(57)【要約】【課題】伸縮性相互接続線構造のマルチレベル配置を含むコンフォーマブル電子システムでの歪を減少させるために、交差構造が提供される。【解決手段】通常は互いに交差または通過することがある伸縮性相互接続線構造の領域内に、バイパス領域が形成される。伸縮性相互接続線のバイパス領域は、交差構造が各伸縮性相互接続線のバイパス領域の少なくとも一部を取り囲むように互いに配設される。交差構造は弾性特性を有し、この弾性特性は、少なくとも１つの伸縮性相互接続線構造の伸張中に、バイパス領域に対する機械的な歪を緩和する。【選択図】図３Ａ
2018207122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
湾曲形状を有する第１のバイパス部を備える第１の導電性の伸縮性相互接続線であって、前記装置の第１の層内に配置されている第１の導電性の伸縮性相互接続線と、
前記第１のバイパス部の湾曲形状と実質的に同じ湾曲形状を有する第２のバイパス部を備える第２の導電性の伸縮性相互接続線であって、前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部が前記装置の交差領域で重なるように、前記装置の前記第１の層から離間した前記装置の第２の層内に配置されている第２の導電性の伸縮性相互接続線と、
前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部の湾曲形状と実質的に同じ湾曲形状を有し、さらに、それぞれ弾性材料から形成された上層、中間層および底層を有する交差構造と
を備え、
前記交差構造が前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部の少なくとも一部を取り囲むように、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線が前記上層と前記中間層との間に配置され、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線が前記中間層と前記底層との間に配置されていることにより、前記交差構造が、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線および前記第２の導電性の伸縮性相互接続線のうちの少なくとも一方の伸張中に、前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部に対する機械的歪を再分散させるように構成されている、装置。
【請求項２】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線、および前記交差構造が、カプセル化材料によってカプセル化されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記交差構造が閉じた湾曲形状を有し、前記第１のバイパス部の湾曲形状が閉じた湾曲形状であり、前記第２のバイパス部の湾曲形状が閉じた湾曲形状である請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線の長手方向軸が、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線の長手方向軸に平行でない請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線および前記第２の導電性の伸縮性相互接続線が、ジグザグ形態、湾曲形状、または波形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置であって、さらに
可撓性基板と、
前記可撓性基板の上に配設された少なくとも２つのデバイス構成要素と
を備える装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つのデバイス構成要素の少なくとも１つが、電子デバイス、光学デバイス、光電デバイス、機械デバイス、マイクロ電気機械デバイス、ナノ電気機械デバイス、マイクロ流体デバイス、および熱的デバイスである請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のバイパス部が第１の中心軸を有し、前記第２のバイパス部が、前記第１の中心軸と一致する第２の中心軸を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線が、前記第１のバイパス部を介して第２の部分に電気的に結合された第１の部分をさらに備え、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線が、前記第２のバイパス部を介して第２の部分に電気的に結合された第１の部分をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年２月２５日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／７６８，９３９号明細書、および２０１３年３月１５日出願の「ＳＴＲＡＩＮ  ＲＥＬＩＥＦ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＦＯＲ  ＳＴＲＥＴＡＣＨＢＬＥ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＳ」という名称の米国非仮特許出願第１３／８４３，８８０号明細書に対する優先権および利益を主張するものであり、それらの各出願の全体を、図面も含め、参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
高品質の医療センシングおよび撮像データは、様々な医療状態の診断および治療において益々有益になっている。それらの状態は、消化器系や心循環系に関連付けられることがあり、神経系への損傷および癌などを含むこともある。今日、そのような感知または撮像データを収集するために使用することができるほとんどの電子システムは、剛性であり、非可撓性である。これらの剛性の電子機器は、生物医療デバイスなど多くの用途にとって理想的でない。生体組織のほとんどは、軟質であり、湾曲している。皮膚および組織はデリケートであり、２次元ではない。
【０００３】
例えば非医療システムでのデータ収集など電子システムの他の可能な用途も、剛性の電子機器によって妨げられることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、使用時の電子システムの非可撓性が多くの用途にとって理想的でないことを認識している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上のことに鑑みて、本明細書で述べる様々な例は、一般に、コンフォーマブル電子システムでの歪緩和を提供するためのシステム、装置、および方法を対象とする。本明細書で述べるシステム、方法、および装置は、複数の層内に配設される伸縮性相互接続線を含む、効果的であり、コンパクトであり、かつ複雑なシステムを提供する。
【０００６】
一例として、閉じた形状の歪緩和（交差）構造が述べられており、これは、伸縮性相互接続線の交差し合うまたは接近し合う経路の領域に通常作用することがある歪を効果的に再分散させる。
【０００７】
一例では、可撓性ポリマーに埋め込まれた集積回路（ＩＣ）チップおよび／または伸縮性相互接続線を含む薄いデバイスアイランドに基づくシステム、装置、および方法が提供される。
【０００８】
第１のバイパス領域を備える第１の導電性の伸縮性相互接続線と、第２のバイパス領域を備える第２の導電性の伸縮性相互接続線と、交差構造とを含む例示的な装置が提供される。第２の導電性の伸縮性相互接続線が、第１の導電性の伸縮性相互接続線に対して、交差構造が第１のバイパス領域および第２のバイパス領域の少なくとも一部を取り囲むように配設され、交差構造が、第１の導電性の伸縮性相互接続線および／または第２の導電性の伸縮性相互接続線の伸張中に、第１のバイパス領域および第２のバイパス領域に対する機械的歪を緩和する弾性特性を有する。
【０００９】
また、可撓性基板と、可撓性基板の上に配設された少なくとも２つのデバイス構成要素と、少なくとも２つのデバイス構成要素の少なくとも１つと電気的に連絡する第１の導電性の伸縮性相互接続線であって、第１のバイパス領域を備える第１の導電性の伸縮性相互接続線と、少なくとも２つのデバイス構成要素の他の少なくとも１つと電気的に連絡する第２の導電性の伸縮性相互接続線であって、第２のバイパス領域を備える第２の導電性の伸縮性相互接続線と、交差構造とを備える例示的なデバイスも提供される。第２の導電性の伸縮性相互接続線は、第１の導電性の伸縮性相互接続線に対して、交差構造が第１のバイパス領域および第２のバイパス領域の少なくとも一部を取り囲むように配設される。交差構造は、第１の導電性の伸縮性相互接続線および／または第２の導電性の伸縮性相互接続線の伸張中に、第１のバイパス領域および第２のバイパス領域に対する機械的歪を緩和する弾性特性を有する。
