KR101903052B1 - 밀봉성이 향상된 생체 이식형 기기 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는, 기판부, 기판부의 일면에 형성된 도선부, 기판부의 도선부가 형성된 일면에 접착되어 도선부를 보호하고 도선부의 적어도 일단을 노출시켜 패드부를 형성하는 폴리머로 이루어진 커버부를 포함하는 하나 이상의 미세 도선 어레이와, 단자부를 통해 패드부와 전기적으로 연결된 기능부, 기능부 및 패드부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 기판부 및 커버부의 상기 패드부에 인접한 부분까지 연장하여 접착된 폴리머로 이루어진 밀봉부를 포함하며 대응하는 미세 도선 어레이의 일단에 연결된 하나 이상의 패키지를 포함하고, 밀봉부는 최초 상태가 액체 상태인 폴리머가 굳어서 형성되며, 하나 이상의 미세 도선 어레이는 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층과 하부 접착력 향상층을 최상층과 최하층으로 각각 구비하는 생체 이식형 기기와 그 제조 방법을 제공한다.

Description

밀봉성이 향상된 생체 이식형 기기 및 그 제조 방법{BODY IMPLANTABLE DEVICE WITH IMPROVED SEALING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 개시는 생체 이식형 기기에 관한 것으로, 특히 폴리머를 이용한 생체 이식형 기기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

생화학적인 반응 및 생체 신호를 전기적인 신호로 변환하여 수집하거나 생체 자극을 위한 전기 신호를 신경 조직에 인가하기 위해 생체에 부착되거나 이식되는 구조물을 통칭하여 생체 이식형 기기라고 하며, 미세 전극 어레이와 패키지로 구성된 생체 이식형 기기를 미세 전극 어레이 패키지라 부르기도 한다.

생체 이식형 자극기, 생체 이식형 감지기, 심장박동 조절기, 신경 보철, 신경 조절장치와 같은 생체 이식형 기기는 기기의 적어도 일부가 생체 내에 이식 즉 삽입되어 동작하는 특성상 기기의 밀봉 상태가 매우 중요하다. 기기의 밀봉 상태가 좋지 않을 경우, 체액이 기기 내부에 존재하는 전자회로로 누설될 수 있고, 이로 인한 기기의 고장, 오작동, 수명 단축 등 여러 가지 문제가 발생될 수 있기 때문이다.

대한민국등록특허 제10-1088806호(대응미국특허 US 8,886,277 B2)는 패키지와 미세 전극을 피드-쓰루(feed-through)를 이용하여 연결하는 종래기술을 설명하면서 그와 같은 종래기술에 의한 생체 이식형 기기는 이종 결합으로 인해 밀봉성이 떨어지는 문제점이 있음을 지적하고 있다.

또한, 이종 결합으로 인해 밀봉성이 떨어지는 문제점의 해결을 위해 액정폴리머를 이용하여 패키지와 미세 전극을 형성하는 종래기술도 있으나 그와 같은 종래기술에도 문제점이 있다는 점을 지적하면서, 이에 비해 더욱 안정적이고 공정 기간을 단축한 액정폴리머를 이용한 미세 전극 어레이 패키지와 그 제조 방법을 개시하고 있다.

그러나, 폴리머를 이용한 생체 이식형 기기의 내구성과 안정성을 높이고 밀봉성 및 제조 공정의 편의성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 요구는 여전하다.

상기한 필요성에 응하여, 본 개시는 내구성과 안정성이 높고 밀봉성 및 제조 공정의 편의성이 우수한 생체 이식형 기기 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 개시의 생체 이식형 기기는 기판부, 기판부의 일면에 형성된 도선부, 기판부의 도선부가 형성된 일면에 접착되어 도선부를 보호하고 도선부의 적어도 일단을 노출시켜 패드부를 형성하는 폴리머로 이루어진 커버부를 포함하는 하나 이상의 미세 도선 어레이와, 단자부를 통해 패드부와 전기적으로 연결된 기능부, 기능부 및 패드부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 기판부 및 커버부의 패드부에 인접한 부분까지 연장하여 접착된 폴리머로 이루어진 밀봉부를 포함하며 대응하는 미세 도선 어레이의 일단에 연결된 하나 이상의 패키지를 포함하며, 밀봉부는 최초 상태가 액체 상태인 폴리머가 굳어서 형성된 것이고, 하나 이상이 미세 도선 어레이는 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는 점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층과 하부 접착력 향상층을 최상층과 최하층으로 각각 구비한다.

본 개시의 생체 이식형 기기의 제조 방법은 (a) 기판부와 커버부 사이에 도선부가 배치되고, 도선부의 일부가 커버부 외부로 노출된 패드부가 적어도 일단에 형성된 하나 이상의 미세 도선 어레이를 마련하는 단계, (b) 미세 도선 어레이의 패드부에 기능부의 단자부를 전기적으로 연결하는 방식으로 하나 이상의 미세 도선 어레이와 하나 이상의 기능부를 전기적으로 연결하는 단계, 및 (c) 전기적으로 연결된 하나 이상의 미세 도선 어레이와 하나 이상의 기능부를 몰드 내에 배치하고, 몰드 내로 액체 상태의 폴리머를 주입한 후 냉각시켜 기능부 및 패드부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 기판부 및 커버부의 패드부에 인접한 부분까지 연장하여 접착되는 밀봉부를 형성하는 단계를 포함하며, (a) 단계는 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는 점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층과 하부 접착력 향상층을 최상층과 최하층으로 각각 마련함을 포함한다.

