柔性電子組件和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體涉及柔性電子組件和用于該組件的相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]某些電子組件通常包括置于電路板上的電子或微電子部件。電子或微電子部件(下文稱為”電子部件”，但不作限制之用)可以包括半導(dǎo)體，例如:密封在聚合物中并且耦合到布線電路以形成芯片封裝體的硅管芯。隨后，芯片封裝提可以機(jī)械耦合以及通信耦合到電路板，在該電路板上，芯片封裝體可以與其他電子部件通信。
[0003]附圖簡述
[0004]圖1是示例實施例中的柔性電子組件的抽象描繪。
[0005]圖2A和2B分別是示例實施例中處于剛性和柔性狀態(tài)的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)及其化學(xué)鍵的抽象圖像。
[0006]圖3A-3H示出示例實施例中形成柔性電子組件的過程。
[0007]圖4A和4B是對實施例中柔性電子器件示例的描繪，其中，柔性電子器件的每一個都包括多個組件疊層。
[0008]圖5示出示例實施例中配置成可穿戴電子器件的柔性電子器件。
[0009]圖6是示例實施例中制造柔性電子組件的流程圖。
[0010]圖7是示例實施例中至少結(jié)合一個微電子組件的電子器件的框圖。
【具體實施方式】
[0011]以下的描述和附圖充分示出了具體實施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤?。其它的實施例可以結(jié)合結(jié)構(gòu)、邏輯、電、進(jìn)程及其它改變。某些實施例的部分和特征可被包括在其他實施例的部分和特征中、或代替其他實施例的部分和特征。在權(quán)利要求中陳述的實施例包括這些權(quán)利要求的所有可用的等效技術(shù)方案。
[0012]通常，電子組件是基本剛性的，至少部分是緣于構(gòu)成該組件的部件。諸如硅管芯那樣的半導(dǎo)體和經(jīng)常被使用的密封劑可以是基本非柔性的，其自身也可以被附連到非柔性電路板上。即便電路板或其他襯底是柔性的，圍繞電子部件的電子組件整體上可以是非柔性的。
[0013]已經(jīng)開發(fā)出結(jié)合有一個或多個促進(jìn)柔性的元件的電子組件。在一個示例中，柔性互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)可以被用于模制用于組件的電子部件。可以在基本剛性的狀態(tài)下處理互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，并將其轉(zhuǎn)換到柔性狀態(tài)。在一個示例中，模制組件可以經(jīng)過減薄工藝，從而使硅管芯能夠彎曲。在一個示例中，可以通過劃片和/或凸出壓印，為電子部件的介電層提供應(yīng)變消除。在一個示例中，用于構(gòu)建電子部件的介電層可以具有低模數(shù)以促進(jìn)彎曲性。
[0014]圖1是示例實施例中柔性電子組件100的抽象描繪。電子組件100包括具有多個焊盤104的電路板102。焊盤104被耦合到微電子組件108的焊球106。如示出的那樣，微電子組件108包括多個微電子部件，例如:至少部分被密封在模112內(nèi)的管芯110。管芯110通過包括將管芯110耦合到焊球106的跡線116的布線層114接收輸入和輸出。雖然本公開中參考了管芯110，但是應(yīng)當(dāng)承認(rèn)并理解的是，一般管芯110可以被微電子部件替代或包含有微電子部件，并且可以根據(jù)與本文公開的相同或?qū)嵸|(zhì)相同的原理實現(xiàn)不同的微電子部件。除管芯110之外或者取代管芯110，微電子部件可以是或者可以包括分立的微電子部件，例如:電容器、電阻器、晶體管或類似部件以及/或者可以是或包括預(yù)封裝的管芯或芯片組件。
[0015]應(yīng)當(dāng)理解，電子組件100是純示例性的，可以構(gòu)想出許多電子組件100的配置。微電子組件108可以僅包括單個管芯110，模112可以在更大或更小的程度上密封管芯110，微電子組件108可以包括焊盤104而不包括焊球106，而電路板可以包括焊球106而不包括焊盤104，等等。應(yīng)當(dāng)理解，電子組件100通?？梢砸员疚墓_的系統(tǒng)和過程一致的多種方式縮放和配置。此外，雖然電子組件100被描述為電子組件而不是微電子組件，但是應(yīng)當(dāng)理解，電子組件100自身可以是微電子組件，微電子組件108也可以是更大的微電子組件108的子部件。類似地，微電子組件108可以是作為更大的電子組件100的一部分的電子組件。
[0016]在各示例中，模112是聚合物或者通常適于模制的相對柔軟的材料。在特定的示例中，聚合物是互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)?？梢砸曰緞傂缘男问綄PN應(yīng)用于微電子組件108，然后處理IPN使其變成基本柔性的。在各種示例中，模112是可以從基本剛性狀態(tài)轉(zhuǎn)換到基本柔性狀態(tài)的任意材料，其包括適于至少部分密封管芯110的電特性和機(jī)械特性。多種材料可以基于向材料的輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)換，例如:來自諸如溶劑的化學(xué)物質(zhì)、諸如紅外或紫外輻射的輻射、或者溫度。
