JP6373928B2 - 眼科デバイス上に電気的相互接続を形成する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2012年1月6日に出願された、米国特許出願第61/583,693号の利益を主張する。
本発明は、デバイスを形成するための方法及び装置に関し、前記デバイス上で、電気的配線が、取り付けられた構成要素又は構成要素の組み合わせを接続し、かつ物理的に支持するように構成されている。より詳細には、本発明は、1つ以上の電気的構成要素を組み込んだ眼科デバイスを含む、3次元基材の面上に相互接続を形成するための方法及び装置に関する。
本発明を目的とする本説明及び特許請求の範囲において、以下の定義が適用される、様々な用語が使用され得る。
本発明は、1つ以上の電気構成要素を組み込んだ眼科デバイスを含む、3次元基材面上に相互接続を形成するための方法及び装置に関する。図1を参照すると、例示的な3次元基材100が示されている。この特定の構造は、いくつかの例示的な実施形態では、眼科レンズ内に含まれ得るインサートの一部に関連する。図は、基材の左側部分を横切って切断された断面を図示することによって、画定された基材の3次元態様の多数の特性を示している。エレメント110は、インサート形状の最も外側の縁として特徴付けることができる一方、エレメント120は、形状の中心部分を示し得る。眼科デバイスのそのような形状の典型的な例示的実施形態では、中心から縁への高さの相違は、4ミリメートル迄で変動してもよく、3次元の全体的な形状を画定している。加えて、エレメント130で示すように、3次元形状において局部フィーチャが存在してもよく、このフィーチャも、この局部的に隆起されたフィーチャが示すように3次元トポロジーを有する。これらの畝又は隆起フィーチャの寸法は有意に変動してもよく、0.001〜0.5mmのフィーチャ高を含んでもよく、フィーチャにより生じる側壁の傾斜は、2〜90度で変動してもよい。これらの例示的なフィーチャの実施形態は、本発明を説明するのに有用であり得るが、関連技術分野の当業者に明かであり得るように、3次元基材及びそれらの面の特徴には、提供した図と調和する幅広い多様性が存在し得る。
以下、図3を参照すると、エレメント200に図示したタイプの、3次元的に形成された基材であるエレメント300は、金属フィルムでブランケット被覆されてもよい。蒸着、スパッタ蒸着、化学蒸着加工、及びプラズマ増強蒸着を含む、このような構造を金属フィルムで被覆するための多数の方法が存在し得る。更なる例示的な実施形態では、導電性ポリマー又は接着剤が面に適用され、又は面上に印刷され、又は面上に噴霧されて、続く加工による電気的相互接続の形成と調和する層を形成してもよい。
導電性フィルムを、配線フィーチャとして有用であり得る形状に構成する際、有用な加工技術としては、レーザーアブレーションを挙げることができる。市販の標準的な細工装置(tooling solution)では、レーザーアブレーションプロセスは、高速コンピュータ制御操作の下で高出力レーザービームを使用して基材の面に衝突させ、面の材料を融解及び気化させる。基材は一般に、部品を保持し、部品を3次元にて制御可能に移動し得る機械加工構成内に配置され得る。レーザービームの特性及びその指向性を制御するレーザーヘッドは、レーザーアブレーションビームを3次元基材の面上に集束させ得る。アブレーションプロセスに関連した多数のコンピュータ制御可能なパラメータが存在し得、前記パラメータは、配線フィーチャを決定するプロセスを行うように選択され得る。パラメータには、レーザービームの波長、出力、パルス速度及びデューティサイクルが含まれる。また、光学が制御されて、焦点深度、焦点面及びスポットサイズのような焦点特性を選択してもよい。基材の幾何学的位置と、レーザービームの様々な方向的局面とを制御するのに加えて、コンピュータ制御は、特定の位置に生じるであろうパルスの数と、基材及びレーザー制御が空間内を移動する速度とを選択し得る。レーザーアブレーションシステム、及び市販のレーザーアブレーションシステムへの適合により、3次元面上の電気的配線の形成に重要であり得る多数の制御面が可能となり得る。
本明細書に記載したプロセスにて金属線を画定した後、いくつかの例示的な実施形態では、3次元部品を絶縁フィルムで被覆して、導電性相互接続フィーチャを電気的に隔離することが有用であり得る。この場合、再度、いくつかの実施形態ではレーザーアブレーション加工が有用であり得る。覆っている絶縁フィルムのレーザーアブレーションにより、正確に位置した穿通部又はビアが絶縁フィルム内に形成され得る。図8において、前述したエレメント740の領域内の小さい配線パッド領域の拡大図であるエレメント800が示されている。相互接続を有する3次元形態の、以前形成した線、エレメント820及び空間、エレメント810上に絶縁フィルムが適用された後、レーザーアブレーションプロセスがホール又はビアを開放して、エレメント830で画定されるような配線を画定し得る。絶縁体フィルム蒸着の多数の方法と、絶縁フィルムのための多数の材料選択とが、本明細書に規定される方法及び装置と調和し得ることが、当業者には明かであり得る。
前節で手短に言及したように、遮断領域と開放領域とを形成するマスクは、3次元面上に配線を形成する方法を支える有用な装置を含む。前節においては、マスクの使用は複雑さが低く、即ち、大きい領域を遮断又は露出するものであった。しかしながら、特に、高解像度及び精密なの形成技術を用いれば、基材面上で相互接続フィーチャを直接形成するのに使用し得るマスクを形成することができる。
