KR20170030520A - 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 집적 회로 모듈 - Google Patents

리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 집적 회로 모듈 Download PDF

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케네스 케스카운
롱티안 장
매튜 마이클 노와크
시췬 구
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퀄컴 인코포레이티드
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Abstract

의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 (IC) 모듈, 및 IC 모듈을 형성하는 방법이 설명되어 있다. 방법들은 내부에 일체적으로 형성된 미세-바늘을 포함하는 리드 프레임 블랭크를 형성하는 단계를 포함한다. 미세-바늘은 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면을 너머 벤딩될 수도 있다. 초기 하측면은 벤딩된 미세-바늘이 보호층에 매립되게 되도록 보호층과 결합될 수도 있으며, 보호층은 초기 하측면과 벤딩된 미세-바늘에 제거가능하게 부착될 수도 있다. IC 컴포넌트는 리드 프레임 블랭크의 상측면에 고정될 수도 있다. IC 컴포넌트 및 리드 프레임 블랭크의 코어의 적어도 상측 표면은 IC 모듈의 패키징을 형성하는 몰딩 화합물로 캡슐화될 수도 있다. 보호층의 제거는 패키징으로부터 멀리 돌출된 벤딩된 미세-바늘을 노출시킬 수도 있다.

Description

리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 집적 회로 모듈{AN INTEGRATED CIRCUIT MODULE WITH LEAD FRAME MICRO-NEEDLES}
웨어러블 의료 디바이스들은 종종 디바이스를 착용하는 환자로부터 센서 데이터를 수집하기 위한 집적 회로부를 포함할 수 있다. 결과적인 의료 디바이스는 환자의 신체에 착용하기 위해 요구되는 것보다 더 두껍고 더 무거운 경향이 있다. 또한, 이러한 의료 디바이스에 대한 비용들은 다양한 컴포넌트들 및 필수적인 어셈블리 프로세스들로 인하여 고가로 되는 경향이 있다. 따라서, 가장 심각한 질병을 갖는 환자들만이 웨어러블 의료 디바이스들과 연관된 비용들과 불편함을 받아들인다.
일부 실시형태들에서, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 (IC) 모듈을 형성하는 방법은 내부에 일체식으로 형성된 미세-바늘을 포함하는 리드 프레임 블랭크를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 미세-바늘은 리드 프레임 블랭크의 외주연부의 내부에 배치될 수도 있다. 미세-바늘은 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면을 너머 벤딩될 수도 있다. 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면은 벤딩된 미세-바늘이 보호층에 매립되도록 보호층과 결합될 수도 있다. 보호층은 초기 하측면 및 리드프레임 블랭크의 벤딩된 미세 바늘에 제거가능하게 부착될 수도 있다. IC 컴포넌트는 리드 프레임 블랭크의 상측면에 고정될 수도 있다. 추가로, IC 컴포넌트 및 리드 프레임 블랭크의 코어의 적어도 상측 표면은 IC 모듈의 패키징을 형성하는 몰딩 화합물로 캡슐화될 수도 있다. 보호층의 제거는 패키징으로부터 멀리 돌출된 벤딩된 미세-바늘을 노출시킬 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 미세-바늘은 리드 프레임 블랭크의 하측면을 너머 2 개의 미세-바늘들을 벤딩시키기 전에 서로를 향하여 연장되는 2 개의 대향하는 미세-바늘들을 포함할 수도 있다. 본 방법은 이를 테면, 스팀, 에틸렌 옥사이드, 방사선, 열건조, 및/또는 플라즈마를 리드 프레임 블랭크에 가하는 것에 의해, 보호층 상에 리드 프레임 블랭크를 탑재하기 전에 리드 프레임 블랭크를 살균하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 실시형태의 방법들은 보호층에 기판을 부착하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 여기에서 보호층과 기판 사이의 제 1 부착 강도는 보호층과 리드 프레임 블랭크 및/또는 몰딩 화합물 사이의 제 2 부착 강도보다 더 강하며, 이는 기판에 부착되어 유지되는 보호층을 갖는 패키징으로부터 기판을 떼어낼 수 있게 한다. 실시형태의 방법들은 미세-바늘로부터 보호층을 떼어내고, 리드 프레임 블랭크의 외부 프레임을 제거하여, 캡슐화된 IC 컴포넌트와 리드 프레임 블랭크의 내부 부분을 남겨두는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 보호층은 전도성 첨가제로 도핑될 수도 있고, 의료 디바이스는, 보호층의 제거가 IC 컴포넌트를 활성화하게 하도록, 전도성 첨가제에 커플링된 회로를 포함할 수도 있다.
의료 디바이스는 환자에 의해 착용될 수도 있고, IC 컴포넌트는 미세-바늘이 환자의 피부에 접촉할 때의 파라미터를 감지하도록 구성되는 미세-바늘에 커플링된 센서를 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들은 일체식으로 형성된 미세-바늘을 포함하는 리드 프레임에 커플링된 집적 회로 (IC) 모듈을 포함하는 의료 디바이스를 포함한다. 미세-바늘은 리드 프레임 코어를 형성하는 재료의 연속하는 연장부로서 형성될 수도 있다. 미세-바늘은 패키징으로부터 멀리 연장되는 2 개의 대향하는 미세-바늘들을 포함할 수도 있다. IC 모듈은 내부에 일체식으로 형성된 미세-바늘 및 부착면을 포함하는 리드 프레임 코어를 포함할 수도 있다. 미세-바늘은 리드 프레임 코어의 하측 평면 (lower planar surface) 을 너머 확장할 수도 있다. IC 컴포넌트는 리드 프레임의 부착면에 전도성있게 본딩될 수도 있고, 패키징은 IC 컴포넌트, 및 리드 프레임 코어의 적어도 상측 부분을 캡슐화할 수도 있어, 미세-바늘이 패키징 외부로 돌출하게 된다. IC 컴포넌트는 미세-바늘에 커플링되고 그리고 미세-바늘이 의료 디바이스를 착용하는 환자의 피부에 접촉할 때를 감지하도록 구성되는 센서를 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 보호층은 리드 프레임 코어의 하측 평면에 제거가능하게 부착될 수도 있어, 미세-바늘의 적어도 선단부가 보호층에 매립되게 되어, 미세-바늘을 살균 상태로 유지하게 하고 저장 및 핸들링 동안에 바늘이 변형되는 것을 방지할 수도 있다. 보호층의 제거는 패키징으로부터 멀리 돌출된 미세-바늘을 노출시킬 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 보호층은 리드 프레임 코어의 하측 평면에 제거가능하게 부착될 수도 있고, 기판은 리드 프레임과 보호층 사이의 제 2 부착 강도보다 더 강한 제 1 부착 강도를 갖는 접착제로 보호층에 고정될 수도 있다. 기판은 기판에 부착되어 유지된 보호층을 갖는 패키징으로부터 떼어낼 수도 있다. 추가로, 보호층은 리드 프레임 코어의 하측 평면에 제거가능하게 부착될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 보호층은 전도성 첨가제로 도핑될 수도 있고, 의료 디바이스는, 보호층의 제거가 IC 컴포넌트를 활성화하게 하도록, 전도성 첨가제에 커플링된 회로를 포함할 수도 있다.
첨부의 도면들은 본 개시물의 실시형태들의 설명을 돕기 위해 제시된 것이고 실시형태를 제한하기 위한 것이 아니라 실시형태들의 설명만을 위해 제공된다.
도 1 은 여러 실시형태들에 따른 IC 모듈의 측면도이다.
도 2 는 여러 실시형태들에 따라 의료 디바이스 내에 통합된 도 1 의 IC 모듈의 측면도이다.
도 3 의 (a) 는 여러 실시형태들에 따라 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 IC 모듈을 포함하는 의료 디바이스 상의 박리 (peel-away) 기판을 예시한다.
도 3 의 (b) 는 여러 실시형태들에 따라 의료 센서 패치로서 환자에 적용된 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 IC 모듈을 포함하는 의료 디바이스를 예시한다.
