CN114933277B - 一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法 - Google Patents

一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114933277B
CN114933277B CN202210860891.2A CN202210860891A CN114933277B CN 114933277 B CN114933277 B CN 114933277B CN 202210860891 A CN202210860891 A CN 202210860891A CN 114933277 B CN114933277 B CN 114933277B
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
magnetic field
micro
micron
packaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210860891.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114933277A (zh
Inventor
赵心然
王刚
明雪飞
吉勇
袁渊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 58 Research Institute
Original Assignee
CETC 58 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 58 Research Institute filed Critical CETC 58 Research Institute
Priority to CN202210860891.2A priority Critical patent/CN114933277B/zh
Publication of CN114933277A publication Critical patent/CN114933277A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114933277B publication Critical patent/CN114933277B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00214—Processes for the simultaneaous manufacturing of a network or an array of similar microstructural devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
    • A61N2/006—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy for magnetic stimulation of nerve tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00031—Regular or irregular arrays of nanoscale structures, e.g. etch mask layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00111—Tips, pillars, i.e. raised structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Magnetic Treatment Devices (AREA)

Abstract

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。

Description

一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法
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。
在本发明提供的一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法中，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。
附图说明
图1为本发明提供的一种植入式磁场刺激探针装置的结构示意图；
图2为图1中微螺线管阵列结构俯视图；
图3为图2中单个微螺线管结构左视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本发明提供的一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，如图1所示，将若干个微螺线管组合成微螺线管阵列102，并将所述微螺线管阵列102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101和其尾部的探针针体103共同组成一个微米级探针结构。所述微米级探针结构的总长为200μm，厚度为30μm，其中微米级探针结构的尺寸不局限于此数值，可根据探针功能需要进行调整；微螺线管的数量可以为4个，以2×2的阵列分布在所述微米级芯片中靠近尖端针头一侧，微螺线管的数量与排列形式不局限于此形式，可根据探针功能需要进行调整。
如图2所示为图1中所述微螺线管阵列102的俯视图，如图3所示为图2中单个微螺线管的结构左视图。请同时参阅图2和图3，金属走线层201和绝缘介质层302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，该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、湿法等工序，工艺路线可根据线圈结构做出调整。其中所述金属走线层201的材料为铜，所述绝缘介质层302的材料为聚酰亚胺树脂，具体材料不限于上述材料，所述金属走线层201可选材料包含铝、钨等金属，所述绝缘介质层302可选材料包含堆积膜、注塑树脂等。
所述金属走线层201缠绕在磁性管芯202若干匝，所述磁性管芯202材料为FeGaB与Al2O3材料通过物理气相沉积（PVD）交替沉积15次所得，所述磁性管芯202的总厚度为3μm，材料不局限于FeGaB，PVD交替沉积次数不局限于15次，可根据探针功能进行调整；所述金属走线层201通过键合引线203与供电线204相连，所述键合引线203采用25μm铝丝，其尺寸与材料不局限于此，可根据探针功能进行调整，可选材料包含金、银等金属。单个微螺线管以硅载板303为载体，其中管长80μm，宽度40μm，线圈匝数为6，微螺线管的尺寸、匝数不局限于此数值，可根据探针功能需要进行调整。
请继续参阅图3，单个微螺线管内埋在具有生物兼容性的包覆结构301中，该具有生物兼容性的包覆结构301可以为C型聚对二甲苯，也可采用其它材料，原则上包覆结构301需具备极低吸水性、较高耐腐蚀性、无磁场干扰性等特点，可选材料包含N型聚对二甲苯、D型聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷等材料。
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，输入电信号不局限于上述数值，可根据探针功能进行调整；所述微米级探针结构通过晶圆级封装工艺制造，该工艺包含芯片临时键合、晶圆级模塑、解键合、晶圆级再布线、减薄与划片等工序。
需要说明的是，本申请具体结构和布置顺序不限于上述典型结构，可以根据具体情况进行修改，例如电极数量和形状不同，芯片数量不同，天线结构形式不同等，采用的具体结构不同。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，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；
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；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。
2.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，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。
3.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，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。
4.如权利要求3所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，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。
5.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，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。
6.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，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。
CN202210860891.2A 2022-07-22 2022-07-22 一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法 Active CN114933277B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210860891.2A CN114933277B (zh) 2022-07-22 2022-07-22 一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210860891.2A CN114933277B (zh) 2022-07-22 2022-07-22 一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114933277A CN114933277A (zh) 2022-08-23
CN114933277B true CN114933277B (zh) 2022-09-20

Family

ID=82868281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210860891.2A Active CN114933277B (zh) 2022-07-22 2022-07-22 一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114933277B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8509876B2 (en) * 2004-08-09 2013-08-13 The Johns Hopkins University Implantable MRI compatible stimulation leads and antennas and related systems and methods
US10449382B2 (en) * 2017-06-07 2019-10-22 Palo Alto Research Center Incorporated Implantable neural modulation device
US10709889B2 (en) * 2018-02-28 2020-07-14 Palo Alto Research Center Incorporated Localized electromagnetic field control in implantable biomedical probes using smart polymers
US11110289B2 (en) * 2018-03-15 2021-09-07 Palo Alto Research Center Incorporated Micro coils suitable for magnetic neural stimulation

Also Published As

Publication number Publication date
CN114933277A (zh) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7706887B2 (en) Method for integrating pre-fabricated chip structures into functional electronic systems
US10052478B2 (en) Implantable device for the brain
EP2722071A1 (en) A probe, especially a probe for neural applications
TWI431748B (zh) 具有阻抗控制引線接合及導電參考元件之微電子總成
US20100258342A1 (en) Bonded hermetic feed through for an active implantable medical device
US20200085375A1 (en) Electrode fabrication and design
US11623082B2 (en) Flexible circuit peripheral nerve stimulator with low profile hybrid assembly
CN106653726A (zh) 用于导电性的电磁兼容晶片
US8521303B2 (en) In vivo implantable coil assembly
EP2626110A1 (en) A thin film for a lead for brain applications
CN105214214A (zh) 一种神经刺激器及其制作方法
CN113015552A (zh) 用于高密度神经接口的分支近端连接器
WO2024046186A1 (zh) 脑部电极装置及其制备方法、电极装置、电子设备
WO2024046185A1 (zh) 植入式探针装置及其制备方法、电极装置、电子设备
CN114933277B (zh) 一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法
CN115072655B (zh) 一种生物兼容微螺线管的晶圆级制备方法
US20190254546A1 (en) Neural multielectrode arrays and their manufacture and use
US10265516B2 (en) Closely spaced array of penetrating electrodes
EP3017468B1 (en) Coated bond wires for die packages and methods of manufacturing said coated bond wires
US20230064374A1 (en) Apparatus and methods to provide a scalable and flexible high channel density neural interface
CN115083932A (zh) 一种集成电路裸芯生物相容性封装工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant