TWI593080B - 堆疊式積體組件裝置中之多重可供能量元件 - Google Patents

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TWI593080B
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藍道 普伏
法迪克 費利奇
丹尼爾 奧圖
詹姆士 萊爾
亞當 東尼爾
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壯生和壯生視覺關懷公司
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Description

堆疊式積體組件裝置中之多重可供能量元件
本發明係關於一種具有多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置。
傳統上，如隱形眼鏡、人工水晶體或淚管塞等眼用裝置包括具有矯正、妝飾或治療品質之生物親和性裝置。隱形眼鏡，例如可提供以下一或多者：視力矯正功能、加強美觀、以及治療作用。每種功能係由一種透鏡的物理特性所提供。將折射性質併到一透鏡裡的設計可提供視力矯正功能。添加色素至透鏡裡可提供加強美觀。將活性劑與透鏡結合可提供治療機能。不需使透鏡進入可供能量狀態便可達成此等物理特性。淚管塞通常為被動裝置。
近來一種理論主張可將主動組件納入隱形眼鏡中。一些組件可包括半導體裝置。一些實例顯示半導體裝置，該等半導體裝置被嵌入於一隱形眼鏡中，該隱形眼鏡被放置於動物眼睛上。現有文獻亦描述如何在透鏡結構本身內以多種方式將主動組件可供能量及啟動。由透鏡結構所界定之布局及其中空間大小，對於定義多種功能性而言可謂新穎且極富挑戰性的環境。一般而言，上述揭示內容已包括離散裝置。然而，現有離散裝置的尺寸及電力要求並不見得適合納入人眼所配戴之裝置中。解決此種眼科背景需求的技術實施例不僅須符合眼用需求，亦需為電動裝置提供更廣泛技術空間。
據此，本發明提供一種具多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置，其包含：包含一第一表面之一第一層，以及包含一第二表面之一第二層，其中該第一表面之至少一部分位於該第二表面之至少一部分上方；至少一電連接件，其位於該第一表面上之一電接點與該第二表面上之一電接點之間；至少一電晶體，其中該(該等)電晶體被包含於該堆疊式積體組件裝置中；至少一第一及一第二離散可供能量元件，其中該等離散可供能量元件被包含於該第一層及該第二層中之一或兩者之中；以及一自測電路，其包含一感測元件，該感測元件經組態以偵測流經該等可供能量元件之電流，該自測電路經組態以判定該等可供能量元件之一者是否正在造成一過度耗電條件。
該自測電路可經組態以比較經過一電阻元件之壓降與一參考電壓。
該自測電路可經組態以對複數組可供能量元件循環性地每次斷開其中一組之地回線路，以隔離該組可供能量元件，並判斷耗電是否降低，從而隔離該過度耗電條件之起因。
該自測電路可經組態以當該組已被隔離後，若該耗電回歸至一正常規格，則執行一額外隔離迴圈，其中該自測電路經組態以斷開該組中各可供能量元件之一偏壓，並於各可供能量元件被隔離後感測該耗電。
該自測電路可經組態以若該額外隔離迴圈處理過該組中所有可供能量元件，而耗電未能回歸到一可接受值，則從一電力供應系統中停用該整組。
該自測電路可經組態以若隔離該可供能量元件使耗電回歸至一正常狀態，則將該可供能量元件從該電力供應系統中斷開。
本發明亦提供一種具有多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置，其包含：包含一第一表面之一第一層， 以及包含一第二表面之一第二層，其中該第一表面之至少一部分位於該第二表面之至少一部分上方；至少一電連接件，其位於該第一表面上之一電接點與該第二表面上之一電接點之間；至少一電晶體，其中該(該等)電晶體被包含於該堆疊式積體組件裝置中；複數個離散可供能量元件，其中該等離散可供能量元件被包含於該第一層及該第二層中之一或兩者之中；複數個切換元件，其經組態以結合該等可供能量元件以定義不同電力供應條件；以及一微控制器，其經組態以控制連接該多重可供能量元件所定義的該等電力供應條件。
該堆疊式積體組件裝置可進一步包含一開關控制器，其經組態以將來自該微控制器之控制訊號位準變化轉變為對該等切換元件之狀態變化。
該等離散可供能量元件之厚度小於200微米。
該堆疊式積體組件裝置可另包含一第一共同電連接件，其中該第一共同電連接件接觸該第一離散可供能量元件之接地連接件；一第二共同電連接件接觸該第二離散可供能量元件之接地連接件；一第一偏壓電連接件接觸該第一離散可供能量元件之偏壓連接件；以及一第二偏壓電連接件接觸該第二離散可供能量元件之偏壓連接件。
該第一共同電連接件可電性連接至該第二共同電連接件，以為該至少二個可供能量元件形成一單一共同連接件。
該第一偏壓電連接件可電性連接至該第二偏壓電連接件，以為該至少二個可供能量元件形成一單一偏壓連接件。
該第一偏壓電連接件可電性連接至一第一積體電路之一第一電力供應輸入；以及該第二偏壓電連接件可電性連接至一第一積體電路之一第二電力供應輸入。
該第一積體電路可產生一第一輸出電力供應；且一第二積體電路可電性連接至該第一輸出電力供應。
該第一積體電路可與至少一第一開關、該第一電力供應輸入以及該第二電力供應輸入結合，以建立一第一輸出電力供應，其中該第一輸出電力供應具有與該第一可供能量元件及該第二可供能量元件相等之電壓能力；且該第一輸出電力供應具有該第一可供能量元件與該第二可供能量元件之結合電流能力。
該第一積體電路可與至少一第一開關、該第一電力供應輸入以及該第二電力供應輸入結合，以建立一第一輸出電力供應，其中該第一輸出電力供應具有與該第一可供能量元件及該第二可供能量元件中電流容量較小者相等之電流能力；且該第一輸出電力供應具有該第一可供能量元件與該第二可供能量元件之結合電偏壓。
來自該第一層及該第二層之所有電連接件可不連接至該堆疊式積體組件裝置之任何外部有線接合連接件。
該堆疊式積體組件裝置內離散可供能量元件之數量可超過三個。
由多重可供能量元件結合所形成之原始電力供應數量可超過一個。
由多重可供能量元件結合所形成之至少一第一原始電力供應可連接至一電容元件。
該等堆疊層之一或多層中包含供該等堆疊層中至少一組件所用之一電源。一眼用裝置中可包含一可供能量之嵌入件。該嵌入件可由多重層形成，每一層各有其獨特功能；或在多重層中具有混合功能。這些層中可包含專門用以使產品可供能量或啟動的層，或專門用以控制透鏡本體中功能組件的層。此外，提呈用以形成具堆疊功能化層之嵌入件的眼用鏡片的方法及設備。
該嵌入件可含有處於可供能量狀態的一層，此層能夠供電給一可汲取電流的一組件。例如，組件可包括以下 之一或多者：一可變光學透鏡元件，以及一半導體裝置，其可設置於堆疊層嵌入件中或以其他方式連接至該嵌入件。
本發明可提供具有硬質或可成形堆疊功能化層嵌入件之一鑄模聚矽氧水膠隱形眼鏡，該嵌入件係以生物親和性方式納入眼用鏡片之中，其中該功能化透鏡包含一電源。
據此，本發明提供之技術架構係用以自具可供能量之多重堆疊層所形成的裝置。本發明提供一種具有一堆疊功能化層部分之眼用鏡片、用以形成具有堆疊功能化層部分之眼用鏡片的設備，及其方法。可以本文所述之各種方式自多重層形成嵌入件，並將該嵌入件放置在接近於一第一模具零件及/或一第二模具零件之處。可將一反應性單體混合物放置於第一模具零件與第二模具零件之間。該第一模具零件可經放置靠近該第二模具零件，藉此形成含有可供能量基材嵌入件的一透鏡模穴，且使反應性單體混合物至少部分位於該透鏡模穴中；使反應性單體混合物曝露於光化輻射以形成眼用鏡片。可透過控制反應單體混合物所曝露之光化輻射而形成透鏡。
