KR20150031406A - flexible device using packaging technology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 패키징 기술을 이용한 플렉서블 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉서블 소자의 가요성을 그대로 유지하면서, 기계적으로 강건한 새로운 플렉서블 소자 패키징 방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a flexible element using a packaging technique, and more particularly, to a novel flexible element packaging method which is mechanically robust while maintaining the flexibility of a flexible element, and a flexible element manufactured thereby.
플렉서블 전자소자(flexible electronic device)는 소정의 힘이 가해짐에 따라 휘어지거나, 구부러질 수 있는 전자소자를 의미한다. 이와 같은 플렉서블 소자는 소자 자체의 가요성뿐만 아니라, 소자 하부의 기판과 소자를 덮는 코팅층 또한 소정 수준의 가용성을 가져야 한다. A flexible electronic device refers to an electronic device that can bend or bend as a predetermined force is applied. In such a flexible element, not only the flexibility of the element itself but also the coating layer covering the substrate and the element under the element must have a certain level of availability.
하지만, 플라스틱 등과 같은 가요성 기판(플렉서블 기판)은 보통 고온 환경에서 진행되는 반도체 소자 제조 공정을 견디기에는 적합하지 않다는 문제가 있다. 더 나아가, 완성된 플렉서블 소자는 기판-소자-코팅층 사이에 충분한 접합력이 있어야 하는데, 만약 충분한 접합이 이루어지지 않는 경우, 휘어짐에 따라 기판-소자-코팅층 사이의 접합이 떨어지는 문제가 있다. 또한 인체 내와 같은 용액 환경에서 코팅층의 충분한 방수 특성은 플렉서블 전자소자에 있어서, 매우 중요하나, 코팅층의 충분한 방수 특성을 고려한 플렉서블 전자소자는 아직 개시되지 않고 있다.However, there is a problem that a flexible substrate (flexible substrate) such as a plastic is not suitable for enduring a semiconductor device manufacturing process which normally proceeds in a high temperature environment. Furthermore, the completed flexible device must have a sufficient bonding force between the substrate-element-coated layers, and if the sufficient bonding is not achieved, there is a problem that the bonding between the substrate and the element-coated layers decreases with warping. Also, the sufficient water-proofing property of the coating layer in a solution environment such as a human body is very important in a flexible electronic element, but a flexible electronic element considering sufficient waterproofing property of a coating layer has not yet been disclosed.
따라서, 대면적 집적 회로(LSI)가 플렉서블한 형태로 구현된 경우에도, 소자의 방수, 소자의 기계적 보호, 열 방출을 효과적으로 수행하면서, 소자로부터 발생된 전기적 신호를 외부로 전달하기 위한, 플렉서블 소자용 패키징 기술이 필요하다. Therefore, even when a large-area integrated circuit (LSI) is implemented in a flexible form, a flexible device for transferring an electric signal generated from the device to the outside while effectively performing waterproofing, mechanical protection, There is a need for packaging technology.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플렉서블 소자에 적용할 수 있는, 새로운 플렉서블 소자용 패키징 방법과, 이에 의하여 제조된 패키징 기술을 이용한 플렉서블 소자를 제공하는 것이다.Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a novel packaging method for a flexible element applicable to a flexible element, and a flexible element using the packaging technique manufactured thereby.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판 상에 구비되는 복수 개의 전극라인; 상기 전극라인과 접촉하며, 상기 플렉서블 기판 상에 적층된 이방성 전도성 필름; 상기 이방성 전도성 필름 상에 구비된 복수 개의 범프; 및 상기 복수 개의 범프와 접촉하는 전자 소자가 일면에 구비된 회로 기판;을 포함하며, 상기 이방성 전도성 필름과 상기 회로 기판은 회로 패키징을 위하여 사용되는 전도성 부재인 상기 범프 및 전극라인에 의해 연결되고, 상기 전극라인은 상기 이방성 도전 필름과 접촉한 후, 상기 이방성 도전 필름의 외측으로 연장된 형태인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a flexible substrate, A plurality of electrode lines provided on the flexible substrate; An anisotropic conductive film which is in contact with the electrode line and is laminated on the flexible substrate; A plurality of bumps provided on the anisotropic conductive film; And an electronic device in contact with the plurality of bumps, wherein the anisotropic conductive film and the circuit board are connected by the bump and the electrode line, which are conductive members used for circuit packaging, Wherein the electrode line is in contact with the anisotropic conductive film and extends to the outside of the anisotropic conductive film.
