專利名稱：電子元件模塊和電磁可讀數(shù)據(jù)載體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造適合于制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的電子元件模塊的方法，這種載體可用作為航空標(biāo)簽、物理分布式管理標(biāo)簽或無(wú)人售票入場(chǎng)券等?；蛘吒_切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于制造電子元件模塊的方法，這種模塊通過(guò)低成本的倒裝晶片連接方法，將半導(dǎo)體載體芯片封裝在布線板上，并且有可能防止由于半導(dǎo)體載體芯片和電極區(qū)在布線板上發(fā)生接觸而短路，甚至在對(duì)半導(dǎo)體載體芯片的封裝部分施以高溫和高壓的情況下。
背景技術(shù)：
所謂的“航空標(biāo)簽”，是指為人們所熟知的這種電磁可讀數(shù)據(jù)載體。預(yù)計(jì)這種航空標(biāo)簽在不遠(yuǎn)的將來(lái)，可作為顧客行李管理的一種有用方式。如果為世界級(jí)航空公司，則該公司的標(biāo)簽月需求量將達(dá)到8,500,000個(gè)之多。因此，希望建立起大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)，以較低的成本來(lái)生產(chǎn)這種航空標(biāo)簽。
例如，人們知道的航空標(biāo)簽，它由用作天線線圈的渦導(dǎo)模式、用作發(fā)送/接收電路的IC卡器件、以及置于矩形PET膜襯底表面的存儲(chǔ)器組成。在這種航空標(biāo)簽中，容納著用作天線線圈的渦導(dǎo)模式的航空標(biāo)簽主體是由有選擇地蝕刻附于PET膜表面的銅箔或鋁箔來(lái)形成的。因此，依靠眾所周知的照相平版技術(shù)，繼以濕式蝕刻處理，通過(guò)這種持續(xù)的形成處理，就可以容易地實(shí)現(xiàn)基于RTR(卷式，Roll to Roll)的流水生產(chǎn)線。另一方面，封裝在航空標(biāo)簽主體中的用作發(fā)送/接收電路的電路器件和存儲(chǔ)器通過(guò)使用半導(dǎo)體集成技術(shù)(例如，參見(jiàn)專利文檔1)構(gòu)造在一個(gè)芯片上。
本申請(qǐng)人之前曾提出一種將組成發(fā)送/接收電路的半導(dǎo)體載體芯片和存儲(chǔ)器事先封裝在膜狀絕緣晶片(一種布線板)上來(lái)制作模塊的技術(shù)。這種電子元件模塊綁定在組成航空標(biāo)簽主體的PET膜上，以提高航空標(biāo)簽的生產(chǎn)力(參見(jiàn)專利文檔2)。
針對(duì)如綁定在航空標(biāo)簽上的電子元件模塊等要求有較高薄度的電子器件安裝片，提出了多種關(guān)于直接將半導(dǎo)體載體芯片置于布線板之上所使用的倒裝晶片連接方法的建議。
圖17示出了倒裝晶片連接方法的一個(gè)例子(以下稱其為現(xiàn)有技術(shù)的方法一)。在方法一中，事先在半導(dǎo)體載體芯片的底部電極(圖中未示出)上形成作連接用的突出端子b(稱其為引腳(bump))。引腳b和電極區(qū)(預(yù)定連接引腳b的區(qū)域)在布線板c的布線圖上排成一列，并由諸如焊料或?qū)щ姾冉壎ú牧蟚將它們連接起來(lái)。
方法一有如下若干問(wèn)題(1)在布線圖上用于連接引腳b和電極區(qū)d的綁定材料e的補(bǔ)給和固化過(guò)程比較復(fù)雜；(2)用于在芯片a和布線板c之間填充絕緣樹(shù)脂f(叫做里層填料(under-fill))和熔接引腳連接頭的過(guò)程需要引腳連接頭具有一定的濕度電阻；以及(3)需要以里層填料的方式填充和固化絕緣樹(shù)脂f這一過(guò)程，因此增加了制造成本。
圖18示出了倒裝晶片連接方法的另一個(gè)例子(以下稱其為現(xiàn)有技術(shù)的方法二)。方法二解決了方法一存在的問(wèn)題。方法二涉及使用各向異性導(dǎo)電片將半導(dǎo)體載體芯片封裝在布線板上。在方法二中，各向異性導(dǎo)電片g有導(dǎo)電粒子分布和包括于熱塑性樹(shù)脂或熱固性樹(shù)脂中，各向異性導(dǎo)電片g插于半導(dǎo)體載體芯片a和布線板c之間。導(dǎo)電粒子h在厚度方向上通過(guò)流動(dòng)樹(shù)脂的熱壓綁定實(shí)現(xiàn)布線圖上的引腳b和電極區(qū)d之間的電子連接(例如，參見(jiàn)專利文檔3)。
在方法二中，在將半導(dǎo)體封裝到布線板上時(shí)，與布線圖不是嚴(yán)格對(duì)齊的。樹(shù)脂的固化時(shí)間很短，約10～20秒。不需要使用諸如里層填料等密封劑。因此減少了制造成本。另一方面，該方法也仍然存在一些問(wèn)題(1)各向異性導(dǎo)電片g比較貴；(2)為了阻止熱阻較小的布線板，需要200℃以上的溫度來(lái)固化；(3)需要10～20秒的時(shí)間來(lái)固化樹(shù)脂材料，雖然這一時(shí)間相對(duì)較短，目前難以簡(jiǎn)化和加快這一過(guò)程；以及(4)在引腳和布線圖之間的電子連接是由分布和包括于樹(shù)脂材料中的導(dǎo)電粒子的接觸來(lái)完成的，連接的可靠性較差。
因此，本申請(qǐng)人提出了一種倒裝晶片連接方法(以下稱其為現(xiàn)有技術(shù)的方法三)。圖19A～19C示出了基于方法三的倒裝晶片連接方法。在方法三中，由半導(dǎo)體引腳b形成的半導(dǎo)體載體芯片封裝于與布線板c相連接的倒裝晶片上，在布線板c上有布線圖，其上有電極區(qū)d，并且熱塑性樹(shù)脂膜(粘性膜)i覆蓋在電極區(qū)d上。
更確切地說(shuō)，有一個(gè)用于定位載體芯片一端(引腳b)和布線板c(電極區(qū)d)的處理過(guò)程(定位過(guò)程)(圖19A)，一個(gè)在使用加熱板對(duì)熱塑性樹(shù)脂膜i進(jìn)行加熱的情況下，當(dāng)對(duì)引腳b施以超聲波時(shí)，通過(guò)給導(dǎo)電載體芯片一個(gè)向下(圖19B所示的箭頭方向)的壓力以部分地推擠熔化的熱塑性樹(shù)脂膜i，以便使引腳b和電極區(qū)d發(fā)生接觸的處理過(guò)程(熱塑性樹(shù)脂膜的去除過(guò)程)(圖19B)，一個(gè)在引腳b和電極區(qū)d相接觸的情況下，通過(guò)進(jìn)一步持續(xù)地施加超聲波以對(duì)引腳b和電極區(qū)d進(jìn)行超聲綁定(金屬熔化)的處理過(guò)程(超聲綁定過(guò)程)(圖19C)，以及一個(gè)通過(guò)冷卻和固化熔化的熱塑性樹(shù)脂膜i來(lái)將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定在布線板上的處理過(guò)程(圖中未示出)(參見(jiàn)專利文檔4)。
使用方法三，在一兩秒鐘之內(nèi)可以完成包括熔化熱塑性樹(shù)脂膜i，通過(guò)對(duì)引腳b應(yīng)用超聲波來(lái)綁定引腳b和電極區(qū)d，以及固化(冷卻和固化)熱塑性樹(shù)脂膜i在內(nèi)的一系列封裝處理，因此縮短了制造時(shí)間。由于在引腳b和電極區(qū)d之間使用的是金屬熔化綁定，因此具有可靠的電子連接。
不過(guò)，現(xiàn)有的方法三存在如下問(wèn)題。
圖20A至20B示出了一個(gè)用于制造數(shù)據(jù)載體中所包含的卡片和令牌的方法例子，其中的數(shù)據(jù)載體放置有半導(dǎo)體載體芯片。圖20A示出了一種通過(guò)層壓來(lái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)載體中所包含的卡片的方法。圖20B示出了一種通過(guò)注模來(lái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)載體中所包含的令牌的方法。更確切地說(shuō)，使用如圖20A所示的生產(chǎn)方法，放置有半導(dǎo)體載體芯片j的數(shù)據(jù)載體主體k被夾在兩個(gè)樹(shù)脂膜1和1之間，并且在該狀態(tài)下被兩個(gè)加熱到約120℃的金屬板m和m以100～200kg/cm2的壓強(qiáng)豎向壓緊，以將兩個(gè)膜1-1和數(shù)據(jù)載體緊密綁定在一起，這樣就生產(chǎn)出了包含于數(shù)據(jù)載體中的卡片。使用如圖20B所示的生產(chǎn)方法，放置有半導(dǎo)體載體芯片j的數(shù)據(jù)載體主體k被置于模具n的內(nèi)腔中的預(yù)定位置，并且在該狀態(tài)下通過(guò)模具n的樹(shù)脂入口孔p以40～80kg/mm2的壓強(qiáng)向內(nèi)注入250℃的樹(shù)脂，這樣就生產(chǎn)出了包含于數(shù)據(jù)載體中的令牌。
也就是說(shuō)，在使用現(xiàn)有的方法三所制造的電子元件模型中，由于半導(dǎo)體載體芯片a和電極區(qū)d之間的絕緣只是用熱塑性樹(shù)脂膜i來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖21A所示，如果將諸如層壓和注模等生產(chǎn)中需要的高溫負(fù)載應(yīng)用到半導(dǎo)體載體芯片a的封裝部分，則在有些情況下就可能會(huì)使熱塑性樹(shù)脂膜i熔化。在這種情況下，如果在如圖21B中的箭頭所示的方向上施以高壓，則電極區(qū)d和布線板c將會(huì)被部分彎曲。然后，半導(dǎo)體載體芯片a將被掩埋到熱塑性樹(shù)脂膜i中，導(dǎo)致發(fā)生不一致性，致使半導(dǎo)體載體芯片a和電極區(qū)d因發(fā)生接觸而短路。
JP-A-6-243358[文檔2]
JP-A-11-176022[文檔3]日本專利號(hào)2586154[文檔4]JP-A-11-333409發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提出一種用于制造電子元件模塊的方法，這種模塊通過(guò)電子和機(jī)械上可靠的工藝，以及較低的成本，快速地將半導(dǎo)體載體芯片封裝在布線板上，并且有可能避免因半導(dǎo)體載體芯片和電極區(qū)在布線板上發(fā)生接觸而短路，甚至在對(duì)半導(dǎo)體載體芯片的封裝部分施以高溫和高壓的情況下。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種適合于這種電子元件模塊制造方法的連接布線板的倒裝晶片。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種制造這種連接布線板的倒裝晶片的方法，它使得這種布線板的生產(chǎn)簡(jiǎn)單而且成本低。
而且，本發(fā)明的另外一個(gè)目標(biāo)是提出一種利用連接布線板的倒裝晶片以低成本和大規(guī)模生產(chǎn)的方式來(lái)制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，這種電磁可讀數(shù)據(jù)載體可用作為航空標(biāo)簽，物理分布式管理標(biāo)簽或無(wú)人售票入場(chǎng)券等。
