(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス構成要素と、
前記デバイス構成要素と電気接続された少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体であって、前記デバイス構成要素との電気接続を接合領域において形成している少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体と、
内径および外径を有する環状の緩衝構造である第１緩衝構造と、
前記デバイス構成要素および前記接合領域を封入する封入材と、
を含む装置であって、
前記第１緩衝構造は前記接合領域の少なくとも一部分と重なり合っており、
前記第１緩衝構造は前記封入材より高い値のヤング率を有する、
装置。
【請求項２】
前記環状の緩衝構造の内径が、前記接合領域に近接する前記デバイス構成要素の一部分の上部に配置され、かつ、前記環状の緩衝構造の外径が前記接合領域の上部に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１緩衝構造が外側の端部を有する円筒形の緩衝構造である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体が、金、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、銀、ドープされた半導体、導電性ポリマー、あるいはこれらの任意の組合せを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記デバイス構成要素が可撓なベースの上に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記デバイス構成要素の下部に配置された第２緩衝構造をさらに含み、前記第１緩衝構造は前記デバイス構成要素の上部に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２緩衝構造が、内径および外径を有する環状の緩衝構造である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２緩衝構造が前記第１緩衝構造と同心となるように、前記第２緩衝構造が前記デバイス構成要素の下部に配置されている、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体が前記装置の第１層内に配置され、前記第１緩衝構造が、前記装置の第１層から離間した前記装置の第２層内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体が前記装置の第１層内に配置され、前記第１緩衝構造が、前記装置の第１層から離間した前記装置の第２層内に配置され、前記第２緩衝構造が、前記装置の第１層および第２層から離間した前記装置の第３層内に配置されている、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１緩衝構造および前記第２緩衝構造の少なくとも一方が、非導電性材料から形成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１緩衝構造および前記第２緩衝構造の少なくとも一方の大きさ、形状、および位置が、前記装置に加えられるひずみを前記接合領域から再分布させるようになされている、請求項６に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１緩衝構造は前記封入材よりも剛性である、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
デバイス構成要素と、
前記デバイス構成要素と電気接続された少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体であって、前記デバイス構成要素との電気接続を接合領域において形成している少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体と、
前記デバイス構成要素の上部に配置された第１緩衝構造と、
前記デバイス構成要素の下部に配置された第２緩衝構造と、
前記デバイス構成要素および前記接合領域を封入する封入材と、
を含む装置であって、
前記第１緩衝構造または前記第２緩衝構造が、内径および外径を有する環状の緩衝構造であり、
前記第１緩衝構造は前記接合領域の少なくとも一部分と重なり合っており、
前記第１緩衝構造は前記封入材より高い値のヤング率を有する、
装置。
【請求項１５】
デバイス構成要素と、
前記デバイス構成要素と電気接続された少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体であって、前記デバイス構成要素との電気接続を接合領域において形成している少なくとも１つの導電性の、伸張可能であるか、可撓性であるか、またはそれらの両方である相互接続体と、
前記デバイス構成要素の上部に配置され、かつ内径および外径を有する環状の第１緩衝構造であって、前記第１緩衝構造の内径が、前記接合領域に近接する前記デバイス構成要素の一部分の上部に配置され、かつ、前記第１緩衝構造の外径が前記接合領域の上部に配置されている第１緩衝構造と、
前記デバイス構成要素の下部に配置され、かつ内径および外径を有する環状の第２緩衝構造と、
前記デバイス構成要素および前記接合領域を封入する封入材と、
を含む装置であって、
前記第１緩衝構造は前記接合領域の少なくとも一部分と重なり合っており、
前記第１緩衝構造は前記封入材より高い値のヤング率を有する、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１３年２月２５日付で出願された「多層薄膜型伸張可能相互接続体（ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＳ）」なる表題の米国仮特許出願第６１／７６８，９３９号、および、２０１３年３月１５日付で出願された「伸張可能相互接続体用のひずみ除去構造（ＳＴＲＡＩＮ  ＲＥＬＩＥＦ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＦＯＲ  ＳＴＲＥＴＡＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＳ）」なる表題の米国非仮特許出願第１３／８４３，８８０号に対する優先権および利益を主張する。この両出願は、この参照によって、図面を含めて、その全体が本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
高品質の医学的感知および画像化データは、種々の医学的状態の診断および処置においてますます有用なものになってきた。この医学的状態は、消化系、心臓循環系に関するものであることが可能であり、さらに神経系に対する損傷、がんなどを含むことができる。これまで、このような感知または画像化データを集めるのに使用できる殆どの電子システムは、剛体であり非可撓性であった。これらの剛体の電子機器は、生物医学的装置のような多くの用途において理想的なものではない。殆どの生体組織は軟弱で弯曲している。皮膚および器官はデリケートであり、２次元からは程遠い。
【０００３】
非医学的なシステムにおけるデータ収集のような電子システムの他の潜在的な用途も、剛体の電子機器によって阻まれることがあり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者らは、使用中の電子システムの非可撓性が多くの用途において理想的でないことを認識してきた。
上記の点から、適合型電子システムにおけるひずみの絶縁を提供するために、本明細書に記載する種々の例が、一般的にシステム、装置および方法に対して提案されている。本明細書に記述するシステム、方法および装置は、効率的で、コンパクトで、かつ複雑なシステムであって、より剛性が高いデバイス構成要素と電気的に接続される、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体を含むシステムを提供する。
【０００５】
一実施例において、緩衝構造が記述されるが、この緩衝構造は、通常は、より剛性が高いデバイス構成要素の端部またはその近傍において作用する可能性がある、あるいは、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とより剛性が高いデバイス構成要素との間の接合領域に作用する可能性があるひずみを効率的に再分布させる。
【０００６】
