脑部电极装置及其制备方法、电极装置、电子设备与流程

1.本技术涉及微电子封装互连技术领域，尤其涉及一种脑部电极装置及其制备方法、电极装置、电子设备。


背景技术：

2.脑机接口，有时也称作“大脑端口”或者“脑机融合感知”，它是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。脑机接口作为一项多学科交叉技术，已经受到了全世界科研界与工业界的广泛关注。其中柔性脑机接口作为脑机接口的分支，因其优越的生物相容性被认为是“脑机接口最后的形态”。
3.现有的柔性脑部电极装置包括焊盘和与焊盘相连的多个柔性电极，每个柔性电极的末端设置有记录位点，通过将柔性电极的末端植入生物体脑部以对脑电信号进行探测。相关技术中，柔性脑部电极装置分为柔性深部电极装置和柔性皮层电极装置。柔性深部电极装置在每个柔性电极的末端设置的电极为深部电极，深部电极可以对脑组织内不同深度脑信号进行采集。柔性皮层电极装置在柔性电极的末端设置的电极为皮层电极，皮层电极可以对脑组织表面特定区域内的脑信号进行采集。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的在于提供一种能够在采集区域皮层信号的同时，对该区域内不同深度的脑信号进行采集的脑部电极装置。
5.本技术第一方面的实施例提供一种脑部电极装置，包括：柔性基底，包括第一部分和多个第二部分，第一部分位于脑部电极装置的第一端，多个第二部分从第一部分延伸至脑部电极装置的第二端，第二端与第一端相对；探针焊盘阵列，包括多个接触焊盘，多个接触焊盘形成在第一部分中；多个深部电极和多个皮层电极，形成在多个第二部分的远离第一部分的各末端区段中，末端区段充当探针以用于植入生物体的脑部；以及多条引线，形成在多个第二部分中，以将多个深部电极和多个皮层电极中的相应电极分别电连接至多个接触焊盘中的相应接触焊盘，其中，多个第二部分的各末端区段包括第一类型末端区段，第一类型末端区段充当深部探针以用于植入生物体的深部脑区，多个深部电极形成在第一类型末端区段中，其中，多个第二部分的各末端区段还包括第二类型末端区段，第二类型末端区段充当皮层柔性膜以用于布置在生物体的脑皮层表面，多个皮层电极形成在第二类型末端区段中，并且其中，第二类型末端区段设有贯穿柔性基底的多个通孔，每个通孔的尺寸允许一个或多个对应的第一类型末端区段穿过。
6.本技术第二方面的实施例提供一种电极装置，包括如上述任一项的脑部电极装置；以及数据转接器，电连接至探针焊盘阵列中的多个接触焊盘，被配置为向多个接触焊盘传输信号或从多个接触焊盘接收信号。
7.本技术第三方面的实施例提供一种电子设备，包括如上述的电极装置。
8.本技术第四方面的实施例提供一种制备脑部电极装置的方法，方法包括：在支撑
衬底上形成第一柔性基底层，第一柔性基底层包括第一区域和多个第二区域，第一区域位于脑部电极装置的第一端，多个第二区域从第一区域延伸至脑部电极装置的第二端，第二端与第一端相对；在第一柔性基底层上形成金属图案层，金属图案层包括探针焊盘阵列、多个深部电极、多个皮层电极以及多条引线，其中，探针焊盘阵列包括多个接触焊盘，多个接触焊盘形成在第一区域上，多个深部电极和多个皮层电极形成在多个第二区域的远离第一区域的各末端区段中，并且其中，多个第二区域的各末端区段包括第一类型末端区段和第二类型末端区段，多个深部电极形成在第一类型末端区段中，多个皮层电极形成在第二类型末端区段中，多条引线形成在多个第二区域上，以将多个深部电极和多个皮层电极中的相应电极分别电连接至多个接触焊盘中的相应接触焊盘；在已形成有金属图案层的第一柔性基底层上覆盖第二柔性基底层；对第二柔性基底层和第一柔性基底层进行刻蚀，以暴露多个接触焊盘、多个深部电极和多个皮层电极，形成对应于第一区域的图案的第一部分和对应于多个第二区域的图案的多个第二部分，以及在多个第二部分的第二类型末端区段中刻蚀出贯穿第二柔性基底层和第一柔性基底层的多个通孔，其中，每个通孔的尺寸允许多个第二部分的一个或多个第一类型末端区段穿过；以及去除支撑衬底的除第一支撑衬底部分之外的部分，第一支撑衬底部分对应于第一部分。
