CN116369927A - 植入式器件的形成方法 - Google Patents

Abstract

一种植入式器件的形成方法，包括：提供本体，采用玻璃制成并设置有馈通电极，本体包括适于提供密封腔体的主体部和自主体部向外伸出的延伸部，主体部包括盖部、与盖部相对设置的基板以及位于两者之间的侧壁；至少在延伸部形成牺牲层；在主体部形成柔性电极的第一部分，在延伸部形成柔性电极的第二部分；去除牺牲层；将第二部分朝着第一部分翻折以至少暴露主体部的干涉区域；将延伸部自主体部分离；将信号处理器件密封入腔体，并使柔性电极与信号处理器件通过馈通电极电连接。通过本公开方案制备得到的植入式器件能够在确保腔体内部器件的气密性和在植入环境下的长期稳定性的前提下，实现腔体内部器件与外部柔性电极的信号交互。

Description

植入式器件的形成方法

技术领域

本发明涉及脑机接口技术领域，具体地涉及一种植入式器件的形成方法。

背景技术

脑机接口(Brain Computer Interface，简称BCI)，指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，用于实现脑与设备的信息交换。植入式器件通过在生物体内植入芯片，并通过电极与脑细胞连接，从而实现脑与设备的信息交换。

但是，现有的植入式器件普遍只关注如何实现信号的交互，在器件气密性和植入环境下的长期稳定性等方面的表现差强人意。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种改进的植入式器件制备方式，能够在确保植入式器件保持较优的器件气密性和植入环境下的长期稳定性的前提下，实现信号交互。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种植入式器件的形成方法，包括：提供本体，所述本体采用玻璃制成并设置有馈通电极，所述本体包括主体部和延伸部，所述主体部适于提供密封的腔体，所述主体部包括盖部、与所述盖部相对设置的基板以及位于所述盖部和基板之间的侧壁，所述盖部、基板以及侧壁共同围成所述腔体，所述延伸部自所述主体部向外伸出；至少在所述延伸部形成牺牲层；在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分，其中，所述第二部分和所述延伸部之间具有不为零的间隙；去除所述牺牲层；将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域，其中，所述干涉区域在第一方向上的投影，至少覆盖所述侧壁和所述第一部分在所述第一方向上的投影的重叠区域，所述第一方向平行于所述盖部指向基板的方向；将所述延伸部自所述主体部分离；将信号处理器件密封入所述腔体，并使所述柔性电极与所述信号处理器件通过所述馈通电极电连接。

可选的，在所述本体设置馈通电极的过程包括：提供所述基板，所述基板具有相对的第一侧和第二侧；形成连通所述第一侧和第二侧的所述馈通电极；将所述信号处理器件密封入所述腔体包括：将所述信号处理器件安装至所述第一侧，并使所述信号处理器件与所述馈通电极电连接；提供侧壁和盖部，所述盖部和基板分别连接于所述侧壁相对的两侧以形成所述腔体。

可选的，所述形成连通所述第一侧和第二侧的所述馈通电极包括：在所述基板上开设馈通孔，所述馈通孔贯穿所述第一侧和第二侧；在所述馈通孔内填充导电材料，以形成所述馈通电极。

可选的，所述将所述信号处理器件安装至所述第一侧，并使所述信号处理器件与所述馈通电极电连接包括：在所述第一侧形成金属互连层，所述金属互连层与所述馈通电极电连接；将所述信号处理器件电连接至所述金属互连层。

可选的，所述在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分包括：在所述本体的外侧形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层位于所述主体部的部分开设第一通孔，所述第一通孔和所述馈通电极相对应；在所述第一通孔内填充导电材料；在所述第一绝缘层上形成导通层，所述导通层连通所述第一通孔；在所述导通层上形成第二绝缘层，以得到所述第一部分和第二部分。

可选的，所述第一部分包括电极层；和/或，所述第二部分呈梳状结构以形成至少一根电极丝，其中每根电极丝包括所述电极触点，所述电极触点的形成过程包括：在所述第一绝缘层和/或第二绝缘层位于所述延伸部的部分开设第二通孔，所述第二通孔连通所述导通层；在所述第二通孔内填充导电材料，以形成所述电极触点。

可选的，所述至少在所述延伸部形成牺牲层包括：在所述主体部的干涉区域以及所述延伸部形成所述牺牲层。

可选的，将所述侧壁和盖部连接至所述基板的动作，在将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域之后执行，其中，所述将所述侧壁和盖部连接至所述基板的动作包括将所述侧壁和盖板先后连接至所述基板，或者将所述侧壁和盖板预组装后共同连接至所述基板。

可选的，所述方法还包括：在所述腔体内设置限位部，以限制所述信号处理器件在所述腔体内的运动。

可选的，所述信号处理器件包括多层结构，各层结构之间通过电连接件电连接。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种植入式器件的形成方法，包括：提供本体，所述本体采用玻璃制成并设置有馈通电极，所述本体包括主体部和延伸部，所述主体部适于提供密封的腔体，所述主体部包括盖部、与所述盖部相对设置的基板以及位于所述盖部和基板之间的侧壁，所述盖部、基板以及侧壁共同围成所述腔体，所述延伸部自所述主体部向外伸出；至少在所述延伸部形成牺牲层；在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分，其中，所述第二部分和所述延伸部之间具有不为零的间隙；去除所述牺牲层；将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域，其中，所述干涉区域在第一方向上的投影，至少覆盖所述侧壁和所述第一部分在所述第一方向上的投影的重叠区域，所述第一方向平行于所述盖部指向基板的方向；将所述延伸部自所述主体部分离；将信号处理器件密封入所述腔体，并使所述柔性电极与所述信号处理器件通过所述馈通电极电连接。

