優(yōu)先權(quán)要求和相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)要求于2014年10月6日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/060,147的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文。

本公開(kāi)總體上涉及印刷電路板(pcb)和集成電路(ic)。更具體地，本公開(kāi)的各方面涉及用于柔性集成電路系統(tǒng)的可彎曲、可伸展和可壓縮的互連件。

背景技術(shù)：

集成電路(ic)是信息時(shí)代的基石和當(dāng)今信息技術(shù)行業(yè)的基礎(chǔ)。集成電路(又稱“芯片”或“微芯片”)是諸如晶體管、電容器和電阻器等一組互連的電子部件，其被蝕刻或印刷到諸如硅或鍺等半導(dǎo)體材料的微小晶片上。集成電路采取各種形式，包括作為一些非限制性例子的微處理器、放大器、閃存、專用集成電路(asic)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(sram)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(eprom)和可編程邏輯。集成電路用于無(wú)數(shù)產(chǎn)品，包括個(gè)人電腦、筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)、平板電視、醫(yī)療儀器、電信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、飛機(jī)、船舶和汽車(chē)。

集成電路技術(shù)和微芯片制造的進(jìn)展已經(jīng)使得芯片尺寸穩(wěn)定減小并且電路密度和電路性能增大。半導(dǎo)體集成的規(guī)模已經(jīng)發(fā)展到單個(gè)半導(dǎo)體芯片可以在小于美分的空間中容納數(shù)千萬(wàn)到超過(guò)十億個(gè)器件的程度。此外，現(xiàn)代微芯片中的各導(dǎo)線的寬度可以制造成小到幾分之一納米。半導(dǎo)體芯片的操作速度和整體性能(例如，時(shí)鐘速度和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)切換速度)隨著集成水平的提高而提高。目前，為了跟上片上電路中切換頻率和電路密度的增大，半導(dǎo)體封裝提供了比幾年前的封裝更多的引線數(shù)、更大的功耗、更多的保護(hù)和更快的速度。

常規(guī)的微芯片通常是未設(shè)計(jì)成在正常操作條件期間彎曲或伸展的剛性結(jié)構(gòu)。另外，ic通常安裝在與ic一般厚或比ic更厚的并且是類似剛性的印刷電路板(pcb)上。使用厚且剛性的印刷電路板的工藝通常與薄化或旨在用于需要彈性的應(yīng)用的芯片不兼容。因此，已經(jīng)提出了許多方案用于將微芯片埋入柔性聚合物基板上或其中。利用彈性基板材料的柔性電子電路系統(tǒng)允許ic適配于無(wú)數(shù)形狀。這相應(yīng)地使得許多有用的器件構(gòu)造不能夠用于剛性的硅基電子器件。然而，一些柔性電子電路設(shè)計(jì)不能充分符合其周?chē)h(huán)境，因?yàn)榛ミB部件不能響應(yīng)于構(gòu)造變化而折曲。這種柔性電路構(gòu)造易于損壞、電子劣化，并且在嚴(yán)格的使用情況下可能并不可靠。

現(xiàn)在，許多柔性電路采用在系統(tǒng)伸展和彎曲的同時(shí)完好無(wú)損的可伸展和可彎曲的互連件。集成電路中的“互連件”與ic模塊電連接以分配時(shí)鐘和其他信號(hào)，并在整個(gè)電子系統(tǒng)中提供電源/接地。能夠彎曲和具有彈性的一些柔性互連件包括埋入彈性體中的金屬段。例如，一種已知的方法包括使用封裝在硅樹(shù)脂彈性體中的微制造的曲折導(dǎo)線，以在維持導(dǎo)電性的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的線性應(yīng)變。然而，彈性可伸展的金屬互連件趨于經(jīng)歷機(jī)械應(yīng)變而使得電阻增大。因此，持續(xù)需要具有改善的可伸展性、導(dǎo)電性和相關(guān)性質(zhì)的改善的可伸展互連件，以快速和可靠地制造各種不同構(gòu)造的柔性電子電路系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文公開(kāi)了用于集成電路模塊的柔性互連件及其制造方法和使用方法。本公開(kāi)的實(shí)施方案包括在超薄埋入式硅ic模具的模塊之間的可伸展互連制造。本公開(kāi)的各方面用于“極度可伸展”的電互連件、使用這種極度可伸展的電互連件的柔性電子電路系統(tǒng)及其制造方法和使用方法。在至少一些實(shí)施方案中，公開(kāi)了用于制造極度可伸展的集成電路電子器件的方法，其能夠在承受諸如在-100％～100％的范圍內(nèi)且在一些實(shí)施方案中高達(dá)-100,000％～+100,000％等高平移應(yīng)變和/或諸如達(dá)到180°或更大的程度等高旋轉(zhuǎn)應(yīng)變的同時(shí)進(jìn)行伸展、壓縮和彎曲，同時(shí)基本上維持在非應(yīng)變狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)的電氣性能。相反，由剛性單晶半導(dǎo)體材料或其他剛性基板材料制造的電子器件相對(duì)不柔韌且易碎，大多不能承受大于約+/-2％的應(yīng)變。