9.根据本技术实施例的脑部电极装置，多个第二部分既包括充当深部探针的第一类型末端区段，又包括充当皮层柔性膜的第二类型末端区段，因此，该脑部电极装置既可以探测脑组织内不同深度的脑信号，又可以探测脑组织表面特定区域的脑信号。并且，充当皮层柔性膜的第二类型末端区段中设有通孔，充当深部探针的第一类型末端区段可以穿过该通孔以植入深部脑区。这样，能够对同一脑区域同时实施皮层脑电信号以及深部脑电信号的采集，即，可以同时采集到同一脑区域的深度脑信号与皮层区域脑信号，进而有利于脑信号的分析检测。另外，第二类型末端区段设有的通孔还可以改善第二类型末端区段的应力，提高第二类型末端区段的柔韧性，进而有利于改善第二类型末端区段与脑组织表面的贴服性。
10.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
11.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本技术范围的限制。
12.图1为本技术一些实施例提供的脑部电极装置的结构示意图；
13.图2为本技术一些实施例提供的脑部电极装置中第二部分的一个第一类型末端区段的结构示意图；
14.图3为本技术一些实施例提供的脑部电极装置中第二部分的一个第二类型末端区段的结构示意图；
15.图4为本技术一些实施例提供的脑部电极装置中第一类型末端区段穿过第二类型末端区段中的通孔的截面结构示意图；
16.图5为本技术一些实施例提供的电极装置的爆炸结构示意图；
17.图6为本技术一些实施例提供的制备脑部电极装置的方法流程图；
18.图7为本技术一些实施例提供的制备脑部电极装置的过程示意图。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
21.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
23.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
24.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
25.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
26.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
27.请参照图1、图2、图3和图4。图1为本技术一些实施例提供的脑部电极装置100的结构示意图。图2为本技术一些实施例提供的脑部电极装置中第二部分的一个第一类型末端区段1021的结构示意图。图3为本技术一些实施例提供的脑部电极装置中第二部分的一个第二类型末端区段1022的结构示意图。图4为本技术一些实施例提供的脑部电极装置中第一类型末端区段穿过第二类型末端区段中的通孔的截面结构示意图。
28.需要说明的是，图1、图2、图3和图4仅用于示意性地体现一些结构的特征，并不限定这些结构的实际数量和尺寸。例如，图1中仅示意性地示出两个第二部分、其中一个第二部分具有两级分段、以及各第二部分中的引线等结构，其中第二部分的数量、第二部分的各级分段的数量以及引线的数量等并不代表在实际产品中这些结构的数量。同理，图2和图3中的电极和引线的数量也不代表在实际产品中这些结构的数量，不作为对本技术的限定。图4中截取了脑部电极装置中的一个第二类型末端区段的部分截面以及穿过该第二类型末端区段的通孔的第一类型末端区段，可以理解的是，其中仅示意性的画出了脑部电极装置中的通孔、皮层电极以及接触焊盘等结构，其中各部分结构的数量和尺寸并不代表在实际产品中这些结构的数量和尺寸。
29.本公开第一方面提供了一种脑部电极装置100。如图1、图2和图3所示，该脑部电极装置100包括柔性基底10，以及位于柔性基底10中的探针焊盘阵列、多个深部电极13、多个皮层电极14和多条引线12。
30.柔性基底10包括第一部分101和多个第二部分102，第一部分101位于脑部电极装置的第一端，多个第二部分102从第一部分101延伸至脑部电极装置的第二端，第二端与第一端相对。