在本实施方案提供的形成方法中，将信号处理器件密封在单一玻璃材料成分形成的腔体内，在本体外侧形成柔性电极，在形成腔体的本体上设置馈通电极以确保腔体内外的信号处理器件和柔性电极电连接。由此，基于本实施方案形成的植入式器件，能够在确保腔体内部器件的气密性和在植入环境下的长期稳定性的前提下，实现腔体内部器件与外部柔性电极的信号交互。

附图说明

图1是本发明实施例一种植入式器件的示意图；

图2是图1中区域A的局部放大图；

图3是图1所示植入式器件的剖视图；

图4是图1所示植入式器件的中间状态的俯视图；

图5是图4所示结构的剖视图；

图6是本发明实施例一种植入式器件的形成方法的流程图；

图7至图9是本发明实施例一个典型应用场景中植入式器件的形成过程示意图；

图10是本发明实施例一个变化例中植入式器件的中间状态的剖视图。

具体实施方式

如背景技术所言，现有的植入式器件普遍只关注如何实现信号的交互，在器件气密性和植入环境下的长期稳定性等方面的表现差强人意。

例如，现有一种植入式器件采用三明治结构，柔性电极被信号采集芯片(例如，模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)和印刷电路板(Printed circuitboard，PCB)夹在中间以实现信号交互。但是，采用这种结构形成的整体装置不具备密封特性，尤其是在ADC与柔性电极之间、柔性电极与PCB之间均可能存在间隙，无法保证整个植入式器件的密封性。

现有另一种植入式器件采用陶瓷Al₂O₃作为基板，通过钎焊和激光焊的方式进行密封。这种植入式器件在制备时工艺环节复杂，大致需要先后分别执行两个步骤：1、制备钎焊连接金属环的陶瓷基板；2、把内部组件器件与加工了焊接镀层的陶瓷基板焊接。制备得到的整体装置虽然能够实现密封，但是与外部环境接触的密封结构成分较多，无法满足国际标准和国家标准中针对植入式器件的长期生物兼容性要求。此外，钎焊需要在高温下进行，导致内部器件必须在金属环之后才能安装到陶瓷基板上。然而，先进行钎焊将金属环与陶瓷基板焊接后，焊接内部器件到陶瓷基板时会受制于金属环的高度影响，导致内部器件无法使用倒装贴方式安装，而是只能采用可焊性的镀层通过回流焊的方式将第二镀层融化焊接，极大地增加了制备工艺复杂度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种植入式器件的形成方法，包括：提供本体，所述本体采用玻璃制成并设置有馈通电极，所述本体包括主体部和延伸部，所述主体部适于提供密封的腔体，所述主体部包括盖部、与所述盖部相对设置的基板以及位于所述盖部和基板之间的侧壁，所述盖部、基板以及侧壁共同围成所述腔体，所述延伸部自所述主体部向外伸出；至少在所述延伸部形成牺牲层；在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分，其中，所述第二部分和所述延伸部之间具有不为零的间隙；去除所述牺牲层；将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域，其中，所述干涉区域在第一方向上的投影，至少覆盖所述侧壁和所述第一部分在所述第一方向上的投影的重叠区域，所述第一方向平行于所述盖部指向基板的方向；将所述延伸部自所述主体部分离；将信号处理器件密封入所述腔体，并使所述柔性电极与所述信号处理器件通过所述馈通电极电连接。

在本实施方案提供的形成方法中，将信号处理器件密封在单一玻璃材料成分形成的腔体内，在本体外侧形成柔性电极，在形成腔体的本体上设置馈通电极以确保腔体内外的信号处理器件和柔性电极电连接。由此，基于本实施方案形成的植入式器件，能够在确保腔体内部器件的气密性和在植入环境下的长期稳定性的前提下，实现腔体内部器件与外部柔性电极的信号交互。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例一种植入式器件100的示意图，图2是图1中区域A的局部放大图；图3是图1所示植入式器件100的剖视图。为更清楚地展示器件结构，图2和图3分别用不同的填充图案标识不同的功能结构。

本实施方案可以应用于脑机接口应用场景，通过本实施方案提供的植入式器件100能够在实现脑和设备之间信号交互的同时确保较优的器件密封性以及植入环境的长期稳定性。

具体地，结合图1至图3，植入式器件100可以包括本体110，本体110具有密封的腔体101。例如，本体110可以呈中空的柱状体，中空部分适于形成腔体101。腔体101内的环境和外界环境相隔绝。

进一步，本体110采用玻璃制成。在一些实施例中，本体110由单一材料成分组成，所述单一材料成分为玻璃材料成分。

在一些实施例中，本体110可以包括相对设置的盖部111和基板112，以及位于盖部111和基板112之间的侧壁113。例如，沿盖部111指向基板112的方向(图中记作x方向)，盖部111和基板112位于侧壁113的两侧并分别与侧壁113连接。

