專利名稱：電氣元件組件和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及電氣元件組件及其制造方法，更具體而言，涉及半導(dǎo)體倒裝芯片(flip-chips)和倒裝芯片微型組件與基板的電連接和機(jī)械連接的結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
倒裝芯片技術(shù)在本領(lǐng)域是公知的。具有形成于半導(dǎo)體芯片的工作面的焊點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片被倒置并通過(guò)回流焊料經(jīng)焊點(diǎn)焊接到基板上。結(jié)構(gòu)上的焊接接合點(diǎn)形成于半導(dǎo)體芯片和基板之間以形成半導(dǎo)體芯片和基板之間的電連接和機(jī)械連接。在半導(dǎo)體芯片和基板之間留下了一個(gè)窄縫。
應(yīng)用于聚合體印刷電路板時(shí)對(duì)于倒裝芯片而言，一個(gè)障礙是由于芯片和基板間的熱膨脹系數(shù)的不匹配產(chǎn)生的焊接接合點(diǎn)的不可接受的差的可靠性，芯片的熱膨脹系數(shù)是大約3ppm/℃，而基板，例如環(huán)氧玻璃的熱膨脹系數(shù)是大約16到26ppm/℃，這導(dǎo)致應(yīng)力在焊接接合點(diǎn)的累積。由于結(jié)構(gòu)上的焊接接合點(diǎn)很小，因此易于損壞。
過(guò)去，通過(guò)用適當(dāng)?shù)木酆象w組成的密封材料填充芯片和基板間的容積，倒裝芯片互連到基板的焊接接合點(diǎn)的完整性得到了提高。填充材料通常圍繞半導(dǎo)體芯片的兩個(gè)相鄰面分配，然后填充材料通過(guò)毛細(xì)管作用緩慢的流動(dòng)來(lái)填充芯片和基板之間的縫隙。然后填充材料被硬烘烤一段時(shí)間。為了使填充密封劑有效，它良好的附著在芯片和基板上是很重要的，以便改進(jìn)焊接接合點(diǎn)的完整性。用接下來(lái)被硬化的密封劑填充芯片已經(jīng)被顯示減少由芯片和基板的熱膨脹系數(shù)不匹配而導(dǎo)致的焊接接合點(diǎn)裂縫。硬化的密封劑減少了由有差別的膨脹和收縮引起的在焊接接合點(diǎn)上的應(yīng)力。然而，填充工藝使密封的倒裝芯片印刷線路板(PWB)的組裝成為耗費(fèi)時(shí)間、工作強(qiáng)度大、昂貴的工藝，并具有許多缺點(diǎn)。
為了將集成電路連接到基板，將焊劑，通常是免沖洗、低殘?jiān)暮竸胖迷谛酒蚧迳?。然后集成電路被放置在基板上。組裝受焊接回流熱循環(huán)控制，將芯片焊接到基板上。焊料的表面張力有助于芯片與基板端子自對(duì)準(zhǔn)?；亓骱?，由于芯片和基板距離很近，從芯片的下面去除焊劑殘?jiān)请y于操作的，因此通常不進(jìn)行這一操作。因此焊劑殘?jiān)ǔ１涣粼谛酒突逯g的空間。這些殘?jiān)徽J(rèn)為降低密封劑的可靠性和完整性。
回流后，通常接下來(lái)進(jìn)行芯片的填充物封裝。在現(xiàn)有技術(shù)中，用于填充物封裝的選擇的聚合體為環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)和模數(shù)(moduli)隨著增加的無(wú)機(jī)填充物調(diào)整。為了獲得最佳可靠性，優(yōu)選熱膨脹系數(shù)接近25ppm/℃和4Gpa或更大的模數(shù)。由于優(yōu)選的環(huán)氧樹(shù)脂具有超過(guò)80ppm/℃熱膨脹系數(shù)和小于4Gpa的模數(shù)，選擇的無(wú)機(jī)的填充物通常具有較低的熱膨脹系數(shù)和較高的模數(shù)以使在聚合體中，環(huán)氧無(wú)機(jī)混合物在所需的范圍之內(nèi)。另外，因?yàn)椴牧媳仨毩鹘?jīng)芯片和基板之間的狹縫，在倒裝芯片組裝工藝中，填充工藝是高成本、耗費(fèi)時(shí)間的工藝。
除了需要填充工藝，現(xiàn)有技術(shù)的倒裝芯片焊接技術(shù)至少有三個(gè)另外的主要缺點(diǎn)1.將球下金屬化和焊點(diǎn)應(yīng)用到芯片是減少產(chǎn)量的耗時(shí)的、多步驟的工藝；2.焊點(diǎn)的回流以及然后填充并硬化密封劑導(dǎo)致了降低的生產(chǎn)效率；以及3.留在芯片和基板之間的縫隙中的焊劑殘?jiān)档土颂畛湮锏拿芊庹澈蟿┱持鴱?qiáng)度和內(nèi)聚強(qiáng)度，從而影響了組件的可靠性。
封裝芯片的其它現(xiàn)有技術(shù)的方法通過(guò)將金凸塊用于芯片上的接觸部位并利用導(dǎo)電的粘合劑將鑲嵌的芯片焊接到印刷電路上而試圖克服這些限制。這種方法忍受需要將凸塊一個(gè)一個(gè)的接線連接到芯片上，這是緩慢和低效率的工藝。而且，導(dǎo)電的粘合劑會(huì)隨著時(shí)間和環(huán)境的暴露而老化，從而導(dǎo)致了不可靠的互連。此外，這種方法的大部分實(shí)施實(shí)際上都需要填充物。
到Pennisi為止美國(guó)專利5,128,746描述的另一現(xiàn)有技術(shù)方法中，批露了一種方法，其中包含助熔劑的粘合劑材料被應(yīng)用于芯片或基板。芯片被置于基板上并且焊點(diǎn)被重熔。在重熔步驟期間，助熔劑促進(jìn)焊料潤(rùn)濕到基板鍍金屬化圖案并且粘合劑材料被硬化，從而將基板機(jī)械地互連和封裝到組件。該技術(shù)的局限性在于為了使熔化的焊料容易地潤(rùn)濕基板鍍金屬并且還允許焊料通過(guò)表面張力將芯片凸點(diǎn)與基板鍍金屬化圖案自對(duì)準(zhǔn)，在重熔步驟期間材料必須保持非常低的粘性。但是這些材料的粘性由于所需無(wú)機(jī)填充物的出現(xiàn)被極大的增加了。
現(xiàn)有技術(shù)的倒裝芯片焊接方法的另一局限性涉及難于進(jìn)行返修。一旦已經(jīng)進(jìn)行了填充，芯片的去除對(duì)印刷電路板和芯片都具有很大的破壞性。以現(xiàn)有技術(shù)的材料和工藝，如果并非不可能，返修也是非常困難的。例如，現(xiàn)有技術(shù)的用于從印刷線路板上去除封裝的電路芯片的工藝是以人工磨掉它。
現(xiàn)有技術(shù)的另一局限性是將焊點(diǎn)應(yīng)用于芯片的費(fèi)用。焊點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)幾種方法中的一種被應(yīng)用于芯片。在芯片焊點(diǎn)上由焊料金屬通過(guò)掩模(mask)的蒸發(fā)來(lái)涂覆焊料是一種這樣的方法。這種方法要忍受1)長(zhǎng)沉積時(shí)間，2)可被應(yīng)用于那些可容易地被蒸發(fā)的金屬的焊料的成分的局限性，以及3)蒸發(fā)在焊料最終不被需要的大面積上的金屬。而且，由于大部分焊料包含鉛，一種有毒的金屬，蒸發(fā)涉及從設(shè)備和掩模去除和處理過(guò)量涂覆的鉛。
通過(guò)臨時(shí)的犧牲的掩模將焊料電鍍到芯片襯墊(chip pad)是另一種普通的現(xiàn)有技術(shù)方法。電鍍是緩慢和昂貴的工藝，也在焊料最終不被需要的大面積上沉積了焊料的。另一種方法是通過(guò)模板將焊料膏絲網(wǎng)印刷到芯片襯墊，然后重熔焊料以在襯墊上形成球或凸塊。這種技術(shù)局限于可容易地模板印刷的凸塊的尺寸，因此在50微米或更小的凸塊間距中不實(shí)用。
另一種方法是在芯片上應(yīng)用一厚層光致抗蝕劑，通過(guò)掩模曝光抗蝕劑，顯影抗蝕劑以產(chǎn)生通過(guò)抗蝕劑到下面的芯片襯墊的開(kāi)口。隨后，該開(kāi)口被焊料膏充滿。最后的步驟是去除厚的光致抗蝕劑并重熔焊料以便在芯片襯墊上產(chǎn)生凸塊或球。這種方法由于其低成本而優(yōu)于前述的其它方法。但是在焊料重熔后從芯片去除厚的光致抗蝕劑是經(jīng)常會(huì)損壞芯片和焊點(diǎn)的非常麻煩的過(guò)程。
所有前述方法通常在切割在其上制造半導(dǎo)體芯片的芯片前進(jìn)行。因此，凸塊的應(yīng)用可以同時(shí)在多個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)有技術(shù)還披露了在其中利用金屬微粒來(lái)形成電互連的方法。例如，在Ozawa之前的美國(guó)專利4,814,040披露了利用填充有可刺穿接觸襯墊鍍金屬化的鎳微粒的液體粘合劑來(lái)連接電接觸襯墊的方法。然而，該技術(shù)難以用于制造將所需的帶有多個(gè)接觸襯墊的諸如集成電路等電氣元件選擇性地互連到印刷電路板的連接中。
因此，在電氣元件組件的焊接(bonding)結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)方面需要改進(jìn)，例如，倒裝芯片組件，其包括在很小的表面區(qū)域中形成大量的焊接。更具體的是，需要改進(jìn)倒裝芯片的焊接工藝以減少步驟并提供更有效率的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括但不限于去除了幾個(gè)制造步驟，這簡(jiǎn)化了組件的組裝工藝，并縮短了制造周期時(shí)間。本發(fā)明還提供了具有改進(jìn)的電氣性能的電氣元件，例如比現(xiàn)有技術(shù)的接線柱或接線柱和導(dǎo)電膏劑通路低的接觸電阻。本發(fā)明不需要插座或連接器，其允許非常小的電氣元件的制造。另外，本發(fā)明的方法易于利用比現(xiàn)有技術(shù)更低成本的設(shè)備實(shí)施。由于使用了堅(jiān)韌的插入焊接材料，本發(fā)明還提供改進(jìn)的可靠性。
在本發(fā)明的一方面中，提供了用于將第一金屬表面連接到第二金屬表面的一般的方法，更具體的是，表面的焊接(bonding)以在電氣元件上形成電互連部位。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括將多個(gè)硬微粒應(yīng)用于第一金屬表面之一至少一部分。硬微粒由比一個(gè)或兩個(gè)金屬表面都硬的物質(zhì)形成。接下來(lái)，不導(dǎo)電的粘合劑被置于所述金屬表面之間，并且金屬表面被接合在一起以形成一個(gè)界面。沿著界面法線方向的“壓”力被施加到表面上。在一些實(shí)例中這可只通過(guò)接觸點(diǎn)的自對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在另一些實(shí)例中可通過(guò)應(yīng)用充分的額外的力來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的是，該力因該足夠使至少一部分硬微粒穿透粘合劑并刺穿第二金屬表面。然而，只要微粒充分接觸各表面以形成電連接就實(shí)現(xiàn)了目的。施加的壓力可被釋放。然而，其后金屬表面由粘合劑和保持刺穿在第二金屬表面中的硬微粒的作用被接合在一起。