制造柔性電子電路的常規(guī)方法包括在埋入ic模塊作為連續(xù)單件結(jié)構(gòu)的材料中制造互連件。這些現(xiàn)有的方法并不總是希望的，原因如下：(1)浪費(fèi)材料；(2)限制最終封裝的形狀以最大化基板的面積；(3)導(dǎo)致針對(duì)各故障部件的產(chǎn)量損失和成本增大；(4)增大材料成本；以及(5)現(xiàn)有的方法屬于相對(duì)昂貴的制造方法。相比之下，本公開(kāi)的實(shí)施方案涉及與ic島分開(kāi)制造并且隨后與相鄰ic島的外(頂)表面上的連接焊盤(pán)貼附或連接的柔性多層聚合物(例如，硅(si))互連件。本公開(kāi)的實(shí)施方案還涉及與ic島分開(kāi)地制造并且隨后與相鄰ic島的外(頂)表面上的連接焊盤(pán)貼附或連接的金屬互連件(例如，金(au)或銅(cu)引線)。還公開(kāi)了與ic島分開(kāi)地制造并且隨后與相鄰ic島的外(頂)表面上的連接焊盤(pán)貼附或連接的由導(dǎo)電膏制造的可伸展互連件。所公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)可以包括減少/消除材料浪費(fèi)、限制/沒(méi)有限制最終封裝的形狀、最小的產(chǎn)量損失以及降低的材料成本和制造成本。

本公開(kāi)的各方面涉及一種柔性集成電路系統(tǒng)。所述柔性集成電路系統(tǒng)包括第一和第二分離器件。第一分離器件包括在其第一外表面上具有第一電連接焊盤(pán)的第一柔性多層集成電路(ic)封裝。在這方面，第二分離器件包括在其第二外表面上具有第二電連接焊盤(pán)的第二柔性多層集成電路(ic)封裝。分離的柔性互連件與第一分離器件的第一電連接焊盤(pán)貼附或連接并將其電連接到第二分離器件的第二電連接焊盤(pán)。

根據(jù)本公開(kāi)的其他方面，提出了一種極度柔性的ic設(shè)備。所述ic設(shè)備包括第一柔性多層集成電路(ic)封裝，其包括埋入在第一柔性聚合物基板中或其上的第一微芯片和第一對(duì)粘合層，每個(gè)粘合層設(shè)置在第一柔性聚合物基板的相應(yīng)側(cè)上。第一ic封裝還包括第一對(duì)導(dǎo)電片，每個(gè)導(dǎo)電片通過(guò)第一粘合層中的相應(yīng)一個(gè)與第一柔性聚合物基板連接；以及與第一導(dǎo)電片中的一個(gè)的外表面連接的第一電連接焊盤(pán)。ic設(shè)備還包括與第一ic封裝分開(kāi)且分離的第二柔性多層ic封裝。第二ic封裝包括埋入在第二柔性聚合物基板中或其上的第二微芯片和第二對(duì)粘合層，每個(gè)粘合層設(shè)置在第二柔性聚合物基板的相應(yīng)側(cè)上。第二ic封裝還包括第二對(duì)導(dǎo)電片，每個(gè)導(dǎo)電片通過(guò)第二粘合層中的相應(yīng)一個(gè)與第二柔性聚合物基板連接；以及與第二導(dǎo)電片中的一個(gè)的外表面連接的第二電連接焊盤(pán)。與第一和第二ic封裝分開(kāi)且分離的柔性互連件將第一電連接焊盤(pán)電連接到第二電連接焊盤(pán)，從而使第一柔性多層ic封裝與第二柔性多層ic封裝電連接。

本公開(kāi)的其他方面涉及一種柔性集成電路的制造和使用方法。在一個(gè)方面中，所述方法包括：準(zhǔn)備具有第一柔性多層集成電路(ic)封裝的第一分離器件，第一柔性多層集成電路封裝包括具有第一電連接焊盤(pán)的第一外表面；準(zhǔn)備具有第二柔性多層集成電路(ic)封裝的第二分離器件，第二柔性多層集成電路封裝包括具有第二電連接焊盤(pán)的第二外表面；以及將分離的柔性互連件電連接到第一分離器件的第一電連接焊盤(pán)和第二分離器件的第二電連接焊盤(pán)。

對(duì)于所公開(kāi)的構(gòu)造中的任一種，所述柔性互連件可以包括一條或多條柔韌金屬線。每條柔韌金屬線可以包括構(gòu)造成增大柔性的面內(nèi)環(huán)或面外環(huán)或這兩者。對(duì)于所公開(kāi)的構(gòu)造中的任一種，所述柔性互連件可以包括柔韌多層半導(dǎo)體。在此情況下，根據(jù)一些實(shí)施方案，第一柔性多層ic封裝、第二柔性多層ic封裝以及所述柔性互連件的柔韌多層半導(dǎo)體都包括共同的材料層。對(duì)于所公開(kāi)的構(gòu)造中的任一種，所述柔性互連件可以包括由導(dǎo)電膏制造的導(dǎo)電基板。在此情況下，所述柔性互連件可以包括印刷在所述基板上的金屬互連件的網(wǎng)絡(luò)。所公開(kāi)的構(gòu)造中的一個(gè)或多個(gè)或全部可以實(shí)現(xiàn)為“極度可伸展”的ic設(shè)備。

上述發(fā)明內(nèi)容未旨在代表本公開(kāi)的每個(gè)實(shí)施方案或每個(gè)方面。相反，前述發(fā)明內(nèi)容僅提供本文所闡述的一些新穎性方面和特征的示例。當(dāng)結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書(shū)時(shí)，從以下對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的代表性實(shí)施方案和模式的詳細(xì)說(shuō)明中，本公開(kāi)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的。

