[0001] 本公开总体上涉及包括具有不同刚度的多个基板的转移印刷结构。

[0002] 微转移印刷使得能够将微观装置从各种不同的源组装至共同的基板上。所述共同的基板可以为刚性的或柔性的，可以为透明的或不透明的，或者可以具有各种其它特征并且可以包括各种不同的材料，例如，晶体或非晶态材料或半导体、金属、电介质、或聚合物材料。系统中的微转移印刷装置可以例如与电导体互连。

[0003] 微转移印刷装置可以为刚性的，并且在设置于柔性基板上时，可能在所述基板挠曲时受到机械应力。同样地，当基板挠曲时，设置于柔性基板上的互连部可能受到应力，特别是在刚性装置与设置于所述柔性基板上的互连部之间的物理连接部处。

[0004] 采用可变刚度的结构例如被用于比如内窥镜和导管的医疗装置中，例如，如在美国专利第6,579,277号、美国专利第6,355,027号、以及美国专利第5,308,342号中所教导的。然而，仍然需要减小包括刚性装置和柔性基板的系统中的应力的结构。

[0043] 所公开的技术尤其总体涉及刚性结构，所述刚性结构设置于柔性基板上(例如，通过微转移印刷)并且连接至从所述刚性结构延伸至所述柔性基板的导体。设置于所述刚性结构与所述柔性基板之间的中间基板(所述中间基板具有小于所述柔性基板的柔性以及小于所述刚性结构的刚性)可以减少由于在挠曲时的机械应力引起的导体故障。

[0044] 参考图1A和2A的平面图、图1B和2B的横截面、以及图1C和2C的立体图，在本公开的一些实施例中，可变刚度模块99包括具有第一刚度的刚性结构10以及具有小于第一刚度的第二刚度的中间基板20。刚性结构10至少部分地设置于中间基板20上。柔性基板30具有小于第二刚度的第三刚度并且中间基板20至少部分地设置于柔性基板30上。导体40设置于中间基板20上和柔性基板30上并且连接至刚性结构10。导体40从刚性结构10延伸至中间基板20至柔性基板30。中间基板20从刚性结构10至柔性基板30在刚度方面提供更渐进的过渡，从而在可变刚度结构99挠曲时减小导体40中的应力，特别是在刚性结构10的边缘处或附近。根据本公开的一些实施例，机械应力被分散，从而减小刚性结构10、中间基板20、以及柔性基板30的边缘处或附近的局部应力。导体40中的机械应力的降低有助于防止或延迟导体
40中的破裂或其它变形并且保持导体40的功能性。

[0045] 导体40可以为例如电导体、例如电线或金属迹线，或光学导体、例如光管或光学纤维。导体40可以例如使用光刻方法和材料而被构造于适当位置中，或者可以被在其它地方构造并且被设置(例如，层压)至中间基板20和柔性基板30上的位置中。在一些实施例中，导体40可以形成、涂覆或层压于刚性结构10上或设置于刚性结构10与中间基板20之间。随后可以处理导体40以在中间基板20或柔性基板30上使导体40图案化。在一些实施例中，在没有任何进一步图案化的情况下设置导体40。刚性结构10可以例如电连接或光学连接至导体40。在一些实施例中，可变刚度模块99包括两个单独的导体40，并且两个导体40为电导体
40、为光学导体40、或者一个导体40为电导体40并且一个导体40为光学导体40。

[0046] 刚性结构10可以包括基板以及一个或多个其它元件。刚性结构10可以包括例如图案化层，比如电介质层(例如，二氧化硅层、氮化硅层或玻璃层)、金属层、半导体层、或塑料层。刚性结构10可以包括经处理的或经图案化的装置14、比如半导体装置14。刚性结构10可以包括刚性基板18，所述刚性基板具有一个或多个装置14，比如设置并且连接于刚性基板18上的电子装置、半导体装置、光学装置、或电光装置14。中间基板20和柔性基板30可以为多层式基板，例如包括一层或多层比如PEN或PET的聚合物材料、或一层或多层纸。不同的基板层可以形成层的堆叠或夹层。每个结构或层可以具有不同的厚度或者包括一种或多种不同的材料或材料的组合，以提供不同的结构刚度。例如，柔性基板30可以为纸币、纸币的一部分、文件、或文件的一部分或其它印刷材料。柔性基板30可以具有设置于其上或其中的一个或多个元件(例如，所述一个或多个元件电连接或光学连接至刚性结构)。中间基板20可以具有设置于其上或其中的一个或多个元件(例如，所述一个或多个元件电连接或光学连接至刚性结构)。例如，中间基板20、柔性基板30、或中间基板20和柔性基板30两者可以具有设置于其上或其中的电路、电源、以及天线中的一者或多者。

[0047] 刚性结构10可以为或包括装置14，例如半导体集成电路装置14，比如电构件、光学构件、或电光学构件，并且可以包括接触垫16、电介质结构12、装置电极46、以及刚性基板18中的任何一个或多个。装置14可以设置于刚性基板18上，并且可以电连接或光学连接至部分地设置于刚性基板18上的导体(例如，导体40或与导体40分离的刚性基板导体)。刚性结构10可以为或包括一个或多个电子装置、光学装置或电光装置14，可以为或包括有源装置或无源装置14，并且可以使用集成电路工业中已知的光刻工艺来构造。装置14可以包括无机光发射器(比如发光二极管或激光器)、电荷存储装置14(比如电容器)、电源转换器、电感器、或集成电路(比如控制器)中的一个或多个。

[0048] 在一些实施例中，例如，如图1A‑1C中所示，半导体装置14为刚性结构10。刚性结构10可以被印刷(例如，微转移印刷)至中间基板20上，并且因此可以包括一个或多个断裂的或分离的刚性结构系绳60，在一些实施例中，所述一个或多个断裂的或分离的刚性结构系绳60由于从源晶片微转移印刷刚性结构10而形成。导体40可以连接至刚性结构10并且设置于刚性结构10的与中间基板20相对的顶侧上，如图1A‑1C中所示。在一些这样的实施例中，可以使用光刻方法和材料制成导体40与刚性结构10之间的连接。

[0049] 在一些实施例中，例如，如图2A‑2C中所示，刚性结构10可以为或包括设置于刚性基板18上的半导体装置14。半导体装置14可以为包括断裂的或分离的装置系绳61的印刷(例如，微转移印刷)装置14。类似地，刚性结构10本身可以为包括断裂的或分离的刚性结构系绳60的印刷(例如，微转移印刷)结构。刚性结构10可以为装置14；刚性结构系绳60和装置系绳61因此可以为同一系绳。

[0050] 导体40可以连接至刚性结构10并且设置于刚性结构10与中间基板20之间，如图2A‑2C中所示。至少一个或多个连接柱44连接至导体40。在图2A‑2C中所示例说明的实施例中，刚性结构10包括通过接触垫16和装置电极46连接至半导体装置14的连接柱44。可以通过将刚性结构10转移印刷至中间基板20上来制造导体40与刚性结构10之间的连接，以使得连接柱44接触并且被按压至导体40中，例如以形成电连接。每个连接柱44可以连接至单独的导体40(未示出)，或者不同组的连接柱44可以连接至不同的导体40。在一些实施例中，可变刚度模块99包括多个导体40，每个导体40可以例如各自通过单独的且独立的连接柱44连接至装置14的不同的电连接或光学连接(例如，接触垫16)。

[0051] 可以在可印刷构件(例如，装置14)的形成期间构造连接柱44，例如通过在牺牲层(例如，晶体层)中蚀刻出凹穴(例如，金字塔形凹穴)，用金属涂覆所述凹穴并且使所涂覆的金属图案化(例如，通过蒸发以及用光刻胶图案化)，将刚性基板18沉积于经涂覆的凹穴和牺牲层上(例如，通过溅射)，穿过刚性基板18形成任何期望的空隙(例如，通过图案化的蚀刻)，以及例如通过选择性蚀刻移除牺牲层[以便释放构件(例如，装置14)以用于印刷]。在美国专利申请第14/822,864号以及美国专利第8,889,485号中描述了有用的连接柱44和制造方法，所述美国专利申请以及美国专利中的每一个的公开内容由此被通过引用全文并入本文中。连接柱44可以设置于中间基板20与刚性基板18之间。可以通过使经图案化的所涂覆的金属与装置14(比如接触垫16以及装置电极46)之间的金属迹线蒸发以及图案化或例如利用电介质有机材料(例如，聚合物)或无机材料(例如，二氧化硅或氮化物)形成光管来制成连接柱44与装置14之间的电连接。多个连接柱44可以连接至共同的导体40，例如以提供冗余连接，或者多个连接柱44中的每一个可以连接至不同的导体40，例如以传输不同的信号。

[0052] 参考图3A‑3C，在一些实施例中，中间基板20为第一中间基板20并且可变刚度模块99进一步包括第二中间基板50，所述第二中间基板的刚度小于中间基板20的刚度并且大于柔性基板30的刚度。第二中间基板50至少部分地设置于柔性基板30上，并且第一中间基板
20设置于第二中间基板50上。导体40从第一中间基板20延伸至第二中间基板50至柔性基板
30。这样的附加中间基板(例如，第一中间基板20和第二中间基板50)提供刚性结构10与柔性基板30之间的刚度的更渐进的且分散的改变，从而在每个基板过渡部处减小导体40中的应力。

