(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科レンズアセンブリであって、
光学等級プラスチックを含む非平面基材と、
前記非平面基材内に形成されたレンズ区分と、
前記レンズ区分と協働可能に関連し、かつ前記非平面基材上に装着された１つ又は２つ以上の電子構成要素と、を備え、前記非平面基材が、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素を前記非平面基材に装着するための、前記非平面基材の非平面状の表面に平面構造を装着するように構成された機械的装着構造と、前記レンズ区分及び前記１つ又は２つ以上の電子構成要素を電気的に相互に接続するための電気相互接続構造とを含み、前記機械的装着構造は、前記光学等級プラスチック上にモールド成形または機械加工されたものであり、
前記機械的装着構造が、前記非平面基材上に形成された１つ又は２つ以上の隔離部または隆起構造を含み、前記１つ又は２つ以上の隔離部または隆起構造が、様々な寸法で形成されて、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素のための平面状の装着基材を形成し、前記非平面基材と前記電子構成要素との間の隙間を提供する、眼科レンズアセンブリ。
【請求項２】
前記１つ又は２つ以上の隔離部または隆起構造のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に導電性材料でコーティングされ、当該コーティングが前記電気相互接続構造の一部を構成している、請求項１に記載の眼科レンズアセンブリ。
【請求項３】
前記電気相互接続構造が、前記非平面基材に付着されたトレースを含み、前記トレースが導電性材料から形成されている、請求項１に記載の眼科レンズアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１１年１１月３０日付で出願された米国特許仮出願第６１／５６４，９２２号の利益を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明はコンタクトレンズに関し、より詳細には、視力を補正し及び／若しくは向上させ、又は他の有用な眼科機能を実行する電子コンタクトレンズに関する。電子コンタクトレンズは、光学部構成要素及び電子構成要素を含み、電気的かつ機械的構造を介して互いに操作可能に関連している。電子構成要素自体は多数の構成要素を含んでもよく、これらも電気的かつ機械的に相互接続している。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイスの小型化が継続するにつれ、多様な用途のための着用可能又は埋め込み可能なマイクロ電子デバイスが形成される可能性が益々高まっている。それらの用途には、身体化学（body chemistry）の局面の監視、自動的に、測定値に応答して、又は外部制御信号に応答して、を含む様々な機構を介した、制御された用量の薬物又は治療薬の投与、及び器官又は組織のパフォーマンスの増強が挙げられる。それらのデバイスの例には、グルコース注入ポンプ、ペースメーカー、除細動器、補助人工心臓及び神経刺激装置が挙げられる。用途の新しい、特に有用な分野は、眼科用の着用可能なレンズ及びコンタクトレンズにある。例えば、着用可能なレンズは、電子的に調整可能な焦点を有して、眼のパフォーマンスを増強し又は向上させるレンズアセンブリを組み込むことができる。別の例では、着用可能なコンタクトレンズは、調整可能な焦点を有し又は有さずに、電子センサを組み込んで、前角膜（涙膜）中の特定の化学物質の濃度を検出することができる。レンズアセンブリ内に埋め込まれた電子機器の使用により、電子機器との通信、電子機器に電力を供給し及び／又は再び電圧を印加する方法、並びに電子機器を相互接続することに対する潜在的な要求が導入される。
【０００４】
ヒトの眼は、数百万の色を識別する能力、変化する光条件を容易に調整する能力、及び信号又は情報を、高速インターネット接続を越える速度で脳に伝達する能力を有する。コンタクトレンズ及び眼内レンズ等のレンズは、現在、近視、遠視及び乱視等の視力障害を補正するように使用されている。しかしながら、追加の構成要素を組み込んだ、適切に設計されたレンズを使用して、視力を向上させ、また視力障害を補正することができる。
【０００５】
従来のコンタクトレンズは、特定の形状を有して、上記に簡潔に示した様々な視力問題を補正する高分子構造である。高い機能性を達成するために、様々な回路及び構成要素がこれらの高分子構造に一体化される必要がある。例えば、制御回路、マイクロプロセッサ、通信装置、電力供給装置、センサ、作動装置、発光ダイオード、光センサ、エネルギーハーベスター及び小型アンテナが、特注の光電子構成要素を介してコンタクトレンズ内に一体化されて、視力を補正するだけでなく、視力を向上させ、また本明細書に説明する追加の機能性を提供し得る。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、ズームイン及びズームアウト能力を介して、又は単にレンズの屈折能力を変更することを介して、向上された視力を提供するように設計され得る。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、色及び分解能を向上させ、テクスチャ情報を表示し、言語をリアルタイムで字幕に翻訳し、ナビゲーションシステムからの視覚的合図を提供し、画像処理及びインターネットアクセスを提供するように設計され得る。レンズは、着用者が、暗い、又は光が全くない状況下で見ることを可能にするよう設計され得る。レンズ上の適切に設計された電子機器及び／又は電子機器の配置により、可変焦点光学レンズを有することなく、例えば画像を網膜上に投影することが可能となり、新奇な画像ディスプレーを提供し、また起床警告さえも提供し得る。代替的に、又はこれら若しくは同様の機能に加えて、コンタクトレンズは、着用者のバイオマーカー及び健康指標を非侵襲的に監視するための構成要素を組み込んでもよい。例えば、レンズ内に構築されたセンサは、糖尿病患者が、血液を抜き取る必要性を有さずに、涙膜の構成成分を分析することによって、血糖値を把握することを可能にし得る。加えて、適切に構成されたレンズは、コレステロール、ナトリウム及びカリウム、並びに他の生物学的マーカーのレベルを監視するためのセンサを組み込み得る。無線データ送信機に結合されたこのセンサは、患者が試験所に到着し、血液を抜き取る無駄な時間を有する必要なく、医師が患者の血液成分をほぼ即時に入手することを可能にし得る。
