[发明专利]功能嵌体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及RFID器件领域，其包括通过直接键合而与芯片连接的天线。

更具体地，本发明涉及一种用于将芯片与嵌入在衬底中的线型天线直接键合以形成功能嵌体的方法。

本发明还涉及一种由此处描述的方法制造的功能嵌体。

背景技术

Finn等人的美国专利6,233,818公开了一种制造RFID嵌体的方法。更具体地，该专利公开了一种在制造设置于衬底上并且包括线圈及芯片单元的应答器单元的过程中用于线型导体的接触的方法及器件，芯片单元例如为具有端子区域的芯片模块。借助根据该现有技术中描述的发明的方法，再也不需要为了使芯片单元的端子区域与线圈的终端接触而提供在其上形成了扩展端子区域的单独的接触衬底。更确切地，线圈衬底用作用于线圈的衬底，并且在例如应答器单元是为了服务于芯片卡的制造的情况下，通过与该芯片卡的尺寸对应的塑料支撑片形成线圈衬底，线圈衬底用作接触或定位辅助设备，为线圈的终端和芯片单元的端子区域的相对定位服务。在这种情况下，芯片单元可以为了此目的设置在衬底的凹槽中或者可以提供在衬底的表面上。第一种选择提供可选地在线型导体固定之前在凹槽中设置芯片单元的可能性或者仅在线型导体固定之后在凹槽中引入芯片单元的可能性，目的是随后实施在端子区域上的线型导体的实际接触。

更具体地，在该现有技术中，首先通过接线器件使用超声将天线施加于衬底，以使导线与衬底附着。从而形成具有起始天线区和终端天线区的天线，两个区都横越窗口形状的衬底凹槽。接着，芯片模块放置在凹槽中由此模块的端子接触区域毗邻起始和终端天线区。随后，通过热电极的方法实现端子接触区域和天线的起始及终端天线区之间的电连接，在压力和温度的影响下，热电极通过使线型天线和芯片的端子接触区域之间的材料闭合而产生连接(这也称作热压合)。

EP专利申请2 001 077公开了一种用于制造包括连接到接触垫的应答器天线的器件的方法和一种通过所述方法获得的器件。具体地，提供具有端子连接的天线与衬底接触。接触垫放置在衬底上并且与天线的端子部连接。借助通过在垫和端子部之间引入能量而焊接的方法建立连接。放置垫以提供面向天线端子连接部的表面。该部设置在衬底上并且焊接能量直接施加于垫。在接近天线端子部的衬底中形成空腔，并且微电路至少部分地嵌入在空腔中，并且接触垫定位为面向天线端子部，以及使用热压合或超声实现焊接。为了实现这一焊接步骤，使用穿过与端子部相对的加固片或加固层的砧台，以便在焊接操作过程中提供支撑。这因此使砧台产生了空穴，其必须被仔细地放置以对应于端子部位置。

以上引用的文献中公开的发明事实上(在实际中)全都涉及了芯片模块的用途。按照定义，芯片模块比芯片大得多并且还包括更大的连接垫。用于非接触嵌体的典型芯片模块是NXP的mob6，呈现的表面积是8100x5100μm，厚度是300μm，并且连接垫每个的表面积是1500x 5100μm。

US专利5,572,410公开了一种直接与线型天线连接的芯片。在该专利中，线圈围绕核缠绕并且线圈的两端焊接至芯片的有源层上方沉积的金属路径。被称作“直接键合”的这种技术使生产的应答器的尺寸、构成组件的数量以及相关的制造费用最小化。

作为芯片的普通小型焊垫的扩展的金属路径，称作大凸块(或大焊垫)并且呈现的尺寸适合于连接天线线圈(其典型地呈现直径60-80μm)。例如，这些应用中使用的典型芯片是NXP的Hitagμ，其中芯片表面积是550x550μm，厚度150μm，并且大凸块呈现表面积为294x 164μm(而原始焊垫仅60x 60μm)。

还需要注意的是，在该文献中公开的特定的应用中，天线不是嵌入在支撑层中，而是围绕铁芯缠绕。生产的应答器的共振频率为约125kHz并且天线呈现多于300匝。天线不需要精确调试，并且仅需要将天线螺旋圈一个在另一个上高速缠绕。

然而，如果想以更高的频率运行，例如13.56MHz，必须控制每个螺旋圈的形式和相对间距以正确地调试天线。线嵌是制造高频线型天线最有效和流行的技术。但是到目前为止，这是专门通过使用芯片模块来制造。这引入了重要的限制，因为生产的嵌体不能比使用的模块更薄。

制造更薄的高频嵌体是尝试将直接键合和线嵌技术结合的主要动机。

表1是市场上可以用作直接键合的一些高频芯片的列表。和以上描述的NXP的mob6对比，这些芯片呈现小得多的尺寸(不仅是厚度)。

表1：适合于直接键合的高频芯片的例子