(57)【要約】湾曲し又は可撓性を有する支持部（４２）に載せ置かれた電子装置（３８）及びその製造方法を示す。電子装置は、可撓性基板（１８）と、上側表面に電子部品を有する基板上に設けた硬質材料の層（２）とを具える。硬質層（２）の弱化領域（６）は、硬質層の互いに隣接する部分を規定し、可撓性コネクタ（１６）は、互いに相違する部分にある部品間に延在する。可撓性を十分にするために、硬質層（２）を弱化領域（６）に沿って折ることができる。
2004515017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）硬質材料の層に、予め設定された弱化領域のパターンを形成して、硬質層の互いに隣接する部分を規定するステップと、
（ｂ）前記硬質層に電子部品を設けるステップと、
（ｃ）互いに相違する部分の上の部品間に延在する可撓性コネクタを形成するステップとを具えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記硬質層を前記弱化領域に沿って分割するステップを有することを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
（ａ）硬質層に電子部品を設けるステップと、
（ｂ）　前記硬質層の互いに相違する隣接した部分間に延在する可撓性コネクタを形成するステップと、
（ｃ）　前記硬質層を前記互いに隣接する部分に分割するステップとを具えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記硬質層を可撓性基板に載せ置くことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記コネクタを、前記硬質層に電気めっきした金属によって形成することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記コネクタに金属を電気めっきする前にシード層を堆積することを特徴とする請求項５記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属を電気めっきする前に前記硬質層上にホトレジストの領域を規定して、コネクタの部分が前記ホトレジスト上にブリッジを形成し、その後、前記穂とレジストを除去することを特徴とする請求項５又は６記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
電子部品を有する硬質材料の層を具え、硬質層の互いに隣接する部分が、硬質層の弱化領域によって規定され、互いに相違する部分の部品間に延在する可撓性コネクタを更に具えることを特徴とする電子部品。
【請求項９】
電子部品を有する硬質材料の層と、硬質層の互いに隣接した互いに相違する部分間に延在する可撓性コネクタとを具え、前記硬質層が、前記互いに相違する部分に分割されて、可撓性となるようにしたことを特徴とする電子部品。
【請求項１０】
前記硬質層が、前記硬質層の弱化領域に沿って互いに相違する部分に分割されたことを特徴とする請求項９記載の電子部品。
【請求項１１】
前記弱化領域が、前記硬質層の片面又は両面に溝を具えることを特徴とする請求項８から１０のうちのいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１２】
前記硬質層が可撓性基板に載せ置かれたことを特徴とする請求項８から１１のうちのいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１３】
前記コネクタが、電気めっきされた金属を含むことを特徴とする請求項７から１２のうちのいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１４】
前記コネクタがブリッジ状の部分を具えることを特徴とする請求項７から１３のうちのいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１５】
請求項７から１４のうちのいずれか１項に記載の載せ置かれた装置を有する物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術の分野
