JP2017531323A - 集積回路のモジュールのためのフレキシブル相互接続部並びにその製造方法およびその使用方法 - Google Patents

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    • H01L2224/48153—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/48155—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48157—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
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    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/858—Bonding techniques
    • H01L2224/85801—Soldering or alloying
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    • H01L2224/86—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using tape automated bonding [TAB]
    • H01L2224/86001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using tape automated bonding [TAB] involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
    • H01L2224/86005—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using tape automated bonding [TAB] involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus being a temporary or sacrificial substrate
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/86—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using tape automated bonding [TAB]
    • H01L2224/868—Bonding techniques
    • H01L2224/86801—Soldering or alloying
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92244—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a build-up interconnect
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    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92248—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a TAB connector
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/95001—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
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    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

フレキシブル相互接続部、フレキシブル集積回路システムおよびデバイス、並びにフレキシブル集積回路を形成する方法および使用する方法が提示されている。個別のフレキシブル相互接続部によって電気的に接続されている第１および第２の個別デバイスを含むフレキシブル集積回路システムが開示されている。第１の個別デバイスは、その外面に第１の電気接続パッドを備えた第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを含む。第２の個別デバイスは、その外面に第２の電気接続パッドを備えた第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを含む。個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドに取り付けられるとともに同第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドを第２の個別デバイスの第２の電気接続パッドに電気的に接続する。

Description

本開示は、一般に、プリント回路基板（ＰＣＢ）および集積回路（ＩＣ）に関する。より詳細には、本開示の態様は、フレキシブル集積回路のための屈曲可能な、伸縮可能な、圧縮可能な相互接続部に関する。
集積回路（ＩＣ）は、情報化時代の要であり、今日の情報技術産業の基盤である。「チップ」または「マイクロチップ」とも呼ばれる集積回路は、シリコンまたはゲルマニウムなどの半導体材料の小さなウェハ上にエッチングまたはインプリントされた、トランジスタ、キャパシタ、および抵抗器などが相互接続された一組の電子部品である。集積回路は、いくつかの非限定的な例として、マイクロプロセッサ、増幅器、フラッシュメモリ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、およびプログラマブル・ロジックを含む種々の形態である。集積回路は、パーソナル・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータおよびタブレット型コンピュータ、スマートフォン、フラットスクリーンテレビ、医療機器、電気通信およびネットワーク機器、航空機、船舶および自動車を含む無数の製品に使用されている。
集積回路技術およびマイクロチップ製造の進歩により、チップサイズが恒常的に減少し、回路密度および回路性能が向上している。半導体集積の規模は、１つの半導体チップが、米国の１セント硬貨よりも小さいスペースに、数千万個から十億個超のデバイスを保持できるようになった。さらに、現代のマイクロチップにおける各導電線の幅は、１ナノメートルの数分の１まで小さくすることができる。半導体チップの動作速度および全体的な性能（例えば、クロック速度および信号網のスイッチング速度）は、集積化のレベルとともに向上している。オンチップ回路のスイッチング周波数および回路密度の増加に対応するために、半導体パッケージは、現在では、わずか数年前のパッケージよりも多くのピン数、より大きな電力損失、より高い保護、およびより速い速度を提供する。
従来のマイクロチップは、通常の動作条件の間に曲げられたり伸びたりするように設計されていないほぼ剛性の構造体である。さらに、ＩＣは、典型的には、ＩＣと同様に厚いか、またはＩＣよりも厚く、そして同様に剛性のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に取り付けられる。厚く、かつ剛性のプリント回路基板を使用するプロセスは、一般に、薄いチップ、または弾性を必要とする用途向けのチップとは互換性がない。その結果、マイクロチップをフレキシブルポリマー基材の上またはフレキシブルポリマー基材中に埋め込むための多くの方式が提案されている。弾性基板材料を使用するフレキシブル電子回路は、ＩＣを無数の形状に適合させることを可能にする。これは、次に、そうでなければ、剛性のシリコンベースの電子デバイスでは不可能である多くの有用なデバイス構成を可能にする。しかしながら、いくつかのフレキシブル電子回路設計は、相互接続構成要素が立体構造の変化に応答して屈曲することができないので、それらの周囲に十分に適合することができない。このようなフレキシブルな回路構成は、損傷、電子劣化が起こり易く、厳しい使用状況では信頼性が低い場合がある。
