具有通电功能的堆叠式集成部件装置制造方法

具有通电功能的堆叠式集成部件装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种具有通电功能的堆叠式集成部件装置，所述堆叠式集成部件装置包括：至少第一堆叠层(1102)，所述至少第一堆叠层包括电活性装置，所述电活性装置包括一个或多个部件；第二堆叠层(1104)，所述第二堆叠层包括电活性装置，所述电活性装置包括一个或多个部件；和至少第三堆叠层(1106，1107)，所述至少第三堆叠层包括一个或多个通电装置。至少第一电连接件(1103，1105)允许电流在所述第一堆叠层和所述第二堆叠层中的所述一个或多个部件至少其中之一与所述第三堆叠层中的至少一个部件之间流动。所述第一堆叠层包括不同于所述第二堆叠层的技术类型的技术类型。
【专利说明】具有通电功能的堆叠式集成部件装置

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及具有通电功能的堆叠式集成部件装置。

【背景技术】
[0002]传统上，眼科装置(诸如接触镜片、眼内镜片或泪点塞)包括具有矫正、美容或治疗性质的生物相容性装置。例如，接触镜片可提供下列作用中的一种或多种:视力矫正功能性；美容增强作用；和治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能。无需使镜片进入到通电状态中即可实现这些物理特性。泪点塞传统上为无源装置。
[0003]最近，有理论表明有源部件可被结合到接触镜片中。一些元件可包括半导体装置。一些例子已显示嵌入于放置在动物的眼睛上的接触镜片的半导体装置。还阐述了如何在镜片结构本身内以多种方式使有源部件被通电和启动。由镜片结构限定的空间的形貌和大小为各种功能的定义创造新型而具有挑战性的环境。一般来讲，此类公开已包括分立装置。然而，可获得的分立装置的尺寸和功率需求不一定有助于被包含在佩戴在人眼上的装置中。解决此类眼科背景需求的技术实施例产生这样的解决方案，其不仅能够解决眼科需求，而且涵盖针对带电电气装置的更通用技术空间的新型实施例。


【发明内容】

[0004]因此，本发明提供一种具有通电功能的堆叠式集成部件装置，所述堆叠式集成部件装置包括:至少第一堆叠层，所述至少第一堆叠层包括电活性装置，所述电活性装置包括一个或多个部件；第二堆叠层，所述第二堆叠层包括电活性装置，所述电活性装置包括一个或多个部件；和至少第三堆叠层，所述至少第三堆叠层包括一个或多个通电装置。至少第一电连接件允许电流在所述第一堆叠层和所述第二堆叠层中的所述一个或多个部件中的至少一个与所述第三堆叠层中的至少一个部件之间流动。所述第一堆叠层包括与所述第二堆叠层的技术类型不同的技术类型。
[0005]所述第一堆叠层的所述技术类型可得自不同于得到所述第二堆叠层的加工流程的加工流程。
[0006]所述第一堆叠层的所述技术类型可包括CMOS、BiCMOS、双极性、MEMS和存储装置技术中选择的一者，并且所述第二堆叠层的所述技术类型可包括CMOS、BiCMOS、双极性、MEMS和存储装置技术中选择的不同的一者。
[0007]所述第一堆叠层的所述技术类型可得自CMOS加工流程并且所述第二堆叠层的所述技术类型得自BiCMOS加工流程。
[0008]所述第一堆叠层和所述第二堆叠层的所述技术类型可来自技术定义内的不同系列。
[0009]所述第一堆叠层可形成于0.5微米CMOS加工流程，而所述第二堆叠层可形成于20纳米CMOS加工流程。
[0010]用于形成所述第一堆叠层的基板可不同于用于形成所述第二堆叠层的基板。
[0011]所述第一堆叠层可形成于硅基板上并且所述第二堆叠层可形成于绝缘体上硅基板、非硅半导体基板或有机电子装置基板中的一者上。
[0012]所述通电装置可包括薄膜固态电池(battery)元件、碱性电池元件、导线形成的电池元件、至少化学能量存储装置和/或至少电容能量存储装置。
[0013]所述第一层的维度约束可为近似直线的。
[0014]所述第一层的维度约束可包括为近似曲线的区域。
[0015]所述第一层的维度约束可包括为多边形区段的区域。
[0016]包括电活性装置的所述第一堆叠层可包括一个堆叠层。
[0017]包括通电部件装置的所述第三堆叠层可包括一个堆叠层。
[0018]具有通电的堆叠式集成部件装置可包括:
[0019]至少第一堆叠层，所述至少第一堆叠层包括电活性装置；至少第二堆叠层，所述至少第二堆叠层包括通电装置；和至少第三堆叠层，所述至少第三堆叠层包括电气路由；
[0020]其中至少第一电连接件允许电流从所述第一堆叠层中的部件流动至所述第二堆叠层中的部件；和
[0021]其中所述第一堆叠层的至少一部分堆叠在所述第二堆叠层上方或下方的至少一者的位置中。
[0022]至少第一电连接件可允许电流通过所述第三堆叠层中的电气路由从所述第一堆叠层中的部件流动至第二堆叠层。
[0023]具有通电功能的堆叠式集成部件装置可包括:
[0024]至少第一堆叠层，所述至少第一堆叠层包括电活性装置；至少第二堆叠层，所述至少第二堆叠层包括电活性装置；和至少第一通电部件，所述至少第一通电部件接触所述第一堆叠层；
[0025]其中至少第一电连接件允许电流从所述第一堆叠层中的部件流动至所述第二堆叠层中的部件，并且其中所述第一堆叠层的至少一部分堆叠在所述第二堆叠层上方或下方的至少一者的位置中；和
[0026]其中所述第一通电部件在至少第一位置中粘附至所述第一堆叠层。
[0027]所述堆叠层可包括一个或多个层，所述一个或多个层可包括用于被包含在所述堆叠层中的至少一个部件的功率源。可提供一种插入物，所述插入物可被通电和结合到眼科装置中。所述插入物可由多个层形成，所述多个层可具有针对每个层的独特功能性；或者作为另外一种选择，可具有混合的功能性，但在多个层中。所述层可具有专用于产品的通电或产品的启动或用于控制镜片主体内的功能部件的层。此外，本发明提出用于形成具有由堆叠的功能化层形成的插入物的眼科镜片的方法和设备。
[0028]所述插入物可含有处于通电状态的层，所述层能够为能够汲取电流的部件供电。部件可包括例如下列中的一个或多个:可变光学镜片元件和半导体装置，所述可变光学镜片元件和半导体装置可位于所述堆叠层插入物中或以其它方式连接到所述插入物。
[0029]可提供一种铸造成型的有机硅水凝胶接触镜片，所述接触镜片具有由堆叠的功能化层形成的刚性或可成形插入物，所述插入物以生物相容性方式含于所述眼科镜片中，其中所述功能化镜片至少其中之一包括功率源。
[0030]公开一种用于由具有通电功能的多个堆叠层形成的装置的技术框架。公开一种具有堆叠的功能化层部分的眼科镜片、一种用于形成具有堆叠的功能化层部分的眼科镜片的设备及其方法。如本文所述，可由多个层以各种方式形成插入物，并且所述插入物可被放置成邻近第一模具部件和第二模具部件之一或二者。反应性单体混合物可被放置在所述第一模具部件和所述第二模具部件之间。所述第一模具部件紧邻所述第二模具部件定位，由此形成镜片腔体，所述镜片腔体中具有所述通电基板插入物和所述反应性单体混合物中的至少一些；所述反应性单体混合物暴露于光化辐射以形成眼科镜片。经由控制反应性单体混合物所暴露的光化辐射可形成镜片。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1示出模具组件设备。
[0032]图2示出可被置于眼科镜片中的插入物的示例性形状因数。
[0033]图3示出结合在眼科镜片模具部件中的由堆叠的功能层形成的插入物的三维表
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[0034]图4示出具有插入物的眼科镜片模具部件的剖面表示。