31.可以理解的是，柔性基底10用于承载和保护探针焊盘阵列、多个深部电极13、多个皮层电极14和多条引线12。在一些实施例中，如图4所示，柔性基底10可以包括层叠设置的第一柔性基底层1001和第二柔性基底层1002，探针焊盘阵列、多个深部电极13、多个皮层电极14和多条引线12位于第一柔性基底层1001和第二柔性基底层1002之间。在一个示例中，第一柔性基底层1001和第二柔性基底层1002的材料可以相同也可以不同，具体可以采用聚酰亚胺(pi)材料。
32.探针焊盘阵列包括多个接触焊盘(contact pad)11，多个接触焊盘11形成在柔性基底10的第一部分101中，用于与外部电路电连接。在图4的示例中，第二柔性基底层1002上设有用于暴露出多个接触焊盘11的接触孔(contact hole)10a，以便于接触焊盘11能够电连接至外部电路。
33.多个深部电极13和多个皮层电极14形成在多个第二部分102的远离第一部分101的各末端区段中，末端区段充当探针以用于植入生物体的脑部。多个深部电极13和多个皮层电极14用于采集脑信号或者向脑组织输出刺激信号。其中，深部电极13用于采集脑组织内不同深度的脑信号或者向脑组织不同深度输出刺激信号。皮层电极14用于采集脑组织表面特定区域的脑信号或者向脑组织表面特定区域输出刺激信号。第二柔性基底层1002上设有用于暴露出多个深部电极13和多个皮层电极14的连接孔，以便于多个深部电极13和多个皮层电极14能够与脑组织接触以实现采集脑信号或者向脑组织输出刺激信号。在图4示例的截面中具有暴露出皮层电极14的连接孔10b。
34.多条引线12形成在多个第二部分102中，以将多个深部电极13和多个皮层电极14中的相应电极分别电连接至多个接触焊盘11中的相应接触焊盘11。
35.可以理解的是，多条引线12中包括与多个深部电极13一一对应多条引线12，每一个深部电极13通过与其对应的一条引线12连接至一个接触焊盘11，进而连接至外部电路。多条引线12中还包括与多个皮层电极14一一对应的多条引线12，每一个皮层电极14通过与其对应的一条引线12连接至一个接触焊盘11，进而连接至外部电路。在一个示例中，多个接
触焊盘11通过数据转接器连接至芯片，进而将多个深部电极13和多个皮层电极14与芯片的电路电连接。
36.根据一些实施例，多个第二部分102的各末端区段包括第一类型末端区段1021，如图2所示，第一类型末端区段1021充当深部探针以用于植入生物体的深部脑区，多个深部电极13形成在第一类型末端区段1021中。在一个示例中，第一类型末端区段1021呈细长针状，以便于植入脑组织内部，使得其中的深部电极13能够与深部脑组织接触，进而实现采集脑组织内不同深度的脑信号或者向脑组织不同深度输出刺激信号。
37.进一步地，多个第二部分102的各末端区段还包括第二类型末端区段1022，如图3所示，第二类型末端区段1022充当皮层柔性膜以用于布置在生物体的脑皮层表面，多个皮层电极14形成在第二类型末端区段1022中。在一个示例中，第二类型末端区段1022为平面状，以便于贴附在脑皮层表面，使得其中的皮层电极14能够与脑组织表面接触，进而实现采集脑组织表面特定区域内的脑信号或者向脑组织表面特定区域输出刺激信号。
38.在一个示例中，第二类型末端区段1022设有贯穿柔性基底10的多个通孔10c，每个通孔10c的尺寸允许一个或多个对应的第一类型末端区段1021穿过。
39.在图4的示例中，柔性基底10包括层叠设置的第一柔性基底层1001和第二柔性基底层1002。通孔10c避开第一柔性基底层1001和第二柔性基底层1002之间的多个皮层电极14，并贯穿第一柔性基底层1001和第二柔性基底层1002。
40.在图4的示例中，通孔10c允许一个第一类型末端区段1021穿过。在实际应用中，通孔10c允许两个或更多第一类型末端区段1021穿过也是可能的。
41.在根据本技术实施例的脑部电极装置100中，多个第二部分102既包括充当深部探针的第一类型末端区段1021，又包括充当皮层柔性膜的第二类型末端区段1022，因此，该脑部电极装置100既可以探测脑组织内不同深度的脑信号，又可以探测脑组织表面特定区域的脑信号。并且，充当皮层柔性膜的第二类型末端区段1022中设有通孔10c，充当深部探针的第一类型末端区段1021可以穿过该通孔10c以植入深部脑区。这样，能够对同一脑区域同时实施皮层脑电信号以及深部脑电信号的采集，即，可以同时采集到同一脑区域的深度脑信号与皮层区域脑信号，进而有利于脑信号的分析检测。
