(57)【要約】  医療デバイスを追跡するのに使用するためのセンサアセンブリが提供される。センサアセンブリは、位置および方向情報を提供することができる磁気抵抗センサを備える。特定の実施態様では、磁気抵抗位置および方向センサは、本来、１つのタイプの相互接続手法を使用して基板に接続するために構成されているが、異なる相互接続手法を使用して接続されるように変更される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接触パッドを備える磁気抵抗センサアレイであって、前記複数の接触パッドがはんだ接続によって接続されるように構成されていない、磁気抵抗センサアレイと、
前記複数の接触パッドの各々に堆積された複数の金属化層であって、各金属化層が少なくとも１つのはんだ付け可能層を備える、複数の金属化層と、
前記複数の接触パッドに対応する複数の接点を備えるプリント回路基板と、
各それぞれのはんだ付け可能層と前記複数の接点のうちの対応する接点との間に形成されたはんだ材料接続部と
を備える、位置および方向センサアセンブリ。
【請求項２】
前記磁気抵抗センサが、磁場の存在下で位置および方向情報を生成するように構成された２軸センサアレイを備える、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項３】
前記磁気抵抗センサアレイの前記複数の接触パッドが、ワイヤボンディングを介して接続されるように構成された、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項４】
前記磁気抵抗センサアレイの前記複数の接触パッドが、アルミニウムを含む、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項５】
前記はんだ材料が、リフロー可能なはんだ材料を含む、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項６】
前記複数の金属化層が、１つまたは複数の接着促進層、拡散バリア層、または耐食層を備える、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項７】
前記はんだ材料接続部が、前記複数の接点の個々の接点と自己整列する、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項８】
前記磁気抵抗センサアレイと前記プリント回路基板との間に少なくとも部分的に配置されたアンダーフィル材料を備える、請求項１記載の位置および方向センサアセンブリ。
【請求項９】
磁気抵抗センサダイの接触パッド上にはんだ付け可能層を付着するステップであって、前記接触パッドがはんだ付け接続を受け入れるのに適していない、ステップと、
各はんだ付け可能層の上にはんだ材料を配置するステップと、
前記磁気抵抗センサダイの前記接触パッドをプリント回路基板の対応する接点と電気的に接続するために、前記はんだ材料をリフローするステップと
を含む、磁気抵抗センサアセンブリを製造する方法。
【請求項１０】
前記ダイの厚さを薄くするステップを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
耐食層を前記はんだ付け可能層に付着するステップを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記ダイが、複数の追加のダイを含むウェハで形成される、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記はんだ材料をリフローする前に、前記ウェハから前記ダイおよび前記追加のダイを切断するステップを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記接触パッドが、アルミニウムを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記接触パッドが、前記はんだ付け可能層の付着の前のワイヤボンディングに適している、請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記はんだ付け可能層が、無電解ニッケルを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１７】
患者に挿入されるように構成された挿入部と、
前記挿入部内に配置された位置および方向センサアセンブリと
を備える医療デバイスであって、前記位置および方向センサアセンブリが、
磁場の存在下で位置および方向情報を生成するように構成された２軸磁気抵抗センサと、
フリップチップ接続によって前記２軸磁気抵抗センサに接続されたプリント回路基板と
