JP2013122591A5 - - Google Patents

Description

本発明による機械的及び電気的変更は、モールド成形プラスチック、光学的な球状基材に対する半導体ダイの取り付けを提供し、１つ又は２つ以上のダイ、構成要素、及び、有用な眼科機能を実行し得る電気制御／可変光学レンズ又は構成要素の間に電気的接続を有する。この変更は、現在のコンタクトレンズ製造に適合可能であり、また低費用かつ大量の生産を意図している。変更は、コンタクトレンズが使用される環境用に設計されている。

図２は、いずれの電子構成要素も取り付けられていない、機械的及び電気的相互接続用に製造及び金属化されている第１の例示的な基材２００を示す。基本的に、図２は、図１のコンタクトレンズ１００の光学部１０２及び基材１０４部分をより詳細に示し、また電子機器を有さずに導電性トレース１１２を強調して示し、また導電性トレース２０２として描き直して示す。隔離部２０４、２０６及び２０８は、基材２００上に形成された構造であり、関連技術にて既知のように、光学プラスチック上のモールド成形及び／又は機械加工技術を用いて実現され得る。隔離部２０６及び２０８は、金属化されており、対応するボンドパッド、はんだボール、又はダイ上の他の相互接続構造（図示せず）に電気的に接続されるであろう。隔離部２０４は金属化されておらず、単に、隔離部２０６及び２０８と共に、ダイ用の３点平面接触を形成する機械的支持物としての役割を果たし得る。電気的接続と、ダイ用の平面状の機械的支持物とを可能にすることに加えて、隔離部は、ダイと基材との間の隙間を可能にし、その隙間は、ダイ接着及び相互接続の信頼性を改善する、関連技術にて既知の技術であるアンダーフィリングに有用である。金属化レンズ基材２００は、電子構成要素と機能性レンズとの間のトレース及び接続も含み得る。例えば、導電性トレース２１０は、導電性トレース２０２に沿って接続された電子構成要素（図示せず）から、レンズアセンブリ内の電極環２１２まで接続し得る。これらの導電性トレース１１２、及びこれら導電性トレース１１２の製作方法の詳細な記載は、後により詳細に提供される。コンタクトレンズ１００を形成しているプラスチック／ポリマーは、このタイプの用途に通常使用される任意の好適な生体適合性材料を含み得ることに留意することが重要である。

代替的な例示的な実施形態では、隔離部の代わりに隆起区分又はリブが使用されている。図３は、いずれの電子構成要素も取り付けられていない、機械的及び電気的相互接続用に製造及び金属化されている例示的な光学基材３００を示す。図示するように、隆起リブ３０２及び３０４が光学基材３００内にモールド成形又は機械加工されている。図２に示した隔離部と同様、隆起リブ３０２及び３０４は、金属化され又は金属化されていなくてもよい。例示的な実施形態では、隆起リブ３０２及び３０４は、金属化されている。これらのリブ３０２及び３０４は、半導体ダイ（図示せず）、又は基材３０２に取り付けられる任意の他の構成要素のための平面状の接触部を形成する。電気的接続と、ダイ用の平面状の機械的支持物とを可能にすることに加えて、隔離部は、ダイと基材との間の隙間を可能にし、その隙間は、ダイ接着及び相互接続の信頼性を改善する、関連技術にて既知の技術であるアンダーフィリングに有用である。

図４は、球状光学と平面状のダイとの間の平面状の境界面を形成するための、更なる別の代替的な例示的な実施形態を示す。アセンブリ４００は、コンタクトレンズの製造に一般に使用されている高分子生体適合性材料を含む、完全なコンタクトレンズ４０８である。レンズ光学４０２及び電子基材４０４は、ポリマー／プラスチック内に平面状のレリーフ４０６が機械加工又はモールド成形されて、平面状のダイ４１０の装着及び接続に好適な表面が形成されていることを除いて、図１〜３に示したものと類似している。この技術は、本明細書に説明した技術と組み合わされて、例えば隔離部を使用して、アンダーフィリングを可能にしてもよい。

典型的な電気的相互接続は小さく、多数であるため、高密度、例えば１平方ミリメートル当たり数十である。高周波信号、例えばデジタルバスの場合、フリップチップ用の典型的な相互接続も意図される。低周波におけるいくつかの電子コンタクトレンズ用途には、およそ１平方ミリメートル内に数個の（おそら４つのみの）相互接続を必要とする。密度及び信号周波数ではなく、生産量、信頼性、及び材料のために相互接続を最適化することが好ましい。光学プラスチックモールド成形、例えば平面状の表面の追加、相互接続スタッド又はリブの追加に関する仕様と、ダイ取り付け、例えば銅柱の追加、及び間隙を架橋する液体硬化性導電性エポキシの使用に関する仕様との間にトレードオフを形成することが好ましい。典型的なダイは、オンチップ回路構成を用いて設計されて、静電放電（ＥＳＤ）の有害効果を緩和する。回路の寸法、及びしたがってダイ寸法は、典型的にはＥＳＤに対する電磁波耐性の増大に伴って増大する。これらの回路はまた、電子システムの電流消費に悪影響を及ぼし得る。本発明は、これらの回路の寸法、漏洩電流、ダイ取り付けプロセス、及び電子コンタクトレンズと接触するＥＳＤ−保護アンダーフィル及び外側被覆を最適化することを模索している。