상기 회로 기판은 실리콘층 및 실리콘 산화물층을 포함하는 실리콘 기판이다.The circuit board is a silicon substrate including a silicon layer and a silicon oxide layer.
상기 실리콘 기판은 SOI 기판 중 하부 실리콘층이 제거된 실리콘 기판이다.The silicon substrate is a silicon substrate from which the lower silicon layer of the SOI substrate is removed.
상기 전극라인은 소정 간격으로 이격된 복수 개이다.The electrode lines are spaced apart by a predetermined distance.
상기 플렉서블 소자에는 상기 소자를 보호하기 위한 보호층이 도포되며, 상기 실리콘 기판에 구비된 대면적 직접 회로는, 상기 보호층이 도포된 소자의 기계적 중성 위치에 구비된다.A protective layer for protecting the device is applied to the flexible element, and a large-area integrated circuit provided on the silicon substrate is provided at a mechanically neutral position of the device to which the protective layer is applied.
상기 플렉서블 기판은 상기 SOI 기판보다 더 넓은 대면적이다.The flexible substrate has a larger area than the SOI substrate.
상기 SOI 기판으로부터 연장된 플렉서블 기판 측면으로 상기 전극라인이 연장된다.The electrode line extends from a side surface of the flexible substrate extending from the SOI substrate.
상기 보호층은 상기 실리콘 산화물층의 전면과 측면을 덮는 동시에 상기 이방성 전도성 필름의 측면을 덮는 구조이다.The protective layer covers the front and side surfaces of the silicon oxide layer and covers the side surfaces of the anisotropic conductive film.
본 발명에 따르면, 하부실리콘층-실리콘산화물층-상부실리콘층으로 이루어진 실리콘-온-인슐레이터(SOI) 기반 회로 기판에 이방성 전도성 필름을 범프를 통하여 접합시키고, 이후 상기 이방성 전도성 필름에, 상기 이방성 전도성 필름과 전기적으로 연결되는 전극라인(제 2 전극라인)이 구비된 플렉서블 기판을 접합시킨다. 따라서, SOI 기판의 하부 실리콘층을 제거함으로써, 실리콘 기판의 플렉서블 특성을 그대로 유지할 수 있고, 아울러, 최종 도포되는 보호층의 두께 조절을 통하여 SOI 기판의 회로가 소자의 휨으로부터 발생하는 기계적 스트레스를 최소화할 수 있다. According to the present invention, an anisotropic conductive film is bonded to a silicon-on-insulator (SOI) based circuit board composed of a lower silicon layer-a silicon oxide layer-an upper silicon layer via a bump, and then the anisotropic conductive film A flexible substrate provided with an electrode line (second electrode line) electrically connected to the film is bonded. Therefore, by removing the lower silicon layer of the SOI substrate, the flexible characteristics of the silicon substrate can be maintained as it is. Further, by controlling the thickness of the protective layer to be finally applied, the circuit of the SOI substrate minimizes the mechanical stress can do.
도 1 내지 8은 본 발명의 실시예에 따라 플라스틱 패키징 기술을 이용하여 플렉서블 소자를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다. 1 to 8 are views illustrating a process of manufacturing a flexible device using a plastic packaging technique according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타내며, 본 명세서에 첨부된 도면은 모두 전체 평면도 및 부분 단면(A-A', B-B', 또는 C-C')을 절개한 단면도의 형식으로 해석된다. 또한, 본 발명에서 사용되는 "플렉서블(flexible)" 이라는 용어는 딱딱한(rigid) 특성을 갖는 실리콘 기판 등과 구별되는 용어로서, 플라스틱 기판 등과 같이 기판이 일정각도로 휘어지거나, 접힐 수 있는 특성을 모두 포함하는 용어이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The same reference numerals throughout the specification designate the same elements, and the drawings attached hereto are all in the form of a cross-sectional view cut along the entire plan and partial cross-sections (A-A ', B-B', or C-C ' . The term "flexible" used in the present invention is a term distinguished from a silicon substrate or the like having rigid characteristics. The term " flexible " includes all the characteristics of a substrate such as a plastic substrate .