本発明は、湾曲した又は可撓性の支持部に載せ置かれた可撓性電子装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
背景技術
可撓性の電子装置を製造できるようにすることは、種々のアプリケーションにおいて電子部品が組み込まれる傾向にあるため、非常に望まれている。例えば、その装置は、「スマートカード」、すなわち、マイクロプロセッサ及びセキュアメモリ（ｓｅｃｕｒｅ ｍｅｍｏｒｙ）を有するクレジットカードサイズのカード片に用いることができる。
【０００３】
可撓性プラスチック基板に形成された大領域電子部品（ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ：ＬＡＥ）には、多数の課題が課されている。これらの課題は、低いサーマルバゲット（ｌｏｗ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）、低い品質の装置、半導体装置の層のクラッキング及び弱い接着、水の吸収、並びに、プラスチック基板の膨張及び収縮に起因する層間の低い精度の位置合わせを含む。
【０００４】
国際公開番号第００／３６８５４号は、可撓性のアクティブマトリックスディスプレイを製造する技術を記載している。回路素子を支持する形成されたブロックは、相補的な凹部を有する可撓性基板にスラリーで堆積される。ブロックは、各凹部に滴下し、電気的に互いに結合してアクティブマトリックスを形成する。
欧州特許公開明細書第１０１４４５２号に開示された工程において、薄膜装置は、基板上に設けられた個別の層の上に形成される。個別の層には水素イオンが注入される。その後、個別の層は、層にレーザ光を照射することによって基板から分離される。この工程は、以前の注入ステップの影響によって加速される。装置を他の基板に移すこともできる。大形のアクティブマトリックス基板は、他の基板上に個別に製造された複数の小型ユニットの移送によって形成される。
本発明の目的は、曲げ自在の向上した可撓性の電子装置である電子装置を形成する向上した方法を提供することである。
【０００５】
発明の開示
本発明は、（ａ）硬質材料の層に、予め設定された弱化領域のパターンを形成して、硬質層の互いに隣接する部分を規定するステップと、
（ｂ）前記硬質層に電子部品を設けるステップと、
（ｃ）互いに相違する部分の上の部品間に延在する可撓性コネクタを形成するステップとを具えることを特徴とする電子装置の製造方法を提供する。
この方法によれば、部品及びコネクタが硬質層上に簡単に形成され、装置を曲げることによって、予め設定された方法によって硬質層を弱化領域（ｗｅａｋｅｎ ｒｅｇｉｏｎ）に分割する。可撓性コネクタは弱化領域を横切って延在し、その結果、一旦硬質層が弱化領域に沿って分割されると接続が維持されて、装置の動作に影響を及ぼすことなく装置の更なる曲げを許容する。弱化領域が部品及びコネクタに対して硬質層の反対側の表面に設けた場合、好適には、ステップ（ｂ）及び／又はステップ（ｃ）の後にステップ（ａ）を実行する。硬質層は、部品及び／又はコネクタの製造工程中に更に強固な形態となる。
【０００６】
この方法によって、ほとんどの領域の回路を、可撓性基板に移送し、かつ、結合が可撓性を有するように制御された方法で折り曲げることができる。硬質層を最終的な装置において折り曲げることができ、装置の使用中に折り曲げが生じてもよい。
本発明は、（ａ）硬質層に電子部品を設けるステップと、
（ｂ）　前記硬質層の互いに相違する隣接した部分間に延在する可撓性コネクタを形成するステップと、
（ｃ）　前記硬質層を前記互いに隣接する部分に分割するステップとを具えることを特徴とする電子装置の製造方法を更に提供する。
【０００７】
本発明は、更に強固で砕けやすい材料上に電子部品及びコネクタの製造を処理する利点と、部品及びコネクタを形成した後に装置を折り曲げ自在にする利点とを結合する。好適な実施の形態において、この方法は、可撓性基板上に硬質（剛性）層を載せ置くステップを有する。可撓性基板は、一旦分割されると、装置の曲げを防止する必要なく硬質層を支持する。
この方法は、例えば、ガラス若しくは他の硬質（剛性）材料に大規模電子（ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）装置の形成、又はシリコン上への集積回路の形成に適用することができる。
