JP2006108657A - 柔軟素子、柔軟圧力センサ、およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体パッケージ素子を人体に移植したり、若しくは任意の曲面に取り付けられるための柔軟素子、柔軟圧力センサ、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】柔軟素子は、柔軟な物質から製造され柔軟性を有する第１柔軟基板１１０と、所定の厚さで製造され柔軟性を有し、第１柔軟基板１１０上に取り付けられる能動素子１２０と、柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、能動素子１２０上に蒸着される第２柔軟基板１４０とを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、半導体パッケージ素子およびその製造方法に関し、詳細には、ウエハー上で製造された半導体素子が内蔵された半導体パッケージ素子およびその製造方法に関する。
ウエハー上で製造された半導体素子（チップ）は電気素子であって、ユーザが直接使用できず、壊れやすいという不具合を持っている。よって、半導体素子を使用および保護するためにはパッケージング（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）を行なわなければならない。ウエハー上で製造された半導体素子はパッケージング過程を経て半導体パッケージ素子として完成される。
パッケージング工程とは、半導体素子に電気配線を行った後、半導体素子が外部環境により損傷されないようにモールディングする工程を指す。モールディングは外部からの影響（熱衝撃、機械的な衝撃）から半導体素子を保護するために厚くする傾向がある。
上記のようにモールディングをあつく形成するは、半導体パッケージ素子が厚くなる要因となっている。逆に、半導体パッケージ素子の小型化のために小さく且つ薄く製造する場合には、半導体パッケージ素子が壊れやすくなるという問題点を抱えている。
一方、近来になって、半導体パッケージ素子を人体に移植し治療用として用いようとする医療技術に対する関心が高まっている。このためには、半導体パッケージ素子の小型化と共に半導体パッケージ素子の柔軟化を図るべきである。
従って、半導体パッケージ素子を人体に移植したり、若しくは任意の曲面に取り付けるためには柔軟な半導体パッケージ（以下、柔軟素子と記する）の具現が求められる。
そこで、本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、柔軟性の高い柔軟素子、柔軟圧力センサ、およびその製造方法を提供することにある。
前述の目的を達成するための本願第１発明に係る柔軟素子は、柔軟な物質から製造され柔軟性を有する第１柔軟基板と、所定の厚さで製造され柔軟性を有し、前記第１柔軟基板上に取り付けられる能動素子と、柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、前記能動素子上に蒸着される第２柔軟基板とを含む。
本発明によると、高い柔軟性を有する柔軟素子と柔軟素子の一種である柔軟圧力センサを具現することができる。これらは高い柔軟性を有し、微細サイズで製造できることから、生命体、人体などに移植され医療用として使用されることができる。さらに、本柔軟素子は、高い柔軟性を有するため、曲面においても適用可能であり、半導体パッケージ素子が挿入可能な場所上の制約がない。
そして、本願第２発明は、第１発明において、前記能動素子は、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、ＤＰＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、センサ、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）、および通信用素子のうちいずれかであることが好ましい。
さらに、本願第３発明は、第１発明において、前記能動素子の厚さは５０μｍ以下であることが好ましい。厚みが５０μｍ以下であることから、柔軟素子を微細サイズで製造できる。よって、例えば血管に巻き付けるなど医療分野に適用することができる。
また、本願第４発明は、第１発明において、本柔軟素子は、所定の厚さで製造され柔軟性を有し、前記第１柔軟基板の下に取り付けられる更なる能動素子を更に含むことができる。
また、本願第５発明は、第１発明において、本柔軟素子は、前記第１柔軟素子に形成された受動素子を更に含むことができる。
本願第６発明は、第５発明において、前記受動素子は、抵抗、インダクタ、およびコンデンサーのいずれかであることが好ましい。
また、本願第７発明は、第１発明において、前記第１柔軟基板および前記第２柔軟基板は、柔軟な高分子物質で製造されることが好ましい。
