[发明专利]柔性集成单片电路

说明书

技术领域

发明涉及一种由柔性电路元件组成的柔性集成单片电路。

背景技术

传统的单片集成电路包括广泛不同的电路元件，例如：在普通单晶体半导体晶片内部或者在其上部结合的二极管、晶体管、电阻器、电容器和线圈。由半导体晶带、绝缘层区域和金属导电连接组成的多路、复杂的集成电路结构非常薄，厚度通常不超过几个微米。电荷载流子在薄层和通道中实际上在芯片的表面运动。

实验表明，层厚小于50μm的半导体材料薄层自身是柔性的，并且，具有该层厚的集成电路在被重复弯曲压迫后依然保持运行。使芯片变为刚性的只是传统结构的半导体芯片的大的相对于电路元件的深度的厚度。

如果具有功能性元件及其相互连接的表面层被成功地从刚性的基上分离，制造柔性的集成电路是可能的。

因为对用于构成在柔性数据载体上的、用于物体和人的后勤学跟踪的电子仪器的小而便利的集成电路的需求的增长，已知，此种柔性集成电路已经成为广泛的技术努力的目标。

特别是对于作为数据存储卡或聪明卡的芯卡，其发展趋势是朝着一种具备数据传输的、带有或不带有接触件的多功能卡的方向，以使芯片卡的使用能够被扩展到广泛不同的领域，例如：付款、健康、电信和安全。为个这个目的，它们被配备了比以往更大尺寸的半导体电路，以便在卡上容纳更多的电子功能。如果以传统半导体工艺在一个刚性芯片上实现这些半导体电路，当使用者弯曲该卡时，它们将容易爆裂和断开。因此，需要一种用于具备高集成化、能够经受强机械负载的芯片卡的集成电路。

从US6027958可知一种柔性集成电路，该集成电路包括在一个在二氧化硅层上的硅半导体材料，一个用硅半导体材料制造的集成电路，一个二氧化硅或氮化硅的、用于密封集成电路的包围层，和一个连接到集成电路的柔性支持层。

但是，US6027958中的柔性集成电路具有有关制造和操作的多方面的缺陷。其制造过程包括多个步骤，因而，实质上增加了制造成本和不合格品的百分比。也必须特别关注各层的质量，并且尤其关注其中的相互粘附和在柔性集成电路中伴随的脱层效果。SiO₂或Si₃N₄的包围层是易碎的、容易断裂、容易显示出裂缝，并且具有差的粘着力。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种柔性集成电路，它具有改良的粘接特性，并且它能够以简单而便宜的方式、以基本上的任何尺寸被实现。

在本发明中，该发明目的是通过一种柔性集成单片电路而实现的，该柔性集成电路基本上是由柔性电路元件、柔性电路元件间的连接元件、和由至少一层含有聚合物的材料层组成的柔性包覆层而构成。

由含有聚合物的材料层制成的柔性包覆层同时具有三个功能：它充当一个钝化层；充当一个平面化层；和充当集成电路元件及其相互连接元件的机械支撑。聚合物层用于使电路元件钝化和平面化。同时，聚合物层使最终产品具有足够的机械稳固性，以便充当集成单片电路唯一的支撑。

本发明优选的是，聚合物是从聚酰亚胺、聚碳酸酯、碳氟化合物、聚砜(polysulphon)、环氧化合物、苯酚、三聚氰胺、聚酯、和硅树脂或其共聚物的组群中选择。

尤其优选的是，聚合物是从聚酰亚胺树脂的组群中选择。由此，本发明中的集成单片电路将因此表现出非常低的脱层风险。

在本发明的一个实施例中，所述材料层包括用于机械加固包覆层的加固材料。

在本发明的另一个实施例中，所述材料层包括导热填充材料。该填充材料用于提高对聚合物材料低的热传导率的热传导率补偿。

柔性集成单片电路的所述材料层可以包括一种用于集成电路光学屏蔽的颜料。在本发明的一个进一步的实施例中，所述材料层包括导电填充材料。一种具备导电填充材料的包覆层可能通过压力接触制造接触件而不用费力地蚀刻接触件孔。另外，该导电填充材料可以同时为电路元件形成电磁屏蔽。

包覆层也可以包括一个区域板，再次用于集成电路的电磁屏蔽。

在本发明的一个优选的实施例中，包覆层包括一个在柔性集成单片电路第一表面上的第一层和在第二表面上的第二层。电路元件被这样装入一个聚合物薄膜。该双面包覆层能够减少表面压力，并且为柔性集成单片电路的两个主表面提供了机械支撑。