进一步，盖部111、基板112以及侧壁113共同围成腔体101。例如，可以通过激光焊将盖部111、基板112分别连接至侧壁113沿x方向的两侧。

对于盖部111与侧壁113的连接区域以及基板112与侧壁113的连接区域中的任一连接区域，所述连接区域包括侧壁113沿x方向的端部以及盖部111或基板112与所述端部的接触区域。所述连接区域无气隙，从而实现较好的气密性。

进一步，继续参考图1至图3，植入式器件100可以包括信号处理器件120，容置于腔体101内。信号处理器件120可以例如是包含ADC和/或其他信号输出器件的电子器件。

在一些实施例中，信号处理器件120可以采用倒装贴的方式安装至腔体101内。例如，基板112可以具有相对的第一侧112a和第二侧112b，其中第一侧112a面向盖部111，信号处理器件120可以采用倒装工艺安装至第一侧112a。

在一些实施例中，信号处理器件120可以包括一个或多个组件121，各组件121之间可以通过电连接件122或金属互连层130进行电气连接。

进一步，组件121可以选自芯片、PCB以及柔性PCB。

进一步，电连接件122可以例如是连接线缆。

例如，在垂直于x方向的平面上，一个或多个组件121可以位于同一层并分布于基板112的不同位置。

又例如，信号处理器件120可以包括多层结构，各层结构之间通过电连接件122电连接。

以图3所示结构为例，信号处理器件120为2层结构并具体包括第一PCB123、第二PCB 124以及第一芯片125，其中第一PCB 123和第一芯片125位于同一层并通过金属互连层130连接于第一侧112a。进一步，第二PCB 124位于第一PCB 123和第一芯片125背离第一侧112a的一侧并通过电连接件122与第一PCB 123电气连接。

进一步，金属互连层130(也可称作连通金属层)可以包括焊接层，还可以包括焊接层中不同焊接电位间的导通结构，可以用来连接各个组件121之间的信号或电能的通路。例如，可以在第一侧112a形成金属互连层130，然后将信号处理器件120焊接至金属互连层130。位于信号处理器件120和第一侧112a之间的金属互连层130为信号处理器件120与本体110外部提供电气连接。

在一个具体实施中，继续参考图3，植入式器件100还可以包括限位部131，设置于腔体101内，限位部131用于限制信号处理器件120在腔体101内的运动。

具体地，可以根据腔体101内信号处理器件120的具体结构，采用一种或多种形式的限位部131固定信号处理器件120，减少甚至避免信号处理器件120在腔室101内的晃动幅度。

以图3所示双层结构的信号处理器件120为例，可以在第一芯片125和第二PCB124之间设置至少一个支撑连接132，以限制两者之间的相对位置。进一步，可以在第二PCB124和盖部111之间设置垫高133，以起到限位、固定作用。由此，根据腔体101的实际内部结构，相适应的采用支撑连接132或垫高133使不同的电路元件或芯片直接形成固定位置和安装。

例如，当上下两层结构之间采用较软的连接线缆进行电气连接时，通过垫高133减轻甚至避免位于中间层或下层(即远离第一侧112a的层)的组件121在腔体101内的晃动。

进一步，可以在将信号处理器件120安装入腔体101期间设置限位部131。例如，相邻两层结构之间设置限位部131。

进一步，可以在信号处理器件120安装后，封闭腔体101之前设置限位部131。例如，可以在最远离第一侧112a的信号处理器件120和盖部111之间设置限位部131。

在一些实施例中，限位部131可以设置于侧壁113和组件121之间，以限制信号处理器件120在垂直于x方向的平面内的运动。

在一些实施例中，限位部131可以是一体形成于盖部111、基板112和/或侧壁113的。例如，限位部131可以包括盖部111上加工得到的凹槽、凸台等。

进一步，继续参考图1至图3，植入式器件100还可以包括柔性电极140，位于本体110的外侧，也即位于本体110背离腔体101的一侧。例如，柔性电极140可以设置于基板112的第二侧112b。本具体实施中，柔性电极140的柔性具体可以体现在电极丝142为柔性结构，可根据需要弯曲/弯折。

进一步，柔性电极140与信号处理器件120可以通过设置于本体110的馈通电极114电连接。例如，参考图2，馈通电极114可以连通第一侧112a和第二侧112b，位于第一侧112a的信号处理器件120与馈通电极114电连接，位于第二侧112b的柔性电极140也与馈通电极114电连接。

进一步，金属互连层130分别与信号处理器件120和馈通电极114电连接。也就是说，信号处理器件120可以通过金属互连层130间接地电连接馈通电极114，进而与柔性电极140实现信号交互。

在一些实施例中，基板112可以开设有贯穿第一侧112a和第二侧112b的馈通孔115，馈通孔115内填充有导电材料以形成馈通电极114。

例如，可以在基板112的一侧(如第二侧112b)通过激光加工或蚀刻等方式形成贯通于整个基板112的微孔，得到所述馈通孔115。进一步，可以在馈通孔115内用玻璃馈通金属与玻璃形成气密的密封焊接，得到馈通电极114。

