專(zhuān)利名稱(chēng)：電氣器件的高密度結(jié)合的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)0001本申請(qǐng)要求遞交于2004年6月18日的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?0/872,235的權(quán)益，在這里將其并入本文作為參考。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域0002本發(fā)明一般涉及電氣器件的組裝。更具體來(lái)講，本發(fā)明涉及射頻識(shí)別(RFID)內(nèi)插器(interposer)和/或標(biāo)記的組裝。
2.相關(guān)技術(shù)描述0003貼裝(pick and place)技術(shù)經(jīng)常被用于組裝電氣器件。典型的貼裝技術(shù)包括復(fù)雜的機(jī)器人部件和一次只處理一個(gè)電路小片(die)的控制系統(tǒng)。此類(lèi)技術(shù)常常包括控制器，例如機(jī)器人臂，用于把集成電路(IC)芯片，或電路小片從IC芯片的晶片上移走并將其放置在芯片載體上或者直接傳送到襯底上。如果不是直接被安裝，芯片會(huì)隨后和其他諸如天線，電容，電阻和電感的電氣部件一起被安裝在襯底上以組成電氣器件。
0004射頻識(shí)別(RFID)發(fā)送應(yīng)答器(transponder)就是一種可以使用貼裝技術(shù)進(jìn)行組裝的電氣器件。射頻識(shí)別嵌入物(也稱(chēng)作插入物)，標(biāo)記和標(biāo)簽(在這里集體地指的是“發(fā)送應(yīng)答器”)被廣泛用于建立物體和識(shí)別碼之間的聯(lián)系。嵌入物(或嵌入發(fā)送應(yīng)答器)是一種常常具有實(shí)質(zhì)上平坦的形狀的識(shí)別發(fā)送應(yīng)答器。嵌入發(fā)送應(yīng)答器的天線可以通過(guò)放置在非傳導(dǎo)支架上的傳導(dǎo)軌跡(conductive trace)的形式實(shí)現(xiàn)。所述天線的形狀為扁平線圈或類(lèi)似形狀。必要地，天線的引線放置時(shí)也要內(nèi)插非傳導(dǎo)層。存儲(chǔ)和任何控制功能都由安裝在支架上并通過(guò)引線可操作地連接到天線的芯片提供。RFID嵌入物可以被連接或?qū)訅旱竭x定的標(biāo)簽或標(biāo)記材料，其中這些標(biāo)簽或標(biāo)記材料是由薄膜，紙，薄膜和紙的層疊(lamination)，或者其它適合特定最終用途的彈性薄片材料制作而成。然后制成的RFID標(biāo)簽或標(biāo)記原料可以被套印上文字和/或圖形，沖切成特定的形狀和尺寸并制作成連續(xù)的標(biāo)簽卷，或具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽的薄片，或是具有標(biāo)記的薄片卷。
0005在很多RFID的應(yīng)用中，電氣部件的尺寸都需要做得越小越好。為了實(shí)現(xiàn)RFID嵌入物內(nèi)的很小的芯片和天線的互連，已知的是一種被稱(chēng)為“帶”(straps)，“內(nèi)插器”和“載體”等多種名稱(chēng)的結(jié)構(gòu)可以被使用，從而便于嵌入物的生產(chǎn)。這里所提的內(nèi)插器包括傳導(dǎo)的引線或焊點(diǎn)，所述引線或焊點(diǎn)都被電耦合到芯片的接觸焊點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)和天線的耦合。一般這些焊點(diǎn)與不用內(nèi)插器而被精確對(duì)準(zhǔn)直接放置的ICs相比能夠提供更大的有效電接觸面積。更大的面積降低了生產(chǎn)中放置ICs所需的精度，而同時(shí)也能提供有效的電連接。IC的放置和安裝是實(shí)現(xiàn)高速生產(chǎn)的很大的限制?，F(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了多種RFID內(nèi)插器結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)常常使用一種載有內(nèi)插器的接觸焊點(diǎn)或引線的撓性襯底。
0006這里所用的“內(nèi)插器”一詞，可指的是集成電路(IC)芯片，連接到芯片的電連接器和耦合到電連接器的內(nèi)插器引線。內(nèi)插器也可以包括內(nèi)插器襯底，該襯底可以支持內(nèi)插器的其它元件，同時(shí)也可以提供諸如電絕緣的其它特性。因?yàn)閮?nèi)插器引線從IC芯片延伸而出，內(nèi)插器可以是延長(zhǎng)的。內(nèi)插器可以是撓性的，剛性的，或半剛性的。應(yīng)該意識(shí)到的是，多種內(nèi)插器配置都能夠用于與天線耦合。實(shí)例包括一種AlienTechnology Corporation的RFID內(nèi)插器和一種Philips Electronic的在市面上被稱(chēng)作I-CONNECT的內(nèi)插器。“內(nèi)插器”一詞在廣義上包括芯片載體。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,606,247(已轉(zhuǎn)讓給Alien Technology Corporation)和美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2003/0136503A1中公開(kāi)了更多的內(nèi)插器的內(nèi)容。
0007如上所述，RFID發(fā)送應(yīng)答器包括集成電路和用于提供射頻識(shí)別功能的天線。另一方面，內(nèi)插器包括集成電路，但同時(shí)其必須被耦合到天線以組成完整的RFID發(fā)送應(yīng)答器。在該專(zhuān)利申請(qǐng)中，“器件”詞既可以指RFID發(fā)送應(yīng)答器，又可以指用于合并在RFID發(fā)送應(yīng)答器里的內(nèi)插器。
0008RFID器件一般是由天線和模擬與/或數(shù)字電子元件組成，其中所述電子元件可能包括通信電子元件，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和控制邏輯等。例如，RFID標(biāo)記和汽車(chē)內(nèi)的安全鎖結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的進(jìn)出控制及對(duì)存貨和包裹的跟蹤。一些RFID標(biāo)記和標(biāo)簽的實(shí)例出現(xiàn)在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,107,920，6,206,292和6,262,292中，在這里全部被并入本文作為參考。
0009RFID器件可以被貼在需要被探測(cè)和/或監(jiān)測(cè)其存在情況的物品上。RFID器件的存在情況，和RFID器件所附在的物品的存在情況，可以被已知為“閱讀器”的器件檢查和監(jiān)測(cè)。
0010RFID器件通常是通過(guò)將導(dǎo)體圖案化，蝕刻或印制到介質(zhì)層并將導(dǎo)體耦合到芯片制造而成。如上所述，貼裝技術(shù)常被用于在圖案化的導(dǎo)體上定位芯片?？蛇x地，一塊包含有多個(gè)芯片的板(web)可以被層壓成一塊印制傳導(dǎo)材料的板。這個(gè)過(guò)程的一個(gè)實(shí)例在2004年3月22日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/805,938里被公開(kāi)。
0011多種合適的連接材料和/或方法的任一種都可以用來(lái)將芯片耦合到導(dǎo)體，例如，可以使用傳導(dǎo)的或不傳導(dǎo)的粘合劑，熱塑性的結(jié)合材料，傳導(dǎo)墨水，通過(guò)熔接(welding)和/或焊接(soldering)，或電鍍的方式。用來(lái)將芯片機(jī)械和/或電耦合到導(dǎo)體的材料通常需要加熱和/或加壓以實(shí)現(xiàn)最終的互連一這個(gè)過(guò)程，在使用粘合劑的情形下，被稱(chēng)為固化(curing)。傳統(tǒng)的熱壓結(jié)合法通常采用某種形式的擠壓，通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α?，將熱量和壓力引?dǎo)到RFID器件組件或RFID器件組件板。例如，加壓和加熱可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)，壓縮一對(duì)加熱板之間的RFID器件組件或RFID器件組件板，并通過(guò)包括芯片、天線在內(nèi)的不同種的媒介之間的傳導(dǎo)對(duì)連接材料進(jìn)行加熱。作為另外一種選擇，其中一個(gè)加熱板可以被裝配上插針從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某些區(qū)域(例如，僅僅是芯片)進(jìn)行選擇性的加壓和/或加熱，同時(shí)也通過(guò)傳導(dǎo)去加熱連接材料。作為另一種選擇，尤其是在使用焊料的情形下，在全部組件保持在提高的溫度并通過(guò)對(duì)流使焊料回流的地方可以使用烘爐。在后一種情形下，可以不對(duì)器件加壓。