[0053] 参考图4A‑4C，在可变刚度模块99的一些实施例中，刚性结构10为第一刚性结构10并且可变刚度模块99进一步包括第二刚性结构52，所述第二刚性结构具有大于中间基板20的刚度和柔性基板30的刚度中的至少一个(例如，两者)的刚度。第二刚性结构52可以设置于柔性基板30上，并且导体40可以从第一刚性结构10延伸至第二刚性结构52。在一些实施例中，第一刚性结构10和第二刚性结构52设置于共同的中间基板20上。在一些实施例中，第二刚性结构52设置于不同于中间基板20(例如，第一中间基板20)的第二中间基板50上。在一些实施例中，第二中间基板50和第一中间基板20都设置于柔性基板30上，如图4A和4B中所示。根据本公开的一些实施例，第一中间基板20和第二中间基板50可以叠放或不叠放在柔性基板30上。

[0054] 参考图5，刚性结构10可以包括装置14，所述装置例如通过微转移印刷设置于或粘附至刚性基板18上，从而产生断裂的刚性结构系绳60。装置14可以包括使装置14与连接至接触垫16的导体40绝缘的电介质结构12。根据一些实施例，电源32的至少一部分(例如，电源32)设置于柔性基板30上或该柔性基板中。如果导体40为电导体40，则电源32可以电连接至电导体40。如图5中所示，柔性基板30可以包括第一柔性层34和第二柔性层36，所述第一柔性层包括第一材料，所述第二柔性层包括不同于所述第一材料的第二材料，第二柔性层36设置于第一柔性层34上。电源32可以为或包括摩擦电源、压电电源、或光伏电源。根据一些实施例，外部电源可选地经由直接导电连接或经由感应连接而连接至电导体40。根据一些实施例，在将刚性结构10设置于中间基板20上之后封装刚性结构10。这样的封装可以在存在环境应力的情况下改进刚性结构10的坚固性。在一些实施例中，这样的封装可以有助于维持导体40与刚性结构10的物理对准并且减小导体40与刚性结构10之间的应力。

[0055] 根据本公开的一些实施例，中间基板20和柔性基板30中的一个或多个具有可变刚度。可变刚度进一步分散或分布由于挠曲而引起的机械应力，从而减小局部应力并且防止或改善导体40的挠曲或开裂。参考图6A，中间基板20和柔性基板30中的一个或多个具有可变厚度，例如中间基板20或柔性基板30的一个端处的厚度T1，所述厚度T1小于中间基板20或柔性基板30的相对的端处的厚度T2。较薄的基板通常将具有比较厚的基板更大的柔性。参考图6B，中间基板20或柔性基板30可以沿着它的长度或宽度具有可变材料量、可变材料成分、或可变材料密度中的一种或多种。在图6B中通过基板(例如，中间基板20或柔性基板
30)的暗度的变化来示例说明所述变化。根据本公开的一些实施例，刚性结构10的刚度、中间基板20的刚度、以及柔性基板30的刚度中的任一个或组合可以为可变刚度。

[0056] 在第一基板(例如，中间基板20、第二中间基板50、或柔性基板30)具有小于第二基板(例如，中间基板20或第二中间基板50)或结构(例如，刚性结构10)的刚度的刚度并且第一基板具有可变刚度的情况下，第一基板的在它的刚度变化性范围内的最大刚度分别小于或等于第二基板或结构的刚度。例如，在中间基板20具有大于柔性基板30的刚度并且中间基板20具有可变刚度的情况下，中间基板20的在它的刚度变化性范围内的最小刚度大于或等于柔性基板30的刚度。作为另一个示例，在柔性基板30具有小于中间基板20的刚度并且柔性基板30具有可变刚度的情况下，柔性基板30的在它的刚度变化性范围内的最大刚度小于或等于中间基板20的刚度。

[0057] 根据本公开的一些实施例，(i)刚性结构10包括半导体、玻璃、塑料、聚合物或金属，或半导体基板、玻璃基板、塑料基板、聚合物基板或金属基板(例如，刚性基板18)，(ii)中间基板20包括聚合物或纸，(iii)柔性基板30包括聚合物或纸，或(iv)上述(i)、(ii)和(iii)的任何组合。例如，柔性基板30可以为纸币、纸币的一部分、文件、或文件的一部分。在一些实施例中，可以在柔性基板30之上形成、涂覆、或层压中间基板20，并且随后可以处理该中间基板20。在一些实施例中，在没有任何进一步图案化的情况下设置中间基板20。

