BR102013019001A2 - elementos de semicondutor delgados e flexíveis em superfícies tridimensionais - Google Patents

Abstract

elementos de semicondutor delgados e flexíveis em superfícies tridimensionais. a presente invenção refere-se a métodos para formar um dispositivo onde elementos componentes flexíveis são fixados em superfícies tri- 5 dimensionais. em alguns aspectos, a presente invenção inclui dispositivos semicondutores flexíveis incorporados em superfícies tridimensionais com contatos elétricos. em alguns aspectos, o dispositivo formado pode ser incorporado em um dispositivo oftálmico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTOS DE SEMICONDUTOR DELGADOS E FLEXÍVEIS EM SUPERFÍCIES TRIDIMENSIONAIS".

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

A presente invenção reivindica o benefício do pedido US de número de série 61/674.887, depositado em 24 de julho de 2012. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção descreve métodos para formar um dispositivo que inclui elementos de semicondutor flexíveis localizados em interco-nexões elétricas. Mais especificamente, os elementos de semicondutor flexíveis podem ser deformados ou dobrados para se fixar a regiões com formato tridimensional. Os métodos da presente invenção aqui descritos são úteis, por exemplo, na área de dispositivos oftálmicos energizados. 2. Discussão da Técnica Relacionada Tradicionalmente, um dispositivo oftálmico, como uma lente de contato, uma lente intraocular ou um plugue para o ponto lacrimal incluíam um dispositivo biocompatível com uma qualidade corretiva, cosmética ou terapêutica. Uma lente de contato, por exemplo, pode proporcionar uma ou mais características como funcionalidade corretiva da visão, melhoria cosmética e efeitos terapêuticos. Cada função é fornecida por uma característica física da lente. Um design que incorpora uma qualidade refrativa em uma lente pode fornecer uma função corretiva da visão. Um pigmento incorporado na lente pode fornecer uma melhoria cosmética. Um agente ativo incorporado em uma lente pode fornecer uma funcionalidade terapêutica. Essas características físicas são obtidas sem que a lente entre em um estado e-nergizado.

Mais recentemente, formulou-se a teoria de que componentes a-tivos podem ser incorporados em uma lente de contato. Alguns componentes podem incluir dispositivos semicondutores. Alguns exemplos incluíam dispositivos semicondutores incorporados em uma lente de contato colocada sobre os olhos de animais. Tem sido descrito, também, como os componen- tes ativos podem ser energizados e ativados de diversas maneiras no interior da própria estrutura da lente. A topologia e o tamanho do espaço definidos pela estrutura da lente criam um ambiente inovador e desafiador para a definição de várias funcionalidades. Em muitas modalidades, é importante fornecer meios confiáveis, compactos e de baixo custo para incorporar componentes em um dispositivo oftálmico. Em algumas modalidades, pode ser vantajoso incluir componentes que podem ser delgados e flexíveis. Como resultado, métodos inovadores e soluções de fator de forma que podem permitir o adelgaçamento e a flexibilidade de alguns componentes são desejados tanto para melhorias na produção de dispositivos oftálmicos como para o aprimoramento geral da incorporação de componentes eletrônicos em a-plicações não planas. É importante notar que tais aprimoramentos podem ser úteis também em aplicações não oftálmicas. É desejável, também, que sejam criados métodos para levar em conta requisitos oftálmicos e não oftálmicos relacionados a componentes eletrônicos dispostos sobre substratos tridimensionais.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os elementos de semicondutor delgados e flexíveis de acordo com a presente invenção superam as desvantagens associadas à técnica anterior conforme brevemente descrito acima. A presente invenção descreve métodos e dispositivos relacionados à utilização de componentes delgados flexíveis. Em algumas modalidades exemplificadoras, os dispositivos resultantes podem ser incorporados em uma lente oftálmica energizada com funcionalidade adicional. Por exemplo, os componentes delgados flexíveis podem estar incluídos em uma lente oftálmica energizada que compreende uma porção óptica variável capaz de alterar as propriedades ópticas da lente de maneiras distintas. Além disso, a presente invenção ensina métodos de incorporação de dispositivo e elementos de semicondutor delgados e flexíveis em estruturas que definem espaços e/ou funcionais. Em algumas modalidades exemplificadoras, pode haver elementos não semicondutores que podem estar dentro do escopo da invenção. Por exemplo, em algumas modalidades exemplificadoras pode ser desejável incluir uma peça de dióxido de silício delgada e flexível com vias fazendo como um elemento.

Em algumas modalidades exemplificadoras, essas estruturas terão regiões em seu interior que não são planas e, portanto, têm formato tridimensional. Em tais modalidades, as regiões podem ter contatos metalúrgicos e elementos de roteamento elétrico depositados sobre a superfície complexa. Os componentes semicondutores delgados e flexíveis podem ser aplicados sobre os contatos metalúrgicos, os elementos de roteamento elétrico e sobre as superfícies complexas. Para fixar os dispositivos flexíveis, às vezes pode ser necessário que os mesmos sejam dobrados ou deformados a partir de seu estado normal de repouso para se adaptarem à superfície complexa. São possíveis muitos designs diferentes para as estruturas que definem espaços e regiões em seu interior, dependendo das características desejadas do dispositivo. Os designs diferentes podem resultar em complexas superfícies tridimensionais no interior das regiões que podem às vezes exigir flexibilidade de alguns ou de todos os componentes do dispositivo. Por exemplo, em designs cilíndricos modelados para serem posicionados ao redor de um componente de dispositivo oftálmico, uma superfície flexível pode ser contornada ao redor de ao menos uma porção de uma trajetória radial do componente de dispositivo oftálmico. Quando a superfície plana é girada ao redor e sobre a trajetória radial para formar um formato cilíndrico, um eixo geométrico do design cilíndrico pode ser definido pela direção perpendicular à trajetória radial.

Inúmeros métodos e designs que podem ser usados para posicionar elementos de semicondutor delgados e flexíveis no interior ou em diferentes superfícies tridimensionais serão aparentes para o versado na técnica a partir dos métodos da presente invenção e exemplos aqui descritos. Em alguns aspectos da presente invenção, os métodos e designs da presente invenção podem proporcionar funcionalidade adicional ou aprimorada do próprio dispositivo, isto é, elementos de design. Em algumas modalidades exemplificadoras, relacionadas particularmente a lentes oftál- micas, um exemplo de design, usado para evitar dispersão de luz indesejada pelos elementos semicondutores e conformação aos requisitos de espaço do dispositivo, inclui um design cilíndrico posicionado ao redor de um componente, por exemplo, um componente óptico variável, com seu eixo geométrico apontando em uma direção que um feixe de luz pode seguir quando passa através de ao menos algumas partes do dispositivo oftálmico e entra no olho. Esse eixo pode ser chamado de eixo geométrico de uma trajetória óptica.

Tipos adicionais de características de dispositivo podem indicar a região de superfície onde os dispositivos flexíveis podem ser fixados. Em algumas modalidades exemplificadoras, as regiões de superfície podem incluir designs que são cônicos ou em formato cônico. As características do design cilíndrico compartilham alguma similaridade com as características do design cônico; entretanto, elas diferem no sentido de que em um design cônico as dimensões da trajetória radial superior e da trajetória radial inferior do semicondutor dobrado podem ser diferentes. Isso é compreendido a partir de uma análise das características de um cone truncado simples onde o raio de uma extremidade é menor que o da outra. Os dispositivos semicondutores delgados podem ser dobrados em um cone; entretanto, ao contrário da característica do design cilíndrico, o formato inicial para dobrar um dispositivo flexível em um cone não é retilíneo - ou seja, o formato não tem lados periféricos retos. Em vez disso, o formato tem lados curvos ou curvilíneos.

Um tipo diferente de recurso usado em um dispositivo oftálmico que pode descrever a região de superfície onde os componentes flexíveis podem ser fixados pode derivar de formatos chamados de abas. Abas são regiões que podem ser instaladas ao longo do formato de superfície genérico do dispositivo oftálmico. As abas podem ser planas ou não planas. No caso de abas não planas, a topologia de superfície da aba pode variar em diversas direções; entretanto, um caso típico ocorrería com a variação tanto em uma direção radial do dispositivo oftálmico como em uma direção perpendicularmente para fora a partir da direção radial. Os dispositivos flexíveis podem ser instalados sobre as superfícies dessas abas e interco- nectados de inúmeras maneiras incluindo por meio do uso de interconexões que são formadas sobre as superfícies maiores dos elementos de aba. Em aspectos relacionados da invenção, designs diferentes de abas podem ser utilizados em um dispositivo oftálmico para aumentar a exposição do olho ao oxigênio.

A presente descrição pode proporcionar várias vantagens em diversos tipos de dispositivos onde a flexibilidade pode ser vantajosa e onde geralmente existem limitações de espaço. Um tipo de dispositivo inclui dispositivos semicondutores com circuitos integrados construídos sobre e dentro de tais dispositivos. Pode haver vários dispositivos semicondutores, como aqueles produzidos a partir de silício em suas várias formas, incluindo as formas cristalina, policristalma e amorfa, juntamente com outros semicondutores como silício-germânio e arsenieto de gálio. Também, uma estrutura de dispositivo complexa pode ser formada a partir de substratos onde a camada de semicondutor pode ser significativamente delgada e fabricada de modo que a mesma seja disposta sobre uma camada de isolante. As versões delgadas de tais camadas de semicondutor sobre isolante podem resultar em características significativamente delgadas e relativamente transparentes onde a natureza da interação com a luz, seja com dispositivos de materiais sólidos semicondutores ("bulk") ou de semicondutor sobre isolante, pode ter importância adicional para o desempenho do dispositivo. Por exemplo, em algumas modalidades exemplificadoras, a importância adicional para o desempenho do dispositivo pode incluir a capacidade de configurar dispositivos que têm utilidade para sinais que interagem com luz. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As características e vantagens mencionadas anteriormente bem como outras da presente invenção serão aparentes a partir da descrição mais particular a seguir de modalidades preferenciais da invenção, conforme ilustrado nos desenhos anexados.

As figuras 1A e 1B ilustram um substrato tridimensional exempli-ficador que pode ser usado em alguns dispositivos oftálmicos.

As figuras 2A e 2B ilustram aspectos exemplificadores de adel- gaçamento de substratos de semicondutor e de semicondutor sobre isolante.

As figuras 3A e 3B ilustram uma estrutura de abas exemplifica-dora incorporada em um dispositivo oftálmico.

As figuras 4A e 4B ilustram elementos de design verticais exem-plificadores situados sobre as estruturas de um dispositivo oftálmico.

As figuras 5A e 5B ilustram elementos de design cônicos exem-plificadores situados sobre as estruturas de um dispositivo oftálmico. A figura 6 ilustra uma característica de design de trincheira radial exemplificadora situada sobre as estruturas de um dispositivo oftálmico. A figura 7 ilustra a região óptica de um dispositivo oftálmico com uma implementação exemplificadora de elementos semicondutores transparentes.

As figuras 8A a 8D ilustram representações exemplificadoras de aspectos de dobra estática de designs de abas, verticais, radiais, de trincheira e cônicos.

As figuras 9A a 9D ilustram aspectos de interconexões exemplificadoras para tipos diferentes de designs.

As figuras 10A a 10C ilustram a confiabilidade de circuitos e e-lementos de circuitos exemplificadores e os aspectos de design dos mesmos.

As figuras 11A a 11C ilustram a confiabilidade de interconexões de circuitos exemplificadores e os aspectos de design dos mesmos.

As figuras 12A a 12C ilustram uma estrutura helicoidal exemplificadora incorporada em um dispositivo de inserto oftálmico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS A presente invenção refere-se a métodos e a dispositivos úteis para o uso de dispositivos semicondutores delgados e flexíveis dispostos sobre superfícies tridimensionais. Nas seções a seguir serão fornecidas descrições detalhadas das modalidades da invenção. A descrição das modalidades preferenciais e alternativas são modalidades exemplificadoras apenas, e os versados na técnica irão entender que variações, modificações e alterações podem ser aparentes. Deve-se compreender, portanto, que as modalidades exemplificadoras não limitam o escopo da invenção na qual se baseiam.

Glossário Nesta descrição e nas reivindicações relacionadas à invenção apresentada, vários termos podem ser usados, aos quais serão aplicadas as seguintes definições: O termo "formato de cilindro" como usado aqui e às vezes chamado de "formato cilíndrico" refere-se a um componente flexível de superfície genericamente plana contornado ao redor de ao menos uma porção de uma trajetória radial de modo que em uma seção transversal, um círculo, uma elipse circular ou oval pode formar ao menos uma porção de um formato cilíndrico retilíneo. Em alguns formatos cilíndricos, um eixo do design cilíndrico pode ser definido pela direção perpendicular à trajetória radial. O termo "energizado", para uso na presente invenção, refere-se ao estado de ser capaz de fornecer corrente elétrica ou de ter energia elétrica armazenada em si. O termo "energia", para uso na presente invenção, refere-se à capacidade de um sistema físico realizar trabalho. Muitos usos compreendidos na presente invenção podem estar relacionados à capacidade de executar ações elétricas na realização de trabalho. O termo "fonte de energia", para uso na presente invenção, refe-re-se um dispositivo ou camada que é capaz de fornecer energia ou colocar um dispositivo lógico ou elétrico em um estado energizado. O termo "coletores de energia", para uso na presente invenção, refere-se a um dispositivo capaz de extrair energia do ambiente e convertê-la em energia elétrica. O termo "funcionalizado", para uso na presente invenção, refere-se a tornar uma camada ou dispositivo capaz de executar uma função que inclui, por exemplo, energização, ativação ou controle. O termo "aba", para uso na presente invenção, refere-se a uma região de superfície na qual podem ser fixados componentes flexíveis. Em modalidades exemplificadoras diferentes, as abas podem ser planas ou não planas. No caso de abas não planas, a topologia de superfície da aba pode variar em diversas direções; entretanto, um caso típico ocorrería com a variação em uma direção radial e em uma direção perpendicularmente para fora a partir da direção radial. Os dispositivos flexíveis podem ser instalados sobre as superfícies dessas abas e interconectados de inúmeras maneiras, incluindo através do uso de interconexões que são formadas sobre as superfícies maiores dos elementos de aba. Por exemplo, em vários designs de dispositivos oftálmicos energizados, as abas podem ser usadas para proporcionar a exposição aprimorada ao oxigênio à superfície ocular sobre a qual o dispositivo oftálmico pode estar situado. O termo "flexível", para uso na presente invenção, refere-se à capacidade de um item de ser espacialmente deformado ou dobrado de um estado com um primeiro formato tridimensional a um estado com um segundo formato tridimensional diferente, sendo que o item deformado não se rompe macroscopicamente durante a deformação. O termo "lente", como usado aqui e às vezes chamado de "dispositivo oftálmico", refere-se a qualquer dispositivo oftálmico situado dentro ou sobre o olho. Esses dispositivos podem fornecer correção óptica ou podem ser cosméticos. Por exemplo, o termo lente pode se referir a uma lente de contato, lente intraocular, lente de sobreposição, elemento de inserção ocular, elemento de inserção óptico ou outro dispositivo similar através do qual a visão é corrigida ou modificada, ou através do qual a fisiologia ocular é cosmeticamente aprimorada (por exemplo, cor da íris), sem prejudicar a visão. Em algumas modalidades exemplificadoras, as lentes preferenciais da invenção são lentes de contato energizadas, geralmente macias, produzidas a partir de elastômeros de silicone ou hidrogéis, que incluem, mas não se limitam a, hidrogéis e flúor-hidrogéis de silicone. O termo "mistura formadora de lente" ou "mistura reativa" ou "MMR" (mistura de monômeros reativos), como usado aqui, refere-se a um monômero ou material de pré-polímero que pode ser curado e reticulado, ou apenas reticulado para formar uma lente oftálmica. Várias modalidades podem incluir misturas formadoras de lentes com um ou mais aditivos como bloqueadores de UV, tonalizantes, fotoiniciadores ou catalisadores, e outro aditivos que podem ser desejáveis em lentes oftálmicas, como lentes de contato ou intraoculares. O termo "superfície formadora de lente" refere-se a uma superfície que é usada para moldar uma lente, Em algumas modalidades exemplifi-cadoras, qualquer tal superfície pode ter um acabamento superficial de qualidade óptica, que indica que ela é suficientemente lisa e formada, de modo que uma superfície de lente criada pela polimerização de um material formador de lente em contato com a superfície de moldagem seja opticamente aceitável. Adicionalmente, em algumas modalidades exemplificadoras, a superfície formadora de lente pode ter uma geometria que é necessária para conferir à superfície da lente as características ópticas desejadas, incluindo, potência esférica, anesférico e cilíndrica, correção de aberração da frente de onda, correção da topografia da córnea, e similares, bem como quaisquer combinações dessas características. O termo "célula de íons de lítio", para uso na presente invenção, refere-se a uma célula eletroquímica através da qual íons de lítio se movem para gerar energia elétrica. Esta célula eletroquímica, tipicamente denominada bateria, pode ser reenergizada ou recarregada nas suas formas típicas. O termo "inserto de substrato", para uso na presente invenção, refere-se a um substrato conformável ou rígido capaz de suportar uma fonte de energia dentro de uma lente oftálmica. Em algumas modalidades exemplificadoras, o elemento de inserção de substrato suporta também um ou mais componentes. O termo "molde", para uso na presente invenção, refere-se a um objeto rígido ou semirrígido que pode ser usado para formar lentes a partir de formulações não curadas. Alguns moldes preferenciais incluem duas partes de molde que formam uma parte de molde de curva anterior e uma parte de molde de curva posterior. O termo "zona óptica", para uso na presente invenção, refere-se a uma área de uma lente oftálmica através da qual um usuário da lente oftálmica pode enxergar. O termo "potência", para uso na presente invenção, refere-se a trabalho realizado ou energia transferida por unidade de tempo. O termo "recarregável", também chamado de reenergizável", para uso na presente invenção, refere-se à capacidade de ser restaurado a um estado com maior capacidade de realizar trabalho. Muitos usos compreendidos na presente invenção podem estar relacionados à capacidade de ser restaurado com o poder de fluir corrente elétrica a uma certa taxa durante um determinado período de tempo restabelecido. O termo "reenergizar", também chamado de "recarregar", para uso na presente invenção, refere-se a restauração da energia a um estado com maior capacidade de realizar trabalho. Muitos usos compreendidos na presente invenção podem estar relacionados à restauração de um dispositivo à capacidade de fluir corrente elétrica a uma certa taxa durante um certo período de tempo restabelecido. O termo "liberada de um molde", para uso na presente invenção, significa que uma lente é separada completamente do molde, ou presa ao mesmo apenas frouxamente, de modo que pode ser removida com agitação moderada ou empurrada para fora do molde com um cotonete. O termo "empilhado", para uso na presente invenção, significa colocar ao menos duas camadas componentes próximas uma da outra de modo que ao menos uma porção de uma superfície de uma das camadas fique em contato com uma primeira superfície de uma segunda camada. Em algumas modalidades exemplificadoras, um filme, seja para adesão ou outra função, pode residir entre as duas camadas que estão em contato uma com a outra através do dito filme. O termo "dispositivos de componentes integrados empilhados", para uso na presente invenção, e às vezes chamado de "dispositivos SIC", refere-se ao produto de tecnologias de embalagem que podem agrupar camadas finas de substratos, que podem conter dispositivos elétricos e eletro-mecânicos, em dispositivos integrados operacionais por meio do empilha-mento de ao menos uma porção de cada camada sobre cada outra camada. As camadas podem compreender dispositivos de componentes de diversos tipos, materiais, formatos e tamanhos. Além disso, as camadas podem ser produzidas a partir de várias tecnologias de produção de dispositivos para ajustar e assumir vários contornos, conforme desejável. O termo "superfícies tridimensionais", para uso na presente invenção, refere-se a uma propriedade de uma superfície, em um nível macroscópico, para ser não plana em porções de sua extensão. A superfície de uma esfera ou de um olho humano, por exemplo, seria uma superfície tridimensional, uma vez que os pontos em tal superfície não residem, em geral, em um único plano. A superfície de uma típica placa de circuitos eletrônicos pode ser uma superfície que não é uma superfície tridimensional, uma vez que tais placas são tipicamente planas em sua natureza; mesmo no nível microscópico, essas placas não são perfeitamente planas.