對(duì)于那些閱讀了下面的實(shí)施例的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的其他目標(biāo)和作用將是顯而易見(jiàn)的。
本發(fā)明提出一種通過(guò)在布線板上封裝半導(dǎo)體載體芯片來(lái)制造電子元件模塊的方法，其中所述的方法包括(a)準(zhǔn)備包括布線圖的所述布線板，熱固性樹(shù)脂膜在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并且分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜；(b)當(dāng)使用超聲波時(shí)，在所述的熱塑性樹(shù)脂膜被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，將半導(dǎo)體載體芯片的引腳按壓到熱塑性樹(shù)脂膜上，以便熔化的熱塑性樹(shù)脂膜被所述的半導(dǎo)體載體芯片引腳推擠掉，以及所述的引腳抵達(dá)所述的熱固性樹(shù)脂膜的表面；(c)通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，將所述的引腳壓到所述的熱固性樹(shù)脂膜上，以便所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中分離，熱固性樹(shù)脂膜被所述的引腳推掉，并且所述的引腳與所述的電極區(qū)相接觸；(d)在所述的引腳和所述的電極區(qū)相接觸的情況下，通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，來(lái)超聲綁定所述的引腳和所述的電極區(qū)；以及(e)通過(guò)冷卻和固化所述的熔化的熱塑性樹(shù)脂，將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定在所述的布線板上。
從步驟(a)中可以清楚地看出，本發(fā)明使用了在布線板的布線圖的電極區(qū)上預(yù)先形成的分布和包括有絕緣粒子的熱固性樹(shù)脂膜。而且，熱塑性樹(shù)脂膜是在熱固性樹(shù)脂膜之上形成的。熱固性樹(shù)脂膜可以只覆蓋布線圖的電極區(qū)，或者布線圖的整個(gè)表面。
這里所使用的“電極區(qū)”指的是布線圖上的特定小區(qū)域，包括用于電子器件端子連接的預(yù)定位置。這個(gè)電極區(qū)包括一般被稱為布線圖地帶的那部分。
這里所使用的“被加熱和被軟化”指的是熱塑性樹(shù)脂膜在一定程度上被加熱和被軟化的狀態(tài)，以及它被加熱和熔化的狀態(tài)。而且，這里所使用的“熱塑性樹(shù)脂”具有像粘膠一樣可取的優(yōu)良特性。
“分布和包括”指的是至少在電極區(qū)(熱固性樹(shù)脂膜中的引腳預(yù)定插入?yún)^(qū))附近可以存在預(yù)定數(shù)量的絕緣粒子。進(jìn)而，絕緣粒子可以均一地存在于熱固性樹(shù)脂膜的整個(gè)區(qū)域。絕緣粒子可以均一地分布和包括于熱固性樹(shù)脂膜中。進(jìn)而，在熱固性樹(shù)脂膜中可以通過(guò)引腳的絕緣振動(dòng)將絕緣粒子包括進(jìn)來(lái)并使它們相互分離，并且在熱固性樹(shù)脂膜中產(chǎn)生多個(gè)小孔。也就是說(shuō)，由于在熱固性樹(shù)脂膜中產(chǎn)生多個(gè)小孔，熱固性樹(shù)脂膜易碎不耐用，因此引腳能夠容易地穿透熱固性樹(shù)脂膜。
“在熱固性樹(shù)脂膜中將絕緣粒子相分離”在這里既包括將絕緣粒子與熱固性樹(shù)脂膜充分分離的情況，也包括絕緣粒子從熱固性樹(shù)脂膜中部分地突出的情況。
根據(jù)本發(fā)明，這種制造電子元件模塊的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)由于通過(guò)超聲綁定使引腳和電極區(qū)易受擴(kuò)散結(jié)的影響，因此可以確保電傳導(dǎo)；(2)由于在引腳和電極區(qū)之間的結(jié)合部分是由樹(shù)脂密封的，所以有優(yōu)良的耐濕性能；(3)由于熱塑性樹(shù)脂膜固化時(shí)將半導(dǎo)體載體芯片和布線板綁定在一起，所以機(jī)械封裝抗張力強(qiáng)度高；(4)電傳導(dǎo)和機(jī)械連接在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)進(jìn)行；(5)由于不需要任何特定的密封和綁定處理以及綁定材料，因此制造成本非常低；以及(6)由于布線板表面的裸露部分不存在熱塑性樹(shù)脂膜，因此在加熱時(shí)，襯底表面可以不具有所需的粘度大小。
盡管如上述(1)至(6)各種優(yōu)勢(shì)的獲得在很大程度上是由于有覆蓋熱固性樹(shù)脂膜的熱塑性樹(shù)脂膜的存在，不過(guò)，通過(guò)本發(fā)明人前面提出的現(xiàn)有技術(shù)方法三(JP-A-11-333409)也能獲得上述優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)，本發(fā)明的突出特點(diǎn)是，作為上述(1)至(6)各種優(yōu)勢(shì)的補(bǔ)充，根據(jù)本發(fā)明用于制造電子元件模塊的方法還具有如下幾種優(yōu)勢(shì)。
(7)在根據(jù)本發(fā)明所制造的電子元件模塊中，由于在半導(dǎo)體載體芯片和電極區(qū)(布線圖)之間插入了在高溫情況下一般不會(huì)熔化的熱固性樹(shù)脂膜，因此熱固性樹(shù)脂膜的存在使得半導(dǎo)體載體芯片和布線圖不會(huì)發(fā)生直接接觸，如前面參考附圖21A～21B所作的講述，即使向半導(dǎo)體載體芯片的封裝部分施加了高溫和高壓，如前面參考附圖20A所作的講述。因此能夠制造出高可靠的和不用擔(dān)心發(fā)生短路的電子元件模塊。
(8)由于熱固性樹(shù)脂膜分布和包含有絕緣粒子，因此去除熱固性樹(shù)脂膜以便將引腳插入到熱固性樹(shù)脂膜中這一過(guò)程，只涉及通過(guò)對(duì)引腳施加超聲振動(dòng)以便將引腳按壓在熱固性樹(shù)脂膜上。例如，為了防止發(fā)生短路，考慮熱塑性樹(shù)脂膜和布線圖之間不包含絕緣粒子的絕緣膜(絕緣層)的情況，則只靠引腳的超聲振動(dòng)不會(huì)很容易地插入絕緣層(部分的去除)。另一方面，本發(fā)明中通過(guò)引腳地超聲振動(dòng)將絕緣粒子與熱固性樹(shù)脂膜分離開(kāi)來(lái)，以便能夠在熱固性樹(shù)脂層中產(chǎn)生小孔，脆化樹(shù)脂層，以便能夠讓引腳在短時(shí)間內(nèi)輕易地穿透熱固性樹(shù)脂層并使引腳的前端部分抵達(dá)電極區(qū)。
進(jìn)而，本發(fā)明提出了一種連接包括布線圖的布線板的倒裝晶片，熱固性樹(shù)脂膜在布線圖上覆蓋電極區(qū)并分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋熱固性樹(shù)脂膜。
使用這種連接布線板的倒裝晶片，只需要提供具有預(yù)定引腳的半導(dǎo)體載體芯片，就能夠通過(guò)超聲封裝輕易地將半導(dǎo)體載體芯片安裝在布線板上。并且因此得到了具有上述(1)～(6)各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)的優(yōu)良的電子元件模塊。
為了制造出這種連接布線板的倒裝晶片，在通過(guò)蝕刻過(guò)程形成布線圖時(shí)，最好使用分布和包括有絕緣粒子的熱固性樹(shù)脂膜作為蝕刻掩模，而且熱固性樹(shù)脂膜上面用熱塑性樹(shù)脂膜來(lái)覆蓋。
使用這種制造方法，避免了對(duì)防蝕涂層的推擠這一典型處理，因此制造過(guò)程得到簡(jiǎn)化。而且，防蝕涂層在布線圖表面可以作為絕緣保護(hù)層。
進(jìn)而，本發(fā)明提出了一種用于制造包括有數(shù)據(jù)載體主體和電子元件模塊在內(nèi)的電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中所述的數(shù)據(jù)載體主體容納有組成膜上天線的導(dǎo)線圖，所述的電子元件模塊中的半導(dǎo)體載體芯片具有發(fā)射/接收電路和存儲(chǔ)器，封裝在所述的膜、薄片或薄板狀布線板的布線圖上，所述的方法包括電子元件模塊的制造方法，該電子元件模塊的制造方法包括如下步驟(a)準(zhǔn)備具有所述布線圖的所述膜、薄片或薄板狀布線板，熱固性樹(shù)脂膜在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并且分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜；(b)當(dāng)使用超聲波時(shí)，在所述的熱塑性樹(shù)脂膜被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，將半導(dǎo)體載體芯片的引腳按壓到熱塑性樹(shù)脂膜上，以便熔化的熱塑性樹(shù)脂膜被所述的半導(dǎo)體載體芯片引腳推擠掉，以及所述的引腳抵達(dá)所述的熱固性樹(shù)脂膜的表面；(c)通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，將所述的引腳壓到所述的熱固性樹(shù)脂膜上，以便所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中分離，熱固性樹(shù)脂膜被所述的引腳推掉，并且所述的引腳與所述的電極區(qū)相接觸；(d)在所述的引腳和所述的電極區(qū)相接觸的情況下，通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，來(lái)超聲綁定所述的引腳和所述的電極區(qū)；以及(e)通過(guò)冷卻和固化所述的熔化的熱塑性樹(shù)脂，將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定在所述的布線板上。
由于電子元件模塊的制造方法具有上述(1)～(8)各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)這種構(gòu)造就可以大規(guī)模地生產(chǎn)出高性能的電磁可讀數(shù)據(jù)載體，可用作航空標(biāo)簽、物理分布式管理標(biāo)簽或無(wú)人售票入場(chǎng)券等。