上記の記載は、基材面上に相互接続フィーチャを形成する特定の例示的な手段に焦点を当てている。一般性を損なわずに、相互接続フィーチャの形成と調和するとして多数の他の技術を含むことが重要であり、前記他の技術はまた、本明細書に論じた技術から利益を引き出し、又は本技術の代替的な例示的実施形態を定義し得る。論じてきた導電性及び非導電性フィーチャと調和する材料を含む、一般に液体形態にある粒子が基材の画定されたパターン内に直接噴霧されるインクジェット印刷は、重要な相互接続フィーチャ及び特性を規定し得る。同様に、霧化粒子の集束された流れが基材に対して指向されるエアゾールジェット印刷は、本明細書の技術と調和し得る。2次元印刷フィーチャが3次元基材に転写されるパッド印刷も、本明細書の技術と調和する方法を規定得る。
例示的な実施形態の代替的セットを、図15、エレメント1500を参照して記載し得る。これらの代替的な例示的実施形態では、ベース材料が平面状の形状に尚保たれる一方、加工後に3次元面上の相互接続となる導電性フィーチャのセットが形成される。工程1501に進むと、ベース基材が形成され、前記ベース基材は、いくつかの例示的な実施形態では、眼科レンズ又はレンズインサートの一部を形成することと調和し得る。ベース基材と調和するであろう非常に多数の材料が存在し得るが、材料は、前述したように、PETGを含み得る。ベース基材が導電性材料から形成されている場合、ベース基材はその面を絶縁体材料で被覆されて、その面上に相互接続を形成することと調和する状態のままである必要があるであろう。
図16に進むと、エレメント1600、即ちマスキング技術の使用による、3次元基材上に相互接続フィーチャを形成する代替的方法が示されている。工程902にて2次元マスクの形成に関連して上述したものと類似する様式で、別個の形成プロセスの工程1601では、平坦基材がマスクテンプレート1610へと形成されてもよい。フォトレジストリソグラフィと、その後の化学エッチング、フォトレジストリソグラフィと、その後の機械的アブレーション、フォトレジストリソグラフィと、その後の反応性イオンエッチング、及び作像フィーチャが除去される層形成のための同様の既知のプロセスを含む、工程1601のマスク産物の形成に使用し得る当技術分野で既知の多数の技術が存在する。更にレーザーアブレーションプロセスの使用は、再度、マスクの形成をもたらし得る。レーザーアブレーションが基材内のエレメント1611等のフィーチャ内の材料を排除するのに使用される場合、フィーチャの形状及び位置において良好な精密レベルを有するマスクが結果として形成され得る。金属又はプラスチックの薄フィルムを含む、1610として図示したタイプのマスクテンプレートの形成と調和し得る多数の材料が存在し得る。例示において、エレメント1610は、有意な局所歪み又は屈曲を有さずに折り曲げることが可能なMylarの薄層から形成されてもよい。
(1) 3次元面上に電気的相互接続を形成するための方法であって、
第1の絶縁材料から3次元基材ベースを形成する工程と、
前記3次元基材ベースの面の少なくとも一部分上に導電性フィルムを蒸着する工程と、
周囲の導電性フィルム材料をレーザーアブレーションすることにより、前記導電性フィルムから電気的相互接続線を形成する工程と、を含む、方法。
(2) 前記形成された電気的相互接続線上に、第2の絶縁材料を蒸着する工程を更に含む、実施態様1に記載の方法。
(3) レーザーアブレーションにより前記第2の絶縁材料内に電気的接続ビア(electrical contact vias)を開放する工程を更に含む、実施態様2に記載の方法。
(4) 前記電気的相互接続を有する3次元基材を眼科デバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様1に記載の方法。
(5) 前記電気的相互接続を有する3次元基材を眼科レンズ用のインサートデバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様1に記載の方法。
(6) 3次元面上に電気的相互接続を形成するための方法であって、
第1の絶縁材料から3次元基材を形成する工程と、
第2の材料から3次元マスクを形成する工程であって、前記3次元マスクは前記3次元基材上に密接に適合してもよい、工程と、
レーザーアブレーションにより、前記3次元マスクの領域を通して穿孔を形成する工程と、
前記3次元マスクを前記3次元基材上に配置する工程と、
前記組み合わせた3次元マスク及び3次元基材上に、導電性フィルムを蒸着する工程と、を含む、方法。
(7) 前記第1の絶縁材料が、前記第2の材料と同一である、実施態様6に記載の方法。
(8) 前記蒸着された導電性フィルムを有する3次元基材を、眼科デバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様6に記載の方法。
(9) 前記蒸着された導電性フィルムを有する3次元基材を、眼科レンズ用のインサートデバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様6に記載の方法。
(10) 3次元面上に電気的相互接続を形成するための方法であって、
本質的に平面状の第1の基材を第1の絶縁材料から形成する工程と、
第1の導電性材料を前記第1の絶縁材料上に蒸着する工程と、
第1の導電性材料の領域を除去することにより、電気的相互接続フィーチャを形成する工程と、
