在配线元件上组装微电子芯片元件的方法及使得组装能进行的安装设备

摘要

一种组装方法，包括如下步骤：提供将配线元件(6)的从配线元件的供应装置(16)传输到所述配线元件(6)的存储装置(18)的传输装置；利用张力装置(16、18)在所述供应装置(16)和所述存储装置(18)之间拉紧所述配线元件；提供(E1)独立且分离的芯片元件(1)的储室(7)，每个芯片元件(1)包括连接端子(3)，每个芯片元件(1)的连接端子(3)包括不与芯片元件(1)的任何部分相面对的能自由接触的顶部；以所述配线元件(6)紧紧地拉紧在位于所述供应装置(16)与所述存储装置(18)之间的组装区域(Z

说明书

技术领域

本发明涉及在导电配线元件上组装微电子芯片元件的方法。

背景技术

目前，存在许多对微电子芯片元件进行相互机械连接和电连接的技术。 常规的技术包括：一旦在基板上形成芯片元件且通过切割而分开之后，则在 芯片元件之间进行刚性机械连接。接着将芯片元件固定在刚性支架上，然后 在形成保护涂层之前进行电连接。该方法包括在刚性支架上进行连接，且通 常用在芯片元件的连接具有大的复杂度之时。然而，该方法的主要缺点是使 用了尤其不适合柔性结构集成的刚性机械支架。

本发明的申请人提交的文献WO2009/013409描述了上面制作有独立 芯片元件的硅晶片的使用。芯片元件在最终彼此分离之前经由配线元件彼此 电连接，整个操作是对硅晶片执行的，这不利于用配线元件处置以及结合芯 片元件。

文献EP2390184描述了能够形成芯片元件的菊花链的机器，每个菊花链 均配置有凹槽。然后，将配线元件嵌入到凹槽中，此外这还使得能够保护凹 槽。

发明内容

因此，本发明旨在有利于低成本地制造包括微电子芯片元件的菊花链。

利用如下方法有利于实现该目的，该方法包括如下步骤：

提供配线元件得从配线元件供应装置到所述配线元件的存储装置处的 传输系统；

利用张力装置在所述供应装置和所述存储装置之间拉紧所述配线元件；

提供独立且分离的芯片元件的储室，每个芯片元件包括连接端子，每个 芯片元件的连接端子包括不与芯片元件的任何部分相面对的能自由接触的 顶部；

以所述配线元紧紧地拉紧在位于所述供应装置与所述存储装置之间的 组装区域中的方式将芯片元件从所述储室传送到所述组装区域；

在所述组装区域中将所述导电配线元固定至所述芯片元件的连接端子；

在将所述芯片元件固定至所述配线元件之后在所述芯片元件上添加导 电材料以形成盖体，所述添加材料的步骤是对所述芯片元件的包括固定至所 述配线元件的所述连接端子的表面执行的，以至少覆盖所述连接端子和所述 配线元件得在所述配线元件的固定点的一部分。

优选地，将多个芯片元件从所述储室选择性地逐个传送到所述组装区 域，以在一系列芯片元件经过所述组装区域之后获得由固定至所述配线元件 且沿着所述配线元件间隔开的所述一系列芯片元件形成的菊花链。

根据一个实施例，所述添加设计用于形成所述盖体的材料利用喷嘴来执 行，所述喷嘴构造为提供所述导电材料的喷流。

将芯片元件固定至所述配线元件的固定步骤通过粘贴或焊接来执行。

根据可选实施例，所述芯片元件的连接端子包括：

焊盘，其与芯片元件的芯片电连接，

材料，其不同于所述焊盘并且覆盖所述焊盘的顶部，

所述配线元件的固定步骤通过改变所述焊盘顶部的所述材料以执行其 固定来执行，并且至少部分地确保所述焊盘与所述配线元件之间地电接触。

优选地，所述焊盘顶部的所述材料在所述焊接步骤期间将所述配线元件 的外表面润湿。

在固定通过粘贴来执行的情况下，所述焊盘顶部的所述材料是带有导电 粒子的聚合物，所述固定步骤包括在所述配线元件与所述聚合物之间施加机 械压力以在所述配线元件与所述焊盘之间压紧所述聚合物、以通过将所述聚 合物的导电粒子或者所述聚合物的导电粒子簇夹紧而使所述焊盘与所述配 线元件之间进行电接触。

