KR20140116952A - 동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치 - Google Patents

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랜달 비. 퓨
프레드릭 에이. 플릿시
다니엘 비. 오츠
제임스 다니엘 리알
아담 토너
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존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 구성요소를 포함하는 전기적 활성 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제1 적층된 층(1102), 하나 이상의 구성요소를 포함하는 전기적 활성 장치들을 포함하는 제2 적층된 층(1104), 및 하나 이상의 동력공급 장치를 포함하는 적어도 하나의 제3 적층된 층(1106, 1107)을 포함하는, 동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치를 제공한다. 적어도 하나의 제1 전기 접속부(1103, 1105)가 전류가 상기 제1 및 제2 적층된 층들 내의 하나 이상의 구성요소 중 적어도 하나 사이에서 상기 제3 적층된 층 내의 적어도 하나의 구성요소로 흐르도록 허용한다. 제1 적층된 층은 제2 적층된 층의 기술 유형과 상이한 기술 유형을 포함한다.

Description

동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치{STACKED INTEGRATED COMPONENT DEVICES WITH ENERGIZATION}
본 발명은 동력공급(energization)을 갖는 적층 집적 구성요소 장치(stacked integrated component device)에 관한 것이다.
전통적으로, 콘택트 렌즈(contact lens), 안내 렌즈(intraocular lens) 또는 누점 마개(punctal plug)와 같은 안과용 장치는 교정, 미용 또는 치료 특성을 가진 생체적합성 장치를 포함하였다. 콘택트 렌즈는 예를 들어 시력 교정 기능성; 미용 향상; 및 치료 효과 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 각각의 기능은 렌즈의 물리적 특징에 의해 제공된다. 렌즈에 굴절 특성을 통합시키는 설계가 시력 교정 기능을 제공할 수 있다. 렌즈에 통합된 안료가 미용 향상을 제공할 수 있다. 렌즈에 통합된 활성제가 치료 기능성을 제공할 수 있다. 그러한 물리적 특징은 렌즈가 동력공급된 상태(energized state)로 되지 않고서 달성된다. 누점 마개는 전통적으로 수동형 장치(passive device)였다.
보다 최근에는, 능동형 구성요소(active component)가 콘택트 렌즈에 통합될 수 있음이 이론화되었다. 일부 구성요소는 반도체 장치를 포함할 수 있다. 일부 예는 동물 눈 상에 배치되는 콘택트 렌즈 내에 매립된 반도체 장치를 제시하였다. 능동형 구성요소가 렌즈 구조체 자체 내에서 다수의 방식으로 동력공급되고 활성화될 수 있는 방법이 또한 설명되었다. 렌즈 구조체에 의해 한정되는 공간의 토폴로지(topology) 및 크기는 다양한 기능성의 정의를 위한 신규하고 도전적인 환경을 생성한다. 일반적으로, 그러한 개시 내용은 별개의 장치들을 포함하였다. 그러나, 이용가능한 별개의 장치들에 대한 크기 및 전력 요건이 사람 눈 상에 착용될 장치 내의 포함에 대해 반드시 도움이 되지는 않는다. 그러한 안과학적 배경 요구를 해결하는 기술적인 실시예는 안과적 요건을 해결할 뿐만 아니라 전력공급형 전기 장치의 더 많은 전반적인 기술적 공간에 대한 신규한 실시예를 포함하는 해결책을 생성한다.
따라서, 본 발명은, 하나 이상의 구성요소를 포함하는 전기적 활성 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제1 적층된 층, 하나 이상의 구성요소를 포함하는 전기적 활성 장치들을 포함하는 제2 적층된 층, 및 하나 이상의 동력공급 장치를 포함하는 적어도 하나의 제3 적층된 층을 포함하는, 동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치를 제공한다. 적어도 하나의 제1 전기 접속부가 전류가 상기 제1 및 제2 적층된 층들 내의 하나 이상의 구성요소 중 적어도 하나 사이에서 상기 제3 적층된 층 내의 적어도 하나의 구성요소로 흐르도록 허용한다. 제1 적층된 층은 제2 적층된 층의 기술 유형(technology type)과 상이한 기술 유형을 포함한다.
제1 적층된 층의 기술 유형은 제2 적층된 층이 유래되는 처리 흐름(processing flow)과 상이한 처리 흐름으로부터 유래될 수 있다.
제1 적층된 층의 기술 유형은 CMOS, BiCMOS, 양극성(bipolar), MEMS 및 메모리 장치 기술 중 선택된 것을 포함할 수 있고, 제2 적층된 층의 기술 유형은 CMOS, BiCMOS, 양극성, MEMS 및 메모리 장치 기술 중 상이한 선택된 것을 포함할 수 있다.
제1 적층된 층의 기술 유형은 CMOS 처리 흐름으로부터 유래될 수 있고, 제2 적층된 층의 기술 유형은 BiCMOS 처리 흐름으로부터 유래된다.
제1 및 제2 적층된 층들의 기술 유형들은 기술 정의(technology definition) 내의 상이한 군(family)들로부터 비롯될 수 있다.
제1 적층된 층은 0.5 마이크로미터 CMOS 처리 흐름으로 형성될 수 있는 한편, 제2 적층된 층은 20 나노미터 CMOS 처리 흐름으로 형성될 수 있다.
제1 적층된 층을 형성하기 위해 사용되는 기재는 제2 적층된 층을 형성하기 위해 사용되는 기재와 상이할 수 있다.
제1 적층된 층은 규소 기재 상에 형성될 수 있고, 제2 적층된 층은 절연체 상층 규소(Silicon-on-insulator) 기재, 비-규소 반도체 기재, 또는 유기 전자 장치 기재 중 하나 상에 형성될 수 있다.
동력공급 장치들은 박막 고체 상태 배터리 요소(thin film solid state battery element), 알칼리 배터리 요소(alkaline battery element), 와이어 성형 배터리 요소(wire formed battery element), 적어도 하나의 화학적 에너지 저장 장치, 및/또는 적어도 하나의 용량성 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다.
제1 층의 치수 제약부(dimensional constraint)들은 대략 직선형일 수 있다.
제1 층의 치수 제약부들은 대략 곡선형인 영역들을 포함할 수 있다.
제1 층의 치수 제약부들은 다각형의 세그먼트들인 영역들을 포함할 수 있다.
전기적 활성 장치들을 포함하는 제1 적층된 층은 하나의 적층된 층을 포함할 수 있다.
동력공급 구성요소 장치들을 포함하는 제3 적층된 층은 하나의 적층된 층을 포함할 수 있다.
동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치는,
전기적 활성 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제1 적층된 층, 동력공급 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제2 적층된 층, 및 전기 라우팅(electrical routing)들을 포함하는 적어도 하나의 제3 적층된 층을 포함할 수 있고,
적어도 하나의 제1 전기 접속부가 전류가 상기 제1 적층된 층 내의 구성요소로부터 상기 제2 적층된 층 내의 구성요소로 흐르도록 허용하며,
제1 적층된 층의 적어도 일부분이 제2 적층된 층 위 또는 아래의 위치에 적층된다.
적어도 하나의 제1 전기 접속부가 전류가 상기 제1 적층된 층 내의 구성요소로부터 제3 적층된 층 내의 전기 라우팅을 통해 제2 적층된 층으로 흐르도록 허용할 수 있다.
동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치는,
전기적 활성 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제1 적층된 층, 전기적 활성 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제2 적층된 층, 및 제1 적층된 층과 접촉하는 적어도 하나의 제1 동력공급 구성요소를 포함할 수 있고,
적어도 하나의 제1 전기 접속부가 전류가 상기 제1 적층된 층 내의 구성요소로부터 상기 제2 적층된 층 내의 구성요소로 흐르도록 허용하며, 제1 적층된 층의 적어도 일부분이 제2 적층된 층 위 또는 아래의 위치에 적층되고,
제1 동력공급 구성요소는 적어도 하나의 제1 위치에서 제1 적층된 층에 접착된다.
적층된 층들은 적층된 층들 내에 포함된 적어도 하나의 구성요소를 위한 전력 공급원을 포함할 수 있는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 동력공급되고 안과용 장치 내에 통합될 수 있는 삽입체가 제공될 수 있다. 삽입체는 다수의 층으로 형성될 수 있고, 다수의 층은 각각의 층에 대해 고유의 기능성을 가질 수 있거나; 대안적으로 혼합된 기능성을 갖지만 다수의 층으로 있을 수 있다. 층들은 제품의 동력공급 또는 제품의 활성화에 전용인 층들 또는 렌즈 본체 내의 기능성 구성요소들의 제어를 위한 층들을 가질 수 있다. 또한, 적층된 기능화된 층들의 삽입체들을 가진 안과용 렌즈를 형성하기 위한 방법 및 장치가 제시된다.
삽입체는 전류를 인입할 수 있는 구성요소에 전력을 공급할 수 있는 동력공급된 상태의 층을 포함할 수 있다. 구성요소는 예를 들어 적층된 층 삽입체 내에 위치되거나 달리 그에 접속될 수 있는 가변 광학 렌즈 요소 및 반도체 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
적층된 기능화된 층의 강성 또는 성형성 삽입체가 안과용 렌즈 내에 생체적합한 방식으로 포함되는 캐스트 성형된(cast molded) 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈가 제공될 수 있고, 여기서 기능화된 렌즈 중 적어도 하나가 전력 공급원을 포함한다.
동력공급을 갖는 다수의 적층된 층으로부터 형성된 장치에 대한 기술적 프레임워크(framework)의 개시 내용이 제공된다. 적층된 기능화된 층 부분을 갖는 안과용 렌즈, 적층된 기능화된 층 부분을 갖는 안과용 렌즈를 형성하기 위한 장치 및 그를 위한 방법이 개시된다. 삽입체는 본 명세서에 논의된 바와 같은 다양한 방식으로 다수의 층으로부터 형성될 수 있고, 삽입체는 제1 금형 부분품 및 제2 금형 부분품 중 하나 또는 둘 모두에 근접하게 배치될 수 있다. 반응성 단량체 혼합물이 제1 금형 부분품과 제2 금형 부분품 사이에 배치될 수 있다. 제1 금형 부분품은 제2 금형 부분품에 근접하게 위치되어 렌즈 공동을 형성할 수 있고, 이때 동력공급되는 기재 삽입체 및 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 렌즈 공동 내에 있게 되며; 반응성 단량체 혼합물은 화학 방사선에 노출되어 안과용 렌즈를 형성한다. 렌즈는 반응성 단량체 혼합물이 노출되는 화학 방사선의 제어를 통해 형성될 수 있다.
<도 1>
도 1은 금형 조립 장치를 예시하는 도면.
<도 2>
도 2는 안과용 렌즈 내에 배치될 수 있는 삽입체에 대한 예시적인 폼 팩터(form factor)를 예시하는 도면.
<도 3>
도 3은 안과용 렌즈 금형 부분품 내에 통합된, 적층된 기능성 층들로 형성된 삽입체의 3차원 표현을 예시하는 도면.
<도 4>
도 4는 삽입체를 가진 안과용 렌즈 금형 부분품의 단면 표현을 예시하는 도면.
<도 5>
도 5는 지지 및 정렬 구조체 상에 다수의 적층된 기능성 층을 포함하는 삽입체를 보여주는 도면.
<도 6>
도 6은 적층된 기능성 층 삽입체 내에 층들을 형성하기 위해 사용되는 구성요소들의 상이한 형상들을 예시하는 도면.
<도 7>
도 7은 전력 공급원 층의 블록 다이어그램을 예시하는 도면.
<도 8>
도 8은 와이어 기반 전력 공급원에 대한 폼 팩터를 예시하는 도면.
<도 9>
도 9는 예시적인 안과용 렌즈 구성요소에 대한 예시적인 와이어 기반 전력 공급원의 형상을 예시하는 도면.
<도 10>
도 10은 예시적인 와이어 기반 전력 공급원의 반경방향 필름 층들의 단면 다이어그램을 예시하는 도면.
