專(zhuān)利名稱(chēng)：用于含有平面與非平面部分的劃線(xiàn)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的改進(jìn)方法;由這些方法制作的改進(jìn)的 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及劃線(xiàn)線(xiàn)路板(Wire-scribed circuit board)與它們的制作方法。本發(fā)明更詳細(xì)地涉及一種把傳導(dǎo)絲粘接在電介質(zhì)襯底上以形成兼有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案(filament circuit pattern)的改進(jìn)的裝置與方法及由此構(gòu)成的互連卡、智能卡或光纖線(xiàn)路卡。
在制造與裝配電氣與電子單元時(shí)，長(zhǎng)期以來(lái)使用接線(xiàn)板以互連電子元件。這些“互連”板或卡有一個(gè)裝有許多電子元件的絕緣襯底，這些電子元件可以是集成電路塊，或其它類(lèi)型的電子、電-光或光元件，裝配在絕緣襯底上，同時(shí)用傳導(dǎo)路段圖案把各元件互相連接起來(lái)。
日期均為1972年7月4日的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3674602與3674914，各描述了一種制作互連卡的方法。根據(jù)這些方法，把一塊襯底固定在真空臺(tái)上。然后使用導(dǎo)線(xiàn)分配與粘接頭根據(jù)預(yù)先選定的平面線(xiàn)路圖案把導(dǎo)線(xiàn)布設(shè)在襯底的表面上。這種方法稱(chēng)為“劃線(xiàn)(wire-scribing)”。
一層層壓在襯底表面上的粘接薄膜把導(dǎo)線(xiàn)固定在襯底上。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)與襯底接觸時(shí)，由粘接頭發(fā)射的能量激勵(lì)薄膜，使導(dǎo)線(xiàn)粘接在襯底上。
在劃線(xiàn)期間熱收縮粘接把線(xiàn)絲接合在裝有元件的表面上。在連接點(diǎn)，如果有電絕緣的話(huà)加以清除。然后，把導(dǎo)線(xiàn)壓緊在元件的表面上。同時(shí)，施加熱能把導(dǎo)線(xiàn)熔接在元件上。
然而，在熱收縮粘接期間，在一段導(dǎo)線(xiàn)自己重疊或與另一段導(dǎo)線(xiàn)重疊(“交叉”)處，應(yīng)力可能如此嚴(yán)重，高達(dá)12MPa，以致使導(dǎo)線(xiàn)斷裂。事實(shí)上，授與Luke等的日期為1996年1月9日的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5483603描述了一種自動(dòng)光檢查劃線(xiàn)線(xiàn)路板以探測(cè)斷線(xiàn)的系統(tǒng)與方法。與此類(lèi)似，在劃線(xiàn)期間光線(xiàn)絲上的應(yīng)力增加斷線(xiàn)與“微彎曲”(一種引起光纖傳輸信號(hào)減弱的情況)的可能。
一種標(biāo)識(shí)卡，按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)在ISO 7810中的定義是“[a]識(shí)別它的持有者與發(fā)行者的卡，可記載作為輸入用于卡的預(yù)期用途與據(jù)此交易的需要的數(shù)據(jù)”。有些標(biāo)識(shí)卡包括一個(gè)集或電路因而稱(chēng)為“集成電路卡”或“智能卡”。更一般地說(shuō)，智能卡指的是任何便攜式的卡狀器件，包括一個(gè)或多個(gè)電子元件，即有源元件例如集成電路、晶體管與二極管，與無(wú)源元件例如電阻、電容與電感。集成電路可形成在一塊集成電路芯片與/或印刷電路板或劃線(xiàn)板上，而此芯電或電路板依附在智能卡上。智能卡可用于繁多的應(yīng)用，例如預(yù)付“記帳”卡(例如電話(huà)卡，運(yùn)輸過(guò)境卡，電子購(gòu)貨卡)、用戶(hù)卡(例如銀行ATM卡，信用卡，銷(xiāo)售點(diǎn)卡)、忠實(shí)計(jì)劃卡(例如頻繁飛行卡)、安全進(jìn)入與識(shí)別卡、健康保險(xiǎn)與服務(wù)卡(帶有供選的保護(hù)存貯器)、GSM(歐洲蜂窩電話(huà)全球系統(tǒng)管理)卡與編碼/譯碼卡。更一般地說(shuō)，智能卡是一種互連卡。
智能卡同一個(gè)閱讀/書(shū)寫(xiě)裝置一起使用，后者包括一個(gè)外部接口，用于向智能卡或從智能卡傳輸信息。接觸型智能卡有一個(gè)嵌入在塑性材料的中心內(nèi)層的集成電路(“IC”)，它以這樣的方式組成卡，即IC的通常鍍金的觸點(diǎn)暴露在一個(gè)表面。在此接觸式智能卡中沒(méi)有嵌入的導(dǎo)線(xiàn)回路(天線(xiàn))。在使用中，此卡插入一個(gè)外部接口使卡上的觸點(diǎn)實(shí)際接觸此外部接口內(nèi)的觸點(diǎn)，從而使卡得以與外部接口之間互相聯(lián)系。以此方法，例如，可把數(shù)據(jù)值加到卡內(nèi)，或可為一個(gè)特定交易記入一個(gè)固定值。
“無(wú)接觸”智能卡有導(dǎo)線(xiàn)回路，與IC連接，全部嵌入在卡的塑料體內(nèi)。當(dāng)使它接近閱讀/書(shū)寫(xiě)裝置時(shí)，來(lái)自此裝置的一個(gè)無(wú)線(xiàn)電頻率(RF)信號(hào)在起天線(xiàn)作用的導(dǎo)線(xiàn)回路中感應(yīng)一個(gè)小電流。而此電流開(kāi)動(dòng)了IC開(kāi)關(guān)，使用天線(xiàn)把它自己的信號(hào)傳回至閱讀/書(shū)寫(xiě)裝置。因此，不需要IC與裝置(外部接口)之間的物理接觸以建立一個(gè)通信聯(lián)絡(luò)。
已有人提出了第三類(lèi)智能卡，稱(chēng)為“聯(lián)合”智能卡，應(yīng)用于或者“接觸”或者“無(wú)接觸”模式。此聯(lián)合式智能卡兼有接觸式智能卡與無(wú)接觸式智能卡的特征。類(lèi)似于接觸式智能卡，聯(lián)合式智能卡在卡的塑料體內(nèi)嵌入一個(gè)IC使它的觸點(diǎn)暴露在卡的表面。又類(lèi)似于無(wú)接觸式智能卡，聯(lián)合式智能卡有一個(gè)導(dǎo)電回路，即一個(gè)天線(xiàn)，全部嵌入在卡的塑料體內(nèi)。然而，在聯(lián)合式智能卡中，IC與嵌入天線(xiàn)電氣上互相連接。
智能卡通常有一個(gè)或多個(gè)保護(hù)IC的印刷外層或“表皮”。這些表皮層壓在內(nèi)層以保護(hù)絲線(xiàn)路圖案。然而，此覆蓋層必須產(chǎn)生光滑與均勻的外觀、公差為幾微米的智能卡。ISO標(biāo)準(zhǔn)10536要求無(wú)接觸式智能卡的最大總厚度為760微米±10％。因此，這種高質(zhì)量成品可接著印刷高度個(gè)性化的信息，例如數(shù)字化肖像。
因此，智能卡應(yīng)用要求帶有絕緣涂層的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)。由于絲線(xiàn)路嵌入在內(nèi)層中，因而內(nèi)層必須至少同絲的外徑一樣厚。為此需要使用細(xì)導(dǎo)線(xiàn)。而且，必須在導(dǎo)線(xiàn)與電氣元件包括半導(dǎo)體器件之間形成電連接之前清除導(dǎo)線(xiàn)絕緣。要求薄絕緣涂層以涂層而不損壞細(xì)導(dǎo)線(xiàn)。
導(dǎo)線(xiàn)通常帶有一個(gè)電介質(zhì)材料的絕緣層以避免導(dǎo)線(xiàn)間發(fā)生不希望有的電連接(“短路”)。而且，絕緣層還增加了導(dǎo)線(xiàn)的韌性從而幫助避免斷裂。因此，在劃線(xiàn)應(yīng)用中，絕緣涂層有利地伸長(zhǎng)而不斷裂，甚至在高達(dá)12MPa應(yīng)力下。
在電氣系統(tǒng)中，塑料與合成橡膠常起電氣絕緣的作用，起結(jié)構(gòu)加強(qiáng)部件的作用，或經(jīng)常作為這些作用的聯(lián)合。用于這些應(yīng)用的一類(lèi)材料是熱塑性塑料。這些材料可通過(guò)加熱使之軟化而當(dāng)冷卻時(shí)返回它們的硬化狀態(tài)。在用作電氣絕緣的常用熱塑性樹(shù)脂中有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍、聚四氟乙烯與聚酰亞胺。其它電氣絕緣材料為熱固性樹(shù)脂。示出例子包括橡膠化合物、硅橡膠、氯丁橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂與聚氨酯。這些材料在加熱情況下不軟化，在某些應(yīng)用中是有利的。
