15、柔性电子系统集成技术：原理、应用与挑战

柔性电子系统集成技术：原理、应用与挑战

1. 芯片封装与电路制作

在芯片封装过程中，首先要去除残留薄膜。使用波长为 248 nm 的准分子气体激光快速清洁步骤来去除残留薄膜，在这一步骤中，需要调整激光功率水平的工艺窗口，以避免对铝接触垫造成过多损坏，同时确保能够消融碎屑层。激光钻孔后，通过湿法蚀刻去除金属掩模，去除金属掩模的同时也能清除通孔旁边表面可能存在的激光碎屑。

当芯片嵌入聚酰亚胺并打开通向芯片触点的通孔后，就可以施加顶部金属层。溅射一层薄的 TiW/Cu（50 nm/1 mm）层，以确保与芯片焊盘良好接触，并提供低欧姆互连。为确保金属层与下层聚酰亚胺良好粘附，需进行等离子体处理（CHF₃/O₂），这样能提供非常好的机械和化学结合。经过这种等离子体处理后，电镀至 25 mm 厚度的溅射金属层的剥离强度高于 1.6 N/mm。处理完成后，可以手动或通过激光切割将芯片封装从载体上轻松切割下来。

以下是芯片封装的主要步骤：
1. 准分子激光清洁去除残留薄膜
2. 激光钻孔
3. 湿法蚀刻去除金属掩模
4. 施加顶部金属层（溅射 TiW/Cu）
5. 等离子体处理（CHF₃/O₂）
6. 电镀金属层
7. 切割芯片封装

2. 超薄芯片组装的嵌入式电路

由于使用 PEN 和 PET 基板可以大幅降低基础材料成本，因此开发了一些新的工艺。这些工艺要适应与聚酰亚胺箔相比更低的机械和化学稳定性以及有限的热稳定性。传统的丝网印刷或喷墨印刷技术虽然可用于具有成本效益的电子电路印刷，但它们在分辨率上有限，并且制作出的线路导电性较差。

而将电路嵌入聚合物箔的深度中则