CN103135252B - 电子角膜接触镜片中的电气互连件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及眼科镜片，所述眼科镜片包括角膜接触镜片，其可通过结合有源和无源电气部件两者而被增强。需要电气互连件和芯片附件构造以确保这些部件与镜片的光学部分之间的电气连接，以及提供用于将平面装置安装在球形表面上的装置。用于电力眼科装置（包括角膜接触镜片）的电气互连件和芯片附件包括在光学塑料上实现导电迹线、将平面芯片附接到球形表面以及底层填充、包覆模型和光阻以完成镜片。

Description

电子角膜接触镜片中的电气互连件

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2011年11月30日提交的美国临时专利申请序列号61/564,922的优先权。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及角膜接触镜片并且更具体地涉及用于矫正和/或提高视力或以其它方式执行有用的眼科功能的电子角膜接触镜片。电子角膜接触镜片包括经由电气结构和机械结构彼此可操作地相连的光学部件和电子部件。电子部件自身可包括也电气互连和机械互连的多个部件。

2.相关领域的论述

随着电子装置持续小型化，变得越来越有可能产生用于各种用途的可佩戴的或可嵌入式微电子装置。此类用途可包括监测身体化学性质的各方面、响应于测量或者响应于外部控制信号经由多种机械装置（包括自动地）施用受控剂量的药物或治疗剂、以及增强器官或组织的性能。此类装置的实例包括葡萄糖输注泵、起搏器、去纤颤器、心室辅助装置和神经刺激器。一种新的特定可用领域的应用在于眼科可佩戴镜片和角膜接触镜片。例如，可佩戴镜片可结合镜片组件，该镜片组件具有电子可调节焦点以增强或提高眼的性能。在另一个实例中，无论具有还是不具有可调节焦点，可佩戴角膜接触镜片均可结合电子传感器以检测角膜前（泪液）膜中特定化学物质的浓度。在镜片组件中使用嵌入式电子器件引入了与电子器件通信的可能的需求以用于为电子器件提供电力和/或为电子器件重新通电以及用于将电子器件互连。

人眼具有辨别百万种颜色的能力、易于调节以改变光条件的能力、以及以超过高速互联网连接的速度将信号或信息传输给大脑。当前，诸如角膜接触镜片和眼内镜片的镜片用来矫正视力缺陷，例如近视、远视和散光。然而，结合附加部件的适当设计的镜片可用来提高视力以及矫正视力缺陷。

常规的角膜接触镜片为聚合物结构，其具有特定的形状，以便主要如上所述地矫正各种视力问题。为了获得增强的功能，各种电路和部件必须集成到这些聚合物结构中。例如，控制电路、微处理器、通信装置、电源、传感器、致动器、发光二极管、图片传感器、能量采集器和微型天线可经由定制的光电部件集成到角膜接触镜片，以便不仅矫正视力，还提高视力并且提供如本文所解释的附加功能。电子和/或电力角膜接触镜片可被设计成经由放大和缩小或者仅仅简单地改变镜片的折射能力来提供增强的视力。电子和/或电力角膜接触镜片可被设计成提高颜色和分辨率、显示纹理信息、将语音实时转换为字幕、提供导航系统的视觉提示、提供图像处理和互联网接入。镜片可被设计成允许佩戴者在低光或无光条件下视物。镜片上适当设计的电子器件和/或电子器件排列可允许例如在没有可变焦点光学镜片的情况下将图像投射到视网膜上，提供新型图像显示装置，甚至提供唤醒警示。作为另一种选择或者除了这些功能或类似功能中任一种之外，角膜接触镜片可结合有用于非入侵地监测佩戴者的生物表征的部件和健康指示器。例如，通过分析泪液膜的成分，构建到镜片中的传感器可允许糖尿病患者在不需要抽血的情况下监视血糖水平。此外，适当构造的镜片可结合有用于监测胆固醇、钠和钾水平的传感器以及其它生物标记物。其与无线数据发送器结合可允许医师能够几乎立即得到患者的血液化学性质，而不需要患者浪费时间去实验室抽血。

装置的正确组合可产生可能无限制的功能性；然而，存在许多与将附加部件结合到光学等级聚合物部件上相关的困难。通常，由于多种原因，使得难以在镜片上直接制造此类部件并且难以将平面装置安装和互连在非平面表面上。还难以按比率和形式进行制造。待放置在镜片上或镜片中的部件需要小型化且集成到仅仅1.5平方厘米的透明聚合物上，同时保护这些部件不受眼上液体环境的影响。由于附加部件的增加的厚度，使得还难以制造对于佩戴者而言舒适且安全的角膜接触镜片。