본 개시의 생체 이식형 기기는 내구성과 안정성이 높고 밀봉성이 향상되며 제조 공정의 편의성이 우수하다.

도 1a는 본 개시의 제 1 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 길이방향 단면도이다.
도 1b는 본 개시의 제 2 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 길이방향 단면도이다.
도 2는 본 개시의 제 1 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 평면도이다.
도 3은 복수의 패키지 또는 미세 도선 어레이를 갖는 본 개시에 따른 생체 이식형 기기의 평면도이다.
도 4, 5, 6은 본 개시의 제 1 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 제조 방법의 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 제 3 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 제조 방법에서 기능부를 구성하는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 제 2 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 제조 방법에서 미세 도선 어레이를 구성하는 과정을 도시한 도면이다.

본 개시에 따른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

각 도면의 구성요소들에 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 개시에서 '일단', '타단', '단부', '선단' 등과 같은 용어는 반드시 가장 끝부분을 의미하는 것은 아니며 가운데에 가깝다기 보다는 끝에 가까운 부분을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1a는 본 개시의 제 1 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 길이방향 단면도이고, 도 2는 본 개시의 제 1 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 평면도이다.

도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시의 생체 이식형 기기(100)는 미세 도선 어레이(110)와 패키지(120)를 포함한다. 미세 도선 어레이(110)는 기판부(112)와 기판부(112)의 일면에 형성된 도선부(114)와 도선부(114)를 덮어서 보호하는 폴리머로 이루어진 커버부(116)를 포함하며, 생체 이식형 기기(100)의 작동시 신호, 전류, 전력 등이 미세 도선 어레이(110)의 도선부(114)를 통해 전송되게 된다. 기판부(112)는 폴리머로 이루어질 수 있으나 세라믹 등으로도 구성이 가능하여 폴리머에 한정되지 않는다.

커버부(116)는 도선부(114)를 덮어서 보호하되 도선부(114)의 적어도 일단이 커버부(116)로부터 노출되어 패드부(115)가 되도록 한다. 도 1a 및 도 2에는 도선부(114)의 일단이 노출되어 패드부(115)가 된 것을 도시하고 있다. 본 실시예에서는 커버부(116)의 패드부가(115)가 형성된 일단의 타단에 전극 홀(117)이 형성되어 전극부(113)가 노출되도록 한다. 전극부(113)는 생체 이식형 기기(100)가 생체 신호를 수집하는 경우에는 수집되는 생체 신호의 입구가 되고 생체 이식형 기기(100)가 생체 자극 신호를 생체에 발신하는 경우에는 생체 자극 신호의 출구가 된다. 전극부(113)가 형성된 미세 도선 어레이(110)는 미세 전극 어레이로 칭할 수도 있다.

이러한 미세 도선 어레이(110)는 패키지(120)와 결합되어 있다. 패키지(120)는 기능부(122)와 밀봉부(124)를 포함한다. 기능부(122)는 신호 처리, 통신 등 생체 이식형 기기(100)의 정상 작동을 위해 필요한 각종 기능을 행하는 것이며 하나 이상의 기능 모듈로 구성됨이 일반적이다. 기능부(122)에는 미세 도선 어레이(110)의 패드부(115)와 전기적으로 연결되는 단자부(123)가 구비되어 있어 단자부(123)를 통해 패드부(115)로 또는 그 반대로 신호, 전류, 전력 등이 흐를 수 있다.

기능부(122)와 패드부(115)는 폴리머로 이루어진 밀봉부(124)에 의해 외부 환경으로부터 보호되는데, 밀봉부(124)는 기능부(122) 및 패드부(115)에 공간없이 접하여 이들을 보호한다. 또한 밀봉부(124)는 기판부(112) 및 커버부(116)의 일부까지 연장하여 접착된다. 즉, 기판부(112) 및 커버부(116)의 패드부(115)에 인접한 부분까지 연장하여 접착된다.

상기 밀봉부(124)는 최초 상태가 액체 상태인 폴리머가 굳어서 형성된 것이다. 여기서 최초 상태란 폴리머가 밀봉부(124)가 점유하는 공간을 최초로 점유한 때의 상태를 의미한다. 즉, 폴리머는 처음부터, 예를 들어 분말 상태나 필름 상태가 아니라, 액체 상태로 밀봉부(124)가 점유하는 공간 전체를 점유하였다가 굳어서 밀봉부(124)를 형성한 것이라는 의미이다. 최초 상태가 분말 상태나 필름 상태인 경우에는 밀봉부(124) 형성을 위해서는 분말이나 필름에 장시간, 예를 들어 30분 이상, 고온과 고압을 가해야 한다. 이는 결국, 기능부(122)에 더 오랜 시간 동안 고압과 고온을 가하는 결과가 되고, 그에 따라 기능부(122)를 구성하는 전자 부품의 고장을 야기하게 된다. 그러나, 최초 상태가 액체 상태 인 폴리머가 굳어서 형성된 밀봉부(124)로 구성하는 경우에는, 예를 들어 도 4 내지 도 7에 도시된 방법을 사용하는 경우, 밀봉부(124) 구성을 위해 3 내지 5초 정도만 고압과 고온을 가하면 족하다. 이에 따라, 기능부(122)를 구성하는 전자 부품의 고장을 야기하는 문제가 발생하지 않는다.