附圖說(shuō)明

圖1是示出了根據(jù)本公開(kāi)各方面的具有通過(guò)柔韌的引線互連件連接的集成電路(ic)封裝的柔性電子電路系統(tǒng)的例子的立體圖。

圖2是示出了根據(jù)本公開(kāi)各方面的具有通過(guò)柔韌的引線互連件連接的多個(gè)多層ic模塊的代表性柔性電子電路系統(tǒng)的斷面?zhèn)纫晥D。

圖3是示出了根據(jù)本公開(kāi)各方面的具有通過(guò)柔韌的多層聚合物互連件連接的多個(gè)多層ic模塊的代表性柔性電子電路系統(tǒng)的斷面?zhèn)纫晥D。

圖4是示出了根據(jù)本公開(kāi)各方面的具有通過(guò)柔韌的導(dǎo)電膏互連件連接的多個(gè)多層ic模塊的代表性柔性電子電路系統(tǒng)的斷面?zhèn)纫晥D。

圖5是用于制造根據(jù)本公開(kāi)各方面的柔性集成電路系統(tǒng)的方法和組裝流程圖。

本公開(kāi)容許各種變形和替代形式，通過(guò)附圖中的例子示出了一些代表性實(shí)施方案并且在本文中對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明未旨在限于所公開(kāi)的特定形式。相反，本公開(kāi)將覆蓋落入由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有變形、等同物、組合、子組合及替代。

具體實(shí)施方式

本公開(kāi)容許許多不同形式的實(shí)施方案。在附圖中示出了并且在本文中詳細(xì)說(shuō)明了代表性實(shí)施方案，同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開(kāi)被認(rèn)為是本公開(kāi)的原理的示例，并且未旨在將本公開(kāi)的廣泛方面限制在所示的實(shí)施方案中。從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，例如，在摘要、發(fā)明內(nèi)容和具體實(shí)施方式部分中公開(kāi)但在權(quán)利要求書(shū)中沒(méi)有明確闡述的要素和限制不應(yīng)當(dāng)通過(guò)暗示、推論等而單獨(dú)地或共同地并入權(quán)利要求書(shū)中?；诒驹敿?xì)說(shuō)明，除非明確地否認(rèn)或邏輯地禁止，否則：?jiǎn)螖?shù)包括復(fù)數(shù)(反之亦然)；并且詞語(yǔ)“包括”或“包含”或“具有”是指“包括但不限于”。此外，例如，諸如“約”、“幾乎”、“基本上”、“大約”等近似詞在本文中所使用的含義為“在···、接近或接近在···”或者“在···的3％～5％內(nèi)”或者“在可接受的制造公差內(nèi)”或者其任何邏輯組合。

當(dāng)包括詞根和衍生詞的術(shù)語(yǔ)“柔性的”和“可伸展的”以及“可彎曲的”用作修飾電氣電路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和電氣器件或設(shè)備的形容詞時(shí)，其意味著形容這樣的電子器件，其包含具有柔韌性或彈性性質(zhì)的至少一些部件，使得電路能夠分別折曲、伸展和/或彎曲而不會(huì)撕裂或損壞或損害其電氣特性。這些術(shù)語(yǔ)還意味著形容具有被構(gòu)造成使得當(dāng)應(yīng)用于可伸展的、可彎曲的、可充氣的或柔韌的表面時(shí)容納并保持功能的部件(無(wú)論部件本身是否是單獨(dú)可伸展的、柔性的或可彎曲的)的電路系統(tǒng)。在被認(rèn)為是“極度可伸展”的構(gòu)造中，電路系統(tǒng)能夠在承受諸如在-100％～100％的范圍內(nèi)且在一些實(shí)施方案中高達(dá)-100,000％～+100,000％等高平移應(yīng)變和/或諸如達(dá)到180°或更大的程度等高旋轉(zhuǎn)應(yīng)變的同時(shí)進(jìn)行伸展和/或壓縮和/或彎曲，不會(huì)發(fā)生斷裂或損壞并且同時(shí)基本上維持在非應(yīng)變狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)的電氣性能。

本文提及的分離“島”或“封裝”是例如配置在“器件島”結(jié)構(gòu)中的分離操作器件，并且其本身能夠執(zhí)行本文所述的功能或其一部分。例如，操作器件的功能性可以包括集成電路、物理傳感器(例如，溫度、ph、光、輻射等)、生物傳感器、化學(xué)傳感器、放大器、a/d和d/a轉(zhuǎn)換器、光學(xué)收集器、機(jī)電換能器、壓電致動(dòng)器、發(fā)光電子器件(例如，led)及其任何組合。使用一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ic(例如，在單晶硅上的cmos)的目的和優(yōu)點(diǎn)在于使用高質(zhì)量、高性能和高功能的電路部件，其易于獲得且用公知的過(guò)程來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)，并且其提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于由無(wú)源裝置產(chǎn)生的一系列功能和數(shù)據(jù)生成。在邊緣上或通過(guò)直徑測(cè)量的分離島的尺寸可以在約10～100微米(μm)的范圍內(nèi)，但不限于此。