考虑到诸如角膜接触镜片的眼科装置的面积和体积限制以及其使用环境，装置的物理实现必须克服多个问题，包括将多个电子部件安装和互连在非平面表面上，这些电子部件的大多数包括光学塑料。因此，需要提供机械稳固和电气稳固的电子角膜接触镜片。

发明内容

本发明的电气互连件和机械结构克服了主要如上所述的困难。

根据一个方面，本发明涉及一种眼科镜片组件。镜片组件包括非平面基材，镜片部分形成于非平面基材上，一个或多个电子部件与镜片部分协同相关并且安装在非平面基材上，其中非平面基材和一个或多个电子部件中的一种包括机械安装结构和电气互连结构以用于将一个或多个电子部件安装到非平面基材。

本发明涉及对眼科装置的机械修改和电气修改，例如需要适应任意数量的电子/电光装置的结合的角膜接触镜片。本发明涉及多种装置，包括镜片上或镜片中的凸起结构，该凸起结构方便将平面结构安装在镜片的非平面或球形表面上。本发明涉及多种装置以用于将包括电子或电力角膜接触镜片的多种部件互连，包括将金属化或以其它方式电气导电的迹线结合到光学聚合物中，以及形成通孔通路，从而可采用多个表面或层。本发明涉及多种装置和方法以安全且廉价地制造具有这些附加元件和/或部件的角膜接触镜片。

根据本发明的机械修改和电气修改可安全且廉价地结合到任何合适的角膜接触镜片中，包括每日佩戴的软性角膜接触镜片、日抛角膜接触镜片和刚性可透气体的硬性角膜接触镜片，而佩戴者不会在舒适度和/或可佩戴性上感到任何明显的不同。任何这种角膜接触镜片的花费将随着镜片提供的功能性而变化。例如，增多的功能性通常导致较高的成本。

根据本发明的机械修改和电气修改利用一个或多个芯片、部件和电气受控/可变光学镜片或能够执行可用眼科功能的部件之间的电气连接件而提供半导体芯片与模制塑料、光学、球形基材的附接。该修改与当前的角膜接触镜片制造兼容并且用于低成本的大量生产。该修改设计成用于它们将被使用的环境。

附图说明

下文是附图所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明的上述及其它特征和优点将显而易见。

图1为根据本发明的包括光学和电子器件两者的角膜接触镜片的示意图。

图2为根据本发明的光学基材上的导电迹线的第一示例性实施方案的示意图。

图3为根据本发明的光学基材上的导电迹线的第二示例性实施方案的示意图。

图4为根据本发明的光学基材上的导电迹线的第三示例性实施方案的示意图。

图5为根据本发明的示例性电光系统的示意图。

图6为根据本发明的另一个示例性电光系统的示意图。

图7为根据本发明的示例性芯片的俯视示意图。

图8为根据本发明的掩模的示意图。

图9A和图9B为根据本发明的掩模的俯视图和横截面图。

图10为根据本发明的示例性芯片和互连件的侧视示意图。

具体实施方式

当前可获得的角膜接触镜片一直是用于视力矫正的高性价比装置。薄塑料镜片套在眼的角膜上以矫正视力缺陷，包括近视或近视眼、远视或远视眼、散光（即角膜中的非球面性）以及老花眼（即晶状体失去适应的能力）。角膜接触镜片能够以多种形式获得并且由多种材料制成以提供不同的功能性。每日佩戴的软性角膜接触镜片通常由软聚合物塑料材料制成，混合有水以用于透氧度。每日佩戴的软性角膜接触镜片可为日抛的或长期佩戴的。日抛角膜接触镜片通常佩戴一天，然后被抛弃，而长期佩戴的角膜接触镜片通常被佩戴至多三十天的时间。彩色软性角膜接触镜片使用不同的材料以提供不同的功能性。例如，可见色调角膜接触镜片利用光色调来帮助佩戴者定位掉落的角膜接触镜片，增强色调角膜接触镜片具有半透明色调，这意味着增强人的自然眼颜色，彩色色调角膜接触镜片包括暗色透明色调，这意味着改变人眼的颜色，光过滤色调角膜接触镜片用来增强某些颜色而减弱其它颜色。刚性可透气体硬性角膜接触镜片由有机硅聚合物制成，但是比软性角膜接触镜片更加刚性，从而保持它们的形状并且更加耐用。双焦点角膜接触镜片特别为远视眼患者设计并且能够以软性和刚性种类获得。复曲面角膜接触镜片特别为散光患者设计并且也能够以软性和刚性种类获得。组合以上不同方面的组合镜片也是可获得的，例如混合型角膜接触镜片。

