Многослойные интегрированные многокомпонентные устройства с подачей питания - RU2624606C2

Чертежи

Показать все 13 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к многослойным интегрированным многокомпонентным устройствам с подачей питания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, традиционно представляет собой биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или терапевтическими свойствами. Например, использование контактной линзы может преследовать одну или более из следующих целей: коррекция зрения, косметическое улучшение и терапевтические эффекты. Каждая из функций обусловлена определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы с учетом светопреломляющего свойства позволяет осуществлять функцию коррекции зрения. Введение в линзу пигмента позволяет обеспечить косметическое улучшение. Введение в линзу активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях. Таких физических характеристик можно добиться без переведения линзы в состояние с энергообеспечением. Пробка для слезной точки традиционно является пассивным устройством.

В последнее время высказываются предположения о возможности внедрения в контактную линзу активных компонентов. Некоторые компоненты могут включать в себя полупроводниковые устройства. В некоторых примерах представлено внедрение полупроводниковых устройств в контактные линзы, помещенные на глаза животного. Также описана возможность подачи энергообеспечения на активные компоненты и активации множеством способов в пределах структуры самой линзы. Топология и размер пространства, определенного структурой линзы, создает инновационную и сложную среду для определения различных функций. По существу такие описания включали в себя отдельные устройства. Однако характеристики размера и мощности доступных отдельных устройств не обязательно подходят для включения их в устройство для использования на человеческом глазе. Технологические варианты осуществления, решающие такую офтальмологическую задачу, требуют разработки решений, не только учитывающих офтальмологические требования, но и охватывающих инновационные варианты осуществления более общего технологического пространства электрических устройств с электропитанием.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, в настоящем изобретении представлено многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания, содержащее: по меньшей мере первый из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрически активные устройства, содержащие один или более компонентов, второй из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрически активные устройства, содержащие один или более компонентов, и по меньшей мере третий из наложенных друг на друга слоев, содержащий одно или более устройств подачи питания. По меньшей мере первое электрическое соединение позволяет току протекать между по меньшей мере одним из одного или более компонентов в указанных первом и втором из наложенных друг на друга слоев и по меньшей мере одним компонентом в указанном третьем из наложенных друг на друга слоев. Тип технологии первого из наложенных друг на друга слоев отличается от типа технологии второго из наложенных друг на друга слоев.

Тип технологии первого из наложенных друг на друга слоев может быть получен из технологического процесса, отличного от процесса, по которому получен второй из наложенных друг на друга слоев.

Тип технологии первого из наложенных друг на друга слоев может содержать одну технологию, выбранную из КМОП, БиКМОП, биполярной, МЭМС и технологии запоминающих устройств, а тип технологии второго из наложенных друг на друга слоев может содержать другую технологию, выбранную из КМОП, БиКМОП, биполярной, МЭМС и технологии запоминающих устройств.

Тип технологии первого из наложенных друг на друга слоев может быть получен из КМОП-технологического процесса, а тип технологии второго из наложенных друг на друга слоев может быть получен из БиКМОП-технологического процесса.

Типы технологии первого и второго из наложенных друг на друга слоев могут быть основаны на разных семействах в пределах определения требований технологии.

Первый из наложенных друг на друга слоев может быть образован в технологическом процессе КМОП 0,5 микрон, а второй из наложенных друг на друга слоев может быть образован в технологическом процессе КМОП 20 нанометров.

Подложка, применяемая для образования первого из наложенных друг на друга слоев, может отличаться от подложки, применяемой для образования второго из наложенных друг на друга слоев.

Первый из наложенных друг на друга слоев может быть образован на кремниевой подложке, а второй из наложенных друг на друга слоев может быть образован на одной из подложек типа кремний-на-изоляторе, подложке из некремниевого полупроводника или органической подложке для электронного устройства.

Устройства подачи питания могут содержать элемент тонкопленочной аккумуляторной батареи с твердым электролитом, элемент щелочной аккумуляторной батареи, элемент аккумуляторной батареи, образованной на основе проволоки, по меньшей мере устройство хранения энергии химического типа и/или по меньшей мере устройство хранения энергии емкостного типа.

Пространственные ограничения первого слоя могут быть приблизительно прямолинейными.

Пространственные ограничения первого слоя могут содержать области, которые являются приблизительно криволинейными.

Пространственные ограничения первого слоя могут содержать области, которые являются сегментами многоугольника.

Первый из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрически активные устройства, может содержать один из наложенных друг на друга слоев.

Третий из наложенных друг на друга слоев, содержащий многокомпонентные устройства с подачей питания, может содержать один из наложенных друг на друга слоев.

Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания может содержать:

по меньшей мере первый из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрически активные устройства, по меньшей мере второй из наложенных друг на друга слоев, содержащий устройства подачи питания, и по меньшей мере третий из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрические дорожки;

причем по меньшей мере первое электрическое соединение позволяет току протекать от компонента в указанном первом из наложенных друг на друга слоев к компоненту в указанном втором из наложенных друг на друга слоев; и

причем по меньшей мере часть первого из наложенных друг на друга слоев накладывается в положении либо над, либо под вторым из наложенных друг на друга слоев.

По меньшей мере первое электрическое соединение позволяет току протекать от компонента в указанном первом из наложенных друг на друга слоев через электрическую дорожку в третьем из наложенных друг на друга слоев и во втором из наложенных друг на друга слоев.

Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания может содержать:

по меньшей мере первый из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрически активные устройства, по меньшей мере второй из наложенных друг на друга слоев, содержащий электрически активные устройства, и по меньшей мере первый компонент подачи питания, контактирующий с первым из наложенных друг на друга слоев;

причем по меньшей мере первое электрическое соединение позволяет току протекать от компонента в указанном первом из наложенных друг на друга слоев к компоненту в указанном втором из наложенных друг на друга слоев, и причем по меньшей мере часть первого из наложенных друг на друга слоев накладывается в положении либо над, либо под вторым из наложенных друг на друга слоев; и

причем первый компонент с подачей питания приклеен к первому из наложенных друг на друга слоев в по меньшей мере первом местоположении.

Наложенные друг на друга слои могут включать в себя один или более слоев, которые могут включать в себя источник энергии для по меньшей мере одного компонента, включенного в наложенные друг на друга слои. Может быть представлена вставка с возможностью энергообеспечения и вставки в офтальмологическое устройство. Вставка может быть образована множеством слоев, каждый из которых может иметь уникальные функции, или альтернативно смешанные функции, но во множестве слоев. Среди слоев могут быть слои, предназначенные для подачи питания на изделие или активации изделия, или для управления функциональными компонентами в пределах корпуса линзы. Кроме того, представлены способы и устройство формирования офтальмологической линзы со вставками из наложенных друг на друга функционализированных слоев.

Вставка может содержать слой в состоянии с энергообеспечением, который может подавать энергию на компонент, способный потреблять ток. Компоненты могут включать в себя, например, одно или более из: элемента линзы с изменяемыми оптическими свойствами и полупроводникового устройства, которое либо может быть расположено во вставке из наложенных друг на друга слоев, либо может быть связано с ним иным образом.

Может быть представлена литая силикон-гидрогелевая контактная линза с жесткой или формуемой вставкой из наложенных друг на друга функционализированных слоев, содержащихся в пределах офтальмологической линзы биосовместимым образом, причем по меньшей мере одна из функционализированных линз включает в себя источник энергии.

Представлено описание технологической системы для устройств, образованных из множества наложенных друг на друга слоев с подачей питания. Описание относится к офтальмологической линзе с частью наложенных друг на друга функционализированных слоев, устройству для формирования офтальмологической линзы с частью наложенных друг на друга функционализированных слоев и способам такого формирования. Вставка может быть образована из множества слоев различными способами, как описано в настоящем документе, и вставка может быть расположена в непосредственной близости к одной или обеим из первой части формы для литья и второй части формы для литья. Между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья можно разместить реакционную смесь мономера. Первая часть формы для литья может быть расположена в непосредственной близости ко второй части формы для литья, тем самым формируя полость для линзы, причем в полости для линзы находится вставка подложки с энергообеспечением и по меньшей мере часть реакционной смеси мономера. Реакционную смесь мономера облучают актиничным излучением с образованием офтальмологической линзы. Линзы могут быть сформированы путем управления потоком актиничного излучения, которым воздействуют на реакционную смесь мономера.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлено устройство узла формы для литья.

На фиг. 2 представлен пример форм-фактора для вставки, которая может быть расположена внутри офтальмологической линзы.

На фиг. 3 представлено трехмерное представление вставки, образованной наложенными друг на друга функциональными слоями, которая встроена в часть формы для литья офтальмологической линзы.

На фиг. 4 представлен вид в сечении части формы для литья офтальмологической линзы со вставкой.

На фиг. 5 продемонстрирована вставка, содержащая множество наложенных друг на друга функциональных слоев на поддерживающей и центрирующей структуре.

На фиг. 6 представлены разные формы компонентов, применяемых для образования слоев во вставке с наложенными друг на друга функциональными слоями.

На фиг. 7 представлена блок-схема слоя с источником энергии.

На фиг. 8 представлен форм-фактор источника энергии на основе проволоки.

На фиг. 9 представлена форма примера источника энергии на основе проволоки относительно примера компонента офтальмологической линзы.

На фиг. 10 представлена схема в сечении радиальных пленочных слоев примера источника энергии на основе проволоки.

На фиг. 11 представлен пример многослойного интегрированного многокомпонентного устройства с компонентами по множеству технологий и источниками подачи питания.