を備える、医療デバイス。
【請求項１８】
前記医療デバイスが、インプラント、プローブ、錐、ドリル、吸引器、鉗子、ブレード、ネジ、釘、ピン、Ｋワイヤ、針、カニューレ、導入器、カテーテル、ガイドワイヤ、ステント、心臓弁、フィルタ、内視鏡、腹腔鏡、または電極のうちの１つを備える、請求項１７記載の医療デバイス。
【請求項１９】
前記挿入部が、インプラント、プローブ、錐、ドリル、吸引器、鉗子、ブレード、ネジ、釘、ピン、Ｋワイヤ、針、カニューレ、導入器、カテーテル、ガイドワイヤ、ステント、心臓弁、フィルタ、内視鏡、腹腔鏡、または電極の遠位端または先端を備える、請求項１８記載の医療デバイス。
【請求項２０】
前記医療デバイスが、１回の使用後に廃棄されるように設計された、請求項１７記載の医療デバイス。
【請求項２１】
前記医療デバイスが、外科用デバイスまたは介入デバイスを備える、請求項１７記載の医療デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、全体的に、外科的または介入性の状況などの医療的状況で使用する器具、インプラント、またはデバイスのための位置および方向情報を提供するために使用することができるセンサに関する。具体的には、主題は、医療器具、インプラント、またはデバイス内に取り付けるように寸法決めされたセンサアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な医療的状況で、患者に対して（外部的または内部的に）誘導または配置される医療器具、インプラント、またはデバイスに関する位置および／または方向情報を取得することが望ましい可能性がある。例えば、外科的および／または介入性の状況では、デバイスまたは関連する位置が、患者の体内などの、別段に視界から外れたときであっても、医療デバイスまたは医療デバイスの一部に関する位置および／または方向情報を取得することが有用である可能性がある。同様に、位置および方向情報のすべてまたは一部を観察するために画像化技術が使用される特定の手順では、取得されている画像データに関連付けることができる、追跡するデバイス自体から得られた位置および方向情報を有することが有用である可能性がある。
【０００３】
このように位置および方向情報を取得するのに適したナビゲーションセンサに関して生じる可能性がある１つの問題は、追跡されるデバイスに対する位置および方向センサのサイズである。具体的には、外科的および介入性の状況では、手順中の解剖学的構造のサイズおよび／もしくは脆弱性のため、または手順に関連する外傷を最小限にするために、可能な限り小さい器具、インプラント、またはデバイスを使用することが望ましい可能性がある。したがって、また、用いられる器具、インプラント、またはデバイスのために適切に寸法決めされたナビゲーションセンサを使用することが望ましい可能性がある。しかしながら、所望の正確さおよび精度で所望の位置および方向情報を提供し、問題の器具、インプラント、またはデバイスとともに、またはその中で使用するのに適したサイズの、適切な位置および方向センサアセンブリを構成することは困難である可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／１２７７１８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、位置および方向センサアセンブリが提供される。センサアセンブリは、複数の接触パッドを備える磁気抵抗センサを含む。複数の接触パッドは、はんだ接続によって接続されるように構成されない。位置および方向センサアセンブリは、また、複数の接触パッドの各々に堆積された複数の金属化層を含む。各金属化層は、少なくとも１つのはんだ付け可能層を備える。位置および方向センサアセンブリは、また、複数の接触パッドに対応する複数の接点を備えるプリント回路基板と、位置および方向センサの各それぞれのはんだ付け可能層と複数の接点のうちの対応する接点との間に形成されたはんだ材料接続部とを含む。
【０００６】
追加の実施形態によれば、位置および方向センサアセンブリを製造するための方法が提供される。方法は、ダイの接触パッド上にはんだ付け可能層を付着する動作を含む。接触パッドは、はんだ付け接続を受け入れるのに適していない。はんだ材料は、各はんだ付け可能層上に配置される。はんだ材料は、ダイの接触パッドをプリント回路基板の対応する接点と電気的に接続するためにリフローされる。
【０００７】
