ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНЗА С СЕГМЕНТИРОВАННЫМИ КОЛЬЦЕВЫМИ СЛОЯМИ В ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННОЙ ВСТАВКЕ
OPHTHALMIC LENS WITH SEGMENTED ANNULAR LAYERS IN FUNCTIONALIZED INSERT

Данное изобретение относится к активной многослойной вставке для офтальмологического устройства, сформированной из множества функциональных слоев. Слои могут быть наложены друг на друга, а также, в некоторых примерах осуществления, предложены различные конфигурации колец и сегментов кольца, которые содержат функциональные слои.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, включало в себя биосовместимое устройство с корректирующим, косметическим или терапевтическим свойством. Контактная линза, например, может обеспечить одно или более из: коррекции зрения; косметической коррекции; и терапевтических эффектов. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация, придающая линзе светопреломляющее свойство, позволяет обеспечить функцию коррекции зрения. Введенный в линзу пигмент позволяет обеспечить косметическую коррекцию. Введенный в линзу активный агент позволяет обеспечить терапевтическую функцию. Такие физические характеристики реализуются без запитывания линзы энергией. Традиционно пробка для слезной точки является пассивным устройством.
В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания в контактную линзу активных компонентов. Некоторые компоненты могут включать, например, полупроводниковые устройства. Описано несколько примеров контактной линзы со встроенными полупроводниковыми устройствами, помещенной на глаза животного. Также описана возможность запитывания энергией и активации активных компонентов несколькими способами внутри структуры самой линзы. Топология и размер пространства, определяемые структурой линзы, создают новые сложные условия для реализации различных функциональных возможностей линзы. По существу, раскрытие таких изобретений включает дискретные устройства. Однако требования, предъявляемые к размеру и мощности существующих дискретных устройств, не обязательно подходят для их включения в устройство, используемое на глазу человека.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается активная вставка в линзу для офтальмологической линзы. Линза содержит: сегменты кольца дугообразной формы, вмонтированные в слои подложки с электрической и/или логической функциональными характеристиками; причем размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы зависят от толщины вокруг оптической зоны офтальмологической линзы; электрические соединения между слоями подложки; и причем активная вставка в линзу герметизирована с одним или более материалами, которые могут быть связаны внутри основного материала формованной офтальмологической линзы.
Функциональные слои подложки могут быть приклеены к изолирующим слоям с формированием многоуровневого элемента.
Сегменты кольца дугообразной формы могут быть вырезаны из полупроводниковой пластины.
Один или более сегментов кольца дугообразной формы могут иметь один или оба конусообразных конца.
Дугообразные сегменты кольца могут содержать участки с сопряжением дуг.
Два или более дугообразных сегмента кольца могут формировать полное кольцо.
В основе конфигурации дугообразных сегментов кольца могут лежать факторы, содержащие оптимизацию полупроводниковой пластины.
В основе конфигурации дугообразных сегментов кольца может дополнительно лежать достижение максимальной площади поверхности кольца в активной вставке в линзу.
Дугообразные сегменты кольца могут представлять собой сегменты без сопряжения дуг.
Дугообразные сегменты кольца могут содержать как участки с сопряжением дуг, так и участки без сопряжения дуг.
Функциональные слои подложки могут включать в себя как указанные слои подложки, собранные в кольцо из сегментов кольца дугообразной формы, так и сегменты целых полных колец.
Слой подложки в виде целого полного кольца может содержать металлический слой, выступающий в качестве антенны.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы могут дополнительно зависеть от базовой кривизны офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы могут дополнительно зависеть от диаметра офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы могут дополнительно зависеть от параметров герметизации активной вставки в линзу.
Слои подложки могут содержать слои полупроводниковой пластины на основе силикона.
Слои подложки могут содержать слои полупроводниковой пластины на керамической основе.
