KR101144532B1 - 액정 폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지 - Google Patents

Abstract

액정폴리머로 이루어진 기판부; 생체 신호를 수집하고 전달하는 전극부; 및 상기 전극부를 보호하는, 액정폴리머로 이루어진 커버부를 포함하는 미세 전극을 포함하고, 상기 전극부는 상기 기판부의 일면에 접하여 배치되며, 상기 커버부는 상기 전극부가 배치된 기판부의 일면에 접하여 접착되고, 상기 접착된 커버부 및 기판부 사이에는 외부 환경과 독립된 공간이 형성되어 있는 미세 전극 어레이 패키지가 개시된다.

Description

액정 폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지{Micro-electrode Array Package using Liquid Crystal Polymer}

본 발명은 액정폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지에 관한 것이다. 자세하게는, 센서 및 신경 보철 장치를 구현하기 위하여 필요한 전극, 신호 처리 및 통신 모듈을 생체 내에서 수분과 이온의 영향 없이 장시간 사용할 수 있는 미세 전극 어레이 패키지에 관한 것이다.

미세 전극 어레이란 생화학적인 반응 및 생체 신호를 전기적인 신호로 변환하여 수집하거나 생체 자극을 위한 전기 신호를 신경 조직에 인가하기 위해 생체에 부착되거나 이식되는 구조물을 통칭하는 말이다.

본 발명에서 다루는 미세 전극 어레이 패키지의 기술은 생체 신호 기록 및 자극 전극(이하에서 "미세 전극"이라 합니다) 및 밀봉 패키지에 관한 것이다. 이 중에서, 생체 신호 기록 및 자극 전극은 생체 내에서 장기간 동안 이식되어야 하므로 생체 내의 수분과 이온 등으로부터 손상을 받지 않아야 한다. 따라서, 종래에 사용되었던 폴리이미드 및 패릴린 등의 폴리머를 이용한 미세 전극은 생체 내의 환경에 약해서 적용에는 한계가 있다. 이에 생체 내의 환경에서 견딜 수 있는 액정폴리머가 미세 전극의 재료로써 이용되고 있다. 그러나 액정폴리머는 가공이 용이하지 않으므로 새로운 방법이 제안될 필요성이 요구되고 있다.

밀봉 패키지는 생체 신호 기록 및 자극 장치나 다른 부품을 수분이나 이온으로부터 보호하는데 필요하다. 인체 내부에 삽입하고 일상생활에 지장이 없도록 해야하므로 패키지의 크기도 설계 시 중요한 고려 사항 중 하나이다. 이에, 크기를 용이하게 변경할 수 있고, 수분이나 이온에 강한 패키지의 필요성이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 제안된 것으로서, 액정폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지를 제공한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 미세 전극 어레이 패키지는, 액정폴리머로 이루어진 기판부; 생체 신호를 수집하고 전달하는 전극부; 및 상기 전극부를 보호하는, 액정폴리머로 이루어진 커버부를 포함하는 미세 전극 어레이를 포함하고, 상기 전극부는 상기 기판부의 일면에 접하여 배치되며, 상기 커버부는 상기 전극부가 배치된 기판부의 일면에 접하여 접착되고, 상기 접착된 커버부 및 기판부 사이에는 외부 환경과 독립된 공간이 형성되어 있다.

본 발명에 따르면, 종래의 기술에 비하여 안정적이고 공정 기간을 단축한 액정폴리머 미세 전극 어레이 패키지의 제작 공정을 제공할 수 있다. 종래의 기술에 의하면, 장시간 동안 플라즈마 식각 공정으로 인한 금속으로 이루어진 전극 패턴의 손상 위험이 있고, 그 공정에 긴 시간이 소요되었다. 또한 식각마스크 패턴 형성 및 플라즈마 식각 공정을 제외시킴으로써 제작 공정 기간을 단축하며, 단일 물질로 미세 전극 및 다른 부품들이 밀봉되므로 외부로 노출되는 조립 부분이 없어 다채널 시스템으로 확장이 유리하다.