さらなる実施形態によれば、医療器具が提供される。医療器具は、患者に挿入されるように構成された挿入部と、挿入部と通信する本体部とを備える。本体部は、オペレータが、患者に対して挿入部を操作する、または動作させることを可能にするように構成される。医療器具は、また、挿入部内に配置された位置および方向センサアセンブリを備える。位置および方向センサアセンブリは、外部印加磁場の存在下で位置および方向情報を生成するように構成された１軸または２軸磁気抵抗センサと、フリップチップ接続によって２軸磁気抵抗センサに接続されたプリント回路基板とを備える。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が、図面全体を通して同様の符号が同様の部分を表す添付の図面を参照して読まれたとき、よりよく理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の態様による位置および方向センサアセンブリを示す図である。
【図２Ａ】本開示の態様による位置および方向センサアセンブリを形成する際のステップを示すプロセスフロー図である。
【図２Ｂ】図２Ａに説明するようにベアダイの平面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに説明するように金属化したダイの平面図である。
【図２Ｄ】図２Ａに説明するように個々のパッド上に堆積されたはんだボールを有する金属化されたダイの平面図である。
【図２Ｅ】図２Ａに説明するように基板上に配置された位置および方向センサアレイを示す図である。
【図２Ｆ】図２Ｅの位置および方向センサアレイならびに基板の断面図である。
【図３】本開示の態様による位置および方向センサアセンブリを形成するための代替的な実施態様を示すプロセスフロー図である。
【図４】本開示の態様による位置および方向センサアセンブリを形成するためのさらなる実施態様を示すプロセスフロー図である。
【図５】本開示の態様による、図１の１つまたは複数の位置および方向センサアセンブリとともに使用するのに適した介入デバイスの一例を示す図である。
【図６】本開示の態様による、図４の介入デバイスの遠位端または先端を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で考察するように、医療デバイス、インプラント、または器具で使用するのに適した位置および方向センサアセンブリが説明される。特定の実施形態では、センサアセンブリは、６自由度を提供する、２軸電磁センサなどの、磁気抵抗センサを含むことができる。位置および方向センサが、本来、その後プリント回路基板にはんだ付けされるインタポーザにワイヤボンディングするために構成された実施態様では、センサ上の接触パッドは、はんだ付け接続に不適切である可能性がある。位置および方向センサは、したがって、センサが、フリップチップ手法などの、完成したセンサアセンブリのための小さいフォームファクタを達成するのにより適した手法を使用して基板に直接相互接続されるように、様々な追加の金属化層を適用することによって変更することができる。例えば、元の位置および方向センサが、アルミニウム、またはワイヤボンディングに適したなにか他の組成物である相互接続パッドを有する実施態様では、フリップチップ手法などの異なる相互接続手法を使用してセンサを基板に接続することができるように、様々な金属化層を追加することができる。
【００１１】
前述を念頭におき、図１に移ると、本手法の態様による位置および方向センサアセンブリ２０の一例が示されている。一実施形態では、センサアセンブリは、外部磁場の存在下で位置および／または方向情報を提供するのに適した、一体型２軸センサアレイ２２などの、磁力計または磁気抵抗センサ配置を含む。そのような磁気抵抗センサは、多くのそのようなセンサがその上に形成される商業的に入手可能なウェハの形態で利用可能であり得る。一実施態様では、位置および方向センサアレイ２２は、２つの直交軸の各々のためのそれぞれの磁気センサ（すなわち、２つの直交磁気センサ）を有する固体（すなわち、シリコン系）デバイスである。組合せでは、センサアレイ２２の２つの磁気センサは、磁場の存在下で位置データ（すなわち、ｘ、ｙ、およびｚ位置データ）ならびに方向データ（すなわち、ロール、ピッチ、およびヨー方向データ）を生成するのに十分なほど高感度である。特定の実施態様では、位置および方向センサアレイ２２は、後述するように、ウェハのダイとして提供および処理され、低電圧（例えば、２．０∨以下）で、広い磁場範囲（例えば、±１０Ｏｅ）にわたって動作する。さらに、特定の実施態様では位置および方向センサアレイ２２は、金属耐性周波数（例えば、マイクロコイルよりも１０〜１０００倍低い）で非常に低いノイズフロアを有し、小型のフォームファクタ（例えば、幅が約０．４ｍｍと同じくらい小さい）を有する。
【００１２】
