可彎曲并且可拉伸的電子器件和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 示例總體上涉及可彎曲并且可拉伸的電子器件和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子器件封裝通常是剛性的?？梢酝ㄟ^使封裝更柔韌來將電子器件集成到各種封 裝形狀中。通過使封裝更柔韌，封裝可以符合各種輪廓，以便輕松地集成到更多應(yīng)用中。
【附圖說明】
[0003] 在不一定按比例繪制的附圖中，相似的附圖標(biāo)記在不同視圖中可以描述相似的部 件。具有不同字母下標(biāo)的相似附圖標(biāo)記可以表示相似部件的不同實(shí)例。附圖通過示例而非 限制的方式總體上示出了本文中論述的各實(shí)施例。
[0004] 圖認(rèn)、川、1(：、10、^、1?、16、1!1、11、11、11(和11^示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用 于形成導(dǎo)電互連的工藝框圖。
[0005] 圖 2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、21、2J、2K、2L、2M、2N、20 和 2P 示出了根據(jù)一個(gè)或多 個(gè)實(shí)施例的用于形成導(dǎo)電互連的另一工藝的框圖。
[0006] 圖3A、3B、3C和3D示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于將部件引線接合的工藝的 框圖。
[0007] 圖4示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的圖3D的器件在標(biāo)記為"4"的箭頭的方向上 的平面視圖框圖。
[0008] 圖5A、5B、5C和?示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于附接或安裝倒裝芯片部件 的工藝。
[0009] 圖6示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于制造可拉伸并且可彎曲的器件的面板 級(jí)工藝的流程圖。
[0010] 圖7示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于制造可拉伸并且可彎曲的器件的另一 面板級(jí)工藝的流程圖。
[0011] 圖8A、8B和8C示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于將部件ACF或ACP接合到器 件的工藝的框圖。
[0012] 圖9A、9B、9C和9D示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有不同相應(yīng)包封的導(dǎo)電跡線 的框圖。
[0013] 圖10顯示了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本公開內(nèi)容中的示例總體上涉及可拉伸并且可彎曲的電子器件和方法。
[0015] 新的可穿戴的計(jì)算應(yīng)用可以通過柔性（例如，可彎曲并且可拉伸）電子封裝來實(shí) 現(xiàn)，例如，可以環(huán)繞可彎曲管芯來構(gòu)建。然而，當(dāng)前解決方案包括單獨(dú)的并且不在一起的可 彎曲封裝或可拉伸金屬互連。
[0016] 本公開內(nèi)容考慮了嵌入在一種或多種彈性材料中的可彎曲并且薄（例如，三百微 米或更薄）的管芯。管芯可以連接到可拉伸互連。如本文所述，封裝（例如，器件）可以包 括具有管芯或其它部件的可拉伸并且可彎曲的電子封裝。本文論述的器件可以提供可穿戴 的電子系統(tǒng)。器件可以附接到衣服或直接附接到皮膚或其它彎曲表面，以例如符合表面的 輪廓。管芯可以是通常不可彎曲的。這種管芯的尺寸可以被設(shè)定為使其剛性大體上不會(huì)影 響嵌入其中的系統(tǒng)的總體柔性。
[0017] 如本文所用的，術(shù)語"部件"通常是指管芯或其它電氣或電子物品，例如電阻器、 晶體管、電感器、電容器、數(shù)字邏輯單元、發(fā)光元件等。管芯可以小于三百微米（例如，小于 一百微米厚），以便成為可彎曲的。另外或替代地，管芯的尺寸或形狀可以被設(shè)定為使其僅 不顯著影響嵌入其中的系統(tǒng)的柔性。無源型的非管芯部件（電阻器、電感器、電容器等）通 常是一百五十微米厚或更厚，并且標(biāo)準(zhǔn)厚度為大約二百五十、三百或五百微米厚或更厚。傳 感器部件通常在大約二百微米與大約一點(diǎn)五毫米厚之間。LED或激光二極管（LD)通常與傳 感器部件厚度大約相同。連接器部件等通常為至少六百微米厚，并且超平連接器通常為大 約九百微米到大約一點(diǎn)五毫米厚。