不同于現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明的方法中，不導(dǎo)電的粘合劑本身提供使連接點(diǎn)接合在一起的主要的力。本發(fā)明的方法還可在第一和第二金屬表面間形成電耦合(coupling)。此外，本發(fā)明的方法可在第一和第二金屬表面間形成熱耦合。本發(fā)明的方法的變更包括將粘合劑應(yīng)用于第一或第二金屬表面，或應(yīng)用于兩個(gè)金屬表面。
在另一實(shí)施例中，薄膜粘合劑在組裝時(shí)被置于兩個(gè)表面之間。粘合劑可以是永久可硬化的粘合劑，其可在壓力去除前被硬化，舉例來(lái)說(shuō)，可以是熱熔粘合劑或可聚合(polymerizable)粘合劑?？蛇x擇的是，粘合劑可以是壓敏粘合劑。因此，本發(fā)明的方法可形成永久的粘合劑接合，或暫時(shí)的粘合劑接合。
適用于本發(fā)明的不導(dǎo)電的粘合劑包括，例如，諸如SuperGlueTM或Loctite TAK_PAK 444/的氰基丙烯酸鹽粘合劑(cyanoacrylate)材料。氰基丙烯酸鹽粘合劑是容易分配的便宜的液體。它很堅(jiān)固并且固化很快。合適的熱熔粘合劑包括，例如，可從St.Paul，Minnesota的3M公司獲得的3M 3792-LM-Q。
用于焊接芯片，粘合劑必須不包含將對(duì)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生不利影響的雜質(zhì)。鈉和氯化物離子公知可致使硅芯片損壞。業(yè)界認(rèn)可粘合劑的一種特殊的純度等級(jí)，例如，實(shí)質(zhì)上沒(méi)有離子的污染的“電子學(xué)等級(jí)”。在芯片應(yīng)用中將使用電子學(xué)等級(jí)的粘合劑，因?yàn)檎澈蟿┡c半導(dǎo)體密切接觸。
通過(guò)在第一金屬表面上在其上電鍍一薄金屬層可將硬微粒固定到該金屬表面。這種方法可通過(guò)在位于金屬電鍍槽內(nèi)的網(wǎng)狀電極下放置一基板來(lái)實(shí)現(xiàn)。槽內(nèi)的微粒通過(guò)網(wǎng)狀電極并停留于基板上。一種金屬，例如鎳，同時(shí)被沉積在微粒上。
硬微粒可由金屬、金屬合金、或金屬間化合物形成。金屬包括，例如，銅、鋁、鎳、錫、鉍、銀、金、鉑、鈀、鋰、鈹、硼、鈉、鎂、鉀、鈣、鎵、鍺、銣、鍶、銦、銻、銫、鋇、以及這些金屬的金屬間化合物及合金。如本文隨后所描述的，鎳是優(yōu)選的金屬。硬微粒還可由非金屬材料組成，例如，金屬氧化物、氮化物、硼化物、硅及其它碳化物、鈹、硼纖維、碳纖維、石榴石或鉆石。鉆石是優(yōu)選的非金屬硬微粒。在使用非金屬微粒處，硬微粒被導(dǎo)電的金屬包圍。鎳是用于這樣的微粒的優(yōu)選的涂層。在需要熱導(dǎo)體處，鉆石和陶瓷是優(yōu)選的材料。
如前面所述，本發(fā)明的方法在金屬表面作為印刷電路板或其它電氣元件的電互連襯墊時(shí)尤其有用。本發(fā)明的方法在印刷電路板時(shí)智能卡芯片組件或智能標(biāo)簽時(shí)以及電氣元件是半導(dǎo)體芯片的應(yīng)用中更存在特殊的價(jià)值。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了包括在基板的一個(gè)表面上具有多個(gè)電接觸點(diǎn)的基板的電氣元件組件。多個(gè)硬微粒駐留在基板上，以致于電接觸部位中的每個(gè)上有至少一個(gè)硬微粒固定到電接觸部位。對(duì)于容易地被連接到印刷電路板，這樣的裝配尤其有用。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了用于將電氣元件連接到在板的表面上具有多個(gè)電接觸部位的印刷電路板的方法。還提供了在組件的一個(gè)表面上具有多個(gè)電接觸部位的電氣元件。電氣元件上的每個(gè)電接觸部位具有在印刷電路板的表面上的對(duì)應(yīng)的電接觸部位。
電氣元件還包括置于該電氣元件上的多個(gè)硬微粒，以使位于電氣元件表面的每個(gè)電接觸點(diǎn)具有至少一個(gè)與其相關(guān)聯(lián)的硬微粒。硬微?？捎杀扔∷㈦娐钒灞砻嫔系碾娊佑|部位硬的物質(zhì)組成。硬微?？杀还潭ǖ浇M件的電接觸部位上。然后，不導(dǎo)電的粘合劑被置于電氣元件和印刷電路板之間，以使印刷電路板表面的至少被選擇部分和電氣元件及其硬微粒被粘合劑覆蓋。
接下來(lái)，電氣元件相對(duì)于印刷電路板被放置，以使基板上的每個(gè)接觸部位上的至少一個(gè)硬微粒與印刷電路板上的與其對(duì)應(yīng)的電接觸部位相接觸。然后施加壓力到組件和印刷電路板上以使組件上的硬微粒穿透粘合劑以便接觸，并且，優(yōu)選的是，刺穿印刷電路板上的電接觸部位。粘合劑提供足夠的壓力以保持表面接合在一起，從而使刺穿印刷電路板表面的硬微粒保留在那個(gè)位置。
在本發(fā)明的另一方面中，上述的電氣元件是基板上的多個(gè)電子組件之一。每個(gè)組件在工作表面上有至少一個(gè)電接觸部位。在該實(shí)施例中，硬微粒被應(yīng)用于基板，以使電接觸部位中的每個(gè)具有至少一個(gè)硬微粒固定到其相關(guān)聯(lián)的接觸部位。
最后，基板被分割以便使電氣元件組件單數(shù)化成多個(gè)組件，因此在一個(gè)步驟或一個(gè)操作同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)組件。在這些組件從其基板被分成單數(shù)個(gè)之前或之后，不導(dǎo)電的粘合劑可被用于這些組件。粘合劑也可被應(yīng)用以充分覆蓋整個(gè)基板，或者如果需要，粘合劑可只覆蓋基板的被選擇的部分。
本發(fā)明的方法尤其適用于其中基板是半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體的制造。另外，基板可以是柔性電路帶。此外，基板可以是智能卡芯片組件的柔性帶或智能標(biāo)簽。此外，不導(dǎo)電的粘合劑材料可在再分基板之前被應(yīng)用于至少這些基板表面的被選擇的部分以及硬微粒。另一方面，粘合劑材料可在再分基板之后被應(yīng)用于至少基板表面的被選擇的部分以及硬微粒。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，硬微粒被固定到印刷電路板或電氣元件上以形成其上帶有硬微粒的元件組件。連接可通過(guò)前述的電鍍微粒來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面，微粒可通過(guò)粘合劑自身被固定。在另一方面中，硬微粒保持獨(dú)立于要連接的任一表面，替代的是，微粒駐留在粘合劑中。在該實(shí)施例中，整個(gè)粘合劑表面可包含這樣的微粒。在另一實(shí)施例中，硬微粒以這樣的方式被應(yīng)用于粘合劑，以致它們只駐留在粘合劑的被選擇的區(qū)域。那些被選擇的區(qū)域可對(duì)應(yīng)于基板或組件上的要被互連的電接觸部位。
用于應(yīng)用硬微粒和額外的金屬化的工藝可在多階段的電鍍工藝中實(shí)現(xiàn)。基板，例如柔性電路帶被拉著通過(guò)金屬電鍍槽以形成鎳基底層。然后，在鎳-微粒電鍍槽中微粒被電鍍到鎳基底上。然后電路帶被拉著通過(guò)第二金屬電鍍槽以形成覆蓋在微粒上的金屬層，以便提供導(dǎo)電性并將微粒待處理的組件與粘合劑和配合接觸點(diǎn)緊固。另外的電鍍步驟可被實(shí)施以形成一個(gè)或多個(gè)覆蓋在電鍍的硬微粒上的微粒固定層。


圖1以截面圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例安排的電氣元件組件。
圖2以截面圖說(shuō)明了組裝前的并根據(jù)本發(fā)明的第一工藝實(shí)施例安排的電氣元件和基板，其中硬微粒被固定到電氣元件并且不導(dǎo)電的粘合劑被應(yīng)用于印刷電路基板。
圖3以截面圖說(shuō)明了裝配前的并根據(jù)本發(fā)明的第二工藝實(shí)施例安排的電氣元件和基板，其中硬微粒被固定到印刷電路并且不導(dǎo)電的粘合劑被應(yīng)用于電氣元件。
圖4以截面圖說(shuō)明了裝配前的并根據(jù)本發(fā)明的第三工藝實(shí)施例安排的電氣元件和基板，其中硬微粒被固定到置于基板上的不導(dǎo)電的粘合劑。
圖5以截面圖說(shuō)明了裝配前的并根據(jù)本發(fā)明的第四工藝實(shí)施例安排的電氣元件和基板，其中硬微粒被固定到置于電氣元件的不導(dǎo)電的粘合劑。
圖6A和6B以截面圖說(shuō)明了經(jīng)歷了根據(jù)本發(fā)明的第五工藝實(shí)施例的方法的和基板和電氣元件，其中不導(dǎo)電的粘合劑包含硬微粒，并且，其中只有粘合劑的被選擇部分包含置于與基板和電氣元件上的接觸部位間隔關(guān)系的硬微粒。
圖7A和7B以截面圖說(shuō)明了經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的第六工藝實(shí)施例的焊接方法的基板和電氣元件，其中一種(另外的)不導(dǎo)電的粘合劑包含一層基本均勻的硬微粒。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的具有接觸點(diǎn)金屬化的雙界面智能卡組件的部分截面視圖。