<도 11>
도 11은 다수의 기술 및 동력공급원으로부터의 구성요소를 갖춘 예시적인 적층 집적 구성요소 장치를 예시하는 도면.
<도 12>
도 12는 동력공급을 갖는 추가의 적층 집적 구성요소 장치를 예시하는 도면.
<도 13>
도 13은 추가의 구성요소들이 구성요소 적층체 외측에 집적된, 동력공급을 갖는 추가의 적층 집적 구성요소 장치를 예시하는 도면.
기재 삽입체 장치가 다수의 기능화된 층의 적층을 통해 형성될 수 있다. 또한, 본 개시 내용은 그러한 적층된 기능화된 층 기재를 성형된 렌즈 내의 삽입체로서 구비하는 안과용 렌즈를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 적층된 기능화된 층 기재 삽입체가 내부에 통합되는 안과용 렌즈가 제공될 수 있다.
하기 단락에서, 본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세한 설명이 주어질 것이다. 바람직한 실시예 및 대안적인 실시예 둘 모두의 설명은 단지 예시적인 실시예이며, 당업자에게는 변형, 수정 및 변경이 명백할 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 상기 예시적인 실시예는 근본적인 본 발명의 범주를 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
용어
본 발명에 관한 이러한 설명 및 특허청구범위에서, 다양한 용어가 사용될 수 있으며, 이들 용어에 대해서는 하기의 정의가 적용될 것이다:
동력공급된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전류를 공급할 수 있거나 내부에 저장된 전기 에너지를 가질 수 있는 상태를 지칭한다.
에너지: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 일을 하는 물리적 시스템의 능력을 지칭하고, 일을 함에 있어서 전기적 작용을 수행할 수 있는 상기 능력에 관계될 수 있다.
에너지 공급원: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지를 공급할 수 있거나 논리 또는 전기 장치를 동력공급된 상태에 둘 수 있는 장치 또는 층을 지칭한다.
에너지 하베스터(Energy Harvester): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 환경으로부터 에너지를 추출하여 그것을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 장치를 지칭한다.
기능화된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 층 또는 장치가 예를 들어 동력공급, 활성화, 또는 제어를 포함하는 기능을 수행할 수 있게 하는 것을 지칭한다.
렌즈: 눈 내에 또는 눈 상에 존재하는 임의의 안과용 장치를 지칭한다. 이들 장치는 광학 교정을 제공할 수 있거나 미용을 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 용어 렌즈는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay lens), 안구 삽입체(ocular insert), 광학 삽입체, 또는 그를 통해 시력이 교정되거나 변경되게 하는, 또는 그를 통해 시력을 방해함이 없이 눈 생리 기능이 미용적으로 향상되게 하는(예컨대, 홍채 색상) 다른 유사한 장치를 지칭할 수 있다. 렌즈는 실리콘 하이드로겔 및 플루오로하이드로겔을 포함하지만 이로 제한되지 않는 하이드로겔 또는 실리콘 탄성중합체로부터 제조된 소프트 콘택트 렌즈를 포함할 수 있다.
렌즈 형성 혼합물 또는 "반응성 혼합물" 또는 "RMM"(반응성 단량체 혼합물(reactive monomer mixture)): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 경화 및 가교결합되거나 가교결합되어 안과용 렌즈를 형성할 수 있는 단량체 또는 예비중합체(prepolymer) 재료를 지칭한다. 렌즈 형성 혼합물은 UV 차단제, 틴트(tint), 광개시제 또는 촉매, 및 콘택트 렌즈 또는 안내 렌즈와 같은 안과용 렌즈에 사람들이 필요로 할 수 있는 다른 첨가제와 같은 하나 이상의 첨가제를 가질 수 있다.
렌즈 형성 표면: 렌즈를 성형하는 데 사용되는 표면을 지칭한다. 임의의 그러한 표면(103, 104)은 광학 품질의 표면 마무리를 가질 수 있는데, 이는 성형 표면과 접촉하는 렌즈 형성 재료의 중합에 의해 형성되는 렌즈 표면이 광학적으로 허용가능하도록 표면이 형성되고 충분히 매끄럽다는 것을 나타낸다. 또한, 렌즈 형성 표면(103, 104)은 구면 도수, 비구면 도수 및 난시 도수, 파면 수차 교정, 각막 토포그래피 교정 등과 이들의 임의의 조합을 제한 없이 포함하는 원하는 광학적 특징을 렌즈 표면에 부여하는 데 필요한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
리튬 이온 전지: 리튬 이온이 전지를 통해 이동하여 전기 에너지를 발생시키는 전기화학 전지를 지칭한다. 전형적으로 배터리라고 하는 이러한 전기화학 전지는 그의 전형적인 형태에서 재동력공급되거나 재충전될 수 있다.
기재 삽입체: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지 공급원을 안과용 렌즈 내에서 지지할 수 있는 성형성 또는 강성 기재를 지칭한다. 기재 삽입체는 또한 하나 이상의 구성요소를 지지할 수 있다.
금형: 비경화된 제형으로부터 렌즈를 형성하기 위해 사용될 수 있는 강성 또는 반-강성 물체를 지칭한다. 일부 바람직한 금형은 전방 곡선 금형 부분품 및 후방 곡선 금형 부분품을 형성하는 2개의 금형 부분품을 포함한다.
광학 구역: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 렌즈의 착용자가 이를 통해 보는 안과용 렌즈의 영역을 지칭한다.
동력: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단위 시간당 행해진 일 또는 전달된 에너지를 지칭한다.
재충전가능한 또는 재-동력공급가능한: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 더 높은 일 수행 능력을 가진 상태로 복원되는 능력을 지칭하고, 소정의 회복 시간 주기 동안 소정의 비율로 전류를 흐르게 하는 능력을 가진 상태로 복원되는 능력에 관계될 수 있다.
재동력공급 또는 재충전: 더 높은 일 수행 능력을 가진 상태로 복원하는 것. 이들 용어는 소정의 회복 시간 주기 동안 소정의 비율로 전류를 흐르게 하는 능력으로 장치를 복원하는 것에 관계될 수 있다.
금형으로부터 해제된: 렌즈가 금형으로부터 완전히 분리되거나, 가벼운 정도의 교반에 의해 제거되거나 스웝(swab)에 의해 밀어 떼어낼 수 있도록 단지 느슨하게 부착되는 것을 의미한다.
적층된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 적어도 2개의 구성요소 층을 서로 근접하게 배치하여 층들 중 하나의 일 표면의 적어도 일부분이 제2 층의 제1 표면과 접촉하게 하는 것을 의미한다. 필름이 접착을 위해서든 다른 기능을 위해서든 간에 상기 필름을 통해 서로 접촉하는 2개의 층들 사이에 존재할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 그리고 때때로 "SIC-장치"로 지칭되는 "적층 집적 구성요소 장치"는 전기 및 전기기계 장치를 포함할 수 있는 기재의 얇은 층들을 서로의 위에 각각의 층의 적어도 일부분을 적층하는 것에 의해 동작식 집적 장치로 조립할 수 있는 패키징 기술의 제품을 지칭한다. 층들은 다양한 유형, 재료, 형상, 및 크기의 구성요소 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 층들은 요구될 수 있는 바와 같은 다양한 윤곽에 맞춰지고 이를 취하도록 다양한 장치 제조 기술로 제조될 수 있다.
설명
매립된 기재 삽입체(111)를 갖춘 동력공급형 렌즈(100)가 에너지를 위한 저장 수단으로서 전기화학 전지 또는 배터리와 같은 에너지 공급원(109) 및 선택적으로 안과용 렌즈가 배치되는 환경으로부터 에너지 공급원을 포함하는 재료의 봉지 및 격리를 포함할 수 있다.
기재 삽입체가 또한 회로의 패턴, 구성요소 및 에너지 공급원(109)을 포함할 수 있다. 기재 삽입체는 회로의 패턴, 구성요소 및 에너지 공급원(109)을, 렌즈의 착용자가 그를 통해 볼 광학 구역의 주연부 둘레에 위치시킬 수 있다. 대안적으로, 삽입체는 콘택트 렌즈 착용자의 시력에 악영향을 미치지 않기에 충분히 작은 회로의 패턴, 구성요소 및 에너지 공급원(109)을 포함할 수 있으며, 따라서 기재 삽입체는 그들을 광학 구역 내에 또는 그 외부에 위치시킬 수 있다.
일반적으로, 기재 삽입체(111)는 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 금형 부분품에 대해 원하는 위치에 에너지 공급원을 배치하는 자동화 장치(automation)를 통해 안과용 렌즈 내에 구현될 수 있다.
금형
이제 도 1을 참조하면, 안과용 렌즈를 위한 예시적인 금형(100)의 다이어그램이 기재 삽입체(111)와 함께 예시된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 금형은 렌즈 형성 혼합물의 반응 또는 경화시 원하는 형상의 안과용 렌즈가 생성되도록 렌즈 형성 혼합물(110)이 내부에 분배될 수 있는 공동(105)을 갖는 형틀(form)(100)을 포함한다. 금형 및 금형 조립체(100)는 하나 초과의 "금형 부분품" 또는 "금형 피스(mold piece)"(101, 102)로 구성된다. 금형 부분품(101, 102)은 공동(105)이 금형 부분품(101, 102) 사이에 형성되도록 함께 합쳐질 수 있으며, 렌즈가 공동 내부에 형성될 수 있다. 금형 부분품(101, 102)의 이러한 조합은 바람직하게는 일시적이다. 렌즈의 형성시, 금형 부분품(101, 102)은 렌즈의 제거를 위해 다시 분리될 수 있다.
적어도 하나의 금형 부분품(101, 102)은 그의 표면(103, 104)의 적어도 일부분이 렌즈 형성 혼합물과 접촉하여, 렌즈 형성 혼합물(110)의 반응 또는 경화시 이 표면(103, 104)이 표면이 접촉하는 렌즈의 부분에 원하는 형상 및 형태를 제공하게 한다. 적어도 하나의 다른 금형 부분품(101, 102)도 마찬가지이다.
따라서, 예를 들어 금형 조립체(100)가 2개의 부분품(101, 102), 즉 공동이 그 사이에 형성되는 암형 오목 피스(전방 피스)(102) 및 수형 볼록 피스(후방 피스)(101)로부터 형성될 수 있다. 렌즈 형성 혼합물과 접촉하는 오목 표면(104)의 부분은 금형 조립체(100)에서 생성되는 안과용 렌즈의 전방 곡선의 곡률을 가지며, 오목 표면(104)과 접촉하는 렌즈 형성 혼합물의 중합에 의해 형성되는 안과용 렌즈의 표면이 광학적으로 허용가능하도록 형성되고 충분히 매끄럽다.
전방 금형 피스(102)는 또한 원형 원주방향 에지(108)와 일체이고 그것을 둘러싸는 환상 플랜지(annular flange)를 구비할 수 있고, 환상 플랜지는 축에 수직한 그리고 플랜지(미도시)로부터 연장되는 평면 내에서 원주방향 에지로부터 연장된다.
