CN111096089B - 互连电路方法和器件 - Google Patents

Abstract

提供互连电路及其形成方法。一种方法可以包括将基板层压到导电层，随后将所述导电层图案化。该图案化操作形成各个导电部分，其也可称为迹线或导电岛。所述基板在图案化期间和之后相对于彼此支撑这些部分。在图案化之后，可将绝缘体层压到经图案化导电层的暴露表面。此时，导电层部分也由所述绝缘体支撑，并且所述基板可以例如与所述导电层的不需要部分一起被去除。如果所述基板被去除并且不是所述互连电路的一部分，则其可能在图案化期间被损坏。或者，保留所述基板作为电路的部件。这些方法允许使用新的图案化技术以及用于基板和/或绝缘体的新材料。

Description

互连电路方法和器件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月13日提交的美国临时专利申请No.62/531,995的35U.S.C.§119(e)项下的权益，该临时专利申请名称为“互连电路方法和器件”，其全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

背景技术

电气互连用于许多应用。这些应用的一些示例包括但不限于电池组和太阳能电池阵列(互连各个电池)、车辆(连接不同的电气部件，例如用作线束的互连)、灯具以及许多其它类型的电气和电子电路。虽然目前有许多不同种类的电气互连可用，但是大多数电气互连具有有限的功能并且限于相对较小的一组材料选择。例如，典型的印刷电路板(PCB)具有介电基底，该介电基底具有通过化学蚀刻形成的导电迹线。在PCB制造期间，介电基底暴露于化学蚀刻剂，同时形成导电迹线。因此，介电基底必须是耐化学性的，这限制了适合于该基底的材料选择，并且因此限制了PCB的各种功能。例如，通过介电基底直接接近导电迹线的基底侧表面可能是困难的。电气互连的另一示例是线束，其通过捆绑各个导线而形成。线束相对于其导电能力通常是厚且重的。此外，由于线束的形状和各个导线的绝缘以及整体集束，线束具有对周围环境的差的热传递特性。对于给定的电流额定值，有限的热传递需要使用更大的导线以减少电阻加热。此外，将导线捆绑成特定配置可能是非常劳动密集的任务。

所需要的是形成互连电路的新方法，其提供这些电路的新设计和功能，包括导电层的复杂图案和形状、绝缘层中的新材料和特征、热特性、给定电流的低重量等。

发明内容

提供互连电路及其形成方法。一种方法可以包括将基板层压到导电层，随后将所述导电层图案化。该图案化操作形成各个导电部分，其也可称为迹线或导电岛。所述基板在图案化期间和之后相对于彼此支撑这些部分。在图案化之后，可将绝缘体层压到经图案化导电层的暴露表面。此时，导电层部分也由所述绝缘体支撑，并且所述基板可以可选地例如与所述导电层的不需要部分一起被去除。或者，可保留所述基板作为电路的组件，并且可单独去除所述经图案化导电层的不需要部分。这些方法允许使用新的图案化技术以及用于基板和/或绝缘体的新材料。

在一些实施方式中，形成互连电路的方法包括将基板层压到导电层。所述导电层包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧。将所述基板层压到所述导电层的所述第二侧。所述方法还包括将所述导电层图案化，同时所述导电层保持被层压到所述基板。将所述导电层图案化形成所述导电层的第一导电部分和第二导电部分，所述第二导电部分通过图案开口至少部分地与所述第一导电部分分离。可通过包括但不限于化学蚀刻、激光烧蚀、机械研磨等技术来形成图案开口。然而，其它技术也在范围内。所述基板在图案化期间和之后保持所述第一导电部分相对于所述第二导电部分的定向。所述方法继续将第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧。所述第一绝缘体可以称为永久绝缘体，并且在一些实施方式中，成为最终互连电路的一部分。在一些实施方式中，所述方法可接着继续将所述基板从所述导电层去除。在这些实施方式中，所述基板可以被称为临时基板。在去除所述基板的同时以及在去除所述基板之后，所述第一绝缘体保持所述第一导电部分相对于所述第二导电部分的定向和位置。在其它实施方式中，不去除所述基板并且所述基板变为电路中的永久层。

在一些实施方式中，在将所述第一绝缘体层压到所述导电层之前，所述第一绝缘体包括开口。所述开口可以至少部分地与所述导电层的所述第一导电部分重叠，使得所述第一导电部分的所述第一侧在层压到所述第一绝缘体之后通过所述开口保持至少部分地暴露。在一些实施方式中，形成所述开口的所述第一绝缘体的一部分层压到所述第一导电部分的所述第一侧。

在一些实施方式中，将所述导电层图案化还形成位于所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的第三部分。例如，所述第三部分可能是所述导电层的不期望的剩余部分。在这些实施方式中，所述方法还包括在将所述第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧之前从所述基板去除所述导电层的所述第三部分。例如，可以将所述第三部分从所述基板上剥离。或者，可以在将所述第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧之后去除所述第三部分。例如，可以去除所述导电层的所述第三部分，同时将所述基板从所述导电层去除。在其它实施方式中，在将所述基板从所述导电层去除之后去除所述导电层的所述第三部分。

在一些实施方式中，所述第三部分连接到所述第一导电部分和所述第二导电部分中的每一个，并且可操作以支撑所述第一导电部分和所述第二导电部分。例如，所述第三部分可以可操作为连接接线片，并且可以用于与所述基板一起保持所述第一导电部分相对于所述第二导电部分的定向。

在一些实施方式中，将所述导电层图案化完全去除位于所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的一部分。换句话说，在完成图案化操作之后，不需要进一步去除所述导电层的任何部分。