本願第８発明は、第７発明において、前記高分子物質はポリイミード（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）であることがよい。
一方、本願第９発明に係る柔軟素子の製造方法は、（ａ）所定の厚さで製造され柔軟性を有する能動素子を備えるステップと、（ｂ）前記能動素子を柔軟な物質に製造し柔軟性を有する第１柔軟基板上に取り付けるステップと、（ｃ）柔軟な物質から製造され柔軟性を有する第２柔軟基板を前記能動素子上に蒸着するステップとを含む。
本願第１０発明は、第９発明において、前記（ａ）ステップにおいて、（ａ１）ウエハー（ｗａｆｅｒ）の一領域に、複数の前記能動素子を所定厚さで形成するステップと、(ａ２)前記複数の能動素子との間を前記所定の厚さほどエッチングするステップと、（ａ３）前記複数の能動素子にテープを取り付けるステップと、（ａ４）前記テープに基板を取り付けるステップと、（ａ５）前記ウエハーの他領域を研摩するステップと、（ａ６）前記テープに取り付けられた前記複数の前記能動素子のいずれかを前記テープから分離することによって、前記能動素子を備えるステップとを含むことが好ましい。複数の能動素子間を湿式エッチングして複数の溝を形成し、シリコンウエハーを化学的に研摩することによって複数の能動素子が切断される。本能動素子は厚さが極めて薄いことから、ダイヤモンドホイールを用いて切断する時にはその振動により能動素子が壊れてしまう恐れがある。しかし、上記方法を用いることで、能動素子の破壊を防止することができる。
本願第１１発明は、第１０発明において、前記（ａ２）ステップにおいて、湿式エッチングにより前記複数の能動素子との間をエッチングすることが好ましい。
本願第１２発明は、第１０発明において、前記（ａ５）ステップにおいて、化学的研摩により前記ウエハーの前記他領域を研摩することが好ましい。
本願第１３発明は、第１０発明において、前記（ａ１）ステップにおいて、前記能動素子の厚さは５０μｍ以下であることが好ましい。
そして、本願第１４発明は、第９発明において、前記（ｂ）ステップは、熱圧着ボンディング（ｔｈｅｒｍｏ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）および接着ボンディング（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）のいずれかにより前記能動素子を前記第１柔軟基板上に取り付けることが好ましい。
さらに、本願第１５発明は、第９発明において、本柔軟素子の製造方法は、所定の厚さで製造され、柔軟性を有する更なる能動素子を前記第１柔軟基板の下に取り付けるステップを更に含むことができる。
本願第１６発明は、第９発明において、前記第１柔軟基板に受動素子を形成するステップを更に含むことができる。
一方、本願第１７発明は、本発明に係る柔軟圧力センサは、柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことのできる柔軟基板と、前記柔軟基板の一面に形成される第１電極と、前記柔軟基板の前記一面に形成され、前記柔軟基板が前記円形状を形成すれば、前記第１電極と向かい合ってコンデンサーが形成される第２電極と、前記柔軟基板の他面に形成され、前記第１電極と前記第２電極が形成するコンデンサーと電気的に接続され共振回路を形成し、前記第１電極と前記第２電極との間のコンデンサーが変化することによって連動され変化する共振周波数に対応される信号を出力するコイルとを含む。
そして、本願第１８発明は、第１７発明において、前記第１電極と前記第２電極との間の前記コンデンサーは、前記第１電極と前記第２電極との間に挿入された物質の直径変化に応じて変化されることが好ましい。
本願第１９発明は、第１８発明において、挿入された前記物質は血管であること好ましい。
さらに、本願第２０発明は、第１７発明において、本柔軟圧力センサは、柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことができ、前記コイル上に蒸着される更なる柔軟基板を更に含むことが好ましい。
そして、本願第２１発明は、第１７発明において、前記柔軟基板は、柔軟な高分子物質から製造されることが好ましい。
本願第２２発明は、第２１発明において、前記高分子物質はポリイミード（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）であることが好ましい。
さらに、本願第２３発明は、第１７発明において、前記第１電極および前記第２電極は、金（Ａｕ）で製造されることが好ましい。
本願第２４発明は、第１７発明において、前記コイルは洞（Ｃｕ）で製造されることが好ましい。
一方、本願第２５発明は、本発明に係る柔軟圧力センサの製造方法は、柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことのできる柔軟基板の一面に第１電極を形成するステップと、前記柔軟基板が前記円形状を形成すれば、前記第１電極と向かい合ってコンデンサーが形成される第２電極を、前記柔軟基板の前記一面に形成するステップと、前記第１電極と前記第２電極が形成するコンデンサーと電気的に接続され共振回路を形成し、前記第１電極と前記第２電極との間のコンデンサーが変化することによって連動され変化する共振周波数に対応される信号を出力するコイルを、前記柔軟基板の他面に形成するステップとを含む。
