DE60130142T2 - Implantierbare medizinische elektronik unter verwendung von flipchipartigen hochspannungsbauteilen - Google Patents

Implantierbare medizinische elektronik unter verwendung von flipchipartigen hochspannungsbauteilen Download PDF

Info

Publication number
DE60130142T2
DE60130142T2 DE60130142T DE60130142T DE60130142T2 DE 60130142 T2 DE60130142 T2 DE 60130142T2 DE 60130142 T DE60130142 T DE 60130142T DE 60130142 T DE60130142 T DE 60130142T DE 60130142 T2 DE60130142 T2 DE 60130142T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chip
implantable medical
high voltage
medical device
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60130142T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60130142D1 (de
Inventor
Mark R. Gilbert BOONE
Juan G. Mesa MILLA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medtronic Inc
Original Assignee
Medtronic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medtronic Inc filed Critical Medtronic Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE60130142D1 publication Critical patent/DE60130142D1/de
Publication of DE60130142T2 publication Critical patent/DE60130142T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375—Constructional arrangements, e.g. casings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/375—Constructional arrangements, e.g. casings
    • A61N1/37512—Pacemakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
    • A61N1/39—Heart defibrillators
    • A61N1/3956—Implantable devices for applying electric shocks to the heart, e.g. for cardioversion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4901—Structure
    • H01L2224/4903—Connectors having different sizes, e.g. different diameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H01L2924/13034—Silicon Controlled Rectifier [SCR]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen implantierbare medizinische Einrichtungen bzw. Vorrichtungen und insbesondere solche Einrichtungen, die Komponenten für Hochspannungs-Flip- bzw. Halbleiterchips verwenden.
  • Zur Zeit werden fast alle integrierten Hochspannungshalbleiterschaltungen mit Hilfe von Drahtverbindungen bzw. mit Hilfe des sog. Drahtbondings aufgebaut. Typische Hochspannungschips bzw. -bausteine haben auf beiden Seiten des Chips aktive Anschlüsse bzw. Abschlüsse. Die Drahtverbindungen bedingen das Befestigen eines Endes eines dünnen Drahts an einen Abschlusspunkt auf einer Seite eines Chips, das Befestigen des anderen Endes des dünnen Drahts auf einer Anschlussfläche auf einem Substrat und das Einkapseln des Chips und der Verbindungspunkte in einer Kapsel, um eine Beschädigung der Drahtverbindung zu verhindern. Das Verbinden mit Draht hat zahlreiche Probleme. Einige Probleme sind bspw. die Zerbrechlichkeit der Drahtverbindungen und die Notwendigkeit mehrerer Verbindungen, was einen Aufbau noch zerbrechlicher gestaltet.
  • Ein typisches Hochspannungschippaket 100 mit Drahtverbindungen ist in Draufsicht in 1A und in Seitenansicht in 1B dargestellt. Das Paket 100 umfasst ein Substrat 102, einen Chip 104 mit einer Oberseite 106 und einer Unterseite 108. Der Chip 104 ist an dem Substrat 102 durch zwei Verbindungsarten befestigt, nämlich einer Epoxidver bindung 110 und zwei Drahtverbindungen 112. Die Epoxidverbindung 110 befindet sich zwischen dem Substrat 102 und der Rückseite 108 des Chips 104. Die Drahtverbindungen 112 umfassen eine Verbindung eines Drahts 116 zwischen einer Anschlussfläche 114 auf der Oberseite 106 des Chips 104 und einer Anschlussfläche 118 auf dem Substrat 102. Aufgrund der Zerbrechlichkeit und der Probleme in Zusammenhang mit Funkenbildung und Drahtbeschädigungen und der Notwendigkeit, dass die Drähte, wie in 1 dargestellt ist, aus dem Chip herausragen, werden, sobald der Chip 104 auf der Oberseite 106 und dem Substrat 102 drahtgebunden und leitend mit Epoxid an das Substrat auf der Rückseite 108 angebracht ist, der gesamte Bereich der Drahtverbindungspunkte 112 und des Chips 104 eingekapselt. Die Einkapselung deckt den gesamten Bereich des Chips ab zusätzlich zu dem gesamten Bereich des Drahtverbindungskontakts zu dem Substrat plus der vertikalen Höhe des Drahts bei bzw. vor dem Chip. Die Größe der Verkapselung des Chips ist recht groß.