[0035]图5展示在支撑和对齐结构上包括多个堆叠的功能层的插入物。
[0036]图6示出用于形成堆叠的功能层插入物中的各层的部件的不同形状。
[0037]图7示出功率源层的框图。
[0038]图8示出基于布线的功率源的形状因数。
[0039]图9示出与示例性眼科镜片部件相关的示例性基于布线的功率源的形状。
[0040]图10示出示例性基于布线的功率源的放射状膜层的剖面图。
[0041]图11示出具有来自多种技术和通电源的部件的示例性堆叠式集成部件装置。
[0042]图12示出具有通电功能的附加堆叠式集成部件装置。
[0043]图13示出具有通电功能的附加堆叠式集成部件装置，其中附加部件集成于部件堆叠外部。

【具体实施方式】
[0044]一种基片插入装置可通过堆叠多个功能化层来形成。另外，本发明涉及用于制造眼科镜片的方法和设备，所述眼科镜片以此类堆叠的功能化层基板作为形成的镜片中的插入物。此外，可提供一种眼科镜片，所述眼科镜片中结合有堆叠的功能化层基板插入物。
[0045]以下部分将给出本发明实施例的详细说明。文中阐述的优选实施例和替代实施例二者均仅为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域的技术人员而言其变化、修改和更改均可能显而易见。因此，应当了解，所述示例性实施例并非限制本基础发明的范围。
[0046]术语表
[0047]在涉及本发明的本说明书和权利要求书中，所使用的各个术语定义如下:
[0048]通电的:如本文所用，是指能够提供电流或将电能储存在其内部的状态。
[0049]能量:如本文所用，是指物理系统做功的能力，且可与能够在做功的过程中执行电动作的能力相关。
[0050]能量源:如本文所用，是指能够提供能量或使逻辑或电气装置处于通电状态的装置或层。
[0051]能量采集器:如本文所用，是指能够从环境中提取能量并将其转化为电能的装置。
[0052]功能化的:如本文所用，是指使层或装置能够执行包括例如通电、激活或控制的功倉泛。
[0053]镜片:是指位于眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供光学矫正或可为美容的。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或提升眼部机体美观效果(如虹膜颜色)而不会影响视力的角膜接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其它类似的装置。镜片可包括由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片，所述水凝胶包括但不限于有机硅水凝胶和含氟水凝胶。
[0054]镜片形成混合物或“反应性混合物”或“RMM” (反应性单体混合物):如本文所用，是指可固化并交联或可交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。镜片形成混合物可具有一种或多种添加剂，诸如:uv阻滞剂、着色剂、光引发剂或催化剂，以及人们可能想在诸如接触镜片或眼内镜片的眼科镜片中加入的其它添加剂。
[0055]镜片形成表面:指用于成型镜片的表面。任何此类表面103-104均可具有光学性质表面光洁度，光学性质表面光洁度指示所述表面足够光滑并且被形成为使得与成型表面接触的通过镜片形成材料的聚合反应制作的镜片表面是光学合格的。此外，镜片形成表面103-104可以具有给镜片表面赋予期望的光学特性所必需的几何形状，包括但不限于球面、非球面以及柱面度数、波前像差校正、角膜形貌学校正等，以及其任何组合。
[0056]锂离子电池:是指其中锂离子运动通过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池的电化学电池可以其典型形式再通电或再充电。
[0057]基板插入物:如本文所用，是指能够支撑眼科镜片内的能量源的可成形基板或刚性基板。基板插入物还可支撑一个或多个部件。
[0058]模具:指可用于将未固化制剂形成镜片的刚性或半刚性的物体。一些优选的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的两个模具部件。
[0059]光学区:如本文所用，是指眼科镜片的使用者通过其进行观看的眼科镜片的区域。
[0060]功率:如本文所用，是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。
[0061]可再充电或可再通电:如本文所述，是指能够恢复到具有更大做功能力的状态，且可与恢复到能够使电流在某一重建时间段内以某一速率流动的能力相关。
[0062]再通电或再充电:恢复到具有更大的做功能性力的状态。这些术语可与使装置恢复到在某一重建时间段内以某一速率流动的能力相关。
[0063]从模具脱离:意指镜片完全从模具分离或只是松散地附着，使得其可通过药签轻柔地搅拌或推动而取下。
[0064]堆叠式:如本文所用，是指将至少两个部件层紧邻彼此放置，使得其中一层的一个表面的至少一部分接触第二层的第一表面。不论是用于粘附还是用于其它功能，膜可驻留在通过所述膜彼此接触的两个层之间。
[0065]本文所用且有时称为“SIC装置”的“堆叠式集成部件装置”是指封装技术的产品，所述封装技术可将可含有电气和机电装置的基板薄层通过将每个层的至少一部分堆叠在彼此上而组装成可操作的集成装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的元件装置。此外，所述层可由各种装置制备技术制成，以配合和呈现可能期望的各种轮廓。
[0066]实施方式
[0067]具有嵌入基板插入物111的通电镜片100可包括诸如电化学电池或电池的能量源109作为能量存储装置，且任选地对所述材料进行包封和隔离，所述材料包括来自放置眼科镜片的环境的能量源。
[0068]基板插入物还可包括电路图案、部件和能量源109。基板插入物可将所述电路图案、部件和能量源109定位在镜片佩戴者可透过其观看的光学区的周边周围。作为另外一种选择，所述插入物可包括电路图案、部件和能量源109，所述电路图案、部件和能量源足够小而不会对接触镜片佩戴者的视力产生不利影响且因此所述基板插入物可将所述电路图案、部件和能量源定位在光学区的内部或外部。
[0069]一般来讲，基板插入物111可经由自动操作嵌入眼科镜片中，所述自动操作将能量源放置在与用来制作镜片的模具部件相关的期望位置。
[0070]撞县
[0071]现在参见图1，示出用于眼科镜片的示例性模具100的图式，所述模具具有基板插入物111。如本文所用，术语模具包括具有腔体105的构造100，可将镜片形成混合物110分配到腔体105中，使得当镜片形成混合物反应或固化后产生期望的形状的眼科镜片。模具和模具组件100是由多于一个“模具部件”或“模具件”101-102构成。可将模具部件101-102组合在一起，这样在模具部件101-102之间形成腔体105，镜片可在此腔体内形成。优选地，模具部件101-102的这种组合是暂时的。镜片形成后，可以再次分离模具部件101-102，以取下镜片。
[0072]至少一个模具部件101-102的表面103-104的至少一部分与镜片形成混合物接触，使得镜片形成混合物110反应或固化后，表面103-104向与其接触的镜片的部分提供期望的形状和形式。对于至少一个其它模具部件101-102也是如此。