100‧‧‧模具
101‧‧‧模具零件
102‧‧‧模具零件
103‧‧‧表面
104‧‧‧表面
105‧‧‧腔穴
108‧‧‧圓周邊緣
109‧‧‧能量源
110‧‧‧透鏡成形混合物
111‧‧‧基材嵌入件
210‧‧‧基材嵌入件
211‧‧‧光學透鏡區
300‧‧‧眼用鏡片
310‧‧‧主動透鏡
320‧‧‧本體
330‧‧‧層
331‧‧‧層
332‧‧‧層
400‧‧‧堆疊式功能層嵌入件
410‧‧‧眼用鏡片
420‧‧‧功能化層嵌入件
430‧‧‧互連線路
431‧‧‧互連線路
440‧‧‧層
441‧‧‧層
442‧‧‧層
450‧‧‧主動透鏡組件
451‧‧‧堆疊式絕緣層
500‧‧‧用以組裝堆疊功能化層嵌入件之設備
510‧‧‧支撐治具
520‧‧‧層
610‧‧‧堆疊嵌入件
611‧‧‧環狀區域
620‧‧‧堆疊嵌入件
621‧‧‧層
630‧‧‧堆疊嵌入件
640‧‧‧堆疊嵌入件
701‧‧‧基材
702‧‧‧陰極接點
703‧‧‧陰極層
704‧‧‧電解質層
705‧‧‧陽極層
800‧‧‧電源
810‧‧‧電池組組
820‧‧‧導線
900‧‧‧眼用裝置與電池組總成
910‧‧‧眼用裝置
920‧‧‧線電池組
1000‧‧‧線電池組
1010‧‧‧銅線
1020‧‧‧陽極
1030‧‧‧間隔塗層
1040‧‧‧陰極
1100‧‧‧堆疊式積體組件裝置
1110‧‧‧頂層
1115‧‧‧技術層
1125‧‧‧互連層
1130‧‧‧電池組層
1135‧‧‧基材層
1200‧‧‧堆疊式積體組件裝置
1205‧‧‧電力管理元件
1206‧‧‧積體被動裝置元件
1210-1224‧‧‧電池組元件
1230‧‧‧接地線
1235‧‧‧偏壓連接件
1240‧‧‧共用接地連接件的延伸
1245‧‧‧電池組元件偏壓連接件的延伸
1250‧‧‧互連層
1255‧‧‧互連
1260‧‧‧電容器連接件
1291‧‧‧天線元件
1290‧‧‧互連層
1300‧‧‧堆疊式積體組件裝置
1301-1304‧‧‧接地連接件
1305-1309‧‧‧偏壓連接件
1310‧‧‧裝置電力供應線
1312‧‧‧供應線3伏特
1313‧‧‧供應線1.5伏特
1314‧‧‧接地線
1315‧‧‧開關控制器
1316‧‧‧微控制器
1320-1322‧‧‧開關
1330‧‧‧開關
1340‧‧‧開關
1342-1345‧‧‧開關
1350‧‧‧開關
1362-1365‧‧‧開關
1370‧‧‧開關
1382-1385‧‧‧開關
1390‧‧‧輸出
1400‧‧‧堆疊式積體組件裝置
1420‧‧‧步驟
1421‧‧‧步驟
1430‧‧‧步驟
1440‧‧‧步驟
1441‧‧‧步驟
1450‧‧‧步驟
1460‧‧‧步驟
1500‧‧‧堆疊式積體組件裝置
1505‧‧‧電力管理元件
1511-1524‧‧‧多重可供能量元件
1530‧‧‧連接件
1540‧‧‧供電電路系統
1545‧‧‧充電電路系統
1555‧‧‧微控制器元件
1560‧‧‧第二天線
1570‧‧‧天線
圖1描繪一模具總成設備。
圖2描繪一可放入眼用鏡片中的嵌入件之例示性外觀尺寸。
圖3描繪一堆疊功能層所形成之嵌入件的三維表示法，該嵌入件被併入於眼用鏡片模具零件中。
圖4描繪具嵌入件之眼用鏡片模具零件之截面表示法。
圖5展示在一支撐對齊結構體上的嵌入件，該嵌入件包含多重堆疊式功能層。
圖6描繪多種用於形成堆疊式功能層嵌入件中之層的不同形狀組件。
圖7描繪電源層之方塊圖。
圖8描繪一基於導線之電源之外觀尺寸。
圖9描繪例示性基於導線之電源相對於例示性眼用鏡片組件之形狀。
圖10描繪例示性基於導線之電源之徑向膜層之截面圖。
圖11描繪例示性堆疊式積體組件裝置，其中組件係以多種技術製成且使用多種能量源。
圖12描繪具有多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置之例示性電路圖。
圖13描繪利用多重可供能量元件實現之例示性彈性電力供應。
圖14描繪可用於具多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置之自我診斷程序例示性方法步驟流程圖。
圖15描繪一例示性堆疊式積體組件裝置，其中多重可供能量元件正在充放電運作中。
基材嵌入件裝置可利用堆疊多重功能化層而製成。此外，本發明係關於用來製造含有此種堆疊功能化層基材之眼用鏡片的方法及設備，使此堆疊功能化層基材作為經成形透鏡中之嵌入件。此外，可提供一種可併入堆疊功能化層基材嵌入件的眼用鏡片。
以下段落提出本發明一或多個實施例的詳細說明。較佳實施例與替代實施例之說明僅為例示性實施例，且熟悉此項技術之者應可理解可輕易進行各種變化、修改及變更。因此，應可理解例示性實施例未限制本發明之範疇。
名詞解釋
在有關本發明之說明與申請專利範圍中，所使用各種術語之應用定義如下：可供能量：如本文所述意指能夠供應電流或於其內儲存電能的狀態。
能量：如本文所述意指一實體系統運作的能力，且可關於能在運作中實行電動作的能力。
能量源：如本文所述意指能夠供應能量源或使一邏輯裝置或電氣裝置處於可供能量狀態的裝置或層。
能量擷取器：如本文所述意指能夠從環境中提取能量並將能量轉換為電能的裝置。
功能化：如本文所述意指使一層或裝置能夠實行以一種功能，包括(例如)可供能量、啟動或控制。
透鏡：意指任何放置於眼中或眼上的眼用裝置。這些裝置可提供光學校正或可為妝飾品。例如，透鏡一詞可指隱形眼鏡、人工水晶體、覆蓋鏡片、眼嵌入物、光學嵌入物或其他類似裝置，透過上述裝置來校正或改進視力，或者在不妨礙視力的情況下，透過上述裝置使眼睛生理在妝飾方面有所提升(例如虹膜顏色)。透鏡可包括以聚矽氧彈性體或聚矽氧水膠製成的軟式隱形眼鏡，其材質包括但不限於各種聚矽氧水膠以及氟水膠。
透鏡成形混合物或「反應性混合物」或RMM(反應性單體混合物)：如本文所述意指可經固化交聯或交聯以形成眼用鏡片的單體或預聚物材料。透鏡成形混合物可包含一或多種添加劑，諸如：紫外線阻斷劑、染劑、光起始劑或催化劑及其他可能欲加入諸如隱形眼鏡或人工水晶體的眼用鏡片中。
透鏡成形表面：意指用以模製透鏡的一表面。任何此種表面103至104可具有一光學品質拋光度，這表示具有充分的平滑度，使得接觸模製表面且經聚合後的透鏡成形材料構成光學上可接受的透鏡表面。此外，透鏡成形表面103至104之形狀應可賦予透鏡表面其所需要的光學特性，包括但不限於球面、非球面及稜柱度數、波前像差矯正、角膜曲度(corneal topography)矯正等等，及其任何組合。
鋰離子電池：意指一電化學電池，其中鋰離子移動通過電池以產生電能。此電化學電池一般稱為電池組(battery)，可在其標準型態中重新可供能量或充電。
基材嵌入件：如本文所述意指一可成形或硬質基材，其能夠在眼用鏡片中支撐一能量源。該基材嵌入件亦可支撐一或多個組件。
模具：意指一硬質或半硬質物體，其用於自未固化之配方物形成透鏡。一些較佳的模具包括兩個模具零件，其形成一前曲面模具零件與一後曲面模具零件。
光學區：如本文所述意指眼用鏡片上可供配戴者視線穿透之區域。
電力：如本文所述意指每單位時間進行運作或傳遞之能量。
可再充電或可再可供能量：如本文所述意指可被恢復至較高運作能力的狀態，且可關於運用一電流於一特定速率在一重建時間內恢復的能力。
