TWI622157B - 具通電之堆疊式積體組件裝置之眼用裝置 - Google Patents

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弗德雷克 費利奇
丹尼爾 奧提斯
詹姆士 萊爾
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壯生和壯生視覺關懷公司
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Abstract

本發明提供一種具通電之堆疊式積體組件裝置，其包含：至少一第一堆疊層(1102)，其包含具有一或多個組件的一電氣主動裝置；一第二堆疊層(1104)，其包含具有一或多個組件的一電氣主動裝置；以及至少一第三堆疊層(1106、1107)，其包含一或多個供電裝置。至少一第一電連接件(1103、1105)允許電流在該第一堆疊層及該第二堆疊層中的一或多個組件中至少一者與該第三堆疊層中的至少一組件之間流動。該第一堆疊層所包含之技術類型不同於該第二堆疊層所包含之技術類型。

Description

具通電之堆疊式積體組件裝置之眼用裝置
本發明係關於具通電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、妝飾或治療性質之生物相容性裝置。例如，隱形眼鏡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中的設計可提供視力矯正功能。添加色素至透鏡可提供加強美觀。將活性劑併到透鏡中可提供治療功能。不需使透鏡進入通電狀態便可達成此等物理特性。傳統上淚管塞一直屬於被動裝置。
近來一種理論主張可將主動組件併入隱形眼鏡中。一些組件可包括半導體裝置。一些實例顯示嵌入於一隱形眼鏡中之半導體裝置，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通電及啟動。由透鏡結構所界定之拓樸及空間大小，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的技術空間。
據此，本發明提供一種具通電之堆疊式積體組件裝置，其包含：至少一第一堆疊層，其包含具有一或多個組件的電氣主動裝置；一第二堆疊層，其包含具有一或多個組件的電氣主動裝置；以及至少一第三堆疊層，其包含一或多個供電裝置。至少一第一電連接件允許電流在該第一堆疊層及該第二堆疊層中之該一或多個組件之至少一者與該第三堆疊層中之至少一組件間流動。該第一及第二堆疊層的技術類型可以包含選自 CMOS、BiCMOS、雙極式、MEMS及記憶體裝置技術中之一者。該第一堆疊層所包含之技術類型不同於該第二堆疊層所包含之技術類型。
製成該第一堆疊層之技術類型的處理流程可不同於製成該第二堆疊層之技術類型的處理流程。
該第一堆疊層之技術類型可包含CMOS、BiCMOS、雙極式、MEMS及記憶體裝置技術中之一選定者，且該第二堆疊層之技術類型可包含CMOS、BiCMOS、雙極式、MEMS及記憶體裝置技術中之不同的另一選定者。
該第一堆疊層之技術類型可自一CMOS處理流程製成，且該第二堆疊層之技術類型係自一BiCMOS處理流程製成。
該第一堆疊層及該第二堆疊層之技術類型可來自一技術類型中之不同家族。
可於一0.5微米CMOS處理流程中形成該第一堆疊層，而可於一20奈米CMOS處理流程中形成該第二堆疊層。
用以形成該第一堆疊層之基材可不同於用以形成該第二堆疊層之基材。
該第一堆疊層可形成於一矽基材上，且該第二堆疊層可形成於一絕緣層上矽基材、一非矽半導體基材或一有機電子裝置基材上。
該等供電裝置可包含一薄膜固態電池元件、一鹼性電池元件、一導線形成之電池元件、至少一化學能量儲存裝置，及/或至少一電容式能量儲存裝置。
該第一層之尺寸限制可為近乎直線型。
該第一層之尺寸限制可包含近乎曲線型之若干區域。
該第一層之尺寸限制可包含屬於一多邊形片段之若干區域。
包含電氣主動裝置之該第一堆疊層可包含一堆疊層。
包含通電組件裝置之該第三堆疊層裝置可包含一堆疊層。
一種具通電之堆疊式積體組件裝置可包含：至少一第一堆疊層，其包含電氣主動裝置；至少一第二堆疊層，其包含供電裝置；以及至少一第三堆疊層，其包含電氣佈線； 其中至少一第一電連接件允許電流從該第一堆疊層中之一組件流至該第二堆疊層中之一組件；以及其中該第一堆疊層之至少一部分係堆疊位於該第二堆疊層之上或之下的一位置。
至少一第一電連接件可容許電流從該第一堆疊層中之一組件經該第三堆疊層中之一電氣傳送至該第二堆疊層。
一種具通電之堆疊式積體組件裝置可包含：至少一第一堆疊層，其包含電氣主動裝置；至少一第二堆疊層，其包含電氣主動裝置；以及至少一第一通電組件，其接觸該第一堆疊層；其中至少一第一電連接件允許電流從該第一堆疊層中之一組件流至該第二堆疊層中之一組件，且其中該第一堆疊層之至少一部分係堆疊位於該第二堆疊層之上或之下的一位置；以及其中該第一通電組件係於至少一第一地點黏附至該第一堆疊層。