Dispositivos tridimensionais com dispositivos semicondutores incorporados Inúmeros dispositivos inovadores podem resultar da integração de peças delgadas e flexíveis de semicondutores em componentes e dispositivos que exigem certos formatos tridimensionais. Em um exemplo de tal tipo de dispositivo, são considerados os dispositivos oftálmicos que podem incorporar componentes eletroativos.

Com referência às figuras 1A e 1B, é mostrado um substrato tridimensional exemplificador 100 para um dispositivo oftálmico exemplificador. Modalidades diferentes de dispositivos oftálmicos podem ser formadas sobre o substrato tridimensional exemplificador e podem ser funcionalizadas para incluir um elemento de focalização ativa. O dispositivo de focalização ativa pode funcionar durante o uso da energia que pode ser armazenada em um ou mais elementos de energização. Traços sobre o substrato tridimensional podem ser usados para fornecer uma boa base sobre a qual são formados elementos de energização e sobre os quais semicondutores são presos, fixados ou suportados. Os dispositivos semicondutores podem ser suficientemente delgados para ter alguma capacidade de ser dobrados, ou de outro modo deformados, para encaixarem de maneiras mais conformais sobre superfícies tridimensionais. Adicionalmente, serão descritos aspectos gerais de sistemas tridimensionais, métodos e aparelhos exemplificadores, bem como dos dispositivos exemplificadores resultantes relacionados aos conceitos aqui apresentados.

No dispositivo oftálmico exemplificador da figura 1, o substrato tridimensional pode incluir uma região 110 que é opticamente ativa. Se o dispositivo for um elemento de focalização, a região 110 pode representar uma superfície frontal de um dispositivo de inserto que compreende o elemento de focalização, através do qual a luz passa em sua trajetória até o olho de um usuário. Fora dessa região, pode haver, tipicamente, uma região periférica do dispositivo oftálmico que não se encontra em uma trajetória opticamente relevante. Consequentemente, pode ser adequado dispor componentes relacionados à função de focalização ativa em tal região periférica. Em algumas modalidades exemplificadoras, esses componentes podem ser formados a partir de semicondutores delgados e flexíveis. Adicionalmente, os componentes podem ser eletricamente conectados uns aos outros por metal ou outros traços condutivos. Os traços podem também ser usados para fornecer suporte para a incorporação de elementos de energização no dispositivo oftálmico.

Em algumas modalidades exemplificadoras, o elemento de e-nergização pode ser uma bateria. Por exemplo, a batería pode ser uma batería de estado sólido ou, alternativamente, pode ser uma bateria de células úmidas. Em qualquer um desses exemplos, pode haver um mínimo de ao menos dois traços, que são eletricamente condutivos para fornecer um fluxo de corrente elétrica entre o ânodo da bateria e um cátodo da bateria. A bateria pode proporcionar um potencial elétrico e uma corrente a outros elementos ativos no dispositivo para sua energização. No exemplo do dispositivo da figura 1, uma conexão de bateria pode ser definida na região de um traço elétrico 150. Para fins de exemplificação, o traço elétrico 150 pode ser a conexão de ânodo e representar a conexão de potencial negativo (-) de um elemento de energização para dispositivos semicondutores incorporados. Uma outra conexão de bateria ou de elemento de energização 160 pode estar incluída. Novamente, a título de exemplificação, tal conexão pode representar a conexão de cátodo. Essa conexão 160 pode também representar a conexão de potencial positivo (+) de um elemento de energização para dispositivos incorporados.

Em 100, pode-se observar que os traços elétricos podem ser conectados aos itens 150 e 160 e aos itens 140 e 170, respectivamente. Po-de-se observar que ambos os traços 140 e 170 podem ser traços isolados que podem ficar próximos de um traço vizinho. O traço vizinho para 140 pode ser 130, e o traço vizinho para 170 pode ser 180. Os traços vizinhos 130 e 180 podem representar a química da bateria oposta ou o tipo de eletrodo quando os elementos da bateria são produzidos sobre esses traços. Dessa forma, o traço 130 pode ser conectado a uma camada química que pode fazê-lo funcionar como um cátodo de uma célula de bateria entre traços.

Os traços 130 e 180 podem se conectar um ao outro através da região 120. A região 120 pode, em algumas modalidades exemplificadoras, não ser coberta ou parcialmente coberta por camadas químicas. Essa região pode, portanto, funcionar como uma interconexão elétrica. Ficará evidente aos versados na técnica que nesse exemplo pode haver dois pares de células elétricas configuradas como baterias e que a natureza do leiaute e do design conecta essas duas baterias em uma conexão em série. O desempenho elétrico total entre as conexões 150 e 160 pode, portanto, ser considerado uma combinação de duas células de bateria.

Em 190, pode ser representada uma seção transversal da região ao longo da linha pontilhada. Na representação inferior de 100, são mostrados vários elementos relevantes à discussão de semicondutores delgados. Na modalidade exemplificadora da presente invenção, em 160, é mostrada uma das duas conexões de energização descritas acima e as conexões de energização que ocorrem em 150 podem estar fora do campo de visão, atrás da conexão de energização 160. Uma forma de circuito integrado de um semicondutor está representado como 191 na figura. Para propósitos de ilustração, o semicondutor pode ser conectado com o uso de conexões de esferas de solda ou de epóxi condutivo a elementos condutivos em uma embalagem de semicondutor. Dentro da embalagem de semicondutor pode estar situado o circuito integrado de semicondutor, ou o circuito integrado de se- micondutor pode ser uma matriz exposta. Pode ser usada também uma matriz de circuitos integrados invertida ("flip-chip"). Um dispositivo desse tipo pode funcionar bem para os propósitos dos dispositivos oftálmicos exemplifi-cadores; entretanto, em outras aplicações pode haver dimensões adicionais de espessura e área que tal circuito integrado de semicondutor espesso embalado pode exigir. A conexão direta de um semicondutor delgado ao substrato tridimensional pode permitir o uso de dispositivos de menor espessura, à incorporação de um número maior de dispositivos semicondutores e de outras melhorias relacionadas ao fator de forma delgada e à natureza flexível de semicondutores delgados não embalados. Embora as peças delgadas de semicondutor possam ser formadas no formato similar ao do tipo de circuito integrado 191, muitos outros tipos de formatos e dimensões podem ser práticos quando se considera a natureza flexível de semicondutores delgados. A título de referência, em 192, pode haver uma área do dispositivo oftálmico onde uma peça óptica frontal, como mostrado na seção superior de 100, pode ser unida a uma peça óptica posterior. Em 192, uma porção de uma peça óptica posterior é mostrada com a região 192 sendo a combinação das peças ópticas frontal e posterior com uma topologia que pode proporcionar um ou um conjunto de recursos para vedar os componentes entre as duas peças ópticas. O conjunto de recursos nessa região onde a vedação será feita é chamado de um sulco de cola. Conforme discutido adicionalmente nas seções a seguir, a região de sulco de cola pode ser relevante também em outras modalidades exemplificadoras onde os dispositivos semicondutores delgados podem ser incorporados em outras estruturas tridimensionais.