圖9是用于電鍍硬微粒到柔性電路基板上的接觸焊接區(qū)(lands)的一個(gè)示范性的電鍍工藝的示意圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明安排的示范性的微粒電鍍槽的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例安排的電氣元件組件的截面視圖。電氣元件110被安裝到基板112上。電氣元件110可以是多個(gè)不同電氣元件之一，包括諸如存儲(chǔ)器裝置、邏輯裝置、微處理器等的半導(dǎo)體集成電路裝置，或諸如電容器、電阻器、開(kāi)關(guān)、連接器等被動(dòng)組件。另外，電氣元件110可以是柔性電路或是具有一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體裝置安裝于其上的芯片組件。基板112可以是包括柔性芯片載體、印刷電路板、柔性引線架(leadframe)帶、智能卡組件基底、智能標(biāo)簽組件基底等的多電氣元件安裝基板之一。
多個(gè)電接觸部位，此處被稱為“接觸焊接區(qū)”114，駐留在基板112的焊接表面116上，并且被安排以接收硬微粒118，其在本實(shí)施例中被固定到電氣元件110的金屬化的焊接襯墊120。硬微粒118可由金屬、金屬合金或金屬間化合物組成。根據(jù)本發(fā)明，硬微粒118可由例如銅、鋁、鎳、錫、鉍、銀、金、鉑、鈀、鋰、鈹、硼、鈉、鎂、鉀、鈣、鎵、鍺、銣、鍶、銦、銻、銫、鋇以及這些金屬的金屬間化合物及合金。硬微粒118也可由非金屬材料組成，例如，金屬氧化物、氮化物、硼化物、硅及其它碳化物、鈹、硼纖維、碳纖維、石榴石或鉆石。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，硬微粒118是由鍍有一層鎳的鉆石核組成。
每個(gè)接觸焊接區(qū)114被金屬化且可導(dǎo)電以提供電氣元件110和基板112之間的電互連。金屬化的焊接襯墊120可被排列在半導(dǎo)體裝置表面上并被安排用于半導(dǎo)體裝置與基板112的倒裝芯片連接到。可選擇的是，金屬化的焊接襯墊120可被置于芯片載體的焊接表面或組裝有一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體裝置的柔性電路。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，金屬化的焊接襯墊120和接觸焊接區(qū)114被一層鎳金屬化。
在圖1中說(shuō)明的電氣元件安裝安排中，縫隙121形成于基板112的焊接表面116和電氣元件110的工作表面122之間?？p隙121通常在約0.5到5密耳的范圍內(nèi)變化?？p隙121以粘合劑材料124完全填充。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不導(dǎo)電的粘合劑材料124是可硬化的合成物。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，粘合劑材料124是接觸粘合劑合成物。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的粘合劑材料是無(wú)需加熱或其它處理就可很快固化的材料，例如氰基丙烯酸鹽粘合劑等?？蛇x擇的是，粘合劑124可以是紫外光(UV)可固化的聚合體合成物。另外，其它類型的粘合劑也可被使用，例如永久可硬化粘合劑。例如，粘合劑材料124可以是熱熔粘合劑、可聚合的粘合劑等。在另一種選擇中，粘合劑材料124可以是壓敏粘合劑。適用于本發(fā)明的不導(dǎo)電的粘合劑包括，例如，諸如SuperGlueTM或Loctite TAK PAK 444/的氰基丙烯酸鹽粘合劑(cyanoacrylate)材料。氰基丙烯酸鹽粘合劑是容易分配的便宜的液體。它很堅(jiān)固并且固化很快。合適的熱熔粘合劑包括，例如，可從St.Paul，Minnesota的3M公司獲得的3M 3792-LM-Q。合適的壓敏粘合劑包括Scotch牌467高強(qiáng)度性能粘合劑(Scotch Brand 467Hi Performance Adhesive)以及Scotch牌F9465PC(Scotch brandF9465PC)粘合傳輸帶。優(yōu)選的是，采用的粘合劑材料應(yīng)該具有低度的某些可對(duì)組件或連接有不利影響的雜質(zhì)。尤其是，已知鈉和氯離子公知可導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片損壞并且在潮濕環(huán)境下促使電內(nèi)連接的侵蝕。圖2說(shuō)明了電氣元件210和基板212在組裝前的并根據(jù)本發(fā)明的第一工藝實(shí)施例安排的截面視圖?；?12，其上具有隔開(kāi)的離散的接觸焊接區(qū)214，在將電氣元件210安裝到基板212之前被不導(dǎo)電的粘合劑材料224預(yù)涂覆。粘合劑材料224以固態(tài)或粘合帶的形式被應(yīng)用于基板212。硬微粒218被固定到組件210的工作表面222上的相應(yīng)的金屬化的焊接襯墊220。粘合劑材料224被均勻地展開(kāi)橫過(guò)基板212的焊接表面216和越過(guò)接觸焊接區(qū)214，并覆蓋基板212的剩余部分。然后電氣元件210被放置，以便帶有附著的硬微粒218的金屬化的焊接襯墊220面向基板212并與基板212的接觸焊接區(qū)214對(duì)準(zhǔn)。
為了將電氣元件210安裝到基板212上，帶有固定的硬微粒218的金屬化的焊接襯墊220被移入與接觸焊接區(qū)214對(duì)準(zhǔn)，并且如圖2中所示的箭頭所指示的壓力被施加。在壓力的作用下，硬微粒218刺入基板212的接觸焊接區(qū)214。取決于裝配中所使用的特定的不導(dǎo)電的粘合劑材料，粘合劑材料224可以由自硬化機(jī)制或者由熱或粘合劑的UV固化來(lái)硬化，然后壓力被釋放，產(chǎn)生圖1所示的組件。重要的是，硬化的粘合劑224提供電氣元件210和基板212之間的連續(xù)的密封并維持基板212和電氣元件210之間的壓力，以使最初施加的壓力被釋放后，硬微粒218保持部分地嵌入到接觸焊接區(qū)214。
圖3說(shuō)明了裝配前的并根據(jù)本發(fā)明的第二工藝實(shí)施例安排的電氣元件310和基板312的截面視圖。電氣元件310，其上具有隔開(kāi)的離散的金屬化的焊接襯墊320，在與基板312裝配之前被以粘合劑材料324預(yù)涂覆。類似于前面的工藝實(shí)施例，不導(dǎo)電的粘合劑材料324以固態(tài)或粘合帶的方式被應(yīng)用于電氣元件310。
在本實(shí)施例中，硬微粒318被固定到基板312的焊接表面316上的對(duì)應(yīng)的接觸焊接區(qū)314。粘合劑材料324被均勻地展開(kāi)橫過(guò)電氣元件310的工作表面322和越過(guò)金屬化的焊接襯墊320，并覆蓋工作表面322的剩余部分。然后電氣元件310被放置，以便金屬化的焊接襯墊320面向基板312并與帶有固定的硬微粒318的接觸焊接區(qū)314對(duì)準(zhǔn)。
接下來(lái)，金屬化的焊接襯墊320被移入與接觸焊接區(qū)314對(duì)準(zhǔn)，并且如圖3中所示的箭頭所指示的壓力被施加。在壓力的作用下，硬微粒318刺入電氣元件310的金屬化的焊接襯墊320。粘合劑材料324如前述被硬化，然后壓力被釋放，產(chǎn)生圖1所示的組件。如同前面的實(shí)施例，硬化的粘合劑324提供電氣元件310和基板312之間的連續(xù)的密封。硬化的粘合劑324維持基板312和電氣元件310之間的壓力，以使最初施加的壓力被釋放后，硬微粒318保持部分的嵌入到金屬化的焊接襯墊320。
圖4說(shuō)明了裝配前的并根據(jù)本發(fā)明的第三工藝實(shí)施例安排的電氣元件410和基板412的截面視圖?；?12，其上具有隔離的離散的接觸焊接區(qū)414，在與電氣元件410裝配之前被以不導(dǎo)電的粘合劑材料424預(yù)涂覆。如同上述的第一工藝實(shí)施例，粘合劑材料424以固態(tài)或粘合帶的方式被應(yīng)用到基板412。粘合劑材料424被均勻地展開(kāi)橫過(guò)基板412的焊接表面416和越過(guò)接觸焊接區(qū)414。
在本實(shí)施例中，硬微粒418被固定到粘合劑材料424的表面426并被直接地和選擇性地置于隔開(kāi)地聯(lián)系到基板的上表面426上的接觸焊接區(qū)414。硬微粒418可被選擇性的置于表面426，例如，通過(guò)噴射微粒漿，或通過(guò)將模板應(yīng)用于表面426并將微粒漿應(yīng)用于模板等。一旦硬微粒418被應(yīng)用于表面426，電氣元件410被放置，以使金屬化的焊接襯墊420面向基板412并與接觸焊接區(qū)414對(duì)準(zhǔn)。硬微粒418駐留在直接在接觸焊接區(qū)414和金屬化的焊接襯墊420之間的粘合劑材料424的表面。
為了將電氣元件410安裝到基板412，金屬化的焊接襯墊420被移入與硬微粒418和接觸焊接區(qū)414對(duì)準(zhǔn)，并如前所述壓力被施加。在壓力的作用下，硬微粒418刺入基板412的粘合劑材料424和接觸焊接區(qū)414，并同時(shí)刺穿電氣元件410的金屬化的焊接襯墊420。粘合劑材料424如前述被硬化，然后壓力被釋放，產(chǎn)生圖1所示的組件。
圖5說(shuō)明了裝配前的并根據(jù)本發(fā)明的第四工藝實(shí)施例安排的電氣元件510和基板512的截面視圖。電氣元件510，其上具有隔離的離散的金屬化的焊接襯墊520，在與基板512裝配之前被以粘合劑材料524預(yù)涂覆。如同上述的第二工藝實(shí)施例，不導(dǎo)電的粘合劑材料524以固態(tài)或粘合帶的方式被應(yīng)用到電氣元件510。粘合劑材料524被均勻地展開(kāi)橫過(guò)電氣元件510的工作表面522和越過(guò)金屬化的焊接襯墊520，并覆蓋電氣元件510的剩余部分。
在本實(shí)施例中，硬微粒518被固定到粘合劑材料524的表面526并被直接地和選擇性地置于隔開(kāi)的聯(lián)系到電氣元件510的工作表面522上的金屬化的焊接襯墊520。然后電氣元件510被放置，以便金屬化的焊接襯墊520面向基板512并與帶有附著的硬微粒518的接觸焊接區(qū)514對(duì)準(zhǔn)。帶有覆蓋著粘合劑材料524和硬微粒518的金屬化的焊接襯墊520被移入與接觸焊接區(qū)514對(duì)準(zhǔn)，并且如圖5中所示的箭頭所指示的壓力被施加。在壓力的作用下，硬微粒518刺入粘合劑材料524和組件510的金屬化的焊接襯墊520，并同時(shí)刺入基板512的接觸焊接區(qū)514。粘合劑材料524如前述被硬化，然后壓力被釋放，產(chǎn)生圖1所示的組件。
