[发明专利]用于集成电路模块的柔性互连件及其制造和使用方法

说明书

优先权要求和相关申请的交叉参考

本申请要求于2014年10月6日提交的美国临时专利申请No.62/060,147的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及印刷电路板(PCB)和集成电路(IC)。更具体地，本公开的各方面涉及用于柔性集成电路系统的可弯曲、可伸展和可压缩的互连件。

背景技术

集成电路(IC)是信息时代的基石和当今信息技术行业的基础。集成电路(又称“芯片”或“微芯片”)是诸如晶体管、电容器和电阻器等一组互连的电子部件，其被蚀刻或印刷到诸如硅或锗等半导体材料的微小晶片上。集成电路采取各种形式，包括作为一些非限制性例子的微处理器、放大器、闪存、专用集成电路(ASIC)、静态随机存取存储器(SRAM)、数字信号处理器(DSP)、动态随机存取存储器(DRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和可编程逻辑。集成电路用于无数产品，包括个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、平板电视、医疗仪器、电信和网络设备、飞机、船舶和汽车。

集成电路技术和微芯片制造的进展已经使得芯片尺寸稳定减小并且电路密度和电路性能增大。半导体集成的规模已经发展到单个半导体芯片可以在小于美分的空间中容纳数千万到超过十亿个器件的程度。此外，现代微芯片中的各导线的宽度可以制造成小到几分之一纳米。半导体芯片的操作速度和整体性能(例如，时钟速度和信号网络切换速度)随着集成水平的提高而提高。目前，为了跟上片上电路中切换频率和电路密度的增大，半导体封装提供了比几年前的封装更多的引线数、更大的功耗、更多的保护和更快的速度。

常规的微芯片通常是未设计成在正常操作条件期间弯曲或伸展的刚性结构。另外，IC通常安装在与IC一般厚或比IC更厚的并且是类似刚性的印刷电路板(PCB)上。使用厚且刚性的印刷电路板的工艺通常与薄化或旨在用于需要弹性的应用的芯片不兼容。因此，已经提出了许多方案用于将微芯片埋入柔性聚合物基板上或其中。利用弹性基板材料的柔性电子电路系统允许IC适配于无数形状。这相应地使得许多有用的器件构造不能够用于刚性的硅基电子器件。然而，一些柔性电子电路设计不能充分符合其周围环境，因为互连部件不能响应于构造变化而折曲。这种柔性电路构造易于损坏、电子劣化，并且在严格的使用情况下可能并不可靠。

现在，许多柔性电路采用在系统伸展和弯曲的同时完好无损的可伸展和可弯曲的互连件。集成电路中的“互连件”与IC模块电连接以分配时钟和其他信号，并在整个电子系统中提供电源/接地。能够弯曲和具有弹性的一些柔性互连件包括埋入弹性体中的金属段。例如，一种已知的方法包括使用封装在硅树脂弹性体中的微制造的曲折导线，以在维持导电性的同时能够实现显著的线性应变。然而，弹性可伸展的金属互连件趋于经历机械应变而使得电阻增大。因此，持续需要具有改善的可伸展性、导电性和相关性质的改善的可伸展互连件，以快速和可靠地制造各种不同构造的柔性电子电路系统。

发明内容

本文公开了用于集成电路模块的柔性互连件及其制造方法和使用方法。本公开的实施方案包括在超薄埋入式硅IC模具的模块之间的可伸展互连制造。本公开的各方面用于“极度可伸展”的电互连件、使用这种极度可伸展的电互连件的柔性电子电路系统及其制造方法和使用方法。在至少一些实施方案中，公开了用于制造极度可伸展的集成电路电子器件的方法，其能够在承受诸如在-100％～100％的范围内且在一些实施方案中高达-100,000％～+100,000％等高平移应变和/或诸如达到180°或更大的程度等高旋转应变的同时进行伸展、压缩和弯曲，同时基本上维持在非应变状态下发现的电气性能。相反，由刚性单晶半导体材料或其他刚性基板材料制造的电子器件相对不柔韧且易碎，大多不能承受大于约+/-2％的应变。