多くのフレキシブル回路は、現在では、システムが伸張したり屈曲したりする間、無傷のままである伸長可能なかつ屈曲可能な相互接続部を使用する。集積回路の「相互接続」は、ＩＣモジュールを電気的に結合して、クロックおよび他の信号を分配し、電気システム全体にわたって電力／接地を提供する。屈曲性および弾性を有することができるいくつかのフレキシブル相互接続部は、エラストマーに埋め込まれた金属セグメントを含む。例えば、１つの既知のアプローチは、導電性を維持しながら大きな線形ひずみを可能にするシリコーンエラストマーに入れられた微細加工された曲がりくねったワイヤを使用することを含む。しかしながら、弾性伸縮性金属相互接続部は、機械的歪みによる抵抗の増加を経験する傾向がある。したがって、種々の異なる構成のフレキシブル電子回路の迅速かつ信頼性の高い製造のために、改善された伸縮性、導電性、および関連する特性を有する、改善された伸縮性相互接続部に対する継続的な必要性が存在する。
本明細書では、集積回路のモジュールのためのフレキシブル相互接続部、およびその形成方法およびその使用方法が開示される。本開示の実施形態は、極薄の埋め込み型シリコンＩＣダイのモジュール間の伸縮可能な相互接続部の製造を含む。本開示の態様は、「極めて（ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ）伸縮可能な」電気的相互接続部、そのような極めて伸長可能な電気的相互接続部を使用するフレキシブル電子回路、およびその形成方法およびその使用方法に関する。少なくともいくつかの実施形態では、−１００％〜１００％の範囲、そしていくつかの実施形態では−１００，０００％〜＋１００，０００％の範囲、のような高い並進ひずみ（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｓｔｒａｉｎｓ）および／または１８０°以上の程度のような高回転ひずみに耐えながら、そして、歪みのない状態で見られる電気的性能を実質的に維持する一方で、伸張し、圧縮し、かつ屈曲することができる極めて伸長可能な集積回路電子機器を製造する方法が開示されている。対照的に、剛性の単結晶半導体材料または他の剛性の基板材料から製造された電子機器は、比較的柔軟性がなく脆弱であり、多くの場合、約＋／−２％を超えるひずみに耐えることができない。
フレキシブル電子回路を製造する従来の方法は、連続的な単一部品構造としてＩＣモジュールを埋め込んでいる材料内に相互接続部を製造することを含む。これらの既存のプロセスは、それらが、（１）材料を無駄にする、（２）基板の不動産（ｒｅａｌ ｅｓｔａｔｅ）を最大にするために最終パッケージの形状を制限する、（３）各欠陥部品に対する歩留まりの損失およびコストの増加を招く、（４）材料コストを増加させる、そして（４）比較的高価な製造工程である、という理由により必ずしも望ましいものではない。これとは対照的に、本開示の実施形態は、ＩＣアイランドとは別に製造され、その後、隣接するＩＣアイランドの外面（上面）上の接続パッドに取り付けられまたは結合されるフレキシブル多層ポリマー（たとえば、シリコン（Ｓｉ））相互接続部に関する。本開示の実施形態はまた、ＩＣアイランドとは別に製造され、その後隣接するＩＣアイランドの外面（上面）上の接続パッドに取り付けられまたは結合される金属相互接続部（例えば金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）ワイヤボンド）に関する。また、ＩＣアイランドとは別に製造され、その後隣接するＩＣアイランドの外面（上面）上の接続パッドに取り付けられまたは結合される導電性ペーストから製造される伸縮可能な相互接続部も開示されている。１つまたは複数の開示された構成の利点は、無駄な材料の削減／排除、最終パッケージの形状への限定された制限／制限がないこと、歩留まりの損失の最小化、ならびに材料コストおよび製造コストの低減を含み得る。
本開示の態様は、フレキシブル集積回路システムに関する。フレキシブル集積回路システムは、第１の個別（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）デバイスおよび第２の個別デバイスを含む。第１の個別デバイスは、第１の外面上に第１の電気接続パッドを有する第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを含む。これに関して、第２の個別デバイスは、第２の外面上に第２の電気接続パッドを有する第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを含む。個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドに取り付けまたは結合され、かつ同第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドを第２の個別デバイスの第２の電気接続パッドに電気的に接続する。
本開示の他の態様によれば、極めてフレキシブルなＩＣ装置が提示される。ＩＣ装置は、第１のフレキシブルポリマー基板内またはその上に埋め込まれた第１のマイクロチップを有する第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージと、第１の対の接着剤層と、を備え、第１の対の接着剤層の各々が第１のフレキシブルポリマー基板の対応する側に配置されている。第１のＩＣパッケージはまた、第１の対の導電性シートであって、各々が第１の接着剤層の対応する１つによって第１のフレキシブルポリマー基板に取り付けられている、第１の対の導電性シートと、第１の導電性シートの１つの外面に取り付けられた第１の電気接続パッドと、を含む。ＩＣ装置は、第１のＩＣパッケージと分離され、かつ別体の第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージをさらに含む。第２のＩＣパッケージは、第２のフレキシブルポリマー基板内またはその上に埋め込まれた第２のマイクロチップと、第２の対の接着剤層と、を備え、第２の対の接着剤層の各々が第２のフレキシブルポリマー基板の対応する側に配置されている。第２のＩＣパッケージはまた、第２の対の導電性シートであって、各々が第２の接着剤層の対応する１つによって第２のフレキシブルポリマー基板に取り付けられている、第２の対の導電性シートと、第２の導電性シートの１つの外面に取り付けられた第２の電気接続パッドと、を含む。第１のＩＣパッケージおよび第２のＩＣパッケージとは分離され、かつ別体のフレキシブル相互接続部は、第１の電気接続パッドを第２の電気接続パッドに電気的に接続し、第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージを第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージに機械的に結合する。
本開示の他の態様は、フレキシブル集積回路を製造するための方法およびフレキシブル集積回路を使用するための方法を対象とする。一態様では、同方法は、第１の個別デバイスに、第１の電気接続パッドを有する第１の外面を含む第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを提供するステップと、第２の個別デバイスに、第２の電気接続パッドを有する第２の外面を含む第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを提供するステップと、第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドおよび第２の個別デバイスの第２の電気接続パッドに、個別のフレキシブル相互接続部を電気的に接続するステップとを含む。