優(yōu)先地，本發(fā)明提出了一種用于制造包括有數(shù)據(jù)載體主體和電子元件模塊在內(nèi)的電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中所述的數(shù)據(jù)載體主體容納有金屬圖，在膜狀樹(shù)脂襯底上由天線線圈組成，所述的電子元件模塊中的半導(dǎo)體載體芯片由發(fā)射/接收電路和存儲(chǔ)器組成，封裝在膜狀樹(shù)脂襯底表面的鋁箔布線圖上，所述的方法包括生產(chǎn)電子元件模塊這一步驟，其中在電子元件模塊中，半導(dǎo)體載體芯片被封裝在膜狀樹(shù)脂襯底表面的鋁箔布線圖上，所述的步驟進(jìn)一步包括(a)準(zhǔn)備具有鋁箔布線圖的布線板，熱固性樹(shù)脂膜在鋁箔布線圖上覆蓋電極區(qū)并且分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋熱固性樹(shù)脂膜；(b)在熱塑性樹(shù)脂膜被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)，施加超聲波將半導(dǎo)體載體芯片的引腳按壓到熱塑性樹(shù)脂膜上，并且讓引腳推擠掉熔化的熱塑性樹(shù)脂膜并抵達(dá)熱固性樹(shù)脂膜表面；(c)對(duì)引腳進(jìn)一步持續(xù)施加超聲波以將引腳按壓到熱固性樹(shù)脂膜上，使絕緣粒子與熱固性樹(shù)脂膜相分離，并且讓引腳推掉熱固性樹(shù)脂膜并與電極區(qū)相接觸；(d)在引腳和電極區(qū)相接觸的情況下，進(jìn)一步持續(xù)地施加超聲波，以便將引腳和電極區(qū)超聲綁定起來(lái)；以及(e)通過(guò)冷卻和固化熔化的熱塑性樹(shù)脂膜，將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定到布線板上。
據(jù)發(fā)明者所知，目前已證實(shí)如果以上述方式在電子元件模塊的一面用鋁箔作為布線圖，則蝕刻過(guò)程和上述過(guò)程(d)中的超聲綁定就會(huì)變得比較容易，并且比使用其他金屬成本要低。
在本發(fā)明中作為“絕緣粒子”材料的可以是硅氧化物、鋁氧化物或四氟乙烯。從耐壓方面來(lái)看，硅氧化物或鋁氧化物由于是具有相對(duì)較高硬度的無(wú)機(jī)氧化物，因而更為可取。不過(guò)，由于鋁氧化物具有較高的介電常數(shù)，因此在不宜使用任何電容器元件的半導(dǎo)體載體芯片中，硅氧化物更為可取。在根據(jù)使用需要切掉布線板時(shí)，如果熱固性樹(shù)脂膜中包括有諸如硅氧化物或鋁氧化物等堅(jiān)硬的氧化物粒子時(shí)，就會(huì)有縮短切割刀使用壽命的風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，四氟乙烯由于相對(duì)較軟，因而更為可取。
本發(fā)明中的優(yōu)選情況下，在熱固性樹(shù)脂膜中，絕緣粒子的重量要占到樹(shù)脂100％重量(100wt％)中的10～30wt％。這是經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究的結(jié)果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)引腳很難穿透熱低于10wt％的固性樹(shù)脂膜(例如，半導(dǎo)體載體芯片和電極區(qū)之間的電子連接)，而樹(shù)脂的可使用性被認(rèn)為在大于30％時(shí)降低。
本發(fā)明中，絕緣粒子的直徑最好在熱固性樹(shù)脂膜厚度的70％以上。這是因?yàn)楫?dāng)絕緣粒子直徑較大時(shí)，樹(shù)脂中所產(chǎn)生的用以分離絕緣粒子和熱固性樹(shù)脂膜的小孔會(huì)更大些，使得引腳的插入更為容易。


圖1A～1F為處理過(guò)程視圖，圖示了符合本發(fā)明的電子元件模塊制造方法；圖2A～2C為解釋性視圖，圖示了超聲封裝處理過(guò)程；圖3A～3C為解釋性視圖，圖示了超聲封裝處理的細(xì)節(jié)；圖4A～4C為解釋性視圖，圖示了超聲封裝處理的細(xì)節(jié)；圖5為一個(gè)橫截面視圖，圖示了符合本發(fā)明的電子元件模塊結(jié)構(gòu)；圖6A～6B為兩個(gè)圖表，示出了符合本發(fā)明的電子元件模塊中的半導(dǎo)體載體芯片的綁定力和短路故障的發(fā)生比率；圖7A～7B為兩個(gè)圖表，示出了符合本發(fā)明的電子元件模塊中的半導(dǎo)體載體芯片的綁定失敗的發(fā)生比率；圖8為一個(gè)視圖，圖示了一個(gè)數(shù)據(jù)載體的例子；圖9為封裝于數(shù)據(jù)載體之上的電子元件模塊的橫截面視圖；圖10A～10E圖示了數(shù)據(jù)載體主體的制造過(guò)程；圖11A～11G圖示了置于數(shù)據(jù)載體之上的電子元件模塊的制造過(guò)程；圖12A～12B為處理過(guò)程視圖，圖示了數(shù)據(jù)載體主體上的電子元件模塊的封裝過(guò)程。
圖13為一個(gè)橫截面視圖，圖示了電子元件模塊封裝結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子；圖14A～14C圖示了數(shù)據(jù)載體主體的另一個(gè)制造過(guò)程；圖15A～15F圖示了置于數(shù)據(jù)載體之上的電子元件模塊的另一個(gè)制造過(guò)程；圖16A～16B為處理過(guò)程視圖，圖示了數(shù)據(jù)載體主體上的電子元件模塊的另一個(gè)封裝過(guò)程。
圖17中圖示了現(xiàn)有技術(shù)中用于倒裝晶片連接的方法一；圖18中圖示了現(xiàn)有技術(shù)中用于倒裝晶片連接的方法二；圖19A～19C圖示了現(xiàn)有技術(shù)中用于倒裝晶片連接的方法三；圖20A～20B圖示了方法三中對(duì)數(shù)據(jù)載體包裝產(chǎn)品進(jìn)行處理的例子；圖21A～21B圖示了一個(gè)與方法三有關(guān)的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖講述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于制造電子元件模塊的方法。下面的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分，而本發(fā)明的范圍可以是權(quán)利要求說(shuō)明中所定義的任何內(nèi)容。
本實(shí)施例涉及制造電子元件模塊的方法，在電子元件模塊中有半導(dǎo)體載體芯片封裝于布線板上，所述的方法包括準(zhǔn)備包括有布線圖的所述的布線板，熱固性樹(shù)脂膜在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜；當(dāng)使用超聲波時(shí)，在所述的熱塑性樹(shù)脂膜被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，將半導(dǎo)體載體芯片的引腳按壓到熱塑性樹(shù)脂膜上，以便熔化的熱塑性樹(shù)脂膜被所述的半導(dǎo)體載體芯片引腳推擠掉，以及所述的引腳抵達(dá)所述的熱固性樹(shù)脂膜的表面；通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，將所述的引腳按壓到所述的熱固性樹(shù)脂膜上，以便所述的絕緣粒子與熱固性樹(shù)脂膜相分離，熱固性樹(shù)脂膜被所述的引腳推掉，以及所述的引腳與所述的電極區(qū)相接觸；在所述的引腳和所述的電極區(qū)相接觸的情況下，通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，來(lái)超聲綁定所述的引腳和所述的電極區(qū)；以及通過(guò)冷卻和固化所述的熔化的熱塑性樹(shù)脂，將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定在所述的布線板上。
圖1A～1F為處理過(guò)程視圖，圖示了本制造方法的系列處理。這一系列處理包括金屬箔層疊板制造過(guò)程(圖1A)，蝕刻掩模印刷過(guò)程(圖1B)，布線圖的蝕刻處理形成過(guò)程(圖1C)，熱塑性樹(shù)脂膜形成過(guò)程(圖1D)，超聲封裝過(guò)程(圖1E)，以及綁定過(guò)程(圖1F)。下面將講述每一個(gè)處理過(guò)程的細(xì)節(jié)。
金屬箔層疊板制造過(guò)程在該過(guò)程中，制造了作為膜狀布線板的基元的Al-PET薄板1。這個(gè)Al-PET薄板1的制造是通過(guò)在25μm厚的PET膜2的一面(圖中的上表面)上用聚氨酯粘膠放置一個(gè)35μm厚的硬鋁箔3，并且在150℃和5kg/cm2的條件下對(duì)其進(jìn)行加熱碾薄和綁定來(lái)進(jìn)行的。
蝕刻掩模印刷過(guò)程在該過(guò)程中，具有所需的布線圖形狀的防蝕涂層圖是在Al-PET薄板1中的硬鋁箔3的表面上形成的。在這個(gè)例子中，抗蝕圖的形成是作為環(huán)氧熱固性樹(shù)脂膜4，在它里面分布有SiO2粒子(絕緣粒子)，這些粒子在圖1B～1F中以“·”來(lái)表示。更確切地說(shuō)，通過(guò)在Al-PET薄板1上以凹版印刷的方式涂上一層墨水，并且在130～200℃的溫度下放置20～60秒鐘使墨水變干，這種環(huán)氧熱固性樹(shù)脂膜(防蝕涂層圖)4的形成厚度約為4～6μm，其中這種墨水包括100份重的環(huán)氧樹(shù)脂和30份重的直徑為3～4μm的SiO2粒子，二者混合到一種由30％的甲苯，6.1％的甲乙酮和12％的丁基溶纖劑組成的溶劑中。
蝕刻處理過(guò)程在該過(guò)程中，通過(guò)蝕刻將從熱固性樹(shù)脂膜(防蝕涂層圖)4中裸露出的鋁箔部分5去除，大家都知道這會(huì)形成包括硬鋁箔3在內(nèi)的布線圖6。本例中，布線圖6是通過(guò)在50℃的溫度下，以NaOH(120g/l)作為蝕刻劑，浸蘸從熱固性樹(shù)脂膜4中裸露出的鋁箔部分5而形成的。因此，在布線板的表面上，硬鋁箔3所包括的布線圖出現(xiàn)了通過(guò)這種蝕刻處理所得到的未完工產(chǎn)品。布線圖6的表面完全為用作防蝕涂層圖(蝕刻掩模)的環(huán)氧熱固性樹(shù)脂膜4所覆蓋。也就是說(shuō)，至少布線圖6的電極區(qū)(預(yù)定與半導(dǎo)體載體芯片的引腳相連接的區(qū)域)表面為熱固性樹(shù)脂膜4所覆蓋。熱固性樹(shù)脂膜4的覆蓋厚度根據(jù)引腳大小和安裝的載體芯片的形狀而有調(diào)整。
熱塑性樹(shù)脂膜形成過(guò)程在該過(guò)程中，作為粘膠層的熱塑性樹(shù)脂膜7形成于作為防蝕涂層圖的熱固性樹(shù)脂膜4的整個(gè)表面。熱塑性樹(shù)脂膜7是通過(guò)凹版印刷的方式，將聚烯烴熱塑性樹(shù)脂粘膠在約90～100℃的溫度和4～6μm的厚度情況下覆蓋和熔化在熱固性樹(shù)脂膜4的表面而形成的。也就是說(shuō)，熱固性樹(shù)脂膜4完全為熱塑性樹(shù)脂膜7所覆蓋。因此，就完成了連接布線板(用于封裝半導(dǎo)體載體芯片的布線板)8的倒裝晶片。熱塑性樹(shù)脂膜7的覆蓋厚度根據(jù)引腳大小和安裝的載體芯片的形狀而有調(diào)整。
超聲封裝過(guò)程在該過(guò)程中，半導(dǎo)體載體芯片9是通過(guò)使用超聲波在布線板8上封裝的。這一過(guò)程包括的步驟一，是在熱塑性樹(shù)脂膜7被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，使用超聲波將半導(dǎo)體載體芯片9的引腳10按壓到熱塑性樹(shù)脂膜7上，并且用引腳10推去熔化的熱塑性樹(shù)脂膜7和抵達(dá)熱固性樹(shù)脂膜4的表面；步驟二，是通過(guò)對(duì)引腳10進(jìn)一步持續(xù)使用超聲波，將引腳10按壓到熱固性樹(shù)脂膜4上，以將絕緣粒子從熱固性樹(shù)脂膜4中分離開(kāi)來(lái)，并且用引腳10推去熔化的熱固性樹(shù)脂膜4并與電極區(qū)11發(fā)生接觸；以及步驟三，是在引腳10和電極區(qū)11相接觸的狀態(tài)下，通過(guò)進(jìn)一步持續(xù)使用超聲波將引腳10和電極區(qū)11超聲綁定在一起。