Adelqaçamento de elementos semicondutores Agora com referência à figura 2, em 200, é mostrada a natureza geral de processos para adelgaçar dispositivos semicondutores que podem ser usados para algumas modalidades exemplificadoras da presente invenção. Em 210, é mostrada uma representação de uma porção de um substrato de espessura total que foi processado através de uma linha de fabricação de semicondutores. Tipicamente, tais substratos, não mostrados em escala, podem ter de 500 a 900 mícrons de espessura, dependendo de vários fatores conhecidos na técnica. O substrato 210 pode ser um substrato monolítico ou de material sólido ("bulk"). Por exemplo, a maior parte da espessura do substrato 210 pode ser composta de silício cristalino dopado altamente puro onde apenas uma superfície delgada do substrato tem dispositivos e interconexões sobre a mesma.

Por uma variedade de razões, é um padrão geral da indústria que as pastilhas processadas sejam adelgaçadas antes de os dispositivos sobre o substrato serem usados. Em 220, após o adelgaçamento, o substrato pode assumir uma espessura que pode ser uma fração da espessura inicial. Isso pode resultar em substratos muito delgados. Consequentemente, o material adelgaçado pode ser encontrado na representação da seção transversal "ampliada" formada pelas camadas 235 e 230. Os métodos para se obter resultados de produtos muito delgados, onde a espessura final do produto pode ser tão pequena quanto 30 mícrons ou mesmo menor, encontram-se atualmente disponíveis e são conhecidos como de última geração. Em um exemplo de tal produto delgado, as duas camadas podem representar uma camada de semicondutor de material sólido ("bulk") muito delgada 230 e uma camada que compreende metalização ou interconexões 235 para o dispositivo semicondutor.

Com referência à figura 2B, é fornecida uma descrição de processo similar de adelgaçamento, porém para o caso em que é utilizado um tipo de substrato de silício sobre isolante. No substrato, formado pelas camadas 250, 251 e 252, é representado um substrato de semicondutor sobre isolante. Conforme conhecido na técnica, pode haver tipos de substratos de semicondutor sobre isolante que podem ser possíveis. Um exemplo pode incluir uma camada de substrato de material sólido ("bulk") 250 de silício cristalino muito puro sobre a qual existe uma região de isolante, como, dióxido de silício 251. Sobre a região de isolante 251 pode haver outra camada de semicondutor 252, que, por exemplo, pode compreender uma camada de silício cuja espessura é de duzentos angstrons. A combinação de camadas fornece um exemplo de um substrato de semicondutor (silício) sobre isolante (dióxido de silício).

Como a camada superior do semicondutor (silício) pode ser muito delgada, podem ser utilizados vários métodos para adelgaçar o substrato como um todo. Por exemplo, a camada posterior de silício 250 pode ser desbastada em uma operação de lixação até que sua espessura residual seja nominalmente zero. Na prática, essa operação de lixação pode resultar em não uniformidades inerentes e pode haver regiões de silício residual sobre a parte posterior. Como resultado, pode ser usado processamento adicional, por exemplo, através de corrosão iônica reativa, para se remover seletivamente o silício e não remover o dióxido de silício. Após o processamento, o substrato restante 260 pode ser uma combinação muito delgada da camada do dispositivo 272 e de uma camada de isolante 271, que é o resto da camada 251. Sobre a camada de óxido delgada pode estar a camada de semicondutor delgado 272 (anteriormente 252, antes da representação do adelgaçamento). Sobre essa camada podem estar as camadas de metaliza-ção ou de interconexão 275 do dispositivo semicondutor.

Quando um dispositivo é adelgaçado conforme representado no dispositivo com as camadas 230 e 235, ou com as camadas 271, 272 e 275, pode haver várias propriedades resultantes. Em um primeiro ponto de discussão relevante da presente invenção, o substrato delgado pode assumir um grau de flexibilidade que não é típico de substratos de espessura total. Dentro de certas limitações, o substrato delgado pode ser deformado para se adaptar a outros substratos tridimensionais sobre os quais pode ser afixado. No processo de deformação, podem ser produzidos alguns defeitos no dispositivo, os quais, entre outros aspectos, podem ser uma função do grau de flexão e da natureza do desenho do circuito. Em algumas modalidades exemplificadoras, podem ser incorporados elementos de design diferentes para compensar os casos nos quais o grau de deformação necessária para a aplicação resulte em quaisquer aumentos pequenos, porém toleráveis, de defeitos.

Um outro aspecto importante sobre os substratos delgados é que o grau no qual a luz, mesmo no espectro visível, pode interagir com os substratos adelgaçados. Mesmo nos casos em que a espessura do substrato semicondutor após o adelgaçamento possa ainda ser suficiente para absorver a radiação de luz incidente, como pode ser o caso com a camada 230, tal camada pode ter um nível significativo de fotocorrente resultante de tal absorção que possa exigir alterações de design ou outras medidas para mascarar as camadas delgadas, impedindo sua interação com a luz. Em um exemplo não limitador, pode ser possível bloquear ao menos porções do design através do uso de alguns dos recursos de interconexão que são produzidos sobre os substratos tridimensionais, como pode ser o caso, por e-xemplo, com o recurso 170 na figura 1.

Ainda com referência à figura 2B, a camada 272, que é uma camada de semicondutor delgado situada sobre uma camada de isolante 271, pode ser transparente à luz incidente. Adicionalmente, pode ser possível que uma fração significativa da luz incidente passe através da camada de isolante 271 e da camada de semicondutor 272. Na metalurgia especializada, em que camadas são formadas, por exemplo, a partir de óxido de índio e estanho ou de outros "metais transparentes", pode ser possível criar camadas eletrônicas delgadas que podem ser flexíveis e usar substratos de semicondutor sobre isolante onde a camada de semicondutor é muito fina e transparente. Adicionalmente, o uso desse tipo de dispositivo delgado e transparente pode permitir a fixação de camadas eletrônicas em porções do dispositivo oftálmico que permitem que a luz passe através do dispositivo oftálmico e atinja o olho do usuário.

Quando se tornam delgados, os dispositivos semicondutores tornam-se flexíveis. Essa flexibilidade é um fator discutido em parte da técnica da invenção aqui descrita. Não obstante, pode haver algumas limitações para flexionar os dispositivos ou, alternadamente, pode haver alguns modos de defeitos adicionais que ocorrem nos dispositivos quando os mesmos são flexionados. Portanto, embora algumas das representações de flexão do semicondutor do dispositivo tenham sido e serão referidas em seções posteriores onde haja um grau significativo de flexão, o suporte posterior das pe- ças dobradas pode ser importante na estabilização do dispositivo em uma peça relativamente rígida depois de ser flexionada sobre uma estrutura tridimensional.

Em qualquer uma das várias modalidades exemplificadoras relacionadas à flexão do elemento de semicondutor delgado em que o mesmo se adapta a um elemento de superfície tridimensional, é possível que o dispositivo flexionado precise ser colado para travar a configuração flexionada no lugar. Em algumas modalidades exemplificadoras, o dispositivo pode ser fixado com o uso da tecnologia de interconexões. Por exemplo, esferas de solda podem ser usadas para aderir os contatos sobre o elemento do semicondutor flexível aos elementos de contato correspondentes que podem estar situados sobre a superfície tridimensional. Em alguns casos, esses pontos de contato podem proporcionar uma função elétrica; em outros casos, os pontos de contato podem estar presentes para fornecer meios de fixação do elemento flexível, e em outros casos, ainda, podem proporcionar ambas as funções. Após a união dos elementos de contato, a estrutura resultante pode ter um revestimento inferior de material adesivo. No revestimento inferior, um adesivo pode ser forçado a fluir para o espaço vazio entre o elemento flexível e o substrato tridimensional. Em algumas modalidades exemplificadoras, onde a interconexão entre o elemento flexível e as interconexões elétricas no dispositivo não é feita entre a superfície do dispositivo flexível e seus correspondentes elementos de superfície sobre o substrato tridimensional, a adesão do substrato flexível à superfície tridimensional com um adesivo pode ser um meio de afixar o elemento. Podem ser usadas várias técnicas de ligação e de adesão para fixar e estabilizar uma peça de semicondutor delgado flexível.

