專利名稱：用于制造介于兩種或多種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的各導(dǎo)電連接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在兩種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間和尤其在兩種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中至少一種是敷設(shè)到一種穩(wěn)定的載體上的兩種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間，制造各局部的導(dǎo)電接點(diǎn)連接的方法。
對于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，應(yīng)該理解為導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的每個種類，也就是原則上例如象SMD(表面裝配設(shè)備)部件和IC(集成電路)部件或者類似的部件那樣的每種導(dǎo)電的部件。此概念尤其包括由各金屬層或各金屬薄膜制出的各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和首先由有導(dǎo)電能力的各薄膜制出的各開關(guān)電路。這些能導(dǎo)電的薄膜，例如可以具有12-200μm的厚度或者甚至更厚些。
為了機(jī)械地加固和絕緣，這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以是蒸發(fā)在粘接在或者以其他已知方式敷設(shè)到一種載體上的，或者是一體化到該載體之中的。這種系統(tǒng)以下表示為導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)。此外，合成材料和尤其熱塑性合成材料，如聚酰亞胺，聚酯，聚烯烴，鹵代聚烯烴，必要時增強(qiáng)的聚環(huán)氧化物和這些聚合物的混合聚合物或者接枝聚合物，適合于作為載體。而且為了改善腐蝕防護(hù)，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以是表面處理過的或者是表面精制過的。
多個導(dǎo)體薄膜與至少一種載體，常常是連接成一種多層的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)例如可應(yīng)用作為芯片卡(證件，支票卡等等)。
然而在這種帶有兩種或多種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)上，這些導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中至少一種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)存在于一個墊塑性載體上，在制造介于這些導(dǎo)體結(jié)構(gòu)間的各導(dǎo)電連接時，特別出現(xiàn)了各種問題。在熱的影響之下，該熱塑性載體至少在直接受熱影響的區(qū)域中熔化，因此熱的方法帶來一些困難。由此全局的熱引入(在爐中等等)是不可采用的。用局部的熱接入和短時間控制的方法是應(yīng)優(yōu)先的(例如紅外方法，激光方法，帶有細(xì)噴咀的熱空氣方法，熱壓縮方法，電阻方法，Gap(特殊點(diǎn)焊)釬焊卡箍方法等等)。特別影響深的是將一個敷設(shè)在一種熱塑性載體上的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)應(yīng)與一種較大的和/或較厚的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)，導(dǎo)電地連接的各種困難。例如這可以是對各SMD部件或者對帶有至少一種一體化的集成電路和部件的金屬連接框架(引線框架)的具有各載體薄膜的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)聯(lián)合系統(tǒng)。各載體薄膜在此通常是比較厚的和扁平的。如果從該熱塑性載本的側(cè)邊輸入用于制造導(dǎo)電連接的熱能時，必須將該熱能引導(dǎo)穿過該載體，并且導(dǎo)致載體熔化。如果該熱能從另一側(cè)輸入的話，亦即例如經(jīng)過一種連接框架載體輸入的話，該輸入能量的相當(dāng)大的部分經(jīng)過一般是由強(qiáng)導(dǎo)熱性的金屬組成的連接框架散失。一方面用于構(gòu)成該導(dǎo)電的連接所需要的能量需求提高，另一方面在圍繞該連接點(diǎn)的區(qū)域中該熱量散失導(dǎo)致加熱載體。尤其在采用一種熱塑性載體時在大多數(shù)情況下這個載體融化得如此嚴(yán)重，以致由于變形或者破壞，該多層結(jié)構(gòu)不再是可用的。
因此各種熱的方法，用于制作導(dǎo)電的連接僅是很受限制的或者完全不可使用的。如果至今為了將各導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接成至少包括一種熱塑性載體的多層結(jié)構(gòu)，通常采用了象焊接，釬焊，超聲波，熱壓縮，熱聲方法或激光方法的熱方法的話，那么這僅僅是在各種各樣的限制情況下。或者進(jìn)行了一種花費(fèi)多的各接點(diǎn)位置的結(jié)構(gòu)重組和新的尺寸設(shè)計，或者已通過其他的和更貴的材料代替這些熱塑性載體。一處另外的可能性在于，為了防止熱塑性材料的損壞而保持微小的溫度接入。然而此點(diǎn)導(dǎo)致所取得的連接的強(qiáng)度減低。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法，用該方法尤其可以借助一種熱的或者熱輔助的方法，以簡單的和費(fèi)用合算的方式和盡可能穩(wěn)定地將兩種或者多種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相導(dǎo)電地連接。這種方法應(yīng)該在很大程度上防止支承著一種或者兩種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的載體的損傷。而且該方法并要求一個盡可能小的能量消耗。
