一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件

文档序号:454811 发布日期:2021-12-31 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件 (Preparation method of brain electrode device and brain electrode device ) 是由 陶虎 周志涛 于 2021-09-13 设计创作,主要内容包括:本申请实施例所公开的一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件,制备方法包括:对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球;第一植球的尺寸与第一待连接区域的尺寸匹配;将第一植球与第一焊接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接;对第二待连接区域进行植球处理,得到第二植球;第二植球的尺寸与第二待连接区域的尺寸匹配,且第二植球的熔点低于第一植球的熔点;将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。基于本申请实施例可以在不损坏脑电极器件性能的前提下,实现千量级的脑电信号的连接。(The embodiment of the application discloses a preparation method of a brain electrode device and the brain electrode device, and the preparation method comprises the following steps: carrying out ball mounting treatment on the first welding area to obtain a first mounted ball; the size of the first planting ball is matched with that of the first area to be connected; contacting the first ball with the first welding area to connect the adapter plate with the electroencephalogram signal acquisition device; carrying out ball planting treatment on the second area to be connected to obtain second planting balls; the size of the second planting balls is matched with that of the second to-be-connected area, and the melting point of the second planting balls is lower than that of the first planting balls; and contacting the second planting ball with the second welding area, so that the adapter plate is connected with the flexible circuit board, and the brain electrode device is obtained. On the premise of not damaging the performance of a brain electrode device, thousands of orders of magnitude of brain electrical signals can be connected based on the embodiment of the application.)

一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件

技术领域

本发明涉及微电子封装互连技术领域,尤其涉及一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件。

背景技术

随着脑科学技术的发展,高质量、高密度的脑电信号的采集成为精密解读脑科学必不可少的条件。近年来,脑电极通道的数量从个位数发展至千量级,由于脑电极器件前期开发一般选取小鼠、大鼠或猴作为实验对象,其后端电路需要小型化处理,因此对于脑电信号采集器件与后端电路的连接要求较为严格,需要在实现高通道连接的同时达到较小的体积,即需要兼顾通道数的增加和间距的缩小。图1是现有脑电信号采集器件与后端电路的连接示意图一,图2是现有脑电信号采集器件与后端电路的连接示意图二,图3是图2中A的局部放大图。图4是一种现有脑电极器件的平面示意图,图5是图4中B的局部放大图。如图5所示,后端电路中焊接孔间的间距已经达到250μm量级,普通的印制电路板已经无法满足脑电信号采集器件的连接需求。这种需求和微电子封装互连技术的发展需求是一致的,在摩尔定律的引领下,集成电路的特征尺寸逐渐减小,晶体管的数量逐渐增大,随之而来的是越来越多的引脚数量,这对封装互连技术的要求也逐渐提升。

图6是现有技术中一种现有脑电极器件的结构示意图,图中可以采用彼此绝缘的微线束作为前端脑电信号采集器件,采用CMOS芯片作为后端电路。将CMOS芯片的栅极作为微线束的压焊连接点,CMOS芯片极高的集成度可以与微线束之间的微米级间距匹配,并且利用CMOS芯片可以在实现信号连出的同时进行信号的后续处理,如放大、滤波等。然而,该脑电极器件需要耗费大量的人力和财力来设计加工CMOS芯片,并且该CMOS芯片仅可适用于微线束的前端脑电信号采集器件,难以应用于其他脑电信号采集器件,不具备适普性。

图7是现有技术中另一种现有脑电极器件的结构示意图,图中a为脑电信号采集器件,b为聚酰亚胺制成柔性连接电缆,c为印制电路板,连接电缆作为前端脑电信号采集器件和印制电路板的连接板,可以解决印制电路板无法达到前端脑电信号采集器件压焊点高密度连接的问题,并且可以为后续的动物实验提供很大的便利。但是,该柔性连接电缆的单根可以连出的通道数为256,如需满足千量级的脑电极通道的需求,则需要数个脑电信号采集器件、数个柔性连接电缆和数个印制电路板组装,该种组装方式集成度较低,体积较大,重量较重,将对实验造成很大的影响。

发明内容

本申请实施例提供了一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件,可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件、转接板与柔性电路板连接,可以保证脑电极器件的性能不被损坏,且可以提高脑电极器件的连接稳定性,此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。