一実施例において、薄いデバイスアイランドであって、集積回路（ＩＣ）のチップ、および／または、封入材の中に封入された伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体を含む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。
【０００７】
一実施例において、次の各項目を含むシステム、装置および方法、すなわち、デバイス構成要素と、そのデバイス構成要素と電気接続される少なくとも１つの導電性の伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体であって、そのデバイス構成要素との電気接続を接合領域において形成する少なくとも１つの導電性の伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体と、緩衝構造と、少なくとも前記デバイス構成要素および前記接合領域を封入する封入材とを含むシステム、装置および方法が提供される。緩衝構造は、接合領域の少なくとも一部分と重なり合っている。緩衝構造は封入材より高い値のヤング率を有する。
【０００８】
一実施例において、次の各項目を含むシステム、装置および方法、すなわち、デバイス構成要素と、そのデバイス構成要素と電気接続される少なくとも１つの導電性の伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体であって、そのデバイス構成要素との電気接続を接合領域において形成する少なくとも１つの導電性の伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体と、前記デバイス構成要素の上部に配置される第１緩衝構造と、前記デバイス構成要素の下部に配置される第２緩衝構造と、少なくとも前記デバイス構成要素および前記接合領域を封入する封入材とを含むシステム、装置および方法が提供される。第１緩衝構造および第２緩衝構造は、接合領域の少なくとも一部分と重なり合っている。第１緩衝構造および第２緩衝構造は封入材より高い値のヤング率を有する。
【０００９】
一実施例において、次の各項目を含むシステム、装置および方法、すなわち、デバイス構成要素と、可撓なベースであって、前記デバイス構成要素がその可撓なベースの上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入される可撓なベースと、前記デバイス構成要素と電気接続される少なくとも１つの導電性の伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体であって、前記デバイス構成要素との電気接続を接合領域において形成する少なくとも１つの導電性の伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体と、緩衝構造と、少なくとも前記デバイス構成要素および前記接合領域を封入する封入材とを含むシステム、装置および方法が提供される。前記可撓なベースは封入材より高い値のヤング率を有し、緩衝構造も封入材より高い値のヤング率を有する。
【００１０】
以下の出版文献、特許公報および特許出願公報は、参照によって、その全体が本願に組み込まれる。
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；
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏ．２０１０  ０００２４０２−Ａｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｊａｎｕａｒｙ  ７，２０１０，ｆｉｌｅｄ  Ｍａｒｃｈ  ５，２００９，ａｎｄ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＡＮＤ  ＦＯＬＤＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＤＥＶＩＣＥＳ”；
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏ．２０１０  ００８７７８２−Ａｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ａｐｒｉｌ  ８，２０１０，ｆｉｌｅｄ  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ７，２００９，ａｎｄ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＣＡＴＨＥＴＥＲ  ＢＡＬＬＯＯＮ  ＨＡＶＩＮＧ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴＲＹ  ＡＮＤ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＹ”；
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏ．２０１０  ０１１６５２６−Ａｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｍａｙ  １３，２０１０，ｆｉｌｅｄ  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １２，２００９，ａｎｄ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＥＸＴＲＥＭＥＬＹ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ”；
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏ．２０１０  ０１７８７２２−Ａｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｊｕｌｙ  １５，２０１０，ｆｉｌｅｄ  Ｊａｎｕａｒｙ  １２，２０１０，ａｎｄ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＯＦ  ＮＯＮ−ＰＬＡＮＡＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＡＲＲＡＹＳ”；ａｎｄ
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏ．２０１０  ０２７１１９−Ａｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２８，２０１０，ｆｉｌｅｄ  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２４，２００９，ａｎｄ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＳＹＳＴＥＭＳ，ＤＥＶＩＣＥＳ，  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＴＯ  ＭＥＡＳＵＲＥ  ＴＩＲＥ  ＯＲ  ＲＯＡＤ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ”．
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．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１２／７２３，４７５  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＳＹＳＴＥＭＳ，  ＭＥＴＨＯＤＳ，ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＦＯＲ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＳＴＲＥＴＣＨＡＢＬＥ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴＲＹ”，ｆｉｌｅｄ  Ｍａｒｃｈ  １２，２０１０．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１２／６８６，０７６  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｒｒａｙｓ”，ｆｉｌｅｄ  Ｊａｎｕａｒｙ  １２，２０１０．