再可供能量或再充電：恢復至較高運作能力的狀態。此等術語可關於使一裝置恢復於一特定速率在一重建時間內提供電流的能力。
脫模：意指透鏡與模具完全分離，或僅鬆附於模具上而經輕微搖動或用棉棒輕撥即可脫離模具。
堆疊式：如本文所述意指將至少二組件層相鄰放置，使得其中一層之一表面的至少一部分接觸另一層之一表面。該二層之間可設有一黏性或其他功能薄膜，使該二層透過此薄膜彼此接觸。
如本文所述「堆疊式積體組件裝置」(有時稱為「SIC裝置」)意指一封裝技術產品，其是將含有電氣裝置及電化學裝置的多重基材薄層藉由彼此至少部分相疊而組裝成可操作之積體裝置。該等層可包含各種類型、材料、形狀及大小的組件裝置。此外，該等層可利用各種裝置生產技術製成，以擬合及呈現各種所需輪廓。
說明
含內嵌式基材嵌入件111的可供能量透鏡100可包括一能量源109，諸如電化學電池或電池組，用以作為能量儲存構件，並視需要囊封或隔離包含能量源的材料，使其不接觸眼用鏡片所在的環境。
基材嵌入件亦可包括電路圖案、組件及能量源109。該基材嵌入件可將電路圖案、組件及能量源109設置於配戴者視線所穿透的光學區周邊。或者，該嵌入件可包括電路圖案、組件及能量源109，其應小至不影響隱形眼鏡配戴者之視線，且因此該基材嵌入件可設置於光學區之內部或外部。
一般而言，可利用自動化技術將基材嵌入件111設於眼用鏡片中，製造時將能量源放置在相對於透鏡成形模具零件的適當位置。
模具
現請參照圖1，圖中展示具有基材嵌入件111的眼用鏡片之例示性模具100。如本文所述，術語模具包括一具有腔穴105之物件100，透鏡成形混合物110可散於該腔穴105中，以便該透鏡成形混合物產生反應或硬化而形成所需形狀之眼用鏡片。模具及模具總成100是由一個以上的「模具零件」或「模片」101至102所構成。該等模具零件101至102結合時可於其間形成腔穴105，可於腔穴105中形成透鏡。模具零件101至102較佳為僅暫時結合。在形成透鏡之後，即可再度分離模具零件101至102以移除透鏡。
至少一模具零件101至102之表面103至104的至少一部分與透鏡成形混合物接觸，以在透鏡成形混合物110發生化學反應或硬化後，表面103至104提供與其接觸之透鏡的部分一所需之形狀與形態。至少一其他模具零件101至102亦如此成形。
因此，例如模具總成100可由兩片模具零件101至102組成，一模具零件為凹弧模具零件(前模具零件)102，一模具零件為凸弧模具零件(後模具零件)101，兩者間形成一腔 穴。與透鏡成形混合物接觸凹面104之部分具有將於模具總成100內製造之眼用鏡片前曲面的曲率，且其平滑與成形程度足以使藉由與凹面104接觸之透鏡成形混合物聚合作用方式製造的眼用鏡片表面在光學特性上可被接受。
前模具零件102亦可具有環狀凸緣，其係由圓周邊緣108沿與軸線垂直之平面一體延伸而出(圖未示)。
透鏡成形表面可包括具有光學品質拋光度的表面103至104，此表示其平滑與成形程度足以使藉由與模面接觸之透鏡成形材料聚合作用方式製造的透鏡表面在光學特性上可被接受。此外，透鏡成形表面103至104之形狀應可賦予透鏡表面其所需要的光學特性，包括但不限於，球面、非球面及稜柱度數、波前像差矯正、角膜曲度矯正等等，及其任何組合。
基材嵌入件111上可設有能量源109。基材嵌入件111可為任何承載材料，供能量源109設置於其上，且亦可包括電路線路、組件及其他有利於能量源使用之態樣。基材嵌入件111可為一種在透鏡成形時被包含在透鏡中的清透塗層。該清透塗層可包括(例如)如下述之顏料、單體或其他生物親和性材料。該嵌入件可包括具有硬質或可成形嵌入件的一媒體。硬質嵌入件可包括一提供光學性質(如用於視力矯正者)的光學區，以及一非光學區部分。能源可設置於上述嵌入物之光學區及/或非光學區。該嵌入件可包括一硬質或可成形環狀(或其他形狀)嵌入件，其可避開使用者視線穿透的光學區。
能量源109可在基材嵌入件111放入透鏡模型前事先設於基材嵌入件111上。基材嵌入件111亦可包括用以從能量源109接收電荷的一或多個組件
具有基材嵌入件111的透鏡可為中心硬外圍軟設計，其中位於中央的硬質光學元件的前後表面分別直接與大氣接觸及角膜表面接觸，而透鏡材料的軟質外圍(通常為水凝膠材料)黏附於硬質光學元件周邊，且硬質光學元件亦作為基材嵌入件，用以為所得眼用鏡片提供能源與功能。
該基材嵌入件111可為完全囊封於水凝膠混合物中的硬質透鏡嵌入件。為硬質透鏡嵌入件的基材嵌入件111可經(例如)微注模技術製造而成。該嵌入件可包括(例如)聚(4-甲基-1-戊烯)共聚物樹脂，直徑為約6mm至10mm之間，前表面半徑在約6mm與10mm之間，後表面半徑在約6mm與10mm之間，且中心厚度在約0.050mm與0.5mm之間。該嵌入件之直徑可為約8.9mm且前表面半徑為約7.9mm，而後表面半徑為約7.8mm，中心厚度為約0.100mm，且邊緣輪廓為約0.050半徑。一例示性微模造機器可包括Battenfield Inc.出產之Microsystem 50五噸系統。
可將基材嵌入件放入用以製成眼用鏡片的模具零件101至102中。
模具零件101至102材料可包括(例如)以下聚烯烴之一或多者：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚(甲基甲基丙烯酸酯)及改質聚烯烴。其他模具可包括陶瓷或金屬材料。
較佳之脂環共聚物包含兩種不同的脂環聚合物，且由Zeon Chemicals L.P.公司以ZEONOR商名販賣。ZEONOR共有數種不同的等級。各種等級可具有從105℃至160℃之玻璃轉移溫度，特別較佳的材料為ZEONOR 1060R。
例如，可能與一種或數種添加劑結合以形成眼用鏡片之其他模具材料包括Zieglar-Natta聚丙烯樹脂(有時稱為znPP)。例示性Zieglar-Natta聚丙烯樹脂以PP 9544 MED之商品名販售。PP 9544 MED為淨化無規則共聚物，由Exxonmobil Chemical Company提供，用以依據FDA規章21 CFR(c)3.2的潔淨製模工序製作模具。PP 9544MED係含亞甲基之無規則聚合物(znPP)(以下簡稱9544 MED)。其他例示性Zieglar-Natta聚丙烯樹脂包括：Atofina聚丙烯3761及Atotina聚丙烯3620WZ。
再進一步，模具可含有聚合物，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚(甲基甲基丙烯酸酯)、主鏈中含有脂環部分的改質聚烯烴及環狀聚烯烴。可在一個或兩個半邊模具上使用 此摻合物，其中較佳的方式則是將此摻合物用於背曲面，且前曲面由脂環共聚物組成。
在某些製作模具100的方法中，是根據已知技術利用注模。但亦可利用其他技術製成模具，包括例如：車削、鑽石旋削或雷射切割。
堆疊功能化層嵌入件
現請參照圖2，此為基材嵌入件111的一種例示性設計，其係形成為一堆疊功能化層嵌入件。本發明包括用於製備並形成基材嵌入件的方法，可在眼用鏡片中使用及形成該基材嵌入件。為求清楚說明，但不限制本發明之範疇，在此繪示並描述一例示性基材嵌入件210，其為具有一光學透鏡區211的全環狀圈。熟悉此項技術者應知本說明書中所描述發明主體的適用類似於通常於描述各種基材嵌入件時所提及的各式形狀。
現請參照圖3，此立體圖描繪完全成形眼用鏡片300，其係利用如基材嵌入件210的堆疊層基材嵌入件所製成。圖中將眼用鏡片之一部分截除，以了解存在於娤置內部之不同層。項目320顯示基材嵌入件之囊封層截面中之本體材料。此項目環繞整個眼用鏡片周圍。熟悉此項技術者應知實際嵌入件可包含一完整環形圈或其他仍然可放進一般眼用鏡片限制空間中之形狀。