На фиг. 12 представлено дополнительное многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания.

На фиг. 13 представлено дополнительное многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания, в котором снаружи стека компонентов интегрированы дополнительные компоненты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство-вставку подложки можно сформировать путем наложения друг на друга множества функционализированных слоев. Описание дополнительно относится к способам и устройству для изготовления офтальмологической линзы с такой подложкой из наложенных друг на друга функционализированных слоев в качестве вставки в сформированной линзе. Кроме того, может быть представлена офтальмологическая линза со вставкой подложки из наложенных друг на друга функционализированных слоев, встроенной в офтальмологическую линзу.

В следующих разделах будут представлены подробные описания одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления. Предполагается, что специалисту в данной области будут очевидны возможности создания вариаций, модификаций и изменений. Следовательно, предполагается, что указанные примеры осуществления не ограничивают объем настоящего изобретения.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В данном описании и формуле настоящего изобретения используются различные термины, для которых приняты следующие определения.

С энергообеспечением - при применении в настоящем документе относится к состоянию способности подавать электрический ток или хранить внутри электрическую энергию.

Энергия - при применении в настоящем документе относится к способности физической системы совершать работу и может относиться к указанной способности выполнять электрические действия при совершении работы.

Источник энергии - при применении в настоящем документе относится к устройству или слою, способному подавать энергию или переводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.

Устройство сбора энергии - при использовании в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.

Функционализированный - при применении в настоящем документе относится к получению слоя или устройства, способного выполнять функцию, включая, например, подачу питания, активацию или управление.

Линза - относится к любому офтальмологическому устройству, находящемуся внутри глаза или на нем. Данные устройства можно использовать для оптической коррекции или применять в качестве косметического средства. Например, термин может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используют для коррекции или модификации зрения, либо для косметического улучшения физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. Линзы могут включать в себя мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые, без ограничений, включают в себя силикон-гидрогели и фторгидрогели.

Линзообразующая смесь или реакционная смесь (реакционная смесь мономера (РСМ)) - при использовании в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Линзообразующие смеси могут включать в себя одну или более добавок, таких как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут требоваться в составе офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.

Линзообразующая поверхность - относится к поверхности, которую используют для литья линзы. Любая такая поверхность 103-104 может представлять собой поверхность оптической чистоты и качества, что указывает на то, что она является достаточно гладкой и образована таким образом, что поверхность линзы, образованная при полимеризации линзообразующего материала в контакте с поверхностью формы для литья, характеризуется оптически приемлемым качеством. Линзообразующая поверхность 103-104 дополнительно может иметь геометрию, необходимую для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, без ограничений, сферическую, асферическую и цилиндрическую оптическую силу, коррекцию абберации волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т. п., а также любые их комбинации.

Литий-ионный элемент - относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате перемещения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, как правило, называемый аккумуляторной батареей, в своей типичной форме может быть возвращен в состояние с более высоким зарядом или перезаряжен.

Вставка подложки - при использовании в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, способную поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. Вставка подложки также может поддерживать один или более компонентов.

Форма для литья - относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья - переднюю криволинейную часть формы для литья и заднюю криволинейную часть формы для литья.

Оптическая зона - при использовании в настоящем документе обозначает область офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Мощность - при использовании в настоящем документе обозначает выполненную работу или переданную энергию за единицу времени.

Перезаряжаемый или перезапитываемый - при применении в настоящем документе относится к способности возвращаться в состояние с большей способностью совершать работу и может относиться к способности возвращаться в состояние с возможностью обеспечивать поток электрического тока с определенной скоростью в течение определенных восстановленных периодов времени.

Повторно подключить к источнику энергии или перезарядить - возвращать в состояние совершения работы с более высокой мощностью. Данные термины могут относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного периода времени.

Высвобожденный из формы для литья - обозначает, что линза либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо прикреплена к ней таким образом, что ее можно удалить легким встряхиванием или сдвинуть тампоном.

Наложенные друг на друга - при применении в настоящем документе означает размещение по меньшей мере двух слоев компонента в непосредственной близости друг к другу так, чтобы по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактировала с первой поверхностью второго слоя. Между двумя слоями может находиться пленка, обеспечивающая адгезию или другие функции, так что слои контактируют друг с другом через указанную пленку.

«Многослойные интегрированные многокомпонентные устройства» - при применении в настоящем документе термин иногда называют термином «SIC-устройства». Он относится к результату применения технологий упаковки, позволяющих собирать тонкие слои подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные устройства путем наложения по меньшей мере части каждого слоя друг на друга. Слои могут содержать многокомпонентные устройства различных типов, материалов, форм и размеров. Более того, слои можно получить с помощью различных технологий производства устройств для получения различных необходимых форм.

Описание

Линза с энергообеспечением 100 со встроенной вставкой подложки 111 может включать в себя источник энергии 109, такой как электрохимический элемент или аккумуляторная батарея в качестве средства хранения энергии и необязательно герметизации и изоляции материалов, содержащих источник энергии, от среды, в которую помещена офтальмологическая линза.

Вставка подложки также может включать в себя набор схем, компонентов и источников энергии 109. Во вставке подложки вокруг периферии оптической зоны, через которую смотрит пользователь линзы, может быть размещен набор схем, компонентов и источников энергии 109. Альтернативно вставка может включать в себя набор схем, компонентов и источников энергии 109, которые достаточно малы и не препятствуют нормальному зрению пользователя контактной линзы и, следовательно, их можно разместить во вставке подложки внутри или за пределами оптической зоны.

В целом вставка подложки 111 может быть встроена в офтальмологическую линзу посредством элемента автоматизации, который размещает источник энергии в необходимом месте относительно части формы для литья, используемой для отливки линзы.

Формы для литья

На фиг. 1 представлена схема примера формы для литья 100 офтальмологической линзы со вставкой подложки 111. При применении в настоящем документе термин «форма для литья» включает в себя форму 100, имеющую полость 105, в которую можно поместить линзообразующую смесь 110, так чтобы после реакции или полимеризации линзообразующей смеси получить офтальмологическую линзу желаемой формы. Формы для литья и узлы форм для литья 100 состоят из более чем одной «части формы для литья» 101-102. Части формы для литья 101-102 можно сближать друг с другом таким образом, что между частями формы для литья 101-102 образуется полость 105, в которой можно сформировать линзу. Данная комбинация частей формы для литья 101-102 предпочтительно является временной. После формирования линзы части формы для литья 101-102 можно снова разъединить для извлечения линзы.

По меньшей мере одна часть поверхности 103-104 по меньшей мере одной из частей формы для литья 101-102 находится в контакте с линзообразующей смесью, так что при протекании химической реакции или при полимеризации линзообразующей смеси 110 данная поверхность 103-104 обеспечивает необходимый контур и форму части линзы, с которой она контактирует. Это также справедливо для по меньшей мере еще одной части формы для литья 101-102.

Таким образом, например, узел формы для литья 100 может быть образован из двух частей 101-102: вогнутой части (передней части) 102 и выпуклой части (задней части) 101, между которыми образована полость. Часть вогнутой поверхности 104, находящаяся в контакте с линзообразующей смесью, имеет кривизну, совпадающую с кривизной передней поверхности офтальмологической линзы, формируемой в узле для литья 100, и достаточно гладкую поверхность и такое исполнение, что поверхность офтальмологической линзы, образованная при полимеризации линзообразующей смеси, которая контактирует с вогнутой поверхностью 104, будет оптически приемлемого качества.

Передняя часть формы для литья 102 может также иметь кольцеобразный фланец, выполненный заодно с окружающим его краем окружности 108, и отходит от него в плоскости, перпендикулярной оси и проходящей от фланца (не показан).

Поверхность для формирования линзы может включать в себя поверхность 103-104 с поверхностным покрытием оптического качества, что указывает на то, что она является достаточно гладкой и образована таким образом, что поверхность линзы, образованная при полимеризации линзообразующего материала в контакте с поверхностью формы для литья, характеризуется оптически приемлемым качеством. Линзообразующая поверхность 103-104 дополнительно может иметь геометрию, необходимую для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, без ограничений, сферическую, асферическую и цилиндрическую оптическую силу, коррекцию абберации волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т. п., а также любые их комбинации.

Элементом 111 представлена вставка подложки, на которой может быть размещен источник энергии 109. Вставка подложки 111 может представлять собой любой материал, на котором можно разместить источник энергии 109, и может также включать в себя соединения схемы, компоненты и другие аспекты, которые можно использовать для применения источника энергии. Вставка подложки 111 может представлять собой прозрачный слой материала, который может быть встроен в линзу при ее формировании. Прозрачный слой может включать в себя, например, описанный ниже пигмент, мономер или другой биосовместимый материал. Вставка может включать в себя среду, содержащую вставку, которая может быть либо жесткой, либо формуемой. Жесткая вставка может включать в себя оптическую зону, обеспечивающую определенное оптическое свойство (например, такое как свойства, используемые для коррекции зрения) и часть неоптической зоны. Источник энергии может быть размещен в одной или обеих из оптической зоны и неоптической зоны вставки. Вставка может включать в себя кольцеобразную вставку, либо жесткую, либо формуемую, либо имеющую некоторую форму, окружающую оптическую зону, через которую смотрит пользователь.

Источник энергии 109 можно разместить на вставке подложки 111 до размещения вставки подложки 111 в части формы для литья, применяемой для формирования линзы. Вставка подложки 111 также может включать в себя один или более компонентов, которые будут получать электрический заряд от источника энергии 109.