在一些实施例中，馈通孔115的直径可以在5微米到500微米之间。

在一些实施例中，导电材料可以例如是金属材料，如前述玻璃馈通金属。在另一些实施例中，导电材料还可以是金属合金材料或者导电性较好的非金属材料，例如石墨材料等。

在一些实施例中，馈通电极114的数量可以为多个，多个馈通电极114可以阵列排布于基板112。将信号处理器件120安装至第一侧112a时，可以通过金属焊点126与馈通孔115对应位置的组件121(如图3中示出的第一芯片125)的焊盘127进行倒装贴焊，使得各馈通电极114经过相应玻璃馈通金属形成的独立通道与第一芯片125上的每个信号位点焊盘127相连接。

在一些实施例中，在开设馈通孔115之后，填充导电材料之前，可以在馈通孔115的内壁先形成一层金属层。由此，可以更好地避免馈通电极114内形成气泡/气隙，使得馈通电极114具有较优的电气连接效果和气密性。

在一些实施例中，柔性电极140可以通过光刻方式在第二侧112b加工形成。

在一些实施例中，基板112沿x方向的厚度可以取值自0.4-1毫米的区间范围内，以可靠地进行馈通工艺和/或光刻工艺。进一步，基板112的具体厚度可以与基板112所采用的玻璃材质有关，硬度较高的玻璃制成的基板112厚度可以较小，如可以为0.2毫米。

由上，采用本实施方案，通过将通过光刻工艺加工的柔性电极140直接在玻璃晶圆(如基板112)的第二侧112b加工制作，并通过玻璃晶圆上的玻璃馈通金属(如馈通电极114)与焊接于玻璃晶圆另一侧(如第一侧112a)的信号处理器件120进行电气连接。同时，通过玻璃壁(如侧壁113)与玻璃盖(如盖部111)密封焊接以将信号处理器件120密封在腔体101内。由此，可以实现良好的多通道的电极导通性与密封气密性，还能实现在植入环境下的长期稳定性。

在一个具体实施中，柔性电极140和第二侧112b之间也可以设置有金属互连层130，以形成柔性电极140与信号处理器件120之间信号和电能的通路。

在一个具体实施中，可以在柔性电极140、馈通电极114以及金属互连层130以互相对应的阵列形式设计多个阵列单元，其中每一阵列单元可以包括图1至图3所示结构。多个阵列单元可以分布于基板112的不同位置。

在一个具体实施中，继续参考图1和图3，柔性电极140可以包括形成并贴附于第二侧112b的电极层141，以及可以从第二侧112b剥离的电极丝142。

具体而言，电极层141和电极丝142电连接，电极层141和馈通电极114电连接。进一步，电极丝142的数量可以为一根或多根，其中每根电极丝142上可以有一个或多个电极触点143。电极触点143可以作为电极位点的通道，植入所述植入式器件100的生物体(如脑)的细胞通过电极触点143、馈通电极114以及金属互连层130实现与信号处理器件120的信号交互。

例如，每根电极丝142的末端可以相应的设置一个电极触点143，图3中是以侧剖的视角示例性的示出多根电极丝142的电极触点143。

进一步，柔性电极140可以包括导通层144，用于实现电极层141和电极丝142之间、电极丝142和电极触点143之间的电气连接。

进一步，柔性电极140还可以包括绝缘层147，至少沿x方向位于导通层144两侧以起到绝缘保护作用。例如，参考图3，绝缘层147可以包括形成于导通层144和第二侧112b之间的第一绝缘层145，还可以包括形成于导通层144背离基板112一侧的第二绝缘层146。进一步，相邻电极丝142之间可以通过绝缘层147间隔，以实现电气隔离。也就是说，除了与第一侧112a相接触的面之外，导通层144的其他面基本上被绝缘层147包裹以与外界相隔离。

在一些实施例中，电极层141沿x方向的投影基本落入基板112的边界范围内，电极丝142的至少一部分超出基板112之外。例如，至少电极丝142形成有电极触点143的部分沿x方向的投影位于基板112之外。

在一些实施例中，柔性电极140可以呈蝌蚪状，蝌蚪的头部可以为整片的电极层141，蝌蚪的尾部为梳状的电极丝142并自基板112的边缘向外延伸，如图4所示。其中，图4是图1所示植入式器件100的中间状态的俯视图，所述中间状态可以例如是植入式器件100在形成过程(制造过程)中的一种临时状态。

具体而言，导通层144在基板112上的覆盖区域可以根据基板112上馈通电极114的设置位置确定，以确保所有的馈通电极114均能和导通层144可靠电连接。

进一步，绝缘层147在基板上112上的覆盖区域可以远超出导通层144在基板112上的覆盖区域。例如，参考图4，导通层144的覆盖区域可以基本覆盖图中信号处理器件120的焊盘127和金属互连层130所在区域，绝缘层147则可以覆盖整个基板112以更好地起到保护作用。

进一步，对于电极丝142的部分，相邻电极丝142的导通层144之间可以通过绝缘层147分隔，以对每根电极丝142进行绝缘保护。

在一些实施例中，绝缘层147在基板上112的覆盖区域可以基本等于导通层144在基板112上的覆盖区域，如图7至图9所示。在本示例中，柔性电极140整体可以呈长条状，长条状的电极层141从基板112的设置有馈通电极114的位置朝着基板112的边沿延伸，通常呈长条状的电极丝142自电极层141的末端继续朝着本体110外延伸。其中，图7至图9是本发明实施例一个典型应用场景中植入式器件的形成过程示意图。

