(57)【要約】  ＲＦＩＤ（無線周波数識別）トランスポンダが、はんだ付け可能なコンタクトエリア（１２）を備えた半導体ダイ（６）及び巻線ワイヤ（２）からつくられるアンテナを有し、巻線ワイヤがコンタクトエリア（１２）にはんだ付けされ、はんだ付け可能なコンタクトエリア（１２）がニッケルベースの合金からつくられる。
2014505309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤトランスポンダであって、
はんだ付け可能なコンタクトエリアを有する半導体ダイ、及び
巻線ワイヤからつくられるアンテナ、
を含み、
前記巻線ワイヤが前記コンタクトエリアにはんだ付けされ、前記はんだ付け可能なコンタクトエリアがニッケルベースの合金からつくられる、
トランスポンダ。
【請求項２】
請求項１に記載のトランスポンダであって、前記ニッケルベースの合金がＮｉＡｕ又はＮｉＳｎである、トランスポンダ。
【請求項３】
請求項２に記載のトランスポンダであって、前記巻線ワイヤと前記はんだ付け可能なコンタクトエリアとの間のはんだコンタクトが、レーザーはんだ付け、ホットスタンピングはんだ付け、又は超音波圧縮接合により成される、トランスポンダ。
【請求項４】
請求項１に記載のトランスポンダであって、前記巻線ワイヤと前記はんだ付け可能なコンタクトエリアとの間のはんだコンタクトが、レーザーはんだ付け、ホットスタンピングはんだ付け、又は超音波圧縮接合により成される、トランスポンダ。
【請求項５】
請求項４に記載のトランスポンダであって、前記はんだ付け可能なコンタクトエリアがＳｎ仕上げを含む、トランスポンダ。
【請求項６】
請求項１に記載のトランスポンダであって、前記はんだ付け可能なコンタクトエリアがＳｎ仕上げを含む、トランスポンダ。
【請求項７】
半導体ダイをアンテナの巻線ワイヤに接続するための方法であって、
ニッケルベースの合金からつくられる前記ダイ上にはんだ付け可能なコンタクトエリアを提供する工程、
ホットスタンピングはんだ付けプロセスを用いることにより又は超音波圧縮接合により、前記巻線ワイヤを前記はんだ付け可能なコンタクトエリアにはんだ付けする工程、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、位置決め段を用いて互いに対して前記ダイ及び前記巻線ワイヤを位置決めすることを更に含み、前記ダイがバキュームホルダーを用いて前記位置決め段に固定される、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、絶縁体を前記巻線ワイヤから剥がすためにレーザーを用いる工程を更に含む、方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、絶縁体を前記巻線ワイヤから剥がすためにレーザーを用いる工程を更に含む、方法。
【請求項１１】
半導体ダイをアンテナの巻線ワイヤに接続するための方法であって、
ニッケルベースの合金からつくられる前記ダイ上にはんだ付け可能なコンタクトエリアを提供する工程、
コンタクトフリー接続方法を用いることにより、前記巻線ワイヤを前記はんだ付け可能なコンタクトエリアにはんだ付けする工程、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記はんだ付けする工程がレーザーはんだ付けによって実行される、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記レーザーを用いて絶縁体を前記巻線ワイヤから剥がす工程を更に含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、位置決め段を用いて互いに対して前記ダイ及び前記巻線ワイヤを位置決めすることを更に含み、前記ダイがバキュームホルダーを用いて前記位置決め段に固定される、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、前記レーザーを用いて絶縁体を前記巻線ワイヤから剥がす工程を更に含む、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、位置決め段を用いて互いに対して前記ダイ及び前記巻線ワイヤを位置決めすることを更に含み、前記ダイがバキュームホルダーを用いて前記位置決め段に固定される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、半導体ダイと、巻線ワイヤからつくられるアンテナとを含むＲＦＩＤ（無線周波数識別）トランスポンダに関連する。更に、本発明は、半導体ダイをアンテナ巻線ワイヤに接続するための方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
