专利名称：在芯片接触表面和天线接触表面之间建立电连接和机械连接的方法及应答器的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的在无线射频识别(RFID)芯片 的芯片接触表面与设置在带状基材上的接触表面之间建立电连接和机械连接 的方法，还涉及如权利要求10前序部分所述的应答器(transponder),所述异 频雷达收发机包括至少一个RFID芯片和设置在带状基材上的至少一个RFID 天线。
背景技术：
半导体芯片，也称为裸片，例如RFID芯片，通常连接到电子线路上，如 RFID天线，该天线例如通过粘附、焊接和/或凸块结合的方式连续地安置在通 常是柔性的带状基材上，来得到例如用于生产小标签(lable)的功能应答器。 这类连接生产耗时，常常需要将可连续移动的带状基材停下来。不仅如此，例 如，为了应用例如粘接剂和焊材并接下来使它们固化，需要沿着基材带设置额 外的设备，如热固化站，此设备的成本昂贵，需要在整个系统中占用大量的空 间。图la和图lb展示了与传统的粘结结合的连接模式相结合的倒装芯片 (flip-chip)法。在倒装芯片法中，RFID芯片的封装及其芯片接触表面到天线 2的接触面的连接分成几个处理步骤，其中天线2成排设置在带状基材1上。 图la显示了侧视图，其中左侧的带状基材从滚筒(roll)(图中未画出)上解 开，右侧的带状基材巻到滚筒(图中未画出)上，带状基材从左向右移动。首 先，将天线2以环状贴到基材上，例如，用印刷的方法，参考图lb，显示了 图la所示的传统的封装方法的平面示意图。天线2在其末端有两个接触面3，在第二个处理步骤时，被涂覆最好是导 电的粘附剂。为此，粘附剂涂覆装置5用来涂敷预定量的粘附剂，如双箭头6所示。在第三个处理步骤中，用己知的倒装芯片法，芯片7被朝下放置于粘附区4并被按压于其上。然后，在第四个处理步骤中，在可垂直方文置(如双箭头9 所示)的热固化设备8的热量的作用下，粘附剂被固化。在这样的传统连接方法中，带状基材1通常会在每个处理步骤都暂时停志，基材1的停留时间主要取决于所用的粘附剂的固化时间和将芯片7移到粘 附区4的芯片倒装设备的速度，尤其是在相关挑拣-放置的方法中。然而，相对较长的基材条的停留大大减少了用于生产应答器的整个系统的 最大可能生产能力。发明内容因此，本发明的目的是提供一种用于在RFID芯片的芯片接触表面与设置 在带状基材上的接触表面之间建立电连接和机械连接方法，以及一种应答器， 可快速简单地连接，可保证实施本方法的设备具有很高的生产能力。该目的使用权利要求1所述特征的方法和权利要求10所述特征的产品来 实现。本发明的一个关键点在于，用于在RFID芯片的芯片接触表面与设置在带 状基材上的接触表面之间建立电连接和机械连接的方法中，这些芯片接触表面 都有若干线状的钩和/或线状的孔眼勾在一起，在压力的作用下，与之有关的 接触面有若干线状的孔眼和/或线状的钩。线状的钩和/或线状的孔眼的尺寸最 好在毫微米范围内，因为这样每个芯片接触表面以及多个接触表面相对于彼此 的定位才可精确。所以，可以以简单的方式在芯片接触表面与设置在带状基材 上的接触表面之间快速建立机械和电连接，所述接触表面可能属于例如RFID 天线之类的线电子线路，而不需要停止连续移动的基材带。当根据本发明用倒装芯片的连接方法时，虽然需要基禾才带的短暂停止，但 这个停止时间可以减少到很小，因为不需要接下来的粘附剂固化处理步骤。由于线状钩和线状孔眼的材料，可使用导电的线或带有导电涂覆层的绝缘 线，因此除了机械接触之外，还可在芯片接触表面和天线接角虫表面建立电连接。 于电接触和/或机械接触的连接步骤，例如用粘附剂或焊 锡连接。优选地，半导体芯片在其芯片接触表面有钩或孔眼，所述钩或孔眼由芯片 制造业中已有的纳米技术生产。接下来，这样的芯片应用到晶片中或在另一个 带或送料设备中排成一行或几行，所述送料设备与基材带呈一定角度，以连续 放置在其它天线接触表面区域的基材带上。在基材带的移动方向上，上侧和下侧都安装滚筒，确保在放置的芯片和基 材上施加短促的压力，因此一个表面的钩和另一个表面的孔眼可持续地勾在一 起或相互啮合。所述的线可在勾接步骤之前通过印刷的方法制得或通过将芯片模块接触 表面和/或天线接触表面粗糙化制得。仅仅将半导体芯片压到接触表面和基材上，可在很短的时间内以及相同的 封装步骤内，在力的作用下建立机械连接和电连接。当使用倒装芯片技术和使 用连续运动的基材带时，这在应答器生产中都有有利效果，在倒装芯片技术中， 每个RFID芯片从晶片放置到接触表面和带状基材上，并压在后者上，以勾接在一起，而带状基材有短暂的停留；使用连续运动的基材带时，RFID芯片连 续地一个接一个地放置。应答器包括至少一个RFID芯片和封装在基材上的至少一个RFID芯片，其 特征在于，芯片接触表面有钩或线状的孔眼，并且天线接触面有互补的孔眼或 钩。从从属权利要求中可得到更多的优选实施例。
