝压缩弹簧针，将弹簧针针体的头部与电极形成接触连接；将弹簧针插座端的引线与电生理信号放大器和刺激器进行连接，引线端与中心部分微电极一一对应，实现微电极阵列和外围电路的电气连接。2、 根据权利要求1所述的实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方 法，其特征在于，所述制作PCB接口板的步骤包括根据微电极阵列中电极的尺寸、间隙和排列，制作与电极相匹配的PCB接口板，该接口板的焊盘与电极一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海峰，陈弘达，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]