聚酰亞胺絕緣層導(dǎo)線(xiàn)常用于制作劃線(xiàn)電路板，因?yàn)樗鼈冇泻玫臋C(jī)械與電氣性能的平衡。聚酰亞胺可通過(guò)芳族二酸酐同芳族二胺或芳族二異氰酸酯的縮聚反應(yīng)而形成。這些材料大力地抵抗熱退化，在真空與超過(guò)500℃下保持熱穩(wěn)定。在60Hz下介電性能在3.3至3.5范圍。更重要的是，涂有聚酰亞胺絕緣的導(dǎo)線(xiàn)十分結(jié)實(shí)。例如，一段涂有0.023mm厚聚酰亞胺絕緣層的#38美國(guó)線(xiàn)規(guī)(AWG)銅線(xiàn)(線(xiàn)芯直徑0.1mm)典型地呈現(xiàn)約545g的最終拉伸強(qiáng)度，而拉斷發(fā)生前的延伸率為它的初始長(zhǎng)度的約117％。
然而，在制作劃線(xiàn)電路板時(shí)使用聚酰亞胺可能是不利的。由于聚酰亞胺涂層承受溫度高達(dá)900°F，因此通過(guò)熱收縮粘接使導(dǎo)線(xiàn)與元件接合是困難的。要求的較高溫度常損壞附近的電氣元件。
劃線(xiàn)用的絕緣材料的一個(gè)好得多的材料是聚氨酯。聚氨酯可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)多羥基化合物(典型為乙二醇或糖)同化學(xué)計(jì)算數(shù)量的雙官能異氰酸酯的反應(yīng)而形成。具有覆蓋軟合成橡膠至剛性固體的寬性能范圍的聚氨酯，可通過(guò)調(diào)節(jié)分子量與羥基成分的組合而制成。聚氨酯涂層具有出色的薄膜機(jī)械性能、高的硬度與撓性。其它的有利特性包括低溫固化與對(duì)各種襯底的粘接性。在60Hz下介電性能在3.0至3.5范圍。更重要的是，聚氨酯絕緣涂層在正常焊接溫度下例如600°F至650°F之間可清除。
但是，聚氨酯涂層導(dǎo)線(xiàn)不結(jié)實(shí)。例如，一段涂有商品級(jí)的聚氨酯絕緣層(厚度0.018mm)的#38 AWGT導(dǎo)線(xiàn)典型地具有263g的最終拉伸強(qiáng)度而拉斷時(shí)的延伸率為它初始長(zhǎng)度的20％。商品級(jí)的聚氨酯涂層導(dǎo)線(xiàn)在制作期間可能斷裂，尤其在粘接應(yīng)力可達(dá)到12mPa的交叉處。
為避免現(xiàn)有技術(shù)的這些限制，可避免交叉跨接。例如，PCT申請(qǐng)DE 95/00416描述導(dǎo)線(xiàn)圈裝配在一個(gè)單一裝置X-Y平面內(nèi)的制作用于智能卡用途的劃線(xiàn)線(xiàn)路的方法。這個(gè)方法嚴(yán)重地限制了可形成的絲線(xiàn)路圖案的類(lèi)型與復(fù)雜性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種通過(guò)降低制作期間線(xiàn)絲的應(yīng)力以避免絲斷裂與類(lèi)似事故發(fā)生的制作劃線(xiàn)線(xiàn)路的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不使用厚的、高性能的絕緣層的制作劃線(xiàn)線(xiàn)路的方法。
本發(fā)明的一個(gè)附加目的是提供一種不使用難以清除的絕緣層的制作劃線(xiàn)線(xiàn)路的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供以一個(gè)或多個(gè)基本上沒(méi)有應(yīng)力的交叉制作的劃線(xiàn)線(xiàn)路。
本發(fā)明的又另一個(gè)目的是提供不需要帶有厚、重的聚酰亞胺絕緣涂層以經(jīng)受制作工藝的布絲的劃線(xiàn)線(xiàn)路板。
本發(fā)明的再另一個(gè)目的是提供帶有薄的聚氨酯絕緣涂層的經(jīng)絲的劃線(xiàn)線(xiàn)路板。
本發(fā)明的又再一個(gè)目的是提供具有光滑與均勻的外觀使它們接著可印刷例如數(shù)字化肖像的智能卡。
通過(guò)查閱下面的說(shuō)明與權(quán)利要求書(shū)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的這些與其它目的將明白易見(jiàn)。
在一方面，本發(fā)明涉及一種在電介質(zhì)襯底上面或其附近形成含有平面與非平面部分的預(yù)先選定的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的方法。一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲劃線(xiàn)在襯底表面上或其附近的一個(gè)與襯底表面平行的平面內(nèi)使由劃線(xiàn)長(zhǎng)度的線(xiàn)絲形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分。線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分通過(guò)放置一段連續(xù)于先前剛劃線(xiàn)的線(xiàn)絲長(zhǎng)度的下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲形成，使此下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲橫過(guò)但不與一個(gè)預(yù)先選定的表面或襯底表面的特征部分形成粘接。然后，把一段下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲劃線(xiàn)在表面上或其附近以形成線(xiàn)路的另一個(gè)平面部分。此下一個(gè)預(yù)先選定的線(xiàn)絲長(zhǎng)度接近于形成線(xiàn)絲線(xiàn)路的非平面部分的線(xiàn)絲的長(zhǎng)度。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種在電介質(zhì)襯底的一個(gè)表面上或其附近形成一個(gè)含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的方法。一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲劃線(xiàn)在襯底表面上或其附近的一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)，使用劃線(xiàn)長(zhǎng)度的線(xiàn)絲形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分。通過(guò)把一段下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲嵌入在襯底內(nèi)以形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分，使線(xiàn)路圖案的一個(gè)未來(lái)的平面部分可橫過(guò)此嵌入的非平面部分但不與此嵌入長(zhǎng)度的線(xiàn)絲接觸或粘接。此下一個(gè)預(yù)先選定的線(xiàn)絲長(zhǎng)度接近于先前剛劃線(xiàn)的線(xiàn)絲的長(zhǎng)度。然后，一段下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲劃線(xiàn)在襯底表面上或其附近以便在一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)形成線(xiàn)路的另一個(gè)平面部分，使此下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲橫過(guò)但不與非平面部分的一個(gè)選定部分接觸或粘接。再次，此下一個(gè)預(yù)先選定的線(xiàn)絲長(zhǎng)度接近于嵌入的線(xiàn)絲的長(zhǎng)度。
在又一方面，本發(fā)明涉及一種劃線(xiàn)板及其制作方法。一段連續(xù)的線(xiàn)絲粘接在一個(gè)電介質(zhì)襯底上以形成一個(gè)纖維線(xiàn)路圖案。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分劃線(xiàn)在襯底表面上或其附近的一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分這樣劃線(xiàn)使線(xiàn)絲橫過(guò)但不與一個(gè)預(yù)先選定的表面或襯底表面的特征部分形成接觸或粘接。
在又另一方面，本發(fā)明涉及一種劃線(xiàn)板及其制作方法。一段連續(xù)的線(xiàn)絲粘接在一個(gè)電介質(zhì)襯底上以形成一個(gè)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分劃線(xiàn)在襯底表面上或其附近的一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分這樣劃線(xiàn)使線(xiàn)絲嵌入在一個(gè)預(yù)先選定的平面的襯底表面的特征部分的下面。線(xiàn)路圖案的另一個(gè)平面部分這樣布置使線(xiàn)絲橫過(guò)但不與線(xiàn)路圖案的先前劃線(xiàn)的非平面部分的一個(gè)預(yù)先選定部分接觸或粘接。