【００１０】
一例では、少なくとも２つのデバイス構成要素の少なくとも１つが、電子デバイス、光学デバイス、光電デバイス、機械デバイス、マイクロ電気機械デバイス、ナノ電気機械デバイス、マイクロ流体デバイス、および熱的デバイスを含むことができる。
【００１１】
以下の公開物、特許、および特許出願の全体を参照により本明細書に援用する。
Ｋｉｍ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｆｏｌｄａｂｌｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，”  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｍａｒｃｈ  ２７，２００８，１０．１１２６／ｓｃｉｅｎｃｅ．１１５４３６７；
Ｋｏ  ｅｔ  ａｌ．，“Ａ  Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｙｅ  Ｃａｍｅｒａ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，”  Ｎａｔｕｒｅ，Ａｕｇｕｓｔ  ７，２００８，ｖｏｌ．４５４，ｐｐ．７４８−７５３；
Ｋｉｍ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｗａｖｙ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ，”  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｊｕｌｙ  ３１，２００８，ｖｏｌ．９３，０４４１０２；
Ｋｉｍ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｎｏｎｃｏｐｌａｎａｒ  Ｍｅｓｈ  Ｄｅｓｉｇｎｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ  ｔｏ  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ，”  ＰＮＡＳ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２，２００８，ｖｏｌ．１０５，ｎｏ．４８，ｐｐ．１８６７５−１８６８０；
Ｍｅｉｔｌ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｂｙ  Ｋｉｎｅｔｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｔｏ  ａｎ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ  Ｓｔａｍｐ，”  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｊａｎｕａｒｙ，２００６，ｖｏｌ．５，ｐｐ．３３−３８；
２０１０年１月７日に公開された「ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＡＮＤ  ＦＯＬＤＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＤＥＶＩＣＥＳ」という名称の米国特許出願公開第２０１０  ０００２４０２−Ａ１号明細書；
２００９年１０月７日に出願され、２０１０年４月８日に公開された「ＣＡＴＨＥＴＥＲ  ＢＡＬＬＯＯＮ  ＨＡＶＩＮＧ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴＲＹ  ＡＮＤ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＹ」という名称の米国特許出願公開第２０１０  ００８７７８２−Ａ１号明細書；
２００９年１１月１２日に出願され、２０１０年５月１３日に公開された「ＥＸＴＲＥＭＥＬＹ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」という名称の米国特許出願公開第２０１０  ０１１６５２６−Ａ１号明細書；
２０１０年１月１２日に出願され、２０１０年７月１５日に公開された「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＯＦ  ＮＯＮ−ＰＬＡＮＡＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＡＲＲＡＹＳ」という名称の米国特許出願公開第２０１０  ０１７８７２２−Ａ１号明細書；および
２００９年１１月２４日に出願され、２０１０年１０月２８日に公開された「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＤＥＶＩＣＥＳ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＴＯ  ＭＥＡＳＵＲＥ  ＴＩＲＥ  ＯＲ  ＲＯＡＤ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」という名称の米国特許出願公開第２０１０  ０２７１１９−Ａ１号明細書；
Ｋｉｍ，Ｄ．Ｈ．ｅｔ  ａｌ．（２０１０）．Ｄｉｓｓｏｌｖａｂｌｅ  ｆｉｌｍｓ  ｏｆ  ｓｉｌｋ  ｆｉｂｒｏｉｎ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａｔｈｉｎ  ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｂｉｏ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，９，５１１−５１７；
Ｏｍｅｎｅｔｔｏ，Ｆ．Ｇ．ａｎｄ  Ｄ．Ｌ．Ｋａｐｌａｎ．（２００８）．Ａ  ｎｅｗ  ｒｏｕｔｅ  ｆｏｒ  ｓｉｌｋ．Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，２，６４１−６４３；
Ｏｍｅｎｅｔｔｏ，Ｆ．Ｇ．，Ｋａｐｌａｎ，Ｄ．Ｌ．（２０１０）．Ｎｅｗ  ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ  ｆｏｒ  ａｎ  ａｎｃｉｅｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，３２９，５２８−５３１；
Ｈａｌｓｅｄ，Ｗ．Ｓ．（１９１３）．Ｌｉｇａｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｓｕｔｕｒｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，６０，１１１９−１１２６；
Ｍａｓｕｈｉｒｏ，Ｔ．，Ｙｏｋｏ，Ｇ．，Ｍａｓａｏｂｕ，Ｎ．，ｅｔ  ａｌ．（１９９４）．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｃｈａｎｇｅｓ  ｏｆ  ｓｉｌｋ  ｆｉｂｒｏｉｎ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｉｎ  ｍｅｔｈａｎｏｌ  ａｑｕｅｏｕｓ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，５，９６１−９６８；
Ｌａｗｒｅｎｃｅ，Ｂ．Ｄ．，Ｃｒｏｎｉｎ−Ｇｏｌｏｍｂ，Ｍ．，Ｇｅｏｒｇａｋｏｕｄｉ，Ｉ．，ｅｔ  ａｌ．（２００８）．Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ  ｓｉｌｋ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，９，１２１４−１２２０；
Ｄｅｍｕｒａ，Ｍ．，Ａｓａｋｕｒａ，Ｔ．（１９８９）．Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｏｘｉｄａｓｅ  ｗｉｔｈ  Ｂｏｍｂｙｘ  ｍｏｒｉ  ｓｉｌｋ  ｆｉｂｒｏｉｎ  ｂｙ  ｏｎｌｙ  ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｓｅｎｓｏｒ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｌｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，３３，５９８−６０３；
