一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法

摘要

本发明公开一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，属于集成电路封装和医疗器材领域，若干个微螺线管构成微螺线管阵列，并集成在一个微米级芯片中，所述微米级芯片与其头部的尖端针头和其尾部的探针针体通过晶圆级封装工艺共同组成一个微米级探针结构。本发明通过晶圆级再布线工艺制备微螺线管线圈结构，通过PVD制备磁性管芯，通过键合引线将微螺线管与供电线互连，达到微米级磁场刺激探针结构的目标，避免传统电刺激探针的胶质增生问题，以及磁场探针尺寸过大导致的过热和刺激精度低的问题。本发明通过采用C型聚对二甲苯包覆探针的工艺，达到了植入式探针生物兼容的目标，通过采用晶圆级封装工艺，达到了加工一致性和批量生产的目标。

权利要求

1.一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，包括：

若干个微螺线管构成微螺线管阵列，并集成在一个微米级芯片中，所述微米级芯片与其头部的尖端针头和其尾部的探针针体通过晶圆级封装工艺共同组成一个微米级探针结构；

所述微螺线管内埋在具有生物兼容性的包覆结构中；其中所述包覆结构包括N型聚对二甲苯、D型聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷或C型聚对二甲苯；所述微螺线管包括磁性管芯，所述磁性管芯外围缠绕有若干匝数金属走线层。

2.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，所述磁性管芯材料为FeGaB与Al2O3材料通过物理气相沉积交替沉积若干次所得。

3.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，所述金属走线层和所述包覆结构中的绝缘介质层构成微螺线管线圈结构，所述微螺线管线圈结构通过晶圆级再布线工艺制备，所述晶圆级再布线工艺包含旋涂聚酰亚胺树脂、溅射种子层、刻蚀负性光刻胶、电镀、湿法工序。

4.如权利要求3所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，所述金属走线层的材料包括铜、铝或钨金属，所述绝缘介质层的材料包括聚酰亚胺树脂、堆积膜或注塑树脂。

5.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，所述金属走线层通过键合引线与供电线互连，所述键合引线采用25μm铝丝，或25μm金丝，或25μm银丝。

6.如权利要求1所述的植入式磁场刺激探针装置的封装方法，其特征在于，所述微米级探针结构适用的输入电信号为100mA、5kHz的交变电流。

说明书

一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路封装和医疗器材技术领域，特别涉及一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法。

背景技术

[0002] 植入式刺激探针是常用于深度脑部刺激（deep brain stimulation,DBS）的装置，临床上被用于治疗各类脑神经性疾病。常见的植入式刺激探针以直接接触的电极作为探针尖端，与神经元相接触，通过放电的形式刺激神经元；然而，直接接触的放电方法容易引发生物组织的免疫和炎性反应，造成组织胶质疤痕化，过多的胶质增生会包裹住电极，使电极逐渐失效。因此出现了非接触的植入式磁场刺激探针，这类探针通过微螺线管的电磁感应现象引起周围组织的电场梯度变化，在电场梯度下体内的离子定向移动，从而刺激周围的神经元，这种装置的生物兼容性更高，治疗效果更加温和。目前，毫米级的螺线管因植入脑部困难、磁场分辨率过低、容易过热损伤组织等问题，很难被广泛应用，故亟需开发微米级螺线管探针装置。

[0003] 微螺线管除了加工困难外，装置的封装是另一个难题。微螺线管的线圈走线材料通常为铜，与PCB板焊接的材料也可能含铅，这些重金属材料对生物组织有毒，故需要良好的密封来阻隔组织液的渗透。微电子塑料封装外壳材料通常为环氧树脂，这类材料因较大的吸水性和较弱的酸碱耐性，很难作为生物兼容装置的封装外壳，故亟需开发新型的生物兼容封装方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，以解决传统电刺激探针的胶质增生、磁场探针尺寸过大导致的过热和刺激精度低的问题。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，包括：

[0006] 若干个微螺线管构成微螺线管阵列，并集成在一个微米级芯片中，所述微米级芯片与其头部的尖端针头和其尾部的探针针体通过晶圆级封装工艺共同组成一个微米级探针结构。

[0007] 在一种实施方式中，所述微螺线管内埋在具有生物兼容性的包覆结构中；其中所述包覆结构包括N型聚对二甲苯、D型聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷或C型聚对二甲苯。

