專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)管端部裝置和用于制造該導(dǎo)管端部裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及導(dǎo)管，且更特定而言涉及導(dǎo)管端部(cathether tip)裝置。
背景技術(shù)：
導(dǎo)管端部裝置廣泛地用于醫(yī)療診斷領(lǐng)域用于攜帶安裝于導(dǎo)管端部中的各種裝置， 包括集成電路芯片。在一實(shí)例中，在導(dǎo)管端部?jī)?nèi)的傳感器芯片可通過(guò)身體孔口或手術(shù)切口 插入到活體內(nèi)。這些現(xiàn)有導(dǎo)管端部裝置的構(gòu)件和構(gòu)造需要手動(dòng)地執(zhí)行若干制造和組裝過(guò)程 步驟，包括芯片附著和用于電連接的線(xiàn)附著。將芯片放置于平坦載體表面上常常較為困難 或不準(zhǔn)確。此外，附著到平坦載體表面上的芯片的周邊密封常常導(dǎo)致用于做出該附著的粘 合劑溢流。為了降低制造成本和與此制造相關(guān)聯(lián)的人為誤差，有利地提供無(wú)需手動(dòng)執(zhí)行若 干制造和組裝過(guò)程步驟的導(dǎo)管端部裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)管端部裝置和用于制造該導(dǎo)管端部裝置的方法，該裝置包括 附著到囊狀體(capsule)上的轉(zhuǎn)換器模塊(transducer module)，其中轉(zhuǎn)換器模塊包括載 體，載體包括凹陷的芯片附著區(qū)、位于凹陷的芯片附著區(qū)中的轉(zhuǎn)換器芯片、以及至少一根導(dǎo) 電引線(xiàn)，至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)沉積到載體上且與轉(zhuǎn)換器芯片互連。凹陷的芯片附著區(qū)的外周 大于轉(zhuǎn)換器芯片的外周，在轉(zhuǎn)換器芯片的至少一個(gè)邊緣與該外周之間形成凹槽，粘合劑位 于凹槽中以將轉(zhuǎn)換器芯片附著到凹陷的芯片附著區(qū)。制造導(dǎo)管端部裝置的方法涉及載體陣 列的使用。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)管端部裝置的透視圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)管端部裝置的截面圖。圖3示出在本發(fā)明的一實(shí)施例中的轉(zhuǎn)換器模塊的透視圖。圖4示出用于制造導(dǎo)管端部裝置的方法的一實(shí)施例的流程圖。圖5示出在本發(fā)明的一實(shí)施例中的載體陣列。圖6示出在本發(fā)明的一實(shí)施例中在制造期間用于安裝多個(gè)囊狀體和載體陣列的 固定工具。圖7示出用于制造導(dǎo)管端部裝置的方法的替代實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種導(dǎo)管端部裝置1000，其用于攜帶安裝于導(dǎo)管端部中的一個(gè)或多個(gè) 集成電路芯片212，包括(例如)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(例如，傳感器和促動(dòng)器)芯片、數(shù)據(jù)處理裝 置(例如，ASIC微處理器)和遙測(cè)裝置(例如，用于無(wú)線(xiàn)或RF通信)，其可被配置成響應(yīng)于 外部邊界條件(例如，壓力、溫度、PH等)提供電信號(hào)輸出。導(dǎo)管端部裝置1000可通過(guò)身體孔口或手術(shù)切口插入到活體內(nèi)且可用于多種應(yīng)用，包括(例如)在身體內(nèi)執(zhí)行壓力、溫度、 PH等的直接測(cè)量。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在圖1和圖2中示出，導(dǎo)管端部裝置1000可包 括附著到囊狀體102上的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器模塊104。在本發(fā)明的一方面，囊狀體102可由生物相容性材料(例如，塑料材料)制成。在 本發(fā)明的一實(shí)施例中，囊狀體102材料可為符合IS010993的材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解 以下事實(shí)其它醫(yī)藥級(jí)材料可在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范疇內(nèi)，包括(例如)金屬、陶瓷或復(fù)合材 料。在本發(fā)明的另一方面，囊狀體102可具有基本上圓柱形的形狀因素(form factor)，帶 有窗口，窗口被配置成至少部分地暴露該轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器模塊104。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解以 下事實(shí)囊狀體102的其它形狀因素可在本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)。在本發(fā)明的再一方面，轉(zhuǎn)換器模塊104可包括附著到載體214上的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換 器芯片212，在圖3中最佳地看出。轉(zhuǎn)換器芯片212可(例如)為微機(jī)械傳感或促動(dòng)器元 件。使用模制互連裝置(MID)技術(shù)制造載體214。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，載體214可由塑 料材料制成。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，載體214可由陶瓷材料制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 了解以下事實(shí)用于制造載體214的其它材料可在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。