Слои подложки могут содержать слои полупроводниковой пластины на основе каптона.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ формирования активной вставки в линзу для офтальмологической линзы, содержащий: формирование сегментов кольца дугообразной формы; сборку указанных сегментов кольца дугообразной формы в кольцевые слои подложки, обладающие электрической и/или логической функциональными характеристиками; причем размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы зависят от толщины вокруг оптической зоны офтальмологической линзы; формирование электрических соединений между слоями подложки; герметизацию активной вставки в линзу с одним или более материалами, которые могут быть связаны внутри основного материала формованной офтальмологической линзы.
Способ может дополнительно содержать приклеивание функциональных слоев подложки к изолирующим слоям с формированием многоуровневого элемента.
Сегменты кольца дугообразной формы могут быть вырезаны из полупроводниковой пластины.
Один или более сегментов кольца дугообразной формы могут иметь один или оба конусообразных конца.
Дугообразные сегменты кольца могут содержать сегменты с сопряжением дуг.
Два или более дугообразных сегмента кольца могут формировать полное кольцо.
В основе конфигурации дугообразных сегментов кольца могут лежать факторы, содержащие оптимизацию полупроводниковой пластины.
В основе конфигурации дугообразных сегментов кольца может дополнительно лежать достижение максимальной площади поверхности кольца в активной вставке в линзу.
Дугообразные участки кольца могут представлять собой сегменты без сопряжения дуг.
Дугообразные сегменты кольца могут содержать как участки с сопряжением дуг, так и сегменты без сопряжения дуг.
Функциональные слои подложки могут включать в себя как указанные слои подложки, собранные в кольцо из участков кольца дугообразной формы, так и участки целых полных колец.
Слой подложки в виде целого полного кольца может содержать металлический слой, выступающий в качестве антенны.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы могут дополнительно зависеть от базовой кривизны офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы могут дополнительно зависеть от диаметра офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из слоев подложки кольцевой формы могут дополнительно зависеть от параметров герметизации активной вставки в линзу.
Слои подложки могут содержать слои полупроводниковой пластины на основе силикона.
Слои подложки могут содержать слои полупроводниковой пластины на керамической основе.
Слои подложки могут содержать слои полупроводниковой пластины на основе каптона.
Соответственно, настоящее изобретение относится к активной многослойной вставке, которая может быть запитана энергией и встроена в офтальмологическое устройство. Вставка может быть сформирована множеством слоев, каждый из которых может иметь уникальные функциональные характеристики; или, в альтернативном варианте осуществления, может иметь смешанные функциональные характеристики, но во множестве слоев. Слои могут содержать слои, предназначенные для запитывания энергией или активации изделия, или для управления функциональными компонентами внутри тела линзы.
Функционализированная многослойная вставка может содержать запитанный энергией слой, который может питать энергией компонент, способный проводить электрический ток. Компоненты могут включать в себя, например, один или более из: регулируемого элемента оптической линзы и полупроводникового устройства, которое может быть размещено либо внутри вставки с наложенными друг на друга слоями, либо присоединено к ней иным способом. Некоторые примеры также могут включать в себя литые контактные линзы из силиконового гидрогеля с жесткой или формуемой вставкой с наложенными друг на друга функционализированными слоями, заключенной в офтальмологическую линзу биосовместимым способом.
Соответственно, предлагается описание многослойной вставки в офтальмологическую линзу, содержащей конфигурации части наложенного функционализированного слоя, а также различные конфигурации колец и сегментов кольца, которые содержат функциональные слои. Многослойная вставка может включать в себя слои подложки, представляющие собой целые полные кольца, сегментированные кольца или комбинацию того и другого. Более того, сегментированные кольца могут включать в себя дугообразные сегменты с сопряжением дуг и без сопряжения дуг.
