专利名称：体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用作体内植入式器件封装材料的制备方法，尤其涉及一种体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法。
背景技术：
随着植入式神经损伤修复以及脑-机接口研究的进展，以集成电路为核心的植入式器件的应用受到越来越多的关注。
植入应用的以集成电路为核心的微电子系统的临床应用，有几个问题必须予以解决(1)集成电路的密封封装。植入环境的电解质本质使得集成电路的核心部分极易受到破坏而丧失功能，因而必须对集成电路进行密封封装以使电路与生理环境相互隔离。(2)集成电路与其它部件的连接点涉及到多种材料，主要的有铜、银、不锈钢等，它们在生理环境中的暴露极易导致腐蚀的发生。(3)集成电路与植入式微电子系统的另一核心部件-电极等之间的通讯是通过导线实现的，导线材料主要有铜、不锈钢等，它们也必须要与生理环境隔离，同时导线之间也必须要相互绝缘以避免信号的相互干扰。(4)对于像中枢神经系统这样的应用环境，狭小的空间使得植入式系统的体积不可能很大，这不但对系统的设计提出了较高的要求，对于封装材料也提出了同样的要求。(5)植入式系统的生物相容性。对于一种植入材料，材料生物相容性是必须要满足的首要条件。可植入微电子电路也不例外。影响材料生物相容性的因素很多，有物理的也有化学的，其中最为主要的是材料中物质的释放所引起的对组织细胞的毒性。材料中物质的释放与材料的组成、结构等性质相关，如聚合物材料中未反应的单体、添加剂、催化剂等，无机材料中离子的释放等。对于上述问题，一个简单的解决方法是寻求一种可同时满足所有需求的包裹材料，这样所有的问题将归于这种单一材料的生物相容性及电学性能，从而可以将问题简单化。
为了避免环境中水分、离子、带电粒子、尘埃等对电路性能的影响，即使在体外应用时，也需要对集成电路进行密封封装，以使电路与环境相互隔离。对于集成电路的密封封装应满足电绝缘，热形变，低离子释放，水分渗透少等基本条件。常用的体外应用的集成电路的封装材料包括金属封装，陶瓷封装以及塑料封装。其中前两者主要应用于军事，航空航天等高端领域，而塑料封装则主要用于要求相对较低的民用领域。
关于植入式微电子电路的密封封装的研究则刚刚开始。较早的植入式电路的密封封装的研究和应用可以追溯到1980’s，当时为了解决心脏起搏器的植入应用问题，有人用钛制成小盒，将心脏起搏器的电路置于其中，以达到将电路与生理环境隔离的目的。在实验室研究中有人用具有生物相容性的玻璃充当视神经修复中的微电子电路的封装材料，原理上利用了玻璃与电路基材之间静电作用。前者虽然具有良好的生物相容性，然而材料的刚性使得它在中枢神经系统附近长期植入时可能会由于与组织之间的相对位移导致对组织的破坏，同时这种方法也只能满足集成电路部分的密封封装，对于其它的问题仍然必须另外解决；而后者显然不能满足体内长期植入的需要。
传统的体外应用的集成电路密封封装材料要么具有细胞毒性(铜的细胞毒性早已得到了证明，我们的研究表明塑料封装材料也具有很强的细胞毒性)，要么体积过大且材料的刚性较大(陶瓷封装)，显然不适合体内长期植入的要求。对于一个用于植入目的的微电子电路，微型化是一个必然的趋势，对于这样的微型化器件，不仅电路本身应微型化，电路的封装更应该微型化，事实上，这是当前制约器件尺寸的关键因素之一。因此，寻求一种薄的聚合物封装材料是当前可植入微电子器件的一个重要研究内容。
塑料封装材料具有优良的电学性能，而且环氧树脂本身具有良好的生物相容性，因此对于塑料封装材料表现出来的细胞毒性的一个合理的解释是材料中其它的组分的细胞毒性的影响，因此通过更换其它的组分理论上有可能获得极具有良好的生物相容性有具有所需的电学性能的材料。
发明内容
本发明提供一种体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法，由本发明制得的密封封装材料是具有绝缘性和生物相容性好的优点。