項目330、331及332被意欲描述可在基材嵌入件中所發現之多層之三者，該基材嵌入件被形成為功能性層堆疊。單一層可包括以下一或多者：主動組件；被動組件；及具有特定目的之結構、電氣或物理性質的部分。
層330可包括可供能量來源，例如以下一或多者：在層330內的電池組、電容器及接受器。然後，在一非限制例示性實例中，項目331可包含在一層中之微型電路，其偵測眼用鏡片之致動訊號。可包含一電力調節層332，其能夠從外部來源接收電力，對電池組層330充電，並於透鏡非處於充電 環境時，控制來自層330之電池組電力的使用。電力調節亦可控制對一例示性主動透鏡之訊號，該主動透鏡被表示為項目310，在基材嵌入件之中央環狀切除部分。
內嵌式基材嵌入件的可供能量透鏡可包括一能量源，諸如電化學電池或電池組，用以作為能量儲存構件，並視需要囊封或隔離包含能量源的材料，使其不接觸眼用鏡片所在的環境。
基材嵌入件亦可包括電路圖案、組件及能量源。基材嵌入件可將電路圖案、組件及能量源設置於配戴者視線所穿透的光學區周邊。或者，嵌入件可包括電路圖案、組件及能量源，其應小至不影響隱形眼鏡配戴者之視線，且因此該基材嵌入件可設置於光學區之內部或外部。
一般而言，可利用自動化技術將基材嵌入件111設於眼用鏡片中，製造時將能量源放置在相對於透鏡成形模具零件的適當位置。
圖4為堆疊式功能層嵌入件400之近觀截面圖。眼用鏡片410本體中內嵌有功能化層嵌入件420，其可圍繞並連接一主動透鏡組件450。熟悉此項技術者應知此實例僅僅是顯示可放置於眼用鏡片內的多種嵌入功能件中之一者。
展示在嵌入件之堆疊層內的許多層。該等層可包含多個基於半導體之層。例如，此堆疊中之底層440可為薄化型矽層，其上已界定用於各種不同功能之電路。堆疊中可發現另一薄化型矽層441。在一非限制性實例中，此層可具有使該裝置可供能量之功能。可透過中介絕緣體層450使矽層彼此電隔離。可透過使用黏合劑薄膜使彼此重疊之項目440、450及441之表面層的部分彼此黏附。熟悉此項技術者應知多種黏合劑可具有可黏附且鈍化薄矽層至絕緣體之理想特性，在非限制例示性實例中，環氧樹脂即為一例。
多重堆疊式層可包括額外層442，在一非限制性實例中，層442可包括具有能啟動並控制一主動透鏡組件之 電路之一薄化型矽層。如上所述，堆疊層之間需要彼此電隔離時，堆疊絕緣體層可被包括於電氣主動層之間，並且在此實例中項目451可代表此絕緣體層，該絕緣體層包含堆疊層嵌入件的部分。在本文所描述的一些實例中，已經提到自矽之薄層所形成的層。薄堆疊層的材料定義可包括但不限於其他半導體、金屬或複合材料層。且薄層之功能可包括電路，但亦可包括其他功能，如訊號接收、能量處置與儲存以及能量接收，此處僅略舉數例。若使用不同材料類型，則須依據搭配堆疊層的特性挑選不同黏膠、囊封材料及其他材料。例如，可利用環氧樹脂薄層將三層矽層440、441及442與兩層矽氧化物層450及451黏合。
如在一些實例中所述，薄化型堆疊層可包含被形成於矽層中之電路。可具有多種方式以製造此等層，然而，半導體加工設備的標準與目前最佳技術可使用一般性的加工步驟在矽晶圓上形成電子電路。於矽晶圓上適當位置形成電路後，可利用晶圓加工設備將晶圓從數百微米厚薄化至50微米或更薄。薄化後，可將矽電路從晶圓上切下或「切割」為適合眼用鏡片或其他應用之形狀。以下將參照圖6說明本發明本文所揭示的堆疊層之不同例示性形狀。此將於下文詳述；然而，該「切割」作業可利用各種技術選項以將薄層分切為曲線、圓形、環狀、線型及其他更複雜的形狀。
當堆疊層的功能與電流有關時，可能需要在堆疊層之間提供電接點。在半導體封裝一般領域中，堆疊式層之間的此電接連具有包含線接合、錫鉛凸塊與線沉積製程之通用方案。可利用印刷程序製作線沉積，將導電油墨印刷於兩枚連接墊片之間。此外或替代地，以(例如)如雷射等之能量源來實體定義導線，使能量源與氣態、液態或固態化學中間物相互作用，以產生供能量源放射的電連接。可在以各種方式沉積金屬膜之前或之後，透過微影程序製成其他互連類型。
若一或多個層需要對外傳達電訊號，其可具有不受鈍態層或絕緣層所覆蓋的金屬接觸墊。這些接觸墊可位於層外緣不受後續堆疊層所覆蓋的區域。在一實例中，如圖4所示，互連線路430及431電性連接層440、441及442之外緣區域。熟悉此項技術者應知電連接墊片位置之佈局或設計，以及各種墊片之電性連接方式可有多種變化。此外，應知電連接墊片連接及其所連接之其他墊片的選擇亦可產生不同之電路設計。更進一步，墊片間線路互連的功能可各不相同，包括電訊號連接、從外部來源接收電訊號、電力連接及機械穩定化等等諸多功能。
於上述討論中，非半導體層可包含本發明中之一或多個堆疊層。應知非半導體層可產生多種不同應用方式。該等層可定義如電池組等可供能量來源。在某些案例中，此類型層可具有當作化學層支撐基材的一半導體，或可具有金屬或絕緣基材。其他層可從性質上主要為金屬的層得到。此等層可界定天線、熱傳導性路徑或其他功能。可將在本發明精神內應用範圍之半導性及非半導性層構成各種組合。
若堆疊層間設有電氣連接，則該電氣連接在製成後必須加以密封。具有多種與本文技術一致的方法。例如，可將用於結合多層堆疊層之環氧樹脂或其他黏性材料再施用於具電性連接之區域。此外，可於整個裝置上沉積鈍化膜以囊封用於互連的區域。熟悉此項技術者應知多種囊封及密封方案可用於本發明，以保護、強化並密封堆疊層裝置及其等之互連線與互連區域。
堆疊功能化層嵌入件組裝
繼續參照圖5，其中項目500為用以組裝堆疊功能化層嵌入件之例示性設備近視圖。在此實例中，展示堆疊技術，在該處，該等堆疊層兩側不對齊。項目440、441及442再度可為矽層。在圖右側，項目440、441及442之右緣並非彼此對齊，但亦可對齊。不對齊的堆疊方法可允許嵌入件呈現之 立體形狀類似於眼用鏡片之一般輪廓之立體形狀。此種堆疊技術可使層的表面面積盡可能擴大。在具有能量儲存與電路功能之層中，此種表面面積最大化有其重要性。
一般而言，前述堆疊式嵌入件的許多特徵都可見於圖5之中，包括：堆疊式功能層440、441及442；堆疊式絕緣層450及451；以及互連430及431。另外，可觀察到用以支撐巳被組裝之堆疊功能化層嵌入件的一支撐治具510。項目510之表面輪廓可呈現多種形狀，其可改變以此製成之嵌入件之立體形狀。
一般而言，治具510可具備一預定形狀。可針對若干目的而於治具510上塗佈不同層520。在非限制例示性實例中，該塗層可先包含一聚合物層，此聚合物層可易於將嵌入件併入眼用鏡片基礎材料中，且甚至可用聚矽氧烷(polysilicone)材料製成。然後，可將一環氧樹脂塗層沉積於聚矽氧烷塗層之上，以將底部薄功能層440黏附於塗層520。然後，可於下一絕緣層450之底部表面塗佈相似之環氧樹脂塗層，且然後放置於治具上之適當位置。應知治具可具有於組裝裝置時使堆疊層相對於彼此對齊正確定位的功能。以中繼方式，然後，可組裝嵌入件之其餘部分，可界定互連線及，然後，可囊封嵌入件。之後已囊封的嵌入件可從頂部塗佈有聚矽氧烷塗層。若使用聚矽氧烷塗層製成塗層520，可藉由將聚矽氧烷塗層水合而使經組裝之嵌入件脫離治具510。
治具510可由多種材料形成。形成治具之材料可選擇相似於模製標準隱形眼鏡製作中用於製成模具零件所用的材料。此一用途可用於配合不同嵌入件形狀及設計，彈性形成各種治具類型。或者，形成治具之材料可因其本身性質或藉由特殊塗層作用而不會黏附於不同層間的化學黏結混合物。應知此種治具之組態可具有多種選項。
