在隱形眼鏡上組裝薄硅片的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年9月26日遞交的美國專利申請13/627, 574號的優先權，在此 通過引用將該美國專利申請全部并入。
技術領域
[0003] 本公開概括而言涉及其中集成有薄硅片（thin silicon chip)的隱形眼鏡 (contact lens)和用于在隱形眼鏡內組裝娃片的方法。
【背景技術】
[0004] 娃片一般是利用倒裝芯片接合（flip chip bonding)或引線接合（wire bonding) 來組裝的。倒裝芯片接合是一種利用淀積到芯片墊（chip pad)上的焊接凸點來將半導體 器件互連到外部電路（例如，電路板或另外的芯片或晶片）的方法。焊接凸點是在最終晶 片處理步驟期間在晶片的頂側淀積在芯片墊上的。為了將芯片安放到外部電路，其被翻轉 以使得其頂側向下，并且被對齊以使得它的墊與外部電路上的匹配墊對齊。焊接凸點隨后 被熔化以完成互連。在引線接合中，芯片是在直立姿態中被安放到外部電路的，并且導線被 用于將芯片墊互連到外部電路。然而，這些硅片組裝方法不適合于將硅片組裝在隱形眼鏡 上或隱形眼鏡內。另外，標準的芯片太厚以至于不適合安裝到隱形眼鏡上。
【附圖說明】
[0005] 圖IA和IB呈現了根據本文描述的方面的其中/其上集成有硅片的示例隱形眼鏡 的替換透視圖。
[0006] 圖2A-2C呈現了根據本文描述的方面的其中集成有硅片的隱形眼鏡的示例實施 例的截面視圖。
[0007] 圖3描繪了根據本文描述的方面的用于創建可被組裝到隱形眼鏡上的硅片的過 程。
[0008] 圖4圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的過程的簡要 概覽。
[0009] 圖5A-5E圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的示范性 過程500。
[0010] 圖6A-6D圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的示范性 過程500的另一替換透視圖。
[0011] 圖7A-7D圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的另一示 范性過程700。
[0012] 圖8A-8D圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的示范性 過程800的另一替換透視圖。
[0013] 圖9A-9D圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的另一示 范性過程900。
[0014] 圖10A-10D圖示了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡襯底上的示范 性過程900的另一替換透視圖。
[0015] 圖11A-11C圖示了根據本文描述的方面的用于采用其上接合了硅片的隱形眼鏡 襯底來形成隱形眼鏡的過程。
[0016] 圖12A呈現了根據本文描述的方面的隱形眼鏡形態的替換三維視圖。
[0017] 圖12B描繪了根據本文描述的方面的對隱形眼鏡形態進行最終處理以形成隱形 眼鏡。
[0018] 圖13呈現了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡上和/或隱形眼鏡內 的示范性方法。
[0019] 圖14呈現了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡上和/或隱形眼鏡內 的另一示范性方法。
[0020] 圖15呈現了根據本文描述的方面的將硅片組裝到隱形眼鏡上和/或隱形眼鏡內 的另一示范性方法。
【具體實施方式】
[0021] 現在參考圖描述各種方面，圖中相似的參考標號始終用于指代相似的元素。在以 下描述中，出于說明目的，記載了許多具體細節以便提供對一個或多個方面的更透徹理解。 然而，很明顯，沒有這些具體細節也可實現這樣的方面。在其它情況中，以框圖形式示出結 構和設備以便促進對一個或多個方面的描述。
[0022] 在一個或多個方面中，公開的主題涉及用于制造其中或其上集成有集成電路的隱 形眼鏡的方法。在一方面中，該方法包括在鏡片襯底上創建多個鏡片接觸墊并且在集成電 路元件或者芯片一一例如硅片一一上創建多個芯片接觸墊。組裝接合材料隨后被施加到多 個鏡片接觸墊或多個芯片接觸墊。芯片隨后經由組裝接合材料被接合到鏡片襯底，由此鏡 片接觸墊與芯片接觸墊對齊。
[0023] 在芯片被接合到鏡片襯底之后，鏡片襯底被形成為隱形眼鏡。在一方面中，在將鏡 片襯底形成為隱形眼鏡之前，芯片被密封到鏡片襯底上。鏡片襯底隨后被切割成環形并且 被模塑以匹配將佩戴該隱形眼鏡的眼睛的曲率。模塑的鏡片襯底隨后被嵌入到水凝膠中以 形成隱形眼鏡。
[0024] 在一些方面中，利用光刻法將多個芯片接觸墊形成為芯片上的金屬線。類似地，可 利用光刻法將多個鏡片接觸墊形成為鏡片襯底上的金屬線。而在其它方面中，多個鏡片接 觸墊被形成為具有約100微米或更小的長度的多個金屬方形。