[0058] 在本公开的一些实施例中，刚性结构10完全设置于中间基板20之上。在一些实施例中，刚性结构10可以覆盖中间基板20(以使得它们在柔性基板30之上具有相同的范围)。在一些实施例中，如图1A‑4C中所示，刚性结构10完全设置于中间基板20之上，但是仅仅覆盖中间基板20的一部分(以使得中间基板20的在柔性基板30之上的范围大于刚性结构10的在柔性基板30之上的范围)。参考图7A‑7C，刚性结构10仅仅部分地设置于中间基板20上，以使得刚性结构10在中间基板20的一侧或多侧上伸出于中间基板20。如图7A‑7C中所示，中间基板20沿平行于长度方向的方向延伸超过刚性结构10，导体40沿所述长度方向延伸。同样，柔性基板30沿平行于柔性基板30的表面的方向延伸超过中间基板20。因此，在一些实施例中，刚性结构10具有第一面积，中间基板20具有大于所述第一面积的第二面积，并且柔性基板30具有大于所述第二面积的第三面积。面积可以为大致上平行于基板的表面(例如，柔性基板30的表面)的平面中的平面范围。

[0059] 进一步参考图7A‑7C，在一些实施例中，可变刚度模块99包括两个单独的导体40(例如，第一导体40A和第二导体40B)。与导体40一样，第一导体40A和第二导体40B都可以连接至刚性结构10并且从刚性结构10延伸至中间基板20至柔性基板30。第二导体40B可以至少部分地设置于刚性结构10的与第一导体40A相对的侧上(结合图1A‑1C和2A‑2C以及下面进一步讨论的图8)。在一些实施例中，第二导体40B可以至少部分地设置于刚性结构10的与第一导体40A相同的侧上(例如，如图7A‑7C中所示)。在一些实施例中，第二导体40B可以至少部分地设置于刚性结构10与中间基板20之间(例如，如图2A‑2C中所示)。在一些实施例中，第一导体40A和第二导体40B可以至少部分地设置于刚性结构10的与中间基板20相对的同一侧上，例如如图7A‑7C中所示。在一些实施例中，第一导体40A可以为电导体并且第二导体40B可以为传导光70的光学导体，例如如图8中所示。

[0060] 参考图9A‑9C，在一些实施例中，中间基板20不是矩形并且可以具有或包括中间基板突出部或延伸部22，所述突出部或延伸部从中间基板20的主体21沿平行于中间基板20的表面的长度方向L并且还沿导体40延伸的长度方向L(例如，沿导体40的长度的方向)延伸超过刚性结构10。中间基板的突出部或延伸部22可以具有比中间基板主体21小的面积并且具有比中间基板主体21的沿与长度方向L正交的宽度方向W的宽度小的宽度，中间基板突出部或延伸部22沿所述长度方向L从中间基板主体21延伸。这样的可变刚度模块99由于中间基板20的减小的面积(特别地沿与突出部22从中间基板主体21延伸的方向正交的方向)而可以具有增加的柔性，并且仍然提供针对导体40的应力的改进的性能。

[0061] 参考图10和11的流程图，制造根据本公开的各种实施例的可变刚度模块99的方法包括：在步骤100中提供具有第一刚度的刚性结构10，在步骤110中提供具有小于第一刚度的第二刚度的中间基板20，以及在步骤120中提供具有小于第二刚度的第三刚度的柔性基板30。刚性结构10、中间基板20、以及柔性基板30可以在被组合成可变刚度模块99之前在任何时间以及以任何顺序提供。在步骤130中，将刚性结构10设置于中间基板20上，并且在步骤140中，将中间基板20设置于柔性基板30上。虽然，如图10中所示，步骤130在步骤140之前，但是在一些实施例中，在将刚性结构10设置于中间基板20上(步骤130)之前将中间基板20设置于柔性基板30上(步骤140)。在步骤150中，将导体40至少部分地设置于中间基板20上并且至少部分地设置于柔性基板30上。在步骤160中，将导体40连接(例如，电气地或光学地)至刚性结构10，以使得导体40从刚性结构10延伸至中间基板20至柔性基板30。在一些实施例中，在将导体40设置于中间基板20和柔性基板30上之后在单独的步骤(例如，光刻或机械步骤)中连接导体40(步骤160)。在一些实施例中，将导体40设置于中间基板20和柔性基板30上的步骤(步骤150)可以与将刚性结构10连接至导体40的步骤(步骤160)相同。也就是说，设置和连接可以同时发生。例如，光刻工艺可以在一个共同的步骤中将导体40至少部分地图案化于刚性结构10、中间基板20、以及柔性基板30上，以使得步骤150和160被组合。

[0062] 参考图11，在一些实施例中，将刚性结构10设置于中间基板20上的步骤可以与将导体40连接至刚性结构10的步骤相同。如图11中所示，全部分别在步骤100、110和120中提供刚性结构10、中间基板20、以及柔性基板30，如在图10中一样。在步骤145中将中间基板20设置于柔性基板30上，并且在步骤155中将导体40设置于中间基板20和柔性基板30上。然后，例如通过机械处理方式将刚性结构10设置于导体40上，以在一个共同的步骤135中将刚性结构10连接至导体40。