在一个具体实施中，参考图4和图5，本体110可以包括：主体部116，形成有腔体101；延伸部117，自主体部116向外伸出并可自主体部116分离。其中，图5是图4所示结构的剖视图。

具体而言，主体部116可以包括前述盖部111、基板112以及侧壁113，三者分别连接以密封形成腔体101。图4和图5所示中间状态的植入式器件100相较于图1至图3所示最终状态(如成品状态)的植入式器件100的区别主要在于：本体110包括可去除的延伸部117。延伸部117适于在植入式器件100的形成过程中为柔性电极140位于主体部116之外的部分提供衬底，以在其上通过光刻工艺加工得到柔性电极140的一部分(如电极丝142)。

在一些实施例中，主体部116的基板112和延伸部117初始可以为一体件，也即两者是同一块玻璃晶圆。在植入式器件100的形成过程中，在基板112和延伸部117上通过光刻工艺加工得到柔性电极140后，将延伸部117自基板112分离，从图4和图5所示中间状态得到图1至图3所示最终状态的植入式器件100。

进一步，柔性电极140可以包括：第一部分148，形成于主体部116；第二部分149，形成于延伸部117。第一部分148和第二部分149可以是通过同一道或多道工序制备得到的，两者之间可以没有物理意义上的分界线，而是通过两者在玻璃晶圆上所处位置进行划分。

进一步，第一部分148可以包括电极层141。

进一步，第二部分149可以呈梳状结构以形成至少一根电极丝142。

在一些实施例中，电极层141和电极丝142的连接处可以位于第一部分148和第二部分149的交界处。也即，电极层141完全形成于第一部分148，电极丝142完全形成于第二部分149。

在一些实施例中，电极层141和电极丝142的连接处可以偏离第一部分148和第二部分149的交界处。例如，电极层141和电极丝142的连接处可以位于基板112之外，即位于第二部分149。又例如，电极层141和电极丝142的连接处可以位于基板112内，也即电极丝142有一部分位于基板112上，如图4所示。

进一步，继续参考图5，第二部分149与延伸部117之间可以具有不为零的间隙。由此，延伸部117自基板112分离后，第二部分149可以顺利地与延伸部117分离，使得电极丝142从玻璃晶圆释放。

在一个具体实施中，继续参考图5，植入式器件100还可以包括牺牲层150，至少位于第二部分149和延伸部117之间。

具体而言，牺牲层150可以是用于使电极丝142贴附于玻璃晶圆表面(如延伸部117表面)的、可以牺牲的连接层。

在一些实施例中，牺牲层150可以采用多层成分加工，包括但不限于镍(Ni)、铂(Pt)或钯(Pd)等。

进一步，牺牲层150还可以位于第一部分148与主体部116之间。也就是说，牺牲层150在本体110上的覆盖区域包括大部分电极丝142所在区域(即需要释放成柔性的电极区域)以及部分不需要进行玻璃分离的基板112。通过使牺牲层150所覆盖的区域包括足够大的不需要进行玻璃分离的部分，能够避免分离过程对柔性电极140的伤害以及更加方便地连接基板112至侧壁113。

在一些实施例中，牺牲层150位于第一部分148与主体部116之间的部分，至少覆盖主体部116的连接区域中与第一部分148相干涉的部分。具体而言，连接区域可以包括基板112与侧壁113的接触区域，还可以包括侧壁113和盖部111的接触区域。连接区域可以例如是激光焊时激光会碰触的区域。

例如，继续参考图4和图5，牺牲层150位于第一部分148与主体部116之间的部分在第一方向上的投影，至少覆盖侧壁113和第一部分148在第一方向上的投影的重叠区域。其中，第一方向平行于x方向。由此，在进行激光焊以连接盖部111、基板112以及侧壁113形成密封的腔体101时，和/或通过激光切割方式将延伸部117和主体部116相分离时，激光沿x方向垂直于基板112地从上方照射，通过位于第一部分148与主体部116之间的牺牲层150使得电极丝142能够向内(即朝着基板112方向，如图1所示)弯折至在x方向上的投影不落入侧壁113所在区域，避免激光误切割到电极丝142。

由上，采用本实施方案，能够在确保腔体101内部器件的气密性和在植入环境下的长期稳定性的前提下，实现腔体101内部器件与外部柔性电极140的信号交互。具体而言，本实施方案提供一种通过玻璃密封并具有柔性电极140的结构，在玻璃基底材料上制备加工得到贴附于玻璃本体110外表面的柔性电极140，通过设置在玻璃内部的金属导通(如馈通电极114)与玻璃腔体101内密封的信号处理器件120相连。由此，通过在玻璃基底材料上制备加工的一体化密封方式实现馈通密封性，也即，在实现信号连通的同时确保玻璃腔体101内部环境与外部环境的隔离，从而实现长期的信号处理的稳定性和信号传输的通量。

进一步，柔性电极140可以包括多通道电极集成。进一步，整个本体110均采用玻璃制成，单一玻璃材料成分的主体结构能够尽可能减少植入式器件100所可能引入的不同种类材料的长期生物兼容性问题。