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１２／６３６，０７１  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  ｏｒ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，ｆｉｌｅｄ  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １１，２００９．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｏ  ２０１２−００６５９３７−Ａｌ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｍａｒｃｈ  １５，２０１２，ａｎｄ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＯＦ  ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ，ＴＯＯＬＳ  ＡＮＤ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＶＩＡ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ”．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１２／６１６，９２２  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，ｆｉｌｅｄ  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １２，２００９．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１２／５７５，００８  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｂａｌｌｏｏｎ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ  ａｎｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ａｒｒａｙ”，ｆｉｌｅｄ  ｏｎ  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ７，２００９．
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｎｏ．１３／３３６，５１８  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ  Ｔｈｅｒａｐｙ”，ｆｉｌｅｄ  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２３，２０１１．
前記の概念および以下に詳述する追加的概念のすべての組合せは、（これらの概念が互いに矛盾しない場合には、）本明細書に開示される本発明の主題事項の一部であると見做されることが認められるべきである。また、本明細書において明示的に用いられる用語であって、参照によって本願に組み込まれる任意の開示文献にも出現する可能性がある用語は、本明細書に開示される特定の概念と最も整合する意味を付与されると認められるべきである。
【００１１】
当業者は、本明細書に含まれる図面が例示目的のためのみのものであること、および、図面は、開示される教示の範囲を制限するようには全く意図されていないことを理解するであろう。いくつかの例においては、種々の態様または形体が、本明細書に開示する本発明の概念の理解を容易にするために、誇張または拡大して表示されている場合がある（図面は必ずしもスケールどおりには表現されておらず、教示の原理を例示することが強調されている）。図面においては、類似の参照符号は、種々の図面を通して、一般的に、類似の特徴、機能的および／または構造的に類似の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本明細書記述の原理による適合型電子システムの一実施例の上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの適合型電子システムの一実施例の側断面図である。
【図２Ａ】本明細書記述の原理による適合型電子システムの一実施例の上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの適合型電子システムの一実施例の側断面図である。
【図３Ａ】本明細書記述の原理によるひずみ絶縁構造を含む装置の一実施例を示す。
【図３Ｂ】本明細書記述の原理による図３Ａの装置の例の有限要素解析の結果の例を示す。
【図４】本明細書記述の原理による装置の一実施例におけるひずみの分布の例のプロットを示す。
【図５Ａ】本明細書記述の原理による装置の一実施例の上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの装置の一実施例の側断面図である。
【図６Ａ】本明細書記述の原理による別の装置の例の上面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの装置の例の側断面図である。
【図７Ａ】本明細書記述の原理によるさらに別の装置の例の側断面図である。
【図７Ｂ】本明細書記述の原理によるさらに別の装置の例の側断面図である。
【図８Ａ】本明細書記述の原理によるさらに別の装置の例の側断面図である。
【図８Ｂ】本明細書記述の原理によるさらに別の装置の例の側断面図である。
【図９Ａ】本明細書記述の原理によるほぼ多角形のプリズム形態を有する緩衝構造の例を示す。
【図９Ｂ】本明細書記述の原理による不規則構造を有する緩衝構造の例を示す。
【図９Ｃ】本明細書記述の原理による不規則構造を有する別の緩衝構造の例を示す。
【図１０】本明細書記述の原理による別の装置の例の上面図である。
【図１１Ａ】本明細書記述の原理による別の装置の例の側断面図である。
【図１１Ｂ】本明細書記述の原理による装置の一実施例の計算例における構成要素に対する有限要素モデルの近似を示す。
【図１２Ａ】本明細書記述の原理による図１１Ｂの有限要素計算の結果の例を示す。
【図１２Ｂ】本明細書記述の原理による図１１Ｂの有限要素計算の結果の別の例を示す。
【図１３】本明細書記述の原理による図１２Ａおよび図１２Ｂの計算例におけるｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓひずみおよび第１主ひずみの相対伸びに対するプロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に記述するのは、薄いチップを可撓性ポリマーの中に埋入するための装置およびシステムに関係する種々の概念と、その装置およびシステムの実施形態とに関する詳細説明である。前記に導入され、かつ、以下に詳細に記述する種々の概念は、その開示される概念がいかなる特定の実施方式にも限定されないので、多数の方法の内の任意の方法によって実施し得ることが認められるべきである。具体的な実施態様および適用の例は、主として例示目的のために提供される。
【００１４】
本明細書において使用する「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語は、「含む」を意味するがそれに限定されず、同じく、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という語は、「含む」を意味するがそれに限定されない。また、「に基づいて（ｂａｓｅｄ  ｏｎ）」という語は、「少なくとも部分的に基づいて」を意味する。本明細書において使用する「の上に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｎ）」または「の上部に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ａｂｏｖｅ）」という語は、「少なくとも部分的に中に埋入される（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｉｎ）」を包含すると定義される。
【００１５】
