專利名稱：芯片卡或類似電子裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置的制造，這種電子裝置至少包括一個埋設(shè)在卡載體中并與由接線端子和/或天線構(gòu)成的接口單元相連接的微電路，例如有觸點(diǎn)或無觸點(diǎn)的集成電路卡、亦稱為芯片卡。
尤其是，本發(fā)明還可應(yīng)用于電子標(biāo)簽，它們用于識別產(chǎn)品并可與無觸點(diǎn)芯片卡相比較。
本發(fā)明更具體地涉及微電路及接口元件、如接線端子和/或天線之間連接的實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在具有包括接口端子的有觸點(diǎn)芯片卡，包括位于卡載體中的天線的無觸點(diǎn)芯片卡以及包括接口端子和天線的混合卡或組合卡。
也已具有多種制造有觸點(diǎn)芯片卡的方法。這些方法中的大多數(shù)是基于芯片在所謂微組件的子組件中的組裝，后者是用傳統(tǒng)方法組裝的。
表示在

圖1中的第一種方法首先包括粘接芯片或微電路20(“模片固定”(“die attach”))，它包括將由板上鋸得的芯片20其帶有輸出接點(diǎn)22的有源面朝上放置，并將其反面用鉸粘在電支承板28上，膠可能是導(dǎo)電的，粘接在印刷電路或膜上實(shí)現(xiàn)。
然后，進(jìn)行微接線或焊接連接(“線焊”(“wire bonding”))它在于通過焊接來實(shí)現(xiàn)芯片20的輸出接點(diǎn)22與印刷電路板上的觸點(diǎn)端子24的連接。
最后，在外殼上進(jìn)行涂層(“封裝”(“potting”))，它在于使用樹脂30保護(hù)芯片20及焊接線26，該樹脂例如是基于硅或聚氨基甲酸酯的樹脂。
在表示在圖2中的該方法的一個變型中，使用了金屬外圍環(huán)32在樹脂30的周圍穩(wěn)固微組件。
在該方法的另一變型(“倒裝”(“flip-chip”))中，將設(shè)有凸塊或突出部分(“bump”)的芯片以其有源面朝下，通過金屬或聚合物凸塊或者通過各向異性膠保證電連接。
在另外變型中，使用了帶焊接技術(shù)(“帶自動焊或“TAB”)，它表示在圖3中，根據(jù)它芯片34被用各向異性膠36粘接，及通過熱壓使膜38的各個觸點(diǎn)焊在包括凸塊39的芯片34上。
還具有不使用微組件制造有觸點(diǎn)芯片卡的方法，第一種方法是基于使用網(wǎng)板印刷以形成觸點(diǎn)并保證與芯片的互連。
另一方面稱為卡體三維金屬化，然后使用傳統(tǒng)的技術(shù)(膠加微接線)或通過上述“倒裝”法移裝芯片。
在使用微組件的方法中，相關(guān)的成本受到膜的價格的限制。此外，在封裝制作后，常需要銑削樹脂以減小裝置厚度。這種方法實(shí)施困難，因為樹脂被聚化并由此很硬。銑削是產(chǎn)品報廢的主要原因。
在上述無微組件的另一方法中，芯片位于表面上，因此受到外部應(yīng)力，并大大增加了相關(guān)成本。而無微組件的第二種方法中步驟數(shù)目多，這也增加了成本。
因此，不能考慮使用這種方法來制造大尺寸的芯片卡。
具有兩大系列的無觸點(diǎn)芯片卡的制造方法。第一系列使用線圈作的天線，天線或是焊在包括芯片的微組件上或是直接焊在包括凸塊(“bump”)的芯片上。這種技術(shù)僅可使用在簡單功能的芯片上。
第二系列借助一個“扁平”天線，它可具有矩形外圍螺旋線形狀或其它合適形狀。這種天線可用照相制板法，機(jī)械刻制，壓印(tampographie)，網(wǎng)板印刷或?qū)щ娪湍z板印刷。然后使用“倒裝”技術(shù)或傳統(tǒng)技術(shù)使芯片移置到天線上。
在這些制造無觸點(diǎn)芯片卡的方法中，如上所述地，使用了微組件的制造，它包括多個芯片組裝步驟并意味著成本高，或使用“倒裝”法，其中制造速度受到限制及其組裝成本特別高。
