[发明专利]高引脚数植入物器件及其制造方法

说明书

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发明的权利声明

该发明是在国家科技基金会授予的EEC0310723的政府支持下完成的。该政府对本发明享有某些权利。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(IC)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IC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)。此外，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IC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(<1～2cm³)(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(IC)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。本发明提供了这些和其它需要。

发明概述

本发明提供衬底、方法和过程来组装IC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，本发明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。本发明提供了用于改善封装技术的方法。

因此，在一个实施方案中，本发明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；