도 3 의 (c) 는 여러 실시형태들에 따른 도 3 의 (b) 의 의료 디바이스의 입체적인 사시도이다.
도 4a 는 여러 실시형태들에 따른 리드 프레임 블랭크의 평면도이다.
도 4b 는 여러 실시형태들에 따라 A-A 에서, 도 4a 의 리드 프레임 블랭크의 측면횡단면도이다.
도 5a 는 여러 실시형태들에 따라 지그에 유지되어 있는 도 4b 의 리드 프레임 블랭크의 횡단측면도이다.
도 5b 는 여러 실시형태들에 따라 미세-바늘들을 갖는 도 5a 의 리드 프레임 블랭크의 횡단측면도이다.
도 6a 는 지그로부터 제거된 도 5b 의 벤딩된 리드 프레임 블랭크의 평면도이다.
도 6b 는 도 6a 의 벤딩된 리드 프레임 블랭크의 측면도이다.
도 6c 는 B-B 에서, 도 6a 의 벤딩된 리드 프레임 블랭크의 전방횡단면도이다.
도 7 은 여러 실시형태들에 따라 제 1 스테이지 리드 프레임 어셈블리의 전방 횡단면도이다.
도 8a 는 여러 실시형태들에 따라 제 2 스테이지 리드 프레임 어셈블리의 전방 횡단면도이다.
도 8b 는 도 8a 의 제 2 스테이지 리드 프레임 어셈블리의 평면도이다.
도 9a 는 여러 실시형태에 따라 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리의 평면도이다.
도 9b 는 C-C 에서 도 9a 의 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리의 전방 횡단면도이다.
도 10 은 여러 실시형태에 따라 제 4 스테이지 리드 프레임 어셈블리의 평면도이다.
도 11 은 여러 실시형태들에 따라 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈의 후방 횡단면도이다.
도 12a 는 여러 실시형태들에 따라 제거가능 랩퍼에서 랩핑되는 의료 디바이스에서 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈의 측면 횡단면도이다.
도 12b 는 E 에서 도 12a 의 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈의 입체적 뷰이다.
도 13 은 여러 실시형태들에 따라 제거되는 박리 기판을 갖는 도 12b 의 의료 디바이스의 측면 횡단면도이다.
도 14 는 도 1 의 의료 디바이스를 형성하는 실시형태의 방법을 예시하는 프로세스 플로우 도이다.
도 15 는 도 12a 의 의료 디바이스를 환자에 적용하는 실시형태의 방법을 예시하는 프로세스 플로우 도이다.
여러 실시형태들은 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 가능한 경우에는 언제든지, 동일한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 부분들을 지칭하기 위해 도면들에 걸쳐 이용될 것이다. 특정 예들 및 구현예들에 대해 이루어진 참조들은 예시용이고, 본 발명 또는 본 청구항들의 범위를 제한하려고 의도되지는 않는다. 본 개시물의 범위로부터 벗어나지 않으면서 대안적인 실시형태들이 디바이스화될 수도 있다. 추가적으로, 본 개시물의 관련 상세들을 불명확하게 하지 않기 위해 본 개시물의 공지의 엘리먼트들은 상세히 설명되지 않거나 또는 생략될 것이다.
단어들 "제 1", "제 2", "제 3" 및 유사한 용어들이 여러 설명된 엘리먼트들을 구별하기 위한 명료화의 목적으로 본원에 사용되며, 엘리먼트들의 계층이나 특정 순서로 청구항들을 제한하려 의도하지 않는다.
"IC" 또는 "IC 모듈" 로서 축약된 본원에 이용된 용어 "집적 회로"는 전기 컨덕터들 및 컴포넌트들을 포함하는 회로 소자들의 시스템을 지칭하며, 회로 소자들의 일부 또는 전부는 비분리적으로 연관되며 전기적으로 상호접속되어 있고 나눌 수 없는 것으로서 고려될 수도 있다.
본원에 이용된 용어 "리드 프레임"은 IC 모듈 내부의 IC 컴포넌트들로부터 외부로 신호들을 운반하는 IC 모듈 내부의 금속 구조체를 지칭한다. 리드 프레임은 구리, 백금, 또는 금과 같은 전도성 금속 뿐만 아니라 금으로 코딩된 구리와 같은 이러한 재료들의 조합들로 형성될 수도 있다. 추가로, 제조 프로세스의 부분으로서, 리드 프레임은 내부 코어와 외부 프레임을 포함하는 리드 프레임 블랭크로부터 형성될 수도 있다. IC 컴포넌트들은 중간 보드 또는 내부 코어에 직접 부착될 수도 있고, 본드 와이어들을 이용하여 내부 코어에 전도성있게 본딩될 수도 있다. 캡슐화된 몰딩 화합물과 함께 내부 코어는 IC 컴포넌트들을 내부에 유지하는 패키지를 형성할 수도 있다. 몰딩 화합물에 의해 캡슐화되지 못할 수도 있는 외부 프레임은 제조 프로세스 동안에 리드 프레임 블랭크로부터 제거 (예를 들어, 컷-오프, 분리) 될 수도 있다.
여러 실시형태들은 일체식으로 형성된 미세-바늘들을 포함하기 위해 통합형 캡슐화된 IC 모듈의 리드 프레임을 구성하며, 이에 의해, 미세-바늘들을 갖는 저비용 웨어러블 의료 디바이스들의 제조를 가능하게 한다. 리드 프레임이 미세-바늘들을 포함하도록 리드 프레임을 형성하고 그리고 리드 프레임으로 그 베이스부에 IC 모듈을 구성시키는 것에 의해, 미세-바늘들을 포함하는 리드 프레임의 부분은 IC 모듈의 외부 표면에 노출된 상태로 유지될 수도 있다. 이러한 식으로, 미세-바늘들을 포함하는 리드 프레임의 노출된 부분은 센서들에 대한 전도성 접촉 소자들로서 이용될 수도 있다. 특히, 일체식으로 형성된 미세-바늘들은 노출된 상태를 유지할 수도 있고 그리고 피하 조직 또는 피부에 일반적으로 도달하기 위해 표피를 침투하기 위하여 IC 모듈로부터 멀리 돌출한다. IC 모듈은 여러 특성들을 기록하고, 측정하고/하거나 프로세싱하기 위한, 미세-바늘들에 커플링된 센서를 포함할 수도 있다. IC 모듈은 추가적인 IC 컴포넌트들, 이를 테면, 프로세서, 메모리 및 배터리를 포함할 수도 있다.
여러 실시형태들은 의료 디바이스용 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈을 형성하는 방법을 포함한다. 본 방법은 하나 이상의 미세-바늘들을 포함하는 리드 프레임 블랭크를 형성하고, 그리고 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면을 너머 이들 미세-바늘들을 벤딩시키는 단계를 포함할 수도 있다. IC 컴포넌트들을 고정하기 전에, 리드 프레임 블랭크는 IC 컴포넌트에 유해할 수 있는 기술들을 이용하여 살균될 수도 있다. 보호층을 적어도 살균된 미세-바늘들에 적용하는 것은 사용자의 피부와 접촉하기 전에 오염을 방지할 수도 있다. 추가의 IC 컴포넌트들은 통합형 IC 모듈 패키징을 형성하기 위해 적용된 몰딩 화합물 및 리드 프레임 블랭크에 부착될 수도 있다. 패키징 내에 포함되지 않는 리드 프레임 블랭크의 외부 프레임은 제거될 수도 있다.