現(xiàn)在參照附圖，其中在幾個(gè)視圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，圖1示出了通常標(biāo)出為10的可以適配為“極度可伸展”的ic設(shè)備或集成到其中的柔性集成電路(ic)系統(tǒng)的例子。參照附圖中所示的代表性系統(tǒng)來(lái)討論許多公開(kāi)的構(gòu)思；然而，本文所示的系統(tǒng)僅被提供為可以應(yīng)用本公開(kāi)的各種發(fā)明方面和特征的示例性應(yīng)用。因此，本公開(kāi)的新穎性方面和特征本身不限于附圖中所呈現(xiàn)的特定配置和部件。此外，僅示出了系統(tǒng)的選定部件，并且在下文中對(duì)其進(jìn)行附加詳細(xì)說(shuō)明。然而，本文所討論的系統(tǒng)和器件可以包括許多附加的和替代的特征以及其他公知的外圍部件，例如用于實(shí)施本文所公開(kāi)的各種方法和功能的部件。所示部件中的一些是任選的，并且因此可以被移除。

圖1的柔性ic系統(tǒng)10包括諸如層壓電池12、一組微芯片14、傳感器16、傳感器集線器18、天線20和各式各樣的集成無(wú)源器件(ipd)22a,22b,22c等各種電子部件(統(tǒng)稱為“電路系統(tǒng)”)。將電路施加、緊固、埋入或以其他方式固定到如本文所述的柔性的(例如，可伸展的、可彎曲的和/或可壓縮的)基板24上。因此，基板24可以由塑料材料或彈性體材料或其組合制成。用于ic基板材料的合適柔性彈性體的例子包括包含聚二甲基硅氧烷(pdms)的高分子有機(jī)硅化合物(通常稱為“有機(jī)硅樹(shù)脂”)。適用于基板24的材料的其他非限制性例子包括聚酰亞胺、光圖案化硅、su8聚合物、pdspolydustrene、聚對(duì)二甲苯及其衍生物和共聚物(聚對(duì)二甲苯-n)、超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮(peek)、聚氨酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚合物復(fù)合材料、聚硅酮/硅氧烷、聚四氟乙烯、聚酰胺酸、聚丙烯酸甲酯及其組合?；?4可以采取任何可能的形狀、尺寸和構(gòu)造。在所示的例子中，基板基本上是平坦的，并且在一些實(shí)施方案中，基板構(gòu)造成細(xì)長(zhǎng)的片狀或條狀。

圖1的電路系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)傳感器16(也稱為“傳感器裝置”)，以檢測(cè)各種參數(shù)中的任一種參數(shù)。這些參數(shù)可以以任何組合的方式包括熱參數(shù)(例如，溫度)、光學(xué)參數(shù)(例如，紅外能量)、電化學(xué)和生物化學(xué)參數(shù)(諸如ph、酶活性、血液成分(例如，葡萄糖)、離子濃度和蛋白質(zhì)濃度等)、電氣參數(shù)(例如，電阻、電導(dǎo)率、阻抗等)、聲學(xué)參數(shù)、觸覺(jué)參數(shù)(例如，壓力、表面特性或其他地形特征)等。在這方面，傳感器16中的一個(gè)或多個(gè)可以是熱電偶、硅帶隙溫度傳感器、薄膜電阻溫度裝置、led發(fā)射器、光電檢測(cè)器、壓電傳感器、超聲傳感器、離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。對(duì)于一些實(shí)施方式，傳感器16中的一個(gè)或多個(gè)可以連接到差分放大器和/或緩沖器和/或模數(shù)轉(zhuǎn)換器。可以是微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)性質(zhì)的傳感器集線器18進(jìn)行操作以集成來(lái)自傳感器16的數(shù)據(jù)信號(hào)并對(duì)這種信號(hào)進(jìn)行處理?？梢允褂枚嗦窂?fù)用技術(shù)對(duì)來(lái)自傳感器16的信號(hào)進(jìn)行處理，并且該信號(hào)可以被切換到包括一個(gè)或多個(gè)微芯片14的一個(gè)或幾個(gè)放大器/邏輯電路中并由其處理。

電池12用作電源以向圖1的柔性ic系統(tǒng)10中的電路系統(tǒng)供電?？梢圆捎眯〕叽绮⑶揖哂凶銐蜷L(zhǎng)壽命的合適安培小時(shí)容量的任何合適的電池。采用用于向系統(tǒng)10供電的替代裝置(包括外部電源)也在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施方案，柔性ic系統(tǒng)10還包括具有rf天線20以與外部裝置無(wú)線通信的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)施。天線20可以采取各種形式，包括可以作為低頻、高頻或超高頻天線操作的具有通孔的印刷跡線天線線圈。其他形式的有線和無(wú)線信號(hào)傳輸也在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。作為一些非限制性例子，各集成無(wú)源器件(ipd)22a～22c可以包括濾波器、變壓器、光電二極管、led、tuft、電極、半導(dǎo)體、雙工器、耦合器、移相器、薄膜器件、電路元件、控制元件、電容器、電阻器、電感器、緩沖器或其他無(wú)源部件。ipd22a～22c可以制造成各自具有可以連接到有源集成電路(例如，微處理器)的硅芯片的獨(dú)立器件。

