(57)【要約】【解決手段】本発明は、チップを含むモジュールと回路パターンを含む基板との間に接合部を形成して、モジュールの複数の接触区域と回路パターンの複数の接触区域とを接続することによってチップと回路パターンとの間に電気接続部を作るようにしている方法に関するものである。モジュールを実質的に完全に基板へ付着させる。電気接続部を等方導電性接着剤によって、または機械的押圧によって形成し、モジュールの残部を硬化性非導電性接着剤によって基板へ付着させる。
2006526892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップを含むモジュールと回路パターンを含む基板との間に接合部を形成して、該モジュールの複数の接触区域と該回路パターンの複数の接触区域とを接続することによって前記チップと該回路パターンとの間に電気接続部を作るようにし、前記モジュールを実質的に完全に前記基板へ付着させる方法において、前記電気接続部を等方導電性接着剤によって、または機械的押圧によって形成し、前記モジュールの残部を硬化性非導電性接着剤によって前記基板へ付着させることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、次の工程段階、
硬化性等方導電性接着剤を前記回路パターンの接触区域へ散布する段階と、
前記モジュールの接触区域を該回路パターンの接触区域へ前記等方導電性接着剤によって付着させる段階と、
該等方導電性接着剤をキュアリングする段階と、
硬化性非導電性接着剤を前記モジュールの側面に散布して、該接着剤が毛管力によって該モジュールの下に吸い込まれるようにする段階と、
前記非導電性接着剤をキュアリングする段階とを、該示す順序で含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、該方法は次の工程段階、
硬化性等方導電性接着剤を前記回路パターンの接触区域へ散布する段階と、
前記モジュールの接触区域を該回路パターンの接触区域へ前記等方導電性接着剤によって付着させる段階と、
前記硬化性非導電性接着剤を前記モジュールの側面に散布して、該接着剤が毛管力によって該モジュールの下に吸い込まれるようにする段階と、
前記等方導電性接着剤および前記非導電性接着剤をキュアリングする段階とを、該示す順序で含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、該方法は次の工程段階、
硬化性等方導電性接着剤を前記回路パターンの接触区域へ散布する段階と、
硬化性非導電性接着剤を該回路パターンの複数の接触区域の間に散布する段階と、
前記モジュールの接触区域を該回路パターンの接触区域へ付着させる段階と、
前記等方導電性接着剤および前記非導電性接着剤をキュアリングする段階とを、該示す順序で含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、該方法は次の工程段階、
前記回路パターンの接触区域と、前記モジュールの接触区域とを機械的に押して一緒にして、前記電気接続部を形成するようにする段階と、
硬化性非導電性接着剤を前記モジュールの側面に散布して、該接着剤が毛管力によって該モジュールの下に吸い込まれるようにする段階と、
前記非導電性接着剤をキュアリングする段階とを、該示す順序で含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、該方法は次の工程段階、
硬化性非導電性接着剤を少なくとも前記回路パターンの接触区域または前記モジュールの接触区域に散布する段階と、
該モジュールの接触区域を前記回路パターンの接触区域へ機械的に押圧して付着させて、前記電気接続部を形成するようにする段階と、
前記非導電性接着剤を、該非導電性接着剤を散布した後のある段階で、キュアリングする段階とを、該示す順序で含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３から６までのいずれかに記載の方法において、前記硬化性接着剤を少なくとも部分的に前記工程ライン外でキュアリングすることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の方法において、前記非導電性接着剤および／または前記等方導電性接着剤を、熱、紫外線照射（UV）、電子ビーム（EB）、または可変周波数マイクロ波装置（VFMW）によってキュアリングすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれかに記載の方法において、前記処理される基板はウエブ形状であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記等方導電性接着剤を硬化性もしくは熱可塑性のいずれかにしていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、チップを含むモジュールと回路パターンを含む基板との間に接合部を形成して、モジュールの接触区域と回路パターンの接触区域とを接続することによってチップと回路パターンとの間に電気接続部を作るようにし、モジュールを実質的に完全に基板へ付着させるようにする方法に関するものである。