여러 실시형태들의 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈은 웨어러블 의료 디바이스, 이를 테면, 의료 센서 패치 내에 통합될 수도 있다. 추가로, IC 모듈의 보호층은 제거가능할 수도 있다. 이러한 방식으로, 보호층은 미세-바늘들 (또는 미세-바늘들의 적어도 선단부들) 을 깨끗하게 유지할 수도 있고/있거나 살균될 수도 있고 사용할 준비가 될 때 제거될 수 있다. 보호층에 고정된 기판, 이를 테면, 종이 또는 테이프는 적절할 때 보호층을 제거하기 위한 박리 백킹으로서 이용될 수도 있다. 추가로, 보호층에 포함된 전도성 특성들은 보호층의 제거에 응답하여 IC 모듀의 특정 IC 컴포넌트들을 활성화할 수도 있다.
도 1 은 여러 실시형태들에 따라 적어도 하나의 리드 프레임 미세-바늘 (131) 을 갖는 IC 모듈 (100) 의 측면 횡단면도를 예시한다. IC 모듈 (100) 은 회로 기판 (150), 추가의 집적 회로들 (예를 들어, 반도체들)(160), 센서 (165), 배터리 (170), 및 미세-바늘들 (131) 을 갖는 리드 프레임 코어 (112) 를 포함하는 통합형 모듈로서 형성될 수도 있다. 이러한 식으로, 여러 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 은 리드 프레임 코어 (112) 와 일체식으로 형성된 미세-바늘들 (131) 을 포함하는 단일의 마이크로칩 사이즈화된 디바이스 내에 통합될 수도 있다. 리드 프레임 코어 (112) 는 여러 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 에 대한 지지 및 부착 표면들을 제공할 수도 있다. IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 은 몰딩 화합물로부터 형성되는 패키징 (181) 에 의해 리드 프레임 코어 (112) 의 적어도 상측표면과 함께 캡슐화될 수도 있다. 미세-바늘들 (131) 을 포함하는 리드 프레임 코어 (112) 의 하측면은 패키징 (181) 에 의해 캡슐화되지 않을 수도 있다. 리드 프레임 코어 (112) 와 일체식으로 형성된 미세-바늘들 (131) 은 패키징 (181) 으로부터 멀리 돌출되고 환자의 피부에 침투하도록 구성되기 위하여, 리드 프레임 코어 (112) 의 하측면을 너머 아래로 연장된다. 따라서, 리드 프레임 코어 (112), 또는 적어도 미세-바늘들 (131) 은 패키징 (181) 외부로부터 접촉하도록 노출된 상태로 유지되면서 다른 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 이 패키징 (181) 에 의해 보호된 상태로 유지될 수도 있다. 이렇게 구성되면, IC 모듈 (100) 의 베이스가 환자의 피부와 접촉하게 배치될 때, 미세-바늘들 (131) 이 직접 피부에 접촉하여 부분적으로 침투할 수도 있다. 적어도 하나의 미세-바늘 (131) 에 커플링된 센서 (165) 는 미세-바늘이 환자의 피부에 접촉하게 될 때 환자의 파라미터 (즉, 특징적 특성) 를 감지 또는 측정하도록 구성될 수도 있다.
개별적인 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170), 리드 프레임 코어 (112), 및 미세-바늘들 (131) 을 포함하는 IC 모듈 (100) 의 상대적 사이즈 및 형상은 예시적인 목적으로만 의도된다. 이들 엘리먼트들의 사이즈 및 형상은 특수 목적 또는 일반 목적에 적합하도록 IC 모듈 (100) 의 설계의 부분으로서 변경될 수도 있다. 특히, 미세-바늘들 (131) 은 통증이 거의 없거나 전혀 없이 피부에 침투하기 위하여 폭에 있어서 훨씬 더 얇게 되고, 특정 패치 또는 센서에 대하여 적절한 침투 깊이에 의존하여, 더 짧거나 더 길수도 있다. 이와 유사하게, 개별적인 컴포넌트들의 구성은 단지 예시의 목적을 위한 것이며, 컴포넌트들의 사이즈 및 위치는 특정 설계에 의존할 것이다. 따라서, 다소의 IC 컴포넌트들이 포함될 수도 있다. 추가로, IC 모듈 (100) 은 여러 실시형태들에 따라 오직 하나의 미세-바늘들 (131) 또는 다수의 미세-바늘들 (131) 을 포함하도록 설계될 수도 있다.
도 2 는 여러 실시형태들에 따라 의료 디바이스 (200) 내에 통합된 도 1 의 IC 모듈 (100) 을 예시한다. 외부 패치 구조체 (240) 는 추가적인 기능 컴포넌트들 또는 특성들을 제공하기 위하여 또는 심미적 목적들을 위하여 포함될 수도 있다. 예를 들어, 도 1 의 IC 모듈 (100) 이 의료 디바이스로서 독립적으로 이용될 수도 있지만, 이는 보기에 안좋을 수도 있다. 따라서, 외부 패치 구조체 (240) 를 이용하는 것은 의료 디바이스로서 이용하기 위한 IC 모듈의 외형을 강화할 수도 있다. 대안으로서, 외부 패치 구조체 (240) 의 형상은 특정 신체 부위 (예를 들어, 어깨, 무릎 등) 에 맞추어지도록 인체 공학적으로 형성되어, 환자로부터 의료 디바이스 (200) 의 적용 및/또는 제거를 단순화할 수도 있다. 추가의 예로서, 외부 패치 구조체 (240) 의 더 큰 직경의 하측면 (242) 은 환자의 피부에 부착하기 위한 추가적인 부착 표면들을 포함할 수도 있다. 추가로, 외부 패치 구조체 (240) 는 패치의 설계 또는 특정 적용을 위하여 적절한 하나 이상의 선택적 컴포넌트들 (245) 을 포함할 수도 있다. 이러한 선택적 컴포넌트들 (245) 은 선택적 전도성 소자들 (246) 을 통하여 리드 프레임 코어 (112) 에 접속될 수도 있다.
외부 패치 구조체 (240) 는 임의의 사이즈로 형성될 수도 있고 통합형 균질한 구조체일 필요는 없다. 외부 패치 구조체 (240) 에는 IC 모듈을 수용하기 위한 포캣, 오목부, 또는 챔버 (247) 가 제공될 수도 있다. 외부 패치 구조체 (240) 는 IC 모듈 (100) 에 영구적으로 고정될 수도 있거나 또는 IC 모듈 (100) 에 제거가능하게 고정되도록 이루어질 수도 있다. 예를 들어, IC 모듈 (100) 은 교체가능 또는 일회용 컴포넌트일 수도 있는 한편, 외부 패치 구조체 (240) 는 대체 IC 모듈과 조합하여 확장된 용도로 의도된다. 대안으로서, 외부 패치 구조체 (240) 는 일회성이도록 구성될 수도 있고, IC 모듈 (100) 은 사용하기 전에 챔버 (247) 내에 삽입되고, 외부 패치 구조체 (240) 가 폐기되기 전에 재사용을 위하여 제거될 수도 있다.
도 3 의 (a) 내지 도 3 의 (c) 는 환자에의 적용을 위한 보호 랩퍼로부터 제거되는 여러 단계에서의 예시적인 의료 디바이스 (200) 를 예시한다. 도 3 의 (a) 는 보호 랩퍼 (250) 로부터 초기에 제거되는 의료 디바이스 (200) 를 예시한다. 보호 랩퍼 (250) 는 사이에 의료 디바이스 (200) 가 샌드위치되어 있는 2 개의 대향하는 커버들 (251, 252) 을 포함할 수도 있다. 사람 (10)(예를 들어, 간병인 또는 환자 자신) 은 커버들 (251, 252) 을 차례로 (예시된 바와 같음) 또는 대안으로서 동시에 벗겨내는 것에 의해 보호 랩퍼 (250) 로부터 의료 디바이스 (200) 를 제거할 수도 있다. 이러한 식으로, 보호 랩퍼 (250) 는 거즈가 붙은 반창고 (adhesive bandages with gauze) 에 이용되는 통상적인 랩퍼들과 유사할 수도 있다. 하부 커버 (252) 를 벗겨내는 프로세스에서, 보호층 (211) 은 의료 디바이스 (200) 로부터 벗겨내어질 수도 있고, 이에 의해 미세-바늘들 (131) 을 노출시킨다.