【０００６】
デバイスの適切な組み合わせは、潜在的に無制限の機能性を提供し得るが、光学等級のポリマーの一部分上に特別な構成要素を組み込むことに関連した、多数の困難が存在する。一般に、それらの構成要素をレンズ上に直接製造すること、及び、非平面状の表面に平面状のデバイスを装着及び相互接続することは、多数の理由により困難である。一定の縮尺及び形状で製造することも困難である。レンズ上又はレンズ内に配置される構成要素は、眼上の液体環境から保護されると共に、小型化され、かつ１．５平方センチメートルのみの透明ポリマー上に一体化される必要がある。追加の構成要素による付加的な厚さを有するコンタクトレンズを、着用者にとって心地よく安全なものにすることも困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンタクトレンズ等の眼科デバイスの面積及び体積の制約、並びにそのデバイスが使用される環境を考慮すると、デバイスの物理的実現は、その大部分が光学プラスチックを含む非平面状の表面に、多数の電子構成要を装着し相互接続することを含む、多数の問題を克服しなければならない。したがって、機械的かつ電気的に頑丈な電子コンタクトレンズを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電気的相互接続及び機械的構造は、上記に簡潔に示した困難を克服する。
【０００９】
一態様によれば、本発明は、眼科レンズアセンブリに関する。レンズアセンブリは、非平面基材と、非平面基材上に形成されたレンズ区分と、レンズ区分と協働可能に関連し、かつ非平面基材上に装着された１つ又は２つ以上の電子構成要素と、を備え、非平面基材及び１つ又は２つ以上の電子構成要素の一方は、１つ又は２つ以上の電子構成要素を非平面基材に装着するための機械的装着構造及び電気相互接続構造を含む。
【００１０】
本発明は、任意の数の電子／電気−光学デバイスの組み込みに対応するのに必要な眼科デバイス、例えばコンタクトレンズの機械的かつ電気的変更に関する。本発明は、レンズの非平面又は球状表面上に平面構造を装着することを容易にする、レンズ上又はレンズ内の隆起構造を含む、様々な手段に関する。本発明は、金属化又は別様に導電性のトレースを光学ポリマー中に組み込むこと、及び多数の表面又は層が使用できるようにスルーホールバイアを形成することを含む、電子又は電動コンタクトレンズを含む様々な構成要素を相互接続するための様々な手段に関する。本発明は、これら追加の要素及び／又は構成要素を含むコンタクトレンズを、安全かつ安価に製造するための様々な手段及び方法に関する。
【００１１】
本発明による機械的かつ電気的変更は、着用者が心地よさ及び／又は付け心地において、認識できるいかなる相違も経験することなく、１日装用ソフトコンタクトレンズ、１日使い捨てコンタクトレンズ及びガス透過性ハードコンタクトレンズを含む任意の好適なコンタクトレンズ内に安全かつ安価に組み込むことができる。任意のそれらのコンタクトレンズの費用は、レンズにより提供される機能性の関数であろう。例えば、増大された機能性は、一般により高い費用をもたらす。
【００１２】
本発明による機械的及び電気的変更は、モールド成形プラスチック、光学的な球状基材に対する半導体ダイの取り付けを提供し、１つ又は２つ以上のダイ、構成要素、及び、有用な眼科機能を実行し得る電気制御／可変光学レンズ又は構成要素の間に電気的接続を有する。この変更は、現在のコンタクトレンズ製造に適合可能であり、また低費用かつ大量の生産を意図している。変更は、コンタクトレンズが使用される環境用に設計されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の前述の及び他の特徴及び利点は、以下の付随する図面に示される本発明の好ましい実施態様のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図１】本発明による光学部及び電子機器の両方を含む、コンタクトレンズの図表示。
【図２】本発明による光学基材上の導電性トレースの第１の例示的な実施形態の図表示。
【図３】本発明による光学基材上の導電性トレースの第２の例示的な実施形態の図表示。
【図４】本発明による光学基材上の導電性トレースの第３の例示的な実施形態の図表示。
【図５】本発明による例示的な電気−光学システムの図表示。
【図６】本発明による別の例示的な電気−光学システムの図表示。
【図７】本発明による例示的なダイの上面図の図表示。
【図８】本発明によるマスクの図表示。
【図９Ａ】本発明によるマスクの上面図。
【図９Ｂ】本発明によるマスクの断片的な斜視図。
【図１０】本発明による例示的なダイ及び相互接続の側面図の図表示。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