Линза со вставкой подложки 111 может включать в себя конфигурацию с жестким центром и мягким краем, в которой центральный жесткий оптический элемент находится в непосредственном контакте с атмосферой и поверхностью роговой оболочки на соответствующей передней и задней поверхностях, причем мягкий край материала линзы (как правило, гидрогелевый материал) прикреплен к периферической зоне жесткого оптического элемента, а жесткий оптический элемент также выступает в качестве вставки подложки, обеспечивающей энергию и возможность функционирования для полученной офтальмологической линзы.

Вставка подложки 111 может представлять собой жесткую вставку для линзы, полностью герметизированную внутри гидрогелевой матрицы. Вставка подложки 111, представляющая собой жесткую вставку для линзы, может быть изготовлена, например, с применением технологии микролитья под давлением. Вставка может включать в себя, например, сополимерную смолу поли(4-метилпент-1-ена) диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 0,5 мм. Вставка может иметь диаметр приблизительно 8,9 мм, радиус передней поверхности приблизительно 7,9 мм, радиус задней поверхности приблизительно 7,8 мм, а также толщину центра приблизительно 0,100 мм и профиль края приблизительно 0,050 радиуса. Один пример машины для микролитья может включать в себя пятитонную систему Microsystem 50, предлагаемую компанией Battenfield Inc.

Вставка подложки может быть размещена в части формы для литья 101-102, используемой для формирования офтальмологической линзы.

Материал частей формы для литья 101-102 может включать в себя, например, полиолефин или один или более из: полипропилена, полистирола, полиэтилена, поли(метилметакрилата) и модифицированного полиолефина. Другие формы для литья могут включать в себя керамический или металлический материал.

Предпочтительный алициклический сополимер содержит два разных алициклических полимера и поставляется компанией Zeon Chemicals L.P. под торговой маркой ZEONOR. Доступно нескольких различных сортов ZEONOR. Различные сорта могут иметь температуры стеклования в диапазоне от 105°C до 160°C. Наиболее предпочтительным материалом является ZEONOR 1060R.

Другие материалы формы для литья, которые можно использовать в комбинации с одной или более добавками с образованием формы для литья офтальмологической линзы, включают в себя, например, полипропиленовые смолы Циглера-Натта (иногда называемые znPP). Пример полипропиленовой смолы Циглера-Натта выпускается под названием PP 9544 MED. PP 9544 MED представляет собой очищенный статистический сополимер для чистого формования в соответствии с требованиями пункта (c) 3.2 раздела 21 Свода федеральных законов Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными препаратами (FDA) США, поставляемый компанией Exxonmobil Chemical Company. PP 9544 MED представляет собой статистический сополимер (znPP) с этиленовой группой (далее называемый 9544 MED). Другие примеры полипропиленовых смол Циглера-Натта включают в себя: Atofina Polypropylene 3761 и Atofina Polypropylene 3620WZ.

Формы для литья могут дополнительно содержать полимеры, такие как полипропилен, полиэтилен, полистирол, поли(метилметакрилат), модифицированный полиолефин, содержащий алициклический фрагмент в основной цепи, и циклический полиолефин. Смесь можно использовать на любой или обеих из половин формы для литья, причем предпочтительно данная смесь используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.

В некоторых способах изготовления форм для литья 100 используется литье под давлением в соответствии с известными методиками. Однако формы для литья можно изготовить и другими методиками, включая, например, токарную обработку, алмазную обточку или лазерную резку.

Функционализированные многослойные вставки

На фиг. 2 представлен пример конфигурации вставки подложки 111, которая была образована как функционализированная многослойная вставка. Описание включает в себя способы подготовки и формирования вставки подложки, которую можно использовать для формирования офтальмологических линз. Для четкости описания, но без ограничения объема заявленного изобретения, представлен и описан пример вставки подложки 210 в форме полного кольца с оптической областью линзы 211. Специалистам в данной области может быть очевидно, что описанный в данной спецификации уровень техники, обладающий признаками изобретения, имеет сферу применения, аналогичную различным описанным формам, которые были в общем описаны для вставок подложек разных типов.

На фиг. 3 представлено трехмерное представление полностью сформированной офтальмологической линзы с применением вставки подложки из наложенных друг на друга слоев применимого в элементе 210 типа, который продемонстрирован как элемент 300. На фигуре показан частичный вид в разрезе офтальмологической линзы, позволяющий понять представление различных слоев внутри устройства. Элементом 320 показан материал корпуса в сечении герметизирующих слоев вставки подложки. Данный элемент полностью окружает периферическую зону офтальмологической линзы. Специалистам в данной области может быть понятно, что фактическая вставка может иметь форму полного кольца или другие формы, которые могут соответствовать размеру типичной офтальмологической линзы.

Элементами 330, 331 и 332 представлены три из множества слоев, которые могут быть найдены во вставке подложки, образованной наложенными друг на друга функциональными слоями. Один слой может включать в себя один или более из: активных и пассивных компонентов и частей со структурными, электрическими или физическими свойствами, предназначенными для конкретной цели.

Слой 330 может включать в себя источник с подачей питания, такой как, например, один или более из: батареи, конденсатора и приемника внутри слоя 330. Элемент 331 в качестве неограничивающего примера может содержать микросхемы в слое, которые обнаруживают возбуждающие сигналы для офтальмологической линзы. Может быть включен слой регулирования питания 332, способный получать питание от внешних источников, заряжать слой батареи 330 и контролировать применение питания из слоя батареи 330, когда линза отсутствует в зоне зарядки. При контролировании питания также может происходить управление сигналами, поступающими на иллюстративную активную линзу, показанную как элемент 310 в центральном кольцевом вырезе вставки подложки.

Линза с энергообеспечением со встроенной вставкой подложки может включать в себя источник энергии, такой как электрохимический элемент или аккумуляторная батарея в качестве средства хранения энергии и необязательно герметизации и изоляции, материалов, содержащих источник энергии, от среды, в которую помещена офтальмологическая линза.

Вставка подложки также может включать в себя набор схем, компонентов и источников энергии. Во вставке подложки вокруг периферии оптической зоны, через которую смотрит пользователь линзы, может быть размещен набор схем, компонентов и источников энергии. Альтернативно вставка может включать в себя набор схем, компонентов и источников энергии, которые достаточно малы и не препятствуют нормальному зрению пользователя контактной линзы и, следовательно, их можно разместить во вставке подложки внутри или за пределами оптической зоны.

В целом вставка подложки 111 может быть встроена в офтальмологическую линзу посредством элемента автоматизации, который размещает источник энергии в необходимом месте относительно части формы для литья, используемой для отливки линзы.

На фиг. 4 представлен увеличенный вид многослойной функциональной вставки 400, показанной в сечении. Внутри корпуса офтальмологической линзы 410 встроена функционализированная многослойная вставка 420, которая может окружать активный компонент линзы 450 и соединяться с ним. Специалистам в данной области может быть понятно, что в данном примере показана лишь одна из множества встроенных функций, которая может быть размещена внутри офтальмологической линзы.

Внутри многослойной части вставки показано множество слоев. Слои могут содержать множество слоев на основе полупроводников. Например, элемент 440 (нижний слой) может представлять собой утонченный кремниевый слой, на котором были определены схемы для разных функций. Среди множества наложенных друг на друга слоев может быть другой утонченный кремниевый слой, представленный как элемент 441. В качестве неограничивающего примера такой слой может иметь функцию подачи питания на устройство. Данные кремниевые слои могут быть электрически изолированы друг от друга с помощью промежуточного слоя изолятора, показанного как элемент 450. Части поверхностных слоев, представленных как элементы 440, 450 и 441, перекрывающиеся друг с другом, могут быть приклеены друг к другу с применением тонкой пленки адгезива. Специалистам в данной области будет очевидно, что множество адгезивов, таких как, например, эпоксидная смола, могут иметь желаемые характеристики для приклеивания и пассивирования тонких кремниевых слоев к изолятору.

Множество наложенных друг на друга слоев может включать в себя дополнительные слои 442, которые в качестве неограничивающего примера могут включать в себя утонченный кремниевый слой со схемой, способной активировать активный компонент линзы и управлять им. Как было указано ранее, если наложенные друг на друга слои необходимо электрически изолировать друг от друга, между наложенными друг на друга слоями изолятора можно включить активный слой, и в данном примере элемент 451 может представлять собой такой слой изолятора, содержащий часть многослойной вставки. В некоторых описанных в настоящем документе примерах дана ссылка на слои, образованные из тонких слоев кремния. Определения материалов тонких наложенных друг на друга слоев могут включать в себя в качестве неограничивающего примера другие полупроводники, металлы или композитные слои. Функция тонких слоев может включать в себя электрическую схему, но также она может включать в себя другие функции, такие как, в качестве нескольких примеров, прием сигнала, управление энергией, хранение и прием энергии. При применении разных типов материала может потребоваться выбор разных адгезивов, герметизирующих и других материалов, взаимодействующих с наложенными друг на друга слоями. Например, с помощью тонкого слоя эпоксидной смолы можно склеить три кремниевых слоя, показанных как элементы 440, 441 и 442, с двумя слоями оксида кремния 450 и 451.