优选地，在将所述配线元件固定至所述连接端子的固定步骤期间，包括： 通过将所述配线元件向所述焊盘的方向偏置并且将所述配线元件加热以使 所述材料软化来将所述配线元件紧固在所述材料上。

可以计算添加的材料以使围绕所述配线元件的轴线的由所述盖体、所述 配线元件沉入所述盖体中的区段以及所述芯片元件形成的组件的体积在执 行固定后匀质化。

根据可选实施例，所述材料添加步骤是在将所述配线元件存储在所述存 储装置中之前执行的，或者在所述材料添加步骤之前执行将固定有至少一个 芯片元件的所述配线元件存储到所述存储装置中的存储步骤。

本发明还涉及一种将微电子芯片元件组装在导电配线元件上的安装设 备，所述安装设备包括：

储室，其容纳独立且分离的芯片元件，每个芯片元件包括连接端子，每 个芯片元件的连接端子包括不与芯片元件的任何部分相面对的能自由接触 的顶部，

传输系统，其使配线元件从配线元件供应装置行进到所述配线元件的存 储装置，从而所述配线元件经过组装区域，

张力装置，其在所述供应装置与所述存储装置之间拉紧所述配线元件，

传送装置，其选择性地将芯片元件从所述储室传送到所述组装区域，

固定装置，其在所述组装区域将所述配线元件固定至所述芯片元件的连 接端子，

沉积装置，其在芯片元件固定至所述配线元件之后将电绝缘材料沉积在 所述芯片元件上，以在所述配线元件与所述连接端子之间的固定位置形成盖 体。

所述固定装置可以包括设计用于在所述组装区域加热所述配线元件以 执行固定的元件。

所述沉积装置可以包括喷射喷嘴，所述喷射喷嘴构造为占据设置成面向 芯片元件的将要形成所述盖体的表面的喷射位置。

附图说明

通过下文出于非限制性示例目的给出的对本发明具体实施例的说明以 及附图中所示的内容，将更清楚地理解本发明的其他优点和特征，其中：

图1示出微电子芯片元件的俯视图。

图2示出根据图1的微电子芯片元件的侧视图。

图3示出使芯片元件能与配线元件关联的方法的各个步骤。

图4示出使该方法能够实施的机器的实施例。

图5详细地示出与被盖体覆盖的芯片元件关联的配线元件。

图6示出与配线元件关联的特定类型的芯片元件。

图7示出与两个不同的配线元件关联的芯片元件的变型。

具体实施方式

如上所述，寻求优选地制造具有由一系列微电子芯片元件(或至少一个 芯片元件)形成的衬底的菊花链，其组件通过添加形成盖体的涂层材料来固 化。

在图1和图2中可以看到能够用于本发明范围的微电子芯片元件的实 例。这种微电子芯片元件1可以包括：衬底2，其容纳例如芯片或构成芯片； 以及连接端子3，其优选地从衬底的外表面突出。

根据具体实施例，芯片元件1的衬底2呈大致平行六面体形状。连接端 子3从衬底2的一个表面突出，优选地从被称为主表面的表面突出。主表面 定义为具有最大横向尺寸d₁和d₂的表面，换句话说，为具有最大表面积的 表面。在采用平行六面体的情况下，衬底2包括两个相对的主表面。

为了便于制造菊花链且降低成本，芯片元件1包括至少一个便于接触的 连接端子3，或几个便于接触的连接端子3。在全文中，“便于接触”指的是 上文描述为说明性示例的芯片元件，或芯片元件1没有部分面对连接端子3 顶部从而能完全自由地接触连接端子3的任何其它形式。

优选地，芯片元件1的各个连接端子3包括实现芯片元件1和芯片2的 电连接的焊盘4。材料5，不同于焊盘4，至少部分地覆盖所述焊盘4的顶部。 顶部定义为焊盘4的与衬底2相对的端部，所述焊盘4设置在所述衬底2上。 位于焊盘4顶部的该不同的材料5被设计为有助于且改善与芯片元件1关联 的配线元件的电接触。