在一些实施方式中，将所述导电层图案化在所述导电层中形成一个或多个图案开口。这些一个或多个图案开口可以设置在所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间。所述一个或多个图案开口中的每一个可包括锥形侧壁或基本平行的侧壁。基本平行的侧壁可以突出到远离所述一个或多个图案开口定位的所述导电层的所述第一侧的一部分之上。在一些实施方式中，所述一个或多个图案开口中的至少一个具有可变宽度。

在一些实施方式中，所述基板包括接触所述导电层的所述第一侧的粘合剂层。去除所述基板可以包括至少部分地去激活所述粘合剂层。例如，所述粘合剂层的与所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分重叠的部分可以被去激活。在一些实施方式中，所述粘合剂层的剩余部分可保持被激活。

此外，将所述导电层图案化还形成位于所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的第三部分。所述粘合剂层的保持被激活的剩余部分可以与所述导电层的所述第三部分重叠。所述方法还可以包括在去除所述基板的同时去除所述导电层的所述第三部分。使所述粘合剂层的至少一部分失活包括从由UV失活和热失活组成的组中选择的操作。

下面参考附图进一步描述这些和其它实施方式。

附图说明

图1是根据一些实施方式的对应于使用基板形成互连电路的方法的过程流程图。

图2A示出根据一些实施方式的在将基板层压到导电层之后的器件叠层的示例。

图2B至图2D示出了根据一些实施方式的包括表面子层的导电层的两个示例。

图3A示出了根据一些实施方式的预图案化导电层的示例。

图3B至图3D示出了根据一些实施方式使用图3A的预图案化导电层形成器件叠层的不同阶段。

图4A示出了根据一些实施方式的具有形成于导电层上方的保护掩模的器件叠层的示例。

图4B和图4C示出了根据一些实施方式的具有形成在导电层中的图案开口的器件叠层的两个视图。

图5A和图5B示出了根据一些实施方式的具有形成在导电层中并分离导电层的不同部分的两个图案开口或狭缝的器件叠层的两个视图。

图6A示出了根据一些实施方式的导电层图案的示例。

图6B示出了根据一些实施方式的最终形式的对应于图6A中的图案的图案化导电层的示例。

图6C至图6F示出了根据一些实施方式的形成于导电层中且用于形成图6B中的经图案化导电层的图案开口的不同示例。

图7A至图7C示出了根据一些实施方式的形成在导电层中的图案开口的不同示例的示意性截面图。

图8A示出了根据一些实施方式的包括经图案化导电层、基板和一个永久绝缘体的器件叠层的示例。

图8B示出了根据一些实施方式的包括经图案化导电层和一个永久绝缘体的互连电路的示例。

图8C至图8D示出了根据一些实施方式的包括经图案化导电层和两个永久绝缘体的互连电路的示例。

图9A至图9C示出了根据一些实施方式的形成在层叠到两个永久绝缘体的导电层中的图案开口的不同示例的示意性截面图。

图10A至图10E示出了根据一些实施方式的在形成多层互连电路时不同阶段的示意性截面图。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将更好地理解本公开的实施方式的随后详细描述。如本文中所使用的，以单数形式叙述并以词语“一”或“一个”进行的元件或步骤应理解为不排除所述元件或步骤的复数，除非明确地陈述此排除。此外，对“一个实施方式”的引用不旨在被解释为排除存在也包含所述特征的附加实施方式。此外，除非明确相反地陈述，否则“包含“或“具有”具有特定性质的元件或多个元件的实施方式可包含不具有所述性质的附加元件。

引言

互连电路，更具体地，本文描述的柔性互连电路，可以用于形成与各种电气和电子部件的电气连接，并且用于在这些部件之间传送电流和/或信号。在一些示例中，由互连电路传送的电流可以高达10安培或甚至高达100安培或更高。此外，这些互连电路可以用于热管理的各个方面。例如，互连电路可以可操作为用于其它电气部件(例如，LED灯、电池)和/或非电气部件(例如，散热器、外壳)的热导体和/或热沉。电气部件可在其操作期间产生热量，并且该热量可使用互连电路至少部分地去除或扩散开。此外，可以通过不同的导电部分形成复杂的图案。与这些部分的电气连接可通过各种位置处的绝缘体形成。

应当注意的是，用于制造互连电路的传统方法，例如导线捆绑或PCB处理，通常不能制造具有上述特征(例如传送大电流、热管理或通过绝缘体形成连接)的电路。例如，PCB电路和传统的柔性电路需要耐化学性的基层，结果，也是耐热的。线束与周围部件的热耦合非常差，并且往往又大又重。

本文描述的形成互连或互连电路的方法解决了常规工艺和所得互连电路的各种缺陷。具体地，所描述的方法在导电层被图案化时使用基板来支撑。基板保持层压到导电层，直到稍后提供对图案化部分的额外支撑。具体地，将永久绝缘体层压到经图案化导电层。因为在执行将导电层图案化时不存在该永久绝缘体，并且因此该永久绝缘体在图案化期间不易于损坏，所以可以使用新技术来进行图案化，而无需担心损坏永久绝缘体。例如，可以使用化学蚀刻、电化学蚀刻、机械切割、激光切割、激光烧蚀、水射流切割、轻触切割、模切或阳/阴模切割。此外，该方法允许使用用于永久绝缘体的新材料和特征(例如，开口)。应注意，在一些实施方式中，在将导电层图案化的同时可能损坏基板，只要基板能够在图案化期间和图案化之后维持不同导电层部分的定向(例如，直到永久绝缘体提供额外支撑为止)。在这些实施方式中，稍后去除基板，并且因此可称为临时基板。或者，在将导电层图案化时用于支撑的基板可以例如与稍后添加的绝缘体一起保持为最终互连电路的一部分。

除了新的图案化技术之外，基板的使用可促进用于绝缘体的新材料。如上所述，在图案化期间不存在绝缘体，并且由基板提供支撑。可用于绝缘体的新材料的示例可包括纸、布、非抗蚀刻聚合物、玻璃等。