42.另外，第二类型末端区段1022设有的通孔10c还可以改善第二类型末端区段1022的应力，提高第二类型末端区段1022的柔韧性，进而有利于改善第二类型末端区段1022与脑组织表面的贴服性。
43.根据一些实施例，多个第二部分102中的至少一个第二部分102包括n级分段，n级分段沿着从第一端至第二端的方向依次布置，并且第二部分102的第n级分段包括该第二部分102的各末端区段，其中n为大于或等于2的整数。换句话说，包括n级分段的第二部分102，其最后一级分段中的各个分段的末端即是其多个末端区段，最后一级分段可以被称为探针(例如深部探针或皮层柔性膜)，其末端区段可以被称为探针植入部分。
44.对于包括n级分段的第二部分102而言，从第n级分段中的每个分段分支出多条支路作为第n+1级分段。换句话说，从第n级分段中的各个分段分支出来的多条支路，即是第n+1级分段中的多个分段。因此，第n+1级分段中的分段数量大于第n级分段中的分段数量，并且形成在第n+1级分段中的每个分段中的引线12为形成在第n级分段中的引线12的子集，其中n为整数且0＜n＜n。
45.在图1的示例中，其中一个第二部分102包括两级分段，分别为第一级分段1023和第二级分段1024，即n等于2。其中，该第二部分102的第一级分段1023包括一个分段，从该一个分段分支出多条支路以形成第二级分段1024的多个分段。
46.如图1和图2所示，第一级分段1023中的多条引线12分散至第二级分段1024的各个第一类型末端区段1021中，并最终连接至各个第一类型末端区段1021中的各个电极13。反过来说，第二级分段1024的各个第一类型末端区段1021中的引线12在第一级分段1023中汇总，并最终连接至接触焊盘11。
47.根据本技术的实施例，第二部分采用多级分段式设计，按照从第一级分段至第n级分段的顺序，各级分段中的分段数量逐渐增多，进而使得最后一级分段(第n级分段)中的分段数量可以远大于第一级分段中的分段数量(例如成倍数扩增)，将最后一级分段中各个分段的末端区域设置为探针。这样，该脑部电极装置的探针的数量较多，能够覆盖较大的植入范围，可以提高单个脑部电极装置的探测面积。进而，可以减少脑电信号探测所需要的脑部电极装置的数量，减少与脑部电极装置相连的后端转接接口的数量，从而减小对被植入者颅骨的创伤。
48.另外，第二部分102采用多级分段式设计，按照从第n级分段至第一级分段的顺序，各级分段中的分段数量逐渐减少，还能够便于探针的分组管理，防止多导线之间的缠绕。
49.根据一些实施例，包括n级分段的第二部分102的末端区段被构造为第一类型末端区段1021，其余第二部分102的末端区段被配置构造为第二类型末端区段1022。
50.图1的示例中具有两个第二部分102，其中一个第二部分102包括多级分段，另一个第二部分102不具有多级分段。包括多级分段的第二部分102具体为两级分段，即n等于2，其中第二级分段1024中的各个分段的末端区段被构造为第一类型末端区段1021，每个第一类型末端区段1021设有多个深部电极1323，以用作深部探针，探测深部脑信号。不具有多级分段的第二部分102，其末端区段被构造为第二类型末端区段1022，以用作皮层柔性膜，探测皮层区域脑信号。
51.可以理解的是，充当皮层柔性膜的第二类型末端区段1022用于贴附在脑皮层表面，每个皮层柔性膜可以覆盖较大的脑区表面，对应的脑区探测范围较大；而充当深部探针的第一类型末端区段1021用于植入深部脑区，为便于插入深部脑区，并避免损伤脑组织，深部探针一般呈细长针状，每个深部探针所能够覆盖的脑区探测范围较小。因此，针对同一脑区，实施深部脑电信号探测的深部探针的数量，一般远大于实施皮层脑电信号探测所需的皮层柔性膜的数量。
52.在一个示例中，脑部电极装置100中，每个皮层柔性膜对应多个深部探针，即每个第二类型末端区段1022对应多个第一类型末端区段1021，每个第二类型末端区段1022中设有多个通孔10c，每个第二类型末端区段1022中的通孔10c的数量与该第二类型末端区段1022所对应的第一类型末端区段1021的数量相等，每个第一类型末端区段1021用于穿过与其对应的通孔10c并插入到深部脑组织。