도 1은 종래 기술에 따른 미세 전극 어레이 패키지를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 액정폴리머를 이용한 미세 전극 어레이의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 사시도를 나타낸 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 미세 전극 어레이 패키지를 나타낸 도면이다. 도 1에서처럼, 종래에는 신호 처리 및 통신 장치(이하, '내부 이식 장치'라고 합니다)를 밀봉한 패키지와 미세 전극을 피드-쓰루(feed-through)를 이용하여 연결하였다. 상기 패키지는 금속 또는 세라믹을 이용하여 제작하고, 피드-쓰루의 외부 환경에의 노출을 방지하기 위하여 절연 코팅을 하여 구현하였다. 이처럼, 종래의 미세 전극 어레이 패키지는 밀봉 패키지와 미세 전극 간의 이종 결합으로 인해 밀봉성이 떨어지고 이에 따른 채널 확장에 제한이 있었다.

도 2는 종래의 기술에 따른 액정폴리머를 이용한 미세 전극의 제조 공정을 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)는 플라즈마에 의한 식각 공정을 나타내며, 도 2의 (b)는 가열 프레스에 의한 접착 공정을 나타낸다.

도 2의 (a)를 살펴보면, 액정폴리머는 불투명한 소재이기 때문에 각 층의 정렬을 위한 얼라인 키가 보이지 않는다. 게다가 가열 프레스 접착 공정을 수행한 이후에는 액정폴리머의 수축 및 팽창으로 인하여 내부 금속 패턴의 위치가 변하게 된다. 따라서 종래의 미세 전극의 제작 방법을 이용하면 식각 마스크의 정렬-오류(mis-alignment)가 발생하여 금속 패턴이 손상되거나 다른 구조물이 손상되는 문제가 있다. 그리고 액정폴리머는 플라즈마 식각의 속도가 느리며 식각되는 표면이 고르지 않으므로 종래의 방법처럼 플라즈마 식각으로 전극 노출용 홀과 전극 외형을 제작하는 경우 금속 패턴 및 구조물이 손상되는 문제가 있다.

도 2의 (b) 는 도 2의 (a)에서 설명된 플라즈마 식각 공정의 단점을 피해서 액정폴리머 접착 공정 전에 전극 노출용 홀을 형성한 경우 새롭게 발생하는 문제를 보여준다. 즉 종래의 가열 프레스 공정 방법을 이용하면 각 층에 동일한 압력이 가해지고 홀이 형성되어 있는 위치의 층은 홀 경계에 상대적으로 과도한 압력이 집중되어 금속 패턴 및 구조물이 손상되는 문제가 있다. 게다가 가열 프레스의 가열 온도보다 녹는점이 낮은 액정폴리머의 경우에는 리플로우 현상이 발생하여 미리 형성한 미세한 홀이 사라지는 문제점도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지를 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지는 도 1 및 도 2에 따른 종래의 기술의 문제점을 극복하기 위하여 제안된 것이다. 도 3의 (a)는 2층 구조, 도 3의 (b), (c) 그리고 (d)는 3층 구조이다. 이러한 다층 구조는 미세 전극 어레이 패키지가 응용될 분야에 적합하도록 미세 전극 어레이 패키지의 높이 또는 두께를 조절하거나 각 층을 구성하는 액정폴리머의 열팽창 계수 (Coefficient of Thermal Expansion; CTE)를 다르게 하여 미세 전극 어레이 패키지의 표면 굴곡(curvature)을 조절하기 위해 적용된다. 또한 도 3의 (d)처럼 다층 구조를 이용하면 장치의 수평적인 크기 제한을 벗어나 수직적으로 채널 숫자를 확장할 수 있다.