此外，在一些实施方式中，在图案化之后添加的绝缘体可以包括开口。这些开口可用于通过开口直接电耦合、机械耦合和/或热耦合到导体。可选地，这些开口可以在将绝缘体层压到导电层之前形成，并且可以被称为“裸背”电路开口。绝缘体中的开口与导电层的经图案化部分之间的配准可在层压工艺期间(例如，使用视觉配准系统)进行控制。与绝缘体中的开口重叠的经图案化部分的区域可以被称为接触焊盘。应注意，使用在图案化期间或更具体地在蚀刻期间存在绝缘体的常规技术来制造此类开口是非常困难和/或昂贵的。具体地，在传统工艺中，使用绝缘体作为发生蚀刻的基层。下面描述互连电路中的“裸背”电路开口的其它方面。

为了本公开的目的，术语“互连”可与术语“互连电路”互换使用。术语“导体”可与术语“导电层”互换使用。术语“绝缘体”可与下列术语互换使用：“绝缘层”、“永久绝缘体”和/或“电绝缘体”。应当注意，永久绝缘体可以是导热的，即使它是电绝缘的。此外，在一些实施方式中，基板可以是电绝缘的或导电的。基板在其制造过程中从器件叠层去除。

工艺和器件示例

图1示出了根据一些实施方式的对应于形成互连电路290的方法100的工艺流程图。互连电路290的示例在图8B至图8D、图10D和图10E中示出，并在下面进一步描述。在形成最终互连电路290之前的部件的组装可以被称为器件叠层200。在方法100的各个阶段，器件叠层200的各个示例在图2A、图3C、图3D、图4A至图4B、图5A、图5B、图6A至图6F、图8A、图10D和图10E中示出。器件叠层200也可以被称为部分制造的互连电路，并且可以包括基板220。基板220可以在形成最终互连电路290之前去除，或者保留在互连电路290中，例如作为绝缘体之一。方法100可以使用各种类型的处理设备来执行，以下参考特定操作来描述所述处理设备。在一些实施方式中，以卷对卷格式执行方法100的操作。

方法100可开始于在操作110期间将基板220层压到导电层210(在图1中示出框)。操作110可包括一种或多种层压技术，包括但不限于轧制、真空层压、成线式层压、卷对卷层压和/或片对片层压。在一些实施方式中，可使用压力和热量的组合将导电层210层压到基板220。

如图2A中所示，导电层210具有第一侧211a和与第一侧211a相对的第二侧211b。第一侧211a和第二侧211b之间的距离是在Z方向上延伸的导电层210的厚度。器件叠层200的厚度以及随后互连电路290的厚度也在相同方向上延伸。基板220层压到导电层210的第二侧211b，形成器件叠层200。第一侧211a可在操作110结束时保持暴露。第一侧211a可用以在器件叠层200的稍后处理(例如，导电层210的图案化)期间接近导电层210。

导电层210可以由铝、钛、镍、铜、钢和/或包括这些金属的合金形成。在一些实施方式中，导电层210在其厚度上具有均匀的成分。或者，导电层210包括具有不同成分的基底子层218和表面子层216。图2B中示出了一个示例。表面子层216可以形成第一侧211a。因此，基板220可层压到基底子层218，而永久绝缘体可层压到表面子层216之上。表面子层216可以具体地选择为具有对永久绝缘体的高粘附强度。

基底子层218可以包括从由铝、钛、镍、铜、钢和包括这些金属的合金组成的组中选择的金属(例如，以最小的成本提供高的电导率和热导率)。表面子层216可包括从由锡、铅、锌、镍、银、钯、铂、金、铟、钨、钼、铬、铜、其合金组成的组中选择的金属、有机可焊接性防腐剂(OSP)或其它导电材料(例如，以保护基底子层218免于氧化、在形成与器件的电接触和/或热接触时改善表面导电性、改善与导电层210的粘附性和/或其它目的)。例如，铝可以用于基底子层218。尽管铝具有良好的导热性和导电性，但当暴露于空气中时，其形成表面氧化物。因此，在形成氧化铝之前用表面子层216涂覆铝缓和了该问题。

表面子层216可具有介于约0.01微米与10微米之间或更具体地介于约0.1微米与1微米之间的厚度。为了比较，基底子层218的厚度可以在约10微米和1000微米之间，或者更具体地，在约100微米和500微米之间。这样，基底子层218在体积上可以占导电层210的至少约90％，或更具体地，至少约95％，或甚至至少约99％。

在一些实施方式中，导电层210还包括设置在基底子层218和表面子层216之间的一个或多个中间子层214，例如，如图2C所示。中间子层214具有与基底子层218和表面子层216中的每一个不同的组成，并且可用于例如防止基底子层218与表面子层216之间的金属间形成。例如，中间子层214可以包括从由铬、钛、镍、钒、锌和铜组成的组中选择的金属。

图2D是包括设置在基底子层218上方的两个中间子层214a和214b以及两个表面子层216的导电层210的另一示例。表面子层216a和216b形成导电层210的第一侧211a和第二侧211b。两个中间子层214a和214b的组成可以相同或不同。同样，两个表面子层216a和216b的组成可以相同或不同。例如，一个表面子层216a可针对一种类型的功能(例如，粘附到一种类型的永久绝缘体)而定制，而另一表面子层216b可针对另一类型而定制。

返回图2A，导电层210的总厚度可以在大约10微米和1000微米之间，或者更具体地，在大约50微米和500微米之间。导电层210可以是连续的箔片，其特别适合于卷对卷操作。在一些实施方式中，导电层210可以包括轧制金属箔。与电沉积箔和/或镀覆金属相关联的垂直晶粒结构相反，轧制金属箔的水平伸长晶粒结构可有助于增加在循环载荷条件下导电层210中的抗裂纹扩展性。这可以帮助增加互连电路290的疲劳寿命。

