一种生物电极制作方法、生物电极及生物传感装置与流程

本发明涉及生物电极领域，尤其涉及一种生物电极制作方法、生物电极及生物传感装置。

背景技术：

1、生物电极是以生物材料为敏感元件，依靠生物体内物质间特有的亲合力实现识别功能的电极。这类传感器具有电分析化学的不破坏测试体系、不受颜色影响的特点，广泛应用于医疗、工业生产、环境监测等领域。

2、当前的生物电极有比如utah array（犹他电极阵列），其由间距为400μm，100个（10×10）微针组成。微针高度约为1.2mm，坐落在厚度约为0.12mm的基板上，针体通过机械切割结合化学腐蚀的方法加工得到，每根微针尖端暴露出电极记录点并镀覆厚度约为10-30μm的金属（例如，氧化铱），针体其余部分用聚对二甲苯(parylene)绝缘。每个电极通过围绕在基部的玻璃沟槽与相邻的电极绝缘。用压焊的方式将直径约25μm的绝缘金线键合到基板背部焊盘上，然后将所有100根引线封装成单束形式，引线的另一端与可固定在颅骨上的电极帽相连。由于犹他电极阵列有较轻的质量、较薄的基板和柔性引线，植入后电极可以浮在大脑皮层表面，允许实验对象颅骨闭合，是获批的可用于人类大脑皮层内信号记录的植入式神经电极。

3、还比如微线电极阵列，其通过密集的绝缘线组来提高电极密度。但是极大地牺牲了电极和读出电路间的连接性，使得大量的电极无法被读出信号；试图通过选择合适的材料和工艺来实现高良率的芯片互联也很困难。

4、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种生物电极制作方法，使得制作得到的生物电极能够兼顾电极读出性能和电极密度。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种生物电极制作方法，包括以下步骤：

4、s1、预备一基板，所述基板上排布设置有多个接触焊盘；

5、s2、利用键合设备，将键合丝的一端与所述基板上的其中一个接触焊盘键合；其中，所述键合设备包括劈刀、穿过所述劈刀的键合丝；

6、s3、移动所述劈刀至一预定的位置，并在所述预定的位置将所述键合丝斩断；

7、s4、将所述劈刀移动到另一个接触焊盘的相对位置；

8、重复步骤s2至s4，直至所述基板上预设数量的接触焊盘完成与键合丝的键合。

9、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，步骤s1包括：

10、在下基板制备多个读出电路及其入端口、出端口，其中，所述入端口连接一个或多个接触焊盘，所述出端口形成所述读出电路的输出管脚；

11、在所述下基板上制备上基板；

12、在所述上基板的上表面沉积金属层，形成分布设置的多个接触焊盘，各个接触焊盘被配置为通过至少一次过孔工艺与一个或多个读出电路的入端口电连接。

13、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，利用cmos工艺在所述基板内制备所述读出电路，所述读出电路接收通过电极或/及接触焊盘采集到的输入信号，对该输入信号作调理后发送给转换电路模块或数据处理模块，处理调理后的信号并传输。

14、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，步骤s1包括：

15、在基板的正面沉积金属层，形成分布设置的多个接触焊盘；

16、将各个接触焊盘与基板上的转接焊盘进行电连接，包括：在所述基板的表面制备导线，并使所述导线的两端分别连接一接触焊盘和一转接焊盘，或者，对所述基板进行至少两次过孔操作，且其中首次过孔的一端连接一接触焊盘，末次过孔的一端连接一转接焊盘；

17、所述转接焊盘被配置为与基板外部的读出电路相连接。

18、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，将所述导线的其中一端连接至所述基板上的转接焊盘的操作包括：

19、将所述导线的端部连接至所述基板的正面边沿位置处形成的转接焊盘；或者，采用tsv工艺将所述导线的端部延伸至所述基板的背面位置处形成的转接焊盘，所述形成的转接焊盘可采用引线键合、倒装芯片键合或混合键合的方式与基板外部的读出电路相连接。

20、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述沉积金属层的操作包括：

21、采用cmos工艺的顶层金属或rdl层在基板上形成所述接触焊盘。

22、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述接触焊盘呈阵列分布，所述键合丝的线径范围介于10至100μm，相邻两个接触焊盘的中心间距范围介于11μm至1.41 cm。

23、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，在所述接触焊盘完成与键合丝的键合之后，还包括：

24、对所述接触焊盘及所述键合丝的靠近接触焊盘的一端部进行绝缘和固定处理；

25、及/或，对所述键合丝的远离接触焊盘的另一端进行削尖和镀膜处理；

26、及/或，利用可溶性增强剂包裹所述键合丝，所述键合丝为金属丝、合金丝或由生物介电材料制成的丝。

27、根据本发明的另一方面，本发明提供了一种生物电极制作方法，包括以下步骤：

28、m1、预备一基板，所述基板上排布设置有一个接触焊盘；

29、m2、利用键合设备，将键合丝的一端与所述接触焊盘键合；其中，所述键合设备包括劈刀、穿过所述劈刀的键合丝；

30、m3、移动所述劈刀至一预定的位置，并在所述预定的位置将所述键合丝斩断。

31、根据本发明的另一方面，本发明提供了一种生物电极，其特征在于，利用如上所述的制作方法制成，所述生物电极包括：

32、基板，其设置有接触焊盘；

33、键合丝，其一端键合在所述接触焊盘上，另一端向远离所述接触焊盘的方向延伸；

34、其中，所述接触焊盘能够与一路或多路读出电路电连接。

35、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述接触焊盘的数量为多个，所述键合丝与所述接触焊盘一一对应；

36、不同的键合丝具有相同的或者不同的高度、长度和直径，及/或，不同的键合丝具有相同或者不同的材质。

37、根据本发明的再一方面，本发明提供了一种生物传感装置，包括读出电路及如上所述的生物电极。

38、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述读出电路被配置为利用cmos工艺设置在所述生物电极的基板上且位于基板上接触焊盘的下层结构中；

39、所述接触焊盘与读出电路一一对应连接，或者，多个接触焊盘与同一个读出电路连接，或者，一个接触焊盘与多个读出电路连接；

40、所述接触焊盘一一对应地被布置在与所述读出电路上下相对的位置，或者，所述接触焊盘与读出电路错落分布设置。

41、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，不同接触焊盘与读出电路之间的导线采用不同的材质；及/或，不同读出电路的读出引线采用不同的材质。

42、本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

43、a.在基板上紧凑布设接触焊盘，以键合工艺在焊盘上键合键合丝作为电极针，有效提高电极密度；

44、b. 区别于传统的基板表面走线连接读出电路的方式，本发明的走线方式节约走线面积，进一步提高电极密度，且提高焊盘与读出电路的连接可靠性。