[发明专利]一种高密度自绝缘的柔性微针电极及其制备方法

权利要求书

1.一种高密度自绝缘的柔性微针电极，包括下绝缘层(12)，其特征在于：还包括设置在下绝缘层(12)上的SU-8凸台，以及设置在SU-8凸台上的金属导电焊盘(1)、金属导线(2)和柔性微针电极阵列(3)；SU-8凸台包括微针凸台(7)、导线凸台(10)和焊盘凸台；多个微针凸台(7)与对应数量的多个焊盘凸台分别通过对应的导线凸台(10)连接起来；微针凸台(7)、导线凸台(10)和焊盘凸台的纵截面均为上大下小的倒梯形；多个金属导电焊盘(1)、多条金属导线(2)和柔性微针电极阵列(3)分别设置在对应的焊盘凸台、导线凸台(10)和微针凸台(7)上，通过SU-8凸台内凹的台阶形成自绝缘结构；微针电极阵列(3)与各个金属导电焊盘(1)分别通过对应的金属导线(2)导通。

2.根据权利要求1所述的一种高密度自绝缘的柔性微针电极，其特征在于：所述的SU-8凸台通过旋涂SU-8光刻胶后的正面曝光工艺形成；所述的SU-8微针(4)通过旋涂SU-8光刻胶后的背面曝光工艺形成。

3.根据权利要求1或2所述的一种高密度自绝缘的柔性微针电极，其特征在于：所述的柔性微针电极阵列(3)包括呈多个柔性微针电极点；柔性微针电极点包括由内至外依次排列的SU-8微针(4)、导电金属层(5)和聚合物绝缘层(6)；SU-8微针(4)设置在对应的微针凸台(7)上；导电金属层(5)的尖端处暴露在聚合物绝缘层(6)外。

4.根据权利要求3所述的一种高密度自绝缘的柔性微针电极，其特征在于：在柔性微针电极上，通过去除聚合物绝缘层(6)尖端部分的方式，实现导电金属层(5)尖端的露出；具体操作为旋涂光刻胶至完全覆盖柔性微针电极阵列；通过RIE刻蚀使得聚合物绝缘层(6)的尖端露出并被去除；去除剩余光刻胶后形成导电金属层(5)尖端露出的柔性微针电极点。

5.根据权利要求3所述的一种高密度自绝缘的柔性微针电极，其特征在于：所述的SU-8微针(4)设置在对应的微针凸台(7)的顶面中心位置；所述的SU-8微针(4)的高度为10～1000微米，SU-8微针(4)基部的直径为10～500微米，柔性微针电极阵列(3)上相邻的两个柔性微针电极点的中心间距为20～1000微米；SU-8凸台的高度为1～100微米，微针凸台的长度和宽度均要大于SU-8微针的基部直径。

6.根据权利要求3所述的一种高密度自绝缘的柔性微针电极，其特征在于：顶部覆盖有上绝缘层(11)；聚合物绝缘层(6)与上绝缘层(11)为一体式结构。

7.如权利要求3所述的一种高密度自绝缘的柔性微针电极的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

1)在衬底上沉积一层聚合物作为下绝缘层；

2)在下绝缘层上旋涂一层SU-8光刻胶，并进行正面曝光，形成微针凸台(7)、导线凸台(10)和焊盘凸台；

3)再次旋涂一层SU-8光刻胶，并进行背面曝光，在微针凸台(7)上形成SU-8微针；

4)沉积一层金属，在微针凸台(7)、导线凸台(10)和焊盘凸台上的金属层在台阶处自绝缘，形成独立的导电通道；

5)沉积一层聚合物作为上绝缘层；

6)在上绝缘层上旋涂正性光刻胶并光刻图形化为掩模，随后使用RIE去除上绝缘层在导电通道的金属导电焊盘(1)上方的部分；

7)旋涂厚光刻胶作为掩模，使得光刻胶完全覆盖SU-8微针；

8)使用RIE刻蚀光刻胶，使得SU-8微针的尖端露出，其余部分依旧被光刻胶覆盖；随后，利用RIE将上绝缘层在SU-8微针尖端的部分去除；

9)将形成的柔性微针电极从石英玻璃片上释放下来。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的衬底采用石英玻璃片。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：形成上绝缘层和下绝缘层的聚合物采用parylene C或PI。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中沉积的金属的成分为金、铂、铱及其合金中的一种或多种。