【０００８】
本発明は、電子部品を有する硬質材料の層を具え、硬質層の互いに隣接する部分が、硬質層の弱化領域によって規定され、互いに相違する部分の部品間に延在する可撓性コネクタを更に具えることを特徴とする電子部品も提供する。
本発明は、可撓性となるように１個以上の弱化領域に沿って硬質層を分割した装置も提供する。弱化領域は、硬質層の片方又は両方の面に溝を形成する。
本発明の他の態様によれば、電子部品を有する硬質材料の層と、硬質層の互いに隣接した互いに相違する部分間に延在する可撓性コネクタとを具え、前記硬質層が、前記互いに相違する部分に分割されて、可撓性となるようにしたことを特徴とする電子部品を提供する。
【０００９】
したがって、電子装置には、弱化領域によって結合されるのではなく既に切り離された互いに隣接する部分を設ける。これは、以下のような処理に対する分割された形態において装置が十分強固である場合に適切である。コネクタのみを、装置が基板上に載せ置かれるまで互いに隣接する部分を保持するのに十分に安全かつ強固にすることができる。
硬質層は、好適にはガラスやシリコンのような脆性材料を含み、可撓性層は、例えばプラスチックを含む。
【００１０】
弱化領域を、硬質層をエッチング若しくはサンドブラストし又はダイヤモンド丸のこブレードを用いることによって形成する。弱化領域を、例えばダイヤモンドチップカッター又はダイヤモンド若しくはカーバイトエッジホイールを用いて硬質層を刻むことによって形成することができ、レーザを用いて細い溝又はスロットを除去することによって形成することもできる。弱化領域は、片面又は両面から層の途中まで延在する溝又はスロットを具える。他の実施の形態において、弱化領域は、硬質層を完全に通過するスロット又は打ち抜き穴を具える。
【００１１】
他の好適な実施の形態において、弱化領域は、比較的広い溝のベースに形成された細い溝又はスロットを具える。幅広い溝の幅及び深さを大きくすることによって、溝に隣接する硬質層表面によって規定される角度が減少するように硬質層を折り曲げたときに硬質層の折り曲げの反対側の端部に生じる分離が減少する。また、幅広い溝の深さのために、硬質層の折り曲げが更に容易になる。細い溝によって、弱化領域の折り曲げ位置が正確に規定される。
【００１２】
好適には、弱化領域を線形にし、すなわち、弱化領域は、直線又は曲線に沿って延在し、好適には、長さよりも十分小さい幅を有し、その結果、折り曲げ（ｂｒｅａｋａｇｅ）は、制御されながら長さ方向に生じる。弱化領域は、電子素子を硬質層に設ける前後に形成される。弱化領域によって規定された互いに隣接する部分が非常に小さいので、装置の通常の使用中に、弱化領域の折り目の向こうに硬質層の更なる折り曲げが生じない。
硬質層を、レーザ又は他のエネルギービームを用いて層を局所的に加熱した後に急速に冷却し、すなわち、エアジェット又は液体冷媒を用いた「急冷」工程によって、互いに隣接する部分に分割する。この工程によって生じた応力によって、層を折り曲げる必要なく層を正確に折り曲げる。他の場合において、例えば比較的厚い層によって、そのような工程は、予め設定された領域でのみ層を弱化させ、その後の折り曲げによって層を折り曲げることができる。
【００１３】
コネクタを、例えば、硬質層に金属を電気めっきすることによってステップ（ｄ）で形成する。これは、金属コネクタを電気めっきする前にシード層を堆積するステップを有してもよい。ホトレジストの領域を、金属の電気めっき前に硬質層の上に規定し、これによって、コネクタの部分がホトレジスト上にブリッジを形成し、その後、ホトレジストを除去する。したがって、結果的に得られるコネクタは折り曲げ自在となり、これによって、装置が折り曲げられるにもかかわらず、互いに相違する部分上の部品の電気的な接続が維持される。各コネクタは、硬質層の弱化部分を折り曲げるべき位置の上に延在する単一の可撓性ブリッジ部を具え、又はコンサーティーナ状構造の複数のブリッジを具える。
【００１４】
発明を実施するための最良の形態
可撓性装置の製造工程を図１Ａ〜Ｄに示す。図１Ａは、ガラス層２の平面の部分断面図である。各々がこの層の対向面８及び１０に形成された溝６の対から構成される二つの弱化領域４を示し、溝６は、断面に垂直に延在する。溝を、例えば、エッチング又はサンドブラスト工程によって形成する。溝は、層間に互いに隣接する部分すなわち島１４を規定する。