进一步，玻璃具有较优的透光性以及良好的化学稳定性，因此，本实施方案采用玻璃制成的植入式器件100能够更好地适应需要密封腔体101内部与外部进行通讯、交换数据或能量以进行测量或处理信息数据的应用场景。进一步，玻璃材质的本体110使得本实施方案所述植入式器件100透过本体110用光信号进行数据交换或能量传输成为可能。

进一步，玻璃具有良好的隔热性能，从而本实施方案所述植入式器件100能够有效控制被密封在玻璃腔体101内的信号处理器件的热量释放。通过使玻璃腔体101内瞬时释放的热量以更缓慢的方式释放传导到本体110外，有利于保护植入安全性。

进一步，玻璃材质的本体110通过低温焊接即可得到，由于低温焊接对信号处理器件120性能的影响小，因而信号处理器件120可以先安装到腔体101内再通过低温焊接完成腔体101密封。由此，信号处理器件120可以采用倒装工艺安装到腔体101内，有利于降低制备复杂度。

进一步，玻璃材质的本体110使用激光焊即可完成连接，如采用激光焊将本体110的各区域连接到一起形成密封腔体101。由于激光焊无需引入其他种类材料(如助焊剂)即可完成焊接，有利于减少植入式器件100所可能引入的不同种类材料的长期生物兼容性问题。

图6是本发明实施例一种植入式器件的形成方法的流程图。所述形成方法可以用于形成上述图1至图5所示实施例所述的植入式器件100。

具体地，参考图6，本实施例所述植入式器件的形成方法可以包括如下步骤：

步骤S601，提供本体，所述本体采用玻璃制成并设置有馈通电极，所述本体包括主体部和延伸部，所述主体部适于提供密封的腔体，所述主体部包括盖部、与所述盖部相对设置的基板以及位于所述盖部和基板之间的侧壁，所述盖部、基板以及侧壁共同围成所述腔体，所述延伸部自所述主体部向外伸出；

步骤S602，至少在所述延伸部形成牺牲层；

步骤S603，在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分，其中，所述第二部分和所述延伸部之间具有不为零的间隙；

步骤S604，去除所述牺牲层；

步骤S605，将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域，其中，所述干涉区域在第一方向上的投影，至少覆盖所述侧壁和所述第一部分在所述第一方向上的投影的重叠区域，所述第一方向平行于所述盖部指向基板的方向；

步骤S606，将所述延伸部自所述主体部分离；

步骤S607，将信号处理器件密封入所述腔体，并使所述柔性电极与所述信号处理器件通过所述馈通电极电连接。

可以理解，所述步骤S601至步骤S607可以用于形成上述图1至图5所示实施例所述植入式器件100。因而，本实施例中涉及名词的解释可以参考图1至图5所示实施例的相关描述，这里不再赘述。

在一个具体实施中，结合图1至图5，在本体110设置馈通电极114的过程可以包括步骤：提供基板112，所述基板112具有相对的第一侧112a和第二侧112b；形成连通所述第一侧112a和第二侧112b的所述馈通电极114。

具体而言，馈通电极114的制备过程可以包括步骤：在所述基板112上开设馈通孔115，所述馈通孔115沿x方向延伸并贯穿所述第一侧112a和第二侧112b；在所述馈通孔115内填充导电材料，以形成所述馈通电极114。

在一个具体实施中，步骤S607可以包括步骤：将所述信号处理器件120安装至所述第一侧112a，并使所述信号处理器件120与所述馈通电极114电连接；提供侧壁113和盖部111，所述盖部111和基板112分别连接于所述侧壁113相对的两侧以形成所述腔体101。

在一些实施例中，信号处理器件120的焊接过程可以包括：在所述第一侧112a形成金属互连层130，所述金属互连层130与所述馈通电极114电连接；将所述信号处理器件120电连接至所述金属互连层130。

在一个具体实施中，步骤S603具体可以包括如下过程：s1，在所述本体110的外侧形成第一绝缘层145。例如，在基板112的第二侧112b以及延伸部117表面形成第一绝缘层145。

s2，在所述第一绝缘层145位于主体部116的部分开设第一通孔，所述第一通孔和所述馈通电极114相对应。例如，每一馈通电极114上均对应开设有第一通孔，以使馈通电极114暴露在第一绝缘层145之外。

s3，在所述第一通孔内填充导电材料。对于每一第一通孔，所述第一通孔内填充的导电材料的成分，与对应的馈通电极114所采用的导电材料的成分可以相同，也可以不同，本具体实施对此不做限制，只要确保可靠的电连接即可。

s4，在所述第一绝缘层145上形成导通层144，所述导通层144连通所述第一通孔。此时，导通层144通过第一通孔及其中填充的导电材料实现与馈通电极114的可靠电连接。

s5，在所述导通层144上形成第二绝缘层146，以得到所述第一部分148和第二部分149。

进一步，每根电极丝上的电极触点143的形成过程可以包括如下步骤：在所述第一绝缘层145和/或第二绝缘层146位于所述延伸部117的部分开设第二通孔，所述第二通孔连通所述导通层144；在所述第二通孔内填充导电材料，以形成所述电极触点143。