本明細書における原理の種々の例に関連して本明細書において記述する基板または他の表面に関しては、「上（ｔｏｐ）」面および「底（ｂｏｔｔｏｍ）」面へのいかなる言及も、主として、その基板および相互に対する種々の要素／構成要素の相対的な位置、配列および／または方位を示すために用いられ、これらの用語は、必ずしも何らかの特定の基準系（例えば重力基準系）を示すものではない。すなわち、基板または層の「底（ｂｏｔｔｏｍ）」面への言及は、必ずしも、指示された表面または層が地面に向かい合っていることを必要としない。同様に、「の上部に（ｏｖｅｒ／ａｂｏｖｅ）」、「の下部に（ｕｎｄｅｒ／ｂｅｎｅａｔｈ）」などの語は、必ずしも、重力基準系のような何らかの特定の基準系を示すのではなく、主として、その基板（または他の表面）および相互に対する種々の要素／構成要素の相対的な位置、配列および／または方位を示すために用いられる。「の上に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｎ）」、「内に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｉｎ）」および「の上部に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｖｅｒ）」という語は、「部分的に中に埋入される（ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｉｎ）」を含む「の中に埋入される（ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｉｎ）」の意味を包含する。さらに、形体Ｂ「の上に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｎ）」、形体Ｂ「の間に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｂｅｔｗｅｅｎ）」、または形体Ｂ「の上部に配置される（ｄｉｓｐｏｓｅｄ  ｏｖｅｒ）」形体Ａに対する言及は、形体Ａが形体Ｂと接触している例と、形体Ａおよび形体Ｂの間に他の層および／または他の構成要素が配置されている例とを包含する。
【００１６】
本明細書において記述するシステム、装置および方法は適合型電子システムにおけるひずみの絶縁を提供する。効率的で、コンパクトで、かつ耐久性のあるシステムを創出するため、本明細書においては緩衝構造が記述される。この緩衝構造は、適合型電子システムが伸張作用または捩り作用を受ける時に、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体、あるいは可撓な相互接続体と、デバイスアイランドとの間の接合領域の近傍に発現する可能性があるひずみを低減するために用いることができる。本明細書に記述の原理による緩衝構造は、弾性特性を有する材料から構成されるが、この緩衝構造によって、デバイス構造内における伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体と剛体のデバイスアイランドとの間の接合領域に作用するひずみを効率的に再分布させることができる。例えば、ひずみ絶縁構造を、局所的な剛性の勾配を作出するために用いることができるが、この局所的な剛性の勾配によって、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体と剛体のデバイスアイランドとの間の接合領域から離れて、ひずみを効率的に再分布させることができる。
【００１７】
本明細書に記述の原理による一実施例のシステム、装置および方法においては、緩衝構造を、接合領域、すなわち、より剛性の高い構成要素（例えばデバイスアイランドであるがそれに限定されない）からより適合性の構成要素（例えば伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体であるがそれに限定されない）への移行領域における応力またはひずみの集中の緩和を促進するために用いることができる。
【００１８】
本明細書に記述の原理による一実施例のシステム、装置および方法においては、緩衝構造が、集積回路（ＩＣ）のチップの鋭い端部における、またはその近傍における応力またはひずみの集中を最小化する弯曲した形態を有することができる。例えば、ひずみ除去構造を、ディスク形態、トーラス形態または他の閉曲線の形態に形成することが可能である。
【００１９】
この例の緩衝構造は、より剛性の高い構成要素（例えばデバイスアイランドであるがそれに限定されない）と、より適合性の構成要素（例えば伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体であるがそれに限定されない）との間の接合領域の上部および／または下部に配置できる。この緩衝構造の寸法は、緩衝構造の少なくとも一部分がデバイス構成要素と重なり合い、かつ、緩衝構造の少なくとも一部分が、デバイス構成要素と適合性の構成要素との間の接合領域と重なり合うように構成される。
【００２０】
一実施例においては、デバイス構成要素を、可撓なベースの上に、または可撓なベース内に配置できる。この場合、その可撓なベースは弾性特性を有する材料から形成される。この例においては、緩衝構造の少なくとも一部分がデバイス構成要素と重なり合い、かつ、緩衝構造の少なくとも一部分が、デバイス構成要素と適合性の構成要素との間の接合領域と重なり合う。
【００２１】
本明細書に記述の原理による一実施例のシステム、装置および方法は、複雑なデバイス集積体のプラットホームを提供することが可能であり、多くの異なる種類の伸張可能な電子デバイスに適用できる。
【００２２】
本明細書に記述する一実施例のシステム、装置および方法は、チップの形状とは無関係の少なくとも１つのひずみ除去構造であって、従来型の半導体プロセスと整合しており、かつ製造が容易なひずみ除去構造を含む。
【００２３】
図１Ａおよび１Ｂは、本明細書に記述するシステム、装置および方法の例を適用できる適合型電子システム１００の上面図および側断面図を示す。適合型電子システムの例１００は、封入材１０６の中に封入されたデバイス構成要素１０２と、適合性の構成要素１０４とを含む。適合性の構成要素１０４は、接合領域１０８においてデバイス構成要素１０２と電気接続されている。一実施例において、適合性の構成要素１０４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。封入材１０６は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料とすることができる。使用において、この例の適合型電子システム１００は、伸張、捩りまたは他の力を受ける可能性がある。図１Ａに示すように、その力は、縦方向に沿って（例えば図示の力の線に沿って）システムの伸張または伸びを惹起するように作用し得る。印加された力は、ある量の応力またはひずみを接合領域１０８に生じさせることができる。接合領域１０８における応力またはひずみは、適合性の構成要素１０４または接合領域１０８におけるクラック形成、あるいはその破損を含む、接合領域１０８におけるある量の構造的損傷を惹起する可能性がある。
【００２４】
図２Ａおよび２Ｂは、封入材１０６の中に封入されたデバイス構成要素１０２と適合性の構成要素１０４とを含む適合型電子システム１５０の上面図および側断面図を示す。適合性の構成要素１０４は、接合領域１０８においてデバイス構成要素１０２と電気接続されている。デバイス構成要素１０２は、可撓なベース１１０内に、あるいはその中に少なくとも部分的に埋入されて配置される。適合性の構成要素１０４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。封入材１０６は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料とすることができる。使用において、この例の適合型電子システム１００は、伸張、捩りまたは他の力を受ける可能性がある。可撓なベース１１０はデバイス構成要素１０２のクッションになる。図３Ａ、３Ｂおよび４と関連付けてさらに詳述するように、伸張または伸びの力は、接合領域の近傍において、ある量の応力またはひずみを惹起する可能性がある。
【００２５】
図３Ａは、封入材１０６の中に封入された可撓なベース１１０内に配置されるデバイス構成要素１０２を含む一実施例としての構造の上面図を示し、図３Ｂは、それが伸張または他の伸びの力を受けた時の、この例の構造に関する有限要素解析の結果を示す。表１は、図３Ａのこの構造例の構成要素の材料特性を示す。この材料は、デバイス構成要素１１０の構成成分とすることができるシリコンと、可撓なベース１０２の形成に使用可能なポリイミドと、封入材１０６として使用可能なシリコーンとを含む。図４は、デバイス構成要素と適合性の構成要素との間の接合領域に近接する領域内における、封入材および可撓なベース内のひずみ（ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓひずみとして計算されたもの）の分布のプロットを示す。