Ｗａｎｇ，Ｘ．，Ｚｈａｎｇ，Ｘ．，Ｃａｓｔｅｌｌｏｔ，Ｊ．ｅｔ  ａｌ．（２００８）．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｆｒｏｍ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｓｉｌｋ  ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｔｏ  ｍｏｄｕｌａｔｅ  ｖａｓｃｕｌａｒ  ｃｅｌｌ  ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ．Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，２９，８９４−９０３；
２０１０年３月１２日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ，ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＦＯＲ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴＲＹ」という名称の米国特許出願第１２／７２３，４７５号明細書；
２０１０年１月１２日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｒｒａｙｓ」という名称の米国特許出願第１２／６８６，０７６号明細書；
２００９年１２月１１日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  ｏｒ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」という名称の米国特許出願第１２／６３６，０７１号明細書；
２０１２年３月１５日に公開された「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＯＦ  ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ，ＴＯＯＬＳ  ＡＮＤ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＶＩＡ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」という名称の米国特許出願公開第２０１２−００６５９３７−Ａ１号明細書；
２００９年１１月１２日に出願された「Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国特許出願第１２／６１６，９２２号明細書；
２００９年１０月７日に出願された「Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｂａｌｌｏｏｎ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ  ａｎｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ａｒｒａｙ」という名称の米国特許出願第１２／５７５，００８号明細書；
２０１１年１２月２３日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ  Ｔｈｅｒａｐｙ」という名称の米国特許出願第１３／３３６，５１８号明細書。
【００１２】
前述の概念および以下により詳細に論じるさらなる概念の全ての組合せが、（そのような概念が互いに矛盾していないと仮定して）本明細書で開示される本発明の主題の一部と考えられることを理解すべきである。また、参照により援用する任意の開示に現れることもある、本明細書で明示的に採用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一貫性のある意味を与えられるものとすることを理解すべきである。
【００１３】
本明細書で述べる図は例示の目的にすぎず、図面は、開示される教示の範囲を何ら限定することは意図されていないことを当業者は理解されよう。いくつかの例では、本明細書で開示する発明の概念の理解を容易にするために様々な態様または特徴が誇張または拡大して図示されることがある（図面は必ずしも縮尺通りでなく、代わりに、教示の原理を例示するにあたって強調がなされている）。図面中、同様の参照符号は一般に、様々な図を通じて、同様の特徴、機能的に同様および／または構造的に同様の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本明細書で述べる原理による伸縮性相互接続線を含む例示的な電子システムの一部を示す。
【図２Ａ】本明細書で述べる原理による、伸張前の例示的な伸縮性相互接続線のＳＥＭ画像を示す。
【図２Ｂ】本明細書で述べる原理による、伸張後の例示的な伸縮性相互接続線のＳＥＭ画像を示す。
【図３Ａ】本明細書で述べる原理による歪緩和構造を含む例示的な装置を示す。
【図３Ｂ】本明細書で述べる原理による例示的な装置の図を示す。
【図３Ｃ】本明細書で述べる原理による交差領域の例示的な断面図を示す。
【図４Ａ】本明細書で述べる原理による様々な異なる形態のバイパス領域を含む伸縮性相互接続線の例を示す。
【図４Ｂ】本明細書で述べる原理による様々な異なる形態のバイパス領域を含む伸縮性相互接続線の例を示す。
【図４Ｃ】本明細書で述べる原理による様々な異なる形態のバイパス領域を含む伸縮性相互接続線の例を示す。
【図５Ａ】本明細書で述べる原理による交差構造の例示的な構成を示す。
【図５Ｂ】本明細書で述べる原理による交差構造の例示的な構成を示す。
【図５Ｃ】本明細書で述べる原理による交差構造の例示的な構成を示す。
【図６Ａ】本明細書で述べる原理による例示的な装置の伸びの例示的な測定結果を示す。
【図６Ｂ】本明細書で述べる原理による例示的な装置の伸びの例示的な測定結果を示す。
【図７Ａ】本明細書で述べる原理による、弛緩状態での歪緩和構造の有限要素モデルを示す。
【図７Ｂ】本明細書で述べる原理による、５０％の伸び率に関する伸張時の歪緩和構造の有限要素モデルを示す。
【図８Ａ】本明細書で述べる原理による例示的な装置の５０％の伸び率での光学画像を示す。
【図８Ｂ】本明細書で述べる原理による図８Ａの歪緩和構造での塑性歪分布を示す。
【図９Ａ】本明細書で述べる原理による、５０％での伸張の進行を受けた図８Ａの例示的な装置の光学画像を示す。
【図９Ｂ】本明細書で述べる原理による、１００％での伸張の進行を受けた図８Ａの例示的な装置の光学画像を示す。
【図９Ｃ】本明細書で述べる原理による、１５０％での伸張の進行を受けた図８Ａの例示的な装置の光学画像を示す。
【図９Ｄ】本明細書で述べる原理による、２００％での伸張の進行を受けた図８Ａの例示的な装置の光学画像を示す。
【図９Ｅ】本明細書で述べる原理による、２５０％での伸張の進行を受けた図８Ａの例示的な装置の光学画像を示す。
【図１０】本明細書で述べる原理による例示的な伸縮性相互接続線での相当塑性歪を示す。
【図１１Ａ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｂ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｃ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｄ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｅ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｆ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｇ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｈ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｉ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｊ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｋ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【図１１Ｌ】本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための例示的なプロセスフローを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、薄型化されたチップを可撓性ポリマーに埋め込むための装置およびシステムに関する様々な概念、およびそのような装置およびシステムの実施形態のより詳細な説明を行う。開示される概念は任意の特定の実装方法に限定されないため、上で概説し、以下でより詳細に述べる様々な概念は、多くの方法の任意のもので実施できることを理解すべきである。具体的な実装形態および用途の例を、主に例示の目的で提示する。