該堆疊層可包括一或多個層，該等層可包括一電源，用於該等堆疊層中所含至少一組件。可提供可通電之一嵌入件並且將該嵌入件併入於一眼用裝置中。該嵌入件可由多重層所形成，其中每一層可有獨特功能；或在多重層中具有混合功能。這些層中可包含專門用以對產品通電或啟動產品的層，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通電狀態的一層，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，其可位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。
本發明提供之技術架構係用以自具通電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，藉此形成含有通電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‧‧‧鏡片成形混合物
111‧‧‧基材嵌入件
210‧‧‧基材嵌入件
211‧‧‧光學鏡片區
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
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
1101‧‧‧頂層
1102‧‧‧第一技術層
1103‧‧‧第一電連接件
1104‧‧‧第二堆疊層
1105‧‧‧第一電連接件
1106‧‧‧第三堆疊層
1107‧‧‧第三堆疊層
1108‧‧‧基材基底
1110‧‧‧互連層
1120‧‧‧整合式被動元件
1130‧‧‧互連
1131‧‧‧互連
1140‧‧‧空間
1200‧‧‧堆疊式積體組件裝置
1210‧‧‧頂層
1215‧‧‧技術層
1220‧‧‧電力管理裝置
1225‧‧‧互連層
1230‧‧‧電池元件
1235‧‧‧基材層
1240‧‧‧電源供應
1245‧‧‧射頻收發器
1250‧‧‧控制功能裝置
1255‧‧‧被動裝置
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描繪另一種具通電之堆疊式積體組件裝置。
圖13描繪另一種具通電之堆疊式積體組件裝置，其中額外組件係整合於組件堆疊之外。
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：通電：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，且可關於能夠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通電狀態的裝置或層。
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，包括例如通電、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，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(comeal 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通電或充電。
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。所述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。
可再充電或可再通電：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。
再通電或再充電：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，該等層可由各種裝置生產技術形成，以擬合及呈現各種所需輪廓。
說明
含內嵌式基材嵌入件111的通電透鏡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之凹面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的表面在光學特性上具有可接受性。
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，這表示其平滑與成形程度足以使藉由與其接觸之透鏡成形材料聚合作用方式製造的透鏡表面具有可接受的光學特性。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。能量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6 mm至10 mm之間，前表面半徑在約6 mm與10 mm之間，後表面半徑在約6 mm與10 mm之間，且中心厚度在約0.050 mm與0.5 mm之間。該嵌入件之直徑可為約8.9 mm且前表面半徑為約7.9 mm，後表面半徑為約7.8 mm，中心厚度為約0.100 mm，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)以下一或多者的聚烯烴：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9544MED)。