Как было указано в некоторых примерах, утонченные наложенные друг на друга слои могут содержать схемы, сформированные в кремниевых слоях. Может существовать множество способов изготовления таких слоев, однако с помощью стандартного современного оборудования для производства полупроводников можно сформировать электронные схемы на кремниевых полупроводниковых пластинах с применением общих стадий обработки. После формирования схем в соответствующих местоположениях на кремниевых пластинах можно применять оборудование для уменьшения толщины полупроводниковых пластин от толщины в сотни микрон до толщины в 50 микрон или менее. После уменьшения толщины кремниевые схемы можно вырезать или «нарезать» с полупроводниковой пластины для придания офтальмологической линзе соответствующих форм или для других сфер применения. В следующем разделе на фиг. 6 показаны другие примеры форм наложенных друг на друга слоев согласно настоящему изобретению. Они будут более подробно описаны ниже. Однако во время операции «нарезки» можно применять разные технические варианты вырезания тонких слоев с криволинейной, круглой, кольцевой, прямолинейной и другими более сложными формами.

Когда наложенные друг на друга слои выполняют функцию, относящуюся к потоку электрического тока, может потребоваться обеспечить между наложенными друг на друга слоями электрический контакт. В общей сфере упаковки полупроводников данное электрическое соединение между наложенными друг на друга слоями имеет общие решения, содержащие процессы проволочного связывания, контактный припой и депонирование с помощью проволоки. При депонировании с помощью проволоки можно применять процесс печати, в котором между двумя контактными площадками выполняют печать электропроводными чернилами. Дополнительно или альтернативно проволоки может быть физически определены с помощью источника энергии, такого как, например, лазер, взаимодействующий с газообразным, жидким или твердым химическим промежуточным соединением, что приводит к электрическому соединению, где источник излучает энергию. Дополнительные типы соединения можно получить путем фотолитографической обработки до или после депонирования металлических пленок разными средствами.

Если для одного или более слоев необходимо обеспечить передачу электрических сигналов наружу, можно использовать металлическую контактную площадку, не покрытую пассивирующим и изолирующим слоями. Данные площадки могут быть размещены на периферической зоне слоя, где последовательные наложенные друг на друга слои не покрывают область. В примере, представленном на фиг. 4, показано, что соединительные проволоки 430 и 431 электрически связывают периферические области слоев 440, 441 и 442. Специалисту в данной области может быть очевидно, что возможно множество расположений или конфигураций размещения электрических соединительных площадок, а также способ электрического соединения разных площадок вместе. Более того, может быть очевидно, что различные конфигурации схемы могут быть получены в зависимости от выбора того, какие электрические соединительные площадки соединены и с какими другими площадками они соединены. Кроме того, функция проволочного соединения между площадками может быть разной, включая, в качестве нескольких примеров, функции соединения для электрического сигнала, приема электрического сигнала от внешних источников, соединения для электрического питания и механической стабилизации.

В предшествующем описании было представлено, что в соответствии с уровнем техники, обладающим признаками изобретения, неполупроводниковые слои могут содержать один или более наложенных друг на друга слоев. Может быть очевидно, что возможно большое разнообразие сфер применения, которые можно получить из неполупроводниковых слоев. Слои могут определять источники подачи питания, такие как аккумуляторные батареи. Слой данного типа в некоторых случаях может иметь полупроводник, действующий как опорная подложка для химических слоев, или может иметь металлические или изолирующие подложки. Другие слои могут быть получены из преимущественно металлических по природе слоев. Данные слои могут определять антенны, теплопроводные пути или другие функции. Возможно множество комбинаций полупроводниковых и неполупроводниковых слоев, которые имеют полезную сферу применения в пределах сущности описанного в настоящем документе уровня техники, обладающего признаками изобретения.

Когда между наложенными друг на друга слоями выполнено электрическое соединение, после определения соединения электрическое соединение потребуется герметизировать. Существует множество способов, которые могут соответствовать уровню техники, описанному в настоящем изобретении. Например, возможно повторное нанесение эпоксидной смолы или других адгезивных материалов, применяемых для удержания разных наложенных друг на друга слоев вместе на областях с электрическим соединением. Кроме того, возможно депонирование пассивирующих пленок на все устройство, чтобы герметизировать области, применяемые для соединения. Специалисту в данной области может быть очевидно, что можно использовать множество схем герметизации в рамках данного уровня техники для защиты, упрочнения и герметизации многослойного устройства, его соединений и областей соединения.

Сборка функционализированных многослойных вставок

На фиг. 5 в качестве элемента 500 продемонстрирован увеличенный вид примера устройства для сборки многослойных функционализированных вставок. В примере показана методика многослойного наложения, в которой наложенные друг на друга слои с любой стороны слоя не центрированы. Элементы 440, 441 и 442 также могут представлять собой кремниевые слои. В правой части фигуры можно видеть, что правый боковой край элементов 440, 441 и 442 не центрирован друг с другом, что также возможно. Такая методология наложения друг на друга позволяет придать вставке трехмерную форму, аналогичную форме общего профиля офтальмологической линзы. Такая методика наложения друг на друга позволяет получить слои из наибольшей возможной площади поверхности. В слоях, выполняющих функцию хранения энергии, и схеме такое максимальное увеличение площади поверхности может быть важно.

По существу на фиг. 5 можно увидеть многие из элементов описанных ранее многослойных вставок, включая наложенные друг на друга функциональные слои 440, 441 и 442, наложенные друг на друга изолирующие слои 450 и 451 и соединения 430 и 431. Дополнительно для поддержки функционализированной многослойной вставки в процессе ее сборки можно использовать поддерживающий шаблон, элемент 510. Следует понимать, что профиль поверхности элемента 510 может предполагать большое число форм, которые будут изменять трехмерную форму изготавливаемой на нем вставки.

По существу шаблон 510 может быть предусмотрен с заданной формой. На него для ряда целей могут быть нанесены различные слои, элемент 520. В качестве неограничивающего примера покрытие может, во-первых, содержать полимерный слой, который позволит легко встроить вставку в основной материал офтальмологической линзы и который может быть даже образован из полисиликонового материала. Затем на полисиликоновое покрытие может быть депонировано эпоксидное покрытие для приклеивания нижнего тонкого функционального слоя 440 к покрытию 520. Затем нижняя поверхность следующего изолирующего слоя 450 может быть покрыта аналогичным эпоксидным покрытием и после этого помещена в соответствующее ему местоположение на шаблоне. Следует понимать, что шаблон может иметь функцию центрирования для правильного размещения наложенных друг на друга слоев относительно друг друга при сборке устройства. После этого остальная часть вставки может быть собрана путем повторения действий, определения соединений и герметизации вставки. Затем на герметизированную вставку сверху может быть нанесено полисиликоновое покрытие. В случае если для элемента 520 применяется полисиликоновое покрытие, собранную вставку можно отделить от шаблона 510 путем гидратации полисиликонового покрытия.

Шаблон 510 может быть образован из множества материалов. Шаблон можно образовать и изготовить из материалов, аналогичных применяемым для изготовления формирующих деталей в процессе производства стандартных контактных линз. Такое применение может поддерживать гибкое образование различных типов шаблона для вставок различных форм и конфигураций. Альтернативно шаблон можно сформировать из материалов, которые благодаря либо самостоятельным свойствам, либо особым покрытиям не приклеиваются к химическим смесям, применяемым для приклеивания различных слоев друг к другу. Следует понимать, что существует множество вариантов конфигурации такого шаблона.

Другим аспектом шаблона, продемонстрированного как элемент 510, является тот факт, что его форма физически поддерживает на нем слои. Соединение между слоями может быть образовано с помощью проволочного соединения. В процессе проволочного соединения может прикладываться значительное усилие для того, чтобы обеспечить образование прочного соединения. Структурная поддержка слоев во время такого соединения может быть важна и может выполняться с помощью поддерживающего шаблона 510.

Другая функция шаблона, продемонстрированного как элемент 510, заключается в том, что шаблон может иметь на поверхности элементы для центрирования, позволяющие центрировать детали функционализированных слоев как относительно друг друга линейно, так и радиально вдоль поверхностей. Шаблон может позволять центрирование функциональных слоев по азимутальному углу относительно друг друга вокруг центральной точки. Независимо от окончательной формы полученной вставки может быть очевидно, что шаблон узла можно использовать при обеспечении того, что детали вставки надлежащим образом центрированы для выполнения их функции и правильного соединения.

Как также представлено на фиг. 6, возможно более общее описание форм многослойных вставок. Показан некоторый пример изменения формы образца в комплекте множества форм в соответствии с уровнем техники. Например, элементом 610 представлен вид сверху многослойной вставки, образованной из по существу круглых деталей слоя. Заштрихованная область 611 может представлять собой кольцевую область, из которой удален материал слоя. Однако следует понимать, что детали наложенных друг на друга слоев, применяемых для формирования вставки, могут представлять собой диски без кольцевой области. Хотя применимость такой некольцевой формы вставки в офтальмологических сферах применения может быть ограничена, сущность представленного в настоящем изобретении уровня техники, обладающего признаками изобретения, не ограничена наличием внутренней кольцевой зоны.

В качестве элемента 620 может быть продемонстрирована многослойная функциональная вставка. Как показано в элементе 621, части слоя могут быть дискретными не только в направлении наложения слоев, но также и вокруг азимутального направления, перпендикулярного направлению наложения слоев. Для формирования вставки можно применять полукруглые детали. Следует понимать, что в формах, имеющих кольцевую область, частичные формы которой можно использовать для уменьшения количества материала для «нарезки» или вырезания после образования материала слоя в соответствии с его функцией.