本发明的电力或电子角膜接触镜片包括必要元件以矫正和/或提高具有一种或多种上述视力缺陷的患者的视力，或者以其它方式执行可用的眼科功能。此外，它们可简单地用来提高正常的视力，或者提供如上所述的宽泛种类的功能性。电子角膜接触镜片可包括可变焦点光学镜片，嵌入到角膜接触镜片中的组装前光学部件，或者仅仅简单地嵌入任何合适功能性的电子器件而没有镜片。本发明的电子镜片可结合到任何数量的上述角膜接触镜片。然而，为了容易解释，本发明将集中于用于矫正视力缺陷的单次使用的日抛电子角膜接触镜片。

现在参考图1，其示出了角膜接触镜片100，该角膜接触镜片100包括光学和电子部件两者，从而要求电气互连件和机械互连件。角膜接触镜片100包括视区102，该视区102可用来提供或可不用来提供主要如上所述的视力矫正和/或提高，或者，其可简单地用作基材，该基材用于嵌入的任何合适功能性的电子器件。在所示的示例性实施方案中，形成视区102的聚合物/塑料延伸成使得其形成基材104，电子器件附接到该基材104上。例如半导体芯片106的电子部件和电池108均机械连接和电气连接到基材104。导电迹线112将基材104上的电子部件106和108电气互连。在所示的示例性实施方案中，导电迹线112a将半导体芯片106连接到前光学电极114，并且导电迹线112b将半导体芯片106连接到后光学电极116。粘合剂层118可用来连接前后光学部件；然而，可采用用于连接两个层的任何其它合适的装置，或者该设计可仅仅采用单个层。

角膜接触镜片100的视区102可为球形设计以优化角膜接触镜片100在眼上和在角膜接触镜片封盒中的配合。因此，当将光学部件连接到诸如半导体芯片106的平面部件上时，可能必要的是芯片具有平面互连表面。这可通过随后解释的基材104和/或芯片106上的特征来实现。

图2示出了第一示例性基材200，该基材200已经对于机械互连件和电气互连件制造和金属化，而没有任何电气或电子部件附接到该基材上。实质上，图2更详细地示出了图1的角膜接触镜片100的光学部件102和基材104部分，并且重点在于导电迹线112而不是电子器件，且重画为导电迹线202。支脚204、206和208为形成于基材200上的结构并且可在光学塑料上利用模制和/或机械加工技术而实现，如相关领域中已知的。支脚206和208被金属化，并且将电气连接到芯片（未示出）上对应的粘合垫、焊球或其它互连结构。支脚204未被金属化并且可简单地用作机械支撑件以结合用于芯片的支脚206和208而形成三点平面接触。除了允许用于芯片的电气连接和平面机械支撑之外，支脚还允许芯片和基材之间具有间隙，这可用于底层填充，一种相关领域中的技术，其提高芯片附着性和互连的可靠性。金属化的镜片基材200还可包括电子部件和功能镜片之间的迹线和连接件。例如，导电迹线210可从沿着导电迹线202连接的电子部件（未示出）连接到镜片组件内的电极环212。随后将更加详细地给出这些电气导电迹线112以及用于制造这些导电迹线112的方法的详细描述。重要的是要注意到，形成角膜接触镜片100的塑料/聚合物可包括通常用于这种类型应用的任何合适的生物相容性材料。

在可供选择的示例性实施方案中，凸起的部分或肋用来取代支脚。图3示出了示例性光学基材300，该基材300已经对于机械互连件和电气互连件制造和金属化，而没有任何电气或电子部件附接到该基材上。如图所示，凸起的肋302和304已经模制或机械加工到光学基材300中。和图2所示的支脚一样，凸起的肋302和304可被金属化或可不被金属化。在该示例性实施方案中，凸起的肋302和304被金属化。这些肋302和304形成用于待附接到基材302上的半导体芯片（未示出）或任何其它部件的平面接触。除了允许用于芯片的电气连接和平面机械支撑之外，支脚还允许芯片和基材之间具有间隙，这可用于底层填充，一种相关领域中的技术，其提高芯片附着性和互连的可靠性。