現在入手可能なコンタクトレンズは、依然として視力補正用の費用効率が高い手段である。薄いプラスチックレンズが眼の角膜上に適合して、近視又は近眼、遠視又は遠眼、乱視、即ち角膜の非球面性、及び老視、即ち水晶体の順応能力の損失を含む視力障害を補正するコンタクトレンズは多様な形態で入手可能であり、多様な材料で作製されて異なる機能性を提供する。１日装用ソフトコンタクトレンズは、典型的には、酸素透過のために水と組み合わせたソフトポリマー−プラスチック材料から作製される。１日装用ソフトコンタクトレンズは、１日使い捨て又は連続装用使い捨てであってもよい。１日使い捨てコンタクトレンズは、通常、１日着用された後、廃棄されるが、連続装用使い捨てコンタクトレンズは、通常、１３日間までの期間着用される。着色ソフトコンタクトレンズは、異なる材料を使用して、異なる機能性を提供する。例えば、可視性（visibility）カラーコンタクトレンズは、明るい色合いを使用して、着用者が落ちたコンタクトレンズを探すことを補助し、増強カラーコンタクトレンズは、着用者の天然の目の色を増強することを意図する半透明の色合いを有し、着色カラーコンタクトレンズは、着用者の目の色を変更することを意図するより暗い、不透明な色合いを含み、光濾過カラーコンタクトレンズは、所定の色を増強すると共に他の色を弱めるように機能する。ガス透過性ハードコンタクトレンズは、シリコーンポリマーから作製されるが、ソフトコンタクトレンズよりも剛性であるためそれらの形状を保ち、より耐久性が高い。二焦点コンタクトレンズは、老視の患者用に特に設計され、ソフト及び剛性の両方の種類が入手可能である。円環コンタクトレンズは、乱視の患者用に特に設計され、ソフト及び剛性の両方の種類が入手可能である。上記の異なる側面を組み合わせた組み合わせレンズ、例えばハイブリッドコンタクトレンズも入手可能である。
【００１５】
本発明の電動又は電子コンタクトレンズは、上述した視力障害のうちの１つ又は２つ以上を有する患者の視力を補正し及び／若しくは向上させ、又は他の有用な眼科機能を実行するのに必要な要素を含む。加えて、本発明の電動又は電子コンタクトレンズは、単に正常な視力を向上させるよう使用され、又は上述した非常に様々な機能性を提供し得る。電子コンタクトレンズは、可変焦点光学レンズを含んでもよく、組み立てた前方光学がコンタクトレンズ内に埋め込まれ、又は、レンズを有さない電子機器を単に任意の好適な機能性のために埋め込んでいる。本発明の電子レンズは、上述したような任意の数のコンタクトレンズ内に組み込むことができる。しかしながら、説明を容易にするために、本開示は、単回使用、１日使い捨てを意図する、視力障害の補正のための電子コンタクトレンズに焦点を当てる。
【００１６】
以下図１を参照すると、光学的構成要素及び電子構成要素の両方を含み、したがって電気的及び機械的相互接続が必要とされるコンタクトレンズ１００が示されている。コンタクトレンズ１００は光学ゾーン１０２を含み、光学ゾーン１０２は、簡潔に上述したような視力補正及び／又は向上を提供する機能を有し若しくは有さなくてもよく、又は代替的に、単に、任意の好適な機能性のための埋め込み電子機器用の基材の役割を果たしてもよい。図示した例示的な実施形態では、光学ゾーン１０２を形成しているポリマー／プラスチックは、基材１０４を形成するように伸長され、基材１０４上に電子機器が取り付けられる。半導体ダイ１０６及び電池１０８等の電子構成要素は、基材１０４に機械的かつ電気的に接続される。導電性トレース１１２は、基材１０４上の電子構成要素１０６及び１０８を電気的に相互接続する。図示した例示的な実施形態では、導電性トレース１１２ａは、半導体ダイ１０６を前方光学電極１１４に接続し、導電性トレース１１２ｂは、半導体ダイ１０６を後方光学的電極１１６に接続する。前方光学部と後方光学部とを接続するのに接着剤層１１８を使用してもよいが、２層を連結するのに任意の他の好適な手段を使用してもよく、又は設計は、単一層のみを使用してもよい。
【００１７】
コンタクトレンズ１００の光学ゾーン１０２は、眼上の及びコンタクトレンズ包装材料内のコンタクトレンズ１００の適合を最適化するように球状設計を有してもよい。したがって、半導体ダイ１０６等の平面状の構成要素に光学部を接続する際、ダイに対する平面状の相互接続表面が存在する必要があり得る。このことは、後に説明するように、基材１０４及び／又はダイ１０６上のフィーチャにより達成され得る。
【００１８】
図２は、いずれの電子構成要素も取り付けられていない、機械的及び電気的相互接続用に製造及び金属化されている第１の例示的な基材２００を示す。基本的に、図２は、図１のコンタクトレンズ１００の光学部１０２及び基材１０４部分をより詳細に示し、また電子機器を有さずに導電性トレース１１２を強調して示し、また導電性トレース２０２として描き直して示す。隔離部２０４、２０６及び２０８は、基材２００上に形成された構造であり、関連技術にて既知のように、光学プラスチック上のモールド成形及び／又は機械加工技術を用いて実現され得る。隔離部２０６及び２０８は、金属化されており、対応するボンドパッド、はんだボール、又はダイ上の他の相互接続構造（図示せず）に電気的に接続されるであろう。隔離部２０４は金属化されておらず、単に、隔離部２０６及び２０８と共に、ダイ用の３点平面接触を形成する機械的支持物としての役割を果たし得る。電気的接続と、ダイ用の平面状の機械的支持物とを可能にすることに加えて、隔離部は、ダイと基材との間の隙間を可能にし、その隙間は、ダイ接着及び相互接続の信頼性を改善する、関連技術にて既知の技術であるアンダーフィリングに有用である。金属化レンズ基材２００は、電子構成要素と機能性レンズとの間のトレース及び接続も含み得る。例えば、導電性トレース２１０は、導電性トレース２０２に沿って接続された電子構成要素（図示せず）から、レンズアセンブリ内の電極環２１２まで接続し得る。これらの導電性トレース１１２、及びこれら導電性トレース１１２の製作方法の詳細な記載は、後により詳細に提供される。コンタクトレンズ１００を形成しているプラスチック／ポリマーは、このタイプの用途に通常使用される任意の好適な生体適合性材料を含み得ることに留意することが重要である。
【００１９】
代替的な例示的な実施形態では、隔離部の代わりに隆起区分又はリブが使用されている。図３は、いずれの電子構成要素も取り付けられていない、機械的及び電気的相互接続用に製造及び金属化されている例示的な光学基材３００を示す。図示するように、隆起リブ３０２及び３０４が光学基材３００内にモールド成形又は機械加工されている。図２に示した隔離部と同様、隆起リブ３０２及び３０４は、金属化され又は金属化されていなくてもよい。例示的な実施形態では、隆起リブ３０２及び３０４は、金属化されている。これらのリブ３０２及び３０４は、半導体ダイ（図示せず）、又は基材３０２に取り付けられる任意の他の構成要素のための平面状の接触部を形成する。電気的接続と、ダイ用の平面状の機械的支持物とを可能にすることに加えて、隔離部は、ダイと基材との間の隙間を可能にし、その隙間は、ダイ接着及び相互接続の信頼性を改善する、関連技術にて既知の技術であるアンダーフィリングに有用である。