53.本实施例中，包括n级分段的第二部分102，其末端分段的数量较多，将包括n级分段的第二部分102的末端分段均构造为第一类型末端区段1021，将未包括n级分段的第二部分102的末端分段构造为第二类型末端区段1022。这可以使得第一类型末端区段1021的数量远大于第二类型末端区段1022，有利于使得所需的第一类型末端区段1021的数量和第二
类型末端区段1022的数量匹配，并且，有利于减少脑电信号探测所需的第二部分102的数量，有利于探针的分组管理。
54.根据一些实施例，多个通孔10c在第二类型末端区段1022中呈阵列分布。这样，有利于提高深部探针的探测分布密度和分布均匀性，有利于深部脑电信号的采集和分析检测。
55.在图3的示例中，第二类型末端区段1022包括多列通孔10c和多列电极，多列通孔10c与多列电极交替设置。当然，图3仅是对阵列分布的通孔10c形式的一种举例，其他实施例是可能的。
56.如图1和图4所示，根据一些实施例，脑部电极装置200还包括支撑衬底15，该支撑衬底15上形成有柔性基底10的第一部分101。在一个示例中，支撑衬底15可以为硅片。柔性基底10的第一部分101中具有探针焊盘阵列，通过支撑衬底15支撑该第一部分101，可以便于探针焊盘阵列的接触焊盘11与外部电路的连接操作，例如压接或者焊接操作。
57.根据一些实施例，多个第二部分102的除了各末端区段以外的区段的厚度大于多个第二部分102的各末端区段的厚度。
58.在一个示例中，多个第二部分102的除了各末端区段以外的区段的厚度与多个第二部分102的各末端区段的厚度之差可以为5μm-50μm，例如，可以为5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm。
59.在图1示例的脑部电极装置100中，一个第二部分102的末端区段为第一类型末端区段1021，该第二部分102的除了第一类型末端区段1021以外的区段的厚度大于第一类型末端区段1021的厚度，另一个第二部分102的末端区段为第二类型末端区段1022，该第二部分102的除了第二类型末端区段1022以外的区段的厚度大于第二类型末端区段1022的厚度。
60.在图4的示例中，第二部分102的除了末端区段(第二类型末端区段1022)以外的区段相对于其末端区段(第二类型末端区段10220)多出一个加固层1000，该加固层1000的厚度d为5μm-50μm。
61.加固层1000的存在可以是有利的。第二部分102的末端区段用于形成探针，其要求柔韧性较好，以避免损伤脑部，因此其厚度不宜过大，将第二部分102除末端区段以外的区段加厚，可以加强此区段的强度和硬度，避免这部分区段发生断裂损坏，并有利于防止多个第二部分102发生缠绕。
62.如图1所示，根据一些实施例，第二部分102的第一类型末端区段1021和/或第二类型末端区段1022通过生物相容性材料加固。
63.生物相容性材料是指植入生物体后在生物组织的影响和作用下能够被去除、分解、溶解的材料。作为示例而非限制，生物相容性材料包括蚕丝蛋白。将第二部分102的末端区段包裹上蚕丝蛋白溶液，待蚕丝蛋白溶液被晾干固化后可以使得第二部分102的末端区段的硬度加强，从而便于植入生物体的脑部。待将第二部分102的末端区段植入生物体脑部后，蚕丝蛋白遇脑组织液会溶解，使得末端区段恢复原来的柔性，可以避免在后期电信号采集的过程中损伤脑部。
64.在一个示例中，第二部分102的第一类型末端区段1021通过蚕丝蛋白加固，以便于植入生物体的深部脑区。待第一类型末端区段1021植入深部脑区后，蚕丝蛋白遇脑组织液
溶解消失，使得第一类型末端区段1021恢复原来的柔性，以避免在后期电信号采集的过程中损伤深部脑区。
65.请参照图5，图5为本技术一些实施例提供的电极装置200的爆炸结构示意图。如图5所示，该电极装置200包括如上述任一项的脑部电极装置100，以及数据转接器30。
66.数据转接器30电连接至探针焊盘阵列中的多个接触焊盘11，被配置为向多个接触焊盘11传输信号或从多个接触焊盘11接收信号。在一个示例中，脑部电极装置100的每个末端区段的多个电极(深度电极13或者皮层电极14)采集脑组织信号，并通过接触焊盘11将采集的信号传输至数据转接器30，然后通过数据转接器30转接至外部电路，例如转接至脑信号采集芯片。在一个示例中，外部电路通过数据转接器30向脑部电极装置100传输信号，该信号通过脑部电极装置100的末端区段的电极(深度电极13或者皮层电极14)作用于脑组织，以向脑组织输出刺激信号。