Relevância de dispositivos oftálmicos tridimensionais para elementos flexíveis Agora com referência às figuras 3A e 3B, em 300, é representado um segundo dispositivo tridimensional para uso nos dispositivos oftálmicos. Em 302, é mostrado o material que pode compreender, de preferência, um polímero de hidrogel do qual o dispositivo oftálmico pode ser formado.

Um inserto incluindo uma região óptica eletroativa 303 pode estar incluído no material de hidrogel polimerizado 302. Um dispositivo de interconexão 301 pode ser enrolado em torno da borda do inserto óptico eletroativo. Em alguns exemplos, o dispositivo de interconexão pode enrolar completamente o entorno do inserto, ou, em outros exemplos, o dispositivo de interconexão pode ser enrolado em torno de uma porção do inserto. O dispositivo de interconexão pode ser uma peça polimérica tridimensional formada, sobre a qual as interconexões podem ter sido depositadas ou de outro modo formadas. Quando é formada, a peça 301 pode ser formada com elementos que podem ser descritos como abas 304. As abas 304 podem também ser observadas em seção transversal em 306 da figura 3B, onde um design cilíndrico formado 305 circunda o inserto com o dispositivo eletroativo 307.

As abas e as interconexões depositadas podem formar boas superfícies sobre as quais podem ser fixados e conectados dispositivos semicondutores delgados flexíveis. Como mostrado, um dispositivo semicondutor flexível 341 pode ser um dispositivo relativamente grande que pode ser fixado sobre um dos elementos de aba. Alternadamente, em algumas modalidades exemplificadoras, várias tiras delgadas de dispositivo semicondutor podem ser conectadas em um elemento de aba, conforme mostrado em 321 e 322. Em cada um desses casos, devido à flexibilidade das abas e dos dispositivos eletrônicos, os dispositivos eletrônicos podem ser flexionados em um formato tridimensional. Pode ser útil considerar essa flexão ocorrendo ao longo de duas dimensões, por exemplo, radialmente na direção que diverge a partir do centro do dispositivo oftálmico e também em uma direção perpendicular à direção radial. Como os elementos de aba têm uma quantidade significativa de espaço entre si, uma outra característica de tal design de suporte e montagem pode ser que a lente oftálmica pode incluir uma porção significativa de sua estrutura produzida a partir de material de hidrogel permeável a oxigênio, que pode proporcionar ao olho benefícios de penetração de oxigênio.

Com referências às figuras 4A e 4B, em 400, é mostrado um tipo exemplificador diferente de esquema de montagem para dispositivos delga- dos e flexíveis. Nessas representações exemplificadoras, o dispositivo delgado e flexível pode ser fixado ao longo de porções de um inserto de lente oftálmica de maneira radial. Isto é, o semicondutor flexível pode ser enrolado em torno de elementos circulares formando, por exemplo, uma estrutura tubular quando o semicondutor flexível é suficientemente longo para se estender do começo ao fim. Em 410, uma representação em seção transversal mostra uma porção do semicondutor delgado flexível enrolado em torno e aderido a um elemento de superfície tridimensional do sulco de cola (para referência, vide o item 192) de uma peça óptica frontal (para referência, vide o item 100). Em outra modalidade exemplificadora similar, em 440, o semicondutor flexível pode ser enrolado em torno de uma borda mais externa 450, que permite o acesso a uma área maior em virtude do diâmetro maior e, portanto, da circunferência.

Quando as peças de semicondutor são enroladas de tal maneira tubular, a flexão do semicondutor pode ser caracterizada como ocorrendo ao longo de uma dimensão. As representações das figuras 4A e 4B podem ser descritas como sendo elementos orientados cilindricamente, onde o semicondutor está disposto em uma orientação vertical. Em qualquer região local de um ponto ao longo da superfície de um semicondutor flexível nessa orientação vertical, uma superfície "parecerá" plana em uma direção vertical, mas na direção ortogonal, a superfície está dobrada. O grau da flexão é uma função do raio de curvatura da superfície na qual o semicondutor pode ser montado, e, portanto, em 420 o semicondutor pode ser mais "dobrado", flexionado ou tensionado que em 450. No nível microscópico, pode haver tensões assimétricas que ocorrem no semicondutor de material sólido ("bulk") e em outros elementos correspondentes do dispositivo, como, por exemplo, as interconexões de metal.

Agora com referência às figuras 5A e 5B, em 500, é mostrado um outro tipo de semicondutor montado de maneira flexível. Tanto na orientação mostrada em 520, na seção transversal 510, como na orientação mostrada em 550, na seção transversal 540, o semicondutor flexível pode ser disposto em arranjos cônicos. Entretanto, as peças iniciais de silício para formar um cone podem ser curvilíneas em vez de retilíneas. O grau de flexão da camada de semicondutor pode ser similar ao grau de flexão dos dispositivos semicondutores dobrados radialmente que foram mencionados anteriormente. Entretanto, como as peças têm formato curvo antes de serem aplicadas, a natureza da flexão em um nível microscópico será diferente e, em algumas modalidades exemplificadoras, isso pode fornecer uma vantagem em termos de defeito.

Pode haver outras vantagens dos atributos físicos de uma disposição cônica de componentes eletrônicos delgados flexíveis. Em algumas modalidades exemplificadoras de um objeto tridimensional que recebe dispositivos semicondutores delgados, a espessura total do objeto tridimensional, incluindo o suporte e os dispositivos fixados, pode ser importante. Em modalidades de abas planas, a altura adicional dos componentes eletrônicos fixados à aba do substrato pode ser mínima e, em algumas implementações, essa espessura mínima adicional pode estar próxima da espessura do dispositivo eletrônico. Em implementações de abas, as limitações relativas a parâmetros de tamanho da peça de dispositivo semicondutor podem não ser severas. Por outro lado, para um semicondutor flexível de formato cilíndrico, de fato pode ser possível haver uma modalidade onde não haja adição líquida de espessura ao dispositivo oftálmico, uma vez que os efeitos da espessura do dispositivo e da interconexão podem ser distribuídos radialmente. Contudo, em algumas modalidades exemplificadoras que incluem uma implementação de peça radial, a largura máxima (arbitrariamente selecionada como a dimensão na direção vertical mencionada acima) do dispositivo semicondutor delgado pode ser restringida significativamente, sendo menor que 50 mícrons. Uma modalidade de formato cônico pode ter características desses tipos que se situam entre as duas modalidades mencionadas. Pode haver alguma altura adicionada ao dispositivo oftálmico uma vez que, com base no ângulo da seção cônica, parte da espessura não será distribuída radialmente. Alternativamente, pelo mesmo efeito do ângulo da seção cônica, a largura do dispositivo semicondutor pode também ser maior que uma implementação de formato puramente radial ou cilíndrico.

Agora com referência à figura 6, em 600, uma orientação, que foi apresentada como um exemplo para dispositivos integrados empilhados em descrições anteriores da mesma entidade da invenção,pode ser relevante para análise no contexto de dispositivos semicondutores tridimensionais fixados. Ficará claro para o versado na técnica a partir desta descrição que todas as modalidades exemplificadoras discutidas até agora são importantes em implementações de dispositivos empilhados, mas para facilidade de descrição, foram consideradas modalidades com uma única camada para a descrição da natureza da invenção. Não obstante, não deve haver limitação da técnica relacionada a essas descrições e as implementações de dispositivos empilhados são consistentes com a técnica.

Com referência à figura 6, em 610, pode haver uma porção de inserto que pode representar um dispositivo oftálmico ativo que pode ser controlado por dispositivos semicondutores delgados e flexíveis e energiza-do por elementos de energização dentro do dispositivo oftálmico. O tipo de implementação ilustrada em 600 pode também ser chamada de implementação tipo "trincheira" nesta descrição. Em algumas dessas modalidades, o elemento ativo e os dispositivos semicondutores delgados são encerrados em um inserto de meio 620. Em 660, são representados dispositivos semicondutores delgados e flexíveis. Nesses tipos de modalidades, o semicondutor pode assumir uma orientação aproximadamente horizontal ou plana, uma vez que pode ser fixado a superfícies quase planares no dispositivo oftálmico. Quanto mais delgado o dispositivo, menor a altura que pode ser adicionada ao dispositivo oftálmico como um todo. Entretanto, para que o impacto sobre o dispositivo oftálmico seja mínimo, a largura, nesse caso da região anular do semicondutor, pode ser limitada. Em algumas modalidades exemplificadoras, pode ser possível que as peças atinjam larguras de 0,25 mm e mesmo assim não adicionem valores significativos às dimensões do dispositivo oftálmico como um todo. É importante observar que em modalidades alternativas, uma abordagem de matriz empilhada pode incluir estruturas cônicas com diâmetros crescentes e/ou decrescentes. Como nas implementações de tipos cônicos; entretanto, as peças brutas de silício que devem ser cortadas antes da instalação no dispositivo oftálmico são curvilíneas, não retilíneas, o que é mais comum em implementações de dispositivos semicondutores. Ao contrário das implementações discutidas anteriormente, como a flexão do semicondutor pode não ocorrer nesses tipos de modalidades, pode haver menos efeitos induzidos por tensão (esforço) no substrato.