[0073]因此，例如，模具组件100可由两个部件101-102形成，即凹形件(前件)102和凸形件(后件)101，二者之间形成腔体。凹形表面104与镜片形成混合物接触的部分具有将在模具部件100中制备的眼科镜片的前曲面的曲率，而且所述部分足够光滑，并被形成为使得通过与凹形表面104接触的镜片形成混合物的聚合而形成的眼科镜片的表面为光学上合格的。
[0074]前模具件102还可具有与圆形周边边缘108成一整体并环绕所述圆形周边边缘的环形凸缘，并且在垂直于轴并从凸缘延伸的平面内从凸缘延伸(未示出)。
[0075]镜片形成表面可以包括具有光学性质表面光洁度的表面103-104，所述光学性质表面光洁度指示所述表面足够光滑且被成形为使得通过与模具表面接触的镜片形成材料的聚合而制成的镜片表面为光学上合格的。此外，镜片形成表面103-104可以具有给镜片表面赋予期望的光学特性所必需的几何形状，包括但不限于球面、非球面以及柱面度数、波前像差校正、角膜形貌学校正等以及它们的任何组合。
[0076]在111处，示出上面可放置能量源109的基板插入物。基板插入物111可为上面可放置能量源109的任何接收材料，且还可包括电路路径、部件以及适用于使用能量源的其它方面。基板插入物111可以是在镜片形成时结合到镜片中的材料的透明涂层。透明涂层可包含例如如下所述的颜料、单体或其它生物相容性材料。插入物可包括介质，所述介质包含插入物，所述插入物可为刚性的或可成形的。刚性插入物可包括提供光学特性(诸如用于视力矫正的那些特性)的光学区和非光学区部分。可将能量源设置在所述插入物的光学区和非光学区中的一者或二者上。插入物可包括刚性的或可成形的或包围使用者可透过其观看的光学区的某一形状的环形插入物。
[0077]能量源109可在基板插入物111放置到用于形成镜片的模具部分中之前放置到基板插入物111上。基板插入物111还可以包括一个或多个能经由能量源109接收电荷的部件。
[0078]具有基板插入物111的镜片可包括刚心软边(rigid center soft skirt)设计，其中中央刚性光学元件分别在前表面和后表面上与大气和角膜表面直接接触，并且其中镜片材料(通常为水凝胶材料)的软裙边附接到刚性光学元件的周边且刚性光学元件还用作向所得眼科镜片提供能量和功能的基板插入物。
[0079]基板插入物111可为完全包封于水凝胶基质中的刚性镜片插入物。作为刚性镜片插入物的基板插入物111可例如采用显微注射成型技术制造。插入物可包括例如聚(4-甲基-1-戍烯)共聚物树脂，所述树脂具有介于约6mm至1mm之间的直径、介于约6mm和1mm之间的前表面半径、介于约6mm和1mm之间的后表面半径和介于约0.050mm和0.5mm之间的中心厚度。所述插入物可具有约8.9mm的直径、约7.9mm的前表面半径、约7.8mm的后表面半径、约0.1OOmm的中心厚度和约0.050半径的边缘外形。一种示例性的微成型机可包括由Battenfield有限公司提供的Microsystem 50五吨系统。
[0080]基板插入物可被放置在用于形成眼科镜片的模具部件101-102内。
[0081]模具部件101-102材料可包括例如:一种或多种以下物质的聚烯烃:聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)和改性聚烯烃。其它模具可包括陶瓷或金属材料。
[0082]优选的脂环烃共聚物包含两种不同的脂环烃聚合物，由日本瑞翁公司(ZeonChemicals L.P.)以商品名为ZEONOR销售。存在几种不同等级的ZE0N0R。不同的等级可具有范围从105°C到160°C的玻璃化转变温度。特别优选的材料为ZEONOR 1060R。
[0083]可与一种或多种添加剂组合以形成眼科镜片模具的其它模具材料包括例如Zieglar-Natta聚丙烯树脂(有时称为znPP)。一种示例性的齐格勒-纳塔聚丙烯树脂可以名称PP 9544MED购得。PP 9544MED为用于按照FDA法规21CFR(c) 3.2进行清洁成型(clean molding)的澄清无规共聚物,所述澄清无规共聚物由Exxonmobil化学公司提供。PP 9544MED为具有乙烯基的无规共聚物(znPP)(以下称9544MED)。其它示例性的齐格勒-纳塔聚丙烯树脂包括:阿托菲纳聚丙烯3761和阿托菲纳聚丙烯3620WZ。
[0084]另外，模具可包含聚合物，诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、主链含脂环的改性聚烯烃和环状聚烯烃。这种共混物可用于任何一半或两半模具上，其中优选的是将这种共混物用于后曲面，而前曲面包含脂环族共聚物。
[0085]在一些制造模具100的方法中，利用根据已知技术的注射成型。然而，可通过其它技术来制作模具，包括例如:车床加工、金刚石车削或激光切割。
[0086]堆叠的功能化层插入物
[0087]现在参见图2，图中示出已形成为堆叠功能化层插入物的基板插入物111的示例性设计。本发明包括用于制备并形成可利用并形成到眼科镜片中的基板插入物的方法。为清晰地进行说明，但不限制所主张的本发明的范围，示出并阐述示例性基板插入物210，所述基板插入物包括具有光学镜片区域211的全环形环。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，本说明书中所述的发明技术类似地适用于已一般针对各种基板插入物所述的各种各样的形状。
[0088]现在参见图3，图中示出使用所述类型的堆叠层基板插入物的完全形成的眼科镜片的三维表示，其中项210被展示为项300。所述表示显示眼科镜片的局部切开部分，以了解在装置内存在的不同的层。项320显示基板插入物的包封层的主体材料的横截面。所述项围绕眼科镜片的整个周边。对本领域的技术人员可为清楚的是，实际的插入物可包括仍然能够处于典型眼科镜片的尺寸限制内的全环形环或其它形状。
[0089]项330，331和332旨在例示可存在于形成为功能层堆叠的基板插入物中的多个层中的三个。单个层可包括下列中的一个或多个:具有有利于特定目的的结构特性、电特性或物理特性的有源部件和无源部件和部分。
[0090]层330可包括通电源，诸如例如下列中的一个或多个:层330内的电池、电容器和接收器。于是，在非限制性的示例性意义上，项331可包括层中的微电路，所述微电路检测用于眼科镜片的致动信号。可包括功率调节层332，所述功率调节层能够接收来自外部源的功率，对电池层330充电，并且在镜片未处于充电环境中时控制对来自层330的电池功率的使用。功率调节源还可控制发至示例性有源镜片的信号，所述有源镜片在基板插入物的中心环形切口中显示为项310。
[0091]具有嵌入基板插入物的通电镜片可包括诸如电化学电池或电池的能量源作为能量存储装置，且任选地对所述材料进行包封和隔离包括来自放置眼科镜片的环境的能量源。
[0092]基板插入物还可包括电路图案、部件和能量源。基板插入物可将电路图案、部件和能量源定位在镜片佩戴者可透过其观看的光学区的周边周围。作为另外一种选择，插入物可包括电路图案、部件和能量源，所述电路图案、部件和能量源足够小而不会对接触镜片佩戴者的视力产生不利影响且因此所述基板插入物可将其定位在光学区的内部或外部。
[0093]一般来讲，基板插入物111可经由自动操作嵌入眼科镜片中，所述自动操作将能量源放置在与用来制作镜片的模具部件相关的期望位置。
[0094]图4示出堆叠功能层插入物400的较近剖面图。眼科镜片410的主体中嵌入有功能化层插入物420，所述功能化层插入物可围绕并连接到有源镜片部件450。对于本领域的技术人员可能清楚的是，此例子只显示可被放置在眼科镜片中的嵌入功能的多个实施例之
