[發明專利]一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針及其制備方法

有效

• 申請號: 201910276445.5
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110051343B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 楊娜娜;汪震海;徐晶晶;許勝勇
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/0478;A61B5/01;A61B5/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 董琍雯

1.一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，包括針頭、針桿和針柄，所述針頭通過針桿連接到針柄上形成三維微探針；

所述針頭包括針尖區和與針尖區連接的測量區，所述測量區與針桿連接；

所述針頭、針桿和針柄均以不銹鋼為基材，其中一側依次涂覆一有機聚合物絕緣層、一氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層，另一側涂覆有一有機聚合物保護層；其中，

所述針頭測量區的有機聚合物絕緣層外側表面上設置有薄膜熱電偶結點及電學探測電極，并且通過所在處氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層留出的接觸孔裸露出來；

所述針柄的有機聚合物絕緣層外側表面上設置有外接引出焊盤，并且通過所在處氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層留出的接觸孔裸露出來；

所述微探針還包括引出線，所述引出線設置于氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層內部，其一端與針頭測量區上的一個所述薄膜熱電偶結點或者一個所述電學探測電極連接，另一端與針柄上一個所述外接引出焊盤連接。

2.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，從針頭的針尖到針桿與針柄連接處，除針頭測量區外，探針寬度逐漸增大，針頭測量區探針寬度相同；針桿與針柄連接處的探針寬度為針頭測量區探針寬度的2.5-3倍。

3.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述有機聚合物絕緣層為電阻率ρ≥10¹⁶Ω·m的可圖形化的有機聚合物涂層。

4.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述有機聚合物保護層選用su-8或聚對二甲苯。

5.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述氧化物絕緣層為電阻率ρ≥10¹⁶Ω·m的氧化物薄膜，選用SiO₂或HfO₂。

6.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述微探針包含至少2個薄膜熱電偶結點，所述薄膜熱電偶結點由兩種具有不同塞貝克系數的金屬薄膜自上而下搭接而成。

7.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述微探針包含至少2個電學探測電極。

8.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述三維微探針的針頭、針桿和針柄基材為304不銹鋼材料；所述薄膜熱電偶結點由Cr金屬和Ti/Pd電極，或由Ni金屬和Ti/Au電極，或由Ni金屬和Ti金屬自上而下搭接而成；所述電學探測電極為Ti/Pd電極、Ti金屬或Ti/Au電極。

9.如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，其特征在于，所述微探針包含至少2個外接引出焊盤，其數目為所述薄膜熱電偶結點和所述電學探測電極的引出線數目的總和；所述外接引出焊盤的材料與其通過引出線所連接的薄膜熱電偶結點或電學探測電極的材料一致。

10.制備如權利要求1所述的一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針的方法，包括以下步驟：

(1)不銹鋼基材的準備：將不銹鋼基片表面清潔后烘干；

(2)圖形化有機聚合物定義微探針的整體形狀及尺寸：圖形化有機聚合物得到三維微探針包括針頭、針桿和針柄在內的整體形狀；

(3)薄膜熱電偶結點與電學探測電極及其各自所對應的引出線及外接引出焊盤的制備：圖形化正性5350型號光刻膠，隨后，沉積用于形成薄膜熱電偶結點的第一層金屬線條和用于電學測量的電極及其各自所對應的與其連接在一起的引出線和外接引出焊盤；圖形化5350型號光刻膠，隨后，沉積另一種金屬用于形成薄膜熱電偶的第二層金屬及其對應的與其連接在引出線和外接引出焊盤；

(4)氧化物絕緣層的沉積：圖形化5350型號光刻膠，隨后沉積一層氧化物將薄膜熱電偶結點與電學測量電極的器件線條與外界隔開，在這一過程中留出接觸孔將薄膜熱電偶結點與電學測量電極以及外接引出焊盤裸露出來；

(5)有機聚合物保護層的制備：圖形化有機聚合物，分別將其覆蓋到步驟(4)制備的器件兩側；

(6)濕法腐蝕：通過濕法腐蝕的方法去除多余的不銹鋼使得微探針脫離不銹鋼基片成為獨立式的三維微探針。