【００２６】
【表１】
0006449789.tif 000002
【００２７】
図５Ａおよび５Ｂは、ひずみの絶縁を提供する緩衝構造を含む一実施例としての装置５００の上面図および側断面図を示す。この例の装置５００は、封入材５０６の中に封入されたデバイス構成要素５０２と適合性の構成要素５０４とを含む。適合性の構成要素５０４は、接合領域５０８においてデバイス構成要素５０２と電気接続されている。適合性の構成要素５０４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。図５Ａおよび５Ｂの例の装置は、接合領域５０８に近接して配置される緩衝構造５０９であって、同様に封入材５０６の中に封入される緩衝構造５０９を含む。図５Ｂに示すように、緩衝構造５０９は、接合領域５０８の少なくとも一部分と重なり合っている。緩衝構造５０９は、封入材５０６の材料より弾性的な可撓性が低い材料から構成される。非制限的な例として、緩衝構造５０９は封入材５０６より高い値のヤング率を有する。図５Ａおよび５Ｂの例は、この例の装置５００内において、接合領域５０８に近接してかつ実質的にその下部に配置される緩衝構造５０９を示しているが、緩衝構造５０９を、この例の装置５００内において、接合領域５０８に近接してかつ実質的にその上部に配置し得ることも考えられる。
【００２８】
本明細書に記述する任意の例のシステム、装置および方法において、緩衝構造を、可撓なベース（エラストマーの基板を含む）の中に少なくとも部分的に埋入することを含めて、可撓なベース（エラストマーの基板を含む）の表面上に配置することが可能である。
【００２９】
図６Ａおよび６Ｂは、ひずみの絶縁を提供する緩衝構造を含む別の例としての装置５５０の上面図および側断面図を示す。この例の装置５５０は、封入材５０６の中に封入されたデバイス構成要素５０２と適合性の構成要素５０４とを含む。適合性の構成要素５０４は、接合領域５０８においてデバイス構成要素５０２と電気接続されている。適合性の構成要素５０４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。図５Ａおよび５Ｂの例の装置は、接合領域５０８に近接して配置される緩衝構造５１１であって、同様に封入材５０６の中に封入される緩衝構造５１１を含む。図５Ａおよび５Ｂの例に示される中実の緩衝構造５０９とは違って、図６Ａおよび６Ｂの緩衝構造５１１は、実質的に中空な部分を有するように形成される。図５Ｂに示すように、緩衝構造５１１は、接合領域５０８の少なくとも一部分と重なり合っている。緩衝構造５０９は、封入材５０６の材料より弾性的な可撓性が低い材料から構成される。非制限的な例として、緩衝構造５０９は封入材５０６より高い値のヤング率を有する。
【００３０】
一実施例において、緩衝構造５１１の中空部分の内側の寸法は、接合領域５０８に近接するデバイス構成要素の一部分と重なり合うように決めることができ、緩衝構造５１１の外側の寸法は、接合領域５０８と重なり合うように決めることができる。
【００３１】
一実施例において、緩衝構造５１１を環状の構造として形成できる。この例においては、環状の緩衝構造の内径を、可撓なベースの一部分と重なり合うように決めることができ、環状の緩衝構造の外径は、接合領域と重なり合うように決められる。
【００３２】
図７Ａは、ひずみの絶縁を提供する緩衝構造を含む別の例の装置７００の側断面図を示す。この例の装置７００は、封入材７０６の中に封入されたデバイス構成要素７０２と適合性の構成要素７０４とを含む。適合性の構成要素７０４は、接合領域７０８においてデバイス構成要素７０２と電気接続されている。適合性の構成要素７０４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。デバイス構成要素７０２は、可撓なベース７１０の上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入される。図７Ａの例の装置は、可撓なベース７１０の少なくとも一部分と重なり合う緩衝構造７１１であって、同様に封入材７０６によって封入される緩衝構造７１１を含む。封入材７０６は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料とすることができる。可撓なベース７１０は、封入材の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成され、緩衝構造７１１も、封入材の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成される。
【００３３】
図７Ｂは、ひずみの絶縁を提供する２つの緩衝構造を含む別の例の装置７５０の側断面図を示す。図７Ｂの例は、図７Ａに関連して上に述べたのと同じタイプの材料および構成要素を含む。図７Ａの例の装置７００に関連する上記の記述は、図７Ｂの例の装置７５０に当てはまる。図７Ｂの例の装置７５０は、互いに実質的に反対側、すなわち、デバイス構成要素７０２および可撓なベース７１０の両側に配置される２つの緩衝構造７１１−ａおよび７１１−ｂを含む。図７Ｂの例においては、緩衝構造７１１−ａの中心点は緩衝構造７１１−ｂの中心点と近似的に合致している。他の例においては、２つの緩衝構造７１１−ａおよび７１１−ｂを、緩衝構造７１１−ａの中心点が緩衝構造７１１−ｂの中心点と合致しないが、緩衝構造７１１−ａおよび／または緩衝構造７１１−ｂが可撓なベース７１０の少なくとも一部分と重なり合うように、封入材７０６の中において相互にずらすことができる。
【００３４】
図７Ａおよび７Ｂの例の装置において、緩衝構造７１１、あるいは緩衝構造７１１−ａおよび７１１−ｂは環状の緩衝構造として形成できる。この例においては、環状の緩衝構造の内径を、可撓なベース７１０の一部分と重なり合うように決めることができ、別の例においては、環状の緩衝構造の外径を、接合領域７０８の一部分の上部に位置決めすることができる。
【００３５】
図８Ａは、ひずみの絶縁を提供する緩衝構造を含むさらに別の例の装置８００の側断面図を示す。この例の装置８００は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料から形成される封入材８０６の中に封入されたデバイス構成要素８０２と適合性の構成要素８０４とを含む。適合性の構成要素８０４は、接合領域８０８においてデバイス構成要素８０２と電気接続されている。適合性の構成要素８０４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。デバイス構成要素８０２は、可撓なベース８１０の上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入される。図８Ａの例の装置においては、緩衝構造８１１が実質的な中実構造として形成されるが、この中実構造は、可撓なベース８１０の少なくとも一部分と重なり合うと共に、封入材８０６によって同様に封入される。可撓なベース８１０は、封入材の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成され、緩衝構造８１１も、封入材８０６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成される。
【００３６】
図８Ｂは、２つの緩衝構造８１１−ａおよび８１１−ｂを含む別の例の装置８５０の側断面図を示す。図８Ｂの例は、図８Ａに関連して上に述べたのと同じタイプの材料および構成要素を含む。図８Ａの例の装置８００に関連する上記の記述は、図８Ｂの例の装置８５０に当てはまる。２つの緩衝構造８１１−ａおよび８１１−ｂは、図８Ｂの例においては、互いに実質的に反対側、すなわち、デバイス構成要素８０２および可撓なベース８１０の両側に配置される。別の例においては、２つの緩衝構造８１１−ａおよび８１１−ｂを、緩衝構造８１１−ａおよび／または８１１−ｂが可撓なベース８１０の少なくとも一部分と重なり合うように、封入材８０６内において互いに対してずらして配置できる。
【００３７】
本明細書に記述の原理による任意の例の装置において、緩衝構造５１１、７１１、７１１−ａ、７１１−ｂ、８１１、８１１−ａおよび８１１−ｂのいずれか１つ以上を含む緩衝構造を、ほぼ円筒形の形態またはほぼ多角形のプリズムの形態を有するように形成できる。図９Ａは、中実の緩衝構造９００または中空部分９２０を含む緩衝構造９１０のようなほぼ多角形のプリズムの形態を有する緩衝構造の例を示す。図９Ａの例は六角形の対称性を有するように示されているが、緩衝構造５１１、７１１、７１１−ａ、７１１−ｂ、８１１、８１１−ａおよび８１１−ｂのいずれか１つ以上を含む緩衝構造を、六角形または任意の他の多角形の対称性、あるいは不規則構造を有するように形成できる。
