專利名稱：一種三維神經(jīng)微電極陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電極的微加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維神經(jīng)微電極陣列的制作方法。
背景技術(shù)：
神經(jīng)微電極陣列是實現(xiàn)腦機接口 (brain-machine-interface)等神經(jīng)系統(tǒng)與外界儀器連接 不可缺少的工具，為了獲得神經(jīng)信號，各種基于微加工制作的微電極陣列得到了發(fā)展，其 中三維微電極陣列的制作比較復(fù)雜，成本很高，但是具有很大的應(yīng)用前景。典型的三維神經(jīng)微電極陣列主要有Utah型和Michigan型，兩者都是基于硅的微加工 技術(shù)，制作復(fù)雜，對設(shè)備要求很高。制作高深寬比三維微結(jié)構(gòu)的方法主要有LIGA(德文 Uthographie光亥U, Galvanoformung電鑄和Abformung模壓的縮寫)技術(shù)、基于SU-8膠的 準(zhǔn)LIGA技術(shù)和硅的深刻蝕技術(shù)，用這三種方法制作三維神經(jīng)微電極并不能降低制作成 本。PDMS(聚二甲基硅氧烷)的出現(xiàn)對三維結(jié)構(gòu)的微加工開辟了一種新途徑，由于PDMS 無毒，容易制備，柔軟韌性好，有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和微復(fù)制性能，許多基于PDMS的 微結(jié)構(gòu)器件得到了開發(fā)。把PDMS微復(fù)制特性與電鍍技術(shù)相結(jié)合制作三維電極陣列，工 藝簡單，可以大大降低成本。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種工藝簡單、成本降低的制作三維神經(jīng)微電極陣列的方法。本發(fā)明提出的三維神經(jīng)微電極的制作方法，其步驟如圖3所示。具體步驟如下(a) 以表面平整的玻璃做基底；(b) 用精密銑切機在基底表面劃出三維電極陣列圖形；(c) 用PDMS掩蔽玻璃柱子陣列和玻璃圖形，用HF/NH4F(0.5: 0.7—0.5: 0.8mol/L) 的混合液40-5(TC腐蝕玻璃片，使腐蝕面與劃痕底基本相平，500°C 60(TC退火去掉PDMS， 再以同樣的條件腐蝕玻璃，使玻璃柱子成為上小下大錐形結(jié)構(gòu)；(d) 將PDMS前體與凝固劑的混合液攪拌均勻，并澆注到玻璃的腐蝕圖形中，水平放置 玻璃片，使混合液表面平整，并低于玻璃柱子陣列的上表面；10CTC-12(TC加熱玻璃片10-15 分鐘，使混合液凝固成PDMS韌性薄膜；(e) 揭下PDMS薄膜，貼在銅籽晶載波片襯底上； (f) 用氧等離子體處理PDMS，然后放入電鍍液中室溫脈沖鍍銅，使銅填滿PDMS中的 圓孔；(g) 去掉PDMS形成銅三維神經(jīng)微電極陣列。本發(fā)明中銅籽晶載波片的制作步驟(a2)用清洗了的載波片作基底；(b2)蒸發(fā)Au/Cr 作電鍍基底，Cr作黏附層；(c2)脈沖電鍍銅籽晶層。 本發(fā)明中用到的實驗裝置簡圖如圖1、圖2。本發(fā)明利用玻璃模具、PDMS的微復(fù)制特性和電鍍技術(shù)制作三維微電極陣列，用精密 切割機切割玻璃形成柱狀陣列，用HF和NH4F的混合液腐蝕出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)作為PDMS微 復(fù)制的模具，免去了光刻工藝，消除了光刻膠對三維結(jié)構(gòu)尺寸的限制，可以制作更大長度 的微電極陣列，這一長度決定于玻璃的切割深度和金屬的深孔電鍍技術(shù)。本發(fā)明方法，工 藝簡單，可以大大降低成本。


圖l為旋轉(zhuǎn)腐蝕裝置簡圖。圖2為電鍍裝置簡圖。圖3為制作方法具體流程圖。圖4為用本方法制作的銅微電極陣列SEM圖a為三排整齊的微電極陣列，b為過電 鍍的陣列，c為單根微電極，電極高度約180微米。圖中標(biāo)號1為恒溫水浴槽，2為腐蝕溶液槽，3為蝕對象(玻璃片)，4為固定玻璃片 的抓手，5為旋轉(zhuǎn)盤，6為旋轉(zhuǎn)桿，7為支架，8為磁力攪拌器，9為脈沖電鍍電源，10為 有機玻璃電鍍槽，11為磁力攪拌轉(zhuǎn)子，12為電鍍對象(PDMS模子覆蓋的銅籽晶層)，13 為電鍍銅陽極，14為電鍍連線。
