一種光探測(cè)植入式傳感器及其制作方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種光探測(cè)植入式傳感器及其制作方法及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]采用由發(fā)光器件以及感光器件組成的植入式傳感器，可以對(duì)多種人體組織特征參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和采集。由于特定的人體組織對(duì)光線的反射以及散射為定值，因此，當(dāng)發(fā)光器件發(fā)射設(shè)定的探測(cè)信號(hào)時(shí)，可以根據(jù)感光器件獲取的反射信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)人體多種人體組織特征參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和采集。
[0003]現(xiàn)有的光探測(cè)植入式傳感器其發(fā)光器件與感光器件是獨(dú)立的半導(dǎo)體器件，需要在不同的襯底上分別形成所述發(fā)光器件以及感光器件，制作工藝復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光探測(cè)植入式傳感器及其制作方法及其控制系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種光探測(cè)植入式傳感器，所述傳感器用于植入人體組織內(nèi)，所述傳感器包括:
[0007]發(fā)光器件，所述發(fā)光器件用于向人體組織內(nèi)發(fā)射設(shè)定強(qiáng)度的探測(cè)光線；
[0008]感光器件，所述感光器件用于獲取經(jīng)過(guò)人體組織反射后的探測(cè)光線的光強(qiáng)信息；
[0009]其中，所述發(fā)光器件與所述感光器件形成在同一襯底的正面。
[0010]優(yōu)選的，在上述傳感器中，所述襯底為藍(lán)寶石襯底。
[0011]優(yōu)選的，在上述傳感器中，所述發(fā)光器件為背發(fā)光LED，所述背發(fā)光LED發(fā)射的探測(cè)光線穿過(guò)所述藍(lán)寶石襯底，通過(guò)所述藍(lán)寶石襯底的背面出射；
[0012]所述感光器件為PIN型光敏二極管。
[0013]優(yōu)選的，在上述傳感器中，還包括:
[0014]生物兼容性材料外殼；
[0015]其中，所述發(fā)光器件與所述感光器件倒裝焊互聯(lián)后采用所述生物兼容性材料外殼進(jìn)行封裝。
[0016]優(yōu)選的，在上述傳感器中，所述生物兼容性材料外殼為聚二甲基硅氧烷外殼，或二萘嵌苯外殼，或聚酰亞胺外殼，或聚對(duì)二甲苯外殼。
[0017]優(yōu)選的，在上述傳感器中，所述傳感器包括:
[0018]一個(gè)發(fā)光器件以及多個(gè)感光器件；
[0019]其中，所述發(fā)光器件設(shè)置在所述襯底正面的中間，所述感光器件均勻分布在所述發(fā)光器件四周。
[0020]本發(fā)明還提供了一種光探測(cè)植入式傳感器的制造方法，該制作方法包括:
[0021]提供一襯底；
[0022]在所述襯底正面形成發(fā)光器件以及感光器件。
[0023]優(yōu)選的，在上述制作方法中，所述襯底為藍(lán)寶石襯底，所述襯底為藍(lán)寶石襯底，所述發(fā)光器件為背發(fā)光LED，所述感光器件為PIN型光敏二極管，所述在所述襯底正面形成發(fā)光器件以及感光器件包括:
[0024]在所述藍(lán)寶石襯底正面外延一層娃層；
[0025]對(duì)所述硅層進(jìn)行刻蝕，形成多個(gè)硅島，所述硅島均勻分布在所述襯底中心的四周；
[0026]在所述娃島表面形成外包二氧化娃層；
[0027]在所述中心位置依次形成所述背發(fā)光LED的結(jié)核緩沖層、N型半導(dǎo)體層、多量子阱層、P型半導(dǎo)體層以及反射層；
[0028]在所述硅島內(nèi)形成所述PIN型光敏二極管的PIN結(jié)；
[0029]形成所述PIN型光敏二極管的引出電極以及所述背發(fā)光LED的引出電極。
[0030]優(yōu)選的，在上述制作方法中，還包括:
[0031]將所述發(fā)光器件以及所述感光器件進(jìn)行倒裝焊互聯(lián)后采用生物兼容性材料外殼進(jìn)行封裝。
[0032]本發(fā)明還提供了一種光探測(cè)植入式傳感器的控制系統(tǒng)，包括:
[0033]傳感器，所述傳感器為上述實(shí)施方式所述的光探測(cè)植入式傳感器；
[0034]與所述傳感器通信連接的處理器；
[0035]其中，所述處理器用于將所述感光器件獲取光強(qiáng)信息與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷植入所述傳感器的人體組織對(duì)所述探測(cè)光線的反射是否正常。
[0036]本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓馓綔y(cè)植入式傳感器包括:發(fā)光器件，所述發(fā)光器件用于向人體組織內(nèi)發(fā)射設(shè)定強(qiáng)度的探測(cè)光線；感光器件，所述感光器件用于獲取經(jīng)過(guò)人體組織反射后的探測(cè)光線的光強(qiáng)信息；其中，所述發(fā)光器件與所述感光器件形成在同一襯底的正面。所述傳感器的發(fā)光器件與感光器件采用同一襯底制備，提高了傳感器的集成度，降低了體積。本申請(qǐng)所述制作方法能夠制備所述傳感器，制作工藝簡(jiǎn)單，所述控制系統(tǒng)采用所述傳感器，控制方法簡(jiǎn)單，植入創(chuàng)傷小。
【附圖說(shuō)明】
[0037]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為一種分離結(jié)構(gòu)的光探測(cè)植入式傳感器封裝前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為一種分離結(jié)構(gòu)的光探測(cè)植入式傳感器封裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光探測(cè)植入式傳感器的俯視圖；
[0041]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光探測(cè)植入式傳感器的剖面圖；
[0042]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例所述光探測(cè)植入式傳感器封裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖6-圖13為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光探測(cè)植入式傳感器的制作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0045]參考圖1和圖2，圖1為一種分離結(jié)構(gòu)的光探測(cè)植入式傳感器封裝前的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為一種分離結(jié)構(gòu)的光探測(cè)植入式傳感器封裝后的結(jié)構(gòu)示意圖，所述分離結(jié)構(gòu)的光探測(cè)植入式傳感器包括:發(fā)光器件Al以及感光器件A2。所述發(fā)光器件Al通過(guò)粘結(jié)劑A5固定在所述感光器件A2的凹槽A3內(nèi)。所述感光器件A2在所述凹槽A3的周?chē)O(shè)置有多個(gè)感光單元。所述發(fā)光器件Al與所述感光D單元通過(guò)焊線AS互聯(lián)以后，與柔性線路板A6的電極A7連接。所述感光器件A2通過(guò)粘結(jié)劑固定在所述柔性線路板A6上。電路互聯(lián)后的所述發(fā)光器件Al、感光器件A2以及柔性線路板A6采用生物兼容性材料A4封裝。
[0046]在上述光探測(cè)植入式傳感器中，由于所述發(fā)光器件Al與所述感光器件A2為獨(dú)立的半導(dǎo)體器件，二者在制備時(shí)需要在不同的襯底上制作，制作工藝復(fù)雜，且成本較高。而且在不同襯底上分別制作所述發(fā)光器件Al以及感光器件A2，且需要粘結(jié)劑粘結(jié)固定，兩個(gè)襯底以及粘結(jié)劑的使用導(dǎo)致傳感器的集成度低，體積較大。且焊線AS的會(huì)遮擋反射發(fā)光器件Al發(fā)射的探測(cè)光信號(hào)，影響發(fā)光器件Al光的出射效率。