【００３８】
本明細書に記述の原理による任意の例の装置において、緩衝構造５１１、７１１、７１１−ａ、７１１−ｂ、８１１、８１１−ａおよび８１１−ｂのいずれか１つ以上を含む緩衝構造を、不規則構造を有するように形成することが可能である。図９Ｂおよび９Ｃに示すように、不規則構造を有する緩衝構造は、少なくとも１つの突出部分を含むことができるが、この突出部分は、可撓性の基板の一部分、接合領域、および／または、本明細書における任意の例の原理による適合性の一部分と重なり合う。
【００３９】
図９Ｂは、ひずみの絶縁を提供する緩衝構造を含む別の例の装置の上面図を示す。この例の装置は、封入材９５６の中に封入されたデバイス構成要素９５２と適合性の構成要素９５４とを含み、封入材９５６は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料から形成される。適合性の構成要素９５４は、接合領域９５８においてデバイス構成要素８０２と電気接続されている。適合性の構成要素９５４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。デバイス構成要素９５２は、可撓なベース９６０の上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入される。図９Ｂの例の装置においては、緩衝構造９６１は、同様に封入材９５６によって封入され、突出部分９６１−ａを含む不規則構造として形成される。この例の装置においては、突出部分９６１−ａが、デバイス構成要素９５２の少なくとも一部分と、接合領域９５８と、および／または、可撓なベース９６０と重なり合うように、緩衝構造９６１を配置できる。図９Ｂに示すように、緩衝構造９６１は、突出部分９６１−ａが適合性の構成要素９５４の少なくとも一部分と重なり合うように配置することも可能である。可撓なベース９６０は、封入材９５６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成され、突出部分９６１−ａを含む緩衝構造９６１も、封入材９５６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成される。
【００４０】
図９Ｃは、ひずみの絶縁を提供する緩衝構造を含む別の例の装置の上面図を示す。この例の装置は、封入材９８６の中に封入されたデバイス構成要素９８２と適合性の構成要素９８４とを含み、封入材９８６は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料から形成される。適合性の構成要素９８４は、接合領域９８８においてデバイス構成要素８０２と電気接続されている。適合性の構成要素９８４は伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体とすることができる。デバイス構成要素９８２は、可撓なベース９９０の上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入される。図９Ｂの例の装置においては、緩衝構造９９１は、同様に封入材９８６によって封入され、２つの突出部分９９１−ａおよび９９１−ｂを含む不規則構造として形成される。この例の装置においては、突出部分９９１−ａおよび９９１−ｂが、デバイス構成要素９８２の少なくとも一部分と、接合領域９８８と、および／または、可撓なベース９９０と重なり合うように、緩衝構造９９１を配置できる。図９Ｂに示すように、緩衝構造９９１を次のような態様に配置すること、すなわち、突出部分９９１−ａおよび９９１−ｂが、適合性の構成要素９８４の少なくとも一部分と重なり合い、かつ適合性の構成要素９８４の側部に沿って配置され得るように、緩衝構造９９１を配置することも可能である。可撓なベース９９０は、封入材９８６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成され、突出部分９９１−ａおよび９９１−ｂを含む緩衝構造９９１も、封入材９８６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成される。
【００４１】
本明細書に記述する任意の例の装置は、デバイス構成要素および適合性の構成要素の多層配置を含む多層装置として形成することが可能である。この例においては、多層装置は、本明細書に記述する任意の例の原理に従って、少なくとも１つのデバイス構成要素と、少なくとも１つの適合性の構造との間の接合領域に対して位置決めされる少なくとも１つの緩衝構造を含むことができる。多層装置が、可撓なベースの上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入されるデバイス構成要素を含む場合は、その多層装置は、本明細書に記述する任意の例の原理に従って、少なくとも１つのデバイス構成要素と、少なくとも１つの適合性の構造との間の接合領域に対して位置決めされる少なくとも１つの緩衝構造を含むことができる。種々の例において、多層装置は、２つ、３個、４個またはそれより多い緩衝構造を含むことができる。この緩衝構造のそれぞれは、その例の多層装置において、本明細書に記述する任意の例の原理に従って、デバイス構成要素、接合領域、可撓な基板、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体に対して位置決めされる。２つ以上の緩衝構造を含む任意の例においては、少なくとも２つの緩衝構造を、第１緩衝構造の中心点が第２緩衝構造の中心点と近似的に合致するように互いに対して配置できるか、あるいは、少なくとも２つの緩衝構造を、第１緩衝構造の中心点が第２緩衝構造の中心点に対してずらされるように、互いに対して配置できる。
【００４２】
別の例において、本明細書に記述する緩衝構造を、デバイス構成要素間の多重相互接続を含む例の装置に配置することが可能である。図１０は、２つの緩衝構造を含む例の装置１０００の上面図を示す。この例の装置１０００は２つのデバイス構成要素を含む（デバイス構成要素１００２−ａおよびデバイス構成要素１００２−ｂ）。また、この例の装置１０００は、適合性の構成要素１００４−ａおよび１００４−ｂと、適合性の構成要素１００５−ａおよび１００５−ｂとを含み、これらの構成要素のそれぞれは、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体として形成される。図１０に示すように、いくつかの適合性の構成要素（例えば適合性の構成要素１００４−ａおよび１００４−ｂ）は、接合領域（例えば接合領域１００８−ａ）におけるデバイス構成要素間の電気接続を提供できる。他の適合性の構成要素（例えば適合性の構成要素１００５−ａおよび１００５−ｂ）は、デバイス構成要素と、デバイス１０１８のような外部デバイスとの間の、接合領域（例えば接合領域１００８−ｂ）における電気接続を提供できる。また、図１０に示されるように、少なくとも１つのデバイス構成要素（デバイス構成要素１００２−ａおよび／またはデバイス構成要素１００２−ｂ）を、可撓なベース（例えば可撓なベース１０１０−ａまたは可撓なベース１０１０−ｂ）の上に配置するかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入することが可能である。この例の装置１０００は、ポリマーまたは他の高分子材料を含む弾性特性を有する任意の材料から形成される封入材１００６の中に封入できる。図１０の例の装置は、緩衝構造１０１１−ａおよび１０１１−ｂをも含むが、これらの緩衝構造も封入材１００６によって封入される。緩衝構造１０１１−ａおよび１０１１−ｂは、この例の装置１０００において、それが、デバイス構成要素（デバイス構成要素１００２−ａおよびデバイス構成要素１００２−ｂ）の少なくとも一部分と、接合領域（接合領域１００８−ａまたは接合領域１００８−ｂ）と、可撓なベース（可撓なベース１０１０−ａまたは可撓なベース１０１０−ｂ）の少なくとも一部分と、および／または、適合性の構成要素（適合性の構成要素１００４−ａ、１００４−ｂ、１００５−ａまたは１００５−ｂ）の少なくとも一部分と重なり合うように配置できる。可撓なベース１０１０−ａまたは１０１０−ｂは、封入材１００６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成することができ、緩衝構造１０１１−ａまたは１０１１−ｂも、封入材１００６の材料より高い値のヤング率を有する材料から形成できる。
【００４３】