在一些实施方式中，导电层210可以在完成层压操作110之前、期间和之后立即无图案化。或者，可在操作110之前将导电层210部分地图案化。例如，图3A示出了包括预图案化开口202a至202d的部分图案化导电层210。这些预图案化开口202a至202d可以定位成使得部分图案化导电层210的不同部分通过设置在预图案化开口202a至202d之间的连接突片204a至204d保持相对于彼此支撑。图3B示出了在将基板220层压到部分图案化的导电层210之前的基板220。图3C示出了叠层200，其具有层压到基板220的部分图案化的导电层210。在该叠层200中，第一导电部分212a也由基板220相对于第二导电部分212b支撑。这样，可以去除一些或全部连接突片204a至204d。图3D示出了在已经去除连接突片204a至204c同时进一步将导电层210图案化之后的叠层200。

在操作110期间层压到导电层210的基板220可由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)、金属箔和/或纸形成。在一些实施方式中，基板220可耐化学蚀刻剂。

基底220可以包括粘合剂层221，例如，如图2A所示。粘合剂层221将基板220(例如，临时地)附着到导电层210。粘合剂层221可包括压敏粘合剂(PSA)、热激活/去激活粘合剂、光激活/去激活粘合剂等。具体地，粘合剂层221可使用热量、UV、IR或任何其它合适的技术选择性地激活或去激活。为了本公开的目的，粘合剂层221的激活或去激活被定义为粘合剂层221对导电层210的粘合强度的增加或减小。激活和/或去激活可以是选择性的，并且可以用于帮助从导电层210去除基板220和/或帮助与基板220一起(在将导电层210图案化之后)去除导电层210的不需要部分。下面参考操作130来描述粘合剂层221的激活和/或去激活的各个方面。

返回图1，方法100可在操作120期间继续将导电层210图案化(在图1示出为框)。该操作形成导电层210的第一导电部分212a和第二导电部分212b，使得第二导电部分212b可以通过一个或多个图案开口230a至230b与第一导电部分212a至少部分地分离。在该示例中，第一导电部分212a和第二导电部分212b由相同导电层形成，位于相同层级上，并且沿叠层200的宽度偏移。这种布置可以被称为第一导电部分212a和第二导电部分212b的水平堆叠，以区别于下面参考图10A至图10E描述的垂直堆叠。

第一导电部分212a和第二导电部分212b的完全分离在图4B至图4C或图5A至图5B中示出。在该示例中，第一导电部分212a和第二导电部分212b被电隔离。第一导电部分212a和第二导电部分212b的部分分离在图3D中示出。在该示例中，连接突片204d连接第一导电部分212a和第二导电部分212b。应当注意，连接突片204d、第一导电部分212a和第二导电部分212b可以全部由相同的片形成，因此是单片的。连接突片204d可操作为第一导电部分212a和第二导电部分212b之间的可熔链接。

在一些实施方式中，例如，如图4B和图4C中示意性地示出的，在图案化操作120期间去除导电层210的所有不需要部分。这些不需要部分的去除取决于图案化技术和第一导电部分212a与第二导电部分212b之间的分离，如下面进一步描述的。在这些实施方式中，不执行包括去除导电层210的剩余不需要部分的可选操作140。

替代地，导电层210的一些不需要部分可以在完成图案化操作120之后保留，例如，如图5A至图5B中示意性地示出的。具体地，导电层210的第三部分212c可以设置在第一导电部分212a和第二导电部分212b之间。第三部分212c可以通过狭缝或图案开口230a至230b与第一导电部分212a和第二导电部分212b中的每一个分离，为了简明起见，狭缝或图案开口230a至230b均被称为图案开口230a至230b。第一导电部分212a和第二导电部分212b不向第三部分212c提供支撑或向其提供不重要的支撑。相反，对第三部分212c的全部或大部分支撑由基板220提供。该特征允许去除第三部分212c(例如，与去除基板220一起)，同时保持第一导电部分212a与第二导电部分212b的相对定向。

在将导电层210层压到基板220的同时执行图案化操作120，例如，如图4A至图4C和图5A至图5B中示意性地示出的。在操作120期间和之后，基板220保持第一导电部分212a相对于第二导电部分212b的定向。因此，在操作120期间，第一导电部分212a和第二导电部分212b可以至少部分地或甚至完全地分离。

在操作120期间形成于导电层210中的图案开口230a至230b可不延伸穿过基板220，例如，如图4B和图5A中所示。或者，图案开口230a至230b可延伸穿过导电层210和基板220两者，例如，如图3D中所示。在任一情况下，基板220可操作以维持第一导电部分212a相对于第二导电部分212b的定向。

应注意，在一些实施方式中，基板220可在图案化操作120期间部分地损坏和/或部分地去除(例如，溶解掉)。只要基板220仍然能够保持第一导电部分212a和第二导电部分212b的相对定向，则损坏可能是相当大的。在一些实施方式中，对基板220的损坏甚至可能是需要的，并且依赖其例如以便于在操作170期间去除基板220。允许基板220被损坏为基板220的新材料打开了大门(例如，相对于在永久印刷电路生产中使用的基板，其随后被保留为这些电路的一部分)。此外，由于永久绝缘体不需要经受在操作120期间执行的图案化过程的事实，操作120中不存在永久绝缘体也为新的永久绝缘体材料和特征打开了大门。