開示された構成のいずれについても、フレキシブル相互接続部は、１つまたは複数の柔軟金属ワイヤを備えることができる。柔軟金属ワイヤの各々は、可撓性を高めるように構成された面内ループまたは面外ループ、またはその両方を含むことができる。開示された構成のいずれについても、フレキシブル相互接続部は、柔軟多層半導体を含むことができる。この場合、第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージ、第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージ、およびフレキシブル相互接続部の柔軟多層半導体はすべて、いくつかの実施形態によれば、共通の材料層を含む。開示された構成のいずれについても、フレキシブル相互接続部は、導電性ペーストから製造された導電性基板を含むことができる。この場合、フレキシブル相互接続部は、基板上に印刷された金属相互接続部のウェブを含むことができる。開示された構成のうちの１つまたは複数またはすべてが、「極めて伸縮可能な」ＩＣデバイスとして実装されてもよい。
上記の概要は、本開示の各実施形態またはあらゆる態様を表すことを意図するものではない。むしろ、前述の要約は、単に本明細書に記載された新規な態様および特徴のいくつかの例示を提供するに過ぎない。本開示の上記の特徴および利点、ならびに他の特徴および利点は、添付の図面および添付の特許請求の範囲と関連して本発明を実施するための代表的な実施形態および態様の以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
本開示の態様による、柔軟なワイヤボンド相互接続部によって接続された集積回路（ＩＣ）パッケージを有するフレキシブル電子回路システムの一例の斜視図である。 、本開示の態様による、柔軟なワイヤボンド相互接続部によって接続された複数の多層ＩＣモジュールを有する代表的なフレキシブル電子回路システムの断面側面図である。 本開示の態様による柔軟な多層ポリマー相互接続部によって接続された複数の多層ＩＣモジュールを有する代表的なフレキシブル電子回路システムの断面側面図である。 本開示の態様による柔軟な導電性ペースト相互接続部によって接続された複数の多層ＩＣモジュールを有する代表的なフレキシブル電子回路システムの断面側面図である。 本開示の態様によるフレキシブル集積回路システムを製造するためのプロセスおよび組み立てのフロー図である。
本開示は、種々の修正および代替形態が許容され、いくつかの代表的な実施形態は、図面にて例として示されており、本明細書において以下に詳細に記載される。しかしながら、本発明は開示された特定の形態に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、本開示は、添付した特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に含まれるすべての改変物、均等物、組み合わせ、サブコンビネーションおよび代替物を包含する。
本開示は、多くの異なる形態の実施形態が許容される。本開示が本開示の原理の例示とみなされ、本開示の広範な態様を例示された実施形態に限定することを意図していないことを理解して、代表的な実施形態を図面に示し、本明細書において以下に詳細に説明する。その程度まで、例えば、要約書、発明の概要および詳細な説明の項には開示されているが特許請求の範囲に明示的に記載されていない要素および制限は、単なるまたは集合的に、含意、推論あるいはそうでないものによって特許請求の範囲に組み込まれるべきではない。本発明の詳細な説明の目的にて、特に断らない限り、または論理的に禁止されていない限り、単数は複数を含み、その逆も同様である。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、「限定することなく含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｗｉｔｈｏｕｔ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）」ことを意味する。さらに、「約」、「ほぼ（ａｌｍｏｓｔ）」、「実質的に」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」などの近似用語は、本明細書においては、例えば、「〜において（ａｔ）、近い（ｎｅａｒ）、あるいは、ほぼ（ｎｅａｒｌｙ ａｔ）」または「３〜５％以内の」または「許容される製造公差内」またはそれらの任意の論理的組み合わせの意味で使用され得る。
電気回路、電気システム、および電気デバイスまたは電気装置を改変するための形容詞として使用される場合、「フレキシブルな」および「伸縮可能な」および「屈曲可能な」なる用語であって、その語幹および派生語を含む同用語は、回路が裂けたり、破損したり、電気的特性を損なうことなく、それぞれ曲げる、伸張するおよび／または屈曲することができるような柔軟性または弾性特性を有する少なくともいくつかの構成要素を含む電子機器を包含することが意図されている。これらの用語はまた、伸縮可能な、屈曲可能な、膨張可能な、そうでなければ柔軟な表面に適用された場合に適合し、かつ機能を維持するような様式にて構成された構成要素（同構成要素自体が個々に伸縮可能である、可撓性である、または屈曲可能であるかどうかにかかわらず）を有する回路を包含することが意図されている。「極めて伸縮性がある」と考えられる構成では、回路は、ひずみのない状態において見られる電気的性能を実質的に維持しながら、破砕するまたは壊れることなく、−１００％〜１００％の範囲、いくつかの実施形態では、−１００，０００％〜＋１００，０００％までのような高い並進ひずみ、および／または１８０°以上の程度のような高回転ひずみに耐えながら、伸縮する、および／または、圧縮する、および／または、屈曲することができる。
本明細書で言及される個別の「アイランド（ｉｓｌａｎｄ）」または「パッケージ」は、例えば「デバイスアイランド」構成で配置された個別の動作デバイスであり、それ自体が本明細書に記載の機能またはその一部を実行することができる。動作デバイスのそのような機能は、例えば、集積回路、物理センサ（例えば、温度、ｐＨ、光、放射線など）、生物学的センサ、化学センサ、増幅器、Ａ／ＤおよびＤ／Ａコンバータ、光コレクタ、電気機械トランスデューサ、圧電アクチュエータ、発光エレクトロニクス（例えば、ＬＥＤ）およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。１つまたは複数の標準ＩＣ（例えば、単結晶シリコン上のＣＭＯＳ）を使用する目的と利点は、容易にアクセス可能であり、既知のプロセスで大量生産できる高品質、高性能、高機能の回路部品を使用できることであり、それは、受動的手段によって生成されたものよりはるかに優れた機能の範囲およびデータの生成を提供する。個別のアイランドは、その縁部上にて測定されたサイズあるいは直径により測定されたサイズが、約１０〜１００マイクロメートル（μｍ）に及ぶが、これに限定されるものではない。
複数の図を通して同様の参照番号が同様の構成要素を示す図面をここで参照すると、図１は、一般的には符号１０として示されている、「極めて伸縮可能な」ＩＣ装置として適合されるか、または同ＩＣ装置に一体化されたフレキシブル集積回路（ＩＣ）システムの例を示す。開示された概念の多くは、図面に示される代表的なシステムを参照して論じられる。しかしながら、本明細書に例示されるシステムは、本開示の種々の進歩性を有する態様および特徴を適用することができる例示的な用途としてのみ提供される。したがって、本開示の新規な態様および特徴は、図面に提示される特定の構成および構成要素にそれ自体限定されるものではない。さらに、システムの選択された構成要素のみが示されており、更なる詳細については以下で説明する。それにもかかわらず、本明細書で論じるシステムおよびデバイスは、例えば、本明細書で開示される種々の方法および機能を実行するための、多数の追加のおよび代替の特徴、および他の周知の周辺部品を含むことができる。図示された構成要素のいくつかは任意であり、したがって除去することができる。