在本發(fā)明的再一方面，一根或多根導(dǎo)電引線(xiàn)216可沉積到載體214上，例如，通過(guò) 金屬電鍍，作為常規(guī)印刷電路板的替代。導(dǎo)電引線(xiàn)216可用于使轉(zhuǎn)換器芯片212與一裝置 互連，該裝置被配備成接收自轉(zhuǎn)換器芯片212的電信號(hào)。這些導(dǎo)電引線(xiàn)216通常為金屬。在本發(fā)明的再一方面，載體214可具有凹陷的芯片附著區(qū)220(或井)，其外周大 于接納于凹陷的芯片附著區(qū)220內(nèi)的轉(zhuǎn)換器芯片212的外周，從而在轉(zhuǎn)換器芯片212放置 于凹陷的芯片附著區(qū)220內(nèi)時(shí)，在轉(zhuǎn)換器芯片212的一個(gè)或多個(gè)邊緣與凹陷的芯片附著區(qū) 220之間形成敞開(kāi)的凹槽222。凹陷的芯片附著區(qū)220可便于將轉(zhuǎn)換器芯片212放置到載 體214上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，凹陷的芯片附著區(qū)220可接收轉(zhuǎn)換器芯片212和另 外的芯片裝置(例如，ASIC、RF收發(fā)器等)。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，載體214可包括兩 個(gè)或兩個(gè)以上凹陷的芯片附著區(qū)220用于個(gè)別地接納兩個(gè)或兩個(gè)以上芯片。在本發(fā)明的另一方面，可在凹槽222中使用粘合劑224(諸如硅酮凝膠或室溫硫化 (RTV)硅酮)將轉(zhuǎn)換器芯片212附著到凹陷的芯片附著區(qū)220，凹槽222形成于轉(zhuǎn)換器芯片 212的邊緣與凹陷的芯片附著區(qū)220的外周之間。凹槽222防止粘合劑224溢流。在本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)換器芯片222可與一根或多根導(dǎo)電引線(xiàn)216互連。在本 發(fā)明的一實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)換器芯片212與導(dǎo)電引線(xiàn)216之間的互連218可為由一根或多根 結(jié)合線(xiàn)提供的電互連。結(jié)合線(xiàn)可由直徑為(例如)25μπι至75μπι的細(xì)線(xiàn)提供。結(jié)合線(xiàn)可 (例如)由金、鋁、銀或銅制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解以下事實(shí)其它線(xiàn)材可在本發(fā)明的 實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器芯片212與導(dǎo)電引線(xiàn)216的電互連可通 過(guò)使用倒裝芯片(flip chip)技術(shù)提供，其使用焊料凸點(diǎn)(solder bumps)而不是結(jié)合線(xiàn)。在本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)換器模塊104可以多種方式附著到囊狀體102，包括(例 如)塑料焊接、溶劑結(jié)合或使用粘合劑。囊狀體102可填充密封劑(未圖示)，密封劑(例 如)由電介質(zhì)硅酮灌封提供?，F(xiàn)參看圖4所示的流程圖來(lái)描述用于制造導(dǎo)管端部裝置1000的方法的一實(shí)施例。 在本發(fā)明的此實(shí)施例中，若干制造過(guò)程步驟可全自動(dòng)進(jìn)行，從而提供顯著的品質(zhì)改進(jìn)和成 本降低。
在步驟410，可使用MID技術(shù)產(chǎn)生載體214的陣列500(在圖5中最佳地示出)。載 體214中可合并導(dǎo)電引線(xiàn)216。每個(gè)載體214可具有至少一個(gè)凹陷的芯片附著區(qū)220(如圖 3所示)用于附著至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片212?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟410。在步驟420，多個(gè)囊狀體102可安裝到固定工具600上(在圖6中最佳地觀(guān)察)。 固定工具600可具有至少一個(gè)凹陷區(qū)610，其具有開(kāi)口 620，開(kāi)口 620被配置成接納囊狀體 102。在本發(fā)明的一方面，可提供一機(jī)構(gòu)來(lái)保持在固定工具600內(nèi)就位的囊狀體102中的每 一個(gè)在相同方位。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，囊狀體102可以陣列提供以便于放置到固定工 具600的開(kāi)口 620內(nèi)。可由自動(dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟420。在步驟430，包括陣列500的載體214可插入于并附著到在固定工具600中安裝的 囊狀體102上。可由自動(dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟430。在步驟440，至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片212可被拾取并放置到陣列500的每個(gè)載體214 的凹陷的芯片附著區(qū)220內(nèi)?？稍诎疾?22中使用粘合劑224(諸如硅酮凝膠或室溫硫化 (RTV)硅酮)將轉(zhuǎn)換器芯片212附著到凹陷的芯片附著區(qū)220，凹槽222形成于轉(zhuǎn)換器芯片 212的邊緣與凹陷的芯片附著區(qū)220的外周之間。此凹陷的芯片附著區(qū)220和凹槽222也 允許使用B級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂，通過(guò)將預(yù)成型的環(huán)氧樹(shù)脂放置于凹陷的芯片附著區(qū)220中，然后放 置轉(zhuǎn)換器芯片212，且然后使環(huán)氧樹(shù)脂回流而無(wú)溢流風(fēng)險(xiǎn)?