[0063] 刚性结构10可以通过微转移印刷设置于中间基板20上。返回参考图2A‑2C，将刚性结构10设置于中间基板20上还可以通过提供具有连接柱44的刚性结构10而将刚性结构10连接至导体40(步骤135)。根据一些实施例，通过将预先形成的导体40粘附至刚性结构10、中间基板20、以及柔性基板30中的一个或多个而将导体40连接至刚性结构10(并且可选地连接至中间基板20和柔性基板30)，例如通过层压包含形成于供体基板上的导体40的结构，将导体40粘附至刚性结构10、中间基板20以及柔性基板30中的任何一个或多个，以及移除供体基板。

[0064] 在本公开的一些实施例中，刚性结构10设置于中间基板20(第一中间基板20)上或之上，中间基板20本身设置于柔性基板30上或之上，例如，如图1A和1B中所示。在一些实施例中，例如，如图12‑21中所示例说明的，刚性结构10设置于基板内或两个基板之间。通过将刚性结构10设置于基板(例如，层)内或可变刚度模块99的基板(例如，层)(例如，在柔性基板30的范围之内物理地分离的基板)之间，通过基板(一个或多个)保护刚性结构10免受机械破坏(比如按压或刮擦)或环境污染的影响。在一些这样的实施例中，第一中间基板20和第二中间基板50对于装置14所发射的任何光(例如，可见光)而言可以为大致上透明的(例如，至少50％透明的)，并且发射光可以穿过第一中间基板20和第二中间基板50二者中的一者或两者。

[0065] 参考图12，刚性结构10设置于第一中间基板20的底侧上或粘附至第一中间基板20的底侧，并且第一中间基板20设置于(例如，粘附(例如，层压)至)柔性基板30上。第一中间基板20可以包括可压缩材料，以使得刚性结构10按压至第一中间基板20的一部分中、压缩第一中间基板20的一部分、或者既按压至第一中间基板的一部分中又压缩第一中间基板的一部分(如图所示)，按压至柔性基板30的相对应的部分中、压缩柔性基板30的相对应的部分、或者既按压至柔性基板的相对应的部分中又压缩柔性基板的相对应的部分(未示出)。如果刚性结构10按压至柔性基板30中、压缩柔性基板30、或者既按压至柔性基板中又压缩柔性基板，则因为刚性结构10不一定粘附至柔性基板30，所以柔性基板30上的机械应力不一定使刚性结构10受到应力。相反，可以通过第一中间基板20减轻柔性基板30上的机械应力。导体40可以设置于柔性基板30上，并且可选地在柔性基板30上图案化，并且刚性结构10可以在第一中间基板20的底侧被粘附(例如，层压)至柔性基板30之前设置于第一中间基板
20的底侧上并且粘附至第一中间基板20的底侧。接触垫16可以被按压抵靠导体40并且与导体40电接触。在一些实施例中，可以提供多个接触垫16和多个不同的导体40并且将其按压实现电接触，以形成多个不同的电连接(在图12中未示出，参见例如图7A‑7C)。

[0066] 如图13中所示，刚性结构10设置于第一中间基板20的底侧上或粘附至第一中间基板的底侧，第一中间基板20设置于第二中间基板50上(例如，粘附或层压至第二中间基板50)，并且第二中间基板50设置于柔性基板30上(例如，粘附(例如，层压)至该柔性基板)。第一中间基板20和第二中间基板50可以包括可压缩材料，以使得刚性结构10按压至第一中间基板20的一部分中、压缩第一中间基板的一部分、或者既按压至第一中间基板的一部分中又压缩第一中间基板的一部分，按压至第二中间基板50的相对应的部分中、压缩该第二中间基板的相对应的部分、或者既按压至该第二中间基板的相对应的部分中又压缩该第二中间基板的相对应的部分，或两者。如果刚性结构10按压至第二中间基板50中、压缩该第二中间基板、或者既按压至该第二中间基板中又压缩该第二中间基板，则因为刚性结构10不一定粘附至第二中间基板50，所以柔性基板30和第二中间基板50上的机械应力不一定使刚性结构10受到应力。相反，可以通过第二中间基板50并且然后通过第一中间基板20减轻柔性基板30上的机械应力。导体40可以设置于柔性基板30和第二中间基板50上并且可选地在该柔性基板和第二中间基板上图案化，并且刚性结构10可以在第一中间基板20的底侧被粘附或层压至第二中间基板50之前设置于第一中间基板20的底侧上(例如，粘附至该第一中间基板的底侧)。接触垫16可以被按压抵靠导体40并且与该导体电接触。在一些实施例中，可以提供多个接触垫16和多个不同的导体40并且将其按压进入电接触，以形成多个不同的电连接(在图13中未示出，参见例如图7A‑7C)。