ダイ取り付けにも、多数の方法が使用され得る。低温はんだ、例えば、Ｂｉ_４４．７Ｐｂ_２２．６Ｉｎ_１９．１Ｃｄ_５．３Ｓｎ_８．３、又はＢｉ_４９Ｐｂ_１８Ｓｎ_１２Ｉｎ_２１を使用することができる。スポットはんだ付けも使用し得る。光学基材全体を加熱に暴露し得るリフローに代わって、はんだ接合部のみを加熱するレーザーを使用してもよい。液体硬化性導電性エポキシは、取り付けのための別の代替的な手段である。導電性エポキシは、ダイ取り付けに広く使用されている。５０μｍの間隔（マイクロコントローラ上の固有のボンドパッド間隔）を有する直径７５μｍのパッドを使用する際、生産量及び信頼性に関する問題が経験されている。小さいパッドは、少量のエポキシを保持し、このことは脆弱な接続を形成する。密な間隔は、可能にはパッド間に、短絡を形成する。これを克服するために、より大きいパッド（直径１５０〜２５０μｍ）を使用してこれらの問題を回避し、そのパッドは、より大きいピッチ（同様に１５０μｍよりも大きい）を有する。光パターン形成可能な導電性ポリマーも使用し得る。光パターン形成可能な導電性ポリマーを使用して、プラスチックをコーティングしてもよい。選択的領域をマスクし、適合する紫外線波長を使用してエッチングして、トレースを形成してもよい。異方性導電性フィルムは、別の例示的な代替的な手段を提供する。異方性導電性フィルムは、誘電体テープ又は蒸着フィルム中に浮遊された導電性粒子を使用する。圧力及び熱の下で相互接続が形成される。典型的な導電性フィルムは、ほぼ摂氏２００度の温度と、１００ＭＰａの圧力とを必要とする場合があり、これは問題があり得る。超音波／熱音波方法を使用して相互接続を形成してもよい。超音波エネルギー、温度及び圧力を用いて、直接金属／金属相互接続を形成することができる。金スタッドバンプは、更なる別の代替的な手段を提供する。金スタッドバンプは、導電性エポキシ取り付けに一般的である。金スタッドバンプは、費用及び直径を原因として、目下の用途には問題があり得る。金スタッドバンプは、典型的には直径２５μｍ（１ｍｉｌ、コイニング前）であるが、パッドは１５０〜２５０μｍであり得る。相互接続パッド上に多数のスタッドバンプを使用し得る。銅柱も使用し得る。おそらくニッケル−金めっきした銅柱を、ダイを光学から隔離させるのに使用し得る。柱は、低融点はんだ末端部を有して、プラスチック上のパッドに対する接続を形成し得る。このことはダイ及び光学が短い時間中、熱いことを可能にし得るため、光学の損害の機会を実質的に低減する。光学上の隔離部は、別の代替物を提供する。プラスチック隔離部は、スタッド、リブ又は平面として、光学中にモールド成形されてもよい。次に、隔離部を含む導電性トレースが追加され得る。そのようなモールド成形プラスチック内の隔離部は、モールド成形の複雑さを追加する。隔離部は、ダイ上の所定のフィーチャに対して押し込まれて、エポキシ又ははんだを必要としない相互接続を形成するよう設計されてもよい。モールド成形プラスチック部分はまた、ダイを定位置に留めることができる可撓性フィーチャを有してもよく、ここで可撓性フィーチャは、ダイをそのボンドパッドに対して下方に負荷する。集束イオンビーム（ＦＩＢ）法を使用してもよい。集束イオンビーム法は、導電体及び絶縁体イオンを注入することにより、金属又は絶縁体又は絶縁された金属トレースをゆっくりと構築する。集束イオンビーム法は、小領域内において任意の望ましくない金属又は絶縁体をエッチングするのに使用され得る。ダイスタッキングと、続く光学への取り付けは、別の代替的な手段を提供する。より高い密度を実現するために、伝統的なダイスタッキング技術、例えば高密度、高速、はんだボール及びスルーシリコンバイアを使用してプロセッサにメモリを取り付け、次にそのモジュールを、新規な低温手法を使用して、光学基材に取り付けてもよい。専門の固定を用いてもよい。特別の固定具を形成して、この工業にて利用可能なダイ取り付けワークステーション又は生産ライン内で球状基材を保持してもよい。再分配層技術を使用してもよい。再分配層技術は、典型的には直径７５μｍかつ密な間隔の固有のダイボンドパッドの上部上に層を追加して、より遠方に離間した、例えば１５０〜２５０μｍのより大きいボンドパッドを得る。ノード間に接続を形成して、パッドの総数を低減することもできる。

全製造プロセスは、単に以下を含んでもよい。光学プラスチック基材／前方光学をモールド成形し、後部光学を別個にモールド成形し、基材を金属化し、ダイを取り付け、ダイをアンダーフィルし／外側被覆し、電池を蒸着し、パリレンをコーティングし、液体レンズを組み立てて黒色光学を取り付け、追加の絶縁／密封／コーティングを適用し、シリコーン封入し、ハイドロゲルモールド成形又は自由形成／レンズを水和させ、レンズを滅菌し、溶液中に包装し、保管し、活性化及び使用し、最終的に廃棄する。