【００２０】
図４は、球状光学と平面状のダイとの間の平面状の境界面を形成するための、更なる別の代替的な例示的な実施形態を示す。アセンブリ４００は、コンタクトレンズの製造に一般に使用されている高分子生体適合性材料を含む、完全なコンタクトレンズ４０８である。レンズ光学４０２及び電子基材４０４は、ポリマー／プラスチック内に平面状のレリーフ４０６が機械加工又はモールド成形されて、平面状のダイ４１０の装着及び接続に好適な表面が形成されていることを除いて、図１〜３に示したものと類似している。この技術は、本明細書に説明した技術と組み合わされて、例えば隔離部を使用して、アンダーフィリングを可能にしてもよい。
【００２１】
以下図５を参照すると、電気−活性レンズ５０２、電子制御構成要素５０４及び電池５０６を備えた例示的な電気−光学システム５００が示されている。電池５０６はシステム５００の一部として図示されているが、他の貯蔵デバイス、誘導給電デバイス（inductive powering device）及びエネルギーハーベスト配置又は構成を含む代替的な手段を使用してもよいことに留意することが重要である。主要な３つの構成要素に加えて、意図される用途に応じて、システム内に他の機能的ブロックが存在してもよい。電子構成要素５０４は、多数の機能的ブロックを含む半導体ダイであってもよい。例えば、ブロック５０８はデジタル制御システムを含んでもよく、ブロック５１０はレンズドライバーを含んでもよく、ブロック５１２はダイ５０４内の他の回路又は機能的ブロックにバイアスを提供する手段を含んでもよく、ブロック５１４は、可視、赤外線及び／又は他の形態の電磁放射線に応答する光学センサを含んでもよく、ブロック５１６は光電流を感知しない分離領域又は回路構成を含んでもよい。光センサが使用される場合、センサの周りの領域は露出状態のままであってもよく、不透明な光遮断層５１８が使用されて、他の回路構成を入射光又は入射放射線から遮蔽し得る。このことは、入射放射線が半導体回路内に光電流を誘導する場合があり、それにより望ましくない効果をもたらし得ることが電子機器の分野で広く知られているため重要である。導電性トレース５２０及び５２２は、レンズ５０２を電子構成要素５０４に接続し、導電性トレース５２８及び５３０は、電池５０６を電子構成要素５０４に接続する。これらの導電性トレース５２０、５２２、５２８及び５３０は、本明細書により詳細に記載する任意の数の好適なやり方で実現され得る。導電性トレース５２０及び５２２は、それぞれ相互接続５２４及び５２６を介して電子構成要素５０４に接続し、導電性トレース５２８及び５３０は、それぞれ相互接続５３２及び５３４を介して電子構成要素５０４に接続する。相互接続も、本明細書により詳細に記載される。
【００２２】
図６は、トレース及び相互接続を詳細に示す例示的な電気−光学システム６００の図表示である。例示的な電気−光学システム６００は、レンズ６０２並びに電子構成要素６０４、６０６及び６０８を備える。トレース及び相互接続も図示され、以下に詳細に記載される。図示した例示的な実施形態において、電子構成要素６０４は半導体レンズドライバーダイを含み、電子構成要素６０６はマイクロコントローラダイを含み、電子構成要素６０８は光センサダイを含む。半導体工業で一般的なように、ボンドパッド６１０がマイクロコントローラダイ６０６上に示されている。再分配層、即ちＲＤＬ（図示せず）がダイ６０６に適用されている。この再分配層は、導電性金属トレース及び絶縁誘電体の両方を含む。再分配層により、新たなボンドパッド６１４が形成される。導電性トレース６１２は、再分配層内の金属化により実現され、固有のボンドパッド６１０を再分配ボンドパッド６１４に接続する。この再分配は、相互接続の直径を増大させ、また相互接続を特定の所望の位置に配置するために、コンタクトレンズの相互接続（interconnection）に所望される。前述した図面に示したように、光学基材上で、トレース６１６は、再分配されたボンドパッド６１４から、構成要素６０４上の類似する再分配されたボンドパッド６１８まで接続する。構成要素６０２と６０４、６０６と６０８、及び６０４と、図示されないレンズ上の他の構成要素、例えば電池との間の接続のための、同様の再分配可能な（redistributive）トレース、ボンドパッド及び基材トレースが示されている。
【００２３】
図７は、上部に柱７０２の形態の６つの相互接続が形成されている、例示的なダイ７００を示す。前述したように、それらの柱７０２は、再分配層により追加されてもよく、図に示されない、固有のボンドパッドの位置以外の位置に存在してもよい。柱７０２は、再分配工業で一般的な実践、例えばマスキング、及び金又は銅のような金属の物理蒸着（ＰＶＤ）により形成されてもよい。柱７０２は、例えば蒸着時間を変動させることにより、特定の高さで製造されてもよい。柱の全部は、同一平面上にあるように設計されてもよく、又はいくつかの柱がより高く形成されて、この図に示されない基材の球状輪郭に追従してもよい。柱７０２に特別の冶金コーティング、例えば無電解ニッケル浸漬金、ＥＮＩＧを被せて、相互接続を腐食から保護し、また工業で一般的なように、はんだ又は他のめっきの受容を容易にしてもよい。また柱７０２に、この図に示されないはんだボール、又は他の材料を被せて、取り付けを容易にしてもよい。
【００２４】