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟。在步驟450，每個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片212可與載體214陣列的相應(yīng)載體214的一根或多 根導(dǎo)電引線(xiàn)216互連。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)換器芯片212與導(dǎo)電引線(xiàn)216之間的 互連218可由一根或多根結(jié)合線(xiàn)提供。線(xiàn)結(jié)合可附著到芯片212和到導(dǎo)電引線(xiàn)216上，通 過(guò)(例如)楔形結(jié)合或球結(jié)合，使用(例如)熱壓或測(cè)溫結(jié)合方法?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí) 行此步驟。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器芯片212與導(dǎo)電引線(xiàn)216的電互連可使用倒 裝芯片技術(shù)提供，其使用焊料凸點(diǎn)而不是結(jié)合線(xiàn)。焊料凸點(diǎn)可沉積于轉(zhuǎn)換器芯片212上，且 可通過(guò)翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器芯片212使得頂側(cè)朝向安裝區(qū)而實(shí)現(xiàn)互連，其中焊料凸點(diǎn)可直接連接到 導(dǎo)電引線(xiàn)216。可由自動(dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解以下事實(shí)提供轉(zhuǎn) 換器芯片212與導(dǎo)電引線(xiàn)216互連的其它方法可在本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)。在完成步驟450時(shí)，可產(chǎn)生包括多個(gè)完成的轉(zhuǎn)換器模塊104的陣列，在該陣列中的 每個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊104包括附著到載體214上的轉(zhuǎn)換器芯片212和在轉(zhuǎn)換器芯片212與載體 214的導(dǎo)電引線(xiàn)216之間的一個(gè)或多個(gè)互連218。在步驟450，囊狀體102可被填充密封劑，(例如)由自動(dòng)化過(guò)程通過(guò)電介質(zhì)硅酮 灌封提供，以保護(hù)轉(zhuǎn)換器芯片212和互連218與外部環(huán)境隔開(kāi)。在步驟470，可從載體214的陣列取出完成的轉(zhuǎn)換器模塊104?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái) 執(zhí)行此步驟?，F(xiàn)參看圖7所示的流程圖來(lái)描述用于制造導(dǎo)管端部裝置1000的方法的另一實(shí)施 例。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，若干制造過(guò)程步驟可全自動(dòng)進(jìn)行，從而提供顯著的品質(zhì)改進(jìn)和 成本降低。在步驟710，可使用MID技術(shù)產(chǎn)生載體214陣列。載體214中可合并導(dǎo)電引線(xiàn)216。 每個(gè)載體214可具有至少一個(gè)凹陷的芯片附著區(qū)220(如圖3所示)用于附著至少一個(gè)轉(zhuǎn) 換器芯片212?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟。在步驟720，至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片212可附著到載體214陣列中的每個(gè)載體2145上，例如，使用粘合劑224。在一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器芯片212可附著到至少一個(gè)凹陷的芯片附 著區(qū)220，其中在轉(zhuǎn)換器芯片212的至少一個(gè)邊緣與凹陷的芯片附著區(qū)220的外周之間形成 凹槽222，如圖3所示?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí)行此步驟。在步驟730，在轉(zhuǎn)換器芯片212與載體214陣列的相應(yīng)載體214的一根或多根導(dǎo)電 引線(xiàn)216之間的互連218可使用線(xiàn)結(jié)合或倒裝芯片技術(shù)提供。在完成步驟730時(shí)，可產(chǎn)生包括多個(gè)完成的轉(zhuǎn)換器模塊104的陣列，該陣列中的每 個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊104包括附著到載體214上的轉(zhuǎn)換器芯片212和在轉(zhuǎn)換器芯片212與載體 214的導(dǎo)電引線(xiàn)216之間的一個(gè)或多個(gè)互連218。在步驟740，可從載體214陣列取出完成的轉(zhuǎn)換器模塊104?？捎勺詣?dòng)化過(guò)程來(lái)執(zhí) 行此步驟。在步驟750中，可將完成的轉(zhuǎn)換器模塊104附著到囊狀體102上，例如，經(jīng)由塑料 焊接、溶劑結(jié)合、或者使用粘合劑，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)過(guò)程。在步驟760，囊狀體102可被填充密封劑，(例如)由自動(dòng)過(guò)程通過(guò)電介質(zhì)硅酮灌 封提供，以保護(hù)轉(zhuǎn)換器芯片212和互連218與外部環(huán)境隔開(kāi)。