[发明专利]一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法

说明书

本发明公开一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，属于集成电路封装和医疗器材领域，若干个微螺线管构成微螺线管阵列，并集成在一个微米级芯片中，所述微米级芯片与其头部的尖端针头和其尾部的探针针体通过晶圆级封装工艺共同组成一个微米级探针结构。本发明通过晶圆级再布线工艺制备微螺线管线圈结构，通过PVD制备磁性管芯，通过键合引线将微螺线管与供电线互连，达到微米级磁场刺激探针结构的目标，避免传统电刺激探针的胶质增生问题，以及磁场探针尺寸过大导致的过热和刺激精度低的问题。本发明通过采用C型聚对二甲苯包覆探针的工艺，达到了植入式探针生物兼容的目标，通过采用晶圆级封装工艺，达到了加工一致性和批量生产的目标。

技术领域

本发明涉及集成电路封装和医疗器材技术领域，特别涉及一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法。

背景技术

植入式刺激探针是常用于深度脑部刺激（deep brain stimulation,DBS）的装置，临床上被用于治疗各类脑神经性疾病。常见的植入式刺激探针以直接接触的电极作为探针尖端，与神经元相接触，通过放电的形式刺激神经元；然而，直接接触的放电方法容易引发生物组织的免疫和炎性反应，造成组织胶质疤痕化，过多的胶质增生会包裹住电极，使电极逐渐失效。因此出现了非接触的植入式磁场刺激探针，这类探针通过微螺线管的电磁感应现象引起周围组织的电场梯度变化，在电场梯度下体内的离子定向移动，从而刺激周围的神经元，这种装置的生物兼容性更高，治疗效果更加温和。目前，毫米级的螺线管因植入脑部困难、磁场分辨率过低、容易过热损伤组织等问题，很难被广泛应用，故亟需开发微米级螺线管探针装置。

微螺线管除了加工困难外，装置的封装是另一个难题。微螺线管的线圈走线材料通常为铜，与PCB板焊接的材料也可能含铅，这些重金属材料对生物组织有毒，故需要良好的密封来阻隔组织液的渗透。微电子塑料封装外壳材料通常为环氧树脂，这类材料因较大的吸水性和较弱的酸碱耐性，很难作为生物兼容装置的封装外壳，故亟需开发新型的生物兼容封装方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，以解决传统电刺激探针的胶质增生、磁场探针尺寸过大导致的过热和刺激精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，包括：

若干个微螺线管构成微螺线管阵列，并集成在一个微米级芯片中，所述微米级芯片与其头部的尖端针头和其尾部的探针针体通过晶圆级封装工艺共同组成一个微米级探针结构。

在一种实施方式中，所述微螺线管内埋在具有生物兼容性的包覆结构中；其中所述包覆结构包括N型聚对二甲苯、D型聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷或C型聚对二甲苯。

在一种实施方式中，所述微螺线管包括磁性管芯，所述磁性管芯外围缠绕有若干匝数金属走线层。

在一种实施方式中，所述磁性管芯材料为FeGaB与Al₂O₃材料通过物理气相沉积交替沉积若干次所得。

在一种实施方式中，所述金属走线层和所述包覆结构中的绝缘介质层构成微螺线管线圈结构，所述微螺线管线圈结构通过晶圆级再布线工艺制备，所述晶圆级再布线工艺包含旋涂聚酰亚胺树脂、溅射种子层、刻蚀负性光刻胶、电镀、湿法工序。

在一种实施方式中，所述金属走线层的材料包括铜、铝或钨金属，所述绝缘介质层的材料包括聚酰亚胺树脂、堆积膜或注塑树脂。

在一种实施方式中，所述金属走线层通过键合引线与供电线互连，所述键合引线采用25μm铝丝，或25μm金丝，或25μm银丝。

在一种实施方式中，所述微米级探针结构适用的输入电信号为100mA、5kHz的交变电流。