  • Da implantierbare medizinische Einrichtungen kleiner und kleiner werden und da mehr und mehr Komponenten zu solchen Vorrichtungen hinzugefügt werden, verringert sich der für Komponenten verfügbare Platz. Komponenten verringern sich ebenfalls in der Größe, aber der Bedarf zum Verbessern der Verwendung des verfügbaren Volumens und des Platzes hält an.
  • In implantierbaren medizinischen Einrichtungen überschreiten die Anschluss- bzw. Grundflächen eines Bausteins und gestapelter Bausteinpakete typischerweise die Größe des Bodens bzw. der Grundfläche des Chips. Wenn bspw. eine Drahtverbindung verwendet wird, um elektrisch einen Chip mit flexiblen Zwischenlagen zu verbinden, ist die Paketgröße viel größer als die Größe der Grundfläche des Chips und daher im wesentlichen bezogen auf die Größe ineffizient.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren nach Anspruch 5 zum Verringern der Größe einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung einschließlich des Vorbereitens einer Hochspannungsvorrichtung mit Abschlüssen auf einer einzigen bzw. einzelnen Seite des Vorrichtungschips für eine Oberflächenbefestigungstechnikanwendung.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine implantierbare medizinische Einrichtung nach Anspruch 1.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1A zeigt eine Draufsicht eines mit Draht verbundenen Chips.
  • 1B zeigt eine Seitenansicht eines mit Draht verbundenen Chips.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Ansicht einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Hochspannungschips.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen wird Bezug genommen auf die beigefügte Zeichnung, die einen Teil davon bildet, und in der zur Erläuterung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung verwirklicht werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Ein Verfahren 200 des Ein- bzw. Aufbauens einer implantierbaren medizinischen Einrichtung mit Hochspannungs-Flip-Chip-Technik ist in 2 gezeigt. Das Verfahren 200 umfasst ein Bilden eines Oberflächenmontageverbindungsaufbaus auf einem Hochspannungschip in Block 202, ein Befestigen eines Hochspannungs-Flip-Chips an einem Substrat einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung für eine Hochspannungsanwendung in der IMD in Block 204 und ein Einbauen des Substrats in einen IMD-Aufbau in Block 206. Wie erwähnt wurde, umfasst eine solche IMD in verschiedenen Ausführungsformen einen Defibrillator, eine Hybridvorrichtung für mehrfache medizinische Vorrichtungsvorgänge bzw. -abläufe einschließlich Hochspannungsvorgängen und dergleichen.
  • Der Hochspannungs-Flip-Chip, der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat alle seine Verbindungsanschlüsse auf einer einzelnen Seite des Chips. Bspw. liegen alle Verbindungen für den Chip, die mit einem Substrat zu verbinden sind, auf einer Oberfläche vor. In dieser Ausführungsform wird der Chip dann unter Verwendung einer Oberflächenmontagetechnik befestigt. Die Verwendung der Oberflächenmontagetechnik ermöglicht, dass eine geringere Flächen bzw. weniger Platz beim Befestigen bzw. der Montage des Chips verwendet wird.
  • In einer Ausführungsform werden standardmäßige Oberflächenmontageprozesse verwendet, um den Oberflächenmontageaufbau auf dem Hochspannungs-Flip-Chip zu bilden. Diese Prozesse einschließlich der Prozesse der Unterstoßmetallisierung (UBM: under bump metalization) sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden hierin nicht weiter beschrieben. Weiterhin sind, obgleich ein einzelner Chip hierin erörtert wird, viele Hochspannungschips unterschiedlicher Typen und Familien einschließlich lediglich beispielhaft und nicht abschließend Thyristoren (SCRs; silicon controlled rectifiers), bipolarer Transistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs: insulated gate bipolar transistors), Feldeffekttransistoren (FETs: field effect transistors) und dergleichen den Vorrichtungen und Prozessen, die hierin beschrieben sind, zugänglich und innerhalb des Bereichs der Erfindung. Solche Hochspannungsvorrichtungen zum Zwecke dieser Offenbarung sind Vorrichtungen, die Spannung in der Größenordnung von 100 Volt oder mehr erzeugen.