도 3의 (a)의 미세 전극 어레이 패키지는, 액정폴리머로 이루어진 기판부(10); 상기 기판층에 형성된 전극부(30); 상기 전극부에 연결되어 신호 처리 및 통신 기능을 수행하는 기능부(50) 및 상기 전극부 및 상기 기능부를 보호하는 액정폴리머로 이루어진 커버부(20)를 포함한다. 상기 커버부에는 상기 전극부가 외부 환경에 노출되도록 하는 홀(40)이 형성되어 있다. 상기 홀(40)에 의해 생체 내의 신호를 수집할 수 있고, 이를 전극부(30)가 기능부(50)에 전달하여 상기 기능부(50)가 신호를 처리, 저장, 송수신할 수 있다. 상기 기능부는 내부 안테나를 구비하여 외부에 있는 제어 장치와 통신을 하여, 생체 신호를 송신할 수 있다. 상기 기능부(50)는 위에서 언급한 내부 이식 장치와 동일한 구성요소이다.

상기 전극부(30)는 생체 내의 신호를 수집한다. 또한 상기 전극부는 생체 자극 전류를 제공하는 역할을 한다. 상기 전극부에는 내부 이식 장치가 연결되어, 상기 수집한 생체 신호가 전달되고 상기 내부 이식 장치는 상기 전달된 생체 신호를 신호처리, 저장, 분석 및 외부로 송신한다. 상기 전극부는 상기 기판부에 형성되며, 금속 패턴 형식으로 형성될 수 있다.

상기 기판부(10), 상기 커버부(20) 및 상기 전극부(30)는 미세 전극을 구성한다. 상기 미세 전극은 생체 신호를 수집하거나 생체 자극 신호를 제공한다. 상기 미세 전극은 상기 전극부에 의해 수집된 생체 신호를 내부 이식 장치로 전달하고, 내부 이식 장치에서 제공하는 생체 자극 전류 또는 신호를 전달받아, 상기 전극부를 통하여 생체 내의 조직에 인가한다.

상기 기판부(10)는 상기 전극부(30)가 형성되는 기판이며, 미세 전극 어레이 패키지가 생체 내에 삽입되는 경우에 상기 미세 전극 어레이 패키지 내의 구성물 또는 상기 전극부를 보호하는 역할도 한다.

상기 커버부(20)는 상기 기판부 및 상기 전극부를 덮는다. 상기 커버부에는 상기 전극부의 일부분이 생체 내의 환경에 노출될 수 있도록 홀이 형성되어 있다. 이 홀을 통하여 상기 전극부와 생체 내의 조직 등이 접촉을 하여 생체 신호를 수집하거나 생체 자극 전류 또는 신호를 제공할 수 있다. 상기 커버부도 미세 전극 어레이 패키지가 생체 내에 삽입되는 경우에 상기 미세 전극 어레이 패키지 내의 구성물 또는 상기 전극부를 보호하는 역할을 한다.

상기 기판부(10)와 상기 커버부(20)를 서로 접착하기 위하여, 각각의 녹는점의 차이를 이용한다. 접착 과정은 가열 프레스 공정 또는 레이저 가공에 의한 용접으로 수행되는데, 가열 프레스 공정의 온도를 상기 기판부 및 상기 커버부의 녹는점의 사이 값으로 조정하면 낮은 녹는점을 갖는 쪽이 녹아서 서로 접착된다. 또는 레이저 가공에 의한 용접 방법을 이용하는 경우에도 일정한 압력을 가한 상태에서 레이저로 가열하면 낮은 녹는점을 가지는 쪽이 녹아서 접착된다. 따라서, 상기 커버부 또는 상기 기판부는 녹는점이 서로 다른 액정폴리머를 사용하여야 한다.

또한 상기 커버부(20)는 도 3의 (a)에 도시된 단면도처럼, "┌┐" 모양의 굴곡을 가지도록 성형이 되어 있고, 상기 커버부와 상기 기판부가 접착되면서 공간을 형성하고 있다. 상기 공간에는 상기 기능부(50)가 위치하여 외부 환경으로부터 영향을 받지 않고 기능을 수행할 수 있다. 상기 공간에 상기 기능부를 배치함으로써, 상기 전극부, 상기 기판부 및 상기 커버부로 이루어진 미세 전극과 상기 기능부를 일체화하여 하나의 패키지로 구성된 미세 전극 어레이 패키지를 구현하였다.

