封裝的電子器件的制作方法【專利說明】封裝的電子器件[0001]相關(guān)申請的交叉引用[0002]本申請要求于2013年1月15日遞交的美國申請第13/741，725號的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用將該申請全部并入?！?br>背景技術(shù)：
】[0003]除非本文另外指出，否則本部分中描述的材料并不是本申請中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且并不因為被包括在本部分中就被承認為是現(xiàn)有技術(shù)。[0004]電化學安培傳感器通過在傳感器的工作電極處測量通過分析物的電化學氧化或還原反應(yīng)生成的電流來測量分析物的濃度。還原反應(yīng)發(fā)生在電子被從電極轉(zhuǎn)移到分析物時，而氧化反應(yīng)發(fā)生在電子被從分析物轉(zhuǎn)移到電極時。電子轉(zhuǎn)移的方向取決于施加到工作電極的電勢。對電極和/或參比電極用于與工作電極完成電路并允許生成的電流流動。當工作電極被適當?shù)仄脮r，輸出電流可與反應(yīng)速率成比例，以提供工作電極周圍的分析物的濃度的度量。[0005]在一些示例中，一種試劑被定位在工作電極附近以選擇性地與期望的分析物反應(yīng)。例如，葡萄糖氧化酶可被固定在工作電極附近以與葡萄糖反應(yīng)并釋放過氧化氫，過氧化氫隨后被工作電極以電化學方式檢測到以指示葡萄糖的存在。其它酶和/或試劑可用于檢測其它分析物。【
發(fā)明內(nèi)容】[0006]本公開的一些實施例提供了一種可眼戴設(shè)備（eye-mountabledevice)，其包括透明聚合物材料、基板、天線和控制器。透明聚合物材料可具有凹表面和凸表面。凹表面可被配置為可移除地安裝在角膜表面上并且凸表面可被配置為在凹表面被如此安裝時與眼瞼運動相容?；蹇芍辽俨糠智度朐谕该骶酆衔锊牧现??；蹇砂娀瘜W傳感器，該電化學傳感器包括工作電極和參比電極?；暹€可包括被封裝在生物相容材料內(nèi)的電子器件模塊，使得滲透了透明聚合物材料的淚液被通過生物相容材料與電子器件模塊隔離。電子器件模塊可包括天線和控制器。控制器可電連接到電化學傳感器和天線?？刂破骺杀慌渲脼榭刂齐娀瘜W傳感器來獲得與可眼戴設(shè)備被暴露于的液體中的分析物的濃度有關(guān)的傳感器測量值，并且使用天線來指示該傳感器測量值。[0007]本公開的一些實施例提供了一種方法，包括在工作基板上形成犧牲層。該方法可包括在犧牲層上形成第一層生物相容材料。該方法可包括在第一層生物相容材料上提供電子器件模塊。該方法可包括形成第二層生物相容材料以覆蓋電子器件模塊。該方法可包括將第一層和第二層生物相容材料一起退火以形成封裝結(jié)構(gòu)。封裝結(jié)構(gòu)可包括被完全包封在生物相容材料內(nèi)的電子器件模塊。[0008]本公開的一些實施例提供了一種通過一過程制備的設(shè)備。該過程可包括在工作基板上形成犧牲層。該過程可包括在犧牲層上形成第一層生物相容材料。該過程可包括在第一層生物相容材料上提供電子器件模塊。該過程可包括形成第二層生物相容材料來覆蓋電子器件模塊。該過程可包括將第一層和第二層生物相容材料一起退火以形成封裝結(jié)構(gòu)。封裝結(jié)構(gòu)可包括被完全包封在生物相容材料內(nèi)的電子器件模塊。[0009]通過酌情參考附圖閱讀以下詳細描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚這些以及其它方面、優(yōu)點和替換方案?！