随着电子制造技术的进步，设备变得更加小巧且功能更多[[1], [2], [3], [4]]。相应地，应用领域从静态电子转向了人机交互系统。这一转变凸显了对与弯曲且动态运动的人体具有贴合性接口的需求，推动了柔性电子的出现。柔性电子的机械顺应性通过减轻由机械不匹配引起的组织损伤，提高了设备的佩戴舒适度。它还减少了由界面间隙引起的电气噪声，使人体与设备之间能够实现可靠的双向交互。因此，柔性电子正被用于多种功能，包括物理传感[[5], [6], [7]]、生理监测[[8], [9], [10], [11], [12]]以及对体液生物标志物的生化分析[[13], [14], [15]]（图 1a）。此外，用于机器人技术的柔性执行器[[16], [17], [18], [19]]、电学和光学刺激器[[20], [21], [22]]以及可拉伸显示器[[23], [24], [25], [26]]也在积极开发中。在这一领域，柔性电子已从单功能设备演变为多功能平台。近期的平台在单个系统中集成了多个传感器和刺激器，而板载处理则能够即时解读复杂信号[27,28]。与此同时，无线通信也被纳入其中，以便向外部设备传输数据[29,30]。
为了实施这些复杂的柔性电子系统，系统架构需要模数转换和数模转换模块、用于数据处理和计算的电路、用于数据存储的内存以及用于数据传输的通信电路[31,32]。它还需要电池等电源、电源管理电路以及能够协调上述元素的系统控制单元。为了开发这些柔性电子系统，许多研究尝试将各种常规电子元件适配为可拉伸格式（图 1b 和 c）。可拉伸基板[33,34]、电极[[35], [36], [37]]、互连[[38], [39], [40]]和无源元件[[41], [42], [43]]取得了重大进展，使得这些可拉伸构建块能够在某些应用中替代刚性元件。这些进展现在正扩展到更高级的功能元素，包括用于整流等非线性半导体器件二极管[[44], [45], [46]]、用于信号调制和开关的有源晶体管器件[47]、用于能量存储的电池[[48], [49], [50], [51]]以及用于辐射的无线天线[[52], [53], [54], [55]]等储能设备。在这些元件中，晶体管占据着特别重要的位置，因为它们作为逻辑操作、信号调制和有源矩阵寻址的基本有源单元。因此，可拉伸晶体管已向电路级功能迈进，使得能够在 cm2 级区域内实现多功能逻辑电路和有源矩阵传感器（表 1）[[56], [57], [58], [59], [60], [61], [62], [63], [64], [65]]。然而，这些柔性元件的性能和集成密度仍然不足以支持柔性电子所需的所有复杂功能，例如整个系统控制和电源管理。在基于硅的集成电路（IC）芯片中，高晶体管密度使得许多这些功能能够在紧凑的占地面积内集成，现代 IC 的密度已超过 108 cm?2。因此，IC 芯片仍然是高集成度柔性电子不可或缺的。尽管如此，其刚性使得与柔性电路的稳定集成变得困难，在变形时应力集中在芯片周围。芯片贴装和运行期间的热历史会对同一界面施加额外的负载。热辅助键合或固化后的冷却可能会留下残余应力，而弹性体基板低的热导率（通常低于 0.5 W m?1 K?1）会导致运行期间的局部热量积聚[66]。这些效应可能在顺应性高、功耗低的系统中影响较小，但在机械受限的界面上反复施加温度变化时，可能会导致界面疲劳。与此同时，电气集成提出了额外的限制。IC 芯片启用的高功能密度必须通过封装界面转移到柔性平台上，该界面在有限的设备占地面积内连接许多输入/输出（I/O）焊盘。在此界面上，高密度表现为高焊盘数量的 I/O 阵列和间距紧密的互连，本综述将焊盘或互连间距减小到 100 μm 以下时视为精细间距互连[67]。在不短路的情况下连接这些微尺度焊盘阵列是具有挑战性的，而且柔性电路狭窄的工艺窗口往往限制了芯片的嵌入。为了解决这些问题，开发了许多 IC 芯片嵌入式柔性电子的外形规格，从与传统刚性印刷电路板（PCB）集成，到将柔性生物接口与刚性后端模块结合的混合架构，再到直接在完全可拉伸的柔性电路上进行芯片键合。然而，这些结构的进一步进展往往受到特定架构封装挑战的限制，特别是在实现柔性电子元件的可靠集成以及确保常规电子模块与柔性电子模块之间健壮互连方面。
本综述系统地映射了这些瓶颈发生的位置，并总结了克服它们的实用策略。我们不仅仅是列出封装方法，而是从机械和电气角度重新组织封装挑战。首先，我们分类了 IC 芯片嵌入式柔性电子的代表性架构，并讨论其各自的优缺点。然后，我们确定每种架构特定的封装挑战。接下来，我们介绍了沿三个维度集成柔性电子元件的关键设计考虑和相应的解决方案策略：界面粘附、电连接稳定性以及变形耐受性。随后，基于此框架，我们比较了针对特定架构封装障碍的代表性方法。最后，本综述总结了当前进展和柔性电子中剩余的封装挑战。我们提出了改进集成技术的下一代柔性电子的方向。