【００１５】
図１に示す溝６は、断面に垂直な矩形を有する。しかしながら、三角形断面のような他の断面形状を用いることができ、この場合、三角形の頂点は、硬質層の最終的な割れ目の線を規定する。
【００１６】
その後、層の上面に電子部品１２が形成される（図１Ｂ）。電子部品は、既知のＬＡＥ技術を用いて設けられ、アモルファス装置、微結晶装置又は多結晶装置を具える。工程は、ガラス層２の代わりにシリコン層を用いることによって、シリコン上に集積回路を形成するのに適用することもできる。
導電性かつ可撓性のコネクタ１６（図１Ｃ）を追加して、互いに隣接する装置間の接続を行う。これらコネクタの形成を、図２に関連して後に説明する。ガラス層は、プラスチック又はポリマー基板１８上に載せ置かれる。その後、アッセンブリは、制御しながら弱化領域４に沿ってガラス層を折るために曲げられる。矢印２０は、弱化領域４を割るための曲げ方向を示す。図１に示す方向に平行に延在しない他の弱化領域を割る他の方向にアッセンブリを折り曲げるように適合することもできる。図１Ｄに示すように、曲げ工程によって弱化領域にクラック２２が生じる。その結果、島１４は、相対移動することができるが、電気めっきされたブリッジ１６を通じて電気的に接続されたままである。
【００１７】
典型的には、ガラス層を０．７ｍｍ前後の厚さとする。島を、約５ｍｍ×５ｍｍとする。この島のサイズは、可撓性スマートカード技術で用いられる２５ｍｍ２の現在の最大結晶シリコンチップサイズに基づく。これは、集積回路チップのクラッキング及び／又は他のタイプの故障が生じる前に耐えることができる曲げの程度によって決定される。これらの大きさを、特定のアプリケーションの要求並びに用いられる材料及び回路の特性に適合するよう変更することができる。可撓性層に固定した硬質層２を形成するのに用いることができる互いに相違する材料は、様々な大きさの剛性を有する。通常使用の折り曲げの間に回避すべき他の折り曲げ（ｂｒｅａｋａｇｅ）に対して、島を十分小さくする必要がある。
【００１８】
硬質層２を割る他の方法を、図２Ａ〜Ｄに示す。図１に示す溝に比べて細い溝を硬質層の表面に形成して、弱化領域を規定するのが好ましい。これを、例えばダイヤモンドチップカッターを用いたスクライビング工程によって行う。細い溝を形成するために、レーザを用いて硬質層から材料を除去することもできる。このようにして、硬質層の割れ目の位置を正確に規定することができる。
このタイプの手順を用いた割れ目のある硬質層を、図２Ａに示す。割れ目２２の位置を、硬質層の上側表面８及び／又は下側表面１０に細い溝又は境界線を形成することによって規定する。次いで、硬質層を折り曲げることによって、硬質層は、細い溝の長さに沿って割れる。
【００１９】
図２Ｂ〜２Ｄは、割れ目のある硬質層に図２Ａの場合に比べて大きい可撓性にするために比較的大きな溝７を細い溝に組み合わせた他の実施の形態を示す。比較的大きな溝は、硬質層の上側表面８（図２Ｂ）、下側表面（図２Ｃ）又は上側及び下側表面（図２Ｄ）に形成される。細い溝を用いて、比較的大きな溝６の基板２３に最終的な割れ目２２の位置を規定する。
スクライビング工程によって形成される細い溝を、典型的には２．５〜７μｍの深さとする。スクライビング工程によって、けい引き線のいずれかの側で横方向に損傷が生じ、このような損傷を有する結果的に得られる溝の幅は、１００〜２００μｍとなる。
【００２０】
これまで言及した比較的広い幅の溝の大きさを、複数の因子に従って選択することができる。幅広い溝を用いて、スクライビングツールを案内することができ、この場合、スクライビングツールの角度に適合するために深さに対して十分広い幅にする必要がある。幅の広い溝を、硬質層を割るのに要求される折り曲げ量を決定するよう選択してもよい。その幅を、好適には、硬質層が折り曲げられたときに溝の互いに対向する壁部間の接触を回避するのに十分な大きさとする。典型的には、比較的広い幅の溝の幅及び深さを、硬質層の厚さの半分から１／３又はそれ未満とする。
【００２１】