在完成步驟760后，生產(chǎn)導(dǎo)管 端部裝置100。本書(shū)面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能 做出和使用本發(fā)明。本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想 到的其它實(shí)例。如果其它實(shí)例具有與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果 其它實(shí)例包括與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言并無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，其它實(shí)例預(yù)期在權(quán) 利要求書(shū)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)管端部裝置，包括 囊狀體；轉(zhuǎn)換器模塊，其附著到所述囊狀體上，所述轉(zhuǎn)換器模塊包括載體，所述載體包括凹陷的 芯片附著區(qū)，位于所述凹陷的芯片附著區(qū)的轉(zhuǎn)換器芯片，以及沉積到所述載體上的至少一 根導(dǎo)電引線(xiàn)，所述至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)與所述轉(zhuǎn)換器芯片互連；其中所述凹陷的芯片附著區(qū)的外周大于所述轉(zhuǎn)換器芯片的外周，在所述轉(zhuǎn)換器芯片的 至少一個(gè)邊緣與所述外周之間形成凹槽；以及，位于所述凹槽中的粘合劑，將所述轉(zhuǎn)換器芯片附著到所述凹陷的芯片附著區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管端部裝置，其中所述至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)經(jīng)由至少一根結(jié) 合線(xiàn)而與所述轉(zhuǎn)換器芯片電互連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管端部裝置，其中所述載體是使用模制互連裝置(MID)技 術(shù)制造。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管端部裝置，其中所述轉(zhuǎn)換器芯片包括傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管端部裝置，其中所述轉(zhuǎn)換器芯片包括促動(dòng)器。
6.一種用于制造導(dǎo)管端部裝置的方法，所述方法包括以下步驟生產(chǎn)載體的陣列，每個(gè)所述載體包括凹陷的芯片附著區(qū)和沉積到所述載體上的至少一 根導(dǎo)電引線(xiàn)；將多個(gè)囊狀體安裝到固定工具上；將所述載體的陣列插入所述多個(gè)囊狀體內(nèi)，所述多個(gè)囊狀體安裝到所述固定工具上； 將至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片附著到每個(gè)所述載體的所述凹陷的芯片附著區(qū)上；以及， 使所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片與每個(gè)所述載體的所述至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)互連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述將至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器芯片附著到每個(gè)所述載體 的所述凹陷的芯片附著區(qū)上的步驟包括以下步驟將所述轉(zhuǎn)換器芯片放置于所述載體的所述凹陷的芯片附著區(qū)中，在所述轉(zhuǎn)換器芯片的 至少一個(gè)邊緣與所述凹陷的芯片附著區(qū)的外周之間形成凹槽；以及， 提供位于所述凹槽中的粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)與所述轉(zhuǎn)換器芯片的互連 由至少一根結(jié)合線(xiàn)提供。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)與所述轉(zhuǎn)換器芯片的互連 由使用倒裝芯片技術(shù)提供。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述載體的陣列使用模制互連裝置(MID)技術(shù)來(lái) 生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了導(dǎo)管端部裝置(1000)和用于制造導(dǎo)管端部裝置(1000)的方法，該裝置包括附著到囊狀體(102)上的轉(zhuǎn)換器模塊(104)，其中轉(zhuǎn)換器模塊(104)包括載體(214)，載體(214)包括凹陷的芯片附著區(qū)(220)，位于凹陷的芯片附著區(qū)(220)中的轉(zhuǎn)換器芯片(212)，以及至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)(216)，至少一根導(dǎo)電引線(xiàn)(216)沉積到載體(214)上且與轉(zhuǎn)換器芯片(212)互連(218)。凹陷的芯片附著區(qū)(220)的外周大于轉(zhuǎn)換器芯片(212)的外周，在轉(zhuǎn)換器芯片(212)的至少一個(gè)邊緣與該外周之間形成凹槽(222)，粘合劑(224)位于凹槽(222)中以將轉(zhuǎn)換器芯片(212)附著到凹陷的芯片附著區(qū)(220)。制造導(dǎo)管端部裝置(1000)的方法涉及載體(214)陣列的使用。
文檔編號(hào)A61M25/00GK102046078SQ200980121192
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者B·J·奈曼, M·克利茨克, M·謝沃德, W·金 申請(qǐng)人:通用電氣公司