专利名称：一种柔性器件的互连方法及所用的柔性连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种柔性器件的互连方法及所用的柔性连接器。
背景技术：
随着微细加工技术中柔性微图形成型技术的发展，柔性器件的研究应用 发展迅速。由于柔性器件具有可弯曲，可折叠，甚至可穿戴，不易损害，质 量轻，体积小等诸多优点，柔性器件的开发和应用已经成为国际研究的一个
热点。在生物医学、航天航空、传感器以及有机电致发光显示器件(OLED)等 诸多领域己有应用。柔性器件需要与必要的设备连接才能实现其功能。但是 目前的几种连接方法尚存在一些不足。
Stieglitz等人开发的的MFI技术(Microflex Interconnection Technology)通过金丝压焊方法实现器件的柔性连接[J5rg-Uwe Meyer， Thomas Stieglitz. "High Density Interconnects and Flexible Hybrid Assemblies for Active Biomedical Implants" IEEE TRANSACTIONS ON ADVANCED PACKAGING, 2001， 366-374]，但是这种方法需要有刚性的芯片做 基底来连接，如果直接对柔性器件压焊，则会在柔性器件上形成凹坑，不易 连接。对于某些应用场合，如生物医学方面，特别是需要植入体内的柔性器 件，不能使用由刚性的芯片做基底，所以该方法具有一定的局限性。倒装悍 接技术(Flip Chip)是微机电系统中常用的一种封装技术，但是对焊接的基 板和焊球有要求，在连接过程中将传统的焊球用导电胶来代替，虽也可以实 现柔性线路板上的连接。但是需要制作导电胶焊球，对倒装焊的设备也有要 求，操作困难，成本也较高。直接焊锡焊接引线的方法成本最低，但是焊点 之间的均一性和稳定性较差，成品率较低，精度低，不能实现高密度微结构 的连接，而且焊接过程中温度高，容易造成柔性器件的巻曲。因此，如何实 现低成本、搞稳定性的柔性器件连接已成为本领域技术人员亟待解决的技术 课题
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性器件的互连方法，通过制作柔性连接器， 将柔性器件与柔性连接器的焊接位点对准贴合，并使用导电胶连接固定，使 用聚合物涂覆或沉积封装焊接位点。保证柔性器件之间或者柔性器件与设备 之间的连接，提高连接的可靠性、稳定性。
本发明所述的柔性器件的互连方法，其特征在于包括步骤a)按照柔性 器件的尺寸制作具有通孔特征焊接位点的柔性连接器；b)将柔性连接器的通 孔焊接位点与待连接柔性器件的焊接位点对准并贴合，于焊接位点处点涂导 电胶实现连接导通；C)于焊接位点处涂覆或者沉积聚合物将连接处绝缘封装。
所述步骤b)中柔性连接器置于待连接柔性器件之上，实现两者焊接位点 的对准。
所述步骤b)所用导电胶为基于热固化的环氧树脂导电胶或基于光敏固化
的环氧丙烯酸树脂导电胶中的一种。
所述步骤C)所述的绝缘封装采用涂覆聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷聚合 物，或气相沉积聚对二甲苯等聚合物实现柔性器件各个焊接位点之间以及与 周围环境的绝缘。
用于柔性器件互连的柔性连接器，其特征在于所述的柔性连接器为长条 形薄膜，具有聚合物-金属-聚合物层三层结构；两端为金属层暴露的焊接位 点或连接位点，中间为包埋的金属连接线。它是在硅片上沉积金属牺牲层、 光刻图形化基底绝缘层、溅射金属、Lift-off (剥离)工艺制作金属层、光 刻图形化顶层绝缘层、电化学腐蚀释放柔性连接器；其次，使用导电银胶将 柔性器件和对应的连接器连接并固化，再用绝缘胶封装接口部分，完成连接。