图案化操作120可涉及以下工艺中的一个或多个：化学蚀刻、电化学蚀刻、机械切割、激光切割和/或激光烧蚀。现在将更详细地描述这些技术中的每一个。化学蚀刻也可称为化学研磨或光化学加工。化学蚀刻涉及在操作125期间形成保护掩模280(在图1中示为框)。图4A示出了选择性地覆盖导电层210的第一侧211a的保护掩模280。比较图4A和图4B，保护掩模280覆盖第一侧211a的与在操作120期间保持的导电层210的第一导电部分212a和第二导电部分212a相对应的两个部分。第一侧211a的未覆盖/暴露部分对应于导电层210的例如，形成如图4B中所示的图案开口230a的去除部分。可选地，可以在将导电层210层压到基板220之前或之后形成保护掩模280。

当具有保护掩模280的叠层200浸没在蚀刻溶液中时，导电层210的暴露部分中的金属原子与蚀刻溶液发生反应，导致这些暴露部分的去除和图案开口230a的形成。保护掩模280阻挡导电层210的其它部分免受蚀刻溶液的影响。这样，保留第一导电部分212a和第二导电部分212a(设置在保护掩模280下方)。化学蚀刻的各种考虑包括蚀刻速率、蚀刻剂浓度的均匀性、时间和温度条件。蚀刻溶液可以是氯化铁溶液、过硫酸铵溶液、过氧化氢溶液等。化学蚀刻是用于将导电层210图案化的相对快速且低成本的方法。此外，化学蚀刻能够去除导电层210的所有不需要部分，如图4B和图4C中示意性地示出的。

图7A示出了通过化学蚀刻产生的图案开口230a的示例。具体地，该图案开口230a包括锥形侧壁231a。图案开口230在与基板220的界面处较小，而在远离基板220处较大。该锥形形状可为各种因素的结果，例如第一侧211a处的(比第二侧211b处的蚀刻持续时间)长的蚀刻持续时间、开口230a内的蚀刻剂浓度梯度等。应当注意，锥形侧壁231a可以具有到第一侧211a的平滑过渡，并且没有锐边或毛边。该平滑过渡在一些类型的互连电路290(例如，用于传输高电压信号的电路)中可能是有用的。

电化学蚀刻是使用电解质溶液和直流(DC)电源的化学蚀刻的变型。导电层210可以连接到DC电源的正极端子，而负极端子连接到设置在电解质溶液中的电极，并且可以被称为阴极。导电层210或其至少未掩蔽部分暴露于电解质溶液且可称为阳极。当施加DC电压时，阳极的金属溶解并转化为与电解质中相同的阳离子。同时，溶液中等量的阳离子被转化为金属并沉积在阴极上。应当注意，第一导电部分212a和第二导电部分212b可以被保护掩模280(图4A)掩蔽，以将这些部分与电解质隔离。在相同或其它示例中，第一导电部分212a和第二导电部分212b可以与DC电源电断开，而其它不需要的部分可以连接到正端子，这导致其溶解。例如，当存在第三部分212c时，第三部分212c可以通过先前形成的图案开口230a和230b与第一导电部分212a和第二导电部分212b物理分离和电断开，例如，如图5A至图5B中所示。在该示例中，可通过其它方法(例如，轻触切割或激光切割)形成经预图案化的导电层210。此后，可以使用电化学蚀刻从该结构去除第三部分212c，以获得图4B至图4C中所示的结构。换句话说，机械切割或激光切割可用于预图案化(例如，图案开口230a及230b)，而电化学蚀刻可稍后用于溶解所有剩余的不需要部分(例如，第三部分212c)。

在化学蚀刻或电化学蚀刻之后，可经由例如在溶剂或碱性溶液中的溶解或经由等离子体蚀刻来去除或剥离任何剩余的保护掩模280。一旦去除保护掩模280，可清洁或抛光导电层210的剩余部分以确保在导电层210上没有保护掩模残余物残留。

可用于形成图案开口230a的又一技术是机械切割。机械切割可涉及轻触切割、模切、钢尺模切、阳/阴模切割、选择性研磨、切割、冲压等。在一些形式的机械切割期间，导电层210与切割工具接触，该切割工具通常通过在切割位置施加剪切力来分离导电层210的两个部分。在该示例中，图案开口230a可为狭缝，而非通过去除导电层210的一部分而形成的间隙。在图5A和图5B中示出了使用机械切割处理的器件叠层200的一个示例。

机械切割可以非常快，循环时间大约为几秒，并且环保(例如，其不需要化学品或产生烟雾)。然而，机械切割可在第一侧211a与图案开口230a的界面处产生毛边和其它特征。例如，图7B示出了在远离一个或多个图案开口230定位的导电层210的第一侧211a的一部分上方突出的侧壁231b(其可以是平行的)。该特征可以被称为凸起界面232。在一些实施方式中，机械切割需要针对导电层210的每个图案可以不同的专用工具。例如，虽然利用机械切割的辊式纵切示例可以容易地形成线性切口，但是非线性切割更加困难并且可能需要定制的模具。幸运的是，现代模具制造技术(例如，用于旋转模切的柔性磁性模具)极大地减少了与机械模切相关的成本和制造时间。最后，取决于所执行的切割的类型，机械切割可去除或可不去除导电层210的并非必需的所有不不要部分(例如，图5A和图5B中示出的第三部分212c)。例如，机械轻触切割通常不会去除第三部分212c，并且需要操作140。

激光切割是可用于形成图案开口230a的另一技术。在激光切割期间，通过移动激光束和/或移动导电层210沿着切割路径来引导激光束。激光束聚焦在第一侧211a处或其周围，这导致导电层210的材料熔化、燃烧、蒸发和/或通过使气体在激光切割头部附近流动而被去除。激光切割可以产生高质量的表面光洁度，特别是图案开口230a的笔直且平行的侧壁231b，例如，如图7C所示(但是在一些激光切割工艺中，可产生更类似于图7B的轮廓)。在一些实施方式中，第一侧211a与侧壁231b之间的界面232由80°与100°之间的角度或约90°的角度限定。此外，第一侧211a可以是基本平坦的(厚度偏差小于10％)，在开口230a周围没有凸起部分。因为激光束被聚焦，所以即使对于相对厚的导电层210，图案开口230a也可以非常窄。例如，通过激光切割形成的图案开口230a的纵横比(定义为迹线厚度与宽度之比)可以在约1:5与1:0.05之间，或者更具体地，在1:1与1:0.1之间。使用类似于机械轻触切割的激光轻触切割处理的期间叠层200的一个示例在图5A和图5B中示出。