[0017]圖2A和2B分別是處于剛性和柔性狀態(tài)的IPN 200及其化學(xué)鍵的抽象圖像。該圖像可以分別在剛性和柔性狀態(tài)下描繪IPN 200的微結(jié)構(gòu)。如上文所述，可以在剛性狀態(tài)下將IPN應(yīng)用于電子組件100，然后將其轉(zhuǎn)換到柔性狀態(tài)。取決于具體的IPN 200，該轉(zhuǎn)換可以通過化學(xué)過程，應(yīng)用激光、照射或熱能來實現(xiàn)，或者可以通過其他單獨過程或組合過程的各種形式中的任何形式來實現(xiàn)。
[0018]在一個示例中，IPN 200是與交叉鏈之間具有高的分子重量的高分子共價地交叉連接的柔性環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)。交叉鏈之間相對長的部分可以提供相對高的自由體積、相對低的模數(shù)和柔性。交叉鏈可以是化學(xué)性或物理性的。在交叉鏈為物理性的情況下，該交叉鏈?zhǔn)菬峥赡娴摹?br>[0019]圖2A示出處于剛性狀態(tài)的IPN 200。IPN 200包括第一高分子網(wǎng)絡(luò)204和第二高分子網(wǎng)絡(luò)206之間的共價鍵202。第一網(wǎng)絡(luò)204與第二網(wǎng)絡(luò)206物理性纏結(jié)，填充或基本填充IPN 200的自由體積。這樣，在一個示例中，第二網(wǎng)絡(luò)206可以在例如應(yīng)用溶劑(在本文公開的多種潛在輸入之中)時溶解，而該溶劑使第一網(wǎng)絡(luò)204完全或基本完全不受化學(xué)性影響。
[0020]可以選擇至少部分溶解第二網(wǎng)絡(luò)206而使第一網(wǎng)絡(luò)保持完整或基本完整的溶劑。在一個示例中，在第二網(wǎng)絡(luò)是聚氧化乙烯或聚氧化乙烯之一的情況下，溶劑可以是水。在一個替代示例中，溶劑可以是N-甲基-2-吡咯烷酮。
[0021]圖2B示出在上述示例中，應(yīng)用溶劑之后處于柔性狀態(tài)的IPN 200。隨著溶劑的應(yīng)用，第二網(wǎng)絡(luò)206被溶解，使得第一網(wǎng)絡(luò)204與鍵202 —起得以保持。在一個示例中，鍵202是半永久性的。
[0022]IPN 200可以是其他多種聚合物類型中的聚氨酯、硅烷、丙烯酸或聚酰亞胺。IPN200可以在第一網(wǎng)絡(luò)204內(nèi)被物理性纏結(jié)，也可以具有連向自身的物理性或化學(xué)性交叉鏈。在一個示例中，第二網(wǎng)絡(luò)206是聚氨酯，其可以通過氫鍵被以物理方式交叉連接到自身，并且與第一網(wǎng)絡(luò)204是諸如環(huán)氧樹脂的時候區(qū)別并分離開來。應(yīng)用多種諸如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和/或四氫呋喃那樣的溶劑時，聚氨酯第二網(wǎng)絡(luò)206被溶解并且從環(huán)氧樹脂第一網(wǎng)絡(luò)204上被去除，而對環(huán)氧樹脂第一網(wǎng)絡(luò)204的破壞最小。
[0023]在各種示例中，第二網(wǎng)絡(luò)206也可以包括連向第一網(wǎng)絡(luò)204的交叉鏈。但是，這些鏈路通過諸如熱處理或照射處理的方式可以是可逆的，然后通過化學(xué)接觸使第二網(wǎng)絡(luò)206的大部分能夠被去除。例如:交叉鏈可以在曝露于不同波長的光時被可逆地切換(光切換)或者被切割(光切割)。在各種示例中，第二網(wǎng)絡(luò)206的整體不會為了聚合物材料將IPN200從剛性狀態(tài)轉(zhuǎn)換到柔性狀態(tài)而被去除。
[0024]圖3A-3H示出形成柔性電子組件的過程。在各種示例中，該過程可以形成柔性電子組件100。在適當(dāng)?shù)臅r候，該過程的多個步驟是可選的，不一定要用來制造柔性電子組件。雖然本文詳細(xì)描述的過程將對上述柔性電子組件100的特定組件進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，各種部件可以被替換部件替代或替換，包括與對柔性電子組件100所描述的部件相同類型的替換部件。
[0025]在圖3A中，多個管芯100的連接器300面朝下被置于耦合到載體304的粘合箔層302上。除連接器300之外，管芯110自身也可以被粘合到箔層302，或者管芯110而不是連接器300被粘合到箔層302。通常，與載體304組合的粘合箔層302可以用于將多個管芯110相互固定，以用于進(jìn)一步的過程的步驟。應(yīng)當(dāng)理解，粘合箔層302和載體304可以是可以使管芯110相對于彼此固