在一些实施例中，在第二通孔内填充导电材料之后，还可以在第二通孔的端部形成镀层，以降低电极触点143与细胞接触时的阻抗，延长电极触点143的长期稳定性。镀层的材料可以包括氧化铱、聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)。

在一个具体实施中，柔性电极140(包括电极层141以及释放形成的柔性的电极丝142)的层叠工艺方式具体可以为：在玻璃晶圆基底(包括基板112和延伸部117)上加工了内部金属导通形成馈通电极114；然后，在第二侧112b通过微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)工艺，首先形成可以释放的牺牲层150，然后在其上覆盖绝缘层147(如第一绝缘层145)，然后在绝缘层147上形成与电极触点143对应的开口(如第一通孔)，并对应连接导通层144的金属到玻璃晶圆基底中对应的金属导通孔(即馈通电极114)；然后，再覆盖一层绝缘层147(如第二绝缘层146)，并形成与电极触点143对应的开口(如第二通孔)。

在一些实施例中，可以在所述主体部116的干涉区域以及所述延伸部117形成所述牺牲层150。所述干涉区域至少覆盖所述主体部116的连接区域中与所述第一部分148相干涉的部分。

在一个具体实施中，步骤S605中，可以将所述第二部分149朝着所述第一部分148翻折以至少暴露所述主体部116的干涉区域，其中，所述干涉区域在第一方向(平行于x方向)上的投影，至少覆盖所述侧壁113和所述第一部分148在所述第一方向上的投影的重叠区域。

在一个具体实施中，步骤S604中，可以采取特定溶液去除牺牲层150，进而将柔性电极140的第二部分149与玻璃晶圆基底(包括延伸部117以及主体部116上覆盖了牺牲层150的区域)剥离。由于主体部116和延伸部117的连接处同样预先覆盖了牺牲层150，因而被自玻璃晶圆基底表面剥离的第二部分149不再覆盖于待分离的玻璃截面处(即延伸部117和主体部116的连接处)。

在一个具体实施中，步骤S606中，可以通过机械方式弯折玻璃或通过激光切割方式，将延伸部117和主体部116分离。由此，可以在不损伤电极丝142的前提下，将原本在柔性电极140下的玻璃晶圆基底延伸区域与作为主体部116的玻璃晶圆基底分离。

在一些实施例中，将所述侧壁113和盖部111连接至所述基板112的动作，可以在将所述第二部分149朝着所述第一部分148翻折以至少暴露所述主体部116的干涉区域之后执行。由此，可以避免焊接形成密封腔体101期间激光意外切割到电极丝142。

在一些实施例中，可以将侧壁113和盖板111预组装形成预组装件后，共同连接至基板112。在一些实施例中，可以先将侧壁113连接至基板112，然后将盖板111连接至侧壁113，从而密封腔体101。

在一个典型的应用场景中，植入式器件100的形成过程具体可以包括：首先，提供玻璃晶圆基底。玻璃晶圆基底可以为整片玻璃晶圆，其上可以阵列形成多个基板112，其中每一基板112连接有或一体成型有延伸部117。然后，对于玻璃晶圆基底上每一基板112所在区域，在基板112上挖馈通孔115，并向其中填充金属材料。此时，可以制备得到馈通电极114。接下来，在基板112的第一侧112a形成金属互连层130。

接下来，在基板112的第二侧112b以及延伸部117表面形成柔性电极140，如图7所示。此时，第二部分149和延伸部117之间以及部分第一部分148和第二侧112b之间预先形成有牺牲层150。制备得到的柔性电极140和馈通电极114电连接。在玻璃晶圆加工阶段，柔性电极140与基板112/延伸部117处于吸附连接状态。

接下来，将基板112的第一侧112a朝上，采用倒装工艺将信号处理器件120焊接至第一侧112a。此时，信号处理器件120和电极触点143通过金属互连层130、馈通电极114和导通层144实现电气连接。

接下来，沿着包含了延伸部117的边界轮廓，将玻璃晶圆基底切割成单独的一个单元，得到如图7所示的结构。其中，图7未示出牺牲层150。

接下来，去除牺牲层150，弯折电极丝142至沿x方向的投影不落入干涉区域。例如，可以通过化学方法去除电极丝142下方通过光刻方式制备的可牺牲的牺牲层150，从而使柔性的电极丝142得以从玻璃晶圆基板(如延伸部117)释放，如图8所示。

接下来，保持电极丝142弯折至在x方向上的投影不落入干涉区域的状态，将侧壁113和盖部111分别用激光焊连接至基板112的第一侧112a。此时，信号处理芯片120被密封在腔体101中。

最后，继续保持电极丝142弯折至在x方向上的投影不落入干涉区域的状态，将玻璃晶圆基板的延长部分(即延伸部117)在电极丝142的根部所在的对应位置(即延伸部117和主体部116的交界处)切断分离，如图9所示。至此，可以得到如图1所示的最终状态的植入式器件100。

在一个变化例中，可以先将侧壁113和盖部111通过激光焊的方式连接至第一侧112a，然后再将整个主体部116和延伸部117从玻璃晶圆基底上切割下来，得到如图5所示的中间状态。

在一个具体实施中，在将信号处理器件120安装至第一侧112a之后，密封腔体101之前，本实施例所述形成方法还可以包括步骤：在所述腔体101内设置限位部131，以限制信号处理器件120在所述腔体101内的运动。