Na tabela a seguir são fornecidas algumas estimativas de referência e representações para alguns aspectos típicos dos diversos tipos de implementações. Os números são representativos e não devem limitar o escopo da técnica da invenção. Contudo, podem demonstrar diferenças entre os tipos de modalidades e as vantagens relativas à luz de certos parâmetros. Tabela 1 - Comparações de diferentes tipos de implementação de elementos flexíveis delgados sobre superfícies tridimensionais________________ Na tabela é mostrado um parâmetro de "tensão". Isto pode ser um valor de mérito para propósitos de comparação. Em geral, o parâmetro deve indicar a quantidade de flexão que um substrato pode ter quando instalado no dado tipo de implementação, onde a medida de tensão é, para um dado movimento de um mm em uma direção, o quanto o substrato flexionou a partir de sua condição normal e plana. Talvez seja melhor considerar uma primeira direção como "X" onde ocorre a flexão máxima. Um segundo parâmetro de tensão "Y" pode ser baseado na mesma medição como menciona- do para o parâmetro "X", mas em uma direção ortogonal quando se refere ao substrato "não flexionado". A medição da "altura" deve implicar a quantidade de altura adicional que pode ser adicionada ao dispositivo oftálmico pela orientação. A medida é uma medida relativa tendo em vista que o impacto real sobre a altura é complicado por outros fatores, incluindo a quantidade de altura exigida por outros componentes na lente oftálmica. Se a largura da peça de semicondutor, por exemplo, em uma orientação de tipo de formato cilíndrico for menor que a altura necessária de um componente oftálmico ativo dentro do inserto da lente, então a peça de semicondutor poderá não adicionar altura ao dispositivo oftálmico independentemente de sua largura. O parâmetro "formato" indica a natureza das peças de semicondutor flexível adelgaçado quando são cortadas em cubos ou recortadas como um produto. Os cortes de tipo retilíneo podem ser mais típicos de dispositivos semicondutores ao contrário de cortes curvilíneos onde uma linha dobrada, porém reta, pode representar a natureza do corte em cubos ou do recorte do substrato para formar o dispositivo. Os parâmetros "comprimento" e "largura" são valores estimados para implementações de dispositivos of-tálmicos de quão longa e quão larga uma peça de silício adelgaçado pode ser para ser consistente com um dado tipo de implementação. A estimativa de área é um cálculo simples da área de uma peça com os valores estimados de comprimento e largura. Na coluna à extrema direita, é fornecida uma estimativa relativa do grau segundo o qual um design específico pode interagir com a capacidade de o oxigênio difundir sob o dispositivo oftálmico, quando utilizado, até a região central da porção opticamente ativa do dispositivo oftálmico.

Casos especiais de semicondutores delgados e flexíveis relativamente transparentes Conforme mencionado na presente descrição, alguns métodos podem ser usados para produzir um dispositivo relativamente transparente, incluindo o uso de substratos de silício sobre isolante e de filmes condutivos transparentes ou de "metal" para a metalurgia do dispositivo. Quando tal dispositivo é empregado com o uso das técnicas incluídas na presente invenção, pode ser possível colocar parte ou todo o dispositivo flexível em uma região do dispositivo oftálmico na trajetória óptica ou em uma porção da mesma. Em algumas modalidades exemplificadoras, o dispositivo flexível desse tipo pode estar situado, em um exemplo não limitador, sobre uma disposição de tipo trincheira onde a trincheira agora está situada dentro da zona óptica, conforme representado na figura 7, em 700.

Na figura 7, em 100, é mostrada uma representação de superfície tridimensional, que pode ser a óptica frontal de um componente óptico eletroativo do dispositivo oftálmico. Agora, em adição aos elementos aqui discutidos, um elemento cilíndrico pode estar situado na região mais optica-mente ativa 710. Pode haver diversas maneiras de situar um substrato flexível, conforme apresentado, incluindo a configuração da peça como um formato de tipo cone, ou alternativamente moldar o formato tridimensional 700 para ter uma região plana para o suporte 710. Conforme mencionado anteriormente, o uso de técnicas especiais para tornar o dispositivo flexível transparente pode não interferir com a luz na trajetória óptica. Tal dispositivo delgado e relativamente transparente pode não interferir significativamente com a visão.

Tensão após flexão e fixação de dispositivos semicondutores flexíveis Com referência à Tabela 1, os diferentes tipos de implementação foram tabulados para os parâmetros de "tensão estimada". Esses parâmetros foram derivados com o uso de possíveis alterações de flexão a partir de silício plano normal para uma distância de 1 mm ao longo do dispositivo flexível. A figura 8 fornece uma maneira diferente de representar os conceitos.

Agora com referência às figuras 8A a 8D, em 800, são mostradas representações exemplificadoras de aspectos de dobra estática de de-signs de abas, verticais, radiais, de trincheira e cônicos. Em 810, é mostrada uma implementação tipo aba. Nesse tipo de implementação, o substrato flexível pode ser submetido à tensão resultante da flexão em duas direções ortogonais diferentes. Uma representação de uma aba pode ser feita a partir da região 811 onde a tensão de flexão, em 815 e 816, pode ser encontrada em duas direções ortogonais. Devido à natureza de uma aba, em algumas modalidades, para que ocupe a menor quantidade possível de espaço, a aba pode assumir um formato consistente com o corpo do dispositivo oftálmico. Esse formato poderia, às vezes, flexionar tanto radialmente como também perpendicularmente.

Em 820, é mostrada uma representação da tensão de flexão que ocorre com a flexão radial. Quando uma peça flexível é dobrada em torno de uma direção radial 821, a peça tem uma tensão de flexão em uma direção tangencial à trajetória radial 825. Todavia, na direção perpendicular àquela direção, que pode ser representada como a direção fora da página, o semicondutor flexível pode não ser flexionado.

Em 830, uma flexão em formato cônico 831 é mostrada a partir de uma perspectiva de vista superior e, de modo similar, pode haver tensão de flexão nas direções tangenciais ao raio do cone 835 e ao longo da perpendicular o cone pode ser plano e não flexionado. Entretanto, pode haver algumas diferenças sutis. Por exemplo, o cone tem realmente dois extremos diferentes para o raio de flexão. A quantidade de flexão que pode, portanto, ocorrer tangencialmente ao cone até certo grau pode variar em toda a peça de semicondutor flexível. Dessa forma, a condição de tensão pode ser um pouco mais complicada para esse tipo de orientação.

Em 840, são mostradas orientações tipo trincheira. Nessas orientações, o substrato terá, tipicamente, um recorte que permite a montagem plana da peça de semicondutor 841. Nesse tipo de orientação plana, o substrato pode não estar sujeito à tensão de flexão como em outras orientações. Entretanto, conforme mencionado na tabela, esse tipo de orientação pode exigir que as peças de semicondutor sejam formadas em peças circulares ou semicirculares. Em alguns casos, o processo de formação das peças de semicondutor sem bordas retas pode submeter as regiões periféricas do dispositivo a certos níveis inerentes de tensão, mas essa pode ser distinta da tensão induzida pelos modos de flexão de outros tipos de orientação.

Aspecto de interconexão - benefícios Os diferentes tipos de orientação podem permitir que sejam formados diferentes métodos de interconexões elétricas com outros componentes dentro de um dispositivo tridimensional. Conforme mencionado anteriormente, um dispositivo oftálmico fornece um bom exemplo para a natureza das inovações resultantes de semicondutores delgados e flexíveis sobre superfícies tridimensionais. Um dispositivo semicondutor delgado e flexível pode precisar formar interconexões incluindo, por exemplo, um ou mais dos seguintes itens: outros dispositivos semicondutores dentro do dispositivo oftálmico, com elementos de energização, e com componentes ópticos ativos.

Com referências às figuras 9A a 9D, são mostrados os aspectos de interconexões exemplificadoras 900 para tipos diferentes de designs. Em 910, é mostrada uma representação de uma estratégia de interconexão relacionada a dispositivos sobre substratos tipo aba. Em 911, é mostrada uma região de um dispositivo flexível que pode ser conectado com relativa facilidade a estruturas adjacentes. A partir da natureza das discussões relacionadas às figuras 1A e 1B, ficará evidente para o versado na técnica que pode ser possível depositar interconexões elétricas sobre as superfícies de substratos tridimensionais. Essa configuração pode ser mais complexa uma vez que podem ser feitas interconexões elétricas em semicondutores flexíveis ao longo de sua periferia ou sua área.