렌즈-형성 표면이 광학 품질의 표면 마무리를 갖는 표면(103, 104)을 포함할 수 있는데, 이는 성형 표면과 접촉하는 렌즈 형성 재료의 중합에 의해 형성되는 렌즈 표면이 광학적으로 허용가능하도록 표면이 형성되고 충분히 매끄럽다는 것을 나타낸다. 또한, 렌즈 형성 표면(103, 104)은 구면 도수, 비구면 도수 및 난시 도수, 파면 수차 교정, 각막 토포그래피 교정 등과 이들의 임의의 조합을 제한 없이 포함하는 원하는 광학적 특징을 렌즈 표면에 부여하는 데 필요한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
도면 부호 111로, 에너지 공급원(109)이 그 상에 배치될 수 있는 기재 삽입체가 예시된다. 기재 삽입체(111)는 에너지 공급원(109)이 그 상에 배치될 수 있는 임의의 수용 재료일 수 있고, 또한 회로 경로, 구성요소, 및 에너지 공급원의 사용에 유용한 다른 양태를 포함할 수 있다. 기재 삽입체(111)는 렌즈가 형성될 때 렌즈 내에 통합될 수 있는 재료의 투명 코트(clear coat)일 수 있다. 투명 코트는 예를 들어 후술하는 바와 같은 안료, 단량체 또는 다른 생체적합성 재료를 포함할 수 있다. 삽입체는 강성 또는 성형성일 수 있는 삽입체를 포함하는 매체를 포함할 수 있다. 강성 삽입체가 광학 특성(예컨대, 시력 교정에 이용되는 것)을 제공하는 광학 구역과 비-광학 구역 부분을 포함할 수 있다. 에너지 공급원은 삽입체의 광학 구역과 비-광학 구역 중 하나 또는 둘 모두의 상에 배치될 수 있다. 삽입체는 강성 또는 성형성이거나 사용자가 그를 통해 보는 광학 구역을 에워싸는 소정의 형상인 환상 삽입체를 포함할 수 있다.
렌즈를 형성하기 위해 사용되는 금형 부분 내에 기재 삽입체(111)를 배치하기 전에 에너지 공급원(109)이 기재 삽입체(111) 상에 배치될 수 있다. 기재 삽입체(111)는 또한 에너지 공급원(109)을 통해 전하를 수용할 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다.
기재 삽입체(111)를 갖춘 렌즈는 중심 강성 광학 요소가 각각의 전방 및 후방 표면 상에서 대기 및 각막 표면과 직접 접촉하는 강성 중심부 연성 주변부(rigid center soft skirt) 설계를 포함할 수 있으며, 여기서 렌즈 재료(전형적으로 하이드로겔 재료)의 연성 주변부는 강성 광학 요소의 주연부에 부착되고, 강성 광학 요소는 또한 생성된 안과용 렌즈에 에너지와 기능성을 제공하는 기재 삽입체로서 역할한다.
기재 삽입체(111)는 하이드로겔 매트릭스 내에 완전히 봉지되는 강성 렌즈 삽입체일 수 있다. 강성 렌즈 삽입체인 기재 삽입체(111)는 예를 들어 미세사출 성형 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 삽입체는 예를 들어 약 6 mm 내지 10 mm의 직경과 약 6 mm 내지 10 mm의 전방 표면 반경과 약 6 mm 내지 10 mm의 후방 표면 반경과 약 0.050 mm 내지 0.5 mm의 중심 두께를 가진 폴리(4-메틸펜트-1-엔) 공중합체 수지를 포함할 수 있다. 삽입체는 약 8.9 mm의 직경과 약 7.9 mm의 전방 표면 반경과 약 7.8 mm의 후방 표면 반경과 약 0.100 mm의 중심 두께와 약 0.050 반경의 에지 프로파일을 가질 수 있다. 하나의 예시적인 미세성형 기계는 배튼필드 인크.(Battenfield Inc.)에 의해 제공되는 마이크로시스템(Microsystem) 50 5-톤(five-ton) 시스템을 포함할 수 있다.
기재 삽입체는 안과용 렌즈를 형성하기 위해 이용되는 금형 부분품(101, 102) 내에 배치될 수 있다.
금형 부분품(101, 102) 재료는 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 개질 폴리올레핀 중 하나 이상의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 다른 금형은 세라믹 또는 금속 재료를 포함할 수 있다.
바람직한 지환족 공중합체는 2가지의 상이한 지환족 중합체를 함유하며, 상표명 제오노르(ZEONOR)로 제온 케미칼스 엘.피.(Zeon Chemicals L.P.)에 의해 판매된다. 몇몇 상이한 등급의 제오노르가 있다. 다양한 등급이 105℃ 내지 160℃ 범위의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 특히 바람직한 재료는 제오노르 1060R이다.
안과용 렌즈 금형을 형성하기 위해 하나 이상의 첨가제와 조합될 수 있는 다른 금형 재료는 예를 들어 지글러-나타(Zieglar-Natta) 폴리프로필렌 수지(때때로 znPP로 지칭됨)를 포함한다. 예시적인 지글러-나타 폴리프로필렌 수지는 명칭 PP 9544 MED로 입수가능하다. PP 9544 MED는 엑슨모빌 케미칼 컴퍼니(Exxonmobil Chemical Company)에 의해 제조되어 입수가능한, FDA 규정 21 CFR (c) 3.2에 따른 클린 성형(clean molding)을 위한 투명화된 랜덤 공중합체이다. PP 9544 MED는 에틸렌기를 갖는 랜덤 공중합체(znPP)이다(이하에서는 9544 MED). 다른 예시적인 지글러-나타 폴리프로필렌 수지는 아토피나(Atofina) 폴리프로필렌 3761 및 아토피나 폴리프로필렌 3620WZ를 포함한다.
또한, 금형은 중합체, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 주쇄 내에 지환족 부분을 함유한 개질 폴리올레핀, 및 환형 폴리올레핀을 함유할 수 있다. 이 블렌드는 금형 절반부들 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 사용될 수 있으며, 여기서 이 블렌드가 후방 곡선에 사용되고 전방 곡선이 지환족 공중합체로 이루어지는 것이 바람직하다.
몇몇 금형(100) 제조 방법에서, 공지된 기술에 따라 사출 성형이 이용된다. 그러나, 금형은 예를 들어 선반 가공(lathing), 다이아몬드 선삭(diamond turning), 또는 레이저 절단(laser cutting)을 비롯한 다른 기술에 의해 형성될 수 있다.
적층된 기능화된 층 삽입체
이제 도 2를 참조하면, 적층된 기능화된 층 삽입체로서 형성된 기재 삽입체(111)의 예시적인 설계가 예시된다. 본 개시 내용은 안과용 렌즈 내에 사용되고 그 내에 형성될 수 있는 기재 삽입체를 준비하고 형성하기 위한 방법을 포함한다. 설명의 명확함을 위해, 하지만 청구된 발명의 범주를 제한하지 않고서, 광학 렌즈 영역(211)을 가진 완전 환상 링(full annular ring)을 포함하는 예시적인 기재 삽입체(210)가 예시되고 설명된다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 기술이 다양한 종류의 기재 삽입체에 대해 일반적으로 설명된 다양한 형상에 유사하게 적용되는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 항목(210)의 유형의 적층된 층 기재 삽입체를 사용한 완전히 형성된 안과용 렌즈의 3차원 표현이 항목(300)으로서 나타나 있다. 이 표현은 장치 내측에 존재하는 상이한 층들을 실현하기 위해 안과용 렌즈를 부분 절결된 상태로 도시한다. 항목(320)은 기재 삽입체의 층들을 봉지하는 본체 재료를 단면으로 도시한다. 이러한 항목은 안과용 렌즈의 전체 주연부를 둘러싼다. 실제 삽입체는 전형적인 안과용 렌즈의 크기의 제약부 내에 여전히 존재할 수 있는 완전 환상 링 또는 다른 형상을 포함할 수 있는 것이 당업자에게 명확할 수 있다.
항목(330, 331, 332)은 기능성 층들의 적층체로서 형성된 기재 삽입체 내에서 발견될 수 있는 다수의 층들 중 3개를 예시하고자 하는 것이다. 단일 층이 특정 목적에 도움이 되는 구조적, 전기적 또는 물리적 특성을 가진 부분들과 능동형 및 수동형 구성요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
층(330)은 예를 들어 층(330) 내의 배터리, 커패시터 및 수신기 중 하나 이상과 같은 동력공급원을 포함할 수 있다. 그러면, 항목(331)은, 비제한적인 예시적 관점에서, 안과용 렌즈를 위한 작동 신호를 검출하는 층 내의 마이크로회로를 포함할 수 있다. 외부 공급원으로부터 전력을 수용할 수 있고 배터리 층(330)을 충전하며 렌즈가 충전 환경에 있지 않을 때 층(330)으로부터 배터리 전력의 사용을 제어하는 전력 조정 층(332)이 포함될 수 있다. 전력 조정은 또한 기재 삽입체의 중심 환상 절결부 내의, 항목(310)으로 나타낸 예시적인 능동형 렌즈로의 신호를 제어할 수 있다.
매립된 기재 삽입체를 갖춘 동력공급형 렌즈가 에너지를 위한 저장 수단으로서 전기화학 전지 또는 배터리와 같은 에너지 공급원 및 선택적으로 안과용 렌즈가 배치되는 환경으로부터 에너지 공급원을 포함하는 재료의 봉지 및 격리를 포함할 수 있다.
기재 삽입체가 또한 회로의 패턴, 구성요소 및 에너지 공급원을 포함할 수 있다. 기재 삽입체는 회로의 패턴, 구성요소 및 에너지 공급원을, 렌즈의 착용자가 그를 통해 볼 광학 구역의 주연부 둘레에 위치시킬 수 있다. 대안적으로, 삽입체는 콘택트 렌즈 착용자의 시력에 악영향을 미치지 않기에 충분히 작은 회로의 패턴, 구성요소 및 에너지 공급원을 포함할 수 있으며, 따라서 기재 삽입체는 그들을 광학 구역 내에 또는 그 외부에 위치시킬 수 있다.
일반적으로, 기재 삽입체(111)는 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 금형 부분품에 대해 원하는 위치에 에너지 공급원을 배치하는 자동화 장치를 통해 안과용 렌즈 내에 구현될 수 있다.
도 4는 단면으로 본 적층된 기능성 층 삽입체(400)의 근접도를 예시한다. 능동형 렌즈 구성요소(450)를 둘러싸고 그에 접속될 수 있는 기능화된 층 삽입체(420)가 안과용 렌즈(410)의 본체 내에 매립된다. 이 예가 안과용 렌즈 내에 배치될 수 있는 다수의 매립된 기능부 중 하나만을 보여주는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
삽입체의 적층된 층 부분 내에 다수의 층이 나타나 있다. 층은 다수의 반도체 기반 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 항목(440)인 적층체 내의 저부 층은 다양한 기능을 위해 회로가 그 상에 한정된 박화된 규소 층일 수 있다. 다른 박화된 규소 층이 항목(441)으로서 적층체 내에서 발견될 수 있다. 비제한적인 예에서, 그러한 층은 장치의 동력공급의 기능을 가질 수 있다. 이들 규소 층은 항목(450)으로 도시된 개재하는 절연체 층을 통해 서로 전기적으로 격리될 수 있다. 서로 중첩하는 항목(440, 450, 441)의 표면 층의 부분은 접착제의 얇은 필름의 사용을 통해 서로 접착될 수 있다. 예시적인 관점에서 에폭시일 수도 있는 다수의 접착제가 절연체에 대해 얇은 규소 층을 접착하고 부동태화하기 위한 원하는 특징을 가질 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
다수의 적층된 층은, 비제한적인 예에서 능동형 렌즈 구성요소를 활성화 및 제어할 수 있는 회로를 가진 박화된 규소 층을 포함할 수 있는 추가의 층(442)을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 적층된 층들이 서로로부터 전기적으로 격리되어야 할 때, 적층된 절연체 층이 전기적 활성 층 사이에 포함될 수 있고, 이러한 예에서 항목(451)이 적층된 층 삽입체의 일부를 포함하는 이러한 절연체 층을 나타낼 수 있다. 본 명세서에 설명된 예들 중 일부에서, 규소의 얇은 층들로부터 형성된 층들을 참조하였다. 얇은 적층된 층의 재료 정의는 비제한적인 관점에서 다른 반도체, 금속 또는 복합 층을 포함할 수 있다. 그리고, 얇은 층들의 기능은 전기 회로를 포함할 수 있지만, 몇 가지 예를 들면, 신호 수신, 에너지 취급과 저장 및 에너지 수용과 같은 다른 기능을 또한 포함할 수 있다. 상이한 재료 유형이 사용되는 경우에, 적층된 층과 상호작용하는 상이한 접착제, 봉지재 및 다른 재료의 선택이 요구될 수 있다. 예를 들어, 에폭시의 얇은 층이 도면 부호 440, 441 및 442로 도시된 3개의 규소 층을, 2개의 산화규소 층(450, 451)과 접착시킬 수 있다.