도 3 의 (b) 는 의료 센서 패치로서 환자 (11) 의 등의 상측 부분에 사람 (10)(예를 들어, 간병인) 에 의해 적용되는 예시적인 의료 디바이스 (200) 를 예시한다. 도 3 의 (a) 및 도 3 의 (b) 에 예시된 바와 같이, 사람 (10) 은 미세-바늘들의 커버를 벗기고 환자 (11) 에 의료 디바이스 (200) 를 확고하게 배치하기 위하여 하부 커버 (예를 들어, 도 3 의 (a) 의 252) 를 제거할 수도 있다. 그 후, 사람 (10) 은 도 3 의 (b) 에 도시된 바와 같이, 상부 커버 (25) 를 벗겨내어, 환자에 고정된 의료 디바이스 (200) 만이 환자에 고정되게 남겨질 수도 있고 미세-바늘들 (131) 은 환자 (11) 의 피부와 적어도 접촉하거나 또는 침투한다.
도 3 의 (c) 는 미세-바늘들 (131) 을 보여주는, 환자에 접촉하는 의료 디바이스의 부분을 예시한다.
도 3 의 (a) 에 예시된 예시적인 의료 디바이스 (200) 는 이러한 의료 디바이스들의 형상들이 어떻게 변경될 수 있는지의 비제한적인 예들을 제공하기 위하여, 도 3 의 (b) 및 도 3 의 (c) 에 예시되는 예의 의료 디바이스 (200) 와 상이한 형상을 갖는다.
도 4a 및 도 4b 는 여러 실시형태들에 따라 IC 모듈을 형성하는데 이용될 수도 있는 리드 프레임 블랭크 (110) 의 일 예를 예시한다. 도 4a 는 리드 프레임 블랭크 (110) 의 평면도를 예시하는 한편, 도 4b 는 도 4a 의 리드 프레임 블랭크 (110) 의 측면 횡단면도를 예시한다. 리드 프레임 블랭크 (110) 는 전자 회로들에 대한 리드 프레임들을 형성하기 위한 스탬핑, 프레싱, 에칭 또는 임의의 다른 적절한 기술들에 의해 형성될 수도 있다. 리드 프레임 블랭크 (110) 는 유연한 전도성 재료, 이를 테면, 이에 한정되는 것은 아니지만 구리로 형성될 수도 있다. 리드 프레임 블랭크 (110) 는 여러 형상들 및 사이즈들로 형성될 수도 있고, 도 4a 및 도 4b 에 도시된 직사각형 형상은 예시적인 목적만을 위한 것이다.
도 4a 를 참조하여 보면, 리드 프레임 블랭크 (110) 는 외부 프레임 (120), 내부 리드들 (125), 내부 랜드들 (126) 및 하나 이상의 일체식으로 형성된 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 을 포함할 수도 있다. 외부 프레임 (120) 은 리드 프레임 블랭크 (110) 의 전체 주연부 주변으로 연장될 수 있다. 외부 프레임 (120) 이 연속하는 엘리먼트로서 도시되어 있지만, 이는 절단부 (break), 불연속부들 또는 형태에 있어서 다른 변형들을 가질 수도 있다. 내부 리드들 (125) 은 리드 프레임 블랭크 (110) 의 최내각부들 (innermost portions) 을 외부 프레임 (120) 에 접속할 수도 있다. 내부 랜드들 (126) 은 IC 컴포넌트들, 또는 컴포넌트에 부착된 다른 구조체들, 이를 테면, IC 보드를 지지할 수도 있다. 내부 리드들 (125) 의 내부 부분들은 부착 표면으로서 IC 컴포넌트들 또는 구조체들을 지지 또는 접속하기 위한 내부 랜드들 (126) 처럼 작용할 수도 있다.
미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 은 리드 프레임 블랭크 (110) 를 형성하는 재료의 연속하는 연장부로서 리드 프레임 블랭크 (110) 의 외주연부의 내측을 향하여 형성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 은 하나 이상의 다른 리드 프레임 엘리먼트들 (예를 들어, 외부 프레임 (120), 내부 리드들 (125), 또는 내부 랜드들 (126)) 의 비절단 연장부 (즉, 인터럽션이 없는 연장부) 로서 일체식으로 형성될 수도 있다. 또한, 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 은 피부를 침투하기에 충분히 얇고 끝이 뾰족하게 형성되거나 또는 일 점으로 날카로워질 수도 있다. 예를 들어, 매우 날카로운 미세-바늘들이 요구되면, 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 을 에칭하여 미소한 바늘 형태의 구조체들 (즉, 일 점으로 끝나는 원통 형태들) 또는 삼각형상 돌출부들을 형성할 수도 있다. 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 의 선단부들 (또는 적어도 하나의 선단부) 은 생물적으로 양립가능한 전도성 층, 이를 테면, 백금으로 코팅될 수도 있다. 도 4a 에 예시된 실시형태는 3 개의 페어들로 그룹화되는 6 개의 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 을 포함한다. 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 의 페어들은 서로를 향하여 연장되는 2 개의 대향하는 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 을 포함한다. 페어링된 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 의 종단점들은 거리 X 만큼 이격되어 있고, 이 거리는 여러 기능적 및/또는 구조적 요건들을 만족하도록 사이징될 수도 있는 갭 (135) 을 형성한다. 대안으로서, 갭 (135) 은 제거될 수도 있어, 종점들이 중심에서 접촉하거나 심지어 결합하게 된다. 도 5a 및 도 5b 에 예시된 IC 모듈을 형성하는 프로세스 플로우에서의 마지막 단계에서, 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 은 이를 테면, 가압 툴 (도 4a 에 50 에서 그 윤곽선이 표시되어 있음) 을 이용하여, 피부를 침투하기에 적절한 배향으로 벤딩된다.
도 4b 를 참조하여 보면, 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 은 외부 프레임 (120) 에 가장 가까운 미세-바늘 외부 부분들 (130b) 및 갭 (135) 에 가장 가까운 미세-바늘 내부 부분들 (130a) 을 포함할 수도 있다. 이 실시형태에서, 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 은 테이퍼링되고, 미세-바늘 외부 부분 (130b) 에서의 더 두꺼운 부분이 미세-바늘 내부 부분 (130a) 의 끝에서 일 점으로 테이퍼링된다. 테이퍼는 또한 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 의 초기 상측면 (139) 으로부터 초기 하측면 (137) 으로 연장되는 것으로서 또한 예시되어 있다. 대안으로서, 테이퍼는 하측면 및 상측면 (137, 139) 사이의 중간에서 만날 수도 있거나 또는 반대 방향으로 테이퍼링한다 (즉, 하측면 (137) 에서 가장 두껍게 되고 상측면 (139) 측에서 일 점을 향하여 테이퍼링된다).
도 5a 및 도 5b 는 미리 벤딩된 미세-바늘들 (130) 을 벤딩시키는 예시적인 방법의 2 개의 단계들을 예시한다. 도 5a 는 미세-바늘들을 벤딩시키기 위하여 지그 (57) 에 유지된 리드 프레임 블랭크 (110) 의 횡단측면도를 예시한다. 리드 프레임 블랭크 (110) 위에는 가압 툴 (52) 이 있다 (가압 툴의 윤곽선이 도 4a 에서 50 으로서 표기된다). 미세-바늘들 (130) 은 도 5a 의 화살표로 표시된 바와 같이 갭 (135) 을 통과하여 도 5b 에 예시된 최종 포지션으로 가압 툴 (52) 을 이동시키는 것에 의해 벤딩될 수도 있다. 가압 툴 (52) 이 갭 (135) 을 관통하여 아래 방향으로 이동하는 것을 계속할 때, 그 각진 에지들 (angled edges) 이 이들을 아래로 벤딩되게 하는 미세-바늘 내부 부분들 (130a) 의 상측면에 맞물린다. 가압 툴 (52) 은 벤딩된 미세-바늘들 (131) (이는 이하, 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 로서 지칭됨) 을 형성하도록 90° 미만으로, 리드 프레임 블랭크 (110) 의 하측 평면 (예를 들어, 도 4b 의 하측면 (137)) 을 너머 미세-바늘 내부 부분들 (130a) 을 벤딩되게 하도록 설계될 수도 있다. 벤딩된 미세-바늘들 (131) 의 각도는 도시된 것 보다 더 클 수도 또는 더 작을 수도 있다. 예를 들어, 벤딩된 미세-바늘들 (131) 은 도시된 것보다 더 작게 벤딩될 수도 있거나 (즉, 서로를 향하여 여전히 가르킴), 이들이 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 평편부들에 대하여 대략 수직이게 되도록 보다 더 벤딩될 수도 있거나 (즉, 서로 평행하게 가르킴), 또는 수직 배향으로 그 이상 벤딩될 수도 있다 (즉, 서로 밖을 향하여 가르킴).