[0008] 在一种实施方式中，所述微螺线管包括磁性管芯，所述磁性管芯外围缠绕有若干匝数金属走线层。

[0009] 在一种实施方式中，所述磁性管芯材料为FeGaB与Al2O3材料通过物理气相沉积交替沉积若干次所得。

[0010] 在一种实施方式中，所述金属走线层和所述包覆结构中的绝缘介质层构成微螺线管线圈结构，所述微螺线管线圈结构通过晶圆级再布线工艺制备，所述晶圆级再布线工艺包含旋涂聚酰亚胺树脂、溅射种子层、刻蚀负性光刻胶、电镀、湿法工序。

[0011] 在一种实施方式中，所述金属走线层的材料包括铜、铝或钨金属，所述绝缘介质层的材料包括聚酰亚胺树脂、堆积膜或注塑树脂。

[0012] 在一种实施方式中，所述金属走线层通过键合引线与供电线互连，所述键合引线采用25μm铝丝，或25μm金丝，或25μm银丝。

[0013] 在一种实施方式中，所述微米级探针结构适用的输入电信号为100mA、5kHz的交变电流。

[0014] 在本发明提供的一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法中，通过晶圆级再布线工艺制备微螺线管线圈结构，通过PVD制备磁性管芯，通过键合引线将微螺线管与供电线互连，达到微米级磁场刺激探针结构的目标，避免传统电刺激探针的胶质增生问题，以及磁场探针尺寸过大导致的过热和刺激精度低的问题。本发明通过采用C型聚对二甲苯包覆探针的工艺，达到了植入式探针生物兼容的目标，通过采用晶圆级封装工艺，达到了加工一致性和批量生产的目标。

附图说明

[0015] 图1为本发明提供的一种植入式磁场刺激探针装置的结构示意图；

[0016] 图2为图1中微螺线管阵列结构俯视图；

[0017] 图3为图2中单个微螺线管结构左视图。

具体实施方式

[0018] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法作进一步详细说明。根据下面说明，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。

[0019] 图1为本发明提供的一种植入式磁场刺激探针装置的封装方法，如图1所示，将若干个微螺线管组合成微螺线管阵列102，并将所述微螺线管阵列102集成在一个微米级芯片中，所述微米级芯片与其头部的尖端针头101和其尾部的探针针体103共同组成一个微米级探针结构。所述微米级探针结构的总长为200μm，厚度为30μm，其中微米级探针结构的尺寸不局限于此数值，可根据探针功能需要进行调整；微螺线管的数量可以为4个，以2×2的阵列分布在所述微米级芯片中靠近尖端针头一侧，微螺线管的数量与排列形式不局限于此形式，可根据探针功能需要进行调整。

[0020] 如图2所示为图1中所述微螺线管阵列102的俯视图，如图3所示为图2中单个微螺线管的结构左视图。请同时参阅图2和图3，金属走线层201和绝缘介质层302构成微螺线管线圈结构，所述微螺线管线圈结构通过晶圆级再布线工艺制备，该晶圆级再布线工艺包含旋涂聚酰亚胺树脂、溅射种子层、刻蚀负性光刻胶、电镀、湿法等工序，工艺路线可根据线圈结构做出调整。其中所述金属走线层201的材料为铜，所述绝缘介质层302的材料为聚酰亚胺树脂，具体材料不限于上述材料，所述金属走线层201可选材料包含铝、钨等金属，所述绝缘介质层302可选材料包含堆积膜、注塑树脂等。

[0021] 所述金属走线层201缠绕在磁性管芯202若干匝，所述磁性管芯202材料为FeGaB与Al2O3材料通过物理气相沉积（PVD）交替沉积15次所得，所述磁性管芯202的总厚度为3μm，材料不局限于FeGaB，PVD交替沉积次数不局限于15次，可根据探针功能进行调整；所述金属走线层201通过键合引线203与供电线204相连，所述键合引线203采用25μm铝丝，其尺寸与材料不局限于此，可根据探针功能进行调整，可选材料包含金、银等金属。单个微螺线管以硅载板303为载体，其中管长80μm，宽度40μm，线圈匝数为6，微螺线管的尺寸、匝数不局限于此数值，可根据探针功能需要进行调整。

[0022] 请继续参阅图3，单个微螺线管内埋在具有生物兼容性的包覆结构301中，该具有生物兼容性的包覆结构301可以为C型聚对二甲苯，也可采用其它材料，原则上包覆结构301需具备极低吸水性、较高耐腐蚀性、无磁场干扰性等特点，可选材料包含N型聚对二甲苯、D型聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷等材料。

[0023] 所述微米级探针结构适用的输入电信号为100mA、5kHz的交变电流，输入电信号不局限于上述数值，可根据探针功能进行调整；所述微米级探针结构通过晶圆级封装工艺制造，该工艺包含芯片临时键合、晶圆级模塑、解键合、晶圆级再布线、减薄与划片等工序。

[0024] 需要说明的是，本申请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。

[0025] 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。