最后，可以使用激光烧蚀来形成图案开口230a。激光烧蚀是激光切割的变型，其被配置为去除导电层210的比图案开口230a至230b更大的部分或区域。具体地，传统的激光切割通常不去除导电层210的不必要的残留部分(例如，图5A和图5B中所示的第三部分212c)，而激光烧蚀可用于去除该部分，从而产生类似于图4B和图4C中所示的示例的叠层200。

在一些实施方式中，在操作120期间将导电层210图案化包括两种或更多种不同的技术，例如化学蚀刻、电化学蚀刻、机械切割、激光切割和激光烧蚀(例如，在图案化操作序列中使用)。例如，可以使用机械切割和激光烧蚀的组合，其中机械切割用于形成一个或多个图案开口230a至230b，并且激光烧蚀用于去除(例如，在图案开口230a至230b之间)的所有其余不需要部分。此外，可以以类似的方式使用蚀刻和机械切割、激光切割和激光烧蚀、机械切割和激光烧蚀、和/或激光切割和蚀刻的组合。

在一些实施方式中，在操作120期间形成的一个或多个图案开口230a至230b可具有可变宽度，例如，如图6D至图6F所示。这种可变性可以用于帮助去除导电层210的不需要部分，如现在将参考图6A至图6F更详细地描述的。具体地，图6A示出了在导电层210上用虚线示出的期望图案211的一个示例。图案211可以对应于例如图6B所示的第一导电部分212a。形成具有这种形状的第一导电部分212a的一个选项是沿着图案211切开或切割导电层210，或者沿着图案211形成窄图案开口230a和230b，例如，如图6C所示。然后必须去除导电层210的不需要的部分(示为第三部分212c)以形成叠层200。该不需要部分通过图案开口230a和230b与第一导电部分212a分离。

剥离是除去这些不需要的部分的一种选项，特别是以卷对卷加工形式。其中一些或全部不需要的部分可以通过剥离除去的工艺具有允许不需要的导电箔作为废料直接再循环的优点，而不需要昂贵的化学回收工艺。然而，图案211的一些特征可能在剥离期间存在挑战。在该示例中，第一导电部分212a具有沿剥离方向(从左到右)延伸的突片212a’。突片212a’部分地围绕必须被去除的第三部分212c(不需要的部分)的延伸部分212c’。然而，延伸部分212c’沿与剥离方向相反的方向突出。在剥离过程中，延伸部分212c’的最左边缘必须被拾起，以确保延伸部分212c’不会从第三部分212c的其余部分上撕下。

为了避免这个问题，延伸部分212c’，也可以称为“口袋”特征，可以在剥离之前被完全去除，例如，如图6D和图6E中所示。此外，图6E所示的示例被定制为从左到右的剥离，使得第三部分212c(不需要的部分)的边缘相对于剥离方向没有尖锐的或甚至垂直的角度，以避免第三部分212c的撕裂。在图6F中示出了另一示例，寻址第三部分212c(不需要的部分)的前沿和后沿。

返回图1，如果器件叠层200在图案化操作120之后包括导电层210的一些不需要的部分，则在方法100中存在多个点，在这些点处可以经由可选操作140去除导电层210的不需要的部分。例如，如图1所示，可以在将永久绝缘体层压到导电层210之前执行操作140(操作160)。也可以在去除基板220的同时执行操作140(操作170)。换句话说，导电层210的不需要的部分可以与基板220一起被去除。这样，操作140可以是操作170的一部分。或者，可在去除基板(操作170)之后执行在操作140期间去除导电层210的这些不需要的部分。应当注意，这些去除选项也可以进行组合。在一些实施方式中，在操作140期间去除导电层210的不需要的部分可涉及(例如，从基板220或从第一绝缘体240)剥离这些部分。

方法100可在操作160期间继续将第一绝缘体240层压到导电层210的第一侧211a(在图1中示出为框)。操作160可包括一种或多种层压技术，包括但不限于轧制、真空层压、成线式层压、卷对卷层压、蛤壳层压、压制层压和/或片对片层压。在一些实施方式中，压力和热量的组合可用于将第一绝缘体240层压到导电层210的第一侧211a。

图8A是在层压操作160期间形成的器件叠层200的示意图。应注意，在此操作期间，导电层210的第二侧211b(需要标记)保持层压到基板220。在完成操作160之后，可以依靠第一绝缘体240来相对于彼此支撑导电层210的第一导电部分212a和第二导电部分212b。因此，在操作160之后，可去除基板220。

第一绝缘体240(或第二绝缘体250)的一些示例包括但不限于聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙基乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酰胺(PA)、焊料掩模和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、布、纸、玻璃、泡沫或其它电绝缘材料。重要的是，第一绝缘体240不需要耐化学蚀刻。此外，作为包括独立层或片的绝缘体240的替代，绝缘体240可以最初作为涂覆或印刷材料施加，然后随后使用热量、UV活化等进行固化。可任选地选择第一绝缘体240的组成和厚度以使通过第一绝缘体240的散热最大化、防止到周围环境的介电击穿、充当对空气和湿气的足够机械屏障、和/或使导体引线的特征的失真最小化。第一绝缘体240的厚度可以在1微米和500微米之间，或者更具体地，在10微米和125微米之间。第一绝缘体240可以包括绝缘体粘合剂241，其可以通过热量、UV光和/或压力的组合来激活。