其他例示性Zieglar-Natta聚丙烯樹脂包括：Atofina聚丙烯3761及Atofina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之類型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，以了解存在於裝置內部之不同層。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可包括通電來源，例如以下一或多者：在層330內的電池、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通電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通電之功能。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，在一例示性實例中，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、錫鉛凸塊和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。這些墊片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等通電來源。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互連之區域。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。應知項目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。在一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。以重複方式，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，包括但不限於通電、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。
通電層
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，在一例示性實例中基材描繪為氧化鋁(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，但在一例示性實例中是使用鋰磷氧氮化物(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，之後形成銅層當作陽極接點層，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通電功能。
在薄膜電池組為堆疊式積體裝置之薄組件的薄膜電池組中，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750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750所在之基材側的接點墊片所形成。在背側上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，其可當做支撐物。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，可以靈活的便利外觀尺寸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。當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外觀尺寸，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能夠從陰極層收集電流的一層。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。可將電解質(例如，氫氧化鉀與添加劑溶液)使用於已組裝之電池組，藉此完成架構。
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，在此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。最新技術持續進展，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。另一方面的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。
當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「填底」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填底。在某些方式中，填底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，使填底黏膠流入間隙。層疊裝置上施加真空，造成間隙區域內的排空狀態，之後施用填底材料。任何可用於兩層相疊材料之間空隙的填底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，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線路。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。
具通電之堆疊式積體組件裝置
續參照圖11，圖中為例示性堆疊式積體組件裝置1100。如圖中所示，項目1100可由八個層構成，在圖中標示為項目1101至1108。這些層細節將於下文中詳述，但應知更多或更少層之結構亦屬本發明之範疇。
堆疊式積體組件裝置1100可具有一基材基底1108。此一基材基底之功能是為裝置提供機械性支撐。此層可同時機械支撐功能及囊封功能兩者，而裝置所屬之其他層(例如1107)連接並密封於基材1108之上。項目1100的層間設有許多互連，本文將這樣的互連實例標示為項目1130及1131。雖然多種互連方式皆可提供此功能，但在一例示性方式中可將這些互連視為焊球。項目1130及1131可為項目1108與1107間的電連接，或可為層間的機械性互連。此外，項目1130與1131間的空間標示為項目1140。此項目意欲代表兩層間的空間可經黏膠填底，以便提供機械性連接及層支撐。
基材層1108可具有電氣主動功能。其實現方式可利用其上設有電路的基材，如其上設有積體電子電路的半導體基材。或者，可利用具有沉積導電材料層的基材提供電氣功能，以執行如定義天線或電容、電阻等被動電氣裝置的功能。若基材為金屬層，亦可提供其他電氣主動功能，如整層金屬層可為堆疊式積體裝置提供電接地或電屏蔽功能。
基材層1108亦可為堆疊式積體裝置提供與所在環境之間進行熱傳遞的功能。此層可由高度熱傳導金屬基材製成，因而使大量熱能可橫跨該層流動。或者，基材可用於使堆疊裝置與其下方的環境絕緣。基材層亦可具有感測堆疊式積體裝置下方環境熱特性與非熱特性的能力。堆疊式積體組件裝置底層可具有多種功能。
續見例示性層(項目1103)，其位於堆疊式積體組件裝置1100中間，可為互連層。此一層上設有許多電連接位置。此層可具有電「匯流排」或佈線裝置的功能，使來自各種組件的訊號相互連接。互連裝置上方或下方層的電氣裝置可彼此相連。或者，訊號可流經互連層本體並在互連裝置上下方的層間行進，該互連裝置可如層1103上下所示的「焊球」特徵。此一互連層可為由機械性基材所構成的一層，其具有通孔及金屬佈線線路，其中是由互連平面上的電路控制這些佈線線路。但亦有替代方式，其中層1103亦具有主動電氣功能，可用以控制訊號及電力路由或產生電訊號，如同電阻器、電容器及電感器等被動裝置的功能。以類似方式，互連層1105可提供路由及機械性支撐，其將例如堆疊層1104的電裝置與其他類型電裝置(如層1106所描繪的電池組層)連接。互連層1110可界定僅佔一 堆疊層(例如層1102)之部分空間的互連裝置。應知多種互連層及互連層類型可為堆疊式積體裝置提供重要功能。
被動裝置可加至堆疊式積體組件裝置中作為與技術層不相連的層或層之一部分。在這些裝置中，例如項目1120，一或多個被動裝置可以其本身併入於一層裝置中。此被動層裝置可經由積體加工方式製成，其中該裝置係經加工至基板材料中。或者，此層可為組裝於適當層形態上的離散被動組件。在某些案例中，以此方式加工的被動裝置的效能優於形成為積體CMOS或其他技術層一部分的類似被動裝置的效能。另一種動機為降低成本的結構。多種類型被動裝置可用於本發明，包括但不限於電阻器、電容器、二極體、保險絲、電感器、變壓器、天線及抑制器。
積體被動裝置層可包含互連裝置層所提供的各種互連用途。如圖11所示，項目1100中之積體被動裝置1120可透過焊球連接至其他層。該裝置亦可包括貫穿基材的連接元件，其可容許裝置連接至其上下方的層，或透過其傳遞訊號。熟悉此項技術者應知，積體被動元件功能可由一專用層位置提供，如項目1100中所示；然而，若干此種元件亦包含於本發明之範圍中。
某些堆疊式積體組件裝置的重要功能可能是由併入裝置內的積體電路所提供。堆疊層1102及1104概要描繪此種裝置。具有多重技術層時，堆疊式積體組件裝置的各層可採用不同技術類型。例如，堆疊層1102及1104的技術類型可以各別包含選自CMOS、BiCMOS、雙極式、MEMS及記憶體裝置技術中之一不同者。在一例示性實例中，堆疊術層1102之技術類型可自一CMOS技術處理流程製成；而堆疊層1104之技術類型係自一BiCMOS技術處理流程製成。熟悉此項技術者應知可使用多種技術組合，包括CMOS、BiCMOS、雙極式、MEMS、記憶體裝置及其他符合層形成且可在基材上產生功能的技術等等。