在再一方面，本發(fā)明涉及一種互連板及其制作方法。一段連續(xù)的線(xiàn)絲粘接在一個(gè)電介質(zhì)襯底上以形成一個(gè)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分劃線(xiàn)在襯底表面上或其附近的一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分這樣劃線(xiàn)使線(xiàn)絲嵌入在一個(gè)預(yù)先選定的平面或襯底表面的特征部分的下面。線(xiàn)路圖案的另一個(gè)平面部分這樣劃線(xiàn)使線(xiàn)絲橫過(guò)但不與線(xiàn)路圖案的先前劃線(xiàn)的非平面部分的一個(gè)預(yù)先選定部分接觸或粘接。電的、光的或電-光的元件裝配在襯底上并與線(xiàn)絲線(xiàn)路連接。
在又另一方面，本發(fā)明涉及一種智能卡及其制作方法。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案裝配在一個(gè)具有頂面與底面的電介質(zhì)襯底上。此線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案有一個(gè)裝配在平行于襯底頂面的平面內(nèi)與在此頂面上或其附近的平面部分，與一個(gè)在襯底頂面上或其附近這樣放置線(xiàn)絲使它橫過(guò)但不與襯底頂面的特征部分的一個(gè)預(yù)先選定部分接觸或粘接而形成的非平面部分。電子元件也裝配在襯底上并與線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案電連接。一對(duì)電介質(zhì)材料的外層分別覆蓋在襯底的頂面與底面上，使線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案定位在這對(duì)外層之間。
在再一方面，本發(fā)明涉及一種用于形成含有平面與非平面部分的位于電介質(zhì)襯底的一個(gè)表面上或其附近的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的裝置。連續(xù)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲、襯底或二者具有能通過(guò)施加能量加以激勵(lì)的粘接劑表面。提供一個(gè)能向劃線(xiàn)頭分配線(xiàn)絲的導(dǎo)線(xiàn)供料器。一個(gè)與導(dǎo)線(xiàn)供料器有聯(lián)系的供料器控制器調(diào)節(jié)分配線(xiàn)絲的速率。一個(gè)執(zhí)行器裝配相對(duì)于襯底橫向與垂直方向運(yùn)動(dòng)劃線(xiàn)頭。一個(gè)導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)器，由劃線(xiàn)頭支持，初始從導(dǎo)線(xiàn)供料器接收線(xiàn)絲的一個(gè)未粘接端，并在此后支持線(xiàn)絲。隨著導(dǎo)線(xiàn)供料器向?qū)Ь€(xiàn)引導(dǎo)器分配線(xiàn)絲的長(zhǎng)度，而后由導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)器把這些長(zhǎng)度的線(xiàn)絲分配到襯底的表面。一個(gè)觸針，同樣由劃線(xiàn)頭支持，向襯底布設(shè)未粘接端與/或分配長(zhǎng)度的線(xiàn)絲。一個(gè)換能器，也由劃線(xiàn)頭支持，向線(xiàn)絲或襯底施加能把線(xiàn)絲粘接在襯底上的能量。一個(gè)電源向換能器供給能激勵(lì)粘接劑表面的能量。一個(gè)功率調(diào)節(jié)器控制為激勵(lì)粘接劑而施加能量的數(shù)量與類(lèi)型。一個(gè)與執(zhí)行器裝配聯(lián)系的定位控制器相對(duì)于襯底移動(dòng)劃線(xiàn)頭。
隨著在下面參照附圖與權(quán)利要求書(shū)的說(shuō)明中對(duì)本發(fā)明作更充分的描述，本發(fā)明的附加的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)將變得明白易見(jiàn)。這些說(shuō)明純粹是例證性的而非限制性的。
下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖。


圖1是一個(gè)用于制作三維劃線(xiàn)線(xiàn)路板的裝置的示意圖。
圖2a是一個(gè)劃線(xiàn)線(xiàn)路板一部分的平面圖，其中一段線(xiàn)絲固定在一個(gè)襯底上。
圖2b是一個(gè)圖2a中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示在一個(gè)線(xiàn)絲線(xiàn)路的劃線(xiàn)期間線(xiàn)絲與襯底的進(jìn)一步粘接。
圖2c是一個(gè)圖2a中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示在線(xiàn)絲線(xiàn)路的先前劃線(xiàn)部分上面的一部分線(xiàn)絲的放置。
圖2d是一個(gè)圖2a-c中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示在大部分線(xiàn)絲線(xiàn)路上面放置一部分線(xiàn)絲之后的粘接過(guò)程的繼續(xù)。
圖2e是一個(gè)圖2a-2d中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示劃線(xiàn)過(guò)程的繼續(xù)。
圖2f是一個(gè)表示劃線(xiàn)線(xiàn)路板一部分的平面圖，表示襯底的一個(gè)凹槽上面的一部分線(xiàn)絲的放置。
圖2g是一個(gè)表示劃線(xiàn)線(xiàn)路板一部分的平面圖，表示襯底的一個(gè)凸起特征上面的一部分線(xiàn)絲的放置。
圖3a是一個(gè)劃線(xiàn)線(xiàn)路板一部分的平面圖，其中一段線(xiàn)絲粘接在一個(gè)襯底上。
圖3b是一個(gè)圖3a中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示在一個(gè)線(xiàn)絲線(xiàn)路的劃線(xiàn)期間線(xiàn)絲與襯底的進(jìn)一步粘接。
圖3c是一個(gè)圖3a與3b中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示在線(xiàn)絲線(xiàn)路的先前劃線(xiàn)部分下面的一部分線(xiàn)絲的放置。
圖3d是一個(gè)圖3a-3c中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示在大部分線(xiàn)絲線(xiàn)路下面放置一部分線(xiàn)絲時(shí)的粘接過(guò)程的繼續(xù)。
圖3e是一個(gè)圖3a-3d中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示通過(guò)重新開(kāi)始在襯底表面上劃線(xiàn)的粘接過(guò)程的繼續(xù)。
圖3f是一個(gè)圖3a-3e中所示的劃線(xiàn)線(xiàn)路板的相同部分的平面圖，進(jìn)一步表示通過(guò)在嵌入線(xiàn)絲部分上面劃線(xiàn)附加線(xiàn)絲部分的粘接過(guò)程的繼續(xù)。
圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明形成的一個(gè)交叉的頂視圖。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種形成含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案及由此構(gòu)成的互連卡、智能卡或光纖線(xiàn)路卡的裝置與方法。
互連卡、智能卡與光纖線(xiàn)路卡含有劃線(xiàn)并粘接在一個(gè)絕緣襯底上的線(xiàn)絲線(xiàn)路。許多劃線(xiàn)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲形成線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案。每根線(xiàn)絲從一端至另一端、一段接一段地連續(xù)劃線(xiàn)并粘接在襯底上，直至整個(gè)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案劃線(xiàn)完成。襯底表面上可存以電的、電-光的與光的元件。