在本例中，半導(dǎo)體載體芯片厚度為150μm，并且是作為所謂的表面封裝元件，其中的引腳10從它的底層表面伸出，作為用于連接的金屬端子。引腳10是鍍金的，高14μmm，寬80μmm(80×80μmm)。
超聲封裝過(guò)程的細(xì)節(jié)如圖2A～2C所示。在步驟一中，在使用超聲振動(dòng)的情況下，引腳10被按壓到在150℃的溫度下被加熱和被熔化的熱塑性樹(shù)脂膜7上。然后，由于引腳10的超聲振動(dòng)，熔化的熱塑性樹(shù)脂膜7被部分地從引腳10的前端推掉，如圖2A所示，以便引腳10抵達(dá)分布和包括的有SiO2熱固性樹(shù)脂膜4的表面。在步驟二，在超聲振動(dòng)被進(jìn)一步施加于引腳10的情況下，引腳10被按壓到熱固性樹(shù)脂膜4上。然后，以“·”表示的SiO2粒子被引腳10從熱固性樹(shù)脂膜4中清除干凈(分離)，以便在熱固性樹(shù)脂膜4中形成以“O”表示的小孔，如圖2B所示。SiO2粒子從熱固性樹(shù)脂膜4中分離出來(lái)后，可以被熱塑性樹(shù)脂膜7所吸收(蔓延)。由于小孔的產(chǎn)生，熱固性樹(shù)脂膜4會(huì)更加脆化不耐用，因此引腳10能夠輕易地推去(部分地除去)熱固性樹(shù)脂膜4，抵達(dá)鋁箔布線圖6的表面(電極區(qū)11)。此時(shí)，在鋁箔布線圖6表面的氧化層是通過(guò)引腳10的超聲振動(dòng)被機(jī)械式清除的。結(jié)果，引腳10和電極區(qū)11發(fā)生接觸。在步驟三，如圖2C所示，布線圖6的引腳10和電極區(qū)11被引腳的超聲振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱所加熱，因此形成了包含有鋁箔中的金原子的金屬熔合部分，完成了對(duì)二者的超聲綁定。
當(dāng)半導(dǎo)體載體芯片9被置于預(yù)定位置后，完成超聲封裝過(guò)程中的步驟一至步驟三所需施加的超聲振動(dòng)的頻率為63KHz，負(fù)荷壓強(qiáng)為0.2kg/mm2，持續(xù)時(shí)間1.5秒。
有關(guān)超聲封裝過(guò)程的細(xì)節(jié)如圖3A～3C和圖4A～4C所示。圖3A～3C為處理過(guò)程視圖，解釋了步驟一的細(xì)節(jié)，圖4A～4C也為處理過(guò)程視圖，解釋了步驟二和步驟三的細(xì)節(jié)。
下面將參考圖3A～3C，講述步驟一的細(xì)節(jié)。在布置步驟，即封裝準(zhǔn)備階段，具有真空吸收特性的超聲探頭12和加熱板/砧13豎向相對(duì)放置，如圖3A所示，其中的超聲探頭12吸引和固定著載體芯片9，如圖3A中的箭頭12a所示，并且加熱板/砧13吸引和固定著布線板8，如圖3A中的箭頭13a所示。在該狀態(tài)下，超聲探頭12和加熱板/砧13載水平向相對(duì)移動(dòng)，將載體芯片9上的引腳10定位在布線板8上的布線圖6的電極區(qū)11上，而與此同時(shí)，使用加熱板和砧13將布線板8加熱到150℃。
在如圖3B所示的對(duì)熱塑性樹(shù)脂膜的部分清除過(guò)程中，當(dāng)使用超聲探頭12和加熱板和砧13施加如箭頭V所示的超聲振動(dòng)(63.5KHz，2W)時(shí)，在如箭頭P所示的負(fù)荷壓強(qiáng)(0.1～0.3Kgf)和熱塑性樹(shù)脂膜7被加熱和被軟化的狀態(tài)下，載體芯片的引腳10被按壓到熱塑性樹(shù)脂膜7上。這樣，熱塑性樹(shù)脂膜7就被部分推擠(清除)掉，以便能夠埋住熱塑性樹(shù)脂膜7中的引腳10的前端部分，使引腳10的前端部分接觸(抵達(dá))熱固性樹(shù)脂膜4的表面，如圖3C所示。
下面將參考圖4A～4C，詳細(xì)講述步驟二和步驟三。接觸(抵達(dá))熱固性樹(shù)脂膜4的表面的引腳10不斷地受到超聲振動(dòng)(63.5KHz，2W)，如圖4A中的箭頭V所示，以及負(fù)荷壓強(qiáng)(0.1～0.3Kgf)，如圖4A中的箭頭P所示。這樣，SiO2粒子在熱固性樹(shù)脂膜4中被分開(kāi)，并且熱固性樹(shù)脂膜被推掉(參見(jiàn)圖4B)，使得引腳10接觸到(抵達(dá))電極區(qū)11(鋁箔布線圖6的表面)，如前所述。在接下來(lái)的超聲綁定步驟中(參見(jiàn)圖4C)，通過(guò)進(jìn)一步持續(xù)施加超聲振動(dòng)V，在引腳10和電極區(qū)之間的金屬間擴(kuò)散結(jié)就會(huì)發(fā)展，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)引腳10和電極區(qū)11的超聲綁定。
回到圖1E繼續(xù)講解。
綁定過(guò)程在該過(guò)程中，在不對(duì)布線板8加熱到150℃以綁定半導(dǎo)體載體芯片9的主體和布線圖6的情況下，可以通過(guò)自然冷卻或強(qiáng)制冷卻的方式來(lái)固化熔化的熱塑性樹(shù)脂膜7。也就是說(shuō)，插在半導(dǎo)體載體芯片9的底面和布線圖8之間的熔化的熱塑性樹(shù)脂膜7得到冷卻和固化，因此半導(dǎo)體載體芯片9和布線圖8就被堅(jiān)固地綁定到一起。
圖5為一個(gè)橫截面視圖，圖示了通過(guò)如圖1A～1E所示的上述處理而得到的電子元件模塊結(jié)構(gòu)。這種制造電子元件模塊的方法具有的優(yōu)勢(shì)如下(1)由于通過(guò)超聲綁定在引腳10和電極區(qū)11之間容易形成擴(kuò)散結(jié)，因此電傳導(dǎo)得以實(shí)現(xiàn)；(2)由于引腳10和電極區(qū)11之間的擴(kuò)散結(jié)部分用樹(shù)脂密封，因此防潮性能優(yōu)良；(3)由于熱塑性樹(shù)脂膜7固化時(shí)將半導(dǎo)體載體芯片9和布線板8綁定在一起，所以機(jī)械封裝的抗張力強(qiáng)度高；(4)電傳導(dǎo)和機(jī)械連接在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)進(jìn)行；(5)由于不需要任何特定的密封和綁定處理以及綁定材料，因此制造成本非常低；以及(6)由于布線板表面的裸露部分不存在熱塑性樹(shù)脂膜，因此在加熱時(shí)，襯底表面可以不具有所需的粘度大小。
盡管如上述(1)至(6)各種優(yōu)勢(shì)的獲得在很大程度上是由于熱塑性樹(shù)脂膜7的存在，不過(guò)，通過(guò)本發(fā)明人前面提出的現(xiàn)有方法三(JP-A-11-333409)也能獲得上述優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)，本發(fā)明的突出特點(diǎn)是，作為上述(1)至(6)各種優(yōu)勢(shì)的補(bǔ)充，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造電子元件模塊的方法還具有如下幾種優(yōu)勢(shì)。
(7)在根據(jù)本發(fā)明所制造的電子元件模塊中，由于在半導(dǎo)體載體芯片9和鋁箔布線圖6之間插入了在高溫(本例中為150～250℃這一范圍)情況下不會(huì)熔化的熱固性樹(shù)脂膜4，因此熱固性樹(shù)脂膜4的存在使得半導(dǎo)體載體芯片9和鋁箔布線圖6不會(huì)發(fā)生接觸，如前面參考附圖21A～21B所作的講述，即使向半導(dǎo)體的封裝部分施加了高溫和高壓，如前面參考附圖20所作的講述。因此能夠制造出高可靠的和不用擔(dān)心發(fā)生短路的電子元件模塊。
(8)由于在制造電子元件模塊過(guò)程中形成的熱固性樹(shù)脂膜4分布和包含有SiO2粒子，因此部分去除熱固性樹(shù)脂膜4以便將引腳10插入到熱固性樹(shù)脂膜4中這一過(guò)程，只涉及通過(guò)對(duì)引腳10施加超聲振動(dòng)以便將引腳10按壓在熱固性樹(shù)脂膜4上。例如，為了防止發(fā)生短路，考慮熱塑性樹(shù)脂膜7和鋁箔布線圖6之間為不包含諸如SiO2粒子等絕緣粒子的絕緣膜(絕緣層)的情況，則只靠引腳10的超聲振動(dòng)不會(huì)很容易地除去絕緣層。另一方面，在上述實(shí)施例中，通過(guò)引腳10的超聲振動(dòng)將絕緣粒子(SiO2粒子)與熱固性樹(shù)脂膜4分離開(kāi)來(lái)，以便能夠在熱固性樹(shù)脂層4中產(chǎn)生小孔，脆化樹(shù)脂層4，以便能夠讓引腳10在短時(shí)間(約1秒鐘)內(nèi)輕易地穿透熱固性樹(shù)脂層4并使引腳10的前端部分抵達(dá)鋁箔布線圖6(電極區(qū))。
圖6A示出了根據(jù)本實(shí)施例所制造的電子元件模塊中的半導(dǎo)體載體芯片9和布線圖6之間的綁定強(qiáng)度，與只利用超聲綁定的情況相對(duì)照。從圖6A中明顯可以看出，當(dāng)適用本發(fā)明提出的制造電子元件模塊的方法時(shí)，電子元件模塊的綁定強(qiáng)度約為只使用超聲綁定獲得的綁定強(qiáng)度的7倍(5.6～8.5倍)。這在很大程度上應(yīng)歸功于這樣一個(gè)事實(shí)，即當(dāng)熱塑性樹(shù)脂膜7固化時(shí)，半導(dǎo)體載體芯片9和布線板8被綁定在一起，而熱圓性樹(shù)脂膜4的存在也有貢獻(xiàn)于此。
當(dāng)在150℃的溫度和2Kg/cm2的壓強(qiáng)下經(jīng)受層壓處理時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法三制造的電子元件模塊(指不分布和包括有SiO2粒子的熱固性樹(shù)脂膜4的那種電子元件模塊)的短路故障發(fā)生率，以及根據(jù)本實(shí)施例而制造的電子元件模塊的短路故障發(fā)生率如圖6B所示。如圖6B所示，利用現(xiàn)有的方法三時(shí)，一個(gè)故障發(fā)生比率為100個(gè)測(cè)試對(duì)象模塊中有5個(gè)(5％)，而在本實(shí)施例中則沒(méi)有短路故障發(fā)生(短路故障發(fā)生率為0％)。因此，根據(jù)本實(shí)施例就能夠獲得完全能夠經(jīng)受得住高溫和高壓處理的電子元件模塊。
本實(shí)施例在熱塑性樹(shù)脂膜7和鋁箔布線板6之間使用熱固性樹(shù)脂膜4(其中分布和包括有SiO2粒子的絕緣層)作為絕緣層，這種情況下的半導(dǎo)體載體芯片綁定失敗發(fā)生率，與用沒(méi)有SiO2粒子分布的熱固性樹(shù)脂膜作為絕緣層情況下的半導(dǎo)體載體芯片綁定失敗發(fā)生率如圖7A所示。從圖7A中明顯可以看出，在使用分布和包括有SiO2粒子(沒(méi)有SiO2粒子失敗發(fā)生率為96％；有SiO2粒子失敗發(fā)生率為0％)的熱固性樹(shù)脂膜4的情況下，可允許通過(guò)對(duì)引腳10施加超聲波來(lái)將半導(dǎo)體載體芯片9封裝到布線板8上。