對(duì)于其中基板24是可伸展或可壓縮的實(shí)施方案，所示的電路系統(tǒng)以諸如本文所述的那些等可應(yīng)用的方式構(gòu)造成可伸展或可壓縮的和/或兼容基板24的這種伸展/壓縮。類似地，對(duì)于其中基板24是可彎曲的但不一定是可伸展的實(shí)施方案，所示的電路系統(tǒng)以諸如本文所述的那些等可應(yīng)用的方式構(gòu)造成可彎曲和/或兼容基板的這種彎曲。例如，所示的模塊或“島”中的每一個(gè)通過(guò)其中一些在圖1中通常標(biāo)出為26的柔性的引線互連件與一個(gè)或多個(gè)相鄰的模塊連接。單個(gè)互連件與器件島的連接點(diǎn)可以是沿著器件島邊緣的任何地方，或者可以在器件島的頂表面(即，與基板24相對(duì)的表面)上的點(diǎn)處。引線26與模塊上的外部安裝的接合焊盤(pán)28連接，并延伸到相鄰模塊上的對(duì)應(yīng)的外部安裝的接合焊盤(pán)28。引線可以通過(guò)以下任何已知的引線接合技術(shù)連接：例如，使用壓力和超聲波振動(dòng)脈沖的組合以形成冶金冷焊接的超聲引線接合；使用壓力和高溫的組合以形成焊接的熱壓引線接合；以及使用壓力、高溫和超聲波振動(dòng)脈沖的組合以形成焊縫的熱聲引線接合。

接下來(lái)參照?qǐng)D2，示出了通常標(biāo)出為100的具有經(jīng)由柔韌的引線互連件連接的多層ic模塊的代表性柔性電子電路系統(tǒng)的斷面圖。雖然外觀不同，但是圖2的柔性ic系統(tǒng)100可以采取本文關(guān)于圖1和圖3～5中所示的例子說(shuō)明的各種形式、任選構(gòu)造和功能替代中的任一種，從而可以包括任何對(duì)應(yīng)的選擇和特征。例如，類似于圖1的系統(tǒng)10，圖2的系統(tǒng)100可以構(gòu)造成超薄、極度可伸展的集成電路系統(tǒng)。例如，在至少一些實(shí)施方案中希望裸片(未封裝的)半導(dǎo)體構(gòu)造和薄化的ic構(gòu)造。此外，系統(tǒng)100包括配置在“器件島”結(jié)構(gòu)中并通過(guò)柔韌的引線互連件電連接的各式各樣的分離器件，例如，第一、第二和第三分離器件102a,102b,102c?？梢灶A(yù)期的是，系統(tǒng)100包括比圖2所示的三個(gè)分離器件更多或更少的器件，其中的每一個(gè)都可以采取替代形式和構(gòu)造。

在圖2的實(shí)施方案中，每個(gè)分離器件102a～102c都包括能夠執(zhí)行本文所述的一個(gè)或多個(gè)功能的柔性多層集成電路(ic)封裝。例如，各分離器件的多層ic封裝包括埋入在相應(yīng)的柔性聚合物基板(第一、第二和第三基板106a,106b,106c)中或其上的相應(yīng)的微芯片(第一、第二和第三微芯片104a,104b,104c)。聚合物基板106a～106c可以以任何工業(yè)公認(rèn)的方式由本文關(guān)于圖1的基板24所述的任何材料制造。任選地，基板106a～106c可以由液晶聚合物或諸如可從dupont^tm獲得的聚酰亞胺薄膜(film)等聚酰亞胺聚合物制造。聚合物基板可以具有約60μm～約85μm或在一些實(shí)施方案中約25μm～約50μm或在一些實(shí)施方案中約7μm～約10μm的厚度。各基板還可以包括設(shè)置在諸如銅、金、鋁或其某種組合等導(dǎo)電材料層上的柔性聚合物層。在一個(gè)例子中，可以在聚合物基板106a～106c的相對(duì)側(cè)上對(duì)pcb金屬層進(jìn)行圖案化。

微芯片104a～104c中的一個(gè)或多個(gè)或全部可以是“薄芯片”構(gòu)造，其具有約2～7μm的厚度或在一些實(shí)施方案中約5～7μm的厚度或在一些實(shí)施方案中約3～5μm的厚度或在一些實(shí)施方案中約2～3μm的厚度。在本文所述的代表性系統(tǒng)、方法和器件中，各薄芯片可以是一個(gè)或多個(gè)無(wú)源電子器件和/或一個(gè)或多個(gè)有源電子器件。相比之下，例如，可以將薄芯片制造在具有大約35～50μm的厚度或在一些實(shí)施方案中大約15～25μm的厚度或在一些實(shí)施方案中大約10～15μm的厚度的硅基半導(dǎo)體模具104上?？梢愿鶕?jù)本文所述的任何原理埋入的器件的非限制性例子包括放大器、晶體管、光電二極管陣列、光電檢測(cè)器、傳感器、光發(fā)射器件、光伏器件、半導(dǎo)體激光器陣列、光學(xué)成像器件、邏輯門(mén)陣列、微處理器、光電子器件、微機(jī)電器件、微流體器件、納米機(jī)電器件、熱器件或其他器件結(jié)構(gòu)。