本明細書に記述の原理による任意の例の装置において、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体は導電性の材料から形成できる。本明細書に記述する任意の例において、導電性の材料は、金属、金属合金、導電性ポリマー、または他の導電性材料とすることができるが、これに限定されない。一実施例において、被覆の金属または金属合金が、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、クロムまたはパラジウム、あるいはこれらの任意の組合せを含む）、および、炭素との合金を含む任意の適用可能な金属合金を含むことができるが、これに限定されない。他の非限定的な例においては、適切な導電性材料は、シリコンベースの導電性材料、インジウムスズ酸化物または他の透明な導電性酸化物、あるいは第ＩＩＩ−ＩＶ族の導電体（ＧａＡｓを含む）を含む半導体ベースの導電性材料を含むことができる。半導体ベースの導電性材料はドープすることができる。
【００４４】
本明細書に記述の原理による任意の例の装置において、交差構造、可撓なベースおよび／または封入材は、各装置に対して必要な上記の弾性特性の関係に従う弾性特性を有する任意の材料から形成できる。例えば、交差構造、可撓なベースおよび／または封入材をポリマーまたは高分子材料から形成できる。適用可能なポリマーまたは高分子材料の非限定的な例として、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が含まれるが、これに限定されない。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として、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、サーモプラスチック、アクリレート、アセタルポリマー、生物分解性ポリマー、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、ポリベンゾイミダゾール、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改質ポリエチレン、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、ポリフェニレン酸化物およびポリフェニレン硫化物、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、スルホンベースの樹脂、ビニルベースの樹脂、またはこれらの任意の組合せが含まれる。一実施例において、本明細書のポリマーまたは高分子材料を、ＵＶ硬化型ポリマー、あるいは、例えばＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）（ＢＡＳＦ、Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ、ＮＪ）であるがこれに限定されないシリコーンとすることができる。
【００４５】
種々の例において、可撓なベースおよび緩衝構造を、同じポリマーまたは高分子材料、あるいは異なるポリマーまたは高分子材料から形成できる。一実施例においては、封入材を、例えばＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）（ＢＡＳＦ、Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ、ＮＪ）であるがこれに限定されないシリコーンとすることができる。
【００４６】
生物医学装置に応用する場合には、封入材は生体適合性でなければならない。伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体は、機械的な補強材としても作用するポリイミドの中に埋入できる。
【００４７】
本明細書に記述する任意の例の構造において、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体は、約０．１μｍ、約０．３μｍ、約０．５μｍ、約０．８μｍ、約１μｍ、約１．５μｍ、約２μｍの厚さ、またはそれより厚い厚さを有することができる。緩衝構造および／または可撓なベースは、約５μｍ、約７．５μｍ、約９μｍ、約１２μｍの厚さ、またはそれより厚い厚さを有することができる。本明細書の任意の例において、封入材は、約１００μｍ、約１２５μｍ、約１５０μｍ、約１７５μｍ、約２００μｍ、約２２５μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍの厚さ、またはそれより厚い厚さを有することができる。
【００４８】
図１１Ａは、２つの緩衝構造を含む一実施例の装置１１００であって、有限要素解析（図１１Ｂに関連付けて説明する）を遂行するためのモデルとして使用される装置１１００の側断面図を示す。図１１Ａの例は、可撓なベース１１１０の上に配置されるかあるいはその中に少なくとも部分的に埋入されるデバイス構成要素１１０２と、互いにほぼ反対側、すなわち、デバイス構成要素１１０２および可撓なベース１１１０の両側に配置される緩衝構造１１１１−ａおよび１１１１−ｂとを含むが、これらはすべて封入材１１０６の中に封入されている。図１１Ａの例は、任意の先行例の装置の対応する構成要素と関連付けて上記に述べたのと同じタイプの材料および構成要素を含む。
【００４９】
図１１Ｂは、封入材１１５６と、可撓なベース１１６０と、緩衝構造１１６１と、デバイス構成要素１１５２とに関する有限要素モデルの近似を示す。この例においては、可撓なベースおよび緩衝構造は、ポリイミドから構成されているものとして近似され、封入材はシリコーンから、デバイス構成要素はシリコンベースのデバイスから構成されているものとして近似されている。
【００５０】
図１２Ａおよび１２Ｂは有限要素計算の結果の例を示す。図１２Ａは、図１１Ａの例の装置１１００が伸張または伸びの力を受けた場合の有限要素計算の結果の例を示し、図１２Ｂは、図１１Ａに類似の例の装置であって、緩衝構造１１１１−ａおよび１１１１−ｂを含まない例の装置が同様に伸張または伸びの力を受けた場合の有限要素計算の結果の例を示す。図１２Ｂは、緩衝構造が欠落しているので、デバイス構成要素１２５０は可撓なベース内に配置されているものの、封入材の中の高いひずみ集中の領域１２６０が、デバイス構成要素１２５０の端部と合致していることを示している。デバイス構成要素と適合性の構造との間の電気接続の接合領域は、この端部に近接して配置される可能性がある。図１２Ｂに示すようなひずみの集中は、伸張または伸びの間に接合領域に損傷をもたらす可能性があり、これは、場合によっては接合領域の破壊を生じさせる。さらに、前記端部におけるこのようなひずみの集中は、端部近傍のデバイス構成要素と可撓なベースとの間の界面の層間剥離を惹起する場合がある。これと比較して、図１２Ａは、緩衝構造１２１０が、高いひずみ集中の領域１２２０を、封入材の中において、デバイス構成要素１２００または可撓なベースの端部から移動させており、図１２Ｂの場合と違って、外側の領域内に集中させていることを示している。その結果、装置の接合領域に生じる可能性があるひずみが、その領域から離れるように導かれる。図１２Ｂに示すこのようなひずみの分布は、伸張または伸びの間の接合領域に対する損傷のリスクを低減し、あるいは、そのような損傷を防止することができ、それによって装置の性能を維持する。さらに、端部近傍におけるデバイス構成要素と可撓なベースとの間の界面の層間剥離のリスクが低下する。一実施例において、図１２Ａの緩衝構造を、高いひずみ集中の領域の端部まで延長できる。
【００５１】
図１３は、図１２Ａおよび１２Ｂの計算におけるｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓひずみおよび第１主ひずみの相対伸びに対するプロットを示す。特に、図１３は、緩衝構造なしの装置におけるｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓひずみおよび第１主ひずみの値が、緩衝構造を有する装置の場合より高いことを示している。
【００５２】
本明細書に記述した例の装置は当分野における任意の技術を用いて製作可能である。例えば、伸張可能なおよび／または可撓な相互接続体の導電性の材料は、蒸着、スパッタリングまたは他の堆積技術を用いて製作でき、続いて、所要の形態に従ってパターン化できる。可撓なベース、緩衝構造および／または封入材は、例えばスピンコーティングまたは鋳造を用いて、かつ、構成要素の所要の形状を画定するマスクまたは型を用いて形成できる。
【００５３】