對于混合式芯片卡，其制造方法組合了上述有觸點(diǎn)及無觸點(diǎn)芯片卡的制造方法的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的基本目的是，提供在一種電子裝置(如芯片卡)中實(shí)現(xiàn)微電路及接口元件之間連接的方法，該電子裝置至少包括一個埋設(shè)在卡載體中的微電路及微電路包括與由接線端子和/或天線構(gòu)成的接口元件相連接的輸出接點(diǎn)，該方法沒有上述缺點(diǎn)并尤其可以降低成本及產(chǎn)品報廢率及不用制作微組件。
根據(jù)本發(fā)明的方法其特征在于借助噴射器或類似裝置在每個輸出接點(diǎn)及相應(yīng)的接口元件之間沉積低粘度導(dǎo)電材料的滴塊，所述導(dǎo)電材料受聚合作用，在其聚合后包括導(dǎo)電電荷及剩余柔性。
該方法允許去除微組件的制作及減少了多個制造步驟。
此外，本發(fā)明可獲得柔性的連接，而公知類型的連接是剛性或半剛性的，這極大地減少了產(chǎn)品報廢率。
有利地，接線端子也是通過低粘度導(dǎo)電材料的沉積實(shí)現(xiàn)的。
這就可以進(jìn)一步簡化該方法，即將端子及其連接在單個操作中完成。
有利地，天線也可以通過低粘度導(dǎo)電材料的沉積來實(shí)現(xiàn)。
這既可以簡化制造又可改善天線性能。
最好，該材料是填充了導(dǎo)電或本征導(dǎo)電粒子的聚合樹脂。
在閱讀了以下的詳細(xì)說明時本發(fā)明的另外特征及優(yōu)點(diǎn)將會顯現(xiàn)，而為了理解它們需參照附圖，其附圖為-圖1是表示制造有觸點(diǎn)芯片卡的公知方法的橫截面圖；-圖2表示圖1中方法的一種變型；-圖3表示圖1中方法的另一種變型；-圖4表示根據(jù)本發(fā)明的用于制造有觸點(diǎn)芯片卡的方法的第一實(shí)施方式；-圖5表示圖4中方法的一種變型；-圖6表示用于制造無觸點(diǎn)芯片卡的實(shí)施方式；-圖7至10表示圖6中方法的一個變型；-圖11表示用于制造混合式芯片卡的一個實(shí)施方式；-圖12及13表示用于制造電子標(biāo)簽的一個實(shí)施方式。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的方法制造的一個有觸點(diǎn)芯片卡。
在第一步驟中，制作一個包括凹腔42的卡體40，它可通過注射模制或通過熱塑材料片的層壓及隨后機(jī)加工凹腔來實(shí)現(xiàn)。
在第二步驟中，將芯片44的有源面、具體地其輸出接點(diǎn)46及48朝上地放置在凹腔中，及譬如用膠固定。也可以對凹腔加熱，然后將芯片放置在由此熔化的熱塑材料中。芯片的有源側(cè)不需要與凹腔底部處于同一水平面上。
在第三步驟中，通過沉積一種低粘度導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)端子與輸出接點(diǎn)46及48之間的連接，該導(dǎo)電材料例如是一種填充了導(dǎo)電或本征導(dǎo)電粒子的聚合樹脂，并使用所謂“散布”(“dispense”)技術(shù)沉積，其中使用可控流量及孔徑的噴射器或類似裝置施加液體或低粘度材料。
該沉積操作，以下稱為“散布”，是譬如使用由美國公司“CamelotSystem Inc.”制造的并用于電子電路批量生產(chǎn)的、名稱為CAM/ALOT的商業(yè)化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。噴射器的移動及孔徑參數(shù)受到計算機(jī)程序的控制。
導(dǎo)電樹脂被這樣地沉積，即它構(gòu)成了作為芯片卡接口端子的觸點(diǎn)50及52和這些觸點(diǎn)50及52與芯片的輸出接點(diǎn)47及48之間的連接部分54及56。這些沉積部分的厚度可比網(wǎng)報印刷方法的厚度大得多，這就可以獲得較大的橫截面及由此獲得低接觸電阻。
有利地，輸出接點(diǎn)46及48包括不可氧化的金屬化部分，例如鎳、鈦或鎢。
也可在這些接點(diǎn)上設(shè)置凸塊，以便改善電接觸。
為了校正芯片放置誤差，可使用由計算機(jī)輔助視覺系統(tǒng)(VAO)提供的芯片圖象進(jìn)行調(diào)節(jié)。
最好選擇這樣的樹脂，它的活化溫度低于卡體熱塑材料的軟化溫度。