예들 중 일부에 언급된 바와 같이, 박화된 적층된 층은 규소 층 내로 형성된 회로를 포함할 수 있다. 그러한 층을 제조하는 다수의 방식이 있을 수 있지만, 표준 및 최신의 반도체 처리 장비가 포괄적인 처리 단계를 사용하여 규소 웨이퍼 상에 전자 회로를 형성할 수 있다. 회로가 규소 웨이퍼 상의 적절한 위치에 형성된 후, 웨이퍼 처리 장비는 웨이퍼를 수백 마이크로미터 두께 내지 50 마이크로미터 이하의 두께로 박화하는 데 사용될 수 있다. 박화 후, 규소 회로는 웨이퍼로부터 안과용 렌즈 또는 다른 응용에 적합한 형상으로 절단되거나 "다이싱(diced)"될 수 있다. 이후 단락에서, 본 명세서에 개시된 발명의 적층된 층의 다른 예시적인 형상이 도 6에 도시된다. 이들은 이후 상세히 논의될 것이지만; "다이싱" 작업은 곡선형, 원형, 환상, 직선형 및 다른 더욱 복잡한 형상을 갖는 얇은 층을 절단하기 위해 다양한 기술적 선택사양을 사용할 수 있다.
적층된 층이 전류 흐름에 관한 기능을 수행할 때, 적층된 층들 사이에 전기 접촉부를 제공할 필요가 있을 수 있다. 반도체 패키징의 전반적인 분야에서, 적층된 층들 사이의 이러한 전기 접속부는 와이어 본딩(wire bonding), 솔더 범핑(solder bumping) 및 와이어 침착 공정을 포함하는 포괄적인 해결책을 갖는다. 와이어 침착은 전기 전도성 잉크가 2개의 접속 패드들 사이에 인쇄되는 인쇄 공정을 사용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 와이어는 기체, 액체 또는 고체의 화학적 중간물과 상호작용하는, 예를 들어 레이저와 같은 에너지 공급원에 의해 물리적으로 한정되어, 에너지 공급원은 조사하는(irradiate) 곳에 전기 접속부를 형성할 수 있다. 또 다른 상호접속 유형이 금속 필름이 다양한 수단에 의해 침착되기 전이나 후에 포토리소그래피 처리(photolithographic processing)로부터 유래될 수 있다.
하나 이상의 층이 자신의 외측으로 전기 신호를 통신할 필요가 있는 경우, 이는 부동태화 및 절연 층으로 덮이지 않은 금속 접촉 패드를 구비할 수 있다. 이들 패드는 후속 적층된 층이 그 영역을 덮지 않는 층의 주연부 상에 위치될 수 있다. 일례에서, 도 4에서, 상호접속 와이어(430, 431)는 층(440, 441, 442)의 주연부 영역을 전기적으로 접속시키는 것을 나타나 있다. 다양한 패드를 함께 전기적으로 접속시키는 방식 및 전기 접속 패드가 배치되는 위치의 다수의 레이아웃 또는 설계는 당업자에게 명백할 수 있다. 또한, 어떤 전기 접속 패드가 접속될지 그리고 어떤 다른 패드에 이들이 접속될지의 선택으로부터 상이한 회로 설계가 유래될 수 있는 것이 명백할 수 있다. 또한, 패드들 사이의 와이어 상호접속부의 기능은 몇 가지 예를 들면 전기 신호 접속, 외부 공급원으로부터의 전기 신호 수신, 전기적 전력 접속 및 기계적 안정화의 기능을 포함하여 상이할 수 있다.
이전의 논의에서, 어떠한 반도체 층도 본 발명의 기술에서 적층된 층들 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다는 것이 제시되었다. 비-반도체 층으로부터 유래될 수 있는 많은 다양한 응용이 있을 수 있는 것이 명백할 수 있다. 층은 배터리와 같은 동력공급원을 한정할 수 있다. 몇몇 경우에 이러한 유형의 층은 화학적 층을 위한 지지 기재로서의 역할을 하는 반도체를 구비할 수 있거나, 금속 또는 절연 기재를 구비할 수 있다. 다른 층이 특성이 주로 금속인 층으로부터 유래될 수 있다. 이들 층은 안테나, 열 전도성 경로 또는 다른 기능을 한정할 수 있다. 본 명세서의 발명의 기술의 사상 내에서 유용한 응용을 포함하는 반도체 층 및 비반도체 층의 다수의 조합이 있을 수 있다.
전기 접속부가 적층된 층들 사이에 형성되는 경우에, 전기 접속부는 접속부가 한정된 후 밀봉될 필요가 있을 것이다. 본 명세서의 기술에 부합할 수 있는 다수의 방법이 있다. 예를 들어, 다양한 적층된 층을 함께 유지하는 데 사용되는 에폭시 또는 다른 접착성 재료가 전기 상호접속부를 가진 영역에 재적용될 수 있다. 또한, 부동태화 필름이 상호접속에 사용된 영역을 봉지하기 위해 전체 장치에 걸쳐 침착될 수 있다. 다수의 봉지 및 밀봉 계획이 적층된 층 장치 및 이의 상호접속부와 상호접속 영역을 보호하고 강화하고 밀봉하기 위해 이러한 기술 내에서 유용할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
적층된 기능화된 층 삽입체의 조립
도 5로 진행하여, 항목(500)으로, 적층된 기능화된 층 삽입체를 조립하는 예시적인 장치의 근접도가 나타나 있다. 예에서, 적층된 층이 층의 어느 한 측에서 정렬되지 않는 적층 기술이 도시되어 있다. 항목(440, 441, 442)은 역시 규소 층일 수 있다. 도면의 우측에서, 항목(440, 441, 442)의 우측 에지가 그들이 그러할 수 있는 바와 같이 서로 정렬되지 않는 것을 볼 수 있다. 그러한 적층 방법은 삽입체가 안과용 렌즈의 전반적인 프로파일의 것과 유사한 3차원 형상을 취하는 것을 허용할 수 있다. 그러한 적층 기술은 층이 가능한 한 최대의 표면적으로부터 제조되도록 허용할 수 있다. 에너지 저장 및 회로를 위한 기능성인 층에서, 그러한 표면적 최대화는 중요할 수 있다.
일반적으로, 전술된 적층된 삽입체의 많은 특징부가 적층된 기능성 층(440, 441, 442); 적층된 절연 층(450, 451); 및 상호접속부(430, 431)를 포함하는 도 5에서 관찰될 수 있다. 추가로, 지지 지그(jig)인 항목(510)은 조립되고 있을 때의 적층된 기능화된 층 삽입체를 지지하는 것으로 관찰될 수 있다. 항목(510)의 표면 프로파일은 그 상에서 제조되는 삽입체의 3차원 형상을 변경할 다수의 형상을 취할 수 있는 것이 명백할 수 있다.
일반적으로, 지그(510)는 미리설정된 형상으로 제공될 수 있다. 이는 다수의 목적을 위해 상이한 층인 항목(520)으로 코팅될 수 있다. 비제한적인 예시적 관점에서, 코팅은 우선 안과용 렌즈의 기본 재료 내로의 삽입체의 용이한 통합을 허용할 중합체 층을 포함할 수 있고, 심지어 폴리실리콘 재료로부터 형성될 수 있다. 이어서, 에폭시 코팅이 코팅(520)에 저부의 얇은 기능성 층(440)을 접착시키기 위해 폴리실리콘 코팅 상에 침착될 수 있다. 이어서, 다음 절연 층(450)의 저부 표면이 유사한 에폭시 코팅으로 코팅되고 나서 지그 상의 그의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 지그는 장치가 조립됨에 따라 적층된 층들의 서로에 대한 정확한 배치를 정렬시키는 기능을 가질 수 있는 것이 명백할 수 있다. 이어서, 반복적인 방식으로, 삽입체의 나머지가 조립되고, 상호접속부가 한정되고 나서 삽입체가 봉지될 수 있다. 이어서, 봉지된 삽입체가 위로부터 폴리실리콘 코팅으로 코팅될 수 있다. 항목(520)에 대해 폴리실리콘 코팅이 사용되는 경우에, 조립된 삽입체는 폴리실리콘 코팅의 수화에 의해 지그(510)로부터 분리될 수 있다.
지그(510)는 다수의 재료로부터 형성될 수 있다. 지그는 표준 콘택트 렌즈의 제조에서 성형 피스를 제조하기 위해 사용되는 유사한 재료로 형성되고 제조될 수 있다. 그러한 사용은 상이한 삽입체 형상 및 설계에 대한 다양한 지그 유형의 유연한 형성을 지원할 수 있다. 대안적으로, 지그는 그 자체만으로 또는 특수한 코팅에 의해, 상이한 층들을 서로 접착시키는 데 사용되는 화학적 혼합물에 접착되지 않을 재료로부터 형성될 수 있다. 다수의 선택사양이 그러한 지그의 구성에 대해 존재할 수 있는 것이 명백할 수 있다.
항목(510)으로 나타낸 지그의 다른 양태는 그의 형상이 그 상의 층들을 물리적으로 지지한다는 사실이다. 층들 사이의 상호접속부는 와이어 본딩 접속에 의해 형성될 수 있다. 와이어 본딩의 공정에서, 와이어가 우수한 접합부를 형성하는 것을 보장하기 위해 상당한 힘이 와이어에 가해질 수 있다. 그러한 본딩 동안 층들의 구조적 지지는 중요할 수 있고, 지지 지그(510)에 의해 수행될 수 있다.
항목(510)으로 나타낸 지그의 또 다른 기능은 지그가 기능화된 층들의 피스들의 정렬이 표면을 따라 선형 그리고 반경방향 둘 모두로 서로에 대해 정렬되는 것을 허용하는 정렬 특징부를 그 상에 가질 수 있다는 것이다. 지그는 중심점 둘레로의 기능성 층의 서로에 대한 방위각의 정렬을 허용할 수 있다. 생성되는 삽입체의 최종 형상에 관계 없이, 조립 지그는 삽입체의 피스들이 그들의 기능 및 정확한 상호접속을 위해 적절하게 정렬되는 것을 보장하는 데 유용할 수 있다는 것이 명백할 수 있다.
도 6으로 진행하여, 적층된 층 삽입체의 형상의 더 일반적인 논의가 이루어질 수 있다. 본 기술에 부합하는 형상의 일반성의 서브세트에서, 일부 샘플 형상 변경이 도시된다. 예를 들어, 항목(610)은 본질적으로 원형 층 피스로부터 형성된 적층된 삽입체의 평면도를 도시한다. 단면 해칭(611)으로 도시된 영역은 층 재료가 제거된 환상 영역일 수 있다. 그러나, 삽입체를 형성하기 위해 사용되는 적층된 층의 피스가 환상 영역이 없는 디스크일 수 있는 것이 명백할 수 있다. 비록 그러한 비환상 삽입체 형상이 안과용 응용에서 제한된 유용성을 가질 수 있지만, 본 명세서의 발명의 기술의 사상은 내부 환체(annulus)의 존재에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
항목(620)은 적층된 기능성 층 삽입체를 나타낼 수 있다. 항목(621)에 도시된 바와 같이, 층 피스는 적층 방향으로뿐만 아니라 적층 방향에 수직한 방위각 방향 둘레로도 분리될 수 있다. 반원형 피스가 삽입체를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 환상 영역을 갖는 형상에서, 부분적인 형상이 층 재료가 그의 기능으로 형성된 후 "다이싱"되거나 절단될 필요가 있을 재료의 양을 감소시키는 데 유용할 수 있는 것이 명백할 수 있다.