优选地，除了突出的连接端子3之外，衬底2的支撑所述连接端子3的 表面是完全自由的(例外情况是可能附加连接端子3)。

图3和图4所示的方法尤其适用于将芯片元件1(优选为上文定义的类 型)组装在导电配线元件6上。因此该方法可以包括：步骤E1，提供独立 且分离的芯片元件1的储室7。每个芯片元件包括连接端子3，每个芯片元 件1的连接端子3包括能自由接触的顶部，芯片元1不存在面向该顶部的部 分。“独立且分离”的意思是芯片元件不经由任何紧固元件(例如暂时支撑型) 彼此相连。该储室7例如可以容纳未分级或为了便于分配而分级的上述芯片 元件1。然后，可以将芯片元件从储室7传送(步骤E2)到组装区域Z₁，在 该组装区域，将导电的配线6固定(步骤E3)到芯片元件1a的连接端子3。 该连接自然被设计为将芯片元件1a的芯片电连接到配线元件6。为了移动连 接元件6，提供传送系统来使配线元件6从配线元件6的供应装置16(例如 卷筒)行进到所述配线元件6的存储装置18(例如卷绕系统)。在该方法的 过程中，配线元件6被张力装置在供应装置16和存储装置18之间拉直。拉 紧可以从供应装置施加到存储装置，或者尤其是施加到行进路径的在两个点 之间的特定区域。还可以沿行进路径具有不同的配线元件拉紧。

拉紧可以例如通过供应装置16和存储装置18两者本身来执行，或者能 够由本领域的技术人员实施的任意类型的两个点之间的配线元件的拉紧。组 装区域Z₁位于供应装置16和存储装置18之间从而配线元件6在该区域中 保持拉紧。以优选的方式，配线元件在组装区域Z₁中呈直线以帮助固定芯 片元件。

在可选的实施例中，配线元件在供应装置与存储装置之间呈直线，但也 可以具有虚线所示的行进路径，配线元件在组装区域Z₁中呈直线。

优选地，固定至芯片元件1的配线元件6将用于结合到需要处置的构造 或其它系统中。组件的突起部从而可以造成和导致尤其是在处置芯片元件1 期间芯片元件1的损坏。从而出现改善固定特性的问题。该问题可以通过在 将芯片元件1b固定到配线元件6上之后将电绝缘材料添加(图3的步骤E4) 到芯片元件1b上以形成盖体13，对芯片元件1的表面执行的所述添加材料 包括固定至所述配线元件6的连接端子3，以至少覆盖连接端子3以及配线 元件6的执行固定的部位(即，在该区域，配线元件6被固定到连接端子3) 处的部分。该材料是电绝缘的，因为其将防止连接端子3处的短路，尤其是 在设计用于接纳该材料的单个表面包括多个连接端子3的情况下。该添加材 料可以被吸收到相应的芯片元件1的至少部分涂层中。此外，这还使得可以 形成优选为圆形形状的盖体以保护固定处。除了能够进行保护之外，盖体13 还能够使配线元件6与关联的芯片元件1之间的组装变牢固。

盖体13优选地覆盖表面的在配线元件固定至连接端子处支撑连接端子 和配线元件的整个自由表面。在该构造中，盖体13优选地呈现出复杂的外 表面从而限制在执行处置菊花链时被外部元件钩住。

该方法可以由安装设备来实施，该安装设备能如图4所示地将微电子芯 片元件1组装在导电配线元件6上，并且包括容纳如上所述类型的彼此分离 的独立芯片元件1的储室7、使配线元件6在组装区域Z₁优选地以拉紧方式 行进的传输系统8、用于选择性地将芯片元件1a从储室传送到组装区域Z₁以将其与配线元件6组装起来的传送装置9、用于将配线元件6固定至位于 区域Z₁中的芯片元件1a的连接端子3上的固定装置14、以及用于在芯片元 件1b固定至配线元件6之后在芯片元件1b上沉积电绝缘材料以执行上述涂 覆从而在配线元件6与连接端子3之间的固定位置处形成盖体13的沉积装 置10。