本明細書においては、本発明の種々の実施形態を記述し、例示したが、当業者は、その機能を遂行するための、および／または、結果および／または本明細書に記述する利点の１つ以上を得るための多様な他の手段および／または構造を容易に想定するであろう。このような変形および／または修正のそれぞれは、本明細書に記述する本発明の実施形態の範囲内にあると考えられる。より一般的には、当業者は、本明細書において記述したすべてのパラメータ、寸法、材料および形態は例であることが意図されていること、および、実際のパラメータ、寸法、材料および／または形態は、本発明の教示が用いられる特定の用途または複数の用途に応じて変化するものであることを容易に認めるであろう。また、当業者は、本明細書に記述した本発明の具体的な実施形態に対する多くの等価物を認識するであろうし、あるいは、それを、単なる慣用的な実験法を用いて確認できる。従って、以上に述べた実施形態は例示目的用としてのみ提示されていること、および、本発明の実施形態は、具体的に記述されたものとは違った方式で実践し得ることが理解されるべきである。本開示の発明に関わる実施形態は、本明細書に記述するそれぞれの個々の形体、システム、製品、材料、キットおよび／または方法を目標としている。さらに、このような形体、システム、製品、材料、キットおよび／または方法の２つ以上の任意の組合せは、それらの形体、システム、製品、材料、キットおよび／または方法が相互に矛盾しない限り、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００５４】
以上に記述した本発明の実施形態は、多くの方法の内の任意の方法で実行することができる。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用いて実行することができる。一実施形態の任意の態様が、少なくとも部分的にソフトウェアにおいて実行される場合、そのソフトウェアのコードは、単一のデバイスまたはコンピュータに設けられたものであるか、あるいは、多重デバイス／コンピュータの中に分散されたものであるかには拘わらず、任意の適切なプロセッサーまたはプロセッサーの集合体の上で実行することができる。
【００５５】
また、本明細書に記述する技術は、少なくとも１つの例が提供される方法として具現化することができる。この方法の一部として実行される行為は、任意の適切な方法でその順序を定めることができる。従って、行為は例示される実施形態において順序付けられた行為として示されているが、行為が例示されるものとは異なる順序で実行されるいくつかの実施形態を構成することができる。この行為は、同時にいくつかの行為の実行を含むことができる。
【００５６】
本明細書において規定しかつ使用するすべての定義は、辞書の語義、参照によって本願に組み込まれた文献における定義、および／または、規定された用語の通常の意味全般にわたると理解されるべきである。
【００５７】
本明細書において使用する不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、明確にそうでない旨指示されない限り、「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」を意味すると理解されるべきである。
【００５８】
本明細書において使用する「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という語句は、その語句によって結合された要素の「いずれかまたは両者（ｅｉｔｈｅｒ  ｏｒ  ｂｏｔｈ）」、すなわち、いくつかの場合には並立的に存在し、他の場合には別個に存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を用いて列挙される多重要素も、同様に、すなわち、その語句によって結合される要素の「１つ以上（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」と解釈されるべきである。「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」の語句によって具体的に特定される要素以外の他の要素は、それが、具体的に特定される要素に関係あろうとなかろうと、場合によって存在することができる。従って、非限定的な例として、例えば、「Ａおよび／またはＢ（Ａ  ａｎｄ／ｏｒ  Ｂ）」の語句が「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のようなオープンエンドの語と組み合わせて使用される場合は、その語句は、一実施形態においては、Ａのみ（場合によってＢ以外の他の要素を含む）のことを言い、別の実施形態においては、Ｂのみ（場合によってＡ以外の他の要素を含む）のことを言い、さらに別の実施形態においては、ＡおよびＢ（場合によって他の要素を含む）の両者のことを言う。
【００５９】
本明細書において使用する「または／あるいは（ｏｒ）」の語は、上記に定義した「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト中の項目を区別する場合には、「または／あるいは（ｏｒ）」または「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は包含的であると解釈されるべきである。すなわち、いくつかの要素または要素のリストと、場合によっては列挙されていない付加的な項目との内の少なくとも１つを包含することを意味するが、それらの２つ以上をも含むことと解釈されるべきである。そうでない旨を明確に示す用語のみ、例えば、「ただ１つの（ｏｎｌｙ  ｏｎｅ  ｏｆ）」または「正確に１つの（ｅｘａｃｔｌｙ  ｏｎｅ  ｏｆ）」または「から構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」などの語句のみが、いくつかの要素または要素のリストの内の正確に１つの要素の包含を意味するであろう。一般的に、本明細書において使用する「または／あるいは（ｏｒ）」の語は、「いずれか（ｅｉｔｈｅｒ）」、「１つの（ｏｎｅ  ｏｆ）」、「ただ１つの（ｏｎｌｙ  ｏｎｅ  ｏｆ）」または「正確に１つの（ｅｘａｃｔｌｙ  ｏｎｅ  ｏｆ）」のような排他性の語が先行する場合にのみ、排他的な選択肢（すなわち一方または他方であって両者ではない）を示すものと解釈されるべきである。
【００６０】
本明細書において、１つ以上の要素のリストを参照して用いられる語句「少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」は、要素のリストにおける任意の１つ以上の要素から選択される少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであるが、これは、要素のリスト内に具体的に列挙されるありとあらゆる要素の少なくとも１つを必ずしも含まず、また、要素のリスト内の要素の任意の組合せを排除しない。この定義は、また、「少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」の語句が付される要素のリスト内に具体的に特定される要素以外の要素が、具体的に特定されるそれらの要素に関係あろうとなかろうと、場合によって存在し得ることを可能にする。従って、非限定的な例として、例えば、「ＡおよびＢの少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ａ  ａｎｄ  Ｂ）」（あるいは等価表現として「ＡまたはＢの少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ａ  ｏｒ  Ｂ）」あるいは等価表現として「Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ａ  ａｎｄ／ｏｒ  Ｂ）」）は、一実施形態においては、少なくとも１つのＡ、場合によっては１つより多いＡであってＢを含まないもの（そして場合によってＢ以外の他の要素を含む）のことを言い、別の実施形態においては、少なくとも１つのＢ、場合によっては１つより多いＢであってＡを含まないもの（そして場合によってＡ以外の他の要素を含む）のことを言い、さらに別の実施形態においては、少なくとも１つのＡ、場合によっては１つより多いＡと、少なくとも１つのＢ、場合によっては１つより多いＢ（そして場合によって他の要素を含む）とのことを言う。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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