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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Es werden verschiedene Arten von Herzunterstützungssystemen verwendet, wobei für jeden Patienten individuell ein Gerät ausgesucht wird, das für seine Herzerkrankung am besten geeignet ist. In Abhängigkeit von der zu unterstützenden Herzkammer wird dem Patienten ein linksventrikuläres oder ein rechtsventrikuläres Unterstützungssystem implantiert.
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Es sind Herzunterstützungssysteme mit integrierter Sensorik bekannt, wobei beispielsweise die
US2016101230A1 ein Herzunterstützungssystem mit Drucksensoren in Zulaufkanülen beschreibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Sensorikeinheit für ein Implantationssystem zur medizinischen Unterstützung eines Patienten, ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorikeinheit, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Die vorliegende Sensorikeinheit für ein Implantationssystem, beispielsweise ein Herzunterstützungssystem zur medizinischen Unterstützung eines Patienten, verwendet eine neuartige Aufbau- und Verbindungstechnik zur Stabilitätserhöhung sowie zur Miniaturisierung von medizinischen Sensoriken, die in einem direkten Kontakt mit einem Gewebe und/oder einer Flüssigkeit eines Patienten stehen.
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Es wird eine Sensorikeinheit für ein Implantationssystem zur medizinischen Unterstützung eines Patienten vorgestellt, wobei die Sensorikeinheit folgende Merkmale aufweist:
- ein Trägermaterial, in dem eine Vertiefung ausgeformt ist;
- ein Halbleiterbauelement zur Ausbildung eines Sensors, wobei das Halbleiterbauelement in der Vertiefung angeordnet ist;
- eine Substratschicht, die die Vertiefung zumindest teilweise überdeckt und/oder eine Öffnung auf zumindest einer Seite der Sensorikeinheit aufweist, um einen Medienzugang zu dem Sensor zu gewährleisten; und
- einer Diffusionssperre, durch die zumindest das Halbleiterbauelement zumidenst teilweise bedeckt oder beschichtet ist.
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Bei einer Sensorikeinheit kann es sich beispielsweise um einen Verbund aus einer Mehrzahl technischer Bauelemente und/oder Funktionseinheiten handeln, mit denen sich in Abhängigkeit einer physikalischen und/oder geometrischen Größe ein in der Regel elektrisches Signal, beispielsweise ein Herzdrucksignal, erzeugen lässt. So kann es sich bei der Sensorikeinheit beispielsweise um eine medizinische Sensorik eines zeitweise und/oder langfristig implantierten Systems, beispielsweise einen Drucksensor zur Messung des arteriellen Drucks bzw. der Druckpulsation eines herzkranken Patienten, handeln. Alternativ kann es sich bei der Sensorikeinheit allerdings auch um jedwede medizinische Sensorik handeln, welche in einem menschlichen Körper implantiert wird. Bei einem Implantationssystem kann es sich beispielsweise um ein im Körper eingepflanztes künstliches Materialsystem handeln, das permanent und/oder zumindest für einen längeren Zeitraum im Körper des Patienten verbleiben soll. So kann bei Implantationssystemen beispielsweise nach medizinischen, plastischen und/oder funktionellen Implantationssystemen unterschieden werden, wobei es sich bei einem medizinischen Implantationssystem beispielsweise um ein Kunstherz und/oder einen Herzschrittmacher handeln kann. Bei einem Trägermaterial kann es sich beispielsweise um ein tragendes und/oder stützendes Material handeln, das einer mechanischen Verankerung eines elektronischen Bauelements dienen kann. Bei einer Vertiefung kann es sich beispielsweise um eine Ausnehmung und/oder eine Hohlform in einer Oberfläche, beispielsweise einem Träger- und/oder Stützmaterial, handeln, wobei die Vertiefung beispielsweise der