  • 3 zeigt ein Verfahren 300 zum Einbauen einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit dem Schritt des Einbauens eines Substrats, das einen Schaltkreis einer medizinischen Vorrichtung enthält in Block 302, und dem Schritt des Befestigens eines Hochspannungs-Flip-Chips an dem Substrat in Block 304. In verschiedenen Ausführungsformen ist die implantierbare medizinische Vorrichtung ein Defibrillator, eine Hybridvorrichtung oder eine weitere im plantierbare Vorrichtung mit Anforderungen einer Hochspannungskomponente.
  • Ein Verfahren 400 zum Verringern bzw. Reduzieren der Größe einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung ist in 4 gezeigt. Das Verfahren 400 umfasst in einer Ausführungsform den Schritt des Bereitens einer Hochspannungsvorrichtung mit Abschlüssen auf einer einzelnen Seite des Vorrichtungschips für eine Anwendung der Oberflächenmontagetechnik in Block 402, den Schritt des Befestigens des Hochspannungschips auf einem Substrat einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung verringerter Größe in Block 404 und den Schritt des Einbauens des Substrats in einen Körper verringerter Größe in Block 406.
  • In verschiedenen Ausführungsformen verwenden die implantierbaren medizinischen Einrichtungen der vorliegenden Erfindung Hochspannungskomponenten für verschiedene Zwecke. Diese Zwecke umfassen beispielhaft implantierbare Kardiodefibrillationsvorrichtung (ICDs: implantable cardio defibrillation devices), eine Kombination oder Hybridschrittmacher und Defibrillationsvorrichtungen und dergleichen. Da die Industrie der implantierbaren medizinischen Vorrichtungen kontinuierlich wächst und diversifiziert, wachsen die Anwendungen für Hochspannungskomponenten ebenso kontinuierlich weiter. Da die implantierbaren medizinischen Vorrichtungen immer mehr Komponenten verwenden, angesichts eines konsistenten Bedarfs für kleinere Größen, werden Hochspannungs-Flip-Chips unabdingbar bei Anforderungen bzgl. des Verringerns des Raumvolumens.
  • Die verschiedenen Ausführungen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, wie bspw. die Verfahren 200, 300 und 400, verringern die Größe eines Hochspannungschips. Typische Hochspannungsbausteine, die mit Drahtverbindungstechniken gebildet sind, haben eine vertikale Höhe in der Größe von 60 bis 70 Tausendstel bis auf das Substrat. Flip-Chips haben hingegen eine vertikale Höhe in der Größe von 20 Tausendstel bis auf das Substrat. Typische Drahtverbindungsvorrichtungen decken, wenn sie an einem Substrat befestigt sind, einen Bereich einer horizontalen Fläche im Bereich der doppelten oder mehrmaligen Fläche des Flip-Chips ab. Hochspannungs-Flip-Chip-Vorrichtungen reduzieren daher insgesamt das Volumen, das in jeder schrumpfenden implantierbaren medizinischen Vorrichtung verwendet wird, im Durchschnitt um 50 Prozent oder mehr gegenüber drahtgebundenen Vorrichtungen. Die zusätzliche Fläche und das Volumen ermöglichen ein Implementieren zusätzlicher Komponenten, was bei allen implantierbaren medizinischen Vorrichtungen immer notwendiger wird, insbesondere in Hybridvorrichtungen, die mehrfache Funktionen ausführen.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung 500. Der Typ der implantierbaren medizinischen Vorrichtung wird in Abhängigkeit dessen Funktion variieren, wie die Form des IMD 500, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die IMD 500 weist einen Körper 502 mit Kanten 504 oben 506 und unter r auf. Die innere Kammer 510 der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 500 ist der Ort für die internen Komponenten der IMD 500 einschließlich des Substrats 512. Solche Komponenten können Hochspannungsvorrichtungen, wie bspw. einen Baustein 200, der auf dem Substrat 512 angebracht ist, Telemetrievorrichtungen, eine Schrittmacherschaltung, eine Steuerschaltung, Batterien und dergleichen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Schaltkreise innerhalb der IMD sind typischerweise integrierte Schaltkreise, die auf einem Substrat gebildet sind oder daran befestigt bzw. angebracht sind.
