飞秒激光定深刻蚀去除医疗CGM传感器PI涂层案例解析

随着制造工艺的飞速发展，微型化器件的复杂性与日俱增。在微电子、医疗和光子学等前沿行业，微型器件多采用不同材料的多层堆叠结构，以实现日益复杂的多功能需求。

特别是在医疗健康领域，连续血糖监测 (CGM) 系统的的应用为糖尿病患者带来了突破性进展。它能实时提供血糖数据，显著提升患者管理自身血糖水平的效率和效果。然而，CGM传感器的制造工艺极其复杂且要求严苛。由于传感器需长期植入人体皮下并接触体液，其生物相容性、微纳级精度和长期耐久性至关重要。以CGM关键部件铂铱合金针状传感器的加工为例：需要在微米尺度上，通过精密的减材加工工艺，精准刻蚀掉特定区域的PI（聚酰亚胺）涂层，仅保留必要的电极区域。

为什么要去除PI涂层？

这根截面直径只有0.19mm的CGM测针传感器底层是铂铱合金(Pt/Ir)，因其极高的惰性、生物相容性、优异的耐腐蚀性、更低的阻抗以及更高的电荷转移能力，成为此类精密医疗植入物的理想选择。表面是聚酰亚胺（PI）涂层，具有极低的漏电和优异的介电性能，被广泛用作铂铱合金电极的保护层和绝缘层。

为了使测针能够准确感知血糖信号并与组织间液进行高效的电化学反应，特定区域的铂铱合金必须被地暴露出来，形成清晰的导电通路和传感界面。因此，选择性地、精准地去除PI涂层，同时完好无损地保留下方铂铱合金的功能特性，是保障CGM测针核心功能的关键，也是其制造过程中的核心挑战之一。

飞秒激光会损伤铂铱合金表面吗？

面对传统技术的潜在局限，单色科技飞秒激光定深刻蚀技术以其工艺优势和优质的加工效果，为“涂层去除”这类微纳加工需求，特别是在复杂曲面器件的制造中，带来了革命性的突破。可视为对现有工艺的有力补充或更优选择。

单色科技案例：刻蚀深度0.05mm，精度±1μm

1、精准定深刻蚀，保护底层材料，实现高质量表面

飞秒激光精密刻蚀设备运用超短脉冲（飞秒级）进行材料去除，实现真正的“冷加工”。这意味着能量在材料表面瞬间被吸收并气化，几乎不产生热量向周围（尤其是下方的铂铱合金基底）扩散。采用飞秒激光定深刻蚀技术，能够以极高的精度控制刻蚀深度（精度≤±1μm，最小刻蚀深度≤0.1μm），确保PI涂层被去除至预定深度，而下方的铂铱合金表面几乎不受任何损伤。且兼容金属、非金属及复合材料，适配材料范围广。

得益于超精细光斑和控制系统，加工后的铂铱合金表面能够达到纳米级的粗糙度（Ra < 0.2μm）。这种超光滑的表面对于CGM测针这类需要与生物组织良好接触、减小摩擦、降低生物污垢附着、并确保稳定电化学信号传输的医疗植入物至关重要。

2、攻克曲面“拼缝”难题，实现高一致性
在较大曲面上进行图案化加工并实现高质量表面，是传统工艺难以企及的，分割加工的方式极易产生“拼缝”并留下金属残留，导致电路连通或功能失效。飞秒激光精密刻蚀设备支持大尺寸加工范围，拼接精度≤±1μm，实现曲面、复杂面无缝拼接或将拼缝影响降至更低，确保微结构的功能完整性和电气性能。

传统工艺对比
涂层去除技术，如化学剥离、热剥离、等离子刻蚀，在应用于高精度、高价值的器件时，往往面临难以逾越的障碍：

· 化学剥离：难以实现微米级的控制，化学溶剂可能腐蚀或改变底层材料表面特性，且残留物处理复杂。

· 热剥离/传统激光烧蚀：产生显著的热影响区，容易导致熔融残留、边缘碳化，热损伤严重。

· 等离子刻蚀：工艺复杂且设备昂贵，后期维护难度大，更适合大规模制造。

结语

飞秒激光刻蚀技术凭借其卓越的加工性能与广阔的应用潜力，不仅为未来植入式医疗器械的革新与突破提供了坚实的技术支撑，更将有力推动“极端制造”在微型化、高精尖器件制造领域的发展。