所述的柔性连接器至少一端具有通孔焊接位点，另一端为通孔焊接位点 或为金属排线结构。
所述的柔性连接器的通孔形状为圆形、椭圆形和多边形中的任一种，且 通孔焊接位点处，其底层聚合物开孔面积小于上层聚合物开孔面积。
所述的柔性连接器在通孔焊接位点处中间金属部分暴露。
所述的聚合物为聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基 硅氧垸中的任一种，其厚度为1, 200 ,。
所述的金属为铂、金、银、铜、铝、钛和铬中的任一种，其厚度为200 A 利用本发明提供的柔性连结接可以实现柔性器件与设备的互连或柔性器 件与柔性器件间的互连。
本发明与目前常用的柔性器件互连方法相比，具有更高的可靠性、稳定 性。由本发明提供的方法制作的柔性连接器，机械性能良好，不易断裂，与 金丝相比具有更牢固，具有更高的可靠性，而且也不会出现金丝压焊导致柔 性器件产生凹坑或者破裂的问题，不需要刚性基底作为支撑物；且导电胶的 固化温度较低，不会使柔性器件发生巻曲现象；与直接焊锡焊接的方法相比， 本方法的均一性和稳定性更高，而且更适合小尺寸，高密度的柔性器件连接。 本方法中的柔性连接器可以根据具体的柔性器件需要，改变各项尺寸，并且 本方法中的制作过程与传统MEMS工艺兼容，可以批量生产。可以实现柔性器 件与设备的连接，或者柔性器件之间的互连。
图1为柔性连接器与柔性器件对准的结构示意图2为柔性连接器与柔性器件贴合结构示意图3为柔性连接器与柔性器件以导电胶连接后的结构示意图4为绝缘聚合物封装焊接位点的结构示意图5为柔性连接器与两个柔性器件对准的结构示意图6为柔性连接器与两个柔性器件贴合的过程示意图7为柔性连接器与两个柔性器件以导电胶连接后的构示意图;
图8为绝缘聚合物封装焊接位点的结构示意图。
图中，
金属层
聚酰亚胺
绝缘聚合物
具体实施方式
实施例1
本实施实例以柔性神经微电极为例，具体所述的柔性连接器将实现柔性 器件(柔性神经微电极)与设备的互连。根据柔性微电极的焊接位点尺寸(焊 接位点为4X4的点阵，每个位点的大小为400X400微米)。利用MEMS微加工工艺制作对应的柔性连接器。柔性器件与设备的连接端设计为扁平柔性排 线接口，可直接与设备的柔性排线连接器连接，且便于更换。与柔性器件的 连接端设计为通孔结构，如图1所示。
1. 将对应制作的柔性连接器1与柔性器件2对准，如图1所示，具有通 孔结构的柔性连接器件置于柔性器件(柔性神经微电极)上方，将焊接位点 对准。
2. 使用少量的粘合剂或胶将柔性器件与柔性连接器贴合，如图2所示， 保证在后续的操作过程中柔性器件与柔性连接器的焊接位点不发生错位。
3. 在每个对应的焊接位点处点滴热固化导电胶，导电胶连通下层柔性器 件与上层柔性连接器的金属焊接位点，实现导通。如图3所示。
4. 置入15(TC的烘箱中，30分钟，将导电胶固化，实现稳定的连接。
5. 在焊接位点处涂覆PDMS (聚二甲基硅氧垸)，实现各焊接位点之间的 绝缘独立。如果4所示。
测试神经微电极的电学性能，各点与设备的导通良好，各点之间彼此绝 缘相互独立工作。 实施例2
本实施实例具体描述柔性连接器将柔性器件与柔性器件连接的过程。利 用MEMS微加工工艺制作对应的柔性连接器。柔性连接器的两端均设计为通孔 结构，与两个柔性器件相连接，如图5所示。
1. 将对应制作的柔性连接器与柔性器件对准，如图5所示，具有通孔结 构的柔性器件置于柔性器件上方，将焊接位点对准。
2. 使用少量的粘合剂或胶将柔性器件与柔性连接器贴合，如图6所示， 保证在后续的操作过程中柔性器件与柔性连接器的焊接位点不发生错位。
3. 在每个对应的焊接位点处点滴热固化导电胶，导电胶连通下层柔性器 件与上层柔性连接器的金属焊接位点，实现导通。如图7所示。
4. 置入15(TC的烘箱中，30分钟，将导电胶固化，实现稳定的连接。