そして、本願第２６発明は、第２５発明において、本柔軟圧力センサの製造方法は、柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことのできる更なる柔軟基板を、前記コイル上に蒸着するステップを更に含むことが好ましい。
本発明によると、高い柔軟性を有する柔軟素子と柔軟素子の一種である柔軟圧力センサを具現することができる。
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図１Ａは本発明の一実施形態に係る柔軟素子（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）の斜視図であり、図１Ｂは図１Ａに示された柔軟素子をＡ−Ａ'区間について電気配線１３０に沿って切断した断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示したように、本柔軟素子は、第１柔軟基板１１０、第２柔軟基板１４０、能動素子１２０、および電気配線１３０を含んでなる。第１柔軟基板１１０上には能動素子１２０が取り付けられ電気配線１３０が形成されている。また、能動素子１２０と電気配線１３０上には第２柔軟基板１４０が蒸着されている。
第１柔軟基板１１０は、柔軟性を有する基板であって、柔軟な物質から製造された基板である。詳細に、第１柔軟基板１１０は柔軟な高分子物質から製造された基板で具現することが好ましい。なお、高分子物質としてポリイミード（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）が適用される。
能動素子１２０は、第１柔軟基板１１０上部取り付けられる。なお、能動素子１２０の取り付け方法として、熱圧着ボンディング（ｔｈｅｒｍｏ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）および接着ボンディング（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）などが適用される。
能動素子（ａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）１２０として、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、ＤＰＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、センサ、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）、通信用素子などが適用される。しかし、能動素子１２０の種類にはその制限がないため、能動素子１２０として前述した以外のものが適用され得ることは言うまでもない。
また、能動素子１２０は柔軟性を有する。能動素子１２０の柔軟性は、本柔軟素子を具現するための最も重要な要素の１つである。柔軟性を有する能動素子１２０はその厚さを薄くすることによって具現できる。
能動素子１２０は、シリコンチップで具現されることが一般的である。厚さの厚いシリコンチップは柔軟性をほとんど有しないが（即ち、ｒｉｇｉｄまたはｂｒｉｔｔｌｅといった性質を有するが）、その厚さが薄くなると（数十μｍ以下に薄くなれば）柔軟性を有することになる。図２は厚さ変化による、シリコンチップの曲率半径を示したグラフである。同図に示したように、厚さ変化に係る、シリコンチップの「理想的な曲率半径」（直線）、「コンピュータシミュレーションにより測定された曲率半径」（Ｘマーク）、「実測された曲率半径」（ドット）が示されている。同図に基づくと、シリコンチップは厚さが薄いほど曲率半径は小さくなることが分かる。即ち、厚さが薄いほどシリコンチップの柔軟性は高い。
前述したように、物質の厚さが薄ければ柔軟性が高くなる性質は、本能動素子１２０を具現するに当ってそのまま適用される。よって、能動素子１２０が柔軟になるよう、能動素子１２０の厚さを最大に薄くすることが好ましい。今のところ能動素子１２０の厚さは５０μｍ以下であることが好ましい。しかし、能動素子の厚さが薄くなるにつれ、今後はここで示された能動素子１２０もより薄く具現できるであろう。
再度、図１Ａおよび図１Ｂに基づいて説明する。第１柔軟基板１１０上には能動素子１２０の電気的配線のための電気配線１３０が形成される。また、図示されていないが、第１柔軟基板１１０には、抵抗、インダクタ、コンデンサーのような受動素子（ｐａｓｓｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）が形成されることもできる。これも図示されていないが、第１柔軟基板１１０には絶縁体が形成されることはできるのも勿論である。なお、電気配線１３０、受動素子、絶縁体はその厚さを薄くすることによって柔軟性を有するよう具現することが好ましい。