추가로 진행하여, 항목(630)은 비반경방향, 비타원형 및 비원형 삽입체 형상이 한정될 수 있는 것을 나타낸다. 항목(630)으로 도시된 바와 같이, 직선 형상이 형성될 수 있거나, 항목(640)에서와 같이 다른 다각형 형상이 형성될 수 있다. 3차원 시점의 피라미드에서, 원뿔 및 다른 기하학적 형상이 삽입체를 형성하는 데 사용되는 개별 층 피스의 상이한 형상으로부터 형성될 수 있다. 3차원 시점에서, 지금까지 평면형 또는 평평한 층 피스로 표현되었던 개별 층 자체가 3차원으로 자유도를 취할 수 있는 것에 유의할 수 있다. 규소 층이 충분히 박화될 때, 그들은 그 전형적 평평한 평면형 형상 둘레로 굽혀지거나 뒤틀릴 수 있다. 얇은 층에 대한 이러한 추가의 자유도는 적층 집적 구성요소 장치로 형성될 수 있는 형상의 훨씬 더 많은 다양성을 허용한다.
더욱 일반적인 관점에서, 상당한 다양한 구성요소 형상이 적층 집적 구성요소 장치를 제조하기 위한 장치 형상 및 제품으로 형성될 수 있고, 이들 장치가 동력공급, 신호 감지, 데이터 처리, 유선 및 무선 둘 모두의 통신, 전력 관리, 전기기계 작용, 외부 장치의 제어, 및 층상 구성요소가 제공할 수 있는 기능의 광범위한 다양성을 비제한적인 관점으로 포함하는 매우 다양한 기능성을 취할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
전력공급 층
이제 도 7의 항목(700)을 참조하면, 기재의 기능화된 적층체의 하나 이상의 층이 박막 전기 전력 공급원(706)을 포함할 수 있다. 얇은 전기 전력 공급원은 본질적으로 기재 상의 배터리로서 고려될 수 있다.
박막 배터리(때때로 TFB로 지칭됨)가 재료를 얇은 층 또는 필름 내에 침착시키기 위한 알려진 침착 공정을 사용하여 규소와 같은 적합한 기재 상에 구조화될 수 있다. 이들 박막 층들 중 하나를 위한 침착 공정은 스퍼터 침착(sputter deposition)을 포함할 수 있고, 다양한 재료를 침착시키기 위해 사용될 수 있다. 필름이 침착된 후, 그것은 다음 층이 침착되기 전에 처리될 수 있다. 침착된 필름에 대한 공통의 공정은, 에칭 또는 다른 재료 제거 기술이 이어서 수행되도록 허용하여 필름 층이 기재 표면의 2차원으로 물리적 형상을 갖도록 허용하는 리소그래피(lithography) 또는 마스킹(masking) 기술을 포함할 수 있다.
도 7에, 항목(700)으로 예시적인 박막 처리 흐름이 도시될 수 있다. 박막 배터리는 전형적으로 기재 상에 형성될 것이며, 이 흐름에서 기재는 항목(701)으로 예시적인 관점에서 산화알루미늄(Al2O3)으로 도시된다. 이어서, 전기 접촉부를 위한 전형적인 층이 도 7에 항목(702)으로 도시된 바와 같이 기재 상에 침착될 수 있으며, 여기서 캐소드 접촉부가 기재 상에 티타늄과 금을 박막 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 도 7로부터 명백할 수 있는 바와 같이, 이 필름은 이어서 항목(702)으로 도시된 바와 같은 형상을 생성하기 위해 예를 들어 스퍼터 에치 기술 또는 습식 에치 기술에 의해 패턴화되고 에칭될 수 있다. 예시적인 공정의 다음 단계는 항목(703)으로 캐소드 접촉부 상에 필름으로서 캐소드 층을 형성하는 것일 것이다. 흔히 사용되는 캐소드 필름들 중 하나는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)을 포함할 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 이는 또한 그 상에서 패턴화 공정이 수행될 수 있다. 항목(704)으로 도시된 바와 같은 다음 단계는 배터리 내에 전해질 층을 형성하기 위해 박막을 침착시키는 것일 수 있다. 전해질 층을 위한 다수의 재료 선택 및 형태가 있을 수 있지만, 예시적인 관점에서 리튬 인 산질화물(Lithium Phosphorous OxyNitride, LiPON)의 중합체 층이 사용될 수 있다. 추가로 항목(705)으로 진행하여, 박막 적층체는 애노드 층을 위한 리튬에 이어 애노드 접촉부 층으로서 역할하는 구리 층의 침착으로 추가로 처리될 수 있으며, 이어서 다른 층과 같이, 접촉 특징부 또는 다른 유사한 특징부에 적합한 형상을 위해 이미지형성될 수 있다. 이어서, 필름 적층체를 부동태화 및 밀봉 층 내에 봉지함으로써 박막 배터리가 실현될 수 있다. 예시적인 방식으로, 층은 항목(706)에 도시된 바와 같이 파릴렌 및 티타늄으로 또는 에폭시 및 유리 층으로 봉지될 수 있다. 다른 층과 마찬가지로, 예를 들어 봉지된 배터리가 전기적으로 접촉될 수 있는 특징부를 노출시키기 위해 이들 최종 층의 패턴화 및 에칭이 있을 수 있다. 층들 각각에 대해 풍부한 재료 선택 세트가 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
항목(706)에 대해 설명된 바와 같이, 패키징 내의 인클로저(enclosure)가 산소, 수분, 다른 기체 및 액체 중 하나 이상의 유입을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 비제한적으로 예를 들어 파릴렌을 포함할 수 있는 절연 층 및 예를 들어 금속, 알루미늄, 티타늄 및 불투과성 필름 층을 형성하는 유사한 재료를 포함할 수 있는 불투과성 층 중 하나 이상을 포함할 수 있는 하나 이상의 층 내에 패키징이 제공될 수 있다. 이들 층을 형성하는 예시적인 수단은 형성된 박막 배터리 장치 상으로의 침착에 의한 적용을 포함할 수 있다. 이들 층을 형성하는 다른 방법은 사전-형상화된 불투과성 재료와 함께 예를 들어 에폭시와 같은 유기 재료를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 사전형상화된 불투과성 재료는 집적 구성요소 장치 적층체의 다음 층을 포함할 수 있다. 불투과성 재료는 정밀 성형된/절단된 유리, 알루미늄 또는 규소 커버 층을 포함할 수 있다.
예를 들어 안과용 렌즈를 위한 적층 집적 구성요소 장치에서, 기재는 화학적 변화 없이 예를 들어 800℃와 같은 고온을 견딜 수 있는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 기재는 전기적 절연을 제공하는 재료로부터 형성될 수 있고, 대안적으로 몇몇 기재는 전기 전도성 또는 반-전도성일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 기재 재료의 이들 대안적인 양태는 적층 집적 구성요소 장치 내에 집적될 수 있는 얇은 구성요소를 형성할 수 있는 그리고 장치의 동력공급 기능을 적어도 부분적으로 제공할 수 있는 최종 박막 배터리에 부합할 수 있다.
박막 배터리가 적층 집적 장치의 얇은 구성요소인 박막 배터리에서, 배터리는 도 7의 항목(700)의 항목(706) 상에 항목(750)으로 도시된 접촉 패드에서 부동태화 필름 내에 개구를 갖는 접속부를 통해 다른 얇은 구성요소에 접속될 수 있다. 접촉부는 항목(750)에 대해 도시된 것으로부터 기재의 반대측에서 접촉 패드를 통해 형성될 수 있다. 반대측의 접촉 패드는 비아 측벽 상에 또는 비아를 충전하는 전도성 재료를 구비하는 기재를 통해 형성되는 이러한 비아의 사용을 통해 박막 배터리에 전기적으로 접속될 수 있다. 마지막으로, 접촉 패드는 기재의 상부 및 저부 둘 모두의 상에 형성될 수 있다. 이들 접촉 패드들 중 일부는 박막 배터리의 접촉 패드와 교차할 수 있지만, 대안은 배터리에 대한 접속이 이루어지지 않는 곳에서 기재를 통한 접촉 패드를 포함할 수 있다. 당업자에게 명백할 수 있는 바와 같이, 박막 배터리가 그 상에 형성되는 기재를 통해 상호접속하기 위한 그리고 그 내에서 상호접속하기 위한 다수의 방식이 있을 수 있다.
본 명세서에 제시된 개시 내용은 전기 접속부가 수행할 수 있는 기능과 관련될 수 있다. 몇몇 상호접속부는 집적 구성요소 장치의 적층체 내의 구성요소에 대한 전기 접속 경로와 집적 구성요소 장치 적층체 외측의 장치와의 그들의 상호접속을 제공할 수 있다. 장치 적층체 외측에서의 접속에 관하여; 이러한 접속은 직접적인 전기 전도 경로를 통해 이루어지고, 패키지 외측에서의 접속은 무선 방식으로 이루어질 수 있으며; 여기서 접속은 무선 주파수 접속, 용량성 전기 통신, 자기 커플링, 광학 커플링, 또는 무선 통신 방식을 한정하는 다수의 수단들 중 다른 것을 포함하는 방식을 통해 이루어진다.
와이어 성형 전력 공급원
이제 도 8을 참조하면, 전도성 와이어(820) 주위에 형성되는 배터리(810)를 포함할 수 있는 전력 공급원(800)의 예시적인 설계가 도시된다. 항목(820)은 지지체로서 사용될 수 있는 미세 게이지 구리 와이어를 포함할 수 있다. 항목(810)에서 명백한 링으로 개략적으로 나타낸 다양한 배터리 구성요소 층이 배치(batch) 또는 연속 와이어 코팅 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 활성 배터리 재료의 60%에 이르거나 그를 초과할 수 있는 매우 높은 체적 효율이 융통성 있는 편리한 폼 팩터로 달성될 수 있다. 비제한적인 예로서 그 저장된 에너지가 밀리암페어 시(milliamp hour)에 의해 측정된 소정 범위를 포함할 수 있는 배터리와 같은 소형 배터리를 형성하기 위해 얇은 와이어가 이용될 수 있다. 그러한 와이어 기반 배터리 구성요소의 전압 능력은 대략 1.5 볼트일 수 있다. 예를 들어 단일 배터리를 병렬로 또는 직렬로 접속하도록 단말 장치를 설계함으로써 보다 큰 배터리와 보다 높은 전압이 또한 스케일링될 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다. 본 발명의 기술이 유용한 배터리 장치를 생성하기 위해 사용될 수 있는 다수의 방식이 본 발명의 범주 내에 있다.
도 9를 참조하면, 항목(900)으로, 와이어 기반 배터리 구성요소가 다른 구성요소와 조합될 수 있는 방법이 도시된다. 일례에서, 항목(910)은 그 기능이 전기적 수단에 의해 제어되거나 변경될 수 있는 안과용 장치를 나타낼 수 있다. 그러한 장치가 콘택트 렌즈의 일부일 수 있을 때, 구성요소가 점유하는 물리적 치수는 비교적 작은 환경을 한정할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 와이어 기반 배터리인 항목(920)은 와이어가 형성될 수 있는 형상으로 그러한 광학 구성요소의 주연부 상에 존재하는, 그러한 배열에 대한 이상적인 폼 팩터를 가질 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 항목(1000)으로, 와이어 배터리를 형성하기 위한 예시적인 방법을 사용한 처리의 결과가 예시된다. 이들 방법과 생성된 제품은 와이어 기반 배터리를 한정한다. 초기에, 상업적 공급자, 예를 들어 맥마스터 카 코프.(McMaster Carr Corp.)로부터 입수가능한 것과 같은 고순도의 구리 와이어인 항목(1010)이 선택된 다음에 하나 이상의 층으로 코팅될 수 있다. 와이어 기반 배터리를 형성하기 위해 사용될 수 있는 와이어의 유형 및 조성의 다수의 대안이 존재하는 것이 명백할 수 있다.
아연 애노드 코팅이 항목(1020)으로 도시된 바와 같이 와이어 배터리를 위한 애노드를 한정하기 위해 사용될 수 있다. 애노드 코팅은 아연 금속 분말, 중합체 결합제, 용매 및/또는 첨가제로부터 제형화될 수 있다. 코팅은 적용되고 즉시 건조될 수 있다. 원하는 두께를 달성하기 위해 동일한 코팅의 다수회 통과가 사용될 수 있다.