【００１６】
本明細書で使用するとき、用語「含む」は、含むが限定されないことを意味し、用語「含んでいる」は、含んでいるが限定されないことを意味する。用語「基づく」は、少なくとも一部基づくことを意味する。本明細書で使用するとき、用語「〜に配設される」または「〜の上方に配設される」は、「〜に少なくとも一部埋め込まれる」ことを包含するものと定義される。
【００１７】
本明細書における原理の様々な例に関連して本明細書で述べる基板または他の表面に関して、「上」面および「底」面への言及は、主に、基板に対する、および互いに対する様々な要素／構成要素の相対的な位置、位置合わせ、および／または向きを示すために使用され、これらの用語は、必ずしも任意の特定の基準系（例えば重力基準系）を示さない。したがって、基板または層の「底」への言及は、必ずしも、示される表面または層が地面に面していることを必要としない。同様に、「上」、「下」、「上方」、「下方」などの用語も、必ずしも、重力基準系など任意の特定の基準系を示さず、むしろ、主に基板（または他の表面）に対する、および互いに対する様々な要素／構成要素の相対的な位置、位置合わせ、および／または向きを示すために使用される。用語「〜に配設される」、「〜内に配設される」、および「〜の上に配設される」は、「〜に一部埋め込まれる」を含めて「〜に埋め込まれる」の意味を包含する。さらに、フィーチャＡがフィーチャＢ「に配設される」、「の間に配設される」、または「の上に配設される」という言及は、フィーチャＡがフィーチャＢに接触している例、ならびに他の層および／または他の構成要素がフィーチャＡとフィーチャＢとの間に位置決めされている例を包含する。
【００１８】
本明細書で述べるシステム、装置、および方法は、コンフォーマブル電子システムでの歪緩和を提供する。効果的であり、コンパクトであり、かつ複雑なシステムを作製するために、本明細書で述べる原理による伸縮性相互接続線が、複数の層内に互いに重なるように設計される。本明細書で述べる原理による歪緩和（交差）構造は、デバイス構造内の伸縮性相互接続線に作用することがある歪を効果的に再分散させるように実装することができる。
【００１９】
本明細書で述べる例示的なシステム、装置、および方法は、コンフォーマブル電子システムでの歪緩和を提供し、それにより、伸縮性相互接続線での微小亀裂を生じずに、伸縮性相互接続線の元の寸法の最大約２０％、約５０％、約７０％、約８０％、またはそれを超える伸び率までシステムを伸張させることができる。
【００２０】
本明細書で述べる別の例示的なシステム、装置、および方法は、コンフォーマブル電子システムでの歪緩和を提供し、それにより、伸縮性相互接続線の切離、断裂、または他の機械的な故障を生じずに、伸縮性相互接続線の元の寸法の最大約１００％、約１２０％、約１５０％、約１５０％、約１８０％、約２００％、約２５０％、約２８０％、またはそれを超える伸び率までシステムを伸張させることができる。
【００２１】
本明細書で述べる電子システムは、曲げ、ねじり、および伸張が可能であり、従来の剛性の半導体マイクロ電子機器が限界を示す用途における大きな可能性を有する。本明細書で述べるコンフォーマブル電子機器は、限定はしないが、人体汗モニタ、伸縮性ソーラーパネル、および心臓カテーテルを含めた多くの用途を有する。例えば、本明細書で述べるコンフォーマブル電子機器は、心臓アブレーション用の介入バルーンカテーテル、植込み型デバイス、およびウェアラブル電子システムで適用することができる。
【００２２】
本明細書で述べる原理による例示的な電子デバイスは、電極、センサ、能動デバイス、および／または接続用もしくは電気信号伝送用の金属ワイヤを含むことができる。これらの構成要素のいくつかは、非可撓性でよい。本明細書で述べる原理による歪緩和（交差）構造を含む伸縮性相互接続線を使用して、ある程度の可撓性または変形性を電子デバイスに提供することができる。例示的な電子デバイスは、伸縮性相互接続線によって結合された薄い電子チップを含め、剛性要素と湾曲可能要素との両方を含む。本明細書で述べる原理による歪緩和（交差）構造を含む伸縮性相互接続線は、電気的性能および構造完全性を保ちながら、システムに加えられる変形の大部分に耐えられるように構成される。
【００２３】
本明細書で述べる例示的なシステム、方法、および装置は、非同一平面内の伸縮性相互接続構成または同一平面内の伸縮性相互接続構成の伸縮性相互接続線に適用可能である。非同一平面内の伸縮性相互接続線構造の非限定的な例は、曲げられた相互接続線を含む。同一平面内の伸縮性相互接続線の非限定的な例は、馬蹄パターンの蛇行相互接続線、湾曲相互接続線、波形相互接続線、およびジグザグ相互接続線を含む。一例では、非同一平面内の伸縮性相互接続線構造を形成するために、事前伸張されたエラストマー基板の上に導電性材料を堆積し、弛緩させることができる。一例では、同一平面内の伸縮性相互接続線構造を形成するために、弛緩させた基板の上に導電性材料を堆積し、所望の形状にパターン形成することができる。
【００２４】
本明細書で述べる例示的なシステム、方法、および装置は、より大きい複雑性、より小さい寸法、およびより多くのセンシングモダリティを有するコンフォーマブル電子システムを提供する。本明細書で述べる原理による伸縮性多層金属相互接続線は、多層システム内で生じ得る増加した歪を緩和するように構成される。多層の平面内のパターン形成された伸縮性相互接続線は、ボトムアップマイクロ製造プロセスによって製造することができる。
【００２５】
図１は、多層システムの少なくとも２つの層内に配設された馬蹄状の伸縮性相互接続線１０２および１０４を含む例示的な電子システムの一部を示し、馬蹄パターンの蛇行部分が互いに重なっている。複数の蛇行相互接続線が交差する場所、例えば図１での接合点１０６で、相互接続線は、機械的な制約を受け、各伸縮性相互接続線１０２、１０４の特定の方向付けを課されることがある。隣接する層内の伸縮性相互接続線間の接合点１０６での制約の発生は、これらの小さな接合領域で製造プロセスに悪影響を及ぼすことがあり、最終的なコンフォーマブル電子システムの伸張中に、望ましくない力学効果を生み出すことがある。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂは、「馬蹄」の頂部での馬蹄状の伸縮性相互接続線の一部の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。図２Ａは、伸張前の伸縮性相互接続線のＳＥＭ画像を示す。図２Ｂは、微小亀裂を生じた伸張後の伸縮性相互接続線のＳＥＭ画像を示す。非限定的な例示的な伸縮性相互接続線は、金（Ａｕ）から形成される。図２Ａに示されるように、Ａｕ層の縁部は、滑らかであり、損傷または他の欠陥がない。図２Ｂは、伸縮性相互接続線で生じ始めることがある故障の一種を示し、微小亀裂の生成を伴う。Ａｕ層の縁部はギザギザして粗く、Ａｕ層内に延びる微小亀裂が見られる。Ａｕ層でのこれらの微小亀裂および縁部粗さは、相互接続線が伸張されるときに相互接続線の連続する断面積を減少し、構造の電気抵抗を増加させることがある。伸縮性相互接続線での微小亀裂生成による電気抵抗の変化は、電子デバイスの性能に悪影響を及ぼすことがある。
【００２７】
本明細書で述べる原理による例示的なシステム、方法、および装置は、複数の金属相互接続線層間の接合点で生じ得る歪を緩和するために実装することができる、伸縮性相互接続線用の新規の歪緩和（交差）構造および構成を提供する。本明細書で述べる原理による伸縮性相互接続線用の歪緩和（交差）構造および新規の構成は、相互接続する複数の相互接続線層を有する多くのシステムに実装することができる。
【００２８】
本明細書で述べる原理による例示的なシステム、方法、および装置は、重なり合う伸縮性の電子相互接続線における塑性歪を緩和するために実装することができる、伸縮性相互接続線用の新規の歪緩和（交差）構造および構成を提供する。伸縮性相互接続線用の新規の歪緩和（交差）構造および構成は、相互接続線の接合点から歪を効果的に再分散させるように実装することができる。本明細書で述べる原理による例示的なシステム、方法、および装置は、耐久性があり、コンフォーマブル電子デバイスの性能を改良することができる伸縮性電子システム用の多層歪緩和（交差）構造を提供する。
【００２９】
