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)一個或多個實(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)一個或多 個實(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)一個或多個實(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)一個或多個實(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)一個或多個實(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)一個或多個實(shí)施例的用于制造可拉伸并且可彎曲的器件的面板 級工藝的流程圖。
[0010] 圖7示出了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的用于制造可拉伸并且可彎曲的器件的另一 面板級工藝的流程圖。
[0011] 圖8A、8B和8C示出了根據(jù)一個或多個實(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)一個或多個實(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?。ɡ?，三百微 米或更?。┑墓苄?。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現(xiàn)有器件的改進(jìn)，現(xiàn) 有器件僅包含具有被設(shè)計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獲得這些優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 本文論述的是在晶片級和面板級上制造器件的工藝。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?。銅是天然的"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，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] 論述從晶片級工藝的論述開始并且隨后是面板級工藝的論述?，F(xiàn)在將參考附圖來 描述根據(jù)一個或多個實(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)一個或多個實(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)一個或多個實(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。在一個或多個實(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)一個或多個實(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可以包括具有相對高密度的金屬。
[0030] 圖1C示出了根據(jù)一個或多個實(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可以電鍍在導(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)一個或多個實(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) 一個或多個實(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)一個或多個實(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可以相對較厚（例如，大于五百 納米厚）。圖1G示出了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的器件100G，其包括已去除圖案化材料116 的器件100F?？梢允褂没一蛉軇﹣砣コ龍D案化材料116。
[0033] 圖1H示出了根據(jù)一個或多個實(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)一個或多個實(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椥泽w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)變在器件中如何分布。在一個或更多示例中，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)一個或多個實(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)一個或多個實(shí)施例的器件100K， 其包括去除了蒸鍍材料106、導(dǎo)電材料108