一种介电复合封装的柔性可延展神经电极及其制备方法

本发明属于神经电极，具体涉及一种介电复合封装的柔性可延展神经电极及其制备方法。

背景技术：

1、神经电极的发展为了解和探寻人类生理信息提供了新的研究方向，它不仅可以实时监测人体各项生理指标，同时还可以治疗一些中风、癫痫、抑郁症等精神系统疾病。为了获得长时间稳定地监测生理信号，需要对神经电极的封装层进行优化设计。

2、对于植入式神经电极的封装设计，不仅要求封装层能保护神经电极长期稳定工作，还应考虑封装材料与大脑皮层组织的机械性能失配、封装层对电生理信号采集保真度的影响等问题。对于封装层的研究，有机柔性封装材料例如聚酰亚胺、聚对二甲苯等，都是良好的绝缘材料，虽然具有一定的可延展性，但是相对较高的水汽渗透率(wvtr)，无法保证在生物体液环境中长时间稳定。对于无机材料诸如二氧化硅、氮化硅等，较低的wvtr展示了非常好的封装寿命。但是，无机材料的属性限制了其延展性，并且在沉积时产生的缺陷和孔洞也会加速水蒸气的扩散。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种介电复合封装的柔性可延展神经电极及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，包括：

3、步骤1：在硅片的上表面制备复合封装层，所述复合封装层包括多组叠层设置的氧化铪薄膜和交联聚甲基丙烯酸甲酯膜，所述复合封装层底层的氧化铪薄膜与所述硅片的上表面接触；

4、步骤2：在所述复合封装层顶层的交联聚甲基丙烯酸甲酯膜的上表面制备金属互连层；

5、步骤3：在所述金属互连层的上表面制备sibs膜；

6、步骤4：将样品翻转后，刻蚀掉所述硅片露出所述复合封装层；

7、步骤5：对露出的所述复合封装层刻蚀形成金属焊盘区域，金属焊盘区域刻蚀完成后，按照电极轮廓对样品进行切割，得到柔性可延展神经电极。

8、本发明还提供了一种介电复合封装的柔性可延展神经电极，如上述任一项实施例所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法制备得到，包括：自下而上设置的sibs衬底层、蛇纹石结构的金属互连层和复合封装层，其中，

9、所述金属互连层位于所述sibs衬底层的内部；

10、所述复合封装层位于所述sibs衬底层和所述金属互连层上；

11、所述复合封装层包括多组叠层设置的氧化铪薄膜和交联聚甲基丙烯酸甲酯膜；

12、所述复合封装层上刻蚀有凹槽露出所述金属互连层形成金属焊盘区域。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

14、1.本发明的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，采用ald(原子层淀积)工艺和旋涂工艺，制备高介电常数介质hfo2和c-pmma(交联聚甲基丙烯酸甲酯膜)循环叠层结构作为复合封装层，利用有机聚合物填充无机层中的缺陷和孔洞，使电极出现弯曲形变时也能维持优异的封装特性，而且可以提升整个封装结构的机械性能，适合于共形贴附面临较大形变的生物器官或组织；

15、2.本发明的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，制备的复合封装层具有高介电常数，其中hfo2的介电常数在15左右，c-pmma的介电常数在4左右，二者复合的结构可用作电容耦合层，实现更好性能的生物电信号采集；

16、3.本发明的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，制备sibs膜作为衬底层，通过与金属互连层结合，使得整个电极具有一定的拉伸性，同时sibs材料具有良好的生物相容性和一定的抗水解能力，适用于长期的生物体液环境。

17、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

技术特征：

1.一种介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述氧化铪薄膜的厚度为30～60nm。

4.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述交联聚甲基丙烯酸甲酯膜的厚度为100～300nm。

5.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述金属互连层为蛇纹石结构，所述金属互连层的厚度为100～300nm。

6.根据权利要求5所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：

7.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3包括：

8.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述sibs膜的厚度为25～50μm。

9.根据权利要求1所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法，其特征在于，所述步骤5包括：

10.一种介电复合封装的柔性可延展神经电极，其特征在于，如权利要求1-9任一项所述的介电复合封装的柔性可延展神经电极的制备方法制备得到，包括：自下而上设置的sibs衬底层、蛇纹石结构的金属互连层和复合封装层，其中，

技术总结
本发明涉及一种介电复合封装的柔性可延展神经电极及其制备方法，制备方法包括：在硅片的上表面制备复合封装层，复合封装层包括多组叠层设置的氧化铪薄膜和交联聚甲基丙烯酸甲酯膜，复合封装层底层的氧化铪薄膜与硅片的上表面接触；在复合封装层顶层的交联聚甲基丙烯酸甲酯膜的上表面制备金属互连层；在金属互连层的上表面制备SIBS膜；将样品翻转后，刻蚀掉硅片露出复合封装层；对露出的复合封装层刻蚀形成金属焊盘区域，最后，按照电极轮廓对样品进行切割，得到柔性可延展神经电极。本发明制备高介电常数介质HfO<subgt;2</subgt;和C‑PMMA循环叠层结构作为复合封装层，利用有机聚合物填充无机层中的缺陷和孔洞，使电极出现弯曲形变时也能维持优异的封装特性以及采集性能。

技术研发人员：刘琛,张玉明,张浩楠,吕红亮
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8