在上述實(shí)施例中，半導(dǎo)體載體芯片綁定失敗發(fā)生率隨著分布和包括于熱固性樹(shù)脂膜4中的SiO2粒子的直徑大小差異而有所不同，如圖7B所示。如圖7B所示，當(dāng)SiO2粒子的直徑為1～2μmm(約為熱固性樹(shù)脂膜4的厚度(4～6μmm)的30％)時(shí)，綁定失敗發(fā)生率為50％。另一方面，當(dāng)SiO2粒子的直徑為3～4μmm(約為熱固性樹(shù)脂膜4的厚度(4～6μmm)的70％)時(shí)，綁定失敗發(fā)生率為0。據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)，SiO2粒子的直徑優(yōu)選為熱固性樹(shù)脂膜4的厚度的70％。
在上述實(shí)施例中，使用了作為組成薄板1的樹(shù)脂基層材料的PET膜，不過(guò)，可以用聚酰亞胺膜代替PET膜。
在上述實(shí)施例中，為了得到熱固性樹(shù)脂膜4，使用了在100份重量的環(huán)氧樹(shù)脂中摻有30份重量SiO2粒子組成的墨水。不過(guò)，作為精確研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體載體芯片的超聲封裝處理已經(jīng)非常成熟，只要環(huán)氧樹(shù)脂和SiO2粒子的混合比例為10～30份重量的SiO2粒子對(duì)100份重量的環(huán)氧樹(shù)脂。
在上述實(shí)施例中，使用了SiO2(硅)作為絕緣粒子的材料分布和包括于熱固性樹(shù)脂膜4中，不過(guò)，也可以使用AlO3(鋁氧化物)或四氟乙烯。換句話說(shuō)，根據(jù)使用目的，當(dāng)需要切割布線板8時(shí)，如果在熱固性樹(shù)脂膜4中包含有諸如SiO2或AlO3粒子等堅(jiān)硬的氧化物粒子，一般會(huì)擔(dān)心這樣會(huì)縮短切割刀的使用壽命。在這種情況下，最好使用相對(duì)較軟的四氟乙烯。
在上述實(shí)施例中，使用了熱固性樹(shù)脂膜4作為熱塑性樹(shù)脂膜7和鋁箔布線板6之間的絕緣層。不過(guò)，絕緣層也可以是熱塑性樹(shù)脂膜(例如，在如圖20A～20B所示的層壓或注模過(guò)程所需的高溫下，即使熱塑性樹(shù)脂膜7被熔化，它也能夠保持固化狀態(tài))，它的再軟化點(diǎn)要比熱塑性樹(shù)脂膜7的高。當(dāng)然，在這種情況下，絕緣層中包含有SiO2粒子(絕緣粒子)。這種情況下的布線板一般稱為倒裝晶片連接半導(dǎo)體芯片，其組成包括布線圖，在布線圖上覆蓋電極區(qū)并分布和包括有絕緣粒子的第一層熱塑性樹(shù)脂膜，以及覆蓋第一層熱塑性樹(shù)脂膜的第二層熱塑性樹(shù)脂膜，其中第一層熱塑性樹(shù)脂膜的再軟化點(diǎn)要比第二層熱塑性樹(shù)脂膜的高。另一方面，該實(shí)施例中的布線板8一般稱為連接布線板的倒裝晶片，其組成包括布線圖6，在布線圖6上覆蓋電極區(qū)11的熱固性樹(shù)脂膜4，以及覆蓋熱固性樹(shù)脂膜4的熱塑性樹(shù)脂膜7。通過(guò)超聲波能夠輕易地以較低的成本將帶有引腳的半導(dǎo)體載體芯片9封裝到布線板上，這樣就得到了綁定強(qiáng)度較高并且可靠性高和基本不會(huì)造成短路的電子元件模塊，即使在此過(guò)程中施加了高溫和高壓的負(fù)荷。
如圖1B，1C和1D所示的制造布線板的方法，一般稱為制造連接布線板的倒裝晶片的方法，其中在通過(guò)蝕刻處理形成布線圖的過(guò)程中使用了分布和包括有絕緣粒子的熱固性樹(shù)脂以作為蝕刻掩模，并且熱固性樹(shù)脂上覆蓋熱塑性樹(shù)脂。以這種組成結(jié)構(gòu)，在蝕刻過(guò)程中用于形成布線圖的蝕刻掩模直接成為組成連接布線板的倒裝晶片的熱固性樹(shù)脂膜，這樣在不需去除蝕刻掩模的情況下就生成了布線板，問(wèn)題少，成本低。
下面將參考圖8～12，講述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來(lái)制造數(shù)據(jù)載體的方法。該數(shù)據(jù)載體為電磁可讀的，可用作航空標(biāo)簽，物理分布管理標(biāo)簽，或無(wú)人售票入場(chǎng)券等。完整的數(shù)據(jù)載體包括數(shù)據(jù)載體主體，用于容納由在膜狀樹(shù)脂襯底上的天線線圈組成的金屬圖，以及電子元件模塊，用于容納由封裝在膜狀樹(shù)脂襯底表面上的鋁箔布線圖中的發(fā)射/接收電路和存儲(chǔ)器組成的金屬圖。
圖8示出了符合該實(shí)施例的數(shù)據(jù)載體的一個(gè)例子。如圖8所示，數(shù)據(jù)載體DC包括數(shù)據(jù)載體主體100，其中容納有10μm厚的銅箔渦導(dǎo)圖(對(duì)應(yīng)于天線線圈)，位于25μm厚的PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)基板101的一側(cè)，以及電子元件模塊200，其中有封裝于70μm厚玻璃環(huán)氧晶片201下側(cè)的半導(dǎo)體載體芯片202。電子元件模塊200置于數(shù)據(jù)載體主體100上，這樣玻璃環(huán)氧晶片201將跨過(guò)(或橫過(guò))組成渦導(dǎo)圖的環(huán)繞導(dǎo)線匝102a，其中在渦導(dǎo)圖102中使用內(nèi)圈終端焊盤103和外圈終端焊盤104，因此形成了與渦導(dǎo)圖102的電子連接。
圖9為封裝于數(shù)據(jù)載體之上的電子元件模塊200(在圖8中沿13-13方向的橫截面視圖)結(jié)構(gòu)的放大了的橫截面視圖。下面將接著講述如圖8和圖9所示的制造數(shù)據(jù)載體主體100和電子元件模塊200的方法。
圖10A～10E示出了由天線線圈組成的渦導(dǎo)圖102的制造過(guò)程的一個(gè)例子。下面將參考圖10A～10E來(lái)講述作為天線線圈的渦導(dǎo)圖102在PET膜基板101的一側(cè)上形成的過(guò)程。
首先，準(zhǔn)備Cu-PET薄基板301，如圖10A所示。作為一個(gè)例子，通過(guò)使用氨基甲酸酯粘膠在25μm厚的PET膜302的一側(cè)鋪上10μm厚的銅箔303，并且在150℃和5kg/cm2壓強(qiáng)下經(jīng)過(guò)加熱層壓和綁定，就得到了Cu-PET薄基板301。
渦狀的防蝕涂層圖304是在Cu-PET薄板301上的銅箔303的表面上形成的，如圖10B所示。也就是說(shuō)，通過(guò)膠印將絕緣的防蝕涂層墨水印刷在具有作為線圈特性的L值和Q值，線寬，間距，以及內(nèi)、外周等一圈圈數(shù)字的渦狀的銅箔303上。這時(shí)，可以使用熱能射線或活性能量射束使防蝕墨水固化。活性能量射束為紫外線或電子束，并且當(dāng)使用紫外線時(shí)，在防蝕墨水中混合進(jìn)了光聚作用試劑。
如圖10C所示，在Cu-PET薄板301中的銅箔303表面上與電子器件模塊200的電極進(jìn)行電傳導(dǎo)連接，通過(guò)導(dǎo)電墨水形成了具有所需電極形狀的導(dǎo)電防蝕涂層圖305a和305b(圖8中的103、104)。防蝕涂層圖305a和305b是通過(guò)膠印來(lái)形成的，與前一個(gè)處理過(guò)程一樣，并且防蝕墨水可以是在120℃溫度下進(jìn)行約20分鐘的熱處理后固化而成的熱固性導(dǎo)電膠。在該處理過(guò)程中，一般使用絲網(wǎng)印刷的方式來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電墨水的印刷，并且墨水材料可以是Ag粒子和熱塑性粘膠的混合物，包含有光聚作用試劑或焊料膏。
如圖10D所示，通過(guò)蝕刻將從防蝕涂層圖304、305a和305b裸露出來(lái)的銅箔部分306去除掉，眾所周知，這樣形成了用作天線線圈的渦導(dǎo)圖(圖8中的102)，在這個(gè)蝕刻過(guò)程中，用FeCl2(120g/l)作為蝕刻劑在溫度為50℃時(shí)將銅箔303去除掉。然后，一般情況下無(wú)法將電子器件封裝到電路上，即由天線線圈組成的渦導(dǎo)圖上，除非去除掉在處理過(guò)程B中形成的防蝕涂層。不過(guò)，在本發(fā)明中存在如處理過(guò)程C所述的導(dǎo)電防蝕圖305a和305b，因此不需要通過(guò)在這些防蝕圖上封裝電子器件來(lái)除去防蝕涂層。也就是說(shuō)，本發(fā)明省去了剝掉防蝕涂層的過(guò)程，因此通過(guò)絕緣墨水形成的防蝕涂層304在銅箔電路圖上起到保護(hù)層的作用。
如圖10E所示，在本實(shí)施例中，用于插入電子元件模塊的凸起部分(圖9中的灌注部分413)的通孔307是以按壓方式工作的。在上述方式中，作為天線線圈的渦導(dǎo)圖308(102)固定于PET膜基板302(101)的一側(cè)，這樣就完成了數(shù)據(jù)載體主體100。
圖11A～11G示出了電子元件模塊200的制造過(guò)程的一個(gè)例子。前面已經(jīng)注意到，通過(guò)這種制造過(guò)程獲得的電子元件模塊200與如圖1F所示的電子元件模塊的結(jié)構(gòu)幾乎完全相同，只是半導(dǎo)體芯片202是通過(guò)灌注部分413(參見(jiàn)圖11G)進(jìn)行樹(shù)脂密封的，并且導(dǎo)電防蝕涂層412置于電極部分，用于與數(shù)據(jù)載體主體100相連接。
金屬箔層疊板制造過(guò)程作為膜狀布線板基元的Al-PET薄板401的制造如圖11A所示。Al-PET薄板401是通過(guò)用聚氨酯粘膠在25μm厚的PET膜402的一側(cè)(圖中的上表面)鋪上35μm厚的硬鋁箔403，并且在150℃和5kg/cm2壓強(qiáng)的條件下經(jīng)過(guò)加熱層壓和綁定制造而成的。
蝕刻掩模印刷過(guò)程如圖11B所示，用于形成具有所需布線圖形狀的防蝕涂層圖的第一層防蝕層，是在Al-PET薄板401中的硬鋁箔403的表面形成的。在該實(shí)例中，形成的第一層防蝕層是作為有以圖中的“·”來(lái)表示的SiO2粒子(絕緣粒子)分布于其中的環(huán)氧熱固性樹(shù)脂膜404而使用的。更確切地說(shuō)，通過(guò)在Al-PET薄板1上以凹版印刷的方式涂上一層墨水，并且在130～200℃的溫度下放置20～60秒鐘使墨水變干，環(huán)氧熱塑性樹(shù)脂膜(第一層防蝕層)404的形成厚度約為4～6μm，其中這種墨水包含100份重量的環(huán)氧樹(shù)脂和30份重量的直徑為3～4μm的SiO2粒子，二者混合到一種由30％的甲苯，6.1％的甲乙酮和12％的丁基溶纖劑組成的溶劑中。在此過(guò)程中，用于形成具有所需布線板形狀的防蝕涂層圖的熱固性導(dǎo)電粘膠被覆蓋于硬鋁箔403左右兩端的405a和405b的表面上，如圖11B所示。下面將要講述其中的細(xì)節(jié)。
蝕刻掩模印刷過(guò)程如圖11C所示，作為第二層防蝕層(作為粘膠層)的熱塑性樹(shù)脂膜406是在作為第一層防蝕層的熱固性樹(shù)脂膜404的整個(gè)表面上形成的。熱塑性樹(shù)脂膜406的形成是通過(guò)在熱固性樹(shù)脂膜404上以凹版印刷的方式鋪上一層約4～6μm厚的在約90～100℃的溫度下熔化的聚烯烴熱塑性樹(shù)脂粘膠制造而成的。也就是說(shuō)，熱固性樹(shù)脂膜404的表面完全為熱塑性樹(shù)脂膜406所覆蓋。