実際には、位置および方向センサアレイ２２は、センサアレイ２２をキャリブレーションするために使用されるオフセットストラップと、抵抗ブリッジと、必要ならば、アレイ２２の個々の磁気センサをリセットすることを可能にするセットリセットストラップとに対応する層を有するように、多層設計であってよい。したがって、センサアレイ２２は、個々の直交磁気センサ用のセンサ入力および出力、個々の直交磁気センサのためのセットリセット動作、個々の直交磁気センサのためのオフセットまたはキャリブレーション動作、電源、グランド、などに対応するパッド３２（図２Ａ〜図２Ｄ、および図３参照）または接点を含むことができる。
【００１３】
一実施態様では、位置および方向センサアレイ２２の個々のパッドまたは接点は、インタポーザまたは回路にワイヤボンディングされるように構成または設計される。インタポーザは、典型的には、ワイヤボンディングを収容するために、センサよりも大きいフットプリントである。センサは、電子パッケージを形成するために、インタポーザにカプセル化される。電子パッケージは、次いで、典型的には、リードフレームパッケージまたはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ：Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）相互接続パッケージとして、プリント回路基板上に選別され、配置され、はんだ付けされる。しかしながら、介入性の、または治療の、または診断のデバイス、インプラント、または器具とともに、またはそれらの中で使用するための有用なフォームファクタを得るために、代わりに、問題のデバイス、インプラント、もしくは器具に、またはそれらの中に固定することができる可撓性または剛性プリント回路基板２６にセンサアレイ２２をより緻密に接続するために、フリップチップまたは直接チップ取り付け手法などの、異なる相互接続手法を使用することが望ましい可能性がある。そのようなフリップチップ手法では、リフロー可能なバンプまたははんだボール２８を、センサアレイ２２のパッド３２、および基板２６上の対応するパッドまたは接点上に、またはこれらと連通して設けることができる。センサは、インタポーザとどのようなプリパッケージングすることもなしに、プリント回路基板に直接接続される。
【００１４】
基板２６は、電気的に接続されたセンサアレイ２２からデータが読み出されることを可能にする１つまたは複数のワイヤ、トレース、フレックス基板、コネクタ、または、他の導電性構造３０を含むか、これらに接続することができる。同様に、導電性構造３０は、センサアレイ２２が、必要に応じて、外部電源またはバッテリによって給電されることを可能にすることができる。基板２６の一例は、センサアレイ２２の接点に対応する接点が設けられたプリント回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）である。
【００１５】
図２Ａ〜図２Ｆに移ると、本来、１つの相互接続配置（例えば、ワイヤボンディング）によって電気的に接続されるように構成された位置および方向センサアレイ２２が異なる相互接続配置（例えば、フリップチップ）を使用して処理および接続される一実施態様を説明するプロセスフロー図が提供されている。例として、センサアレイ２２のパッド３２は、最初に、ワイヤボンディング手法に適しているが、フリップチップ手法に適していないアルミニウムまたは主としてアルミニウムの組成物（例えば、９８％のアルミニウム、２％の銅）を使用して完成されてよい。したがって、そのような実施態様では、後述するように、所望の相互接続手法により適した各パッド３２上の金属スタックを作成するために、パッド３２に金属化処理を施すことができる。
【００１６】
図２Ａの図示のプロセス５０は、センサアレイ２２の在庫または一般的なバージョンに対応することができるベアダイ４０（図２Ａおよび図２Ｂ）で開始する。実際には、ベアダイは、数十、数百、または数千のそのようなダイ４０を含むウェハの一部として実際に提供することができる。したがって、ダイに対して実行するものとして本明細書で考察する動作は、実際には、プロセスの効率を向上させるために、個々のダイを切断する前に、ウェハレベルで実行することができる。例えば、本明細書で考察するプロセスは、リソグラフィマスキング、金属化、およびエッチング技術を使用して、ウェハレベルで実行することができる。
【００１７】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ベアダイ４０は、ダイ４０の表面とほぼ面一である導電性パッド３２を含む。他の実施態様では、パッド３２は、ダイの表面と面一ではなく、ダイの表面に対していくらかの高さを有してよい。一実施態様では、パッド３２は、約３０μと４０μとの間の半径であり、約１００μと約２００μとの間のピッチ（すなわち、パッド間の間隔）を有する。
【００１８】