0012但是，傳統(tǒng)的熱壓結(jié)合器件有一些缺點(diǎn)。例如，傳統(tǒng)的熱壓結(jié)合器件不是很適合于同時(shí)將一致的壓力和熱量施加到很多芯片和/或電氣器件(例如RFID器件組件)非常密集的板上。此外，使用傳導(dǎo)和對(duì)流方式的傳統(tǒng)熱壓結(jié)合器件不是很適合高速操作。傳導(dǎo)和對(duì)流都是相對(duì)較慢的過(guò)程，并且是間接對(duì)連接材料(如粘合劑或焊料)加熱。因此，整個(gè)電氣器件組件可能要在熱壓結(jié)合器件中保持一段時(shí)間，例如10秒鐘，以使連接材料達(dá)到所需要的溫度。在RFID器件組件中，日常用的塑料常常被用來(lái)作承載板(如承載天線)，溫度通常不能超過(guò)塑料的軟化點(diǎn)。這又限制了熱量通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鞣绞奖灰龑?dǎo)到連接材料的速率。
0013此外，傳統(tǒng)熱壓器件可能不容易適應(yīng)芯片和/或天線和/或板構(gòu)造的設(shè)計(jì)和密度的變動(dòng)。例如，當(dāng)采用新的芯片或天線設(shè)計(jì)時(shí)，熱壓器件的插針設(shè)計(jì)很可能必須改變以適應(yīng)新的設(shè)計(jì)。修改傳統(tǒng)熱壓結(jié)合器件的插針設(shè)計(jì)可能是時(shí)間密集(time intensive)的過(guò)程，從而會(huì)導(dǎo)致結(jié)合器件相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的中斷運(yùn)行。
0014由前述應(yīng)該看到，RFID器件及相關(guān)的制造過(guò)程仍有改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
0015根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所提供的將半導(dǎo)體芯片熱壓結(jié)合到電氣部件的方法包括將所述半導(dǎo)體芯片定位在所述電氣部件上和使用熱壓結(jié)合器件對(duì)結(jié)合材料進(jìn)行加熱。所述加熱的過(guò)程包括施壓將所述結(jié)合器件的至少一個(gè)加熱元件與所述半導(dǎo)體芯片壓縮接合。所述施壓的過(guò)程包括使用所述結(jié)合器件的彈性構(gòu)件對(duì)所述至少一個(gè)加熱元件進(jìn)行下壓。
0016根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所提供的將半導(dǎo)體芯片熱壓結(jié)合到電氣部件的方法包括將所述半導(dǎo)體芯片定位在所述電氣部件上和使用熱壓結(jié)合器件對(duì)結(jié)合材料進(jìn)行加熱。所述加熱的過(guò)程包括施壓將所述熱壓結(jié)合器件的撓性板與所述半導(dǎo)體芯片壓縮接合并采用熱輻射。
0017根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所提供的把半導(dǎo)體芯片熱壓結(jié)合到電氣部件的方法包括將焊料應(yīng)用在所述半導(dǎo)體芯片或電氣部件中的至少一個(gè)；將所述半導(dǎo)體芯片定位在所述電氣部件上；和使用熱壓結(jié)合器件回流焊接所述焊料。所述回流或回流焊接的過(guò)程包括將所述結(jié)合器件的撓性板與所述半導(dǎo)體芯片壓縮接合并采用熱輻射。
0018根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所提供的將半導(dǎo)體芯片容性耦合到電氣部件上的方法包括將壓敏粘合劑應(yīng)用在半導(dǎo)體芯片或電氣部件中的至少一個(gè)；將所述半導(dǎo)體芯片定位在所述電氣部件上；和使用結(jié)合器件壓縮所述粘合劑，以實(shí)現(xiàn)所述半導(dǎo)體芯片和所述電氣器件的耦合。所述壓縮的過(guò)程包括施壓將所述結(jié)合器件的撓性板與所述半導(dǎo)體芯片壓縮接合。
0019為實(shí)現(xiàn)上述及相關(guān)的目標(biāo)，本發(fā)明包含的特征在下文中會(huì)被充分地描述并在權(quán)利要求中特別指出。隨后的描述和附圖詳細(xì)地闡述了本發(fā)明的某些解釋性的實(shí)施例。但這些實(shí)施例采用本發(fā)明原理的多種方法中的僅僅幾種方法，是闡釋性的。本發(fā)明的其他目標(biāo)，優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征將會(huì)通過(guò)下文中結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所做的詳細(xì)描述而變得明顯。


0020在如下不是必須依照比例的附圖中，0021圖1是依照本發(fā)明制作電氣器件的過(guò)程的流程圖；0022圖2是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的斜視圖；0023圖3是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的加熱元件的側(cè)視圖；0024圖4是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的加熱元件的側(cè)視圖；0025圖5是依照本發(fā)明制作電氣器件的過(guò)程的流程圖；0026圖6是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的斜視圖；0027圖7是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的側(cè)視圖；0028圖8是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的斜視圖；0029圖9是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的側(cè)視圖；0030圖10是表示一些實(shí)例性的材料相對(duì)于3200開(kāi)爾文的溫度下的黑體輻射體的近紅外(NIR)吸收速率的曲線圖；0031圖11是依照本發(fā)明制作電氣器件的過(guò)程的流程圖；0032圖12是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的側(cè)視圖；0033圖13是依照本發(fā)明制作電氣器件的過(guò)程的流程圖；0034圖14是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的側(cè)視圖；0035圖15是依照本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件的側(cè)視圖；
0036圖16是使用本發(fā)明的一種方法制造出的器件的斜視圖；0037圖17是使用本發(fā)明的一種方法制造出的器件的側(cè)視圖；0038圖18是使用本發(fā)明的一種方法制造出的器件的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
0039本發(fā)明提供了一種使用獨(dú)立的加熱元件和一個(gè)彈性構(gòu)件對(duì)多個(gè)電氣器件的同時(shí)進(jìn)行熱壓結(jié)合的方法，以將所述獨(dú)立的加熱元件和所述電氣器件壓縮接合。所述獨(dú)立的加熱元件可以采用居里點(diǎn)加熱元件或者傳統(tǒng)的電阻加熱元件。本發(fā)明也提供了一種使用透明撓性板和熱輻射同時(shí)對(duì)多個(gè)電氣器件進(jìn)行熱壓結(jié)合的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述熱輻射是近紅外熱輻射，所述透明撓性板是由硅橡膠構(gòu)成。結(jié)合材料可以采用粘合劑或者熱塑性的結(jié)合材料。本發(fā)明同時(shí)也提供了一種使用壓敏粘合劑將半導(dǎo)體芯片容性耦合到電氣部件上的方法。所述方法包括通過(guò)施壓將結(jié)合器件的撓性板與所述半導(dǎo)體芯片壓縮接合以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的壓縮。