第２柔軟基板１４０は能動素子１２０と電気配線１３０上に蒸着され形成される。第２柔軟基板１４０は柔軟性を有する基板であって、柔軟な物質から製造された基板である。第２柔軟基板１４０は第１柔軟基板１１０と同じもので具現しても構わない。従って、第２柔軟基板１４０は柔軟な高分子物質から製造された基板で具現することができ、この際に高分子物質としてポリイミードが適用され得る。
今まで説明したように、本柔軟素子を構成する第１柔軟基板１１０、能動素子１２０、電気配線１３０、および第２柔軟基板１４０は全て柔軟性を有する。その結果、本柔軟素子もやはり柔軟性を有する。
以下、柔軟性を有する能動素子１２０の製造工程と柔軟素子の製造工程について詳説する。まず、柔軟性を有する能動素子１２０の製造工程について説明する。図３Ａないし図３Ｄは能動素子１２０の製造工程を説明するためのステップ別断面図である。
図３Ａに示したようにシリコンウエハー（ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ）２０の一領域（図３Ａにおいて下部領域）に、複数の能動素子１２０を一列に形成する。なお、能動素子１２０はその柔軟性を保つよう、その厚さを最大に薄くする。詳細に、能動素子１２０の厚さは５０μｍ以下であることが好ましい。
次に、図３Ｂに示したように、複数の能動素子１２０との間をエッチングして複数の溝２５を形成する。溝２５の深さは能動素子１２０の厚さと同一である。エッチング方法として、乾式エッチング、湿式エッチング全て可能であるが、能動素子１２０の物理的な構造を保護する側面から湿式エッチングを行うことが更に好ましい。
それから、図３Ｃに示したように、複数の能動素子１２０にテープ３０を取り付け、テープ３０に基板４０を付着する。この際、テープは熱硬化剥離型テープ（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｌｅａｓｅ ｔａｐｅ）が使用されることもできる。
それから、図３Ｄに示したように、シリコンウエハー２０を研摩しこれを取除く。研摩方法として、物理的研摩と化学的研摩全ての研摩が可能である。しかし、能動素子１２０の物理的な構造を保護する側面から化学物質を用いた研摩方法である化学的研摩で行うことが更に好ましい。
それから、複数の能動素子１２０をテープ３０から分離する（図３Ｄにおける矢印方向）。
本能動素子１２０の製造工程において、ダイヤモンドホイールを用いた切断（ｓａｗｉｎｇ）を採択しない。代わりに、複数の能動素子１２０との間を湿式エッチングして複数の溝２５を形成し、シリコンウエハー２０を化学的に研摩することによって複数の能動素子１２０が切断されるといった方式を導入した。本能動素子１２０は厚さが極めて薄いことから（５０μｍ以下）、ダイヤモンドホイールを用いて切断する時にはその振動により能動素子１２０が壊れてしまう恐れがあるので、図３Ａないし図３Ｄに示したような工程を導入したのである。
以下、柔軟素子の製造工程について詳説する。図４Ａないし図４Ｃは、柔軟素子の製造工程を説明するためのステップ毎の断面図である。
まず、図４Ａに示したように、柔軟性を有する第１柔軟基板１１０上に柔軟性の有する能動素子１２０を取り付ける。なお、能動素子１２０の取り付け方法として熱圧着ボンディング、接着ボンディングなどが適用される。
それから、図４Ｂに示したように、第１柔軟基板１１０に能動素子１２０の電気的な配線のための電気配線１３０を形成する。必要であれば、第１柔軟基板１１０に、抵抗、インダクタ、コンデンサーのような受動素子と絶縁体を形成することもできる。電気配線１３０、受動素子、絶縁体はその厚さを薄くすることによって、柔軟性を有するよう具現することが好ましい。
それから、図４Ｃに示したように、能動素子１２０と電気配線１３０上に柔軟性を有する第２柔軟基板１４０を蒸着する。
今まで、柔軟性を有する能動素子１２０と柔軟性を有する柔軟素子およびその製造工程について説明した。
本柔軟素子を積層することによって、更なる構造の柔軟素子を具現することもできる。図５Ａには、図１Ａで示した柔軟素子２つを積層して形成された、更なる構造の柔軟素子の斜視図を示している。そして、図５Ｂには、図５Ａで示した柔軟素子をＢ−Ｂ'区間について電気配線１３０ａ、１３０ｂに沿って切断した断面を示している。
図５Ａおよび図５Ｂに示した柔軟素子は、第１柔軟基板１１０ａ、能動素子１２０ａ、電気配線１３０ａ、及び第２柔軟基板１４０ａを備えた柔軟素子上に、第１柔軟基板１１０ｂ、能動素子１２０ｂ、電気配線１３０ｂ、および第２柔軟基板１４０ｂを備えた柔軟素子が積層された構造からなっている。また、柔軟基板１１０ｂ、１４０ａに受動素子１５０が形成されていることが分かる。
