一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的制作方法

1.本实用新型涉及脑机接口技术领域，尤其涉及一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块。


背景技术：

2.脑机接口，有时也称作大脑端口(direct neural interface)或者脑机融合感知(brain-machine interface)，它是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备之间建立的直接连接通路。
3.传统脑机接口模块的控制芯片和电极芯片并排放置在模组里，通过电路板或引线互联。这种结构的脑机接口模块体积较大，不便于集成在可穿戴设备中，且控制芯片和电极芯片之间的互连引线较长，信号传输速率慢、可靠性差。


技术实现要素：

4.基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块，减小脑机接口模块的体积，提升信号传输速率和脑机接口模块的可靠性。
5.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块，包括：
7.电路板，电路板被配置为能连接外部设备；
8.控制芯片，控制芯片的底面与电路板固定连接，控制芯片的顶面与倒装芯片焊接；
9.控制芯片的周向设有凹向电路板的台阶面，台阶面上设有第一焊盘，第一焊盘通过引线与电路板电连接；
10.倒装芯片的一端设有电极，电极用于连接脑神经元。
11.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，控制芯片的顶面设有锡球，倒装芯片靠近控制芯片的一端设有第二焊盘，锡球和第二焊盘焊接。
12.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，控制芯片的顶面设有多个锡球，倒装芯片靠近控制芯片的一端设有多个第二焊盘，多个锡球和多个第二焊盘通过热压焊一一对应焊接。
13.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，锡球和第二焊盘之间设有热压焊保护胶膜。
14.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，台阶面距离控制芯片的顶面至少50微米。
15.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，引线通过引线键合的方式焊接在第一焊盘上。
16.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，引线的最高位置不超过控制芯片的顶面。
17.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，引线的周围
设有保护胶，保护胶完全包裹住引线，将电路板、引线和控制芯片封装为固定结构。
18.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，保护胶的最高点不超过控制芯片的顶面。
19.作为一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的可选方案，控制芯片的底面通过芯片胶粘接至电路板。
20.本实用新型的有益效果为：
21.本实用新型提供了一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块，包括：电路板、控制芯片和倒装芯片。电路板被配置为能连接外部设备。控制芯片的底面与电路板固定连接，控制芯片的顶面与倒装芯片焊接，将现有技术中脑机接口模块内芯片并排设置的方式改为倒装设置，压缩了脑机接口模块的体积，并且减小了芯片间的阻抗，提高了信号传输速率和可靠性。控制芯片的周向设有凹向电路板的台阶面，台阶面上设有第一焊盘，第一焊盘通过引线与电路板电连接。倒装芯片的一端设有电极，电极用于连接脑神经元。设置台阶面将第一焊盘下移，将引线的连接位置从控制芯片的顶面移至台阶面，使控制芯片的顶面和倒装芯片可以直接接触连接，实现倒装，从而进一步压缩了脑机接口模块的体积。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型具体实施方式提供的使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的截面示意图；
24.图2是本实用新型具体实施方式提供的使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的爆炸截面示意图。
25.图中：
26.1-电路板；2-控制芯片；21-台阶面；211-第一焊盘；22-锡球；3-倒装芯片；31-电极；32-第二焊盘；4-引线；5-保护胶。
具体实施方式
27.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.图1是本实用新型具体实施方式提供的一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的截面示意图，如图1所示，本实施方式提供一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块，该装置包括电路板1，控制芯片2和倒装芯片3。
29.电路板1被配置为能连接外部设备。控制芯片2的底面通过芯片胶粘接至电路板1上，控制芯片2的顶面与倒装芯片3焊接，将现有技术中脑机接口模块内芯片并排设置的方
式改为倒装设置，压缩了脑机接口模块的体积，并且减小了芯片间的阻抗，提高了信号传输速率和可靠性。
30.在本实施例中控制芯片2为矩形芯片，控制芯片2的周向四边均设有凹向电路板1的台阶面21，台阶面由干法刻蚀而成，台阶面21距离控制芯片2的顶面至少50微米。台阶面21上设有第一焊盘211，第一焊盘211通过引线4与电路板1电连接。设置台阶面21将第一焊盘211下移，将引线4的连接位置从控制芯片2的顶面移至台阶面21，使控制芯片2的顶面和倒装芯片3可以直接接触连接，实现倒装，从而进一步压缩了脑机接口模块的体积。倒装芯片3的一端设有电极31，电极31为一根根独立的，较长的金属连接线，用于插入大脑皮层，接入脑内神经元。
31.图2是本实用新型具体实施方式提供的一种使用硅刻蚀方式实现的半侵入式脑机接口模块的爆炸截面示意图，如图2所示，作为一种优选的技术方案，控制芯片2的顶面设有锡球22，倒装芯片3靠近控制芯片2的一端设有第二焊盘32，锡球22和第二焊盘32焊接，实现控制芯片2和倒装芯片3的电连接。
32.进一步优选地，控制芯片2的顶面设有多个锡球22，倒装芯片3靠近控制芯片2的一端设有多个第二焊盘32，多个锡球22和多个第二焊盘32通过热压焊一一对应焊接。
33.进一步优选地，锡球22和第二焊盘32之间设有热压焊保护胶膜。热压焊保护胶膜是一层绝缘胶膜，在焊接前贴在需要焊接的锡球22上，然后将倒装芯片3的第二焊盘32与控制芯片2焊点一一对应后，加压加温，直到上下两层芯片的焊点穿透胶膜后焊接在一起。此时绝缘胶膜会填充满焊点间隙，芯片四周的热压焊保护胶膜由于挤压也会在焊接处的周围产生堆积。
34.作为一种优选的技术方案，引线4通过引线键合的方式焊接在第一焊盘211上，且引线4的最高位置不超过控制芯片2的顶面。如此设置保证引线4和倒装芯片3的位置互不干涉，达到压缩脑机接口模块厚度的效果。
35.在使用过程中，引线4如果没有被保护，很容易受到外力破坏，如碰撞，灰尘，潮气，腐蚀性气体等，从而影响脑机接口芯片的可靠性。所以作为一种优选的技术方案，引线4的周围设有保护胶5，保护胶5完全包裹住引线4，将电路板1、引线4和控制芯片2封装为固定结构。
36.作为一种优选的技术方案，保护胶5的最高点不超过控制芯片2的顶面。如此设置使保护胶5和倒装芯片3的位置互不干涉，使控制芯片2的顶面和倒装芯片3可以直接接触连接，实现倒装，从而进一步压缩了脑机接口模块的体积。
37.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定
的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。