미세 도선 어레이(110)는 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층과 하부 접착력 향상층을 최상층과 최하층으로 각각 구비한다. 상부 및 하부 접착력 향상층을 미세 도선 어레이(110)가 구비하도록 함으로써 밀봉부(124)와 미세 도선 어레이(110) 간의 접착력이 강화되고 밀봉성이 더욱 향상된다.

기판부(112)의 표면이 밀봉부(124)를 이루는 폴리머와는 상이한 이종 물질인 경우 또는 동종의 폴리머이지만 밀봉부(124)를 이루는 폴리머와 같은 정도로 고온의 녹는점을 갖는 폴리머인 경우에는, 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 접착력 향상층을 미세 도선 어레이(110)의 최상층과 최하층으로 제공함에 의해서 액체 상태로 주입되어 굳어서 밀봉부(124)를 구성하는 폴리머와 미세 도선 어레이(110)와의 접착력 및 밀봉성이 한층 강화될 수 있다.

도 1a의 제 1 실시예에서는 상부 접착력 향상층은 곧 커버부(116)이다. 필요에 따라 커버부(116)와 별도의 상부 접착력 향상층을 부가할 수 있음은 물론이나, 커버부(116) 자체를 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 선택함에 의해 커버부(116)가 상부 접착력 향상층으로 기능하도록 할 수 있고 이는 미세 도선 어레이(110)의 두께를 감소시킬 수 있다는 점에서 유리하다.

하부 접착력 향상층(111a)은 기판부(112)의 하면에 부가되어 미세 도선 어레이(110)의 최하층을 구성한다.

도 1b는 본 개시의 제 2 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 길이방향 단면도이다.

도 1a에 도시된 제 1 실시예는 기판부(112)와 도선부(114)가 각각 하나씩 있는 미세 도선 어레이(110)를 구비하는 경우를 도시한 것임에 반해, 도 1b에 도시된 제 2 실시예는 복수의 기판부(112a,112b)와 그에 대응하는 복수의 도선부(114a,114b)가 적층된 미세 도선 어레이(110a)를 구비하는 경우를 도시한 것이다. 두 개의 기판부(112a,112b) 및 도선부(114a,114b)를 구비하는 경우를 예로 들었으나 이와 유사한 방식으로 더 많은 수의 기판부 및 도선부를 구비하도록 하는 것이 가능함은 물론이다.

도시된 실시예에서는 두 개의 기판부(112a,112b)가 길이를 달리하고 있고 그에 대응하는 도선부(114a,114b)도 길이를 달리하고 있는 결과 미세 도선 어레이(110a)의 길이방향에 따른 두께가 상이하다. 도시한 바와 같이 미세 도선 어레이(110a)의 선단은 얇고 밀봉부(124) 쪽으로 가면서 두껍게 구성하면 미세 도선 어레이(110a)가, 예를 들어, 신경전극으로 적용되는 경우에 강성을 조절하고 유연성을 향상시킬 수 있어 유리하다.

하부의 도선부(114a)와 상부의 기판부(112b) 사이에는 기판부(112b) 보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 구성된 접착층(111b)이 개재된다.

미세 도선 어레이(110a)와 밀봉부(124)와의 접착력을 향상하고 밀봉성을 강화하기 위하여 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층(116)과 하부 접착력 향상층(111a)을 미세 도선 어레이(110a)의 최상층과 최하층으로 각각 마련한다.

도 1b의 제 2 실시예에서는 상부 접착력 향상층은 곧 커버부(116)이다. 필요에 따라 커버부(116)와 별도의 상부 접착력 향상층을 부가할 수 있음은 물론이나, 커버부(116) 자체를 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 선택함에 의해 커버부(116)가 상부 접착력 향상층으로 기능하도록 할 수 있고 이는 미세 도선 어레이(110a)의 두께를 감소시킬 수 있다는 점에서 유리하다.

하부 접착력 향상층(111a)은 하부의 기판부(112a)의 하면에 부가되어 미세 도선 어레이(110a)의 최하층을 구성한다.

도 3은 복수의 패키지 또는 미세 도선 어레이를 갖는 생체 이식형 기기의 평면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 생체 이식형 기기(200)는 둘 이상의 미세 도선 어레이(210, 220, 230)와 둘 이상의 패키지(240, 250)로 구성될 수 있다. 미세 도선 어레이(210, 220, 230) 각각의 구성은 앞에서 설명한 미세 도선 어레이(110)와 동일하며, 패키지(240, 250) 각각의 구성 역시 앞에서 설명한 패키지(120)의 구성과 동일하다. 제 1 미세 도선 어레이(210)는 일단이 제 1 패키지(240)에 연결되므로 일단에 패드부(211)가 형성된다. 제 2 미세 도선 어레이(220)는 일단이 제 1 패키지(240)에 타단이 제 2 패키지(250)에 연결되므로 양단에 패드부(221, 222)가 형성된다. 제 3 미세 도선 어레이(230)는 일단이 제 2 패키지(250)에 연결되므로 일단에 패드부(231)에 형성되며, 타단이 패키지에 연결되지는 않지만 코일(260)과 연결되므로 이를 위해 타단에도 패드부(미도시)가 형성될 수 있다. 코일(260)은 기능부의 일종이라고 볼 수 있으나 밀봉부를 적용하여 패키지로 형성하지 않았다. 주로 생체의 외부에 존재하는 기능부인 경우에 그렇게 할 수 있으나 생체의 외부에 존재하는 기능부에 국한되는 것은 아니다.

