基于LIGA-like工艺的柔性MEMS微电极加工技术研究

发布时间：2017-10-05 20:07

  本文关键词：基于LIGA-like工艺的柔性MEMS微电极加工技术研究

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【摘要】：随着近二十年来微电子机械系统(MEMS)技术研究的不断发展,逐渐产生了一个新的分支领域Bio-MEMS。随着人类对自身的生命健康越来越关注,生物医疗领域MEMS器件(Bio-MEMS)的应用也逐渐成为近年来微/纳米工程领域的研究热点,特别是对生物假体(可植入的药物传输系统、神经刺激器及骨骼生长刺激器)的应用。在这些假体当中,Bio-MEMS器件用于神经接口的信号记录和活性刺激,为神经专业开辟了很大的机会,建立了中枢神经及外围神经系统的人机交换界面。因此,作为神经系统的关键环节,微电极阵列的研究已经成为目前的研究热点之一。一个新的问题也随之出现,就是可以使用可植入的微电极去刺激人的胃迷走神经来帮助那些具有饮食困难的人。 本文围绕植入式柔性微电极设计及其工艺制备过程展开研究,主要通过SU-8斜曝光技术、LIGA-like工艺、磁控溅射、图形转移制备基于PDMS薄膜的柔性生物微电极。基于生物医学和临床的考虑,首先是从较细的老鼠胃神经(0.08mm)着手,对植入式微电极的结构进行设计。根据加工工艺所用到的材料及设备等方面进行选择和优化设计,确定工艺制作流程,制备柔性微电极。同时,对电极制备过程中的相关工艺如斜曝光技术、PDMS倒模工艺、PDMS薄膜的氧等离子体处理进行了研究。然后对工艺技术的细节做了讨论和研究,并对溅射有银的PDMS表面进行了应变电阻进行了测试研究。最后通过这次的研究提出了有关微电极的神经刺激器改进方案和发展前景。 所制备的微电极阵列为1×2,通道间距为240μm,通道宽度为80μm,深度大约为40μm,具有较好的成90。角的倒三角形貌。相比于传统的微电极阵列(Helix, FINE),在相同底面积上,倒三角形能够很好的包裹住神经束,同时凹下去的通道结构保证了电极刺激位点与神经细胞的良好接触,这有利于提高生物电刺激和信号传输的效果。
【关键词】：LIGA-like工艺 柔性微电极 SU-8 斜曝光 PDMS 倒模
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP211.4;R318.04
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 微电极背景及意义9-10
• 1.2 微电极国内外研究现状10-17
• 1.2.1 筛状电极10-11
• 1.2.2 卡夫电极11-13
• 1.2.3 螺旋电极13-14
• 1.2.4 剑状电极14-15
• 1.2.5 针形电极阵列15-17
• 1.3 微电极研究的目的及内容17-19
• 第二章 微电极设计19-33
• 2.1 基底和封装材料19-22
• 2.2 电极和引线材料22-23
• 2.3 柔性微电极的设计23-28
• 2.3.1 基于 LIGA-like 工艺整体电极结构的设计23-24
• 2.3.2 SU-8 斜曝光设计24-25
• 2.3.3 掩膜版的设计25
• 2.3.4 斜曝光装置设计25-28
• 2.4 加工工艺的设计28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 微电极阵列的制备工艺研究33-60
• 3.1 实验设备33-36
• 3.2 微电极阵列制备工艺流程36-49
• 3.2.1 SU-8 衬底制备36-39
• 3.2.2 SU-8 通道制备39-41
• 3.2.3 PDMS 倒模41-46
• 3.2.4 溅射金属46-47
• 3.2.5 微电极制图47-49
• 3.3 相关工艺研究49-59
• 3.3.1 SU-8 斜曝光49-53
• 3.3.2 对溅射有银的 PDMS 应变电阻研究53-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 微电极阵列制备表征及讨论60-66
• 4.1 SU-8 通道制作60-61
• 4.1.1 SU-8 制备60
• 4.1.2 SU-8 通道制备60-61
• 4.2 PDMS 两次倒膜61-64
• 4.2.1 PDMS 第一次倒膜61-62
• 4.2.2 PDMS 第二次倒模62-64
• 4.3 溅射金属64-65
• 4.4 电极阵列制备65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 结论与展望66-69
• 5.1 工作总结66-67
• 5.1.1 设计工作的总结66-67
• 5.1.2 实验工作的总结67
• 5.2 工作展望67-69
• 参考文献69-81
• 攻读硕士期间所取得的研究成果81-82
• 致谢82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 吴义伯;侯安州;倪鹤南;徐爱兰;惠春;任秋实;;基于Parylene的柔性微电极阵列微加工工艺研究[J];半导体技术;2007年12期

2 刘舒维;陈迪;柴新禹;刘景全;陈翔;朱军;任秋实;;基于柔性衬底的人造视网膜生物微电极阵列研究[J];传感技术学报;2008年04期

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4 姚树寅;吴仲岿;杨军;李少英;晏海英;;PDMS真空紫外光表面亲水改性研究[J];湖北大学学报(自然科学版);2010年02期

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本文编号：978565