  • Ein Beispiel eines Hochspannungschips ist in 6 gezeigt. Ein solcher Hochspannungschip ist für den Einbau in die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet, wie zum Beispiel bei ICDs, Hybridvorrichtungen und dergleichen. Ein typischer Chip 600 umfasst einen Chipwürfel 602, auf dem oder in dem eine Mehrzahl von Komponenten 604 gebildet werden können. Die Komponenten 604 umfassen typischerweise Hochspannungskomponenten. Alle Abschlüsse sind in diesem Chip auf einer einzelnen Seite 612 des Chips 600 vorgesehen. Ein Leitwegaufbau 406 innerhalb des Chipwürfels 602 leitet aktive Abschlüsse 608 auf die Seite 612 des Chip 600. Grundanschlussflächen 614 für Oberflächenmontagestrukturen dienen als Plattform für das Erstellen von Flip-Chip-Verbindungen für die umgeleiteten aktiven Abschlüsse zu einem Substrat. Flip-Chip-Höcker 616 sind bei dem auf gewöhnliche Weise hergestellten Chip angewandt.
  • Obgleich hierin eine spezifische Erwähnung der ICDs oder Hybridbausteine, die einen Schaltkreis enthalten und Komponenten zum Schrittmachen sowie für Hochspannungsfunktionen, wie bspw. eine Defibrillation, getätigt wurde, entwickelt sich die Industrie der implantierbaren medizinischen Vorrichtungen konstant weiter. Insbesondere werden die Vorrichtungen immer weiterentwickelt. Die Richtung, in die sich die Industrie beispielsweise bewegt, ist in Richtung der Hybridbausteine, die in der Lage sind, mehrfache verschiedene implantierbare Vorrichtungsfunktionen, wie beispielsweise eine Defibrillation, ein Schrittmachen und dergleichen, durchzuführen. Solche Hybridbausteine verwenden Hochspannungskomponenten und die Verfahren und die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind für eine Verwendung in solchen Hybridbausteinen geeignet. Obgleich die Beschreibung hierin vornehmlich für ICDs und Hybridbausteine gegeben wurde, ist eine beliebige medizinische Vorrichtung, die eine Hochspannungsbehandlung verwendet, für die Verfahren und die Vorrichtungen, die hierin beschrieben werden, geeignet.
  • Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen bspw. eine Reduzierung der Größe der implantierbaren medizinischen Hochspannungsvorrichtungen, nicht nur in Länge und Breite, sondern auch in der Höhe, sind aber nicht darauf beschränkt. Eine vollständige Volumenreduktion liegt im Bereich von 50 % oder darüber. Die Größenverringerung wird dadurch erreicht, dass die Flip-Chip-Technik keinen speziellen Verkapselungsbereich und keine besondere Höhe der Drahtbindung benötigt.
  • Weitere Vorteile umfassen die Verringerung der vollständig zugeteilten Produktionskosten, da die Flip-Chip-Montage weniger teuer als das Verfahren der Drahtverbindungen ist. Die Flip-Chip-Montage verringert die Anforderungen an Werkzeuge, weil keine Drahtverbindungen hergestellt werden müssen und keine Einkapselung benötigt wird. Weiter verringert die Flip-Chip-Montage den unmittelbaren Arbeitsaufwand aufgrund der verringerten Anzahl an Herstellungsprozessen, die in der Flip-Chip-Montage und der Vorbereitung umfasst sind. Die Herstellung von Flip-Chip-Vorrichtungen ist schneller als die Herstellung von Drahtverbindungsvorrichtungen, da die Produktion in weniger Schritten durchgeführt werden kann.