可使用任何傳導(dǎo)的線(xiàn)絲，包括導(dǎo)電與導(dǎo)光的線(xiàn)絲。例如，可使用諸如銅線(xiàn)的金屬導(dǎo)線(xiàn)。圍繞線(xiàn)絲可提供絕緣。
在一部分線(xiàn)絲被設(shè)計(jì)為橫過(guò)另一部分線(xiàn)絲(“交叉”)的地方，金屬導(dǎo)電線(xiàn)絲需要絕緣以避免不希望有的電連接。對(duì)于光導(dǎo)線(xiàn)絲絕緣不是必需的。
粘接劑涂層與一層或多層底層絕緣(如果有的話(huà))應(yīng)當(dāng)可清除。通過(guò)清除絕緣與/或粘接劑以完成劃線(xiàn)的線(xiàn)絲與元件之間的電連接。因此，粘接劑涂層與絕緣層應(yīng)能清除而不損壞線(xiàn)絲或粘接著線(xiàn)絲的襯底表面。最好，絕緣是一種在正常焊接溫度下可容易地清除的熱塑性材料。
襯底構(gòu)成互連卡的一個(gè)基底并提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與支持?？墒褂萌魏纬Ｒ?guī)的襯底。例如，襯底可包括(i)一個(gè)帶有或不帶有經(jīng)刻蝕的電源與接地導(dǎo)體箔等等的線(xiàn)路襯底，或(ii)一個(gè)電子互連板，包括離散的接線(xiàn)電路板，標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板，多層電路板，一個(gè)裝有元件的電路板，或一個(gè)在任何其它構(gòu)造階段的電路板。襯底可由任何電介質(zhì)材料包括酚醛-紙層壓制品、環(huán)氧-紙層壓制品、環(huán)氧-玻璃層壓制品、環(huán)氧-玻璃合成物層壓制品、聚酰亞胺層壓制品、三嗪樹(shù)脂層壓制品及其它具有合適的熱與電性能的基底材料。襯底材料應(yīng)具有足夠的剛性、強(qiáng)度與厚度以滿(mǎn)足最終的互連板的要求。
劃線(xiàn)要求襯底或線(xiàn)絲有一個(gè)能量可激勵(lì)的粘接劑表面。線(xiàn)絲或襯底可由一種具有這些性能的材料構(gòu)成?；蛘?，線(xiàn)絲或襯底可帶有一個(gè)粘接劑涂層。劃線(xiàn)粘接劑為本領(lǐng)域內(nèi)所周知，并已被描述在Schonberg等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4642321，Rudik等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4544801，與Friedrich等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5340946中?？稍谝r底上涂覆一個(gè)可激勵(lì)的粘接劑層，例如一種局部熟化的熱固性樹(shù)脂，當(dāng)它被加熱時(shí)，變?yōu)橛醒诱剐?，且?dāng)短時(shí)加熱時(shí)提供粘接結(jié)合?；蛘?，對(duì)線(xiàn)絲提供粘接劑涂層。
圖1描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置的實(shí)施例的示意圖。一個(gè)機(jī)電供線(xiàn)機(jī)構(gòu)32適于向一個(gè)劃線(xiàn)頭20分配一段線(xiàn)絲102。供線(xiàn)機(jī)構(gòu)32可包括一個(gè)供料器電動(dòng)機(jī)34，它同一個(gè)主動(dòng)輪或稱(chēng)驅(qū)動(dòng)輪36耦合。主動(dòng)輪36制成帶有一條槽26，此槽做成對(duì)線(xiàn)絲102為緊容隙。放置精密軸承38把線(xiàn)絲壓向劃線(xiàn)頭20。當(dāng)供料器電動(dòng)機(jī)34開(kāi)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪36旋轉(zhuǎn)并迫使線(xiàn)絲102運(yùn)動(dòng)進(jìn)入劃線(xiàn)頭20的線(xiàn)絲引導(dǎo)器22。在供料器電動(dòng)機(jī)34是一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，將以正比于施加的直流電壓的速度供給線(xiàn)絲。
劃線(xiàn)頭20有一個(gè)前面提到的線(xiàn)絲引導(dǎo)器22，與一個(gè)觸針24，及一個(gè)粘接換能器50。線(xiàn)絲引導(dǎo)器22與觸針24最好制成帶有槽，這些槽做成對(duì)線(xiàn)絲的外徑為緊容隙。線(xiàn)絲102從供線(xiàn)機(jī)構(gòu)32通至線(xiàn)絲引導(dǎo)器22，然后在觸針的槽26下面出現(xiàn)。觸針尖端與線(xiàn)絲引導(dǎo)器的槽防止線(xiàn)絲的位置偏離正確路徑。換能器50定位在觸針尖端24附近并對(duì)分配的線(xiàn)絲102或附近的襯底106施加能量。此能量至少能把分配的線(xiàn)絲部分粘接在襯底上。
常用于激勵(lì)粘接劑表面的能量在幅值與強(qiáng)度上應(yīng)是可控的。能量水平應(yīng)足以激勵(lì)粘接劑，但不損壞線(xiàn)絲102與襯底106表面?？墒褂脽帷毫?、超聲波、激光或輻射能源或它們的組合。例如，也可使用一種溶劑，引向一部分粘接表面以化學(xué)激勵(lì)粘接劑?；蛘撸砂鸭訜岬幕蜻^(guò)熱的氣體例如空氣引向涂層以提供熱能使激勵(lì)粘接劑。
圖1圖解說(shuō)明一個(gè)優(yōu)選的超聲波換能器裝置。換能器裝置50有一個(gè)螺線(xiàn)管52，它激勵(lì)一個(gè)位于螺線(xiàn)管52中心的磁致伸縮換能器54，使當(dāng)對(duì)螺線(xiàn)管52施加電流時(shí)換能器54以諧振頻率機(jī)械振蕩。換能器54的機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳遞至固定在換能器54上的觸針尖端24，使尖端24振蕩。尖端振蕩的幅值與施加于螺線(xiàn)管52的電流幅值成正比。尖端24由套管28或其它支持件剛性支撐使防止偏離正確位置。
可使用任何常規(guī)的控制器以調(diào)節(jié)為激勵(lì)粘接表面而施加的能量。
執(zhí)行器裝配60沿三根正交軸線(xiàn)彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)劃線(xiàn)頭20與襯底106。對(duì)此場(chǎng)合常規(guī)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)典型地為適合液壓或氣動(dòng)執(zhí)行器圍繞它們各自的軸線(xiàn)可旋轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)了解，襯底或線(xiàn)絲或二者可固定在這些運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上?；蛘撸潭ㄔ谶\(yùn)動(dòng)平面上的襯底只能沿2個(gè)方向(X與Y)運(yùn)動(dòng)，而劃線(xiàn)頭沿(Z)軸運(yùn)動(dòng)。因此，劃線(xiàn)頭相對(duì)于襯底能沿3個(gè)軸(X，Y，Z)位移。可使用用于三維運(yùn)動(dòng)的任何常規(guī)裝置。
優(yōu)選地，執(zhí)行器裝配60沿橫向與垂直方向運(yùn)動(dòng)劃線(xiàn)頭20。更好地，執(zhí)行器裝配60彼此獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)觸針24與線(xiàn)絲引導(dǎo)器22。例如，當(dāng)粘接劑對(duì)壓力敏感時(shí)，執(zhí)行器裝配60優(yōu)選地調(diào)節(jié)由觸針24施加在線(xiàn)絲上的壓力。一個(gè)電子的或氣動(dòng)的系統(tǒng)62定位劃線(xiàn)頭20包括觸針尖端24并控制施加的壓力以壓緊緊靠襯底106的線(xiàn)絲。此外，一個(gè)懸掛裝置64可按劃線(xiàn)工序的要求升高或降低線(xiàn)絲引導(dǎo)器。
根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施例，觸針尖端24起始停在一個(gè)與線(xiàn)絲引導(dǎo)器22大致相等的水平上。在劃線(xiàn)過(guò)程中，導(dǎo)線(xiàn)供料機(jī)構(gòu)32開(kāi)動(dòng)使分配一部分線(xiàn)絲102。觸針尖端24降低把線(xiàn)絲102壓緊在襯底106上。定位線(xiàn)絲引導(dǎo)器22使線(xiàn)絲102陷在觸針尖端24的槽26內(nèi)。磁致伸縮換能器54通電以便施加能量從而把線(xiàn)絲104粘接在襯底106上。