图4示出了用于在球形光学部件和平面芯片之间产生平面界面的另一个示例性实施方案。组件400为完整的角膜接触镜片408，其包括通常用于制造角膜接触镜片的聚合物生物相容性材料。镜片光学部件402和电子基材404与图1至3所示的类似，不同之处在于，平面浮雕406已经被机械加工或模制到聚合物/塑料中以产生用于安装和连接平面芯片410的合适的表面。这种技术可与本文中所解释的那些技术（例如利用支脚以允许底层填充）结合。

现在参考图5，其示出了示例性电光系统500，该电光系统500包括有源镜片502、电子控制部件504和电池506。虽然电池506示出为系统500的一部分，但是重要的是要注意到，可使用可供选择的装置，包括其它存储装置、导电装置和能量采集装置或构造。除了三个主要部件之外，根据期望的用途，在系统中可具有其它功能块。电子部件504可为包含多个功能块的半导体芯片。例如，块508可包括数字控制系统，块510可包括镜片驱动器，块512可包括为芯片504中其它电路或功能块提供偏置的装置，块514可包括光学传感器，该光学传感器响应可见、红外和/或其它形式的电磁辐射，块516可包括对于光电流不敏感的隔绝区域或电路。如果使用光电传感器，那么可暴露围绕传感器的区域，其中不透明的光阻层518可用来屏蔽其它电路免于到来的或入射的辐射。这是重要的，原因在于在电子器件领域中众所周知的是，入射辐射可引起半导体电路中的光电流，从而引起不期望的效应。导电迹线520和522将镜片502连接到电子部件504，导电迹线528和530将电池506连接到电子部件504。这些导电迹线520、522、528和530可以本文中更详细描述的任何数量的合适方式实现。导电迹线520和522分别经由互连件524和526连接到电子部件504，导电迹线528和530分别经由互连件532和534连接到电子部件504。本文中还更加详细地描述了互连件。

图6为细化迹线和互连件的示例性电光系统600的示意图。该示例性电光系统600包括镜片602和电子部件604、606和608。以下还示出和描述了迹线和互连件。在所示的示例性实施方案中，电子部件604包括半导体镜片驱动器芯片，电子部件606包括微控制器芯片，电子部件608包括光电传感器芯片。粘合垫610示出为处于微控制器芯片606上，和通常半导体工业中一样。重新分布层或RDL（未示出）施加到芯片606上。该重新分布层包括导电金属迹线和绝缘电介质。利用重新分布层形成新的粘合垫614。导电迹线612由重新分布层中的金属化而实现并且将固有粘合垫610连接到重新分布粘合垫614。这种重新分布是角膜接触镜片互连所期望的，以便增大互连件的直径并且将该互连件放置在特定的期望位置。在光学基材上，如之前描述的附图中所示，迹线616从重新分布的粘合垫614连接到部件604上类似的重新分布的粘合垫618。类似的重新分布迹线、粘合垫和基材迹线示出为用于部件602和604、606和608和604和镜片上其它部件（未示出，例如电池）之间的连接。

图7示出了示例性芯片700，该芯片700上已经形成有为柱状物702形式的六个互连件。如上所述，此类柱状物702可通过重新分布层增加并且可处于与固有粘合垫所处位置不同的位置，这在图中没有示出。柱状物702可通过重新分布工业中普通的实施方式产生，例如通过金属（类似金或铜）的掩蔽法和物理气相沉积(PVD)。柱状物702可例如通过改变沉积时间而制造为特定高度。所有的柱状物都可设计成共面的，或者某些柱状物可制造得较高以贴合基材的球形轮廓，这在该图中未示出。柱状物702可用冶金涂层或工业中普通的其它电镀层封端，该冶金涂层为例如无电镀镍浸渍金(ENIG)以保护互连件免于腐蚀且促进焊料的接纳。柱状物702还可用焊球（该图中未示出）或方便附接的其它材料封端。

图10以另一个透视图示出了图7的芯片700。在该示例性实施方案中，柱状物1004制造在电子部件芯片1002上，该电子部件芯片可由诸如硅的任何合适材料制成。隆起物1006可定位在柱状物1004上。隆起物1006可包括焊球、导电环氧树脂或任何其它合适的材料。柱状物1004和隆起物1006的高度允许平面芯片1002与球形或非平面基材1008进行机械连接和电气连接。柱状物1004和隆起物1006形成由线1010所示的支脚高度，该支脚高度允许底层填充材料在芯片1002和球形或非平面基材1008之间流动，从而形成稳固的机械连接。柱状物1004和隆起物1006可设计成用于形成均匀的高度，或者每个组合可唯一地设计成贴合球形或非平面基材1008的轮廓。在可供选择的示例性实施方案中，隆起物1006可由液体固化导体制成。此类液体固化导体可桥接柱状物1004和球形或非平面基材1008之间的间隙，尤其是在所有的柱状物1004都具有均匀的高度并且球形或非平面基材1008为基本上弯曲的情况下。可精确地控制分配到特定柱状物1004和/或球形或非平面基材上的液体固化导体的体积以优化高度、成本、电气和机械稳健性。