  • Weitere Vorteile umfassen die Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit durch Erzeugung robusterer und konsistent reproduzierbarer hochwertiger untereinander verbundener Produkte und dergleichen. Weiterhin wird die Zykluszeit verringert, nicht nur aufgrund der geringen Anzahl an erforderlichen Prozesschritten zum Einbauen der IMDs, sondern auch weil die Schritte selbst schneller durchgeführt wer den. Bspw. stellt das Eliminieren der Einkapselung nicht nur Vorteile bei der Herstellung bereit, sondern verringert auch die Prozesszeit, da die Wartezeit zum Aushärten vermieden wird.
  • Obwohl die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich implantierbarer medizinischer Vorrichtungen beschrieben wurden, sind die Ausführungsformen offen für die Verwendung in beliebigen Hochspannungskomponenten mit begrenzten Größen und einem Bedarf einfacher Herstellungsprozesse, einschließlich Hörgeräten und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Es ist zu verstehen, dass die vorstehende Beschreibung zum Zwecke der Erläuterung dient und nicht zur Beschränkung. Viele andere Ausführungsformen werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der vorstehenden Beschreibung offensichtlich werden. Der Bereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims (8)

  1. Implantierbare medizinische Einrichtung (500), die gekennzeichnet ist durch: einen Körper (502) mit einer inneren Kammer (510), ein Substrat (512), das in der inneren Kammer (510) angebracht ist, und einen Flip-Chip- bzw. Halbleiterhochspannungschip (200), der an dem Substrat (512) angebracht ist, wobei der Halbleiterspannungschip (200) zumindest eine aktive Hochspannungseinrichtung umfasst, die bei einem Spannungspegel von zumindest 100 V betriebsbereit ist, wobei die aktive Hochspannungseinrichtung aktive Abschlüsse auf einer einzelnen Seite des Chips hat.
  2. Implantierbare medizinische Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Hochspannungschip weiterhin aufweist: einen Halbleitermontageaufbau, der auf einer einzelnen Seite des Halbleiterhochspannungschips gebildet ist.
  3. Implantierbare medizinische Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die implantierbare medizinische Einrichtung ein Defibrillator ist.
  4. Implantierbare medizinische Einrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Hybridschaltkreis in der inneren Kammer angebracht ist.
  5. Verfahren zum Verringern der Größe einer implantierbaren medizinischen Einrichtung (500), gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bilden eines Hochspannungshalbleiterchips (200) mit einer aktiven Hochspannungseinrichtung, die bei einem Spannungspegel von zumindest 100 V betriebsbereit ist, mit Abschlüssen (114) auf einer einzelnen Seite des Chips für eine Oberflächenmontagetechnikanwendung, Anbringen bzw. Montieren des Hochspannungshalbleiterchips (100) auf einem Substrat (512) der implantierbaren medizinischen Einrichtung, wobei eine Halbleitermontagetechnik angewandt wird, und Einbauen des Substrats (512) in einen Körper (502).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die implantierbare medizinische Einrichtung eine Kardiodefibrillationseinrichtung ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei der die Einrichtung eine Hybrideinrichtung ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, bei der das Anbringen durch eine Oberflächenmontagetechnik durchgeführt wird.