Os dispositivos exemplificadores mostrados em 920, 930 e 940 têm um local similar para a formação de interconexões. Esses locais são mostrados em 921, 931 e 941, respectivamente. Para a implementação de formato cilíndrico similar ao item 920, uma peça de semicondutor flexível pode ser conectada a um substrato subjacente conectado aos elementos ao longo do raio. Nesse caso, podem ser feitas interconexões e qualquer lugar ao longo da periferia e/ou sobre as porções superior e inferior do semicondutor delgado flexível, conforme desejado. Portanto, algumas modalidades adicionais podem ser derivadas pelo empilhamento de camadas de semicondutor delgado umas sobre as outras.

No tipo de orientação de formato cilíndrico, a espessura das in- terconexões que podem ocorrer sobre uma ou ambas a parte anterior ou posterior do dispositivo semicondutor delgado em geral não contribui significativamente para a espessura total do dispositivo oftálmico, o que pode ser uma vantagem em algumas modalidades. Por exemplo, as interconexões na região 921 podem incluir inúmeros tipos diferentes, incluindo contatos de esferas de solda, epóxis condutivos, estratégias de ligação de fios e outros meios de interconexão. Conforme anteriormente mencionado, em algumas modalidades exemplificadoras as interconexões podem ser depositadas diretamente sobre uma superfície tridimensional. Além disso, em alguns casos, um substrato delgado flexível de interconexão pode ser fixado à superfície tridimensional antes da fixação do dispositivo semicondutor delgado flexível. Nesse tipo de exemplo, o dispositivo semicondutor flexível pode, então, ser fixado ao substrato de interconexão. Esse caso pode ser diferente daqueles em que a fixação do dispositivo semicondutor flexível pode ser feita com interconexões depositadas sobre a superfície do substrato tridimensional.

No exemplo representado em 930, é mostrada uma implementação cônica. A situação pode ser similar às implementações de formato cilíndrico. Em geral, os dispositivos de camadas de semicondutor delgado podem ter mais área em seu interior para um dado raio com uma implementação cônica. Entretanto, em algumas modalidades exemplificadoras, essa configuração pode aumentar a espessura do dispositivo oftálmico. Ou, alternativamente, a área disponível para dispositivos semicondutores pode ser limitada pela espessura do design do dispositivo oftálmico. Essas maneiras de interconectar o dispositivo a outros componentes podem também ser similares aos tipos de implementação radial; contudo, devido à superfície em ângulo que resultaria, pode ser necessário levar em conta as interconexões entre a superfície plana e outros elementos.

No exemplo representado em 940, é mostrada uma implementação do tipo trincheira plana. As interconexões nas implementações de tipo trincheira plana podem, em geral, ser mais padronizadas quando comparadas às normas industriais de embalagem de semicondutores devido à topologia plana do dispositivo semicondutor delgado flexível. Além disso, embora a flexibilidade de dispositivos delgados possa não ser um fator decisivo tanto quanto nas implementações do tipo trincheira, a altura reduzida do adelga-çamento pode criar vantagens significativas, Por exemplo, quando há mais de um dispositivo empilhado.

Aspectos de adelqacamento de dispositivos - importância dos efeitos luminosos Vários princípios e conceitos inovadores foram discutidos em relação ao adelgaçamento de dispositivos semicondutores, incluindo sua capacidade aprimorada de serem embalados em pequenas regiões e sua capacidade de serem flexíveis, o que fornece, assim, uma variedade de modalidades e disposições inovadoras de semicondutores sobre superfícies tridimensionais. Ainda outro aspecto do adelgaçamento de semicondutores pode incluir como os mesmos podem ser alterados por sua interação com a luz. Como resultado, em algumas modalidades exemplificadoras, a interação da luz com os dispositivos semicondutores pode ser usada como um aspecto ativo de sua função. Por exemplo, quando os dispositivos são suficientemente delgados, sua capacidade de detectar a luz que entra no lado posterior (não) da peça de semicondutor pode ser significativamente aprimorada. Pode haver várias razões para isso. Em geral, quando espesso, o substrato pode ser capaz de bloquear a luz na parte posterior do substrato evitando que a mesma atinja a parte frontal do dispositivo. Quando suficientemente delgado, a luz de comprimentos de onda específicos que não são significativamente absorvidos pode atravessar o substrato. O nível de dopagem do semicondutor do substrato pode também afetar as características de absorção. O nível de dopagem também modifica a distância que os veículos de carga criados pela absorção da luz podem percorrer no substrato. À medida que os substratos são adelgaçados, todos esses fatores tornam-se relevantes na detecção de um sinal luminoso que incide sobre a parte posterior do substrato de semicondutor delgado. Um outro fator de importância é que na parte frontal do substrato, onde os dispositivos estão situados, estão também os níveis de isolante e de metalização. Esses níveis têm um alto grau de interação com a luz incidente. Como a parte posterior do substrato pode não ter essas camadas, novamente a capacidade de detectar luz através da parte posterior pode ser aprimorada. Todavia, pode ser possível detectar luz através da superfície frontal e da superfície posterior quando o substrato é suficientemente delgado. Adicionalmente, a natureza da geometria do dispositivo em comparação com as fontes de luz ambiente pode acentuar o efeito para implementações tanto do tipo com abas como de trincheira, uma vez que tendem a ter o perfil mais perpendicular em relação à direção geral esperada de iluminação.

Considerando-se uma perspectiva oposta, a capacidade de detectar fotocorrentes devidas à luz incidente sobre a parte posterior dos dispositivos semicondutores pode indicar que o mesmo efeito pode ocorrer em regiões do dispositivos onde a presença de uma fotocorrente pode não ser desejada e pode resultar em problemas indesejados que afetam o desempenho dos dispositivos semicondutores. Como resultado, em algumas modalidades exemplificadoras, pode ser importante bloquear os dispositivos delgados. Como um exemplo não limitador, a metalurgia das interconexões pode ser usada para bloquear a luz. Em alguns casos, a metalurgia pode ser porções das linhas interconectadas. Em outros casos, os elementos de metal podem ser inseridos com a finalidade exclusiva de bloquear a luz impedindo que a mesma chegue ao dispositivo delgado. Em algumas modalidades, pode ser útil também dispor a metalurgia para o bloqueio da luz, sendo que a metalurgia possui janelas ou aberturas em regiões onde a detecção da luz é desejada.

Aspectos de confiabilidade Em algumas modalidades exemplificadoras, os semicondutores delgados apresentados na presente invenção podem ser formados de substratos monocristalinos. À medida que o substrato é adelgaçado, a capacidade do substrato cristalino de deformar sem fratura pode aumentar. Não obstante, em algumas modalidades, especificamente quando o grau de flexão pode ser significativo, o substrato pode proporcionar tensão significativa a partir da dobra ou flexão, podendo resultar em vários efeitos no dispositivo. Alguns tipos de efeitos no dispositivo podem resultar em vários modos de defeitos cuja ocorrência pode ser acelerada pela presença da tensão. Um tipo de defeito exemplificador pode ser um defeito relacionado ao substrato induzido pela tensão.

Um outro tipo de defeito exemplificador pode estar relacionado aos elementos de metalização que são dispostos sobre o dispositivo semicondutor. As linhas de metalização podem ser projetadas e qualificadas sob condições padrão para transportar um certo nível de densidade de corrente elétrica antes de experimentar o potencial de falha precoce devido a efeitos como eletromigração. Em alguns casos, a introdução de tensão de flexão pode exigir que métodos adicionais sejam adotados para o projeto e a produção dos dispositivos semicondutores delgados.

Pode haver inúmeras maneira de alterar os aspectos de design em modalidades de semicondutores delgados e flexíveis para mitigar certos efeitos, como correspondência de transistores, estresse oxidativo, tensão limite, e similares. Agora com referência às figuras 10A a 10C, em 1000, são ilustradas várias abordagens exemplificadoras. Em 1010, é mostrada uma representação de redundância. São mostradas cópias redundantes do mesmo elemento 1011, 1012, 1013 e 1014, onde o elemento pode ser um único transistor, outro elemento do circuito, ou um bloco de design. Em algumas modalidades exemplificadoras, apenas um ou dois dos elementos redundantes podem ser usados, enquanto em outras modalidades, os elementos redundantes podem ser conectados em paralelo ou em série para auxiliar na resiliência aos efeitos induzidos por tensão.

Em 1020, é mostrada uma representação de uma abordagem diferente para se obter redundância, onde os elementos redundantes 1021, 1022, 1023 e 1024 podem ser separados espacialmente. Essa abordagem pode ser útil se o tipo de defeitos se propagar através da retícula de cristal ao longo dos contornos do cristal, ou de outro modo se afetar os elementos redundantes que não são isolados pela distância. Em 1030 é mostrada ainda outra abordagem, em que podem ser implementadas múltiplas cópias 1031, 1032 e 1033 de elementos redundantes em locais diferentes ao longo do dispositivo semicondutor delgado.