圖6A和6B以截面圖說(shuō)明了經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的第五工藝實(shí)施例的連接方法的基板612和電氣元件610。在本實(shí)施例中，在將電氣元件610安裝到基板612前，不導(dǎo)電的粘合劑材料624作為獨(dú)立的薄膜自己存在。優(yōu)選的是，粘合劑材料624是固體材料或粘合帶。
硬微粒618最好直接和選擇性地固定在粘合劑材料624內(nèi)，以便當(dāng)粘合劑材料624被置于電氣元件610和基板612之間時(shí)，硬微粒618被置于與對(duì)應(yīng)的金屬化的焊接襯墊620隔開(kāi)的關(guān)系。硬微粒618可被置于粘合劑材料624內(nèi)，通過(guò)例如，形成第一層粘合劑，然后，利用上述的噴射或模板固定硬微粒618。固定硬微粒618后，第二層不導(dǎo)電的粘合劑被形成以覆蓋微粒和第一層粘合劑。在圖6A和6B中多層硬微粒618被示出懸浮在粘合劑材料624中。然而，固定在粘合劑材料624內(nèi)并被置于每個(gè)對(duì)應(yīng)的每個(gè)金屬化的焊接襯墊620的單層硬微粒618是足夠的。
然后，電氣元件610、基板612和粘合劑材料624被放置，以使金屬化的焊接襯墊620面向基板612和懸浮在粘合劑材料624中的硬微粒618，并且還與基板612的接觸焊接區(qū)614對(duì)準(zhǔn)。帶有懸浮的硬微粒618的粘合劑材料624被置于電氣元件610和基板612之間。然后，金屬化的焊接襯墊620被移入與粘合劑材料624和接觸焊接區(qū)614對(duì)準(zhǔn)，并且，如前面所述，壓力被施加。在壓力的作用下，硬微粒618同時(shí)刺穿粘合劑材料624進(jìn)入組件610的金屬化的焊接襯墊620，并刺入基板612的接觸焊接區(qū)614。如上所述粘合劑材料624被硬化，然后壓力被釋放，產(chǎn)生圖6B所示的組件。
圖7A和7B以截面圖說(shuō)明了經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的第六工藝實(shí)施例的連接方法的基板712和電氣元件710。類似于第五工藝實(shí)施例，不導(dǎo)電的粘合劑材料724在裝配前作為獨(dú)立的薄膜自己存在。優(yōu)選的是，粘合劑材料724是固體材料或粘合帶。硬微粒718懸浮于粘合劑材料724中并以小于粘合劑材料724中的硬微粒718的滲透極限的填充密度任意的遍布于粘合劑材料724。通過(guò)例如首先形成第一粘合劑層可在粘合劑材料724中形成基本均勻的一層硬微粒718。然后，通過(guò)例如噴射微粒漿到第一粘合劑層將一層硬微粒涂覆到該第一層。然后形成第二層粘合劑以覆蓋硬微粒718和第一粘合劑層。通過(guò)將硬微粒保持在低于滲透極限的填充密度，即使在壓縮時(shí)硬微粒彼此也不接觸。
粘合劑材料724被置于電氣元件710的工作表面722和基板712的焊接表面716。然后電氣元件710和粘合劑材料724被放置以使金屬化的焊接襯墊720面對(duì)基板712并與接觸焊接區(qū)714對(duì)準(zhǔn)。如同前述實(shí)施例，具有懸浮的硬微粒718的粘合劑材料724被置于電氣元件710和基板712之間。然后，金屬化的焊接襯墊720被移入與粘合劑材料724和接觸焊接區(qū)714對(duì)準(zhǔn)，并且如前所述施加壓力。在壓力的作用下，硬微粒718同時(shí)刺透粘合劑材料724并進(jìn)入電氣元件710的金屬化的焊接襯墊720和接觸焊接區(qū)714。粘合劑材料724如前所述被硬化，然后壓力被釋放，產(chǎn)生圖7B所示的組件。重要的是，由于硬微粒彼此不接觸，因此它們不會(huì)從一個(gè)接觸點(diǎn)到相鄰的接觸點(diǎn)橫向地導(dǎo)電。
圖8A說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的包括接觸點(diǎn)的雙界面智能卡的局部截面?zhèn)纫晥D。圖8B說(shuō)明了接觸組裝的詳細(xì)放大。在這種情況下，本發(fā)明的技術(shù)被利用以形成半導(dǎo)體芯片模塊和天線之間的連接。它還可被用于形成半導(dǎo)體芯片和模塊之間的連接，即，雙界面智能卡中的接觸板。銅柔性電路板830安裝于柔性基板832。半導(dǎo)體(即芯片)裝置834、柔性電路板830、以及柔性基板832安裝于位于智能卡主體838內(nèi)的模塊空腔836中。柔性電路板830被電連接到鄰近智能卡主體838內(nèi)的模塊空腔836中的天線線圈。所說(shuō)明的天線由三個(gè)線圈或繞組840、841、以及842構(gòu)成?？墒褂闷渌鼣?shù)量的線圈，通常是1，2，4，甚至幾百。柔性電路板830通過(guò)接觸組件850電連接到天線接觸點(diǎn)840a，通過(guò)接觸組件851電連接到天線接觸點(diǎn)842a的另一端。
圖中所示的天線線圈840，841，842以電路830所在的擱板下的特定的深度存在于能卡主體838內(nèi)。在一些智能卡中，天線可能與擱板在同一水平面。然而，在所說(shuō)明的情況下，在通常的智能卡設(shè)計(jì)中天線線圈位于電路830以下約100微米。為了容納天線線圈的沒(méi)入距離，在電鍍硬微粒和鎳到接觸焊接區(qū)之前，在柔性電路板830的接觸焊接區(qū)860和862上電鍍一厚層鎳855和856。更具體的是，接觸組件850包括厚度約25微米到約100微米的一層鎳856和厚度為約2微米到約50微米的覆蓋的金屬化的硬微粒層857。同樣，接觸組件851具有由金屬化的硬微粒層854覆蓋的一層鎳855。在柔性電路板830和天線裝配前，接觸組件850和851由不導(dǎo)電的粘合劑858覆蓋。可選擇的是，天線接觸點(diǎn)840a和842a在部件被對(duì)準(zhǔn)和壓到一起之前可首先由粘合劑858覆蓋。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解可對(duì)接觸組件850和851進(jìn)行各種修改，取決于要利用金屬化的智能卡組件的特殊的幾何特征。例如，接觸組件850和851的電鍍厚度實(shí)際上可隨特定的智能卡設(shè)計(jì)而改變。此外，半導(dǎo)體裝置834可以是利用前述的在圖1至圖7中說(shuō)明的實(shí)施例中的任一個(gè)的焊接到柔性電路板830的倒裝芯片裝置?，F(xiàn)在說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性的電鍍工藝，用于將鎳和鉆石微粒層電鍍到銅柔性電路板的接觸焊接區(qū)上。圖9中所說(shuō)明的是用于金屬化柔性電路帶上的接觸焊接區(qū)的示例性的多階段工藝的示意布局。圖9所說(shuō)明的工藝可用于例如電鍍硬微粒和基板上的接觸焊接區(qū)，以及形成金屬化的接觸點(diǎn)，例如圖8中的智能卡的金屬化的接觸點(diǎn)842。
在該過(guò)程的第一階段，覆蓋有銅的柔性電路帶950由分配卷軸952分配，并由卷繞卷軸954拉著通過(guò)一系列的工藝階段。在將電路帶950卷到分配卷軸952之前，進(jìn)行光刻以形成覆蓋于電路帶950上的光致抗蝕劑(未示出)的圖案。光致抗蝕劑其中具有使電路帶950上的類似于上述的接觸焊接區(qū)暴露的接觸開(kāi)口。在處理中，電路帶950首先被從分配卷軸952傳送到清洗池956。清洗池956包含酸性清洗溶液和潤(rùn)濕劑。例如，硫酸和甲酸的混合物可被用于去除被光致抗蝕劑暴露的覆蓋在電路帶950上接觸焊接區(qū)表面的有機(jī)薄膜。在從清洗池956出來(lái)后，電路帶950經(jīng)歷第一沖洗階段958。第一沖洗階段958使電路帶950暴露于含水的沖洗溶液以沖洗掉殘留的清洗溶液和微粒物質(zhì)。第一沖洗階段958以及后續(xù)指定的沖洗階段在帶的頂部或底部、或頂部和底部上還可結(jié)合壓洗系統(tǒng)。
清洗后，電路帶950被傳送到蝕刻池960。蝕刻池960包含去除銅和氧化銅及其它覆蓋在接觸焊接區(qū)表面的絕緣薄膜的銅蝕刻溶液。優(yōu)選的是，蝕刻池960中有過(guò)硫酸鉀溶液。蝕刻后，電路帶950經(jīng)歷第二沖洗階段962，其中殘留的蝕刻溶液和微粒物質(zhì)通過(guò)暴露于含水的溶液被去除。
在絕緣體蝕刻步驟后，電路帶950進(jìn)入第一金屬電鍍槽964。在第一金屬電鍍槽964中，電路帶950上的接觸焊接區(qū)優(yōu)選的是電鍍一層厚度約為25至約100微米的鎳。電鍍的鎳層的特定的厚度將隨利用電路帶950制造的電子組件組件的特定的類型而變化。優(yōu)選的是，第一金屬電鍍槽964包含低應(yīng)力(low-stress)的鎳電鍍?nèi)芤?，該鎳電鍍?nèi)芤喊ㄅ鹚崛芤褐械陌被撬徭嚭弯寤?。在第一金屬電鍍?64中電鍍鎳后，電路帶950經(jīng)歷第三沖洗階段966，其中含水的沖洗溶液去除來(lái)自第一金屬電鍍槽964的殘留的化學(xué)物質(zhì)和微粒物質(zhì)。
接下來(lái)，電路帶950被送入微粒電鍍槽968中。在微粒電鍍槽968中，電鍍了一層鎳的鉆石微粒被電鍍到電鍍的鎳基底層上。如以下所更詳細(xì)描述的，在微粒電鍍槽968中，電鍍了鎳的鉆石微粒在接觸電路帶950上的金屬化的接觸焊接區(qū)之前通過(guò)位于該槽中的網(wǎng)狀陽(yáng)極。優(yōu)選的是，該網(wǎng)狀陽(yáng)極由涂覆了鉑的鈦金屬構(gòu)成。電鍍微粒層后，電路帶950經(jīng)歷第四沖洗階段970以去除來(lái)自微粒電鍍槽968的殘留的化學(xué)物質(zhì)和微粒物質(zhì)。
電鍍微粒層后，電路帶950被送入第二金屬電鍍槽972。在第二金屬電鍍槽972中，第二層鎳被電鍍到微粒層上以形成將微粒密封到接觸金屬化物的微粒固定層。優(yōu)選的是，微粒駐留層被電鍍到基本上是特定硬微粒的尺寸的一半的厚度。例如，對(duì)于具有尺寸為約20微米的微粒，微粒固定層被電鍍到約10微米的厚度。在電鍍了鎳覆蓋層后，電路帶950經(jīng)歷第六沖洗階段974以去除來(lái)自第二金屬電鍍槽972的殘留的化學(xué)物質(zhì)和特殊物質(zhì)。最后，在由卷繞卷軸收集電路帶950之前，電路帶950被干燥系統(tǒng)976干燥以從電路帶950去除水和殘留的溶劑。