또한 본 명세서에서 사용되는 "플렉서블(flexible)" 이라는 용어는 딱딱한(rigid) 특성을 갖는 실리콘 기판 등과 구별되는 용어로서, 플라스틱 기판 등과 같이 기판이 일정각도로 휘어지거나, 접힐 수 있는 특성을 모두 포함하는 용어이다.The term "flexible" as used herein is a term distinguished from a silicon substrate or the like having a rigid property. The term " flexible " It is a term.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여, 플라스틱 기판 상에 적층되는 이방성 전도성 필름과, 상기 이방성 전도성 필름 상에 구비되며, 플렉서블 특성을 충분히 갖는 회로 기판(예를 들어 실리콘 기판)을 포함하는 플렉서블 소자를 제공하며, 상기 이방성 전도성 필름과 회로 기판은, 회로 패키징을 위하여 사용되는 전도성 부재인 범프 및 전도성 라인에 의하여 연결되는데, 이하 도면을 이용하여 본 발명에 따른 패키징 방법에 의한 플라스틱 소자의 제조방법을 상세히 설명한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, it is an object of the present invention to provide an anisotropic conductive film laminated on a plastic substrate and a circuit board (for example, a silicon substrate) provided on the anisotropic conductive film and having sufficient flexible characteristics The anisotropic conductive film and the circuit board are connected by bumps and conductive lines, which are conductive members used for circuit packaging. Hereinafter, referring to the drawings, the anisotropic conductive film and the circuit board of the plastic device according to the present invention, The manufacturing method will be described in detail.
도 1 내지 8은 본 발명의 실시예에 따라 플라스틱 패키징 기술을 이용하여 플렉서블 소자를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다. 1 to 8 are views illustrating a process of manufacturing a flexible device using a plastic packaging technique according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 실리콘산화물(100)/실리콘층(200)/실리콘산화물층(100)으로 이루어진 SOI 기판이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 실리콘 기반 기판은 추후 회로가 제조되는 기재로 기능하므로, 이하 회로 기판으로 명명되며, 특히 하부 실리콘층은 추후 진행되는 식각 공정으로 두께가 얇아지게 되며, 그 결과, 희생기판은 제조 공정 중 플렉서블 특성을 획득하게 된다. Referring to Figure 1, an SOI substrate comprising a silicon oxide (100) / silicon layer (200) / a silicon oxide layer (100) is disclosed. In the embodiment of the present invention, the silicon-based substrate functions as a substrate on which a circuit is to be fabricated. Hereinafter, the silicon-based substrate is referred to as a circuit substrate. In particular, the lower silicon layer is thinned by a subsequent etching process, The substrate will acquire flexible characteristics during the manufacturing process.
