用于植入物电子器件的多层包装方案制造技术

本发明专利技术提供了一种微包装器件，包括：用于固定器件的基底和粘至该基底的腐蚀屏障，其中腐蚀屏障包括第一薄膜层、涂覆该薄膜层的金属膜以及第二薄膜层以提供夹层；以及任选的至少一个馈通件，该馈通件布置在所述基底中以允许至少一个输入线路和/或至少一个输出线路进入到微包装器件中，其中微包装器件由腐蚀屏障封装。还公开了生产微包装器件的方法。

Multilayer packaging scheme for implantable electronic devices

The invention provides a micro device packaging, including: for fixing device substrate and adhesive to the substrate corrosion barrier, the corrosion barrier metal film includes a first film layer, coating the thin film layer and the second film layer to provide interlayer; and optionally at least one feedthrough element, the feedthrough element arrangement in the base to allow at least one input line and / or at least one output line into the micro device packaging, the packaging device consists of micro corrosion barrier packaging. A method of producing a micro package device is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年9月17日提交的美国临时专利申请第61/878,983号的优先权，出于所有的目的，该专利的内容据此通过引用以其整体并入本文。专利技术背景MEMS技术在生物化学领域中已被越来越多地用于神经假体植入(参见，M.M.Mojarradi等人的IEEETransactionsonNeuralSystemsandRehabilitationEngineering，第11卷，第38-43页(2003)；C.Pang等人的“Anewmulti-siteprobearraywithmonolithicallyintegratedparyleneflexiblecableforneuralprostheses”，在DigestTech.PapersEMBS‘05Conference中，2006年1月12-18日，第7114-7117页)。然而，这些器件将必须耐受苛刻的且腐蚀性的体液(参见，W.Li等人的ECS学报，第11卷，第1-6页(2008))。因此，需要生物稳定且类似密闭的包装来保护植入物。假体植入物必须克服的最大挑战之一是集成电路(IC)芯片的可靠包装，使得生物器件可承受腐蚀性的体液。本领域中所需要的是具有高密度多通道IC芯片、分立部件(电容器(caps)、电感器和振荡器)以及用高密度刺激电极阵列包装的线圈(功率和数据线圈)的完整的无线视网膜植入物。为了实现长的使用寿命，也需要的视网膜植入物在哺乳动物体内的合适包装。本专利技术满足这些及其他需求。专利技术简述本专利技术提供了一种用于腐蚀屏障的薄膜-(金属)-薄膜夹层结构的新保护方案。该夹层结构是柔性的复合材料。有利的是，腐蚀屏障具有低的水蒸气传递速率(WVTR)并且保存柔性，这些对器件例如视网膜植入物是重要的特征。如此，在一个实施方案中，本专利技术提供了一种封装的微包装器件，所述微包装器件包括：用于固定器件的基底；粘至所述基底的腐蚀屏障，其中所述腐蚀屏障包括第一薄膜层、涂覆所述第一薄膜层的金属膜以及第二薄膜层以提供夹层；以及任选的至少一个馈通件，所述馈通件布置在所述基底中以允许至少一个输入线路和/或至少一个输出线路进入到所述微包装器件中，其中所述微包装器件由所述腐蚀屏障封装。在另一个实施方案中，本专利技术提供了一种用于制备微包装器件的方法，所述方法包括：提供用于固定所述器件的基底；使所述器件涂覆有第一薄膜层，以在所述器件上提供第一薄膜层；将周围金属膜沉积在所述第一薄膜层上以产生金属涂层；和使所述金属涂层涂覆有第二薄膜层以提供封装的微包装器件。在某些方面，本专利技术提供了一种使用聚对二甲苯-金属-聚对二甲苯柔性复合材料的微包装结构。所述包装适用于有源部件和无源部件二者，包括放大器芯片、分立部件以及导电芯片。在某些情况下，微包装结构被专门设计以集成小的放大器芯片。有利的是，微包装结构延长了微包装部件的使用寿命。当参考详细描述和后面的附图阅读时，这些及其他方面、目标和优势将变得更加明显。附图简述图1示出本专利技术的微包装器件的一个实施方案。图2A-D示出(A)在金属沉积之前以一定角度被保持的器件；(B)在金属沉积期间以一定角度被保持的器件；(C)示出在金属沉积之前在翻转后以一定角度被保持的器件；以及(D)示出在金属沉积期间在翻转后以一定角度被保持的器件。图3A-G示出本专利技术的基底结构的制造工艺的一个实施方案；(A)示出在硅基底上的聚对二甲苯-C层；(B)示出被用作牺牲层的光致抗蚀剂；(C)示出第一聚对二甲苯沉积；(D)示出金属沉积和剥离；(D)示出第二聚对二甲苯沉积；(E)示出等离子体蚀刻步骤；以及(G)示出硅晶片被释放。图4A-B(A)示出在释放牺牲光致抗蚀剂之后通过刮刀打开的聚对二甲苯凹穴(pocket)；(B)其中晶片切割胶带作为固定基底，所述凹穴变得容易打开。图5A-D(A)示出芯片被插入并对齐；施加导电环氧树脂以实现连接；(B)示出可以实现10μm的对准精确度；(C)示出导电环氧树脂滴的尺寸为200μm的直径；以及(D)示出信号通过示波器来监控。图6A-B(A)示出通过分立部件构建的串联RLC电路的顶部；(B)示出谐振频率通过由阻抗分析仪来测量谐振频率。图7A-B(A)示出被比较的芯片的尺寸差异；(B)示出用仅浸泡在高温盐溶液中的40μm聚对二甲苯-C涂覆的样品的线路电阻对时间。图8示出用于虚拟导电芯片(dummyconductionchip)的活性浸泡测试的测量设置。