在各分離器件102a～102c的多層ic封裝的柔性聚合物基板106a～106c的相對(duì)側(cè)上設(shè)置有一對(duì)粘合層。在一個(gè)例子中，第一柔性多層ic封裝包括第一對(duì)粘合層108a，每個(gè)粘合層都與第一聚合物基板106a的相應(yīng)側(cè)連接。同樣地，第二柔性多層ic封裝包括第二對(duì)粘合層108b，每個(gè)粘合層都與第二聚合物基板106b的相應(yīng)側(cè)連接。另外，第三多層ic封裝包括第三對(duì)粘合層108c，每個(gè)粘合層都與第三聚合物基板106c的相應(yīng)側(cè)連接。各粘合層可以具有約8μm～約35μm或在一些實(shí)施方案中約20μm～約35μm或在一些實(shí)施方案中約12μm～約15μm或在一些實(shí)施方案中約8μm～約10μm的厚度。粘合劑可以是構(gòu)造成承受進(jìn)一步加工的溫度的導(dǎo)電粘合劑或非導(dǎo)電(介電)粘合劑。導(dǎo)電粘合劑可以用于在基板的導(dǎo)電材料和薄芯片的頂表面上的導(dǎo)電接觸焊盤(pán)之間產(chǎn)生電連通。在一個(gè)例子中，粘合層108a～108c可以是氟聚合物粘合劑、聚酰亞胺(pi)粘合劑、環(huán)氧粘合劑或諸如可從dupont^tm獲得的bond-ply等丙烯酸粘合劑。任選地，可以選擇粘合層的材料，使得其是能夠粘附相鄰層的非導(dǎo)電的電絕緣體。各多層ic封裝可以任選地包括附加粘合層，如圖2所示的與第一粘合層108a的外表面連接的一對(duì)附加粘合層108d。根據(jù)一些實(shí)施方案，利用附加層，粘合劑的總厚度可以厚至85μm。

如圖2所示，各分離器件102a～102c的柔性多層ic封裝還包括在柔性聚合物基板106a～106c的相對(duì)側(cè)上的一對(duì)導(dǎo)電(聚合物或金屬)層。例如，第一柔性多層ic封裝包括經(jīng)由第一粘合層108a與第一柔性聚合物基板106a連接的第一對(duì)金屬片110a。同樣地，第二多層ic封裝包括經(jīng)由第二粘合層108b與第二柔性聚合物基板106b連接的第二對(duì)金屬片110b。另外，第三多層ic封裝包括經(jīng)由第三粘合層108c與第三柔性聚合物基板106c連接的第三對(duì)金屬片110c。各金屬片可以具有約5μm～約20μm或在一些實(shí)施方案中約15μm～約20μm或在一些實(shí)施方案中約10μm～約12μm或在一些實(shí)施方案中約5μm～約8μm的厚度。導(dǎo)電金屬層可以例如由銅或鋁或其組合制造。

可以形成一個(gè)或多個(gè)通孔作為延伸穿過(guò)各柔性多層ic封裝的外層的通道(例如，利用激光鉆)，以允許多層堆疊的不同層之間的導(dǎo)電連接。在圖2中，例如，第一多層ic封裝包括延伸穿過(guò)(頂部)導(dǎo)電片110a和對(duì)應(yīng)的(頂部)粘合層108a到第一微芯片104a的第一對(duì)通孔112a。同樣地，第二多層ic封裝包括延伸穿過(guò)(頂部)導(dǎo)電片110b和對(duì)應(yīng)的(頂部)粘合層108b到第二微芯片104b的第二對(duì)通孔112b。同樣地，第三多層ic封裝包括延伸穿過(guò)(頂部)導(dǎo)電片110c和對(duì)應(yīng)的(頂部)粘合層108c到第三微芯片104c的第三對(duì)通孔112c。一旦形成這些通孔，就可以通過(guò)濺射或其他已知技術(shù)對(duì)通孔進(jìn)行電鍍或填充，以形成從頂部導(dǎo)電層到芯片的電接觸焊盤(pán)的電連接。然后，可以對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行圖案化，并且可以將覆蓋層施加到各導(dǎo)電層的外表面。在一些實(shí)施方式中，覆蓋層是非導(dǎo)電聚合物。

在各分離器件102a～102c的外表面上分別存在一個(gè)或多個(gè)電連接焊盤(pán)114a,114b,114c，用于與相鄰的器件電連接。通過(guò)非限制性例子，示出了在第一多層ic封裝的頂表面上具有兩個(gè)電連接焊盤(pán)114a以提供與第一微芯片104a的電連接的第一分離器件102a，同時(shí)示出了在第二多層ic封裝的頂表面上具有兩個(gè)電連接焊盤(pán)114b以提供與第二微芯片104b的電連接的第二分離器件102b。類似地，示出了在第三多層ic封裝的頂表面上具有至少一個(gè)電連接焊盤(pán)114c以提供與第三微芯片104c的電連接的第三分離器件102c。任選地，第一分離器件102a包括安裝在第一柔性多層ic封裝的第一外表面上的一組對(duì)應(yīng)的表面安裝技術(shù)(smt)部件118a，并且第二分離器件102b包括安裝在第二柔性多層ic封裝的外表面上的第二組smt部件118b。

可以預(yù)期，所示的多層ic封裝中的一個(gè)或多個(gè)或全部包括比圖2所示的夾層構(gòu)造更多或更少的層。還應(yīng)當(dāng)指出的是，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“層”不一定要求夾層構(gòu)造的特定部分是連續(xù)的或跨越所有剩余層的全部(即，與所有剩余層共同延伸)，除非在權(quán)利要求書(shū)中另有明確說(shuō)明。盡管在一些應(yīng)用中是優(yōu)選的，但在實(shí)踐中不需要使各封裝的粘合層都由相同的材料制造，并且不需要使導(dǎo)電層都由相同的材料制造。此外，各個(gè)封裝可以在與一個(gè)或多個(gè)相鄰的器件電連接之前被真空層壓成分離的單一結(jié)構(gòu)。