本申请实施例提供了一种脑电极器件的制备方法,其中,脑电极器件包括脑电信号采集器件、转接板和柔性电路板,转接板包括第一待连接区域和第二待连接区域,脑电信号采集器件包括第一焊接区域,柔性电路板包括第二焊接区域;

上述制备方法包括:

对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球;第一植球的尺寸与第一焊接区域的尺寸匹配;

将第一植球与第一待连接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接;

对第二待连接区域进行植球处理,得到第二植球;第二植球的尺寸与第二待连接区域的尺寸匹配,且第二植球的熔点低于第一植球的熔点;

将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。

进一步地,将第一植球与第一待连接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接,包括:

倒扣脑电信号采集器件,将第一植球与第一待连接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接。

进一步地,将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件,包括:

倒扣转接板,将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。

进一步地,还包括:

制备转接板,包括:

获取基底;基底具有待光刻表面;

对基底进行光刻处理,使得待光刻表面被划分为多个待布线区域;

在多个待布线区域上制备金属层和焊接层;焊接层包括多个待制备区域和多个待连接区域,待制备区域与金属层连接,待制备区域和待连接区域连接,待连接区域包括第一待连接区域和第二待连接区域;

在金属层和焊接层的待制备区域上制备绝缘层,使得待连接区域暴露于空气,得到转接板。

进一步地,第一植球为熔点为217℃、型号为SAC305的焊球。

进一步地,第二植球为熔点为138℃、型号为Sn42Bi58的焊球。

进一步地,对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球,包括:

利用激光植球对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球。

进一步地,基底包括肖特玻璃和硅片。

进一步地,金属层的材料包括铬、镍和金。

相应地,本申请实施例还提供了一种脑电极器件,该脑电极器件为基于上述任一项制备方法得到的器件;

脑电极器件包括:脑电信号采集器件、转接板和柔性电路板;

转接板包括第一待连接区域和第二待连接区域;

脑电信号采集器件包括第一焊接区域;

柔性电路板包括第二焊接区域;

第一待连接区域与第一焊接区域连接,第二待连接区域与第二焊接区域连接。

本申请实施例具有如下有益效果:

本申请实施例所公开的一种脑电极器件的制备方法及脑电极器件,脑电极器件包括脑电信号采集器件、转接板和柔性电路板,转接板包括第一待连接区域和第二待连接区域,脑电信号采集器件包括第一焊接区域,柔性电路板包括第二焊接区域。制备方法包括:对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球;第一植球的尺寸与第一焊接区域的尺寸匹配;将第一植球与第一焊接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接;对第二待连接区域进行植球处理,得到第二植球;第二植球的尺寸与第二待连接区域的尺寸匹配,且第二植球的熔点低于第一植球的熔点;将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。基于本申请实施例采用激光植球技术和倒扣焊接技术,可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件、转接板与柔性电路板连接,可以保证脑电极器件的性能不被损坏,且可以提高脑电极器件的连接稳定性,此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是现有脑电信号采集器件与后端电路的连接示意图一;

图2是现有脑电信号采集器件与后端电路的连接示意图二;

图3是图2中A的局部放大图;

图4是一种现有脑电极器件的平面示意图;

图5是图4中B的局部放大图;

图6是现有技术中一种现有脑电极器件的结构示意图;

图7是现有技术中另一种现有脑电极器件的结构示意图;

图8是本申请实施例提供的一种脑电极器件的制备方法的流程示意图;

图9是本申请实施例提供的一种脑电极器件的制备方法的示意图;

图10是本申请实施例提供的一种转接板的制备方法的流程示意图;

图11是本申请实施例提供的一种转接板的制备方法的示意图;

图12是本申请实施例提供的一种转接板的结构示意图一;

图13是本申请实施例提供的一种脑电极器件的结构示意图一;

图14是本申请实施例提供的一种脑电极器件的结构示意图二;

图15是本申请实施例提供的一种转接板的结构示意图二。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置/系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且,术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。

下面介绍本申请一种脑电极器件的制备方法的具体实施例,图8是本申请实施例提供的一种脑电极器件的制备方法的流程示意图,图9是本申请实施例提供的一种脑电极器件的制备方法的示意图。本说明书提供了如实施例或流程图所示的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序,在实际执行时,可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。

本申请实施例中,脑电极器件可以包括脑电信号采集器件、转接板和柔性电路板,其中,转接板可以包括第一待连接区域和第二待连接区域,脑电信号采集器件可以包括第一焊接区域,柔性电路板可以包括第二焊接区域。

