電互連薄片的制作方法
【專利說明】電互連薄片
[0001]本發(fā)明涉及包括柔性基板和可拉伸導(dǎo)電跡線的電互連薄片。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]傳統(tǒng)上，例如通過在覆銅層壓FR4(阻燃玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂)中蝕刻圖案，在剛性印刷電路板上制作用于電子電路的互連。剛性電路板為電子元件提供機(jī)械保護(hù)以防止損壞，尤其是防止由彎曲力引起的損壞。柔性電互連例如由塑料薄片(例如聚酯纖維或聚酰亞胺薄片)上的銅跡線制成。這樣的互連被用于把例如印刷機(jī)和掃描儀中的移動(dòng)部分電連接到該裝置的固定部分中的電子器件。通常，這樣的互連不包括電子元件而是僅包括導(dǎo)電跡線。
[0003]當(dāng)前，存在對(duì)在某種程度上可彎曲的柔性電子器件即功能性電子器件的不斷增加的需求。柔性電子器件可以用于可穿戴產(chǎn)品，例如用于在衣物中集成電子器件。盡管可以把一些電子元件(例如OLED(有機(jī)發(fā)光二極管))制成柔性的，但通常這樣的元件(例如IC(集成電路))是剛性的。為了獲得可彎曲器件，器件的剛性元件被放置在包括連接各剛性元件的導(dǎo)電跡線的柔性基板上。
[0004]對(duì)于某些應(yīng)用來說，器件僅僅可彎曲是不夠的，它應(yīng)該也是可拉伸的，這意味著器件可以伸長(zhǎng)和/或縮短。當(dāng)例如在衣物中合并器件時(shí)，可拉伸器件是優(yōu)選的。在把薄器件附連到與該器件的厚度相比很厚的彎曲結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以發(fā)生這樣的器件的拉伸。
[0005]在制作柔性電子器件時(shí)遇到的問題之一是，附連到基板的相對(duì)較厚的銅跡線與柔性基板相比是剛性的，且這樣的厚的附連銅跡線是不可拉伸的。柔性電路板是公知的，例如從國際專利申請(qǐng)W02012/131352中獲悉。該文檔公開了由柔性聚氨酯基板和導(dǎo)電銅跡線制成的電路板。跡線包括在柔性基板受到張力時(shí)允許這些跡線伸長(zhǎng)而不被破壞的彈性部分。此外，還公開了這些跡線可被夾在兩個(gè)聚氨酯基板之間以便隔離銅跡線。
[0006]在國際專利申請(qǐng)W02010/086034中，認(rèn)為柔性電子電路板具有這樣的缺點(diǎn):其中剛性器件通過這樣的可拉伸跡線連接的電子器件傾向于容易在跡線連接到剛性器件的點(diǎn)處斷裂。W02010/086034公開了包括用于連接剛性電子元件的導(dǎo)電銅跡線的可拉伸結(jié)構(gòu)。更特別地，該結(jié)構(gòu)包括半過渡部分。該半過渡結(jié)構(gòu)具有處于電子元件的楊氏模量和可拉伸結(jié)構(gòu)的柔性部分的楊氏模量之間的中間水平的楊氏模量，其允許減少在可拉伸結(jié)構(gòu)的柔性部分和電子元件之間的應(yīng)變間隙。該半過渡結(jié)構(gòu)由銅以及通常用作柔性電子系統(tǒng)的基板的可彎曲但不可拉伸的材料制成。
[0007]US2004192082公開了通過在橡膠或塑料基板上的平坦導(dǎo)電膜中蝕刻導(dǎo)體圖案來形成的可拉伸互連。導(dǎo)電膜或從所述膜形成的導(dǎo)線被隨機(jī)彎曲或者組織成波紋，以便使得該膜更加可拉伸。
[0008]US2004243204公開了具有之字形或波浪形的電路線路的可拉伸電子電路。這允許該電路在電路線路的縱向方向拉伸。
[0009]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電互連薄片狀態(tài)的缺點(diǎn)在于，在薄片被彎曲時(shí)，這樣的薄片的銅跡線在與該薄片機(jī)械連接的電子元件上施加局部的力。這樣的力可能器件例如通過使在跡線和器件之間的機(jī)械連接斷開而損壞器件。
[0010]發(fā)明概述
[0011]本發(fā)明的目的是提供一種電互連薄片以得到改善的柔性電子電路的。
[0012]更具體的目的是減少由彎曲引起的對(duì)器件的損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013]本發(fā)明的這種目的由一種電互連薄片來實(shí)現(xiàn)，該電互連薄片包括柔性基板和可拉伸導(dǎo)電跡線，其特征在于，被置于基板和跡線之間的彈性層，其機(jī)械地連接跡線和基板。