以按照權(quán)利要求1的方法，成功地解決了所提出的任務(wù)。由各從屬權(quán)利要求產(chǎn)生其它的各實施形式。
本發(fā)明有因此涉及一種用于制造在兩種或者多種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的至少一個導(dǎo)電連接的方法，在這些導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的至少一個是與一種載體連接成一種導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的。該方法其特征在于，在各導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的至少一個導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中。在各接點(diǎn)位置的區(qū)域中預(yù)先安排了裂口。這些裂口允許通向原來的連接點(diǎn)的直接通道，并且能夠在那里有目的地實施此連接。
該連接可以一方面通過輸入熱能進(jìn)行，例如通過熱輻射，焊接，釬焊，熱壓縮，借助于超聲波，通過激光或者熱聲法。優(yōu)先的焊接方法是點(diǎn)焊，特殊點(diǎn)焊或者縫隙焊。另一方面可以通過將一種導(dǎo)電的物質(zhì)引入到裂口中進(jìn)行連接。導(dǎo)電的物質(zhì)例如可以是一種導(dǎo)電膏，一種導(dǎo)電粘接劑，一種釬焊膏或者釬焊薄膜。尤其是將熱能外加地輸送給連接點(diǎn)，在此，原則上，上述各種方法之一可得到應(yīng)用。根據(jù)薄膜載體的，添加劑和要連接的對象選擇來選擇方法，并且該方法應(yīng)當(dāng)根據(jù)參加的物質(zhì)，減少到一個最少作用持續(xù)時間。熱塑性基片載體的后加連接的或者伴隨過程的冷卻是值得推薦的。
基于由導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的各裂口而成為可能的通向各連接點(diǎn)的直接通道，以非常簡單的方式方法來制造介于兩種導(dǎo)體系統(tǒng)之間的連接是可能的。通過本發(fā)明大大地避免了在采用熱法或者熱輔助法時各現(xiàn)有技術(shù)的問題。因此例如不再必須使熱能穿過一個載體，而可直接地和有針對性地輸送給連接點(diǎn)。這一方面節(jié)省能量，并且另一方面廣泛地避免了載體的未控制的熔化。按照本發(fā)明可以沒問題地，采用具有低熔點(diǎn)的載體。例如可以直接使用費(fèi)用合適的熱塑性合成材料載體(由PVC聚氯乙烯，PE聚乙烯，PET聚對苯二甲酸乙二醇酯，PEN,PP聚丙烯，ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或者類似的制成品)，它們從廢物排放或回收利用的觀點(diǎn)來看同樣是有優(yōu)點(diǎn)的。
當(dāng)應(yīng)將導(dǎo)電連接制造成例如象對引線框架薄膜那樣的比較厚的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)時，本發(fā)明有特別優(yōu)點(diǎn)。因為按照本發(fā)明熱能可以向連接點(diǎn)有針對性地輸送，所以可以大大避免使金屬連接框架發(fā)熱，并且實際上觀察不到熱引導(dǎo)到載體中和載體的熔化。
現(xiàn)在應(yīng)根據(jù)各圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在此，

圖1示意地以橫截面表示一種在其上可應(yīng)用按照本發(fā)明方法的多層系統(tǒng)的構(gòu)造；圖2示意地展示按照圖1的帶有已構(gòu)成的各連接的多層系統(tǒng)；圖3示意地展示按照圖1的，帶有一種其他可能的連接構(gòu)成方式的多層系統(tǒng)；圖4示意地展示不同的多層系統(tǒng)的橫截面，左邊以各個單個組件的形式，右邊為可能的連接技術(shù)的示意圖解。
圖5示意地以俯視圖展示在導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中按照本發(fā)明的各裂口的范例形狀。
圖1詳細(xì)地示意展示了一種可能的多層系統(tǒng)，在該多層系統(tǒng)上可以應(yīng)用按照本發(fā)明的方法。該多層系統(tǒng)1在所展示的情況中由兩種導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)組成，即一方面是布置在載體3上的一種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2和另一方面是一種金屬連接框架(未曾畫出的)一體化到其中的所謂的引線框架薄膜40一種IC部件或者SMD部件是布置在該引線框架薄膜4上的。
這種布置僅是范例的。原則上本發(fā)明適用于所有的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的連接，由這些導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的至少一種是與一個載體聯(lián)合成一個導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的。