靖綀D說明】[0010]圖1是包括與外部讀取器進行無線通信的可眼戴設(shè)備的示例系統(tǒng)的框圖。[0011]圖2A是示例可眼戴設(shè)備的底視圖。[0012]圖2B是圖2A中所示的示例可眼戴設(shè)備的側(cè)視圖。[0013]圖2C是圖2A和2B中所示的示例可眼戴設(shè)備在安裝到眼睛的角膜表面時的側(cè)截面圖。[0014]圖2D是被增強來示出當如圖2C中所示安裝示例可眼戴設(shè)備時圍繞該示例可眼戴設(shè)備的表面的淚膜層的側(cè)截面圖。[0015]圖3是用于以電化學方式測量淚膜分析物濃度的示例系統(tǒng)的功能框圖。[0016]圖4A是用于操作可眼戴設(shè)備中的安培傳感器以測量淚膜分析物濃度的示例過程的流程圖。[0017]圖4B是用于操作外部讀取器來詢問可眼戴設(shè)備中的安培傳感器以測量淚膜分析物濃度的示例過程的流程圖。[0018]圖5A-5H示出了制作其中封裝電子器件模塊的示例結(jié)構(gòu)的階段。[0019]圖6A是用于制作封裝結(jié)構(gòu)的示例過程的流程圖。[0020]圖6B是用于將封裝結(jié)構(gòu)包含到可眼戴設(shè)備中的示例過程的流程圖。[0021]圖7描繪了根據(jù)示例實施例配置的計算機可讀介質(zhì)?！揪唧w實施方式】[0022]在以下詳細描述中，參考形成描述的一部分的附圖。在附圖中，相似的符號通常標識相似的組件，除非上下文另有指示。詳細描述、圖和權(quán)利要求中描述的例示性實施例并不欲進行限定?？梢岳闷渌鼘嵤├⑶铱梢宰鞒銎渌淖?，而不脫離本文給出的主題的范圍。將容易理解，本文概括描述并且在圖中圖示的本公開的各方面可按許多種不同的配置來布置、替換、組合、分離和設(shè)計，所有這些在本文中都明確地設(shè)想到了。[0023]I.概述[0024]眼科感測平臺或可植入感測平臺可包括傳感器、控制電子器件和天線，它們?nèi)嘉挥谇度朐诰酆衔锊牧现械幕迳?。聚合物材料可被包含在眼科設(shè)備中，例如可眼戴設(shè)備或可植入醫(yī)療設(shè)備?？刂齐娮悠骷刹僮鱾鞲衅饕詧?zhí)行讀數(shù)并且可操作天線以將讀數(shù)從傳感器經(jīng)由天線無線地傳達到外部讀取器。[0025]在一些示例中，聚合物材料可以是圓形鏡片的形式，該圓形鏡片具有被配置為安裝到眼睛的角膜表面的凹曲率?；蹇杀磺度朐诰酆衔锊牧系闹芙绺浇员苊馀c在更靠近角膜的中央?yún)^(qū)域處接收的入射光發(fā)生干擾。傳感器可被布置在基板上面向內(nèi)、朝著角膜表面，以生成來自角膜的表面附近和/或來自介于接觸鏡片與角膜表面之間的淚液的臨床上相關(guān)的讀數(shù)。在一些示例中，傳感器被完全嵌入在接觸鏡片材料內(nèi)。例如，包括工作電極和參比電極的電化學傳感器可被嵌入在鏡片材料中并且被定位成使得傳感器電極與被配置為安裝到角膜的聚合物表面相距小于10微米。傳感器可生成指示通過鏡片材料擴散到傳感器電極的分析物的濃度的輸出信號。[0026]眼科感測平臺可經(jīng)由在該感測平臺處采集的輻射能量來供電。電力可由感測平臺上包括的光供能光伏電池來提供。額外地或替換地，電力可由從天線采集的射頻能量來提供。整流器和/或穩(wěn)壓器可與控制電子器件相結(jié)合來生成穩(wěn)定的DC電壓以從采集的能量對感測平臺供電。天線可被布置為具有連接到控制電子器件的引線的導電材料的環(huán)。在一些實施例中，這種環(huán)狀天線也可通過修改環(huán)狀天線的阻抗以修改來自天線的反向散射輻射來將傳感器讀數(shù)無線地傳達到外部讀取器。