[0067] 如图12中所示，刚性结构10可以设置于第一中间基板20内或第一中间基板20的受压缩的部分与柔性基板30的可能受压缩的部分之间。类似地，如图13中所示，刚性结构10可以设置于第一中间基板20内或第一中间基板20的受压缩的部分与柔性基板30的可能受压缩的部分之间。在一些实施例中，第一中间基板20和第二中间基板50具有一定的结构完整性并且不流动以适应刚性结构10的存在，以使得当第一中间基板20被粘附(例如，层压)至柔性基板30(例如，如图12中所示)或被粘附(例如，层压)至第二中间基板50(例如，如图13中所示)时，可以围绕刚性结构10形成气穴或气泡。

[0068] 根据本公开的一些实施例，并且参考图14，刚性结构10可以设置于柔性基板30上或柔性基板30上的导体40上，并且层可以设置于(例如涂覆于)柔性基板30和刚性结构10上。可以使所涂覆的层固化以形成第一中间基板20，其中在可变刚度模块99中不具有气穴或气泡或者具有减少的气穴或气泡。当固化时，第一中间基板20可以具有的刚度大于柔性基板30的刚度并且小于刚性结构10的刚度。类似地，如图15中所示，层可以被涂覆于柔性基板30、导体40以及刚性结构10之上并且被固化以形成第二中间基板50，然后另一个层可以随后被涂覆于第二中间基板50之上并且被固化以形成第一中间基板20，每个中间基板具有期望的刚度，从而减少或消除围绕刚性结构10的气穴或气泡。

[0069] 根据本公开的一些实施例，并且如图16中所示例说明的，可以通过将刚性结构10设置于第一中间基板20上来构造可变刚度模块99。刚性结构10可以包括导电尖状物17，所述导电尖状物例如具有尖点，其远侧端小于尖状物17的近侧端，所述导电尖状物17远离刚性结构10和装置14的主体延伸并且与接触垫16电接触。这样的尖状物17可以使用光刻工艺由金属制成，例如，如美国专利公开第2017‑0047303A1中所描述的，所述美国专利公开被通过引用全文并入本文中，并且可以被用于例如图12‑15中所示例说明的任何实施例中。在一些实施例中，例如，如图17中所示，例如通过将第一中间基板20按压抵靠未固化的层而使刚性结构10与导体40接触，所述未固化的层随后被固化以形成如图16中所示例说明的可变刚度模块99。在一些这样的实施例中，第二中间基板50可以以粘性的但液态的状态设置，其中刚性结构10被按压通过粘性液体，以使得尖状物17嵌入导体40中或刺穿该导体以形成电接触。然后可以使粘性液体固化以形成第二中间基板50。刚性结构10不需要被粘附至或牢固地粘附至第二中间基板50，因为它被粘附至第一中间基板20，第一中间基板20被粘附至第二中间基板50，并且第二中间基板50被粘附至柔性基板30。

[0070] 在一些实施例中，并且如图18中所示例说明的，刚性结构10设置于第一中间基板20之上并且空隙54在第一中间基板20的相对的侧上在刚性结构10正下方设置于第二中间基板50中。导体40设置于刚性结构10、第一中间基板20、第二中间基板50以及柔性基板30上。可以通过将带有刚性结构10的第一中间基板20层压至图案化有空隙54的第二中间基板
50以及柔性基板30上来构造根据图18的实施例。然后在这些层上使导体40图案化。这样的布置可以容许刚性结构10上的压力将刚性结构10按压至空隙54中，从而减轻对刚性结构10或第一中间结构20的任何损坏。

[0071] 在一些实施例中，并且如图19中所示例说明的，刚性结构10在第一中间基板20下方设置于第二中间基板50中的空隙54中。可以通过将刚性结构10设置于第一中间基板20上并且在刚性结构10和第一中间基板20上形成电极40的一部分来构造根据图19的实施例。在柔性基板30上使第二中间基板50图案化，其中在第二中间基板50和柔性基板30上形成空隙54和电极40的一部分。然后将刚性结构10和第一中间基板20倒置并且设置成使得刚性结构
10处于第二中间基板50上的空隙54中，其中第一中间基板20和第二中间基板50中的每一个上的导体40处于电接触和物理接触。这样的布置可以保护刚性结构10与第一中间结构20。

[0072] 在一些实施例中，并且如图20中所示例说明的，带有(或不带有)尖状物17的刚性结构10从第一中间基板20延伸穿过空隙54，以使得尖状物17电连接至导体40；导体40设置于柔性基板30上。可以通过将带有刚性结构10的第一中间基板20层压至第二中间基板50和带有导体40的柔性基板30上来构造根据图20的实施例，以使得尖状物17与导体40电接触。

[0073] 如图21中所示，第三中间基板56可以设置于第二中间基板50上并且可以具有在第一中间基板20的刚度与第二中间基板50的刚度之间的刚度。第三中间基板56可以完全在第一中间基板20与第二中间基板50之间延伸，或者如图所示，可以被图案化并且第一中间基板20的一部分可以与第二中间基板50接触并且被粘附至第二中间基板50。可变刚度模块99的层、基板或结构可以用粘合剂80粘附在一起，例如，如图20中所示。这样的布置可以为可变刚度模块99提供额外的保护和柔性。