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[0095]在插入物的堆叠层部分中展示有多个层。所述层可包括多个基于半导体的层。例如，项440(即堆叠中的底层)可为薄硅层，所述硅层上限定有用于各种功能的电路。可在堆叠中找到另一薄硅层作为项441。在非限制性实例中，此种层可随装置的通电情况变化。这些硅层可通过显示为项450的介入绝缘层而彼此电隔离。项440，450和441的表面层的彼此交叠的部分可通过使用粘合剂薄膜而彼此粘合。对于本领域的技术人员可显而易见的是，多种粘合剂可具有用于将薄硅层粘附至绝缘体(如在示例性意义上环氧树脂)并使其钝化所需的特性。
[0096]多个堆叠层可包括附加层442，在非限制性实例中，所述附加层可包括具有能够激活并控制有源镜片部件的电路的薄硅层。如上所述，当堆叠层需要彼此电绝缘时，可将堆叠绝缘层包括在电活性层之间，且在此例子中，项451可表示此种绝缘层，包括堆叠层插入物的部分。在本文所述的一些例子中，已提及由薄硅层形成的层。薄堆叠层的材料定义可包括，在非限制性意义上，其它半导体、金属或复合层。并且薄层的功能可包括电气电路，但还可包括其它功能，举几个例子来讲，比如信号接收、能量处理和储存以及能量接收。在使用不同材料类型的情形中，可能需要选择与堆叠层相互作用的不同粘合剂、包封剂和其它材料。例如，环氧树脂薄层可将显不为440,441和442的三个娃层与两个氧化娃层450和451粘附在一起。
[0097]如在一些例子中所述，薄的堆叠层可包括形成于硅层中的电路。可存在多种制造此种层的方式，然而本技术的半导体加工设备的标准和状态可利用一般加工步骤在硅片上形成电子电路。在电路形成于硅片上的适当位置中之后，可利用晶圆加工设备来将晶圆从几百微米厚打薄为50微米或以下的厚度。在打薄之后，可从晶片将硅电路切割或“切片”成适合眼科镜片或其它应用的适当形状。在下文中，本文所公开的堆叠层发明的不同示例性形状显示于图6中。在下文中将对此进行详细讨论；然而，“切片”操作可使用各种技术选项来切出具有弯曲、圆形、环形、直线和其它更复杂形状的薄层。
[0098]当堆叠层执行与电流流动相关的功能时，可能需要在各堆叠层之间提供电接触。在半导体封装的一般【技术领域】中，各堆叠层之间的此种电连接具有包括以下的一般解决方案:导线接合、焊料隆起和导线沉积方法。导线沉积可使用其中在两个连接焊盘之间印刷导电油墨的印刷工艺。除此之外或作为另外一种选择，布线可由能量源(比方说激光)以物理方式限定，从而与能够在能量源照射处产生电连接的气体、液体或固体化学中间体相互作用。附加互连类型可在通过各种方法沉积金属膜之前或之后来自光刻加工。
[0099]如果所述层中的一个或多个需要将电信号传输到其自身的外部，则所述一个或多个层可具有不被钝化和绝缘层覆盖的金属接触焊盘。这些焊盘可位于所述层的周边上，其中后续堆叠层不会覆盖所述区域。在图4中的例子中，互连布线430和431被展示为层440，441和442的电连接周边区域。对于本领域的技术人员可显而易见的是，可存在多种用于定位电连接焊盘的布局或设计以及将各种焊盘电连接在一起的方式。此外，可显而易见的是，根据哪些电性链接焊盘被连接且这些焊盘连接到哪些其它焊盘的选择可得出不同的电路设计。另外，焊盘之间的布线互连的功能可不同，举几个例子来讲，包括以下功能:电信号连接、从外部源接收电信号、电力连接、以及机械稳定。
[0100]在上文讨论中，提出了非半导体层可包括本发明技术中的堆叠层中的一个或多个。可显而易见的是，可存在可来自非半导体层的多种多样的应用。所述层可限定通电源，比如电池。在一些情形中，此种类型的层可具有用作支撑化学层的支撑基板的半导体，或可具有金属或绝缘基板。其它层可源自本质上主要为金属的层。这些层可限定天线、导热路径、或其它功能。可存在半导体层与非半导体层的多种组合，所述组合包括在本文发明技术的精神内的有效应用。
[0101]在各堆叠层之间建立电连接情况下，需要在限定连接之后密封所述电连接。存在可符合本文技术的多种方法。例如，可将用于将各种堆叠层保持在一起的环氧树脂或其它粘合材料重复涂覆在具有电互连件的区域。另外，钝化膜可沉积在整个装置上，以包封用于互连的区域。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，在项技术中可使用多种包封和密封方案来保护、增强和密封堆叠层装置以及其互连和互连区域。
[0102]组装堆叠的功能化层插入物
[0103]继续参见图5，其展示了用于组装堆叠的功能化层插入物的示例性装置的近距离视图(项500)。在所述例子中，显示其中堆叠层在所述层的任一侧上均不对齐的堆叠技术。项440、441和442同样可为硅层。在图的右侧,可见项440，441和442的右侧边缘彼此不对齐，但其可对齐。此种堆叠方法可允许插入物呈现与眼科镜片的总体外形相似的三维形状。此种堆叠技术可允许各层由尽可能最大的表面积制成。在功能用于能量储存和电路的层中，此种表面积最大化可为重要的。
[0104]一般来讲，在前所述的堆叠插入物的许多结构可在图5中观察到，包括堆叠功能层440，441和442 ;堆叠绝缘层450和451 ;以及互连件430和431。另外，可观察到用于在组装时支撑堆叠的功能化层插入物的支撑夹具(项510)。可显而易见的是，项510的表面轮廓可呈现大量形状，所述形状会改变所述表面上的插入物的三维形状。
[0105]一般来讲，夹具510可设置有预定的形状。夹具510可涂覆有不同的层(项520)以用于许多目的。在非限制性的示例性意义上，所述涂层可首先包括聚合物层，所述聚合物层使得能够容易地将插入物结合到眼科镜片的基材中，且所述涂层甚至可由有机硅聚合物材料形成。接着，可在有机硅聚合物涂层上沉积环氧树脂涂层，以将底部薄的功能层440粘合至涂层520。可用相似的环氧树脂涂层来涂覆下一绝缘层450的底面，随后将所述绝缘层置于其在夹具上的适当位置处。可以清楚的是，所述夹具可具有在组装装置时使各堆叠层的正确布置相互对齐的功能。接着，可以重复的方式组装插入物的其余部分、限定互连件、并随后包封插入物。随后可用有机硅聚合物涂层从顶部涂覆被包封的插入物。在使用对于项520的有机硅聚合物涂层的情况中，可通过所述有机硅聚合物涂层的水合作用而使组装的插入物与夹具510分离。
[0106]夹具510可由多种材料形成。所述夹具可由在制造标准接触镜片时用于制造成型件的相似材料形成和制成。此种使用可支持灵活地形成用于不同插入物形状和设计的各种夹具类型。作为另外一种选择，所述夹具可由如下材料形成:所述材料独立地或在具有特殊的涂层时不会粘附到用于将不同的层彼此粘合的化学混合物。可显而易见的是，此种夹具的构型可存在多种选择。
[0107]显示为项510的夹具的另一方面是其形状以物理方式支撑位于其上的层。各层之间的互连可通过引线接合连接而形成。在导线接合过程中，可对导线施加显著的力以确保其形成良好的接合。在此种接合过程中，各层的结构支撑可为重要的，并可由支撑夹具510来执行。
[0108]显示为项510的夹具的又一功能是所述夹具上具有对齐结构，所述对齐结构能够使功能化层的各部件的对齐不仅相对于彼此线性地对齐，而且沿表面径向地对齐。所述夹具可使各功能层的方位角的对齐围绕中心点相对于彼此对齐。无论所制造的插入物的最终形状为何，可显而易见的是，部件夹具可适用于确保插入物的各部件为实现其功能和正确的互连而适当地对齐。
[0109]继续参见图6，可得出对堆叠层插入物的形状的更一般性讨论。在根据本技术的一般形状的子集中，显示了某些样本性的形状变化。例如，项610显示由基本上圆形层件形成的堆叠插入物的俯视图。以交叉影线611显示的区域可为其中已移除层材料的环形区域。然而，可显而易见的是，用于形成插入物的堆叠层的件可为不具有环形区域的圆盘。尽管此种非环形插入物形状在眼科应用中的实用性可能受限，然而本文发明技术的实质并非旨在受内部环形物的存在的限制。