0040參照?qǐng)D1，對(duì)多個(gè)電氣器件(板的形式)同時(shí)進(jìn)行熱壓結(jié)合的方法100將會(huì)被描述。應(yīng)該意識(shí)到，所述電氣器件除了RFID器件以外，也可以是其它器件。但是，因?yàn)楸痉椒ǚ浅＿m合RFID器件的制造，所以其將會(huì)在RFID器件制造過(guò)程的段落中被描述。
0041圖1所示的方法100首先在工步110中提供了內(nèi)插器引線或天線的板。在工步120中，可以選用各向異性傳導(dǎo)膠(ACP)或各向異性傳導(dǎo)膜(ACF)或非傳導(dǎo)的環(huán)氧樹(shù)脂(NCP)的粘合劑應(yīng)用在板上，應(yīng)用粘合劑需要采用合適的方式，例如印制，涂敷或注射(syringring)。作為另一種選擇，粘合劑可以被應(yīng)用于芯片或內(nèi)插器，或者應(yīng)用于板和芯片或內(nèi)插器。在工步130中，芯片或內(nèi)插器會(huì)被提供。在工步131中，芯片或內(nèi)插器被涂上傳導(dǎo)材料(ACP，ACF)或非傳導(dǎo)材料(NCP)，這一過(guò)程需要采用合適的方式，例如印制，多種涂敷方法或注射。作為另一種選擇，焊料可以被應(yīng)用于芯片或內(nèi)插器。在工步140中，芯片或內(nèi)插器被精確地放置在天線板上。粘合劑可以選擇地被部分固化以在最終結(jié)合前將芯片和內(nèi)插器固定在板上。然后芯片或內(nèi)插器被結(jié)合到天線上，這一過(guò)程是通過(guò)使用熱壓法固化ACP粘合劑的方式在工步150實(shí)現(xiàn)的。作為另一種選擇，在工步150中，可通過(guò)焊料回流將芯片或內(nèi)插器結(jié)合到天線或內(nèi)插器引線上，在這種情形下，接著可能還需要針對(duì)底部填充膠(underfill)和固化底部填充膠的工步。除了將芯片和內(nèi)插器結(jié)合到天線上，應(yīng)該意識(shí)到方法100同樣適用于將芯片粘貼到內(nèi)插器引線上(也就是組成一個(gè)內(nèi)插器)。
0042本發(fā)明的方法適用于使用多種結(jié)合材料將芯片結(jié)合到電氣部件上。這里所用的結(jié)合一詞指的是將芯片電耦合和/或機(jī)械耦合到電氣部件。粘合劑可以通過(guò)本發(fā)明的方法被熱壓固化。這里所用的“固化”一詞是用來(lái)指通過(guò)粘合劑實(shí)現(xiàn)結(jié)合，其中會(huì)對(duì)粘合劑加熱加壓從而產(chǎn)生造成粘合劑交聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)。作為另一種選擇，一種熱塑性的結(jié)合材料可被用來(lái)將芯片結(jié)合到電氣部件上。熱塑性的結(jié)合材料常常是熔化的，冷凝重構(gòu)的(resolidfied)，因此能夠形成機(jī)械的和/或電的結(jié)合。應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明的方法并不只局限于所說(shuō)明的結(jié)合材料，并且更廣泛多樣的合適的結(jié)合材料都可以通過(guò)本發(fā)明的方法而被采用。
0043轉(zhuǎn)到圖2，一種使用熱壓法同時(shí)對(duì)多個(gè)電氣器件(板的形式)進(jìn)行結(jié)合的器件和方法將會(huì)被描述。熱壓結(jié)合器件200包括一個(gè)包含多個(gè)加熱元件220的加熱器組塊210。如圖2所示，所述加熱元件220被固定從而不能相對(duì)于加熱器組塊210作側(cè)向和橫向運(yùn)動(dòng)，并且從所述加熱器組塊210的下表面突出。所述加熱器組塊210的上部包括一個(gè)可變形的囊狀物230。所述囊狀物230可由任何合適的氣體，液體或可變形固體填充。所述囊狀物230位于加熱元件220的上方，并且允許當(dāng)所述加熱元件220和其它表面(例如具有RFID器件的板)壓縮接合時(shí)，所述加熱元件220相對(duì)所述加熱器組塊210可做有限的軸向移動(dòng)。所述加熱器組塊210被安裝在壓力機(jī)(press)212或其它裝置里，這樣做是為了升高和降低加熱器組塊210并提供壓縮力。
0044應(yīng)該意識(shí)到，所述可變形的囊狀物230抑制了所述獨(dú)立的加熱元件同時(shí)也將壓力均勻地分配給芯片。因此，合適的可壓縮的固體材料，例如橡膠墊，可作為可變形的囊狀物230的替代。作為另一種選擇，每個(gè)加熱元件可以和彈簧或其它彈性器件一起被安裝，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)震動(dòng)的緩沖。
0045本實(shí)施例的加熱元件220優(yōu)選地采用居里點(diǎn)自調(diào)節(jié)加熱元件。該類(lèi)型加熱元件的一個(gè)實(shí)例由美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,182,427所公開(kāi)，并由SmartHeattechnology具體實(shí)現(xiàn)，目前正由Metcal of Menlo Park，California生產(chǎn)。這種加熱元件常常包括鍍有磁化鎳合金的中心銅核。在加熱元件中感應(yīng)出的高頻電流，由于集膚效應(yīng)，會(huì)流向鎳合金鍍層。具有相對(duì)較大電阻的鎳合金里的焦耳熱會(huì)引起鍍層溫度的升高。一旦鎳合金鍍層的溫度達(dá)到其特征居里點(diǎn)時(shí)，電流將不會(huì)在鎳合金鍍層，而會(huì)流過(guò)具有低電阻的中心銅核。居里點(diǎn)溫度基本上會(huì)保持在這一點(diǎn)。因此，當(dāng)高頻電流一接通，加熱元件迅速加熱到居里點(diǎn)溫度，然后在這個(gè)溫度下自調(diào)節(jié)。居里點(diǎn)自調(diào)節(jié)加熱元件是有優(yōu)勢(shì)的，這是因?yàn)樗鼈冃?，效率高，并且能夠溫度自調(diào)節(jié)，從而使獨(dú)立的加熱元件被分配給每個(gè)所需的熱壓點(diǎn)。應(yīng)該意識(shí)到，其它加熱元件也可以被使用，例如標(biāo)準(zhǔn)電阻加熱元件。
0046定位在加熱器組塊210下方的202表示RFID器件的多道板(multilane web)。RFID器件組件的板202可以是定位在板內(nèi)插器引線、內(nèi)插器、或用ACP粘膠劑預(yù)印的天線結(jié)構(gòu)上的IC芯片。作為另一種選擇，RFID器件組件的板202的可以是定位在用ACP預(yù)印的天線結(jié)構(gòu)的板上的內(nèi)插器。任何合適的貼裝或插入裝置都可以用來(lái)將芯片或內(nèi)插器放置在多道板形式中。板202是相對(duì)于加熱器組塊210定位的以使板202上的RFID器件204和加熱元件220能夠?qū)?zhǔn)。加熱元件220可以設(shè)計(jì)得比必要的尺寸稍大一點(diǎn)，從而可以允許加熱元件220和RFID器件204之間的一些未對(duì)準(zhǔn)的情況發(fā)生。一旦被對(duì)準(zhǔn)，壓力機(jī)212就逐漸降低加熱器組塊210，使其與RFID 204器件接觸直到達(dá)到預(yù)定的壓力。
0047現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3和圖4，這兩幅圖顯示了加熱器組塊210上的加熱元件220的接通。根據(jù)之前的闡述，加熱元件220被固定從而不能相對(duì)于加熱器組塊210作側(cè)向和橫向運(yùn)動(dòng)。囊狀物230是用來(lái)在加熱元件220被壓縮時(shí)提供反作用力。如圖4所示，當(dāng)加熱器組塊210被降低時(shí)，加熱元件220同芯片204發(fā)生接觸。當(dāng)加熱器組塊210進(jìn)一步降低時(shí)，囊狀物230開(kāi)始變形，從而對(duì)加熱元件220施加反作用力。應(yīng)該意識(shí)到，因?yàn)槟覡钗?30內(nèi)部每一點(diǎn)的壓力基本上是一樣大的，所以囊狀物230施加在每個(gè)加熱元件220以及因此每個(gè)芯片204上的壓力基本上是一樣大的。照這種方式，囊狀物230為每個(gè)芯片204提供了一致的壓力，同時(shí)也抑制了加熱元件220和芯片204之間的碰撞。