図１のフレキシブルＩＣシステム１０は、積層バッテリ１２、一組のマイクロチップ１４、センサ１６、センサハブ１８、アンテナ２０、および集積受動素子（ＩＰＤ）２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｃの一式などの種々の電子部品（総称して「回路」と呼ぶ）を含む。回路は、本明細書で説明されるように、可撓性である（例えば、伸縮可能、屈曲可能および／または圧縮可能である）基板２４に適用される、固定される、埋め込まれる、または他の方法で取り付けられる。従って、基板２４は、プラスチック材料またはエラストマー材料、あるいはそれらの組み合わせから形成されてもよい。ＩＣ基板材料に適した可撓性エラストマーの例には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む高分子有機ケイ素化合物（一般に「シリコーン」と呼ばれる）が含まれる。基板２４に適した材料のその他の非限定的な例としては、ポリイミド、光パターン化可能なシリコン、ＳＵ８ポリマー、ＰＤＳポリダストレン、パリレンおよびその誘導体およびコポリマー（パリレン−Ｎ）、超高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリマー複合体、シリコーン／シロキサン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド酸、ポリメチルアクリレートおよびそれらの組み合わせが挙げられる。基板２４は、任意の可能な数の形状、サイズ、および構成をとることができる。図示された例では、基板は実質的に平坦であり、いくつかの実施形態では、細長いシートまたはストリップとして構成されている。
図１の回路は、種々のパラメータのいずれかを検出するための１つまたは複数のセンサ１６（「センサデバイス」とも称される）を含む。これらのパラメータは、任意の組み合わせにおいて、熱的パラメータ（例えば温度）、光学的パラメータ（例えば赤外線エネルギー）、ｐＨ、酵素活性、血液成分（例えば、グルコース）、イオン濃度およびタンパク質濃度のような電気化学的および生化学的パラメータ、電気的パラメータ（例えば、抵抗、導電率、インピーダンスなど）、音響パラメータ、触覚パラメータ（例えば、圧力、表面特性、または他のトポグラフィック特徴）などを含むことができる。この点に関し、１つまたは複数のセンサ１６は、熱電対、シリコンバンドギャップ温度センサ、薄膜抵抗温度デバイス、ＬＥＤエミッタ、光検出器、圧電センサ、超音波センサ、イオン感受性電界効果トランジスタなどであってもよい。いくつかの実装のために、１つまたは複数のセンサ１６は、差動増幅器および／またはバッファおよび／またはアナログ／デジタル変換器に結合することができる。マイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の性質を有していてもよいセンサハブ１８は、センサ１６（複数可）からのデータ信号を統合してそのような信号を処理するように動作する。センサ１６（複数可）からの信号は、多重化技術を用いて処理することができ、１つまたは複数のマイクロチップ１４を含む１つまたはいくつかの増幅器／論理回路に切り替えて処理することができる。
バッテリ１２は、図１のフレキシブルＩＣシステム１０内の回路に電力を供給するための電源として働く。サイズが小さく、十分に長い寿命を有し、適切なアンペア時の容量を有する任意の適切なバッテリを採用することができる。外部電源を含むシステム１０に電力を供給するための代替手段を使用することも本開示の範囲内である。いくつかの実施形態によれば、フレキシブルＩＣシステム１０はまた、外部デバイスと無線通信するためのＲＦアンテナ２０を備えたデータ伝送設備を含む。アンテナ２０は、低周波、高周波または超高周波アンテナとして動作可能なビア付きプリントトレースアンテナコイルを含む種々の形態をとることができる。有線および無線の信号伝送の他の形態も、本開示の範囲内である。各集積受動素子（ＩＰＤ）２２Ａ〜２２Ｃは、いくつかの非限定的な例として、フィルタ、変圧器、フォトダイオード、ＬＥＤ、ＴＵＦＴ、電極、半導体、デュプレクサ、カプラ、位相シフタ、薄膜デバイス、回路素子、制御素子、キャパシタ、レジスタ、インダクタ、バッファまたは他の受動部品を含んでいてもよい。ＩＰＤ２２Ａ〜２２Ｃは、各々が能動集積回路（例えば、マイクロプロセッサ）に接続され得るシリコンチップを有するスタンドアロンデバイスとして製造することができる。
基板２４が伸張可能または圧縮可能である実施形態では、図示された回路は、本明細書に記載されるような適用可能な方法で、伸縮可能もしくは圧縮可能であるか、および／または基板２４のかかる伸張／圧縮に対応するように構成されている。同様に、基板２４が屈曲可能であるが、必ずしも伸縮可能でない実施形態では、図示された回路は、本明細書で説明されるような適用可能な方法で、屈曲可能であり、および／または、基板のかかる屈曲に対応するように構成されている。例えば、図示されたモジュールまたは「アイランド」の各々は、ワイヤボンディングされたフレキシブル相互接続部を有する１つまたは複数の隣接モジュールに接続されており、そのいくつかが図１において一般的に符号２６にて示されている。個々の相互接続部のデバイスアイランドへの接続点は、デバイスアイランドの縁部に沿ったいかなる地点にあってもよく、またはデバイスアイランドの上面のある地点（すなわち、基板２４と反対側の面）にあってもよい。ボンドワイヤ２６は、モジュール上の外付けされたボンドパッド２８に取り付けられ、隣接モジュール上の対応する外付けされたボンドパッド２８まで延在している。ボンドワイヤは、任意の既知のワイヤボンディング技術、例えば、圧力と超音波振動バーストの組み合わせを使用して冶金冷間溶接を形成する超音波ボンディング；溶接を形成するために圧力と高温との組み合わせを使用する熱圧着；圧力、高温および超音波振動バーストの組み合わせを使用して溶接ジョイントを形成するサーモソニックボンディング、によって取り付けられてもよい。
次に図２を参照すると、一般的に符号１００で示される代表的なフレキシブル電子回路システムの断面図が示されており、多層のＩＣモジュールは、柔軟なワイヤボンディングされた相互接続部を介して接続されている。外観が異なるが、図２のフレキシブルＩＣシステム１００は、図１および図３乃至５に示された例に関して本明細書に記載された種々の形態、任意の構成、および機能的な代替形態のいずれかをとることができ、したがって、対応するオプションおよび特徴のいずれかを含むことができる。図１のシステム１０と同様に、例えば、図２のシステム１００は、超薄型の、極めて伸縮可能な集積回路システムとして構成することができる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、ベアダイ（パッケージされていない）半導体構造および薄型ＩＣ構造が望ましい。さらに、システム１００は、「デバイスアイランド」構成に配置され、かつ可撓性のワイヤボンディングされた相互接続部によって電気的に結合された複数の個別のデバイスの一式（例えば、第１、第２および第３の個別デバイス１０２Ａ、１０２Ｂおよび１０２Ｃ）を含む。システム１００は、図２に示す３つの個別のデバイスよりも多いか、または少ないデバイスを含むことが企図されている。これらの各々は、代替形態および構成をとることができる。