蝕刻掩模印刷過(guò)程如圖11D所示，導(dǎo)電防蝕層(導(dǎo)電防蝕區(qū))407a和407b是在硬鋁箔層403左右兩端的405a和405b的表面上形成的。導(dǎo)電防蝕層407對(duì)應(yīng)于與數(shù)據(jù)載體100的終端焊盤部分305a和305b相連接的部分。導(dǎo)電防蝕區(qū)407a和407b的形成是通過(guò)膠印來(lái)完成的，如前一個(gè)過(guò)程一樣，并且防蝕墨水可以是在120℃溫度下進(jìn)行約20分鐘的熱處理后固化而成的熱固性導(dǎo)電膠。在該處理過(guò)程中，一般使用絲網(wǎng)印刷的方式來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電墨水的印刷，并且墨水材料可以是Ag粒子和熱塑性粘膠的混合物，包含有光聚作用試劑或焊料膏。
包括熱固性樹(shù)脂膜404，熱塑性樹(shù)脂膜406，以及導(dǎo)電防蝕區(qū)407a和407b在內(nèi)的具有所需布線圖形狀的防蝕涂層圖，是在硬鋁箔403上通過(guò)上述處理而形成的，如圖11B至11D所示。
蝕刻處理如圖11E所示，通過(guò)蝕刻將從防蝕涂層圖408中裸露出來(lái)的銅箔部分409去除掉，眾所周知，會(huì)形成有硬鋁箔403包含在內(nèi)的布線圖410。布線圖410是通過(guò)在50℃的溫度下，以NaOH(120g/l)作為蝕刻劑，浸蘸從防蝕涂層圖中裸露出的鋁箔部分409而形成的。因此，包含硬鋁箔403的布線圖410出現(xiàn)在布線板411的表面上。
超聲封裝處理過(guò)程如圖11F所示，使用超聲波將半導(dǎo)體載體芯片202封裝在布線板411上。這一過(guò)程包括步驟一，是在熱塑性樹(shù)脂膜406被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，使用超聲波將半導(dǎo)體載體芯片202的引腳203按壓到熱塑性樹(shù)脂膜406上，并且用引腳203推去熔化的熱塑性樹(shù)脂膜406和抵達(dá)熱固性樹(shù)脂膜404的表面；步驟二，是通過(guò)對(duì)引腳203進(jìn)一步持續(xù)使用超聲波，將引腳203按壓到熱固性樹(shù)脂膜404上，以將SiO2粒子從熱固性樹(shù)脂膜404中分離開(kāi)來(lái)，并且用引腳203推去熔化的熱固性樹(shù)脂膜404并與硬鋁箔403上的電極區(qū)412發(fā)生接觸；以及步驟三，是在引腳203和電極區(qū)412相接觸的狀態(tài)下，通過(guò)進(jìn)一步持續(xù)使用超聲波將引腳203和電極區(qū)412超聲綁定在一起。
在本例中，半導(dǎo)體載體芯片202厚度為150μm，并且是作為所謂的表面封裝元件，其中的引腳203從它的底層表面伸出，作為用于連接的金屬端子。引腳203是鍍金的，高14μmm，寬80μmm(80×80μmm)。在步驟一中，在使用超聲振動(dòng)的情況下，引腳203被按壓到在150℃的溫度下被加熱和被熔化的熱塑性樹(shù)脂膜406上。然后，由于引腳203的超聲振動(dòng)，熔化的熱塑性樹(shù)脂膜406被部分地從引腳203的前端推掉，以便引腳203抵達(dá)分布和包括有SiO2的熱固性樹(shù)脂膜404的表面。在步驟二，在超聲振動(dòng)被進(jìn)一步施加于引腳203的情況下，引腳203被按壓到熱固性樹(shù)脂膜404上。然后，以“·”表示的SiO2粒子被引腳203從熱固性樹(shù)脂膜404中清除干凈(分離)，以便在熱固性樹(shù)脂膜404中形成以“O”表示的小孔。SiO2粒子從熱固性樹(shù)脂膜404中分離出來(lái)后，可以被熔化的熱塑性樹(shù)脂膜406所吸收(蔓延)。由于小孔的產(chǎn)生，熱固性樹(shù)脂膜404會(huì)更加脆化不耐用，因此引腳203能夠輕易地推去(部分地除去)熱固性樹(shù)脂膜404，抵達(dá)鋁箔布線圖410的表面(電極區(qū)412)。此時(shí)，在鋁箔布線圖410表面的氧化層是通過(guò)引腳203的超聲振動(dòng)被機(jī)械式清除的。結(jié)果，引腳203和電極區(qū)412發(fā)生接觸。在步驟三，布線圖410的引腳203和電極412被引腳的超聲振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱所加熱，因此形成了包含有鋁箔中的金原子的金屬熔合部分，完成了對(duì)二者的超聲綁定。
當(dāng)半導(dǎo)體載體芯片202被置于預(yù)定位置后，完成超聲封裝過(guò)程中的步驟一至步驟三所需施加的超聲振動(dòng)的頻率為63KHz，負(fù)荷壓強(qiáng)為0.2kg/mm2，持續(xù)時(shí)間約1.5秒。
綁定過(guò)程如圖11G所示，在不對(duì)布線板411加熱到150℃以綁定半導(dǎo)體載體芯片202的主體和布線圖410的情況下，可以通過(guò)自然冷卻或強(qiáng)制冷卻的方式來(lái)固化熔化的熱塑性樹(shù)脂膜406。也就是說(shuō)，插在半導(dǎo)體載體芯片202的底面和布線板411之間的熔化的熱塑性樹(shù)脂膜406得到冷卻和固化，因此半導(dǎo)體載體芯片202和布線板411就被堅(jiān)固地綁定到一起。之后，根據(jù)需要使用眾所周知的方法來(lái)對(duì)半導(dǎo)體載體芯片202進(jìn)行樹(shù)脂密封，以形成灌注部分413。
下面將參考圖12A～12B來(lái)講述一個(gè)過(guò)程，該過(guò)程將電子元件模塊200置于數(shù)據(jù)載體主體100上，以便絕緣晶片201跨過(guò)(或橫過(guò))組成渦導(dǎo)圖的環(huán)繞導(dǎo)線匝102a，并且分別在渦導(dǎo)圖102中的內(nèi)、外側(cè)形成與渦導(dǎo)圖102的電子連接。
如圖12A所示，電子元件模塊200置于數(shù)據(jù)載體主體100上，這樣電子元件模塊200的電子器件安裝面就與數(shù)據(jù)載體主體100的導(dǎo)電圖形成面相對(duì)，并且電子元件模塊200跨過(guò)(或橫過(guò))組成渦導(dǎo)圖102的環(huán)繞導(dǎo)線匝102a。此時(shí)，在數(shù)據(jù)載體主體100的側(cè)面開(kāi)放的小孔307中容納了覆蓋作為電子元件的載體芯片202的灌注部分413。而且，在電子元件模塊200的一側(cè)作為一對(duì)鋁箔區(qū)410和410的電極區(qū)并且連接到半導(dǎo)體載體芯片202的引腳203和203的導(dǎo)電防蝕區(qū)407a和407b，直接置于數(shù)據(jù)載體主體100一側(cè)的一對(duì)導(dǎo)電防蝕涂層圖305a和305b上。也就是說(shuō)，電子元件模塊200上的鋁箔區(qū)410和410，與數(shù)據(jù)載體主體100一側(cè)的一對(duì)導(dǎo)電防蝕涂層圖305a和305b面對(duì)著面，中間分別隔著導(dǎo)電防蝕區(qū)407a和407b。
如圖12B所示，將溫度加熱到160℃的鑿齒器501a和501b以21.7kg的壓強(qiáng)大小按壓到電子元件模塊200上，特別是直接按壓到導(dǎo)電防蝕涂層圖305a和305b上持續(xù)20秒鐘。此時(shí)，熱塑性粘膠膜的導(dǎo)電防蝕圖將局部得到加熱和軟化，以便傳導(dǎo)到電子元件模塊200的端子區(qū)410和410的導(dǎo)電防蝕區(qū)407a和407b，與數(shù)據(jù)載體主體100上的一對(duì)導(dǎo)電防蝕涂層圖305a和305b能夠綁定在一起并得到保護(hù)。另一方面，熱塑性樹(shù)脂膜406的一部分被絕緣，并被用于綁定電子元件模塊200和數(shù)據(jù)載體主體100。而且，由于渦導(dǎo)圖102表面上的防蝕涂層304仍然是絕緣材料，所以電子元件模塊200的絕緣基片402(201)上的布線圖(圖中未示出)是作為跨接元件與渦導(dǎo)圖102的內(nèi)、外圈相連。因此，不需要使用在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中所使用的跨接元件和回接布線圖，就能夠?qū)崿F(xiàn)渦導(dǎo)圖102與半導(dǎo)體載體芯片202之間的電子連接。
下面將參考圖13～16，講述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來(lái)制造數(shù)據(jù)載體的方法。該數(shù)據(jù)載體為電磁可讀的，可用作航空標(biāo)簽，物理分布管理標(biāo)簽，或無(wú)人售票入場(chǎng)券等。完整的數(shù)據(jù)載體包括數(shù)據(jù)載體主體，用于容納由在膜狀樹(shù)脂襯底上的天線線圈組成的金屬圖，以及電子元件模塊，用于容納由封裝在膜狀樹(shù)脂襯底表面上的鋁箔布線圖中的發(fā)射/接收電路和存儲(chǔ)器組成的半導(dǎo)體載體芯片。
圖13為一放大了的橫截面視圖，示出了電子元件模塊的封裝結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子(對(duì)應(yīng)于圖8中沿13-13方向的橫截面視圖)。下面將接著講述如圖13所示的制造數(shù)據(jù)載體主體和電子元件模塊的方法。
圖14示出了由天線線圈組成的渦導(dǎo)圖102(圖8)的制造過(guò)程的一個(gè)例子。下面將參考圖14來(lái)講述作為天線線圈的渦導(dǎo)圖102在PET膜基板101(圖8)的一側(cè)上形成的過(guò)程。
首先，準(zhǔn)備Cu-PET薄基板601，如圖14A所示。作為一個(gè)例子，通過(guò)使用氨基甲酸酯粘膠在25μm厚的PET膜的一側(cè)鋪上10μm厚的銅箔603，并且在150℃和5kg/cm2壓強(qiáng)下經(jīng)過(guò)加熱層壓和綁定，就得到了Cu-PET薄基板601。這樣，就完成了Cu-PET薄板601的制造，在Cu-PET薄板601中，銅缽603粘附于PET膜602(101)的表面。
渦狀的防蝕涂層圖604是在Cu-PET薄板601的銅箔603的表面上形成的，如圖14B所示。也就是說(shuō)，通過(guò)膠印將絕緣的防蝕涂層墨水印刷在具有作為線圈特性的L值和Q值，線寬，間距，以及內(nèi)、外周等一圈圈數(shù)字的渦狀的銅箔603上。這時(shí)，可以使用熱能射線或活性能量射束使防蝕墨水固化?；钚阅芰可涫鵀樽贤饩€或電子束，并且當(dāng)使用紫外線時(shí)，在防蝕墨水中混合進(jìn)了光聚作用試劑。
如圖14C所示，通過(guò)蝕刻將從經(jīng)由上述處理而形成的防蝕涂層圖604中裸露出來(lái)的銅箔部分603a去除掉，眾所周知，這樣形成了用作天線線圈和內(nèi)、外圈接線焊盤606a、606b的渦導(dǎo)圖605。在這個(gè)蝕刻過(guò)程中，用FeCl2(120g/l)作為蝕刻劑，根據(jù)需要在溫度為50℃時(shí)將銅箔部分去除掉。
然后，一般情況下無(wú)法將電子器件封裝到電路上，即線圈上，除非去除掉在如圖14B所示的處理過(guò)程中形成的防蝕涂層604。不過(guò)在本發(fā)明中，由于在綁定中，綁定規(guī)劃部分606a和606b上的防蝕涂層是通過(guò)使用超聲波而產(chǎn)生的機(jī)械摩擦來(lái)去除的(參見(jiàn)圖13)，因此不需要除去防蝕涂層604。也就是說(shuō)，本發(fā)明省去了剝掉防蝕涂層的過(guò)程，因此防蝕涂層604在銅箔電路圖605的表面上起到保護(hù)層的作用。