按照本發(fā)明有存在于此多層系統(tǒng)中的各導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的至少一個備有各裂口。這些裂口存在于導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)接點(diǎn)范圍中。圖1中展示了一個以6標(biāo)記的裂口。該裂口允許通向連接點(diǎn)的直接通道。為了制造該連接在輸入熱能時，首先在以7標(biāo)記的位置范圍里發(fā)生連接形成。
在基片厚度自50μm至1000μm和更厚些時。各裂口的大小在直徑上適宜的是0.3至1.5mm。各裂口是與本方法所采用的各材料和它們的尺寸以及選用的連接技術(shù)(釬焊，焊接，粘接等等)有關(guān)。
圖2展示了按照圖1的多層結(jié)構(gòu)與熱構(gòu)成的各連接。通過輸入熱能產(chǎn)生的各熔化位置是用8標(biāo)記的。
圖3展示了按照圖1的多層系統(tǒng)，在此多層系統(tǒng)上是借助于一種導(dǎo)電物質(zhì)例如一種焊劑或者一種導(dǎo)電膏制造了各連接。該嵌到裂口中的導(dǎo)電物質(zhì)是用9標(biāo)記的。
可以以不同的方式制造這些裂口6。例如他們可以是沖剪的，沖壓的，切入的或者鋸開的，銑削的，熔化的，蝕刻的，印刷的或者以其他方式生產(chǎn)的。根據(jù)導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的構(gòu)造和其它計劃的用途，決定這些裂口的形狀和大小。由于簡便的制造，具有圓形截面的裂口是優(yōu)先的。然而這些裂口原則上可以顯示每種任意的截面形狀，也就是例如可以是正方形的，矩形的，多角形的，橢圓形的等等。對于平面的連接構(gòu)成各種長的形狀可能是有優(yōu)點(diǎn)的。各裂口的角可以是倒圓的。圖5中展示了各裂口的樣板的截面形狀。
圖4示意地展示了一些其他的，可以用按照本發(fā)明方法連接的多層結(jié)構(gòu)。在左側(cè)可以看到各自未連接的各單個組件，而右側(cè)則展示了各相應(yīng)的多層結(jié)構(gòu)和示意地說明了各連接的制造。
在圖4a中表明的系統(tǒng)相應(yīng)于圖1至3的系統(tǒng)。在圖4a2)中，10表示用于輸入熱能的一種手段。例如它可以涉及一種超聲波電極和/或熱壓縮電極，或者任何另外的可用來以已述方式輸送熱能的手段。
相對于當(dāng)前技術(shù)水平的各種方法，其優(yōu)點(diǎn)在于，可以有目的地和局部限制地給所希望的連接點(diǎn)輸送能量。熱能既不必須首先穿透一種載體，又不產(chǎn)生通過引線框架薄膜中的連接框架散失較大能量的，并且該薄膜開始熔化的危險。所以按照本發(fā)明，溫度敏感的載體材料如熱塑塑料也可以采用，而并不在制造導(dǎo)電的連接時損壞這些熱塑塑料。
圖4b展示了一種可選擇的可能性，一種引線框架薄膜4與一種由載體薄膜3和導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2組成的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)相連接。代替在引線框架薄膜中的該裂口，此裂口是在兩個導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的下方導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中，也就是在載體薄膜3和在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2中構(gòu)成的。在一種具有兩個或者多個導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中，優(yōu)先斷裂各導(dǎo)體連接系統(tǒng)的最厚的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)。10’標(biāo)記著一種用于輸送熱能的手段，例如用來輸送激光射線或者紅外射線的手段。
圖4c表示一種在其上兩種引線框架薄膜4和4’互相連接的多層系統(tǒng)。裂口6存在于各導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的上部導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中。
圖4d展示了一個由兩個導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)組成的多層系統(tǒng)，這些導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)各自包含一種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2或2’和一種載體3或3’。一種IC部件或者SMD部件是布置在該兩個導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的大部導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的。該上部導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)2’、3’除了孔6之外還具有用于該IC部件或者SMD部件的通孔11。
在按照圖4e的結(jié)構(gòu)中，在基本上相當(dāng)于圖4d的各導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的兩種導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)之間插入一種帶有裝上的IC部件或者SMD部件5的引線框架薄膜4。在此情況下，裂口6、6’貫穿通過該上部的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)2’、3’和該引線框架薄膜4。