现在参考图8，示出了用于示例性芯片的掩模设计800。在该示例性实施方案中，形成测试芯片以方便互连件的“串级链”测试；然而，本文所述的技术可应用于视力矫正或视力提高应用中的功能芯片，例如电力或电子角膜接触镜片。一个掩模层仅仅包括诸如804的迹线，在掩模的所指示的区域中具有开口。掩模中的这些开口允许物理气相沉积金属穿过掩模并且堆积在芯片上。未开口的区域被阻挡并且未被金属涂覆。在另一个掩模层上具有例如802的粘合垫开口，例如以接纳附加的金属镀层或焊料。

图9以俯视图900和横截面图902两者示出了掩模。此类掩模可用来实现例如如图2所示的金属化。掩模900和902可由通常用于物理气相沉积掩蔽法的材料形成，例如不锈钢。掩模中的开口904和906允许金属穿过掩模并且收集在基材上，如上所述。这些开口可用适用于掩模材料和设计的技术进行机械加工，例如激光蚀刻。横截面902示出了适合于使球形表面金属化的三维掩模。此类掩模可由通常的和新型的技术组合形成，例如不锈钢的平片的激光蚀刻，之后压印成球形形式。开口可特别设计成在形成为球形形状时实现期望的几何结构。或者，可使用平的掩模，掩模开口特别设计成在物理气相沉积或其它金属化工艺中在突出到球形基材上时实现期望的迹线几何形状。

本文所述的用于角膜接触镜片和/或用于电力眼科的电气互连件和芯片附件必须优选地克服下文所述的多个难点或挑战。用于电气互连件的典型基材不是光学品质的。用于电气互连件的典型基材是平的/平面的并且不是用于球形表面或安装在球形表面上。这两个挑战涉及用于在球形表面上形成迹线、将一个或多个平面芯片附接到该表面以及固定角膜接触镜片插入件以用于互连处理的方法。可能需要特别的固定来完成大量的生产。在基材上形成电气迹线和垫通常涉及可能对光学品质塑料有害的金属电镀、化学物质和/或温度。芯片附件通常涉及高温，例如在250摄氏度下焊接回流或在100-200摄氏度下环氧树脂固化并且还涉及可能破坏光学品质塑料的高压。芯片和部件附件通常还涉及化学清洗步骤，例如熔剂移除，这可能对光学塑料是有害的，或者留下可能需要附加清理的残渣。柱、焊球和其它支脚可为芯片增加显著的高度。在角膜接触镜片中能够获得较小的高度，例如小于或等于130μm。底层填充和包覆模型通常还为总包装系统增加显著的高度。电子芯片的包覆模型应当倒圆尖锐的边缘以用于安全性且更加容易地接纳附加的涂层并且应当与附加的涂层（例如有机硅水凝胶）兼容而同时仍然较薄。底层填充和包覆模型应当优选地还帮助互连件例如在插入和移除期间保持对施加在角膜接触镜片上的典型应力的可靠性。用于电子角膜接触镜片的可能的组装方法可包括将组装的电子模块（基材+芯片+电池）浸在生理盐水中，例如对于可变镜片的组装而言或者当最终角膜接触镜片被水合和存储时。这对电子器件包装提出了并非典型的水分屏蔽要求。在生理盐水包装中，角膜接触镜片可具有六年的储存寿命。一个示例性方法使与电路板上的迹线分开的可变光学部件金属化。在可供选择的示例性实施方案中，对于迹线和可变光学部件两者可使用相同的金属化工艺，从而减少产生金属镀层的工艺步骤的数量（可能降低成本且提高产量）并且还减少电路板和可变光学镜片之间互连件的需要。这还可在金属化之后施加电介质涂层。用在镜片上的电气特性可不像典型的电路板那样严格。示例性电光结构具有大约两千兆（2千兆）欧姆的电阻。迹线之间较高的电阻可能不是有利的，或者至少一个可能希望将电流消耗换成互连件复杂度。同样，因为有源镜片可呈现为高阻抗负荷，所以镜片连接件可承受数欧姆或者甚至也许数百欧姆的串联电阻。因为该系统是低电力的，例如平均电流消耗为两微安培（2微安培），所以可承受较高的迹线电阻而不降低基本电压。

