本发明提供了一种基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，所述方法在制备过程中通过控制Parylene-C层的厚度与热处理条件，调整不同Parylene-C层的自身应力情况，来实现基于自应力的环状弯曲，形成卡夫电极。本发明操作简便，能够形成一系列不同直径的环状卡夫微电极。
1.一种基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，所述方法在制备过程中通过控制Parylene-C层的厚度与热处理条件，调整不同Parylene-C层的自身应力情况，来实现基于自应力的环状弯曲，形成卡夫电极；具体步骤为：第一步，在Si片上沉积第一层Parylene-C，在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理；
第二步，在第一步热处理后的Si片上甩正胶并图形化，溅射钛或者铬种子层，再溅射金属铱、铂或者金，采用Lift-off工艺去光刻胶，图形化种子层与金属层构成电极的导电结构；
第三步，在第二步的基础上，再沉积第二层Parylene-C，第二次把光刻胶图形化，使用反应离子刻蚀把Parylene-C刻穿，露出电极点，构成微电极阵列覆盖层；
第四步，把第三步处理后的Si片在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理；
第五步，把第四步热处理好的Si片放在常温的丙酮溶液中浸泡，制备得到基于自应力弯曲的环状卡夫微电极；
所述第一层Parylene-C厚度不大于第二层Parylene-C厚度，并且热处理温度比第二层Parylene-C低，热处理时间比第二层Parylene-C短，则会造成从第一层Parylene-C向第二层Parylene-C弯曲；
所述第一层Parylene-C厚度超过第二层Parylene-C厚度，并且热处理温度比第二层Parylene-C高，热处理时间比第二层Parylene-C长，则会造成从第二层Parylene-C向第一层Parylene-C弯曲。
2.根据权利要求1所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，对于按照垂直方向进行弯曲的情况，所述第一层Parylene-C、第二层Parylene-C的厚度比为1:2至1:4时，形成的环状结构的较大的直径为2.8至3.5毫米，形成的环状结构的较小的直径为1.5至2.5毫米。
3.根据权利要求1所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，对于按照垂直方向进行弯曲的情况，所述第一层Parylene-C、第二层Parylene-C的厚度比为1:5至1:7时，形成的环状结构的较大的直径为2.1至2.7毫米，形成的环状结构的较小的直径为1.2至2.2毫米。
4.根据权利要求1所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，对于按照垂直方向进行弯曲的情况，所述第一层Parylene-C、第二层Parylene-C的厚度比为1:8至1:10时，形成的环状结构的较大的直径为1.5至2.4毫米，形成的环状结构的较小的直径为0.8至1.3毫米。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，第一步中，所述沉积第一层Parylene-C的厚度为2-50μm；在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理2-48小时。
6.根据权利要求1-4任一项所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，第二步中，甩5μm的正胶并图形化，溅射钛或者铬种子层100-500埃，再溅射金属铱、铂或者金100-500纳米。
7.根据权利要求1-4任一项所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，第三步，所述沉积第二层Parylene-C的厚度为2-50μm。
8.根据权利要求1-4任一项所述的基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，其特征在于，第四步中，Si片在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理1-24小时。
一种基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种医用器械技术领域的微电极制备方法，具体地，涉及一种基于自应力弯曲的的环状卡夫微电极的制备方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着微机电系统（MEMS:Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的不断进步，使得微电子设备和微传感器等微系统应用范围不断扩大，已广泛应用于多个领域，特别是医学领域。