상기 공간을 형성하여 상기 기능부를 배치하여, 도 1의 미세 전극 어레이 패키지처럼 피드-쓰루를 사용하지 않아 채널 수의 제한에서 벗어나며, 금속 또는 세라믹으로 이루어진 밀봉 패키지와 미세 전극간의 이종 결합이 아닌 단일 물질 결합이 되어 밀봉성을 향상시킨다.

도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 기판부를 제1 기판부(11); 및 제2 기판부(12)를 포함하도록 구성한 미세 전극 어레이 패키지를 나타내고 있다. 앞서 언급한대로, 3층 구조로 구성함으로써 미세 전극 어레이 패키지의 높이(또는 두께)와 굴곡을 조절할 수 있다. 도 3의 (b)의 미세 전극 어레이 패키지에서도 제1 기판부(11)의 녹는점은 제2 기판부(12) 또는 커버부(20) 중 어느 하나 이상과 같지 않아야 한다. 액정폴리머의 녹는점이 상이해야, 기판부(11, 12)와 커버부(20)를 접착할 수 있다. 도 3의 (b)는 제2 기판부(12)의 녹는점이 커버부(20)의 녹는점보다 낮은 경우를 도시하고 있다.

도 3의 (c)는 도 3의 (a)의 커버부를 제1 커버부(21); 및 제2 커버부(22)를 포함하도록 구성한 미세 전극 어레이 패키지를 나타내고 있다. 도 3의 (c)는 미세 전극 어레이 패키지의 높이(또는 두께) 및 굴곡의 조절과 더불어 커버부에 성형된 패키지 모양을 보강하기 위하여 3층 구조로 구성되어있다. 도 3의 (c)는 제1 커버부(21)의 녹는점이 기판부(10) 및 제2 커버부(22)의 녹는점보다 낮은 경우를 나타내고 있다. 상기 홀(40)이 형성되어 있는 제1 커버부(21)의 녹는점이 낮으므로 고온 접착 과정에서 리플로우 현상이 일어날 수 있으므로, 제1 커버부의 홀이 제2 커버부의 홀보다 큰 것을 확인 할 수 있다.

도 3의 (d)는 도 3의 (b)의 제1 기판부(11) 와 제2 기판부(12)에 각각 전극부가 형성된 미세 전극 어레이 패키지를 나타내고 있다. 이와 같은 방법으로 3층 이상의 다층 구조를 이용하면 미세 전극 어레이 패키지의 전극 채널 숫자를 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향으로도 확장할 수 있다. 여기서 제2 기판부의 녹는점이 커버부 및 제1 기판부의 녹는점 보다 낮은 경우를 나타내므로 고온 접착 과정의 리플로우 현상을 고려하여 커버부의 홀 보다 제2 기판부의 홀이 큰 것을 확인 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 순서도를 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법은, 액정폴리머로 이루어진 기판부 및 액정폴리머로 이루어진 커버부에 얼라인 홀을 형성하는 단계(S100); 상기 커버부에 전극부가 노출되는 홀을 형성하는 단계(S200); 상기 기판부에 전극부를 형성하는 단계(S300); 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착하는 단계(S400); 및 상기 기판부 및 상기 커버부의 외형을 절단하는 단계(S500)를 포함한다.

본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법은, 얼라인 키를 형성하는 종래의 기술과 달리, 각 부분을 접착하기 전에 얼라인 홀을 형성한다. 종래 기술에서는 기판부에 얼라인 키를 형성해두고, 각 부분을 조립한 후에 얼라인 키를 찾아서 식각 공정을 하지만, 액정폴리머는 불투명한 소재이기 때문에 종래의 기술처럼 얼라인 키를 사용하면 얼라인 키가 보이지 않기 때문에 정렬-오류가 발생할 수 밖에 없다.