Вставка может быть сформирована различными способами из множества слоев и помещена вблизи одной или обеих из первой части формы для литья и второй части формы для литья. Реакционную смесь мономера помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первую часть формы для литья размещают в непосредственной близости от второй части формы для литья, тем самым формируя в линзе полость с запитанной энергией вставкой подложки и по меньшей мере частью реакционной смеси мономера; реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения для формирования офтальмологической линзы. Линзы могут быть сформированы путем регулирования актиничного излучения, которым облучается реакционная смесь мономера.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
На ФИГ. 1 представлено трехмерное изображение вставки, сформированной наложенными друг на друга функциональными слоями и встроенной в часть формы для литья офтальмологической линзы.
На ФИГ. 2 представлены два изображения поперечного сечения вставок, сформированных наложенными друг на друга функциональными слоями и встроенных внутрь двух офтальмологических линз разной формы.
На ФИГ. 3 представлены два изображения поперечного сечения вставок, сформированных наложенными друг на друга функциональными слоями и встроенных внутрь офтальмологических линз с разными параметрами герметизации.
На ФИГ. 4 представлены два изображения поперечного сечения вставок, сформированных наложенными друг на друга функциональными слоями разной толщины и встроенных внутрь офтальмологических линз.
На ФИГ. 5 представлен вид сверху вниз дугообразного сегмента, составляющего четверть кольца и имеющего разные внутренний и наружный радиусы, а также размещение сегментов кольца и полного кольца, составленного из сегментов кольца.
На ФИГ. 6 представлен вид сверху вниз дугообразного сегмента, составляющего четверть кольца и имеющего совпадающие внутренний и наружный радиусы, а также размещение сегментов кольца и полного кольца, составленного из сегментов кольца.
На ФИГ. 7 представлен вид сверху вниз дугообразного сегмента, составляющего четверть кольца и имеющего частично совпадающие внутренний и наружный радиусы, а также размещение сегментов кольца и полного кольца, составленного из сегментов кольца.
На ФИГ. 8 для сравнения представлен вид сверху вниз сегментов кольца, имеющих различную форму и изображенных на фиг. 5-7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству - вставке подложки, сформированной посредством наложения друг на друга множества функционализированных слоев. Дополнительно настоящее изобретение относится к различным конфигурациям полупроводниковой пластины, включая кольца и сегменты кольца, которые можно использовать для изготовления функционализированных слоев во вставке с функциональными слоями и дальнейшего встраивания в офтальмологическую линзу.
В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами. Предполагается, что специалистам в данной области будет понятно, что возможны вариации, модификации и изменения. Поэтому следует понимать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается указанными примерами.
Определения
В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:
Активная вставка в линзу: в настоящем документе обозначает электронное или электромеханическое устройство с управлением на основе логических схем.
С сопряжением дуг (или сопряжение дуг): в настоящем документе обозначает конфигурацию сегмента кольца, имеющую идентичные внешний радиус и внутренний радиус, так что кривизна внешней дуги совпадает с кривизной внутренней дуги. Сопряжение дуг используется для эффективного вкладывания сегментов кольца друг в друга на полупроводниковой пластине с целью максимально эффективного использования пластины.
Ширина промежутков между кристаллами: в настоящем документе обозначает ширину тонкого нефункционального пространства между интегральными микросхемами на полупроводниковой пластине, на которой с помощью пилы или иного устройства или способа можно безопасно разрезать пластину на отдельные кристаллы, не повреждая схем.
Кристалл: в настоящем документе обозначает блок полупроводящего материала, на котором выполнена заданная функциональная схема. Кристалл создается на полупроводниковой пластине и вырезается из нее.
Запитанный энергией: в настоящем документе обозначает состояние, которое способно обеспечить подачу электрического тока или хранение в себе запаса электрической энергии.
Энергия: в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. В настоящем документе указанная способность может обозначать способность выполнения электрических действий при совершении работы.
Источник энергии: в настоящем документе обозначает устройство, выполненное с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в запитанное энергией состояние.
Внешняя дуга: в настоящем документе обозначает внешний или выпуклый край сегмента кольца, который является частью длины окружности, определяемой внешним радиусом.