0048囊狀物230也可以補(bǔ)償芯片204和/或板202在尺寸的變化，否則當(dāng)加熱器組塊210降低時(shí)，被剛性固定的加熱元件所施加的壓力會(huì)因這種變化而變得不相等。這種通過(guò)囊狀物230實(shí)現(xiàn)的對(duì)壓力的彈性應(yīng)用避免了將被結(jié)合的RFID器件的可能發(fā)生的壓壞，并可以產(chǎn)生一種更有效、更均勻或一致的RFID器件的結(jié)合方法。
0049應(yīng)該意識(shí)到，監(jiān)測(cè)囊狀物230內(nèi)的壓力以確保適當(dāng)?shù)膲毫σ赃m當(dāng)?shù)臅r(shí)間被施加到RFID器件204的做法可能是需要的。例如，囊狀物壓力可以被監(jiān)測(cè)，壓縮時(shí)間的長(zhǎng)短可以根據(jù)所知的固化值(curingvalues)來(lái)調(diào)節(jié)，因此就實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)合器件220更有效的利用。另外，一種升高和降低囊狀物230內(nèi)的周?chē)鷫毫?也就是當(dāng)加熱器組塊210沒(méi)有和一個(gè)板接合時(shí)，囊狀物內(nèi)的壓力)的裝置可能也需要被包含進(jìn)來(lái)。例如，在一些應(yīng)用中囊狀物內(nèi)可能需要有較高的周?chē)鷫毫?，這樣當(dāng)加熱元件沒(méi)有和器件壓縮接合時(shí)囊狀物能夠向加熱元件施加壓力。在其他應(yīng)用中，可能需要較低的周?chē)鷫毫?，這樣囊狀物對(duì)加熱元件會(huì)施加很少壓力或者不施加壓力，直到加熱元件和器件被壓縮接合。用于防止囊狀物超壓的器件，例如安全閥，可以用來(lái)防止在熱壓結(jié)合過(guò)程中對(duì)RFID器件的板造成的損害。
0050依靠加熱元件220和板202上的RFID器件204的配置，RFID器件204能夠以一組或多組被固化。例如，RFID器件204的板202可以具有八排RFID器件，但是本發(fā)明的熱壓結(jié)合器件210可以被裝配上僅僅四排的加熱元件。因此，當(dāng)RFID器件的板通過(guò)熱壓結(jié)合器件行進(jìn)時(shí)，第一組的四排RFID器件在第一步中被固化。然后板和/或熱壓結(jié)合器件210被重新定位，或者引導(dǎo)到余下的四道RFID器件，這樣那些道中余下的器件在第二步中被固化。應(yīng)該意識(shí)到，多種尺寸，數(shù)量和配置的加熱元件都是可以的。應(yīng)該進(jìn)一步意識(shí)到，加熱元件的尺寸，數(shù)量和/或配置都可以符合板的尺寸和其上將要被熱壓固化的元件的設(shè)計(jì)。
0051依照之前的陳述，本實(shí)施例中對(duì)壓力的彈性應(yīng)用可以防止在沒(méi)有采用彈性壓力應(yīng)用的情形下可能產(chǎn)生的部件的壓壞，例如，使用平壓縮板的傳統(tǒng)熱壓結(jié)合器件。此外，彈性壓力的應(yīng)用可以補(bǔ)償貫穿電氣器件和/或板的壓力變化。因此，在固化過(guò)程中，基本均勻的壓力可以被提供給每一個(gè)電氣器件，從而獲得更一致的結(jié)合。所述獨(dú)立的加熱元件與單獨(dú)的較大的熱質(zhì)相比，熱調(diào)節(jié)也更容易。因此，更為精確的熱應(yīng)用是做得到的。
0052轉(zhuǎn)到圖5，一種使用倒裝芯片(flip chip)制造法和圖2-4中的熱壓結(jié)合器件制造RFID器件的方法400將會(huì)被描述。方法400從工步410開(kāi)始，凸點(diǎn)芯片的晶片在這里被呈出。在工步420中，焊膏被應(yīng)用在芯片上。作為另一種選擇，在工步430中，諸如ACP，ACF或NCP的粘合劑也可以被應(yīng)用在芯片上。組裝過(guò)程開(kāi)始于工步450，在這一工步中，芯片被從晶片上拾起，然后在工步455中被放置在傳送面上。作為另一種選擇，芯片可以被直接放置在內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)上，所述內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)在內(nèi)插器引線板或天線結(jié)構(gòu)板上。在工步470中，焊劑或者粘合劑可以選擇地被印制到內(nèi)插器引線或者天線結(jié)構(gòu)上。在工步480中，芯片從傳送面上被拾起，反轉(zhuǎn)，然后放置在內(nèi)插器引線板或天線結(jié)構(gòu)板上，其中每個(gè)芯片上的芯片焊點(diǎn)(或焊料塊)接觸內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)。作為另一種選擇，芯片可以被直接放置在內(nèi)插器引線或天線上，而不需要像工步455一樣被先放在傳送面上。然后芯片就在工步490中通過(guò)熱壓固化粘合劑或者回流或重熔焊料塊的方式被結(jié)合到內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)上。圖2-4中所示的熱壓結(jié)合器件，或者圖6-9在這里描述的NIR熱壓法，都可以在工步490中用來(lái)固化粘合劑或者回流焊料塊。應(yīng)該意識(shí)到，當(dāng)使用焊料時(shí)，工步491可以選擇地執(zhí)行。在工步491中，底部填充膠可以用來(lái)加強(qiáng)芯片和內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)之間的機(jī)械連接。作為另一種選擇，不流動(dòng)或低流動(dòng)的底部充膠可以在工步490之前就被分配。
0053轉(zhuǎn)到圖6和圖7，另一種同時(shí)對(duì)多個(gè)電氣器件(以板的形式)進(jìn)行熱壓結(jié)合的器件和方法將會(huì)被描述。在圖6中，熱壓結(jié)合器件500包括上模板510，該上模板包括反射體515和硅橡膠板514或其它撓性熱輻射透明材料。上模板510被安裝在壓力機(jī)或其它器件上，從而可通過(guò)升高和降低上模板510提供壓縮力。上模板可以選擇地包括可變形材料的插入物513，該插入物可能由橡膠組成。下模板520包括一個(gè)或多個(gè)熱輻射加熱元件522和一塊石英板524。
0054在本發(fā)明的熱壓結(jié)合過(guò)程中使用熱輻射作為熱源提供了多種優(yōu)勢(shì)。輻射能量熱傳遞，與傳導(dǎo)和對(duì)流熱傳遞相比，能夠取得明顯較高的熱流量。輻射能量能夠提供極快的加熱，這是由于光的高速度和將熱量直接應(yīng)用到被加熱材料上的可能性。受控的輻射加熱能夠取得多種工藝優(yōu)勢(shì)，例如系統(tǒng)冷卻需求的降低及通過(guò)局部化的熱和壓力之間的協(xié)調(diào)所提高的精度。
0055如前所述，輻射加熱可以直接應(yīng)用到被加熱的材料。精確地將熱量直接應(yīng)用到被加熱區(qū)域的能力是很有優(yōu)勢(shì)的，這是因?yàn)榕c傳導(dǎo)和對(duì)流加熱法相比，其可能只需要較少的總熱能。此外，由于只使用較少的總熱量，一旦結(jié)合過(guò)程完成，材料和/或結(jié)構(gòu)會(huì)更快地冷卻下來(lái)。
0056輻射能量加熱和其它模式的熱傳遞(如傳導(dǎo)加熱)相結(jié)合，可以取得更有利的效果。例如，熱輻射熱傳遞可用來(lái)加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(尤其是硅芯片)，而該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以將熱量通過(guò)傳導(dǎo)的方式傳遞給將被熱壓固化的材料。因此，熱輻射可以不用直接地應(yīng)用到將被固化的材料，而是間接地通過(guò)相鄰結(jié)構(gòu)(諸如芯片或天線結(jié)構(gòu))的熱傳導(dǎo)，或有限的熱輻射被將固化的材料吸收，其主要的熱源就來(lái)自一個(gè)相鄰結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)。
0057依照以下更詳細(xì)的描述，輻射能量可以一直穿過(guò)一種相對(duì)輻射透明的材料直到碰到一種相對(duì)輻射吸收的材料并被其吸收。這里所用的相對(duì)輻射透明材料(也被稱(chēng)作“透明材料”)指的是一種對(duì)輻射能量的吸收能力弱于相對(duì)輻射吸收材料(也被稱(chēng)作“吸收性材料”)的材料。