도 6a 내지 도 6c 는 도 5b 의 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 여러 뷰들을 예시한다. 특히, 도 6a 는 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 평면도를 예시하고 도 6b 는 그 측면도를 예시한다. 도 6c 는 B-B 에서, 도 6a 의 벤딩된 리드 프레임 블랭크의 전방횡단면도를 예시한다. 외부 프레임 (120) 이 일반적으로 변경되어 있지 않지만, 벤딩된 미세-바늘들 (131) 의 페어들의 선단부들은 거리 Y 만큼 추가로 이격되어 분리되며 이 거리는 이들 사이의 보다 넓어진 갭 (136) 을 나타낸다.
벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 가 형성되면, 이는 특히 환자의 피부에 접촉하여 침투할 수도 있는 미세-바늘들 (131) 을 살균하기 위하여 하나 이상의 클리닝 및/또는 살균 동작들을 겪을 수도 있다. 사용동안 피부에 침투하도록 의도된 의료 디바이스들은 해로운 화학물질들 또는 금속들이 환자들에게 노출되는 것을 방지하고 감염을 방지하기 위하여 잘 클리닝하고 살균해야 한다. 다수의 살균 기술들이 이용되며, 이는 바늘들을 살균하고 유사한 의료 디바이스들에 효과적인 것으로 알려져 있는 스팀, 에틸렌 옥사이드, 방사선, 열건조, 또는 플라즈마를 포함한다. 이 시점에서 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 를 살균하는 이점은 전자 컴포넌트들이 아직 부착되지 않았다는 점이다. 살균전에 전자 컴포넌트들이 부착되면, 집적 회로들에 손상을 주지 않을 것들에 이용될 수 있는 살균 기술의 유형들로 제한될 뿐만 아니라, 부착된 전자 컴포넌트들을 핸들링하는데 있어서 수반될 수 있는 추가의 조치로 인하여 살균 프로세스에 대한 비용을 추가한다. 선택적으로, 벤딩된 미세-바늘들 (131) 또는 환자의 피부에 접촉하도록 의도된 하측면 (예를 들어, 도 4b 에서의 137) 의 다른 부분들은 이 단계에서 추가적으로 처리될 수도 있다. 예를 들어, 추가적인 살균, 생체적합성/약물 전달을 위한 코팅, 또는 다른 마무리 작업들이 벤딩된 미세-바늘들 (131) 또는 하측면의 다른 부분에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 항균성 또는 항생물질 코팅들이 피하 도포를 위해 적용될 수도 있다.
도 7 은 여러 실시형태들에 따라 제 1 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (310) 을 형성하기 위해 다른 층들과 결합되는 도 6c 의 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 를 예시한다. 제 1 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (310) 는 여러 층들을 결합하는 프로세서에 의해 어셈블리될 수도 있다. 여러 층들을 결합하는 프로세스는 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 를 정지형 보호층 (210) 과 접촉하게 하는 것을 포함할 수도 있고, 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 와 접촉하게 되는 정지형 보호층 (210) 또는 두개의 엘리먼트들 (111, 210) 양쪽이 서로를 향하여 이동될 수도 있다. 이 실시형태에서, 여러 층들을 결합하는 프로세스는 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111), 및 특히 벤딩된 미세-바늘들 (131) 을 보호층 (210) 내에 매립한다. 보호층 (210) 은 벤딩된 미세-바늘들 (131) 의 살균된 상태를 유지할 수도 있다. 또한, 보호층 (210) 은 궁극적으로 환자 또는 간병인이 벤딩된 미세-바늘들 (131) 을 갖는 이들 또는 다른 것들을 의도하지 않게 찌르게 되는 것을 방지하도록 도울 수도 있다. 보호층 (210) 은 또한 미세-바늘들 (131) 이 이후의 제조 단계들 또는 핸들링 및 패키징 동안에 벤딩되게 되는 것을 방지할 수도 있다.
보호층 (210) 은 캐리어 (230) 에 의해 지지될 수도 있다. 캐리어 (230) 는 다른 서브표면 (도시 생략) 에 의해 지지되는, 강성의 지지 표면, 이를 테면, 유리 또는 세라믹, 또는 제거가능 기판, 이를 테면, 종이, 섬유 또는 테이프일 수도 있다. 결합 층 (220) 은 캐리어 (230) 를 보호층 (210) 에 결합할 수도 있다. 결합층 (220) 은 캐리어 (230) 가 후속하여 제거될 때 캐리어 (230) 에 보호층 (210) 을 유지시키는데 이용되는 접착층일 수도 있다. 대안으로서, 결합 층 (220) 은 캐리어 (230) 가 보호층 (210) 으로부터 쉽게 분리하도록 하는 박리층 (release layer) 일 수도 있다.
보호층 (210) 은 부착 강도를 밸런싱하기 위한 첨가제와 함께 아크릴 고무 또는 실리콘 (silicone) 으로 형성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 보호층 (210) 은 낮은 접착 특성을 가질 수도 있어, 이 보호층이 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 에 매끄럽게 박히면서 이후에 제거될 수 있게 한다 (즉, 설치해제되게 한다). 또한, 보호층 (210) 은 연화된 상태에서 초기에 적용될 수도 있어, 벤딩된 미세-바늘들 (131) 이 내부에 매립되어 이후에 화학적 또는 열적 처리를 통하여 경화되게 된다. 보호층 (210) 은 강성일 필요는 없지만, 자체적으로 벤딩된 리드 프레임 블랭크를 지지하기에 충분히 높은 압축 강도를 가질 수도 있다. 보호층 (210) 은 열가소성, 이를 테면, 비-감광성 폴리이미드 접착제 (예를 들어, Hitachi DuPOnt (HD) MicroSystems™, Cupertino, California 로부터 제조된 HD-3007 시리즈 재료들) 또는 UV 경화성 폴리머, 이를 테면, 구조적 접착제 (예를 들어, 3M™ Scotch-Weld™ Structural Plastic Adhesive DP8010, 3M, St. Paul, Minnesota) 로 형성될 수도 있다.
도 8a 및 도 8b 는 여러 실시형태들에 따른 제 2 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (320) 의 상이한 뷰들을 예시한다. 특히, 도 8a 는 어셈블리에 부착된 추가적인 엘리먼트들을 갖는 것을 제외하고는 도 7 의 제 1 스테이지 리드 프레임 어셈블리와 유사한 전방 횡단면도를 예시한다. 도 8b 는 도 8a 의 벤딩된 리드 프레임 어셈블리의 평면도를 예시한다. 특정 컴포넌트들/엘리먼트들의 순서는 결과적인 IC 모듈의 원하는 구성 및 설계에 의존하여 다를 수도 있다.