[0047]為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種光探測(cè)植入式傳感器，參考圖3和圖4，圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光探測(cè)植入式傳感器的俯視圖，圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光探測(cè)植入式傳感器的剖面圖，所述光探測(cè)植入式傳感器A包括:發(fā)光器件C以及感光器件B。其中，所述發(fā)光器件C用于向人體組織內(nèi)發(fā)射設(shè)定強(qiáng)度的探測(cè)光線；所述感光器件B用于獲取經(jīng)過(guò)人體組織反射后的探測(cè)光線的光強(qiáng)信息；所述發(fā)光器件C與所述感光器件B形成在同一襯底的正面。
[0048]所述襯底為藍(lán)寶石襯底22。由于藍(lán)寶石襯底具有較高透光率，所以在本實(shí)施例中，所述發(fā)光器件C為背發(fā)光LED，所述背發(fā)光LED發(fā)射的探測(cè)光線穿過(guò)所述藍(lán)寶石襯底，通過(guò)所述藍(lán)寶石襯底的背面出射，這樣發(fā)光器件表面的互聯(lián)電極以及互聯(lián)焊線不會(huì)影響發(fā)光器件C的光出射效率。所述背發(fā)光LED包括:P型層26、P型層引出電極12、N型層10、N型層引出電極11以及反射層9。其中，所述P型層26可以為注鎂AlGaN，所述N型層10可以為硅摻雜GaN。為了提高所述為背發(fā)光LED的發(fā)光效率，在所述N型層10與所述藍(lán)寶石襯底22之間設(shè)置有結(jié)核緩沖層25，所述結(jié)核緩沖層25可以為GaN層；在所述P型層26與所述N型層10之間設(shè)置有多量子阱層27，所述多量子阱層27為InGaN和GaN多層交替疊加結(jié)構(gòu)；在所述P型層26與所述P型層引出電極12之間設(shè)置有GaN層作為所述反射層9。其中，所述反射層9通過(guò)反射作用使得光線從藍(lán)寶石襯底22出射，實(shí)現(xiàn)背發(fā)光。
[0049]所述感光器件B為PIN型光敏二極管，所述PIN型光敏二極管制作工藝簡(jiǎn)單，體積小，便于所述傳感器的集成。所述PIN型光敏二極管包括:P型重?fù)诫s區(qū)域4、N型輕摻雜區(qū)域5以及N型重?fù)诫s區(qū)域3。所述P型重?fù)诫s區(qū)域4、N型輕摻雜區(qū)域5以及N型重?fù)诫s區(qū)域3構(gòu)成PIN結(jié)。所述P型重?fù)诫s區(qū)域4設(shè)置有P引出電極7，所述N型重?fù)诫s區(qū)域3設(shè)置有N引出電極6，所述N型輕摻雜區(qū)域5設(shè)置有金屬遮光層13。所述N型輕摻雜區(qū)域5、P型重?fù)诫s區(qū)域4以及N型重?fù)诫s區(qū)域3表面覆蓋有外包二氧化硅層24，所述P引出電極7通過(guò)設(shè)置在所述外包二氧化硅層24表面的對(duì)應(yīng)窗口與P型重?fù)诫s區(qū)域4連接，所述N引出電極6通過(guò)設(shè)置在所述外包二氧化硅層24表面的對(duì)應(yīng)窗口與N型重?fù)诫s區(qū)域3連接。
[0050]將所述發(fā)光器件C與所述感光器件B倒裝焊互聯(lián)后采用所述生物兼容性材料外殼60進(jìn)行封裝。具體的，參考圖5，圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例所述光探測(cè)植入式傳感器封裝后的結(jié)構(gòu)示意圖，在發(fā)光器件C以及感光器件B的各引出電極設(shè)置導(dǎo)電聚合物凸點(diǎn)40，將各導(dǎo)電聚合物凸點(diǎn)40直接與柔性線路板E焊接，實(shí)現(xiàn)倒裝焊互聯(lián)，互聯(lián)之后，采用生物兼容性材料外殼60進(jìn)行封裝。所述生物兼容性材料可以是PDMS (聚二甲基娃氧燒)，或Perylene ( 二萘嵌苯)，或polyimide(聚酰亞胺)、或聚對(duì)二甲苯等材料，所述材料均具有較好的生物兼容性，且透光性以及防水性較好。
[0051]所述傳感器A包括:一個(gè)發(fā)