[0074] 可以在天然源基板上制备装置14并且将该装置印刷至目标中间基板20(例如，塑料、聚合物、金属、玻璃、陶瓷、蓝宝石、透明材料、不透明材料、刚性材料、或柔性材料)，从而避免在中间基板20上制造装置14。装置14(例如，微型装置或小芯片)可以为小型集成电路，可以为被从源基板释放的未封装的管芯，并且可以被微转移印刷。装置14可以具有1μm至8μm的宽度、5μm至10μm的长度、或0.5μm至3μm的高度。可转移印刷的装置14可以具有2μm至1000μm(例如，2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、20μm至50μm、50μm至100μm、100μm至250μm、250μm至500μm、或者500μm至1000μm)的宽度、长度以及高度中的至少一个。在一些实施例中，装置14可以具有2μm至50μm(例如，2μm至5μm、5μm至10μm、10μm至20μm、或20μm至50μm)的掺杂或未掺杂半导体基板厚度。装置14可以为集成电路，所述集成电路具有大于宽度的长度，例如具有大于或等于2(例如，至少4、8、10、20或50)的纵横比，以及沿着可转移印刷的装置14的长度邻近于可转移印刷的装置14的端的装置接触垫16。

[0075] 可微转移印刷的装置14可以为有源电构件，例如包含一个或多个有源元件，比如电子晶体管或二极管。可转移印刷的装置14可以为电子处理器、控制器、驱动器、光发射器、传感器、光控制装置、或光管理装置。可转移印刷的装置14可以为集成电路，例如在硅半导体源基板(例如，晶片)上或中制造的CMOS集成电路、例如在GaN半导体源基板(晶片)上或中制造的发光二极管(LED)或激光器、或者硅光电二极管。可转移印刷的装置14可以为无源构件，例如包含一个或多个无源元件，比如电阻器、电容器或比如电跳线的导体。在一些实施例中，可转移印刷的装置14为包含有源和无源元件或电路中的一者或多者的复合的可微转移印刷的装置14。可转移印刷的装置14可以为具有一个或多个半导体层的半导体装置14，比如集成电路或小芯片。可微转移印刷的装置14可以为未封装的管芯。在一些实施例中，可转移印刷的装置14为包含多个有源元件、多个无源元件、或一个或多个有源和无源元件二者的复合元件，比如具有单独的基板的多个半导体装置14，例如每个半导体装置14具有一个或多个有源元件或无源元件、或两者。在一些实施例中，多个元件设置并且互相连接于与任何半导体装置14的基板分离的复合元件基板(例如，刚性基板18)上或者不同的基板(例如，中间基板20或柔性基板30)上。复合元件本身可以在元件已经被布置并且互相连接于其上之后被转移印刷。

[0076] 可以在半导体源基板(例如，硅或GaN晶片)中制造可印刷的构件结构，所述半导体源基板具有用来处理和传输晶片的工艺侧和背侧。可以使用光刻工艺在源基板的工艺侧上或中的有源层中形成可转移印刷的装置14。在可转移印刷的装置14下方形成空的释放层空间(牺牲部分)，其中装置系绳61将可转移印刷的装置14连接至源基板上的锚固件，以使得施加于可转移印刷的装置14上的压力使装置系绳61断裂以从源基板(例如，具有比如粘弹性PDMS冲模的冲模)释放可转移印刷的装置14。例如，在美国专利8,889,485中描述形成这样的结构的方法。用于在源基板中形成可转移印刷的装置14(例如晶体管、电线、以及电容器)的光刻工艺存在于集成电路领域中。

[0077] 根据本公开的一些实施例，源基板可以为源晶片，例如比如晶体硅或复合半导体晶片的半导体晶片、或玻璃、蓝宝石、石英或聚合物基板或能够支撑可转移印刷的装置14的任何基板材料。微结构冲模(例如，弹性冲模、粘弹性冲模、PDMS冲模、真空冲模、静电冲模、或混合弹性/静电冲模)可以被用来从源基板拾取装置14，将装置14运输至目标中间基板20，以及将装置14或刚性结构10印刷至目标中间基板20上。当将装置14印刷至中间基板20上的导体40上时，如本文中所预期的，装置14也被印刷至中间基板20上。在一些实施例中，使用表面粘附力来控制对装置14的选择以及装置14在中间基板20上的印刷。在一些实施例中，其它力将装置14粘附至冲模，例如静电力、真空力、或磁力。该工艺可以被大规模并行执行。冲模可以被设计成在单个拾取和印刷操作中转移单个装置14或刚性结构10或者数百至数千个分立的装置14或结构10。对于针对微转移印刷的讨论，通常参见美国专利第7,622,
367号和第8,506,867号，这些美国专利中的每一个被通过引用全文并入本文中。可以通过光刻地限定主模具来构造冲模，液体材料(例如，PDMS)被浇铸于所述主模具上并且被凝固以形成冲模。然后从主模具移出冲模。冲模可以具有刚性背部，冲模主体被粘附至所述刚性背部，例如包括玻璃的透明的刚性背部，在冲模主体的相对的侧上冲模柱从所述刚性背部延伸。