分離的柔性互連件與一個(gè)分離器件的電連接焊盤(pán)連接并將其電連接到另一個(gè)分離器件的電連接焊盤(pán)。根據(jù)圖2的柔性ic系統(tǒng)100，曲線型引線120ab形式的分離的柔性互連件與第一分離器件102a的第一(右)電連接焊盤(pán)114a貼附或連接，并將其電連接到第二分離器件102b的第二(左)電連接焊盤(pán)114b。同樣地，曲線型引線120ac形式的分離的柔性互連件與第一分離器件102a的第一(左)電連接焊盤(pán)114a貼附或連接，并將其電連接到第三分離器件102c的第三(右)電連接焊盤(pán)114c。在所示的例子中，柔性互連件均包括例如由具有圓形斷面的銅或金制成的一條或多條柔性金屬線，每條金屬線可以包括增大線的彈性的面內(nèi)環(huán)(可以在圖2中的最右側(cè)看到其中一個(gè))或面外環(huán)或這兩者。在共同擁有的美國(guó)專利no.8,536,667中描述和說(shuō)明了這種面內(nèi)環(huán)和面外環(huán)的例子，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文且用于所有目的。任何面內(nèi)或面外環(huán)有助于確保足夠程度的可伸展性和柔性。這些引線互連件與分離的柔性ic模塊分開(kāi)地制造并隨后(例如，使用熱聲引線接合技術(shù))與分離的柔性ic模塊連接。形成適當(dāng)?shù)暮附狱c(diǎn)和焊接，以將互連件連接到外部安裝的焊盤(pán)，從而確?；ミB件的可靠性。

圖3示出了通常標(biāo)出為200的具有經(jīng)由柔韌的多層聚合物互連件連接的多層ic模塊的另一個(gè)代表性柔性電子電路系統(tǒng)。在圖3和圖4中使用了相似的附圖標(biāo)記以表示與圖2中的結(jié)構(gòu)相類似的結(jié)構(gòu)。例如，圖3的系統(tǒng)200和圖4的系統(tǒng)300各自包括類似的各式各樣的分離器件，例如，配置在“器件島”裝置中并通過(guò)柔韌的電互連件電連接的第一、第二和第三分離器件102a,102b,102c。此外，柔性ic系統(tǒng)200,300可以采取本文關(guān)于圖中所示的其他例子說(shuō)明的各種形式、任選構(gòu)造和功能替代中的任一種(反之亦然)，除非這被明確地或邏輯地禁止。

在圖3中，分離的柔性互連件與一個(gè)分離器件的電連接焊盤(pán)機(jī)械地連接并將其電連接到其他分離器件的電連接焊盤(pán)。各模塊102a～102c的頂側(cè)設(shè)置有用于電連接到其他封裝的連接焊盤(pán)114a,114b,114c。根據(jù)所示的例子，柔韌多層半導(dǎo)體220ab形式的第一分離的柔性互連件與第一分離器件102a的第一(右)電連接焊盤(pán)114a貼附或連接，并將其電連接到第二分離器件102b的第二(左)電連接焊盤(pán)114b。同樣地，柔韌多層半導(dǎo)體220ac形式的第二分離的柔性互連件與第一分離器件102a的第一(左)電連接焊盤(pán)114a連接并將其電連接到第三分離器件102c的第三(右)電連接焊盤(pán)114c。根據(jù)一些實(shí)施方案，使用傳統(tǒng)的焊接連接將柔韌多層半導(dǎo)體220ab形式的第一分離的柔性互連件和柔韌多層半導(dǎo)體220ac形式的第二分離的柔性互連件連接到相應(yīng)的電連接焊盤(pán)114a,114b,114c。

分離的柔性ic模塊102a～102c被構(gòu)建為具有埋入在基板中的ic的單獨(dú)的封裝。互連件220ab,220ac在與ic模塊102a～102c分開(kāi)的pcb柔性基板中制造，并且可以切割成彎曲形或其他非線性形狀以提供可伸展性。在美國(guó)專利no.8,389,862和no.8,729,524中描述和說(shuō)明了具有彎曲形狀的互連件的例子，這兩個(gè)專利各自的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文且用于所有目的。各模塊102a～102c的頂側(cè)設(shè)置有用于電連接到其他封裝的連接焊盤(pán)114a,114b,114c。特定ic所需的任何smt部件可以安裝在封裝的頂表面上。類似于使用適當(dāng)?shù)暮噶系鹊膶盈B封裝(pop)技術(shù)，能夠?qū)⑷嵝阅K堆疊在彼此的頂部上。在美國(guó)專利no.7,696,618和no.7,250,675中公開(kāi)了具有層疊封裝(pop)構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的例子，這兩個(gè)專利各自的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文。如此，可以最小化各封裝的輸入-輸出連接點(diǎn)(i/o)，從而限制所需的互連件的數(shù)量。

