JP2015192146A - ワイヤボンドを備える柔軟な電子システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1リジッド回路と、第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドを含む第2リジッド回路である。第2リジッド回路は第1リジッド回路に隣接し、第1の縁部が第1リジッド回路の第1の縁部に対向し、ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーを有する。第1リジッド回路が第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを第2リジッド回路に対して自由に回転するように其々ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーは、複数の第1ボンドパッドの各ボンドパッドと、複数の第2ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている。
【選択図】図2B
Description
第1リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第1ボンドパッドを含む、第1リジッド回路と、
第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドを含む第2リジッド回路であって、該第2リジッド回路は前記第1リジッド回路に隣接し、該第2リジッド回路の前記第1の縁部が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する、第2リジッド回路と、
ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーと、を有しており、
前記第1リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第2リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第1ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第2ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている。
蛇行相互接続の他の欠点は、リジッド回路セグメントに接続する蛇行線の場所で起きる変形や応力集中により、システム全体の信頼性を低下させることである。
一つの利点は、異なる構成要素、例えば、プロセッサ(例えば、中央処理装置(CPU))、メモリ、無線(ラジオ)、マイクロ電気機械システム(MEMS)、無線通信、グラフィックス、チップセット、またはアナログコンポーネントは、典型的には異なる技術(例えば、ワイヤボンディング、表面実装、BGA、など)を使用して組み立てられている。パッケージデザインを(必要ならば)調整することにより、直接隣接するリジッド回路の少なくとも1つの対向面は、ワイヤボンドパッドを含むように、柔軟なシステムは、均一なパッケージング技術を必要とせずに構築することができる。
別の利点は、市場へのコストと時間を削減するために、既存・既製の構成要素又ははリジッド回路セグメントが、使用することができることである。ワイヤボンディングされたワイヤーは、屈曲性を可能にするために十分に長くすることができる。ワイヤボンディング工程中にワイヤーが、長さの追加を可能にするように案内することができる、または複数の曲げサイクルのためにばね特性を制限することができる。複数の曲げサイクルが一回だけ屈曲させる必要があるワイヤーを備えたシステムとは対照的である。1回だけの屈曲サイクルは、電子機器が曲がっている場合に曲状形状で装着され、再び曲げることがないような、ブレスレットのシステムで実現することができる。
ボンドパッド210は、ピンアウトボード208の縁部(端部)212と近接してもよい。図2Bに示すように、第1のピンアウトボード(例えば208)の縁部212に近接するボンドパッド210は、第1のピンアウトボードの縁部に直接近接する第2のピンアウトボード(例えばモールド218+ピンアウトレイヤー220)の縁部212に近接するボンドパッド210の数と同数のボンドパッドを備えている。
縁部に近接するボンドパッドを備える第1のピンアウトボードの縁部は、縁部に近接するボンドパッドを備える第1のピンアウトボードの縁部に対向してもよい。ボンドパッド210はピンアウトボード208上のどこに位置していてもよい。即ち、ボンドパッド210は、ピンアウトボード208の縁部に近接して配置する必要はなく、縁部に近接するよりも、ピンアウトボード208のより中心側に位置していてもよい。
構成要素(例えば、リジッド回路セグメント)はフレキシブルキャリア216に(例えば、接着テープ上又はフレキシブルキャリア216が電気的機能を含んでいない場所上で)実装することができる。フレキシブルキャリア216は、その内部で、又は貫通する構成要素に合わせて、切り抜き又は凹部を備え得る。フレキシブルキャリア216は、ワイヤボンドワイヤを機械的に支持することができる。
なお、1つのリジッド回路の他のリジッド回路対する回転又は並進は、一般的に任意であるが、他のリジッド回路の縁部の1つと一般的に平行又は垂直な軸周りの回転又は並進に限定されない。例えば、1つのリジッド回路の縁部が、他のリジッド回路の縁部に対して30°の角度でセットされている場合、回転角は、他の回路の縁部の1つと一般的に平行又は垂直にはならならない。リジッド回路の1又は複数の縁部は、隣接する2つ目のリジッド回路の縁部と実質的に平行であってもよいし、平行でなくてもよい。
図3Aのシステム300Aは、長さ、幅、又は高さより様々な構造を有するリジッド回路セグメントを含んでおり、図3Bのシステム300Bよりも不均一である。図3Bは、リジッド回路セグメントの全体的な長さ、幅、又は高さを実施的に同じになるように、リジッド回路セグメントが類似または同一のパッケージング技術を使用して製造された屈曲システム300Bを示している。
全体的な長さ、幅、又は高さがより均一なリジッド回路セグメントを含むことによって、
点線矢印304A及び304Bによって示されるにように、全体における最大のフォームファクタ(Form Factor)を縮小することができる。縮小したフォームファクタは、バッテリ等の他の構成要素のためのスペースを提供することができ、又はシステム300A−Bの全体の厚さを減少させることができるので、全体のプロファイルのシステム300A−Bをより小さく作製することができる。
