CN101685094A - 实现微电极阵列与pcb电路柔性连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方法

技术领域

本发明涉及细胞电生理传感器-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。

背景技术

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(10～100μm)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1。

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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明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，本发明采用以下技术方案：

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。

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。

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

本发明缩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。

本发明亦适用于其他硅、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；

图2是本发明提供的实现微电极阵列与PCB电路柔性连接的方法流程图；

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。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。

如图2所示，图2是本发明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；

步骤204：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，本发明通过弹性针床使微电极阵列与PCB电路连接。本发明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，通过施加一定压力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。

本发明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缩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，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

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一一对应。

3、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。

4、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。

5、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，所述弹簧针包括插座和针体两个部分。

6、根据权利要求5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，所述弹簧针针体的头部采用平头型，以不损伤电极表面金属层。

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