図２の実施形態において、個別デバイス１０２Ａ〜１０２Ｃの各々は、本明細書に記載される１つまたは複数の機能を実行することができるフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを含む。各個別デバイスの多層ＩＣパッケージは、例えば、それぞれのフレキシブルポリマー基板（第１、第２および第３の基板１０６Ａ、１０６Ｂおよび１０６Ｃ）に埋め込まれているか、同基板上に、それぞれのマイクロチップ（第１、第２および第３のマイクロチップ１０４Ａ、１０４Ｂおよび１０４Ｃ）を含む。ポリマー基板１０６Ａ〜１０６Ｃは、当該技術分野で認識されている任意の方法で、図１の基板２４に関して上述した材料のいずれかから製造することができる。任意選択的に、基板１０６Ａ〜１０６Ｃは、ＤｕＰｏｎｔ（商標）から入手可能なＫＡＰＴＯＮ（登録商標）フィルムなどの液晶ポリマーまたはポリイミドポリマーから製造されてもよい。ポリマー基板は、約６０μｍ〜約８５μｍ、またはいくつかの実施形態では約２５μｍ〜約５０μｍ、またはいくつかの実施形態では約７μｍ〜約１０μｍの厚さを有することができる。各基板はまた、銅、金、アルミニウム、またはそれらのいくつかの組み合わせなどの導電性材料の層上に配置されたフレキシブルポリマーの層を含むことができる。一例では、ＰＣＢ金属層は、ポリマー基板１０６Ａ〜１０６Ｃの対向する側にパターニングされてもよい。
マイクロチップ１０４Ａ〜１０４Ｃのうちの１つまたは複数またはすべては、約２〜７μｍの厚さ、またはいくつかの実施形態では約５〜７μｍの厚さを有する、またはいくつかの実施形態では約３〜５μｍの厚さを有する、またはいくつかの実施形態では、約２〜３μｍの厚さを有する「薄いチップ」構成であってもよい。本明細書にて記載される代表的なシステム、方法、およびデバイスにおいて、薄いチップの各々は、１つまたは複数の受動電子素子および／または１つまたは複数の能動電子素子とすることができる。これと比較して、薄いチップは、例えば、約３５〜５０μｍの厚さ、またはいくつかの実施形態では約１５〜２５μｍの厚さ、またはいくつかの実施形態では約１０〜１５μｍの厚さを有するシリコンベースの半導体ダイ１０４上に製造することができる。本明細書に記載された原理のいずれかに従って埋め込むことができるデバイスの非限定的な例は、増幅器、トランジスタ、フォトダイオードアレイ、光検出器、センサ、発光デバイス、光起電力デバイス、半導体レーザアレイ、光イメージングデバイス、論理ゲートアレイ、マイクロプロセッサ、光電子デバイス、微小電気機械デバイス、微小流体デバイス、ナノ電気機械デバイス、熱デバイス、または他のデバイス構造を含むことができる。
一対の接着剤層は、各個別デバイス１０２Ａ〜１０２Ｃの多層ＩＣパッケージのフレキシブルポリマー基板１０６Ａ〜１０６Ｃの相対向する側にそれぞれ配置される。一例では、第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは、第１の対の接着剤層１０８Ａを含み、その各々は、第１のポリマー基板１０６Ａのそれぞれの側に取り付けられている。同様に、第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは、第２の対の接着剤層１０８Ｂを含み、その各々は、第２のポリマー基板１０６Ｂのそれぞれの側に取り付けられている。さらに、第３の多層ＩＣパッケージは、第３の対の接着剤層１０８Ｃを含み、その各々は、第３のポリマー基板１０６Ｃのそれぞれの側に取り付けられている。接着剤の各層は、約８μｍ〜約３５μｍ、いくつかの実施形態では約２０μｍ〜約３５μｍ、またはいくつかの実施形態では約１２μｍ〜約１５μｍ、またはいくつかの実施形態では約８μｍμｍ〜約１０μｍの厚さを有していてもよい。接着剤は、さらなる処理の温度に耐え得るように構成された導電性接着剤または非導電性（誘電性）接着剤であってもよい。導電性接着剤を使用して、基板の導電性材料と薄いチップの上面の導電性接触パッドとの間の電気的連通を確立することができる。一例では、接着剤層１０８Ａ〜１０８Ｃは、ＤｕＰｏｎｔ（商標）から入手可能なＰＹＲＡＬＵＸ（登録商標）Ｂｏｎｄ−Ｐｌｙなどの、フルオロポリマー接着剤、ポリイミド（ＰＩ）接着剤、エポキシ接着剤、またはアクリル接着剤であってもよい。任意選択的に、接着剤層の材料は、隣接する層を接着することができる非導電性の電気絶縁体であるように選択することができる。各多層ＩＣパッケージは、任意選択的に、図２に示されるように、第１の接着剤層１０８Ａの外面に取り付けられた更なる対の接着剤層によるように、更なる接着剤層を含んでいてもよい。更なる接着剤層を備えることによって、いくつかの実施形態によれば、接着剤の全体の厚さは８５μｍの大きさになってもよい。
図２に示されるように、各個別デバイス１０２Ａ〜１０２Ｃのフレキシブル多層ＩＣパッケージは、フレキシブルポリマー基板１０６Ａ〜１０６Ｃの対向する側の面上に一対の導電性（ポリマー性または金属性）の層をさらに含む。例えば、第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは、第１の接着剤層１０８Ａを介して第１のフレキシブルポリマー基板１０６Ａに取り付けられた第１の対の金属シート１１０Ａを含む。同様に、第２の多層ＩＣパッケージは、第２の接着剤層１０８Ｂを介して第２のフレキシブルポリマー基板１０６Ｂに取り付けられた第２の対の金属シート１１０Ｂを含む。さらに、第３の多層ＩＣパッケージは、第３の接着剤層１０８Ｃを介して第３のフレキシブルポリマー基板１０６Ｃに取り付けられた第３の対の金属シート１１０Ｃを含む。各金属シートは、約５μｍ〜約２０μｍ、またはいくつかの実施形態では約１５μｍ〜約２０μｍ、またはいくつかの実施形態では約１０μｍ〜約１２μｍ、またはいくつかの実施形態では約５μｍ〜約８μｍの厚さを有することができる。導電性金属層は、例えば、銅またはアルミニウム、またはそれらの組み合わせから製造することができる。
多層スタックの異なる層の間の導電性接続を可能にするために、各フレキシブル多層ＩＣパッケージの外層を通って延びる１つまたは複数のビアをチャネルとして生成することができる（例えば、レーザドリルを用いて）。例えば、図２に示すように、第１の多層ＩＣパッケージは、（上部）導電性シート１１０Ａおよび対応する（上部）接着剤層１０８Ａを通って第１のマイクロチップ１０４Ａに延在する第１の対のビア１１２Ａを含む。同様に、第２の多層ＩＣパッケージは、（上部）導電性シート１１０Ｂおよび対応する（上部）接着剤層１０８Ｂを通って第２のマイクロチップ１０４Ｂに延在する第２の対のビア１１２Ｂを含む。同様に、第３の多層ＩＣパッケージは、（上部）導電性シート１１０Ｃおよび対応する（上部）接着剤層１０８Ｃを通って第２のマイクロチップ１０４Ｃに延在する第３の対のビア１１２Ｃを含む。これらのビアが作成されると、同ビアは、上部導電層からチップの電気接触パッドへの電気接続を形成するために、スパッタリングまたは他の既知の技術によって電気めっきまたは充填され得る。次いで、導電層をパターニングし、各導電層の外面にオーバーレイを塗布することができる。いくつかの実装では、オーバーレイは非導電性ポリマーである。
個別デバイス１０２Ａ〜１０２Ｃの各々の外面には、隣接するデバイスと電気的に接続するための１つまたは複数の電気接続パッド１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃがそれぞれ設けられている。非限定的な例として、第１の個別デバイス１０２Ａは、第１のマイクロチップ１０４Ａとの電気的連通を提供するために第１の多層ＩＣパッケージの上面に２つの電気接続パッド１１４Ａを備えて示されており、一方、第２の個別デバイス１０２Ｂは、第２のマイクロチップ１０４Ｂとの電気的連通を提供するために、第２の多層ＩＣパッケージの上面に２つの電気接続パッド１１４Ｂが示されている。同様に、第３の個別デバイス１０２Ｃは、第３のマイクロチップ１０４Ｃとの電気的連通を提供するために、第３の多層ＩＣパッケージの上面に少なくとも１つの電気接続パッド１１４Ｃを備えて示されている。任意選択的に、第１の個別デバイス１０２Ａは、第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージの第１の外面に取り付けられた対応するセットの表面実装技術（ＳＭＴ）部品１１８Ａを含み、第２の個別デバイス１０２Ｂは、第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージの外面に取り付けられた第２の組のＳＴＭ部品１１８Ｂを含む。