DE60130142T 2000-12-26 2001-12-14 Implantierbare medizinische elektronik unter verwendung von flipchipartigen hochspannungsbauteilen Expired - Lifetime DE60130142T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/748,598 US6626931B2 (en) 2000-12-26 2000-12-26 Implantable medical electronics using high voltage flip chip components
US748598 2000-12-26
PCT/US2001/048456 WO2002060527A2 (en) 2000-12-26 2001-12-14 Implantable medical electronics using high voltage flip chip components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60130142D1 DE60130142D1 (de) 2007-10-04
DE60130142T2 true DE60130142T2 (de) 2008-05-15

Family

ID=25010126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60130142T Expired - Lifetime DE60130142T2 (de) 2000-12-26 2001-12-14 Implantierbare medizinische elektronik unter verwendung von flipchipartigen hochspannungsbauteilen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6626931B2 (de)
EP (1) EP1345655B1 (de)
DE (1) DE60130142T2 (de)
WO (1) WO2002060527A2 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6991961B2 (en) * 2003-06-18 2006-01-31 Medtronic, Inc. Method of forming a high-voltage/high-power die package
US7477943B2 (en) * 2003-11-26 2009-01-13 Medtronic, Inc. Medical device and method of manufacturing
DE102004021054B4 (de) * 2004-04-29 2014-09-18 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1723983B1 (de) * 2005-05-20 2013-07-10 Imec Sonde für die elektrische Stimulation und Bestimmung der Aktivität von erregbaren Zellen
US7388288B2 (en) 2006-07-17 2008-06-17 University Of Utah Research Foundation Flip chip metallization method and devices
US8694101B2 (en) * 2008-01-28 2014-04-08 Biotronik Crm Patent Ag Coupling element
US9254168B2 (en) 2009-02-02 2016-02-09 Medtronic Advanced Energy Llc Electro-thermotherapy of tissue using penetrating microelectrode array
EP2475320B1 (de) 2009-09-08 2018-02-21 Salient Surgical Technologies, Inc. Kartuschenanordnung für elektrochirurgische vorrichtungen und elektrochirurgische einheit dafür
EP2544616B1 (de) 2010-03-11 2017-09-06 Medtronic Advanced Energy LLC Bipolarer elektrochirurgischer schneider mit positionsunabhängigem rückführelektrodenkontrakt
US8920417B2 (en) 2010-06-30 2014-12-30 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical devices and methods of use thereof
US9427281B2 (en) 2011-03-11 2016-08-30 Medtronic Advanced Energy Llc Bronchoscope-compatible catheter provided with electrosurgical device
US9750565B2 (en) 2011-09-30 2017-09-05 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical balloons
US9226792B2 (en) 2012-06-12 2016-01-05 Medtronic Advanced Energy Llc Debridement device and method
US11234760B2 (en) 2012-10-05 2022-02-01 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical device for cutting and removing tissue
US10314647B2 (en) 2013-12-23 2019-06-11 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical cutting instrument
US10813686B2 (en) 2014-02-26 2020-10-27 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical cutting instrument
US10188456B2 (en) 2015-02-18 2019-01-29 Medtronic Xomed, Inc. Electrode assembly for RF energy enabled tissue debridement device
US10376302B2 (en) 2015-02-18 2019-08-13 Medtronic Xomed, Inc. Rotating electrical connector for RF energy enabled tissue debridement device
JP6661652B2 (ja) 2015-02-18 2020-03-11 メドトロニック・ゾーメド・インコーポレーテッド Ｒｆエネルギー使用可能な組織デブリドマンデバイス
US11389227B2 (en) 2015-08-20 2022-07-19 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical device with multivariate control
US11051875B2 (en) 2015-08-24 2021-07-06 Medtronic Advanced Energy Llc Multipurpose electrosurgical device
US10716612B2 (en) 2015-12-18 2020-07-21 Medtronic Advanced Energy Llc Electrosurgical device with multiple monopolar electrode assembly