交差領域での歪を緩和するため、および交差領域の設計の複雑さを低減するために、湾曲形態を有する歪緩和（交差）構造が本明細書で述べられる。パターン形成された伸縮性相互接続線の複数の層は、互いに垂直に交わり、（歪緩和を提供する）交差構造で交差するように配設することができる。湾曲形態を有する交差領域は、電子デバイス構造が伸張されるときに弾性ばねとして作用することができる。
【００３０】
図３Ａは、本明細書で述べる原理による、可撓性基板に配設された伸縮性相互接続線の歪緩和（交差）構造および構成を含む、非限定的な例示的な装置を示す。例示的な装置は、装置の一部で互いに交わる伸縮性相互接続線３０２および３０４を含む。本明細書で述べる原理によれば、各伸縮性相互接続線３０２および３０４が、バイパス領域３０６を含むように製造される。図３Ａの非限定的な例では、各伸縮性相互接続線のバイパス領域は、２つの伸縮性相互接続線の接合点にわたって延びる実質的に円形の曲線として形成される。図３Ａの例に示されるように、伸縮性相互接続線３０２および３０４は、一方の伸縮性相互接続線のバイパス領域が他方の伸縮性相互接続線のバイパス領域の近位にあるように装置内に位置決めされる。歪緩和（交差）構造（交差構造）は、バイパス領域３０６の区域に位置決めされる。
【００３１】
図３Ｂは、図３Ａの例示的な装置の構造の詳細図を示す。図３Ｂは、交差領域３０５に入る伸縮性相互接続線３０２および３０４を示す。交差領域３０５の拡大部分（第１図参照）に示されるように、伸縮性相互接続線３０２および３０４はそれぞれ、バイパス領域３０６−ａおよび３０６−ｂを備えて形成されている。この例では、バイパス領域３０６−ａは、バイパス領域３０６−ｂの上方に配設される。やはり図３Ｂに示されるように、接合領域３０５は、交差構造３０８を含む。伸縮性相互接続線３０２は、伸縮性相互接続線３０４に対して、交差構造３０８が一方の伸縮性相互接続線のバイパス領域３０６−ａおよびバイパス領域３０６−ｂの少なくとも一部を取り囲むように配設される。本明細書で述べる原理によれば、交差構造は弾性特性を有し、この弾性特性は、少なくとも１つの伸縮性相互接続線の伸張中に、バイパス領域に対する機械的な歪を緩和する。
【００３２】
図３Ｂは、交差領域３０５の一部の層状構造の断面図（第２図）を示す。この断面図は、バイパス領域３０６−ａおよび３０６−ｂの一部、ならびに交差構造３０８の一部を示す。第２図での非限定的な例で示されるように、交差構造３０８は、バイパス領域３０６−ａおよび３０６−ｂを取り囲むことができる。
【００３３】
伸縮性相互接続線３０２および３０４、ならびにそれらそれぞれのバイパス領域３０６−ａおよび３０６−ｂは、導電性材料から形成される。本明細書で述べる任意の例において、導電性材料は、限定はしないが、金属、金属合金、導電性ポリマー、または他の導電性材料でよい。一例では、コーティングの金属または金属合金は、限定はしないが、アルミニウム、ステンレス鋼、または遷移金属（銅、銀、金、白金、亜鉛、ニッケル、チタン、クロム、もしくはパラジウム、もしくはそれらの任意の組合せを含む）、ならびに任意の適用可能な金属合金（例えば炭素を含む合金）を含むことがある。他の非限定的な例では、適切な導電性材料は、シリコンベースの導電性材料、酸化インジウムスズ物、または他の透明導電性酸化物、またはＩＩＩ−ＩＶ族導体（ＧａＡｓを含む）を含めた、半導体ベースの導電性材料を含むことがある。半導体ベースの導電性材料は、ドープすることもできる。
【００３４】
交差構造は、少なくとも１つの伸縮性相互接続線の伸張中に、バイパス領域に対する機械的な歪を緩和する弾性特性を有する任意の材料から形成することができる。例えば、交差構造は、ポリマーまたは高分子材料から形成することができる。適用可能なポリマーまたは高分子材料の非限定的な例は、限定はしないが、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シリコーン、またはポリウレタンを含む。適用可能なポリマーまたは高分子材料の他の非限定的な例は、プラスチック、エラストマー、熱可塑性エラストマー、エラストプラスチック、サーモスタット、熱可塑材、アクリレート、アセタールポリマー、生分解性ポリマー、セルロースポリマー、フルオロポリマー、ナイロン、ポリアクリロニトリルポリマー、ポリアミド−イミドポリマー、ポリアクリレート、ポリベンズイミダゾール、ポリブチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエチレン、ポリエチレンコポリマー、および変性ポリエチレン、ポリケトン、ポリ（メチルメタクリレート、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド、およびポリフェニレンスルフィド、ポリフタルアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、スチレン樹脂、スルホン系樹脂、ビニル系樹脂、またはこれらの材料の任意の組合せを含む。一例では、本明細書におけるポリマーまたは高分子材料は、ＵＶ硬化性ポリマーでよい。
【００３５】
図３Ｂに示されるように、例示的な装置は、カプセル化材料３１０内にカプセル化される。カプセル化材料は、交差構造に関連して述べた任意のポリマーまたは高分子材料から形成することができる。様々な例において、交差構造３０８とカプセル化材料３１０は、同じポリマーまたは高分子材料から形成することも、異なるポリマーまたは高分子材料から形成することもできる。一例では、カプセル化材料は、限定はしないが、ＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）（ＢＡＳＦ、ニュージャージー州フローハムパーク）などのシリコーンでよい。
【００３６】
生体医療デバイスでの用途に関しては、カプセル化材料は、生体適合性にすべきである。伸縮性相互接続線は、機械的補強材としても機能するポリイミドに埋め込むことができる。歪緩和交差構造および伸縮性相互接続線は、可撓性エラストマー基板によってカプセル化することもできる。
【００３７】
また、図３Ｂは、例示的な装置の伸縮性相互接続線をカプセル化することができることを示す。伸縮性相互接続線は、交差構造およびカプセル化材料３１０に関連して述べた任意のポリマーまたは高分子材料でカプセル化することができる。様々な例において、交差構造３０８とカプセル化材料３１０は、同じポリマーまたは高分子材料から形成することも、ポリマーまたは高分子材料の異なる組合せから形成することもできる。一例では、伸縮性相互接続線は、ポリイミドを使用してカプセル化することができる。別の例では、交差構造３０８と、伸縮性相互接続線用のカプセル化材料とは、同じ材料から形成することができる。その結果、伸縮性相互接続線用のカプセル化材料と交差構造とを隣接構造または連続構造として形成することができる。
【００３８】
図３Ｃは、交差領域の一部の別の例示的な断面を示す。断面の層状構造は、伸縮性相互接続線の一部を形成するバイパス領域３６６−ａおよび３６６−ｂと、バイパス領域３６６−ａおよび３６６−ｂの一部を取り囲む交差構造３５８とを示す。この例では、交差構造３５８は、バイパス領域の上方および下方にある材料層３５８−ａおよび３５８−ｂと、バイパス領域３６６−ａと３６６−ｂの間に位置決めされたサンドイッチ層３５８−ｃとを含む。サンドイッチ層３５８−ｃは、接着材料から形成することができる。交差領域は、カプセル化材料３６２内にカプセル化することができる。
【００３９】
本明細書で述べる任意の例示的な構造において、伸縮性相互接続線のバイパス領域は、約０．１μｍ、約０．３μｍ、約０．５μｍ、約０．８μｍ、約１μｍ、約１．５μｍ、約２μｍ、またはそれを超える厚さを有することができる。部分３５８−ａおよび３５８−ｂでの交差構造は、約５μｍ、約７．５μｍ、約９μｍ、約１２μｍ、またはそれを超える厚さを有することができ、サンドイッチ層部分３５８−ｃは、約１μｍ、約１．５μｍ、約２μｍ、約２．５μｍ、約３μｍ、またはそれを超える厚さを有する。図３Ｃは、交差領域の一部の別の例示的な断面を示す。本明細書で述べる任意の例において、カプセル化材料は、約１００μｍ、約１２５μｍ、約１５０μｍ、約１７５μｍ、約２００μｍ、約２２５μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍ、またはそれを超える厚さを有することができる。
【００４０】