図示された多層ＩＣパッケージの１つまたは複数またはすべてが、図２に示されるサンドイッチ構造よりも多くのまたはより少ない層を含むことが企図される。詳細な説明および特許請求の範囲における用語「層」の使用は、特許請求の範囲に明示的に記載されていなければ、サンドイッチ構造の特定のセグメントが連続的であること、または、すべての残りの層の全体に及ぶ（即ち、同じ広がりを有する）ことを必ずしも必要としない。いくつかの用途では好ましいが、実際には各パッケージの接着剤層が同じ材料から製造され、導電層が同じ材料から製造される必要はない。さらに、個々のパッケージは、１つまたは複数の隣接するデバイスとの電気的結合に先立って、個別の単一構造として真空積層されてもよい。
個別のフレキシブル相互接続部は、１つの個別のデバイスの電気接続パッドに取り付けられ、同１つの個別のデバイスの電気接続パッドを別の個別のデバイスの電気接続パッドに電気的に接続する。図２のフレキシブルＩＣシステム１００によれば、曲線状のワイヤボンド１２０ＡＢの形の個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（右側の）電気接続パッド１１４Ａに取り付けられ、または連結され、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（右側の）電気接続パッド１１４Ａを第２の個別デバイス１０２の第２の（左側の）電気接続パッド１１４Ｂに電気的に接続する。同様に、曲線状のワイヤボンド１２０ＡＣの形の個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（左側の）電気接続パッド１１４Ａに取り付けられ、または連結され、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（左側の）電気接続パッド１１４Ａを第３の個別デバイス１０２Ｃの第３の（右側の）電気接続パッド１１４Ｃに電気的に接続する。図示された例では、フレキシブル相互接続部の各々は、例えば円形断面を有する銅または金から製造された１つまたは複数の柔軟金属ワイヤを含み、その各々は、ワイヤの弾性を増加させる、面内ループ（その１つは図２の最も右側に示されている）または面外ループ、またはその両方を含み得る。このような面内ループおよび面外ループの例は、同一出願人による米国特許第８，５３６，６６７号に記載されており、その全体がすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。面内ループまたは面外ループの任意のものは、十分な程度の伸縮性および可撓性を確保するのに役立つ。これらのワイヤボンディングされた相互接続部は、（例えば、サーモソニックワイヤボンディング技術を使用して）個別のフレキシブルＩＣモジュールとは個別に製造され、その後、同個別のフレキシブルＩＣモジュールに取り付けられる。適切なはんだ接合部および溶接部が形成され、外付けされたパッドに相互接続部を取り付けることにより、相互接続部の信頼性を保証する。
図３は、一般的に符号２００で示される、柔軟な多層ポリマー相互接続部を介して接続された多層ＩＣモジュールを有する、別の代表的なフレキシブル電子回路システムを示す。図２からの同様の構造を示すために、図３および４において、同様の符号が使用されている。例えば、図３のシステム２００および図４のシステム３００は、各々が、「デバイスアイランド」構成に配置され、柔軟な電気相互接続部によって電気的に結合された、同様の一式の個別デバイス（例えば、第１、第２および第３の個別デバイス１０２Ａ、１０２Ｂおよび１０２Ｃ）を含む。さらに、フレキシブルＩＣシステム２００および３００は、明示的にまたは論理的に禁止されていない限り、図面に示されたその他の例に関して本明細書に記載された種々の形態、任意の構成および機能的代替形態のいずれかをとることができ、またはその逆であってもよい。
個別のフレキシブル相互接続部は、１つの個別デバイスの電気接続パッドに機械的に取り付けられ、同１つの個別デバイスの電気接続パッドを図３のその他の個別デバイスの電気接続パッドに電気的に接続する。各モジュール１０２Ａ〜１０２Ｃの上面には、その他のパッケージと電気的に接続するための接続パッド１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃが設けられている。図示された例によれば、柔軟な多層半導体２２０ＡＢの形態の第１の個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（右側の）電気接続パッド１１４Ａに取り付けられるか、または結合され、かつ同第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（右側の）電気接続パッド１１４Ａを第２の個別デバイス１０２Ｂの第２の（左側の）電気接続パッド１１４Ｂに電気的に接続する。同様に、柔軟な多層半導体２２０ＡＣの形態の第２の個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（左側の）電気接続パッド１１４Ａに取り付けられるか、または結合され、かつ同第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（左側の）電気接続パッド１１４Ａを第３の個別デバイス１０２Ｃの第３の（右側の）電気接続パッド１１４Ｃに電気的に接続する。いくつかの実施形態によれば、柔軟な多層半導体２２０ＡＢの形態の第１の個別のフレキシブル相互接続部および柔軟な多層半導体２２０ＡＣの形態の第２の個別のフレキシブル相互接続部は、伝統的なはんだ付けを使用してそれぞれの電気接続パッド１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃに取り付けられている。
個別のフレキシブルＩＣモジュール１０２Ａ〜１０２Ｃは、ＩＣを基板に埋め込んだ別個のパッケージとして構築されている。相互接続部２２０ＡＢ、２２０ＡＣは、ＩＣモジュール１０２Ａ〜１０２Ｃとは別体のＰＣＢフレックス（ｆｌｅｘ）基板にて製造され、伸縮性を提供するために、蛇行したまたは他の非直線形状で切断されてもよい。蛇行した形状を有する相互接続部の例は、米国特許第８，３８９，８６２号明細書および米国特許第８，７２９，５２４号明細書に図示され、かつ記載されており、両者は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。各モジュール１０２Ａ〜１０２Ｃの上面には、その他のパッケージと電気的に接続するための接続パッド１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃが設けられている。特定のＩＣに必要な任意のＳＭＴ部品は、パッケージの上面に取り付けることができる。適切なはんだ等を使用してパッケージオンパッケージ（ＰｏＰ）技術と同様に、互いに重ね合わせてフレキシブルモジュールを積み重ねることが可能である。パッケージオンパッケージ（ＰＯＰ）構成を有する半導体デバイスの例は、米国特許第７，６９６，６１８号明細書および米国特許第７，２５０，６７５号明細書に記載されており、両者は、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。そうすることで、各パッケージの入出力接続点（Ｉ／Ｏ）を最小限に抑えることができ、必要な相互接続の数を制限することができる。
第１の個別デバイス１０２Ａのフレキシブル多層ＩＣパッケージ、第２の個別デバイス１０２Ｂのフレキシブル多層ＩＣパッケージ、および各フレキシブル相互接続部２２０ＡＢ、２２０ＡＣの多層半導体は、すべて、いくつかの実施形態によれば、共通の材料層を含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施形態によれば、各相互接続部２２０ＡＢ、２２０ＡＣは、液晶ポリマーまたはＫＡＰＴＯＮ（登録商標）フィルムのようなポリイミドポリマーから製造され得るポリマー基板２０６Ａおよび２０６Ｂをそれぞれ含む。いくつかの実施形態によれば、フレキシブル相互接続部２２０ＡＢ、２２０ＡＣは、それぞれ、フレキシブルポリマー基板２０６Ａ、２０６Ｂの対向する側に一対の導電性（ポリマーまたは金属）層２１０Ａおよび２１０Ｂをさらに含む。これらの導電層は、例えば、銅もしくはアルミニウムまたはこれらの組み合わせから製造することができる。第１の対のおよび第２対の接着剤層２０８Ａおよび２０８Ｂは、導電層２１０Ａ、２１０Ｂのうちの１つを覆うフレキシブルポリマー基板２０６Ａ、２０６Ｂの対向する側にそれぞれ配置されている。個別のデバイス１０２Ａ〜１０２Ｃの接着剤層１０８Ａ〜１０８Ｃと同様に、フレキシブル相互接続部２２０ＡＢ、２２０ＡＣの接着剤層２０８Ａ、２０８Ｂは、フルオロポリマー接着剤、ポリイミド（ＰＩ）接着剤、エポキシ接着剤、またはアクリル接着剤例えばＰＹＲＡＬＵＸ（登録商標）Ｂｏｎｄ−Ｐｌｙなどであってもよい。