由上，通过本实施方案提供的形成方法，将信号处理器件120密封在单一玻璃材料成分形成的腔体101内，在本体110外侧形成柔性电极140，在形成腔体101的本体110上设置馈通电极114，以确保腔体101内外的信号处理器件120和柔性电极140电连接。由此，能够在确保腔体101内部器件的气密性和在植入环境下的长期稳定性的前提下，实现腔体101内部器件与外部柔性电极140的信号交互。

在一个变化例中，参考图10，电连接件122可以包括接插式连接器，分别设置于信号处理器件120的相邻两层结构面向对方的一侧。相对设置的两个接插式连接器相耦接，以实现相邻两层结构之间的电气连接。

假设图10示出的信号处理器件120包括第二芯片128和第三PCB129，第三PCB129上可以集成有一个或多个芯片。第二芯片128相较于第三PCB129更靠近第一侧112a。相应地，在基板112的第一侧112a，第二芯片128通过焊盘127和金属焊点126直接电连接金属互连层130。进一步，通过与金属互连层130连接的接插式连接器和安装于第三PCB129对应位置上的接插式连接器电连接，可以实现第三PCB129和金属互连层130和/或第二芯片128的电连接。

进一步，相邻两层结构之间可以安装多个同样高度的接插式连接器，以保证下层结构(如图10示出的第三PCB129)的平行放置和绝缘隔离。图10中以2组接插式连接器为例进行示例性展示，在实际应用中，可以根据需要调整具体数量和设置位置。

进一步，图10所示结构与上述图5所示结构的区别还在于，限位部131可以取消。具体而言，接插式连接器的硬度相对较大，因而可以取消垫高133和支撑连接132等限位结构，通过接插式连接器之间的配合同时起到电连接件122和限位部131的作用。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种植入式器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供本体，所述本体采用玻璃制成并设置有馈通电极，所述本体包括主体部和延伸部，所述主体部适于提供密封的腔体，所述主体部包括盖部、与所述盖部相对设置的基板以及位于所述盖部和基板之间的侧壁，所述盖部、基板以及侧壁共同围成所述腔体，所述延伸部自所述主体部向外伸出；

至少在所述延伸部形成牺牲层；

在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分，其中，所述第二部分和所述延伸部之间具有不为零的间隙；

去除所述牺牲层；

将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域，其中，所述干涉区域在第一方向上的投影，至少覆盖所述侧壁和所述第一部分在所述第一方向上的投影的重叠区域，所述第一方向平行于所述盖部指向基板的方向；

将所述延伸部自所述主体部分离；

将信号处理器件密封入所述腔体，并使所述柔性电极与所述信号处理器件通过所述馈通电极电连接。

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述本体设置馈通电极的过程包括：

提供所述基板，所述基板具有相对的第一侧和第二侧；

形成连通所述第一侧和第二侧的所述馈通电极；

将所述信号处理器件密封入所述腔体包括：

将所述信号处理器件安装至所述第一侧，并使所述信号处理器件与所述馈通电极电连接；

提供侧壁和盖部，所述盖部和基板分别连接于所述侧壁相对的两侧以形成所述腔体。

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述形成连通所述第一侧和第二侧的所述馈通电极包括：

在所述基板上开设馈通孔，所述馈通孔贯穿所述第一侧和第二侧；

在所述馈通孔内填充导电材料，以形成所述馈通电极。

4.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述将所述信号处理器件安装至所述第一侧，并使所述信号处理器件与所述馈通电极电连接包括：在所述第一侧形成金属互连层，所述金属互连层与所述馈通电极电连接；

将所述信号处理器件电连接至所述金属互连层。

5.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述在所述主体部形成柔性电极的第一部分，在所述延伸部形成所述柔性电极的第二部分包括：

在所述本体的外侧形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层位于所述主体部的部分开设第一通孔，所述第一通孔和所述馈通电极相对应；

在所述第一通孔内填充导电材料；

在所述第一绝缘层上形成导通层，所述导通层连通所述第一通孔；

在所述导通层上形成第二绝缘层，以得到所述第一部分和第二部分。

6.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述第一部分包括电极层；和/或，

所述第二部分呈梳状结构以形成至少一根电极丝，其中每根电极丝包括电极触点，所述电极触点的形成过程包括：

在所述第一绝缘层和/或第二绝缘层位于所述延伸部的部分开设第二通孔，所述第二通孔连通所述导通层；

在所述第二通孔内填充导电材料，以形成所述电极触点。

7.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述至少在所述延伸部形成牺牲层包括：

在所述主体部的干涉区域以及所述延伸部形成所述牺牲层。

8.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，将所述侧壁和盖部连接至所述基板的动作，在将所述第二部分朝着所述第一部分翻折以至少暴露所述主体部的干涉区域之后执行，其中，所述将所述侧壁和盖部连接至所述基板的动作包括将所述侧壁和盖板先后连接至所述基板，或者将所述侧壁和盖板预组装后共同连接至所述基板。

9.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，还包括：

在所述腔体内设置限位部，以限制所述信号处理器件在所述腔体内的运动。

10.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述信号处理器件包括多层结构，各层结构之间通过电连接件电连接。

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