一旦電路帶950上的接觸焊接區(qū)已經(jīng)被金屬化并附著有硬微粒，可進(jìn)行工藝的第二階段以去除光致抗蝕劑并在電路帶950上形成鎳和金涂覆層。在次盡管希望整個(gè)處理在兩個(gè)階段中，這些階段可被組合成一個(gè)處理線，從而避免了對(duì)干燥系統(tǒng)976和卷繞卷軸954的需要。在單個(gè)的處理線中，電路帶將直接從第六沖洗階段974繼續(xù)到光致抗蝕劑剝離池980。此處所述的兩階段實(shí)施例被示出只是為了指出該處理可被分成多個(gè)階段，例如，為了適應(yīng)空間限制，或?yàn)榱烁鶕?jù)所需的處理結(jié)果提供更大的靈活性。而且，在金屬化處理中可能希望只將硬微粒附著到接觸焊接區(qū)，而不再希望剝離光致抗蝕劑或同時(shí)提供另外的金屬化。
在所述實(shí)施例中通過(guò)從卷繞卷軸954分配電路帶950經(jīng)歷一系列處理階段并最終由卷繞卷軸978拉起而使處理的第二階段繼續(xù)。電路帶950被卷繞卷軸954首先分配進(jìn)入抗蝕劑剝離池980，其包含光致抗蝕劑溶解溶液，例如單乙胺(monoethylamine)和乙二醇二丁醚(butylcellusolve)的堿性溶液。一旦光致抗蝕劑被去除，電路帶將經(jīng)歷第六沖洗階段982并被傳送到清洗池984中。清洗池984包含類似于清洗池956中所包含的溶液用于從電路帶950去除有機(jī)殘留物。
在第七沖洗階段986沖洗掉化學(xué)殘留物后，電路帶傳遞到蝕刻池988。蝕刻池988包含前述的銅蝕刻溶液。在蝕刻池988中去除本身的氧化物后，在被傳送到鎳電鍍槽992中以前，電路帶950經(jīng)歷第八沖洗階段990。優(yōu)選的是，鎳電鍍槽992類似于上述有關(guān)鎳電鍍槽964和972的鎳電鍍?nèi)芤?。在鎳電鍍?92中，形成具有足夠作為用于下面的金屬化層的擴(kuò)散屏障的厚度的一層鎳。優(yōu)選的是，具有約2微米至約25微米的厚度，更優(yōu)選的是，約5至15微米的的一層鎳被電鍍到電路帶950。
在第九沖洗階段沖洗掉來(lái)自鎳電鍍槽992的殘留的化學(xué)物質(zhì)和微粒后，電路帶950被傳送到金電鍍槽996。金電鍍槽996包含金電鍍?nèi)芤海鏣echnic Orosene 80，包含potassium orocyanide。在金電鍍槽996中，一金層沉積在優(yōu)選的是具有約10至40微英寸(micro-inches)厚度的電路帶上，更優(yōu)選的是約30微英寸。
在第十沖洗階段998沖洗掉來(lái)自金電鍍槽96的化學(xué)物質(zhì)和微粒后，電路帶950在空氣干燥器中干燥，之后由卷繞卷軸978收集。優(yōu)選的是，為了在收集和儲(chǔ)存在卷繞卷軸954和978之前從電路帶950去除水和殘留的溶劑而運(yùn)行空氣干燥系統(tǒng)948和976。
盡管前面的說(shuō)明是針對(duì)在覆蓋有銅的柔性電路上的鎳的電鍍，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解其它金屬化的接觸結(jié)構(gòu)也可利用上述的工藝來(lái)形成。例如，各種金屬、金屬間化合物、以及合金，諸如銅和錫-鉛焊料等可電鍍到剛性的基板和柔性電路帶上。另外，剛性和柔性基板可以是諸如環(huán)氧基板、環(huán)氧玻璃基板、聚酰亞胺、聚四氟乙烯(Teflon)以及雙鐵酰亞胺三氮雜苯(bismalyimide triazine)(BT)等。柔性基板不用必須是柔性電路(flex circuit)。該工藝也可被用于金屬化和固定硬微粒到諸如陶瓷電路板、微型組件、內(nèi)插器、以及其它小電路板等小的剛性組件。通常，在這種剛性組件上金屬化和硬微粒沉積在批量工藝中進(jìn)行。然而，這些小的剛性組件可能暫時(shí)固定或附著到柔性帶，優(yōu)選的是帶有金屬的粘合劑。利用柔性帶作為載體，小的剛性組件可拉著通過(guò)此處所披露的金屬化和硬微粒沉積工藝。優(yōu)選金屬的粘合劑是為了將小的剛性組件電連接到陰極電路以產(chǎn)生電鍍。此外，硬微?？梢允浅吮菊f(shuō)明書(shū)所描述的材料以外的任何材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可理解各種電鍍、蝕刻、以及沖洗溶液的化學(xué)成分將隨用于形成金屬化的接觸點(diǎn)的特定的金屬而變化。
圖10A所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例安排的微粒電鍍槽968的示意圖。微粒電鍍槽968包括電鍍池1002和溶液容器1004。電鍍池1002包含電路帶950被滑輪1006引導(dǎo)時(shí)被拉著通過(guò)的電鍍?nèi)芤?008。在沒(méi)入電鍍池1002之前，電路帶950被充負(fù)電到大約1至大約2伏特的電壓，以使電路帶950充當(dāng)負(fù)極來(lái)促進(jìn)金屬的電鍍工藝。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電路帶950的每個(gè)邊緣都是導(dǎo)電并與要電鍍的電路帶950的部分表面電連接的。
滑輪1006優(yōu)選的是由支撐電路帶950的每個(gè)邊緣的電路帶950每側(cè)的成對(duì)的導(dǎo)輪或軌道組成。如圖10B所示，壓帶輪1007壓在第一組導(dǎo)輪對(duì)面的電路帶950的邊緣上。壓帶輪1007是導(dǎo)電的并與電路帶950的導(dǎo)電的邊緣電連接，由此向電路帶950提供電壓。優(yōu)選的是，支撐壓帶輪1007的軸(axel)1036是導(dǎo)電的并通過(guò)金屬刷連接機(jī)構(gòu)1038將壓帶輪1007連接到電壓源。每對(duì)成對(duì)的導(dǎo)輪和壓帶輪1007優(yōu)選的是通過(guò)摩擦接合安裝到各自的公共軸，由此勢(shì)每個(gè)導(dǎo)輪對(duì)被集攏得間隔更近或彼此更遠(yuǎn)離以容納電路帶950改變的寬度。
涂覆有鉑的鈦金屬的網(wǎng)狀陽(yáng)極1010被置于在電路帶950上面的電鍍池1002的部分中，并被充正電到大約1至大約2伏特的電壓。陽(yáng)極1010的主要平面優(yōu)選的是與電路帶950的主要平面平行放置以促進(jìn)均勻的金屬化電鍍。電鍍硬微粒時(shí)，電路帶950優(yōu)選的是水平的以便最大程度的沉積由于重力流而落經(jīng)電鍍?nèi)芤旱挠参⒘?。通常，硬微粒流理想的是與電路帶950(或其它任何需要電鍍的基板)的表面垂直。實(shí)際上，電路帶950可相對(duì)硬微粒流向上45度傾角并仍獲得足夠的微粒沉積。優(yōu)選的是具有開(kāi)口間隔大約四分之一英寸的網(wǎng)眼的網(wǎng)狀陽(yáng)極1010，使硬微粒流過(guò)陽(yáng)極并沉積在電路帶950上。而仍可能的是，固體的陽(yáng)極使硬微粒在電路帶950上的沉積更加困難。
在鎳微粒電鍍工藝中，鉆石微粒經(jīng)過(guò)網(wǎng)狀陽(yáng)極1010中的開(kāi)口(未示出)并沉積在電路帶950上。如上所述，電鍍?nèi)芤?008優(yōu)選的是在含水的硼酸溶液中的氨基磺酸鎳和溴化鎳的混合物。優(yōu)選的是，電鍍?nèi)芤?008具有濃度為約300至約500克/升的氨基磺酸鎳，以及濃度為約109至約20克/升的溴化鎳。加入一定量的硼酸以獲得約3至約4.5的pH值。電鍍?nèi)芤?008還包括潤(rùn)濕劑，并且優(yōu)選的是溫度保持在約50℃至約60℃。
在電路帶950上形成的鎳微粒層的厚度取決于幾個(gè)工藝參數(shù)。例如，對(duì)于給定的電解液成分，沉積速率會(huì)隨著電流密度而改變。另外，在槽內(nèi)的帶的傳輸速度以及停留時(shí)間也會(huì)影響金屬厚度。電路帶950的傳輸速度優(yōu)選的是在0.13毫米/秒和1.13毫米/秒之間。這個(gè)范圍是基于微粒電鍍槽968中的電流密度在100A/ft2和200A/ft2之間。在硬微粒沉積前提供所需的在25和100微米之間的鎳層厚度優(yōu)選的傳輸速度是在電流密度約為100A/ft2時(shí)的約0.3毫米/秒。根據(jù)本發(fā)明并在一個(gè)實(shí)施例中，微粒電鍍槽968中的微粒密度隨著其它工藝參數(shù)的調(diào)整而被調(diào)整，以便優(yōu)選的是微粒的約百分之十至百分之百的單層，以及更優(yōu)選的是約十百分之五十的單層被電鍍到電路帶950上。
電鍍?nèi)芤?008中的微粒的濃度通過(guò)從溶液容器1004的在循環(huán)而被維持。溶液容器1004通過(guò)再循環(huán)管1012接收從電鍍槽1002返回的溶液。在溶液容器1004中，微粒的濃度由供給系統(tǒng)1014維持。微粒供給系統(tǒng)1014通過(guò)管1018將微粒注入到補(bǔ)充溶液1016中。添加到補(bǔ)充溶液1016中的微粒的量由置于管1018中的節(jié)流閥1020調(diào)節(jié)。
補(bǔ)充溶液1016由機(jī)械攪拌系統(tǒng)1022不斷的攪動(dòng)以確保補(bǔ)充溶液1016內(nèi)微粒的均勻分布。溶液容器1004中的溶液的量由液位開(kāi)關(guān)1024不斷的監(jiān)控。另外，氨基磺酸鎳和溴化鎳的濃度由濃度傳感器1026不斷的監(jiān)控。
為了維持在電鍍池1002中的控制鎳微粒沉積速率，補(bǔ)充溶液1016通過(guò)再循環(huán)線路1028被不斷的再循環(huán)到電鍍池1002。電鍍池1002中的液位開(kāi)關(guān)1030不斷的監(jiān)控電鍍?nèi)芤?008的量。隨著電鍍?nèi)芤?008在電鍍池1002中被耗盡，泵1032由液位開(kāi)關(guān)1030啟動(dòng)，以通過(guò)噴嘴1034將補(bǔ)充電鍍?nèi)芤?016提供到電鍍池1002中。
重要的是要注意到圖10中所說(shuō)明的微粒電鍍槽968的組件安排只是一種可能的組件安排的一個(gè)實(shí)例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解用于維持微粒電鍍槽968內(nèi)的相對(duì)恒定的電鍍條件有各種可能的安排。例如，電鍍池1002和溶液容器1004可以是一個(gè)單一的單元，其中電鍍條件由微粒補(bǔ)充、濃度調(diào)節(jié)、以及攪拌子系統(tǒng)組成。
在沒(méi)有進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明的情況下，可以相信本領(lǐng)域的技術(shù)人員克使用前面的描述來(lái)將本發(fā)明進(jìn)行最大程度的利用。以下的實(shí)例的目的只是解釋本發(fā)明而并不在任何方面限制披露的其它部分。