堆疊層1102及1104的技術類型可相似，但使用同一技術定義中的不同家族製成。例如，在一非限制例示性實例中，可於一0.5微米CMOS處理流程形成堆疊層1102；而可於一20奈米CMOS處理流程形成堆疊層1104。將裝置功能分割為兩種不同技術區塊的例示性動機可包括所得多組件裝置的成本效益。動機可包括特定技術節點能為裝置帶來的技術 改良；包括例如採用先進的窄線寬技術設計可大幅降低某些關鍵功能的功耗。兩層可用相同技術節點及相同技術類型製成，但分屬該等技術及技術節點中之不同電路設計。用以形成該堆疊層的基材也可不相同；例如若堆疊層1102是形成於標準矽基材上，而堆疊層1104是形成於另一不同的基材上，該另一基材包括但不限於絕緣體上矽基材(silicon-on-insulator substrate)，或非矽半導體基材(non-silicon semiconductor substrate)，或有機電子裝置基材等等。在更為廣泛中，熟悉此項技術者應知技術類型、設計及節點的各種組合可結合於一或多個技術層的實施例中，且包含符合本發明的技術。
技術層可為特定技術家族中所產生的標準薄化基材層，而對裝置層的互連可設置於該層之一側，如有關於堆疊層1102所繪示。或者，技術層可包括貫通層的互連，以允許層兩側與其上下層互連，如堆疊層1104所繪示。熟悉此項技術者應知類似上述之多種互連方案皆可用於本發明。
在此對堆疊式積體組件裝置的討論中，描述與繪示的層是係組裝成各種形式與形狀的平面層製成，包括圖6所示實例。然而，重要的是應知薄層亦可形成為非平面層形狀。可利用多種方式形成此種非平面形狀，包括使薄層結構變形為立體形狀，以及切割層使堆疊的薄層形狀變形而形成非平面形狀。因此，本發明之範疇應包含堆疊式積體組件裝置可形成層式裝置的各種立體外觀尺寸。
續見項目1100之頂層1101，由於此堆疊層位於其他層頂端，所以可與位於堆疊底端的基材層1108具有相似的附加功能。因此，其可具有與上述層1108相似的各種實施例。在項目1100的實例中，頂層的功能可為經由利用例如線圈天線特徵，提供堆疊式積體組件裝置內外的無線訊號及電力通訊。如圖示的堆疊層1101僅以有線方式連接至其下方層。然而，替代地，此層亦可用於裝置外部之互連。應知頂層實際上可提供上述之任何層類型功能。
續見圖12，所示的項目1200類似於項目1100。圖中具通電之堆疊式積體組件裝置中具有八個堆疊層。頂層1210為無線通訊層。技術層1215連接至頂層1210及其下方的互連層1225。此外，有四個電池組層 1230。下方基材層1235中，以基材包含額外天線層。可實行各種功能；但在一非限制例示性實例中，其功能可為射頻訊號中繼器。
在射頻訊號中繼器的例示性功能中，項目1210的功能如下。堆疊式積體組件裝置具有通電的能力。能量儲存於電池組層1230中。可以多種方式組態層1230的電池元件；然而，一種實例是以依並聯組態連接之四個元件之堆疊，藉以產生3.6V操作電壓。亦可將四個元件的四個堆疊依並聯組態連接，其中每一堆疊輸出的能量透過互連層1225饋入至技術層1215中的電力管理裝置1220。電力管理裝置1220可具有感測功能，用以判斷是否所有電池組鏈均全力運作，並將低電量或無功能的電池組鏈斷開。裝置1220亦可接受3.6V的輸入電壓並藉由將操作電壓更改為2.5伏供應，而提供電源供應功能1240，輸出至互連層1225的電源供應連接及分配網路。此供應電壓可供電給射頻收發器1245、控制功能裝置1250並且對積體被動裝置1255提供電力供應連接。電力供應可使位於積體被動裝置1255中的電容器充電。當其他技術裝置消耗電力時，這些電容器可具有緩衝調節電力需求的功能。雖然本文描述特定細節，但應知項目1200之設計類型可加以大幅變化。
能源供應系統充電完成後，電力管理單元提供適當輸出電力，裝置1200之功能可為如下所述之訊號中繼器。線圈天線1210可調諧至一頻率；例如2.44GHz。可在基於被動裝置之射頻濾波器中的額外濾波級亦可調諧至2.44GHz。在此頻率測得的訊號可經互連裝置1225來往於技術層1215的射頻收發器1245。射頻收發器1245亦可調諧至約2.44GHz的頻譜。收發器1245在此頻譜範圍測得訊號後，其可放大該訊號，之後將該訊號轉送，並傳送一控制訊號至控制功能裝置1250。控制功能裝置1250從裝置1245接收到適當控制資訊時，其可將射頻收發器1245的輸出經互連層1225沿電池元件1230之通孔傳送至層1235的天線，以便再傳送。例示性裝置1200中進行射頻訊號中繼器功能時，亦同時在進行另一種平行功能，即是電池組再充電。以類似於前所述方式，頂層1210中之天線調諧至一較高頻率，例如15.5MHz。此訊號經由積體被動裝置1255傳送時，是透過互連層1225傳送，之後到達電力管理裝置1220。電力管理裝置可從此一訊號收取電力，之後將此訊號從交流訊號轉換為直流訊號。之後其可將層 1230的電池組單位之一從供電切換為充電。以此方式，堆疊式積體組件裝置1200即可一邊行使功能，同時一邊再行充電。項目1210為本發明眾多實例中之一；其描述聚焦於說明堆疊式積體組件裝置之某些例示性部分如何提供功能。