도 2를 참조하면, 상기 기판 상에 대면적 집적 회로(LSI)와 같은 전자소자가 제조된다. 상기 소자(300)의 제조방법은 종래의 통상적인 기판에서 제조된 바에 따르므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Referring to FIG. 2, an electronic device such as a large area integrated circuit (LSI) is fabricated on the substrate. Since the method of manufacturing the
도 3을 참조하면, 상기 소자 상에 전도성 재질, 예를 들어 금과 같은 금속 재질로 이루어진 돌출 부재인 범프(400)가 적층된다. 상기 범프는 상기 소자(300)와 전기적으로 연결되어, 소자로부터 발생하는 전기적 신호를 외부로 배출시키며, 더 나아가, 향후 접촉되는 전도성 기판을 수용하는 부재로서 기능하게 된다. Referring to FIG. 3, a
도 4를 참조하면, 상기 범프(400)에 이방성 전도성 필름(500)이 대향하여 접촉하게 된다. Referring to FIG. 4, the anisotropic
도 5 및 6을 참조하면, 이후 플렉서블 기판(600)이 상기 이방성 전도성 필름(600) 상에 적층된 후, 일정한 열과 압력으로 가압된다. 이에 따라 이방성 전도성 필름은 수직방향으로 전도성과 부착력이 생기고, 아울러 수평 방향으로 절연된다. 이때 본 발명자는 기본적으로 절연 특성을 갖는 플렉서블 기판(600)에 의하여 상기 소자로부터의 전기적 신호가 단절되는 문제를 해결하기 위하여, 상기 플렉서블 기판에 전극 라인을 미리 구비시켜, 상기 이방성 전도성 필름과 접촉시킨다. 이로써 상기 가열 및 가압 공정을 통하여 수직 방향으로의 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름(500)에 의하여, 소자로부터 발생된 전기적 신호는 상기 플라스틱 기판의 전극라인(700)으로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 플라스틱 기판은 회로 기판보다 넓은 대면적으로 가지며, 상기 전극라인은 상기 이방성 전도성 필름(500)과 접촉된 후, 외부로 노출되는 플라스틱 기판의 측면으로 연장된다. 이로써 소자의 패키징 공정 후 소자의 전기적 연결이 보다 용이해진다. Referring to FIGS. 5 and 6, after the
도 7을 참조하면, 상기 회로 기판의 두께가 조절되는데, 본 발명의 일 실시예에서는 SOI 기판의 구조적 특성에 따라 하부 실리콘 산화물층을 식각 공정 등으로 제거하였다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 SOI 기판의 두께 조절은 비록 가열/가압 공정 후 진행되었는데, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 상기 이방성 전도성 필름 적층 후에도 진행될 수 있으며, 이에 따라 얇아지는 회로 기판 두께로 인한 소자의 뒤틀림 문제가 효과적으로 해결될 수 있다. 더 나아가, 식각 공정 시간 단축을 위하여, 접합 전 미리 후면 실리콘 산화물층이 예상된 두께(예를 들어 50마이크로) 정도로 물리적 그라인딩될 수 있다. Referring to FIG. 7, the thickness of the circuit board is controlled. In an embodiment of the present invention, the lower silicon oxide layer is removed by an etching process or the like according to the structural characteristics of the SOI substrate. Although the thickness adjustment of the SOI substrate has been performed after the heating / pressing process in the embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited to this, and it is possible to proceed after lamination of the anisotropic conductive film, It is possible to effectively solve the problem of distortion of the device due to the presence of the light emitting diode. Furthermore, for shortening the etching process time, the back silicon oxide layer can be physically ground to a predetermined thickness (for example, 50 micrometers) before bonding.
도 8을 참조하면 보호층인 패시베이션층(800)이 상기 플렉서블 기판(600) 상에 적층된 소자의 전면 및 측면에 도포된다. 이로써 최종 플렉서블 기판에 완성되며, 외부 열 및 기계적 충격에도 견딜 수 있는 패키징된 소자가 최종 완성된다. Referring to FIG. 8, a
상기 설명된 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소자, 특히 패키징된 플렉서블 소자의 제조방법으로, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소자는, 플렉서블 기판(600); 상기 플렉서블 기판 상에 구비되며, 하기 이방성 전도성 필름과 접촉한 후, 상기 플렉서블 기판의 측면으로 연장된 복수 개의 전극라인(700); 상기 전극라인(700)과 접촉하며, 상기 플렉서블 기판 상에 적층된 이방성 전도성 필름(500); 상기 이방성 전도성 필름(500) 상에 구비된 복수 개의 범프(400); 상기 복수 개의 범프와 접촉하며, 일면에 집적회로(300)가 구비된 회로 기판을 포함하며, 상기 회로 기판은 플렉서블 특성을 갖는 수준의 두께를 갖는다. The above-described method is a manufacturing method of a flexible element, in particular a packaged flexible element, according to an embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. That is, the flexible device according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명의 일 실시예에서 상기 회로 기판은 SOI 기판으로, 미리 전자소자가 제조된 후, 후면 실리콘산화물층을 제거함으로써 두께가 조절된 것이다. 더 나아가, 상기 소자를 보호하기 위한 보호층이 도포된 상기 플렉서블 소자에서, 상기 실리콘 기판에 구비된 대면적 직접 회로와 같은 전기 소자는, 상기 보호층이 도포된 소자의 기계적 중성 위치에 구비되며, 이로써 외부로부터 가해지는 기계적 힘에 의하여 안정된 구조적 특성을 유지하게 된다. In one embodiment of the present invention, the circuit board is an SOI substrate, the thickness of which is adjusted by removing the rear silicon oxide layer after the electronic device has been manufactured in advance. Furthermore, in the flexible device to which the protective layer is applied for protecting the device, an electric device such as a large-area integrated circuit provided on the silicon substrate is provided at a mechanically neutral position of the device to which the protective layer is applied, As a result, stable structural characteristics are maintained by the mechanical force externally applied.