따라서, 본 발명에 따른 액정폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법은 상기 기판부 및 상기 커버부에 얼라인 홀을 형성하고, 각 과정에서 상기 얼라인 홀을 이용하여 각 부분을 정렬하여 종래의 기술의 최종단계인 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 제외시킴으로써 정렬-오류를 방지하였다. 또한 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 하지 않으므로, 식각 마스크의 제작에 소요되는 비용 및 시간이 없어지며, 식각 공정에 따른 각 부분 또는 구조물의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법은, 종래의 기술과 달리 각 부분을 접착하기 전에 전극부 노출용 홀을 형성한다. 이렇게 상기 커버부 및 상기 기판부를 접착하기에 앞서 전극부 노출용 홀을 형성하는 것은 종래 기술의 식각 공정에서 정렬-오류에 따른 구조물 또는 금속 패턴(전극부) 손상을 방지하기 위함이다. 또한, 종래 기술에서 각 부분을 접착 후 식각 공정에서 필요했던 식각 마스크를 사용하지 않음으로써 식각 마스크 패턴 형성에 소요되는 공정 시간 및 비용을 절감하기 위함이다.

다시 말하면, 본 발명에서는 미세 전극 어레이 패키지의 구성물을 접착하기 이전에 얼라인 홀 및 전극 노출용 홀을 형성하여 상기 식각 공정에서의 전극의 손상 및 정렬-오류를 방지하였다. 또한, 플라즈마 식각 공정 대신 레이저 가공을 이용한 식각 공정을 도입하여, 식각 마스크가 필요하지 않고 식각 공정 시간 및 비용을 단축하였다.

상기 액정폴리머로 이루어진 기판부 및 액정폴리머로 이루어진 커버부에 얼라인 홀을 형성하는 단계(S100)는 각 층의 홀과 전극부의 위치를 일치시키기 위하여 얼라인 홀을 형성한다. 상기 얼라인 홀은 차후에 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착하거나, 전극부 노출용 홀을 형성하거나, 전극부를 형성할 때에 각 위치가 어긋나지 않고 일치하도록 사용된다. 상기 얼라인 홀을 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착하기 전에 미리 형성하는 이유는, 액정폴리머의 경우 불투명한 소재이기 때문에 종래의 기술처럼 얼라인 키를 금속 패턴으로 형성하면 기판과 커버 접착 후에는 얼라인 키가 보이지 않기 때문이다. 얼라인 홀을 이용하면, 상기 얼라인 홀에 얼라인 키를 삽입하여 각 홀 및 전극부의 위치를 정렬할 수가 있다.

상기 커버부에 전극부가 노출되는 홀(40)을 형성하는 단계(S200)에서는, 액정폴리머 커버부와 액정폴리머 기판부의 녹는점의 고저에 따라서 형성되는 상기 홀(40)의 크기가 달라진다. 만약 상기 커버부의 녹는점이 상기 커버부의 하부에 접하는 액정폴리머 기판부의 녹는점보다 낮다면, 상기 홀(40)의 크기는 최종적으로 얻으려는 홀의 크기보다 크게 형성하여야 한다. 이는 본 단계의 뒤에 이어지는 고온 접착 공정상의 리플로우 현상에 의해, 홀의 크기가 작아지기 때문이다. 그러나 상기 커버부의 녹는점이 상기 기판부의 녹는점보다 높다면, 상기 홀(40)의 크기는 최종적으로 얻으려는 홀의 크기대로 형성하면 된다. 상기 커버부의 녹는점이 상기 기판부의 녹는점보다 높으면, 고온 접착 공정을 거쳐도 상기 커버부가 녹지 않으므로, 상기 커버부에 형성된 상기 홀(40)이 변형되지 않기 때문이다.

상기 기판부에 전극부를 형성하는 단계(S300)에서는, 전극 패턴용 포토 마스크를 이용하여 전극부를 형성한다.