システム400は、複数のリジッド回路セグメントを備え得る。各リジッド回路セグメントは、リジッド回路セグメントの縁部に近接する複数のボンドパッド210を備え得る。ワイヤボンディングされる複数のワイヤー202は、絶縁リボン402内に包まれている(収容される)ことができる。絶縁リボン402は一般的に平坦でありうる。絶縁リボン402の複数のワイヤー202は、隣接するワイヤー間の距離が、ワイヤボンディングされる隣接するボンドパッド中心間の距離とほぼ同じになるように、並んで位置することができる。
技法500は、ワイヤボンディングされたワイヤーの上に絶縁材をスプレー塗布することを含むことができる。絶縁体(例えば、誘電体)材料でシステムを保護するなどのために、システムの表面の実施的に全体をスプレーコーティングで仕上げることができる。スプレーコーティング(吹き付け塗装)は、ワイヤー又はワイヤボンドのみを絶縁するように、ワイヤボンドに限定することができる。絶縁材は、リジッド回路セグメントおよびフレキシブルキャリア上に堆積させることができる。絶縁材は、非金属領域に付着しない場合がある。
このような場合には、離れて絶縁材を噴霧する又は吹き付けることによって、絶縁材は取り除かれることができる。絶縁材は、ポリマーまたは類似の材料を含むことができる。ポリマー添加剤により、乾燥又は硬化の後の、絶縁材の粘度、金属ワイヤーの濡れ、又は被覆された絶縁材の厚さを制御することができる。乾燥又は硬化後の仕上げ用の絶縁材が例えば、約100nm〜10μm間のような所望の厚さを有するように、スプレー塗布法及び材料は、その特性に合わせて調整することができる。絶縁塗布部を備えるワイヤーを用いる場合であっても、ワイヤボンド(例えば、ワイヤーとリジッド回路セグメントとの間の電気的または機械的な接続)は、依然として露出させることができる(絶縁されていない)。ワイヤボンドのこの露出部分は、スプレー塗布又はワイヤボンドに絶縁材を結合する他の技術によって絶縁することができる。
従来技術のワイヤボンドプロセスの状態では、ワイヤボンド相互接続は、ワイヤボンドの障害により失敗する傾向がある。技術のワイヤボンドプロセスの状態が直面する別の問題は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などの柔らかい又は順応性のある材料の上に位置しワイヤボンドボンディングされる、強固な配置部品(例えば、ダイ)を作製することを含みうる。超音波又は熱圧着ワイヤボンディングは、ワイヤボンディングプロセス中において、剛性である基板を必要とする。これは業界全体の問題であるが、発表された解決策で効果的なものは知られていない。
本主題は、いくつかの実施例により説明することができる。
実施例1は、(1)第1リジッド回路と、(2)第2リジッド回路と、(3)ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーとを有している。
(1)第1リジッド回路は、該第1リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第1ボンドパッドを含む。
(2)第2リジッド回路は、該第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドを含んでおり、該第2リジッド回路は前記第1リジッド回路に隣接し、該第2リジッド回路の前記第1の縁部が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する。
(3)ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーにおいて、前記第1リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第2リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第1ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第2ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている。
(1)第3リジット回路は、前記第1リジッド回路の第2の縁部に対向する第3リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第4ボンドパッドを含む。
(2)ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤーにおいて、前記第3リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第2の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第1リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第3ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第4ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている。
実施例9は、第1リジッド回路の第1の縁部に近接配置する複数の第1ボンドパッドを含む、該第1リジッド回路を、フレキシブルキャリア上に配置する工程(1)と、
前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドを含む、第2リジッド回路を、前記フレキシブルキャリア上に配置する工程(2)と、
前記第1リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第2リジッド回路に対して自由に回転するように、複数の第1ワイヤーを、前記複数の第1ボンドパッドの夫々のボンドパッドと、前記複数の第2ボンドパッドの夫々のボンドパッドとに、ワイヤボンディングする工程(3)と、を有する又は利用することができる。
実施例15は、さらに、前記第1リジッド回路の第2の縁部に対向する第3リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第4ボンドパッドを含む、第3リジッド回路を、前記フレキシブルキャリア上に配置する工程(1)と、複数の第2ワイヤーを、前記複数の第3ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第4ボンドパッドの各ボンドパッドの夫々に、ワイヤボンディングする工程(2)と、をさらに有する又は利用することができる。