67.根据本公开的实施例，电极装置200包括脑部电极装置100。脑部电极装置100中既包括充当深部探针的第一类型末端区段1021，又包括充当皮层柔性膜的第二类型末端区段1022，因此，该脑部电极装置既可以探测脑组织内不同深度的脑信号，又可以探测脑组织表面特定区域的脑信号。并且，充当皮层柔性膜的第二类型末端区段1022中设有通孔，充当深部探针的第一类型末端区段1021可以穿过该通孔以植入深部脑区。这样，能够对同一脑区域同时实施皮层脑电信号以及深部脑电信号的采集，即，可以同时采集到同一脑区域的深度脑信号与皮层区域脑信号，进而有利于脑信号的分析检测。
68.如图5所示，根据一些实施例，数据转接器30包括焊盘阵列板31和数据接口板32，焊盘阵列板31和数据接口板32电连接。
69.焊盘阵列板31包括多个焊盘311，多个焊盘311分别电连接至探针焊盘阵列中的多个接触焊盘11，以实现数据转接器30与脑部电极装置100之间的电连接。在一些实施例中，焊盘阵列板31为pcb板。
70.数据接口板32包括多个电触点，多个电触点分别电连接至焊盘阵列板31的多个焊盘311。在一些实施例中，数据接口板32用作芯片接口端，其具有特定数量(例如4个)的芯片接口320，每个芯片接口320内具有多个电触点，可以将芯片(例如，脑信号采集芯片)插入至该芯片接口320内，以实现芯片与电极装置200的通信连接。在一些实施例中，数据接口板32为pcb板。
71.如图5所示，根据一些实施例，数据转接器30还包括柔性布线板33。柔性布线板33包括多个线缆330，多个线缆330将多个电触点中的相应电触点分别电连接至多个焊盘中的相应焊盘311。在一些实施例中，电触点、焊盘311以及线缆330一一对应，每个线缆330将对应的电触点电连接至对应的焊盘311。在一些实施例中，柔性布线板33为柔性pcb板。
72.柔性布线板33用于连接焊盘阵列板31与数据接口板32，以实现焊盘阵列板31与数据接口板32的柔性过渡。这样，可以便于脑部电极装置100与芯片之间位置的灵活设置，例如芯片可以相对于脑部电极装置100的探针植入方向垂直放置。
73.本公开另一方面提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述的电极装置200。该电子设备可包括但不限于为植入式神经刺激器、植入式神经记录器、植入式刺激-记录器等。
74.请参照图6和图7。图6为本技术一些实施例提供的制备脑部电极装置的方法400流
程图。图7为本技术一些实施例提供的制备脑部电极装置的过程示意图。
75.如图6所示，该方法400包括以下步骤。
76.步骤401，如图7中的(b)所示，在支撑衬底50上形成第一柔性基底层52。第一柔性基底层52包括第一区域和多个第二区域，第一区域位于脑部电极装置的第一端，多个第二区域从第一区域延伸至脑部电极装置的第二端，第二端与第一端相对。
77.步骤402，如图7中的(c)和(d)所示，在第一柔性基底层52上形成金属图案层。金属图案层包括探针焊盘阵列、多个电极501以及多条引线。其中，探针焊盘阵列包括多个接触焊盘502，多个接触焊盘502形成在第一区域上。多个电极501形成在多个第二区域的远离第一区域的各末端区段中，多个电极501包括多个深部电极和多个皮层电极，多个第二区域的各末端区段包括第一类型末端区段和第二类型末端区段，多个深部电极形成在第一类型末端区段中，多个皮层电极形成在第二类型末端区段中。多条引线形成在多个第二区域上，以将多个电极501中的相应电极501分别电连接至多个接触焊盘502中的相应接触焊盘502。
78.步骤403，如图7中的(e)所示，在已形成有金属图案层的第一柔性基底层52上覆盖第二柔性基底层53。第一柔性基底层52和第二柔性基底层53共同组成柔性基底层。