Элементом 630 продемонстрировано, что может быть выбрана некруглая, неэллиптическая и некольцевая формы вставки. Как показано элементом 630, возможно формирование прямолинейных форм, или, как представлено элементом 640, других многоугольных форм. С помощью разных форм отдельных частей слоя, применяемых для формирования вставки, можно получить трехмерные перспективные пирамиды, конусы и другие геометрические формы. В трехмерной перспективе можно отметить, что отдельные слои, которые до сих пор были представлены как планарные или плоские детали слоя, сами по себе могут предполагать степени свободы в трех измерениях. При достаточном утончении кремниевые слои можно изгибать или отклонять вокруг их типичной плоской планарной формы. Данная дополнительная степень свободы для тонких слоев позволяет дополнительно расширить разнообразие форм, которые можно образовывать для многослойных интегрированных многокомпонентных устройств.

В более широком смысле специалистам в данной области может быть очевидно, что большое разнообразие форм компонента можно образовать в формы устройства и продукты для изготовления многослойных интегрированных многокомпонентных устройств, и данные устройства могут предполагать широкое разнообразие функций, включая в качестве неограничивающего примера подачу питания, измерение сигнала, обработку данных, обмен данными, как проводной, так и беспроводной, управление питанием, электромеханическое действие, управление внешними устройствами и широкий спектр функций, которые могут выполнять представленные в слое компоненты.

Слои с электропитанием

Как показано на фиг. 7, элемент 700, один или более слоев функционализированного многослойного стека подложек могут включать в себя тонкопленочный источник электрической энергии 706. Тонкопленочный источник электрической энергии можно по существу рассматривать как аккумуляторную батарею на подложке.

Тонкопленочная аккумуляторная батарея (иногда называемая TFB) может быть структурирована на соответствующей подложке, например кремниевой, с применением известных процессов депонирования для депонирования материалов в виде тонких слоев или пленок. Процесс депонирования одного из данных тонкопленочных слоев может включать в себя депонирование распылением и может применяться для депонирования различных материалов. После депонирования пленки она может быть обработана до депонирования следующего слоя. Стандартный процесс обработки депонированной пленки может включать в себя литографию или методики маскировки с обеспечением последующего травления или других методик удаления материала, что позволяет пленочному слою иметь физическую форму в двух измерениях поверхности подложки.

На фиг. 7 элементом 700 может быть показан пример процесса тонкопленочной технологии. Как правило, на подложке формируют тонкопленочную аккумуляторную батарею, и в данном процессе в качестве примера подложки показан оксид алюминия (Al₂O₃), элемент 701. Затем на подложке может быть депонирован типичный слой для электрического контакта, как показано на фиг. 7 элементом 702, где катодный контакт может быть образован путем депонирования на подложку тонкой пленки из титана и золота. Как может быть очевидно из фиг. 7, после этого данную пленку можно структурировать и вытравить, например, методикой распылительного травления или методикой влажного травления, для получения формы, как показано элементом 702. Следующей стадией примера процесса может быть образование катодного слоя в виде пленки на катодном контакте, элемент 703. Одна из широко используемых катодных пленок может включать в себя кобальтит лития (LiCoO₂) и, как показано на фиг. 7, с ней тоже могут быть проведены процессы структурирования. На следующей стадии, как показано в качестве элемента 704, может быть депонирована тонкая пленка с образованием слоя электролита в батарее. Для слоя электролита может быть выбрано множество материалов и форм, но в качестве примера можно применять полимерный слой фосфор-оксинитрида лития (LiPON). Как показано дополнительно в элементе 705, стек тонких пленок дополнительно может быть обработан с депонированием лития в качестве анодного слоя и затем медного слоя для действия в качестве анодного контактного слоя, которые, как и другие слои, могут моделироваться с получением соответствующей формы контактных элементов или других аналогичных элементов. Затем может быть реализована тонкопленочная батарея путем герметизации стека пленок в пассивирующем и герметизирующем слоях. В качестве примера слои могут быть герметизированы слоями парилена и титана или слоями эпоксидной смолы и стекла, как показано в элементе 706. Как и с другими слоями, может быть проведено структурирование и травление данных окончательных слоев, например, для открытия элементов, через которые можно создать электрический контакт для герметизированной аккумуляторной батареи. Специалисту в данной области будет очевидно, что для каждого из слоев существует широкий выбор материалов.

Как описано для элемента 706, заключение в упаковку можно применять для предотвращения поступления одного или более из: кислорода, влаги, других газов и жидкостей. Таким образом, может быть предусмотрена упаковка в один или более слоев, которые могут включать в себя один или более изолирующих слоев, который в качестве неограничивающего примера может включать в себя, например, парилен, и непроницаемый слой, который может включать в себя, например, металлы, алюминий, титан и аналогичные материалы, которые образуют слой непроницаемой пленки. Пример средства образования данных слоев может включать в себя нанесение путем депонирования на образованное устройство тонкопленочной батареи. Другие способы образования данных слоев могут включать в себя нанесение органических материалов, например, эпоксидной смолы, в сочетании с предварительно сформованными непроницаемыми материалами. Предварительно сформованный непроницаемый материал может включать в себя следующий слой стека интегрированного многокомпонентного устройства. Непроницаемый материал может включать в себя прецизионно сформованный/вырезанный покрывающий слой из стекла, окиси алюминия или кремния.

Например, в многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве для офтальмологического устройства подложка может включать в себя материал, способный выдерживать высокие температуры, такие как, например, 800°C, без химических изменений. Некоторые подложки могут быть образованы из материала, который обеспечивает электрическую изоляцию, и альтернативно некоторые подложки могут быть электропроводными или полупроводниковыми. Тем не менее, данные альтернативные аспекты материала подложки могут быть совместимы с итоговой тонкопленочной батареей, которая может образовывать тонкий компонент, который может быть интегрирован в многослойное интегрированное многокомпонентное устройство и обеспечивать по меньшей мере частичную функцию подачи питания на устройство.

В тонкопленочной батарее, где тонкопленочная батарея представляет собой тонкий компонент многослойного интегрированного устройства, батарея может иметь соединение с другими тонкими компонентами путем доступа через отверстие в пассивирующих пленках на контактных площадках, показанных как элементы 750 на элементе 706 элемента 700 на фиг. 7. Контакт может быть создан через контактные площадки на обратной стороне подложки от площадок, показанных для элементов 750. Контактные площадки на обратной стороне могут быть электрически соединены с тонкопленочной батареей путем применения сквозного отверстия, образованного через подложку, которая имеет проводящий материал на боковых стенках сквозного отверстия или заполняющий сквозное отверстие. Наконец, контактные площадки могут быть образованы как сверху, так и снизу подложки. Некоторые из данных контактных площадок могут пересекать контактные площадки тонкопленочной батареи, но альтернативы могут включать в себя контактные площадки через подложку без выполнения соединения с батареей. Как может быть очевидно специалистам в данной области, существует множество способов соединения через подложку и соединения внутри подложки, на которой образована тонкопленочная батарея.

Представленное в настоящем документе описание может относиться к функциям, которые могут выполнять электрические соединения. Некоторые соединения могут обеспечивать путь электрического соединения для компонентов внутри стека интегрированных многокомпонентных устройств и их соединение с устройствами за пределами стека интегрированного многокомпонентного устройства. В отношении соединения, находящегося за пределами стека устройства, данное соединение выполняется через прямой электропроводный путь. Соединение за пределами упаковки может быть создано беспроводным образом, причем соединение создано способом, включающим радиочастотное соединение, емкостную электрическую связь, магнитное соединение, оптическое соединение или другое из множества средств, определяющих средства беспроводной связи.

Источник энергии, образованный из проволоки

На фиг. 8 показан пример конфигурации источника энергии 800, который может включать в себя батарею 810, образованную вокруг проводящей проволоки 820. Элемент 820 может включать в себя медную проволоку высокого класса, которую можно применять в качестве поддержки. Различные слои компонентов батареи, которые схематически продемонстрированы в виде колец в элементе 810, могут быть созданы с применением процессов периодического или непрерывного нанесения покрытия на проволоку. Таким образом, при удобном гибком форм-факторе можно получить очень высокий коэффициент наполнения, который может достигать или превышать 60% активных материалов батареи. Тонкую проволоку можно использовать для образования малых батарей, таких как, в неограничивающем примере, батарея, хранимая энергия в которой может включать в себя диапазон, измеряемый в миллиампер-часах. Выходное напряжение такого компонента батареи на основе проволоки может составлять приблизительно 1,5 В. Специалисту в данной области может быть очевидно, что также при масштабировании можно получить батареи большей емкости и с более высоким напряжением, например, путем конфигурирования в конечном устройстве параллельного или последовательного соединения отдельных батарей. Множество способов, которыми уровень техники, обладающий признаками настоящего изобретения, можно применять для создания полезных устройств батареи, находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

На фиг. 9 в качестве элемента 900 показано, как компонент батареи на основе проволоки можно комбинировать с другими компонентами. В качестве примера элемент 910 может представлять собой офтальмологическое устройство, функцией которого можно управлять или изменять электрическими средствами. Когда такое устройство может быть частью контактной линзы, физические размеры, занимаемые компонентами, могут определять относительно небольшую среду. Тем не менее, аккумуляторная батарея на основе проволоки, элемент 920, может иметь идеальный форм-фактор для таких условий, существуя в периферической зоне такого оптического компонента в форме, в которой можно образовать проволоку.