[0018] 如本文所述，器件可以根據(jù)已知方案改進(jìn)為使用聚酰亞胺（PI)作為包封材料的 可彎曲或可拉伸系統(tǒng)，但該器件僅可彎曲但不可拉伸，或可拉伸但不可彎曲。如本文使用 的，可彎曲表示旋轉(zhuǎn)并且可拉伸表示伸長。本文論述的器件可以提供對(duì)現(xiàn)有器件的改進(jìn)，現(xiàn) 有器件僅包含具有被設(shè)計(jì)成嵌入在聚二甲硅氧烷（PDMS)中的簡單傳感器（例如，電阻溫度 傳感器）的金屬線來獲得柔性器件，因?yàn)楸疚恼撌龅钠骷梢酝ㄟ^例如包括管芯（例如，可 彎曲管芯）來提供除溫度感測(cè)能力之外的更多功能。而且，本文論述的工藝是可縮放的，以 便提供器件的可制造性。
[0019] 本文論述的一種或多種器件的優(yōu)點(diǎn)可以包括例如通過將部件包封在防潮或吸收 作用于其上的一些力的柔性材料中來保護(hù)部件不受環(huán)境影響（例如，腐蝕、濕氣、氧氣、天 氣、撞擊或其它力等）?？梢栽谌匀惶峁┥锵嗳萜骷耐瑫r(shí)獲得這些優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 本文論述的是在晶片級(jí)和面板級(jí)上制造器件的工藝。本文論述了用于構(gòu)造具有較 粗跡線（例如，大約五百納米到大約十微米或更粗）的器件的一種或多種晶片級(jí)工藝、以及 用于構(gòu)造具有較細(xì)跡線（例如，大約一百納米到大約五百納米）的器件的一種或多種晶片 級(jí)工藝。圖1A-1L詳細(xì)示出了用于制造具有較粗跡線的器件的一種或多種工藝的操作，并 且圖2A-2P詳細(xì)示出了用于制造具有較細(xì)跡線的器件的一種或多種工藝的操作。較粗跡線 可以提供比較細(xì)跡線低的電阻。較細(xì)跡線可以具有比較粗跡線高的電阻?？梢酝ㄟ^將跡線 設(shè)置在密封劑上或中來向較細(xì)跡線提供機(jī)械支撐。密封劑可以包括處于跡線的剛性與器件 的柔性基板（例如，彈性體）之間的剛性（例如，彈性模量）。
[0021] 本文還論述了釋放方法，以在管芯或部件附接或第一彈性體包封之后允許封裝結(jié) 構(gòu)與基板載體（例如，晶片）分開。
[0022] 面板級(jí)工藝流程可以包括不用材料包封、用材料部分或完全包封各個(gè)跡線，材料 例如是具有處于彈性體與跡線材料之間的彈性模量的材料。在管芯或其它部件安裝或附 接之后并且在第一彈性體包封之后，可以通過本文論述的釋放方法來從載體面板釋放封裝 層。
[0023] 面板和晶片級(jí)工藝都可以包括用于附接管芯或其它部件的至少兩種不同方法，例 如，包括引線接合或焊接附接。
[0024] 為簡單起見，將假定跡線材料包括銅，盡管也可以使用能夠提供電連接的其它金 屬或?qū)щ姴牧稀ｃ~是天然的"硬"材料（即，銅的彈性范圍通常小于0.5%形變或伸長）。為 了允許由這種硬材料制成的跡線可拉伸或可彎曲，跡線可以是"蜿蜒的"，例如以總體上復(fù) 制2D彈簧，以獲得拉伸或彎曲能力。將要理解，可以使用其它跡線材料，并且根據(jù)跡線材料 的性質(zhì)可以使用相似的設(shè)計(jì)或甚至直的跡線。
[0025] 同樣，在將聚二甲硅氧烷（PDMS)指示為彈性體時(shí)，將要理解，可以使用其它彈性 材料，例如Viton?、丁基橡膠或聚氨酯。PDMS是良好的原型材料并且在本文中被論述為可 能的彈性體材料。
[0026] 論述從晶片級(jí)工藝的論述開始并且隨后是面板級(jí)工藝的論述。現(xiàn)在將參考附圖來 描述根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的裝置、系統(tǒng)或工藝的更多細(xì)節(jié)。
[0027] 圖1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、II、1J、1K和1L描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用 于形成粗導(dǎo)電互連的工藝。