本发明采用如下技术方案一种用于体内植入式器件封装的体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法，将4，4’-二氨基二苯醚或其衍生物溶解在甲醇/四氢呋喃中形成均一溶液，再在该均一溶液中加入与4，4’-二氨基二苯醚或其衍生物等摩尔比的均苯四酸酐，在-5℃～5℃下反应4～6h，然后，将上述反应得到的聚酰胺酸与环氧树脂按(20～80)∶100的重量比混合，搅拌得均一溶液，上述甲醇/四氢呋喃混合溶液中甲醇与四氢呋喃之比为体积比(0.5-2)∶(8-9.5)。
与现有技术相比，本发明具有如下优点本发明利用二步法合成聚酰亚胺过程中的聚酰亚胺合成前体聚酰胺酸，同时具有羧基，氨基等活性官能团，与环氧树脂的环氧基反应形成交联网络，也就是说聚酰胺酸理论上可以充当环氧树脂的固化剂。1、良好的生物安全性细胞毒性实验表明，复合材料没有细胞毒性。而细胞粘附实验的结果表明，成纤维细胞在材料表面不能粘附从而可以有效地避免材料表面纤维覆层的的形成以及纤维瘤的形成。2、良好的电绝缘性体积电阻率的测定结果显示出，复合材料的电绝缘性能完全可以满足集成电路密封封装的要求。3、制备方法简单易操作。4、覆层厚度约为0.1～0.2mm。5、通过简单的浸没或喷涂甚至刷涂即能形成覆层。
具体实施例方式
一种用于体内植入式器件封装的体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法，将4，4’-二氨基二苯醚或其衍生物溶解在甲醇/四氢呋喃中形成均一溶液，再在该均一溶液中加入与4，4’-二氨基二苯醚或其衍生物等摩尔比的均苯四酸酐，在-5℃～5℃下反应4～6h，然后，将上述反应得到的聚酰胺酸与环氧树脂按(20～80)∶100的重量比混合，在本实施例中，聚酰胺酸与环氧树脂可选择20∶100、80∶100、34∶100、50∶100、60∶100或71∶100，搅拌得均一溶液，上述甲醇/四氢呋喃混合溶液中甲醇与四氢呋喃之比为体积比(0.5-2)∶(8-9.5)，本实施例可按0.5∶8、2∶9.5、0.6∶8.5、1∶(8.9)或1.7∶9.3的体积比将甲醇与四氢呋喃混合，此外，本实施例在20℃～40℃及0.7～0.95大气压的真空环境下搅拌脱溶剂至40～60％，流延成膜，继续在0.7～0.95大气压的真空环境下搅拌脱溶剂，在100～130℃下反应1小时，转至240～300℃下继续反应1小时。
权利要求
1.一种用于体内植入式器件封装的体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法，其特征在于将4，4’-二氨基二苯醚或其衍生物溶解在甲醇/四氢呋喃中形成均一溶液，再在该均一溶液中加入与4，4’-二氨基二苯醚或其衍生物等摩尔比的均苯四酸酐，在-5℃～5℃下反应4～6h，然后，将上述反应得到的聚酰胺酸与环氧树脂按(20～80)∶100的重量比混合，搅拌得均一溶液，上述甲醇/四氢呋喃混合溶液中甲醇与四氢呋喃之比为体积比(0.5-2)∶(8-9.5)。
2.根据权利要求1所述的体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法，其特征在于在20℃～40℃及0.7～0.95大气压的真空环境下搅拌脱溶剂至40～60％，流延成膜，继续在0.7～0.95大气压的真空环境下搅拌脱溶剂，在100～130℃下反应1小时，转至240～300℃下继续反应1小时。
全文摘要
本发明公开了一种用于体内植入式器件封装的体内植入微电子器件用密封封装材料的制备方法，将4，4’－二氨基二苯醚或其衍生物溶解在甲醇/四氢呋喃中形成均一溶液，再在该均一溶液中加入与4，4’－二氨基二苯醚或其衍生物等摩尔比的均苯四酸酐，在－5℃～5℃下反应4～6h，然后，将上述反应得到的聚酰胺酸与环氧树脂按(20～80)∶100的重量比混合，搅拌得均一溶液，上述甲醇/四氢呋喃混合溶液中甲醇与四氢呋喃之比为体积比(0.5－2)∶(8－9.5)。本发明利用二步法合成聚酰亚胺过程中的聚酰亚胺合成前体聚酰胺酸，同时具有羧基，氨基等活性官能团，与环氧树脂的环氧基反应形成交联网络，也就是说聚酰胺酸理论上可以充当环氧树脂的固化剂。
文档编号H01L23/28GK1718664SQ20051003880
公开日2006年1月11日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者吕晓迎, 崔伟, 王志功 申请人:东南大学