然后襯底106與纖引導(dǎo)器22按預(yù)先選定的圖案彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)線(xiàn)供料器32與線(xiàn)絲引導(dǎo)器22把預(yù)先確定量的線(xiàn)絲102分配到襯底上以形成線(xiàn)絲線(xiàn)路。選擇地開(kāi)動(dòng)換能器裝配50把線(xiàn)絲104粘接在襯底106上。
在終點(diǎn)，可使用導(dǎo)線(xiàn)截?cái)嗥?0切斷線(xiàn)絲。
在連接點(diǎn)，可使用換能器50把線(xiàn)絲104熔接在半導(dǎo)體裝置112或其它電的或光的元件上。
當(dāng)橫過(guò)一個(gè)凹入特征例如一個(gè)空腔108、一個(gè)凸起特征例如一個(gè)裝配座或另一段導(dǎo)線(xiàn)110時(shí)，工作過(guò)程的順序可按下列方式進(jìn)行首先，控制器56降低為粘接線(xiàn)絲102與襯底106而施加的能量。例如，把超聲波能源58關(guān)斷或轉(zhuǎn)換至空載狀態(tài)，并減小為保證線(xiàn)絲102與襯底106之間的緊密接觸而由觸針24施加的壓力。劃線(xiàn)頭20也沿Z軸方向離開(kāi)襯底106升高一段距離。
第二，把劃線(xiàn)頭20驅(qū)動(dòng)至障礙物108或110以上的一個(gè)固定的Z軸高度。當(dāng)劃線(xiàn)頭20向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，向供料器電動(dòng)機(jī)施加直流電流以分配線(xiàn)絲102，然后劃線(xiàn)頭20橫過(guò)障礙物108或110。以此方式，根據(jù)障礙物108或110的尺寸控制分配的線(xiàn)絲102的長(zhǎng)度與劃線(xiàn)頭20的位移。
在橫過(guò)障礙108或110之后，劃線(xiàn)頭20沿Z軸方向朝襯底106表面下降直至線(xiàn)絲102與襯底106接觸且觸針24在其上施加壓力。給超聲波能源58供能并按前面已描述過(guò)的順序繼續(xù)進(jìn)行直至粘接好線(xiàn)絲104與完成線(xiàn)絲線(xiàn)路及開(kāi)動(dòng)載斷器。
現(xiàn)在參看圖2a-2g，在用例如圖1中所示的裝置10把線(xiàn)絲102劃線(xiàn)到襯底106上時(shí)，襯底106固定在一個(gè)工作臺(tái)68上并與劃線(xiàn)頭20相聯(lián)系。襯底106相對(duì)于劃線(xiàn)頭20的運(yùn)動(dòng)最好由自動(dòng)化裝置例如計(jì)算機(jī)66控制。劃線(xiàn)頭20可靜止而工作臺(tái)68可沿3個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。或者，劃線(xiàn)頭20可沿所有3個(gè)方向運(yùn)動(dòng)而工作臺(tái)68靜止。劃線(xiàn)頭20與工作臺(tái)68也可都沿3個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。
圖2a-2g圖解說(shuō)明用于形成一個(gè)帶有其中含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100的互連卡的相繼步驟。如圖中所示，本發(fā)明使能劃線(xiàn)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案劃線(xiàn)而降低施加于交叉107處線(xiàn)絲的的應(yīng)力。本發(fā)明還使能跨越預(yù)先存在的凸起特征110，例如座與接觸圖案，而劃線(xiàn)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100。
圖2a中表示一個(gè)在劃線(xiàn)過(guò)程的初始步驟期間的互連卡114。此互連卡114包括一個(gè)帶有粘接在其表面上的線(xiàn)絲104的襯底106。襯底106可包括許多凹入特征108，例如預(yù)鉆的孔、槽、腔或類(lèi)似物。襯底106表面上也可提供座、觸點(diǎn)圖案或其它凸起特征110。
一旦線(xiàn)絲104已如上面所述劃線(xiàn)并粘接在襯底106上，被這些線(xiàn)絲104占據(jù)的那部分襯底表示為“第一預(yù)分配區(qū)域”116。含有或被分配含有凹入特征108或凸起特征110的襯底區(qū)域也可表示為第一預(yù)分配區(qū)域116。當(dāng)后繼的線(xiàn)絲可能橫過(guò)先前劃線(xiàn)的線(xiàn)絲時(shí)，這些后繼劃線(xiàn)的線(xiàn)絲不直接粘接在襯底106上。
參看圖2b，劃線(xiàn)觸針24與襯底106在一個(gè)平行于襯底106表面的X-Y平面內(nèi)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而把線(xiàn)絲104分配并粘接到襯底106的表面上。當(dāng)觸針24到達(dá)襯底106上的一個(gè)第一預(yù)分配區(qū)域116的前緣118時(shí)運(yùn)動(dòng)停止。觸針24沿Z軸方向，該Z軸方向正交于由襯底表面確定的X-Y平面，從襯底106表面升起一段距離。
如圖2c中所示，然后觸針24與襯底106彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)分配線(xiàn)絲102。在此步驟期間，可不施加為激勵(lì)粘接劑的激勵(lì)能量。以此方式，后繼劃線(xiàn)的線(xiàn)絲102可橫過(guò)先前粘接的線(xiàn)絲104而不同它們接觸也不同它們粘接。
參看圖2d，一旦觸針24到達(dá)襯底106上的第一預(yù)分配區(qū)域116的后緣120，觸針24再次沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)使線(xiàn)絲102與襯底106的表面接觸。重新開(kāi)始施加能量以激勵(lì)粘接劑從而把線(xiàn)絲104粘接在襯底106的表面上。如圖2e中所示，觸針24與與襯底106彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)而把線(xiàn)絲104分配并粘接到襯底106上。此過(guò)程繼續(xù)直至形成一個(gè)完整的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100。
如圖2f中所示，可應(yīng)用上述程序以劃線(xiàn)一段跨越襯底106的包括孔、槽、空腔或類(lèi)似物108的區(qū)域的不粘接線(xiàn)絲102。圖2g表示應(yīng)用相同的程序以劃線(xiàn)一段距越襯底106的一個(gè)帶有一個(gè)凸起特征110例如座或觸點(diǎn)圖案的區(qū)域的線(xiàn)絲102。
圖3a-3f圖解說(shuō)明用于形成這樣一個(gè)互連卡114的連續(xù)步驟，此卡含有線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100的非平面部分，包括沿Z軸方向在由襯底106表面確定的X-Y平面以下埋入襯底106的線(xiàn)絲長(zhǎng)度105。如圖描述，本發(fā)明能夠劃線(xiàn)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100而降低施加在交叉107處線(xiàn)絲的應(yīng)力。本發(fā)明還能使線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100進(jìn)入襯底106的凹入特征108。
圖3a中表示一個(gè)在劃線(xiàn)過(guò)程的初始步驟期間的互連卡114。線(xiàn)絲102被供料到襯底106上。劃線(xiàn)觸針24沿Z軸方向朝襯底106表面運(yùn)動(dòng)使線(xiàn)絲102與襯底106表面互相接觸。與此同時(shí)或之后，對(duì)線(xiàn)絲102或?qū)σr底106式對(duì)二者施加能量以激勵(lì)粘接表面。以此方式，把線(xiàn)絲104粘接在襯底106的表面上。
參看圖3b，劃線(xiàn)觸針24與襯底106彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)把線(xiàn)絲102分配到襯底106的表面上。隨著線(xiàn)絲102與襯底106表面相接觸，線(xiàn)絲被粘接在襯底表面上，如上面所述。
襯底106的各區(qū)域可表示為“第二預(yù)分配區(qū)域”122。這些區(qū)域可包括交叉107。在襯底106上的第二預(yù)分配區(qū)域122的前緣124處，觸針24與襯底106彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止。然后觸針24與襯底106沿Z軸運(yùn)動(dòng)使互相靠近。