図４Ａ〜図４Ｃは、実質的に閉じた形状の湾曲形態を有する交差構造と共に使用することができる、伸縮性相互接続線４０２、４０４とバイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂとの構成の非限定的な例を示す。図４Ａに示されるように、各伸縮性相互接続線のバイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂも、実質的に閉じた形状の湾曲構成を有することができる。図４Ａの伸縮性相互接続線４０２、４０４は、バイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂが互いに一致して、本明細書で述べる交差構造内に取り囲まれるように、例示的な装置内に位置決めすることができる。また、図４Ｂは、実質的に閉じた形状の湾曲構成を有する伸縮性相互接続線のバイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂを示す。図４Ｂにおける伸縮性相互接続線４０２、４０４は、図４Ａに示されるようにバイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂの実質的に同じ側ではなく、バイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂの両側から延びる。図４Ｂでも、伸縮性相互接続線４０２、４０４は、バイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂが互いに一致して、本明細書で述べる交差構造内に取り囲まれるように位置決めすることができる。図４Ｃの例では、バイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂは、伸縮性相互接続線４０２、４０４に、開いた湾曲構造として形成される。また、図４Ｃの伸縮性相互接続線４０２、４０４は、バイパス領域４０６−ａおよび４０６−ｂが互いに一致して、本明細書で述べる交差構造内に取り囲まれるように位置決めすることができる。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｃは、交差構造５０８の他の非限定的な例示的な構成と、交差構造と共に使用することができる交差構造５０２、５０４の様々な構成とを示す。図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、交差構造５０８は、開いた湾曲構造として、例えばクローバーパターンで形成することができる。非限定的な例として、図５Ａまたは図５Ｂの例示的な交差構造５０８は、図４Ｃに示されるのと同様の形態を有するバイパス領域４０６−ａ、４０６−ｂを含む伸縮性相互接続線４０２、４０４と共に使用することができる。図５Ｃは、閉じた形状の湾曲形態を有する複数の交差構造５０８を含む別の例示的な装置を示す。非限定的な例として、図５Ｃの例示的な交差構造５０８は、図４Ａまたは図４Ｂに示されるのと同様の形態を有するバイパス領域４０６−ａ、４０６−ｂを含む伸縮性相互接続線４０２、４０４と共に使用することができる。
【００４２】
図３Ａ〜図５Ｃの伸縮性相互接続線の様々な形態で示されるように、例示的な装置での１つの伸縮性相互接続線の長手方向軸は、例示的な装置での別の伸縮性相互接続線の長手方向軸に平行でないことがある。
【００４３】
図３Ｂ〜図５Ｃのいずれかに関連して述べたものを含め、本明細書で述べる任意の例示的な装置において、カプセル化材料は、例示的な装置の伸縮性相互接続線（バイパス領域を含む）と交差構造とのための可撓性基板として機能することができる。
【００４４】
交差構造の湾曲形態は、伸縮性相互接続線の振幅にほぼ等しい半径を有するように構成することができる。図３Ｂに示されるように、交差構造は、交差領域の積層構造内に、弾性特性を有する３層の材料として構成することができる。
【００４５】
本明細書で述べる原理によれば、例示的な装置は、可撓性基板上に配設され、伸縮性相互接続線と電気的に連絡するデバイス構成要素を含むことができる。デバイス構成要素は、図３Ａ〜図５Ｃのいずれかに関連して述べたものを含め、本明細書で述べる任意の例示的な装置に含めることができる。カプセル化材料は、例示的な装置のデバイス構成要素、バイパス領域を含む伸縮性相互接続線、および交差構造のための可撓性基板として機能することができる。様々な例において、デバイス構成要素は、１つまたは複数の受動電子構成要素および／または能動電子構成要素でよい。本明細書で述べる原理による適用可能なデバイス構成要素の非限定的な例は、トランジスタ、増幅器、光検出器、フォトダイオードアレイ、ディスプレイ、発光デバイス（ＬＥＤ）、光起電力デバイス、センサ、半導体レーザアレイ、光学撮像システム、大面積電子デバイス、論理ゲートアレイ、マイクロプロセッサ、集積回路、電子デバイス、光学デバイス、光電デバイス、機械デバイス、マイクロ電気機械デバイス、ナノ電気機械デバイス、マイクロ流体デバイス、熱的デバイス、または他のデバイス構造を含む。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｂは、本明細書で述べる原理による交差領域を含む例示的な装置の伸び特性の例示的な測定結果を示す。例示的な測定結果は、歪緩和（交差）構造を含む例示的な装置によって許容される歪を示す。図６Ａは、測定される例示的な装置を示す。図Ｂは、測定セットアップを示す。毎秒０．５％の歪速度が、測定に関して適用される。試料は、図６Ｂに示されるようにクランプされ、伸長される。例示的な装置が伸張されるときに、電気抵抗が監視される。電気抵抗の増加は、主に、伸縮性相互接続線での微小亀裂生成に起因する。微小亀裂が開き、伝播するにつれて、伸縮性相互接続線の断面積が減少し、電気抵抗の増加をもたらす。
【００４７】
歪緩和（交差）構造の変形挙動が示されている。図７Ａは、弛緩状態（すなわち非伸張状態）の歪緩和（交差）構造の有限要素モデルを示す。図７Ｂは、互いに逆側の２つの端部での５０％の伸び率に関する伸張時の、歪緩和（交差）構造の有限要素モデルを示す。この例示的装置では、歪緩和（交差）構造および伸縮性相互接続線は、（カプセル化材料として作用する）可撓性基板層の間に完全に埋め込まれる。
【００４８】
図８Ａは、伸縮性相互接続線８０２、８０４と、バイパス領域および歪緩和（交差）構造８０６を含む交差領域とを含む例示的な装置の５０％の伸び率での光学画像を示す。図８Ｂは、歪緩和（交差）構造での対応する塑性歪分布を示す。元の縁部と、変形された構造との両方が、図８Ｂに示されている。図８Ｂの挿入図は、構造での塑性歪が、歪緩和（交差）構造８０６の接合点ではなく、伸縮性相互接続線の伸張方向馬蹄部分の頂部８０７に集中していることを示し、これは、歪緩和（交差）構造が、伸縮性相互接続線の接合点から塑性歪を効果的に再分散し、接合点での力学に対する複雑さを減少させていることを示す。さらに、図８Ｂは、歪緩和（交差）構造８０６が伸張されるにつれて、伸張方向相互接続線からの張力、およびエラストマー基板のポアソン比により、円形構造が楕円に細まることを示す。
【００４９】
図９Ａ〜図９Ｅは、５０％（図９Ａ）、１００％（図９Ｂ）、１５０％（図９Ｃ）、２００％（図９Ｄ）、および２５０％（図９Ｅ）での伸張の進行を受けた図８Ａの例示的な装置の光学画像を示す。歪緩和（交差）構造および伸縮性相互接続線が５０％〜１００％の歪で伸張されるとき、歪緩和（交差）構造は楕円に細まり始め、楕円の長軸は、それぞれ図９Ａおよび図９Ｂに示されるように伸びの方向に沿っている。また、伸びの方向に沿った伸縮性相互接続線が扁平になり始め、これは、伸縮性相互接続線の馬蹄の頂部が最大の歪を受ける領域であることを示す。図９Ｃに示されるように、例示的な装置が１５０％の伸び率まで伸張されるとき、馬蹄の平坦化が増加しており、相互接続線をより直線的な形状にする。また、歪緩和（交差）構造が引き続き細まって、より離心率の大きい楕円になるにつれて、歪緩和（交差）構造が回転し、それにより、伸張方向相互接続線の接合点も楕円形の歪緩和（交差）構造の長軸に沿って位置する。歪緩和（交差）構造の回転は、相互接続線がほぼ完全に直線状に伸長されるときに、伸張方向接合点での構造内の張力によって引き起こされる。横方向相互接続線の接合点も、構造の回転の影響を受ける。図９Ｄに示される２００％の伸び率で、横方向相互接続線接合点は、楕円歪緩和（交差）構造の短軸に沿って整列し始める。図９Ｅに示されるように、伸張方向相互接続線は、２５０％の伸び率で実質的に直線状に延びており、接合点がほぼ完全に整列される。横方向相互接続線は、接合点以外では変化せず、接合点は、歪緩和（交差）構造と共に回転しており、直ぐ隣接する馬蹄状部分をわずかに扁平にする。また、歪緩和（交差）構造は、ここでは伸張方向相互接続線の接合点が歪緩和（交差）構造を引っ張っている場所で鋭利な角度の付いた隅を有する程度まで、伸長して細まっている。
【００５０】
図１０は、基板の相対伸びの関数として伸縮性相互接続線での最大相当塑性歪を示す。曲線は、構造が最大２０％の伸び率で伸張されるときに、伸縮性相互接続線の馬蹄の頂部での最大塑性歪がゼロのままであることを示す。２０％の伸び率が、構造での塑性歪の開始を示し、その時点で、塑性歪は、伸縮性相互接続線内に蓄積し始める。この開始点の前には、相互接続線は、弾性変形領域内に留まる。この開始点の後、塑性歪は、５０％の伸び率での０．７５％まで非線形に増加する。これらの値は、エラストマー基板に堆積された金被膜の報告されている破壊歪よりもかなり低い。