実施例16は、第1リジッド回路(1)と、第2リジッド回路(2)と、第3リジッド回路(3)と、ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤー(4)と、ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤー(5)と、を有する又は備えることができる。
第1リジッド回路(1)は、該第1リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第1ボンドパッドと、該第1リジッド回路の第2の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドとを備えており、該第1リジッド回路の前記第1の縁部と前記第2の縁部とは共通の頂点を共有している。
第2リジット回路(2)は、該第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第3ボンドパッドを備えており、該第2リジッド回路は前記第1リジッド回路に隣接し、該第2リジッド回路の前記第1の縁部が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する。
図示によって示される図は、本明細書で説明する方法、装置及びシステムを実施できる特定の実施形態を例として示している。これらの実施形態はまた、本明細書では「実施例」としている。そのような例は、図示または記載したものに加えて要素を含むことができる。
しかしながら、本発明者らは、これらの要素のみが示されまたは提供される記載した例のみを企図するものではない。また、本発明者らは、上記表示した又は説明した特定の実施例(1又は複数の態様)に対応する、又はその他の実施形態(1又は複数の態様)に対応する、表示した又は説明した構成要素の組み合わせ又は並び替えを用いた、実施形態をも企図している。
本明細書では、「1つの」という用語は、特許文書で一般的であるように、「1つ又は複数の」という意味を含んで使用され、他の例とは独立して、「少なくとも1つ」、又は「1又は複数の」ということもできる。特に断らない限り、語句「A又はB」とは、非排他的な、(A)、(B)、または(AおよびB)を意味する。文脈が特に指示しない限り、用語「有する」、「含む」を「持つ」および「備える」は同じ同義で利用する。
要約は、米国特許規則37 C.F.R.§1.72(b).に準拠するように、提供され読者が迅速に技術的開示の性質を確認することを可能にするためのものであって、解釈または請求項の範囲または意味を限定するために使用されない。
また、上記の詳細な説明において、様々な特徴は、開示を合理化するために一緒にグループ化されてもよい。これは、未請求の開示された機能は、すべてのクレームに不可欠であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は特定の開示された実施形態の全ての特徴より少ないことができる。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書の各請求項は別個の実施形態として自立して、詳細な説明に組み込まれ、かつそのような実施形態は、種々の組み合わせまたは順列で互いに組み合わせることができることが企図される。本発明の主題の範囲は、このような請求項が権利をする均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
202 ワイヤボンディングワイヤー(ワイヤー)
204 構成要素
206 ウエハレベルパッケージ(WLP)
208 ピンアウトボード
210 ボンドパッド
214 絶縁材
216 フレキシブルキャリア
218 モールド
220 ピンアウトレイヤー
300 システム
400 二次元システム
700 システム
702A,702B,702C,702D 適合性材料(ソフト材料又は導電性材料)
710 基板
800 システム
802 ウェッジボンダー
804 レーザー
Claims (20)
- 第1リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第1ボンドパッドを含む、第1リジッド回路と、
第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドを含む第2リジッド回路であって、該第2リジッド回路は前記第1リジッド回路に隣接し、該第2リジッド回路の前記第1の縁部が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する、第2のリジッド回路と、
ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーと、を有しており、
前記第1リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第2リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第1ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第2ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている、
装置。 - 当該装置はフレキシブルキャリアをさらに有し
前記第1リジッド回路と前記第2リジッド回路とは前記フレキシブルキャリア上に位置している、
請求項1記載の装置。 - 当該装置は、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーを実質的に全て覆う絶縁材をさらに有する、
請求項1又は2記載の装置。 - 当該装置は、前記複数の第1ボンドパッドと接合するワイヤボンドを覆う絶縁材をさらに有する、
請求項3記載の装置。 - 当該装置は、前記第1リジッド回路と前記第2リジッド回路との間の領域において、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーを囲む、成形材料をさらに有する、
請求項1又は2記載の装置。 - 前記第1リジッド回路は、該第1リジッド回路の第2の縁部に近接して位置する複数の第3ボンドパッドをさらに備え、該第1リジッド回路の前記第1の縁部が該第1リジッド回路の前記第2の縁部の反対側にあり、
当該装置は、
前記第1リジッド回路の前記第2の縁部に対向する第3リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第4ボンドパッドを含む、第3リジッド回路と、
ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤーと、をさらに有してしており、