电源、万用表和浸泡在盐水中的虚拟导电芯片被串联地布置。门被打开以示出内部设置。图9A-B(A)示出在夹层保护之后，器件仍然是高度柔性的；(B)示出器件在涂覆有厚的硅酮之后变得不可弯曲；厚度需要大于5mm。图10A-D示出了被比较的4个器件。(A)示出未使用保护；(B)示出使用40μm的聚对二甲苯-C层作为保护；(C)示出涂覆聚对二甲苯-C涂覆的生物相容性硅酮；以及(D)示出本专利技术的聚对二甲苯-C-金属-聚对二甲苯C结构。图11A-D示出所观察的失败模式。(A)示出在聚对二甲苯器件上的气泡泡沫和腐蚀；(B)示出夹置金属的腐蚀；(C)示出在虚拟芯片上的金属迹线的层离(delamination)；以及(D)示出导电环氧树脂的腐蚀。图12A-C(A-B)示出与IC芯片、线圈和分立部件连接的视网膜植入物的示意性表示；(C)示出至哺乳动物眼睛中的植入。本专利技术的详细描述I.实施方案本专利技术的各方面涉及一种供使用的微包装电子器件和/或部件以及制造用于植入式医疗器械的微包装器件的方法。在一些方面，所述电子器件被密闭地密封在生物相容性外壳内。图1示出本专利技术的微包装器件100的一个实施方案。在某些方面，微包装器件100包括用于固定器件110的基底。各种各样的器件可以根据本专利技术来包装。合适的器件包括，但不限于，集成电路(IC)芯片、印刷电路板(PCB)、微机电系统(MEMS)、电容器、电感器、振荡器、或它们的组合。待保护的器件可以为有线的或无线的PCB、薄膜集成器件等。如果部件或器件为无线的(例如，具有线圈)，则整个器件可以被完全地封装在封闭件(enclosure)中。小型电子部件可以安装在印刷电路板上，其最小化植入物所必要的空间的量。在一个实施方案中，图1示出包括PCB105和薄膜集成器件112的组合的器件。部件可以为无源部件或有源部件。本领域的技术人员将认识到，可以使用多种部件。微包装器件100包括腐蚀屏障或具有至少3个部件的夹层。腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备微包装器件的方法，所述方法包括：提供用于固定所述器件的基底；使所述器件涂覆有第一薄膜层，以在所述器件上提供第一薄膜层；将周围金属膜沉积在所述第一薄膜层上以产生金属涂层；和使所述金属涂层涂覆有第二薄膜层以提供封装的微包装器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.17 US 61/878,9831.一种用于制备微包装器件的方法，所述方法包括：
提供用于固定所述器件的基底；
使所述器件涂覆有第一薄膜层，以在所述器件上提供第一薄膜层；
将周围金属膜沉积在所述第一薄膜层上以产生金属涂层；和
使所述金属涂层涂覆有第二薄膜层以提供封装的微包装器件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述器件为选自由以下组成的组的成员：集成电路
(IC)芯片、印刷电路板(PCB)、微机电系统(MEMS)、电容器、电感器、振荡器以及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一薄膜层由选自由聚对二甲苯、聚酰亚胺、
特氟隆和卡普顿组成的组的材料制成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二薄膜层由选自由聚对二甲苯、聚酰亚胺、
特氟隆和卡普顿组成的组的材料制成。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一薄膜层为聚对二甲苯。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二薄膜层为聚对二甲苯。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属膜为生物相容性金属。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述金属膜为选自由以下组成的组的成员：Au、Ag、
Pt、Pd、Ti和合金。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将周围金属膜沉积在所述第一薄膜层上以产生金
属涂层在多个阶段中被完成。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在第一阶段中，所述器件与金属沉积源保持约
45°，以完成所述器件的一侧的封装。
11.根据权利要求9所述的方法，其中在第二阶段中，所述器件翻转180°并且与金属沉
积源保持约45°，以完成所述器件的另一侧的封装。
12.根据权利要求9所述的方法，其中将周围金属膜沉积在所述器件周围用夹持器以恒
定运动来进行。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一薄膜层、所述金属膜涂层和所述第二薄
膜层为夹层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述夹层为聚对二甲苯-金属膜-聚对二甲苯。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述夹层为腐蚀屏障。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述基底包括布置于其中的至少一个馈通件，以
允许至少一个输入线路和/或至少一个输出线路进入到所述微包装器件中。
17.一种微包装器件，其通过权利要求1所述的方法来生产。
18.一种封装的微包装器件，所述微包装器件包括：
用于固定器件的基底；
粘至所述基底的腐蚀屏障，其中所述腐蚀屏障包括第一薄膜层、涂覆所述第一薄膜层
的金属膜以及第二薄膜层以提供夹层；和
任选的至少一个馈通件，所述馈通件布置在所述基底中，以允许至少一个输入线路和/
或至少一个输出线路进入到所述微包装器件中，其中所述微包装器件由所述腐蚀屏障封
装。
19.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：忠南·泰，韩杰·常，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US