2024年4月22日，韩国首尔大学Yongtaek Hong和美国斯坦福大学Byeongmoon Lee团队，在《Nature Electronics》上发布了一篇题为“A site-selective integration strategy for microdevices on conformable substrates”的论文。论文内容如下：

一、 摘要

        微器件可以被集成在柔性基底上，以创建高性能和多功能的人—机界面。然而，现有的集成方案通常使用未图案化、厚和刚性的粘合层，这可能会增加弯曲刚度并损害机械顺应性。在这里，作者提出了微器件在柔性基底上的位置选择性和各向异性导电集成。通过使用速度控制的浸渍转移涂覆方法，在高密度微器件阵列上选择性地沉积粘合剂前驱体。该技术抑制了毛细作用和减少设备之间不必要的涂层，从而最大限度地减少了影响聚合物基底固有顺应性的粘合范围。粘合剂中的铁磁颗粒被磁性自组装成定义明确的各向异性链，从而产生低接触电阻且相近端子之间的不会产生电干扰。作者使用这种方法在各种柔性和可拉伸基底上集成多尺度、芯片级微器件。还发现它可以用来在柔性电路上组装微型发光二极管和微控制器芯片，从而创建一种能够检测和显示温度的可贴敷皮肤设备。

二、背景介绍

        集成软性或柔性基底的微型化电子器件可应用于光遗传学和光疗的植入式发光系统、健康监测和诊断的高保真生物传感器阵列和机器人和假肢的人造体感设备。与传统光刻工艺制造的器件相比，它们高度集成的配置和优异的性能能够最大化微电子器件的功能，而其微型化特性使其能够与机械柔性基底集成，从而与复杂的三维表面形成共形接触。微电子器件与聚合物基底之间可靠的集成对于在变形状态下保持电气和机械连接至关重要。 然而，传统的键合技术——如线键合和倒装焊接——主要针对刚性基底进行优化，侧重于降低接触电阻并处理更小的焊盘间距。此外，这些方法通常需要大量的能量和力，可能导致聚合物基底的不可逆降解。

        近年来，关于将微器件集成到柔性或可拉伸基底上的策略已经得到了发展。通常，直接在微器件上通过光刻制备金属线路和聚合物绝缘体，然后通过弹性体或可粘附转换的印章将其转移到聚合物基底上。然而，这种方法只适用于少数金属和聚合物，限制了集成系统的柔性。这种不兼容性也意味着需要额外的几何结构（例如蛇形连接）和复杂的转移过程（例如剥离和层压）才能在弹性基底上实现可拉伸系统。

        使用导电胶粘剂将微器件面朝下集成到预制电路上，可以利用不同策略和材料实现柔性或可拉伸的基底和电极。各向异性导电胶已被广泛用于互连微器件和预定义的线路。然而，它们未经图案化、厚且刚性的形态增加了集成系统的弯曲刚度，降低了基底的机械顺应性和与弹性体和软电极的兼容性。最近，报道了具有低弹性模量的各向异性导电膜。然而，它们的厚度仍可能增加基底的弯曲刚度，其柔软性可能在复杂变形下会导致电气和机械故障。

三、内容详解

欲了解详细制备过程，请阅读原文。

3.1 S-ACI

        图1a展示了微器件与柔性基底之间的S-ACI概念。粘合剂在空间上被进行了图案化处理，粘合区域被限制在微器件和基底之间。在图案化粘合剂中，自组装的银包覆铁（Ag-Fe）颗粒形成了明确定义的各向异性链，电连接了微器件和电路的引脚（图1b）。图1c比较了S-ACI和无图案各向异性导电集成（U-ACI）之间的挠曲刚度的横截面分布。S-ACI的空间限制粘合结构是实现高度符合性微电子系统的关键。在U-ACI中，无图案的粘合层大大增加了基底的挠曲刚度，导致高弯曲刚度和低柔性。