圖15A～15F示出了電子元件模塊200的制造過(guò)程的一個(gè)例子。前面已經(jīng)注意到，電子元件模塊200的這種制造過(guò)程與如圖1A～1F所示的制造過(guò)程本質(zhì)上是等價(jià)的，只是半導(dǎo)體芯片是通過(guò)灌注部分進(jìn)行樹(shù)脂密封的。因此，盡管解釋是重復(fù)的，但是為了謹(jǐn)慎起見(jiàn)，再一次講述了同樣的部分。
金屬箔層疊板制造過(guò)程作為膜狀布線板基元的Al-PET薄板701的制造如圖15A所示。Al-PET薄板701是通過(guò)用聚氨酯粘膠在25μm厚的PET膜702的一側(cè)(圖中的上表面)鋪上35μm厚的硬鋁箔703，并且在150℃和5kg/cm2壓強(qiáng)的條件下經(jīng)過(guò)加熱層壓和綁定制造而成的。
蝕刻掩模印刷過(guò)程如圖15B所示，具有所需布線圖形狀的防蝕涂層圖是在Al-PET薄板701中的硬鋁箔703的表面上形成的。在該實(shí)例中，形成的防蝕涂層圖是作為有以圖15B中的“·”來(lái)表示的SiO2粒子(絕緣粒子)分布于其中的環(huán)氧熱固性樹(shù)脂膜704而使用的。更確切地說(shuō)，通過(guò)在Al-PET薄板701的表面上以凹版印刷的方式涂上一層墨水，并且在130～200℃的溫度下放置20～60秒鐘使墨水變干，環(huán)氧熱塑性樹(shù)脂膜(防蝕涂層圖)704的形成厚度約為4～6μm，其中這種墨水包含100份重量的環(huán)氧樹(shù)脂和30份重量的直徑為3～4μm的SiO2粒子，二者混合到一種由30％的甲苯，6.1％的甲乙酮和12％的丁基溶纖劑組成的溶劑中。
蝕刻處理如圖14C所示，通過(guò)蝕刻將從熱塑性樹(shù)脂膜(防蝕涂層圖)704中裸露出來(lái)的銅箔部分705去除掉，眾所周知，會(huì)形成有硬鋁箔703包含在內(nèi)的布線圖706。本實(shí)例中，布線圖706是通過(guò)在50℃的溫度下，以NaOH(120g/l)作為蝕刻劑，浸蘸從熱塑性樹(shù)脂膜704中裸露出的鋁箔部分705而形成的。這樣，包含硬鋁箔703的布線圖706就出現(xiàn)于通過(guò)這種蝕刻處理而得到的布線板中間產(chǎn)品708a的表面上。而且布線圖706的表面完全為用作防蝕涂層圖(蝕刻掩模)的環(huán)氧熱固性樹(shù)脂膜704所覆蓋。也就是說(shuō)，至少布線圖706的電極區(qū)(預(yù)定與半導(dǎo)體載體芯片的引腳相連接的區(qū)域)表面為熱固性樹(shù)脂膜704所覆蓋。熱固性樹(shù)脂膜704的覆蓋厚度根據(jù)引腳大小和安裝的載體芯片的形狀而有調(diào)整。
熱塑性樹(shù)脂膜形成過(guò)程如圖15D所示，作為粘膠層的熱塑性樹(shù)脂膜707形成于作為防蝕涂層圖的熱固性樹(shù)脂膜704的整個(gè)表面。熱塑性樹(shù)脂膜707是通過(guò)凹版印刷的方式，將聚烯烴熱塑性樹(shù)脂粘膠在約90～100℃的溫度和4～6μm的厚度情況下覆蓋和熔化在熱固性樹(shù)脂膜704的表面而形成的。也就是說(shuō)，熱固性樹(shù)脂膜704的表面完全為熱塑性樹(shù)脂膜707所覆蓋。因此，就完成了連接布線板的倒裝晶片(用于封裝半導(dǎo)體載體芯片的布線板)708。熱塑性樹(shù)脂膜707的覆蓋厚度根據(jù)引腳大小和安裝的載體芯片的形狀而有調(diào)整。
如圖15E所示，半導(dǎo)體載體芯片709是通過(guò)使用超聲波在布線板708上封裝的。這一過(guò)程包括步驟一，即在熱塑性樹(shù)脂膜707被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，使用超聲波將半導(dǎo)體載體芯片709的引腳710按壓到熱塑性樹(shù)脂膜707上，并且用引腳710推去熔化的熱塑性樹(shù)脂膜707和抵達(dá)熱固性樹(shù)脂膜704的表面；步驟二，即通過(guò)對(duì)引腳710進(jìn)一步持續(xù)使用超聲波，將引腳710按壓到熱固性樹(shù)脂膜704上，以將SiO2粒子從熱固性樹(shù)脂膜704中分離開(kāi)來(lái)，并且用引腳710推去熔化的熱固性樹(shù)脂膜704并與電極區(qū)711發(fā)生接觸；以及步驟三，即在引腳710和電極區(qū)711相接觸的狀態(tài)下，通過(guò)進(jìn)一步持續(xù)使用超聲波將引腳710和電極區(qū)711超聲綁定在一起。
在本例中，半導(dǎo)體載體芯片709厚度為150μm，并且是作為所謂的表面封裝元件，其中的引腳710從它的底層表面伸出，作為用于連接的金屬端子。引腳710是鍍金的，高14μmm，寬80μmm(80×80μmm)。在步驟一中，在使用超聲振動(dòng)的情況下，引腳710被按壓到在150℃的溫度下被加熱和被熔化的熱塑性樹(shù)脂膜707上。然后，由于引腳710的超聲振動(dòng)，熔化的熱塑性樹(shù)脂膜707被部分地從引腳710的前端推掉，以便引腳710抵達(dá)分布和包括有SiO2的熱固性樹(shù)脂膜704的表面。在步驟二，在超聲振動(dòng)被進(jìn)一步施加于引腳710的情況下，引腳710被按壓到熱固性樹(shù)脂膜704上。然后，以“·”表示的SiO2粒子被引腳710從熱固性樹(shù)脂膜704中清除干凈(分離)，以便在熱固性樹(shù)脂膜704中形成以“O”表示的小孔。SiO2粒子從熱固性樹(shù)脂膜704中分離出來(lái)后，可以被熔化的熱塑性樹(shù)脂膜707所吸收(蔓延)。由于小孔的產(chǎn)生，熱固性樹(shù)脂膜704會(huì)更加脆化不耐用，因此引腳710能夠輕易地推去(部分地除去)熱固性樹(shù)脂膜704，抵達(dá)鋁箔布線圖706的表面(電極區(qū)711)。此時(shí)，在鋁箔布線圖706表面的氧化層是通過(guò)引腳710的超聲振動(dòng)被機(jī)械式清除的。結(jié)果，引腳710和電極區(qū)711發(fā)生接觸。在步驟三，布線圖706的引腳710和電極區(qū)711被引腳的超聲振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱所加熱，因此形成了包含有鋁箔中的金原子的金屬熔合部分，完成了對(duì)二者的超聲綁定。
當(dāng)半導(dǎo)體載體芯片202被置于預(yù)定位置后，完成超聲封裝過(guò)程中的步驟一至步驟三所需施加的超聲振動(dòng)的頻率為63KHz，負(fù)荷壓強(qiáng)為0.2kg/mm2，持續(xù)時(shí)間1.5秒。
綁定過(guò)程如圖15F所示，在不對(duì)布線板708加熱到150℃以綁定半導(dǎo)體載體芯片709的主體和布線圖706的情況下，可以通過(guò)自然冷卻或強(qiáng)制冷卻的方式來(lái)固化熔化的熱塑性樹(shù)脂膜707。也就是說(shuō)，插在半導(dǎo)體載體芯片709的底面和布線板708之間的熔化的熱塑性樹(shù)脂膜707得到冷卻和固化，因此半導(dǎo)體載體芯片709和布線板708就被堅(jiān)固地綁定到一起。之后，根據(jù)需要使用眾所周知的方法來(lái)對(duì)半導(dǎo)體載體芯片709進(jìn)行樹(shù)脂密封，以形成灌注部分712。通過(guò)這種方式，就制成了電子元件模塊700。
下面將參考圖16A～16B來(lái)講述將電子元件模塊封裝于數(shù)據(jù)載體上以形成與天線線圈的電子連接這一過(guò)程。這一處理過(guò)程使用了超聲焊接技術(shù)。
如圖16A所示，電子元件模塊700置于數(shù)據(jù)載體主體607上，這樣在電子元件模塊一側(cè)的綁定規(guī)劃部分713a和713b就將與作為數(shù)據(jù)載體主體一側(cè)的綁定規(guī)劃部分的端子焊盤606a和606b相對(duì)齊。
如圖16B所示，使用頻率為V(40kHz)的超聲振動(dòng)，將一對(duì)鑿齒器801和802一齊落下，直接壓在電子元件模塊700的綁定規(guī)劃部分712a和713b上，壓強(qiáng)大小為P(0.2kg/mm2)，持續(xù)時(shí)間為T(0.5秒鐘)。在圖16中，標(biāo)號(hào)803和804表示與鑿齒器801和802相對(duì)的砧。
一般地，當(dāng)原子之間的距離(幾個(gè)埃的長(zhǎng)度)足以在兩個(gè)要結(jié)合在一起的金屬表面產(chǎn)生引力作用以及整個(gè)表面的原子全部相互接觸時(shí)，焊接才得以成功。不過(guò)，由于金屬表面覆蓋有氧化物和吸附氣體等一層薄的表層，機(jī)床上的凈金屬原子無(wú)法充分接觸以產(chǎn)生最大的綁定強(qiáng)度。
因此，通過(guò)上述超聲綁定方法所產(chǎn)生的超聲振動(dòng)，可以除去金屬表層(在該例中，包括713a、713b、606a和606b)，并且通過(guò)激活原子振動(dòng)使原子得到擴(kuò)散，這樣就可以安全可靠地將電子元件模塊700的端子和數(shù)據(jù)載體的端子綁定在一起。也就是說(shuō)，與電子元件模塊700的引腳710存在電子連接的熱固性樹(shù)脂膜704(圖13中的兩個(gè)終端部分)和位于數(shù)據(jù)載體端子部分(圖8中的103和104)的銅箔部分603焊接在一起，如圖13所示。
這一方法基于超聲綁定的原理，其中金屬表層是通過(guò)超聲振動(dòng)除去的。即使如圖14B所示的處理過(guò)程是在沒(méi)有剝落作為絕緣防蝕涂層的導(dǎo)電圖接線焊盤606a、606b的情況下進(jìn)行的，但是同樣獲得了電子元件模塊700和數(shù)據(jù)載體主體607之間的全部電子的和機(jī)械的綁定特性。通過(guò)上述處理，就得到了符合本發(fā)明的膜狀數(shù)據(jù)載體DC(參見(jiàn)圖8)。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)通過(guò)調(diào)整對(duì)鑿齒器801和802的按壓時(shí)間產(chǎn)生出對(duì)應(yīng)于突出部分的金屬塑性流動(dòng)時(shí)，會(huì)在與鑿齒器801和802相對(duì)的砧803和804的端面上產(chǎn)生出大量位于熔合部分上的凸起和凹陷部分，這樣正對(duì)著金屬層清除部分的樹(shù)脂層會(huì)因超聲振動(dòng)而熔化。特別是當(dāng)金屬熔化和樹(shù)脂熔化同時(shí)進(jìn)行時(shí)，電子元件模塊的機(jī)械綁定強(qiáng)度將大大增加，因此當(dāng)可以對(duì)諸如航空標(biāo)簽或物理分布式管理標(biāo)簽等各種數(shù)據(jù)載體進(jìn)行大致粗暴的處理時(shí)，該實(shí)施例是有效的。
通過(guò)這種方式所得到的膜狀數(shù)據(jù)載體應(yīng)用了基于電磁場(chǎng)原理的讀取介質(zhì)，因此能夠在相距100甚至1000mm的情況下可靠地讀取存儲(chǔ)于半導(dǎo)體中的數(shù)據(jù)，而不會(huì)受到讀取距離或方向上的限制，特別是在定向性讀取方面。