79.步骤404，如图7中的(f)至(i)所示，对第二柔性基底层53和第一柔性基底层52进行刻蚀，以暴露多个接触焊盘502和多个电极501(多个深部电极和多个皮层电极)，并形成对应于第一区域的图案的第一部分和对应于多个第二区域的图案的多个第二部分，以及在多个第二部分的第二类型末端区段中刻蚀出贯穿第二柔性基底层53和第一柔性基底层52的多个通孔50c，每个通孔50c的尺寸允许多个第二部分的一个或多个第一类型末端区段穿过。换句话说，步骤404，即是对柔性基底层进行刻蚀以形成柔性基底的图案，柔性基底的图案包括第一部分和多个第二部分，第一部分上设有暴露多个接触焊盘502的接触孔50a，多个第二部分上设有暴露多个深部电极和多个皮层电极的连接孔50b，多个第二部分的第二类型末端区段中设有贯穿柔性基底层的多个通孔50c。
80.步骤405，如图7中的(k)所示，去除支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分。第一支撑衬底部分500对应于第一部分。
81.根据本技术的实施例，脑部电极装置的多个第二部分既包括充当深部探针的第一类型末端区段，又包括充当皮层柔性膜的第二类型末端区段，因此，该脑部电极装置既可以探测脑组织内不同深度的脑信号，又可以探测脑组织表面特定区域的脑信号。并且，充当皮层柔性膜的第二类型末端区段中设有通孔，充当深部探针的第一类型末端区段可以穿过该通孔以植入深部脑区。这样，能够对同一脑区域同时实施皮层脑电信号以及深部脑电信号的采集，即，可以同时采集到同一脑区域的深度脑信号与皮层区域脑信号，进而有利于脑信号的分析检测。
82.另外，第二类型末端区段设有的通孔还可以改善第二类型末端区段的应力，提高第二类型末端区段的柔韧性，进而有利于改善第二类型末端区段与脑组织表面的贴服性。
83.根据一些实施例，在第一柔性基底层52上形成金属图案层(步骤402)包括以下步骤。
84.首先，如图7中的(c)所示，通过刻蚀构图工艺在第一柔性基底层52的第二区域上制备多个电极501以及多条引线的图形。其中多个电极501包括多个深部电极和多个皮层电极。
85.其次，如图7中的(d)所示，通过刻蚀构图工艺在第一柔性基底层52的第一区域上制备探针焊盘阵列的图形。
86.根据一些实施例，去除支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分(步骤405)包括以下步骤。
87.首先，如图7中的(a)所示，在形成第一柔性基底层52之前，在支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分上形成牺牲层51。在一些实施例中，牺牲层51采用金属铝(al)材料，可以提高牺牲层51的释放速度，有利于支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分与第一柔性基底层52的剥离。
88.其次，如图7中的(j)和(k)所示，腐蚀掉牺牲层51，使得支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分与第一柔性基底层52分离，然后去除支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分，仅保留支撑衬底50的第一支撑衬底部分500，以用于支撑柔性基底的第一部分。
89.柔性基底的第一部分中具有探针焊盘阵列，通过支撑衬底50的第一支撑衬底部分500支撑该第一部分，可以便于探针焊盘阵列的接触焊盘21与外部电路的连接操作。柔性基底的各个第二部分下方没有支撑衬底50支撑，该各个第二部分可以弯曲延展至脑部不同的区域，以便于第二部分末端分段的探针能够植入脑部的不同区域。
90.根据一些实施例，制备脑部电极装置的方法400还包括以下步骤。如图7中的(j)所示，在去除支撑衬底50的除第一支撑衬底部分500之外的部分之前，在多个第二部分的除了各末端区段以外的区段上形成柔性基底加固层55。在一个示例中，该加固层55的厚度d为5μm-50μm。
91.第二部分的末端区段用于形成探针，其要求柔韧性较好，以避免损伤脑部，因此其厚度不宜过大。将第二部分除末端区段以外的区段加厚，可以加强此区段的强度和硬度，避免这部分区段发生断裂损坏，并有利于防止多个第二部分发生缠绕。
92.下面结合图7详细描述脑部电极装置的制备方法400的特定示例。
93.·
如图7中的(a)所示，在支撑衬底50上沉积图形化的牺牲层51。该步骤可以包括以下流程：
94.1)利用金属溅射的方法在支撑衬底50上沉积金属铝(al)，铝层的厚度为100nm-2μm；