參看圖3c，觸針24以受控與預(yù)先選定的方式沿Z軸向下運(yùn)動(dòng)以嵌入線(xiàn)絲105到襯底表面以下。在此步驟期間，可加大為激勵(lì)粘接劑的激勵(lì)能量。然后，觸針24與襯底106可沿X與Y軸方向彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
參看圖3d，一旦觸針24到達(dá)襯底106上的第二預(yù)分配區(qū)域122的后緣126，觸針24與襯底106沿Z軸方向彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)使線(xiàn)絲102同襯底106表面相接觸。重新開(kāi)始施加能量以激勵(lì)粘接劑從而把線(xiàn)絲104粘接在襯底106表面上。如圖3e所示，觸針24與襯底106彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)同時(shí)把線(xiàn)絲104分配并粘接在襯底表面上。此過(guò)程繼續(xù)直至形成一個(gè)完整的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100。
如圖3f所示，可把一段第二線(xiàn)絲104放置在嵌入的線(xiàn)絲105的上面，那些線(xiàn)絲105先前粘接在一個(gè)位于襯底106表面以下的第二平面上。但是，在第二線(xiàn)絲104與嵌入線(xiàn)絲105交叉的那些點(diǎn)處，不終止為激勵(lì)粘接劑表面的施加能量，代之以把第二線(xiàn)絲104粘接在嵌入線(xiàn)絲105的上面。以此方法，第二線(xiàn)絲104保持在與線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案100的大多數(shù)相同的X-Y平面內(nèi)，交叉跨越嵌入線(xiàn)絲105。
圖4是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明形成的一個(gè)交叉的頂視圖。第一導(dǎo)線(xiàn)104如上所述粘接在襯底表面上。第二導(dǎo)線(xiàn)104從線(xiàn)A至線(xiàn)B與第一導(dǎo)線(xiàn)相似地粘接在相同的X-Y平面內(nèi)。在表示第一預(yù)分配區(qū)域116的前緣118的線(xiàn)B處，觸針24與襯底106沿Z軸方向彼此離開(kāi)。觸針24從線(xiàn)B運(yùn)動(dòng)至表示第一預(yù)分配區(qū)域116的后緣120的線(xiàn)C處，從而分配附加的線(xiàn)絲102。在線(xiàn)C處，觸針24與襯底106沿Z軸彼此靠近。施加能量以激勵(lì)粘接劑從而把線(xiàn)絲104粘接在襯底106表面上。然后觸針24與襯底106在X-Y平面內(nèi)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而把線(xiàn)絲104分配并粘接到襯底106表面上，如上面所述。照此過(guò)程，形成一個(gè)三維的線(xiàn)絲線(xiàn)路。
如同上面的圖解與說(shuō)明，本發(fā)明可通過(guò)各種實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明，就其較廣闊的各方面，不限于本文中表示與說(shuō)明的特定實(shí)施例。可由此出發(fā)在伴隨的權(quán)利要求范圍內(nèi)作出改變而不違背本發(fā)明的原理，且不損害它的主要優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種在電介質(zhì)襯底的表面上或其附近形成含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的方法，此方法包括(a)在一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)與在襯底的一個(gè)表面上或其附近劃線(xiàn)一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲，使由劃線(xiàn)的線(xiàn)絲長(zhǎng)度形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分；(b)通過(guò)放置一段連續(xù)于先前剛劃線(xiàn)的長(zhǎng)度的下一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲，使此下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲橫過(guò)但不與預(yù)先選定的襯底表面或構(gòu)成襯底表面一部分的特征相粘接，以形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分；(c)在一個(gè)平行于襯底表面的平面內(nèi)與在襯底的一個(gè)表面上或其附近劃線(xiàn)一段連續(xù)于形成線(xiàn)絲線(xiàn)路的非平面部分的線(xiàn)絲長(zhǎng)度的下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲，以形成線(xiàn)路的另一個(gè)平面部分。
2.權(quán)利要求1的方法，其中形成襯底表面一部分的預(yù)先選定的特征是一個(gè)從包括座、觸點(diǎn)圖案、孔、槽、腔、凸起特征、先前劃線(xiàn)的線(xiàn)路圖案的平面部分、與線(xiàn)絲終點(diǎn)的組中選擇的特征。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括一個(gè)重復(fù)步驟(b)與(c)的步驟(d)，直至完成線(xiàn)絲線(xiàn)路。
4.權(quán)利要求3的方法，其中線(xiàn)路圖案的至少一個(gè)非平面部分的線(xiàn)絲長(zhǎng)度橫過(guò)但不與另一個(gè)先前形成的線(xiàn)路圖案的非平面部分相粘接。
5.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)與(c)還包括提供給襯底或線(xiàn)絲或二者能通過(guò)施加能量被激勵(lì)的粘接表面。
6.權(quán)利要求1的方法，其中襯底或線(xiàn)絲或二者帶有能通過(guò)施加能量加以激勵(lì)的粘接表面，且其中劃線(xiàn)步驟(a)與(c)包括向線(xiàn)絲引導(dǎo)器供給線(xiàn)絲，并彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲引導(dǎo)器與襯底，使把某一長(zhǎng)度的線(xiàn)絲由線(xiàn)絲引導(dǎo)器按線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案分配到襯底表面上；與此同時(shí)或之后施加能夠激勵(lì)襯底與/或線(xiàn)絲的粘接劑表面以形成預(yù)先選定的線(xiàn)路路徑的能量，使線(xiàn)絲按線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案粘接在襯底上。
7.權(quán)利要求6的方法，其中步驟(b)包括中斷施加能量使線(xiàn)絲不與預(yù)先選定的襯底表面或構(gòu)成襯底表面一部分的特征粘接；沿垂直于由襯底表面確定的平面的Z軸方向運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲引導(dǎo)器與襯底使彼此分離；通過(guò)在一個(gè)平行于由襯底表面確定的平面的平面內(nèi)彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲與襯底使線(xiàn)絲橫過(guò)預(yù)先選定的襯底表面或構(gòu)成襯底表面的一部分的特征，同時(shí)向線(xiàn)絲引導(dǎo)器供給線(xiàn)絲，使分配下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲跨越但不與預(yù)先選定的襯底表面或構(gòu)成襯底表面的一部分的特征接觸；與沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲與襯底使彼此靠近直至線(xiàn)絲引導(dǎo)器定位于由線(xiàn)路圖案的平面部分所確定的平面內(nèi)。
8.權(quán)利要求6的方法，其中施加能量的步驟包括施加一種從包括熱、超聲波、壓力與它們的組合的組中選擇的形式的能量。
9.權(quán)利要求8的方法，其中施加能量以激勵(lì)粘接劑表面的步驟包括把此表面加熱到約90°F至約160°F的溫度范圍。
10.權(quán)利要求8的方法，其中施加能量以激勵(lì)粘接劑表面的步驟包括對(duì)此表面施加超聲波能量。
11.權(quán)利要求8的方法，其中施加能量以激勵(lì)粘接劑表面的步驟包括對(duì)此表面施加級(jí)別在約1MPa與12MPa之間的壓強(qiáng)。