На фиг. 10 в качестве элемента 1000 представлен результат обработки с применением примера способа образования батарей на основе проволоки. Данные способы и полученные продукты определяют батарею на основе проволоки. Исходно можно выбрать медную проволоку, элемент 1010, высокой степени чистоты, такая как доступная в продаже проволока, например, производства компании McMaster Carr Corp., а затем покрыть ее одним или более слоями. Может быть очевидно, что существует множество альтернатив типа и состава проволоки, которую можно применять для образования батарей на основе проволоки.

Для определения анода для батареи на основе проволоки, как показано в качестве элемента 1020, можно применять цинковое анодное покрытие. Анодное покрытие можно составить из порошка металлического цинка, полимерных связующих, растворителей и/или добавок. Покрытие можно нанести и немедленно высушить. Для достижения желаемой толщины слоя одно и то же покрытие можно наносить с множеством проходов.

Как представлено на фиг. 10, анод и катод батареи на основе проволоки могут быть отделены друг от друга. Разделительное покрытие, элемент 1030, можно изготовить из непроводящих частиц наполнителя, полимерных связующих, растворителей и добавок. Способ нанесения разделителя может представлять собой способ нанесения покрытия, аналогичный применяемому для покрытия анодного слоя 1020.

Следующей стадией при обработке примера батареи на основе проволоки элемента 1000 является образование катодного слоя. Данный катод, элемент 1040, может быть образован путем нанесения катодного слоя оксида серебра. Данное покрытие из оксида серебра можно изготовить из порошка Ag₂O, графита, полимерных связующих, растворителей и добавок. Аналогично способу создания разделительного слоя, для нанесения можно применять распространенный способ нанесения, который применялся для нанесения других слоев батареи на основе проволоки.

После образования коллектора на пример батареи на основе проволоки можно нанести слой для сбора тока с катодного слоя. Данный слой может представлять собой проводящий слой из пропитанного углеродом адгезива. Альтернативно данный слой может представлять собой металлический пропитанный адгезив, например, серебро. Специалисту в данной области будет очевидно, что существует множество материалов, которые могут поддерживать образующий слой для улучшения сбора тока вдоль поверхности батареи. Для завершения конструкции на собранную батарею можно нанести электролит (например, раствор гидроксида калия с добавками).

В батарее на основе проволоки применяемые для образования батареи слои могут иметь способность выделять газы. Образующие слои батареи материалы могут иметь герметизирующий слой, размещенный вокруг слоев батареи, для удержания электролита и других материалов в пределах границ батареи и для защиты батареи от механических воздействий. Тем не менее, данный герметизирующий слой обычно образован так, чтобы обеспечивать диффузию выделяемых через слой газов. Такой герметизирующий слой может включать в себя силиконовые или фторполимерные покрытия, однако можно применять любой материал, применяемый в современном уровне техники для герметизации аккумуляторных батарей данного типа.

Компоненты многослойного соединения

Как было указано в вышеприведенном описании, слои многослойного интегрированного многокомпонентного устройства, как правило, могут иметь электрические и механические соединения между ними. В предшествующих настоящему описанию разделах уже было описано несколько схем соединения, в которых, например, используются проволочные соединения. Тем не менее, для помощи в пояснении уровня техники может быть полезно кратко описать некоторые типы соединений.

Один из распространенных типов соединения опирается на применение «шарикового вывода». Соединение типа шарикового вывода представляет собой тип соединения для упаковки, который десятки лет применяется в полупроводниковой отрасли, обычно в так называемых сферах применения типа «перевернутый кристалл», где кристаллы соединяются с их упаковкой путем установки перевернутых нарезанных электронных «кристаллов», на соединения которых депонированы шариковые выводы, на упаковку, в которой есть центрированные контактные площадки для соединения с другой стороной шарикового вывода. Термообработка может позволять шариковому выводу течь до определенной степени с образованием соединения. Развитие уровня техники в данной области привело к использованию соединений шарикового типа для образования схемы соединения на любой из сторон или на обеих сторонах слоя. Дополнительные улучшения привели к уменьшению размера шариковых выводов, которые можно надежно применять для образования соединений. Размер шарикового вывода может составлять 50 микрон в диаметре или менее.

Когда соединение типа шарикового вывода применяется между двумя слоями или, в более общем случае, когда применяется схема соединения, которая создает зазор между двумя слоями, можно применять технологическую стадию «подзаливки» для размещения адгезивного материала в зазоры, обеспечивая адгезивное механическое соединение и механическую поддержку двух слоев. Существует множество способов подзаливки набора слоев, которые были соединены. В некоторых способах подзаливаемый адгезив затягивается в область зазора капиллярным действием. Подзаливаемый адгезив можно заставить затекать в зазор путем приложения давления к жидкости в области зазора. В области зазора можно создать зону пониженного давления путем создания вакуума под многослойным устройством, а затем нанести подзаливаемый материал. Любой из множества способов подзаливки зазора между двумя слоями материала соответствует описанному в настоящем документе уровню техники.

Другая развивающаяся технология соединения относится к соединению одной стороны многослойного компонента с другой стороной с помощью отверстия, прорезанного через слой, и такой элемент обычно называют сквозным отверстием. Технология также используется в разных формах уже десятки лет, однако развитие данного уровня техники привело к возможности получения очень малых сквозных отверстий диаметром 10 микрон или менее с исключительно большим соотношением сторон, в особенности когда многослойный материал образован из кремния. Независимо от материала слоя сквозное отверстие может образовать электрическое соединение между двумя поверхностями слоя с металлом, однако если слой представляет собой электропроводный или полупроводниковый материал, сквозное отверстие должно иметь слой изолятора, изолирующий металлическое соединение от самого слоя. Сквозное отверстие может проходить через всю многослойную подложку. Альтернативно сквозное отверстие может проникать через подложку, а затем пересекаться с депонированным элементом на поверхности подложки с обратной стороны.

В тех сквозных отверстиях, в которых сквозное отверстие пересекается с металлической площадкой на одной стороне слоя, металлическая площадка может быть соединена с другим слоем множеством способов, включая шариковые выводы и проволочные соединения. В случае если сквозное отверстие может быть заполнено металлом и проникает через всю многослойную подложку, может быть полезно образовать соединения с помощью шариковых выводов с обеих сторон соединительного сквозного отверстия.

Другое соединение возникает, когда образуется слой, в котором есть только сквозные отверстия и металлическая распределительная линия на нем. В некоторых случаях такое соединительное устройство можно назвать интерпозером. Поскольку слой интерпозера может иметь только металлические дорожки и соединения сквозного отверстия, слой можно изготовить из некоторых дополнительных материалов, поэтому возможны альтернативные способы создания сквозных отверстий в данных материалах. В качестве неограничивающего примера материалом слоя может быть подложка из диоксида кремния, или кварца. В некоторых случаях данный кварцевый слой может быть образован путем разлива расплавленного кварца на подложке, из поверхности которой выступают металлические волокна. Затем данные выступы образуют металлические соединения между верхней и нижней поверхностью кварцевого слоя, полученного при обработке данного типа. Множество способов образования тонких соединительных слоев представляют собой уровень техники, который можно использовать для соединения наложенных друг на друга слоев и, таким образом, для образования многослойных интегрированных многокомпонентных устройств.

Другой тип соединительного элемента получают из уровня техники выполнения сквозного отверстия в подложке. При заполнении сквозного отверстия через подложку с различными слоями, включая металлические слои, полученное сквозное отверстие может образовывать структуру, которую можно вырезать. Сквозное отверстие можно вырезать или «нарезать» по его центру, образуя половину вырезанного сквозного отверстия. Соединения данного типа можно назвать зубчатыми соединениями. Такие соединения обеспечивают соединение между верхней поверхностью и нижней поверхностью и возможность соединений с этими поверхностями, однако они также могут позволить создать соединение сбоку, обеспечиваемое структурой зубчатого элемента.

В настоящем документе описан ряд технологий соединения и интеграции компонента. Тем не менее описанное в настоящем документе изобретение призвано охватить широкий диапазон технологий интеграции, и представленные примеры, которые приведены исключительно с целью иллюстрации, не призваны ограничить объем настоящего изобретения.

Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания

На фиг. 11 в качестве элемента 1100 представлен пример многослойного интегрированного многокомпонентного устройства. Как показано, элемент 1100 может состоять из 8 отдельных слоев, которые обозначены на фигуре как элементы 1101-1108. Данные слои будут описаны ниже более подробно, но ясно, что в пределах сферы действия настоящего изобретения также возможно использование большего или меньшего числа слоев.

Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство элемента 1100 может иметь основание подложки, как показано в элементе 1108. Такое основание подложки может обеспечивать функцию механической поддержки для устройства. Такой слой может обеспечивать как функцию механической поддержки, так и функцию герметизации, так как другие слои устройства, например, элемент 1107, соединяются и герметизируются на подложке 1108. Элемент 1100 имеет множество соединений, показанных между слоями, и в качестве элементов 1130 и 1131 показан пример выполнения такого соединения. Хотя данную функцию соединения может обеспечивать ряд способов соединения, в качестве примера может быть полезно рассматривать данные соединения как шариковые выводы. Элементы 1130 и 1131 могут представлять собой электрическое соединение между элементами 1108 и 1107 или они могут функционировать как механическое соединение между слоями. Дополнительно пространство между элементами 1130 и 1131 обозначено как элемент 1140. Данный элемент призван представлять тот факт, что пространство между слоями может быть подзаполнено адгезивом для обеспечения механического соединения и поддержки слоя.