Внешний радиус: в настоящем документе обозначает радиус окружности, которая образует внешний край полного кольца или сегмента кольца. Внешний радиус определяет кривизну внешней дуги.
Полное кольцо: в настоящем документе обозначает один слой в форме полного кольца в функционализированной многослойной вставке. Полное кольцо может содержать множество сегментов кольца или может быть одним целым кольцом.
Функционализированный: в настоящем документе обозначает создание слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, запитывание энергией, активирование или управление.
Функционализированная многослойная вставка: в настоящем документе обозначает вставку для офтальмологического устройства, сформированную из множества функциональных слоев, наложенных друг на друга. Среди этого множества слоев каждый слой может иметь собственную функциональную характеристику; или, в альтернативном варианте осуществления, может иметь смешанные функциональные характеристики, но во множестве слоев. В некоторых примерах слои могут быть собраны в кольца.
Целое кольцо: в настоящем документе обозначает один слой в форме полного кольца функционализированной многослойной вставки, выполненный из одного целого кристалла.
Внутренняя дуга: в настоящем документе обозначает внутренний или вогнутый край сегмента кольца. Внутренняя дуга может представлять собой один сегмент дуги, кривизна которого определяется внутренним радиусом. Внутренняя дуга может содержать множество дуговых сегментов разной кривизны, определяемых разными внутренними радиусами.
Внутренний радиус: в настоящем документе обозначает радиус окружности, образующей внутренний край или часть внутреннего края полного кольца или сегмента кольца. Внутренний радиус определяет кривизну внутренней дуги.
Линза: в настоящем документе обозначает любое офтальмологическое устройство, находящееся внутри глаза или на нем. Такие устройства могут обеспечить возможность оптической или косметической коррекции. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому подобному устройству, посредством которого осуществляется коррекция или модификация зрения или косметическое улучшение физиологии глаза (например, цвет радужной оболочки) без ущерба для зрения. Предпочтительными являются мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые без ограничений включают в себя силиконовые гидрогели и фторгидрогели.
Форма для литья: обозначает жесткий или полужесткий предмет, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части, формирующие переднюю изогнутую часть формы для литья и заднюю изогнутую часть формы для литья.
Мощность: в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.
Кольцевой сегмент: в настоящем документе обозначает один кристалл, который может быть объединен с другим кристаллом для создания полного кольца. В рамках настоящего описания сегмент кольца по существу является плоским и сформирован в форме дуги.
Наложение: в настоящем документе обозначает расположение по меньшей мере двух комплектующих слоев 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 сцепление или выполняющая иные функции, так что слои находятся в контакте друг с другом через указанную пленку.
Вставка подложки: в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, обеспечивающую поддержание источника энергии в офтальмологической линзе. В некоторых примерах вставка подложки также поддерживает один или более компонентов.
Полупроводниковая пластина: в настоящем документе обозначает тонкую пластину полупроводникового материала, такого как кремниевый кристалл, используемую для изготовления интегральных схем и других микроустройств. Полупроводниковая пластина служит подложкой для микроэлектронных устройств, встраиваемых внутрь и на поверхности полупроводниковой пластины, и проходит через много стадий микротехнологического процесса.
Устройство
На фиг. 1 элементом 100 показано трехмерное изображение полностью сформированной офтальмологической линзы, в которой используется вставка подложки с наложенными друг на друга слоями, сформированная как функционализированная многослойная вставка 110. На фигуре показан частичный срез офтальмологической линзы, позволяющий понять расположение различных слоев внутри устройства. Основной материал 120 показан в поперечном сечении через герметизирующие слои вставки подложки. Основной материал 120 полностью располагается внутри и проходит по всей окружности офтальмологической линзы. Специалисту в данной области должно быть очевидно, что реальная функционализированная многослойная вставка 110 может составлять полное кольцо или иные формы, находящиеся в пределах ограничений по размеру для типичной офтальмологической линзы.
