一种植入式脑电波探针采集装置的制作方法

1.本发明涉及医疗器材和集成电路封装技术领域，特别涉及一种植入式脑电波探针采集装置。


背景技术：

2.现有的脑电波(eeg)采集装置主要有侵入式和非侵入式两种，其中侵入式使用电极片或神经探针，通过外科手术插入脑皮层或贴装在脑外表面相应位置，再通过导线连接到采集和处理装置。侵入式脑电波采集装置由于直接接触脑部放电位置，探测路径最短，不易受肌肉皮肤等组织放电的干扰，也容易排除外界异常串扰信号，因此是脑电波信号采集最准确的手段。但显而易见的，由于需要应用脑外科手术，具有较大风险性，也会给采集对象造成痛苦，同时长期留置的穿过颅骨的导线，在具有一定风险的同时，对采集对象的生活质量造成很大影响，因此现有的侵入式脑电波采集装置的应用具有较大的局限性。
3.脑电波采集装置按照功能结构划分可以分为信号采集部分和信号处理部分，其中信号采集部分包括电极片阵列和导线，信号处理部分包括信号转换、计算和显示的设备。现有的侵入式脑电波采集装置存在的局限性，主要原因是在信号采集部分微型化的同时，信号处理部分的装置体积大，且加工材料非生物兼容材料，不能植入人体，因此必须依赖导线通过体内-体外连接的方式进行采集，无法长期植入和留置，造成危险和不便。有文献报道的植入式脑电波采集装置，是将电极和一个简单的射频发射结构集成，将信号在颅内采集后，传递出去在外部进行处理，这种方法部分解决了植入问题，但由于脑电信号十分微弱且快速时变，这种无线传输的方法很容易带来信号干扰，造成测量误差，且结构集成的平铺结构占用面积较大，电极只占其中很小一部分，浪费了有效采集面积。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种植入式脑电波探针采集装置，以解决现有脑电波采集装置体积过大无法植入、且置无法长期留置的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种植入式脑电波探针采集装置，包括：
6.信号处理芯片、电源、无线通信芯片，内埋在包覆材料中形成包覆结构；
7.所述包覆结构的背面布置有天线，正面设置有采集电极探针；
8.所述采集电极探针通过所述包覆结构正面的互连金属布线层、与信号处理芯片、电源和无线通信芯片相连；
9.所述天线通过所述包覆结构背面的互连金属布线层和贯穿所述包覆结构的垂直金属通道与所述无线通信芯片和所述电源相连。
10.在一种实施方式中，所述采集电极探针与信号处理芯片、电源、无线通信芯片和天线以垂直方向堆叠的形式构成。
11.在一种实施方式中，所述包覆材料为聚二甲基硅氧烷或复合环氧树脂。
12.在一种实施方式中，所述互连金属布线层包括金属布线和两层绝缘层；所述金属
布线的材料为铜，所述绝缘层的材料为聚酰亚胺。
13.在一种实施方式中，所述采集电极探针以阵列形式布置在所述植入式脑电波采集装置的正面，所述天线布置在植入式脑电波采集装置的背面。
14.在一种实施方式中，所述采集电极探针为凸起的尖端结构，表面覆盖金属，由体硅刻蚀工艺制造；其中表面覆盖金属材料为钛和铂。
15.在一种实施方式中，所述天线的材料为钛和铂。
16.在一种实施方式中，所述植入式脑电波探针采集装置通过晶圆级封装工艺制造。
17.在本发明提供的植入式脑电波探针采集装置中，将采集电极探针和信号处理等芯片集成在单一结构中，解决现有脑电波采集装置无法植入的问题；使用生物兼容性材料和工艺，解决现有脑电波采集装置无法长期留置颅内的问题；通过微米尺度的固态金属短互连工艺，解决植入式采集的信号抗干扰实时处理的问题；通过立体堆叠结构，解决植入式采集装置电极有效采集面积比例小的问题；通过使用晶圆级封装工艺制造整个装置，解决工艺一致性和批量生产问题。
附图说明
18.图1为本发明提供的一种植入式脑电波探针采集装置的剖面示意图；
19.图2为本发明提供的一种植入式脑电波探针采集装置的正面、背面示意图；
20.图3是采集电极探针的形成示意图。
具体实施方式
21.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种植入式脑电波探针采集装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
22.本发明提供一种植入式脑电波探针采集装置，其剖面示意图如图1所示，包括信号处理芯片105、电源106、无线通信芯片107，且均内埋在包覆材料110中形成包覆结构；其中包覆材料110可以选用聚二甲基硅氧烷或复合环氧树脂，但不限于上述材料。所述包覆结构的背面布置有天线109，正面设置有采集电极探针101；所述采集电极探针101通过所述包覆结构正面的互连金属布线层与信号处理芯片105、电源106和无线通信芯片107相连；所述天线109通过所述包覆结构背面的互连金属布线层和贯穿所述包覆结构的垂直金属通道108与所述无线通信芯片107和所述电源106相连。本发明通过晶圆级封装工艺制造，将采集电极探针101、信号处理芯片105、电源106、无线通信芯片107、天线109、互连金属布线层和包覆材料110集成在单一结构中。
23.所述采集电极探针101与所述信号处理芯片105、所述电源106、所述无线通信芯片107和所述天线109以垂直方向堆叠的形式构成，以缩短天线和芯片互连路径，减小面积，提升性能。
24.请继续参阅图1，所述包覆结构的正面和背面均设有互连金属布线层，所述互连金属布线层由金属布线104和两层绝缘层(即绝缘层102和绝缘层103)构成，其中金属布线104的材料为可以选用铜，绝缘层的材料可以选用聚酰亚胺，但不限于上述材料。
25.本发明提供的一种植入式脑电波探针采集装置正面、背面示意图如图2所示，采集电极探针101以阵列形式布置在植入式脑电波采集装置的一个表面，所述天线109布置在植入式脑电波采集装置的另一个表面。如图3所示为所述采集电极探针101的制备过程，提供凸起的四面体凸台结构，使用tmah或koh溶液，对100晶向的硅晶圆进行各向异性刻蚀，刻蚀程度为四面体结构的棱线在尖端交叉为止；表面使用溅射工艺覆盖金属钛和金属铂，再使用化学镀工艺增厚金属铂，表面覆盖的金属层与互连金属布线层中的金属布线连接，通过采集电极探针101实现与待测组织表面的稳定接触。
26.所述采集电极探针101由体硅刻蚀工艺制造，为凸起的尖端结构，表面覆盖金属；所述采集电极探针101表面覆盖金属材料可以选用钛和铂，但不限于上述材料，所述天线109材料可以选用钛和铂，但不限于上述材料，所述装置使用晶圆级封装工艺制造。
27.本发明实施例提出的一种植入式脑电波探针采集装置，通过将采集电极探针和信号处理等芯片集成在单一结构中，解决现有脑电波采集装置无法植入的问题，通过使用包覆材料和不腐蚀的金属电极材料等生物兼容性材料和工艺，解决现有脑电波采集装置无法长期留置颅内的问题，通过微米尺度的固态金属短互连工艺，解决植入式采集的信号抗干扰实时处理的问题，通过立体堆叠结构，解决植入式采集装置电极有效采集面积比例小的问题，通过使用晶圆级封装工艺制造整个装置，解决工艺一致性和批量生产问题。
28.需要说明的是，本发明实施例具体结构和布置顺序不限于上述典型结构，可以根据具体情况进行修改，例如电极数量和形状不同，芯片数量不同，天线结构形式不同等，采用的具体结构不同。
29.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。