Aufnahme eines elektronischen Bauelements dienen kann. Bei einer Diffusionssperre kann es sich beispielsweise um eine fluiddichte Abdichtung und/oder Membran handeln, die beispielsweise elektrische Kontakte eines elektronischen Bauelements vor eindringenden Flüssigkeiten und damit verbundenen Kurzschlüssen schützen kann. Hierbei kann das Halbleiterbauelement zumindest teilweise an seiner Oberfläche fluiddicht abgedichtet sein. Bei einem Halbleiterbauelement kann es sich beispielsweise um ein elektronisches Bauelement handeln, das beispielswese der Ausbildung eines Sensors, beispielweise eines Drucksensors, dient. Hierbei kann sich das Halbleiterbauelement durch ein Material auszeichnen, das nur unter bestimmten physikalischen und elektrischen Zuständen leitend ist. So kann das Halbleiterbauelement beispielsweise auf Siliziumbasis hergestellt sein. Bei einer Substratschicht kann es sich beispielsweise um eine medizinisch qualifizierte, flexible Polyimid-Leiterplatte und/oder ein starres Material, wie beispielsweise Glas und/oder Silizium handeln, das beispielsweise als Abschluss einer Vertiefung dienen und/oder zumindest die Vertiefung teilweise überdecken kann. Hierbei kann die Substratschicht beispielsweise eine Öffnung und/oder einen Durchbruch aufweisen, in der sie die Vertiefung nicht überdeckt, wodurch ein Medienzugang zu einem Halbleiterbauelement geschaffen werden kann. Die Substratschicht kann ferner beispielweise in einem direkten Kontakt mit einem (menschlichen oder tierischen) Gewebe und/oder einer Flüssigkeit des Patienten stehen, ohne das Gewebe oder die Flüssigkeit zu schädigen oder selbst durch das Gewebe oder die Flüssigkeit beschädigt zu werden. Gleichzeitig kann die Substratschicht beispielsweise auch die elektrische Kontaktierung der Sensoren und/oder Mikrocontroller realisieren. Bei einem Medienzugang kann es sich um einen Eintritts- und/oder Austrittsbereich für flüssige und/oder gasförmige Stoffe und/oder Substanzen und/oder Materien handeln. Der Medienzugang kann hierbei beispielsweise realisiert werden, in dem eine Öffnung in einer Substratschicht ausgeformt wird, um einen Medienzugang zu einem Sensor zu schaffen. Hierbei kann es sich bei dem Sensor beispielsweise um einen implantierten Drucksensor handeln, der den Herzdruck eines Patienten direkt in der Pulmonalarterie misst, wofür im Allgemeinen ein Medienzugang benötigt wird.
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Die Vorteile der hier vorgestellten medizinischen Sensorikeinheit liegen insbesondere in der Aufbau- und Verbindungstechnik, welche, je nach Anforderung an das Implantationssystem, einen Medienzugang erfordert. Die Sensorikeinheit beschreibt hierbei eine neue Variante des Aufbaus, welche insbesondere für lange Implantationszeiten Vorteile im Bereich einer möglichen Abweichung eines Sensorsignals, beispielsweise eines Herzdrucksensorsignals, sowie auch einer Alterungsstabilität bietet. Hierbei wird in die medizinische Sensorikeinheit ein Sensor mit einem Medienzugang, wahlweise auch ohne einen Medienzugang, integriert, ohne einen Mehrschichtaufbau zwischen dem Sensor und einem Gewebe und/oder einer Flüssigkeit eines Patienten zu benötigen. Ferner wird im Herstellungsprozess der Sensorikeinheit auf das Verwenden von Bonddrähten verzichtet, was bei der Herstellung beispielsweise für eine größere mechanische Stabilität und weniger Beschädigungsgefahr des Implantationssystems sorgt. Somit entfällt natürlich auch der üblicherweise zu gewährleistende mechanische Schutz der Bonddrähte. Eine Serienfertigung der hier vorgestellten Sensorikeinheit kann vereinfacht werden, da weitere Prozessschritte bei der Herstellung der Sensorikeinheit ausgeführt werden können, während das noch benötigte Silikongel und/oder Silikonöl zur Verankerung des Sensors aushärtet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Trägermaterial metalisches Material, thermoplastischen Kunststoff und/oder Keramik und/oder Glas aufweisen. Als metallisches Material kann beispielsweise Titan, NiTiNol oder Edelstahl verwendet werden, welches insbesondere medizinisch relevante Trägermaterialien sein können. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass Materialen aus thermoplastischem Kunststoff und/oder Keramik und/oder Glas hohe Barriereeigenschaften aufweisen. Konzepte, die auf solchen Materialen basieren, können zum einen direkt in das Materialsystem der Sensorikeinheit integriert werden und/oder zum anderen auch durch einen Fügeprozess, wie Kleben, Schweißen und/oder Klemmen, fluidisch mit dem in dem Trägermaterial angeordneten Halbleiterbauelement verbunden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Halbleiterbauelement mittels zumindest einem Kontaktierhügel mit der Substratschicht elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein, insbesondere wobei der zumindest eine Kontaktierhügel aus einem Goldmaterial ausgeformt ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass Kontaktierhügel, für die Draht aus reinem Gold und/oder einer Goldlegierung verwendet wird, geklebt, geklemmt, geschweißt und/oder weitere ähnliche Kontaktierungsverfahren mit der Substratschicht kontaktiert werden können, wodurch Prozessschritte in der Fertigung der Sensorikeinheit entfallen und/oder vereinfacht werden können. Ein weiterer Vorteil eines solchen Kontaktierungsverfahrens ist die hierbei die geringe Temperaturbelastung.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Substratschicht ausgebildet sein, um in einem direkten Kontakt mit einem Gewebe und/oder einer Flüssigkeit des Patienten zu stehen, insbesondere wobei die Substratschicht als ein Polyimidelement und/oder aus einem Keramikmaterial, Glas und/oder Silizium ausgeformt ist. Hierbei kann die Substratschicht selbst und/oder eine Beschichtung der Substratschicht, beispielsweise eine Diffusionssperre, eine medizinisch qualifizierte Oberfläche der Sensorikeinheit bilden. Die Substratschicht kann ferner je nach Anforderung an das Implantationssystem eine Öffnung und/oder einen Durchbruch über dem Sensor aufweisen, der einen Medienzugang realisiert. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass beispielsweise bei Drucksensoren somit ein besseres Herzdrucksignal realisiert werden kann. Alternativ kann aber auch auf die Öffnung und/oder den Durchbruch verzichtet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Vertiefung mit einem Silikongel und/oder Silikonöl ausgefüllt sein und/oder das Halbleiterbauelement mit dem Silikongel und/oder Silikonöl zumindest teilweise umgeben sein. Das Ausfüllen der Vertiefung und/oder das Umgeben des Halbleiterbauelements mit dem Silikongel und/oder Silikonöl und/oder einem ähnlichen Material, kann hierbei vor dem Zusammenbau der Sensorikeinheit durchgeführt werden. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass das Halbleiterbauelement von möglichem Stress entkoppelt und zum anderen somit auch mechanisch innerhalb der Vertiefung verankert bzw. fixiert wird. Je nach Anforderung an das Implantationssystem kann eine solche Stressentkopplung und/oder Fixierung aber auch entfallen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das in die Vertiefung eingesetzte Halbleiterbauelement im Wesentlichen der Größe der Vertiefung entsprechen. Im Wesentlichen kann hierbei insbesondere innerhalb der Vertiefung ein Rand freibleiben, der nicht mehr als 10% der Ausdehnung des Halbleiterbauelements entspricht. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass bei einer passgenauen Größenübereinstimmung der Vertiefung und des Halbleiterbauelements das Halbleiterbauelement keiner mechanischen Verankerung bedarf.