一方、図１Ｂ、図５Ｂとは相違した構造の柔軟素子について図６に示した。図６に示された柔軟素子は、第１柔軟基板２１０に受動素子２５０が形成され、第１柔軟基板２１０の下及び上にそれぞれ能動素子２２０ａ、２２０ｂが取り付けられ、それぞれ電気配線２３０ａ、２３０ｂが形成される。能動素子２２０ａ、２２０ｂと電気配線２３０ａ、２３０ｂ上にはそれぞれ第２柔軟基板２４０ａ、２４０ｂが蒸着された構造からなっている。
以下、柔軟素子の一種である柔軟圧力センサについて詳説する。本柔軟圧力センサは柔軟性を持ち、微細サイズで製造できる。この場合、柔軟圧力センサは人体内に移植されて血圧測定の道具として使用されることができる。以下、本柔軟圧力センサが人体内に移植され血圧測定道具として使用される場合について想定し本柔軟圧力センサについて説明する。
図７Ａは本発明の一実施の形態に係る柔軟圧力センサの断面図であり、図７Ｂは図７Ａに示した柔軟圧力センサを血管に包んだ状態を示した図である。
図７Ａおよび図７Ｂに基づくと、本柔軟圧力センサは第１柔軟基板３１０、第１および第２電極３２０ａ、３２０ｂ、第１および第２ワイヤ３３０ａ、３３０ｂ、コイル３３５、および第２柔軟基板３４０を備える。本柔軟圧力センサは柔軟性を有することから、曲げることにより円状を形成することができる。従って、本柔軟圧力センサは血管４００を取り囲むことができる。
第１柔軟基板３１０には第１および第２ワイヤ３３０ａ、３３０ｂが形成され、その下には第１および第２電極３２０ａ、３２０ｂが形成される。その上にコイル３３５が形成され、コイル３３５上には第２柔軟基板３４０が蒸着される。
第１柔軟基板３１０は柔軟性を有する基板であって、柔軟な高分子物質であるポリイミードで具現することが好ましい。第１柔軟基板３１０は柔軟性を有するので、曲げられると円状を形成する。
第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂは第１柔軟基板３１０の下に所定間隔をおいて形成されている。尚、第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂはその厚さを薄くすることによって、柔軟性を持つべく形成することが好ましい。そして、柔軟圧力センサが人体に移植され使用されるので、第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂは人体に無害な金（Ａｕ）で具現することがよい。
第１柔軟基板３１０が曲げられ円状を形成すると、第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂは向かい合うことになる。その結果、第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂとでコンデンサが形成される。この際に血管４００と該血管４００に流れる血液は誘電物質として作用する。
コイル３３５は、第１柔軟基板３１０上に形成される。なお、コイル３３５はその厚さを薄くすることによって柔軟性を有するよう具現することが好ましい。コイル３３５は熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）で具現されることもできる。
コイル３３５は第１および第２ワイヤ３３０ａ、３３０ｂを介して第１および第２電極３２０ａ、３２０ｂと電気的に接続される。このように、第１および第２電極３２０ａ、３２０ｂが形成するコンデンサとコイル３３５が電気的に接続されれば、ＬＣ共振回路が形成される。一方、コイル３３５はＬＣ共振回路の共振周波数Ｆに対応するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を外部に出力する。
第２柔軟基板３４０はコイル３３５上に蒸着されて形成される。第２柔軟基板３４０は柔軟性を有するため、柔軟な高分子物質であるポリイミードで具現することが好ましい。第２柔軟基板３２０は柔軟性を有するので、曲がられると円状を形成することができる。
以下、本柔軟圧力センサの血圧測定の原理について、図８Ａおよび図８Ｂに基づいて説明する。
図８Ａは柔軟圧力センサの血圧測定の原理を説明するための図である。第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂが形成するコンデンサ（以下、コンデンサと略称する）のキャパシタンスＣは第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂとの間隔（以下、電極間隔と略称する）ｄに半比例する。これは、次式（１）のように表せる。
Figure 2006108657
なお、εは誘電物質（血管４００と血管４００に流れている血液）の誘電率であり、Ｓは第１電極３２０ａまたは第２電極３２０ｂの面積である。
電極間の間隔ｄは血管４００の直径と同一である。血管４００の直径は血圧により変化する。即ち、血圧の変化は血管４００の直径を変化させ、血管４００の直径変化は電極間の間隔ｄを変化させ、コンデンサのキャパシタンスＣを変化させる。結果的には、血圧の変化はコンデンサのキャパシタンスＣの変化を誘発することになる。