상기 기판부 및 상기 커버부를 접착하는 단계(S400)는 상기 얼라인 홀에 얼라인 핀을 삽입하여 상기 기판부 및 상기 커버부를 정렬한 후, 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착한다. 본 단계(S400)에서는 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접을 이용하여 기판부 및 커버부를 서로 접착하게 된다. 위에서, 각 부의 녹는점을 상이하게 한 이유는 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접을 이용할 때, 녹는점에 의해 각 부가 서로 접착되도록 하기 위함이다. 즉, 낮은 녹는점을 가진 부에 의해 각 부가 서로 접합된다.

또한 상기 접착하는 단계(S400)는 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접 공정에서의 압력에 따른 구조물 손실을 방지하기 위하여, 프레스 패드부를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 프레스 패드부는 상기 기판부의 상기 전극부가 형성되지 않은 일면에 접하도록 배치한다. 상기 프레스 패드부에는 요철이 형성되어 있어, 요철의 볼록한 부분에는 정상적인 압력이 가해지고, 요철의 오목한 부분에는 정상적인 압력이 가해지지 않는다. 상기 프레스 패드부를 배치하는 과정을 제조 과정에 포함시킴으로써, 종래 기술에서 발생하는 전극부가 노출되는 홀 또는 전극부의 손실을 방지한다.

상기 기판부 및 커버부의 외형을 절단하는 단계(S500)는, 얼라인 홀을 이용하여 원하는 장치 외형 모양을 제외한 그 밖의 영역을 잘라내는 과정이다. 절단과정에 의해 미세 전극 어레이 패키지가 완성되게 된다.

또한 상기 액정폴리머로 이루어진 기판부 및 액정폴리머로 이루어진 커버부에 얼라인 홀을 형성하는 단계(S100), 상기 커버부에 전극부가 노출되는 홀을 형성하는 단계(S200) 및 상기 기판부 및 커버부의 외형을 절단하는 단계(S500) 는 레이저 가공에 의해 이루어질 수 있다. 이는 종래 기술에서 사용되었던 플라즈마 가공은 식각 속도가 느리고, 그에 따른 상기 전극부의 노출 시간이 길어지므로 상기 전극부가 손상될 위험이 있고, 식각된 표면 및 외형이 고르지 않아서 본 발명에서 제안하는 방법이다.

도 5는 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 순서도를 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법은, 액정폴리머로 이루어진 기판부 및 액정폴리머로 이루어진 커버부에 얼라인 홀을 형성하는 단계(S100); 상기 커버부를 성형하는 단계(S150); 상기 커버부에 전극부가 노출되는 홀을 형성하는 단계(S200); 상기 기판부에 전극부를 형성하는 단계(S300); 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착하는 단계(S400); 및 상기 기판부 및 상기 커버부의 외형을 절단하는 단계(S500)를 포함한다.

즉, 도 4의 순서도에서 얼라인 홀 형성 단계(S100) 직후에 커버부를 성형하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버부를 성형하는 단계는, 상기 커버부 및 상기 기판부 사이에 공간을 확보하기 위함이다. 상기 공간은 외부 환경으로부터 독립되어 있으며, 예를 들면 생체 내의 이온이나 수분과 접촉되지 않는 공간이다. 또한 상기 커버부를 성형하는 단계(S150)는 상기 커버부를 가열 프레스 가공으로 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 공간의 크기에 맞게 틀을 준비하여 상기 틀에 상기 기판부를 넣고 가압, 가열을 하면 원하는 형상으로 상기 커버부가 성형된다.

도 1을 살펴보면, 종래에는 내부 이식 장치를 구비하기 위하여, 밀봉 패키지를 별도로 구비하였다. 상기 밀봉 패키지는 금속 또는 세라믹으로 구성되어 있다. 이는 미세 전극 부분과 다른 물질로 구성되어, 도 1에서와 같이 상기 밀봉 패키지와 미세 전극 부분을 접합하는 경우에 피드-쓰루를 이용해야 하고 그 결과 밀봉성이 떨어지며 채널 수에 제한이 따르게 된다.