도 10을 계속하여 참조하면, 와이어 배터리의 애노드와 캐소드는 서로 분리될 수 있다. 분리기 코팅인 항목(1030)이 비-전도성 충전제 입자, 중합체 결합제, 용매 및 첨가제로부터 제형화될 수 있다. 분리기의 적용 방법은 애노드 층(1020)을 코팅하기 위해 사용된 것과 유사한 코팅 적용 방법일 수 있다.
처리의 다음 단계에서, 항목(1000)의 예시적인 와이어 배터리는 캐소드 층을 형성하고 있다. 이러한 캐소드인 항목(1040)은 산화은 캐소드 코팅으로 형성될 수 있다. 이러한 산화은 코팅은 Ag2O 분말, 흑연, 중합체 결합제, 용매 및 첨가제로부터 제형화될 수 있다. 분리기 층과 유사한 방식으로, 공통의 코팅 적용 방법이 와이어 배터리의 다른 층에 사용되었던 바와 같이 사용될 수 있다.
수집기가 형성된 후, 예시적인 와이어 배터리는 캐소드 층으로부터 전류를 수집하기 위한 층으로 코팅될 수 있다. 이 층은 탄소 함침 접착제로부터의 전도성 층일 수 있다. 대안적으로, 이 층은 금속, 예를 들어 은 함침 접착제일 수 있다. 배터리 표면을 따라 전류의 수집을 향상시키기 위한 층의 형성을 지원할 수 있는 다수의 재료가 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다. 전해질(예를 들어 첨가제를 함유한 수산화칼륨 용액)이 구성을 완료하기 위해 조립된 배터리에 적용될 수 있다.
와이어 배터리에서, 배터리를 형성하기 위해 사용되는 층은 기체를 방출하는 능력을 가질 수 있다. 배터리 층을 형성하는 재료는 전해질 및 다른 재료를 배터리의 경계 내에 수용하기 위해 그리고 배터리를 기계적 응력으로부터 보호하기 위해 배터리 층 둘레에 배치되는 밀봉재 층을 구비할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 밀봉재 층은 전형적으로 방출된 기체의 층을 통한 확산을 허용하는 방식으로 형성된다. 그러한 밀봉재 층은 실리콘 또는 플루오로중합체 코팅을 포함할 수 있지만; 이러한 유형의 배터리를 봉지하기 위해 최신 기술에 사용되는 임의의 재료가 사용될 수 있다.
적층된 다층 상호접속부의 구성요소
이전 설명에서 언급된 바와 같이, 적층 집적 구성요소 장치의 층은 전형적으로 그들 사이의 전기적 및 기계적 상호접속부를 구비할 수 있다. 이 논의에 선행하는 단락에서 예를 들어 와이어 본드가 포함되는 소정의 상호접속 계획에 대한 설명이 주어졌다. 그럼에도 불구하고, 본 기술의 설명에 도움을 주기 위해 상호접속 유형들 중 일부를 그 자체만으로 요약하는 것이 유용할 수 있다.
흔한 상호접속 유형들 중 하나는 "솔더 볼(solder ball)"의 사용으로부터 유래된다. 솔더 볼 상호접속은 반도체 산업에, 전형적으로는 솔더 볼을 그 상호접속부 상에 침착시킨 다이싱된 전자 "칩"을, 접속 패드를 솔더 볼의 타측에 접속시키기 위해 정렬시킨 패키지 상에 뒤집어 놓음으로써 칩이 그 패키징에 접속되는 이른바 "플립 칩(flip chip)" 응용에 수십 년간 사용되어온 일종의 패키징 상호접속이다. 열 처리는 솔더 볼이 어느 정도 유동하여 상호접속부를 형성하도록 허용할 수 있다. 최신 기술은 솔더 볼 유형의 상호접속이 층의 어느 한면 또는 양면에서 이루어지는 상호접속 계획을 한정할 수 있도록 그 진보를 계속하였다. 상호접속부를 형성하기 위해 신뢰성 있게 사용될 수 있는 솔더 볼의 치수를 감소시키기 위해 추가의 개선이 이루어졌다. 솔더 볼의 크기는 직경이 50 마이크로미터 이하일 수 있다.
솔더 볼 상호접속부가 2개의 층들 사이에 사용될 때, 또는 보다 일반적으로 2개의 층들 사이에 갭을 생성하는 상호접속 계획이 사용될 때, "언더필(underfill)"의 공정 단계가 2개의 층의 접착 기계적 접속 및 기계적 지지를 제공하기 위해 접착제 재료를 갭 내에 배치하는 데 사용될 수 있다. 상호접속된 일단의 층을 언더필하기 위한 다수의 방식이 있다. 몇몇 방식에서, 언더필 접착제는 모세관 작용에 의해 갭 내로 흡인된다. 언더필 접착제는 액체를 갭 영역 내로 가압함으로써 갭 내로 유동하도록 만들어질 수 있다. 층상 장치 상에 진공을 도입함으로써 갭 영역 내에 진공 상태가 형성될 수 있으며, 이어서 이에 후속하여 언더필 재료가 적용될 수 있다. 2개의 층상 재료 내의 갭을 언더필하기 위한 다수의 방식들 중 임의의 것이 본 명세서에 설명된 기술에 부합한다.
다른 발전하는 상호접속 기술은 층을 통해 절단되는 비아 - 그러한 특징부는 전형적으로 관통 비아(through via)로 불림 - 에 의해 층상 구성요소의 일측을 타측에 상호접속하는 것과 관련된다. 이 기술은 또한 수십 년간 다양한 형태로 이루어져 왔지만, 10 마이크로미터 이하의 직경 치수의 매우 작은 비아가 특히 층상 재료가 규소로 형성될 때 가능한 한 아주 큰 종횡비로 또한 가능하도록 최신 기술이 개선되었다. 층 재료에 상관없이, 관통 비아가 금속을 갖는 층의 2개의 표면들 사이의 전기 상호접속부를 형성할 수 있지만; 층이 전도성 또는 반전도성 재료일 때, 관통 비아는 금속 상호접속부를 층 그 자체로부터 절연하는 절연체 층을 구비하여야 한다. 관통 비아는 전체 층상 기재를 관통할 수 있다. 대안적으로, 관통 비아는 후방측으로부터 기재를 관통하지만 이어서 기재의 표면 상의 침착된 특징부와 교차할 수 있다.
비아가 층의 일측의 금속 패드와 교차하는 관통 비아에서, 그 금속 패드는 솔더 볼 및 와이어 본드를 포함하는 다수의 방식으로 상이한 층에 상호접속될 수 있다. 비아가 금속으로 충전될 수 있고 전체 층상 재료를 관통하는 경우에, 상호접속부가 솔더 볼에 의해 상호접속 비아의 양측에 형성되는 것이 유용할 수 있다.
단지 관통 비아와 그 상으로의 금속 라우팅 라인을 구비하는 층이 형성될 때 다른 상호접속이 발생한다. 몇몇 경우에, 그러한 상호접속 장치는 인터포저(interposer)로 불릴 수 있다. 인터포저 층이 단지 금속 라우팅과 비아 상호접속부를 구비할 수 있기 때문에, 층이 제조될 수 있는 몇몇 추가의 재료와 따라서 이들 재료 내에 관통 비아를 생성하는 방법에 대한 대안이 있다. 비제한적인 예로서, 이산화규소 또는 석영 기재가 층의 재료일 수 있다. 몇몇 경우에, 이러한 석영 층은 용융된 석영을 금속 필라멘트가 표면으로부터 돌출되는 기재 상에 부음으로써 형성될 수 있다. 이들 돌출부는 이어서 이러한 유형의 처리로부터 생성되는 석영 층의 상부 및 저부 표면 사이의 금속 접속부를 형성한다. 얇은 상호접속 층을 형성하는 다수의 방식은 적층된 층을 상호접속하여 적층 집적 구성요소 장치를 형성하는 데 유용한 기술을 포함한다.
다른 유형의 상호접속 요소가 관통 기재 비아 기술로부터 유래된다. 관통 기재 비아가 금속 층을 포함하는 다양한 층으로 충전되면, 생성된 비아는 절단될 수 있는 구조체를 형성할 수 있다. 비아는 그 중심부 아래로 절단되거나 "다이싱"되어 절결된 반쪽 비아를 형성할 수 있다. 이러한 유형의 상호접속부는 축성 상호접속부(castellation interconnection)로 칭해질 수 있다. 그러한 상호접속부는 상부 표면으로부터 저부 표면으로의 접속과 이들 표면으로부터의 상호접속 능력을 제공하지만; 또한 측부로부터의 상호접속의 가능성이 "축성"의 구조로부터 유래될 수 있다.
다수의 상호접속 및 구성요소 집적 기술이 본 명세서에서 논의되었다. 그럼에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 본 발명은 매우 다양한 집적 기술을 포함하도록 의도되고, 예시 목적을 위해 의도되는 예는 본 기술의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.
동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치
도 11로 진행하여, 예시적인 적층 집적 구성요소 장치가 항목(1100)으로 묘사된다. 볼 수 있는 바와 같이, 항목(1100)은 도면에서 항목(1101 내지 1108)으로 식별되는 8개의 개별 층에 의해 구성될 수 있다. 이들 층은 더욱 상세히 설명될 것이지만, 본 발명의 범주 내에서 추가의 또는 보다 적은 층이 가능할 수 있는 것이 명백하다.
항목(1100)의 적층 집적 구성요소 장치는 항목(1108)으로 도시된 바와 같은 기재 기부를 구비할 수 있다. 그러한 기재 기부는 장치를 위한 기계적 지지의 기능을 제공할 수 있다. 그러한 층은 장치의 다른 층, 예를 들어 도면 부호 1107이 기재(1108) 상에 접속되고 밀봉되기 때문에 기계적 지지 기능 및 봉지 기능 둘 모두를 제공할 수 있다. 항목(1100)은 층들 사이에 도시된 다수의 상호접속부를 구비하고, 항목(1130, 1131)은 그러한 상호접속부의 예시적인 렌더링을 식별한다. 다수의 상호접속 방식이 이러한 기능을 제공할 수 있지만, 이들 상호접속부를 예시적인 방식으로 솔더 볼로 고려하는 것이 유용할 수 있다. 항목(1130, 1131)은 항목들(1108, 1107) 사이의 전기 접속부일 수 있거나, 그들은 층들 사이의 기계적 상호접속을 위해 기능할 수 있다. 또한, 항목들(1130, 1131) 사이의 공간은 항목(1140)으로 식별된다. 이 항목은 층들 사이의 공간이 기계적 접속과 층 지지를 제공하기 위해 접착제로 언더필될 수 있다는 사실을 나타내도록 의도된다.
기재 층(1108)은 전기적 활성 기능을 가질 수 있다. 이는 기재가 그 상에 집적 전자 회로를 갖춘 반도체 기재인 경우에 그러할 수 있는 바와 같이, 그 상에 전기 회로를 갖춘 기재로부터 유래될 수 있다. 대안적으로, 전기적 기능은 예를 들어 커패시터 및 저항기와 같은 수동형 전기 장치 또는 안테나를 한정하는 것과 같은 기능을 수행하기 위해 전도성 재료의 침착된 층을 갖춘 기재로부터 유래될 수 있다. 또 다른 전기적 활성 기능은 기재가 전체 층이 적층 집적 장치에 대한 전기적 접지 접속 또는 전기적 차폐를 제공할 수 있는 금속 층인 경우에 유래될 수 있다.