[0078] 根据本发明的各种实施例，天然源基板(源晶片)可以设置有已经形成的可转移印刷的装置14、牺牲部分、以及装置系绳61(或刚性结构系绳60)，或者它们可以被构造为本公开的工艺的一部分。

[0079] 源基板和可转移印刷的装置14、冲模、中间基板20、以及柔性基板30可以单独地以及在不同的时间或以不同的时间顺序或在不同的位置中制造，并且可以被以各种工艺状态提供。

[0080] 与薄膜制造方法相比，使用密集填充的源基板并且利用冲模将可微转移印刷的装置14转移至目标中间基板20(所述目标中间基板仅仅需要位于其上的可微转移印刷的装置14的稀疏阵列)不浪费或不需要中间基板20上的有源层材料。可以使用由晶体半导体材料制成的可转移印刷的装置14，例如通过对它们进行转移印刷，所述可转移印刷的装置14具有比以其他方式可能设置于中间基板20上的薄膜有源构件更高的性能。此外，由于粘附和转移工艺基本上不受中间基板20的材料特性的限制，所以可以降低对本公开的一些实施例中所使用的中间基板20的平坦度要求、平滑度要求、化学稳定性要求、以及热稳定性要求。
由于较昂贵的材料(例如，源基板)的高利用率以及对中间基板20的降低的材料和处理要求，可以降低制造成本和材料成本。

[0081] 如本领域技术人员所理解的，术语“在……之上”以及“在……之下”为相对术语，并且可以参考包含于本发明中的层、元件以及基板的不同的取向互换。例如，在一些实施方式中，第二层上的第一层意味着直接在第二层上并且与第二层接触的第一层。在其它实施方式中，第二层上的第一层包含其间具有另一个层的第一层以及第二层。

[0082] 上面已经描述了实施例的某些实施方式，现在对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可以使用包含本公开的概念的其它实施方式。在整个说明书中，设备和系统被描述为具有、包含、或包括特定构件，或者工艺和方法被描述为具有、包含、或包括特定步骤，预期的是，另外，存在所公开的技术的基本上由所陈述的构件组成或由所陈述的构件组成的设备和系统，并且存在根据所公开的技术的基本上由所陈述的工艺步骤组成或由所陈述的工艺步骤组成的工艺和方法。

[0083] 应当理解的是，只要维持可操作性，则步骤的顺序或用于执行某些动作的顺序是无关紧要的。而且，在一些情况下，可以同时进行两个或更多个步骤或动作。已经特别地参考本公开的某些实施例详细描述了本公开，但是应当理解的是，可以在所要求保护的发明的精神和范围内实现变化和修改。

[0084] 部件列表

[0085] A横截面线

[0086] L长度方向

[0087] W宽度方向

[0088] T1第一厚度

[0089] T2第二厚度

[0090] 10刚性结构/第一刚性结构

[0091] 12电介质结构

[0092] 14装置/半导体集成电路装置

[0093] 16接触垫

[0094] 17尖状物

[0095] 18刚性基板

[0096] 20中间基板/第一中间基板

[0097] 21中间基板主体

[0098] 22突出部/延伸部

[0099] 30柔性基板

[0100] 32电源

[0101] 34第一柔性层

[0102] 36第二柔性层

[0103] 40导体

[0104] 40A第一导体

[0105] 40B第二导体

[0106] 44连接柱

[0107] 46装置电极

[0108] 50第二中间基板

[0109] 52第二刚性结构

[0110] 54空隙

[0111] 56第三中间基板

[0112] 60刚性结构系绳

[0113] 61装置系绳

[0114] 70光

[0115] 80粘合剂

[0116] 99可变刚度模块

[0117] 100提供刚性结构的步骤

[0118] 110提供中间基板的步骤

[0119] 120提供柔性基板的步骤

[0120] 130将刚性结构设置于中间基板上的步骤

[0121] 135将刚性结构设置于导体和中间基板以及柔性基板上的步骤

[0122] 140将刚性基板和中间基板设置于柔性基板上的步骤

[0123] 145将中间基板设置于柔性基板上的步骤

[0124] 150将导体设置于刚性结构以及中间基板和柔性基板上的步骤

[0125] 155将导体设置于中间基板和柔性基板上的步骤

[0126] 160将导体连接至刚性结构的步骤