一方、コイル３３５とコンデンサから形成されたＬＣ共振回路（以下、ＬＣ共振回路と略称する）の共振周波数Ｆは次式のように表せる。
Figure 2006108657
なお、Ｌはコイル３３５のインダクタンスである。式（２）によると、コンデンサのキャパシタンスＣの変化はＬＣ共振回路の共振周波数Ｆの変化を誘発することが分かる。
今まで説明した内容を整理すると次の通りである。血圧の変化→血管４００の直径変化→電極間の間隔ｄの変化→コンデンサのキャパシタンスＣの変化→ＬＣ共振回路の共振周波数Ｆの変化が順次誘発される。よって、血圧の変化はＬＣ共振回路の共振周波数Ｆの変化を誘発することが分かる。
図８Ｂには血圧変化に係る、共振周波数Ｆの変化がグラフで示されている。同図に示したように、血圧が増加すれば共振周波数Ｆは増加し、逆に血圧が減少すれば共振周波数Ｆは減少されることが分かる。
前述したように、コイル３３５はＬＣ共振回路の共振周波数Ｆに対応するＲＦ信号を外部に出力する。よって、コイル３３５から出力されるＲＦ信号には血圧に対する情報が載せられている。
コイル３３５から出力されるＲＦ信号を受信しその周波数を分析すると、血圧に対する情報が得られる。そして、ＲＦ信号をリアルタイムで出力／分析すると、リアルタイムで血圧を測定することができる。図９にはリアルタイムの血圧測定システムの概念図を示している。
リアルタイム血圧測定システムは、前述した柔軟圧力センサ３００と柔軟圧力センサ３００で出力されるＲＦ信号を受信し周波数を分析するリーダ器４００で具現される。リーダ器４００は、柔軟圧力センサ３００で出力されるＲＦ信号の周波数分析を介して血圧を把握することができ、血圧に異常がある場合には警防音が鳴るよう具現される。
心臓／血管関係の患者の場合、患者の体に柔軟圧力センサ３００を移植し、患者がリーダ器４００を直接携帯したり、あるいはモバイルフォンに取り付けると、患者の応急状況をより素早く把握することができる。
以下、図７Ａに示した柔軟圧力センサの製造工程について詳説する。図１０Ａないし図１０Ｅは柔軟圧力センサの製造工程を説明するための段階別の断面図である。
まず、図１０Ａで示したように、柔軟性を有する第１柔軟基板３１０の下に第１電極３２０ａを形成し、第１電極３２０ａと所定間隔を置いて第２電極３２０ｂを形成する。この際、第２電極３２０ｂは、第１柔軟基板３１０が曲げられて円状をなすと第１電極３２０ａと向かい合って、コンデンサを形成することのできる位置に形成される。
この時、第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂの厚さを薄くすることにより柔軟性を有するよう具現する。そして、第１電極３２０ａと第２電極３２０ｂは人体に無害な金（Ａｕ）で具現することが好ましい。
それから、図１０Ｂに示したように、第１柔軟基板３１０に第１および第２ワイヤ３３０ａ、３３０ｂを形成する。なお、第１および第２ワイヤ３３０ａ、３３０ｂとそれぞれ第１および第２電極３２０ａ、３２０ｂとは電気的に接続されるよう形成する。
図１０Ｃに示したように、第１柔軟基板３１０上にコイル３３５を形成する。コイル３３５は、第１および第２ワイヤ３３０ａ、３３０ｂと電気的に接続されている。そして、コイル３３５はその厚さを薄くすることにより柔軟性を有するよう具現する。コイル３３５は洞（Ｃｕ）で具現することが好ましい。
それから、図１０Ｄに示したように、コイル３３５上に柔軟性を有する第２柔軟基板３４０を蒸着する。これにより図７Ａで示した柔軟圧力センサが完成されるのである。
一方、図１０Ｅに示したように、図１０Ｄで示した柔軟圧力センサの下部（即ち、第１および第２電極３２０ａ、３２０ｂの下部）に柔軟性を有する第３柔軟基板３５０を更に蒸着しても構わない。
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
本発明によると、高い柔軟性を有する柔軟素子と柔軟素子の一種である柔軟圧力センサを具現することができる。これらは高い柔軟性を有し、微細サイズで製造できることから、生命体、人体などに移植され医療用として使用されることができる。さらに、本柔軟素子は、高い柔軟性を有するため、曲面においても適用可能であり、半導体パッケージ素子が挿入可能な場所上の制約がない。