[0028] 圖1A示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100A的框圖，器件100A包括基板102、 基板上的氧化物層104、以及氧化物層104上的一層蒸鍍材料106 (例如，銅）。蒸鍍材料 106可以提供用于釋放基板102和氧化物層104的釋放層。蒸鍍材料106可以沉積在氧化 物層104上。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，基板102可以包括硅并且氧化物層104可以包括熱 氧化硅。
[0029] 圖1B示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100B，其包括具有位于蒸鍍材料106上 的導(dǎo)電材料108的器件100A。導(dǎo)電材料108可以包括銅或其它金屬。導(dǎo)電材料108可以提 供用于在其上進(jìn)行電鍍的種子。導(dǎo)電材料108可以包括具有相對(duì)高密度的金屬。
[0030] 圖1C示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100C，其包括具有位于導(dǎo)電材料108上 的金屬層110的器件100B。金屬層110可以電鍍?cè)趯?dǎo)電材料108上。例如在釋放工藝期 間，金屬層110可以為設(shè)置于其上或之上的物體提供機(jī)械穩(wěn)定性。
[0031 ] 圖1D示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100D，其包括具有蝕刻停止層112和其 上的粘附層114的器件100C。粘附層114可以是濺射的。粘附層114可以包括金屬，例如 銅、鈦或鉻。粘附層114可以提供有助于將導(dǎo)電材料接合于其上的介質(zhì)。圖1E示出了根據(jù) 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100E，其包括具有設(shè)置于其上的圖案化材料116(例如，光致抗蝕 劑）的器件100D。圖案化材料116可以幫助限定器件的電互連的形狀和范圍。圖案化材料 116可以被圖案化以提供能夠伸展或彎曲的蜿蜒互連。圖案化材料116可以比要形成于其 間的互連更厚。
[0032] 圖1F示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100F，其包括具有設(shè)置在圖案化材料 116中的間隙中的導(dǎo)電材料118的器件100E。導(dǎo)電材料118可以相對(duì)較厚（例如，大于五百 納米厚）。圖1G示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100G，其包括已去除圖案化材料116 的器件100F。可以使用灰或溶劑來去除圖案化材料116。
[0033] 圖1H示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100H，其包括去除了粘附層114以及 蝕刻停止層112的一部分的器件100G。例如，可以通過例如濕法或干法蝕刻來去除粘附層 114。圖II示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件1001，其包括具有設(shè)置于其上的彈性體材 料120的器件100H。彈性體材料120可以覆蓋或幫助包封導(dǎo)電材料118。彈性體材料120 可以提供保護(hù)，以使其不受彈性體材料120外部環(huán)境的影響。彈性體材料120可以彎曲和 拉伸?？梢詫?duì)彈性體材料120進(jìn)行固化，以例如為彈性體材料賦予更明確的形狀。彈性體 材料120可以包括具有比其中嵌入的彈性體材料120的彈性模量小的彈性模量的顆粒。這 種顆粒能夠影響應(yīng)變?cè)谄骷腥绾畏植?。在一個(gè)或更多示例中，顆?？梢园ǘ趸杌?彈性模量比彈性體材料120的彈性模量小的其它材料。
[0034] 圖1J示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100J，其包括去除了基板102和氧化物 層104的器件1001。例如，可以通過將氧化物層104暴露于水，例如通過將器件1001浸泡 在水中來去除基板102和氧化物層104。圖1K示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的器件100K， 其包括去除了蒸鍍材料106、導(dǎo)電材料108