展示為510之治具的其他態樣在於事實上其形狀實體支撐放置其上之層。層間的互連可利用線接合連接形 成。在線接合過程中，需要對導線施以重力以確保形成良好接合。線接合過程中結構化支撐層可係重要的，此可由支撐治具510提供。
展示為510的治具之另一功能在於其上可設有對準特徵，以便各片功能化層沿其表面於線性與徑向上彼此對準。治具可使功能層之方位角圍繞中心點而彼此對齊。應知不論製成之嵌入件最終形狀為何，組裝治具可確保各片嵌入件之達成發揮功能之準確對齊與正確互連。
續參照圖6，其廣泛說明堆疊式層嵌入件可具有之形狀。圖中顯示本發明可採用之形狀變化實例。例如，項目610為堆疊嵌入件之俯視圖，其係由實質上環狀層片所構成。交叉線611所標示的區域可為移除層材料的環狀區域。然而，應知用以形成嵌入件之堆疊層亦可為碟狀而非環狀區域。雖然，此種非環狀嵌入件形狀在眼科應用中效益有限，但本發明之精神並不受此內部環狀物之存在與否所限制。
項目620展示一堆疊式功能層嵌入件。如圖所示，層621不僅在堆疊方向上不連續，在垂直於堆疊方向的方位角方向周圍亦不連續。可用半圓形材料形成該嵌入件。應知在具有環狀區域之形狀中，部分形狀有助於減少需要自形成有功能之層材料中「切割」或切掉的材料量。
繼而，項目630展示可界定非放射狀、非橢圓且非圓形之嵌入件形狀。如項目630所示，可形成直線形狀，或如項目640之其他多邊形。在立體圖中，嵌入件使用不同形狀之個別層片可形成三角錐、圓錐體及其他幾何形狀。從立體圖中可看出本身為平面的層可呈現三維空間中自由度。矽層充分薄化時，即可相對於其通常的平面形狀彎曲或扭轉。薄層所增加之自由度，使堆疊式積體組件裝置可具有更多形狀變化。
在更為一般性的概念中，熟悉此項技術者應知可將各種組件形狀形成裝置形狀及產品，以製造堆疊式積體組件裝置，且此等裝置可具有多種功能，包括但不限於可供能量、 訊號感測、資料處理、有線及無線通訊、電力管理、電機動作、外部裝置控制以及層疊組件可能提供之各種功能。
可供能量層
現請參照圖7，由一或多層功能化基材堆疊而成之堆疊700可包括一薄膜電源706。該薄膜電源可被實質上視為在基材上之一電池組。
可利用已知沉積技術於諸如矽等適合基材上將材料沉積為薄層或薄膜，以結構化一薄膜電池組(有時稱為TFB)。可用於製作此等薄膜層的沉積製程可包括濺鍍，且可用於沉積各種材料。薄膜沉積後，可經加工，之後再於其上沉積下一層。沉積薄膜之常用製程可包括微影或遮罩技術，此等技術可供之後執行蝕刻或其他材料移除技術，因此允許薄膜層在基材表面之二維具有實體形狀。
在圖7中，項目700描繪例示的薄膜處理流程。薄膜電池組通常建置於基材上，在此流程中，基材是在非限制例示性實例中描繪為氧化鋁(Al2O3)701。接著可將典型的電接點層沉積於基材上，如圖7之項目702所示，其中陰極接點之製作係以鈦與金為原料，在基材上形成薄膜沉積。如圖7所示，接著可圖案化及蝕刻此薄膜，例如藉由濺擊蝕刻技術或濕蝕刻技術以產生項目702所示形狀。例示性製程中的下一步驟是在陰極接點上形成陰極層，即項目703。常用陰極薄膜可包括鋰鈷氧化物(LiCoO2)，且如圖7所示，其亦可接受圖案化。下一步驟，如項目704所示，可為沉積一薄膜以形成電池組中的電解質層。電解質層可有多種材料及型態選擇，但在非限制例示性實例中可使用鋰磷氧氮化物(LiPON)的聚合物層。繼續進行到項目705，薄膜堆疊可經進一步的鋰沉積加工以形成陽極層，之後形成銅層作為陽極接點層，且隨後如同其他層般經成像而具有適合接點特徵或其他類似特徵的形狀。之後可藉由將上述薄膜堆疊囊封於鈍化層及密封層中，而製成薄膜電池組。在一實例中，可用聚對二甲苯及鈦或環氧樹脂與玻璃層來囊封該等 層，如項目706所示。如同其他層，亦可圖案化及蝕刻這些最終層，用以例如曝露出可電接觸經囊封電池組之處的特徵。熟悉此項技術者應知各層均有眾多材料選擇。
如項目706之說明，封裝包體可用於預防以下一或多者之侵入：氧氣、濕氣、其他氣體及液體。因此可提供一或多個層中的封裝，其可包括一或多個絕緣層及不透水層，其中絕緣層例可包括例如(但不限於)聚對二甲苯，而不透水層可包括例如金屬、鋁、鈦類似材料所形成的不透水膜層。形成這些層的例示性方式可包括在已形成的薄膜電池組裝置上進行沉積。形成這些層的其他方法可包括配合預先塑形的不透水材料施用有機材料，例如環氧樹脂。預先塑形的不透水材料可包括積體組件裝置堆疊中的下一層。不透水材料可包括精確成形/切割的玻璃、礬土或矽覆蓋層。
例如，在一眼用裝置內的堆疊式積體組件裝置中；基材可包括能夠耐受高溫(例如為攝氏800度)而不會產生化學變化者。某些基材可自提供電絕緣性之材料所形成，或者某些基材可具導電性或半導電性。但這些基材的材料選擇應考量到最終薄膜電池組應是可整合於該堆疊式積體組件裝置中，並至少部分提供裝置之可供能量功能。
在薄膜電池組為堆疊式積體裝置中薄組件的實施例中，電池組可具有與其他薄組件的連接，其係經由在如圖7項目700之項目706上的項目705所示接點墊片處的鈍化膜開口所接達。接點可經由設置於背向項目705所在之基材側的接點墊片所形成。在背側的接點墊片可經由穿透基材之一通孔而電性連接至薄膜電池組，且通孔壁塗有導電材料或於通孔中填充導電材料。最後，接點墊片可形成於基材之頂部與底部上。這些接點墊片中之某些者可與薄膜電池組接點墊片相交，但替代地可包括穿透基材的接點墊片，其並不另設有對電池組的連接。熟悉此項技術者應知可有經由薄膜電池組形成於其上的基材或在其基材形成互連的多種方式。
本發明可關於執行電連接的功能。某些互連可為積體組件裝置堆疊內的組件提供電連接路徑及其與積體組件裝置堆疊外裝置的互連。關於裝置堆疊外的連接，此連接是經由直接電傳導路徑所形成。可採用無線方式形成封裝外的連接；其中形成無線連接方式包括射頻連接、電容性電通訊、磁性耦接、光學耦接，或多種構成無線通訊的方式中之一種。
線成形的電源
現請參照圖8，電源800之例示性設計可包括環繞一導線820所形成的一電池組810。項目820可包括細銅線，其可作為支撐物。可使用批次或連續線塗佈製程而建置各種電池組組件層，如項目810之各環概要描繪者。以此方式，可以靈活的便利形式因素達成極高的體積效率，即達到或超過60%活性電池組材料。可利用薄線以形成小型電池組，如在一非限制性實例中，電池組所儲存之能量可包括以毫安培小時為單位而計者。此種基於導線之電池組組件的電壓能力可達近乎1.5伏。熟悉此項技術者應知，例如藉由設計終端裝置以並聯或串聯連接多個單電池組，亦可擴縮較大電池組與較高電壓。本發明可用於製造有用電池組裝置之各種方法亦屬本發明之範疇。
參照圖9，項目900說明基於導線之電池組組件如何與其他組件結合。在一實例中，項目910代表一具有電控功能的眼用裝置。此裝置可為隱形眼鏡之部分時，組件所佔之實體尺寸可定義為一較小環境。但基於導線之電池組920可具有一適合此配置的理想形式因素，存在於此種光學組件的周圍，具有線路可成形於其中的形狀。
現請參照圖10，圖中描繪利用例示性線電池組形成方法之處理結果，項目1000。這些方法及所得產品定義一基於導線之電池組。最初選用高純度銅線1010，如McMaster Carr Corp.所販售者，並於其上塗佈一或多個層。應知可用以形成基於導線之電池組之導線具有諸多類型與組成物選擇。
可使用鋅陽極塗層定義線電池組之陽極，如項目1020所示。該陽極塗層可以鋅金屬粉末、聚合物黏結劑、溶劑及/或添加劑調製而成。塗敷該塗層後，立即乾燥之。可多次塗敷相同塗層以達成所需厚度。
續參照圖10，線電池組的陽極與陰極可彼此分離。可利用非傳導性填料粒子、聚合物黏結劑、溶劑及添加劑調製成間隔塗層1030。塗敷間隔塗層的方法可為類似於用於塗佈陽極層1020的塗層塗敷方法。