0058在本實(shí)施例中，通過(guò)在上模板使用相對(duì)輻射透明材料和在一個(gè)或多個(gè)將被結(jié)合的表面上使用相對(duì)輻射吸收材料，適當(dāng)?shù)臒彷椛淠芰烤涂梢员挥糜诩訜?。例如，將使用合適的粘合劑定位在電氣部件上的相對(duì)輻射吸收的芯片暴露在近紅外(NIR)熱輻射中，該芯片會(huì)被加熱，從而加熱和固化粘合劑。在本實(shí)施例中，其它波長(zhǎng)的熱輻射也可以和其它材料一起被使用。例如，紫外線(UV)或微波能量在一些應(yīng)用中可能就是合適的能量形式。電子束固化和一些材料一起使用也是合適的選擇。一般而言，所采用的熱輻射的形式將會(huì)由部件材料的吸收性的或非吸收性的特性和/或?qū)⒈还袒恼澈蟿┑念?lèi)型確定。
0059AdPhos AG，Bruckmühl-Heufeld，Germany(AdPhos)提供了優(yōu)選的商用高能量NIR系統(tǒng)的流水線。AdPhos紅外加熱系統(tǒng)提供持久的，高能的加熱系統(tǒng)；AdPhos燈起了工作在大約3200K的溫度下的黑體發(fā)射器的作用。其它提供合適熱能的輻射加熱器和發(fā)射器可由若干主要的燈制造商(包括Phillips，Ushio，General Electric，Sylvania，和Glenro)提供。例如，這些制造商都生產(chǎn)在半導(dǎo)體工業(yè)中使用的外延反應(yīng)器的發(fā)射器。所有這些發(fā)射器具有的溫度都高于3000K。但是更廣泛地說(shuō)，溫度高于大約2000K的發(fā)射器就可以是合適的NIR源。AdPhos系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，盡管大多數(shù)此類(lèi)高能NIR燈的額定壽命都少于2000小時(shí)，AdPhos NIR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作壽命可達(dá)到4000到5000小時(shí)。AdPhos NIR燈的輻射能量發(fā)射，其大部分能量在波長(zhǎng)在0.4到2微米的范圍之間，并且在800納米附近達(dá)到傳遞的峰值能量，與短波和中波紅外源相比能轉(zhuǎn)到一個(gè)較低的波長(zhǎng)上，從而提供了較高的能量輸出和其它在熱輻射吸收方面的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)將在下文中被說(shuō)明。
0060在圖7中，RFID器件504的多道板502被定位在上模板510和下模板520之間。RFID器件504的板502可以是定位在用粘合劑預(yù)印的內(nèi)插器引線板或天線結(jié)構(gòu)板上的IC芯片。石英板524可以被涂上特氟綸或其它合適的聚合物。具有高玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的聚合物，例如特氟綸，薄片或薄膜都可以用來(lái)取代涂層。壓力機(jī)512降低上模板510直到上模板510上的撓性板514被壓到和RFID器件504之間達(dá)到預(yù)定的壓力。如圖7所示，當(dāng)RFID器件的板502在撓性板514和石英板524之間被壓縮時(shí)，撓性板514在芯片和器件504的周?chē)a(chǎn)生變形，從而將壓力基本均勻地分配到芯片或器件上，同時(shí)也補(bǔ)償了壓力變化。然后NIR加熱元件522被啟動(dòng)，RFID器件504被加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，從而熱壓固化粘合劑。上模?10可以包括用來(lái)將熱輻射反射回芯片的表面。
0061應(yīng)該意識(shí)到，撓性板514，板502和石英板524都是相對(duì)輻射透明的，因此當(dāng)暴露在NIR輻射中時(shí)，三種板的溫度都不會(huì)明顯地升高。但是，因?yàn)镽FID器件504和/或芯片能夠吸收NIR輻射，所以當(dāng)暴露在NIR輻射時(shí)，RFID器件504和/或芯片會(huì)迅速地加熱。當(dāng)RFID器件504和/或芯片被NIR燈522加熱時(shí)，芯片或內(nèi)插器與其安裝表面的交界面上的粘合劑也被加熱，從而將粘合劑固化。粘合劑通常也可以通過(guò)熱的芯片的熱傳導(dǎo)而被加熱。應(yīng)該意識(shí)到，一些天線結(jié)構(gòu)也可以被NIR輻射加熱，從而也將熱量傳導(dǎo)給將要被固化的粘合劑。作為一種可選的或額外的熱源，一些粘合劑可以吸收NIR輻射，并因此可以直接被NIR輻射加熱。
0062圖8顯示了另一個(gè)NIR熱壓結(jié)合器件的配置。熱壓結(jié)合器件510包括上模板510和下模板520。本實(shí)施例中的上模板510包括一個(gè)或多個(gè)熱輻射加熱元件522，石英板524和透明撓性板514。下模板520起反應(yīng)面的作用，靠著被壓縮的上模板510。下模板520的上表面可被涂上特氟綸或其它合適的聚合物。作為另一種選擇，特氟綸薄片或薄膜都可以被使用。下模板520也可以包括反射面515。
0063在圖9中，RFID器件組件502的板在上模板510和下模板520之間被壓縮。撓性板514在板上的RFID器件504附近產(chǎn)生形變，從而為RFID器件504提供基本上均勻的壓力。相對(duì)輻射透明的石英板524和撓性板514允許熱輻射加熱元件522產(chǎn)生的NIR或其它熱輻射傳至RFID器件504，從而加熱器件并固化粘合劑。
0064轉(zhuǎn)到圖10，一張曲線圖顯示了可以被用于本發(fā)明的各種典型材料的相對(duì)NIR輻射吸收率。圖10所示的曲線圖起解釋作用，圖中所示材料僅僅是用來(lái)實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)例性材料。所示材料決不是想要限制可以用來(lái)實(shí)踐本發(fā)明的材料。從曲線圖中可以看到，在大部分的波長(zhǎng)譜上，可以用于本系統(tǒng)的實(shí)例性材料(透明硅，聚砜，PMMA)對(duì)NIR輻射的吸收率比構(gòu)成芯片所用的拋光硅低很多。拋光硅材料對(duì)NIR輻射較高的吸收速率使得芯片能夠被NIR輻射快速地加熱而同時(shí)襯底材料還保持相對(duì)較冷。應(yīng)該意識(shí)到，許多聚合物，例如PEEK或PEN，都可以用作撓性板的材料，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)聚合物通常都是NIR透明的。但是，撓性板材料應(yīng)該能夠承受住比加熱芯片所到溫度更高的溫度。
0065所述熱輻射熱壓結(jié)合器件可取得幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，與需要將板上的RFID器件引導(dǎo)到加熱元件以提供熱量和/或壓力的傳統(tǒng)熱壓結(jié)合器件不同，本實(shí)施例向RFID器件提供了均勻的壓力，并且只選擇性地對(duì)RFID器件504和/或板502的吸收熱輻射的部分區(qū)域進(jìn)行加熱。因此，將RFID器件504引導(dǎo)到加熱元件是不需要的。另外，因?yàn)橹挥袩彷椛湮招圆牧喜艜?huì)被加熱，熱輻射加熱與傳導(dǎo)或?qū)α骷訜徇^(guò)程相比更具有局部性(localized)，更精確。熱量只會(huì)傳向板的吸收熱輻射的部分區(qū)域，因此整個(gè)板不會(huì)被加熱。因此，可以根據(jù)哪個(gè)組件將會(huì)被加熱來(lái)為電氣器件的不同的組件選擇材料。這個(gè)舉措的優(yōu)勢(shì)在于降低了過(guò)多的熱量導(dǎo)致的電氣器件的損壞的風(fēng)險(xiǎn)。此外，因?yàn)橹挥行酒患訜?，大多?shù)的部件保持相對(duì)較冷，從而翹曲和/或其它熱降解(heat degradation)發(fā)生的可能性較小。