図１０は、別の視点からの図７のダイ７００を示す。この例示的な実施形態では、柱１００４は電子構成要素ダイ１００２上に製作され、電子構成要素ダイ１０００２は、ケイ素等の任意の好適な材料から製作されてもよい。柱１００４上にバンプ１００６が配置されてもよい。バンプ１００６は、はんだボール、導電性エポキシ、又は任意の他の好適な材料を含んでもよい。柱１００４及びバンプ１００６の高さは、平面状のダイ１００２が、球状又は非平面基材１００８と機械的及び電気的接続を形成することを可能にする。柱１００４及びバンプ１００６は、線１０１０により示される隔離部の高さを形成し、その高さは、アンダーフィル材料がダイ１００２と球状又は非平面基材１００８との間を流れることを可能にすることにより、強固な機械的接続を形成する。柱１００４及びバンプ１００６は、均一の高さを形成するように設計されてもよく、又は各組み合わせは、球状又は非平面基材１００８の輪郭に追従するように独自に設計されてもよい。代替的な例示的な実施形態では、バンプ１００６は、液体硬化性導電体から製作されてもよい。そのような液体硬化性導電体は、特に柱１００４の全部が均一な高さを有し、かつ球状又は非平面基材１００８が実質的に湾曲している場合、柱１００４と球状又は非平面基材１００８との間の間隙を架橋してもよい。体積、又は、特定の柱１００４及び／又は球状若しくは非平面基材上に分配された液体硬化性導電体は、高さ、費用、電気的及び機械的頑健性を最適化するために正確に制御され得る。
【００２５】
以下図８を参照すると、例示的なダイ用のマスク設計８００が示されている。この例示的な実施形態では、試験ダイが形成されて相互接続「デイジーチェーン」試験を容易にするが、本明細書に記載する技術は、電動又は電子コンタクトレンズ等の視力補正又は視力向上用途における機能的ダイに適用することができる。１つのマスク層は、８０４のようなトレースのみを含み、マスク内の図示された範囲内に開口部を有する。マスク内のこれらの開口部は、物理蒸着金属がマスクを通過し、ダイ上に蓄積されることを可能にする。開放されていない範囲は遮断され、金属によりコーティングされない状態で残される。８０２のようなボンドパッド開口部は、例えば別のマスク層上に存在して、追加の金属化物又ははんだを受容する。
【００２６】
図９は、マスクを上面図９００及び断面図９０２の両方で示す。このようなマスクを使用して、例えば図２に示した金属化を実現し得る。マスク９００及び９０２は、物理蒸着マスキングに通常使用されている材料、例えばステンレス鋼から形成されてもよい。マスク内の開口部９０４及び９０６は、前述したように、金属がマスクを通過し、基材上で収集されることを可能にする。これらの開口部は、マスク材料及び設計に好適な技術、例えばレーザーエッチングにより機械加工されてもよい。断面９０２は、球状表面の金属化に好適な３次元マスクを示す。このようなマスクは、習慣的な技術と新規な技術との組み合わせ、例えばステンレス鋼の平坦シートのレーザーエッチングと、その後の球状形態へのスタンピングとにより形成され得る。開口部は、球形状に形成されると所望の形状を実現するように、特別に設計され得る。代替的に、物理蒸着又は他の金属化プロセスにて球状基材上に投出されると所望のトレース形状を実現するように、特別に設計されたマスク開口部を有する平坦マスクを使用してもよい。
【００２７】
本明細書に記載した、コンタクトレンズでの使用のための、及び／又は電動眼科での使用のための電気的相互接続及びダイ取り付けは、好ましくは、以下に示す多数の困難又は挑戦を克服しなければならない。電気的相互接続用の一般的な基材は、光学品質ではない。電気的相互接続用の一般的な基材は、平坦／平面状であり、球状表面上での使用又はその表面上への装着用ではない。これらの２つの挑戦は、球状表面上にトレースを形成し、表面に１つ又は２つ以上の平面状のダイを取り付け、相互接続加工のためにコンタクトレンズ挿入物を固定する方法を含む。大量生産を実現するために、特別の固定が必要であり得る。基材上に電気的トレース及びパッドを形成することは、典型的には、金属めっき、化学物質、及び／又は光学品質プラスチックに有害であり得る温度を含む。ダイ取り付けは、一般に高温を含み、例えば、摂氏２５０度でのはんだリフロー、又は摂氏１００〜２００度でのエポキシ硬化、及び光学品質プラスチックには破壊的であり得る圧力を含む。ダイ及び構成要素の取り付けはまた、一般に化学洗浄工程、例えばフラックス除去を含み、これは光学プラスチックに有害な場合があり、又は追加の洗浄が必要であり得る残留物を残す。スタッド、はんだボール、及び他の隔離部は、ダイにかなりの高さを追加し得る。コンタクトレンズ内には、利用可能な高さが殆ど存在せず、その高さは例えば１３０μｍ以下である。アンダーフィル及び外側被覆も一般に、包装システム全体にかなりの高さを追加し得る。電子ダイの外側被覆は、安全性のために、また追加のコーティングをより容易に受容するために、鋭い縁に丸みをつけ、また、尚薄い状態で追加のコーティング、例えばシリコーンハイドロゲルと適合可能である必要がある。アンダーフィル及び外側被覆はまた、好ましくは、例えば挿入及び除去中にコンタクトレンズ上に配置される典型的な応力に対して、相互接続が依然として信頼性を有する状態に留まることを助ける必要がある。電子コンタクトレンズの可能な組み立て方法は、例えば可変レンズの組み立てのために、組み立てられた電子モジュール（基材＋ダイ＋電池）を生理食塩水中に浸し、又は、最終的なコンタクトレンズが水和され保管される際、生理食塩水中に浸す工程を含んでもよい。このことは、一般的ではない防湿バリアの要求を電子機器の包装に対して提起する。コンタクトレンズは、生理食塩水包装中で６年間の貯蔵寿命を有し得る。１つの例示的な手法では、可変光学を、回路基板上のトレースとは別々に金属化する。代替的な例示的な実施形態では、トレース及び可変光学の両方に関して同一の金属化プロセスを使用することによって、金属化物を形成するためのプロセス工程の数を低減し（潜在的に費用を低減し、かつ生産量を向上させる）、また回路基板と可変光学レンズとの間の相互接続の必要性を低減することができる。このことは、金属化後に必要な、誘電体コーティングにも当て嵌まり得る。レンズ上で使用される電気的特性は、典型的な回路基板ほど厳格ではない可能性がある。例示的な電気−光学構造は、およそ２ギガオームの抵抗を有する。トレース間のより高い抵抗は有利ではない可能性があり、又は少なくとも１つが、相互接続の複雑さによ���電流消費のトレードオフを欲し得る。同様に、電気−活性レンズは高い抵抗値を有する負荷であるように思われ得るため、レンズ接続は、数オーム又はおそらく数百オームもの直列抵抗に耐え得る。システムは低電力であり、例えば２マイクロアンペアの平均電流消費であるため、かなりの電圧を降下させることなく、より高いトレース抵抗に耐え得る。