[0110]项620可展示堆叠的功能层插入物。如项621所示，层件可能不仅在堆叠方向上不连续，而且围绕垂直于堆叠方向的方位角方向也不连续。可使用半圆形件来形成插入物。可显而易见的是，在具有环形区域的形状中，局部形状可适用于在层材料形成为具有其功能之后将材料减少需被“切片”或切除的量。
[0111]进一步来讲，项630展示了可限定的非辐射状、非椭圆形、以及非圆形插入物形状。如项630所示，可形成直线形状，或者如项640中所述形成其它多边形。在三维透视锥体中，用于形成插入物的各个层件的不同形状可产生圆锥体或其它几何形状。在三维透视图中，可以注意到，到现在为止一直被表示成平面的或平坦的层件的各个层自身可在三个维度中具有自由度。当所述硅层被充分打薄时，其能够在其典型平坦的平面形状周围弯曲或扭曲。薄层的此附加自由度允许可由堆叠式集成部件装置形成的更多各种各样的形状。
[0112]在更一般的意义上，对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，可在装置形状和产品中形成多种多样的部件形状以制作堆叠式集成部件装置，且这些装置可呈现各种各样的功能性，在非限制性意义上，包括通电、信号感测、数据处理、通信(有线的和无线的)、功率管理、机电动作、外部装置控制和分层部件可提供的各种各样的功能。
[0113]带电层
[0114]现在参见图7(项700)，功能化基板堆叠的一个或多个层可包括薄膜电功率源706。薄的电功率源可基本上被视为基板上的电池。
[0115]可利用已知沉积工艺以在薄层或薄膜中沉积材料在诸如硅的合适基板上形成薄膜电池(有时称为TFB)。用于这些薄膜层之一的沉积工艺可包括溅镀沉积，且可用于沉积各种材料。在沉积膜之后，可在沉积下一层之前处理所述膜。关于沉积膜的常见工艺可包括光刻或遮罩技术，所述光刻或遮罩技术然后允许执行蚀刻或其它材料移除技术，从而允许薄层在基板表面的两个维度中具有物理形状。
[0116]在图7(项700)中，可绘示有示例性薄膜加工流程。通常在基板上构建薄膜电池，在此流程中，基板在示例性意义上被绘示为氧化铝(Al2O3)(项701)。接下来，可在基板上沉积典型的电接触层(在图7中被显示为项702)，其中可通过在基板上薄膜沉积钛和金来形成阴极触点。如图7中可显而易见，然后可例如通过溅镀蚀刻技术或湿式蚀刻技术来对此膜进行图案化和蚀刻，以产生如项702所示的形状。示例性过程中的下一步骤将为在阴极触点上形成阴极层作为膜(项703)。通常所利用的阴极膜之一可包括锂钴氧化物(LiCoO2)并如图7所示，所述阴极膜也可允许对其执行图案化过程。下一步骤(被显示为项704)可为沉积薄膜以在电池中形成电解质层。针对所述电解质层可存在多种材料选项和形式，但在示例性意义上，可使用锂磷氧氮(LiPON)聚合物层。进一步继续参见项705,可进一步通过沉积锂来处理薄膜堆叠以获得阳极层及随后铜层以充当阳极接触层，并接着与其它层一样使所述薄膜堆叠成像以获得接触特征或其它类似特征的适当形状。然后，可通过将所述薄膜堆叠包封于钝化层和密封层中来实现所述薄膜电池。以示例性方式，可如项706所示以聚对二甲苯和钛或以环氧树脂或玻璃层来包封所述层。如同其它层一样，可对这些最终层进行图案化和蚀刻，例如以暴露其中可电接触被包封的电池的特征。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，针对每个所述层存在一组丰富的材料选项。
[0117]如针对项706所述，可使用包装中的壳体来防止下列中的一个或多个进入:氧气、水分、其它气体和液体。因此可在一个或多个层中提供包装，所述一个或多个层可包括绝缘层和不可渗透层中的一个或多个，所述绝缘层作为非限制性可包括例如聚对二甲苯，所述不可渗透层可包括例如金属、铝、钛和形成不可渗透膜层的类似材料。一种形成这些层的示例性方法可包括通过沉积施加至成形的薄膜电池装置上。形成这些层的其它方法可包括施加有机材料(比方说环氧树脂)连同预成形的不可渗透材料。预形成的不可渗透材料可包括集成部件装置堆叠的下一层。所述不可渗透材料可包括精确形成/切割玻璃、氧化铝或娃覆盖层。
[0118]在例如用于眼科装置的堆叠式集成部件装置中；基板可包括能够耐受高温(比方说800摄氏度)而无化学变化的基板。一些基板可由提供电绝缘的材料形成，并且作为另外一种选择，一些基板可为导电的或半导电的。尽管如此，基板材料的这些替代方面可符合可形成薄部件的最终薄膜电池，所述薄部件可一体化到堆叠式集成部件装置中，并且至少部分地提供装置的通电功能。
[0119]在其中薄膜电池为堆叠式集成装置的薄部件的薄膜电池中，电池可通过与接触焊盘处钝化膜中的开口的通路连接到其它薄部件，所述接触焊盘被显示为图7(项700)所示项706上的项750。可通过与针对项750显示的侧相反的基板侧上的接触焊盘来进行接触。相反侧上的接触焊盘可通过使用形成穿过基板的通孔电连接到薄膜电池，所述导通孔具有位于导通孔侧壁上或填充导通孔的导电材料。最后，可在基板的顶部及底部两者上形成接触焊盘。这些接触焊盘中的一些可与薄膜电池的接触焊盘相交，但另选的替代方案可包括其中不与电池建立连接的穿过基板的接触焊盘。如对于本领域的技术人员而言可显而易见，可存在用于通过上面形成有薄膜电池的基板互连并在所述基板内互连的多种方式。
[0120]本文所呈现的本发明可涉及可执行电连接件的功能。一些互连件可为集成部件装置堆叠内的部件提供电连接路径以及所述部件与集成部件装置堆叠外部的装置的互连。相对于装置堆叠外部的连接；此连接是经由直接导电路径建立。可以无线方式建立包装外部的连接；其中所述连接是通过包括射频连接、电容电连通、磁耦接、光耦接或限定无线通信方式的多种方法中的另一种的方式建立。
[0121]导线形成的功率源
[0122]现在参见图8，图中绘示功率源800的示例性设计，所述功率源可包括形成于导电导线820周围的电池810。项820可包括可用作支撑件的细线规铜导线。示意性地展示为在项810中显而易见的环的各种电池部件层可使用批次或连续导线涂覆过程来组合。这样，可以呈柔性的方便形状因数来实现可达到或超过活性电池材料的60%的非常高的体积效率。可利用薄的导线来形成小的电池，诸如在非限制性例子中，其储存能量可包括由毫安小时测量的范围的电池。此类基于导线的电池部件的电压容量可为大约1.5伏。对于技术人员而言可显而易见是，还可例如通过设计用于并行或串行连接单电池的终端装置来定标更大的电池和更高的电压。其中可使用本发明技术来形成有用的电池装置的多种方式涵盖在本发明范围内。
[0123]参见图9 (项900)，图中绘示如何可将基于导线的电池部件与其它部件相组合。在一个例子中，项910可代表其功能可通过电气装置来加以控制或改变的眼科装置。当此类装置可为接触镜片的一部分时，部件所占据的物理维度可限定相对小的环境。然而，基于导线的电池；项920可具有针对此类布置的理想形状因数，所述此类布置存在于呈导线可形成的形状的此类光学部件的周边上。
[0124]现在参见图10 (项1000)，图中示出使用用于形成导线电池的示例性方法加工的结果。这些方法及所得产品限定基于导线的电池。最初，可选择诸如可从例如McMasterCarr公司的商业来源购得的高纯度的铜导线(项1010)，并接着以一个或多个层来涂覆所述铜导线。可显而易见的是，存在可用于形成基于导线的电池的导线的类型和组合物的多种替代方案。
[0125]可使用被显示为项1020的锌阳极涂层来限定导线电池的阳极。锌阳极涂层可由锌金属粉末、聚合物粘结剂、溶剂和/或添加剂配制而成。可施加涂层并立即对其进行干燥。可使用多遍相同的涂覆来获得期望的厚度。