図４は、個別の多層ＩＣモジュールを接続するために導電性ペーストをベースとする相互接続部を利用して、今度は一般的に符号３００で示される、さらに別の代表的なフレキシブル電子回路システムを示す。図示された例によれば、導電性ペースト３２０ＡＢから製造された導電性基板の形態の第１の個別のフレキシブル相互接続部が、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（右側の）電気接続パッド１１４Ａに取りつけられ、または結合され、同第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（右側の）電気接続パッド１１４Ａを第２の個別デバイス１０２Ｂの第２（左側）の電気接続パッド１１４Ｂに電気的に接続する。同様に、導電性ペースト３２０ＡＣから製造された導電性基板の形態の第２の個別のフレキシブル相互接続部は、第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（左側の）電気接続パッド１１４Ａに取りつけられ、または結合され、同第１の個別デバイス１０２Ａの第１の（左側の）電気接続パッド１１４Ａを第３の（右側の）第３の個別デバイス１０２Ｃの電気接続パッド１１４Ｃに電気的に接続する。フレキシブル相互接続部３２０ＡＢ、３２０ＡＣの各々は、例えば、スクリーン印刷またはインクジェット印刷技術を用いて基板上に印刷された、またはそうでなければパターン化された金属相互接続のウェブ（例えば、銅または金または導電性ポリマーもしくはペースト）を含み得る。
図５は、フレキシブル集積回路を製造するための代表的な方法４００を示す。この方法は、図面の図１乃至４に示された種々の構成および特徴を参照して説明される。そのような参照は、純粋に説明および明確化のために提供される。ブロック４０１において、方法４００は、大きなパネルに薄いダイを埋め込むこと、既知の良好な可撓性部分または「ＫＧＦＰ」を打ち抜くこと、およびワッフルトレイに分類することを含む。従って、個々の回路は、打ち抜かれる前に試験され、それにより不良部品を分配する可能性が低減される。次に、ブロック４０３に示すように、方法４００は、一時的な剛性基板（使い捨て可能な接着剤を有する再使用可能な基板）上にフレックスパッケージ（例えば、不良回路が残っている間にＫＧＦＰが識別され分類される）をピッキングして配置するステップを含む。光および／または熱によって接着強度が変調される。ブロック４０５では、ワイヤボンドフレックスパッケージアセンブリは、銅ワイヤボンディングのための一時的な担体として剛性基板上に配置されている。方法４００は、ブロック４０７に進み、デバイスの上面を封入し、一時的な基板を底面から除去する。ブロック４０９は、デバイスの底面を封入し、ダイカットすることを含む。
また、フレキシブル集積回路を組み立てる方法が本明細書に提示される。この方法は、任意の論理的順序および任意の論理的組み合わせで、第１の個別接続デバイスに、第１の電気接続パッドを有する第１の外面を含む第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを提供するステップと、第２の個別のデバイスに、第２の電気接続パッドを有する第２の外面を含む第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを提供するステップと、前記第１の個別デバイスの前記第１の電気接続パッドおよび前記第２の個別デバイスの前記第２の電気接続パッドに個別のフレキシブル相互接続部を電気的に接続するステップとを含む。フレキシブル相互接続部は、１つまたは複数の柔軟金属ワイヤを含んでいてもよい。任意選択的にまたは代替的に、フレキシブル相互接続部は、柔軟な多層半導体または導電性ペーストから製造された導電性基板を含む。第１の多層ＩＣパッケージは、第１のフレキシブルポリマー基板内または基板上に埋め込まれた第１のマイクロチップと、第１のフレキシブルポリマー基板上の第１の接着剤層と、第１の接着剤層によって第１のフレキシブルポリマー基板に取り付けられた第１の導電シートと、を含む。同様に、第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは、第２のフレキシブルポリマー基板内または基板上に埋め込まれた第２のマイクロチップと、第２のフレキシブルポリマー基板上の第２の接着剤層と、第１の接着剤層によって第２のフレキシブルポリマー基板に取り付けられた第２の導電シートと、を含む。
いくつかの実施形態では、前述の方法は、それぞれ、少なくとも図５に示すステップおよび／または上記に列挙したステップを含む。ステップを省略すること、追加のステップを含むこと、および／または本明細書に提示される順序を変更することも、本開示の範囲および精神の範囲内である。前述の方法の各々は、関連するステップの単一のシーケンスを表すことができることにさらに留意すべきである。しかしながら、これらの方法の各々は、系統的かつ反復的な様式にて実施されることが期待される。
本開示は、本明細書に開示される詳細な構造および組成物に限定されない。前述の説明から明らかな任意のおよびすべての修正、変更および変形は、添付した特許請求の範囲に定義される本開示の精神および範囲内である。さらに、本発明の概念は、先行する要素および態様のいずれか、およびすべての組み合わせ、およびサブコンビネーションを明示的に含む。

Claims (20)

  1. フレキシブル集積回路システムであって、
    第１の電気接続パッドを備えた第１の外面を含む第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを備えた第１の個別デバイスと、
    第２の電気接続パッドを備えた第２の外面を含む第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを備えた第２の個別デバイスと、
    第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドに取り付けられるとともに、第１の個別デバイスの第１の電気接続パッドを第２の個別デバイスの第２の電気接続パッドに電気的に接続する個別のフレキシブル相互接続部と、
    を含む、フレキシブル集積回路システム。
  2. 前記フレキシブル相互接続部は、１つまたは複数の柔軟金属ワイヤを含む、請求項１に記載のフレキシブル集積回路システム。
  3. 前記１つまたは複数の柔軟金属ワイヤは、可撓性を高めるように構成された面内ループまたは面外ループ、またはその両方を含む、請求項２に記載のフレキシブル集積回路システム。
  4. 前記フレキシブル相互接続部は、柔軟な多層半導体を含む、請求項１に記載のフレキシブル集積回路システム。
  5. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージ、前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージ、および前記フレキシブル相互接続部の柔軟な多層半導体はすべて、共通の材料層を含む、請求項４に記載のフレキシブル集積回路システム。
  6. 前記フレキシブル相互接続部は、導電性ペーストから製造された導電性基板を含む、請求項１に記載のフレキシブル集積回路システム。
  7. 前記フレキシブル相互接続部は、前記基板上に印刷された金属相互接続部のウェブを含む、請求項６に記載のフレキシブル集積回路システム。
