文档介绍：DISSERTATION FOR MASTER DEGREE OF ENGINEERING RESEARCH AND APPLICATIONS OF 3-DIMENSIONAL MICRO-ELECTRODE ARRAY Author : Zhou Ran Specialty: Microelectronics and Solid Electronics Advisor : Prof. Chen Di Research Institute of Micro/ Nano Science and Technology Shanghai Jiao T ong University Shanghai, January 2010 上海交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:周然日期: 2010 年 01 月 05 日上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定, 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 2010 年 01 月 05 日日期: 2010 年 01 月 05 日第 I 页上海交通大学硕士学位论文 三维微电极阵列的研究和应用 摘要 随着 MEMS 技术飞速发展,集成机械、电子、光学和生物功能的三维微器件或微结构越来越得到众多研究者的重视。本文针对三维微电极阵列和聚合物基底的特点,将其应用到集成电路测试用 MEMS 探卡和生物刺激微电极的研究中: MEMS 探卡可以有效地突破传统针卡在配针方向、配针密度、配针精度等方面的限制,有效提高测试可靠性,提升测试整体的效率,降低测试成本,成为探卡的发展趋势。本文提出了一种新型基于 PDMS 弹性基底的 MEMS 探卡结构及其制作工艺,来减少工艺步骤和制作成本,使探卡获得高密度和理想的力学、电学性能,更加具有应用可行性。视网膜假体的研究主要关注于色素上皮片层移植,替代光感受器, 输入电刺激信号。而直接对视神经或神经纤维的刺激,也能在一定程度上恢复患者的部分视觉。这种神经刺激的方式要求电极高度需要超过 50 μ m以上,能够进入神经纤维层。因此本文还设计了一种基于聚酰亚***柔性衬底的三维微电极阵列结构,其工艺简单,成本低廉,安全性高,适用于视神经刺激。论文的主要内容及结果如下: 设计了以聚合物 PDMS 材料为基底,聚酰亚***为中间层, Cu 电极柱为探针的弹性基底 MEMS 探卡结构。SOL 软件对设计结构进行力学性能有限元分析,得出探针位移随 PDMS 层和聚酰亚***层厚度的变化规律,为弹性基底制备提供理论基础。成功运用 MEMS 微机械加工第 II 页技术制备出 PDMS-PI 弹性基底探卡,探针直径 25 μ m ,高度 65 μ m 。采用 Nano Indenter XP 纳米压痕仪对弹性基底和探针结构进行了力学性能测试,当 PDMS 层厚度为 180 μ m、聚酰亚***层厚度为 50 μ m时,探针的弹性系数为 583 Nm -1 ;采用直流探针和 Agilent E4991A 阻抗分析仪对制备后的探卡结构进行了电学性能测试,从探针尖端到外围引线末端的直流接触电阻为 ?,在 1-250 MHz 测试频率内,探针间特征阻抗大于 5 k ?,满足探卡性能要求。对于生物刺激微电极阵列,分别探索 SU-8 工艺路线和正胶 AZ50XL 厚胶工艺路线,并最终采用正胶工艺制备得生物电极,电极高度达到 80 μ m ,能够进入视神经纤维层,并在生理盐水中使用三电极法对其进行电化学性能测试。在频率为 10 3 ~ 10 4 Hz 时,阻抗大小约为 ~ k ?,相位延迟约为-63° ~ -65° 。关键词: 微机电系统,集成电路测试,探卡,生物电极,微加工工艺, 有限元仿真 第 III 页 Research and Applications of 3-Dimensional Micro-electrode Array ABSTRACT As MEMS techn