【００２８】
例示的な一実施形態では、単一ダイの用途−特異的集積回路（ＡＳＩＣ）ソリューションは、ダイ上に光学センサを有する。このことは、ダイの活性表面上に光通過範囲及びまた光遮断範囲を必要とし、その活性表面は、典型的にはフリップチップ取り付け用にアンダーフィルされている。ダイを照らす光は光電流を形成し、この光電流は回路、特に低バイアス電流に関して設計された回路の機能を妨害するため、光遮断を必要とする（誘導光電流は、低バイアス電流よりも大きい。）２つの別個のダイ、又はダイ上の光センサと他の回路との間の空間の必要性は、費用を追加する。光遮断は、典型的には外側被覆されている、ダイの後面上にも必要とされる。光遮断は、ダイの縁の周りにも必要とされ、このことは、全厚と、一般に鋭いダイ縁とに関する懸念を引き起こす。
【００２９】
例えばコンタクトレンズ内の電池の範囲を最大にし、及び／又は、可視構成要素の存在を低減するように、ダイの範囲を低減することが望ましいため、単一のダイ配置が所望され得る。システム要求、例えば電流消費、ダイナミックレンジ及びフィーチャが、単一のプロセスノードを有する割り当てられたダイ寸法内で実現できない場合、ダイスタッキングを使用してもよい。そのような技術は、関連技術にて既知のように、ダイを薄くし、ダイを固定し、ダイ間の薄い電気的及び機械的接続を作製することを含む。次に、それらのスタックされたダイアセンブリを、単一デバイスとして光学基材に取り付け得る。電子コンタクトレンズをできる限り透明にすることも所望され得るため、平面状に留まる代わりに、球状のコンタクトレンズに一致する構成要素を使用してもよい。コンタクトレンズの全厚を低減するために、ケイ素ダイを、そのダイが光を通過させ、また、可撓性となる地点まで薄くする技術が使用され得る。そのような技術は、当技術分野にて既知のように、固定及び様々な薄化技術を含む。回路は、代替的な基材、例えば可撓性及び／又は透明であってもよい薄ガラス又はポリマーも使用し得る。回路は、ケイ素のような伝統的な基材上に製作された後、光学基材上に取り付けられ、その後、伝統的な基材を除去して厚さを低減してもよい。回路は、光学基材上に直接実現された後、伝統的な基材を除去して厚さを低減してもよい。回路はまた、ケイ素のような伝統的基材に代わって光学基材上に直接実現されてもよい。
【００３０】
好ましくは、コンタクトレンズから生じる浸出物（leachables）に対する要求も満たす必要がある。電気的相互接続は、典型的には、危険であると考慮され得る化合物、例えば銅、鉛及びスズを含む。これらの材料の量は、好ましくは制限され、及び／又はバリアを使用してこれらの材料が浸出しないことを確実にする必要がある。製品は、環境適合設計（Design for Environment）（ＤＦＥ）、危険物質に関する制限（Restriction of Hazardous Substances）（ＲｏＨＳ）、並びに、持続可能な製造、廃棄物処理責任、及び危険な材料、例えば鉛及び水銀の低減を促進する同様の要求を考慮する必要がある。
【００３１】
典型的な電気的相互接続は小さく、多数であるため、高密度、例えば１平方ミリメートル当たり数十である。高周波信号、例えばデジタルバスの場合、フリップチップ用の典型的な相互接続も意図される。低周波におけるいくつかの電子コンタクトレンズ用途には、およそ１平方ミリメートル内に数個の（おそら４つのみの）相互接続を必要とする。密度及び信号周波数ではなく、生産量、信頼性、及び材料のために相互接続を最適化することが好ましい。光学プラスチックモールド成形、例えば平面状の表面の追加、相互接続スタッド又はリブの追加に関する仕様と、ダイ取り付け、例えば銅柱の追加、及び間隙を架橋する液体硬化性導電性エポキシの使用に関する仕様との間にトレードオフを形成することが好ましい。典型的なダイは、オンチップ回路構成を用いて設計されて、静電放電（ＥＳＤ）の有害効果を緩和する。回路の寸法、及びしたがってダイ寸法は、典型的にはＥＳＤに対する電磁波耐性の増大に伴って増大する。これらの回路はまた、電子システムの電流消費に悪影響を及ぼし得る。本発明は、これらの回路の寸法、漏洩電流、ダイ取り付けプロセス、及び電子コンタクトレンズと接触するＥＳＤ−保護アンダーフィル及び外側被覆を最適化することを模索している。
【００３２】
電池は、典型的には電子トレースとは別個に包装される。ソリューションサイズを低減し、またプロセス工程を組み合わせることにより費用を低減するために、本発明は、光学基材上に蒸着された、電池の電流コレクタと同一の相互接続トレースを使用することを模索する。このことは、例えば冶金、並びにアノード及びカソード材料との適合性のような追加の要求をトレース上に提起する可能性がある。使用者又は着用者の眼上の可視性と、人間の交流における眼を合わせることの重要性とにより、導電性トレース及び他の構造に通常使用される材料は、コンタクトレンズの美しさを容認するには反射性が高過ぎ、又は不透明過ぎる可能性がある。したがって、代替的な材料を使用して、これらの構成要素の可視性を低減してもよい。
【００３３】
したがって、多数の方法を用いて光学プラスチック／ポリマー上の導電性トレース及びダイ取り付け部を形成及び／又は実現し、上記に示した欠点を克服することができる。１つの方法は、蒸着した後、切除する工程を含んでもよい。このプロセスでは、金属をプラスチック上に蒸着した後、選択的に除去して、所望のトレースのみを残留させる。精密性が、蒸着ではなく、切除、例えばレーザーに要求される。代替的な例示的な方法は、マスク蒸着の使用を含む。このプロセスでは、マスクを用いて金属を蒸着して、画定されたトレースを生成する。マスクは、球状表面では挑戦的となる。別の代替的な例示的な方法では、液体硬化性導電体を使用する。このプロセスでは、例えば正確な分配用に設計された市販の設備を用いて、液体インク／エポキシを使用してトレースを印刷し、この液体インク／エポキシは硬化させて導電性トレースを形成する。尚別の代替的な例示的な方法では、非接触誘電手法を使用してもよい。換言すれば、電気的接続に代わって、変圧器を用いてノード間に接続を形成する。ＡＣ駆動可変レンズの場合、レンズ上のアンテナコイル（２次）を、ドライバー回路上のコイル（１次）に結合してもよい。更なる別の代替的な方法では、特定の固定及び組み立て設備を使用してもよい。例えば、特定の固定具を使用して、蒸着、エッチング及びレーザー加工中、光学基材を取り扱ってもよい。換言すれば、組み立て及び電気的試験中、薄い基材を取り扱うために、専門の設備、例えば自動プローブステーションを設計してもよい。