[0027]淚液包含可用于診斷健康狀態(tài)的多種無機電解質(zhì)（例如，Ca2+、Mg2+、Cl)、有機成分(例如，葡萄糖、乳酸鹽、蛋白質(zhì)、脂類等），等等。被配置為測量這些分析物中的一種或多種的眼科感測平臺從而可提供可在診斷和/或監(jiān)視健康狀態(tài)時有用的一種方便的非侵入性平臺。例如，眼科感測平臺可被配置為感測葡萄糖并且可被糖尿病患者個人用來測量/監(jiān)視其葡萄糖水平。[0028]在本公開的一些實施例中，電子器件模塊被生物相容材料完全封裝。封裝的電子器件模塊隨后可用在涉及與生物體液接觸的應(yīng)用中，而不會引起宿主反應(yīng)。本文也公開了用于產(chǎn)生這種封裝的電子器件模塊的示例技術(shù)?？赏ㄟ^構(gòu)建多層結(jié)構(gòu)來封裝電子器件模塊，其中外層由生物相容材料形成，并且內(nèi)層包括該電子器件模塊。一旦組裝了多層結(jié)構(gòu)，生物相容材料的各個外層就可被一起退火以密封電子器件模塊周圍的邊緣。在一些不例中，多層結(jié)構(gòu)可被組裝在工作基板上，例如硅片或者適合于用作微細加工基板的另外的基本上平坦的表面。為了防止退火過程期間工作基板與生物相容材料之間的粘著，一犧牲層可被插入在工作基板與生物相容材料之間。犧牲層隨后可被沖洗掉、溶解或者以其它方式去除以將多層結(jié)構(gòu)從工作基板釋放。[0029]描述了用于制作這種生物相容的封裝電子器件模塊的示例過程。通過蒸發(fā)或另外的微細加工技術(shù)來形成第一層生物相容材料。然后在第一層生物相容材料上提供電子器件模塊。然后在電子器件模塊所跨越的整個區(qū)域上形成第二層生物相容材料。在淀積第二層之后，電子器件模塊位于第一層和第二層生物相容材料之間。例如，電子器件模塊的頂部和底部可分別被第一層和第二層生物相容材料所覆蓋。第一層和第二層生物相容材料被淀積為跨越比電子器件模塊更大的覆蓋區(qū)域以使得第二層生物相容材料直接淀積在第一層生物相容材料上的區(qū)域圍繞電子器件模塊的側(cè)邊緣。[0030]通過將整個多層結(jié)構(gòu)放置在被加熱到足以使生物相容材料退火的溫度的爐子(oven)中來將第一層和第二層一起退火。在退火之后，兩層生物相容材料直接接觸彼此的區(qū)域一一包括電子器件模塊的側(cè)邊緣一一被退火結(jié)合（bond)密封在一起。電子組件從而被生物相容材料完全封裝。在生物相容材料是派瑞林C型（例如，聚對二氯甲苯）的示例中，退火溫度可以是150到200攝氏度之間的溫度。[0031]在一些示例中，在諸如硅片之類的平坦工作基板上形成分層結(jié)構(gòu)，并且在分層結(jié)構(gòu)在工作基板上的同時執(zhí)行退火過程。此外，在淀積第一層生物相容材料之前可在工作基板上涂覆犧牲層。犧牲層將生物相容材料與工作基板分離，從而防止退火過程期間生物相容材料粘著到工作基板。犧牲層可以是諸如硅烷、肥皂（soap)等等之類的光阻材料(photoresist)和/或非粘涂層。在退火過程之后，可通過利用適當?shù)娜芤簺_洗來溶解犧牲層，從而將生物相容封裝電子器件從工作基板釋放。沖洗溶液可包括丙酮、異丙醇和/或水。一般地，選擇沖洗溶液以在不影響生物相容材料的情況下溶解犧牲層。[0032]在一些示例中，分層結(jié)構(gòu)是在未涂覆有犧牲層的工作基板上形成的。例如，第一層生物相容材料可被直接施加在工作基板，例如清潔的硅片上。隨后可在第一層生物相容材料上提供要封裝的電子器件并且可在電子器件上形成第二層生物相容材料。在退火之后，可將生物相容封裝電子器件從工作基板剝離。在一些示例中，生物相容材料可在工作基板周圍形成保形涂層，例如在生物相容材料層通過蒸發(fā)過程形成的情況下?？