第一绝缘体240还可以包括开口242，例如，如图8A所示。更具体地，可以在操作160(将第一绝缘体240层压到导电层210)之前在第一绝缘体240中使开口242图案化，如图1中的操作150所示，或者可以在操作160之后在第一绝缘体240中使开口242图案化，如图1中的操作155所示。

开口242可以与导电层210的各个部分对准。在一些实施方式中，开口242至少部分地与导电层210的第一导电部分212a重叠，例如，如图8A所示。因此，第一导电部分212a的第一侧211a可在层压到第一绝缘体240之后保持至少部分地暴露。在这些实施方式中，开口242可用于形成与导电层210的电连接。如图8A所示，第一绝缘体240的一部分(例如，形成开口242的第一绝缘体240的边缘)可以(例如，围绕开口242)层压到第一导电部分212a的第一侧211a。同样，第一导电部分212a的边缘可层压到第一绝缘体240并由第一绝缘体240支撑，例如，如图8A所示。

返回图1，方法100可继续在操作170期间从导电层210去除基板220(在图1中示为框)。在操作170期间及之后，导电层210的第一导电部分212a及第二导电部分212b由第一绝缘体240相对于彼此支撑，由此允许去除基板220同时维持第一导电部分212a及第二导电部分212b的相对定向。例如，操作170可以涉及剥离基板220。

在一些实施方式中，基板220包括接触导电层210的第二侧211b的粘合剂层221。粘合剂层221可以在可选操作130期间使用例如UV辐射、IR辐射或热量选择性地去激活(图1中示出为框)。操作130可在将导电层210图案化(操作120)和去除基板220(操作150)之后的任何时间执行。更具体地，可以在去除导电层210的不需要的部分(操作140)之前或之后和/或在层压第一绝缘体240(操作160)之前或之后执行操作130。

可执行操作130以减少基板220与导电层210的任何保留部分(例如，第一导电部分212a和第二导电部分212b)之间的粘合。基板220与导电层210的任何不需要的部分(例如，第三部分212c)之间的粘合可在该操作期间保持相同或增大。粘合的这些变化可有助于去除基板220以及(如果存在的话)导电层210的不需要部分，而不干扰导电层210的保留部分。

返回图1，方法100可以包括在可选操作190期间将第二绝缘体250层压到导电层210(在图1中示为框)。图8C示出了具有第一绝缘体240和第二绝缘体250的互连电路290的示例。可以层叠第二绝缘体250，使得导电层210设置在第一绝缘体240和第二绝缘体250之间。第二绝缘体250可以包括第二绝缘体粘合剂241b(Vlad-需要标记)，其可以通过热量、UV光和/或压力的组合来进行激活。

第二绝缘体250(或第一绝缘体240)可以是或可以包括导热安装粘合剂。该粘合剂可具有至少约0.2W/mK(例如，约0.7W/mK)或甚至至少约1.0W/mK的热导率。例如，可以在无机颗粒填充的介电膜中或在导热压敏粘合剂(PSA)膜中获得这种水平的热导率。绝缘体粘合剂241可定位在第一绝缘体240的一侧或两侧上。在一些实施方式中，绝缘体粘合剂241可作为独立膜或作为涂层与第一绝缘体240分开地施加到导电层210。绝缘体粘合剂241的一些示例包括但不限于聚烯烃粘合剂、聚酯粘合剂、聚酰亚胺粘合剂、丙烯酸树脂、环氧树脂、交联粘合剂、PSA和/或热塑性粘合剂。可选地，绝缘体粘合剂241可以填充有导热的电绝缘颗粒(例如氧化铝)，以促进通过粘合剂材料的热传递。

类似于第一绝缘体240，第二绝缘体250可在其层压到导电层210之前或之后图案化有开口252，如图1中的任选操作185期间所示。图8D示出互连电路290的示例，其中第一绝缘体240具有开口242，而第二绝缘体250具有开口252。第二绝缘体250中的开口252可相对于导电层210的第一导电部分212a对准。在一些实施方式中，第二绝缘体250中的开口252可与第一绝缘体240中的开口242重合，例如，如图8D所示。该特征允许从相同位置处的两侧接近导电层210，例如用于处理、形成连接等。

第一绝缘体240和第二绝缘体250中的一者或两者可被设计用于粘附地结合到热沉(例如，热质量、热去除/管理装置等)或其它表面。

图9A至图9C示出了根据一些实施方式的互连电路290的横截面局部视图，其示出形成于导电层210中的图案开口230a的不同示例。图案开口230a的这些示例与图7A至图7C中所示的相同并在上文中参考这些图进行了描述。然而，图9A至图9C还示出了第一绝缘体层240以例示图案开口230a的不同特征如何帮助或干扰导电层210到第一绝缘体240的粘合。

图10A至图10E示出了根据一些实施方式在多层互连电路290的制造期间不同阶段的示意性截面图。如图10D和图10E中所示，互连电路290包括沿着互连电路290的厚度(Z方向)彼此堆叠的第一导电部分212a和第二导电部分212b。虽然在这些图中仅示出了两个导电部分，但是本领域普通技术人员将理解，可以沿着厚度堆叠任何数量的导电部分。此外，每一导电部分可具有沿互连电路290的宽度(X方向)偏移的一个或多个对应导电部分，例如，如图5A和图5B中所示以及如上所描述的。出于不同的原因并且不暗示互连电路290的任何空间定向，沿着互连电路290的厚度(Z方向)的堆叠可以被称为垂直堆叠，而沿着互连电路290的宽度(X方向)的偏移可以被称为水平堆叠。这些类型的堆叠可用于各种目的，例如在互连电路290中形成电磁屏蔽、维持导电部分的相对定向同时使互连电路290路由等。