12.權(quán)利要求6的方法，其中線(xiàn)絲引導(dǎo)器相對(duì)于襯底運(yùn)動(dòng)。
13.權(quán)利要求6的方法，其中襯底相對(duì)于線(xiàn)絲引導(dǎo)器運(yùn)動(dòng)。
14.一種在電介質(zhì)襯底的一個(gè)表面上或其附近形成含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的方法，此方法包括(a)在襯底的一個(gè)表面上或其附近劃線(xiàn)一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的在平行于襯底表面的平面內(nèi)的連續(xù)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲，使由劃線(xiàn)的線(xiàn)絲長(zhǎng)度形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分；(b)通過(guò)在襯底內(nèi)嵌入一段連續(xù)于先前剛劃線(xiàn)長(zhǎng)度的下一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲而形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分，使線(xiàn)路圖案的平面部分內(nèi)的一段長(zhǎng)度的線(xiàn)絲可橫過(guò)嵌入的非平面部分而不與嵌入的線(xiàn)絲長(zhǎng)度接觸或粘接；(c)在襯底的一個(gè)表面上或其附近劃線(xiàn)一段連續(xù)于嵌入的線(xiàn)絲長(zhǎng)度的下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲以便在平行于襯底表面的平面內(nèi)形成線(xiàn)路的另一個(gè)平面部分，使此下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲橫過(guò)但不與非平面部分的預(yù)先選定部分接觸或粘接。
15.權(quán)利要求14的方法，還包括一個(gè)重復(fù)步驟(b)至(c)的步驟(d)，直至完成線(xiàn)絲線(xiàn)路。
16.權(quán)利要求14的方法，其中襯底或線(xiàn)絲或二者帶有能通過(guò)施加能量加以激勵(lì)的粘接劑表面，且其中劃線(xiàn)步驟(a)與(c)包括向線(xiàn)絲引導(dǎo)器供給線(xiàn)絲，同時(shí)彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲引導(dǎo)器與襯底，使把某一長(zhǎng)度的線(xiàn)絲由線(xiàn)絲引導(dǎo)器按線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案分配到襯底表面；與與此同時(shí)或之后施加能激勵(lì)襯底與/或線(xiàn)絲的粘接劑表面以形成預(yù)先選定的線(xiàn)路路徑的能量，使線(xiàn)絲按線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案粘接在襯底上。
17.權(quán)利要求16的方法，其中襯底是熱塑性塑料，且其中步驟(b)包括把線(xiàn)絲引導(dǎo)器附近的一部分襯底加熱至溫度在約為襯底的玻璃轉(zhuǎn)化變溫度與約為襯底的熔化溫度之間；與向線(xiàn)絲引導(dǎo)器供給線(xiàn)絲，同時(shí)彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲引導(dǎo)器與襯底并同時(shí)對(duì)某一長(zhǎng)度的分配線(xiàn)絲施加壓力，使此長(zhǎng)度的線(xiàn)絲嵌入在襯底平面以下的預(yù)先選定的位置上。
18.權(quán)利要求17的方法，其中襯底是聚氯乙烯，而其中加熱是加熱至在約100°F與150°F之間的溫度。
19.一種由連續(xù)的線(xiàn)絲在電介質(zhì)襯底的一個(gè)表面上或其附近形成一個(gè)含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的方法，所述方法包括(a)在襯底的一個(gè)表面上或其附近劃線(xiàn)一段預(yù)先選定長(zhǎng)度的在平行于襯底表面的平面內(nèi)的連續(xù)的傳導(dǎo)線(xiàn)絲，使由劃線(xiàn)的線(xiàn)絲長(zhǎng)度形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)平面部分；(b)通過(guò)選擇地設(shè)置一段連接于先前剛劃線(xiàn)長(zhǎng)度的下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲而形成線(xiàn)路圖案的一個(gè)非平面部分，使得下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的線(xiàn)絲(1)橫過(guò)但不與一個(gè)預(yù)先選定的襯底表面或構(gòu)成襯底表面的一部分的特征相粘接，或(2)嵌入在襯底內(nèi)使線(xiàn)路圖案的平面部分內(nèi)某一長(zhǎng)度線(xiàn)絲可橫過(guò)此嵌入的非平面部分而不與嵌入的長(zhǎng)度的線(xiàn)絲接觸或粘接；與(c)在襯底的一個(gè)表面上或其附近劃線(xiàn)一段連續(xù)于形成線(xiàn)絲線(xiàn)路的非平面部分的線(xiàn)絲長(zhǎng)度的下一個(gè)預(yù)先選定長(zhǎng)度的連續(xù)線(xiàn)絲以形成線(xiàn)路的另一個(gè)平面部分。
20.權(quán)利要求19的方法，還包括一個(gè)重復(fù)步驟(b)至(c)的步驟(d)，直至完成線(xiàn)絲線(xiàn)路。
21.權(quán)利要求19的方法，其中構(gòu)成襯底表面的一部分的特征是一個(gè)從包括座、觸點(diǎn)圖案、孔、槽、凸起特征、跟同一或另一線(xiàn)絲的交叉、與線(xiàn)絲終點(diǎn)的組中選擇的特征。
22.一種劃線(xiàn)板包括電介質(zhì)襯底；與由傳導(dǎo)線(xiàn)絲確定的連續(xù)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案，此圖案有一個(gè)劃線(xiàn)在襯底的一個(gè)表面上或其附近的平面部分，與一個(gè)這樣劃線(xiàn)使得線(xiàn)絲橫過(guò)但不與一個(gè)預(yù)先選定的襯底表面或構(gòu)成襯底表面的一部分特征接觸或粘接的非平面部分。
23.權(quán)利要求22的劃線(xiàn)板，其中構(gòu)成襯底表面的一部分的預(yù)先選定的特征是一個(gè)從包括座、觸點(diǎn)圖案、孔、槽、腔、凸起特征、先前劃線(xiàn)的線(xiàn)路圖案的平面部分、與線(xiàn)絲終點(diǎn)的組中選擇的特征。
24.權(quán)利要求22的劃線(xiàn)板，其中預(yù)先選定的區(qū)域是一個(gè)帶有從包括座、觸點(diǎn)圖案、孔、槽、凸起特征、先前劃線(xiàn)的線(xiàn)路圖案的平面部分的一部分、與線(xiàn)絲終點(diǎn)的組中選擇的特征的襯底區(qū)域。
25.權(quán)利要求22的劃線(xiàn)板，還包括通過(guò)放置線(xiàn)絲使此線(xiàn)絲橫過(guò)但不與先前劃線(xiàn)的線(xiàn)路圖案的非平面部分接觸或粘接而形成的線(xiàn)路圖案的另一個(gè)非平面部分。
26.權(quán)利要求22的劃線(xiàn)板，其中電介質(zhì)襯底是一個(gè)聚氯乙烯材料的襯底。
27.權(quán)利要求22的劃線(xiàn)板，其中線(xiàn)絲是一個(gè)帶有聚氨酯絕緣涂層的導(dǎo)電線(xiàn)絲。
28.權(quán)利要求27的劃線(xiàn)板，其中聚氨酯絕緣層厚度不大于約0.018mm。
29.一種劃線(xiàn)板包括電介質(zhì)襯底；由傳導(dǎo)線(xiàn)絲確定的連續(xù)線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案，此圖案含有(1)一個(gè)劃線(xiàn)在平行于襯底表面的平面內(nèi)的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的平面部分，(2)一個(gè)形成為使非平面部分的線(xiàn)絲嵌入在襯底平面以下的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的非平面部分，與(3)另一個(gè)線(xiàn)路圖案的平面部分，如此形成使線(xiàn)絲橫過(guò)但不與先前劃線(xiàn)的線(xiàn)路圖案的非平面部分的一個(gè)預(yù)先選定的部分接觸或粘接。