例示性線電池組1000製程中的下一步驟為形成陰極層。此陰極1040可用氧化銀陰極塗層製成。此氧化銀塗層可用Ag2O粉、石墨、聚合物黏結劑、溶劑及添加劑調製而成。以類似於間隔層之方式，可與線電池組之其他層使用相同的形成方法。
形成收集器後，可於例示性線電池組上塗佈一能夠從陰極層收集電流的層。此層可為碳浸漬黏膠製成的傳導層。或者，此層可為金屬浸漬黏膠，例如銀浸漬黏膠。熟悉此項技術者應知多種材料均可用於製作加強電池組表面電流收集的層。電解質(具添加劑之氫氧化鉀溶液)可經施用至成品電池組以完成建構。
在一線電池組中，用以形成該電池組之層可具有釋出氣體的能力。形成電池組層的材料可具有設置於電池組層周圍的密封層，以將電解質與其他材料包含於電池組之中，並保護電池組不受機械應力傷害。但此密封層的形成方式通常必須允許釋出的氣體經該層擴散而出。此種密封層可包括聚矽氧或氟聚合物塗層；然而，可使用目前最佳技術中用以囊封此類電池組的材料。
堆疊式多層互連之組件
如上所述，堆疊式積體組件裝置的多個層可通常具有彼此之間的電互連及機械互連。上文已提及特定互連方 案，例如線接合即包含在本敘述之前的段落中。然而，本文特就某些互連類型之本身性質歸納說明，以利此項技術之解說。
一種常見互連類型是利用「焊球」建立。焊球互連是一種封裝互連類型，在半導體產業中的使用歷史已有數十年，通常用在所謂的「覆晶」應用中，其中晶片是藉由倒轉一切割的電子「晶片」而連接至其封裝，該電子「晶片」以沉積形成的焊球連接至具有對齊且連接至焊球的另一側的連接墊片之封裝。熱處理可使焊球轉動至一特定角度並形成互連。目前最佳技術持續進展，因此焊球互連類型可定義設置於層任一側或兩側的互連方案。額外改良在於使足以可靠形成互連的焊球體積盡量縮小。焊球之大小可為直徑50微米或更小。
兩層之中使用焊球互連時，或更常見的是使用的互連方案是在兩層間建立間隙時，可使用一「側填滿」步驟將黏膠材料放入間隙中，以對該二層提供黏性機械式連接及機械式支撐。有多種方式可用於為已經互連的層側填滿。在某些方式中，側填滿黏膠是經毛細作用推入至間隙。可對置於間隙區域上的液體黏膠加壓，使側填滿黏膠流入間隙。層疊裝置上施加真空，造成間隙區域內的排空狀態，之後施用側填滿材料。任何可用於兩層相疊材料之間空隙的側填滿方式皆符合本發明之需要。
另一種發展中的互連技術是關於切穿層疊組件之一側，使其與另一側互連，此種特徵通常稱為通孔。此技術以各種形式受到廣泛使用，隨著技術進步，現已可製出10微米或更小直徑尺寸且深寬比極大的小通孔，特別是層疊材料是以矽構成時。不論層材料為何，通孔可形成金屬層兩表面間的電互連；然而，當層為傳導性或半傳導性材料時，通孔必須具有一絕緣體層，以使金屬互連與層本身之間絕緣。通孔可貫穿整個層疊基材。或者，通孔可於穿透基材後，與基材表面上的沉積特徵交會；從背側。
若通孔是要與層一側的金屬墊片交會，該金屬墊片可透過多種方式互連至不同層，包括焊球及線接合。若該通孔中填有金屬，且貫穿整個層疊基材時，可用的互連形式為在互連通孔的兩側設有焊球。
另一種互連的實現方式是在層上僅形成有通孔及金屬佈線。在某些情況下，此種互連裝置可稱為插入物。由於插入物層可能僅有金屬佈線及通孔互連，層材料中可能以一些其他材料形成，因此在這些材料上製作通孔的方式亦不相同。如一非限制性實例，層材料可為二氧化矽或石英基材。在某些案例中，此石英層的形成方式是將溶化的石英倒在表面凸出有金屬細線的基材上。之後這些凸出物在以此類型處理所得的石英層頂部表面與底部表面之間製成金屬連接。可用以形成薄互連層的方式眾多，包括用於製作互連堆疊層且因此形成堆疊式積體組件裝置之技術。
另一類型互連元件係自基材通孔技術製成。若基材通孔中填有各種層，包括金屬層，則所得通孔可形成可被切割的結構。通孔可經切割或「切掉」其中心，而形成一截除半通孔。此類型互連可稱為城堡型互連。此種互連提供了從頂部表面到底部表面的連接，以及從這些表面的互連能力；但「城堡型」結構亦可具有從側邊形成的互連。
本文已討論若干互連與組件整合技術。然而，本文揭示之發明意欲包含多種整合技術，且所舉實例僅為說明之用，而不應構成發明範圍之限制。
具可供能量之堆疊式積體組件裝置
續參照圖11，所示的項目1100顯示具可供能量之堆疊式積體組件裝置中具有八個堆疊層。頂層1110之功能為無線通訊層。技術層1115連接於頂層1110及其下方之互連層1125。此外，項目1130為四個電池組層。可具有一下基材層1135，其基材中包含一額外天線層。可提供多種功能。
堆疊式積體組件裝置中之多重可供能量元件
現參照圖12，項目1200為圖11所示類型之配置之概略圖。在圖11中標示為項目1130之多重可供能量元件在此以不同號碼標示。應知此種多重元件之數量及組織僅為多種不同配置中之一種，且僅屬說明用途。然而，如圖所示，元件可分為四組，每組包含3或4個元件，如所示之項目1210-1224。在此實例中，一第一元件組因此可包含1210、1211、1212及1213。一第二元件組可包含項目1214、1215、1216及1217。一第三元件組可由元件1218、1219、1220及1221代表。此外，一第四元件組可由元件1222、1223及1224代表。在此實例中，可不連接第四組之第四電池組元件，而是用作為經由電池組元件連至天線元件1291之互連元件。
每組中連接之三或四個元件可共用一共同接地線。例如，第一組(包括項目1210、1211、1212及1213)可共用一共同接地線1230。此外，各元件可具有一分離線路將彼元件連接至由電路元件1290所代表之互連層。應知各電池組元件之多種連接、數量及組成皆包含在本發明之範圍內。此外，各電池組元件可具有分別連接至互連層之一共同電極及一偏壓電極兩者。
如上所述，在項目1200的某些類型配置中，若多組電池組元件共用一共同接地線，則電池組元件1213可與共同組共用一共同連接件1230並且亦有其自用偏壓連接件1235。這些連接件可與互連元件1290介接，之後連接至本圖中的電力管理元件1205。此二個連接件可具有連接至電力管理單元的對應輸入連接，項目1240可為該組之共同接地連接件1230的延伸，而項目1245可為電池組元件1213之偏壓連接件1235的延伸。因此，個別電池組元件可連接至電力管理單元且開關可控制其與更多元件的電性連接。
事實上可並聯連接全部四組共十五個多重可供能量單元，產生之原電池組供電與該等電池組元件具有相同 的電壓條件，且具有十五個可供能量單元的結合電池組容量。電力管理單元1205可以此種並聯方式連接該十五個元件1210至1224之各者。電力管理元件可調整輸入電力，以產生可供應予該堆疊式積體組件裝置之其他部分的調整後電力輸出。應知該電力管理元件可提供多種電性調整，包括但不限於：調節所有元件以符合標準參考電壓輸出；增大個別元件的電壓；調節電流結合電池組元件所產生的電流輸出；以及其他眾多調整功能。
不論此15個元件的結合可產生何種電力條件調整作用，電力管理單元的原輸出可連接至互連層1250。此電力供應可通過互連裝置並饋入積體被動裝置元件1206。
積體被動裝置元件1206中可包含電容器。來自互連1255的原始電力供應連接件可用於將電容器充電至原始電力供應的電壓條件。充電可由一主動元件控制，或可只是傳遞至電容器元件。所得電容器連接件可視為該堆疊式積體組件裝置的第一電力供應條件，即項目1200中的元件1260。雖然電容器中的能量儲存可由一分離積體被動裝置元件(在情況中繪示為項目1206)執行，電容器可被包含於電力管理裝置本身之中，或位於其他從電力管理裝置汲取電力的組件之上。亦可將積體被動裝置中電容器以及電力管理元件中電容器與自該堆疊式積體組件裝置汲取電流以產生可供能量之元件中的其他電容器組合在一起。