도 4, 5, 6은 본 개시의 제 1 실시예에 따른 생체 이식형 기기, 즉 도 1a에 도시된 생체 이식형 기기를 제조하는 방법의 과정을 순차적으로 도시한 도면으로, 왼쪽에는 단면도 우측에는 평면도가 도시되어 있다. 도 5는 도 4에 후속되는 과정을, 도 6은 도 5에 후속되는 과정을 보인 것이다. 이하 도면에 도시된 순서대로 과정을 설명한다.

도 4a에 보인 바와 같이, 하부 접착력 향상층(111a)을 최하층으로 하고 그 위에 기판부(112)를 부착하고 그 일면에 도선부(114)를 형성하는 단계를 진행한다. 기판부(112)의 일면에 도선부(114)를 형성하는 것은 반도체 공정을 비롯한 각종 공지된 미세 회로 패터닝(microcircuit patterning) 방법을 적용하여 이루어질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 특정한 것으로 한정하지 않는다. 하부 접착력 향상층(111a)은 후술하는 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진다. 하부 접착력 향상층(111a)에 기판부(112)를 부착하는 단계는 열압착을 비롯한 각종 공지된 방법에 의해 행해질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 특정한 것으로 한정하지 않는다.

도 4b에 보인 바와 같이, 도선부(114)가 형성된 기판부(112)의 일면에 폴리머로 이루어진 커버부(116)를 부착하는 단계를 진행한다. 커버부(116)를 부착하는 단계는 열압착을 비롯한 각종 공지된 방법에 의해 행해질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 특정한 것으로 한정하지 않는다. 상기 커버부(116)는 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어져 상부 접착력 향상층으로 기능한다.

도 4c에 보인 바와 같이, 커버부(116)의 일단을 가공하여 도선부(114)의 일부가 노출된 패드부(115)를 형성한다. 커버부(116)의 가공은 레이저 식각을 비롯한 각종 공지된 방법에 의해 행해질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 한정하지 않는다.

도 4d에 보인 바와 같이, 도선부(114)가 존재하지 않는 영역, 주로 가장자리 부분에 하부 접착력 향상층(111a), 기판부(112), 및 커버부(116)를 관통하는 얼라인 홀(118)을 형성한다. 얼라인 홀(118)과 패드부(115)의 형성 순서는 서로 바뀔 수 있으며, 동시에 진행되는 것도 가능하다. 얼라인 홀(118)은 후술하는 과정에서 몰드 내에 배치될 때 몰드의 얼라인 핀과 결합되어 위치를 정렬하기 위한 것이며, 위치 정렬을 위한 다른 방안이 있는 경우에 얼라인 홀(118)을 형성하지 않는 것도 가능하다.

이렇게 하여 하나의 미세 도선 어레이(110)를 완성하게 되며, 필요에 따라 더 많은 수의 미세 도선 어레이(110)를 제작한다.

그러나 도 4에 보인 과정 및 그 순서는 하나의 예일 뿐이며, 폴리머로 이루어진 기판부(112)와 커버부(116) 사이에 도선부(114)가 배치되고, 도선부(114)의 일부가 커버부(116) 외부로 노출된 패드부(115)가 적어도 일단에 형성된 미세 도선 어레이를 마련하는 임의의 단계가 가능함은 물론이다. 예를 들어, 커버부(116)에 패드부(115)를 위한 가공이 완료된 상태에서 커버부(116)를 기판부(114)에 접착하는 것도 가능하다.

그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 미세 도선 어레이(110)와 기능부(122)를 전기적으로 연결한다. 즉, 미세 도선 어레이(110)의 패드부(115)에 그에 대응하는 기능부(122)를 전기적으로 연결하게 되며, 이를 위해 기능부(122)에 미리 형성된 단자부(123)와 미세 도선 어레이(110)의 패드부(115)를 실버 에폭시나 고온납으로 접합할 수 있다. 그러나, 미세 도선 어레이(110)와 기능부(122)를 전기적으로 연결하는 임의의 공지 기술을 사용할 수 있으며, 이들도 본 개시에 포함되는 것으로 보아야 한다.

그 다음, 도 6a에 도시된 바와 같이, 전기적으로 연결된 미세 도선 어레이(110)와 기능부(120)를 제 1 몰드(300, 도 6b 참조)의 하판(310)에 안착시킨다. 이때, 제 1 몰드(300)의 하판(310)에 형성된 얼라인 핀(312)이 미세 도선 어레이(110)의 가장자리에 형성된 얼라인 홀(118)에 삽입되어서 미세 도선 어레이(110) 및 그에 연결된 기능부(122)의 위치가 정렬된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 몰드(300)의 상판(320)을 하판(310)에 결합한다. 제 1 몰드(300)의 상판에는 얼라인 핀(312)이 삽입되는 수용홀(322)이 형성되어 상판(320)과 하판(310)의 견고한 결합이 유지될 수 있다. 또한, 제 1 몰드(300)의 상판에는 폴리머 주입구(324)가 형성되어 있으며, 폴리머 주입구(324)로부터 이어진 제 1 몰드(300)의 내부 빈 공간은 후술하는 바와 같은 상부 밀봉부(124a)를 형성하기에 적합하도록 형성되어 있다.