Слои 130, 131 и 132 демонстрируют три из многочисленных слоев, которые могут находиться в функционализированной многослойной вставке 110. Отдельный слой может включать в себя один или более из: активных и пассивных компонентов и частей со структурными, электрическими или физическими свойствами, подходящими для определенной цели.
Слой 130 может включать в себя источник энергии, такой как, например, один или более из: батареи, конденсатора и приемника, находящихся внутри слоя 130. Элемент 131, без ограничений настоящего изобретения, может содержать микросхему, обнаруживающую возбуждающие сигналы для активной вставки в линзу 140. Также может быть включен слой регулятора питания 132, способный получать питание от внешних источников, заряжать слой батареи 130 и контролировать использование батарейного питания из слоя 130, когда линза находится вне заряжающей среды. Слой регулятора питания 132 также может контролировать сигналы, поступающие к активной вставке в линзу 140, представляющей пример осуществления настоящего изобретения, в центральном кольцевом вырезе функционализированной многослойной вставки 110.
В целом, функционализированную многослойную вставку 110 встраивают в офтальмологическую линзу с помощью автоматического устройства, которое размещает источник энергии требуемым образом относительно части формы для литья, используемой для формования линзы.
Как представлено на фиг. 2, 3 и 4, размер, форма и многоуровневая структура кристалла, который можно использовать для формирования таких слоев, как 130, 131 и 132 в функционализированной многослойной вставке 110, зависят от нескольких факторов.
На фиг. 2 показано влияние формы линзы на конфигурацию функционализированной многослойной вставки. Базовая кривизна, диаметр и толщина офтальмологической линзы определяют максимальный размер и форму встроенной функционализированной многослойной вставки. На фиг. 2 в качестве примера показано влияние разной базовой кривизны. Элемент 200A изображает поперечное сечение части офтальмологической линзы 205A, имеющей большую кривизну, чем офтальмологическая линза 205B, показанная в элементе 200B, которая является более плоской. В более плоской линзе 205В можно разместить функционализированную многослойную вставку 201В большей ширины 202В, по сравнению с более узкой шириной 202А функционализированной многослойной вставки 201А, которая подходит для линзы 205А, имеющей большую базовую кривизну. Очевидно, что линза меньшего диаметра (203A обозначает диаметр линзы) будет ограничивать ширину функционализированной многослойной вставки, тогда как в линзе большего диаметра можно разместить более широкую функционализированную многослойную вставку. Аналогичным образом, линза меньшей толщины (204A обозначает толщину линзы) будет ограничивать количество слоев в функционализированной многослойной вставке, также как и ширину функционализированной многослойной вставки, при этом более толстая линза может поддерживать большее количество слоев и слои большей ширины.
На фиг. 3 показано влияние параметров герметизации на конфигурацию функционализированной многослойной вставки. Параметры герметизации, такие как, в качестве неограничивающего примера, сохраняющие минимальную толщину 100 микрон между краем кристалла и внешним краем линзы, влияют на размер и форму функционализированной многослойной вставки и, следовательно, на размер и форму отдельных слоев. Элемент 300A иллюстрирует вид в поперечном сечении части офтальмологической линзы 305A с функционализированной многослойной вставкой 301A и границей герметизации 303A. Офтальмологическая линза 305B, показанная в элементе 300B, включает в себя функционализированную многослойную вставку 301B и относительно более широкую границу герметизации 303B, по сравнению с более узкой границей 303A. Можно видеть, что более широкая граница герметизации 303B требует, чтобы функционализированная многослойная вставка 301B имела меньшую ширину 302B, чем функционализированная многослойная вставка 301A, имеющая ширину 302A.