[0126]继续参见图10，导线电池的阳极和阴极可彼此分隔开。隔膜涂层(项1030)可由非导电填料颗粒、聚合物粘结剂、溶剂和添加剂配制而成。施加隔板的方法可为类似于用于涂覆阳极层1020的涂层施加方法。
[0127]用于加工项1000的示例性导线电池的下一步骤是形成阴极层。此阴极，项1040可由氧化银阴极涂层形成。此氧化银涂层可由Ag2O粉末、石墨、聚合物粘结剂、溶剂和添加剂配制而成。以类似于隔板层的方式，可使用针对导线电池的其它层使用的常见涂层施加方法。
[0128]在形成收集器之后，可用层来涂覆示例性导线电池以从阴极层收集电流。此层可为由碳浸溃粘合剂形成的导电层。作为另外一种选择，此层可为金属，例如银浸溃粘合剂。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，存在可支持形成层以增强沿着电池表面的电流收集的多种材料。可对组装的电池施加电解质(比方说具有添加剂的氢氧化钾溶液)以完成构造。
[0129]在导线电池中，用于形成电池的层可具有产生气体的能力。形成电池层的材料可具有密封剂层，所述密封剂层被放置在电池层周围以包含电解质和在电池范围之内的其它材料，并且保护电池免受机械应力影响。然而，此密封剂层通常是以允许所发出的气体通过所述层进行扩散的方式形成。此类密封剂层可包括有机硅或含氟聚合物涂料；然而，可使用在现有技术水平下用于包封此类型的电池的任何材料。
[0130]堆叠式多层互连的部件
[0131]如先前说明中所提及，堆叠式集成部件装置的层通常可具有其之间的电互连和机械互连。已给出对其中例如导线接合被包含在本讨论之前的章节中的某些互连方案的说明。然而，归纳能独立地帮助解释本技术的互连类型中的一些可能是有帮助的。
[0132]常见的互连类型之一来自对“焊料球”的使用。焊料球互连为包装互连类型，所述包装互连类型几十年来一直用于半导体工业，通常用于所谓“倒装芯片”应用，其中芯片通过下述方式连接到其包装:使其互连件上具有沉积焊料球的切片电子“芯片”反转到具有对齐连接焊盘以连接到焊料球的另一侧的包装上。加热处理可允许焊料球在一定程度上流动并形成互连。现有技术水平不断进步，使得焊料球互连类型可限定在层的任何一侧或两侧上进行的互连方案。已进行附加改良以减小可以可靠地用于形成互连的焊料球的维度。焊料球的尺寸可为直径50微米或更小。
[0133]当在两个层之间使用焊料球互连时，或更一般来讲，当使用在两个层之间形成间隙的互连方案时，可使用“底层填料”的过程步骤以将粘合剂材料放置到所述间隙中以提供对这两个层的粘合剂机械连接和机械支撑。存在用于底层填充一组已互连的层的多种方式。在一些方式中，通过毛细管作用将底层填充粘合剂拉至间隙区域中。可通过将液体加压至间隙区域中使底层填充粘合剂流动至间隙中。可通过在分层装置上拉真空并接着跟进施加底层填充材料在间隙区域中形成真空状态。用于以两种分层材料来底层填充间隙的多种方式中的任一种符合本文所阐述的技术。
[0134]另一种进化互连技术涉及通过切透层的导通孔(此类特征通常被称为通孔)将分层部件的一侧互连到另一侧。所述技术也以各种形式存在了几十年；然而，现有技术水平已改良，其中10微米或更小直径维度的非常小的导通孔可具有也可能非常大的纵横比，特别是当分层材料是由硅形成时。与层材料无关地，通孔可通过金属纤维在层的两个表面之间形成电互连；然而，当所述层为导电或半导电材料时，所述通孔必须具有使金属互连与层本身绝缘的绝缘层。所述通孔可穿透整个分层基板。作为另外一种选择，所述通孔可穿过基板但然后与基板表面上的沉积特征相交；从后侧。
[0135]在其中导通孔与层一侧上的金属焊盘相交的通孔中，金属焊盘可以多种方式互接到不同的层，包括焊料球和导线接合。在导通孔可由金属填充且穿过整个分层基板的情形中，通过互连导通孔两侧上的焊料球形成互连可能是有益的。
[0136]当形成上面只有通孔和金属路由线路的层时，进行另一互连。在一些情形中，此类互连装置可称为内插器。由于内插器层可能只有金属路由和导通孔互连，因而存在一些可制成层的附加材料和因此如何在这些材料中形成通孔的替代方案。作为非限制性例子，二氧化硅基板或石英基板可为层的材料。在一些情形中，此石英层可通过在其中金属细丝从表面突起的基板上浇注熔融石英来形成。这些突起于是形成由此类型的加工而引起的石英层的顶部表面与底表面之间的金属连接。形成薄互连层的多种方式包括适用于互连堆叠层且因此适用于形成堆叠式集成部件装置的技术。
[0137]另一种类型的互连元件是由透基板导通孔技术而来。如果透基板导通孔填充以包括金属层的各种层，则所得导通孔可形成可切割的结构。导通孔可顺着其中心切割或“切片”，从而形成切开的半个导通孔。此类型的互连可称为雉堞互连。此类互连提供从顶表面到底表面的连接以及与这些表面互连的能力；但同样，与侧面互连的潜能可来自“雉堞”的结构。
[0138]本文已阐述了许多互连和部件集成技术。然而，本文所公开的发明旨在囊括多种多样的集成技术且旨在用于举例说明目的的例子并非旨在限制本技术的范围。
[0139]具有通电功能的堆叠式集成部件装置
[0140]继续参见图11，将示例性堆叠式集成部件装置描绘为项1100。如可以看到，项1100可由在图中被标识为项1101-1108的8个单独的层构成。下文将更详细阐述这些层，但很明显，更多或更少的层或许可能在本发明的范围之内。
[0141]项1100的堆叠式集成部件装置可具有如项1108所示的基板基座。此类基板基座可为装置提供机械支撑功能。此类层可提供机械支撑功能和封装功能两者，因为装置的其它层(例如1107)连接并密封在基板1108上。项1100具有绘示于层之间的多个互连件且项1130和1131标识对此类互连件的实例性描写。尽管所述多种互连方式可提供此功能，但以示例性方式将这些互连件看作焊料球可能是有帮助的。项1130和1131可为项1108和1107之间的电连接件，或者项1130和1131可用作层之间的机械互连件。另外，项1130和1131之间的空间被标识为项1140。此项旨在表示层之间的空间可用粘合剂底层填充以提供机械连接和层支撑的事实。
[0142]基板层1108可具有电活性功能。此可来自上面具有电气电路的基板，如果基板为上面具有集成电子电路的半导体基板，则情况可能就是如此。作为另外一种选择，电功能可来自基板，所述基板具有导电材料的沉积层，以执行诸如限定天线或无源电气装置(比方说电容器和电阻器)的功能。如果基板为其中整个层可为堆叠式集成装置提供电接地连接或电屏蔽的金属层，则可得到附加电活性功能。
[0143]基板层1108还可提供用于提供堆叠式集成装置与其环境热连通的功能。所述层可由能够允许高热能流量流过其的高导热性金属基板形成。作为另外一种选择，基板可用来使装置堆叠与其下方的环境绝缘。基板层中还可驻留有针对热特性和非热特性两者感测堆叠式集成装置下方的环境的能力。可存在堆叠式集成部件装置的底层可执行的多种功倉泛。
[0144]继续参见示例性层(项1103)，在堆叠式集成部件装置(项1100)中间，可存在互连层。此类层上面可具有多个电连接位置。此层可提供允许互连来自各个部件的信号的电气“总线”或路由装置的功能。来自互连装置上方或下方的层的电气装置可连接到彼此。作为另外一种选择，信号可流动穿过互连层的主体并在互连装置上方和下方的层之间路由，如由显示于层1103上方和下方的“焊料球”特征示意性地指示。此类互连层可为由机械基板构成的层，所述机械基板具有导通孔和金属路由线路，其中对这些路由线路的控制由互连平面上方或下方的电路执行。然而，可存在替代方案，其中层1103还具有用于控制信号和功率路由或用于影响电信号的活性电功能，比如例如电阻器、电容器和电感器的无源装置的功能可能也是如此。以类似方式，项1105可作为互连层提供路由和机械支撑，所述互连层用于连接来自一个层(例如1104)的电气装置与诸如可例示为层1106的电池层的其它类型的电气装置。互连层(项1110)可限定互连装置，所述互连装置只占据层(例如项1102)中的可用空间的一部分。可显而易见的是，多个互连层和互连层类型可包括堆叠式集成装置中的重要功能。