도 6c에 도시된 바와 같이, 폴리머 주입구(324)를 통해 제 1 몰드(300) 내로 액체 상태의 폴리머를 주입한 후 냉각시킨 후, 탈거하여 도 6d와 같이 상부 밀봉부(124a)를 형성한다. 제 1 몰드(300) 내로 주입된 폴리머가 제 1 몰드(300)의 내부 공간을 빈틈없이 채울 때까지 굳지 않도록 하기 위해 제 1 몰드(300)의 온도는 충분히 높으나(예를 들면 섭씨 200도 이상), 주입되는 폴리머의 녹는점보다는 낮아서 시간의 경과에 따라 폴리머가 굳을 수 있도록 한다. 이렇게 하여 굳은 폴리머가 상부 밀봉부(124a)를 형성한다. 이렇게 형성된 상부 밀봉부(124a)는 기능부(122) 및 패드부(115)의 상부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 커버부(116)의 패드부(115)에 인접한 부분까지 연장하여 접착된다. 상부 밀봉부(124a)를 형성하는 폴리머의 녹는 점이 커버부(116)의 녹는점보다 높으면 아직 굳지 않은 상부 밀봉부(124a)와 접하는 커버부(116)가 일부 녹았다가 상부 밀봉부(124a)와 함께 굳으면서 상부 밀봉부(124a)의 커버부(116)에 대한 접착력이 향상되고 밀봉성이 더 우수하게 된다.

도 6e에 도시된 바와 같이, 제 1 밀봉부(124a)(도 6f 참조) 반대쪽에 제 2 밀봉부(124b)(도 6f 참조)를 형성하기 위해서 하판(410)과 상판(420)으로 이루어진 제 2 몰드(400)를 제 1 몰드(300)와 유사한 방식으로 이용한다. 제 2 몰드(400)의 경우 하판(410)에 폴리머 주입구(414)가 형성된 것으로 도시되었으나, 아래 위를 뒤집어서 보면 제 1 몰드(300)의 상판(320)에 형성된 폴리머 주입구(324)와 대응하는 구성임은 당연히 이해될 것이다. 도면의 412는 하판(410)에 형성된 얼라인 핀을 나타내며, 422는 상판(420)에 형성되어 하판(410)과 상판(420)의 결합시 얼라인 핀(412)을 수용하는 수용홀을 나타낸다. 폴리머 주입구(414)를 통해 제 1 몰드(300) 내로 액체 상태의 폴리머를 주입한 후 냉각시킨 후, 탈거하여 도 6f와 같이 상부 밀봉부(124a)와 반대쪽에 제 2 밀봉부(124b)를 형성한다. 제 2 몰드(400) 내로 주입된 폴리머가 제 2 몰드(400)의 내부 공간을 빈틈없이 채울 때까지 굳지 않도록 하기 위해 제 2 몰드(400)의 온도는 충분히 높으나(예를 들면 섭씨 200도 이상), 주입되는 폴리머의 녹는점보다는 낮아서 시간의 경과에 따라 폴리머가 굳을 수 있도록 한다. 이렇게 하여 굳은 폴리머가 하부 밀봉부(124b)를 형성한다. 이렇게 형성된 하부 밀봉부(124b)는 기능부(122) 및 패드부(115)의 하부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 기판부(112)의 패드부(115)에 인접한 부분까지 연장하여 접착된다. 기판부(112)의 하부에는 하부 접착력 향상층(111a)이 있고 그 녹는점은 하부 밀봉부(124b)를 형성하는 폴리머의 녹는 점보다 낮다. 이에 따라 하부 밀봉부(124b)와 접하는 하부 접착력 향상층(111a)의 일부가 녹았다가 하부 밀봉부(124b)와 함께 굳으면서 하부 밀봉부(124b)의 미세 도선 어레이(110)에 대한 접착력이 향상되고 밀봉성이 더 우수하게 된다.

본 실시예에서는 상부 밀봉부(124a)를 먼저 형성하고 하부 밀봉부(124b)를 나중에 형성하도록 제 1 몰드(300), 제 2 몰드(400)가 형성되어 있으나, 반대로 하부 밀봉부(124b)를 먼저 형성하고 상부 밀봉부(124a)를 나중에 형성하도록 몰드를 구성하는 것이 가능함은 물론이며, 이러한 구성 역시 본 개시의 범위에 있고, 본 개시 말미에 기재된 청구범위의 적어도 하나의 청구항에 대해 균등 범위에 있다는 점이 이해되어야 한다.

본 실시예에서는 상부 밀봉부(124a)와 하부 밀봉부(124b)를 별도의 몰드(300, 400)로 시간차를 두고 형성하였는데, 예를 들어, 하나의 몰드로 이들을 동시에 형성하는 것도 본 개시의 범위에 속한다. 즉, 미세 도선 어레이(110)와 기능부(120)를 몰드 내에 배치하고, 몰드 내로 액체 상태의 폴리머를 주입한 후 냉각시켜 기능부(122) 및 패드부(115)에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 기판부(112) 및 커버부(116)의 패드부(115)에 인접한 부분까지 연장하여 접착되는 밀봉부(124)를 형성하는 임의의 공정은 본 개시 및 청구범위의 범주에 포함된다.

그 다음, 도 6g에 도시된 바와 같이, 레이저 식각 등의 임의의 공지된 방법으로 전극 홀(117)을 가공하여 전극부(113)를 형성한다.

그 다음, 도 6h에 도시된 바와 같이, 미세 도선 어레이(110)의 외곽을 레이저 커팅 등 임의의 공지된 방법으로 잘라내어 생체 이식형 기기(100)를 완성한다.