【００５１】
図１１Ａ〜図１１Ｌは、本明細書で述べる原理による例示的な装置または例示的なデバイスを製造するための非限定的な例示的なプロセスフローを示す。図１１Ａは、ベースウェハ１１０２と、ベースポリマー層１１０４と、導電性被膜１１０６とを含む層構造を示す。ウェハ１１０２は、シリコンウェハでよい。ポリマー１１０４は、ポリイミドでよい。導電性被膜１１０６は、金層でよい。図１１Ｂで、導電性被膜１１０６がパターン形成される。パターン形成は、バイパス領域を含む伸縮性相互接続線のフィーチャを提供する。図１１Ｃで、ポリマー層１１０８が、パターン形成された導電性層１１０６の上にスピンコートまたはラミネートされる。図１１Ｄで、導電性材料１１１０の第２の層が堆積される。図１１Ｅで、導電性材料１１１０の第２の層がパターン形成されて、それぞれのバイパス領域を含む第２の伸縮性相互接続線のフィーチャを提供する。図１１Ｆで、ポリマー層１１１２がスピンコートまたはラミネートされ、図１１Ｇで、製造された層を通してベースウェハまでチャネル１１１４がエッチングされる。図１１Ｈで、製造された層をさらなる処理のために移送するために、一時テープ１１１６が使用される。図１１Ｉで、誘電体層が堆積される。一例では、誘電体層は、ＳｉＯ２である。誘電体は、表面に機能付与するためにプラズマ処理され、図１１Ｊで、この構造は、第２の基板１１２０上のポリマーコーティング１１１８に結合される。図１１Ｋで、構造は、ポリマー１１２２をスピンコートされる。図１１Ｌで、構造は、カプセル化材料でカプセル化される。本明細書で述べる原理による例示的な装置１１２４が得られる。
【００５２】
図１１Ａ〜図１１Ｌのプロセスの例示的な実装形態を、例示的な装置の製造に関して述べる。ポリイミド層（ＤＵＲＩＭＩＤＥ（登録商標）７０００、Ｆｕｊｉｆｉｌｍ、アリゾナ州メサ）を、「ソース」シリコンウェハ上にスピンコートし、その後、金（Ａｕ）被膜を０．５μｍの厚さに堆積した。フォトリソグラフィおよび化学エッチングを使用してＡｕ被膜をパターン形成し、伸縮性相互接続線と、円形の歪緩和（交差）構造を形成するバイパス領域との第１の層を形成する。厚さ２μｍの中間層を形成するために第２のポリイミド層を構造上にスピンコートし、続いて第２の厚さ０．５μｍの金被膜層を堆積する。この第２の金属層は、第１の金属層と同様のパターン形成に従うものとした。第２の金属層をパターン形成する際、馬蹄パターンの伸縮性相互接続線を第１の相互接続線に垂直に向ける一方、歪緩和（交差）構造を形成するバイパス領域の第２の層を第１の層のものと整列させる。多層相互接続線を埋め込むために、パターン形成した構造の上に別のポリイミド層をスピンコートする。ＳｉＯ２の層を堆積し、パターン形成する。ＳｉＯ２によってカバーされていないポリイミドを、反応性イオンエッチングによってエッチング除去する。ソースウェハから構造を解放するために一時移送テープを使用し、構造の裏面および移送テープの裏面にＳｉＯ２を堆積する。ＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）（Ｓｍｏｏｔｈ−Ｏｎ  Ｉｎｃ．、ペンシルベニア州イーストン）を、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）コーティングした「ターゲット」ウェハ上にスピンコートして、厚さ０．２μｍのエラストマー層をターゲットウェハ上に形成する。歪緩和（交差）構造、伸縮性相互接続線、およびエラストマーをＯ２プラズマで処理して、２つの表面を結合させる。厚さ０．２μｍのＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）層を構造上に堆積する。図３Ａが、歪緩和（交差）構造および伸縮性相互接続線を含む例示的な装置を示す。
【００５３】
様々な本発明の実施形態を本明細書で説明および例示してきたが、当業者は、本明細書で述べる機能を実施するため、および／または本明細書で述べる結果および／または利点の１つまたは複数を得るための様々な他の手段および／または構造を容易に想定されよう。そのような変形形態および／または修正形態はそれぞれ、本明細書で述べる本発明の実施形態の範囲内にあるものと考えられる。より一般には、当業者は、本明細書で述べる全てのパラメータ、寸法、材料、および構成が例として意図されており、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成は、本発明の教示が使用される特定の用途に依存することを容易に理解されよう。当業者は、本明細書で述べる特定の本発明の実施形態に対する多くの均等形態を認識し、通常の実験を使用して確かめることができよう。したがって、前述の実施形態は例としてのみ提示されており、特に述べたもの以外にも本発明の実施形態を実施できることを理解されたい。本開示の本発明による実施形態は、本明細書で述べられるそれぞれの特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法を対象とする。さらに、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が互いに矛盾していない場合には、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組合せが本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００５４】
本発明の上述した実施形態は、多くの方法のうちのいずれでも実装することができる。例えば、いくつかの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを使用して実装することができる。一実施形態の任意の態様が少なくとも一部はソフトウェアとして実装されるとき、単一のデバイスまたはコンピュータ内に提供されるか、複数のデバイス／コンピュータに分散されるかに関わらず、ソフトウェアコードを任意の適切な処理装置または処理装置の集合で実行することができる。
【００５５】
また、本明細書で述べる技術は、方法として具現化されることもあり、その少なくとも１つの例を提示してきた。方法の一部として実施される作用は、任意の適切な方法で順序付けられてよい。したがって、例示した以外の順序で作用が行われる実施形態が構成されることもあり、これは、例示的実施形態では順次の作用として示されているが、いくつかの作用を同時に行うことを含むこともある。
【００５６】
本明細書で定義して使用する全ての定義は、辞書的な定義、参照により援用する文献における定義、および／または定義される用語の通常の意味に優先するものと理解すべきである。
【００５７】
本明細書で使用される不定詞「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は、別段に明示されていない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解すべきである。
本明細書で使用される語句「および／または」は、それにより連結された要素の「いずれかまたは両方」を意味するものと理解すべきであり、すなわち、要素は、いくつかの場合には接続的に（ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖｅｌｙ）存在し、他の場合には離接的に（ｄｉｓｊｕｎｃｔｉｖｅｌｙ）存在する。「および／または」を用いて列挙される複数の要素も同様に解釈すべきであり、すなわち、それにより連結された要素の「１つまたは複数」である。任意選択で、特に識別される要素に関係するか無関係であるかに関わらず、「および／または」節によって特に識別される要素以外の他の要素が存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「備える」など非限定の語に関連して使用されるときの「Ａおよび／またはＢ」への言及は、例えば、一実施形態では、（任意選択でＢ以外の要素を含んで）Ａのみを表すことができ、別の実施形態では、（任意選択でＡ以外の要素を含んで）Ｂのみを表すことができ、さらに別の実施形態では、（任意選択で他の要素を含んで）ＡおよびＢの両方を表すことができる。
【００５８】