반면에 도 5에서 제안된 상기 커버부를 성형하는 단계(S150)를 수행하면, 내부 이식 장치가 배치되는 공간을 액정폴리머 단일 물질로 확보할 수가 있고, 기판부 및 커버부로 둘러싸인 하나의 패키지가 구현되므로 밀봉성이 향상된다. 또한 피드-쓰루를 이용하지 않음으로써, 전극부를 형성할 때에 멀티 채널로 형성하여 채널 수의 제한도 해결할 수 있다. 즉, 단일 물질로 미세 전극 어레이 패키지를 구현하여 종래의 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 실시예를 살펴보도록 한다. 각 실시예는 미세 전극 어레이 패키지의 두께에 따라 구현된다.

도 6은 본 발명에 따른 액정폴리머 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법의 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6에는 두 개의 액정폴리머로 이루어진 층을 이용한 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법이 도시되어있다. 도 6의 (a) 과정에서는, 액정폴리머로 이루어진 기판부 및 액정폴리머로 이루어진 커버부에 얼라인 홀을 형성한다. 상기 얼라인 홀은 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착할 때에 정렬을 하기 위한 것이다. 상기 얼라인 홀은 레이저 가공에 의해서 형성된다.

도 6의 (b) 과정에서는 상기 커버부를 성형한다. 상기 성형하는 과정에서는 얼라인 홀에 얼라인 핀(70)을 삽입하여 얼라인 홀의 위치가 이동하지 않게 한다. 상기 커버부에 "┌┐" 모양의 굴곡이 생기게 하여 상기 기판부와의 접착시에 공간이 형성되도록 한다. 도 6의 (c) 과정에서는 상기 성형된 커버부에 전극부를 노출하도록 하는 홀(40)을 형성한다. 상기 홀(40)은 생체 내의 신호를 수집하는 경로 역할을 한다. 상기 홀(40)은 레이저 가공에 의하여 형성한다. 도 6의 (d) 과정에서는 상기 기판부에 전극부(30)를 형성한다. 상기 전극부(30)는 상기 생체 신호를 내부 이식 장치로 전달한다. 전극부가 노출되는 정도에 따라 신호의 감도가 변동된다.

도 6의 (e) 과정에서는 상기 공간에 내부 이식 장치를 배치, 조립하고 상기 기판부 및 상기 커버부를 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접을 통하여 접착한다. 상기 기판부 및 상기 커버부를 접착하는 경우에, 내부 이식 장치가 구비된 부분("┌┐" 모양의 굴곡이 있는 부분)에는 열에 약한 전자 장치 및 배터리 등을 고려하여 가열되지 않도록 접착용 프레스 틀(90)에 점선으로 표시한 것처럼 빈 공간으로 구성하고, 전극부가 노출되도록 하는 홀(40) 및 상기 공간이 있는 부분에는 압력을 과도하게 주면 상기 홀(40) 또는 전극부가 손상되므로, 별도의 프레스 패드부(80)를 구비한다. 상기 프레스 패드부(80)를 상기 기판부의 상기 전극부가 형성되지 않은 일면에 접하게 하고 나서 접착용 프레스 틀(90)을 씌운 뒤 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접 공정을 수행한다. 상기 홀(40) 및 상기 전극부의 위치가 어긋나면 안 되므로, 얼라인 홀에 얼라인 핀(70)을 삽입하여 가압, 가열한다. 도 6의 (f)는 완성된 미세 전극 어레이 패키지를 나타낸 것이다.

상기 도 6의 과정을 응용하여 도 3의 (b)에 나타난 3층 구조의 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법을 실시할 수 있다. 이 경우에는, 기판부가 제1 기판부 및 제2 기판부로 구성되므로, 도 6의 (a) 과정에서 총 세 개의 부분에 얼라인 홀을 형성하고, 도 6의 (e) 과정에서 한 개의 기판부 대신 두 개의 기판부를 틀에 넣고 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접 과정을 수행하면 된다.