회로 (예를 들어, IC) 기판 (150) 은 제 2 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (320) 을 형성하도록 부착된 초기 엘리먼트들 중 하나일 수도 있다. 회로 기판 (150) 은 견고한 내플레임 재료, 이를 테면, 유리 강화 에폭시 적층시트 (예를 들어, FR-4 그레이드 인쇄 회로 기판) 일 수도 있다. 회로 기판 (150) 은 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 랜드들 (예를 들어, 도 4a 에서의 125, 126) 에 접착제로 고정될 수도 있다. 다른 엘리먼트들, 이를 테면, 하나 이상의 집적 회로들 (160), 하나 이상의 센서들 (165) 및 배터리 (170) 가 또한 추가될 수도 있다. 집적 회로들 (160) 은 주어진 회로 기능을 제공하도록 설계 및 형성되는 반도체들이다. 각각의 집적 회로 (160) 는 반도체 재료, 통상적으로, 실리콘의 하나의 작은 플레이트 ("칩") 상의 전자 회로들의 세트를 포함할 수도 있고, 이는 독립적인 컴포넌트들로부터 이루어진 별도의 회로보다 훨씬 더 작게 이루어질 수도 있다. 집적 회로들 (160) 은 열 전도성 접착제들을 이용하여 회로 기판 (150) 에 부착될 수도 있다. 보다 적은 또는 추가적인 집적 회로들 (160) 이 제 2 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (320) 를 형성하도록 부착될 수도 있다. 추가로, 패시브들 및 다른 소자들이 추가될 수도 있다. 예를 들어, 하나보다 많은 센서 (165) 가 포함될 수도 있다. 센서들 (165) 은 불필요할 수도 있고 상이한 특성들을 측정할 수도 있다. 추가로, 배터리 (170) 는 여러 IC 컴포넌트들에 전력을 제공할 수도 있다. 배터리 (170) 는 이 전력을 사용하는 여러 IC 컴포넌트들에 적합한 버튼 전지 배터리일 수도 있다.
선택적으로, IC 컴포넌트들은 센서들에 의해 수집된 데이터를 처리하기 위한 특수목적 프로세서를 포함할 수도 있다. 추가적으로, 트랜시버 또는 적어도 송신기와 같은 컴포넌트들이 의료 디바이스에 관련된 커맨드들을 수신하고/하거나 수집된 정보를 송신하기 위하여 포함될 수도 있다. 추가로, 다른 엘리먼트들, 이를 테면, 통신 또는 전력 공급 포트가 포함될 수도 있다.
도 9a 및 도 9b 는 여러 실시형태들에 따른 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (330) 의 상이한 뷰들을 예시한다. 특히, 도 9a 는 도 8a 및 도 8b 의 제 2 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (320) 와 유사하지만 여러 IC 컴포넌트들이 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 에 와이어 본딩되어 있는 평면도를 예시한다. 도 9b 는 C-C 에서 도 9a 의 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (330) 의 전방 횡단면도를 예시한다. 와이어 본딩은벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 에 개별적인 IC 컴포넌트들 (160, 165, 170) 을 접속하여 전기적 접속을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전도성 와이어들 (162) 은 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 제 1 부분에 집적 회로들 (160) 을 접속할 수도 있고, 제 2 전도성 와이어들 (172) 은 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 제 2 부분에 배터리 (170) 를 접속할 수도 있고, 제 3 전도성 와이어들 (167) 은 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 제 3 부분에 센서들 (165) 을 접속할 수도 있다. 전도성 와이어들 (162, 167, 172) 은 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 와 개별적인 컴포넌트들 (160, 165, 170) 사이에 신뢰성있는 전기 전도성을 제공하기 위해 이용되는 금 또는 다른 재료일 수도 있다. 전도성 와이어들 (162, 167, 172) 이 부착되는 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 제 1, 제 2 및 제 3 부분들은 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 리드들 또는 랜드들 (예를 들어, 도 4a 의 125, 126) 의 부분들일 수도 있다.
도 10 은 여러 실시형태에 따라 제 4 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (340) 의 평면도를 예시한다. 도 10 은 몰딩 화합물 (180) 이 추가되는 것을 제외하고는 도 9a 의 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (330) 의 뷰와 유사하다. 몰딩 화합물 (180) 은 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 을 캡슐화하고, 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 부분들을 캡슐화할 수도 있다. 몰딩 화합물 (180) 은 여러 방법들, 이를 테면, 사출 성형 (injection molding), 전사 몰딩, 및 다른 기술들에 의해 적용될 수도 있다. 경화되면, 몰딩 화합물 (180) 은 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 을 지지하고 케이싱하여 물리적 손상 및 부식을 방지할 수도 있다. 경화된 몰딩 화합물 (180) 은 IC 모듈의 패키징을 형성한다. 몰딩 화합물 (180) 은 패키징 외부로 돌출하여 패키징으로부터 멀리 떨어진 벤딩된 미세-바늘들 (131) 에 대한 지지 및 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 의 적절한 보호를 제공하기에 적합한 에폭시 플라스틱으로 될 수도 있다. 선택적으로, 개구부들 또는 윈도우들 (도시 생략) 은 광 이미터들, 센서들 및/또는 스위치들과 같은 엘리먼트들에 대한 패키징에 형성될 수도 있다.
몰딩 화합물 (180) 이 경화되거나 또는 반경화되면, 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (330) 는 트리밍될 수도 있다. 절단선들 (60) 은 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (330) 가 트리밍될 수도 있는 곳을 표시한다. 이러한 트리밍은 제 3 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (330) 의 사이즈를 감소시킬 수도 있을 뿐만 아니라, 벤딩된 리드 프레임 블랭크 (111) 의 외부 프레임 (120) 을 제거할 수도 있다. 외부 프레임 (120) 의 제거는 캡슐화된 IC 컴포넌트들 (150, 160, 165, 170) 및 내부 리드 프레임 부분들을 남겨둔다. 경화되고 트리밍된 몰딩 화합물 (180) 은 최종 IC 모듈 (예를 들어, 도 1 에서의 100) 에 대한 의도된 패키징일 수도 있다.
도 11 은 여러 실시형태들에 따라 제 5 스테이지 리드 프레임 어셈블리 (350) 의 후방 횡단면도를 예시한다. 도 11 은 여러 실시형태들에 따라, 절단선들 (60) 에서 트리밍한 후에, 도 10 에서의 횡단부 D-D 에서의, 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈 (100) 의 횡단면도이다. 트리밍된 어셈블리는 이때 IC 모듈 (108), 트리밍된 보호층 (211), 트리밍된 결합 층 (221) 및 트리밍된 캐리어 층 (231) 을 포함한다. 트리밍된 결합 층 (221) 및 트리밍된 캐리어 층 (231) 은 선택적이고, 보다 단단한 트리밍된 결합 층 (221) 을 이용하는 설계들에서는 이용되지 않을 수도 있다. 이 단계에서, 리드 프레임 어셈블리 (350) 는 통상적인 IC 테스팅 기술들을 이용하여 테스트될 수도 있다. 선택적으로, 트리밍된 결합 층 (211) 은 미세-바늘들 (131) 을 테스트하기 위하여 제거될 수도 있다. 이러한 테스팅 후에, 대체 보호층이 미세-바늘들 (131) 상에 추가될 수도 있다. 트리밍된 결합 층 (211) 은 내부에 매립된 미세-바늘들 (131) 의 선단부들이 벤딩되고 사람을 찌르고 오염되는 것으로부터 보호하도록 기능할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 미세-바늘들 (131) 의 선단부들은 의료 목적으로 충분하게 클린하고 위생적으로 유지될 필요가 있을 수도 있다.
