[发明专利]使用烧蚀膜连接微尺寸器件

说明书

技术领域

本发明通常涉及微尺寸器件的领域并且具体地涉及向微尺寸器件提供连接的过程，包括基于烧蚀膜(ablative film)的使用以彼此连接多个微尺寸器件的过程。更具体地，本发明涉及用于向微尺寸器件提供流体连接、电连接、光子连接、磁连接和机械连接的烧蚀装置。

背景技术

微尺寸器件例如包括如由Analog Device公司制造的用于检测线加速度和角加速度的微加速计和微陀螺、用以监测诸如一氧化碳或乙醇之类的某些分子蒸汽的存在的化学敏感场效应晶体管、用于测量汽车系统中的压力的压力传感器或者诸如那些在蜂窝电话中被采用以检测和再现音频声音的微声学传感器、以及用于通过红外线辐射来检测目标存在的光学传感器。这些以及其它微尺寸器件对微系统技术(MST)的实践者而言是熟知的。该领域中还熟知的是在这种微尺寸器件的廉价封装时遇到的困难，部分原因在于它们的小尺寸要求精确定位连接并且还在于这些连接可以具有许多不同的类型，例如电、机械或流体(蒸汽)。因为目标很小，所以对于系统应用可以结合许多互联的器件。另外，由于器件很小，所以必须建立连接以便尤其在面对器件合集(collection)所工作的外部环境(诸如温度或湿度)的变化时不会例如因机械应力而扰乱其功能。

为连接微器件所采用的先前装置已经包括了自动化引线接合设备的使用、球栅阵列技术的使用、利用具有温度匹配膨胀系数的材料对特殊封装的制作、以及在惰性或化学控制的气氛中封装密封器件的使用。尽管这些技术提供了尖端的解决方案，但是例如在封装如Texas Instruments公司制造的微镜器件(MMD)的情况下，众所周知它们的实施也不是没有代价的。近来，较低成本的解决方案已经可用来在聚合物膜上安装和连接微尺寸器件阵列，例如那些使用在其上图案化传导线(conductive line)的膜的解决方案，所述传导线可以通过包括喷墨印制流体的许多技术来沉积。这种流体可以是沉积时就是传导电的或者可以在后续处理例如通过热退火之后变为传导的。这些膜一般是柔性的，因此不大可能因机械应力而扰乱微尺寸器件的功能。

与本发明有关的一种沉积传导线的方式是通过沉积传导流体来填充聚合物膜中制成的沟道，例如通过激光烧蚀聚合物膜(在下文中成为烧蚀膜)而制成的沟道。如MST领域中众所周知的，微尺寸器件然后可以被放置在传导线附近；并且一般为电气的连接可以使用各种技术来建立从而一般确保电引线到器件或“管芯”的可靠连接，所述各种技术包括引线接合、倒装接合、电镀、以及沉积传导材料(包括通过喷墨方式沉积传导流体)。

参照图1a，示出了现有技术烧蚀膜5的横截面。该烧蚀膜5包括：衬底10，一般为柔性聚合物，诸如聚酰胺或聚碳酸酯；以及一个或更多能量吸收层20，其能够通过暴露于强辐射而被全部或部分去除，换言之能够例如通过来自近IR激光器的辐射而被烧蚀。例如由M.Zaki Ali等人在美国专利公开2005/0227182中揭露了能够通过来自近IR激光器的辐射而被去除的烧蚀膜合成物，该专利公开还考虑一旦烧蚀膜被烧蚀就将其用作光刻掩模以用于柔印(flexography)材料的后续逐图像紫外曝光。美国2005/0227182中描述的烧蚀膜可以含有用于除衬底或能量吸收层之外的目的的附加层，例如用于叠层的释放层和用于驱除液体的表面能控制层，以便烧蚀膜一旦被烧蚀就可以用于各种目的。许多其它材料类型的聚合物烧蚀膜和激光烧蚀处理在用于制造图案和结构的激光烧蚀和激光处理的领域中是众所周知的。例如，Richard Stoltz的转让给Raydiance公司的美国专利7,115,514描述了一种使用波长短于近IR的短脉冲的激光烧蚀处理，据描述用于烧蚀包括金属和无机材料在内的各式各样材料以及用于通过烧蚀更改其表面。

参照图1b，示出了更复杂结构的另一现有技术烧蚀膜5的横截面。该烧蚀膜5包括衬底10和多层30，一些层是能量吸收层。这些层能够通过暴露于强辐射而被全部或部分去除。其它层可以提供期望的颜色或表面属性(诸如疏水性)，或者可以包括释放层以允许分离这些层，并且当邻近的底下或上覆能量吸收层吸收辐射时可以被去除(烧蚀)。

参照图2a-2b，分别以横截面和顶视图示出了图1a的烧蚀膜5中的沟道40的现有技术形成。该烧蚀膜5包括两个能量吸收层20和衬底10，如上所述。沟道40的基底50可以通过烧蚀处理进行更改，例如可以使其表面亲水。