具体的如图8和9所示,上述制备方法可以包括:

S801:对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球;第一植球的尺寸与第一焊接区域的尺寸匹配。

本申请实施例中,可以利用激光植球对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球。在激光植球的焊料选择中,第一焊球可以选择熔点为217℃、型号为SAC305的焊球。也即是,可以选用与第一焊接区域大小相匹配的SAC305焊球,利用激光植球技术在脑电信号采集器件的第一焊接区域上进行植球。图9中a示例了一种对第一焊接区域进行植球的处理的示意图。

S803:将第一植球与第一待连接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接。

近年来,凸点焊接的倒装芯片技术(FC,Flip Chip)的发展越来越成熟。倒装芯片技术是一种将半导体裸芯片的焊接面向下与封装基板或者芯片载体直接键合的技术,该技术能够缩短互联线长度,进而减小产生的互联电阻、电感以及杂散电容,适用于高频、高速的电子产品。对于高密度脑电极信号的采集而言,电极检测到的动作电位幅度一般在μV量级,阻值的减小有利于降低噪声。并且,由于是直接在焊接面上焊接,因此安装互联所占据的封装基板或者芯片载体的面积约等于裸芯片的大小,并且焊接面的尺寸小,间隔小,具有非常高的封装密度,适用于高密度引脚数的芯片封装互联,对于目前千道脑电极,甚至后续发展的万道脑电极的封装互联都是适用的。

本申请实施例中,可以倒扣脑电信号采集器件,将第一植球与第一待连接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接。也即是,可以采用倒扣焊机将转接板与脑电信号采集器件进行热压焊接。图9中b示例了一种将转接板与脑电信号采集器件连接的示意图。

S805:对第二待连接区域进行植球处理,得到第二植球;第二植球的尺寸与第二待连接区域的尺寸匹配,且第二植球的熔点低于第一植球的熔点。

本申请实施例中,可以利用激光植球对第二待连接区域进行植球处理,得到第二植球。在激光植球的焊料选择中,第二焊球可以选择熔点为138℃、型号为Sn42Bi58的焊球。也即是,可以选用与第二待连接区域大小相匹配的Sn42Bi58焊球,利用激光植球技术在转接板的第二待连接区域上进行植球。图9中c示例了一种在第二待连接区域进行植球处理的示意图。

在一种可选的实施方式中,第二焊球可以选择熔点远低于第一焊球的熔点的其他焊球,以使得第二次焊接的温度远低于第一焊接的温度,进而可以保证第一次焊接形成的焊点的稳定性,即可以保证脑电信号采集器件与转接板的连接的稳定性。

S807:将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。

本申请实施例中,可以倒扣转接板,将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。也即是,可以采用倒扣焊机将脑电信号采集器件与已经热压焊接的转接板与脑电信号采集器件进行热压焊接。图9中d示例了一种将转接板与柔性电路板连接的示意图。

本申请实施例中,两次焊接的顺序可以调换。即可以先进行脑电信号采集器件与转接板的倒扣焊接,再进行柔性电路板与转接板的倒扣焊接。例如,若柔性电路板所承受的温度有限,可以先进行脑电信号采集器件与转接板的倒扣焊接,再进行柔性电路板与转接板的倒扣焊接,可以保证脑电极器件的性能不受损坏。也可以先进行柔性电路板与转接板的倒扣焊接,再进行脑电信号采集器件与转接板的倒扣焊接。

本申请实施例采用激光植球技术和倒扣焊接技术,可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件、转接板与柔性电路板连接,可以保证脑电极器件的性能不被损坏,且可以提高脑电极器件的连接稳定性,此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。

本申请实施例中,脑电极器件的制备方法可以包括制备转接板,图10是本申请实施例提供的一种转接板的制备方法的流程示意图,图11是本申请实施例提供的一种转接板的制备方法的示意图。在一种可选的实施方式中,可以采用图10和图11所示的方法步骤制备转接板,具体步骤如下:

S1001:获取基底;基底具有待光刻表面。

本申请实施例中,基底可以包括肖特玻璃和硅片,基底的上表面可以为待光刻表面。图11中a示例了一种基底的结构示意图。

S1003:对基底进行光刻处理,使得待光刻表面被划分为多个待布线区域。

本申请实施例中,可以对基底进行光刻处理,使得待光刻表面被划分为多个待布线区域,即在待光刻表面形成金属布线图案和焊接布线图案。

S1005:在多个待布线区域上制备金属层和焊接层;焊接层包括多个待制备区域和多个待连接区域,待制备区域与金属层连接,待制备区域和待连接区域连接,待连接区域包括第一待连接区域和第二待连接区域。