具體實施方式
制作流程如圖3所示(a)以2mm厚的玻璃做基底，(b)用銑切機以30000轉(zhuǎn)/min 的速度在基底表面劃出四個4X8的陣列圖形，劃片深度約200prn， (c)用PDMS掩蔽玻璃 柱子陣列和玻璃圖形，50'C下HF/NH4F(0.5:0.75mol/L)的混合液腐蝕玻璃片約200nm，每 隔約20min檢査一下玻璃基底，并用去離子水超聲清洗，使腐蝕面與劃痕底基本相平，500 'C高溫退火去掉PDMS，再以同樣的條件腐蝕模子約30min，使玻璃柱子成為上小下大結(jié) 構(gòu)，(d)澆注攪拌均勻了的PDMS前體和凝固劑(體積比10:1),靜置15min，使混合液表面 平整，并低于玻璃柱子陣列的上表面；把玻璃片放在12(TC的熱板上加熱約5min，混合液 凝固成PDMS韌性薄膜，(e)揭下PDMS，貼在銅籽晶的載波片襯底上，(f)用氧等離子體處 理PDMS，使PDMS表面變?yōu)橛H水的，放入電鍍液中室溫脈沖鍍銅，脈沖周期lms，占空
比1:10，使銅填滿PDMS中的圓孔，(g)把鍍了銅的玻璃基底放入lmol/L的四丁基氟化銨 的四氫呋喃溶液中，常溫約2小時，去掉PDMS，即形成所需銅三維微電極陣列。銅籽晶載波片的制作(a2)用清洗了的載波片作基底，(b2)蒸發(fā)約2000人的Au/Cr， Cr 作黏附層，(c2)脈沖電鍍銅籽晶層，脈沖周期lms，占空比1:10。
權(quán)利要求
1、 一種三維神經(jīng)微電極陣列的制作方法，其特征在于具體步驟如下(a) 以表面平整的玻璃做基底；(b) 用精密銑切機在基底表面劃出三維電極陣列圖形；(cl)用PDMS掩蔽玻璃柱子陣列和玻璃圖形，用HF/NH4F的混合液40-50'C腐蝕玻 璃片，使腐蝕面與劃痕底基本相平，50(TC 60(TC退火去掉PDMS，再以同樣的條件腐蝕 玻璃，使玻璃柱子成為上小下大錐形結(jié)構(gòu)；混合液中HF和NH4F的比例為0.5: 0.7—0.5: 0,8mol/L;(d) 將PDMS前體與凝固劑的混合液攪拌均勻，并澆注到玻璃的腐蝕圖形中，水平放置 玻璃片，使混合液表面平整，并低于玻璃柱子陣列的上表面；100'C-12(TC加熱玻璃片10-15 分鐘，使混合液凝固成PDMS韌性薄膜；(e) 揭下PDMS薄膜，貼在銅籽晶載波片襯底上；(f) 用氧等離子體處理PDMS，然后放入電鍍液中室溫脈沖鍍銅，使銅填滿PDMS中的 圓孔；(g) 去掉PDMS形成銅三維神經(jīng)微電極陣列；其中，PDMS為聚二甲基硅氧垸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述銅籽晶載波片的制作步驟如下 銅籽晶載波片的制作(a2)用清洗了的載波片作基底；(b2)蒸發(fā)Au/Cr作電鍍基底，Cr作 黏附層；(c2)脈沖電鍍銅籽晶層。
全文摘要
本發(fā)明屬于微電極微加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種三維神經(jīng)微電極陣列的制作方法。本發(fā)明利用玻璃模具、PDMS的微復(fù)制特性和電鍍技術(shù)制作三維微電極陣列，用精密切割機切割玻璃形成柱狀陣列，用HF和NH₄F的混合液腐蝕出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)作為PDMS微復(fù)制的模具，免去了光刻工藝，消除了光刻膠對三維結(jié)構(gòu)尺寸的限制，可以制作更大長度的微電極陣列，這一長度決定于玻璃的切割深度和金屬的深孔電鍍技術(shù)。本發(fā)明方法，工藝簡單，可以大大降低成本。
文檔編號B81C1/00GK101121500SQ200710045640
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者呂尊實, 嘉 周, 是慧芳, 黃宜平 申請人:復(fù)旦大學(xué)