바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 이상 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. You will understand
Claims (8)
상기 플렉서블 기판 상에 구비되는 복수 개의 전극라인;
상기 전극라인과 접촉하며, 상기 플렉서블 기판 상에 적층된 이방성 전도성 필름;
상기 이방성 전도성 필름 상에 구비된 복수 개의 범프; 및
상기 복수 개의 범프와 접촉하는 전자 소자가 일면에 구비된 회로 기판;을 포함하며,
상기 이방성 전도성 필름과 상기 회로 기판은 회로 패키징을 위하여 사용되는 전도성 부재인 상기 범프 및 전도성 라인에 의해 연결되고,
상기 전극라인은 상기 이방성 도전 필름과 접촉한 후, 상기 이방성 도전 필름의 외측으로 연장된 형태인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자.A flexible substrate;
A plurality of electrode lines provided on the flexible substrate;
An anisotropic conductive film which is in contact with the electrode line and is laminated on the flexible substrate;
A plurality of bumps provided on the anisotropic conductive film; And
And a circuit board having an electronic element in contact with the plurality of bumps on one surface thereof,
Wherein the anisotropic conductive film and the circuit board are connected by a bump and a conductive line, which are conductive members used for circuit packaging,
Wherein the electrode line is in contact with the anisotropic conductive film and then extended to the outside of the anisotropic conductive film.
상기 회로 기판은 실리콘층 및 실리콘 산화물층을 포함하는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자.The method according to claim 1,
Wherein the circuit board is a silicon substrate comprising a silicon layer and a silicon oxide layer.
상기 실리콘 기판은 SOI 기판 중 하부 실리콘층이 제거된 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the silicon substrate is a silicon substrate from which a lower silicon layer is removed.
상기 전극라인은 상기 소정 간격으로 이격된 복수 개인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자.The method of claim 3,
Wherein the plurality of electrode lines are spaced apart from each other at the predetermined intervals.
상기 플렉서블 소자에는 상기 소자를 보호하기 위한 보호층이 도포되며, 상기 실리콘 기판에 구비된 대면적 직접 회로는, 상기 보호층이 도포된 소자의 기계적 중성 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자.5. The method of claim 4,
Wherein a protective layer for protecting the device is applied to the flexible device and a large area integrated circuit provided on the silicon substrate is provided at a mechanically neutral position of the device to which the protective layer is applied.
상기 플렉서블 기판은 상기 SOI 기판보다 더 넓은 대면적인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자. 5. The method of claim 4,
Wherein the flexible substrate is wider than the SOI substrate.
상기 SOI 기판으로부터 연장된 플렉서블 기판 측면으로 상기 전극라인이 연장되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자. The method according to claim 6,
Wherein the electrode line extends from the SOI substrate to the side of the flexible substrate extending from the SOI substrate.
상기 보호층은 상기 실리콘 산화물층의 전면과 측면을 덮는 동시에 상기 이방성 전도성 필름의 측면을 덮는 구조인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자.6. The method of claim 5,
Wherein the protective layer covers a front surface and a side surface of the silicon oxide layer and covers a side surface of the anisotropic conductive film.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
WITB | Written withdrawal of application |