为了在组装区域Z₁拉紧配线元件6，该安装设备可以包括将配线元件拉 紧在供应装置和存储装置之间的张力装置。在供应装置16与存储装置18之 间，配线元件6从而以拉紧方式通过组装区域Z₁。传送系统8使配线元件6 从配线元件6的供应装置16行进到所述配线元件6的存储装置18，从而使 配线元件6通过组装区域Z₁。

张力装置可以由供应装置16和存储装置18直接形成，供应装置16和 存储装置18由此构造而提供拉紧。对于由此可以由供应装置16和存储装置 18形成的传输系统而言，情况也是如此，供应装置16和存储装置18由此构 造而执行传输。还可以例如借助于与配线元件摩擦的中间部分或者借助于缠 绕有配线元件的轮子而使不利用供应装置的张力装置来执行拉紧，。

在另一可选的实施例中，张力装置可以不用存储装置，而是例如借助中 间轮子来获得。存储装置可以是轮子或储室。

在图4中，储室7呈堆叠有多个芯片元件1的元件的形式。处于堆底部 的芯片元件1是第一个从储室7中离开的芯片元件，从而可以应用该方法的 后续步骤。

用于将芯片元件选择性地传送到组装区域的传送装置9可以采用配备有 环形的旋转带11的传送器的形式。自然地，其还可以采用设计用于从储室7 中选择芯片元件并且将其放置在组装区域Z₁的手臂的形式。本领域的技术 人员将能够添加任何类型的合适的传送装置9。

在上述实施例中，已经给出了将芯片元件1固定至配线元件6的整体实 例。自然地，本领域的技术人员可以根据相同的原理将多个芯片元件1固定 到单个配线元件6上以形成芯片元件1的菊花链。换句话说，多个芯片元件 1可以选择性地从储室7逐个传送到组装区域Z₁以在一系列芯片元件1经过 组装区域Z₁之后获得由固定至配线元件6且沿着配线元件6间隔开的一系 列芯片元件1形成的菊花链。可以根据本领域技术人员的需要按照预期执行 该间隔。

在该方法和/或安装设备中，添加导电材料来形成盖体13可以利用构造 为提供所述电绝缘材料的喷流的喷嘴12来执行。换句话说，沉积装置10可 以包括构造为占据喷射位置的喷射喷嘴12，在该位置喷射喷嘴12设置成面 向芯片元件的将要形成有盖体13的表面。在图4中，沉积装置10的该喷嘴 12在芯片元件1b固定至上述配线元件6之后通过喷射到芯片元件1b上使能 够在涂覆区域Z₂沉积导电材料，涂覆区域Z₂位于区域Z₁的在配线元件6的 行进方向F₁的下游。喷嘴是优选的，因其能够精确地控制喷射的导电材料的 量以形成盖体13。本领域的技术人员自然地能用任何合适的装置代替喷嘴 12，例如构造为选择性地占据两个位置的垫等。在第一位置，垫从材料源取 走材料，在第二位置，垫与芯片元件1b在区域Z₂中接触以在其上沉积材料 并形成盖体13。

在不同的情况下，材料在施加时优选为呈液态或粘性状态，然后进入固 态以固化配线元件和芯片元件的组装，从而形成盖体13。

该材料的施加能够获得由形成盖体13的固化材料、芯片元件1和配线 元件6的沉入盖体13中的区段形成的组件。优选地，计算施加的材料的量 使组件的体积围绕配线元件6的轴线均匀化/重定心。这优选地使得可能易于 使组件的外形轴向对称，以有助于例如在配线元件的与芯片元件1固定的水 平覆盖配线元件或者处理菊花链。换句话说，在图5中，配线元件6优选地 在相对两点15a、15b的水平处从盖体13露出。这两点15a、15b虚拟形成 直线，该直线被包括在与芯片元件1的衬底2的承载关联连接端子3的表面 所处平面大致平行的第一平面内。优选地，由芯片元件1、盖体13和配线元 件6的被盖体13包封的区段形成的组件的体积以均质的方式分布在第一平 面的每侧并且优选地在与第一平面垂直的同样包括上述虚拟直线的第二平 面的每侧。