實(shí)例1以下的工藝用于準(zhǔn)備銅柔性電路(flex circuit)上的金屬化的接觸點(diǎn)，更具體的是，要用于將柔性電路電連接到智能卡主體內(nèi)的天線線圈的金屬化的接觸點(diǎn)。
為了形成基底鎳金屬化，獲取具有覆蓋在柔性電路基板的形成圖案的銅痕跡和接觸焊接區(qū)的測(cè)試樣品。測(cè)試樣品還包括覆蓋銅痕跡并使接觸焊接區(qū)暴露的一層光致抗蝕劑。處于實(shí)驗(yàn)的目的，柔性電路測(cè)試基板是從德國(guó)的Multitape GmbH，Salzkotten獲取的。
通過(guò)在第一鎳電鍍槽中在基底銅襯墊上電鍍鎳到約70微米的高度而產(chǎn)生接觸焊接區(qū)的金屬化。槽包含鎳為80克/升的氨基磺酸鎳(來(lái)自美國(guó)的賓夕法尼亞州的Atotech(州立學(xué)院)的“Electropure24”)和溴化鎳的鎳電鍍?nèi)芤罕慌鹚峋彌_到2.5～4.0的pH值。溶液還包括潤(rùn)濕劑硫酸十二烷基酯鈉。槽以經(jīng)常的攪拌使溫度被維持在約130。
測(cè)試樣品被進(jìn)行電連接，并且它們沒(méi)入到第一電鍍槽中以在接觸焊接區(qū)電鍍一鎳基底。樣品被沒(méi)入到電鍍槽中足夠?qū)?0微米的鎳電鍍到接觸焊接區(qū)的一段時(shí)間。電鍍的測(cè)試樣品上的鎳基底高度利用Starrett T230P英寸測(cè)微計(jì)和來(lái)自日本東京的Tokyo SeimitsuCo.，LTD的表面輪廓曲線儀Surfcom 130A來(lái)確定。
鎳基底被電鍍到目標(biāo)厚度后，測(cè)試樣品被沒(méi)入到包含類似于第一鎳電鍍槽中包含的鎳電鍍?nèi)芤旱牡诙嚥壑?，并且還包含濃度約1克/升的20微米的鎳涂覆的鉆石微粒。測(cè)試樣品相對(duì)于網(wǎng)狀陽(yáng)極的主要平面被置于45度的傾角，溶液以電流密度約100A/ft2被攪拌約一分鐘。形成鎳微粒層后，測(cè)試樣品被返回到第一槽并用鎳電鍍3分鐘形成覆蓋在微粒層上的微粒固定層。
實(shí)例2實(shí)例1中所述的測(cè)試樣品在第一鎳電鍍槽中被電鍍約2分鐘。當(dāng)利用實(shí)例1中所述的鎳電鍍?nèi)芤簳r(shí)第二電鍍槽被準(zhǔn)備，但代替電鍍了鎳的鉆石微粒，來(lái)自Fujimi Industries的商用級(jí)的碳化硅微粒被增加到約1克/升的濃度。碳化硅微粒的尺寸約為14微米。電鍍工藝在約100A/ft2的電流密度時(shí)被執(zhí)行。而且，樣品沒(méi)入槽中之前槽中的攪拌被立即關(guān)閉。電鍍碳化硅層后，樣品被返回到第一電鍍槽6分鐘以形成覆蓋微粒層的附著層。
實(shí)例3實(shí)例1中所述的測(cè)試樣品在第一鎳電鍍槽中被電鍍約12分鐘。利用實(shí)例1中所述的電鍍?nèi)芤簻?zhǔn)備第二電鍍槽，但替代電鍍了鎳的鉆石微粒，未涂覆的、14微米的鉆石微粒被增加到槽中到濃度為1克/升。槽中的攪拌被關(guān)閉，測(cè)試樣品被沒(méi)入槽中足夠形成厚度約25至35微米的鉆石層的一段時(shí)間。電鍍工藝在約100A/ft2的電流密度時(shí)被執(zhí)行。在微粒槽中電鍍后，樣品被返回到第一電鍍槽7分鐘以形成覆蓋鉆石微粒層的附著層。
實(shí)例4本發(fā)明的用于組件連接的方法的耐久性已經(jīng)在雙界面智能卡中論證?？ㄖ黧w內(nèi)天線線圈的位置確定所需的接觸高度。在測(cè)試中使用的卡中，線圈被嵌入到卡主體的形成于接收模塊的空腔內(nèi)的擱板下100微米。因?yàn)橐杂参⒘＝?00微米的間隔是不切實(shí)際的，鎳基底首先被沉積，然后以微粒涂覆。整個(gè)高度大約為100微米。微粒是如實(shí)例1中的，即，20微米鎳涂覆的鉆石。
在電解工藝中微粒和金屬被共同沉積。光致抗蝕劑掩模被使用以定義接觸區(qū)域。在接觸區(qū)域內(nèi)微粒的分布由電鍍?nèi)芤旱臄嚢韬突宓慕嵌瓤刂?。金屬沉積由通常的諸如電流密度和陽(yáng)極布置等電鍍條件控制。在微粒的沉積上施用金的保護(hù)燒化(flash)。
利用可從德國(guó)的Meinen，Ziegel & Co.GmbH，Hohenkirchen獲得的模塊385全自動(dòng)智能卡裝配系統(tǒng)(Model 385 Fully AutomaticSmart Card Assembly System)使用氰基丙烯酸鹽粘合劑(即，來(lái)自Sichel的No.8400)或熱熔粘合劑(即，前面指出的TESA 8410)將帶有涂覆的接觸點(diǎn)的模塊裝配到卡主體中。裝配后，導(dǎo)線被手工的焊接到接觸板面上以形成到模塊/線圈連接的外連接。
通過(guò)測(cè)量接觸點(diǎn)的DC電阻來(lái)評(píng)價(jià)接觸點(diǎn)的性能。兩種不導(dǎo)電的粘合劑的電阻都不隨時(shí)間變化。因此，以本發(fā)明的方法準(zhǔn)備的智能卡和標(biāo)簽可被立即測(cè)試，由此改進(jìn)了制造質(zhì)量保證，同時(shí)最小化對(duì)工廠生產(chǎn)量和潛在的產(chǎn)量損失的影響。
利用＿＿接觸點(diǎn)的可靠性依據(jù)ISO智能卡撓曲測(cè)試被執(zhí)行。該測(cè)試根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)No.10373被執(zhí)行。測(cè)試在接觸點(diǎn)或RF讀出裝置的模式下不被執(zhí)行。代替的是，接觸點(diǎn)被連接到每個(gè)卡，電流的有無(wú)不斷的被測(cè)試。ISO標(biāo)準(zhǔn)要求在1000次撓曲后滿意的互相連接電連接的DC電阻在撓曲期間不斷的被監(jiān)控。結(jié)果被列表，表1中是用于氰基丙烯酸鹽粘合劑的，表2是用于熱熔粘合劑的。1.0歐姆的任意的電阻閾值被用于區(qū)別通過(guò)(“P”)和失敗(“F”)?！癟”代表斷續(xù)的或暫時(shí)的失敗。
表1CA粘合劑的撓曲可靠性

表2熱熔粘合劑的撓曲可靠性

用氰基丙烯酸鹽粘合劑裝配的兩張卡(即，表1中的2號(hào)卡和4號(hào)卡)顯然由于在裝配期間卡中模塊的錯(cuò)位而在第一彎曲周期期間斷了。然而，前面的測(cè)試論證了1.本發(fā)明的工藝可被成功地用于形成雙界面智能卡中的芯片到模塊和芯片到天線線圈的物理連接和電連接。
2.根據(jù)本發(fā)明連接的智能卡組件符合要求在1000次撓曲后具有可接受的性能的ISO標(biāo)準(zhǔn)。(用氰基丙烯酸鹽粘合劑裝配的3張卡經(jīng)受得住4000次或更多的ISO撓曲。)3.天線/芯片連接可在將模塊嵌入到卡主體后立即被測(cè)試，這樣緩解了與用導(dǎo)電的粘合劑生產(chǎn)的卡的產(chǎn)品測(cè)試相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵的和昂貴的瓶頸。
4.利用本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的智能卡可在撓曲引起的失敗期間“自愈”(“self-heal”)。據(jù)信在未決期間接觸可被斷開(kāi)，但剛一松弛，模塊和天線線圈之間的接觸被修正。
5.用熱熔粘合劑裝配的卡在撓曲期間表現(xiàn)更好。據(jù)信這個(gè)結(jié)果可歸于熱熔粘合劑硬化后的更高的撓性。
權(quán)利要求
1.一種用于將第一金屬表面連接到第二金屬表面的方法，所述方法包括步驟a)將多個(gè)硬微粒應(yīng)用于所述第一和第二金屬表面之一的至少一部分，其中所述多個(gè)硬微粒包括比任一金屬表面更硬的物質(zhì)；b)在所述金屬表面中的一個(gè)或兩個(gè)上布置不導(dǎo)電的粘合劑；c)對(duì)準(zhǔn)所述金屬表面以形成界面；d)在垂直于所述界面的方向施加壓力到所述第一和第二金屬表面，以使所述多個(gè)硬微粒的至少尖銳的部分穿透所述粘合劑并刺穿所述第二金屬表面；以及e)至少部分地釋放所述壓力，所述第一和第二表面其后被所述粘合劑緊固在一起，其中，所述多個(gè)硬微粒的所述尖銳的部分與所述第二金屬表面的至少一部分保持在刺穿的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二金屬表面的所述連接在所述第一和第二金屬表面之間產(chǎn)生電耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述連接在所述第一和第二金屬表面之間產(chǎn)生熱耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑被應(yīng)用于所述第二金屬表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑被應(yīng)用于所述第一金屬表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑包括在裝配時(shí)被置于所述兩個(gè)表面中至少一個(gè)上的薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑包括在所述壓力被去除前被硬化的永久可硬化的粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑包括壓敏粘合劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑包括熱熔粘合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，永久的粘結(jié)被形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，暫時(shí)的粘結(jié)被形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述第一金屬表面上所述硬微粒通過(guò)在它們上電鍍一薄金屬層被固定到所述第一表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述硬微粒包括由更軟的金屬包圍的硬核。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述硬微粒包括金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述硬微粒從包含以下的一組中選擇銅、鋁、鎳、錫、鉍、銀、金、鉑、鈀、鋰、鈹、硼、鈉、鎂、鉀、鈣、鎵、鍺、銣、鍶、銦、銻、銫、鋇、以及這些金屬的金屬間化合物及合金。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述硬微粒包括非金屬。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬表面中至少一個(gè)包括印刷電路板的電互連襯墊。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述印刷電路板包括智能卡或智能標(biāo)簽。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬表面中至少一個(gè)包括所述電互連襯墊或電氣元件的引線。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述電氣元件包括半導(dǎo)體芯片。