本明細書で使用するとき、「または」は、上で定義した「および／または」と同じ意味を有するものと理解すべきである。例えば、リスト中の項目を隔てるとき、「または」または「および／または」は、包含的なものと解釈され、すなわち、いくつかの要素または要素リストのうちの少なくとも１つ（複数も含む）の要素、および任意選択で追加の列挙されていない項目が包含される。「ただ１つ」または「正確に１つ」または「〜からなる」など、そうでないことを明らかに示す用語のみが、いくつかの要素または要素リストのうちの正確に１つの要素の包含を表す。一般に、本明細書で使用する用語「または」は、「いずれか」、「１つ」、「１つのみ」、または「正確に１つ」など排他的用語によって先行されるときにのみ、排他的な選択肢（すなわち「一方または他方であり、両方ではない」）を示すと解釈されるものとする。
【００５９】
本明細書で使用するとき、１つまたは複数の要素のリストに関する語句「少なくとも１つ」は、要素リスト中の要素の任意の１つまたは複数から選択される少なくとも１つの要素を意味するものと理解すべきであるが、必ずしも、要素リスト中に特に列挙されるあらゆる要素の少なくとも１つを含まず、要素リスト中の要素の任意の組合せを排除しない。また、この定義は、特に識別される要素に関係するか無関係であるかに関わらず、語句「少なくとも１つ」が表す要素リスト中で特に識別される要素以外の要素が任意選択で存在してもよいものとする。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」（または同等に「ＡまたはＢの少なくとも１つ」、または同等に「Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ」）は、例えば、一実施形態では、Ｂは存在せずに（および任意選択でＢ以外の要素を含んで）、少なくとも１つ、任意選択で複数のＡを表し；別の実施形態では、Ａは存在せずに（および任意選択でＡ以外の要素を含んで）、少なくとも１つ、任意選択で複数のＢを表し；さらに別の実施形態では、（任意選択で他の要素を含んで）少なくとも１つ、任意選択で複数のＡと、少なくとも１つ、任意選択で複数のＢとを表す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１１Ｊ】
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【図１１Ｋ】
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【図１１Ｌ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月27日(2018.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
可撓性基板と、
前記可撓性基板に結合した第１のデバイスアイランドと、
前記可撓性基板に結合した第２のデバイスアイランドと、
湾曲形状を有する第１のバイパス部を備えるとともに、前記第１のデバイスアイランドに電気的に結合されている第１の導電性の伸縮性相互接続線と、
前記第１のバイパス部の湾曲形状と実質的に同じ湾曲形状を有する第２のバイパス部を備えるとともに、前記第２のデバイスアイランドに電気的に結合されている第２の導電性の伸縮性相互接続線と、
前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部の湾曲形状と実質的に同じ湾曲形状を有するとともに、上層、中間層および底層を有する交差構造と
を備え、
前記交差構造が前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部の少なくとも一部を取り囲むように、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線が前記交差構造の前記上層と前記中間層との間に配置され、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線が前記交差構造の前記中間層と前記底層との間に配置されていることにより、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線および前記第２の導電性の伸縮性相互接続線のうちの少なくとも一方の伸張中に、前記第１のバイパス部および前記第２のバイパス部に対する機械的歪を再分散させる、装置。
【請求項２】
前記第１のデバイスアイランドおよび前記第２のデバイスアイランドのうちの少なくとも一方が、トランジスタ、増幅器、光検出器、フォトダイオードアレイ、ディスプレイ、発光ダイオード、光起電力デバイス、論理ゲートアレイ、マイクロプロセッサ、集積回路、光学デバイス、光電デバイス、機械デバイス、マイクロ電気機械デバイス、ナノ電気機械デバイス、マイクロ流体デバイス、熱的デバイス、またはこれらの任意の組合せを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のデバイスアイランドが第１の集積回路デバイスを含み、前記第２のデバイスアイランドが第２の集積回路デバイスを含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記可撓性基板に結合した第３のデバイスアイランドおよび前記可撓性基板に結合した第４のデバイスアイランドを更に備え、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線が前記第１のデバイスアイランドと前記第３のデバイスアイランドとを電気的に接続し、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線が前記第２のデバイスアイランドと前記第４のデバイスアイランドとを電気的に接続している請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線が、前記第１のデバイスアイランドと前記第３のデバイスアイランドとの間の電気的接続を保ちながら、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線の元の長さの約１５０％から約２５０％までの長さに伸張可能である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線が、前記第１のデバイスアイランドとの電気的接続を保ちながら、前記第１の導電性の伸縮性相互接続線の元の長さの約１５０％から約２５０％までの長さに伸張可能である請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線、前記第１のデバイスアイランド、前記第２のデバイスアイランド、および前記交差構造が、カプセル化材料によってカプセル化されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記カプセル化材料が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン、ポリウレタン、エラストマー、またはこれらの任意の組合せを含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記カプセル化材料が、約１００μｍ〜約３００μｍの厚さを有する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線および前記第２の導電性の伸縮性相互接続線のうちの少なくとも一方が、金、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、銀、ドープした半導体、導電性ポリマー、またはこれらの任意の組合せを含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記交差構造が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン、ポリウレタン、エラストマー、またはこれらの任意の組合せを含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記交差構造が閉じた湾曲形状を有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線の長手方向軸が、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線の長手方向軸に平行でない請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線および前記第２の導電性の伸縮性相互接続線のうちの少なくとも一方が、ジグザグ形状、湾曲形状、波形状、またはこれらの任意の組合せを有する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の導電性の伸縮性相互接続線の前記第１のバイパス部の中心軸が、前記第２の導電性の伸縮性相互接続線の前記第２のバイパス部の中心軸と同心である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。