[发明专利]用于将芯片贴附至印刷导电表面的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及将集成电路部件(也公认为芯片)连接至包括导电图案的表面的技术。具体地，本发明涉及所述导电图案通过印刷而产生的情况。

背景技术

印刷电子设备似乎不得不实现电子功能在大多数消费产品上的具有成本效益的整合。这里，应该注意即使传统的环氧基电路板或聚酯基电路板通常被称为印刷电路板(PCB)，所述电路板也不能满足印刷电子产品的实际定义。在PCB中，(丝网)印刷的采用限于在进行不需要的铜的蚀刻之前产生抗蚀刻油墨图案，以及在以其它方式完成电路板的表面上产生可见标记。真正的印刷电子设备表示在印刷过程中，构成电子电路的实际功能元件的导电的、半导电的、以及其它可能的图案形成在衬底上，即被印刷在衬底上。

在撰写本说明书时，至少与集成电路中遇到的微观尺度或者纳米尺度线宽和其它结构相比，典型的印刷电子设备的尺寸是宏观的。这意味着用印刷电子设备实现复杂的功能需要采用相对较大的表面面积和/或增加具有集成电路部件或芯片的实际印刷电子设备。此外，可以采用更长的名称“半导体芯片”，但是应该注意芯片的基底不是总由半导体材料制成，还有，例如，玻璃基底芯片、蓝宝石基底芯片、和钢制基底芯片也是公知的，以及在绝缘聚合物基底上印刷有半导电性聚合物的芯片。如果芯片被采用，那么会出现需要将芯片贴附和连接至印刷电子设备的自然需求。在本说明书中，术语贴附及其派生词表示物理贴附，即，保持以防止松脱，而术语连接及其派生词表示产生导电性连接。应该注意，虽然这些术语不是相互排斥的，但是例如焊接等强有力的方法可以用来同时贴附和连接。

图1显示一种用于将芯片101贴附和连接至印刷电子设备的公知方法，其中显示出已经印刷在衬底104上的导电区域102和103。例如，可以假设衬底104是纸张或者纸板，而导电区域102和103是金属箔条(或者更普遍地，覆盖有基本金属化合物的区域)。在芯片101的表面上的是焊接(solder bump)105和106，而相应地焊剂片107和108已经分布在导电区域102和103上。焊剂还可以已经分布在焊接凸起105和106上，或者设置在用于焊接凸起的材料中。胶滴109已经被施加至芯片101的面向衬底104的表面。胶109有助于在施加充分的热量以致使焊接凸起部分至少部分地熔化期间保持芯片在理想位置固定不动。焊剂有助于控制熔化后的焊料的流动。冷却后，芯片被保持贴附至衬底，而在熔化的焊料与导电区域的适当部分形成结合的的位置处建立电连接。

图1中所示的现有技术中的方法的不足之处在于其相对较慢。通常需要10至15秒以贴附和连接单个芯片。这可以证明这种方式对于例如用于食物供应的纸板制消费包装的大规模制造来说太慢。

发明内容

本发明的多个实施例的有益特征在于提供用于快速、平稳且可靠地将芯片贴附至印刷导电表面的方法和装置。

通过采用具有特定熔化特性的材料以产生印刷导电表面的至少一部分以及通过将必要的热量提供给与芯片的结合在一起的的阶段来实现本发明的目的。

根据本发明的一个方面，可以制造印刷导电表面应该贴附芯片的至少一部分，该部分的材料具有在低于芯片能够承受而不被热量损坏的温度的温度下的熔点。因此，除了加热后的芯片所带的热量之外，不需要将其它热量应用至此贴附和连接过程。熔化可以发生在印刷导电表面处、芯片的焊接凸起或其它接触区域处、或者在印刷导电表面处和芯片的焊接凸起或其它接触区域处。通过用适当的力将芯片压靠至印刷导电表面上可以有助于熔化。

本发明的实施例的一种具体类型包括采用钢基底或者其它金属制基底的能够承受相对大的应变的芯片。因此，相对较大的力可以用以将芯片压靠至印刷导电表面上，使得在温度和压紧力的结合中，压紧力在致使在理想位置处进行熔化中起到重大作用。

本发明的实施例的另一种具体类型包括采用其中基底仅由硅或其它晶体物质制成的芯片。这类晶体物质在应力下相对易于破碎，这意味着仅可使用较轻的力来将芯片压靠至印刷导电表面上。考虑到温度和压紧力的结合，在这种类型的实施例中，基本排除由温度引起的熔化。

本发明的实施例的一种类型包括在印刷导电表面上使用各向异性导电胶层。各向异性导电胶起初在任何情况下都不能导电。局部施加热量致使胶中的导电颗粒熔化并且在具体位置处形成通过胶的导电路径。

在所附的权利要求中具体说明被认为是本发明的特性的新颖性特征。然而，在阅读与附图相关联的特定实施例的以下描述时能够最佳地理解本发明本身，关于其构造及其操作方法两者，以及本发明的另外的目的和优点。