Connexion de l’implant

L’implant avec sa connexion ZIF peut être directement introduit dans un ZIF. Des tests ont été réalisés afin d’effectuer le branchement Implant/ZIF en utilisant des calles. Afin de se connecter au ZIF, le connecteur de l’implant doit être d’une épaisseur de 200 µm. Or le connecteur est épais de 8 micromètres. Il faut donc utiliser une calle sous le connecteur de 192 micromètres d’épais. Cette étape est relativement délicate car l’implant est fragile et s’enroule sur lui-même après le décollement. De plus, le platine des contacts de l’implant n’a pas une grande résistance. Or lors de l’enregistrement de signaux corticaux sur le rat, l’implant est connecté et déconnecté à la carte d’acquisition PCB. Après seulement quelques enregistrements, la connexion risque d’être endommagée et ne plus permettre d’enregistrer.

Figure 61 : Image de microscope optique d'implants réalisé grâce second procédé de fabrication. Colonne de gauche : le connecteur ainsi que la grande référence sont très bien réalisé. Colonne de droite

: On remarque qu'au bout des tentacules de 20 (en haut) et 50 (en bas) µm aucune ouverture n’est visible, la couche supérieure de SU-8 ne tient pas sur les petites structures.

Pour résoudre ce problème, une pièce intermédiaire est créée afin de faire la liaison entre l’implant et le ZIF de la carte PCB. Cette pièce est un circuit imprimé souple que nous avons conçu et que l’entreprise Cicor a fabriqué (figure 62a). Cette pièce qui doit être connectée à l’implant de façon permanente est laissée sur l’animal entre les enregistrements. Cette pièce réalisée en polyimide avec des contacts en cuivre est assez résistante pour être branchée et débranchée plusieurs fois à la carte PCB sans être détériorée.

La connexion entre le Cicor et l’implant est réalisée grâce à un film ACF (annexe 3) qui est un film conducteur anisotropique et une thermo presse (figures 62b, 62c, 63a, 63b). Un film ACF est une

matrice adhésive thermoplastique chargée aléatoirement de particules conductrices. Sous l’effet de la chaleur le film se ramollit et soude les deux parties. La pression permet aux particules d’être pleinement en contact de l’implant et du cicor. La connexion peut s’opérer avant ou après décollement de l’implant. Lors de la connexion l’implant doit être sur un plan bien plat. Pour cela le wafer silicium est utilisé comme support. L’ACF est précollé sur le Cicor qui est ensuite collé sur l’implant. L’alignement entre le Cicor et l’implant est réalisé au microscope. La thermopresse exerce une pression et chauffe autour de 150 °C le film ACF afin qu’une connexion électrique s’établisse entre l’implant et le Cicor.

Figure 63 : a : thermopresse b : Wafer de 6 implants avec Cicor

Figure 62 : a : CICOR. b : Vue de côté du montage lors du soudage de l'ensemble implant/cicor c et d : Vue de dessus de la connexion implant/cicor c. pad de l'implant en bleu et pad du cicor (les contacts sont sur la face opposée) en jaune et

marron. Les deux éléments ne sont pas alignés. d. Alignement parfait de l’ensemble implant/cicor réalisé grâce aux « oreilles » servant de points de repère situés sur les bords.

Cette connexion doit être robuste et résister à l’autoclave (annexe 4) et au temps. La dernière étape avant l’implantation des électrodes est la stérilisation de l’implant afin d’éliminer toutes les sources possible d’infection bactérienne. L’implant est donc autoclavé à 121 °C pendant 1 heure. L’implant ainsi que la connectique doivent résister pour ensuite être implantés. Pour observer cela le bruit blanc des électrodes avant et après autoclave devra être comparé.

Lors du décollement de l’implant par dissolution de l’aluminium, l’implant reste collé au wafer au niveau de la connexion entre le cicor et l’implant. La colle présente dans l’ACF s’étale sous la pression de la thermopresse et déborde de la zone de connexion, ce qui a pour conséquence de coller l’implant au wafer. Or la couche sacrificielle d’aluminium qui devrait permettre un décollement complet de l’implant n’est pas présente sous la colle qui déborde. En effet, la dernière étape de fabrication consiste à graver les 200 nm du masque d’aluminium. Or durant cette gravure, la couche sacrificielle de 200 nm (non protégé par l’implant) a aussi été gravée complètement. Nous avons donc choisi de réduire l’épaisseur du masque en aluminium à 120 nm. Après la gravure de ce masque de 120 nm, il reste 80 nm de la couche sacrificielle en aluminium. La présence de cette couche sacrifielle permet un décollement complet de l’implant et ainsi de concerver une connexion implant/cicor en bon état (figure 64).

Figure 64 : Exemple de connexion implant/cicor après décollement du wafer silicium

Suite au décollement de l’implant du wafer (après avoir connecté l’implant et le cicor), il arrive parfois que l’implant se décolle partiellement du cicor. De plus, la manipulation de l’ensemble cicor/implant est toujours très délicate dû à la grande fragilité de l’implant en SU-8 même après avoir modifier le design de l’implant afin de limiter les zones fragiles.

Pour résoudre ces deux problèmes majeurs, deux solutions ont été mises en place. Juste avant le décollement des implants une fine couche de PLGA (paragraphe 3.1.2) est déposée au niveau de la connexion entre le cicor et l’implant ainsi que sur l’ensemble de l’implant excepté les tentacules. Cette couche de polymère biocompatible permet de solidifier considérablement l’implant ainsi que la connexion implant/cicor. Le PLGA est coulé sur l’implant collé au wafer situé sur une plaque chauffante à 65 °C. Après 20 minutes à 65°C le wafer peut être retiré de la plaque chauffante et revenir à température ambiante.

En plus de cette couche de PLGA déposé sur l’implant, un morceau de Kapton (ruban adhésif en polyimide, voir annexe 5) est déposé après décollement de l’implant du wafer au niveau de la jonction implant/cicor afin de renforcer de nouveau la connexion (voir figure 65).

L’ajout du PLGA n’est pas sans conséquence pour les étapes de stérilisation. En effet, la température au sein de l’autoclave atteint 121 °C ce qui est suffisant pour faire fondre le PLGA. Lors de la stérilisation, l’implant est enfermé dans une boite de pétri en verre qui est ensuite mise en sachet puis déposé dans l’autoclave. Lors des premiers essais, nous avons pu observer que l’implant restait collé au verre de la boite de pétri car le PLGA avait fondu puis durci de nouveau une fois à température ambiante. Une fois collé sur le verre, l’implant était donc inutilisable. Pour résoudre ce problème un montage réalisé en pipette en verre permet d’éviter que la partie couverte de PLGA ne soit en contact avec le verre (voir figure 66).

Kapton

Figure 65 : Jonction implant/cicor renforcé avec du kapton

Zone couverte de PLGA