TWI579014B (zh) * 2016-07-12 2017-04-21 Taiwan Resonant Waves Res Corp Hypertension soothing system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156028A (en) * 1994-03-21 2000-12-05 Prescott; Marvin A. Method and apparatus for therapeutic laser treatment of wounds
EP0732124A3 (de) 1995-03-16 1997-01-08 Telectronics Nv Implantierbare elektrische Vorrichtung mit reduzierter Grösse und Verfahren zu deren Herstellung
US5646446A (en) 1995-12-22 1997-07-08 Fairchild Space And Defense Corporation Three-dimensional flexible assembly of integrated circuits
US6121676A (en) 1996-12-13 2000-09-19 Tessera, Inc. Stacked microelectronic assembly and method therefor
US6146743A (en) * 1997-02-21 2000-11-14 Medtronic, Inc. Barrier metallization in ceramic substrate for implantable medical devices
CH689502A5 (fr) 1997-05-30 1999-05-14 Valtronic S A Module électronique miniaturisé
US5963429A (en) * 1997-08-20 1999-10-05 Sulzer Intermedics Inc. Printed circuit substrate with cavities for encapsulating integrated circuits
US5954751A (en) 1998-01-15 1999-09-21 Intermedics Inc. Implantable defibrillator with stacked transistor subassemblies
DE19821857A1 (de) * 1998-05-15 1999-11-18 Biotronik Mess & Therapieg Hochintegrierte elektronische Schaltung, insbesondere zum Einsatz in Herzschrittmachern
US6052623A (en) * 1998-11-30 2000-04-18 Medtronic, Inc. Feedthrough assembly for implantable medical devices and methods for providing same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1345655A2 (de) 2003-09-24
EP1345655B1 (de) 2007-08-22
US20020082643A1 (en) 2002-06-27
WO2002060527A2 (en) 2002-08-08
US6626931B2 (en) 2003-09-30
WO2002060527A3 (en) 2003-03-27
DE60130142D1 (de) 2007-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60130142T2 (de) Implantierbare medizinische elektronik unter verwendung von flipchipartigen hochspannungsbauteilen
DE19709295B4 (de) Halbleiterbaugruppe
DE69838053T2 (de) Elektronische Schaltung, insbesondere für implantierbare aktive medizinische Vorrichtung, wie ein Herzstimulator oder -defibrillator, und deren Herstellungsmethode
DE102009005650B4 (de) Elektronikmodul und Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls
DE19720275B4 (de) Substrat für eine Halbleiteranordnung, Herstellungsverfahren für dasselbe und eine das Substrat verwendende stapelbare Halbleiteranordnung
DE60030931T2 (de) Halbleiteranordnung und Herstellungsverfahren dafür
DE60214894T2 (de) Mehrchipmodulhalbleiterbauelemente
DE102017120763A1 (de) Galvanischer Einzel-Systemträger-Stacked-Die-Isolator
DE68905475T2 (de) Halbleiter-speichermodul hoeher dichte.
DE102008048420A1 (de) Chip-Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer Chip-Anordnung
DE102017110962A1 (de) Halbleiter-package mit flip-chip-montiertem ic und vertikal integriertem induktor
DE102004001829A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE19755675B4 (de) Halbleitergehäuse und Verfahren zu dessen Herstellung
DE112005003634T5 (de) Ein integrierter Schaltungsbaustein und ein Verfahren zum Ausbilden eines integrierten Schaltungsbausteins
DE10251530A1 (de) Stapelanordnung eines Speichermoduls
DE69313062T2 (de) Chip-Direktmontage
DE102014117953A1 (de) Halbleiterbauelement mit mehreren Halbleiterchips und einem Laminat
DE102018124419A1 (de) Halbleiterchippackage und verfarhen zum herstellen desselben
DE2806099A1 (de) Halbleiter-baugruppe
DE102014107729B4 (de) Dreidimensionaler Stapel einer mit Anschlüssen versehenen Packung und eines elektronischen Elements sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Stapels
DE102017129563A1 (de) Halbleiterbauelemente mit freiliegenden entgegengesetzten chip-pads
DE69114554T2 (de) Halbleiteranordnung des Harzverkapselungstyps.
DE102013103351A1 (de) Elektronikmodul
DE10153666A1 (de) Kontaktanordnung mit hoher Dichte
DE10394239T5 (de) Integriertes Schaltungsgehäuse

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: KUDLEK & GRUNERT PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT, 803