根據(jù)一些實(shí)施方案，第一分離器件102a的柔性多層ic封裝、第二分離器件102b的柔性多層ic封裝和各柔性互連件220ab,220ac的多層半導(dǎo)體都可以包括共同的材料層。例如，根據(jù)一些實(shí)施方案，各互連件220ab,220ac分別包括可以由液晶聚合物或諸如聚酰亞胺薄膜(film)等聚酰亞胺聚合物制造的聚合物基板206a,206b。根據(jù)一些實(shí)施方案，柔性互連件220ab,220ac在柔性聚合物基板206a,206b的相對(duì)側(cè)上還分別包括一對(duì)導(dǎo)電(聚合物或金屬)層210a,210b。這些導(dǎo)電層可以例如由銅或鋁或其組合制造。在柔性聚合物基板206a,206b的相對(duì)側(cè)上分別設(shè)置有第一和第二對(duì)粘合層208a,208b，以覆蓋導(dǎo)電層210a,210b中的一個(gè)。類似于分離器件102a～102c的粘合層108a～108c，柔性互連件220ab,220ac的粘合層208a,208b可以是氟聚合物粘合劑、聚酰亞胺(pi)粘合劑、環(huán)氧粘合劑或諸如bond-ply等丙烯酸粘合劑。

圖4示出了通常標(biāo)出為300的此次利用柔韌的基于導(dǎo)電膏的互連件來(lái)連接分離的多層ic模塊的又一個(gè)代表性柔性電子電路系統(tǒng)。根據(jù)所示的例子，由導(dǎo)電膏320ab制造的導(dǎo)電基板形式的第一分離的柔性互連件與第一分離器件102a的第一(右)電連接焊盤(pán)114a貼附或連接，并將其電連接到第二分離器件102b的第二(左)電連接焊盤(pán)114b。同樣地，由導(dǎo)電膏320ac制造的導(dǎo)電基板形式的第二分離的柔性互連件與第一分離器件102a的第一(左)電連接焊盤(pán)114a貼附或連接，并將其電連接到第三分離器件102c的第三(右)電連接焊盤(pán)114c。各柔性互連件320ab,320ac可以包括例如使用絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷技術(shù)印刷或圖案化到基板上的金屬互連件(例如，銅或金或?qū)щ娋酆衔锘驅(qū)щ姼?的網(wǎng)絡(luò)。

圖5示出了用于制造柔性集成電路的代表性方法400。參照附圖中的圖1～4所示的各種構(gòu)造和特征對(duì)該方法進(jìn)行說(shuō)明；這種參照完全通過(guò)解釋和說(shuō)明來(lái)提供。在方塊401中，方法400包括將薄模具埋入大面板中；沖壓出已知的良好柔性部件或“kgfp”，并分類成華夫式托盤(pán)(waffletrays)。因此，可以在沖壓之前測(cè)試各個(gè)電路，從而降低分配出故障的部件的可能性。接著，如方塊403所示，方法400包括拾取柔性封裝并將其放置(例如，在留下任何出故障的電路的同時(shí)對(duì)kgfp進(jìn)行識(shí)別和分類)在臨時(shí)剛性基板(具有一次性粘合劑的可重復(fù)使用的基板)上?？梢酝ㄟ^(guò)光和/或熱來(lái)調(diào)節(jié)粘合強(qiáng)度。在方塊405中，將柔性的引線封裝組件放置在作為用于銅引線的臨時(shí)載體的剛性基板上。接著在方塊407中，方法400包括封裝器件的頂側(cè)并從底部移除臨時(shí)基板。方塊409包括封裝器件的底側(cè)并進(jìn)行模切。

本文還提供了一種用于組裝柔性集成電路的方法。按照任何邏輯順序和任何邏輯組合，該方法包括：準(zhǔn)備具有第一柔性多層集成電路(ic)封裝的第一分離器件，第一柔性多層集成電路封裝包括具有第一電連接焊盤(pán)的第一外表面；準(zhǔn)備具有第二柔性多層集成電路(ic)封裝的第二分離器件，第二柔性多層集成電路封裝包括具有第二電連接焊盤(pán)的第二外表面；以及將分離的柔性互連件電連接到第一分離器件的第一電連接焊盤(pán)和第二分離器件的第二電連接焊盤(pán)。柔性互連件可以包括一條或多條柔韌金屬線。任選地或可選擇地，柔性互連件包括柔韌多層半導(dǎo)體或由導(dǎo)電膏制造的導(dǎo)電基板。第一多層ic封裝可以包括埋入在第一柔性聚合物基板中或其上的第一微芯片、在第一柔性聚合物基板上的第一粘合層以及通過(guò)第一粘合層與第一柔性聚合物基板貼附的第一導(dǎo)電片。同樣地，第二柔性多層ic封裝可以包括埋入在第二柔性聚合物基板中或其上的第二微芯片、在第二柔性聚合物基板上的第二粘合層以及通過(guò)第一粘合層與第二柔性聚合物基板貼附的第二導(dǎo)電片。

在一些實(shí)施方案中，上述方法各自至少包括圖5所示的那些步驟和/或上面列舉的那些步驟。省略步驟、包括附加步驟和/或修改本文所述的順序也在本公開(kāi)的范圍和精神內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)指出的是，每種前述方法可以代表相關(guān)步驟的單一序列；然而，可以預(yù)期，以系統(tǒng)和重復(fù)的方式實(shí)施這些方法中的每一種。

本公開(kāi)不限于本文所公開(kāi)的精確構(gòu)造和組合；從前述說(shuō)明顯而易見(jiàn)的任何和所有變形、改變和變化都在所附權(quán)利要求書(shū)中限定的本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)。此外，本構(gòu)思明確地包括前述要素和方面的任何和所有組合和子組合。