30.一種互連板包括根據(jù)權(quán)利要求22的帶有含有平面部分與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的劃線(xiàn)板；固定在劃線(xiàn)板上并與板上的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案有工作聯(lián)系的元件。
31.權(quán)利要求30的互連板，其中元件是從包括(1)電元件，(2)光元件，與(3)電-光元件的組中選擇的元件。
32.一種智能卡包括具有一個(gè)頂面與一個(gè)底面的電介質(zhì)襯底；在襯底頂面上或其附近的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案，此線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案有一個(gè)布置在平行于襯底頂面的平面內(nèi)的平面部分，與一個(gè)通過(guò)放置線(xiàn)絲使此線(xiàn)絲橫過(guò)但不與構(gòu)成頂面的一部分的特征的預(yù)先選定的表面接觸或粘接而形成在頂面上或其附近的非平面部分；裝配在襯底上同線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案電連接的電子元件；與一對(duì)分別層壓在襯底的頂面與底面上的電介質(zhì)材料外層，使線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案位于這對(duì)外層之間。
33.一種包括根據(jù)權(quán)利要求32的智能卡的無(wú)接觸式智能卡，其中線(xiàn)絲線(xiàn)路包括構(gòu)成一個(gè)無(wú)線(xiàn)電頻率天線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)圈。
34.一種包括根據(jù)權(quán)利要求33的智能卡的聯(lián)合式智能卡，其中電元件有一個(gè)觸點(diǎn)，且其中至少一個(gè)外層還包括一個(gè)孔，并相對(duì)于元件這樣布置使此觸點(diǎn)暴露。
35.一種用于形成含有在電介質(zhì)襯底的一個(gè)表面上或其附近的平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的裝置，線(xiàn)絲或襯底或二者帶有能通過(guò)施加能量加以激勵(lì)的粘接劑表面，此裝置包括適于分配線(xiàn)絲的導(dǎo)線(xiàn)供料器；與導(dǎo)線(xiàn)供料器聯(lián)系的用于調(diào)節(jié)分配線(xiàn)絲速率的供料器控制器；與導(dǎo)線(xiàn)供料器聯(lián)系的劃線(xiàn)頭；同劃線(xiàn)頭與襯底聯(lián)系的用于彼此相對(duì)地橫向與垂直方向移動(dòng)劃線(xiàn)頭與襯底的執(zhí)行器裝配；由劃線(xiàn)頭支持的導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)器，初始配置用于接收來(lái)自導(dǎo)線(xiàn)供料器的線(xiàn)絲的一個(gè)未粘接端，并適于支持線(xiàn)絲并把某一長(zhǎng)度的線(xiàn)絲分配到襯底表面上；由劃線(xiàn)頭支持的用于向襯底布設(shè)未粘接端與分配線(xiàn)絲長(zhǎng)度的觸針；由劃線(xiàn)頭支持的用于向線(xiàn)絲或襯底施加能量能把線(xiàn)絲粘接在襯底上的換能器；與換能器聯(lián)系的用于供給能激勵(lì)粘接劑表面的能量的電源；與電源聯(lián)系的用于控制激勵(lì)粘接劑表面的功率調(diào)節(jié)器；與與執(zhí)行器裝配聯(lián)系的用于確定劃線(xiàn)頭相對(duì)于襯底位置的定位控制器。
36.權(quán)利要求35的裝置，其中執(zhí)行器裝配包括用于在其上面安裝襯底的真空臺(tái)；與固定在劃線(xiàn)頭上能相對(duì)于真空臺(tái)橫向與垂直方向運(yùn)動(dòng)劃線(xiàn)頭的三維執(zhí)行器。
37.權(quán)利要求35的裝置，其中執(zhí)行器裝配包括用于在其上面安裝襯底的X-Y運(yùn)動(dòng)臺(tái)；固定在襯底頭上能相對(duì)于X-Y運(yùn)動(dòng)臺(tái)沿Z軸垂直運(yùn)動(dòng)劃線(xiàn)頭的垂直執(zhí)行器；其中X-Y運(yùn)動(dòng)臺(tái)能相對(duì)于劃線(xiàn)頭沿X與Y軸方向橫向運(yùn)動(dòng)安裝在其上面的襯底。
38.權(quán)利要求37的裝置，其中垂直執(zhí)行器還能繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
39.權(quán)利要求35的裝置，其中執(zhí)行器裝配適于獨(dú)立地相對(duì)于襯底移動(dòng)觸針與導(dǎo)線(xiàn)引導(dǎo)器。
40.權(quán)利要求35的裝置，還包括一個(gè)由劃線(xiàn)頭支持的用于在粘接后選擇地切斷分配的線(xiàn)絲長(zhǎng)度的線(xiàn)絲截?cái)嗥鳌?br> 41.權(quán)利要求35的裝置，其中換能器是一個(gè)壓力換能器。
42.權(quán)利要求35的裝置，其中換能器是一個(gè)超聲波換能器。
43.權(quán)利要求42的裝置，其中超聲波換能器是一個(gè)磁致伸縮換能器。
44.權(quán)利要求35的裝置，其中換能器是一個(gè)熱源。
45.權(quán)利要求35的裝置，其中供料器控制器、功率調(diào)節(jié)器與定位控制器包括計(jì)算機(jī)。
46.一種用于由傳導(dǎo)線(xiàn)絲形成預(yù)先選定的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的裝置，所述絲線(xiàn)路圖案含有在電介質(zhì)襯底的一個(gè)表面上或其附近的平面與非平面部分，線(xiàn)絲或襯底或二者帶有能通過(guò)施加能量加以激勵(lì)的粘接劑表面，此裝置包括用于以可控的速率分配線(xiàn)絲的裝置；一個(gè)劃線(xiàn)頭；用于相對(duì)于襯底橫向與垂直方向移動(dòng)劃線(xiàn)頭的運(yùn)動(dòng)裝置；線(xiàn)絲引導(dǎo)裝置，支持在劃線(xiàn)頭上，用于接收來(lái)自導(dǎo)線(xiàn)供料器的線(xiàn)絲，用于支持線(xiàn)絲，以及用于把一部分線(xiàn)絲分配在襯底表面上；布設(shè)裝置，支持在劃線(xiàn)頭上，用于把分配的線(xiàn)絲部分布設(shè)到襯底上；粘接裝置，支持在劃線(xiàn)頭上，用于向線(xiàn)絲或襯底施加能量能把分配的線(xiàn)絲部分粘接在襯底上；截?cái)嘌b置，支持在劃線(xiàn)頭上，用于在粘接后選擇地切斷分配的線(xiàn)絲部分；能源供應(yīng)裝置，與粘接裝置聯(lián)系，用于供給一個(gè)可調(diào)節(jié)水平的能激勵(lì)粘接劑表面的能量；與定位裝置，與運(yùn)動(dòng)裝置聯(lián)系，用于確定劃線(xiàn)頭相對(duì)于襯底的位置。
全文摘要
提供一種形成含有平面與非平面部分的線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案與由此構(gòu)成的互連卡、智能卡或光纖線(xiàn)路卡的裝置與方法。通過(guò)彼此相對(duì)地運(yùn)動(dòng)線(xiàn)絲引導(dǎo)器與襯底劃線(xiàn)線(xiàn)絲線(xiàn)路路徑,從而把線(xiàn)絲分配到襯底的一個(gè)表面上或其附近。線(xiàn)絲或襯底或二者帶有粘接劑表面。此粘接劑表面能通過(guò)施加能量加以激勵(lì)而粘接。能量在劃線(xiàn)的同時(shí)或之后施加。線(xiàn)絲線(xiàn)路圖案的一部分是平面的,而另一部分是非平面的。非平面部分橫過(guò)但不與襯底的一個(gè)預(yù)先選定的區(qū)域接觸或粘接。此預(yù)先選定的區(qū)域相當(dāng)于座、觸點(diǎn)圖案、孔、槽、凸起特征、先前劃線(xiàn)的線(xiàn)路圖案平面部分的一部分與線(xiàn)絲端點(diǎn)?；蛘?非平面部分可嵌入在襯底表面以下。線(xiàn)絲線(xiàn)路的另一個(gè)平面部分橫過(guò)非平面部分不與先前劃線(xiàn)的非平面部分的一個(gè)預(yù)先選定的部分接觸或粘接。根據(jù)上述方法可形成劃線(xiàn)線(xiàn)路板包括互連卡、智能卡或光纖線(xiàn)路卡。
文檔編號(hào)B42D15/10GK1330857SQ99814455
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期1999年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月14日
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