  8. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは第１のフレキシブルポリマー基板内または基板上に埋め込まれた第１のマイクロチップを含み、前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは第２のフレキシブルポリマー基板内または基板上に埋め込まれた第２のマイクロチップを含む、請求項１に記載のフレキシブル集積回路システム。
  9. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第１のフレキシブルポリマー基板上に第１の接着剤層をさらに含み、かつ前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第２のフレキシブルポリマー基板上に第２の接着剤層をさらに含む、請求項８に記載のフレキシブル集積回路システム。
  10. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第１の接着剤層を介して前記第１のフレキシブルポリマー基板に結合される第１の導電層をさらに含み、かつ前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第２の接着剤層を介して前記第２のフレキシブルポリマー基板に結合される第２の導電層をさらに含む、請求項９に記載のフレキシブル集積回路システム。
  11. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第１の導電層および前記第１の接着剤層を通って第１のマイクロチップに延在する第１のビアをさらに含み、かつ前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第２の導電層および前記第２の接着剤層を通って第２のマイクロチップに延在する第２のビアをさらに含む、請求項１０に記載のフレキシブル集積回路システム。
  12. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第１の外面に取り付けられる第１のセットの表面実装技術（ＳＭＴ）部品を含み、かつ前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは前記第２の外面に取り付けられる第２のセットのＳＭＴ部品を含む、請求項１に記載のフレキシブル集積回路システム。
  13. 前記フレキシブル相互接続部は、おおよそ１００％まで伸張された場合、おおよそ１８０度まで屈曲された場合、あるいはその両方の場合、実質的に同一の導電率を維持する、請求項１に記載のフレキシブル集積回路システム。
  14. 極めてフレキシブルな集積回路装置において、前記極めてフレキシブルな集積回路装置は、
    第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージであって、
    第１のフレキシブルポリマー基板と、
    前記第１のフレキシブルポリマー基板内にまたは基板上に埋め込まれた第１のマイクロチップと、
    第１の対の接着剤層であって、各々が前記第１のフレキシブルポリマー基板のそれぞれの側に設けられる第１の対の接着剤層と、
    第１の対の導電性シートであって、各々が前記第１の対の接着剤層の対応する１つによって前記第１のフレキシブルポリマー基板に結合される第１の対の導電性シートと、
    前記第１の導電性シートに１つの外面に取り付けられるかまたは結合されている第１の電気接続パッドと、
    を含む第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージと、
    前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージと分離されるとともに同第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージとは別体の第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージであって、
    第２のフレキシブルポリマー基板と、
    前記第２のフレキシブルポリマー基板内にまたは基板上に埋め込まれた第２のマイクロチップと、
    第２の対の接着剤層であって、各々が前記第２のフレキシブルポリマー基板のそれぞれの側に設けられる第２の対の接着剤層と、
    第２の対の導電性シートであって、各々が前記第２の対の接着剤層の対応する１つによって前記第２のフレキシブルポリマー基板に結合される第２の対の導電性シートと、
    前記第２の導電性シートに１つの外面に取り付けられるかまたは結合されている第２の電気接続パッドと、
    を含む第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージと、
    前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージおよび前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージと分離されるとともに同第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージおよび同第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージとは別体のフレキシブル相互接続部であって、前記第１の電気接続パッドを前記第２の電気接続パッドに電気的に接続するフレキシブル相互接続部と、
    を含む、極めてフレキシブルな集積回路装置。
  15. フレキシブル集積回路を組み立てる方法において、前記方法は、
    第１の個別デバイスに、第１の電気接続パッドを有する第１の外面を含む第１のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを提供するステップと、
    第２の個別デバイスに、第２の電気接続パッドを有する第２の外面を含む第２のフレキシブル多層集積回路（ＩＣ）パッケージを提供するステップと、
    前記第１の個別デバイスの前記第１の電気接続パッドおよび前記第２の個別デバイスの前記第２の電気接続パッドに個別のフレキシブル相互接続部を電気的に接続するステップと、
    を含む方法。
  16. 前記フレキシブル相互接続部は、１つまたは複数の柔軟金属ワイヤを含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記フレキシブル相互接続部は、１つまたは複数の柔軟な多層半導体を含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記フレキシブル相互接続部は、導電性ペーストから製造された導電性基板を含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記第１のフレキシブル多層ＩＣパッケージは、第１のフレキシブルポリマー基板と、前記第１のフレキシブルポリマー基板内にまたは基板上に埋め込まれた第１のマイクロチップと、前記第１のフレキシブルポリマー基板上の第１の接着剤層と、前記第１の接着剤層により前記第１のフレキシブルポリマー基板に取り付けられる第１の導電性シートと、を含む、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記第２のフレキシブル多層ＩＣパッケージは、第２のフレキシブルポリマー基板と、前記第２のフレキシブルポリマー基板内にまたは基板上に埋め込まれた第２のマイクロチップと、前記第２のフレキシブルポリマー基板上の第２の接着剤層と、前記第１の接着剤層により前記第２のフレキシブルポリマー基板に取り付けられる第２の導電性シートと、を含む、請求項１９に記載の方法。
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