本申请实施例中,可以在多个待布线区域上制备金属层和焊接层,其中,焊接层可以包括多个待制备区域和多个待连接区域,待制备区域与金属层连接,待制备区域和待连接区域连接。即存在两个待制备区域分别与两个金属层连接,两个待制备区域分别与一个待连接区域连接。也即是,金属层、待制备区域、待连接区域、待制备区域和金属层依次连接。如此,可以形成第一待连接区域和第二待连接区域。图11中b中示例了一种在多个待布线区域上制备金属层和焊接层的结构示意图。

本申请实施例中,金属层的材料可以包括铬Cr、镍Ni和金Au。当金属层为铬Cr时,金属层的厚度可以为5nm,当金属层为镍Ni时,金属层的厚度可以为100nm,当金属层为金Au时,金属层的厚度可以为100nm。

S1007:在金属层和焊接层的待制备区域上制备绝缘层,使得待连接区域暴露于空气,得到转接板。

本申请实施例中,可以在金属层和焊接层的待制备区域上制备绝缘层,使得待连接区域暴露于空气,即使得第一待连接区域和第二待连接区域暴露于空气,得到转接板。图11中c中示例了一种在金属层和焊接层的待制备区域上制备绝缘层的结构示意图。本申请实施例中,绝缘层的材料可以是型号为SU8的光刻胶。图12是本申请实施例提供的一种转接板的结构示意图一。

下面介绍本申请一种脑电极器件的制备方法的具体实施例,图13是本申请实施例提供的一种脑电极器件的结构示意图一,图14是本申请实施例提供的一种脑电极器件的结构示意图二。本说明书提供了如实施例或示意图所示的组成结构,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者组成结构。实施例中列举的组成结构仅仅为众多执行顺序中的一种方式,不代表唯一的组成结构,在实际执行时,可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。

本申请实施例中,该脑电极器件为基于上述制备方法得到的器件。

本申请实施例中,脑电极器件可以包括脑电信号采集器件1301、转接板1303和柔性电路板1305。

图15是本申请实施例提供的一种转接板的结构示意图二,图中包括第一待连接区域1501和第二待连接区域1503,其中,第一待连接区域1501中焊接孔间的间距为400μm,第二待连接区域1503中焊接孔间的间距为850μm。脑电信号采集器件可以包括第一焊接区域,柔性电路板可以包括第二焊接区域。

在一种可选的实施方式中,第一待连接区域可以与第一焊接区域连接,第二待连接区域可以与第二焊接区域连接。

在一种可选的实施方式中,脑电信号采集器件的第一焊接区域中焊接孔的间距可以为400μm,通道数可以为720通道。

采用本申请实施例提供的脑电极器件,采用激光植球技术和倒扣焊接技术,可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件、转接板与柔性电路板连接,可以保证脑电极器件的性能不被损坏,且可以提高脑电极器件的连接稳定性,此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。

由上述本申请提供的脑电极器件的制备方法或脑电极器件的实施例可见,本申请中脑电极器件包括脑电信号采集器件、转接板和柔性电路板,转接板包括第一待连接区域和第二待连接区域,脑电信号采集器件包括第一焊接区域,柔性电路板包括第二焊接区域。制备方法包括:对第一焊接区域进行植球处理,得到第一植球;第一植球的尺寸与第一焊接区域的尺寸匹配;将第一植球与第一焊接区域接触,使得转接板与脑电信号采集器件连接;对第二待连接区域进行植球处理,得到第二植球;第二植球的尺寸与第二待连接区域的尺寸匹配,且第二植球的熔点低于第一植球的熔点;将第二植球与第二焊接区域接触,使得转接板与柔性电路板连接,得到脑电极器件。基于本申请实施例采用激光植球技术和倒扣焊接技术,可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件、转接板与柔性电路板连接,可以保证脑电极器件的性能不被损坏,且可以提高脑电极器件的连接稳定性,此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是:上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣,且上述本说明书对特定的实施例进行了描述,其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果,在某些实施方式中,多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。尤其,对于结构的实施例而言,由于其基于相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

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