圖4f展示了一種其他的可能性。在此，一方面IC部件或者SMD部件是布置在該下部的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)上，并且在該引線框架薄膜4中予先安排有一相應(yīng)的孔11’。裂口6、6’存在于上部的和下部的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中。為了制造該連接，從該結(jié)構(gòu)的兩側(cè)輸入熱能(10”)。
根據(jù)多層系統(tǒng)中的各連接點(diǎn)的位置決定裂口6、6’的布置。介于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的連接各自也可以借助于導(dǎo)電性的物質(zhì)代替通過熱能來制造。
各按照本發(fā)明的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)和按照本發(fā)明可制造的各多層系統(tǒng)是可以簡便地和費(fèi)用適宜地獲得的。介于各單個層之間的按照本發(fā)明制造的各種連接是穩(wěn)定的。它們的制造僅還是需要微少的能量。因為通過連接點(diǎn)各裂口的連接能量可以有針對性地輸入，大大地避免了連接區(qū)域之外的載體的熔化?？梢圆捎脽崴苄暂d體。而且按本發(fā)明的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的成形使之能夠?qū)χ圃斓倪B接進(jìn)行光學(xué)檢驗。此外，不論是在制造時還是在制造的多層系統(tǒng)中，這些通孔可以用作光學(xué)的定位與對中輔助措施。
權(quán)利要求
1．用于在介于兩種或者多種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2,2’,4,4’)之間制造至少一種導(dǎo)電連接的方法，這些導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的至少一個是與一種載體(3,3’)連接成一種導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的，并且在其中這些導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的至少一個，在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)各接點(diǎn)位置的區(qū)域里有各裂口(6,6’)，其特征在于，各載體(3,3’)中的至少一個由熱塑性合成材料組成，并且為了制造該導(dǎo)電的連接在各裂口(6,6’)的范圍里局部地輸入熱能。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將一種導(dǎo)電的物質(zhì)(9)嵌入到各裂口(6,6’)中。
3．按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該導(dǎo)電的物質(zhì)(9)是一種導(dǎo)電膏、一種導(dǎo)電粘接劑、一種釬焊膏或者一種釬焊膜。
4．按照權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，通過熱輻射，通過焊接方法，尤其點(diǎn)焊、特殊點(diǎn)焊或者縫隙焊、釬焊法、超聲波法、熱壓縮法、熱聲法或者激光法(10,10’,10”)輸入熱能。
5．按照權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，各導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2,2’)是布置在每一個載體(3,3’)上的或者是一體化到它們之中。
6．按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，全部的載體(3,3’)由一種熱塑性合成材料組成。
7．按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，在存在于各導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)(2,3或2’,3’)中的較厚的導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的各裂口區(qū)域里制造該連接。
8．按照權(quán)利要求1至7之一的方法，用于在一種已一體化到一種薄膜中的金屬的連接框架(4)和至少一種布置在一種熱塑性載體(3,3’)上的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2,2’)之間，制造一種導(dǎo)電的連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在兩種或者多種導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2,4)之間,制造至少一個導(dǎo)電連接的方法,這些導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的至少一個是與一種載體(3)連接成一種導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)的。各導(dǎo)體聯(lián)合系統(tǒng)中的至少一個,在導(dǎo)體中接點(diǎn)位置的區(qū)域里有各裂口(6),在這些裂口的區(qū)域里,通過輸送熱能或者嵌入一種導(dǎo)電的物質(zhì)制造該連接。本發(fā)明能夠以簡便和費(fèi)用適宜的方式,在多個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間制造各導(dǎo)電連接,并且避免損壞本身溫度敏感的熱塑性載體。
文檔編號H05K3/36GK1217868SQ97194388
公開日1999年5月26日 申請日期1997年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月6日
發(fā)明者J·蒙迪爾 申請人:西門子公司