專利名稱：實現微電極陣列與pcb電路柔性連接的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及細胞電生理傳感器一微電極陣列，適用于各種硅、二氧化 硅基底的大尺寸電極陣列，尤其涉及一種通過彈性針床實現微電極陣列與 印刷電路板(PCB)電路柔性連接的方法。
背景技術：
微電極陣列是一種微電子技術與生物傳感技術結合的產物，是目前研 究認知科學、藥物篩選和DNA序列分析的最新工具之一。它可以長時間 離體記錄細胞在不同時期外直接相鄰的局部電位變化，以獲得感興趣的信 息；可以同時刺激和記錄多個位點，又保持了對單細胞的準確關注；而且， 該方法還是非侵入式的，因此不會損傷細胞，結合光學記錄方法，可以實 現光電聯合檢測。
微電極陣列由許多體積與細胞大小接近(10 100(im)的鑲嵌在硅基物 質上的平面微電極以陣列方式構成。微電極的主要制作材料包括鉑、金、 鈦氮化物和銦錫氧化物等，通過金或透明的銦錫氧化物制成的導線將中心 微電極和外部的大尺寸接口電極(1.5 3mm)相接，負責將細胞電生理信 號傳送到外部的放大器，或將外部電刺激傳送到細胞，見附圖l。
由于微電極陣列所采集的信號是微伏級的微弱信號，保持電極陣列和 外部PCB電路良好的電氣連接至關重要。微電極陣列的基材通常是透明 石英玻璃或硅，接口電極分布在基板周邊，使用普通焊接等方法難以保證 所有焊點在同一平面上，因而不能保證電極陣列和外部PCB電路良好連 接。
另外，微電極接口電極一般是通過濺射方法將厚度大約為0.3 0.5微 米的金屬層沉積在基板上，而普通焊接的焊點一般為錐形，通過施加一定 的壓力使焊接點和電極導通，必然會對電極造成磨損，經過一段時間后電 極導電性能下降。絲球焊可以將引線一端鍵合在器件的金屬層上，另一端
3鍵合到PCB板的焊盤上，實現器件與外圍電路的電氣連接，絲球焊廣泛 采用金引線，金絲球焊的成本高，工藝復雜，金線容易斷裂，穩(wěn)定性難以 保證，不方便操作者反復使用。
目前市場上已有的微電極陣列接口大多采用專用夾具，由于采用非標 器件，制作工藝要求較高，價格昂貴，另外夾緊時對電極也有磨損。
發(fā)明內容
(一) 要解決的技術問題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現微電極陣列與PCB 電路柔性連接的方法，以節(jié)約制作成本，使電極陣列與PCB電路接觸良 好，延長微電極陣列的使用壽命。
(二) 技術方案
為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案.-一種實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方法，該方法包括
制作PCB接口板；
將彈簧針插座焊接在該PCB接口板上，并將彈簧針針體插在插座上 構成彈性針床；
將彈簧針針體的頭部對準微電極陣列接口電極，通過緊固螺絲壓縮彈 簧針，將彈簧針針體的頭部與電極形成接觸連接；
將彈簧針插座端的引線與電生理信號放大器和刺激器進行連接，引線 端與中心部分微電極一一對應，實現微電極陣列和外圍電路的電氣連接。
上述方案中，所述制作PCB接口板的步驟包括
根據微電極陣列中電極的尺寸、間隙和排列，制作與電極相匹配的 PCB接口板，該接口板的焊盤與電極一一對應。
上述方案中，所述將彈簧針針體插在插座上構成彈性針床的步驟中， 彈簧針針體與PCB板保持垂直。
上述方案中，所述將彈簧針針體的頭部與電極形成接觸連接的步驟 中，彈簧針針體的頭部不損傷電極表面金屬層。
上述方案中，所述彈簧針包括插座和針體兩個部分。
4上述方案中，所述彈簧針針體的頭部采用平頭型，以不損傷電極表面
金屬層。
(三)有益效果
本發(fā)明縮短了微電極陣列接口板的制作周期，節(jié)約了制作成本，關鍵 是針床與電極接觸良好而不磨損電極表面金屬層，電極的導電性能不受影 響，延長了微電極陣列壽命。
本發(fā)明亦適用于其他硅、二氧化硅基底的大尺寸電極接口，是一種柔 性接口方法。
圖1是微電極陣列的結構示意圖2是本發(fā)明提供的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方法流 程圖3是根據微電極陣列制作的PCB接口板的結構示意圖； 圖4是使用的彈簧針的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實 施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
如圖2所示，圖2是本發(fā)明提供的實現微電極陣列與PCB電路柔性 連接的方法流程圖，該方法包括以下步驟
步驟201:制作PCB接口板；
本步驟中，是根據微電極陣列中電極的尺寸、間隙和排列，制作與電
極相匹配的PCB接口板，該接口板的焊盤與電極一一對應。
步驟202:將彈簧針插座焊接在該PCB接口板上，并將彈簧針針體插
在插座上構成彈性針床，使彈簧針針體與PCB板保持垂直；