さらに、図示の実施形態では、ベアダイ４０は、センサアレイ２２の最終的な構成に望ましい厚さよりも厚い、関連する厚さ４２を有する。したがって、そのような実施態様では、ダイの、したがって、製造されるセンサアレイ２２の所望の厚さ４４を達成するために、パッド３２に対する表面と反対側の表面から、ベアダイ４０の一部を除去するか薄くすることができる（ステップ５２）。例として、ダイの一部は、化学的手段（例えば、エッチング）または機械的手段（例えば、平坦化）によって除去することができる。一実施態様では、ベアダイ４０は、最初に約７５０μ厚であり、約２００μ以下（例えば、５０μ）にまで薄くされる。
【００１９】
フリップチップ相互接続を容易にするために、ワイヤボンド接続を意図したパッド３２は、個々のはんだボールまたははんだバンプによって基板２６に接続することができる個々の金属スタックを各パッド３２上に形成するために、一連のアンダーバンプ金属化ステップ（ステップ５４）を介して変更される。図示の例では、はんだ付け可能層７４が堆積される（ステップ５８）。はんだ付け可能層７４は、センサパッドへのはんだバンプのはんだ付けを促進する。一実施形態では、はんだ付け可能層７４は、無電解ニッケルであるか、無電解ニッケルを含む。特定の実施形態では、はんだ付け可能層７４は、約３ミクロンから５ミクロンの厚さである。無電解ニッケルはんだ付け可能層の追加は、少なくとも１つの実施形態では、リソグラフィマスクなしで実行することができる。
【００２０】
図示の例での形成されている金属スタック８２に追加される次の金属化層は、耐食層７８である。一実施形態では、耐食層７８は、金であるか、金を含む。特定の実施態様では、耐食層７８は、約５００Åから約１０００Åの厚さである。理解されるように、異なるアンダーバンプ金属化技術が用いられる特定の実施形態では、金属化プロセス５４のすべてまたは一部の間、マスクが存在してよい。
【００２１】
一実施態様では、はんだボール２８は、金属スタック８２（図２Ａおよび図２Ｄ）上に配置または形成される（ステップ６４）。他の実施態様では、金属スタック８２上にはんだバンプを形成することができる。金属スタック８２上にはんだボールを形成するために、様々なプロセスを用いることができる。例えば、はんだボール２８は、スタック８２上に機械的に滴下もしくは配置することができ、噴射プロセスによって付着することができ、および／または、個々のスタック８２上にスクリーン印刷することができる。必要ならば、はんだ材料の付着後、リフロープロセス、すなわち、はんだ材料のはんだボールへの軟化および流動を引き起こすために十分な熱の適用によって、付着された材料をボール２８に形成することができる。一実施態様では、はんだボールは、形成されたとき、約５０μの直径を有する。
【００２２】
特定の実施態様では、上記のプロセスは、一度に複数のダイの効率的な製造および処理を可能にするために、複数のダイを含むウェハに対して実行することができる。フリップチップ組み立てプロセスを実行する前に、各ダイが分離した別個の単位、すなわち、センサアレイ２２になるように、個々のダイは、ウェハ材料から切断される。切断作業の前に、各ダイの品質制御チェックを行うことができる。
【００２３】
一度切断したら、センサアレイ２２は、位置および方向センサアセンブリ２０を形成するために、フリップまたは反転し、プリント回路基板、すなわち基板２６（図２Ｅおよび図２Ｆ）に直接組み立てることができる（ステップ６６）。具体的には、センサアレイ２２と基板２６との間の接続は、基板２６上の対応する接点８４との接触を確立するために、パッド３２上に配置されたはんだボール２６をリフローすることによって確立することができる。（ワイヤボンドなどの他の手法とは対照的に）フリップチップ相互接続手法を使用することによって提供される１つの利点は、フリップチップ手法は、基板２６に対するセンサアレイ２２のある程度の自己整列を提供することである。これは、基板２６上のセンサアレイ２２の正確で再現可能な整列をもたらす。具体的には、はんだが融けるにつれて、センサアレイ２２と基板２６との間の小さい不整合は、個々のはんだ付け可能表面上のはんだの濡れ性により、軽減することができる。すなわち、はんだは、リフローされるとき、有用な接続を確立するように、適切な接触点に流れる。フリップチップアセンブリ手法のこの自己整列の側面は、接続されているセンサアレイ２２および基板２６の初期の機械的整列、ならびに、医療器具、インプラント、またはデバイス内の最終的な整列に関するより大きい公差を提供する。センサアセンブリ２０の組み立て後、センサアレイ２２と基板２６との間の開放空間の一部またはすべてを充填するために、アンダーフィル材料８８（例えば、エポキシ）をセンサアセンブリ２０に適用することができ、それによって、追加の熱機械的安定性を提供する。完成したセンサアセンブリの断面図を示す図２Ｆに示すように、追加の保護および／または安定性を最終的なアセンブリに提供するために、モールドキャップ９０または他のカバーもしくは保護層を、センサアレイ２２および基板２６上に堆積または被覆することができる。