在一个示例性实施方案中，单芯片应用特定集成电路(ASIC)方案在芯片上具有光学传感器。这在芯片的有源表面上需要光通过区域和光阻区域，该有源表面通常底层填充以用于倒装芯片附接。光阻是需要的，原因是到达芯片的光会产生光电流，该光电流破坏电路功能，尤其是设计成用于低偏置电流的电路（所引起的光电流大于该低偏置电流）。需要两个单独的芯片或者光电传感器和芯片上其它电路之间需要空间增加了成本。在通常包覆模型的芯片的背侧上也需要光阻。围绕芯片的边缘也需要光阻，这需要关注总体厚度和通常尖锐的芯片边缘。

因为期望减小芯片的面积，例如以最大化电池面积和/或减少角膜接触镜片中可见部件的存在，所以单个芯片放置可能是期望的。如果在具有单个处理节点的指定芯片尺寸中不能够实现系统要求，例如电流消耗、动态范围和特征，那么可采用芯片堆叠。如相关领域中已知的这种技术涉及使芯片薄型化、固定芯片以及在芯片之间制造薄的电气连接件和机械连接件。然后，此类堆叠芯片组件可附接到光学基材，作为单个装置。因为可能还期望将电子角膜接触镜片制造得尽可能透明，所以可使用与球形角膜接触镜片贴合的部件，而不是保持为平面的。为了减小角膜接触镜片的总体厚度，可采用使硅芯片在光通过和变得柔性的位置变薄的技术。如本领域中已知的这种技术涉及固定技术和各种薄型化技术。电路也可采用可供选择的基材，例如薄玻璃或聚合物，其可是柔性的和/或透明的。电路还可制造在类似硅的正规基材上，然后附接到光学基材，接着移除正规基材以减小厚度。电路还可直接设置在光学基材上，然后移除正规基材以减小厚度。电路还可直接设置在光学基材上，而不是类似硅的正规基材上。

还应当优选地满足用于从角膜接触镜片出来的滤出物的要求。电气互连件通常涉及可能被认为是有害的复合物，例如铜、铅和锡。这些物质的量应当优选地受到限制和/或采用屏蔽以确保它们不被滤出。产品必须考虑环境设计(DesignforEnvironment(DFE))、有害物质限制(RestrictionofHazardousSubstances(RoHS))、以及促进供应充足的制造、负责任的处理以及有害物质（例如铅和汞）的减少的类似的要求。

通常的电气互连件较小且数量多，因此是高密度的，例如每平方毫米十个。通常的用于倒装芯片的互连件还用于高频率信号，例如数字总线。对于低频率的某些电子角膜接触镜片应用而言，在大约一平方毫米中需要几个互连件（也许仅仅四个）。优选的是，优化互连件的产率、可靠性和材料，而不是密度和信号频率。优选的是，在光学塑料模制上的规格（例如增加平面表面、增加互连柱或肋）和芯片附件上的规格（例如增加铜柱状物和利用液体固化导电环氧树脂以桥接间隙）之间进行权衡。通常的芯片设计有芯片上电路以减轻静电放电(ESD)的破坏效果。电路的尺寸以及因此芯片的尺寸通常随着抗ESD度的增大而增大。这些电路还可不利地影响电子系统的电流消耗。本发明试图优化这些电路的尺寸、泄漏电流、芯片附接处理以及与电子角膜接触镜片接触的ESD保护底层填充和包覆模型。

电池通常与电子迹线分开包装。为了降低方案尺寸和组合处理步骤，从而降低成本，本发明试图使用与用于沉积在光学基材上的电池的电流收集器相同的互连迹线。这有可能对迹线提出附加的要求，例如冶金以及与阳极和阴极材料的相容性。由于使用者或佩戴者的眼的可视性以及用于人交互作用的眼对眼接触的重要性，通常用于导电迹线和其它结构的材料对于可接受的角膜接触镜片美观而言可能太过于反射性或不透明。因此，可供选择的材料可用来降低这些部件的可视性。