도 12a 및 도 12b 는 여러 실시형태들에 따라 제거가능 기판에 랩핑된 의료 디바이스에서 구현되는 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈을 예시한다. 특히, 도 12a 는 제거가능 랩퍼 (250) 에서 랩핑된 외부 패치 구조체 (240) 에서의 도 1 의 IC 모듈 (100) 의 횡단면도를 예시한다. 도 12b 는 E 에서 도 12a 의 리드 프레임 미세-바늘들을 갖는 IC 모듈의 세부적인 뷰이다. 랩퍼 (250) 의 애플리케이션은 최종 스테이지 어셈블리 (360) 를 형성한다. 랩퍼 (250) 는 외부 패치 구조체 (240) 및 내부에서의 보호층들 (211, 212) 을 감싸는 2 개의 대향하는 커버들 (251, 252) 로부터 형성될 수도 있다. 도 12a 및 도 12b 의 실시형태에서, 트리밍된 보호층 (211) 및 트리밍된 캐리어 층 (231; 도 11) 은 포함되지 않거나 또는 랩핑 이전에 제거되었다. 추가로, 주변 보호층 (212) 이 지지를 위하여 추가될 수도 있다. 선택적으로, 주변 보호층 (212) 은 포함될 필요가 없거나 또는 최종 스테이지 어셈블리 (360) 의 사이즈를 감소시키도록 테이퍼링된 프로파일을 가질 수도 있다. 랩퍼 (250) 는 통상의 패치 기술 웨브 변환 기술들을 이용하여 추가될 수도 있다.
도 13 은 여러 실시형태들에 따라 하부 랩퍼 커버 (252) 가 랩퍼의 개구 스테이지 (370) 동안에 보호층들 (211, 212) 로부터 떼어내어져 이것이 보호층과 함께 도 12b 의 떼어진 최종 스테이지 어셈블리를 예시한다. 하부 랩퍼 커버 (252) 는 환자에게 의료 디바이스 (200) 를 적용하기 직전에 박리될 수도 있다. 개구 스테이지 (370) 는 2 개의 대향하는 랩퍼 커버들 (251, 252) 중 적어도 하나를 벗겨내는 것을 포함할 수도 있다. 하부 랩퍼 커버 (252) 와 보호층들 (211, 212) 사이의 접착제는 외부 패치 구조체 (240) 의 하측 컴포넌트들과 보호층들 (211, 212) 사이의 제 2 부착 강도보다 더 강한 제 1 부착 강도를 가질 수도 있다. 이들 하측 컴포넌트들은 외부 패치 구조체 (240) 의 밑면, 트리밍된 리드 프레임 코어 (112) 의 부분들, 트리밍된 패키징 (181) 의 부분들, 및 미세-바늘들 (131) 을 포함할 수도 있다.
미세-바늘들 (131) 을 보호하는 트리밍된 보호층 (211) 은 전도성 첨가제, 이를 테면, 은 (Ag) 으로 도핑될 수도 있다 (즉, 전도성 도핑). 전도성 도핑은 트리밍된 보호층 (211) 을 전도성으로 만들 수도 있다. IC 모듈은 IC 모듈의 다른 엘리먼트들의 활성화를 트리거링하는데 이용될 수도 있는, 보호층이 제거될 때를 검출하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 도핑된 접착제는 IC 컴포넌트들의 폐회로를 유지할 수도 있고, 이는 보호층의 제거에 의한 개구시에 다른 IC 컴포넌트들 또는 기능부들을 활성화한다. 도핑된 보호층이 제거될 때, 미세-바늘들 (131) 은 노출되고 디바이스는 환자의 피부에 적용될 준비를 한다.
도 14 는 여러 실시형태들에 따라 도 1 의 의료 디바이스를 형성하는 실시형태의 방법 (1400) 을 예시한다. 블록 1410 에서, 리드 프레임 블랭크는 리드 프레임들을 형성하기 위한 임의의 알려진 방법을 이용하여 형성될 수도 있다.
블록 1415 에서, 리드 프레임 블랭크는 도 5a 및 도 5b 를 참조하여 설명된 바와 같이 미세-바늘들을 형성하기 위해 벤딩될 수도 있다.
블록 1420 에서, 리드 프레임 블랭크는 클리닝되고 살균될 수도 있다. 살균 프로세스는 벤딩된 리드 프레임 블랭크에 살균 처리들 중 2 이상의 스테이지를 적용하고 클리닝하는 것을 포함할 수도 있다. 위에 설명된 바와 같이, 살균 기술들, 이를 테면, 스팀, 에틸렌 옥사이드, 방사선, 열건조, 또는 플라즈마의 적용이 이용될 수도 있다.
블록 1425 에서, 리드 프레임 블랭크가 보호층과 결합될 수도 있다. 예를 들어, 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면은 벤딩된 미세-바늘이 보호층에 매립되도록 보호층과 결합될 수도 있다. 이 보호층은 리드 프레임 블랭크와 미세-바늘들의 초기 하측면에 제거가능하게 부착될 수도 있다. 예를 들어, 도 7 을 참조하여 설명된 프로세스는 리드 프레임 블랭크에 보호층을 추가하기 위하여 이용될 수도 있다.
블록 1430 에서, 하나 이상의 IC 컴포넌트들은 리드 프레임 블랭크의 상측면에 부착될 수도 있다. IC 컴포넌트들을 부착하는 것은 리드 프레임 블랭크에 IC 컴포넌트를 고정하고 컴포넌트들을 서로 커플링하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b 를 참조하여 설명된 프로세스는 리드 프레임 블랭크에 IC 컴포넌트들을 고정하는데 이용될 수도 있다.
블록 1435 에서, IC 컴포넌트들은 리드 프레임 블랭크에 와이어 본딩될 수도 있다. 예를 들어, 도 9a 및 도 9b 에 설명된 프로세스는 리드 프레임 블랭크에 IC 컴포넌트들을 와이어 본딩하는데 이용될 수도 있다.
블록 1440 에서, IC 컴포넌트들 및 리드 프레임 블랭크의 코어의 적어도 상측 표면은 몰딩 화합물로 캡슐화될 수도 있다. 이 캡슐화는 IC 모듈의 패키징을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도 10 을 참조하여 설명된 프로세스는 하나 이상의 IC 컴포넌트들 및 리드 프레임 블랭크의 부분을 캡슐화하는데 이용될 수도 있다.
블록 1445 에서, IC 모듈의 패키징은 트리밍될 수도 있고, 이는 리드 프레임 블랭크의 외부 프레임을 제거할 수도 있다. 리드 프레임 블랭크의 외부 프레임을 제거하는 것은 IC 모듈을 형성하기 위해 캡슐화된 IC 컴포넌트(들) 및 리드 프레임 블랭크의 내부 부분들을 남겨둘 수도 있다. 예를 들어, 도 10 및 도 11 을 참조하여 설명된 프로세스는 IC 모듈의 패키징 및 어셈블리를 트리밍하는데 이용될 수도 있다.
블록 1450 에서, IC 모듈은 의료 센서 패치에서와 같은 웨어러블 디바이스 내에 통합될 수도 있다. 예를 들어, IC 모듈은 도 2 를 참조하여 설명된 바와 같이 의료 패치 구조체 내에 삽입될 수도 있다.
블록 1455 에서, 의료 디바이스는 제거가능 랩퍼에 인벨로프될 수도 있다. 예를 들어, 도 12a 를 참조하여 설명된 랩퍼는 의료 디바이스에 적용될 수도 있다. 랩퍼는 의료 제공자들 및/또는 환자들에 의료 디바이스를 전달하는데 이용되는 최종 외부 패키징일 수도 있다.
도 15 는 여러 실시형태들에 따라 도 12a 의 의료 디바이스를 환자에 적용하는 실시형태의 방법 (1500) 을 예시한다. 블록 1510 에서, 환자는 의료 디바이스를 수용하기 위하여 준비될 수도 있다. 준비는 제거 의복을 벗고, 피부를 클리닝하고, 일반적으로 디바이스가 적용될 곳의 부위를 클리닝하는 것을 포함할 수도 있다. 블록 1515 에서, 의료 디바이스를 인벨로핑하는 랩퍼가 제거될 수도 있다. 예를 들어, 도 3 의 (a) 내지 도 3 의 (c) 및 도 13 을 참조하여 설명된 프로세스가 랩퍼를 제거하기 위해 적용될 수도 있다. 도 13 을 참조하여 위에 설명된 바와 같이, 랩퍼는 미세-바늘들 (131) 을 커버하는 보호층을 또한 제거하도록 제거될 수도 있다. 블록 1520 에서, 의료 디바이스는 환자의 피부에 대하여 가압될 수도 있다. 의료 디바이스의 밑면에 대한 접착제는 의료 디바이스를 제위치에 유지시킬 수도 있다. 추가로, 의료 디바이스를 환자의 피부에 대하여 가압하는 것은 미세-바늘들 (131) 이 환자의 피부로 침투하게 할 수도 있다. 이러한 식으로, 미세-바늘들에 커플링된 의료 디바이스의 센서들이 적절한 측정들을 행할 수도 있다.