【００３４】
ダイ取り付けにも、多数の方法が使用され得る。低温はんだ、例えば、Ｂｉ４４．７Ｐｂ２２．６Ｉｎ１９．１Ｃｄ５．３Ｓｎ８．３、又はＢｉ４９Ｐｂ１８Ｓｎ１２Ｉｎ２１を使用することができる。スポットはんだ付けも使用し得る。光学基材全体を加熱に暴露し得るリフローに代わって、はんだ接合部のみを加熱するレーザーを使用してもよい。液体硬化性導電性エポキシは、取り付けのための別の代替的な手段である。導電性エポキシは、ダイ取り付けに広く使用されている。５０μｍの間隔（マイクロコントローラ上の固有のボンドパッド間隔）を有する直径７５μｍのパッドを使用する際、生産量及び信頼性に関する問題が経験されている。小さいパッドは、少量のエポキシを保持し、このことは脆弱な接続を形成する。密な間隔は、可能にはパッド間に、短絡を形成する。これを克服するために、より大きいパッド（直径１５０〜２５０μｍ）を使用してこれらの問題を回避し、そのパッドは、より大きいピッチ（同様に１５０μｍよりも大きい）を有する。光パターン形成可能な導電性ポリマーも使用し得る。光パターン形成可能な導電性ポリマーを使用して、プラスチックをコーティングしてもよい。選択的領域をマスクし、適合する紫外線波長を使用してエッチングして、トレースを形成してもよい。異方性導電性フィルムは、別の例示的な代替的な手段を提供する。異方性導電性フィルムは、誘電体テープ又は蒸着フィルム中に浮遊された導電性粒子を使用する。圧力及び熱の下で相互接続が形成される。典型的な導電性フィルムは、ほぼ摂氏２００度の温度と、１００ＭＰａの圧力とを必要とする場合があり、これは問題があり得る。超音波／熱音波方法を使用して相互接続を形成してもよい。超音波エネルギー、温度及び圧力を用いて、直接金属／金属相互接続を形成することができる。金スタッドバンプは、更なる別の代替的な手段を提供する。金スタッドバンプは、導電性エポキシ取り付けに一般的である。金スタッドバンプは、費用及び直径を原因として、目下の用途には問題があり得る。金スタッドバンプは、典型的には直径２５μｍ（１ｍｉｌ、コイニング前）であるが、パッドは１５０〜２５０μｍであり得る。相互接続パッド上に多数のスタッドバンプを使用し得る。銅柱も使用し得る。おそらくニッケル−金めっきした銅柱を、ダイを光学から隔離させるのに使用し得る。柱は、低融点はんだ末端部を有して、プラスチック上のパッドに対する接続を形成し得る。このことはダイ及び光学が短い時間中、熱いことを可能にし得るため、光学の損害の機会を実質的に低減する。光学上の隔離部は、別の代替物を提供する。プラスチック隔離部は、スタッド、リブ又は平面として、光学中にモールド成形されてもよい。次に、隔離部を含む導電性トレースが追加され得る。そのようなモールド成形プラスチック内の隔離部は、モールド成形の複雑さを追加する。隔離部は、ダイ上の所定のフィーチャに対して押し込まれて、エポキシ又ははんだを必要としない相互接続を形成するよう設計されてもよい。モールド成形プラスチック部分はまた、ダイを定位置に留めることができる可撓性フィーチャを有してもよく、ここで可撓性フィーチャは、ダイをそのボンドパッドに対して下方に負荷する。集束イオンビーム（ＦＩＢ）法を使用してもよい。集束イオンビーム法は、導電体及び絶縁体イオンを注入することにより、金属又は絶縁体又は絶縁された金属トレースをゆっくりと構築する。集束イオンビーム法は、小領域内において任意の望ましくない金属又は絶縁体をエッチングするのに使用され得る。ダイスタッキングと、続く光学への取り付けは、別の代替的な手段を提供する。より高い密度を実現するために、伝統的なダイスタッキング技術、例えば高密度、高速、はんだボール及びスルーシリコンバイアを使用してプロセッサにメモリを取り付け、次にそのモジュールを、新規な低温手法を使用して、光学基材に取り付けてもよい。専門の固定を用いてもよい。特別の固定具を形成して、この工業にて利用可能なダイ取り付けワークステーション又は生産ライン内で球状基材を保持してもよい。再分配層技術を使用してもよい。再分配層技術は、典型的には直径７５μｍかつ密な間隔の固有のダイボンドパッドの上部上に層を追加して、より遠方に離間した、例えば１５０〜２５０μｍのより大きいボンドパッドを得る。ノード間に接続を形成して、パッドの総数を低減することもできる。
【００３５】
アンダーフィリング、外側被覆及び光遮断にも、多数の方法を使用し得る。標準的なアンダーフィルを使用してもよいが、アンダーフィルは、典型的には光を遮断し、高い硬化温度及び／又は長い硬化時間を有し得る。光を通過させる光学的に澄んだアンダーフィルを使用してもよいが、尚、高い硬化温度及び／又は長い硬化時間を有し得、また標準的なアンダーフィルに対して妥協を有し得る。典型的なアンダーフィルの硬化時間と温度との間には、トレードオフが存在する。このトレードオフを利用して定温での硬化を可能にしてもよく、又は代替的に、より低い硬化温度を有するアンダーフィルを使用してもよい。窓挿入物（window insert）を使用してもよい。そのような窓挿入物をダイと基材との間に配置して、透明領域と不透明領域との相互接続を可能にしてもよい。ＩＣ上の厚い金属を使用してもよい。厚い金属は、プロセス選択肢として、ＩＣの上部層と共に追加されて、光を遮断してもよい。ＩＣ上の光遮断層を使用してもよい。追加の光遮断層を、ダイの上部上に追加してもよい。標準的な外側被覆を使用してもよい。標準的な外側被覆は、厚すぎる場合がある。塗料外側被覆（paint overmold）を使用してもよい。塗料は、ダイの後面をコーティングするのに使用されてもよい。パリレンコーティングを使用してもよい。パリレンは、ダイ、トレース、及び相互接続を絶縁するのに使用されてもよい。シリコーンコーティングを使用してもよい。シリコーンは、おそらくは他の材料と共に、外側被覆として使用されてもよい。シリコーンは、コンタクトレンズの生体適合性に有用であり得る酸素リザーバとしての役割も果たし得る。