圖5表示上述方法的一個變型，其中制出具有兩個水平面的凹腔，這就是說凹腔58在其底部具有一個凹槽60，該凹槽的尺寸足以接收芯片44及其深度基本與芯片的厚度相同，以使得芯片的有源面處于凹腔58的底部62的水平面上。由于這種布置，可以避免在凹腔中樹脂束帶坡度的第二次改變，這就有利于導(dǎo)電樹脂與輸出接點(diǎn)46及48的接觸。
在第四即最后步驟中，進(jìn)行封裝(potting)，它在于使用一種樹脂如基于硅或聚氨基甲酸脂的樹脂來保護(hù)芯片。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的方法制造的一個無觸點(diǎn)芯片卡，它包括由金屬軌跡構(gòu)成的扁平天線，該天線例如具有布置在卡外周上的矩形螺旋線的形狀，如圖9中所示。
在第一步驟中，使用傳統(tǒng)的“模片固定”方法及設(shè)備及使用能粘在印刷電絡(luò)或膜上的膠66使芯片64的源面朝上地粘在選擇的連接位置上。選擇一種能與天線載體的最高使用溫度兼容的膠，例如為曝露在紫外線中時呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膠。這種膠接操作的速度可以特別快，例如，每單個粘頭每小時5至7千件。重要的是在朝著天線連接區(qū)68及70的芯片四周上膠的邊緣應(yīng)得到很好的控制。
在第二步驟中，用導(dǎo)電樹脂實(shí)現(xiàn)芯片80的輸出接點(diǎn)76及78與天線的連接區(qū)域68及70之間的電連接部分72及74。
該第二步驟也可用與芯片粘接步驟同樣快的速度實(shí)現(xiàn)。這兩個步驟也可用同樣設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)其一個變型，扁平天線可用“散布”技術(shù)及芯片粘接可用上述“倒裝”法實(shí)施。
根據(jù)另一個表示在圖7至10中的變型，首先固定芯片并通過芯片的有源面用“散布”技術(shù)制作天線。
在第一步驟(圖7)中，將一種絕緣膠82、例如環(huán)氧樹脂類型的膠散布到一個載體84上隨后要粘接帶有觸點(diǎn)凸塊的芯片的地方，該載體例如是由乙烯多氯化物或聚乙烯作成的。
可使用適合載體的用于“模片固定”技術(shù)的膠。
在第二步驟(圖8)中，將芯片86的有源面朝上地設(shè)置在膠82上以實(shí)現(xiàn)“模片固定”類型的粘接。觸點(diǎn)凸塊的好處是改善了芯片輸出接點(diǎn)88及90與天線之間的電接觸。在不使用的輸出接點(diǎn)上可以通過沉積一層介電漆產(chǎn)生一層絕緣。
在第三步驟(圖9)中，借助使用譬如上述設(shè)備CAM/ALOT的噴射器的移動來散布導(dǎo)電材料的技術(shù)制造天線92，該導(dǎo)電材料例如為油墨或膠。
在圖10中可以看到，構(gòu)成天線92的矩形螺旋線圈的端子94及96分別覆蓋了芯片86的觸點(diǎn)88及90。
在最后即第四步驟中，作出共壓層(colamination)操作以完成卡。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明方法制造的一個混合式芯片卡。在此情況下，將上述兩種方法相結(jié)合。
在第一步驟中，制作一個包括具有兩個觸點(diǎn)101及103的內(nèi)設(shè)天線99的卡體98。在第二步驟中，在卡體中制作一個凹腔100。在第三步驟中，將設(shè)有其有源面及其輸出接點(diǎn)104的芯片102例如用膠固定在凹腔中，輸出接點(diǎn)最好包括不能氧化的金屬化部分。
在第四步驟中，使用“散布”技術(shù)通過沉積一種導(dǎo)電樹脂105制作觸點(diǎn)端子106及它們與芯片的輸出接點(diǎn)104的連接部分108，以及天線觸點(diǎn)101及103與輸出接點(diǎn)104的連接部分105。接點(diǎn)104可包括觸點(diǎn)凸塊。
芯片102的角度放置誤差可以如上所述地使用計算機(jī)輔助視覺裝置來校正。
在第五即最后步驟中，實(shí)現(xiàn)芯片的封裝。