稍谏锵嗳莶牧系木砝@在工作基板周圍的部分被修剪掉（例如，通過蝕刻退火的生物相容材料層以產(chǎn)生具有期望形狀的封裝電子器件結(jié)構(gòu)）之后將生物相容封裝電子器件從工作基板剝離。[0033]在一些示例中，分層結(jié)構(gòu)可在退火之后被形成為期望的形狀。例如，在分層結(jié)構(gòu)被形成在工作基板上的情況下，氧等離子體可用于在將封裝電子器件模塊從工作基板沖洗掉之前蝕刻分層結(jié)構(gòu)。例如，可以蝕刻分層結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生被配置為嵌入在由適當?shù)木酆衔锊牧蠘?gòu)成的可眼戴設(shè)備的周界周圍的環(huán)形結(jié)構(gòu)。[0034]電子器件模塊可包括用于從入射的輻射采集能量的電力采集系統(tǒng)（例如，用于從入射的射頻輻射以感應(yīng)方式采集能量的射頻天線和/或用于從入射的可見光、紅外光和/或紫外光采集能量的光伏電池）。從而可以以無線方式對封裝電子器件模塊供電。[0035]在一個示例應(yīng)用中，封裝生物交互電子器件模塊被嵌入在可眼戴設(shè)備中?？裳鄞髟O(shè)備被配置為安置在眼睛的角膜表面上。可眼戴設(shè)備可由聚合物材料形成，例如與用于眼科接觸鏡片的那種類似的水凝膠材料?？砂ㄔ诳裳鄞髟O(shè)備中的生物交互電子器件的一些示例包括用于監(jiān)視淚膜分析物濃度的生物傳感器和/或用于向佩戴者提供視覺提示的近眼顯示器。從而，生物交互電子器件可從佩戴者接收信息（例如，捕捉分析物濃度信息的生物傳感器）和/或向佩戴者傳輸信息（例如，向佩戴者傳達信息的近眼顯示器）。生物交互電子器件可由采集的能量供電并且可不包括大量的自帶電力供應(yīng)源和/或電力存儲裝置。例如，可經(jīng)由被配置為從入射射頻輻射以感應(yīng)方式采集能量的集成天線和/或經(jīng)由被配置為從入射光采集能量的光伏電池來對生物交互電子器件供電。生物交互電子器件模塊由被一起退火以密封各個重疊邊緣的兩層生物相容材料封裝（密封）在生物相容材料內(nèi)。生物相容材料可被成形為位于可眼戴設(shè)備的周界周圍的平坦環(huán)（flattenedring)以避免在可眼戴設(shè)備被安裝在角膜表面上時與去到眼睛的中央部分附近的光接收瞳孔的光透射發(fā)生干擾。[0036]從而，生物交互電子器件模塊可以是具有全都封裝在生物相容基板內(nèi)的傳感器、控制電子器件和天線的感測平臺。在操作中，控制電子器件操作傳感器以執(zhí)行讀數(shù)并且操作天線以將讀數(shù)從傳感器經(jīng)由天線無線地傳達到外部讀取器。在傳感器是電化學傳感器的示例中，控制電子器件可被配置為向傳感器電極施加足以生成安培電流的操作電壓，測量安培電流，并且使用天線來將測量到的安培電流傳達給外部讀取器。[0037]II.示例眼科電子器件平臺[0038]圖1是包括與外部讀取器180進行無線通信的可眼戴設(shè)備110的系統(tǒng)100的框圖?？裳鄞髟O(shè)備110的暴露區(qū)域由被形成為接觸式安裝到眼睛的角膜表面的聚合物材料120構(gòu)成?；?30被嵌入在聚合物材料120中以為電力供應(yīng)源140、控制器150、生物交互電子器件160和通信天線170提供安裝表面。生物交互電子器件160由控制器150操作。電力供應(yīng)源140向控制器150和/或生物交互電子器件160供應(yīng)操作電壓。天線170被控制器150操作來向和/當前第1頁1 2 3 4 5 6