因此，可采用多种方法来用于在光学塑料/聚合物以及芯片附件上产生和/或形成导电迹线，以便克服上述缺陷。一种方法可包括沉积，然后烧蚀。在该工艺中，金属沉积到塑料上，然后选择性地移除以仅仅留下期望的迹线。在烧蚀（例如激光）中要求精确性，而在沉积中不要求精确性。可供选择的示例性方法包括使用掩蔽沉积。在该工艺中，金属利用掩模沉积以产生限定的迹线。掩模对球形表面而言变得具有挑战性。在另一个可供选择的示例性方法中，采用液体固化导体。在该工艺中，例如利用设计成用于精确分配的市售设备，采用液体油墨/环氧树脂印刷迹线，该液体油墨/环氧树脂固化以形成导电迹线。在另一个可供选择的示例性方法中，可采用非接触感应方法。换句话讲，利用变压器而不是电气连接件在节点之间形成连接。对于AC驱动可变镜片，镜片上的天线线圈（辅助）可联接到驱动器电路上的线圈（主要）。在另一个可供选择的方法中，可采用特定的固定和组装设备。例如，特定的固定装置可用来在沉积、蚀刻和激光处理期间搬运光学基材。换句话讲，特定的设备可设计成在组装和电气测试期间（例如自动探针工位）搬运薄基材。

多个方法还可用于芯片附件。可采用低温焊料，例如，Bi_44.7Pb_22.6In_19.1Cd_5.3Sn_8.3或Bi₄₉Pb₁₈Sn₁₂In₂₁。也可采用点焊。不采用会将整个光学基材暴露于热的回流，可采用激光来仅仅加热焊料接头。液体固化导电环氧树脂是用于附件的另一种可供选择的方法。导电环氧树脂广泛用于芯片附件。当使用具有五十(50)μm间距（微控制器上的固有粘合垫间距）的七十五(75)μm直径的垫时具有产率和可靠性的问题。小垫保持小体积的环氧树脂，这弱化了连接件。有可能使得垫之间的紧密间距变短。为了克服这点，采用具有较大节距（也大于150μm）的较大的垫（150-250μm直径）以避免这些问题。还可采用可光电图案化导电聚合物。可光电图案化导电聚合物可用来涂覆塑料。选择的区域可被覆盖并且利用相容的紫外线波长蚀刻以形成迹线。各向异性导电膜提供另一种示例性的可供选择的方法。各向异性导电膜使用悬浮在电介质带或沉积膜中的导电颗粒。互连件在压力和热的条件下制成。通常的导电膜可能要求温度为大约200摄氏度，压力为100MPa，这可能存在问题。可采用用于形成互连件的超声/热感方法。可利用超声能量、温度和压力制造直接金属/金属互连件。金柱隆起物提供了另一种可供选择的方法。金柱隆起物与导电环氧树脂附件通用。由于成本和直径，这在当前的应用中可能存在问题。它们的直径通常为一(1)密耳（25μm，在精压之前），但是垫可能为150-250μm。互连垫上可采用多柱隆起物。还可采用铜柱状物。铜柱状物（也许为镀有镍金的铜柱状物）可用来平衡芯片与光学部件。柱状物可具有低熔融焊料端子以在塑料上形成与垫连接的连接件。这可允许芯片和光学部件在一小段持续时间内是热的，从而显著降低破坏光学部件的机会。光学部件上的支脚提供另一种可选方案。塑料支脚可模制到光学部件中，作为柱、肋或平面。然后，可添加导电迹线，包括该支脚。模制塑料中此类支脚增加了模制复杂性。支脚可被设计成楔靠着芯片上的某些特征以形成不需要环氧树脂或焊料的互连件。模制的塑料部分也可具有柔性特征，该柔性特征允许芯片被夹持就位，其中该柔性特征向下靠着其粘合垫装载芯片。可采用聚焦离子束(FIB)技术。聚焦离子束技术通过将离子植入导体和绝缘体而缓慢地构建金属或绝缘体或绝缘金属迹线。聚焦离子束技术可用来在小区域中蚀刻任何不期望的金属或绝缘体。然后芯片堆叠附接到光学部件提供了另一种可供选择的方法。为了实现较高的密度，可使用正规芯片堆叠技术，例如高密度、高速焊球和贯穿硅通路，将存储器附接到处理器，然后利用新型低温方法将该模块附接到光学基材。可使用特定的固定装置。可形成特定的固定装置以将球形基材保持在该工业中可获得的芯片附件工位或生产线中。可采用重新分布层技术。重新分布层技术在固有芯片粘合垫的顶部上添加层，该层的直径通常为75μm且紧密间隔开以获得进一步间隔开的较大的粘合垫，例如150-250μm。还可在节点之间形成连接件以减少垫的总数量。