从下面与附图相结合的说明中，会发现优势和有利之处，其中 图la和b是根据现有技术中的半导体芯片的封装方法的侧视图；图2是根据本发明的方法的放大示意图；图3是实施本发明的方法时芯片接触表面和天线接触表面的各种形式 的示意图4是根据本发明的一个实施例的连接方法的侧面示意图； 图5是根据本发明的另一个实施例的连接方法的侧面示意图； 标号列表1、 36、 45 基材带2、 15、 18、 28、 29、 32、 33、 37 天线3、 19、 20、 30、 31、 34、 35 天线接触表面4 粘附区5 粘附应用设备6 粘附应用设备的移动方向 7、 10、 21、 24、 42、 47 半导体芯片8 固化设备9 固化设备的移动方向 11、 12、 22、 23、 25、 26、 43、 47a 芯片接触表面13 线状孔眼14 线16 线状钩17 机械和电连接 27 接触表面的配合38 不连续带传输的移动方向39 纳米结构应用设备40 纳米结构41 倒装芯片纳米结合 44 翻转芯片46 送料单元48、 49 速度50、 51 滚筒52、 53 力的施加具体实施方式
图2是根据本发明的连接方法的示意图。半导体芯片10有点状的芯片接触表面ll、 12或者纳米结合表面。这些纳米连接表面ll、 12设有尺寸在纳米 范围的线状孔眼13、 14。线状孔眼13最好包括导电线，如金属线14或具有导电性涂层的绝缘线。 基材带(图中未示出)具有天线15、 18，所述天线在图中部分显示。天 线部分15、 18在其末端提供了纳米结合表面或放大显示的天线接触表面19、 20。从放大的图中可以看出天线接触表面19有包括金属线或具有导电涂层的 绝缘线的钩16 。当半导体芯片10和天线部分15的天线结合在一起时，钩16 与孔眼13勾接，并且以所谓纳米结合的方法建立了机械和电连接，如图中标 号17所示。图3显示了各种芯片接触表面和天线接触表面的示意图。例如，根据本发 明，芯片21可以有两个带状的芯片接触表面22、 23，它们带有钩状或孔眼状 的表面结构。可选地，芯片24也可有很小的矩形芯片接触表面25、 26，它们 有钩状或孔眼状的表面结构。标号27显示这样不同类型的芯片接触表面与不同的天线接触表面相配 合。作为例子，天线部分28、 29也可在其末端有带状的有钩或孔眼的接触表 面30、 31。可选地，天线部分32、 33有矩形的纳米表面34、 35，与芯片接触 面25、 26相结合。图4是根据本发明的一个实施例的连接方法的侧面示意图。这个连接方法 包括倒装芯片法，有RFID天线37的基材带36从左到右不连续地移动，也就 是，有短暂的停留，如标号38所示。纳米结构，也就是，线状的钩或线状的孔眼可用应用设备39应用在天线 接触表面区域内的每个RFID天线37。此区域用标号40表示。在接下来的倒装芯片方法41中，从晶片(在此处未图示)上移出并翻转 已经设置在其上的有孔眼状或钩状线43的芯片42，如标号44所示。然后，将芯片接触表面43设置在其下面的芯片42放置到天线接触表面 40上，在天线接触表面40上有必要的纳米结构，短暂地按压，因此持久的机
械和电连接就在芯片接触表面43和天线接触表面40之间建立。当在天线37上装芯片42时，基材带36短暂地停止。并不需要现有技术 中的固化过程。图5是根据本发明的另一个实施例的连接方法的侧面示意图。此图中显示 的连接方法可以在芯片上很快地安装天线，因为基材45可以连续地移动。用送料单元46的平面的方法，芯片47—排或几排地被送到基材带处，其 中送料单元相对于基材板呈一定角度。因此，芯片以速度48进料，速度48 对应于基材45的速度49。芯片47在其下方的芯片接触表面区域47a形成了 钩或孔眼。送料单元46，也被称为芯片送料器，包括例如多孔带(blister tape)、 打孔带(surf tape)、贴片机、或者组合送料机。在芯片47进料后，每个芯片都通过安装在基材45的上方和下方的巻轴 50、 51，巻轴施加力52、 53在芯片47和带有天线(此处未画出)的基材带上， 从而将芯片接触表面和天线的接触面持久地勾接。本申请文件的权利要求中公开的所有特征对本发明来说都是非常重要的， 只要它们单独或与现有技术组合后具有新颖性。