Agora com referência às figuras 11A a 11C, em 1100, são mostrados exemplos de métodos para se projetar a resistência aos defeitos induzidos por tensão na metalurgia. Em 1110, uma linha de metal 1111 sobre o dispositivo semicondutor delgado pode ser eficaz sob condições normais. Em algumas modalidades exemplificadoras, onde uma quantidade suficiente de tensão de flexão pode ocorrer para fornecer modos de defeito para a ele-tromigração de metalurgia, uma solução pode incluir o método mostrado em 1120. Em 1121, é mostrada uma representação da mesma função de conexão elétrica, mas em uma linha que é produzida mais larga que no caso original. Tal solução seria eficaz para os modos onde pode ser útil a redução na densidade de corrente pela área em seção transversal adicional. Alternativamente, é mostrada uma outra abordagem em 1130, onde múltiplas linhas, 1131, 1132 e 1133, podem ser conectadas por linhas cruzadas 1135. Essa rede pode oferecer resiliência aos defeitos relacionados à densidade de corrente elétrica (mediante o aumento da seção transversal eficaz de condução), bem como àqueles relacionados aos defeitos que podem ser induzidos exclusivamente pela tensão onde as trajetórias redundantes podem ser mais importantes. Pode haver inúmeras maneiras de se projetar aspectos de circuitos relacionados à produção de defeitos por tensão em dispositivos semicondutores delgados flexionados e dobrados.

Peças de semicondutor delgado em formato helicoidal Com referência às figuras 12A a 12C, item 1200, é mostrada uma outra modalidade tridimensional de disposição de semicondutores sobre substratos com formatos tridimensionais. Uma peça delgada de silício pode ser fabricada em um formato anular em 1210. Uma operação de corte em cubos pode recortar a peça delgada de silício em um formato curvilíneo complexo que, embora ainda plano, pode ser um formato em espiral em 1220. Agora, o formato em espiral pode ser fixado a uma superfície formada tridimensionalmente de um inserto, por exemplo, como pode ser visto em 1230. A superfície formada tridimensionalmente pode assumir a forma de uma hélice. Quando a peça de silício em formato espiral é disposta sobre a superfície de suporte em formato helicoidal, uma tensão relativamente pe- quena e suave pode ser conferida ao substrato de silício para fazer com que o mesmo assuma o formato helicoidal. Como o formato helicoidal não faz com que o silício se eleve no espaço à medida que enrola radialmente, o que pode ser visto pela alteração no local vertical que pode ser observada entre 1231 e 1232, a hélice resultante pode ser melhor conformada ao típico formato de uma lente oftálmica. O resultado pode ser um componente eletrônico que assume um formato tridimensional de uma hélice com uma tensão mínima conferida ao próprio substrato do semicondutor. A ilustração em 1230 mostra um único componente elétrico helicoidal juntamente com uma peça de inserto que pode ser útil para inclusão em dispositivos oftálmicos. Em algumas modalidades exemplificadoras, pode haver também implementações empilhadas de peças em formato helicoidal e combinações de peças helicoidais que são fixadas sobre o substrato. O formato helicoidal pode ter um benefício em relação às implementações do tipo trincheira no sentido de que várias revoluções completas podem se encaixar em um dispositivo de inserto, permitindo, portanto, uma área maior de circuitos. De outras maneiras, essa modalidade pode compartilhar aspectos similares aos das modalidades mencionadas anteriormente, no modo como a modalidade pode compreender um inserto tridimensional, como vários dispositivos desse tipo podem ser empilhados, como a camada de semicondutor delgado nessa forma pode interagir com a luz, e como os métodos podem ser utilizados para o uso de redundância ou de outros aspectos compensadores do projeto associados à tensão. Um dispositivo semicondutor cortado em cubos em espiral pode tornar possível várias modalidades oftálmicas quando disposto em insertos com superfícies em formato helicoidal para suportar o semicondutor cortado em cubos.

Foram descritos exemplos específicos para ilustrar os aspectos da técnica da invenção relacionados à formação, métodos de formação e aparelho de formação que podem ser úteis para formar elementos funciona-lizados, como os elementos de energização, em interconexões elétricas sobre superfícies tridimensionais. Os exemplos foram incluídos para servir como recursos para viabilização em conjunto com a descrição e não se desti- nam a limitar o escopo da presente invenção. Consequentemente, a presente descrição tem por objetivo abranger todas as modalidades que possam ser evidentes aos versados na técnica.

Embora mostrado e descrito no que se acredita ser as modalidades mais práticas e preferenciais, é óbvio que divergências de projetos e métodos específicos descritos e mostrados serão sugeridas por aqueles versados na técnica e podem ser usadas sem que se desvie do caráter e âmbito da invenção. A presente invenção não é restrita a construções particulares descritas e ilustradas, mas deve ser construída de modo coeso com todas as modificações que possam estar no escopo das reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims (23)

1. Método de fabricação de um dispositivo eletrônico que compreende as etapas de: formar um primeiro substrato com ao menos uma região de superfície, sendo que a região de superfície não é plana; fixar contatos elétricos sobre a região de superfície; e fixar um elemento eletrônico que compreende um semicondutor flexível aos contatos elétricos, sendo que o semicondutor flexível é dobrado para conformar-se à superfície não plana.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, a etapa de colocar o dispositivo eletrônico em um dispositivo oftálmi-co.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a região de superfície compreende uma superfície curva que forma um suporte para ao menos uma porção de um elemento eletrônico de formato cilíndrico.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que o elemento eletrônico de formato cilíndrico é orientado com seu eixo radial ao longo de um eixo da trajetória óptica do dispositivo oftálmico.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o design do dispositivo eletrônico é feito para incluir pelo menos um elemento redundante.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o semicondutor compreende silício cristalino.

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o semicondutor compreende silício policristalino.

8. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o semicondutor compreende silício amorfo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a região da superfície compreende uma superfície curva, sendo que a mesma forma um suporte para ao menos uma porção de um elemento eletrônico em formato cônico.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o formato cônico é, em geral, orientado com seu eixo radial ao longo de um eixo da trajetória óptica do dispositivo oftálmico.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que o design do dispositivo eletrônico é feito para incluir pelo menos um elemento redundante.

12. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a região de superfície compreende uma superfície curva sendo que a mesma forma um suporte que compreende ao menos uma porção de um formato de aba não plana.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que o formato da aba é orientado com uma superfície cuja normal à superfície está na direção da trajetória óptica do dispositivo oftálmico.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que o design do dispositivo eletrônico é feito para incluir pelo menos um elemento redundante.

15. Dispositivo oftálmico que compreende: um substrato com pelo menos uma região de superfície, sendo que pelo menos uma porção da região de superfície não é plana em toda a sua extensão; contatos elétricos formados na região de superfície; e pelo menos um primeiro elemento eletrônico que compreende um dispositivo de semicondutor flexível fixado aos contatos elétricos, sendo que o semicondutor flexível se conforma à superfície não plana.

16. Dispositivo oftálmico, de acordo com a reivindicação 15, em que uma primeira região de superfície compreende uma superfície curva, sendo que a mesma forma pelo menos uma porção de um formato cilíndrico.

17. Dispositivo oftálmico, de acordo com a reivindicação 15, em que a primeira região de superfície compreende uma superfície curva, sendo que a mesma forma pelo menos uma porção de um formato cônico.

18. Dispositivo oftálmico, de acordo com a reivindicação 15, em que a primeira região de superfície compreende uma superfície curva, sendo que a mesma forma pelo menos uma porção de um formato de aba não pia- na.

19. Dispositivo oftálmico que compreende: um dispositivo oftálmico polimerizado que encapsula e modela uma camada de hidrogel; um substrato com pelo menos uma região de superfície, sendo que uma porção da região de superfície é plana em toda a sua extensão e cria um formato de aba plana; contatos elétricos formados sobre a primeira região de superfície; e um elemento eletrônico que compreende um dispositivo semicondutor flexível fixado aos contatos elétricos, sendo que o semicondutor flexível se conforma à superfície não plana.

20. Dispositivo oftálmico, de acordo com a reivindicação 19, que compreende, ainda, um componente óptico eletroativo.

21. Método de fabricação de um dispositivo eletrônico que compreende as etapas de: formar um primeiro substrato com pelo menos uma região de superfície, em que a região de superfície é plana em toda a sua extensão e cria um formato de aba plana; fixar contatos elétricos sobre a região de superfície; e fixar um elemento eletrônico que compreende um semicondutor delgado flexível para os contatos elétricos.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, em que o semicondutor delgado flexível compreende uma camada de semicondutor em uma camada isolante.

23. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 22, em que o semicondutor flexível compreende uma camada de semicondutor em uma camada isolante.