【００２４】
前述の考察は、取り付けまたは接続媒体として、リフロー可能なはんだの使用を説明しているが、他の実施態様では、位置および方向センサアレイ２２を基板２６に取り付けるために、他のメカニズムを用いることができる。例として、他の実施形態では、他の手法を使用して、フリップチップ相互接続をプリント回路基板に行うことができる。例えば、本明細書に記載の相互接続を形成するために、金スタッドバンプ法を用いることができる。１つのそのような実施態様では、金スタッドバンプが、位置および方向センサ２２上の非はんだ付け可能パッド３２（例えば、ワイヤボンディング用に構成されたパッド）に直接付着される。金スタッドバンプの付着は、様々な手法によって達成することができる。例えば、第１の手法では、熱圧着または超音波熱ボンディングを使用して、スタッドバンプ位置および方向センサをプリント回路基板に接続することができる。この手法では、プリント回路基板は、結合の形成を可能にする金メッキ層を有する。第２の手法では、スタッドバンプ位置および方向センサは、異方性導電ペーストもしくはフィルム（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ、もしくはＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、または導電性接着剤（ＥＣＡ：  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）を使用して、プリント回路基板に接続される。そのような手法では、ＡＣＦ、ＡＣＰ、またはＥＣＡは、位置および方向センサとプリント回路基板との間の機械的ならびに電気的相互接続を提供する。さらなる手法では、スタッドバンプセンサは、非導電性エポキシ接着剤（ＮＣＡ：ｎｏｎ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｅｐｏｘｙ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）を使用して、プリント回路基板に接続される。この手法では、ＮＣＡは、金スタッドバンプと、プリント回路基板上の金属パッドとの間に堅固な機械的接触を確立し、それによって、電気的接触を可能にする。硬化したＮＣＡは、アセンブリに機械的完全性を提供する。代替的には、本明細書で説明する相互接続を形成するために、金メッキパッド法を用いることができる。例えば、１つのそのような実施態様では、金メッキされた隆起した形状が、センサ上の非はんだ付け可能パッドに付着される。メッキされたセンサは、上記で説明したように、ＡＣＰ、ＡＣＦ、ＥＣＡ、またはＮＣＡ手法を使用して、プリント回路基板に接続される。前述の考察は、本来、１つの相互接続手法（例えば、ワイヤボンド）での使用を意図した位置および方向センサアレイダイを、異なる相互接続手法（例えば、フリップチップ）を使用して位置および方向センサアレイダイを剛性または可撓性プリント回路基板に直接接続することができるように変更する際に実行することができる適切なステップの一例を単に説明している。理解されるように、実際には、これらのステップのいくつかを省略することができ、追加のステップを実行することができ、および／または、考察したステップの順序を変更することができる。実際に、説明したステップは、単に、説明を容易にし、位置および方向センサアセンブリを製造するための手法の１つの適切な非限定的な例を説明するために提供されている。
【００２５】
図３に移ると、代替的なアンダーバンプ金属化プロセス９４で１つまたは複数の追加の金属化層が追加されるさらなる実施形態９２が示されている。例えば、特定の実施態様では、はんだ付け可能層７４の堆積の前に、接着促進層７２がパッド３２上に堆積される（ステップ５６）。そのような実施態様では、接着促進層７２は、ベースパッド材料への、はんだ付け可能層７４などの後続の金属化層の接着を容易にすることができる。一実施形態では、接着促進層７２は、チタンまたは酸化チタンであるか、チタンまたは酸化チタンを含み、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さである。
【００２６】