【００３６】
全製造プロセスは、単に以下を含んでもよい。光学プラスチック基材／前方光学をモールド成形し、後部光学を別個にモールド成形し、基材を金属化し、ダイを取り付け、ダイをアンダーフィルし／外側被覆し、電池を蒸着し、パリレンをコーティングし、液体レンズを組み立てて黒色光学を取り付け、追加の絶縁／密封／コーティングを適用し、シリコーン封入し、ハイドロゲルモールド成形又は自由形成／レンズを水和させ、レンズを滅菌し、溶液中に包装し、保管し、活性化及び使用し、最終的に廃棄する。
【００３７】
ここで図示及び説明した実施形態は、最も実用的で好適な実施形態と考えられるが、当業者であれば、ここに図示及び開示した特定の設計及び方法からの変更はそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、記載され、例示された特定の構造に限定されないが、添付した「特許請求の範囲」内に入り得るすべての変更例と一致するように構成されるべきである。
【００３８】
〔実施の態様〕
（１）  眼科レンズアセンブリであって、
非平面基材と、
前記非平面基材内に形成されたレンズ区分と、
前記レンズ区分と協働可能に関連し、かつ前記非平面基材上に装着された１つ又は２つ以上の電子構成要素と、を備え、前記非平面基材及び前記１つ又は２つ以上の電子構成要素の一方が、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素を前記非平面基材に装着するための機械的装着構造及び電気相互接続構造を含む、眼科レンズアセンブリ。
（２）  前記非平面基材が、光学等級プラスチックを含む、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（３）  前記機械的装着構造が、前記非平面基材上に形成された１つ又は２つ以上の隔離部を含み、前記１つ又は２つ以上の隔離部が、様々な寸法で形成されて、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素のための平面状の装着基材を形成する、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（４）  前記１つ又は２つ以上の隔離部のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に導電性材料でコーティングされている、実施態様３に記載の眼科レンズアセンブリ。
（５）  前記機械的装着構造が、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素上に形成された１つ又は２つ以上の隔離部を含み、前記１つ又は２つ以上の隔離部が、様々な寸法で形成されて、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素を前記非平面基材に装着するための非平面状の装着表面を形成する、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（６）  前記１つ又は２つ以上の隔離部のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に導電性材料でコーティングされている、実施態様５に記載の眼科レンズアセンブリ。
（７）  前記機械的装着構造が、前記非平面基材上に形成された１つ又は２つ以上の隆起構造を含み、前記１つ又は２つ以上の隆起構造が、様々な寸法で形成されて、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素のための平面状の装着基材を形成する、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（８）  前記１つ又は２つ以上の隆起構造のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に導電性材料でコーティングされている、実施態様７に記載の眼科レンズアセンブリ。
（９）  前記機械的装着構造が、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素上に形成された１つ又は２つ以上の隆起構造を含み、前記１つ又は２つ以上の隆起構造が、様々な寸法で形成されて、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素を前記非平面基材に装着するための非平面状の装着表面を形成する、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（１０）  前記１つ又は２つ以上の隆起構造のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に導電性材料でコーティングされている、実施態様９に記載の眼科レンズアセンブリ。
【００３９】
（１１）  前記機械的装着構造が、前記非平面基材内に形成された１つ又は２つ以上の平面状のレリーフを含み、前記１つ又は２つ以上の平面状のレリーフが、様々な寸法で形成されて、前記１つ又は２つ以上の電子構成要素のための平面状の装着基材を形成する、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（１２）  前記１つ又は２つ以上の平面状のレリーフのうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に導電性材料でコーティングされている、実施態様１１に記載の眼科レンズアセンブリ。
（１３）  前記電気相互接続構造が、前記非平面基材に付着されたトレースを含み、前記トレースが導電性材料から形成されている、実施態様１に記載の眼科レンズアセンブリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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