0066通常熱輻射加熱也比傳導(dǎo)或?qū)α骷訜岱绞礁行?，并且同傳?dǎo)或?qū)α骷訜徇^(guò)程相比，其能夠利用相對(duì)低的熱能輸入產(chǎn)生高溫。熱輻射加熱能夠迅速地應(yīng)用和移除，從而實(shí)現(xiàn)快速加熱和冷卻。因此，完成使用熱輻射加熱的熱壓結(jié)合所需時(shí)間通常比其它加熱過(guò)程所需的時(shí)間短。撓性板對(duì)壓力的應(yīng)用降低了使用傳統(tǒng)熱壓結(jié)合法可能產(chǎn)生的對(duì)RFID器件造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。此外，因?yàn)榘迨菗闲缘?，所以它?huì)很容易地適應(yīng)新的板形式，器件密度和器件尺寸。不同于傳統(tǒng)的熱壓結(jié)合法，本發(fā)明的撓性板可以被用來(lái)對(duì)不同尺寸的電氣器件和/或具有不同密度和形式的電氣器件的板進(jìn)行熱壓結(jié)合而不需要重新裝配工具。因此，因?yàn)椴还馨迳掀骷拿芏?、厚度或位置如何，均勻的壓力和熱量都可以提供給熱輻射加熱元件下的整個(gè)區(qū)域，所以本實(shí)施例的熱壓結(jié)合器件對(duì)多種RFID形式和密度都是高度適應(yīng)的。此外，本實(shí)施例可以使較大的區(qū)域同時(shí)被固化，從而提高了電氣器件可被固化的速度。
0067上文所描述的熱壓結(jié)合法可以用來(lái)將芯片結(jié)合到印制的或蝕刻的內(nèi)插器引線和/或天線。圖11提出了制造電氣器件的板的方法600-a。在工步601中，凸點(diǎn)芯片的晶片被提供。在工步602中，粘合劑，例如ACP，ACF或NCP被應(yīng)用到芯片上，或內(nèi)插器或天線的傳導(dǎo)印制或蝕刻元件上。在工步604中，芯片被從晶片上拾起，反轉(zhuǎn)，然后在工步605中被放置在內(nèi)插器或天線上。內(nèi)插器或天線可以被呈現(xiàn)在選定的襯底的板(在工步603中顯示)上。在工步606中，板，包括放置在內(nèi)插器和/或天線上的多個(gè)芯片，被載入NIR熱壓結(jié)合器件，在其中多個(gè)芯片將會(huì)被結(jié)合到內(nèi)插器和/或天線上。
0068將芯片熱壓結(jié)合到內(nèi)插器和/或天線上可通過(guò)本發(fā)明的熱壓結(jié)合法和器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，上文討論的關(guān)于圖6-7的NIR熱壓結(jié)合器件可以用在工步606中。如圖12所示，包含NIR加熱元件520和撓性板530的NIR熱壓結(jié)合器件500被壓靠向具有圖案化的導(dǎo)體或其它電氣部件的板702上的芯片704。撓性板530在芯片704周?chē)a(chǎn)生形變從而向那里提供壓力。如圖12所示，芯片704上的芯片焊點(diǎn)706接觸板702上的印制的/蝕刻的傳導(dǎo)材料708。當(dāng)NIR加熱元件520被啟動(dòng)后，芯片704和焊點(diǎn)706都會(huì)被NIR輻射加熱，因此芯片下的粘合劑(ACP，ACF或NCP)也會(huì)被NIR輻射加熱。因此該熱量和壓力就將芯片704的焊點(diǎn)706和印制的/蝕刻的傳導(dǎo)材料708結(jié)合在一起(在使用NCP的情形下直接結(jié)合或在使用ACP或ACF的情形下通過(guò)使用Z方向的傳導(dǎo)微粒進(jìn)行結(jié)合)。然后NIR加熱元件520可以被解除作用以使粘合劑迅速凝固，從而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)706和板702上的印制的/蝕刻的傳導(dǎo)材料的電耦合和機(jī)械耦合。熱壓結(jié)合器件然后被打開(kāi)使得板702和現(xiàn)已被電結(jié)合和機(jī)械結(jié)合到板702上的內(nèi)插器和/或天線的芯片704一起移動(dòng)。
0069上文所描述的熱壓結(jié)合器方法也適合回流可熔性傳導(dǎo)材料(例如焊料)。在圖13中，顯示了一種制造電氣器件的板的方法600b。在工步610中，凸點(diǎn)芯片的晶片被提供。該芯片在工步620中被從晶片上拾起，并且在工步630中可以選擇地放置在傳送面上。在工步640中，電氣部件(例如印制的/蝕刻的導(dǎo)體)的板被提供。在工步650中，一種可熔性傳導(dǎo)材料被印制到該板上。在工步650之后，一種熔接材料可以被選擇地應(yīng)用到可熔性傳導(dǎo)材料上以確保在回流過(guò)程中可熔性傳導(dǎo)材料的合適流動(dòng)。另外，一種粘合劑可被通過(guò)印制或其它方式沉積在板上，從而在工步670中的焊料回流之前暫時(shí)將芯片固定在電氣部件上。在工步660中芯片然后就被直接從晶片上或者可以選擇地從傳送面上放置在板上，同時(shí)芯片的凸點(diǎn)接觸板上的可熔性傳導(dǎo)材料?？扇坌詡鲗?dǎo)材料然后在工步670中被回流，從而將芯片電耦合到電氣部件。
0070回流可熔性傳導(dǎo)材料可以通過(guò)本發(fā)明的熱壓結(jié)合法實(shí)現(xiàn)。例如，在工步660之后，板可以被推進(jìn)諸如上文所討論的NIR熱壓結(jié)合器件(對(duì)照?qǐng)D6-7)的一種熱壓結(jié)合器件。如圖14所示，包含NIR加熱元件520和撓性板530的NIR熱壓結(jié)合器件500靠著包含圖案化的導(dǎo)體或其它電氣部件的板702上的芯片704被壓縮。撓性板530在芯片704的周?chē)a(chǎn)生變形從而向那里提供壓力。如圖15所示，芯片704上的焊料塊706接觸印制的可熔性傳導(dǎo)材料708。當(dāng)NIR加熱元件520被啟動(dòng)后，芯片704和/或焊料塊706將會(huì)被NIR輻射加熱，從而引起焊料塊706和可熔性傳導(dǎo)材料708的回流。然后NIR加熱元件520將會(huì)被解除作用，從而使得焊料706和可熔性傳導(dǎo)材料708凝固，從而將芯片704電耦合和機(jī)械耦合到板702上的電氣部件。然后一種底部充膠材料可以被用來(lái)加強(qiáng)芯片到電氣部件的機(jī)械連接。應(yīng)該意識(shí)到，可熔性傳導(dǎo)材料708不是在所有應(yīng)用中都是必需的，這是因?yàn)楹噶?06獨(dú)自就可以充分地將芯片電耦合到電氣部件。
0071任何一個(gè)上文所述的實(shí)施例的額外工步都可以依靠其應(yīng)用和使用的材料來(lái)被執(zhí)行。例如，將可熔性傳導(dǎo)材料(也就是焊膏)在芯片從晶片上移走前分配給芯片是需要的。在使用焊膏將芯片耦合到內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)時(shí)，在回流焊料之前采用不流動(dòng)或低流動(dòng)的底部充膠以加強(qiáng)芯片和內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)之間機(jī)械連接的做法是可取的。但是，當(dāng)使用ACP或NCP粘合劑來(lái)耦合芯片到內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)時(shí)，底部充膠常常是不需要的。在上文所描述的所有方法中，為了在芯片被放置到板之后但在被結(jié)合到那里之前，將粘合劑印制到內(nèi)插器引線或天線結(jié)構(gòu)的板以將芯片固定在適當(dāng)?shù)奈恢玫淖龇赡苁怯欣摹?br> 0072本發(fā)明的實(shí)施例也非常適合制作容性耦合嵌入物的過(guò)程。例如，一種壓敏粘合劑(PSA)可以被用來(lái)取代ACP以將內(nèi)插器耦合到天線結(jié)構(gòu)。除了壓敏粘合劑，其它非傳導(dǎo)的粘合劑也可以被使用，例如非傳導(dǎo)的環(huán)氧樹(shù)脂，熱塑性的粘合劑和熱固性的粘合劑。之前所公開(kāi)的熱壓結(jié)合器件可以僅對(duì)RFID器件組件施壓而不加熱(也就是熱源未被啟動(dòng))。照這種方式，電容耦合的RFID器件可以被制造出來(lái)。圖16顯示了這種器件的一個(gè)實(shí)例，其中天線部分822通過(guò)壓敏粘合劑或其它合適的方式被電容耦合到RFID內(nèi)插器812的內(nèi)插器引線810。
0073圖17說(shuō)明了可以使用本發(fā)明的方法制造的電容耦合嵌入物的另一種變型方案。RFID器件802包括天線結(jié)構(gòu)808和內(nèi)插器812。傳導(dǎo)內(nèi)插器引線810和天線結(jié)構(gòu)808之間的間隙可通過(guò)間隔件844來(lái)維持，間隔件是電介質(zhì)焊點(diǎn)806的組成部分。間隔件844可以連同非傳導(dǎo)聚合物被用在絕緣焊點(diǎn)806。間隔件844可以在聚合材料中被預(yù)混合。作為另一種選擇，間隔件可以被旱噴在已經(jīng)應(yīng)用在天線808和/或傳導(dǎo)內(nèi)插器引線810的非傳導(dǎo)聚合物上。應(yīng)該意識(shí)到，間隔件844也可以連同其它電介質(zhì)材料一起被使用，例如壓敏粘合劑。合適的間隔件的實(shí)例包括SekisuiFine Chemical Co.of Japan的Micropearl SP-205 5μm間隔件和Merck的7.7μm纖維間隔件(產(chǎn)品111413)。應(yīng)該意識(shí)到，使用間隔件844可有助于在RFID器件802的天線808和傳導(dǎo)內(nèi)插器引線810之間獲得準(zhǔn)確一致的間距。
