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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50μm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胺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,聚酰亚胺为中间层,Cu电极柱为探针的弹性基底MEMS探卡结构。采用COMSOL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层和聚酰亚胺层厚度的变化规律,为弹性基底制备提供理论基础。成功运用MEMS微机械加工技术制备出PDMS-PI弹性基底探卡,探针直径25μm,高度65μm。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180μm、聚酰亚胺层厚度为50μm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0.4 ?,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80μm,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103～104 Hz时,阻抗大小约为1.5～0.3 k?,相位延迟约为-63°～-65°。