通過(guò)上面的講述明顯可以看出，本發(fā)明提出了用于制造電子元件模塊的方法，其中半導(dǎo)體載體芯片被以電子的和機(jī)械的可靠方式和較低的成本快速地封裝到布線板上，并且可以避免因布線板上的半導(dǎo)體載體芯片和電極區(qū)之間的接觸而發(fā)生短路，即使是在對(duì)半導(dǎo)體載體芯片的封裝部分施以高溫和高壓夫在的情況下。
本發(fā)明提出了以低成本和大規(guī)模的方式來(lái)制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中電磁可讀數(shù)據(jù)載體可以用在航空標(biāo)簽、物理分布式管理標(biāo)簽或無(wú)人售票入場(chǎng)券等許多方面。
權(quán)利要求
1.一種制造電子元件模塊的方法，其中在電子元件模塊中具有封裝于布線板上的半導(dǎo)體載體芯片，所述的方法包括(a)準(zhǔn)備包括布線圖的所述布線板，熱固性樹(shù)脂膜在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并且分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜；(b)當(dāng)使用超聲波時(shí)，在所述的熱塑性樹(shù)脂膜被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，將半導(dǎo)體載體芯片的引腳按壓到熱塑性樹(shù)脂膜上，以便熔化的熱塑性樹(shù)脂膜被所述的半導(dǎo)體載體芯片引腳推擠掉，以及所述的引腳抵達(dá)所述的熱固性樹(shù)脂膜的表面；(c)通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，將所述的引腳壓到所述的熱固性樹(shù)脂膜上，以便所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中分離，熱固性樹(shù)脂膜被所述的引腳推掉，并且所述的引腳與所述的電極區(qū)相接觸；(d)在所述的引腳和所述的電極區(qū)相接觸的情況下，通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，來(lái)超聲綁定所述的引腳和所述的電極區(qū)；以及(e)通過(guò)冷卻和固化所述的熔化的熱塑性樹(shù)脂，將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定在所述的布線板上。
2.如權(quán)利要求1所述的制造電子元件模塊的方法，其中使用硅氧化物或鋁氧化物作為絕緣粒子的材料。
3.如權(quán)利要求1所述的制造電子元件模塊的方法，其中使用四氟乙烯作為絕緣粒子的材料。
4.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的制造電子元件模塊的方法，其中絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中的含量為100份重量的樹(shù)脂中含有10～30份重量的絕緣粒子。
5.如權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的制造電子元件模塊的方法，其中絕緣粒子的直徑為熱固性樹(shù)脂膜厚度的70％或更大。
6.一種用于倒裝晶片連接的布線板，包括布線圖；在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并分布和包括有絕緣粒子的熱固性樹(shù)脂膜；以及覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜的熱塑性樹(shù)脂膜。
7.如權(quán)利要求6所述的連接布線板的倒裝晶片，其中使用硅氧化物或鋁氧化物作為所述絕緣粒子的材料。
8.如權(quán)利要求6所述的連接布線板的倒裝晶片，其中使用四氟乙烯作為所述絕緣粒子的材料。
9.如權(quán)利要求6至8中的任何一項(xiàng)所述的連接布線板的倒裝晶片，其中所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中的含量為100份重量的樹(shù)脂中含有10～30份重量的絕緣粒子。
10.如權(quán)利要求6至9中的任何一項(xiàng)所述的連接布線板的倒裝晶片，其中絕緣粒子的直徑為熱固性樹(shù)脂膜厚度的70％或更大。
11.一種制造用于倒裝晶片連接的布線板的方法，包括如下步驟準(zhǔn)備膜狀布線板的基元；在所述的基元上層壓金屬箔；以及當(dāng)通過(guò)蝕刻處理形成布線圖時(shí)，在所述金屬箔的表面形成蝕刻圖所需的布線圖，以便使用分布和包括有絕緣粒子的熱固性樹(shù)脂作為蝕刻掩模材料，并且所述的熱固性樹(shù)脂進(jìn)一步覆蓋有熱塑性樹(shù)脂。
12.如權(quán)利要求11所述的制造連接布線板的倒裝晶片的方法，其中使用硅氧化物或鋁氧化物作為所述絕緣粒子的材料。
13.如權(quán)利要求11所述的制造連接布線板的倒裝晶片的方法，其中使用四氟乙烯作為所述絕緣粒子的材料。
14.如權(quán)利要求11至13中的任何一項(xiàng)所述的制造連接布線板的倒裝晶片的方法，其中所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中的含量為100份重量的樹(shù)脂中含有10～30份重量的絕緣粒子。
15.如權(quán)利要求11至14中的任何一項(xiàng)所述的制造連接布線板的倒裝晶片的方法，其中所述絕緣粒子的直徑為熱固性樹(shù)脂膜厚度的70％或更大。
16.一種用于制造包括有數(shù)據(jù)載體主體和電子元件模塊在內(nèi)的電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中所述的數(shù)據(jù)載體主體容納有組成膜上天線的導(dǎo)線圖，所述的電子元件模塊中的半導(dǎo)體載體芯片具有發(fā)射/接收電路和存儲(chǔ)器，封裝在所述的膜、薄片或薄板狀布線板的布線圖上，所述的方法包括電子元件模塊的制造方法，該電子元件模塊的制造方法包括如下步驟(a)準(zhǔn)備具有所述布線圖的所述膜、薄片或薄板狀布線板，熱固性樹(shù)脂膜在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并且分布和包括有絕緣粒子，以及熱塑性樹(shù)脂膜覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜；(b)當(dāng)使用超聲波時(shí)，在所述的熱塑性樹(shù)脂膜被加熱和被軟化的熔化狀態(tài)下，將半導(dǎo)體載體芯片的引腳按壓到熱塑性樹(shù)脂膜上，以便熔化的熱塑性樹(shù)脂膜被所述的半導(dǎo)體載體芯片引腳推擠掉，以及所述的引腳抵達(dá)所述的熱固性樹(shù)脂膜的表面；(c)通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，將所述的引腳壓到所述的熱固性樹(shù)脂膜上，以便所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中分離，熱固性樹(shù)脂膜被所述的引腳推掉，并且所述的引腳與所述的電極區(qū)相接觸；(d)在所述的引腳和所述的電極區(qū)相接觸的情況下，通過(guò)對(duì)所述的引腳持續(xù)地使用超聲波，來(lái)超聲綁定所述的引腳和所述的電極區(qū)；以及(e)通過(guò)冷卻和固化所述的熔化的熱塑性樹(shù)脂，將半導(dǎo)體載體芯片主體綁定在所述的布線板上。
17.如權(quán)利要求16所述的制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中在數(shù)據(jù)載體主體中使用了所述的膜狀樹(shù)脂襯底。
18.如權(quán)利要求16和17所述的制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中使用硅氧化物或鋁氧化物作為所述絕緣粒子的材料。
19.如權(quán)利要求16和17所述的制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中使用四氟乙烯作為所述絕緣粒子的材料。
20.如權(quán)利要求16至19中的任何一項(xiàng)所述的制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中所述的絕緣粒子在熱固性樹(shù)脂膜中的含量為100份重量的樹(shù)脂中含有10～30份重量的絕緣粒子。
21.如權(quán)利要求16至20中的任何一項(xiàng)所述的制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中所述絕緣粒子的直徑為熱固性樹(shù)脂膜厚度的70％或更大。
22.一種連接布線板的倒裝晶片，包括布線圖；在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并分布和包括有絕緣粒子的第一塑性樹(shù)脂膜；以及覆蓋所述的第一熱塑性樹(shù)脂膜的第二熱塑性樹(shù)脂膜。其中所述的第一熱塑性樹(shù)脂膜的再軟化溫度完全比所述的第二熱塑性樹(shù)脂膜的再軟化溫度高。
23.如權(quán)利要求1所述的制造電子元件模塊的方法，其中在電子元件模塊中有封裝于布線板上的半導(dǎo)體載體芯片，其中所述的絕緣粒子均勻地分布于所述的熱固性樹(shù)脂膜中。
24.如權(quán)利要求6所述的用于倒裝晶片連接的布線板，其中所述的絕緣粒子均勻地分布于所述的熱固性樹(shù)脂膜中。
25.如權(quán)利要求11所述的制造用于倒裝晶片連接的布線板的方法，其中所述的絕緣粒子均勻地分布于所述的熱固性樹(shù)脂膜中。
26.如權(quán)利要求16所述的制造電磁可讀數(shù)據(jù)載體的方法，其中所述的絕緣粒子均勻地分布于所述的熱固性樹(shù)脂膜中。
27.如權(quán)利要求22所述的連接布線板的倒裝晶片，其中所述的絕緣粒子均勻地分布于所述的熱固性樹(shù)脂膜中。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子元件模塊和電磁可讀數(shù)據(jù)載體的制造方法。使用超聲波將半導(dǎo)體載體芯片的引腳加熱至高溫，從上面按壓到布線板上，這樣就使半導(dǎo)體載體芯片的引腳穿透熱塑性樹(shù)脂膜和熱塑性樹(shù)脂膜，從而將引腳的頂端部分綁定到電極區(qū)上。其中的布線板包括布線圖，用于在所述的布線圖上覆蓋電極區(qū)并分布和包括有絕緣粒子的熱固性樹(shù)脂膜，以及覆蓋所述的熱固性樹(shù)脂膜的熱塑性樹(shù)脂膜。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1521821SQ20031012378
公開(kāi)日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者川井若浩, 佐藤憲章, 章 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社