Слой подложки, элемент 1108, может иметь электрически активные функции. Они могут быть получены из подложки с имеющейся на ней электронной схемой, что может иметь место в том случае, когда подложка представляет собой полупроводниковую подложку с интегрированной на ней электронной схемой. Альтернативно электрическая функция может быть получена из подложки, имеющей депонированные слои проводящего материала для выполнения функций, таких как определение антенн или пассивных электронных устройств, например, конденсаторов и резисторов. Дополнительная электрическая активная функция может быть получена, если подложка представляет собой металлический слой, где весь слой может обеспечивать электрическое заземляющее соединение или электрический экран для многослойного интегрированного устройства.

Слой подложки, элемент 1108, также может обеспечивать функцию обеспечения тепловой связи между многослойным интегрированным устройством и его средой. Слой может быть образован из металлической подложки с высокой теплопроводностью, способной обеспечивать значительные потоки тепловой энергии через него. Альтернативно подложка может действовать так, чтобы изолировать стек устройства от находящейся под ним среды. Слой подложки также может обладать способностью воспринимать как тепловые, так и нетепловые характеристики среды под многослойным интегрированным устройством. Нижний слой многослойного интегрированного многокомпонентного устройства может выполнять множество функций.

Во взятом в качестве примера слое, элемент 1103, в середине многослойного интегрированного многокомпонентного устройства, элемент 1100, может присутствовать соединительный слой. Такой слой может иметь на себе множество местоположений электрического соединения. Данный слой может выполнять функцию электрической «шины», или устройства выбора направлений, позволяя соединять сигналы между различными компонентами. Можно соединять друг с другом электрические устройства на слоях, расположенных либо над, либо под соединительным устройством. Альтернативно сигналы могут протекать по корпусу соединительного слоя и направляться между слоями над и под соединительным устройством, как схематически указано элементами типа «шариковый вывод», показанными над и под слоем 1103. Такой соединительный слой может представлять собой слой, образованный из механической подложки со сквозными отверстиями и металлическими распределительными линиями, где управление данными распределительными линиями осуществляется схемой над или под соединительной плоскостью. Однако могут существовать альтернативы, в которых слой 1103 также имеет активные электрические функции для управления дорожками для сигнала и питания или для обработки электрических сигналов, что может обеспечиваться пассивными устройствами, такими как, например, резисторы, конденсаторы и индуктивности. Аналогичным образом элемент 1105 может обеспечивать дорожку и механическую поддержку в качестве соединительного слоя, соединяющего электрические устройства из одного слоя, например, элемент 1104, с другими типами электрических устройств, такими как слой батареи, который может быть представлен как слой 1106. Соединительный слой, элемент 1110, может определять соединительное устройство, которое занимает только часть доступного пространства в слое, например, элемент 1102. Может быть очевидно, что множество соединительных слоев и типов соединительных слоев могут содержать важную функцию в многослойных интегрированных устройствах.

Пассивные устройства можно добавить в многослойное интегрированное многокомпонентное устройство в виде слоя или части слоя, отдельного от выполненных по технологии слоев. В данных устройствах, таких как, например, элемент 1120, одно или более пассивных устройств могут быть встроены в устройство слоя самостоятельно. Данное пассивное устройство слоя может быть образовано в интегрированном технологическом процессе, где устройства обрабатываются в материале подложки. Альтернативно слой может быть образован из отдельных пассивных компонентов, собранных на соответствующей форме слоя. В некоторых случаях характеристики обработанных данным образом пассивных устройств могут превышать характеристики аналогичных пассивных устройств, образованных как часть интегрированных слоев, выполненных по КМОП-технологии или другой технологии. Другая мотивация может заключаться в снижении стоимости затрат. С описанным в настоящем документе уровнем техники совместимо множество типов пассивных устройств, включая, без ограничений, резисторы, конденсаторы, диоды, предохранители, катушки индуктивности, трансформаторы, антенны и устройства защиты от перенапряжения.

Слой интегрированного пассивного устройства может включать разнообразие соединительных функций, которые может выполнять слой соединительного устройства. Как представлено на фиг. 11, в элементе 1100 интегрированное пассивное устройство (IPD), элемент 1120, может соединяться с другими слоями через соединения типа «шариковый вывод». Также устройство может включать в себя проходящие через подложку соединительные элементы, которые позволяют устройству соединяться с обоими слоями над и под ним или пропускать сигналы через него. Как может быть очевидно специалистам в данной области, функция интегрированного пассивного устройства может выполняться в специальном местоположении слоя, как показано в элементе 1100, однако также может быть ряд таких встроенных устройств, что входит в объем описанного в настоящем документе уровня техники, обладающего признаками изобретения.

Важная функция в некоторых многослойных интегрированных многокомпонентных устройствах может выполняться интегрированной схемой, встроенной в устройство. Данные устройства схематически представлены как выполненные по технологии слои, определенные как элементы 1102 и 1104. В тех случаях, когда может быть множество выполненных по технологии слоев, многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может иметь отдельные слои, выполненные по разным технологиям. В качестве примера технология слоя 1 элемента 1102 может быть получена из потока обработки КМОП, а технология слоя 2 элемента 1104 может быть получена из потока обработки БиКМОП. Специалисту в данной области может быть очевидно, что возможно множество комбинаций технологии, включая в качестве некоторых примеров технологии КМОП, БиКМОП, биполярную технологию, МЭМС, технологию запоминающих устройств и другие технологии, совместимые с получением функции на подложке, совместимой с образованием слоя.

Тип технологии элементов 1102 и 1104 может быть аналогичным, но может относиться к разным семействам в пределах такого определения технологических требований. Например, в качестве неограничивающего примера элемент 1102 может быть образован в рамках технологического процесса КМОП 0,5 микрон, а элемент 1104 может быть образован в рамках технологического процесса КМОП 20 нанометров. Пример мотивации для расщепления функции устройства на два блока, выполненных по отдельным технологиям, может включать в себя экономическую эффективность полученного многокомпонентного устройства. Мотивация может включать в себя улучшения технологии, достижимые для конкретного подтипа технологии устройства, включая, например, значительное снижение энергопотребления элемента, обеспечивающего некоторую критическую функцию, при выполнении его по новейшей технологии уменьшенного размера. Два слоя могут быть образованы по одному типу и одному подтипу технологии, но представлять разные схемотехнические конфигурации в пределах данного типа технологии и подтипа технологии. Подложки, применяемые для образования выполненного по технологии слоя, могут различаться. В качестве примера выполненный по технологии слой 1, элемент 1102, образован на стандартной кремниевой подложке, а выполненный по технологии слой 2 может быть образован на подложке другого типа, включая, без ограничений, подложку типа кремний на изоляторе, подложку из некремниевого полупроводника или подложку для органического электронного устройства. В более широком смысле специалисту в данной области будет понятно, что в вариантах осуществления одного или более выполненных по технологии слоев можно комбинировать очень широкий спектр типов технологии, конфигураций и подтипов технологии и использовать уровень техники, соответствующий описанному в настоящем документе изобретению.

Выполненный по технологии слой может быть образован из стандартного утонченного слоя подложки, полученного по конкретному семейству технологии, где соединение со слоем устройства может осуществляться с одной стороны слоя, как показано в устройстве 1102. Альтернативно выполненный по технологии слой может включать в себя проходящие через слой соединения для обеспечения соединения обеих сторон слоя со слоями над и под ним, как показано в элементе 1104. Специалисту в данной области может быть очевидно, что разнообразие схем соединения, аналогичное описанному выше, может соответствовать уровню техники, обладающему признаками изобретения и описанному в настоящем документе.

В описаниях многослойных интегрированных многокомпонентных устройств в настоящем документе описания и рисунки слоев могут быть получены из планарных слоев, которые собираются в различные формы, которые были описаны, включая примеры, показанные на фиг. 6. Однако может быть важно отметить, что тонким слоям также можно придать непланарные формы. Может быть множество способов образования таких непланарных форм в диапазоне от деформации тонкослойных структур в трехмерные формы до нарезки слоев так, чтобы можно было образовать непланарные формы путем деформации тонкослойной формы. Таким образом, объем описания считается охватывающим разнообразие трехмерных форм-факторов, которые может образовать многослойное устройство, образованное из многослойных интегрированных многокомпонентных устройств.

Верхний слой элемента 1100, показанный как элемент 1101, благодаря своей геометрии расположения поверх других слоев может иметь дополнительные функции, аналогичные функциям слоя подложки 1108, находящегося в основании стека слоев. Таким образом, он может иметь варианты осуществления, аналогичные описанным для слоя 1108. В примере элемента 1100 верхний слой может выполнять функцию обеспечения беспроводной передачи сигналов и питания в многослойное интегрированное многокомпонентное устройство или из него путем использования, например, элемента рамочной антенны. На фигуре показано, что элемент 1101 имеет проволочные соединения только с нижележащим слоем. Тем не менее, в альтернативном варианте на данном слое могут также располагаться внешние для устройства соединения. Следует понимать, что верхний слой может фактически выполнять функции любого типа слоя из описанных в настоящем документе.

На фиг. 12 элементом 1200 показан элемент, аналогичный элементу 1100. Показано многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания, в котором присутствуют 8 наложенных друг на друга слоев. Верхний слой 1210 выполняет функцию обеспечения беспроводной связи. Выполненный по технологии слой 1215 соединяется с верхним слоем 1210 и с находящимся под ним соединительным слоем 1225. Более того, имеются 4 слоя аккумуляторных батарей, показанные как элемент 1230. Может быть нижний слой подложки, элемент 1235, где подложка включает в себя дополнительный слой антенны. Возможно выполнение множества функций, однако в неограничивающем примере одной функции может быть функция повторителя РЧ-сигнала.