前記第1の絶縁材料で作った、上に重なる層を、前記電気的相互接続フィーチャ上に配置する工程と、
前記第1の平面状基材、電気的相互接続フィーチャ、及び第1の絶縁材料で作った、上に重なる層を、第2の平面状基材へと形成する工程と、
前記第2の平面状基材を、組み込まれた電気的相互接続を有する第1の3次元基材へと形成する工程と、を含む、方法。
(12) 前記組み込まれた電気的相互接続を有する3次元基材を、眼科デバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様11に記載の方法。
(13) 前記組み込まれた電気的相互接続を有する3次元基材を、眼科レンズ用のインサートデバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様11に記載の方法。
(14) 電気的相互接続フィーチャを形成する前記方法が、レーザーアブレーションを含む、実施態様10に記載の方法。
(15) 電気的相互接続フィーチャを形成する前記方法が、光学リソグラフィーを含む、実施態様10に記載の方法。
(16) 3次元面上に電気的相互接続を形成するための方法であって、
本質的に平面状の第1の基材を第1の絶縁材料から形成する工程と、
第1の絶縁材料の領域を除去することにより、前記第1の基材内にマスキング穿通部を形成する工程と、
前記第1の平面状基材からテンプレートを切り取ることにより、マスクテンプレートを形成する工程と、
前記マスクテンプレートを適合させて、3次元マスクを作製する工程と、
前記3次元マスクを3次元基材上に配置する工程と、
前記組み合わせた3次元マスク及び3次元基材上に、導電性フィルムを蒸着する工程と、を含む、方法。
(17) 第1の絶縁性フィルムを、前記3次元基材の前記蒸着された導電性フィルム上に蒸着する工程と、
レーザー微細加工により、前記第1の絶縁性フィルム内に電気的接続ビアを開放する工程と、を更に含む、実施態様16に記載の方法。
(18) 前記組み込まれた電気的相互接続を有する3次元基材を、眼科デバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様16に記載の方法。
(19) 前記組み込まれた電気的相互接続を有する3次元基材を、眼科レンズ用のインサートデバイス内に組み込む工程を更に含む、実施態様16に記載の方法。
Claims (12)
- 3次元面上に電気的相互接続を形成するための方法であって、
平面状の第1の基材を第1の絶縁材料から形成する工程と、
第1の絶縁材料の領域を除去することにより、前記第1の基材内にマスキング穿通部を形成する工程と、
前記第1の平面状基材からマスクテンプレートを切り取ることにより、前記マスクテンプレートを形成する工程と、
前記マスクテンプレートを適合させて、切頭ドーム状の構造を有する3次元マスクを作製する工程と、
前記3次元マスクを3次元基材上に配置する工程と、
前記組み合わせた3次元マスク及び3次元基材上に、導電性フィルムを蒸着する工程と、を含む、方法。 - 第1の絶縁性フィルムを、前記3次元基材の前記蒸着された導電性フィルム上に蒸着する工程と、
レーザー微細加工により、前記第1の絶縁性フィルム内に電気的接続ビアを開ける工程と、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 組み込まれた電気的相互接続を有する前記3次元基材を、眼科デバイス内に組み込む工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 組み込まれた電気的相互接続を有する前記3次元基材を、眼科レンズ用のインサートデバイス内に組み込む工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記3次元基材は、ドーム状の構造を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記3次元マスクは、前記3次元基材と密接に適合する形状に形成される、請求項5に記載の方法。
- 前記マスクテンプレートは、第1の自由端から第2の自由端まで環状に延びる細長い形状を有し、前記第1の端部と前記第2の端部とが離間する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記3次元マスクを作製する工程が、前記第1の自由端と前記第2の自由端とを連結することを含む、請求項7に記載の方法。
- 3次元面上に電気的相互接続を形成するための方法であって、
第1の絶縁材料から3次元基材を形成する工程と、
第2の材料からドーム状の構造を有する3次元マスクを形成する工程であって、前記3次元マスクは前記3次元基材上に密接に適合する形状である、工程と、
レーザーアブレーションにより、前記3次元マスクの領域を通して穿孔を形成する工程と、
前記3次元マスクを前記3次元基材上に配置する工程と、
前記組み合わせた3次元マスク及び3次元基材上に、導電性フィルムを蒸着する工程と、を含む、方法。 - 前記第1の絶縁材料が、前記第2の材料と同一である、請求項9に記載の方法。
- 蒸着された導電性フィルムを有する前記3次元基材を、眼科デバイス内に組み込む工程を更に含む、請求項9に記載の方法。
- 蒸着された導電性フィルムを有する前記3次元基材を、眼科レンズ用のインサートデバイス内に組み込む工程を更に含む、請求項9に記載の方法。
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