0074圖18說(shuō)明了可采用本發(fā)明的方法制造的另外一種電容耦合RFID器件850。在圖18中，芯片858通過(guò)絕緣焊點(diǎn)852被耦合到傳導(dǎo)內(nèi)插器引線860，同時(shí)在芯片858的觸點(diǎn)856和傳導(dǎo)內(nèi)插器引線860之間獲得了電容耦合854。一種壓敏粘合劑可以用在芯片858的觸點(diǎn)和絕緣焊點(diǎn)852的界面處以將各部件結(jié)合在一起。
0075應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例允許對(duì)排列非常密集的板形式的半導(dǎo)體芯片和電氣部件的進(jìn)行熱壓結(jié)合和/或耦合。根據(jù)之前的闡述，本發(fā)明能夠在板上將芯片以多道的方式結(jié)合和/或耦合到電氣部件上。本發(fā)明的方法可以使結(jié)合芯片間距小于7毫米，優(yōu)選地小于5毫米的板上的電氣器件變得容易。芯片間距是指板上相鄰芯片之間的間距。將非常密集的器件板(也就是，低芯片間距)結(jié)合的能力使采用較高質(zhì)量的襯底的成為可能，這是因?yàn)橹挥休^少的襯底材料被浪費(fèi)。因此，之前用作襯底材料是成本禁止的材料可以用在本發(fā)明的方法中。使用諸如Kapton的較高成本的材料可能是有利的。例如，Kapton較高的Tg使得它特別適用于熱結(jié)合過(guò)程，這是因?yàn)樗軌虮葌鹘y(tǒng)材料經(jīng)受更高的溫度。
0076但是，應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明的熱輻射實(shí)施例可以不需要使用較高成本的襯底材料，例如Kapton。由于通過(guò)熱輻射實(shí)現(xiàn)的高精確度和局部性的熱應(yīng)用，粘合劑可以固化而不會(huì)對(duì)襯底材料顯著加熱。因此，較不昂貴的襯底材料可以被使用。不管所用襯底材料的類(lèi)型，本發(fā)明的方法都能實(shí)現(xiàn)對(duì)排列非常密集的電氣器件的熱壓結(jié)合，因此就減少了每件器件所需要的襯底材料量。照這種方式，本發(fā)明的方法使電氣器件以較低的成本制造。
0077本發(fā)明的熱壓結(jié)合方法和器件可以和現(xiàn)有的電氣器件制造機(jī)器一起被使用，例如，由Besi Die Handling，Inc建造的DS9000 Tape ReelSystem。DS9000能在每小時(shí)放置9000個(gè)單元。本發(fā)明的方法可以連同這種機(jī)器一起使用以實(shí)現(xiàn)RFID器件的制造的高速度和低成本。
0078應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明的熱壓法和器件并不限制于對(duì)固定的RFID器件應(yīng)用熱壓法。本發(fā)明可以被用來(lái)間歇地或連續(xù)地將熱壓法，如所要求的，應(yīng)用到一個(gè)或多個(gè)固定或連續(xù)移動(dòng)的RFID器件。例如，在其中RFID器件的板是用間歇的方式(也就是，在RFID器件的制造中，板是間歇地向前移動(dòng))制造的系統(tǒng)中，當(dāng)器件靜止時(shí)熱壓器件可以將熱壓法應(yīng)用到一個(gè)或多個(gè)RFID器件。在這種應(yīng)用中，熱壓器件被啟動(dòng)和解除作用以選擇地將熱壓法應(yīng)用到一個(gè)或多個(gè)RFID器件。作為另一種選擇，在其中RFID器件的板是連續(xù)移動(dòng)的系統(tǒng)中，當(dāng)器件經(jīng)過(guò)熱壓器件時(shí)，熱壓器件可連續(xù)地將熱壓法應(yīng)用到RFID器件上。例如，熱壓器件可以被提供在移動(dòng)帶上，以使得當(dāng)器件連續(xù)移動(dòng)時(shí)熱壓法可以被應(yīng)用到一個(gè)或多個(gè)RFID器件。在這種應(yīng)用中，熱壓器件可以連續(xù)地被啟動(dòng)，并且熱壓的持續(xù)時(shí)間可由RFID器件前進(jìn)通過(guò)熱壓器件的速度控制。作為另一種選擇，熱壓器件可以被提供在移動(dòng)帶上，以使熱壓器件和RFID器件板一起移動(dòng)，從而選擇地將熱壓法應(yīng)用到一個(gè)或多個(gè)RFID器件。
0079在閱讀了之前的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能會(huì)想起(occurto)一些修改和改進(jìn)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并沒(méi)有局限于任何特定類(lèi)型的通信器件或內(nèi)插器。出于本應(yīng)用的目的，耦合，耦合的，或耦合著廣義上都應(yīng)解釋為包括直接電耦合和電抗(reactive)電耦合。電抗耦合廣義上應(yīng)包括電容和電感耦合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，存在不同種可將這些元素實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式。本發(fā)明應(yīng)覆蓋權(quán)利要求的內(nèi)容及其等同物。這里所用的具體的實(shí)施例是為了幫助理解本發(fā)明，而不應(yīng)該用來(lái)限制本發(fā)明的范圍，使得本發(fā)明的范圍窄于權(quán)利要求及其等同物的范圍。
0080雖然本發(fā)明是通過(guò)某個(gè)實(shí)施例或某些實(shí)施例來(lái)被說(shuō)明和描述的，對(duì)閱讀和理解了規(guī)范和附圖的本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的等效更改和修改將是顯然的。尤其對(duì)于多種通過(guò)上文描述的元素(部件，組件，器件，組成，等等)實(shí)現(xiàn)的功能，用來(lái)描述這些元素的術(shù)語(yǔ)(包括一個(gè)“方法”的引用)，如果沒(méi)有以其它方式指出，都應(yīng)和任何實(shí)現(xiàn)所描述元素(也就是功能上等效)的特定功能的元素一致，即使這些術(shù)語(yǔ)沒(méi)有在結(jié)構(gòu)上和在這里所說(shuō)明的典型的實(shí)施例或本發(fā)明的實(shí)施例里實(shí)現(xiàn)功能的公開(kāi)的體系一致。另外，當(dāng)本發(fā)明的一個(gè)特性在上文中可能對(duì)照一個(gè)或多個(gè)所說(shuō)明的實(shí)施例進(jìn)行描述時(shí)，這種特性可以與其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特性結(jié)合，因其對(duì)于任何給定或特定的應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能是所期望的或有利的。
權(quán)利要求