В примере функции повторителя РЧ-сигнала элемент 1210 может функционировать следующим образом. Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство имеет возможности подачи питания. Сохраненная энергия хранится в слоях батареи элемента 1230. Возможно множество способов конфигурирования элементов батареи слоя 1230, однако в примере стек из четырех элементов соединен в параллельной конфигурации для получения рабочего напряжения по схеме 3,6 В. Аналогичным образом можно соединить в параллельную конфигурацию четыре стека из четырех элементов, где поступающая из каждого стека энергия подается через соединительный слой 1225 в устройство управления питанием 1220 на выполненном по технологии слое 1215. Устройство управления питанием 1220 может иметь функцию обнаружения для определения того, все ли цепи батареи полностью функциональны, и для изоляции любых обнаруженных нефункциональных или имеющих низкий заряд цепей батареи от остальных. Устройство 1220 также может получить входное напряжение 3,6 В и обеспечить функцию источника питания 1240 путем изменения рабочего напряжения до напряжения питания 2,5 В, которое затем подается на соединения подачи питания и распределительную сеть элемента 1225, соединительного слоя. Данное напряжение подачи питания может запитывать РЧ-приемопередатчик 1245 и устройство функции управления 1250 и обеспечивать соединения источника питания для элемента интегрированного пассивного устройства, элемент 1255. Источник питания может заряжать конденсаторы, размещенные в интегрированном пассивном устройстве, элемент 1255. Данные конденсаторы могут выполнять функцию буферизации энергии при потреблении энергии другими устройствами, выполненными по технологии. Хотя были описаны конкретные детали, может быть понятно, что возможны значительные вариации типа конфигурации, представленного элементом 1200.

Когда система подачи энергии полностью заряжена и блок управления питанием обеспечивает соответствующую выходную мощность, устройство 1200 может выполнять функцию повторителя сигнала следующим образом. Рамочная антенна элемента 1210 может быть выполнена с возможностью настройки на частоту, которая может представлять собой, например, 2,44 ГГц. Могут быть найдены дополнительные фильтрующие звенья для РЧ-фильтра для пассивных устройств, также настроенные на 2,44 ГГц. Обнаруживаемые на данной частоте сигналы могут быть пересланы вдоль соединительного устройства 1225 на РЧ-приемопередатчик, элемент 1245, выполненного по технологии слоя 1215. РЧ-приемопередатчик 1245 также может быть настроен на диапазон частот приблизительно 2,44 ГГц. Когда приемопередатчик 1245 обнаруживает сигналы в данном диапазоне спектра, после этого он может обеспечить функцию усиления сигналов и затем повторно передать их, а также отправить управляющий сигнал в устройство функции управления 1250. Когда функция управления 1250 получает соответствующую управляющую информацию от устройства 1245, оно может направить выходной сигнал РЧ-приемопередатчика 1245 через соединительный слой 1225, через сквозные отверстия в элементах батареи элемента 1230 на антенну уровня 1235 для повторной передачи. В то время как пример устройства 1200 выполняет функцию повторителя РЧ-сигнала, может параллельно выполняться другая функция перезарядки батареи. Аналогично предшествующему описанию, в верхнем слое 1210 может находиться антенна, настроенная на другую, более высокую частоту, например, 15,5 МГц. Когда данный сигнал направляется через интегрированное пассивное устройство 1255, он может быть направлен через соединительный слой 1225 и затем на устройство управления питанием 1220. Устройство управления питанием может принимать энергию от данного сигнала и затем преобразовывать сигнал из сигнала переменного тока в сигнал зарядки постоянного тока. Затем оно может переключить один из блоков батареи слоя 1230 из режима обеспечения энергии в режим зарядки. Таким образом, многослойное интегрированное многокомпонентное устройство 1200 может одновременно выполнять функцию и запитываться. Элемент 1210 представляет собой один из многих примеров, которые можно получить из описанного в настоящем документе уровня техники, обладающего признаками изобретения. Его описание сконцентрировано на описании того, как могут работать некоторые примеры частей многослойного интегрированного многокомпонентного устройства.

На фиг. 13 будет описан элемент 1300. Как можно видеть из фигуры, слои элемента 1300 могут демонстрировать сходство с ранее описанным элементом 1200. И в качестве примера в элементе 1300 может взаимодействовать аналогичный тип функционирования слоя устройства, который был описан для элемента 1200. Однако в данном случае число слоев может быть уменьшено, и может иметься антенный слой 1210 поверх многослойного интегрированного многокомпонентного устройства, выполненный по технологии слой 1215 с устройствами, аналогичными элементу 1200, и соединяющий слой подложки элемента 1225. Важное отличие элемента 1300 может заключаться во внешнем соединении как компонентов подачи питания, так и других внешних компонентов, как показано элементом 1320. Вспомним компонент батареи на основе проволоки 920. Хранение энергии для многослойного интегрированного многокомпонентного устройства 1300 может осуществляться в виде компонента элемента 1320. Он может быть соединен с помощью проволочного соединения с соединительным слоем 1225. Дополнительной функцией такой батареи на основе проволоки может быть функция проволоки также в качестве антенного устройства. Таким образом, передаваемый сигнал, формируемый в выполненном по технологии слое 1215, также может направляться на проволоку батареи. Внешнее устройство питания и подключенные извне компоненты могут быть определены батареей на основе проволоки 1320. Однако специалисту в данной области может быть очевидно, что в рамках объема данного уровня техники возможно внешнее подключение множества отдельных устройств, а также то, что может использоваться спектр устройств типа батареи, включая, без ограничений, плоские планарные батареи типа, описанного как результат технологического процесса 700, и что все они находятся в рамках объема уровня техники, содержащегося в настоящем документе.

В офтальмологические линзы может быть встроено многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания

Среди широкого разнообразия сфер применения и функций, которые может выполнять многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания, интересное подмножество может относиться к встраиванию многослойного интегрированного многокомпонентного устройства в офтальмологическую линзу. Не ограничивая общность вариантов осуществления, которые может определять уровень техники, обладающий признаками изобретения, в настоящем документе, может быть показательным рассмотрение того, какое отношение различные описанные выше элементы могут иметь к офтальмологическим устройствам.

В примере офтальмологического устройства, содержащего многослойные интегрированные устройства с подачей питания, офтальмологическая линза может содержать электроактивный компонент линзы, который реагирует на электрические сигналы с изменением оптической силы линзы, и при его ношении в офтальмологической линзе есть возможность управления оптической силой глаз пользователя. Такая офтальмологическая сфера применения может определять очень ограниченное пространство для включения устройств, и поэтому может быть улучшена путем встраивания тонких многослойных устройств для обеспечения функции. Дополнительно офтальмологическая линза по форме представляет собой трехмерный объект, в большей степени аналогичный поверхности сферы, чем плоскости, поэтому размещение наложенных друг на друга устройств, формы которых соответствуют круглым формам, может позволить оптимизировать используемое пространство. Может быть важным понимание того, что небольшое многослойное устройство, которое является планарным и прямолинейным, также может представлять собой уровень техники, соответствующий сфере применения в офтальмологической линзе. Многослойные устройства при всем разнообразии их форм могут быть включены во вставку, герметизирующую многослойные устройства и обеспечивающую значительные аспекты, соответствующие материалам, описанным в настоящем документе для производства офтальмологических линз.

В продолжение описания примера офтальмологического устройства - стек из наложенных друг на друга компонентов с энергообеспечением может обеспечивать ряд функций, которые могут быть важны для сферы применения с офтальмологическими линзами, включая прием внешних управляющих сигналов и активацию компонентов на основе управляющего сигнала. Дополнительно в некоторых сферах применения может быть важно перезарядить устройство батареи, а также можно использовать описанные выше типы функции, связанные с зарядкой. Альтернативно батарея на основе проволоки в качестве внешнего компонента может обеспечивать батарею, которая функционирует в одном цикле разряда.

Затем компоненты с энергообеспечением, принимающие управляющие сигналы беспроводным образом, могут активировать контроллер для установки конкретного выходного напряжения. После этого выходное напряжение можно направить через внешнее соединение на электроактивную линзу и изменить оптическую силу офтальмологической линзы. Таким образом, можно оценить применимость различных аспектов уровня техники, обладающего признаками изобретения и описанного в настоящем документе.

Реферат

Офтальмологическое устройство, содержащее многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с подачей питания, содержит по меньшей мере первый и второй из наложенных друг на друга слоев, содержащих электрически активные устройства, содержащие один или более компонентов, и по меньшей мере третий из наложенных друг на друга слоев, содержащий одно или более устройств подачи питания. Электрическое соединение позволяет току протекать между по меньшей мере одним в первом и втором слоев и по меньшей мере одним компонентом в третьем из слоев. Тип технологии первого слоя содержит одну технологию, выбранную из КМОП, БиКМОП, биполярной, МЭМС и технологии запоминающих устройств, а тип технологии второго слоя содержит другую технологию, выбранную из КМОП, БиКМОП, биполярной, МЭМС технологий и технологии запоминающих устройств. Технический результат – обеспечение как офтальмологических требований, так и требования изготовления электрических устройств с электропитанием. 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Формула