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Substratschicht eine Dicke im Bereich zwischen 40 µm und 60 µm aufweisen und/oder der zumindest eine Kontaktierhügel eine Dicke im Bereich zwischen 90 µm und 110 µm aufweisen. Beim Herstellen einer Sensorikeinheit ist unbedingt die bauliche Höhe zu beachten. Hierbei tragen Bonddrähte üblicherweise zur Höhe der Sensorikeinheit zwischen 150 µm und 250 µm auf. Zusätzlich dazu sollten Bonddrähte noch mechanisch geschützt werden. Jede Variante des Schutzes vergrößert die bauliche Höhe der Sensorikeinheit allerdings weiter. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass beim hier verwendeten Flip-Chip-Aufbau der Sensorikeinheit die Dicke der Substratschicht beispielsweise 50 µm und die Dicke der Kontaktierhügel beispielsweise 100 µm beträgt, womit jedoch der mechanische Schutz bereits gewährleistet ist. Ferner verändern und/oder beeinflussen einheitliche Schichtdicken in dieser Schichtdicke ein Sensorsignal, beispielsweise ein Herzdrucksensorsignal, nicht und/oder nur sehr geringfügig, womit eine aufwändige Kalibrierung des Implantationssystems entfällt.
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Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorikeinheit gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen eines Trägermaterials, eines Halbleiterbauelements, einer Substratschicht und einer Dissusionssperre; und
- Anordnen des Trägermaterials, des Halbleiterbauelements, der Substratschicht und der Diffusionssperre derart, dass die Sensorikeinheit hergestellt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Anordnens ein Auffüllen der Vertiefung mit einem Silikongel und/oder einem Silikonöl zur mechanischen Verankerung des Halbleiterbauelements innerhalb der Vertiefung erfolgen. Das Ausfüllen der Vertiefung und/oder das Umgeben des Halbleiterbauelements mit dem Silikongel und/oder Silikonöl und/oder einem ähnlichen Material, kann hierbei vor dem Zusammenbau der Sensorikeinheit durchgeführt werden. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass das Halbleiterbauelement von möglichem Stress entkoppelt und zum anderen somit auch mechanisch innerhalb der Vertiefung verankert bzw. fixiert wird. Je nach Anforderung an das Implantationssystem kann eine solche Stressentkopplung und/oder Fixierung aber auch entfallen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens ein Beschichten des Halbleiterbauelements und/oder der Substratschicht mit einer Diffusionssperre erfolgen. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass eine solche Beschichtung für eine qualifizierte medizinische Oberfläche sorgt, einen Schutz der elektrischen Kontakte vor eindringender Flüssigkeit und somit vor Kurzschlüssen bietet und ferner verhindert, dass Flüssigkeit in das Stütz- und/oder Trägermaterial der Sensorikeinheit eindringt, wobei es andernfalls zu einem Quellen des Materials kommen könnte. Der daraus resultierende mechanische Stress könnte zu einer Veränderung des Sensorsignals, beispielsweise eines Herzdrucksensorsignals, führen und somit die Funktionsweise des Implantationssystems erheblich beschränken. Alternativ zur Diffusionssperre kann das Halbleiterbauelement des Sensors und/oder die Substratschicht mit einer wenigen Mikrometer-dicken Schicht Parylene versehen sein. Eine solche alternative Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass Parylene-Beschichtungen beispielsweise sehr leicht sind, eine homogene Schichtdicke bilden und trotzdem äußerst robust gegen Umwelteinflüsse sind. Darüber hinaus ist das Material absolut biokompatibel, da es weder Lösungsmittel noch Weichmacher enthält. Beide Beschichtungstechniken sind hierbei reproduzierbarer als ein vollständiger Verguss der Sensorikeinheit in, beispielsweise, einem Silikonmaterial.