[0025] 主題方法使得能夠在不使用凸起墊和標準芯片的情況下將薄硅片組裝在隱形眼 鏡內。在一些實施例中，公開的方法包括使硅片襯底薄化到小于約100微米的厚度（例如， 在20-100微米厚的范圍內），然后將薄化的襯底切割成每邊小于Imm的芯片。要明白，這 些記述的范圍/大小只是示范性的，而根據本文描述的實施例可以采用任何適當的厚度或 大小。金屬線被圖案化到芯片和/或鏡片襯底上以為芯片和/或鏡片襯底創建接觸墊。金 屬線也充當連接隱形眼鏡的其它芯片和/或其它電組件（例如，天線、傳感器、發光二極管 (light illuminating diode，LED)等等）的導線。
[0026] 在各種實施例中，為了將芯片組裝到鏡片襯底，利用注射器將少量的低溫組裝接 合材料放置到鏡片襯底或芯片的接觸墊上。然后將芯片的接觸墊與鏡片襯底的接觸墊對齊 并且利用焊接材料將芯片接合到鏡片襯底。例如，鏡片襯底可包括多個接觸墊，這些接觸墊 可被分割成多個組裝位點，用于將芯片組裝到其上。一旦用焊接材料覆蓋了鏡片襯底上的 特定組裝位點的各接觸墊，就將芯片的接觸墊與該組裝位點中的鏡片襯底接觸墊對齊并且 利用倒裝芯片接合器將芯片接合到該組裝位點。倒裝芯片接合器工具使芯片接觸墊與鏡片 襯底接觸墊對齊并且連同溫度一起施加壓力以在芯片與鏡片襯底之間創建機械和電連接。
[0027] 在將芯片接合到鏡片襯底之后，可利用某種物質（例如，聚對二甲苯）將芯片密封 到鏡片襯底上以使得鏡片襯底具有生物相容性并且將芯片保持在適當位置。鏡片襯底隨后 可被形成為隱形眼鏡。例如，在一方面中，鏡片襯底被切割成環形。該環形在環的內邊緣和 /或外邊緣可包括缺口以促進環的模塑并減少起皺。該環隨后被模塑以匹配眼睛的曲率。 該環進一步被嵌入到水凝膠中以完成隱形眼鏡組裝過程。
[0028] 圖IA和IB描繪了其中/其上集成有集成電路或芯片102的示例隱形眼鏡100的 各種角度。按照本文使用的，術語集成電路和芯片是可互換使用的。圖IA圖示了示例隱形 眼鏡100的三維圖像，并且圖IB呈現了被佩戴在眼睛104上的示例隱形眼鏡100的截面視 圖。隱形眼鏡100和本文公開的另外的隱形眼鏡一般是以符合眼睛的形狀的球形提供的。
[0029] 參考圖1B，隱形眼鏡100包括兩個主要表面，即內表面108和外表面106,兩者都 是球形的。內表面108是凹入的并且鄰近眼睛104的表面/擱在眼睛104的表面上。外表 面106是凸起的并且與內表面108相反。隱形眼鏡100具有在水平方向上跨越內表面108 與外表面106之間的厚度。芯片102位于隱形眼鏡100的厚度內。在一般方面中，如圖IB 中所示，鏡片的寬度在鏡片的中心點處最厚（相對于在鏡片的其它區域處鏡片的寬度），向 外逐漸變細到鏡片的周界處的刀狀邊緣。主題隱形眼鏡的特定尺寸（包括可歸因于厚度、 直徑、曲率等等的尺寸）不是關鍵的并且可變化。
[0030] 如本文一般描述的，芯片102是可被隱形眼鏡100用來促進隱形眼鏡的電操作的 硅片。具體地，芯片102可執行隱形眼鏡100的各種計算和邏輯功能。另外，雖然在圖中沒 有示出，但要明白本文公開的隱形眼鏡可包括連接到硅片102的多個電組件。例如，本文公 開的隱形眼鏡可包括傳感器、天線、LED、電源等等。此外，雖然隱形眼鏡100 (以及本文描述 的另外的隱形眼鏡）被描繪為具有單個硅片102,但應當明白隱形眼鏡100(以及本文描述 的另外的隱形眼鏡）可被提供為其中集成有多個芯片102。
[0031] 在一實施例中，硅片102是一片幾乎純粹的硅，具有小于標準計算設備中采用的 標準硅片的尺寸。例如，雖然大多數計算設備采用一平方厘米并且具有約1毫米的厚度的 硅片，但芯片102可具有約1平方毫米的大小和小于100微米的厚度。在一方面中，硅片 102包含多個（多達數百萬個）晶體管和其它小電子電路組件，它們被封裝并互連在芯片的 表面之下的層中。硅片的表面還可包括蝕刻在其上的金屬線的網格，這些金屬線用于形成 到芯片102和/或隱形眼鏡100的其它組件的電連接。
[0032] 圖2A-2C呈現了根據本文描述的方面的其中集成有硅片206的隱形眼鏡的示例實 施例的截面視圖。圖2A、2B和2C中描繪的隱形眼鏡，即鏡片200、202和204,分別具有兩個 或更多個層，其中硅片206被集成在這些層之一內。鏡片200、202和204是通過首先將硅 片206集成到鏡片襯底層214中并隨后在鏡片襯底層214上和/或周圍形成一個或多個額 外的隱形眼鏡層216來形成的。具體地，如下文詳細描述的，芯片206首先被組裝到鏡片襯 底214上。在一方面中，鏡片襯底隨后被模塑成鏡片形狀以配合眼睛208的輪廓并且被組 合在隱形眼鏡材料（例如水凝膠）內以形成隱形眼鏡。
[0033] 可按多種方式來組合具有硅片206的鏡片襯底層214和隱形眼鏡材料層216。在 一方面中，為了組合鏡片襯底層214和隱形眼鏡材料層216,可將鏡片襯底浸入液體隱形眼 鏡材料216中。在另一方面中，為了組合鏡片襯底層214和隱形眼鏡材料層216,可以用隱 形眼鏡材料216在鏡片襯底