На фиг. 4 показано влияние толщины функционального слоя на конфигурацию функционализированной многослойной вставки. Элемент 400A иллюстрирует вид в поперечном сечении части офтальмологической линзы 405A с функционализированной многослойной вставкой 401A, включающей в себя три слоя с материалом, такие как, например, изолирующие слои, между функциональными слоями. Функционализированная многослойная вставка может содержать больше или меньше трех слоев. Офтальмологическая линза 405B, показанная в элементе 400B, включает в себя функционализированную многослойную вставку 401B с относительно более толстыми слоями 402B, чем слои 402A функционализированной многослойной вставки 401A, которые являются более тонкими. Кривизна линзы в этих двух примерах позволяет сохранить одинаковую ширину нижних слоев 402A и 402B. Однако можно заметить, что увеличение высоты функционализированной многослойной вставки 401B по сравнению с 401A, в сочетании с кривизной линзы, приводит к ограничению ширины верхнего слоя 402A. Толщина каждого функционального слоя влияет на другие размеры, т.е. на ширину функционального слоя, соответствующие заданной линзе, и на параметры герметизации. Более толстые слои функционализированной многослойной вставки будут более ограничены по другим размерам, в частности, по ширине, с тем чтобы оставаться в пределах геометрии линзы.
Конфигурация сегмента кольца
В примерах осуществления, проиллюстрированных в настоящем документе, каждый слой в функционализированной многослойной вставке имеет форму кольца, сформированного либо из целого кольцевидного кристалла, либо из множества сегментов кольца. Кольца или сегменты кольца производят на полупроводниковых пластинах, из которых их в дальнейшем вырезают. Как будет показано на фиг. 5-8, сегменты кольца позволяют гораздо эффективнее использовать материал полупроводниковой пластины, чем полные кольца. Следовательно, решение о производстве целых колец или колец, состоящих из множества сегментов кольца, может, в частности, зависеть от стоимости кристаллической подложки и способов производства. Другие факторы выбора между целыми кольцами и множеством сегментов кольца включают в себя функции, которые необходимо реализовать в определенном слое функционализированной многослойной вставки, а также преимущество структурной устойчивости, обусловленной включением одного или более целых колец в функционализированную многослойную вставку. Одним примером функции, для реализации которой может потребоваться полное кольцо, являются радиочастотные антенны, расположенные по всей окружности кристалла. Другим примером служит соединительный слой, используемый для маршрутизации сигналов между сегментами кольца, лежащими под таким слоем, и сегментами кольца, лежащими над таким слоем, где соединения должны связывать разные точки, расположенные на окружности функционализированной многослойной вставки.
Факторы, влияющие на стоимость кристалла, могут включать в себя, в качестве неограничивающего примера, стоимость материала подложки, а также количество стадий и, следовательно, временные затраты, связанные со способом производства. Кристалл, выполненный из недорогой подложки, такой как, например, керамика или каптон, при относительно минимальном количестве стадий производства может изготавливаться с использованием менее эффективной схемы размещения деталей, такой как полные кольца. Изготовление полных колец сопровождается образованием значительного количества отходов полупроводниковой пластины, но низкая стоимость материала и производства могут сделать целесообразным выпуск полных колец для некоторых слоев функционализированной многослойной вставки. В альтернативном варианте осуществления кристалл, выполненный из дорогостоящей подложки, такой как, например, силикон, при относительно более сложном процессе производства, включающем несколько стадий и элементов, может быть разделен на множество сегментов кольца для оптимизации количества колец, получаемых из одной полупроводниковой пластины. На фиг. 5-8 показано, что определенные конфигурации сегментов кольца существенно улучшают размещение колец и, следовательно, возможность эффективного расположения сегментов колец на полупроводниковой пластине для ее оптимального использования.
При оптимизации схемы расположения кристаллов, или сегментов кольца, на полупроводниковой пластине учитываются и другие факторы. Например, фототравление кристалла, если оно необходимо как часть производственного процесса, представляет собой способ, который обычно выполняется на прямоугольных блоках полупроводниковой пластины. При необходимости проведения фототравления линейная схема расположения сегментов кольца является более эффективной, чем радиальная схема. Ширина промежутков между кристаллами, то есть нефункциональное пространство между кристаллами на полупроводниковой пластине, влияет на оптимизацию и схему расположения. Ширина промежутков между кристаллами может определяться, например, специальной технологией или инструментами, используемыми для вырезания кристалла из полупроводниковой пластины в конце производственного процесса. Краевой интервал является еще одним параметром, влияющим на схему расположения кристаллов. Краевой интервал представляет собой минимальное расстояние между краем кристалла и внешним краем полупроводниковой пластины.