現請續見圖13，圖中展示項目1300。如圖中所示，項目1300之層與上述之項目1200類似。並且，在一實例中，於項目1300中可操作如針對裝置層1200所描述的類似功能類型。然而，此處層數較少，僅包括堆疊式積體組件裝置頂端的天線層1210、與裝置1200類似的技術層1215，以及互連基材層1225。項目1300的重要不同之處在於通電組件及其他外部組件的外部連接，如項目1320所示。回顧項目920的線電池組組件；堆疊式積體組件裝置1300的能量儲存方式可為項目1320的元件。其可經線接合連接至互連層1225。此一線電池組的額外功能是可使線路兼具天線裝置的功能。因此，技術層1215所產生的傳送訊號亦可傳送至電池組線路。線電池組1320可定義外部電力裝置及外部連接組件。然而，熟悉此項技術者應知，採用外部連接的多重分離裝置亦屬本發明範疇；且此外，本發明亦包含利用多種電池組類型裝置，包括但不限於如處理流程700產出的平板電池組類型。
眼用鏡片可包含具通電之堆疊式積體組件裝置
在具通電之堆疊式積體組件裝置可提供的多種應用及功能之中，將堆疊式積體組件裝置併入眼用鏡片即是一項有趣的類別。不對本發明可定義的實施例廣泛性構成限制，在此將例示說明上述各種元件如何與眼用裝置產生關聯。
在包含具通電之堆疊式積體裝置的眼用裝置實例中，眼用鏡片可含有一電氣主動透鏡組件，其回應於電訊號而改變透鏡的光學度數，且包含於眼用鏡片中時，可便於控制對使用者眼睛所提供的光學度數。此種眼部應用能夠容納裝置的空間十分有限，因此若以整合薄堆疊裝置提供所需功能即可就此實現改良。此外，眼用鏡片為接近球面的立體形狀物體，而非平面；因此，若堆疊式裝置具有符合圓弧的形狀，即可充分有效利用空間。重要的是應知小型平面直線型堆疊式裝置亦可符合眼用鏡片應用。 該堆疊式裝置可以任何形狀包含於一嵌入件中，該嵌入件囊封堆疊式裝置且其材料符合上文所述用以製造眼用鏡片的材料。
繼續例示性眼用裝置，一堆疊通電組件可提供對於眼用鏡片應用具有重要性的多種功能，包括接收外部控制訊號及基於控制訊號啟動組件。此外，在某些應用中，可使電池組裝置再通電，且可利用上述之充電類型功能。或者，作為外部組件之線電池組提供單次放電循環電池組的功能。
通電的組件經由無線輸入接收控制訊號後，可變成一控制器，設定一特定電壓輸出。之後該輸出可經由外部連接傳送至電主動透鏡並改變眼用鏡片的光學度數。以上述方式，應知本文所朮之本發明各種態樣之利用。

Claims (13)

  1. 一種包含具通電之堆疊式積體組件裝置之眼用裝置，該眼用裝置係放置於眼中或眼上，該堆疊式積體組件裝置包含：至少一第一堆疊層(1102)，其包含具有一或多個組件的一電氣主動裝置；一第二堆疊層(1104)，其包含具有一或多個組件的一電氣主動裝置；以及一第三堆疊層(1106、1107)，其包含一或多個供電裝置；其中至少一第一電連接件(1103、1105)允許電流在該第一堆疊層及該第二堆疊層中的一或多個組件中至少一者與該第三堆疊層中的至少一組件之間流動；以及其中該等堆疊層係堆疊以致於該第一堆疊層、該第二堆疊層及該第三堆疊層之各者僅部分重疊；其中該等堆疊層配置為位於該眼用裝置之一光學區之外。
  2. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中用以形成該第一堆疊層(1102)的基材不同於用以形成該第二堆疊層(1104)的基材。
  3. 如申請專利範圍第2項之眼用裝置，其中該第一堆疊層(1102)是形成於一矽基材上，且該第二堆疊層(1104)是形成於一絕緣體上矽基材、一非矽半導體基材，或一有機電子裝置基材上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該等供電裝置包含一薄膜固態電池元件。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該等供電裝置包含一鹼性電池元件。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該等供電裝置包含一導線形成之電池元件。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該等供電裝置包含至少一化學能量儲存裝置。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該等供電裝置包含至少一電容式能量儲存裝置。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該第一堆疊層是近乎直線型。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該第一堆疊層具有曲線型之區域。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之眼用裝置，其中該第一堆疊層具有一多邊形之形狀的區域。
  12. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該第一堆疊層、第二堆疊層及第三堆疊層並未形成於該眼用裝置之光學區。
  13. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該第一堆疊層、第二堆疊層及第三堆疊層係堆疊於另一者上，從而該等堆疊層形成配置為一符合該眼用裝置之外形的三維結構。
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