21.一種電氣元件組件，包括a)基板，在其表面上有多個(gè)電接觸部位；以及b)多個(gè)硬微粒，置于所述基板上，以使所述電接觸部位中的每個(gè)使至少一個(gè)硬微粒與其相關(guān)聯(lián)，所述硬微粒固定到所述電接觸部位。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電氣元件組件，其中，所述多個(gè)硬微粒被一層電鍍的鎳固定到所述電接觸部位。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電氣元件組件還包括被應(yīng)用于所述基板的所述表面的至少被選擇的部分和所述多個(gè)硬微粒的不導(dǎo)電的粘合劑材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣元件組件，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑基本覆蓋所述基板的全部。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣元件組件，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑覆蓋所述基板的被選擇的部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣元件組件，其中，所述多個(gè)硬微粒由在所述電接觸部位上的所述多個(gè)硬微粒上電鍍一薄金屬層被固定到所述電接觸部位。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電氣元件組件，其中所述基板包括半導(dǎo)體芯片。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電氣元件組件，其中所述硬微粒從包含以下的組中被選擇鉆石、電鍍了鎳的鉆石、石榴石以及碳化硅。
29.一種用于構(gòu)成電氣元件組件的方法包括步驟a)提供在其表面上有多個(gè)電接觸部位的基板；b)在所述基板上放置多個(gè)硬微粒，以使所述電接觸部位中的每個(gè)使至少一個(gè)硬微粒與其相關(guān)聯(lián)；以及c)將每個(gè)硬微粒固定到其相關(guān)聯(lián)的接觸部位。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括將不導(dǎo)電的粘合劑材料應(yīng)用于所述基板的所述表面的至少被選擇的部分和所述多個(gè)硬微粒的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述不導(dǎo)電的粘合劑基本上覆蓋所述基板的全部。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述固定的步驟包括在所述電接觸部位上的所述多個(gè)硬微粒上電鍍一薄金屬層。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述基板包括半導(dǎo)體芯片。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述基板包括印刷電路板。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述基板包括智能卡芯片模塊。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述基板包括智能標(biāo)簽。
37.一種用于構(gòu)成電子元件組件的方法包括a)提供其上具有多個(gè)電子元件的基板，每個(gè)元件在其表面上具有多個(gè)電接觸部位；b)在所述基板上放置多個(gè)硬微粒，以使所述電接觸部位中的每個(gè)使至少一個(gè)硬微粒與其相關(guān)聯(lián)；c)將每個(gè)硬微粒固定到其相關(guān)聯(lián)的接觸部位；以及d)將所述基板分成至少兩個(gè)電氣元件組件。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括應(yīng)用不導(dǎo)電的粘合劑以基本上覆蓋所述基板的全部。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括應(yīng)用不導(dǎo)電的粘合劑以覆蓋所述基板的被選擇部分。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，放置多個(gè)硬微粒包括通過(guò)在所述電接觸部位上的所述硬微粒上電鍍以薄金屬層將所述硬微粒固定到所述電接觸部位。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述基板包括半導(dǎo)體芯片。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述基板包括柔性帶印刷電路板。
43.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述基板包括智能卡芯片模塊。
44.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述基板包括智能標(biāo)簽柔性帶。
45.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括在再分所述基板前將不導(dǎo)電的粘合劑材料應(yīng)用于所述基板的所述表面的至少被選擇部分和所述硬微粒。
46.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括在再分所述基板后將不導(dǎo)電的粘合劑材料應(yīng)用于所述基板的所述表面的至少被選擇部分和所述硬微粒。
47.一種用于將電氣元件連接到印刷電路板的方法包括步驟a)提供在其表面上具有多個(gè)電接觸部位的印刷電路板；b)提供在其表面上具有多個(gè)電接觸部位的電氣元件，所述電氣元件上的每個(gè)電接觸部位具有對(duì)應(yīng)于所述印刷電路板上的電接觸部位，所述電氣元件還包括置于所述電氣元件上的多個(gè)硬微粒，以使位于所述電氣元件的所述表面的所述電接觸部位中的每個(gè)使至少一個(gè)硬微粒與其相關(guān)聯(lián)，所述硬微粒包括比所述印刷電路板的表面上的所述電接觸部位更硬的物質(zhì)，所述硬微粒被固定到所述電接觸部位；c)在所述電氣元件和所述印刷電路板中至少一個(gè)上布置不導(dǎo)電的粘合劑，以使所述印刷電路板的所述表面的至少被選擇部分和所述電氣元件以及所述多個(gè)硬微粒被不導(dǎo)電的粘合劑覆蓋；d)將所述電氣元件相對(duì)于所述印刷電路板放置，以使所述基板上的每個(gè)接觸點(diǎn)上的至少一個(gè)硬微粒與所述印刷電路板上的所述對(duì)應(yīng)的電接觸部位接觸；e)施加壓力到所述組件和印刷電路板以使所述組件上的所述硬微粒刺穿所述不導(dǎo)電的粘合劑并刺入所述印刷電路板上的所述電接觸部位；以及f)釋放所述施加的壓力，一個(gè)力通過(guò)所述不導(dǎo)電的粘合劑其后被維持在所述表面上，其中所述硬微粒的所述尖銳的部分保持嵌入在所述印刷電路板上的所述電接觸部位中。
48.一種印刷電路互連組件包括印刷電路板基板，在其表面上具有多個(gè)電接觸部位；以及多個(gè)硬微粒，置于所述基板上，以使所述多個(gè)電接觸部位中的每個(gè)使至少一個(gè)硬微粒與其相關(guān)聯(lián)，其中，所述至少一個(gè)硬微粒被固定到每個(gè)電接觸部位。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的印刷電路互連組件還包括應(yīng)用于所述基板的所述表面的至少被選擇的部分以及所述多個(gè)硬微粒的不導(dǎo)電的粘合劑材料。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的印刷電路互連組件，其中，所述粘合劑基本上覆蓋所述基板的全部。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的印刷電路互連組件，其中，所述多個(gè)硬微粒還包括將所述多個(gè)硬微粒固定到所述電接觸部位的電鍍的薄金屬層。
52.根據(jù)權(quán)利要求48所述的印刷電路互連組件，其中，所述印刷電路板基板包括柔性印刷電路板基板。
53.根據(jù)權(quán)利要求48所述的印刷電路互連組件，其中，所述印刷電路板基板包括智能卡芯片模塊。
54.根據(jù)權(quán)利要求48所述的印刷電路互連組件，其中，所述印刷電路板基板包括智能標(biāo)簽。
