[发明专利]一种热剥离辅助可延展柔性神经电极接口集成工艺

说明书

本发明公开了一种热剥离辅助可延展柔性神经电极接口集成工艺，首次利用热剥离胶带实现聚合物衬底蛇形结构电极与弹性硅胶基底集成后，接口仍然可以通过各向异性导电胶带与柔性软排线热压集成，热压后可根据实际需要方便地通过加热移除热剥离胶带。克服了现有技术中，在电极焊盘刷涂导电焊料或直接使用连接器夹住焊盘区域，所带来的电极接口集成耗时和可靠性不足的问题。本发明集成工艺操作简便、热压成熟、可靠性高，尤其适用于弹性硅胶基底集成高通道数聚合物衬底电极，保证电极同时具备可延展性和保形贴附特性。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种神经电极接口集成工艺。

背景技术

通过柔性微电极技术从动物或人体大脑、神经、肌肉等组织采集电生理信号，已成为近年来神经接口迅速发展的重要方向。考虑到柔软组织的机械匹配和变形问题，单一柔性聚合物薄膜材料已无法满足需要，将低杨氏模量弹性材料应用于柔性神经电极已成为重要发展趋势之一。面对这类新型电极，现有研究往往在电极焊盘刷涂导电焊料或直接使用连接器夹住焊盘区域，所带来的弹性硅胶基底电极接口集成耗时和可靠性不足的问题。各向异性导电胶(ACF)热压是一种可用于聚合物薄膜衬底电极接口集成的快速便捷工艺方法，然而，电极接口区域弹性基底在热压过程中，由于挤压变形吸收压缩能量，难以在表面贴附的ACF胶带内导电粒子上产生足够压力使其破裂形成单向导通，同时，弹性基底上电极接口金属焊盘容易在热压变形时发生破裂失效。

2018年，瑞士苏黎世联邦理工学院K.Tybrandt等人在期刊Advanced Materials,2018,30(15):1706520撰文“High-density stretchable electrode grids for chronicneural recording”，报道了由镀金的二氧化钛纳米线嵌在弹性PDMS中构成可延展脑皮层记录柔性神经电极，电极接口直接使用PCB电路板上的连接器夹住接口焊盘区域实现连通。这种方法由于要依靠连接器与PDMS弹性基底上焊盘区域导电材料直接接触，容易产生相对挤压和摩擦，多次反复夹入连接器，焊盘存在机械变形和破损风险。2020年，该研究团队Aline F.Renz等人在期刊Advanced healthcare materials,2020,9(17):2000814撰文“Opto-E-Dura:A Soft,Stretchable ECoG Array for Multimodal,MultiscaleNeuroscience”，报道了弹性PDMS结合环状电极点的可延展柔性神经电极，形成有利于双光子钙成像的光学透明特性，电极接口改用模板印刷的导电银浆连接至PCB电路板对应焊盘位置，随后用环氧树脂胶水固定。这种模板刷涂导电银浆操作要求较高，存在对准费时费力，结合强度不高，且连接时银浆容易受压扩散，导致相邻焊盘串通。

2020年，美国亚利桑那州立大学O.Graudejus等人在期刊Journal of NeuralEngineering,2020,17(5):056023撰文“A soft and stretchable bilayer electrodearray with independent functional layers for the next generation of brainmachine interfaces”，报道了基于弹性PDMS采用双层布线，可贴附于猫大面积皮层的可延展柔性神经电极，电极接口弹性焊盘区域夹在两片带有零插入力夹子的定制PCB电路板中间，同时导电银浆被用来提高电极焊盘和PCB电路板焊盘之间的连接可靠性，并且依靠5颗尼龙螺丝进一步夹紧固定两片PCB电路板。同样地，这种方法也存在机械挤压和与刚性PCB电路板发生相对拉扯，导致金属焊盘(铬/金/铬)出现破损的风险。