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Das hier vorgestellte Verfahren zum Herstellen einer Sensorikeinheit kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens zum Herstellen einer Sensorikeinheit in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Sensorikeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Sensorikeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen Detailansicht; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Sensoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Sensorikeinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Sensorikeinheit 100 weist ein Trägermaterial 110 auf, wobei in dem Trägermaterial 110 eine Vertiefung 120 ausgeformt ist. Die Vertiefung 120 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel hierbei parallel trapezförmig ausgeformt. In der Vertiefung 120 ist ein Halbleiterbauelement 130 zur Ausbildung eines Sensors angeordnet, wobei das Halbleiterbauelement 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel rechteckig ausgeformt ist. Eine rechteckige Ausformung der Vertiefung 120 und/oder des Halbleiterbauelements 130 bietet hierbei den Vorteil einer platzsparenden und kostengünstigen Herstellung dieser Bauelemente. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 120 größer als das eingesetzte Halbleiterbauelement 130 realisiert, wobei innerhalb der Vertiefung 120 ein Rand freibleibt, der gemäß einem Ausführungsbeispiel nicht mehr als 10% der Ausdehnung des Halbleiterbauelements 130 entspricht. Die Vertiefung 120 wird vor dem Zusammenbau der Sensorikeinheit 100 mit einem Silikongel und/oder einem Silikonöl und/oder einem ähnlichen Stützmaterial ausgefüllt, um das Halbleiterbauelement 130 von mechanischem Stress zu entkoppeln und/oder mechanisch zu verankern. Je nach Anforderung an das Implantationssystem kann eine solche Stressentkopplung oder mechanische Verankerung allerdings auch entfallen. Das Halbleiterbauelement 130 ist hierbei günstigerweise mit einer nachfolgend noch näher beschriebenen Diffusionssperre zumindest teilweise oder auch vollständig bedeckt oder beschichtet. Die Diffusionssperre ist beispielsweise als Schicht oder Lage aufgebracht, die eine Diffusion von Körperflüssigkeiten in die Sensorikeinheit 100 oder eine Schädigung von Teilen der Sensorikeinheit 100 verhindert. Beispielsweise kann die Diffusionssperre auch in einem Herstellungsprozess durch einen abschließenden Verfahrensschritt abgeschieden oder gebildet werden.
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Die Sensorikeinheit 100 weist ferner eine Substratschicht 140 auf, die die Vertiefung 120 zumindest teilweise überdeckt, wobei die Substratschicht 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Öffnung 150 und/oder einen Durchbruch oberhalb des Halbleiterbauelements 130 aufweist, um einen Medienzugang zu dem Sensor zu gewährleisten. Im Folgenden wird für die Öffnung 150 und den Medienzugang 150 dasselbe Bezugszeichen verwendet. Die Substratschicht 140 ist ausgeformt, um in einem direkten Kontakt mit einem Gewebe und/oder einer Flüssigkeit des Patienten zu stehen. Gleichzeitig dient die Substratschicht 140 einer elektrischen Kontaktierung der Sensoren und Mikrocontroller. Das Halbleiterbauelement 130 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel hierbei mittels zwei Kontaktierhügel 160 mit der Substratschicht 140 elektrisch und/oder mechanisch verbunden. Gemäß einer Ausführungsform weisen die zwei Kontaktierhügel 160 hierbei eine ellipsenförmige Ausformung auf. Auch kann die Diffusionssperre 210 nicht nur eine Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche des Halbleiterbauelementes 130 bedecken oder beschichten, sondern auch einen Teil der Substratschicht 140 oder die Sustratschicht 140 selbst vorständig beschichten oder bedecken.