55.一種用于將電氣元件連接到印刷電路板的方法包括步驟a)提供在其表面上具有多個(gè)電接觸部位的電氣元件；b)提供在其表面上具有多個(gè)電接觸部位的印刷電路板，所述板上的每個(gè)電接觸部位具有在所述電氣元件的所述表面上的一個(gè)對(duì)應(yīng)的電接觸部位，所述印刷電路板還包括多個(gè)置于所述印刷電路板上的多個(gè)硬微粒，以使位于所述板的所述表面的所述電接觸部位中的每個(gè)使至少一個(gè)硬微粒與其相關(guān)聯(lián)，所述硬微粒包括比所述電氣元件的所述表面上的所述電接觸部位更硬的物質(zhì)，所述硬微粒被固定到所述電接觸部位；c)在至少所述電氣元件和所述印刷電路板中的一個(gè)上布置不導(dǎo)電的粘合劑，以使所述電氣元件的所述表面的至少所選擇的部分和所述印刷電路板以及多個(gè)硬微粒被所述不導(dǎo)電的粘合劑覆蓋；d)將所述電氣元件相對(duì)于所述印刷電路板放置，以使所述印刷電路板上的每個(gè)接觸點(diǎn)上的至少一個(gè)硬微粒與所述電氣元件上的所述對(duì)應(yīng)的點(diǎn)接觸部位接觸；e)施加壓力到所述組件和所述印刷電路板以使所述板上的所述硬微粒穿透所述不導(dǎo)電的粘合劑并刺入所述組件上的所述電接觸部位中；以及f)釋放所述施加的壓力，其后一個(gè)力被所述不導(dǎo)電的粘合劑維持在所述表面，其中所述硬微粒的所述尖銳的部分保持嵌入在所述印刷電路板上的所述電接觸部位中。
56.一種用于將硬微粒電鍍到基板上的方法包括在電鍍池中提供包括硬微粒的金屬電鍍?nèi)芤海环胖藐?yáng)極沒(méi)入到所述電鍍?nèi)芤褐?；接近所述?yáng)極放置所述基板；攪拌所述金屬電鍍?nèi)芤?；以及將金屬和硬微粒電鍍到所述基板上?br> 57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，還包括提供包含包括另外的硬微粒和另外的金屬電鍍?nèi)芤旱难a(bǔ)充溶液的微粒溶液容器，其中，所述微粒溶液容器被排液管和再循環(huán)導(dǎo)管連接到所述電鍍池；以及通過(guò)所述再循環(huán)導(dǎo)管將補(bǔ)充溶液再循環(huán)到所述電鍍池；由此所述攪拌的步驟被所述再循環(huán)所述補(bǔ)充溶液經(jīng)過(guò)所述電鍍池的步驟提供。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述硬微粒包括金屬微粒。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述金屬微粒包括以下的組中選擇的微粒銅、鋁、鎳、錫、鉍、銀、金、鉑、鈀、鋰、鈹、硼、鈉、鎂、鉀、鈣、鎵、鍺、銣、鍶、銦、銻、銫、鋇、以及這些金屬的金屬間化合物及合金。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述硬微粒包括非金屬微粒。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中，所述非金屬微粒包括從包括以下從組中選擇的微粒石榴石、鉆石、以及碳化硅。
62.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述硬微粒包括具有較軟的金屬材料包圍的硬核。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述硬微粒包括涂覆了鎳的鉆石微粒。
64.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述金屬電鍍?nèi)芤喊ㄦ囯婂內(nèi)芤骸?br> 65.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述陽(yáng)極包括網(wǎng)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
66.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述陽(yáng)極包括涂覆了鉑的鈦。
67.一種用于將硬微粒電鍍到柔性帶基板上的方法包括在電鍍池中提供包括硬微粒的微粒電鍍?nèi)芤?；在所述微粒電鍍?nèi)芤褐蟹胖藐?yáng)極；攪拌所述微粒電鍍?nèi)芤?；將所述柔性電路帶接近所述?yáng)極拉著通過(guò)所述微粒電鍍?nèi)芤海灰约皩⒁粚佑参⒘ｋ婂兊剿鋈嵝噪娐穾Щ濉?br> 68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，還包括提供包含包括另外的硬微粒和另外的金屬電鍍?nèi)芤旱难a(bǔ)充溶液的微粒溶液容器，其中，所述微粒溶液容器被排液管和再循環(huán)導(dǎo)管連接到所述電鍍池；以及通過(guò)所述再循環(huán)導(dǎo)管將補(bǔ)充溶液再循環(huán)到所述電鍍池；由此所述攪拌的步驟被所述再循環(huán)所述補(bǔ)充溶液經(jīng)過(guò)所述電鍍池的步驟提供。
69.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，還包括將所述柔性帶基板拉著通過(guò)第二電鍍槽；以及將一層金屬電鍍到所述微粒層。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其中，所述第二電鍍槽電鍍包括鎳的一層到所述微粒層。
71.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法還包括將所述柔性帶基板拉著通過(guò)第三電鍍槽；以及電鍍第二層金屬到所述微粒層。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中，所述第三電鍍槽電鍍包括金的一層到所述微粒層。
73.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法還包括在拉著所述柔性帶基板通過(guò)所述微粒電鍍槽之前將所述柔性帶基板拉著通過(guò)清洗槽。
74.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法還包括在拉著所述柔性帶基板通過(guò)所述微粒電鍍槽之前將所述柔性帶基板拉著通過(guò)蝕刻槽。
75.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法還包括在拉著所述柔性帶基板通過(guò)所述微粒電鍍槽之前將所述柔性帶基板拉著通過(guò)預(yù)先的電鍍槽；以及電鍍預(yù)先的一層金屬到所述柔性帶基板。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中，所述預(yù)先的電鍍槽電鍍包括鎳的一層到所述柔性帶基板。
77.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述柔性帶基板至少部分地被一層光致抗蝕劑覆蓋，所述方法還包括在拉著所述柔性帶基板通過(guò)所述微粒電鍍槽之后將所述柔性帶基板拉著通過(guò)光致抗蝕劑去除槽。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法還包括在拉著所述柔性帶基板通過(guò)所述光致抗蝕劑去除槽之后將所述柔性帶基板拉著通過(guò)第二清洗槽。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法還包括在拉著所述柔性帶基板通過(guò)所述第二清洗槽后將所述柔性帶基板拉著通過(guò)蝕刻槽。
80.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述柔性帶基板包括柔性電路帶。
81.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述柔性帶基板包括柔性帶，所述柔性帶固定有并沿著所述柔性帶的表面間隔分開(kāi)有小的剛性組件。
82.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述陽(yáng)極包括網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
83.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述陽(yáng)極包括涂覆了鉑的鈦。
84.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述微粒電鍍?nèi)芤喊ò擞参⒘５慕饘匐婂內(nèi)芤骸?br> 85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中，所述金屬電鍍?nèi)芤喊ㄦ囯婂內(nèi)芤骸?br> 86.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述硬微粒包括金屬微粒。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的方法，其中，所述金屬微粒從包括以下的組中選擇銅、鋁、鎳、錫、鉍、銀、金、鉑、鈀、鋰、鈹、硼、鈉、鎂、鉀、鈣、鎵、鍺、銣、鍶、銦、銻、銫、鋇、以及這些金屬的金屬間化合物及合金。
88.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述硬微粒包括非金屬微粒。
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的方法，其中，所述非金屬微粒包括從包括石榴石、鉆石、以及碳化硅的組中選擇的微粒。
90.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述硬微粒包括具有由較軟的金屬材料包圍的硬核的微粒。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中，所述硬微粒包括涂覆了鎳的鉆石。
92.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中，所述電鍍的步驟還包括將所述柔性帶基板充電作為陰極的步驟。
全文摘要
電氣元件組件和該組件的制造方法，其中微粒(318)被固定到金屬表面(314)并施加壓力以使微粒穿透至少一個(gè)金屬接觸表面(314)。在一種方法中，硬微粒(318)通過(guò)在電鍍槽中電鍍這些微粒而應(yīng)用于金屬表面(314)之一。在另一方法中，硬微粒(318)被應(yīng)用于不導(dǎo)電的粘合劑層(324)上，該層位于電子元件(310)和基板(312)之間。一旦壓力被施加到電子元件(310)或基板(312)，就形成了一個(gè)永久的、導(dǎo)電的結(jié)合。
文檔編號(hào)H01L21/56GK1620725SQ01815113
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月21日
發(fā)明者赫伯特·J·諾伊豪斯, 邁克爾·J·肯尼, 邁克爾·E·沃納 申請(qǐng)人:納諾皮爾斯技術(shù)公司