本発明の一実施の形態に係る柔軟素子の斜視図。 図１Ａに示しされた柔軟素子の断面図。 厚さ変化に係るシリコンチップの曲率半径を示したグラフ。 能動素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（１）。 能動素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（２）。 能動素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（３）。 能動素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（４）。 柔軟素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（１）。 柔軟素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（２）。 柔軟素子の製造工程を説明するための段階別な断面図（３）。 本発明の他の実施形態に係る柔軟素子の斜視図。 図５Ａに示した柔軟素子の断面図。 本発明の更なる実施形態に係る柔軟素子の斜視図。 本発明の一実施の形態に係る柔軟圧力センサの断面図。 図７Ａに示した柔軟圧力センサを血管に取り囲まれた状態を示した図。 柔軟圧力センサの血圧測定の原理を説明するための図。 血圧変化に係る共振周波数の変化を示した図。 リアルタイム血圧測定システムの概念図。 柔軟圧力センサの製造工程を説明するための段階別な断面図（１）。 柔軟圧力センサの製造工程を説明するための段階別な断面図（２）。 柔軟圧力センサの製造工程を説明するための段階別な断面図（３）。 柔軟圧力センサの製造工程を説明するための段階別な断面図（４）。 柔軟圧力センサの製造工程を説明するための段階別な断面図（５）。
符号の説明
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０、３１０ 第１柔軟基板
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ 能動素子
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、２３０ａ、２３０ｂ 電気配線
１４０、１４０ａ、１４０ｂ、２４０ａ、２４０ｂ、３４０ 第２柔軟基板
１５０、２５０ 受動素子
３２０ａ、３２０ｂ 第１および第２電極
３３０ａ、３３０ｂ 第１および第２ワイヤ
３３５ コイル
４００ 血管

Claims (26)

  1. 柔軟な物質から製造され柔軟性を有する第１柔軟基板と、
    所定の厚さで製造され柔軟性を有し、前記第１柔軟基板上に取り付けられる能動素子と、
    柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、前記能動素子上に蒸着される第２柔軟基板と、
    を含むことを特徴とする柔軟素子。
  2. 前記能動素子は、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、ＤＰＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、センサ、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）、および通信用素子のうちいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の柔軟素子。
  3. 前記能動素子の厚さは５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の柔軟素子。
  4. 所定の厚さで製造され柔軟性を有し、前記第１柔軟基板の下に取り付けられる更なる能動素子を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の柔軟素子。
  5. 前記第１柔軟素子に形成された受動素子を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の柔軟素子。
  6. 前記受動素子は、抵抗、インダクタ、およびコンデンサーのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の柔軟素子。
  7. 前記第１柔軟基板および前記第２柔軟基板は、柔軟な高分子物質で製造されることを特徴とする請求項１に記載の柔軟素子。
  8. 前記高分子物質はポリイミード（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）であることを特徴とする請求項７に記載の柔軟素子。
  9. （ａ）所定の厚さで製造され柔軟性を有する能動素子を備えるステップと、
    （ｂ）前記能動素子を柔軟な物質に製造し柔軟性を有する第１柔軟基板上に取り付けるステップと、
    （ｃ）柔軟な物質から製造され柔軟性を有する第２柔軟基板を前記能動素子上に蒸着するステップと
    を含むことを特徴とする柔軟素子の製造方法。
  10. 前記（ａ）ステップにおいて、
    （ａ１）ウエハー（ｗａｆｅｒ）の一領域に、複数の前記能動素子を所定厚さで形成するステップと、
    （ａ２）前記複数の能動素子との間を前記所定の厚さほどエッチングするステップと、
    （ａ３）前記複数の能動素子にテープを取り付けるステップと、
    （ａ４）前記テープに基板を取り付けるステップと、
    （ａ５）前記ウエハーの他領域を研摩するステップと、