加えて、図示の例では、はんだ付け可能層７４と耐食層７８との間などに、拡散バリア７６も堆積される（ステップ６０）。そのような実施態様では、拡散バリア層７６は、分離した層の間の拡散を防止するのを助ける。一実施形態では、拡散バリア層７６は、無電解ニッケルであるか、無電解ニッケルを含む。特定の実施態様では、拡散バリア層７６は、約５００Å〜約１０００Åの厚さである。図示の例では、接着促進層７２、はんだ付け可能層７４、拡散バリア層７６、および／または耐食層７８などの層を含む金属化スタック９６が、アンダーバンプ金属化プロセス９４によって形成される。はんだバンプまたはボール２８を介するなどして、上記で考察したように、金属化スタック９６と、基板２６の接点８４との間に接触を形成することができる。
【００２７】
異なる実施形態では、はんだ付け可能層７４および耐食層７８を追加する前に、再配線層を使用して、ダイ上のパッド３２を再構成することができる。非はんだ付け可能パッドを含む表面上に、誘電体層が追加される。誘電体層は、パッド３２を露出させるために、パッドが配置された領域から除去される。誘電体層の表面上に、金属化層が追加される。金属化層は、パッドの位置を再位置決めするルーティングを作成するために、エッチングされる。金属化層の上に、別の誘電体層が追加される。誘電体層は、次いで、新たなパッドが望まれる場所で金属被覆を露出させるために除去される。露出した金属被覆の上に、はんだ付け可能層７４が堆積される。はんだ付け可能層７４の上に、耐食層７８が堆積される。
【００２８】
図４に移ると、位置および方向センサアセンブリを形成することができるさらなる手法９８を示すプロセスフロー図が提供されている。この例では、ベアダイ４０は、はんだベースの接続に適した接触パッド３３（例えば、銅接触パッド）が形成される。この例では、図２Ａに関して考察したステップのいくつかは、はんだベースの接続を形成するための接触パッド３３の適合を可能にするように変更することができる。さらに、マスクベースの堆積手法を説明するために、パッド３３への材料の層の堆積を限定または案内する１つまたは複数のマスク７０が示されている。説明を簡単にするために、単一のマスキングプロセスを説明する。しかしながら、理解されるように、任意の数の別個のマスキング動作であり得るように、特定の場所への金属層の堆積を制限するか、不要な場所から不要な堆積された材料を除去する、任意のリソグラフィに適した手法を用いることができる。
【００２９】
図示の例では、金属化プロセス１００が、パッド３３に実行される。図示の金属化プロセス１００では、拡散バリア層７６を堆積するために、バリア層堆積ステップ６０が実行される。図示の例では、耐食層７８を付着するために、後続の耐食堆積ステップ６２が実行される。しかしながら、他の実施形態では、拡散バリア層７６は、省略することができる。さらに、さらに他の実施形態では、金属化を実行しなくてよく、はんだボール２８を接触パッド３３上に直接形成または堆積することができる。図示の金属化プロセスの結果として、金属化スタック１０２が金属化プロセス１００によって形成される。はんだバンプまたはボール２８を介するなどして、上記で考察したように、金属化スタック１０２と、基板２６の接点８４との間に接触を形成することができる。
【００３０】
図５に移ると、本明細書で説明するように、位置および方向センサアセンブリ２０とともに使用するのに適した医療デバイスの一例が示されている。この例では、医療デバイスは、患者の脈管構造内に挿入し、患者の脈管構造を介して誘導するのに適したカテーテル１１０である。理解されるように、カテーテルが例として提供されているが、本明細書で考察する位置および方向センサアセンブリ２０は、様々な他のタイプの外科的または介入性の器具、インプラント、またはデバイス上に、またはそれらの中に設けられてよい。そのような器具、インプラント、またはデバイスの例は、限定はしないが、インプラント、プローブ、錐、ドリル、吸引器、鉗子、ブレード、ネジ、釘、ピン、Ｋワイヤ、針、カニューレ、導入器、カテーテル、ガイドワイヤ、ステント、心臓弁、フィルタ、内視鏡、腹腔鏡、または電極、内視鏡もしくは他の体内カメラデバイス、または、位置および方向情報が外科的または介入性の使用中に望まれ得る任意の他の適切なデバイスを含む。
【００３１】
図５に戻ると、図示のカテーテルは、位置および方向センサアセンブリ２０を配置することができる遠位端または先端１１２、ならびに、先端１１２と通信するシャフト１１４を含み、シャフト１１４は、先端１１２を、カテーテル１１０を操作し、動作させるために使用することができるハンドルアセンブリ１１６に接続する。特定の例では、ハンドルは、ケーブル１２４を介するなどして、オペレータコンソール１２６と通信することができ、オペレータコンソール１２６は、ユーザがカテーテルの機能および動作の特定の側面を制御することを可能にする。
【００３２】
