工程和設計挑戰

在zai過guo去qu十shi年nian中zhong
，醫yi療liao組zu織zhi已yi經jing認ren識shi到dao需xu要yao用yong心xin髒zang監jian視shi植zhi入ru器qi來lai檢jian測ce心xin跳tiao異yi常chang情qing況kuang。這zhe種zhong器qi件jian被bei植zhi入ru在zai病bing人ren胸xiong部bu皮pi膚fu下xia方fang，它ta記ji錄lu著zhe心xin髒zang的de每mei次ci跳tiao動dong，記ji錄lu的de信xin息xi通tong過guo無wu線xian方fang式shi傳chuan輸shu到dao醫yi療liao中zhong心xin。這zhe樣yang就jiu實shi現xian了le心xin髒zang活huo動dong的de遠yuan程cheng監jian視shi，有you利li於yu評ping估gu無wu法fa預yu料liao的de和he異yi常chang的de心xin血xue管guan事shi件jian，最zui終zhong判pan斷duan是shi否fou需xu要yao植zhi入ru心xin髒zang起qi搏bo器qi。醫yi療liao行xing業ye強qiang烈lie建jian議yi開kai發fa更geng小xiao和he更geng長chang使shi用yong時shi間jian的de器qi件jian
，以yi便bian簡jian化hua外wai科ke手shou術shu，這zhe也ye成cheng為wei了le一yi些xie主zhu要yao的de醫yi療liao器qi件jian製zhi造zao商shang麵mian臨lin的de關guan鍵jian挑tiao戰zhan。在zai我wo們men作zuo為wei例li子zi看kan待dai的de“可植入”器件中

，最終器件製造商明確地定義了目標：將電子器件的尺寸減小10倍，通過優化功耗將電池壽命延長至3年。

基於矽材料的3D集成式無源元件

為了實現這些目標，一些大的分立元件必須被替換掉。以下提供的解決方案采用了矽集成式無源器件(IPD)技術。


電子醫療器件中最關鍵的無源元件之一
，也是最難集成的一種元件，就是電容。特別是當電容容量達到1μF以上時。3D高密度電容技術的開發解決了這些問題。最新代技術使用了創新的3D結構
，密度高達250nF/mm2，可以製造出電容容量達幾個μF的微型矽片電容。

這種技術中使用的材料和製造IC所用的材料是相似的。其最大優勢在於高可靠性和電容內部最小的漏電流，這主要得益於在高溫固化期間產生的高純度電介質層。


使用IPD的不同步驟

回(hui)到(dao)我(wo)們(men)這(zhe)個(ge)具(ju)體(ti)例(li)子(zi)
，首(shou)先(xian)推(tui)薦(jian)的(de)是(shi)一(yi)些(xie)多(duo)項(xiang)目(mu)晶(jing)圓(yuan)，它(ta)們(men)采(cai)用(yong)具(ju)有(you)多(duo)種(zhong)容(rong)量(liang)的(de)單(dan)個(ge)矽(gui)電(dian)容(rong)以(yi)及(ji)矽(gui)電(dian)容(rong)陣(zhen)列(lie)，目(mu)的(de)是(shi)認(ren)證(zheng)這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)，並(bing)檢(jian)查(zha)良(liang)率(lv)。這(zhe)第(di)一(yi)步(bu)通(tong)過(guo)後(hou)就(jiu)完(wan)成(cheng)了(le)兩(liang)大(da)組(zu)電(dian)容(rong)的(de)設(she)計(ji)。第(di)一(yi)組(zu)是(shi)大(da)的(de)矽(gui)電(dian)容(rong)陣(zhen)列(lie)，在(zai)單(dan)個(ge)裸(luo)片(pian)中(zhong)的(de)總(zong)容(rong)量(liang)超(chao)過(guo)了(le)3μF。如前所述，矽基IPD技術能用很小的封裝尺寸實現很大的電容容量
，厚度可以低至100μm。至此邁向微型化的第一步也就成功了。

第二組由每個容量為100nFdelingwaiyigegelixingguidianrongzhenliezucheng。zhezhongshejidezhuyaoquedianshiyouzhexiebingpaifangzhideguidianrongzaochengdeganrao
，tamenhuiduiloudianliuyoufumianyingxiang，jineryingxiangdaogonghao。zhelidetiaozhanzaiyujinyibutiaozhengjishu
，zuizhongdadaocongyigejiediandaolingyigejiedianshideloudianliushizhongbaochizai10nA以下。這種電容陣列設計後來使用“高隔離”技術進行了修改
，主要是設法控製與陣列耦合的二極管的行為。最終的集成係統總電容超過了7μF，並依靠高隔離設計使最終器件尺寸比前代“心髒監視器”小了10倍。

在3.2V/25℃/120s條件下的漏電流小於0.2nA/μF。為了更快更可靠地從原型轉換為工業化產品
，原型的開發是在與工業化步驟要求的相同條件和環境下進行的。

醫療技術的新標杆

“可插入”心髒監視器中使用矽材料實現的集成式無源元件為改善最終產品可靠性、壽命和性能提供了新的機會。在這種大背景下，可直接帶來減少病人可植入器件的更換次數。

我們還可以想像，這種解決方案還能改造為在可靠性、壽shou命ming和he性xing能neng方fang麵mian具ju有you相xiang同tong目mu標biao的de其qi它ta可ke植zhi入ru器qi件jian。我wo們men正zheng處chu於yu新xin機ji會hui層ceng出chu不bu窮qiong的de時shi代dai前qian沿yan。研yan發fa計ji劃hua和he技ji術shu路lu線xian圖tu允yun許xu我wo們men充chong分fen想xiang像xiang通tong過guo集ji成cheng技ji術shu對dui現xian有you功gong能neng帶dai來lai的de許xu多duo新xin功gong能neng和he新xin改gai進jin。

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