トランスポンダチップのための、特に、ＲＦＩＤ  ＨＤＸ（半二重）トランスポンダのための、現在のウエハは、それをアンテナの巻線ワイヤに接触させるための高価な金層を必要とする。更に、アンテナの巻線ワイヤは、手動ではんだ付けされる必要があり、これは長いプロセス時間及び付加的なコストを生じさせる。はんだ付けは典型的に、はんだ付けエリアにおけるそれぞれの材料に高い熱的及び機械的応力をつくることが知られている、熱圧縮プロセスによって実行される。固有の応力（intrinsic stress）が、接続エリアにおける材料特性の劣化につながり得る。最悪のケースでは、機械的応力が、接続におけるクラックにつながり、そのため、電気的接続の信頼性に関する問題を生じさせる。典型的な固定プロセスの一例が米国特許登録番号第５，５７２，４１０号に記載されている。
【特許文献１】米国特許登録番号第５，５７２，４１０号
【発明の概要】
【０００３】
半導体ダイと、巻線ワイヤからつくられるアンテナとを含むＲＦＩＤトランスポンダが提供される。更に、アンテナのダイへの接続のための低減された機械的応力を提供する、半導体ダイをアンテナの巻線ワイヤに接続するための方法が提供される。
【０００４】
記載される例示の実施例において、ＲＦＩＤトランスポンダが、はんだ付け可能なコンタクトエリアを有する半導体ダイと、巻線ワイヤからつくられるアンテナとを含む。巻線ワイヤは、ニッケルベースの合金からつくられるコンタクトエリアにおいてダイにはんだ付けされる。好ましくは、はんだ付け可能なコンタクトエリアは、ニッケル金合金（ＮｉＡｕ）又はニッケル錫合金（ＮｉＳｎ）であり得るニッケルベースの合金からつくられるめっきを含む。さらに好ましくは、巻線ワイヤとコンタクトエリアとの間のはんだコンタクトは、レーザーはんだ付け、ホットスタンピングはんだ付け、又は超音波圧縮接合を用いて実現される。はんだ材料は、鉛及びフラックスフリーであることが好ましい。
【０００５】
開示される実装は、当業界で現在確立されている熱圧縮ボンディングプロセスを回避し得る。金（Ａｕ）のないはんだ付け可能なコンタクトエリアが適用され得、はんだプロセスは、材料（金）自体に関連するだけでなく処理にも関連して、一層経済的にされ得る。それぞれ、はんだ付け可能なコンタクトエリア又はコンタクトパッドを提供するために、従来の金めっきの代わりに、ニッケルベースの材料が適用される。
【０００６】
経験的分析に因り、熱圧縮ボンディングが、接続エリアにおける機械的応力を誘発することが分かっている。ホットスタンピングはんだ付け、超音波圧縮接合、及びレーザーはんだ付けなどの接続手法は、固有の応力の出現を著しく低減する。ニッケルベースのはんだ付け可能なコンタクトエリアと組み合わせて、アンテナの巻線ワイヤとダイとの間の信頼性の高い接続が提供され得る。接続エリアにおける機械的応力が著しく低減される。コンタクトエリアにおける高価な金層を省くことができ、これはコスト削減の７０％以上となり得る。金熱圧縮接続プロセスを用いる場合のはんだプロセスにより典型的に知られている７００℃までの高い温度は、前述の手法を適用する場合は生じない。
【０００７】
別の側面に従って、はんだ付け可能なコンタクトエリアは、錫（Ｓｎ）仕上げを含む。これは、熱的及び機械的応力の更なる低減につながる。経験的分析により、ホットスタンピングはんだ付けプロセスと組み合わせて、錫仕上げが熱的及び機械的応力の著しい低減を提供することが分かった。
【０００８】
超音波圧縮接合では、ダイに対する熱的及び機械的応力は、当業界において既知の金熱圧縮プロセスに比べて２０％以上低減されることが分かった。
【０００９】
更なる実施例に従って、アンテナの巻線ワイヤ絶縁体がレーザーで剥がされる。ワイヤの絶縁体を剥がすことは、熱応力の更なる源として認識されている。レーザーでワイヤ絶縁体を剥がすことにより、更なる熱応力の導入を避けることができる。
【００１０】
別の実施例において、巻線ワイヤとはんだ付け可能なコンタクトエリアとの間のコンタクトは、鉛及びフラックスフリーはんだ材料を用いることによって実行される。特に、レーザーはんだ付けと組み合わせて、フラックスフリーはんだ接続が実現され得る。
【００１１】
別の側面に従って、半導体ダイをアンテナの巻線ワイヤに接続するための方法が提供される。ダイは、ニッケルベースの合金からつくられるはんだ付け可能なコンタクトエリアを有する。巻線ワイヤをはんだ付け可能なコンタクトエリアにはんだ付けする工程は、ホットスタンピングはんだ付けプロセスを用いることにより又は超音波圧縮接合により、成される。別の側面に従って、巻線ワイヤをはんだ付け可能なコンタクトエリアにはんだ付けする工程は、コンタクトフリー接続方法を用いることにより、好ましくはレーザーはんだ付けにより、成される。
【００１２】
経験的分析に因り、前述の接続手法が固有の応力の出現を著しく低減することが分かっている。好ましくは、熱圧縮プロセスが回避され得る。
【００１３】
好ましくは、はんだ付けにレーザーが用いられる場合、アンテナ巻線ワイヤ絶縁体を剥がす工程は、レーザーを用いることによっても実行され、好ましくは、はんだ付けに既に用いられている同じレーザーが適用される。
【００１４】
別の側面に従って、ダイ及びアンテナ巻線ワイヤを互いに対して位置決めする工程は、位置決め段を用いて実行される。ダイは、通常のダイピッカーによりつままれ得、位置決め段に搭載される適切なサンプルジグにセットされ得る。後者が位置決め可能であるため、１つの位置決め段のみを用いることにより複数の異なるダイがはんだ付けされ得る。位置決め工程は自動で実行される。