도 4 내지 도 6에 도시된 실시예는 도 1a 및 도 2에 도시된 것과 같은 하나의 미세 도선 어레이(110)와 하나의 패키지(120)를 구비한 생체 이식형 기기(100)의 제조 방법이다. 만약 도 3과 같이 복수의 미세 도선 어레이(210, 220, 230) 또는 복수의 패키지(240, 250)로 구성된 생체 이식형 기기(200)를 제조하는 경우에는 크게 두 가지의 방식이 가능하다.

첫째는, 생체 이식형 기기(200)를 위한 전기적 연결을 완료한 후 서로 이격된 복수개의 패키지가 형성될 수 있는 내부 공간 형태를 갖는 몰드에 전기적 연결이 완료된 반제품을 배치하고 밀봉부 형성을 위한 액체 상태의 폴리머를 주입하여 냉각한 후 탈형함으로써 한 번에 복수개의 패키지를 얻는 방식이다.

둘째는, 예를 들어 도 3에서 부호 210, 240, 220로 표시된 요소들에 대한 전기적 연결을 완료한 후 적절한 형상으로 된 몰드에 배치한 후 액체 상태의 폴리머를 주입하고 냉각하는 과정을 통해 부호 210, 240, 220로 표시된 요소들로 구성된 생체 이식형 기기 반제품을 완성하고, 그 후 부호 220으로 표시된 요소에 부호 250, 230, 260으로 표시된 요소들을 추가로 전기적 연결하여 적절한 형상으로 된 몰드에 배치한 후 액체 상태의 폴리머를 주입하고 냉각하는 과정을 통해 최종적인 도 3에 도시된 바와 같은 생체 이식형 기기(200)를 완성하는 것이다.

즉, 후자의 경우에는, 하나 이상의 밀봉부가 형성된 상태에서 미세 도선 어레이를 매개하여 하나 이상의 기능부를 추가한 후에 이들을 몰드 내에 배치하고, 몰드 내로 액체 상태의 폴리머를 주입한 후 냉각시켜 추가된 기능부 및 그에 연결된 패드부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며, 매개된 미세 도선 어레이의 기판부 및 커버부의 패드부에 인접한 부분까지 연장하여 접착되는 하나 이상의 밀봉부를 추가로 형성하는 단계가 존재한다. 이 방식에 의하면 다양한 생체 이식형 기기를 구성하는데 사용되는 컴포넌트 내지 모듈의 성격을 갖는 생체 이식형 기기들을 미리 만들어 두고, 이러한 모듈 내지 컴포넌트를 상호 연결할 때 본 개시에 따른 몰드를 사용한 밀봉부 형성 방식을 적용함으로써 생산성이 향상되고 작업성이 올라갈 수 있다.

도 7은 본 개시의 제 3 실시예에 따른 생체 이식형 기기의 제조 방법에서 기능부를 구성하는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다. 제 3 실시예는 기능부의 구성요소 접착력 향상층이 부가되는 점에서 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와 차이가 있다. 이러한 기능부를 사용하는 경우에도, 본 실시예에서의 기능부를 마련하는 도 7a 내지 도 7e의 단계가 추가될 뿐, 이를 제외한 생체 이식형 기기의 제조 방법은 앞에서 설명한 것과 다르지 않다. 즉, 도 5에 도시된 단계에서 도 7e에 도시된 기능부가 사용된다는 점만 차이가 있다고 볼 수 있다.

기능부(122)는 회로 기판(122a), 회로 기판(122a)에 실장되는 전자 부품(122e)(도 7e 참조)으로 구성됨이 보통이나, 도 7에 도시된 실시예에서는 이에 더해 접착력 향상층(122d)(도 7d, 도 7e 참조)을 추가로 포함한다. 접착력 향상층(122d)은 밀봉부(124)를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어지며, 도 7d 및 도 7e에 도시된 바와 같이, 회로 기판(122a)전자 부품(122e)의 실장을 위한 실장부(122b)와 미세 도선 어레이(110)의 패드부(115)(도 5 참조)와 전기적으로 연결되는 단자부(123)를 제외한 부분을 감싼다.

도 7을 참조하여 본 실시예에서 기능부(122)를 제조하는 방법을 설명한다.

도 7a에 도시된 바와 같은 회로 기판(122a)을 마련한다. 회로 기판(122a)에는 미세 도선 어레이(110)의 패드부(115)(도 5 참조)와 전기적 연결을 위한 단자부(123)와 전자 부품(122e)(도 7e 참조)의 실장을 위한 실장부(122b)가 구비된다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 상하로 폴리머 필름(122c)을 라미네이션하여 도 7c와 같이 회로 기판(122a)이 폴리머 필름(122c)으로 감싸지도록 하여 중간 단계의 접착력 향상층(122d')을 형성한다. 폴리머 필름(122c)은, 예를 들어 295도의 온도, 4 내지 8 MPa의 압력에서 30분 정도 열압착 하는 것에 의해 라미네이션된다. 그러나 라미네이션은 열압착을 비롯한 각종 공지된 방법에 의해 행해질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 특정한 것으로 한정하지 않는다.

이 단계에서는 아직 회로 기판(122a)에 전자 부품(122e)(도 7e 참조)이 실장되어 있지 않아서 고온, 고압에서 장시간 동안 라미네이션하는 공정에 의해서 전자 부품(122e)이 손상될 위험은 없다.