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Alternativ zu dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel einer Sensorikeinheit 100 kann eine Sensorikeinheit 100 je nach Anforderung an das Implantationssystem auch ohne einen Medienzugang 150 realisiert werden, wobei der Aufbau einer Sensorikeinheit 100 ohne Medienzugang 150 im Grundsatz identisch zum Aufbau der hier gezeigten Sensorikeinheit 100 mit einem Medienzugang 150 ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die hier dargestellte Sensorikeinheit 100 mittels einer sogenannten Flip-Chip-Montage hergestellt. Die Flip-Chip-Montage ist ein Verfahren der Aufbau- und Verbindungstechnik zur Kontaktierung eines ungehäusten Halbleiterbauelements 130 mittels zumindest einem Kontaktierhügel 160. Bei der Flip-Chip-Montage wird ein Mikrochip (nicht dargestellt) direkt und ohne weitere Anschlussdrähte mit der aktiven Kontaktierungsseite zur Substratschicht 140 zugewandt montiert. Dies führt zu besonders geringen Abmessungen der Sensorikeinheit 100 und kurzen Leiterlängen. Bei sehr komplexen Schaltkreisen bietet diese Technologie oft die einzige sinnvolle Verbindungsmöglichkeit, weil sonst mehrere tausend Kontakte realisiert werden sollten. So kann die gesamte Fläche des Halbleiterbauelements 130 zur Kontaktierung genutzt werden, im Gegensatz zu Kontaktierungsverfahren die Bonddrähte nutzen, wobei dies nicht und/oder nur sehr begrenzt möglich ist, weil sich die Drähte kreuzen und sehr wahrscheinlich miteinander in Berührung kommen würden. Weiterhin werden bei Kontaktierungsverfahren die Bonddrähte nutzen die Verbindungen nacheinander hergestellt. Bei der Flip-Chip-Montage erfolgt die Verbindung aller elektrischen Kontakte gleichzeitig, was Zeit spart.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Sensorikeinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen Detailansicht.
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In der hier dargestellten Ansicht der Sensorikeinheit 100 liegt der Fokus insbesondere auf einer Diffusionssperre 210, mit der gemäß einem Ausführungsbeispiel das Halbleiterelement 130, der zumindest eine Kontaktierhügel 160 sowie die Substratschicht 140 zumindest teilweise oder vollständig beschichtet ist. Eine solche Beschichtung sorgt für eine medizinisch qualifizierte Oberfläche sowie einem Schutz der elektrischen Kontakte vor eindringender Flüssigkeit und/oder Kurzschlüssen. Die medizinisch qualifizierte Oberfläche ist hierbei nur bei jener Sensorikeinheit 100 vorhanden, die auch einen Medienzugang 150 aufweist.
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Bei der Diffusionssperre handelt es sich in der Praxis beispielsweise um eine Parylene C-Schicht. Diese liegt nicht als Folie auf, sondern wird beispielswise aus der Dampfphase im Vakuum direkt auf das Bauteil abgeschieden. Daher liegt diese Diffusionssperre gemäß einem Ausführungsbeispiel nicht als Bauteil in einem Schritt des Verfahrens zum Herstellen vor, sondern wird beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel als letzter Produktionsschritt aus der Dampfphase abgeschieden. Eine separate Laminierfolie oder dünne metallische Membran ist jedoch natürlich auch denkbar.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel entspricht in der hier gezeigten Detailansicht der Sensorikeinheit 100 die Größe der Vertiefung im Wesentlichen auch der Größe des Halbleiterbauelements 130, wodurch das Halbleiterbauelement 130 in das Trägermaterial 110 integriert ist.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Herstellen einer Sensorikeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren 300 auf einer Vorrichtung 310 zum Herstellen einer Sensorikeinheit ausgeführt und/oder angesteuert.
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In einem Schritt 320 werden ein Trägermaterial, ein Halbleiterbauelement, eine Substratschicht und eine Diffusionssperre bereitgestellt. In einem Schritt 330 des Verfahrens 300 werden das Trägermaterial, das Halbleiterbauelement, die Substratschicht und die Diffusionssperre derart angeordnet, um die Sensorikeinheit herzustellen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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