    （ａ６）前記テープに取り付けられた前記複数の前記能動素子のいずれかを前記テープから分離することによって、前記能動素子を備えるステップと
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の柔軟素子の製造方法。
  11. 前記（ａ２）ステップにおいて、湿式エッチングにより前記複数の能動素子との間をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の柔軟素子の製造方法。
  12. 前記（ａ５）ステップにおいて、化学的研摩により前記ウエハーの前記他領域を研摩することを特徴とする請求項１０に記載の柔軟素子の製造方法。
  13. 前記（ａ１）ステップにおいて、前記能動素子の厚さは５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の柔軟素子の製造方法。
  14. 前記（ｂ）ステップは、熱圧着ボンディング（ｔｈｅｒｍｏ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）および接着ボンディング（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）のいずれかにより前記能動素子を前記第１柔軟基板上に取り付けることを特徴とする請求項９に記載の柔軟素子の製造方法。
  15. 所定の厚さで製造され、柔軟性を有する更なる能動素子を前記第１柔軟基板の下に取り付けるステップを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の柔軟素子の製造方法。
  16. 前記第１柔軟基板に受動素子を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の柔軟素子の製造方法。
  17. 柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことのできる柔軟基板と、
    前記柔軟基板の一面に形成される第１電極と、
    前記柔軟基板の前記一面に形成され、前記柔軟基板が前記円形状を形成すれば、前記第１電極と向かい合ってコンデンサーが形成される第２電極と、
    前記柔軟基板の他面に形成され、前記第１電極と前記第２電極が形成するコンデンサーと電気的に接続され共振回路を形成し、前記第１電極と前記第２電極との間のコンデンサーが変化することによって連動され変化する共振周波数に対応される信号を出力するコイルと
    を含むことを特徴とする柔軟圧力センサ。
  18. 前記第１電極と前記第２電極との間の前記コンデンサーは、前記第１電極と前記第２電極との間に挿入された物質の直径変化に応じて変化されることを特徴とする請求項１７に記載の柔軟圧力センサ。
  19. 挿入された前記物質は血管であることを特徴とする請求項１８に記載の柔軟圧力センサ。
  20. 柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことができ、前記コイル上に蒸着される更なる柔軟基板を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の柔軟圧力センサ。
  21. 前記柔軟基板は、柔軟な高分子物質から製造されることを特徴とする請求項１７に記載の柔軟圧力センサ。
  22. 前記高分子物質はポリイミード（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）であることを特徴とする請求項２１に記載の柔軟圧力センサ。
  23. 前記第１電極および前記第２電極は、金（Ａｕ）で製造されることを特徴とする請求項１７に記載の柔軟圧力センサ。
  24. 前記コイルは洞（Ｃｕ）で製造されることを特徴とする請求項１７に記載の柔軟圧力センサ。
  25. 柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことのできる柔軟基板の一面に第１電極を形成するステップと、
    前記柔軟基板が前記円形状を形成すれば、前記第１電極と向かい合ってコンデンサーが形成される第２電極を、前記柔軟基板の前記一面に形成するステップと、
    前記第１電極と前記第２電極が形成するコンデンサーと電気的に接続され共振回路を形成し、前記第１電極と前記第２電極との間のコンデンサーが変化することによって連動され変化する共振周波数に対応される信号を出力するコイルを、前記柔軟基板の他面に形成するステップと
    を含むことを特徴とする柔軟圧力センサの製造方法。
  26. 柔軟な物質から製造され柔軟性を有し、曲げられると円形状をなすことのできる更なる柔軟基板を、前記コイル上に蒸着するステップを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の柔軟圧力センサの製造方法。
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