95.2)在铝层上涂光刻胶，对光刻胶进行图形化处理，形成待腐蚀区域；
96.3)用铝腐蚀液对待腐蚀区域内的铝层进行腐蚀(被光刻胶遮盖部分的铝层未被腐蚀)；
97.4)去除残余光刻胶，留下图形化的铝层，即牺牲层。
98.·
如图7中的(b)所示，在图形化后的牺牲层上旋涂第一柔性基底层52，并利用真空烘箱阶梯式升温固化第一柔性基底层52。例如，第一柔性基底层52的材料为聚酰亚胺(pi)，厚度为1μm-10μm，最高固化温度为380℃。
99.·
如图7中的(c)所示，在第一柔性基底层52上制备电极501及引线。该步骤可以包括以下流程：
100.1)涂光刻胶，对光刻胶进行图形化处理，以形成电极及引线的布置区域，该布置区域位于第一柔性基底层52的第二区域上；
101.2)利用金属蒸镀的方法，在电极及引线的布置区域上沉积钛(ti)、金(au)以形成电极和引线；钛(ti)、金(au)的厚度分别为ti＝5nm-50nm、au＝50nm-500nm；
102.3)用丙酮把光刻胶剥离，光刻胶上的金属层会被一同去除，剥离后仅留下布置区域内的电极和引线，电极包括深部电极和皮层电极。
103.·
如图7中的(d)所示，在第一柔性基底层52上制备接触焊点502，其制备流程与电极501及引线的制备流程相同，所不同的是，接触焊点502的布置区域位于第一柔性基底层52的第一区域上，且其金属蒸镀层包括钛(ti)、镍(ni)、金(au)三层，该三层的厚度分别为ti＝5nm-50nm、ni＝100nm-1500nm、au＝50nm-500nm；
104.·
如图7中的(e)所示，在电极501、引线和接触焊点502上制备第二柔性基底层53(即封装层)，并利用真空烘箱阶梯式升温固化第二柔性基底层53。例如，第二柔性基底层53的材料为聚酰亚胺(pi)，厚度为2μm-20μm，最高固化温度为380℃。此时，电极、引线、接触焊点都被封装在柔性基底层内。
105.·
如图7中的(f)所示，利用溅射工艺在第二柔性基底层53上形成铝硬掩模(hardmask)层54，其厚度为50nm-200nm。
106.·
如图7中的(g)所示，对铝硬掩模层54实施图形化处理。该步骤可以包括以下流程：
107.1)在金属铝层上涂光刻胶，对光刻胶进行图形化处理，形成待腐蚀区域；
108.2)用铝腐蚀液，对待腐蚀区域内的铝层进行腐蚀，被光刻胶遮盖部分的铝层未被腐蚀；
109.3)去除残余光刻胶，留下图形化的铝层，用于作为对第一柔性基底层和第二柔性基底层刻蚀的掩膜层。
110.·
如图7中的(h)所示，以图形化的铝硬掩模层54作为掩膜，对第一柔性基底层52和第二柔性基底层53进行蚀刻。该步骤可以包括以下流程：
111.使用深硅蚀刻技术，对待腐蚀区域(铝硬掩模层54未遮盖的区域)内的pi层(第一柔性基底层52和第二柔性基底层53)进行蚀刻，其中pi层刻蚀的侧向侵蚀单边为
±
0.5um；
112.pi层被蚀刻后，可以形成第一部分和各个第二部分的图形，以及暴露电极501的连接孔50b、暴露接触焊点502的接触孔50a、贯穿pi层的通孔50c。
113.·
用铝腐蚀液，去除图形化的铝硬掩模层54，去除铝硬掩模层54后的结构如图7中的(i)所示；
114.·
如图7中的(j)所示，再次使用旋涂以及光刻图形化技术，在柔性基底的各个第二部分的除了末端区段以外的区段上形成加固层55，加固层55的材料为聚酰亚胺(pi)，其厚度为5μm-50μm。加固层的光刻图形化技术流程可以参考柔性基底层的光刻过程，此处不再赘述。
115.·
如图7中的(j)所示，用腐蚀液腐蚀牺牲层51，并去除牺牲层51对应的支撑衬底部分，仅留下第一支撑衬底部分500以用于支撑柔性基底的第一部分，
116.去除牺牲层51对应的支撑衬底部分后的结构如图7中的(k)所示。
117.需要说明的是，上述制备步骤仅是对于制备方法400的举例说明，制备方法400不限于上述实施例，具体可根据实际工艺需求进行调整。
118.可以理解的是，根据本公开实施例的脑部电极装置及其制备方法是基于相同的发
明构思，因此根据本公开实施例的制备方法也具有与上文描述的脑部电极装置相同或相似的有益效果，此处不再赘述。
119.以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。