步驟203:將彈簧針針體的頭部對準微電極陣列接口電極，通過緊固
螺絲壓縮彈簧針，將彈簧針針體的頭部與電極形成接觸連接，同時彈簧針
針體的頭部不損傷電極表面金屬層；
5步驟204:將彈簧針插座端的引線與電生理信號放大器和剌激器進行 連接，引線端與中心部分微電極一一對應，實現微電極陣列和外圍電路的 電氣連接。
上述彈簧針包括插座和針體兩個部分，彈簧針針體的頭部采用平頭 型，以不損傷電極表面金屬層。
由于微電極陣列接口電極尺寸較大， 一般為毫米級，本發(fā)明通過彈性 針床使微電極陣列與PCB電路連接。本發(fā)明針對微電極陣列上電極的位
置，加工PCB接口板，PCB接口板上每個焊盤與電極一一對應，見圖3， 焊上插座后插上帶有彈性的直立式接觸探針陣列，也就構成通常所說的針 床，通過施加一定壓方實現電極與探針相接。彈簧針型號為深圳中探電子 公司的CCPE002型(1.5mm*8.0mm)，見圖4，包括針體和插座兩部分， 為不損傷電極，針頭為平頭型，插座端引線連接電生理信號放大器和刺激 器，完成微電極陣列和外圍電路的電氣連接。針床與電極接觸良好而不磨 損電極表面金屬層，電極的導電性能不受影響。
本發(fā)明提供的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方法，具體包 括以下步驟
步驟一根據微電極陣列接口電極尺寸、間隙和排列制作與之匹配的
PCB接口板，所有焊盤與接口電極一一對應。
步驟二將彈簧針插座焊接在PCB接口板上，插上彈簧針構成針床，
所有彈簧針與PCB板保持垂直。
步驟三將彈簧針針頭部分對準微電極陣列接口電極，通過上緊螺絲
使彈簧針壓縮2 3mm，與電極形成良好連接，同時不磨損電極表面金屬層。
步驟四將插座端引線連接電生理信號放大器和刺激器，引線端與中
心部分微電極一一對應，完成微電極陣列和外圍電路的電氣連接。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而 已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方法，其特征在于，該方法包括制作PCB接口板；將彈簧針插座焊接在該PCB接口板上，并將彈簧針針體插在插座上構成彈性針床；將彈簧針針體的頭部對準微電極陣列接口電極，通過緊固螺絲壓縮彈簧針，將彈簧針針體的頭部與電極形成接觸連接；將彈簧針插座端的引線與電生理信號放大器和刺激器進行連接，引線端與中心部分微電極一一對應，實現微電極陣列和外圍電路的電氣連接。
2、 根據權利要求1所述的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方 法，其特征在于，所述制作PCB接口板的步驟包括根據微電極陣列中電極的尺寸、間隙和排列，制作與電極相匹配的PCB接口板，該接口板的焊盤與電極一一對應。
3、 根據權利要求1所述的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方 法，其特征在于，所述將彈簧針針體插在插座上構成彈性針床的步驟中， 彈簧針針體與PCB板保持垂直。
4、 根據權利要求1所述的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方 法，其特征在于，所述將彈簧針針體的頭部與電極形成接觸連接的步驟中， 彈簧針針體的頭部不損傷電極表面金屬層。
5、 根據權利要求1所述的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方 法，其特征在于，所述彈簧針包括插座和針體兩個部分。
6、 根據權利要求5所述的實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方 法，其特征在于，所述彈簧針針體的頭部采用平頭型，以不損傷電極表面 金屬層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現微電極陣列與PCB電路柔性連接的方法，該方法包括制作PCB接口板；將彈簧針插座焊接在該PCB接口板上，并將彈簧針針體插在插座上構成彈性針床；將彈簧針針體的頭部對準微電極陣列接口電極，通過緊固螺絲壓縮彈簧針，將彈簧針針體的頭部與電極形成接觸連接；將彈簧針插座端的引線與電生理信號放大器和刺激器進行連接，引線端與中心部分微電極一一對應，實現微電極陣列和外圍電路的電氣連接。本發(fā)明縮短了微電極陣列接口板的制作周期，節(jié)約了制作成本，針床與電極接觸良好而不磨損電極表面金屬層，電極的導電性能不受影響，延長了微電極陣列壽命。
文檔編號G01N33/483GK101685094SQ20081022330
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權日2008年9月25日
發(fā)明者陳弘達, 陳海峰 申請人:中國科學院半導體研究所