예를 들어, 관사 "하나 (a)", "한 (an)", 또는 "그 (the)" 를 이용하여 단수형으로 요소들을 청구하는 임의의 언급은 단수형으로 요소를 제한하는 것으로서 해석되지 않는다.
당업자는 개시된 실시형태들의 양태들의 많은 가능한 변경들 및 조합들이 이용될 수 있고 여전히 동일한 기본의 기초가 되는 메카니즘들 및 방법론들을 채용할 수도 있음을 인식할 것이다. 상술한 설명은 설명을 목적으로 특정 실시형태들을 참조로 설명되었다. 그러나, 예시적인 위의 논의들은 개시된 정확한 형태들로 본 발명을 제한하거나 배타적이 되도록 의도되지 않는다. 많은 변경들 및 변형들이 위의 교시들의 관점에서 가능하다. 실시형태들은 실시형태들의 원리들 및 그 실제적인 애플리케이션들을 가장 잘 설명하기 위하여 그리고 당해 기술 분야의 당업자가 고려되는 특정 이용에 적용시 여러 변형예들과 함께 그 개시물과 여러 실시형태들을 최상으로 이용할 수 있도록 선택되고 설명되었다. 따라서, 본 개시물은 본원에서 보여지고 도시되는 개시된 기술들의 실시형태들 및 개별적인 양태들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원의 개시된 원칙들과 신규의 특징들과 일치하는 광의의 범위를 제공하기 위한 것이다.

Claims (20)

  1. 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 (integrated circuit; IC) 모듈을 형성하는 방법으로서,
    내부에 일체식으로 형성된 미세-바늘을 포함하는 리드 프레임 블랭크를 형성하는 단계로서, 상기 미세-바늘은 상기 리드 프레임 블랭크의 외주연부 (outer perimeter) 의 내측에 배치되는, 상기 리드 프레임 블랭크를 형성하는 단계;
    상기 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면을 너머 상기 미세-바늘을 벤딩시키는 단계;
    벤딩된 상기 미세-바늘이 보호층에 매립되도록, 상기 리드 프레임 블랭크의 초기 하측면을 상기 보호층과 결합하는 단계로서, 상기 보호층은 상기 리드 프레임 블랭크의 상기 초기 하측면과 상기 벤딩된 미세-바늘에 제거가능하게 부착되는, 상기 보호층과 결합하는 단계;
    상기 리드 프레임 블랭크의 상측면에 IC 컴포넌트를 고정하는 단계; 및
    상기 IC 모듈의 패키징을 형성하는 몰딩 화합물로 상기 IC 컴포넌트 및 상기 리드 프레임 블랭크의 코어의 적어도 상측 표면을 캡슐화하는 단계로서, 상기 보호층의 제거는 상기 패키징으로부터 멀리 돌출하는 상기 벤딩된 미세-바늘을 노출시키는, 상기 캡슐화하는 단계를 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세-바늘은 상기 리드 프레임 블랭크의 하측면을 너머 2 개의 대향하는 미세-바늘들을 벤딩시키기 전에 서로를 향하여 연장되는 상기 2 개의 대향하는 미세-바늘들을 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층 상에 상기 리드 프레임 블랭크를 설치하기 전에 상기 리드 프레임 블랭크를 살균하는 단계를 더 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리드 프레임 블랭크를 살균하는 단계는, 상기 리드 프레임 블랭크에 스팀, 에틸렌 옥사이드, 방사선, 열건조, 및 플라즈마로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 요소를 적용하는 단계를 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층에 기판을 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 보호층과 상기 기판 사이의 제 1 부착 강도는 상기 리드 프레임 블랭크, 상기 몰딩 화합물 또는 이들의 조합 중 적어도 하나와 상기 보호층 사이의 제 2 부착 강도보다 더 강한, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판에 부착되어 유지된 상기 보호층을 갖는 패키징으로부터 떼어내질 수도 있는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    기판은 상기 보호층이 상기 미세-바늘로부터 또한 떼어내지도록 상기 패키징으로부터 떼어내질 수도 있는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 전도성 첨가제로 도핑되고, 상기 의료 디바이스는, 상기 의료 디바이스가 조립될 때 상기 전도성 첨가제에 커플링되고 상기 보호층의 제거가 상기 IC 컴포넌트를 활성화하게 하도록 구성되는 회로를 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 의료 디바이스는 환자에 의해 착용가능하고, 상기 IC 컴포넌트는 상기 미세-바늘이 상기 환자의 피부에 접촉할 때의 파라미터를 감지하도록 구성되는, 상기 미세-바늘에 커플링된 센서를 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    캡슐화된 상기 IC 컴포넌트와 상기 리드 프레임 블랭크의 내부 부분을 남겨두고 상기 리드 프레임 블랭크의 외부 프레임을 제거하는 단계를 더 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈을 형성하는 방법.
  11. 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 (IC) 모듈로서,
    부착 표면, 및 내부에 일체적으로 형성된 미세-바늘을 포함하는 리드 프레임 코어로서, 상기 미세-바늘은 상기 리드 프레임 코어의 하측 평면을 너머 연장되는, 상기 리드 프레임 코어;
    상기 부착 표면에 전도성있게 본딩된 IC 컴포넌트; 및
    상기 IC 컴포넌트, 및 상기 리드 프레임 코어의 적어도 상측 부분을 캡슐화하는 패키징으로서, 상기 미세-바늘은 상기 패키징의 외부로 돌출하는, 상기 패키징을 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리드 프레임 코어의 상기 하측 평면에 제거가능하게 부착된 보호층을 더 포함하고, 상기 미세-바늘의 적어도 선단부는 상기 보호층에 매립되는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호층의 제거는 상기 패키징으로부터 멀리 돌출된 상기 미세-바늘을 노출시키는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 미세-바늘의 적어도 선단부는 상기 보호층에 의해 살균 유지되는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 미세-바늘은 상기 리드 프레임 코어를 형성하는 재료의 연속하는 연장부로서 형성되는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 미세-바늘은 상기 패키징으로부터 멀리 연장되는 2 개의 대향하는 미세-바늘들을 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 리드 프레임 코어의 상기 하측 평면에 제거가능하게 부착된 보호층; 및
    상기 보호층에 고정된 기판으로서, 상기 보호층과 상기 기판 사이의 제 1 부착 강도는 상기 보호층과 상기 리드 프레임 코어 사이의 제 2 부착 강도보다 더 강한, 상기 기판을 더 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판이 상기 패키징에서 떼어내질 때 상기 보호층이 상기 기판에 부착되어 유지되도록 구성되는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 리드 프레임 코어의 상기 하측 평면에 제거가능하게 부착된 보호층으로서, 상기 보호층은 전도성 첨가제로 도핑되는, 상기 보호층; 및
    상기 전도성 첨가제에 커플링되고, 상기 전도성 첨가제를 갖는 상기 보호층이 상기 리드 프레임 코어의 상기 하측 평면으로부터 제거될 때 상기 IC 컴포넌트를 활성화하도록 구성되는 회로를 더 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 미세-바늘에 커플링되고, 상기 미세-바늘이 환자의 피부에 접촉할 때의 파라미터를 감지하도록 구성되는 센서를 더 포함하는, 의료 디바이스에 대한 리드 프레임 미세-바늘을 갖는 집적 회로 모듈.
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