优选地，芯片元件固定至配线元件的固定步骤通过粘贴或焊接来执行。 用于固定配线元件6的固定装置14由此可以为焊接单元或粘贴单元。

在所述或每个芯片元件1的所述或每个连接端子3的焊盘4的顶部被焊 盘4上的不同材料5覆盖的情况下(图2)，配线元件6的固定步骤可以通过 在固定之后至少局部地对所述材料5进行改变使得焊盘4与配线元件6之间 进行电接触(图6)以及将配线元件6固定至焊盘4来执行。

在利用通过焊接而与焊盘4(其顶部被不同于焊盘4的材料5覆盖)结 合的固定的可选实施例中，焊盘4顶部的材料5在焊接步骤中使配线元件6 的外表面润湿，并且在冷却之后使配线元件6与连接端子3在进行电接触的 同时相互固定。

在通过粘贴与焊盘4(其顶部被不同于焊盘4的材料5覆盖)结合的变 型例中，焊盘4顶部的材料5是带有导电粒子的聚合物。在该情况下，固定 步骤包括在配线元件6与所述材料5之间施加机械压力(图6的箭头F₂)以 将所述材料5压紧在配线元件6与焊盘4之间，以通过将材料5的导电粒子 夹紧或将材料5的一簇导电粒子夹紧来执行焊盘4与配线元件6之间的电接 触。此时，一簇对应于一组彼此电固定的粒子。优选地，上述聚合物还执行 将配线元件6固定至焊盘4。

在以上实施例的范围内可以设想出的聚合物类型之中，可以使用各向异 性导电胶。因此，聚合物将能够为各向异性导电膜(ACF)、各向异性导电 粘合剂(ACA)、或各向同性导电粘合剂(ICA)类型。

在材料5覆盖焊盘4顶部的变型例中，根据可适用于焊接或粘贴的实施 例，在将配线元件6固定在连接端子3上的固定步骤期间，通过向焊盘4方 向加压将配线元件6紧固地保持在材料5(优选地为固相)上，并进行加热 从而由于通过配线元件6与焊盘4之间的加热而获得的热量而使所述材料5 软化来执行固定。在软化和建立电接触之后，可以将材料冷却来固定组件， 从而优选地在冷却期间保持紧固以固定组件。在该安装设备中，这例如可以 通过部件14a、14b来实施，部件14a、14b设计用于在固定被执行的同时在 组装区域Z₁中加热配线元件6，因此部件14a、14b能够形成固定装置14的 一部分。例如，设计用于加热的元件可以为激光器型、红外线炉型或电感型 等。优选地，用于加热配线元件6的部件14a、14b还能够通过承载在所述 配线元件6上而使配线元件6向焊盘4方向偏置。

在图4中，组装区域Z₁不同于涂覆区域Z₂。只要当芯片元件1b在进行 涂覆步骤时，下一芯片元件1a就在进行固定步骤，这样该实施例能够提高 产率。组装和涂覆区域自然也可以是共用的，在该特定情况下，固定装置14 (优选地，设计用于加热配线元件6的部件14a、14b)以及用于沉积涂覆材 料的沉积装置10相对于彼此可伸缩以使两者中的任一者能够在共用区域中 进行作业。

配线元件6优选地总是拉紧的。此外，配线元件6的拉紧防止其发生缠 结，使得能够更容易地控制固定至单个配线元件6上的两个芯片元件1之间 的距离。此外，该拉紧有助于将芯片元件1连续地传送移动至关联的配线元 件6。换句话说，在图4的实例中，芯片元件可以通过第一传送器9移动至 组装区域Z₁，一旦执行了固定之后，芯片元件1可以离开第一传送器(即， 不再与第一传送器接触)，配线元件6用作将例如芯片元件1传送至涂覆区 域Z₂的第二传送器。根据图4的安装设备及其变型例，配线元件的连续拉 紧可以通过使执行供应配线元件6的供应卷筒16与在组装线末端的卷绕系 统18协作来执行。卷绕系统18例如用作呈卷绕形式的芯片元件的菊花链的 存储单元以防止配线元件6发生缠结。此外，因为配备有不同芯片元件的配 线元件6呈卷绕形式，卷绕系统18可以在组装线末端与该安装设备分离以 直接再用作构造用于处理菊花链的另一设备中的供应卷筒。