基於許多理由應調節多重可供能量單元所提供的電力。其中一種例示性原因是相連接之組件的電力要求。若這些元件具有需要不同電流條件的不同操作狀態，則電容器的設置可以緩衝最高耗電操作狀態的耗電。因此，電容器可儲存的電流容量遠大於十五個元件在單一時間點所可提供的電量。取決於耗電元件的條件與IPD 1206中電容器的性質，發生瞬間高耗電狀態的時間總數可能仍有所限制。由於電容器在消耗電流容量後需要再充電，在高耗電狀態再發生之間需有充分 的時間。因此，應知大量不同設計態樣係關於可供能量單元的數量、能量容量、其所連接的裝置類型以及藉由此等可供能量元件、電力管理系統與積體被動裝置供給能量的元件之設計電力要求。
多重可供能量單元之電壓供應態樣：
在某些具多重可供能量單元之堆疊式積體組件裝置的實例中，電池組可有各種串聯及並聯組合變化。兩個可供能量單元為串聯時，可供能量元件的電壓輸出相加而產生較高的電壓輸出。兩個可供能量單元為並聯時，電壓維持相同，但電流容量相加。應知於元件設計中可將可供能量元件的互連硬接線。然而，亦可透過複數個切換元件組合元件，以定義可動態變化的不同電力供應條件。
續見圖13，項目1300說明如何運用開關從四個不同可供能量元件的切換組合定義多達四種不同的電壓供應。應知在例示性實例中提供元件數量，且以不同組合定義的裝置亦屬本發明之精神範圍。項目1301、1302、1303及1304亦可定義四個不同可供能量元件的接地連接件，或可代表如圖12說明該四組可供能量元件的接地連接件。在例示性實例中，項目1305、1306、1307及1309可定義連接至所繪四個可供能量元件的偏壓連接件，其中偏壓連接件可假設為比個別元件接地連接件1301、1302、1303及1304高1.5伏的公稱電壓條件。
如圖13所示，該堆疊式積體組件裝置中有一微控制器1316，在其各種控制條件中，可控制連接之多重可供能量單元定義的電力供應量。該微控制器可連接至一開關控制器1315，其可將來自該微控制器的控制訊號位準變化轉變為對個別開關的狀態變化。為易於表示，項目1315之輸出顯示為單一項目1390。在此情況下，此訊號代表經由項目1385外接至多種開關1320的個別控制線。本發明之精神範疇中可包含各種開關，而在非限制例示性實例中，可為金屬氧化物半導體場效電 晶體開關。應知多種機械開關或電開關或其他可受電訊號控制的開關，皆包含在本發明之範圍中。
可根據電路1300，利用開關的控制產生多種不同電壓條件。在最初實例中，開關可組態為提供兩種定義之不同電壓條件；該兩種電壓條件為項目1313所示之1.5伏條件及項目1312所示之3伏條件。可經多種方式實現此一狀況，以下說明者為一種實例，其中每種電壓條件使用兩個不同元件。可將由其接地連接件1301及1302所代表的元件結合為1.5伏供應元件。為此，該第一可供能量元件的偏壓連接件1305已連接至1.5伏供應線1313。為使第二可供能量元件偏壓連接件1306連接至供應線1313，開關1342可切換至連接狀態，而開關1343、1344及1345可組態為處於非連接狀態。藉由啟動開關1330，使第二3伏供應線1312、第三元件1303及第四元件1304之共同/接地連接件可連接至1.5伏供應線1313，可使第二可供能量元件接地連接件線連接至接地線1314。為使第三元件起作用，可啟動開關1321同時關閉開關1320及1322。此可導致連接件1303處於元件1313的1.5伏條件。在此情況下可關閉開關1350。要連接第四元件，應開啟開關1340。亦可啟動開關1341，但若開關1341未起作用，相同條件可存在。可關閉開關1370，以斷絕對接地線的連接。
此時，第三元件1307及第四元件1309的偏壓連接件可連接至3伏電線1312。為建立第三元件連接，應啟動開關1363並可關閉開關1362、1364及1365。為連接第四元件1309，可啟動開關1383並可關閉開關1382、1384及1385。經由四個可供能量單元的例示性使用，此組連接件可造成兩位準(1.5及3伏)粗電力供應條件。
圖13所示之連接件1300可利用四個可供能量元件或四組可供能量元件產生多種不同電力供應條件。應知本發明包含可供能量元件的更多連接方式。在一非限制性實例中，可有少至兩個可供能量元件或多至兩個以上的任何數量可 供能量元件可容納於堆疊式積體組件裝置中。以類似概念切換可供能量元件之接地側及偏壓側的連接成為並聯與串聯，可產生多種個別可供能量元件電壓的可供能量電壓；若多重可供能量元件均為同一類型，或若為不同類型且個別可供能量元件的電壓均包括在內為結合電壓。
利用圖13之開關基礎架構可描述為一組連接件，其可被程式化為一堆疊式積體組件裝置，之後於所得裝置的壽命期間使用。熟悉此項技術者應知本發明可包含多種替代動態配置。例如，堆疊式積體組件裝置可程式化有多種操作模式，其電力供應之數量及性質可動態變化。在非限制例示性實例中，參照圖13，項目1310可代表一裝置之電力供應線，其中該裝置於某些模式下並不連接至任何可供能量元件連接件，如開關1345、1365及1385處於非啟動連接狀態時之情形。此類型的其他配置可造成開關1345、1365及1385中之一或多者的連接，為項目1310的電力供應產生定義的可供能量電壓。特定電壓的動態啟動亦可包括稍後關閉或者動態變化至另一操作可供能量電壓。堆疊式積體組件裝置中包含有可透過靜態及動態方式連接至該堆疊式積體組件裝置的其他元件之多重可供能量元件時，本發明可包含多樣化操作配置。
多重可供能量單元之自測及可靠度態樣：
組裝在堆疊式積體組件裝置中的可供能量元件可能會產生的故障狀態包括初始或「開始時間點(time zero)」故障性質，或者為原本正常的元件在使用過程中發生的老化故障。具多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置的特性使可透過電路及設計能夠矯正此種故障模式並維持功能操作狀態。
參照圖12，在例示性實例中，繪示項目1200之某些自測及修復配置。其中一種配置是並聯連接全部十五個多重可供能量元件1210至1224，以基於各元件標準操作電壓定義電力供應條件。如上所述，結合此等多個可供能量可允許堆 疊式積體組件裝置執行自測，以及若發現有可供能量單元故障時進行修復。
續見圖14，具有上述配置的項目1400可利用一感測元件偵測流經可供能量裝置1410的電流。可利用多種方式將堆疊式積體組件裝置之電流設置於標準值條件。在例示性實例中，該裝置可具有「休眠模式」，當靜止耗電降為極低值時即啟動「休眠模式」。感測之實現可直接將電阻元件插入於電力供應地回線路中；但其他更精密的測量電流方式(包括磁性換能器或熱換能器或執行電流計量的任何其他方式)均包含在本發明之範圍中。若電流診斷測量(可為比較經過電阻元件之壓降與一參考電壓)發現超過標準容限，則例示性自測電路可繼續判斷是否有可供能量元件造成過度耗電條件。繼而，如步驟1420所示，一種隔離問題元件的例示性方法可循環進行一次斷開一組的地回線路以隔離該組元件。重新參照圖12之項目1200，例如元件組1210、1211、1212及1213可為被隔離的第一組。可斷開接地線1230。接著，如步驟1430所示，隔離後可執行相同耗電計量。若感測到的電流在此時轉為正常耗電，則可知問題是發生在該組元件。或者，若電流仍超出指定條件，則回到步驟1420對下一組進行邏輯迴圈程序。如此處理過所有元件組後(在此非限制例示性實例中為四組)，耗電可能仍超出正常容限。在此情況下，自測程序可離開可供能量元件測試，停止自測或開始就其他可能的耗電問題進行自測。在描述此自測程序中，應知此處所述僅為說明本發明之一種例示性方式，且其他諸多程序亦可用於隔離故障的可供能量單元。