기재 층(1108)은 또한 적층 집적 장치의 그 환경으로의 열 전달(thermal communication)을 제공하는 기능을 제공할 수 있다. 층은 열 에너지의 고 유동이 그것을 가로질러 유동하도록 허용할 수 있는 고도의 열 전도성 금속 기재로 형성될 수 있다. 대안적으로, 기재는 장치 적층체를 그 아래의 환경으로부터 절연하도록 작용할 수 있다. 또한 기재 층 내에 열 특성 및 비-열 특성 둘 모두에 대해 적층 집적 장치 아래의 환경을 감지하는 능력이 존재할 수 있다. 적층 집적 구성요소 장치의 저부 층이 수행할 수 있는 다수의 기능이 있을 수 있다.
적층 집적 구성요소 장치인 항목(1100)의 중간에 있는 예시적인 층인 항목(1103)으로 진행하여, 상호접속 층이 존재할 수 있다. 그러한 층은 그 상에 다수의 전기 접속 위치를 가질 수 있다. 이 층은 다양한 구성요소로부터의 신호가 상호접속되도록 허용하는 전기 "버스" 또는 라우팅 장치의 기능을 수행할 수 있다. 상호접속 장치 위 또는 아래의 층으로부터의 전기 장치는 서로 접속될 수 있다. 대안적으로, 신호는 층(1103) 위와 아래에 도시된 "솔더 볼" 특징부에 의해 개략적으로 지시된 바와 같이 상호접속 층의 본체를 통해 흐르고 상호접속 장치 위와 아래의 층들 사이에서 라우팅할 수 있다. 그러한 상호접속 층은 비아 및 금속성 라우팅 라인을 갖춘 기계적 기재로 구성되는 층일 수 있으며, 여기서 이들 라우팅 라인의 제어는 상호접속 평면 위 또는 아래의 회로에 의해 수행된다. 그러나, 층(1103)이 또한 예를 들어 저항기, 커패시터 및 인덕터와 같은 수동형 장치의 기능일 수 있는 바와 같이, 신호 및 전력 라우팅을 제어하기 위해 또는 전기 신호를 달성하기 위해 작용하는 능동형 전기 기능을 갖는 대안이 존재할 수 있다. 유사한 방식으로, 항목(1105)은 하나의 층, 예를 들어 도면 부호 1104로부터의 전기 장치를 층(1106)으로 예시될 수 있는 배터리 층과 같은 다른 유형의 전기 장치와 접속시키는 상호접속 층으로서 라우팅 및 기계적 지지를 제공할 수 있다. 상호접속 층인 항목(1110)은 층, 예를 들어 항목(1102) 내의 이용가능한 공간의 일부분만을 점유하는 상호접속 장치를 한정할 수 있다. 다양한 상호접속 층과 다양한 유형의 상호접속 층이 적층 집적 장치 내에 중요 기능을 포함할 수 있는 것이 명백할 수 있다.
수동형 장치가 기술 층과 별개의 층 또는 층의 일부분으로서 적층 집적 구성요소 장치에 추가될 수 있다. 예를 들어 항목(1120)과 같은 이들 장치에서, 하나 이상의 수동형 장치가 그 자체만으로 층 장치 내에 통합될 수 있다. 이러한 수동형 층 장치는 장치가 기재 재료 내로 처리되는 통합 처리 방식으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 층은 적절한 층 형태 상에 조립되는 별개의 수동형 구성요소로부터 형성될 수 있다. 몇몇 경우에, 수동형 장치의 성능은 이러한 방식으로 처리될 때 집적된 CMOS 또는 다른 기술 층의 일부로서 형성된 유사한 수동형 장치보다 우수할 수 있다. 다른 동기는 낮춰진 비용의 구조일 수 있다. 비제한적인 예시적인 관점에서 저항기, 커패시터, 다이오드, 퓨즈, 인덕터, 변압기, 안테나 및 억제기(suppressor)를 포함하는 다수의 유형의 수동형 장치가 본 명세서의 기술에 부합할 수 있다.
집적된 수동형 장치 층은 상호접속 장치 층이 수행할 수 있는 상호접속 목적의 다양성을 통합할 수 있다. 도 11의 항목(1100)에 지시된 바와 같이, 집적된 수동형 장치인 항목(1120)은 솔더 볼 접속부를 통해 다른 층에 접속될 수 있다. 또한, 장치는 장치가 그 위와 아래의 층 둘 모두에 접속되도록 또는 그를 통해 신호를 통과시키도록 허용하는 관통 기재 접속 요소를 포함할 수 있다. 당업자에게 명백할 수 있는 바와 같이, 집적된 수동형 장치 기능은 항목(1100)에 도시된 바와 같이 전용 층 위치에서 수행될 수 있지만; 또한, 본 명세서의 본 발명의 기술의 의도 내에 통합되고 그 내에 있는 다수의 그러한 장치가 있을 수 있다.
몇몇 적층 집적 구성요소 장치 내의 중요 기능은 장치 내에 통합된 집적 회로에 의해 수행될 수 있다. 개략적으로, 이들 장치는 항목(1102, 1104)으로 식별되는 기술 층에 의해 표현된다. 다수의 기술 층이 있을 수 있는 경우에, 적층 집적 구성요소 장치는 별개의 층에서 상이한 기술을 가질 수 있다. 예시적인 관점에서, 층 1인 항목(1102)의 기술은 CMOS 기술 처리 흐름으로부터 유래될 수 있는 한편; 층 2인 항목(1104)의 기술은 BiCMOS 기술 처리 흐름으로부터 유래될 수 있다. 몇 가지 예를 들어 CMOS, BiCMOS, 양극성, MEMS, 메모리 장치 및 층 형성에 부합하는 기재 상에 기능부를 생성하기 위한 것에 부합하는 다른 기술을 포함하는 다수의 기술 조합이 가능할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
항목(1102, 1104)의 기술 유형은 유사할 수 있지만, 그 기술 정의 내의 상이한 군으로부터 비롯될 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 예시적인 관점에서, 항목(1102)은 0.5 마이크로미터 CMOS 처리 흐름으로 형성될 수 있는 한편; 항목(1104)은 20 나노미터 CMOS 처리 흐름으로 형성될 수 있다. 장치 기능을 2개의 별개의 기술 블록으로 분할하는 예시적인 동기는 생성된 다중구성요소 장치의 비용 효율성을 포함할 수 있다. 이러한 동기는 예를 들어 몇몇 중요 기능의 전력 인입이 진보된 좁은 라인폭(linewidth) 기술 내에 있는 그 설계에 의해 급격히 저하될 수 있는 것을 포함하여 특정 기술 노드(technology node)가 장치를 제공할 기술 개선을 포함할 수 있다. 2개의 층은 동일한 기술 노드와 동일한 기술 유형으로부터의 것일 수 있지만, 그 기술 및 기술 노드 내의 상이한 회로 설계를 나타낼 수 있다. 기술 층 그 자체를 형성하기 위해 사용되는 기재는 예를 들어 기술 층 1인 항목(1102)이 표준 규소 기재 상에 형성되었고 기술 층 2가 몇몇 예로서 절연체 기재 상의 규소, 또는 비-규소 반도체 기재, 또는 유기 전자 장치 기재를 비제한적인 관점에서 포함하는 상이한 기재로부터 유래되는 기재 상에 형성되었을 경우에 그러할 바와 같이 상이할 수 있다. 보다 일반적인 관점에서, 기술 유형, 설계 및 노드의 매우 광범위한 조합이 하나 이상의 기술 층의 실시예에 조합될 수 있고 본 명세서의 본 발명에 부합하는 기술을 포함할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
기술 층은 특정 기술 군으로 제조된 표준 박화된 기재 층으로부터 형성될 수 있으며, 여기서 장치 층에 대한 상호접속은 장치(1102)에 도시된 바와 같이 층의 일측을 통해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 기술 층은 항목(1104)에 도시된 바와 같이 층의 양측이 그 자체의 위와 아래의 층과 상호접속되도록 허용하기 위해 관통 층 상호접속부를 포함할 수 있다. 전술되었던 바와 유사한 다양한 상호접속 계획이 본 명세서의 본 발명의 기술에 부합할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
본 명세서의 적층 집적 구성요소 장치의 논의에서, 층의 설명 및 도면은 도 6에 도시된 예를 포함하여 설명되었던 다양한 형태 및 형상으로 조립되는 평면형 층으로부터 유래될 수 있다. 그러나, 얇은 층이 또한 비-평면형 층 형상으로도 형성될 수 있는 것에 유의하는 것이 중요할 수 있다. 범위가 얇은 층 구조체를 3차원 형상으로 변형하는 것으로부터 얇은 층상 형상을 변형함으로써 비평면형 형상이 형성될 수 있도록 하는 방식으로 층을 다이싱하는 것에 이르는 그러한 비평면형 형상을 형성하기 위한 다수의 방식이 있을 수 있다. 따라서, 설명의 범위는 적층 집적 구성요소 장치로부터 형성되는 층상 장치가 한정할 수 있는 3차원 폼 팩터의 다양성을 포함하도록 의도된다.
항목(1101)으로 도시된 바와 같은, 항목(1100)의 상부 층으로 진행하여, 이 층은 다른 층의 위에 있는 그 기하학적 형상으로 인해 기재 층(1108)이 층 적층체의 저부에 있음으로써 갖는 것과 유사한 추가의 기능을 가질 수 있다. 따라서, 이는 층(1108)에 대해 논의된 것과 유사한 실시예를 가질 수 있다. 항목(1100)의 예에서, 상부 층은 예를 들어 코일형 안테나 특징부의 사용을 통해 적층 집적 구성요소 장치 내외로 신호 및 전력의 무선 통신을 제공하는 기능을 할 수 있다. 항목(1101)은 그 자체의 아래의 층에 대해서만 유선 접속부를 갖는 것으로 도시된다. 그럼에도 불구하고, 대안적으로 장치 외부의 상호접속부가 이 층 상에도 또한 생성되는 것이 가능할 수 있다. 상부 층이 실제로 본 명세서에 설명되었던 층 유형 기능들 중 임의의 것을 수행할 수 있는 것이 명백할 수 있다.
도 12로 진행하여, 항목(1100)과 유사한 항목(1200)이 도시된다. 8개의 적층된 층이 존재하는 동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치가 도시된다. 무선 통신 층으로서의 역할을 하는 상부 층(1210)이 있다. 상부 층(1210)에 그리고 그 아래의 상호접속 층(1225)에 접속되는 기술 층(1215)이 있다. 또한, 항목(1230)으로 도시되는 4개의 배터리 층이 있다. 하부 기재 층인 항목(1235)이 있을 수 있으며, 여기서 기재는 추가의 안테나 층을 포함한다. 수행될 수 있는 다수의 기능이 있을 수 있지만; 비제한적인 예시적인 관점에서, 하나의 기능은 RF 신호 리피터(repeater)의 기능일 수 있다.
RF 신호 리피터로서의 예시적인 기능에서, 항목(1210)은 다음과 같이 기능할 수 있다. 적층 집적 구성요소 장치는 동력공급 능력을 갖는다. 저장된 에너지는 항목(1230)의 배터리 층에 있다. 층(1230)의 배터리 요소를 구성하는 다수의 방식이 있을 수 있지만; 일례는 4개의 요소의 적층체가 3.6 V 체제의 동작 전압을 생성하기 위해 병렬 구성으로 접속될 경우일 것이다. 4개의 요소의 4개의 적층체도 마찬가지로 병렬 구성으로 접속될 수 있으며, 여기서 각각의 적층체로부터의 에너지 출력이 상호접속 층(1225)을 통해 기술 층(1215) 내의 전력 관리 장치(1220)에 공급된다. 전력 관리 장치(1220)는 배터리 체인 모두가 완전히 기능하는지를 결정하고 임의의 저 충전된 또는 비-기능적인 배터리 체인을 다른 것으로부터 격리시킬 감지 기능을 가질 수 있다. 장치(1220)는 또한 3.6 V의 입력 전압을 취할 수 있고, 동작 전압을 그것이 항목(1225)인 상호접속 층의 분배 네트워크와 전력 공급 접속부로 출력할 2.5 볼트 공급 전압으로 변경시킴으로써 전력 공급 기능(1240)을 제공할 수 있다. 이러한 공급 전압은 RF 송수신기(1245). 제어 기능 장치(1250)에 전력을 공급할 수 있고, 집적된 수동형 장치 항목(1255)에 대한 전력 공급 접속부를 제공할 수 있다. 전력 공급은 집적된 수동형 장치(1255) 내에 위치되는 커패시터를 충전할 수 있다. 이들 커패시터는 다른 기술 장치가 전력을 인입할 때 전력 수요를 버퍼링하는 기능을 수행할 수 있다. 특정 상세 사항이 논의되었지만, 항목(1200)으로 표현된 설계의 유형에 대해 상당한 변화가 가능할 수 있는 것이 명백할 수 있다.