上面描述了设置有连接端子的芯片元件，该芯片元件自然地能够包括根 据上述改进的至少两个连接端子。因此，可以使不同的配线元件与每个连接 端子关联，以例如执行数据发送或提供电流源以供应给芯片元件。优选地， 一个或多个连接端子可以位于芯片元件的衬底的同一表面(优选地为主表 面)上。根据变型例，一个或多个连接端子可以位于芯片元件的不同表面(优 选地为相对的主表面)上，每个表面承载当执行上述方法时至少部分地被添 加的涂覆材料覆盖(以形成两个不同的盖体或者芯片元件的整个涂层形成单 个盖体)的连接端子。

在使用多个配线元件的范围内，本领域的技术人员将理解到，尤其用于 执行固定和涂覆步骤的该设备的装置将适于该情形。

根据图7所示可选实施例中，芯片元件1包括设置在芯片元件1的衬底 2的两个相对表面上的上述两个连接端子3a、3b。这两个相对表面优选是上 面定义的主表面。固定步骤于是可以包括将两个(优选地平行的)配线元件 6a、6b分别固定在第一端子3a和第二端子3b上，并且可以在两个阶段执行 设计用于形成盖体的材料的添加，先在两个表面之一上，然后在另一表面上。 该组装优选地能够更佳地分配围绕两个配线元件6a、6b周围的体积。

芯片元件可以包括RFID部件，或者为了分别形成智能构造或能够通过 发光显示图案或信息的构造的设计用于产生光的二极管。

盖体13还能够改善芯片元件1的耐潮性，在该情况下，芯片元件1优 选地完全被设计用于在涂覆区域Z₂中形成盖体13中的材料所覆盖。

根据未示出的涂覆区域的可选实施例，在固定之后，芯片元件存在于涂 覆区域中，使得其包括固定至配线元件的连接端子的表面面向设计用于形成 盖体的液体的储备源。然后，芯片元件移向液体使得液体将配线元件润湿， 然后再向上移动至衬底的承载连接端子的表面以执行材料添加步骤。

芯片元件优选地以与所述配线元件的行进速度相容的能够固定至配线 元件的吞吐率逐个出现于组装区域以保证固定至所述配线元件的芯片元件 之间的理想分离距离。

优选地，配线元件部分地沉入芯片元件的水平。

在该方法中，在芯片元件水平制造盖体使得能够执行菊花链的每个芯片 的选择性涂覆。这使得能够保留所关注的芯片元件的每侧的配线元件的复杂 度以尤其有助于菊花链的编制(在该情况下，考虑到对芯片元件的选择性沉 积，形成盖体13的导电材料优选地不涂覆到两个相邻芯片元件之间的配线 元件6上)，或者任何其他将来使用的菊花链类型。此外，选择配备有连接 端子以及直接放置涂覆材料的表面使得制造成本能够降低。

为了增强配线元件与连接端子的固定，上面已经描述了使用设置有焊盘 和位于焊盘顶部的设计用于帮助和改善电接触的不同材料的连接端子。根据 可选实施例，仅仅利用焊盘形成连接端子，并且不同材料可以形成配线元件 的一体部分(于是包括被不同材料覆盖的芯)或者可以在固定步骤之前局部 地设置在配线元件上。当执行与在配线元件上局部地沉积不同材料关联的固 定步骤时，配线元件的设置有该局部沉积的部分于是面向待固定的芯片元件 的焊盘，该局部沉积在固定步骤被执行时设置成与焊盘顶部接触。该变型例 可应用上面描述的与设计用于帮助和改善电接触的不同材料关联的不同实 施例。

根据未示出的变型例，可以通过超声波焊接或摩擦将配线元件固定至连 接端子。

根据图4，材料添加步骤在将配线元件6存储到存储装置18之前执行。 然而，根据变型例，根据配线元件6的行进速度以及在组装区域和涂覆区域 中的处理次数，优选的是在组装区域和涂覆区域之间执行中间存储。于是， 可以在材料添加步骤之前，执行在存储装置18中存储固定有至少一个芯片 元件1的配线元件6的存储步骤。