1.一種將半導(dǎo)體芯片(204/704)熱壓結(jié)合到電氣部件的方法包括將所述半導(dǎo)體芯片(204/704)定位在所述電氣部件上；和使用熱壓結(jié)合器件(200/500)對(duì)結(jié)合材料進(jìn)行加熱；其中所述加熱包括施壓將所述結(jié)合器件(200/500)的至少一個(gè)加熱元件(220)和所述半導(dǎo)體芯片(204/704)壓縮接合；而且其中所述施壓包括使用所述結(jié)合器件(200/500)的彈性構(gòu)件對(duì)至少一個(gè)加熱元件(220)進(jìn)行下壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)加熱元件(220)包括居里點(diǎn)自調(diào)節(jié)加熱元件(220)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)加熱元件(220)包括電阻加熱元件(220)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述彈性構(gòu)件包括可變形的囊狀物(230)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述彈性構(gòu)件包括橡膠墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述彈性構(gòu)件包括彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述彈性構(gòu)件包括撓性板(530)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電氣部件包括天線結(jié)構(gòu)(808)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中多個(gè)半導(dǎo)體芯片(204/704)被同時(shí)熱壓結(jié)合到多道板(202/502)上的多個(gè)電氣部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述定位包括將多個(gè)半導(dǎo)體芯片(204/704)與板(202/502/702)上的多個(gè)電氣部件對(duì)準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述板(202/502/702)上的相鄰芯片(204/704)的芯片間距小于7毫米。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述板(202/502/702)上的相鄰芯片(204/704)的芯片間距小于5毫米。
13.一種將半導(dǎo)體芯片(204/704)熱壓結(jié)合到電氣部件的方法包括將所述半導(dǎo)體芯片(204/704)定位在所述電氣部件上；和使用熱壓結(jié)合器件(200/500)對(duì)結(jié)合材料進(jìn)行加熱，其中所述加熱包括施壓將所述熱壓結(jié)合器件(200/500)的撓性板(514)和所述半導(dǎo)體芯片(204/704)壓縮接合；并且應(yīng)用熱輻射。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的方法，其中所述結(jié)合材料包括一種應(yīng)用于所述半導(dǎo)體芯片(204/704)和所述電氣部件中的至少一個(gè)的粘合劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的方法，其中所述結(jié)合材料包括一種熱塑性的結(jié)合材料。
16.一種將半導(dǎo)體芯片(204/704)熱壓結(jié)合到電氣部件的方法包括將焊料(706)應(yīng)用到所述半導(dǎo)體芯片(204/704)或所述電氣部件中的至少一個(gè)；將所述半導(dǎo)體芯片(204/704)定位在所述電氣部件上；和使用熱壓結(jié)合器件(200/500)對(duì)焊料(706)進(jìn)行回流，其中所述回流包括施壓將所述結(jié)合器件(200/500)的撓性板(530)和所述半導(dǎo)體芯片(204/704)壓縮接合，并應(yīng)用熱輻射。
17.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述撓性板(530)是相對(duì)輻射透明的。
18.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中多個(gè)半導(dǎo)體芯片(204/704)被熱壓結(jié)合到多道板(202/502)上的多個(gè)電氣部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述電氣部件包括天線結(jié)構(gòu)(808)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述熱輻射包括近紅外輻射。
21.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述熱輻射包括微波輻射。
22.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述熱輻射包括紫外線輻射。
23.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述熱輻射包括電子束。
24.根據(jù)權(quán)利要求13或16所述的方法，其中所述半導(dǎo)體芯片(204/704)是相對(duì)輻射吸收的。
25.一種將半導(dǎo)體芯片(204/704)容性耦合到電氣部件的方法包括將一種壓敏粘合劑應(yīng)用到半導(dǎo)體芯片(204/704)和電氣部件中的至少一個(gè)；將所述半導(dǎo)體芯片(204/704)定位在所述電氣部件上；和利用結(jié)合器件(200/500)壓縮粘合劑，從而實(shí)現(xiàn)所述半導(dǎo)體芯片(204/704)與所述電氣部件的耦合；其中所述壓縮包括施壓將所述結(jié)合器件(200/500)的撓性板(514)和所述半導(dǎo)體芯片(204/704)壓縮接合。
26.根據(jù)權(quán)利要求13，16或25所述的方法，其中所述撓性板(514)包括硅橡膠。
27.根據(jù)權(quán)利要求13，16或25所述的方法，其中所述撓性板(514)包括特氟綸。
28.根據(jù)權(quán)利要求1，13，16或26所述的方法，其中所述電氣部件包括內(nèi)插器。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述電氣部件包括天線結(jié)構(gòu)(808)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中多個(gè)半導(dǎo)體芯片(204/704)被耦合到多道板(202/502)上的多個(gè)電氣部件。
31.根據(jù)權(quán)利要求13，16或25所述的方法，其中所述定位包括將多個(gè)半導(dǎo)體芯片(204/704)與多道板(202/502/702)上的多個(gè)電氣部件對(duì)準(zhǔn)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述板(202/502/702)上的相鄰芯片(204/704)的芯片間距小于7毫米。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述板(202/502/702)上的相鄰芯片(204/704)的芯片間距小于5毫米。
34.根據(jù)權(quán)利要求13，16或25所述的方法，其中所述半導(dǎo)體芯片(204/704)是包含了安裝在所述芯片上的內(nèi)插器引線的內(nèi)插器。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述粘合劑是一種環(huán)氧樹(shù)脂。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述粘合劑是熱塑性粘合劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述粘合劑是一種熱固性粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)一個(gè)或多個(gè)電氣器件進(jìn)行熱壓結(jié)合的方法，所述方法使用獨(dú)立的加熱元件和一個(gè)彈性構(gòu)件以將獨(dú)立的加熱元件和電氣器件壓縮接合。所述獨(dú)立的加熱元件可以采用居里點(diǎn)加熱元件或者傳統(tǒng)的電阻加熱元件。本發(fā)明同時(shí)也提供了一種使用透明撓性板和熱輻射對(duì)一個(gè)或多個(gè)電氣器件進(jìn)行熱壓結(jié)合的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述熱輻射是近紅外熱輻射，所述透明撓性板是由硅橡膠組成。結(jié)合材料可以采用粘合劑或者熱塑性的結(jié)合材料。本發(fā)明同時(shí)也提供了一種使用壓敏粘合劑將半導(dǎo)體芯片到電氣部件上的方法。所述方法包括通過(guò)將結(jié)合器件的撓性板與所述半導(dǎo)體芯片壓縮接合以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的壓縮。
文檔編號(hào)H01L21/30GK1985351SQ200580023314
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者K·凱恩, D·N·愛(ài)德華茲, J·芒恩, R·梅赫比, I·J·福斯特, T·C·維克雷 申請(qǐng)人:艾利丹尼森公司