[0003] 环状卡夫电极在医学领域已经得到了一定的应用，但是大都制备较为复杂，需要额外的材料提供应力来形成环状结构，这样也会造成厚度的增加。利用电极材料自身的性质来产生弯曲应力这一可能的方法，则未收到重视。
[0004] 美国专利公开号US5344438A，该专利中公开了一种卡夫电极及其制造方法。所述电极特别适用于神经电记录和神经微电刺激。本发明是通过两个半圆的环状结构拼接为一个整体的圆环状结构。结构与制备均较为复杂，并且厚度也达到毫米级别。所以，在实际使用中，应用起来受到较多限制。
[0005] NS Korivi 等 人 2011 年 在 期 刊 Journal of Medical and Biological Engineering,31(5):353-357 上 发 表 了 文 章 Self-closing Cuff Electrode for Functional Neural Stimulation and Recording(用于功能性电刺激与神经记录的自闭和卡夫电极)，该文献公开了一种通过自身结构实现环状闭合的方法。但是这种方法主要是通过机械的方法实现的闭合，结构相对也较为复杂，并没有用到材料的内应力性质。
[0006] 综上，虽然环状卡夫电极及其制备方法得到了一定的研究，但是文献中未见报道利用电极材料自身的应力来实现环状弯曲的方法，因此，本发明提供一种超薄弯曲的的环状卡夫微电极制备方法，解决该问题。
发明内容
[0007] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，操作简便，能够适应多种不同直径应用要求的场合。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供一种基于Parylene-C（聚对二甲苯）的柔性微电极的制备方法，并且在制备过程中通过控制Parylene-C层的厚度与热处理条件，来实现基于自应力的环状弯曲，形成卡夫电极。
[0009] 所述微电极的具体制备过程如下：
[0010] 第一步，在Si片上沉积第一层Parylene-C，在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理；
[0011] 第二步，在第一步热处理后的Si片上甩正胶并图形化，溅射钛或者铬种子层，再溅射金属铱、铂或者金，采用Lift-off工艺去光刻胶，图形化种子层与金属层构成电极的导电结构；
[0012] 第三步，在第二步的基础上，再沉积第二层Parylene-C，第二次把光刻胶图形化，使用反应离子刻蚀把Parylene-C刻穿，露出电极点，构成微电极阵列覆盖层；
[0013] 第四步，把第三步处理后的Si片在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理；
[0014] 第五步，把第四步热处理好的Si片放在常温的丙酮溶液中浸泡，制备得到基于自应力弯曲的环状卡夫微电极。
[0015] 由于Parylene-C层会按照水平方向或者垂直方向进行弯曲，所以会产生两种弯曲方式的环状卡夫电极。两种弯曲方式发生的概率各为50%。根据两层Parylene-C的厚度与热处理的温度、时间，会导致弯曲形成的环状结构的直径不同。并且会造成从第一层Parylene-C向第二层Parylene-C弯曲，或者相反的情况，具体的情况为：
[0016] 1、第一层Parylene-C厚度超过第二层Parylene-C厚度，并且热处理温度与时间均比第二层高或长，则会造成从第一层Parylene-C向第二层Parylene-C弯曲；
[0017] 2、第一层Parylene-C厚度没有超过第二层Parylene-C厚度，并且热处理温度与时间均比第二层低或短，则会造成从第二层Parylene-C向第一层Parylene-C弯曲。
[0018] 对于按照垂直方向进行弯曲的情况，具体如下：
[0019] 1、两层Parylene-C的厚度比为1:2至1:4时，形成的环状结构的较大的直径为2.8至3.5毫米，形成的环状结构的较小的直径为1.5至2.5毫米；
[0020] 2、两层Parylene-C的厚度比为1:5至1:7时，形成的环状结构的较大的直径为2.1至2.7毫米，形成的环状结构的较小的直径为1.2至2.2毫米；
[0021] 3、两层Parylene-C的厚度比为1:8至1:10时，形成的环状结构的较大的直径为1.5至2.4毫米，形成的环状结构的较小的直径为0.8至1.3毫米。
[0022] 优选的，第一步中，所述沉积第一层Parylene-C的厚度为2-50μm；在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理2-48小时。
[0023] 优选的，第二步中，甩5μm的正胶并图形化，溅射钛或者铬种子层100-500埃，再溅射金属铱、铂或者金100-500纳米。
[0024] 优选的，第三步，所述沉积第二层Parylene-C的厚度为2-50μm。