[0145]无源装置可作为层或与技术层分立的层的一部分添加到堆叠式集成部件装置。在这些装置(比方说项1120)中，一个或多个无源装置可独立地结合到层装置中。此无源层装置可以其中装置被加工到基板材料中的集成加工方式形成。作为另外一种选择，所述层可由组装到适当层形式上的分立无源部件形成。在一些情形中，当这样加工时，无源装置的性能可优于形成为集成CMOS或其它技术层的一部分的类似无源装置。另一动机可为降低的成本结构。多种类型的无源装置可符合本文技术，在非限制性的示例性意义上，包括电阻器、电容器、二极管、保险丝、电感器、变压器、天线和抑制器。
[0146]集成无源装置层可结合互连装置层可执行的各种各样的互连目的。如图11(项1100)所指示，集成无源装置(项1120)可通过焊料球连接件连接到其它层。同样，装置可包括透基板连接元件，所述透基板连接元件允许装置连接到位于其上方和下方的两个层，或通过其传递信号。如本领域的技术人员可显而易见的是，集成无源装置功能可如项1100所示在专用层位置中执行；然而，同样，可结合有许多此类装置且涵盖在本文发明技术的意图内。
[0147]一些堆叠式集成部件装置中的重要功能可由结合到装置中的集成电路执行。示意性地，这些装置由被标识为项1102和1104的技术层表示。在可存在多个技术层情况下，堆叠式集成部件装置可具有在单独的层中不同的技术。在示例性意义上，层1(项1102)的技术可来自CMOS技术加工流程；而层2 (项1104)的技术可来自BiCMOS技术加工流程。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，多种技术组合或许是可能的，举几个例子来讲，包括CMOS、BiCMOS、双极性、MEMS、存储装置和符合在符合层形成的基板上制备功能的其它技术。
[0148]项1102和1104的技术类型可相似，但来自在此项技术定义内的不同系列。例如，项1102可在0.5微米CMOS加工流程中形成；而项1104可在非限制性的示例性意义上在20纳米CMOS加工流程中形成。用于将装置功能分成两个各别的技术模块的示例性动机可包括所得的多部件装置的成本效益。所述动机可包括特定技术节点可为装置提供的技术改良；包括例如一些关键功能的功率消耗可因其设计处于先进的窄线宽技术而显著降低。这两个层可来自同一技术节点和同一技术类型，但代表在那些技术和技术节点内的不同的电路设计。用于形成技术层本身的基板可不同；比方说如果技术层I (项1102)形成于标准硅基板上且技术层2形成于来自不同的基板的基板上，则情况可能就是如此，在非限制性的示例性意义上，所述不同的基板包括(作为一些例子)绝缘体基板上外延娃或非娃半导体基板或有机电子装置基板。在更一般意义上，对于本领域的技术人员而言可能清楚的是，技术类型、设计和节点的很宽组合可组合成一个或多个技术层的实施例，并且包括符合本文发明的技术。
[0149]技术层可由以特定技术系列制备的标准打薄基板层形成，其中与装置层的互连可通过层的一侧来进行，如装置1102中所绘示。作为另外一种选择，技术层可包括透层互连以允许层的两侧与其自身上方和下方的层互连，如项1104中所绘示。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，与先前所述相似的各种各样的互连方案可符合本文发明技术。
[0150]在本文对堆叠式集成部件装置的讨论中，对层的说明和描绘可来自被组装成已阐述的各种形式和形状(包括图6所示的那些例子)的平面层。然而，要注意薄层同样也可形成为非平面层形状可能很重要。可存在用于形成此类非平面形状的多种方式，范围从薄层结构变形成三维形状到以这样一种方式切片所述层，使得可通过使薄的分层形状变形来形成非平面形状。因此，【具体实施方式】的范围意在囊括由堆叠式集成部件装置形成的分层装置可限定的各种各样的三维形状因数。
[0151]继续参见项1100的顶层，如项1101所示，此层可因其在基板层1108通过位于层堆叠的底部上具有的其它层顶上的几何形状而具有类似的附加功能。因此，此层具有类似于针对层1108所述的实施例。在项1100的例子中，顶层可用来提供通过使用例如线圈天线特征对进出堆叠式集成部件装置的信号和功率的无线传输。项1101被绘示为具有仅与其本身下方的层的有线连接。然而，作为另外一种选择，同样可在此层上进行与装置外部的互连。可显而易见的是，顶层实际上可执行本文已阐述的层类型功能中的任一个。
[0152]继续参见图12，图中展示类似于项1100的项1200。图中显示其中存在8个堆叠层的具有通电功能的堆叠式集成部件装置。存在顶层1210，所述顶层用作无线通信层。存在技术层1215，所述技术层连接到顶层1210并连接到位于其下方的互连层1225。此外，存在被绘示为项1230的4个电池层。可存在下基板层(项1235)，其中所述基板包括附加天线层。可存在可执行的多种功能；然而，在非限制性的示例性意义上，一种功能可为射频信号中继器的功能。
[0153]在作为射频信号中继器的示例性功能中，项1210可按下述方式起作用。堆叠式集成部件装置具有通电能力。储存能量驻存在项1230的电池层中。可存在用于配置层1230的电池元件的多种方式；然而，例子可为其中四个元件的堆叠可被连接成并行配置以产生处于3.6V状态下的操作电压。四个元件的四个堆叠同样可被连接成其中从每个堆叠输出的能量通过互连层1225被馈送到技术层1215中的功率管理装置1220的并行配置。功率管理装置1220可具有感测功能，所述感测功能将确定是否所有的电池链完全起作用，并且使任何低充电或非功能性电池链与其它电池链隔离。装置1220也可携带3.6V的输入电压，并且通过使操作电压改变为其可向项1225的电源连接与分布网络(互连层)输出的2.5伏电源来提供电源功能1240。此供电电压可为射频收发器1245、控制功能装置1250供电并提供与集成无源装置(项1255)的电源连接。电源可对位于集成无源装置1255中的电容器进行充电。这些电容器可提供在其它技术装置汲取功率时缓冲功率要求的功能。尽管已讨论了具体细节，但可以清楚的是，由项1200表示的设计类型或许可具有显著变化。
[0154]当能量源供应系统完全充电且功率管理单元提供适当的输出功率时，装置1200可按下述方式充当信号中继器。项1210的线圈天线可被设计成被调谐到频率；所述频率可为例如2.44GHz。针对也被调谐到2.44GHz的基于无源装置的射频滤波器，可存在附加滤波级。在此频率下检测到的信号可沿着互连装置1225穿梭到技术层1215的射频收发器1245。射频收发器1245也可被调谐到大约2.44GHz的频率频谱。当收发器1245在此频谱范围内检测到信号时，则其可提供对所述信号的放大功能且接着重新传输所述信号，并且向控制功能装置1250发送控制信号。当控制功能1250从装置1245接收到适当的控制信息时，则其可通过互连层1225将射频收发器1245的输出沿着项1230的电池元件中的通孔路由到项1235的天线以供重新传输。在示例性装置1200中执行射频信号中继功能的同时，可进行电池再充电的另一并行功能。以类似于先前讨论的方式，在顶层1210中可存在被调谐到例如15.5MHz的不同的更高频率的天线。当此信号被路由穿过集成无源装置1255时，其可被直接发送到互连层1225并接着继续发送到功率管理装置1220。功率管理装置可从此信号获取功率且接着将所述信号从交流信号转换为直流充电信号。所述功率管理装置随后可将层1230的电池单元之一从提供功率切换到被充电。这样堆叠式集成部件装置1200可执行功能，并且同时可被再通电。项1210为可来自本文所述发明技术的许多例子之一；其说明着重于阐述堆叠式集成部件装置的一些示例性部件可如何起作用。