本發(fā)明可應(yīng)用來制造具有至少一個這樣的微電路的所有電子裝置，該微電路埋設(shè)在載體中并包括與設(shè)有端子和/或天線的接口單元相連接的輸出接點(diǎn)。尤其是，本發(fā)明能夠用于制造如圖12及13中所示的電子標(biāo)簽。
載體110包括一個凹腔112，在凹腔的底部安裝天線114。然后在這里將微電路116的輸出接點(diǎn)118朝上地固定。借助散布技術(shù)施加樹脂120，以實(shí)現(xiàn)天線114及芯片輸出接點(diǎn)118之間的連接。然后使用絕緣樹脂122進(jìn)行封裝。
可以看到，本發(fā)明可以取消微組件的制作，尤其是銑削加工。其結(jié)果是使產(chǎn)品報廢率大為下降。
此外，減少了多個步驟，這就使制造大大地簡化并引起成本費(fèi)用的極大下降。由于某些芯片粘接及實(shí)現(xiàn)連接的操作可用相同設(shè)備完成，這些有利效果進(jìn)一步增強(qiáng)。
本發(fā)明不使用昂貴的設(shè)備，由此也降低了生產(chǎn)成本。
通過散布技術(shù)制造天線能夠獲得最大面積，因此，與傳統(tǒng)的內(nèi)裝線圈天線相比增強(qiáng)了天線性能。
本發(fā)明也允許以簡單及廉價的方式制造復(fù)雜及大尺寸的卡。
借助在其活化后仍保留柔性的材料的“散布”技術(shù)來實(shí)現(xiàn)連接，可以減小卡的剛性并顯著增加芯片卡的抗彎扭強(qiáng)度。并且，根據(jù)本發(fā)明的方法制造的芯片卡具有比目前標(biāo)準(zhǔn)卡所需的應(yīng)力強(qiáng)度高得多。
如上所指出的，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高的制造速度，例如每小時4000個芯片卡的數(shù)量級，而報廢率非常低。
權(quán)利要求
1.電子裝置，如芯片卡的制造方法，該電子裝置至少包括一個埋設(shè)在卡載體(24；40；84；98)中的微電路(20；44；80；86；102)，該微電路包括與內(nèi)接線端子(28；50；52；106)和/或天線(70；92；99；103)構(gòu)成的接口單元相連接的輸出接點(diǎn)(22；36；46，48；76，78；88，90；104)，其特征在于借助噴射器或類似裝置沉積一種在其施加后仍保持柔性的低粘度導(dǎo)電材料來作成輸出接點(diǎn)(46，48；76，78；88，90；104)及接口單元之間的連接部分(54，56；72，74；105；108)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于觸點(diǎn)端子(106)也是通過沉積低粘度導(dǎo)電材料來實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于天線(92)也是通過沉積低粘度導(dǎo)電材料來實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的方法，其特征在于該材料是填充了導(dǎo)電粒子的聚合樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的方法，其特征在于該材料是填充了本征導(dǎo)電粒子的聚合樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項的方法，其特征在于低粘度導(dǎo)電材料的沉積是通過電子裝置和噴射器的相對移動來實(shí)現(xiàn)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于該移動受計算機(jī)程序的控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于利用計算機(jī)輔助視覺系統(tǒng)進(jìn)行圖象捕獲來實(shí)現(xiàn)位置校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于該材料的活化溫度低于構(gòu)成卡體的熱塑材料的軟化溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項的方法，其特征在于輸出端子包括不會氧化的金屬化部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于該裝置是一種有觸點(diǎn)芯片卡；包括凹膠(42)的卡體(40)；將微電路(44)以其有源面朝上地固定在該凹腔(42)中；通過沉積導(dǎo)電材料制作端子(50，52)及連接部分(54，56)及進(jìn)行微電路的封裝。