図２に示す各実施の形態において、上側表面８をスクライビングした場合、この工程をコネクタ１６を形成する前に行う必要があり、それに対して、下側表面１０のスクライビングを、硬質層が他の基板に載せ置かれる前の任意の段階で行うことができる。
可撓性コネクタを形成する工程の一例を、図３を参照して説明する。図３Ａは、ガラス層２の上側表面８の弱化部分すなわち溝６の拡大断面図である。フォトレジストを表面８に堆積した後にパターン化して、３個のブロック２４，２６及び２８を溝６の領域に形成する。ブロック２６は、溝のベースに配置され、ブロック２４及び２６は、溝のエッジにそれぞれ隣接する。（図３Ｂに示す）肉薄のシード層３０は、ブロック２６を超えてブロック２４及び２８のエッジまで延在するように、例えばシャドーマスク３２を用いて矢印３４の方向に配置される。シード層３０は、例えばクロムに被覆した銅によって構成される。
【００２２】
その後、コネクタ１６がシード層３０上で電気めっきされる。ニッケル又は銅を用いてコネクタを形成する。その後、ホトレジストブロック２４，２６及び２８を除去して、最終的なコネクタを残す（図３Ｃ）。図１に関連して既に説明したように、ガラス層を折り曲げることによって、コネクタの下にクラック２２が形成される。図示したように、ブロック２６が存在する結果、ブリッジのようにクラック上に延在するコンサティーナ状の構造がコネクタに形成される。コネクタは、破壊されることなくガラス層の制御された折り曲げに必要なガラス層の曲げに適合することができる。
【００２３】
図４は、既に説明した技術を用いて形成される可撓性電子装置３８の線形的な平面図である。この装置は、複数の互いに隣接する島１４を有し、その各々は、複数の電子部品１２を支持するとともに、コネクタ１６によって相互接続される。破線３６は、島１４の境界を表す。
【００２４】
本発明の電子装置をスマートカードに用いることができる。スマートカード４０を図５に示す。それは、載せ置かれた部品４４を有するプラスチックの可撓性カード４２を具え、ここで説明したような可撓性電子装置の実施の形態を含む。これらのカードは、マネーを設けるとともに、セキュリティの向上、キーボード、ディスプレイ、スピーカ、マイクロホン等のための生物測定によるテスト機能（例えば、指紋センサ）の他の形態を有することできる。本発明によって、全体的なチップの面積を、約２５ｍｍ２の現在採用されている面積から増大することができる。例えば、外部のリーダ及び／又は電源を、部品４４を含む（図示しない）電気的なコンタクト面を通じて装置に接触することができる。
【００２５】
これらの装置を、可撓性ディスプレイ（例えば、ｐＬＥＤ（発光ポリマーディスプレイ）又は液晶ディスプレイ）を形成するために使用し、衣服に組み込み、又は、コンピュータのマウスや、車両のダッシュボードや、玩具のような任意の湾曲し若しくは可撓性基板の上に載せ置くこともできる。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による可撓性装置の製造工程の部分断面図を示す。
【図２】層を割る種々の方法を示す硬質層の部分断面図を示す。
【図３】図１Ｃ及び１Ｄに示すコネクタ１６の製造工程の部分断面図である。
【図４】図１Ｄに示す可撓性装置の平面図である。
【図５】載せ置かれた可撓性電子装置を有するスマートカードを示す。
【国際公開パンフレット】
2004515017.tif 000003
2004515017.tif 000004
2004515017.tif 000005
2004515017.tif 000006
2004515017.tif 000007
2004515017.tif 000008
2004515017.tif 000009
2004515017.tif 000010
2004515017.tif 000011
2004515017.tif 000012
2004515017.tif 000013
2004515017.tif 000014
2004515017.tif 000015
2004515017.tif 000016
2004515017.tif 000017
2004515017.tif 000018
【国際調査報告】
2004515017.tif 000019
2004515017.tif 000020
2004515017.tif 000021