또한 도 3의 (c)에 나타난 3층 구조의 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법도 실시할 수 있다. 이 경우에는, 커버부가 제1 커버부 및 제2 커버부로 구성되므로, 도 6의 (a) 과정에서 총 3개의 부분에 얼라인 홀을 형성하고, 도 6의 (b) 과정에서 두 개의 커버부에 대하여 성형을 실시하고, 도 6의 (c) 과정에서 전극부 노출용 홀을 두 개의 커버부에 형성하고, 도 6의 (e) 과정에서 한 개의 커버부 대신 두 개의 커버부를 틀에 넣고 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접 과정을 수행하면 된다.

도 3의 (d)에 나타난 3층 구조의 미세 전극 어레이 패키지의 제조 방법 경우에는, 제1 기판부와 제2 기판부에 각각 전극부가 포함되므로, 도 6의 (a) 과정에서 총 세 개의 부분에 얼라인 홀을 형성하고, 도 6의 (c) 과정에서 전극부 노출용 홀을 제2 기판부에도 형성하고, 도 6의 (d) 과정에서 제1 기판부와 제2 기판부에 각각 전극부를 형성하고, 도 6의 (e) 과정에서 내부 이식 장치와 두 개의 기판부를 조립하고 가열 프레스 또는 레이저 가공에 의한 용접 과정을 수행하면 된다.

도 7은 본 발명에 따른 미세 전극 어레이 패키지의 사시도를 간략히 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 종래의 미세 전극 어레이 패키지와 다르게, 하나의 패키지로 이루어진 것을 볼 수 있다. 도 7에서는 미세 전극 어레이 패키지를 두 개의 부분으로 나누어 도시했는데, 위쪽에 있는 부분은 본 명세서에서 설명한 커버부를 나타낸 것이고, 아래쪽에 있는 부분은 전극부 및 기능부가 형성된 기판부를 나타낸 것이다. 도 7을 살펴보면, 종래의 기술에 따른 미세 전극 어레이 패키지와 다른 점을 명확하게 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경 및 변형이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

Claims (7)

1. 액정폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지에 있어서,
   액정폴리머로 이루어진 기판부;
   상기 기판부의 일면 상에 형성되며, 생체 신호를 수집하고 상기 수집한 생체 신호를 전달하는 전극부; 및
   상기 전극부를 커버하며 굴곡진 형상을 갖는, 액정폴리머로 이루어진 커버부를 포함하는 미세 전극을 포함하고,
   상기 커버부는 상기 전극부가 배치된 기판부의 일면에 접하여 접착되고,
   상기 기판부와 상기 커버부의 굴곡진 형상 사이에는 외부 환경과 독립된 공간이 형성되며, 상기 전극부는 상기 공간 내부로부터 상기 기판부의 일면을 따라 외부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.
2. 상기 제1항에 있어서,
   상기 커버부에는 상기 굴곡진 형상 이외의 영역에 상기 전극부를 노출하기 의한 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.
3. 상기 제1항에 있어서,
   상기 공간은,
   상기 커버부를 성형하고, 상기 성형된 커버부와 상기 기판부의 일면이 접착되면 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.
4. 상기 제1항에 있어서,
   상기 전극부로부터 전달된 전기 신호를 처리하고, 상기 처리된 전기 신호를 전송하는 기능부를 더 포함하고,
   상기 기능부는 상기 공간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.
5. 상기 제4항에 있어서,
   상기 기능부를 상기 공간에 배치하여, 상기 미세 전극과 상기 기능부를 하나의 패키지로 일체화한 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.
6. 상기 제1항에 있어서,
   상기 커버부의 녹는점은 상기 기판부의 녹는점보다 높고,
   상기 커버부 및 상기 기판부는 각각의 녹는점의 차이에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.
7. 상기 제1항에 있어서,
   상기 전극부는 생체 자극 전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 미세 전극 어레이 패키지.

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