도 7d에 도시된 바와 같이, 중간 단계의 접착력 향상층(122d')에서 회로 기판(122a)의 실장부(122b) 및 단자부(123)에 대응하는 부분을 제거하여 최종적인 접착력 향상층(122d)을 완성한다.

도시하지 않았으나, 라미네이션 되기 전의 폴리머 필름(122c)에서 회로 기판(122a)의 실장부(122b) 및 단자부(123)에 대응하는 부분을 제거한 후에 라미네이션 하는 것이 가능함은 물론이고, 이 또한 청구항에 기재된 발명의 균등 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

회로 기판(122a)의 실장부(122b) 및 단자부(123)에 대응하는 부분을 제거하는 것은 레이저 식각을 비롯한 각종 공지된 방법에 의해 행해질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 한정하지 않는다.

도 7e에 도시된 바와 같이, 전자 부품(122e)을 회로 기판(122a)의 실장부(122b)에 실장하여 기능부(122)를 완성한다.

상기와 같은 접착력 향상층(122d)을 기능부(122)에 추가로 제공함에 의해 밀봉부(124)의 기능부(122)에 대한 접착력이 강화된다. 즉, 회로 기판(122a)의 표면이 밀봉부(124)를 이루는 폴리머와는 상이한 이종 물질인 경우 또는 동종의 폴리머이지만 밀봉부(124)를 이루는 폴리머와 같은 정도로 고온의 녹는점을 갖는 폴리머인 경우에는, 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 접착력 향상층(122d)을 기능부(122) 외곽에 추가로 제공함에 의해서 액체 상태로 주입되어 굳어서 밀봉부(124)를 구성하는 폴리머와 기능부(122)와의 접착력이 한층 강화될 수 있다.

도 8은 본 개시의 제 2 실시예에 따른 생체 이식형 기기, 즉 도 1b에 도시된 생체 이식형 기기의 제조 방법에서 미세 도선 어레이를 구성하는 과정을 도시한 도면이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 도선부(114a,114b)가 형성된 기판부(112a,112b)를 복수개 마련한다.

도선부(114a,114b)를 기판부(112a,112b)에 형성하는 방법은 반도체 공정을 비롯한 공지된 각종 미세 회로 패터닝 방법에 의할 수 있으며 특별히 한정하지 않는다.

미세 도선 어레이(110a)의 응용에 따라서는, 예를 들면, 미세 도선 어레이(110a)의 하측에 위치할 도선부(114a)의 길이를 상측에 위치할 도선부(114b)의 길이보다 증가시키는 것과 같은 방식으로 도선부(114a,114b)의 길이가 점증되도록 형성할 수 있다. 이렇게 함으로써, 도 8d에 도시된 과정에 의해 미세 도선 어레이(110a)의 길이방향에 따른 두께 및 강성을 조절하는 것이 가능하다.

그 다음, 도 8b에 도시된 바와 같이, 아래에서 위로, 하부 접착력 향상층(111a), 도선부(114a)가 형성된 기판부(112a), 접착층(111b), 도선부(114b)가 형성된 기판부(112b), 상부 접착력 향상층 겸 커버부(116)의 순서로 적층한다. 접착층(111b)은 기판부(112a,112b) 보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 구성되고, 하부 접착력 향상층(111a)과 상부 접착력 향상층 겸 커버부(116)는 앞서 언급한 바와 같이 밀봉부(124) 보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 구성된다. 기판부 및 도선부의 수가 증가하면 그에 대응하여 접착층의 수가 증가한다. 커버부(116)와 별도로 상부 접착력 향상층이 존재할 수도 있으나 미세 도선 어레이(110a)의 두께 감소를 위해 커버부(116)가 상부 접착력 향상층으로 기능함이 바람직하다.

그 다음, 도 8c에 도시된 바와 같이, 하부 접착력 향상층(111a), 도선부(114a)가 형성된 기판부(112a), 접착층(111b), 도선부(114b)가 형성된 기판부(112b), 상부 접착력 향상층 겸 커버부(116)의 순서로 적층된 구조를 상호 결합하여 도선부를 패시베이션하고 적층된 층들이 고정되도록 한다. 이는, 예를 들어 295도의 온도, 4MPa 이상의 압력에서 30분 정도 열압착 하는 것에 의해 달성될 수 있으나, 그 외에도 각종 공지된 방법에 의해 행해질 수 있으며, 본 개시는 이에 대해 특정한 것으로 한정하지 않는다.

그 다음, 도 8d에 도시된 바와 같이, 하부 접착력 향상층(111a), 둘 이상의 기판부(112a,112b), 접착층(111b), 상부 접착력 향상층(116) 중 적어도 하나를 미세 도선 어레이(110a)의 선단에서부터 소정 거리까지 제거함에 의해 미세 도선 어레이(110a)의 길이방향에 따른 두께 및 강성을 조절한다. 이는 레이저 식각에 의해 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.

그 다음 단계는 도 4c 및 도 4d에 도시된 것과 유사한 공정에 의해 미세 도선 어레이(110a)를 완성한다.