При проектировании схемы расположения сегментов кольца на полупроводниковой пластине форма каждого отдельного сегмента кольца существенно влияет на оптимизацию использования полупроводниковой пластины в целом. Конфигурации сегментов кольца можно разделить на три общие категории: без сопряжения дуг (фиг. 5), с полным сопряжением дуг (фиг. 6) и с частичным сопряжением дуг (фиг. 7). В одном слое функционализированной многослойной вставки, а также в разных слоях функционализированной многослойной вставки могут сочетаться различные конфигурации сегментов кольца.
На фиг. 5 представлен пример сегментов кольца, выполненных без сопряжения дуг, и показаны сегменты, составляющие четверть кольца и имеющие разные внешний и внутренний радиусы. Внешний радиус, определяемый окружностью 501, больше внутреннего радиуса, определяемого окружностью 502, и, следовательно, внешняя дуга 503 имеет меньшую кривизну, чем внутренняя дуга 504. Таким образом, сегмент кольца 505 имеет разные внешний и внутренний радиусы. Элемент 506 демонстрирует, что сегменты кольца 505 располагаются неэффективно, так как между отдельными кристаллами имеются существенные промежутки, что приводит к образованию отходов при производстве кристаллов на полупроводниковой пластине. Элемент 507 указывает на то, что четыре сегмента кольца 505 могут быть объединены для производства полного кольца с круглым внутренним краем.
На фиг. 6 представлен пример полного сопряжения дуг, включая сегменты, составляющие четверть кольца и имеющие идентичные внешний и внутренний радиусы. Внешний радиус, определяемый окружностью 601, идентичен внутреннему радиусу, определяемому окружностью 602, которая скорее смещена, чем уменьшена в размере, чтобы определить форму сегмента кольца 605. Таким образом, внешняя дуга 603 и внутренняя дуга 604 имеют идентичную кривизну. На элементе 606 показано, что сегменты кольца 605 можно точно разместить, оставляя лишь малую ширину промежутков между кристаллами, необходимую для вырезания отдельного кристалла 605 из полупроводниковой пластины. Такая конфигурация значительно сокращает количество отходов при производстве кристаллов из полупроводниковой пластины. Элемент 607 иллюстрирует полное кольцо, состоящее из четырех сегментов кольца 605. Поскольку конфигурация с полным сопряжением дуг предполагает производство кристаллов 605, которые имеют незначительное конусообразное сужение на концах, внутренний край получившегося кольца на элементе 607 не является совершенно круглым.
На фиг. 7 представлена конфигурация с частичным сопряжением дуг, а также сегменты, составляющие четверть кольца и сформированные комбинацией трех кривых. Элемент 708 представляет собой увеличенное изображение элементов, образующих форму сегмента кольца 705. На элементе 708 контур был удален из сегмента кольца 705, так чтобы образуемые формы были видны более отчетливо. Кривизна внешней дуги 703 определена радиусом окружности 701. Внутренняя дуга 704 содержит две разные кривизны. Окружность 702, обозначенная пунктирной линией, имеет меньший радиус, чем окружность 701 и определяет среднюю часть 704A внутренней дуги 704. Окружность 709, обозначенная перемежающейся штрихпунктирной линией, имеет радиус, идентичный окружности 701. Окружность 709 расположена так, что пересекает окружность 702 по направлению к концам сегмента кольца 705. Таким образом, окружность 709 определяет кривизну двух концевых частей 704B внутренней дуги 704. Данная гибридная конфигурация внутренней дуги 704 максимально увеличивает активную зону, имеющуюся на кристалле, в то время как частичное сопряжение дуг рядом с концами сегмента кольца 705 оптимизирует размещение и, следовательно, эффективность схемы расположения кристаллов на полупроводниковой пластине. Элемент 706 иллюстрирует расположение сегментов кольца 705, где идентичные радиусы окружностей 701 и 709 в конфигурации сегментов кольца 705 обеспечивают плотное центрирование по расположению на концах кристалла. Элемент 707 иллюстрирует полное кольцо, состоящее из четырех сегментов кольца 705. Конфигурация кристалла 705 включает в себя конусообразные концы, формирующие кольцо с внутренним краем, который не является совершенно круглым, как показано на элементе 707.