[0155]现在继续参见图13，将阐述项1300。如在图中可观察到，项1300的层可展现与先前所述项1200的相似性。而且，作为例子，与针对项1200所述装置层相似的功能类型可在项1300中工作。然而，可存在减少数量的层，堆叠式集成部件装置顶上的天线层1210、具有与项1200相似的装置的技术层1215和互连基板层项1225。项1300的重要差别可来自如由项1320所示的通电部件和其它外部部件两者的外部连接。回忆项920的导线电池部件；用于堆叠式集成部件装置1300的能量储存器可作为项1320的元件而存在。所述能量储存器可通过导线接合连接件连接到互连层1225。此类导线电池的附加功能可为导线也充当天线装置。因此，由技术层1215产生的传输信号也可被路由到电池导线。外部功率装置和外部连接部件可由导线电池1320限定。然而，对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，可在本技术的范围内外部连接多个各别装置；而且，可利用各种电池类型装置，包括但不限于被描述为加工流程700的输出的平坦的平面电池类型，且此也涵盖在本文所含技术的范围内。
[0156]眼科镜片可采用具有通电功能的堆叠式集成部件装置
[0157]在具有通电功能的堆叠式集成部件装置可能执行的多种多样的应用和功能之中，感兴趣的子组可涉及将堆叠式集成部件装置结合到眼科镜片中。在不限制本文发明技术可限定的实施例的一般性情况下，考虑已讨论的各种元件如何可与眼科镜片相关可能是示例性的。
[0158]在含有具有通电功能的堆叠式集成装置的眼科装置的例子中，眼科镜片可含有电活性镜片部件，所述电活性镜片部件对应于电信号以改变镜片的光焦度，且当被佩戴在眼科镜片中时，则可有效地控制进入使用者眼睛中的光焦度。此类眼科应用可限定用于包括装置的非常有限的空间，且因此可通过采用薄的堆叠装置以提供功能来加以改进。另外，目艮科镜片的形状为与平坦的平面相比较更类似于球体的表面的三维物体；因此，放置其形状符合圆形的堆叠装置可实现空间利用最佳化。应当理解，平面和直线的小型堆叠装置也可包括符合眼科镜片应用的技术。堆叠装置可呈各种形状被包含到插入物中，所述插入物包封堆叠装置，并提供符合本文所述用于制造眼科镜片的材料的材料方面。
[0159]继续参见示例性眼科装置，通电部件的堆叠可提供许多对于眼科镜片应用可能重要的功能，包括接收外部控制信号和基于所述控制信号启动部件。此外，在一些应用中，使电池装置再通电可能是有益的且已讨论的针对充电的功能类型可能是有益的。作为另外一种选择，作为外部部件的导线电池可提供针对单次放电循环起作用的电池。
[0160]经由无线输入接收控制信号的通电部件则可制定控制器以设定特定电压输出。所述输出则可经由外部连接被路由到电活性镜片并改变眼科镜片的光焦度。通过这些方式，可了解本文所述发明技术的各个方面的实用性。
【权利要求】
1.一种具有通电功能的堆叠式集成部件装置，包括: 至少第一堆叠层(1102)，所述至少第一堆叠层包括电活性装置，所述电活性装置包括一个或多个部件；第二堆叠层(1104)，所述第二堆叠层包括电活性装置，所述电活性装置包括一个或多个部件；和至少第三堆叠层(1106，1107)，所述至少第三堆叠层包括一个或多个通电装置； 其中至少第一电连接件(1103,1105)允许电流在所述第一堆叠层和所述第二堆叠层中的所述一个或多个部件中的至少一个与所述第三堆叠层中的至少一个部件之间流动；以及 其中所述第一堆叠层包括与所述第二堆叠层的技术类型不同的技术类型。
2.根据权利要求1所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一堆叠层(1102)的所述技术类型得自不同于得到所述第二堆叠层(1104)的加工流程的加工流程。
3.根据权利要求1或2所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一堆叠层(1102)的所述技术类型包括从CMOS、Bi CMOS、双极性、MEMS和存储装置技术中选择的一者，并且所述第二堆叠层(1104)的所述技术类型包括从CMOS、BiCMOS、双极性、MEMS和存储装置技术中选择的不同的一者。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一堆叠层(1102)的所述技术类型得自CMOS加工流程并且所述第二堆叠层(1104)的所述技术类型得自BiCMOS加工流程。
5.根据权利要求1所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一堆叠层(1102)和所述第二堆叠层(1104)的所述技术类型来自技术定义内的不同系列。
6.根据权利要求1或5所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一堆叠层(1102)形成于0.5微米CMOS加工流程，而所述第二堆叠层(1104)形成于20纳米CMOS加工流程。
7.根据权利要求1所述的堆叠式集成部件装置，其中用于形成所述第一堆叠层(1102)的基板不同于用于形成所述第二堆叠层(1104)的基板。
8.根据权利要求1或7所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一堆叠层(1102)形成于硅基板上并且所述第二堆叠层(1104)形成于绝缘体上硅基板、非硅半导体基板或有机电子装置基板中的一者上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述通电装置包括薄膜固态电池元件。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述通电装置包括碱性电池元件。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述通电装置包括导线形成的电池元件。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述通电装置至少包括化学能量存储装置。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述通电装置至少包括电容能量存储装置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一层的维度约束为近似直线的。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一层的维度约束包括为近似曲线的区域。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的堆叠式集成部件装置，其中所述第一层的维度约束包括为多边形区段的区域。
【文档编号】G02C7/02GK104205331SQ201380016602
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月25日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】R.B.普格, F.A.弗里特施, D.B.奥特斯, J.D.里亚尔, A.托纳 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司