【０００２】
公知の接着接合部は、次の接着剤のうちの１つを用いて形成されることが多い。
−異方導電性接着剤（ACA）がこの目的に使用される最も一般的な接着剤である。これはペースト、もしくはフィルムとして用いられることが多い。ACA はキュアリングに高温（約180Oの温度が代表的である）を必要とする。さらに、チップをその基板へ付着させる場合、圧力を必要とする。なぜならば、ACA は接合部へ圧力をかけた後に電気を伝え始めるからである。圧力を用いることは問題である。なぜならば、圧力処理中は連続プロセスを停止する必要があり、これが生産ラインの能力を制限するからである。代表的な停止期間は、一回に付きたとえば８秒間になるかもしれない。ACA は分散した導電性粒子を含有しており、これらの粒度分布は狭い。粒子は特定の形状と粒度を有している。上述の問題がACA をやや高価にしている。
−等方導電性接着剤（ICA）は代表的には銀粒子を含有しており、これが接着剤を導電性にしている。ICA は電気をすべての方向に電気を伝え、このため接点が互いに近くにある接合部には不適切な材料である。ICA に対してチップを、圧力を一切用いないで付着させることができ、このため、停止することなく連続製造が可能である。したがって、生産能力は、この接着剤の場合は申し分がない。さらに、ICA はACA よりもかなり安価である。
−非導電性接着剤（NCA）は、接着剤の内部に導電性粒子がないので、かなり安価である。これの使用に関する問題は、これが塗布される表面が前処理段階を必要とし、さもなければ、その接合部全体にわたって適切な導電性が達成されないということにある。
【０００３】
さらに、チップを含む長尺状のモジュールを回路パターンへ付着させる方法に関しては、クリンピングと呼ばれる方法が知られている。クリンピング方法は圧力衝撃部を含み、これを長尺状のモジュールの両端部に対して当てて、モジュールと回路パターンとを電気的に接続するようにしている。
【０００４】
公報第WO 02/49093 号が、チップを含むモジュールを、回路パターンを含む基板へ付着する方法を開示している。モジュールは基板へ熱可塑性材料を用いて付着され、材料を異方導電性もしくは非導電性のいずれかのものにすることができる。
【０００５】
公報第WO 03/56509 号も、チップを含むモジュールを、回路パターンを含む基板へ付着する方法を開示している。モジュールは基板に熱可塑性フィルムを用いて付着される。回路パターンの接点とチップの接点との間の電気的接触は、これらの接点を機械により押し合わせる／押して十分に近接させることによって得られる。
【０００６】
モジュールを付着させる上述の方法により達成される有利な効果にもかかわらず、いくつかの欠点がいまだに存在する。異方導電性熱可塑性材料は非常に高価である。非導電性熱可塑性材料は、より安価であるが、チップと回路パターンとの間に形成される電気接続部が信頼できない。熱可塑性フィルムと機械による押圧とを組み合わせることが、信頼できる接合部を導くが、上述のすべての従来技術の方法の場合のように、熱可塑性材料を付着させるには、モジュールを基板へ付着するその工程段階の前に余分な工程段階が必要とされる。
【０００７】
本発明の方法は、電気接続部を等方導電性接着剤によって、または機械的に押圧することによって形成し、モジュールの残部を基板へ硬化性非導電性接着剤によって付着させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の方法によって、信頼できる接合部が達成され、これには、熱可塑性材料だけを用いて形成される接合部の場合と同様に、プレファブリケーションを行う必要がない。非導電性接着剤は、モジュールと基板を適切に貼りあわせるのに単に用いられ、接着剤を、時間が掛かる前準備なしに散布することができる。さらに、硬化段階は硬化性接着剤で行なう必要があり時間が掛かるが、時間を節約する場合は硬化段階を工程ラインの外部に少なくとも一部を移すことができ、それによって生産能力および速度が増す。本方法はまた安価な基板材料および接着剤の使用も可能にする。
【０００９】
接合部は、アンテナ、およびチップの集積回路などの別個のエレメントを電気的に接続することを目的としている。本発明の方法によって確実な接合部が達成される。なぜならば、接合部の機械的強度を、非導電性接着剤によって増大させることができるからである。本発明の方法は、リールツーリール工程に対して大きな可能性を提供する。
【００１０】
本願に開示する接合部は、チップに回路パターンおよび集積回路を含むトランスポンダの製造に関連するものである。トランスポンダのアンテナを形成する回路パターンが基板に作られ、回路パターンは代表的には銅製である。アンテナをコイル型アンテナ、もしくはダイポールアンテナ技術に基づいたアンテナにすることができる。基板をウエブ状もしくはシート状にすることができる。望ましい形状はウエブ形状である。ウエブは、連続したおよび／または隣接した複数の回路パターンを含み、これらは連続して加工することができる。