图10D和图10E中示出的互联电路290的示例可以使用两个器件叠层(例如图10A所示的第一器件叠层200a和图10B所示的第二器件叠层200b)形成。上面描述了形成这种器件叠层的各种方法。第一器件叠层200a包括第一基板220a、第一导电部分212a和第一绝缘体240，第一绝缘体240还包括第一绝缘体粘合剂241。第二器件叠层200b包括第二基板220b、第二导电部分212b和第二绝缘体粘合剂243，第二绝缘体粘合剂243也可用作绝缘体。如图10C所示，通过去除第一基板220a并将第二绝缘体粘合剂243粘附到第一导电部分212a和第一绝缘体240的一部分，使用第一器件叠层200a和第二器件叠层200b形成第三器件叠层200c。第二基板220b仍然是第三器件叠层200c的一部分。此外，第一导电部分212a和第二导电部分212b可以不连接。间隙213可以存在于第一导电部分212a和第二导电部分212b之间。间隙213可由第二绝缘体粘合剂243中的开口形成，例如，如图10B所示。在一些实施方式中，第一导电部分212a和第二导电部分212b可以在最终互连电路290中保持不连接。在这些实施方式中，第一导电部分212a和第二导电部分212b可以由绝缘体分开。

参照图10A至图10C，第一器件叠层200a、第二器件叠层200b和第三器件叠层200c是用于形成互连电路290的中间结构的示例。如图10D所示，互连电路290通过将第一导电部分212a和第二导电部分212b连接在间隙213内而由第三器件叠层200c形成。具体地，可以将第一导电部分212a和第二导电部分212b中的一者或双方推入间隙213中以形成该连接。可以使用各种形式的电连接，例如焊接、软焊、压接等。图10D所示的互连电路290可以是其最终形式(即，完全制造的形式)。在该示例中，第二基板220b是互连电路290的一部分。或者，如图10E所示，可以去除第二基板220b并用第二绝缘体250替换第二基板220b以形成互连电路290。去除第二基板220b并将第二绝缘体250层压到第二导电部分212b和第二绝缘体粘合剂243的一部分可以在将第一导电部分212a和第二导电部分212b互连之前或之后执行。例如，第二绝缘体250中的开口可用于在形成该连接的同时接近第二导电部分212b。

结论

尽管为了理解清楚的目的已经对前述概念进行了一些详细的描述，但是显然可以在所附权利要求的范围内实施某些更改和修改。应注意，存在许多实现所述过程、系统和装置的替代方式。因此，本实施方式被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种形成互连电路的方法，该方法包括：

将基板层压到导电层，

其中，所述导电层是金属箔，包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，并且具有恒定厚度，

其中，所述导电层由铝、钛、镍、铜、钢或包括这些金属的合金形成；并且

其中，所述基板包括粘合剂层，被层压到所述导电层的所述第二侧；将所述导电层图案化，同时所述导电层保持层压到所述基板，

其中，将所述导电层图案化，形成所述导电层的第一导电部分和第二导电部分，所述第二导电部分至少部分地与所述第一导电部分分离，

其中，在将所述导电层图案化之后，所述基板维持所述第一导电部分相对于所述第二导电部分的定向；

在将所述导电层图案化之后，将第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧；

其中所述第一绝缘体包括聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙基乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)中的一种；以及

在将第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧之后，从所述导电层去除所述基板，

其中，在去除所述基板之后，所述第一绝缘体维持所述第一导电部分相对于所述第二导电部分的定向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述第一绝缘体层压到所述导电层之前，所述第一绝缘体包括开口。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述开口至少部分地与所述导电层的所述第一导电部分重叠，使得所述第一导电部分的所述第一侧在层压到所述第一绝缘体之后保持至少部分地暴露。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，形成所述开口的所述第一绝缘体的一部分被层压到所述第一导电部分的所述第一侧。

5.根据权利要求1所述的方法，

其中，将所述导电层图案化还形成位于所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的第三部分，并且

其中，所述方法还包括在将所述第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧之前从所述基板去除所述导电层的所述第三部分。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中，将所述导电层图案化还形成位于所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的第三部分，并且

其中，所述方法还包括，在将所述第一绝缘体层压到所述导电层的所述第一侧之后将所述导电层的所述第三部分去除。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，去除所述导电层的所述第三部分，同时将所述基板从所述导电层去除。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在将所述基板从所述导电层去除之后去除所述导电层的所述第三部分。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第三部分连接到所述第一导电部分和所述第二导电部分中的每一个，并且可操作以支撑所述第一导电部分和所述第二导电部分。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述导电层图案化完全去除了位于所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的一部分。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述导电层图案化，在所述导电层中形成一个或多个图案开口，其中，所述一个或多个图案开口设置在所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个图案开口中的每一个包括锥形侧壁。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个图案开口中的每一个包括基本平行的侧壁。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基本平行的侧壁突出到远离所述一个或多个图案开口定位的所述导电层的所述第一侧的一部分之上。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个图案开口中的至少一个具有可变宽度。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述导电层图案化包括从由化学蚀刻、电化学蚀刻、机械切割、激光切割和激光烧蚀组成的组中选择的工艺。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板包括接触所述导电层的所述第一侧的粘合剂层，并且其中，去除所述基板还包括去激活所述粘合剂层的至少一部分。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在去除所述基板的同时去激活的所述粘合剂层的所述至少一部分，与所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分重叠。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，与在去除所述基板的同时去激活的所述粘合剂层的所述至少一部分不同，所述粘合剂层的剩余部分保持激活。

20.根据权利要求19所述的方法，

其中，将所述导电层图案化还形成位于所述导电层的所述第一导电部分和所述第二导电部分之间的所述导电层的第三部分，

其中，所述粘合剂层的所述剩余部分与所述导电层的所述第三部分重叠，并且

其中，所述方法还包括在去除所述基板的同时去除所述导电层的所述第三部分。