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的有觸點(diǎn)芯片卡制造方法，其特征在于微電路包括觸點(diǎn)凸塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的有觸點(diǎn)芯片卡制造方法，其特征在于凹腔(58)在其底部(62)具有一個凹槽(60)，用于接收一個微電路(44)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該裝置是一種無觸點(diǎn)芯片卡或電子標(biāo)簽；制作一個扁平天線；將微電路(64)以其有源面朝上地固定在卡上；及通過沉積低粘度導(dǎo)電材料作成微電路的輸出接點(diǎn)(76，78)及天線接點(diǎn)(68，70)之間的連接部分(72，74)。
15.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于該裝置是一種無觸點(diǎn)芯片卡或電子標(biāo)簽；通過沉積低粘度導(dǎo)電材料作成一個扁平天線(92)；在微電路上作成觸點(diǎn)凸塊及將微電路以其有源面朝下地固定。
16.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于該裝置是一種無觸點(diǎn)芯片卡或電子標(biāo)簽；借助噴射器或類似裝置在載體(84)上沉積一層絕緣膠(182)；將微電路(86)以其有源面朝上地粘接；通過沉積一種低粘度導(dǎo)電材料直接地在微電路(86)上作成一個扁平天線(92)；及完成共壓層的最后操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于該裝置是一種混合式芯片卡；制作一個包括內(nèi)設(shè)天線(99)的卡體(98)；在卡體(98)中制作一個凹腔(100)；將微電路(102)以其有源面朝上地固定在該凹腔中；通過沉積一種低粘度導(dǎo)電材料制成端子(106)及其連接部分(108)及進(jìn)行封裝。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的混合式芯片卡的制造方法，其特征在于該微電路包括觸點(diǎn)凸塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的混合式芯片卡的制造方法，其特征在于沉積一種低粘度導(dǎo)電材料，及借助一個計算機(jī)輔助視覺系統(tǒng)作出對微電路的角度位置誤差的校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子組件的制造方法,該電子組件、例如芯片卡、至少包括一個埋設(shè)在卡載體(40)中的微電路(44),該微電路包括與由端子(50,52)和/或天線構(gòu)成的接口單元相連接的輸出接點(diǎn)(46,48),其特征在于:借助噴射器或類似裝置沉積一種在其施加后仍保持柔性的低粘度導(dǎo)電材料來作成輸出接點(diǎn)(46,48)及接口單元之間的連接部分(54)。有利地,使用一種填充了導(dǎo)電或本征導(dǎo)電粒子的聚合樹脂。
文檔編號G06K19/077GK1257598SQ9880544
公開日2000年6月21日 申請日期1998年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月27日
發(fā)明者R－P·布朗, J－C·菲達(dá)萊戈, P·帕特里斯 申請人:格姆普拉斯有限公司