【００１１】
準備のできたトランスポンダにおいて、チップは、モジュールを介して回路パターンへ電気的に接続されており、モジュールは、基板上にチップおよび必要な電気リード線を含み、チップは基板へ付着されており、基板は回路パターンを含む。それぞれのモジュールはシートもしくはウエブから分離されており、モジュールは本発明の方法によって回路パターンへ付着されている。
【００１２】
本願に開示する接着剤は一般に液状もしくはゲル状のものである。これらの接着剤のほとんどが常に硬化可能である。すなわち、これらは熱、UV照射、もしくは電子ビーム（EB）などの適切な手段によってキュアリングすることができる。上述の選択肢の他に、キュアリング段階を活性剤（金属成分などのもの）、可変周波数マイクロ波装置、水分、または化学反応によって促進することができ、これらは所定の方法で接着剤において活動し始める。
【００１３】
本発明の方法に関しては５つの主たる実施例がある。最初の３つの実施例は２つの接着剤を組み合わせたものを扱っており、最後の２つの実施例はクリンピング接合部と接着剤の組み合わせを扱っている。硬化性の等方導電性接着剤は最初の３つの実施例にあり、望ましくは熱硬化性接着剤である。
【００１４】
第１の実施例において、等方導電性接着剤を用いており、キュアリング温度は20℃と180℃との間である。キュアリング時間はキュアリング温度に依存し、温度が高いほど、キュアリング時間は短くなる。第２および第３の実施例において、等方導電性接着剤を用いており、キュアリング温度は低く、キュアリング時間は長い。工程の始まりは３つの実施例においては同じである。液状の等方導電性接着剤は基板の接触区域（第１の接触区域）に塗布される。第１および第２の実施例において、モジュールは接着剤へ付着されて、モジュールの接触区域（第２の接触区域）が基板の接触区域へ電気的に接続されるようにしている。両接触区域はそれぞれ適切な数の、代表的には２つの接触パッドを含む。実際において、各接触パッドごとに少量の等方導電性接着剤を散布する必要がある。なぜならば、同一の接触区域の複数の接触パッドは互いに電気接触することができないからである。そうしないと、電気回路の機能が阻害される。第３の実施例は、非導電性接着剤を、モジュールを付着させる前に塗布する点で他の２つとは異なっている。
【００１５】
第１の実施例において、等方導電性接着剤がキュアリングされ、その後、低粘度の非導電性接着剤が少量、モジュールの側面に散布されて、非導電性接着剤が毛管力によってモジュールの下に吸い込まれるようにしている。非導電性接着剤はその後、UVもしくはEBなどの適切な方法によってキュアリングされる。非導電性接着剤はモジュールの下に拡がり、それによってモジュールの下の空間全体を満たす平たい接着剤層が形成される。本発明の接合部の強度は非常に優れている。一方、非導電性接着剤が等方導電性接着剤のキュアリング工程の温度に耐える場合は、両接着剤を順次散布して、これら両接着剤を同時にキュアリングすることができる。他方、非導電性接着剤は等方導電性接着剤のキュアリング温度に耐える必要がない。なぜならば、これは等方導電性接着剤のキュアリング段階後に散布することができ、したがって、耐熱性が劣る非導電性接着剤を使用することができる。
【００１６】
第２および第３の実施例において、非導電性接着剤は、等方導電性接着剤をキュアリングする前に散布され、キュアリングされる。その結果、キュアリングされていない等方導電性接着剤は、キュアリング済の非導電性接着剤に包囲されるので、等方導電性接着剤がキュアリングされるか否かは重要ではない。とくにこれら２つの実施例においては、本発明の方法により提供される多くの利点を達成することができる。等方導電性接着剤は徐々にいつかは、たとえば貯蔵室でキュアリングすることができる。これらの実施例においては、接合部の形成には非常な低温で充分である。用いる温度を18℃と70℃との間で変化させることができ、したがって、ポリエチレンもしくはポリプロピレンなどの低コストの基板材料を使用することができる。
【００１７】
等方導電性接着剤は、接着剤のキュアリング温度よりも低い温度にまで加熱する必要があるかもしれない。なぜならば、チップを含むモジュールを付着させる前に溶剤を蒸発させる必要があるかもしれないからである。
【００１８】
接着剤を用いない第４および第５の実施例において、チップと回路パターンとの間の電気接続部はクリンピングによって、すなわち、機械式押圧技法によって作られる。回路パターンおよびモジュールの接触区域は、圧力を接触区域にかけることによって接続される。接触区域の間に非導電性接着剤が塗布され、これはUV照射、EB（電子ビーム）照射、またはVFMW（可変周波数マイクロ波装置）などの適切な技法によってキュアリングされる。
【００１９】
第４の実施例において、回路パターンおよびモジュールの両接触区域は、まずクリンピングによって電気的に接続される。その後、非導電性接着剤がモジュールに隣接して散布されて、毛管力が接着剤をモジュールの下に引き込むようにしている。接着剤はキュアリングされ、トランスポンダウエブが貯蔵される。貯蔵中に接着剤はその最大強度に達する。