繼續進行例示性程序，當隔離一組而電流回歸至正常規格時，可進行下一次隔離迴圈。如步驟1440所示，可再次啟動個別組，但斷開各元件1210、1211、1212及1213之偏壓連接件，其中例如1235可代表元件1213的偏壓連接件。再次，當一元件隔離後，再次感測耗電，如步驟1450所示。若元件隔離使得耗電回到正常狀態，則可判定是該元件故障，並 將彼元件從電力供應系統中斷開。在此情況下，自測程序可回到步驟1460至其初始狀態(此時故障元件關閉)，並重新測試電流是否在規格範圍內。
若步驟1440及1450所示的第二次迴圈程序處理過一組中所有可供能量元件之後，電流仍未回復可接受值，即如步驟1441所示停止迴圈。在此情況下，自測電路可繼續從電力供應系統中停用整組元件，或可以不同方式隔離該組中的元件；在此實例中未示。可利用多種方式定義多重可供能量單元的自我診斷程序及程式化基於自我診斷程序執行的動作。
多重可供能量單元之同時充放電
現請參照圖15之項目1500，此為將多重可供能量元件整合於堆疊式積體組件裝置中的另一配置。若堆疊式積體裝置1500中包含多重可供能量元件1511至1524，以及可對可供能量元件充電的元件，則有能力對部分並非正在運作的電力組件之元件充電。
在一實例中，包含多重可供能量元件的堆疊式積體組件裝置可接收並處理來自此裝置中天線1570的射頻訊號。在某些實施例中，可包含一第二天線1560，其可從裝置所在環境接收無線能量，並將此能量傳遞至電力管理元件1505。在非限制例示性實例中，可包含微控制器元件1555，其可從該堆疊式積體組件裝置的可供能量單元汲取電力，亦具有控制裝置內操作的功能。此微控制器1555可利用程式化的演算法來處理輸入資訊，以判斷十四個元件1511至1524的可供能量系統是否具有充分能源以支持電流裝置功能的電力要求(其中僅利用一子組元件供電給電力管理裝置的供電控制電路1540)以及此電路所定義的其餘組件的所得電力供應。其餘元件可連接至電力管理組件的充電電路1545，電力管理組件可如上述接收天線1560所收到的電力。於圖15中，項目1500(例如，堆疊式積體組件裝置)狀態為三個多重可供能量元件1522、1523及1524連接至充電電子裝置，如圖中元件1523利用項目1550連接。同 時，其餘的11個元件1511至1521可連接至供電電路1540，如圖中元件1511利用項目1530連接。以此方式，可用多重可供能量元件以使元件於同時充放電模式中操作而實現具可供能量之堆疊式積體組件裝置。此例示性同時充放電模式的描述僅為具可供能量之堆疊式積體組件裝置中多種可供能量元件組態及運作方式之實例，不應視為對本發明可能包含之多種配置的限制。
300‧‧‧眼用鏡片
310‧‧‧主動透鏡
320‧‧‧本體
330‧‧‧層
331‧‧‧層
332‧‧‧層

Claims (18)

  1. 一種具多重可供能量元件之堆疊式積體組件裝置，其包含：包含一第一表面之一第一層，以及包含一第二表面之一第二層，其中該第一表面之至少一部分位於該第二表面之至少一部分上方；至少一電連接件，其位於該第一表面上之一電接點與該第二表面上之一電接點之間；至少一電晶體，其中該(該等)電晶體被包含於該堆疊式積體組件裝置中；至少一第一及一第二離散可供能量元件，其中該等離散可供能量元件被包含於該第一層及該第二層中之一或兩者之中；以及一自測電路，其包含一感測元件，該感測元件經組態以偵測流經該可供能量元件之電流，該自測電路經組態以判定該等可供能量元件之一者是否正在造成一過度耗電條件。
  2. 如申請專利範圍第1項之堆疊式積體組件裝置，其中該自測電路經組態以比較經過一電阻元件之壓降與一參考電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項之堆疊式積體組件裝置，其中該自測電路經組態以對複數組可供能量元件循環性地每次斷開其中一組之地回線路，以隔離該組可供能量元件，並判斷耗電是否降低，從而隔離該過度耗電條件之起因。
  4. 如申請專利範圍第3項之堆疊式積體組件裝置，其中當該組已被隔離後，若該耗電回歸至一正常規格，則該自測電路可執行一額外隔離迴圈，其中該自測電路經組態以斷開該組中各可供能量元件之一偏壓，並於各可供能量元件被隔離後感測該耗電。
  5. 如申請專利範圍第4項之堆疊式積體組件裝置，其中若該額外隔離迴圈處理過該組中所有可供能量元件而耗電未能 回歸到一可接受值，則該自測電路可從一電力供應系統中停用該整組。
  6. 如申請專利範圍第5項之堆疊式積體組件裝置，其中若隔離該可供能量元件使耗電回歸至一正常狀態，則該自測電路可將該可供能量元件從該電力供應系統中斷開。
  7. 如申請專利範圍第1項之堆疊式積體組件裝置，其中該離散可供能量元件之厚度小於200微米。
  8. 如申請專利範圍第1項之堆疊式積體組件裝置，其額外包含：一第一共同電連接件，其中該第一共同電連接件接觸該第一離散可供能量元件之接地連接件；一第二共同電連接件，其接觸該第二離散可供能量元件之接地連接件；一第一偏壓電連接件，其接觸該第一離散可供能量元件之偏壓連接件；以及一第二偏壓電連接件，其接觸該第二離散可供能量元件之偏壓連接件。
  9. 如申請專利範圍第8項之堆疊式積體組件裝置，其中該第一共同電連接件電性連接至該第二共同電連接件，以為該至少二個可供能量元件形成一單一共同連接件。
  10. 如申請專利範圍第9項之堆疊式積體組件裝置，其中該第一偏壓電連接件電性連接至該第二偏壓電連接件，以為該至少二個可供能量元件形成一單一偏壓連接件。
  11. 如申請專利範圍第8項之堆疊式積體組件裝置，其中：該第一偏壓電連接件電性連接至一第一積體電路之一第一電力供應輸入；以及該第二偏壓電連接件電性連接至一第一積體電路之一第二電力供應輸入。
  12. 如申請專利範圍第11項之堆疊式積體組件裝置，其中：該第一積體電路產生一第一輸出電力供應；以及 一第二積體電路電性連接至該第一輸出電力供應。
  13. 如申請專利範圍第12項之堆疊式積體組件裝置，其中：該第一積體電路可與至少一第一開關、該第一電力供應輸入以及該第二電力供應輸入結合，以建立一第一輸出電力供應，其中該第一輸出電力供應具有與該第一可供能量元件及該第二可供能量元件相等之電壓能力；以及該第一輸出電力供應具有該第一可供能量元件與該第二可供能量元件之結合電流能力。
  14. 如申請專利範圍第12項之堆疊式積體組件裝置，其中：該第一積體電路與至少一第一開關、該第一電力供應輸入以及該第二電力供應輸入結合，以建立一第一輸出電力供應，其中該第一輸出電力供應具有與該第一可供能量元件及該第二可供能量元件中電流能力較小者相等之電流能力；以及該第一輸出電力供應具有該第一可供能量元件與該第二可供能量元件之結合電偏壓。
  15. 如申請專利範圍第12項之堆疊式積體組件裝置，其中來自該第一層及該第二層之所有電連接不連接至該堆疊式積體組件裝置之任何外部有線連接件。
  16. 如申請專利範圍第12項之堆疊式積體組件裝置，其中該堆疊式積體組件裝置內離散可供能量元件之數量係超過三個。
  17. 如申請專利範圍第12項之堆疊式積體組件裝置，其中由多重可供能量元件結合所形成之原始電力供應數量係超過一個。
  18. 如申請專利範圍第12項之堆疊式積體組件裝置，其中由多重可供能量元件結合所形成之至少一第一原始電力供應連接至一電容元件。
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