【００１５】
別の実施例において、ダイは、バキュームホルダーを用いて位置決め段に搭載される。これにより、非常にフレキシブルなダイの固定が可能となる。更に好ましくは、この方法は位置決め段を加熱する工程を含む。これは、レーザーにより成されるはんだプロセスをサポートする。本発明に従った方法に好ましいはんだ合金の例は、鉛及びフラックスフリーである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、例示の一実施例に従った、アンテナワイヤを半導体ダイに接続するための方法を図示する簡略化した斜視図である。
【００１７】
【図２】図２は、例示の一実施例に従った、アンテナワイヤに接続される半導体ダイを有するＲＦＩＤトランスポンダを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、アンテナ４の巻線ワイヤ２をダイ６に接続するためのシステムを示す。アンテナ４の巻線ワイヤ２は適切なコア８上に配され、コア８はフェライトコアであり得る。アンテナの巻線ワイヤ２をダイ６に接続する原理は、図示する構造を有するアンテナ４に限定されない。他の巻線配線２が同じようにしてダイ６に接続されてもよい。
【００１９】
半導体ダイ６は、アンテナ４と巻線ワイヤ２の接続端部とに対してダイ６を位置決めするため、位置決め段１０上に配置される。ダイ６は、はんだ付け可能なコンタクトエリア１２、好ましくは、ニッケルベースの合金、例えば、ＮｉＡｕ又はＮｉＳｎ合金、からつくられる金属めっきを含む。はんだ付け可能なコンタクトエリアは、位置決め段６を用いてアンテナ４の巻線ワイヤ２のはんだ付け端部の下に配置される。これは自動で成されることが好ましい。好ましくは鉛及びフラックスフリーはんだ合金である適切なはんだ材料が、はんだ付け可能なコンタクトエリア１２の頂部上に配置され得る。アンテナ４は、適切なホルダー１４により保持され、ダイ６はそれに対して位置決めされる。また、逆に、アンテナ４が適切な位置決め段により位置決めされ得、ダイ６が適切なジグ内に固定されてもよい。
【００２０】
図１の実施例に従って、レーザー１８、例えばファイバーレーザー、を用いてはんだ付けが実行される。放射されるレーザー放射１６を導き、形成するための光学系も存在し得るが、明確にするため省略されている。レーザー放射１６ははんだエリアにつながり、ダイ６を巻線ワイヤ２はんだ付けするために必要な熱が伝えられる。はんだ付け可能なコンタクトエリア１２又はアンテナの巻線ワイヤ２、即ち、そのはんだ付け端部、上へのプラスチック機械的変形により必要な熱入力を提供しない他の接続手法も適用可能である。経験的分析に因り、ホットスタンピングはんだ付け又は超音波圧縮接合手法も適切であることが分かっている。
【００２１】
ダイ６は、好ましくは位置決め段１０内に統合されるバキュームホルダーを用いて位置決め段１０に取り付けられ得る。巻線ワイヤ２をダイ６のはんだ付け可能なコンタクトエリア１２に接続するため、ダイは、ダイピッカーにより位置決め段１０上に位置決めされ得、バキュームホルダーにより適所に保持され得る。好ましくは、ダイ６は自動で整合され得る。ダイは非常に容易に配置され得、更にアンテナ４の巻線ワイヤ２下に自動で整合され得、これが高速プロセスにつながる。
【００２２】
はんだ付けプロセスのサポートのため、位置決め段は加熱され得る。これは、ホットスタンピングはんだ付けプロセスと組み合わせて利点となり得る。別の代替の実施例に従って、巻線ワイヤをダイ６のはんだ付け可能なコンタクトエリア１２に接続するために超音波圧縮接合を用いることができる。
【００２３】
はんだ付けプロセス前に、巻線ワイヤ２の絶縁体は剥がされる必要がある。これはレーザーを用いて成され得る。レーザーの放射を用いてワイヤの絶縁体を剥がすことは、巻線ワイヤ２のはんだ付け端部に対する応力を著しく低減する。巻線ワイヤのこの部分における残存応力も、接続エリアにおける応力につながり得る。巻線ワイヤ２への応力を低減することにより、巻線ワイヤ２とダイ６のはんだ付け可能なコンタクトエリア１２との間のはんだ付けエリアへの更なる応力インパクトのリスクが最小化され得る。
【００２４】
図２は、本発明の一実施例に従った方法を用いて、ダイ１６に接続されるアンテナ２２を有するＲＦＩＤトランスポンダ２０を示す。ＲＦＩＤトランスポンダ２０は、アンテナ２２とダイ１６との間の信頼性の高い電気的接続のため、一層高い信頼性を有する。
【００２５】
本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び本発明の特許請求の範囲内で他の実施例を実装し得ることが理解されるであろう。
【図１】
2014505309.tif 000003
【図２】
2014505309.tif 000004
【国際調査報告】
2014505309.tif 000005
2014505309.tif 000006