高引脚数植入物器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了芯片封装和用于组装视网膜假体器件的方法。有利地，使用可光图案化的粘合剂或环氧树脂(例如光致抗蚀剂)作为胶将芯片附接至目标薄膜(例如聚对亚苯基二甲基)衬底，以便芯片作为附接物来防止分层。

【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 本申请要求享有2012年4月30日提交的申请号为61/640, 569的美国专利申请 的优先权，其公开内容基于多种目的在此通过引用被全文并入。 受联邦政府赞助的研究和开发所做出的专利技术的权利声明 该专利技术是在国家科技基金会授予的EEC0310723的政府支持下完成的。该政府对 本专利技术享有某些权利。
本专利技术大体涉及生物医学植入物，且尤其涉及使用聚对亚苯基二甲基衬底的生物 医学植入物，所述聚对亚苯基二甲基衬底允许包括半导体芯片或其他预制电部件（例如晶 体管、电阻器、电容器或电感器）的生物医学植入物的总连接和制造。
技术介绍
假体植入物必须克服的最大挑战之一是具有生物器件的集成电路（1C)芯片的可 靠封装以经受住腐蚀性体液。这尤其适用于复杂神经植入物和视网膜植入物，因为可能 需要将数百个或数千个电极连接至所需的1C芯片（参见K. D. Wise等人，International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society on Neural Engineering 2007,第398-401页）。相比之下，起搏器只有一个刺激通道并且耳蜗植入 物仅需要5-6个刺激电极以能够恢复受损的病人的听觉能力（参见K. Najafi等人，IEEE Conference on Nano/Micro Enginnered and Molecular Systems, 2004，第76-97页）。此 夕卜，为了避免可能的感染和医学并发症，期望在受试者体内具有完整的假体器件。这意味着 对于集成，连接和封装高引脚数（high lead count)植入物器件的1C芯片的技术有很高的 需求。如先前所示，聚对亚苯基二甲基-C界面和高密度多通道芯片之间通过导电环氧树脂 刮刷（squeegee)工艺（参见 Jay H. C. Chang, Ray Huang, and Y. C. Tai, Proc. TRANSDUCERS 2011，第378-381页）可对准形成电连接，其中PDMS模具用来容置IC芯片并用作安全刮 刷缓冲区域。然而，太大，以致不能植入人眼球（〈1?2cm 3)(参见M. Humayun等人，Vision Research, 43 (2003)，第2573-2581页）。另外，由于仅依靠小于总连接面积的2%的导电环 氧树脂接触，即使施加很小的力到组装器件，也可容易地发生分层。在手术过程中这种情况 会非常严重。由于下一代眼内视网膜假体需要包括线圈、电极、刺激芯片和其它专用集成电 路（ASIC)将要装入人眼球内的整个器件，就尺寸和手术的复杂性两方面而言必须进一步 对器件进行设计。 聚对亚苯基二甲基-c由于其优良性质已成为用于生物MEMS植入物应用的一种 受欢迎的材料（参见 J. H. Chang 等人，Proc. TRANSDUCERS2011,第 390-393 页 J. H. Chang 等人，Proc.NEMS 2011，第1067-1070页）。还将其作为硅晶片结合的中间层（参见 H. Noh 等人，J. Micromech. Microeng. 14 (2004)，625 ;H. Kim 等人，J. Microelectromech. Syst. 14(2005)，1347-1355)。然而，聚对亚苯基二甲基-C和硅之间的结合仍存在问题。 存在多种用于封装集成电路（1C)芯片的方法。一些封装技术考虑创建合并多个 电子器件（例如集成电路、无源元件如电感器、电容器、或电阻器）的电子模块到单个封装 中。尽管现有技术有了改进，已经将可植入物器件设计为具有微机电系统（MEMS)技术，但 是仍需要更好的封装技术，特别是用于高引脚数视网膜和神经植入物。本专利技术提供了这些 和其它需要。 专利技术概述 本专利技术提供衬底、方法和过程来组装1C芯片至用于医用植入物（例如视网膜植入 物）的薄膜衬底，例如聚对亚苯基二甲基衬底。有利地，本专利技术的封装技术可以用于在小到 36mm2的面积内产生10, 000或更多个连接，36mm2是合理用于视网膜植入物的芯片尺寸。本 专利技术提供了用于改善封装技术的方法。 因此，在一个实施方案中，本专利技术提供了一种制造用于附接器件的薄膜衬底（例 如聚对亚苯基二甲基衬底）的方法，包括： 将第一薄膜层（例如聚对亚苯基二甲基层）沉积在硅晶片上以形成底部薄膜层； 将金属沉积至底部聚对亚苯基二甲基层以形成电连接； 将第二薄膜层（例如聚对亚苯基二甲基层）沉积至邻接金属处以形成顶部薄膜层 和薄膜-金属-薄膜夹层（例如聚对亚苯基二甲基-金属-聚对亚苯基二甲基夹层）； 提供邻接顶部薄膜层的掩模；和 将蚀刻束引导到掩模上以制造用于附接器件的薄膜衬底（例如聚对亚苯基二甲 基衬底）。 在另一个实施方案中，本专利技术提供了通过本专利技术的工艺制成的薄膜衬底（例如聚 对亚苯基二甲基衬底）。该衬底对集成、连接和封装用于高引脚数植入物器件的1C芯片是 有用的。 为了证实这种技术，使用研发中设计带有268个连接以模拟真实的1C芯片的芯片 来测量连接率（connection yield)。另外，在刮刷连接和厚聚对亚苯基二甲基C涂层包覆 后，连接好的芯片在高温盐水溶液中进行加速浸泡测试。结果表明，该技术提供了特别高的 连接率。 在又一实施方案中，本专利技术提供了一种将集成电路组装至薄膜衬底（例如聚对亚 苯基二甲基衬底）的方法，包括： 旋涂可光图案化的（photo-patternable)粘合剂或环氧树脂至集成电路（1C)以 形成覆盖1C ; 掩蔽覆盖1C;和 利用光刻法图案化所述覆盖1C，以暴露1C芯片上的多个结合焊盘以形成图案化 的1C，以集成到薄膜衬底（例如聚对亚苯基二甲基衬底）中。 在又一实施方案中，本专利技术提供了用于附接器件的生物相容性薄膜（例如聚对亚 苯基二甲基）衬底，包括： 第一层薄膜（例如聚对亚苯基二甲基）层； 金属，其邻接第一薄膜层； 第二薄膜（例如聚对亚苯基二甲基）层，其邻接所述金属，以形成薄膜-金属-薄 膜夹层（例如聚对亚苯基二甲基-金属-聚对亚苯基二甲基夹层），其中所述第二薄膜层具 有开口，所述开口具有设置在其内表面上的至少一个电触点，所述开口被配置成接纳至少 一个电路器件和在所述至少一个电触点和所述至少一个电路器件之间提供电连通，所述生 物相容性薄膜（例如聚对亚苯基二甲基）衬底被配置为在接纳所述至少一个电路器件后被 植入活体内。 在某些方面中，具有至少一个电路的所述器件是集成电路（1C)芯片。此外，在一 个方面，本器件例如1C芯片通过导电环氧树脂刮刷电连接被集成到衬底中。优选地，该器 件通过用作机械胶(mechanical glue)的可光图案化的粘合剂或光致抗蚀剂被集成到衬底 中。 当阅读随后的详细说明和附图时，这些和其他方面、目的和实施方案将会变得更 加清楚。 附图简述 图1A-图1E示出了根据本专利技术的一个实施方案的柔性聚对亚苯基二甲基-C连接 衬底的制造方法。 图2A-图2E示出了图2A中的所制造的与芯片和分立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于附接器件的薄膜衬底的方法，所述方法包括:将第一薄膜层沉积在硅晶片上，以形成底部薄膜层；将金属沉积到所述底部薄膜层以形成电连接；将第二薄膜层沉积到邻接所述金属处以形成顶部薄膜层和薄膜‑金属‑薄膜夹层；提供邻接所述第二薄膜层的掩模；和将蚀刻束引导至所述掩模上以制造用于附接所述器件的薄膜衬底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.30 US 61/640,5691. 一种制造用于附接器件的薄膜衬底的方法，所述方法包括： 将第一薄膜层沉积在娃晶片上，W形成底部薄膜层； 将金属沉积到所述底部薄膜层W形成电连接； 将第二薄膜层沉积到邻接所述金属处W形成顶部薄膜层和薄膜-金属-薄膜夹层； 提供邻接所述第二薄膜层的掩模；和 将蚀刻束引导至所述掩模上W制造用于附接所述器件的薄膜衬底。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层各自独立地 选自由聚对亚苯基二甲基、聚醜亚胺、Teflon?、Kapton? W及印刷电路板（PCB)组成的 组。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层各自为聚对 亚苯基-甲基。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚对亚苯基二甲基是选自由聚对亚苯基二 甲基N、C、D、HT、AM、A及其组合组成的组的成员。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述聚对亚苯基二甲基为聚对亚苯基二甲基C。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述娃晶片使用1，1，1，3, 3, 3-六甲基二娃氮焼 (HMD巧处理。7. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一聚对亚苯基二甲基层通过化学气相沉 积（CVD)进行沉积。8. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一聚对亚苯基二甲基层的厚度是 0. 1 y m-100 y m。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一聚对亚苯基二甲基层的厚度是 1 y m-10 y m。10. 根据权利要求I所述的方法，其中，所述金属是选自由化/Au、Ni/Au、Ti/Au、Al/Ti、 Ag/Ti、Cr/Au/Ti/Ni/Au、Ni/Pd/Au、W及 Ti/Ni/Au 组成的组的导体。11. 根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属为Ti/Au。12. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二聚对亚苯基二甲基层通过化学气相沉 积（CVD)进行沉积。13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二聚对亚苯基二甲基层的厚度是 10 y m-200 y m。14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二聚对亚苯基二甲基层的厚度是 20 y m-60 y m。15. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述蚀刻是通过金属掩模掩蔽的反应离子蚀刻 巧曲。16. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述蚀刻是通过金属掩模掩蔽的深反应离子蚀 刻值Rffi)。17. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述RIE为氧等离子体蚀刻。18. 根据权利要求3所述的方法，其中，重复所述聚对亚苯基二甲基、金属、聚对亚苯基 二甲基沉积步骤W产生多个聚对亚苯基二甲基-金属-聚对亚苯基二甲基夹层。19. 薄膜衬底，由权利要求1-18中任一项所述的方法制得。20. 根据权利要求3所述的方法，还包括将器件附接至所述聚对亚苯基二甲基衬底。21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述器件为集成电路。22. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述器件通过用作机械胶的可光图案化的粘 合剂被集成到所述衬底中。23. -种将集成电路组装至薄膜衬底的方法，所述方法包括： 将可光图案化的粘合剂或环氧树脂旋涂至集成电路（IC) W形成覆盖IC; 掩蔽所述覆盖IC ;和 利用光刻法图案化所述覆盖1C，W暴露IC上的多个结合焊盘W形成图案化的1C，并且 集成到薄膜衬底中。24. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述薄膜衬底为聚对亚苯基二甲基。25. 根据权利要求23所述的方法，还包括烘烤所述图案化的IC W形成平滑的表面。26. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述聚对亚苯基二甲基衬底首...

【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