第一章 緒論
1.2 文獻回顧
1.2.3 腦波探針覆層之製法回顧
Matteucci(2007)等人[27]以微機電技術，製作中空式腦波探針，如圖 1-28(a)所示，探針高度約 400μm，製作後的中空及實體兩種微探針，於表 面以蒸鍍法(Evaporation)鍍上厚度 50nm 金-鉑層增加導電度。中空探針目的 為，量測過程中，可由中空處倒入食鹽水進行保濕，亦可降低量測阻抗，
增加導電度，但相較於實體電極，此中空電極強度較差，插入體內量測時，
探針容易斷裂，因此尺度採低深寬比(Low-aspect-ratio)，以防止電極發生斷 裂。後續量測研究證實，為有效訊號，如圖 1-28(b)所示。
(a) 微陣列探針 (b) 腦波訊號波形比較 圖 1-28 微機電技術製作微陣列探針[27]
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Ng(2009)等人[28]，利用鑄造的方式大量生產陣列探針電極。實驗以矽 橡膠模具對氨酯(PU)及環氧樹脂(Epoxy)進行真空澆鑄，因此電極用於醫學 偵測腦電波圖，故於表面覆層 1μm 厚度的銀(Ag)及 0.2μm 厚度的金(Au)，
如圖 1-29 所示，增加導電性，且此材質具生物相容性，覆層方式則利用濺 鍍法(Sputtering)。透由電極尖端穿透人體皮膚的角質層，進行訊號量測。
為獲得較硬的聚合物材料，實驗將不同量的碳添加到環氧樹脂，與原本的 環氧樹脂進行測量和比較，實驗發現，添加高濃度的碳，雖可增加強度，
但含碳量如過高會影響到材料多孔性之特性，影響澆鑄。最後選用混合固 定碳量的環氧樹脂做為量測訊號端子。
(a) 微陣列探針 (b) 濺鍍銀與金之微陣列探針 圖 1-29 真空壓鑄技術製作微陣列探針[28]
Chen(2013)等人[29]以微機電技術，製作侵入式微陣列電極，應用於腦 波偵測，先使用刃寬150um鑽石刀於4吋矽晶圓上切割出高度200um及寬度 50um的陣列電極，再採用蝕刻方式成形，如圖1-30(a)所示，後續於電極表 面覆層不同鍍層材質，進行量測訊號的比較，如圖1-30(b)所示，為金/鈦 (Au/Ti)及3,4-乙撐二氧噻吩單體(PEDOT)，其中，PEDOT為一導電聚合物，
導電率極高，如利用旋塗或澆鑄成膜所得的PEDOT其電導率可達550S/cm；
利用氣相聚合法所得的聚合物更高達1000S/cm以上，因此，最後實驗證實，
覆層PEDOT導電聚合物的量測阻抗及頻率相位皆優於Au/Ti層，如圖1-31所
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示，但此材料礙於成本，因而不易獲得。
(a) 6×6mm2微陣列電極 (b) 不同鍍層材質 圖 1-30 微機電技術製作 PEDOT 鍍層微陣列電極[29]
(a) 量測阻抗比較 (b) 頻率相位比較 圖 1-31 探針覆層 PEDOT 及 Au/Ti 之腦波訊號比較[29]
Yuan(2013)等人[30]使用聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS) 為彈性層，以微機電技術，製作具撓性之陣列腦波探針，如圖1-32(a)所示，
每支探針末端分別銜接導電線，穿過PDMS層，連接至受測者皮膚。其中，
為減少探針及皮膚之間阻抗，探針尖端設計為針狀；為使探針擁有較佳機 械強度，探針材質選擇鎳(Ni)；為使探針與人體組織具生物相容性，將探針 表面採電鍍方式，覆層厚度0.05μm的金(Au)，作為皮膚保護層。實驗證實，
具撓性腦波探針，其波形訊號與市售濕式腦波探針相似，如圖1-32(b)所示。
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(a) 具撓性微陣列探針 (b) 腦波訊號比較(波形近重疊) 圖 1-32 微機電技術製作撓性微陣列探針[30]
綜觀第1.2.1及1.2.2節，文獻所提腦波探針的加工方法中，如精微線切 割放電加工技術，雖可切割出形狀複雜及陣列探針，但製程效率較差；微 機電及光刻技術模造製程技術，雖可大量製作陣列探針，且加工後表面極 為平滑，但周邊化學藥劑繁雜，處理不易，且礙於光阻塗佈及電鑄厚度，
故加工時間較長；雷射加工，其加工速度快、加工熱影響小，工件不易變 形，但其周邊裝置成本過高；真空澆鑄亦可大量製作陣列探針，但尺寸精 度不易控制；3D列印快速成形技術，可利用塑膠粉末進行堆疊，可成形任 意造型，但製程效率極差。鑑此，本研究提出以複合電加工法高效率製作 內皮層陣列腦波探針，以雕模放電加工製程與電鍍技術進行快速製作，其 前置程序相對簡單，並有效提高導電度，利於腦波訊號偵測。
綜觀第1.2.3節，文獻所提腦波探針之覆層材質，如厚度50nm金-鉑鍍層、
1μm厚度的銀混合0.2μm厚度的金鍍層及150nm的鈦鍍層等，其鍍層厚度皆 較薄，可能是考量其加工成本，因不論是金、鉑或鈦，其材料成本都較高。
而本研究則選用於所有金屬中，具最高傳熱及導電性的銀作為覆層內皮層 陣列腦波探針的材料，並參考文獻中，以1μm作為內皮層陣列腦波探針的鍍 層厚度。於腦波訊號量測時，可使探針表面的電導度有效提升。
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