[发明专利]基于蜿蜒线的柔性MEMS可延展传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于蜿蜒线的柔性MEMS可延展传感器，包括可延展基底层、底部绝缘层、金属层和顶部绝缘层；其中，可延展基底层位于结构最底层；底部绝缘层设置于可延展基底层的上；金属层设置于底部绝缘层的上方；顶部绝缘层设置于金属层的上方；底部绝缘层、金属层和顶部绝缘层的形状呈蜿蜒状延伸，用以增强其延展性。本发明传感器贴附于其他物体，随其他物体表面的伸缩被重复拉伸收缩后，基于基底层本身的可延展性以及蜿蜒状的底部绝缘层、金属层和顶部绝缘层的延展性，该传感器可以正常工作。

技术领域

本发明属于MEMS器件设计和加工领域，涉及一种大延展结构及其加工工艺，尤其是一种基于蜿蜒线的柔性MEMS可延展传感器及其制备方法。

背景技术

心房颤动是一种常见的心律失常，迄今为止，超过500万65岁以上的老年人患有心房颤动的疾病。与传统的射频消融的治疗手段相比，冷冻消融具有疼痛少、炎症少、血管狭窄可能性小、操作过程简易等优点。目前市场上已推出两代冷冻消融球囊，虽然二代产品的标测电极和消融点之间的距离较上一代产品有所缩短，但是仍然无法做到原位标测，所以需要一种可贴附于球囊表面的柔性电极；另外，考虑到球囊本身具有可延展性以及该器件的使用环境为人体环境，所以该器件必须具有较大的可延展性和良好的生物兼容性，以减少消融过程的炎症以及血栓生成的可能性；另外，由于此器件为一次性使用的消耗品，所以要求制造工艺简单可靠，从而降低其成品。

目前采用传统金属制作的柔性可延展MEMS器件中，普遍使用以下三种结构：第一种结构是将基于绝缘层-金属层-绝缘层的三明治结构器件嵌入一层大延展基底和一层大延展的封层中，但是由于此结构无法将局部区域裸露于环境中，所以该结构不适用于电极点等器件；第二种结构是将金属直接在预拉伸的大延展基底上加工，但是由于后期对准等工艺的精度要求，该结构不适用于精度要求较高的器件；第三种是通过转印工艺，将基于绝缘层-金属层-绝缘层的三明治结构器件局部贴附于可延展基底，该工艺较为复杂且可靠性较低。

基于以上观点，一种可靠的、易加工、金属层可直接接触环境的柔性的大延展结构及其加工工艺急需被设计及制造，该结构对穿戴电子器件和植入医疗器件领域具有非常重要的意义。

经检索发现，申请号为201910109128.4的中国专利，公开了一种阵列微针式柔性肌电电极及其制备方法，电极包括柔性基底、微针及导线，微针阵列布设于柔性基底上，导线设置于柔性基底上，每一微针均与一导线相连，导线呈蜿蜒状延伸。该发明中阵列微针式柔性肌电电极通过使导线呈蜿蜒状延伸，当该阵列微针式柔性肌电电极贴于皮肤上时，柔性基底会随人体表面发生拉伸或压缩变形，此时，蜿蜒状延伸的导线会随着柔性基底的变形而变形，柔性基底及导线不会对微针形成拉扯力，微针可以牢牢地轧在皮肤上部脱离，阵列微针式柔性肌电电极就会具有较大的延展性。

但是上述专利存在以下不足：该设计及工艺复杂且繁琐，涉及有电极胚板以及两层金属层，在加工过程中需要先制备上层柔性器件再将其释放转印至柔性基底，大大降低了其工艺可靠性以及量产的可能性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于蜿蜒线的柔性MEMS可延展传感器及其制备方法。

根据本发明第一个方面，提供一种基于蜿蜒线的柔性MEMS可延展传感器，包括可延展基底层、底部绝缘层、金属层和顶部绝缘层；其中，

所述可延展基底层位于结构最底层；

所述底部绝缘层设置于所述可延展基底层上；

所述金属层设置于所述底部绝缘层的上方；

所述顶部绝缘层设置于所述金属层的上方；

所述底部绝缘层、所述金属层和所述顶部绝缘层的形状呈蜿蜒状延伸，用以增强其延展性。

优选地，所述蜿蜒状为二阶蛇形线。