5. 在焊接位点处涂覆PDMS (聚二甲基硅氧烷)，实现各焊接位点之间的 绝缘独立。如果8所示。实现柔性器件之间的连接。
综上所述，本发明的柔性器件互连方法采用具有通孔结构的柔性连接器 结合导电胶来实现柔性器件与外部设备或两种柔性器件的电气连接，与金丝球压焊技术相比，焊接点结构更牢固，具有更高的可靠性，而且也不会出现 金丝压焊导致柔性器件产生凹坑或者破裂的问题，无需刚性基底作为支撑物;
与直接焊锡焊接的方法相比，本方法的均一性和稳定性更高，而且更适合小 尺寸，高密度的柔性器件连接；而且整个制作工艺简单、成熟，易于批量生
权利要求
1、一种柔性器件的互连方法，其特征在于包括步骤a)按照柔性器件的尺寸制作具有通孔特征焊接位点的柔性连接器；b)将柔性连接器的通孔焊接位点与待连接柔性器件的焊接位点对准并贴合，于焊接位点处点涂导电胶实现连接导通；c)于焊接位点处涂覆或者沉积聚合物将连接处绝缘封装。
2、 根据权利要求1所述的柔性器件互连方法，其特征在于所述步骤b) 中柔性连接器置于待连接柔性器件之上，实现两者焊接位点的对准。
3、 根据权利要求1所述的柔性器件互连方法，其特征在于所述步骤b) 所用导电胶为基于热固化的环氧树脂导电胶或基于光敏固化的环氧丙烯酸树 脂导电胶中的一种。
4、 根据权利要求1所述的柔性器件互连方法，其特征在于所述步骤c) 所述的绝缘封装采用涂覆聚酰亚胺或聚二甲基硅氧垸聚合物，或气相沉积聚 对二甲苯等聚合物实现柔性器件各个焊接位点之间以及与周围环境的绝缘。
5、 用于按权利要求1所述的柔性器件的互连的柔性连接器，其特征在于 所述的柔性连接器为长条形薄膜，具有聚合物-金属-聚合物层三层结构；两 端为金属层暴露的焊接位点或连接位点，中间为包埋的金属连接线。
6、 根据权利要求5所述的柔性连接器，其特征在于所述的柔性连接器至少一端具有通孔焊接位点，另一端为通孔焊接位点或为金属排线结构。
7、 根据权利要求6所述的柔性连接器，其特征在于所述的柔性连接器的 通孔形状为圆形、椭圆形和多边形中的任一种，且通孔焊接位点处，其底层 聚合物开孔面积小于上层聚合物开孔面积。
8、 根据权利要求6或7所述的柔性连接器，其特征在于所述的柔性连接器在通孔焊接位点处中间金属部分暴露。
9、 根据权利要求5所述的柔性连接器，其特征在于(1) 所述的聚合物为聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二 甲基硅氧垸中的任一种，其厚度为lpm 200 ,;(2) 所述的金属为铂、金、银、铜、铝、钛和铬中的任一种，其厚度为 200 A l ium。
10、 根据权利要求5所述的柔性器件连接器的应用，其特征在于实现柔 性器件与设备的互连或柔性器件与柔性器件间的互连。
全文摘要
本发明涉及一种柔性器件的互连方法及所用的柔性连结器。其特征在于柔性器件的互连方法包括步骤a)按照柔性器件的尺寸制作具有通孔特征焊接位点的柔性连接器；b)将柔性连接器的通孔焊接位点与待连接柔性器件的焊接位点对准并贴合，于焊接位点处点涂导电胶实现连接导通；c)于焊接位点处涂覆或者沉积聚合物将连接处绝缘封装。所述的柔性连接器为长条形薄膜，具有聚合物-金属-聚合物层三层结构；两端为金属层暴露的焊接位点或连接位点，中间为包埋的金属连接线。提供的基于柔性聚合物材料的微电极连接器具有与传统的微机电加工工艺兼容、可标准化大批量制作的特点。保证柔性器件与设备或者柔性器件之间的有效连接与信号传输，解决柔性器件连接的可靠性的问题。
文档编号H01R4/58GK101599609SQ20091005510
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者亮 周, 周洪波, 孙晓娜, 朱壮晖, 刚 李, 赵建龙 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所