权利要求
1、一种在RFID芯片(10；21；24；42、47)的芯片接触表面(11，12；22，23；25，26；43；47a)与设置在带状基材(36，45)上的接触表面(19，20；30，31；34，35)之间建立电连接和机械连接的方法，其特征在于，所述芯片接触表面(11，12；22，23；25，26；43；47a)在其表面有若干线状的孔眼和/或线状的钩(13)勾接在一起，在压力(52，53)的作用下，相关的接触表面(11，12；22，23；25，26；43；48)在其表面有若干线状的钩和/或线状的孔眼(16)。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在勾接步骤之前，RFID天 线(15， 18; 28， 29; 32， 33; 37)和接触面(11， 12; 22， 23; 25， 26; 43; 47a)应用到带状基材(36， 45)上。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，线状钩(16)和线状 孔眼(13)的材料是导电线(14)。
4、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，线状钩(16)和线状 孔眼(13)的材料是带有导电涂层的绝缘线(14)。
5、 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在勾接步骤之前，线 (14)用印刷的方法涂覆到芯片接触面(11， 12; 22， 23; 25， 26; 43; 47a)和接触面(19， 20; 30， 31; 34， 35)上。
6、 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在勾接步骤之前， 使芯片模块的接触表面(11， 12; 22， 23; 25， 26; 43; 47a)和/或接触面(19， 20; 30， 31; 34， 35)粗糙化来产生线状钩(16)。
7、 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，线状钩(16)和 孔眼(13)的尺寸位于纳米范围内。
8、 根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，每个RFID芯片(42) 都用倒装芯片法从晶片放置到接触表面(40)和带状状基材(36)上，并被按 压，从而勾接在一起，同时带状状基材(36)是静止的。
9、 根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，RFID芯片(42) 都连续地一个接一个地放置到带状基材(45)上，并被置于接触面(40)，同 时带状基材(45)继续连续移动(49)。
10、 一种应答器，包括至少一个RFID芯片(10; 21， 24; 42; 47)和装 在带状基材(36; 45)上的至少一个RFID天线(15， 18; 28， 29; 32， 33; 37)，其特征在于，芯片接触面(11， 12; 22， 23; 25， 26; 43; 47a)在其表 面有若干线状的孔眼和/或线状的钩(13)，与天线接触表面(19， 20; 30， 31; 34， 35)上的钩和/或孔眼(16)相配合。
11、 根据权利要求10所述的应答器，其特征在于，线状钩(16)和线状 孔眼(13)的材料是导电线(14)。
12、 根据权利要求10所述的应答器，其特征在于，线状钩(16)和线状 孔眼(13)的材料是带有导电涂层的绝缘线(14)。
全文摘要
本发明涉及在RFID的芯片(10；21，24；42；47)的芯片接触表面(11，12；22，23；25，26；43；47a)与设置在带状基材(36，45)上的接触表面(19，20；30，31；34，35)之间建立电连接和机械连接的方法，其中芯片接触表面(11，12；22，23；25，26；43；47a)上有若干线状的钩和/或线状的孔眼在压力(52，53，)的作用下勾接在一起，相关的接触面(11，12；22，23；25，26；43；48)在其表面有若干线状的孔眼和/或线状的钩(16)。还示出了应答器。
文档编号H01L21/02GK101156235SQ200680006802
公开日2008年4月2日 申请日期2006年3月8日 优先权日2005年3月9日
发明者沃尔克·布罗德 申请人:米尔鲍尔股份公司