본 개시에 따른 생체 이식형 기기 및 그 제조 방법을 관련 실시예에 따라 설명하였지만, 보호받고자 하는 발명, 즉 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 개시와 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다. 따라서, 본 개시에 기재된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 생체 이식형 기기
110, 110a: 미세 도선 어레이
111a: 하부 접착력 향상층
111b: 접착층
112, 112a, 112b: 기판부
113: 전극부
114, 114a, 114b: 도선부
115: 패드부
116: 커버부(상부 접착력 향상층)
117: 전극 홀
118: 얼라인 홀
120: 패키지
122: 기능부
122a: 회로 기판
122b: 실장부
122c: 폴리머 필름
122d, 122d': 접착력 향상층
122e: 전자 부품
123: 단자부
124: 밀봉부
124a: 상부 밀봉부
124b: 하부 밀봉부
200: 생체 이식형 기기
210, 220, 230: 미세 도선 어레이
211, 221, 222, 231: 패드부
240, 250: 패키지
260: 코일
300: 제 1 몰드
310: 하판
312: 얼라인 핀
320: 상판
322: 수용홀
324: 폴리머 주입구
400: 제 2 몰드
410: 하판
412: 얼라인 핀
414: 폴리머 주입구
420: 상판
422: 수용홀

Claims (7)

1. 기판부;
   상기 기판부의 일면에 형성된 도선부; 및
   상기 기판부의 상기 도선부가 형성된 일면에 접착되어 도선부를 보호하고 도선부의 적어도 일단을 노출시켜 패드부를 형성하는, 폴리머로 이루어진 커버부; 를 포함하는 하나 이상의 미세 도선 어레이, 및
   
   단자부를 통해 상기 패드부와 전기적으로 연결된 기능부; 및
   상기 기능부 및 패드부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 상기 기판부 및 커버부의 상기 패드부에 인접한 부분까지 연장하여 접착된, 폴리머로 이루어진 밀봉부;를 포함하며 대응하는 미세 도선 어레이의 일단에 연결된 하나 이상의 패키지, 를 포함하고,
   
   상기 밀봉부는 최초 상태가 액체 상태인 폴리머가 굳어서 형성되며,
   상기 하나 이상의 미세 도선 어레이는 상기 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층과 하부 접착력 향상층을 최상층과 최하층으로 각각 구비하는,
   생체 이식형 기기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기능부는 회로 기판, 상기 회로 기판에 실장되는 전자 부품, 상기 회로 기판 중 상기 전자 부품의 실장을 위한 실장부와 상기 패드부와의 전기적 연결을 위한 단자부를 제외한 부분을 감싸는 접착력 향상층을 포함하며,
   상기 접착력 향상층은 상기 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진,
   생체 이식형 기기.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하나 이상의 미세도선 어레이는 길이를 달리하며 적층된 둘 이상의 기판부와 그에 대응하는 길이를 달리하는 둘 이상의 도선부를 구비하는,
   생체 이식형 기기.
   
4. (a) 기판부와 커버부 사이에 도선부가 배치되고, 도선부의 일부가 커버부 외부로 노출된 패드부가 적어도 일단에 형성된, 하나 이상의 미세 도선 어레이를 마련하는 단계;
   (b) 미세 도선 어레이의 패드부에 기능부의 단자부를 전기적으로 연결하는 방식으로 상기 하나 이상의 미세 도선 어레이와 하나 이상의 기능부를 전기적으로 연결하는 단계; 및
   (c) 전기적으로 연결된 상기 하나 이상의 미세 도선 어레이와 상기 하나 이상의 기능부를 몰드 내에 배치하고, 상기 몰드 내로 액체 상태의 폴리머를 주입한 후 냉각시켜 상기 기능부 및 패드부에 공간없이 접하여 이들을 보호하며 상기 기판부 및 커버부의 상기 패드부에 인접한 부분까지 연장하여 접착되는 밀봉부를 형성하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 (a) 단계는 상기 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진 상부 접착력 향상층과 하부 접착력 향상층을 최상층과 최하층으로 각각 마련함을 포함하는,
   생체 이식형 기기의 제조 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 (a) 단계는,
   상기 하부 접착력 향상층, 도선부가 형성된 복수의 기판부, 상기 복수의 기판부 사이에 개재하는 접착층, 상기 상부 접착력 향상층을 마련하여 적층하는 단계;
   적층된 요소들을 상호 결합하여 상기 도선부를 패시베이션하고 적층된 요소들이 상호 고정되도록 하는 단계; 및
   상기 하부 접착력 향상층, 상기 복수의 기판부, 상기 접착층, 상기 상부 접착력 향상층 중 적어도 하나를 미세 도선 어레이의 선단에서부터 소정 거리까지 제거함에 의해 미세 도선 어레이의 길이방향에 따른 두께 및 강성을 조절하는 단계;를 포함하는,
   생체 이식형 기기의 제조 방법.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 기능부는 회로 기판, 상기 회로 기판에 실장되는 전자 부품, 상기 회로 기판 중 상기 전자 부품의 실장을 위한 실장부와 상기 단자부를 제외한 부분을 감싸는 접착력 향상층을 포함하며,
   상기 접착력 향상층은 상기 밀봉부를 이루는 폴리머의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 폴리머로 이루어진,
   생체 이식형 기기의 제조 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 접착력 향상층은,
   폴리머 필름을 라미네이션하여 상기 회로 기판을 상기 폴리머 필름으로 감싸는 단계; 및,
   라미네이션 된 폴리머 필름에서 상기 회로 기판의 상기 실장부 및 상기 단자부에 대응하는 부분을 제거하는 단계;를 포함하여 마련되는,
   생체 이식형 기기의 제조 방법.
   

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