図６に移ると、カテーテル１１０の先端１１２の拡大図が提供されている。この描写では、２つの位置および方向センサアセンブリ２０が、先端１１２内に配置されているように示されている。例えば、センサアセンブリは、カテーテル先端１１２内の所望の位置に（エポキシまたはポッティング材料１３０などによって）ポッティング、または他の方法で固定することができる。２つの位置および方向センサアセンブリ２０が例として示されているが、他の実施形態では、単一のセンサアセンブリ２０を設けることができ、さらに他の実施態様では、３つ、４つ、またはそれより多くのセンサアセンブリ２０を医療デバイス内に設けることができる。さらに、デバイス（例えば、先端１１２）内のセンサアセンブリ２０の所望の配置および向きを達成するために、センサアセンブリ２０と、センサアセンブリ２０が配置されるデバイスの部分とのうちの一方または両方は、適切な位置および／または向きに位置および方向センサアセンブリ２０を配置することを可能にするように固定（ｋｅｙｅｄ）することができる。
【００３３】
特定の実施態様では、位置および方向センサアレイ２２は、商業的に入手可能で、比較的安価であってよい。結果として、センサアセンブリ２０が取り付けられるデバイスまたは器具は、一度だけ使用され、次いで廃棄されるように作成することができる。すなわち、位置および方向センサアセンブリ２０のコストは、コストをひどく高くすることなく、位置および方向センサアセンブリ２０、およびそれが取り付けられるデバイスを使い捨てにすることができるほど十分に低い。
【００３４】
開示する実施形態の技術的効果は、小さいフォームファクタの位置および方向センサアセンブリ２０を形成することを含む。一実施態様では、位置および方向センサアセンブリ２０は、本来、電子パッケージを形成する基板またはインタポーザへのワイヤボンディング取り付けのために構成された２軸磁気抵抗センサアレイ２２を含み、位置および方向センサアレイ２２は、基板２６にフリップチップまたは直接チップ取り付けを可能にするように変更される。さらなる技術的効果は、３度の位置情報および３度の方向情報を提供することができる少なくとも１つの磁気抵抗センサを組み込んだ外科的および／または介入性の医療器具、インプラント、またはデバイスの製造を含む。さらなる技術的効果は、少なくとも１つの磁気抵抗センサを組み込んだ１回用または他の方法で使い捨ての外科的および／または介入性の医療器具、インプラント、またはデバイスの製造である。
【００３５】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するため、ならびに、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを製作および使用することと、任意の組み込み方法を実行することとを含む、本発明を実施することができるようにするために、例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文言と実質的に相違しない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００３６】
２０  位置および方向センサアセンブリ
２２  一体型２軸センサアレイ、位置および方向センサアレイ
２６  プリント回路基板
２８  はんだボール
３０  導電性構造
３２  パッド
３３  接触パッド
４０  ベアダイ
４２  厚さ
４４  所望の厚さ
５０  プロセス
５２  ステップ
５４  ステップ
５６  ステップ
５８  ステップ
６０  バリア層堆積ステップ
６２  耐食堆積ステップ
６４  ステップ
６６  ステップ
７０  マスク
７２  接着促進層
７４  はんだ付け可能層
７６  拡散バリア層
７８  耐食層
８２  金属スタック
８４  接点
８８  アンダーフィル材料
９０  モールドキャップ
９２  実施形態
９４  アンダーバンプ金属化プロセス
９６  金属化スタック
９８  手法
１００  金属化プロセス
１０２  金属化スタック
１１０  カテーテル
１１２  先端
１１４  シャフト
１１６  ハンドルアセンブリ
１２４  ケーブル
１２６  オペレータコンソール
１３０  ポッティング材料
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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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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【国際調査報告】
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