前記第3リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第2の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第1リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第3ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第4ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている、
請求項1又は2記載の装置。 - 当該装置はフレキシブルキャリアをさらに有し、
前記第1リジッド回路、前記第2リジッド回路、及び前記第3リジッド回路は、前記フレキシブルキャリア上に位置している。
請求項6記載の装置。 - 前記複数の第1ワイヤーの大部分は、大体平坦な絶縁されたリボン内で、並んでカプセル化される、
請求項1又は2記載の装置。 - 第1リジッド回路の第1の縁部に近接配置する複数の第1ボンドパッドを含む、該第1リジッド回路を、フレキシブルキャリア上に配置する工程と、
前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドを含む、第2リジッド回路を、前記フレキシブルキャリア上に配置する工程と、
前記第1リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第2リジッド回路に対して自由に回転するように、複数の第1ワイヤーを、前記複数の第1ボンドパッドの夫々のボンドパッドと、前記複数の第2ボンドパッドの夫々のボンドパッドとに、ワイヤボンディングする工程と、を有する、
方法。 - 前記複数の第1ワイヤーに絶縁材を吹き付ける工程をさらに有する、
請求項9記載の方法。 - 前記複数の第1ボンドパッドを接合するワイヤボンドに絶縁材を吹き付ける工程をさらに有する、
請求項10記載の方法。 - 前記第1リジッド回路と前記第2リジッド回路との間の領域において、前記ワイヤボンディングされたワイヤーの周りに成形材料を配置する工程をさらに有する、
請求項9から11のいずれか一項記載の方法。 - 前記複数のワイヤーをワイヤボンディングする工程は、
ウェッジボンダーのキャピラリー上に前記複数のワイヤーの各ワイヤーを配置する工程と、
接着適合材料上に前記ワイヤーを配置する工程と、
前記接着適合材料を溶融する工程と、を有する、
請求項9から11のいずれか一項記載の方法。 - 前記接着適合材料は、半田や異方性導電膜(ACF)を含み、
前記接着適合材料を溶融する工程は、レーザーを用いた前記接着適合材料を加熱することを含む、
請求項13項記載の方法。 - 前記第1リジッド回路は、前記第1リジッド回路の第2の縁部に近接する複数の第3ボンドパッドをさらに備え、前記第1リジッド回路の前記第1の縁部と前記第2の縁部とは共通の頂点を共有しており、
当該方法は、さらに、
前記第1リジッド回路の前記第2の縁部に対向する第3リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第4ボンドパッドを含む、第3リジッド回路を、前記フレキシブルキャリア上に配置する工程と、
複数の第2ワイヤーを、前記複数の第3ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第4ボンドパッドの各ボンドパッドの夫々に、ワイヤボンディングする工程と、をさらに有する、
を有する、
請求項9から11のいずれか一項記載の方法。 - 第1リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第1ボンドパッドと、該第1リジッド回路の第2の縁部に近接する複数の第2ボンドパッドとを備える第1リジッド回路であって、前記第1リジッド回路の前記第1の縁部と前記第2の縁部とは共通の頂点を共有している、第1リジッド回路と、
第2リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第3ボンドパッドを含む第2リジッド回路であって、該第2リジッド回路は前記第1リジッド回路に隣接し、該第2リジッド回路の前記第1の縁部が前記第1リジッド回路の前記第1の縁部に対向する、第2のリジッド回路と、
前記第1リジッド回路の前記第2の縁部に対向する第3リジッド回路の第1の縁部に近接する複数の第4ボンドパッドを含む、第3リジッド回路と、
ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーと、
ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤーと、を有しており、
前記第1リジッド回路が前記第1リジッドリジッド回路の前記第1の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第2リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第1ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第2ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されており、
前記第3リジッド回路が前記第1リジッド回路の前記第2の縁部に大体平行な回転軸の周りを前記第1リジッド回路に対して自由に回転するように、前記ワイヤボンディングされた複数の第2ワイヤーの各ワイヤボンディングされたワイヤーは前記複数の第3ボンドパッドの各ボンドパッドと、前記複数の第4ボンドパッドの各ボンドパッドとに電気的及び機械的に接続されている、
装置。 - 当該装置は、フレキシブルキャリアをさらに有し、
前記第1リジッド回路、前記第2リジッド回路、及び前記第3リジッド回路は、前記フレキシブルキャリア上に位置している、
請求項16記載の装置。 - 当該装置は、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーを実質的に全て覆う絶縁材をさらに有する、
請求項16又は17記載の装置。 - 当該装置は、前記複数の第1ボンドパッドと接合するワイヤボンドを覆う絶縁材をさらに有する、
請求項18記載の装置。 - 当該装置は、前記第1リジッド回路と前記第2リジッド回路との間の領域において、前記ワイヤボンディングされた複数の第1ワイヤーを囲む、成形材料をさらに有する、
請求項19記載の装置。
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