[0014]彈性層具有將減少電子元件被附連到跡線的位置處的應(yīng)力的效果。被置于基板和跡線之間的彈性層(該彈性層機(jī)械地連接跡線和基板)的優(yōu)點(diǎn)在于，由于彈性層是有彈性的，即比柔性基板更沒剛性，因此該彈性層減輕了由例如施加在基板上的彎曲力引起的應(yīng)力。這種減輕的效果在于，電子元件被附連到跡線的位置處的應(yīng)力與沒有這樣的彈性層的電互連薄片相比時(shí)電子元件減少了。減少應(yīng)力使得包括跡線和電子元件的電路較不易受到由變形(例如基板的彎曲或熱膨脹)引起的機(jī)械損壞。因此，根據(jù)本發(fā)明的電互連薄片允許制造改善的柔性電子電路。
[0015]在實(shí)施例中，彈性層電絕緣。
[0016]附圖簡(jiǎn)述
[0017]圖1示出電互連薄片的橫截面。
[0018]圖2示出圖1中所示出的電互連薄片的俯視圖。
[0019]圖3示出電互連薄片的另一實(shí)施例的俯視圖。
[0020]圖4A示出優(yōu)選的單個(gè)跡線的示例。
[0021]圖4B示出多個(gè)優(yōu)選跡線的示例。
[0022]圖5示出電子電路的橫截面。
[0023]圖6示出電子電路的俯視圖。
[0024]圖7示出包括集成電路的電子電路的俯視圖。
[0025]詳細(xì)描述本發(fā)明
[0026]圖1和圖2中示出了電互連薄片的示意圖。圖1是包括可拉伸導(dǎo)電跡線(3)的這樣的薄片的實(shí)施例的橫截面，且圖2是同一實(shí)施例的俯視圖。電互連薄片(I)包括夾在柔性基板
(2)和可拉伸導(dǎo)電跡線(3)之間的彈性層(4)。柔性基板本身是已知的。在這里，柔性基板指可以以比基板的厚度小數(shù)千倍的最小容許彎曲半徑彎曲的基板?；宓淖钚∪菰S彎曲半徑指不引起基板的機(jī)械損壞(例如塑性變形或斷裂)的最小彎曲半徑。最小容許彎曲半徑甚至可比基板的厚度小數(shù)百倍。
[0027]用于柔性電子電路和器件的柔性基板通常由非導(dǎo)電的材料(例如塑料)制成。柔性基板(2)可以是由例如PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、HDPE(高密度聚乙烯)或PP(聚丙烯)之類的熱塑性聚合物制成的塑料薄片。由熱塑性聚合物制成的基板可以包括用于得到改善的熱屬性、機(jī)械屬性或其他屬性的添加劑?；宓暮穸热Q于制成基板的材料和所要求的柔性的量等等。所要求的彎曲半徑可以小于5厘米。通常，用于柔性電子器件的塑料基板具有在2微米和500微米之間、更具體地是在10微米和300微米之間、且更具體地是在20微米和150微米之間的厚度。
[0028]圖2中的電互連薄片的俯視圖示出薄片的這一實(shí)施例包括四個(gè)可拉伸導(dǎo)電跡線，這些跡線彼此電隔離。這些跡線的第一端(311、312、313、314)可以用于放置具有供電連接的四引腳的單個(gè)電子元件。這四個(gè)第一端也可以用于放置各自具有兩個(gè)引腳的兩個(gè)電子元件。應(yīng)明白，端的數(shù)量不必等于引腳的數(shù)量。一些引腳可以不連接到端，或者多個(gè)引腳可以連接到單個(gè)端。這些跡線的第二端(321、322、323、324)可以用于把一個(gè)或多個(gè)電子元件連接到電子電路的其他部分或用于實(shí)現(xiàn)與例如電源或元件的外部連接。這樣的連接可例如通過焊接、使用導(dǎo)電粘合劑的粘貼或使用夾具或插頭的夾住來實(shí)現(xiàn)。
[0029]可拉伸導(dǎo)電跡線(3)由選自導(dǎo)電材料組的材料制成的組。跡線可以例如由金屬制成，例如層壓在柔性基板上的金屬薄片或以另外方式均勻沉積的金屬層，例如通過涂覆或化學(xué)或物理氣相沉積或(電)鍍。為了獲得跡線的期望圖案，應(yīng)通過例如化學(xué)蝕刻、機(jī)械切害J、激光燒蝕或用于選擇性地移除金屬層的部分的另一技術(shù)來圖案化這樣的均勻?qū)?。?yōu)選地，由于銅的優(yōu)良電導(dǎo)率，銅被用來形成電子電路中的導(dǎo)電圖案。銅可以覆蓋有錫層，以便防止腐蝕或得到更好的焊接。然而，導(dǎo)電跡線也可使用其他金屬，例如鋁。通常，柔性電子電路中的銅跡線的厚度處于之間I微米和100微米之間，優(yōu)選地處于5微米和20微米之間。
[0030]也可以通過例如通過噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷把導(dǎo)電墨水印刷到基板上