许多方法还可用于底层填充、包覆模型和光阻。可使用标准底层填充；然而，其通常阻挡光并且可能具有高固化温度和/或长固化时间。可采用光学透明的底层填充，其是透光的，但是可能仍然具有高固化温度和/或长固化时间并且相对于标准底层填充可能具有危害。在典型的底层填充固化时间和温度之间存在权衡。这种权衡可用来允许在较低温度下固化，或者，可采用具有较低固化温度的底层填充。可采用窗口插入件。此类窗口插入件可放置在芯片和基材之间以允许互连件具有透明和不透明的区域。可在IC上采用厚金属。对于IC的顶层，厚金属可作为工艺选择进行添加以阻挡光。可在IC上采用光阻层。附加的光阻层可添加到芯片的顶部。可采用标准的包覆模型。标准的包覆模型可能太厚。可采用喷涂包覆模型。喷涂可用来涂覆芯片的背侧。可采用聚对二甲苯涂层。聚对二甲苯可用来隔绝芯片、迹线和互连件。可采用有机硅涂层。有机硅可能与其它材料结合而用作包覆模型。其还可用作氧气贮存器，这可用于角膜接触镜片生物相容性。

总体制造工艺可简单地包括以下方面：模制光学塑料基材/前光学部件；独立模制后光学部件；使基材金属化；附接芯片；底层填充/包覆模型芯片；沉积电池；聚对二甲苯涂覆；组装液体镜片并且附接后光学部件；施加附加的绝缘/密封/涂层；有机硅包封；水凝胶模制或自由形成/水合物镜片；将镜片消毒；在溶液中包装；贮存；活化和使用；以及最终处理。

尽管所示出并描述的据信是最为实用和优选的实施例，但显然，对所述和所示的具体设计和方法的变更对本领域中的技术人员来说不言自明并且可使用这些变更形式而不脱离本发明的精神和范围。本发明并非局限于所述和所示的具体构造，而是应该理解为与落入所附权利要求书的范围内的全部修改形式相符。

Claims (13)

1.一种眼科镜片组件，包括：

非平面基材；

镜片部分，所述镜片部分形成于所述非平面基材中；以及

一个或多个电子部件，所述一个或多个电子部件与所述镜片部分协同相关并且安装在所述非平面基材上，其中所述非平面基材和所述一个或多个电子部件中的一个包括机械安装结构和电气互连结构以用于将所述一个或多个电子部件安装到所述非平面基材。

2.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述非平面基材包括光学等级塑料。

3.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述机械安装结构包括形成于所述非平面基材上的一个或多个支脚，所述一个或多个支脚被设定为不同尺寸以形成用于所述一个或多个电子部件的平面安装基材。

4.根据权利要求3所述的眼科镜片组件，其中所述一个或多个支脚中的至少一个至少部分地涂覆有导电材料。

5.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述机械安装结构包括形成于所述一个或多个电子部件上的一个或多个支脚，所述一个或多个支脚被设定为不同尺寸以形成用于将所述一个或多个电子部件安装到所述非平面基材的非平面安装表面。

6.根据权利要求5所述的眼科镜片组件，其中所述一个或多个支脚中的至少一个至少部分地涂覆有导电材料。

7.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述机械安装结构包括形成于所述非平面基材上的一个或多个凸起结构，所述一个或多个凸起结构被设定为不同尺寸以形成用于所述一个或多个电子部件的平面安装基材。

8.根据权利要求7所述的眼科镜片组件，其中所述一个或多个凸起结构中的至少一个至少部分地涂覆有导电材料。

9.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述机械安装结构包括形成于所述一个或多个电子部件上的一个或多个凸起结构，所述一个或多个凸起结构被设定为不同尺寸以形成用于将所述一个或多个电子部件安装到所述非平面基材的非平面安装表面。

10.根据权利要求9所述的眼科镜片组件，其中所述一个或多个凸起结构中的至少一个至少部分地涂覆有导电材料。

11.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述机械安装结构包括形成于所述非平面基材中的一个或多个平面浮雕，所述一个或多个平面浮雕被设定为不同尺寸以形成用于所述一个或多个电子部件的平面安装基材。

12.根据权利要求11所述的眼科镜片组件，其中所述一个或多个平面浮雕中的至少一个至少部分地涂覆有导电材料。

13.根据权利要求1所述的眼科镜片组件，其中所述电气互连结构包括固定到所述非平面基材的迹线，所述迹线由导电材料形成。