에너지 공급 시스템이 완전히 충전되고, 전력 관리 유닛이 적절한 출력 전력을 제공하고 있을 때, 장치(1200)는 다음과 같이 신호 리피터로서 기능할 수 있다. 항목(1210)의 코일 안테나는 예를 들어 2.44 ㎓일 수 있는 주파수에 맞추어지도록 설계될 수 있다. 추가의 필터링 스테이지가 역시 2.44 ㎓에 맞추어진 수동형 장치 기반 RF 필터를 위해 발견될 수 있다. 이러한 주파수에서 검출된 신호는 상호접속 장치(1225)를 따라 기술 층(1215)의 RF 송수신기(1245)로 왕복될 수 있다. RF 송수신기(1245)는 또한 대략 2.44 ㎓의 주파수의 스펙트럼에 맞추어질 수 있다. 송수신기(1245)가 이러한 스펙트럼 범위에서 신호를 검출할 때, 그것은 이어서 신호에 증폭 기능을 제공한 다음에 그것들을 재송신할 수 있을 뿐만 아니라 제어 기능 장치(1250)에 제어 신호를 송신할 수 있다. 제어 기능부(1250)가 장치(1245)로부터 적절한 제어 정보를 수신할 때, 그것은 이어서 RF 송수신기(1245)의 출력을, 재송신을 위해 상호접속 층(1225)을 통해 항목(1230)의 배터리 요소 내의 관통 비아를 따라 레벨(1235)의 안테나로 라우팅할 수 있다. RF 신호 리피터 기능이 예시적인 장치(1200) 내에서 수행되고 있음과 동시에, 배터리 재충전의 다른 병렬 기능이 수행되고 있을 수 있다. 이전 논의와 유사한 방식으로, 예를 들어 15.5 ㎒의 상이한 보다 높은 주파수에 맞추어진 안테나가 상부 층(1210) 내에 있을 수 있다. 이러한 신호가 집적된 수동형 장치(1255)를 통해 라우팅될 때, 그것은 상호접속 층(1225)에 이어 전력 관리 장치(1220)로 송신될 수 있다. 전력 관리 장치는 이러한 신호로부터 전력을 취한 다음에 신호를 AC 신호로부터 DC 충전 신호로 변환시킬 수 있다. 그것은 이어서 층(1230)의 배터리 유닛들 중 하나를 전력을 제공하는 것으로부터 충전되는 것으로 스위칭할 수 있다. 이러한 방식으로, 적층 집적 구성요소 장치(1200)는 기능을 수행할 수 있고, 동시에 동력을 재공급받을 수 있다. 항목(1210)은 본 명세서에서 논의된 본 발명의 기술로부터 유래될 수 있는 많은 예들 중 하나이며; 그 설명은 적층 집적 구성요소 장치의 몇몇 예시적인 부분품이 어떻게 기능할 수 있는지를 설명하는 데 집중된다.
이제 도 13으로 진행하여, 항목(1300)이 설명될 것이다. 도면에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 항목(1300)의 층은 이전에 논의된 항목(1200)과의 유사성을 보일 수 있다. 또한, 일례로서, 항목(1200)에 대해 설명된 바와 같은 장치 층의 유사한 유형의 기능이 항목(1300)에서 작용할 수 있다. 그러나, 감소된 수의 층, 즉 적층 집적 구성요소 장치 위의 안테나 층(1210), 항목(1200)과 유사한 장치를 갖춘 기술 층(1215), 및 상호접속 기재 층 항목(1225)이 있을 수 있다. 항목(1300)의 중요 차이는 항목(1320)으로 도시된 바와 같이 동력공급 구성요소 및 다른 외부 구성요소 둘 모두의 외부 접속으로부터 비롯될 수 있다. 항목(920)의 와이어 배터리 구성요소를 상기할 때; 적층 집적 구성요소 장치(1300)를 위한 에너지 저장소는 항목(1320)의 요소로서 존재할 수 있다. 그것은 와이어 본드 접속을 통해 상호접속 층(1225)에 접속될 수 있다. 그러한 와이어 배터리의 추가의 기능은 와이어가 또한 안테나 장치로서 기능하는 것일 수 있다. 따라서, 기술 층(1215)에 의해 생성된 전송 신호가 또한 배터리 와이어로 라우팅될 수 있다. 외부 전력 장치 및 외부 접속 구성요소가 와이어 배터리(1320)에 의해 한정될 수 있다. 그러나, 다수의 별개의 장치가 본 기술의 범주 내에서 외부 접속될 수 있고; 또한, 처리 흐름(700)의 산출물로 설명된 유형의 평평한 평면형 배터리를 제한 없이 포함하는 다양한 배터리 유형 장치가 이용될 수 있으며, 또한 본 명세서에 포함된 기술의 범주 내에 있을 수 있는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.
동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치를 통합할 수 있는 안과용 렌즈
동력공급을 갖는 적층 집적 구성요소 장치가 수행할 수 있는 상당히 다양한 응용 및 기능 중에서, 관심있는 서브세트는 적층 집적 구성요소 장치를 안과용 렌즈 내에 통합시키는 것과 관련될 수 있다. 본 명세서의 본 발명의 기술이 한정할 수 있는 실시예의 일반성을 제한함이 없이, 논의되었던 다양한 요소가 어떻게 안과용 렌즈와 관련될 수 있는지를 고려하는 것이 설명에 도움이 될 수 있다.
동력공급을 갖는 적층 집적 장치를 포함하는 안과용 장치의 일례에서, 안과용 렌즈가 렌즈의 광학 굴절력을 변화시키기 위해 전기 신호에 반응하는 전기활성 렌즈 구성요소를 포함할 수 있고, 안과용 렌즈로 착용될 때, 사용자의 눈 내로의 광학 굴절력은 유용하게 제어될 수 있다. 그러한 안과 응용은 장치의 포함을 위한 매우 제한된 공간을 한정할 수 있으며, 따라서 기능을 제공하기 위해 얇은 적층된 장치의 통합에 의해 개선될 수 있다. 또한, 안과용 렌즈의 형상은 평평한 평면보다 구의 표면에 더욱 유사한 3차원 물체이며; 따라서, 그 형상이 원형 형상에 정합하는 적층된 장치를 배치하는 것은 이용되는 공간의 최적화를 허용할 수 있다. 평면형이고 직선형인 작은 적층된 장치가 또한 안과용 렌즈 응용에 부합하는 기술을 포함할 수 있는 것을 이해하는 것이 중요할 수 있다. 적층된 장치는 그 다양한 형상에 있어, 적층된 장치를 봉지하는 그리고 안과용 렌즈의 제조에서 본 명세서에 설명되었던 재료에 부합하는 재료 양태를 제공하는 삽입체 내에 포함될 수 있다.
예시적인 안과용 장치를 계속해서 참조하면, 동력공급형 구성요소의 적층체는 외부 제어 신호의 수신 및 그 제어 신호에 기초한 구성요소의 활성화를 비롯한 안과용 렌즈 응용에 중요할 수 있는 다수의 기능을 제공할 수 있다. 또한, 배터리 장치에 동력을 재공급하는 것이 몇몇 응용에서 유용할 수 있고, 논의되었던 충전을 위한 기능의 유형이 유용할 수 있다. 대안적으로, 외부 구성요소로서의 와이어 배터리가 단일 방전 사이클을 위해 기능하는 배터리를 제공할 수 있다.
무선 입력부를 통해 제어 신호를 수신하는 동력공급형 구성요소는 이어서 컨트롤러를 특정 전압 출력을 설정하도록 규정할 수 있다. 출력은 이어서 외부 접속부를 통해 전기활성 렌즈로 라우팅될 수 있고, 안과용 렌즈의 광학 굴절력을 변화시킬 수 있다. 이들 방식으로, 본 명세서에 설명된 본 발명의 기술의 다양한 태양의 유용성이 인식될 수 있다.

Claims (16)

  1. 동력공급(energization)을 갖는 적층 집적 구성요소 장치(stacked integrated component device)로서,
    하나 이상의 구성요소를 포함하는 전기적 활성 장치들을 포함하는 적어도 하나의 제1 적층된 층(1102), 하나 이상의 구성요소를 포함하는 전기적 활성 장치들을 포함하는 제2 적층된 층(1104), 및 하나 이상의 동력공급 장치를 포함하는 적어도 하나의 제3 적층된 층(1106, 1107)을 포함하고,
    적어도 하나의 제1 전기 접속부(1103, 1105)가 전류가 상기 제1 및 제2 적층된 층들 내의 상기 하나 이상의 구성요소 중 적어도 하나 사이에서 상기 제3 적층된 층 내의 적어도 하나의 구성요소로 흐르도록 허용하며,
    상기 제1 적층된 층은 상기 제2 적층된 층의 기술 유형(technology type)과 상이한 기술 유형을 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 적층된 층(1102)의 상기 기술 유형은 상기 제2 적층된 층(1104)이 유래되는 처리 흐름(processing flow)과 상이한 처리 흐름으로부터 유래되는, 적층 집적 구성요소 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 적층된 층(1102)의 상기 기술 유형은 CMOS, BiCMOS, 양극성(bipolar), MEMS 및 메모리 장치 기술 중 선택된 것을 포함하고, 상기 제2 적층된 층(1104)의 상기 기술 유형은 CMOS, BiCMOS, 양극성, MEMS 및 메모리 장치 기술 중 상이한 선택된 것을 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 적층된 층(1102)의 상기 기술 유형은 CMOS 처리 흐름으로부터 유래되고, 상기 제2 적층된 층(1104)의 상기 기술 유형은 BiCMOS 처리 흐름으로부터 유래되는, 적층 집적 구성요소 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 적층된 층들(1102, 1104)의 상기 기술 유형들은 기술 정의(technology definition) 내의 상이한 군(family)들로부터 비롯되는, 적층 집적 구성요소 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 적층된 층(1102)은 0.5 마이크로미터 CMOS 처리 흐름으로 형성되는 한편, 상기 제2 적층된 층(1104)은 20 나노미터 CMOS 처리 흐름으로 형성되는, 적층 집적 구성요소 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 적층된 층(1102)을 형성하기 위해 사용되는 기재는 상기 제2 적층된 층(1104)을 형성하기 위해 사용되는 기재와 상이한, 적층 집적 구성요소 장치.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 적층된 층(1102)은 규소 기재 상에 형성되고, 상기 제2 적층된 층(1104)은 절연체 상층 규소(Silicon-on-insulator) 기재, 비-규소 반도체 기재, 또는 유기 전자 장치 기재 중 하나 상에 형성되는, 적층 집적 구성요소 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력공급 장치들은 박막 고체 상태 배터리 요소(thin film solid state battery element)를 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력공급 장치들은 알칼리 배터리 요소(alkaline battery element)를 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력공급 장치들은 와이어 성형 배터리 요소(wire formed battery element)를 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력공급 장치들은 적어도 하나의 화학적 에너지 저장 장치를 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력공급 장치들은 적어도 하나의 용량성 에너지 저장 장치를 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 층의 치수 제약부(dimensional constraint)들은 대략 직선형인, 적층 집적 구성요소 장치.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 층의 치수 제약부들은 대략 곡선형인 영역들을 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 층의 치수 제약부들은 다각형의 세그먼트들인 영역들을 포함하는, 적층 집적 구성요소 장치.
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