[0025] 优选的，第四步中，Si片在真空或者氮气氛围中150-250摄氏度热处理1-24小时。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0027] 本发明制备方法是利用Parylene-C材料自身的应力特点，通过控制不同Parylene-C层的厚度与热处理条件，造成不同Parylene-C层应力的改变，实现基于自应力的弯曲。并且弯曲为环状结构，适用于环状卡夫电极的应用。
附图说明
[0028] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0029] 图1为本发明一实施例微电极导电结构的版图设计；
[0030] 图2为本发明一实施例沿着水平方向弯曲形成环状卡夫电极的实物照片；
[0031] 图3为本发明一实施例中沿着水平方向弯曲形成环状卡夫电极的放大实物照片；
[0032] 图4为本发明一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的实物照片；
[0033] 图5为本发明一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的正面放大实物照片；
[0034] 图6为本发明一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的背面放大实物照片；
[0035] 图7为本发明一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的侧面放大实物照片。
具体实施方式
[0036] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0037] 实施例1
[0038] 本实施例提供一种基于Parylene-C的柔性微电极的制备方法，并且在制备过程中通过控制Parylene-C层的厚度与热处理条件，来实现基于自应力的环状弯曲，形成卡夫电极。所述微电极的具体制备过程如下：
[0039] 首先在Si片上沉积10μm的Parylene-C（第一层），在真空或者氮气氛围中200摄氏度热处理48小时；
[0040] 其次，在热处理后的片子上甩5μm的正胶并按照图1所示的微电极导电结构版图进行图形化，溅射钛或者铬种子层，100-500埃，再溅射金属铱、铂或者金100-500纳米，采用Lift-off工艺去光刻胶，图形化种子层与金属层构成电极的导电结构；
[0041] 然后再沉积5μm的Parylene-C（第二层），第二次把光刻胶图形化，使用反应离子刻蚀（RIE）把Parylene-C刻穿，露出电极点，构成微电极阵列覆盖层；
[0042] 接着，把片子在真空或者氮气氛围中180摄氏度热处理12小时；
[0043] 最后，把热处理好的片子放在常温的丙酮溶液中浸泡，这样就制备好了基于自应力弯曲的环状卡夫微电极。
[0044] 在最后一步中，由于Parylene-C层会按照图1所示的水平方向或者垂直方向进行弯曲，所以会产生两种弯曲方式的环状卡夫电极。两种弯曲方式发生的概率各为50%。如图2所示为一实施例沿着水平方向弯曲形成环状卡夫电极的实物照片。图3为一实施例中沿着水平方向弯曲形成环状卡夫电极的放大的实物照片。从图2与图3中可以明显看出沿着水平方向弯曲形成的环状结构。
[0045] 如图4所示为一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的实物照片。图5为一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的正面放大的实物照片；图6为一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的背面放大的实物照片；从图4到图6中可以明显看到Parylene-C层从垂直方向的两端弯曲，形成环状结构。
[0046] 如图7所示为一实施例沿着垂直方向弯曲形成环状卡夫电极的侧面放大的实物照片。按照实施例1的Parylene-C层厚度与热处理条件，形成的环状结构的直径分别为3毫米与1.7毫米。本实施例的制备条件是从第二层向第一层Parylene-C弯曲的情况。
[0047] 其他实施例
[0048] 基于实施例的制备步骤，采用以下不同的参数：对于第二层与第一层Parylene-C的不同厚度比的情况，表1-3分别给出了相关参数的情况。
[0049] 表1一组第二层向第一层Parylene-C弯曲情况的相关参数
[0050]
[0051]
[0052] 表2一组第二层向第一层Parylene-C弯曲情况的相关参数
[0053]
[0054] 表3一组第二层向第一层Parylene-C弯曲情况的相关参数
[0055]
[0056]
[0057] 综上所述，利用由Parylene-C层自身的应力来产生不用的弯曲方法，可以形成不同直径的环状结构，简单方便，不需要借助第三方的变形工具。
[0058] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