На фиг. 8 представлено сравнение сегментов кольца, изображенных на фиг. 5-7. Элемент 801 иллюстрирует расположение сегментов кольца 505 без сопряжения дуг. Аналогичным образом элемент 802 изображает расположение сегментов кольца с полным сопряжением дуг 605, а элемент 803 - сегментов кольца с частичным сопряжением дуг 705. На элементе 802 четко видно оптимальное расположение сегментов кольца с полным сопряжением дуг 605. На примере элемента 803 становится очевидно, что сегменты кольца с частичным сопряжением дуг 705 располагаются более эффективно, чем сегменты кольца 505 без сопряжения дуг.
Элемент 804 иллюстрирует сравнение площади сегмента кольца с полным сопряжением дуг 605 и сегмента кольца 505, выполненного без сопряжения дуг. При наложении сегмента 605 на сегмент 505 можно увидеть, что сегмент 605 имеет конусообразные концы, уменьшающие площадь поверхности, имеющуюся на кристалле 605 с полным сопряжением дуг. Хотя полное сопряжение дуг обеспечивает самое эффективное расположение сегментов кольца на полупроводниковой пластине, это достигается за счет уменьшения площади поверхности каждого сегмента кольца.
Аналогичным образом элемент 805 иллюстрирует сравнение площади сегмента кольца 705 с частичным сопряжением дуг и сегмента кольца 505, выполненного без сопряжения дуг. При наложении сегмента 705 на сегмент 505 снова становится очевидным, что сегмент 705 имеет конусообразные концы, но не столь выраженные, как при сравнении, изображенном на элементе 804. Площадь поверхности, имеющаяся на сегменте кольца 705 с частичным сопряжением дуг, в некоторой степени меньше площади поверхности сегмента кольца 505 без сопряжения дуг.
Наконец, элемент 806 иллюстрирует сравнение сегмента кольца 605 с полным сопряжением дуг и сегмента кольца 705 с частичным сопряжением дуг. Хотя оба из них имеют конусообразные концы, при наложении сегмента 605 на сегмент 705 заметно, что сегмент кольца 705 с частичным сопряжением дуг имеет несколько большую площадь поверхности. Частичное сопряжение дуг представляет собой гибридное решение, которое сохраняет больше площади поверхности на сегменте кольца, в то время как коррекция кривизны рядом с концами сегмента кольца обеспечивает более эффективное расположение таких сегментов кольца на полупроводниковой пластине. Частичное сопряжение дуг можно использовать, в качестве неограничивающего примера, для создания групп кристаллов, в которых не приходится жертвовать активной площадью, но при этом концы сегмента кольца слегка сужены, что улучшает производственную эффективность, не снижая функциональности.
Различные конфигурации описаны для колец и сегментов кольца, которые составляют функционализированные слои во вставке с функциональными слоями, для встраивания в офтальмологическую линзу. Многослойная вставка может включать в себя слои подложки, представляющие собой целые полные кольца, сегментированные кольца или комбинацию того и другого. Сегментированные кольца могут включать в себя дугообразные сегменты с сопряжением дуг или без сопряжения дуг.
Заключение
В вышеизложенном описании и в нижеизложенной формуле изобретения предлагаются различные конфигурации колец и сегментов кольца, образующих функционализированные слои во вставке с функциональными слоями, для встраивания в офтальмологическую линзу.