【００２０】
第５の実施例において、回路パターンに非導電性接着剤が散布され、モジュールが回路パターンへ付着される。その後、モジュールの接触区域と回路パターンの接触区域とがクリンピングによって電気的に接続される。キュアリング工程を接着剤の塗布直後、モジュールの付着直前でも、またはクリンピング直後に開始することができる。
【００２１】
第５の実施例において、いくつかの変更が可能である。回路パターンではなく、非導電性接着剤をモジュールに、モジュールの回路パターンへ付着しようとする側に塗布することができる。
【００２２】
次に、実施例および図面によって本発明を説明する。
【００２３】
本発明の方法をたとえば、以下に説明し図1aに示すトランスポンダの生産に適用することができる。トランスポンダは、回路パターン３を含むアンテナ基板９を含み、回路パターン３はチップの集積回路に電気接触しており、チップはモジュール１に配されている。回路パターン３をエッチング、電気メッキ、印刷、蒸着によって、またはこれらの技法のいくつかを組み合わせることによって準備することができる。回路パターン３の望ましい材料は銅である。ウエブ１の材料を、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニールまたは紙にすることができる。
【００２４】
図1bは、図1aの領域Ａの断面B-Bの拡大図を示す。モジュール１は、モジュール基板４と、チップ２と、モジュールの接触パッド５と、接触パッド５およびチップ２を電気的に接続する電気リード線18とを含む。アンテナ基板９はその表面に回路パターンを有し、回路パターン３の両端部には接触パッド７がある。等方導電性接着剤６が導電経路を接触パッド５と接触パッド７との間に形成しており、モジュール基板４とアンテナ基板９との間の空間の残部が非導電性接着剤で充填されている。
【００２５】
図２は、互いに付着される前の本発明の接合部の部品を示す。第１の部品であるモジュールは、モジュール基板４と、チップ（図示しない）と、導電性リード線（図示しない）とを含み、導電性リード線は、モジュールのチップと接触パッド５との間に電気接続部を形成する。第２の部品であるアンテナ基板９は回路パターンと、回路パターンの複数の接触パッド７とを含み、接触パッド７に等方導電性接着剤が、さらに接触パッド７に隣接して非導電性接着剤８が滴下される。図示の部品を互いに付着させた場合、等方導電性接着剤６の液滴が接触パッド５と７との間に電気接続部を形成する。非導電性接着剤８の液滴は等方接着剤の周囲に拡がるため、水平方向の導電を妨げ、接合部を強くする。
【００２６】
図３は、生産ライン（リールツーリール工程）の実施例を示しており、ここにおいて本発明の接合部を形成することができる。連続するおよび／または隣接する回路パターンを含んでいる連続した第１のウエブを含むリール10を巻き出し、等方導電性接着剤が、ICA散布装置11において回路パターンの接触パッドへ連続して散布される。非導電性接着剤が、NCA散布装置12において等方性接着剤に隣接して散布される。チップを含むモジュールを含む第２のウエブがリール13から巻き出されて、モジュールが第２のウエブから離され、ニップ17において第１のウエブへ付着される。非導電性接着剤はNCAキュアリング装置14においてキュアリングされ、第１のウエブがリール15に巻き取られる。リール15が別個の貯蔵区域16へ移送され、ここで等方導電性接着剤がやがてキュアリングされる。貯蔵区域は低温、典型的には常温である。
【００２７】
実施例１
連続するおよび／または隣接する回路パターンを含むウエブが散布装置へ運ばれ、ここで等方導電性接着剤がウエブの接触区域へ散布される。工程ラインの次の装置においてモジュールが接着剤へ付着される。その後、接着剤が20℃と180℃との間のさまざまな温度でキュアリングされる。キュアリング段階は非常に迅速で、典型的には150℃の温度では約25秒かかる。温度のため、ウエブの材料はこのような温度に耐える必要がある。代表的にはウエブはポリエステルである。主たる利点は、工程において圧力を必要としないので、ウエブが絶え間なく前進することである。このようにして、工程ラインがその全能力を達成する。実際において、キュアリング段階を、トンネル状のオーブンにおいて行なうことができる。
【００２８】
等方導電性接着剤がキュアリングされた後、非導電性接着剤が少量散布されて、その液滴を毛管力によってモジュールの下に吸い込むことができるようにしている。非導電性接着剤はモジュールの少なくとも一部を包囲し、ウエブとモジュールとの間に残されている空いた空間を満たす。非導電性接着剤がキュアリングされて、確実に接合部が達成される。代わりとして、非導電性接着剤が等方導電性接着剤を硬化させるのに必要な温度に耐える場合は、非導電性接着剤を等方導電性接着剤のキュアリング段階の前に散布することができる。したがって、両方の接着剤を同時にキュアリングすることができる。
【００２９】
実施例２
連続するおよび／または隣接する複数の回路パターンを含むウエブが散布装置へ運ばれ、ここで等方導電性接着剤がウエブの接触区域へ散布される。工程ラインの次の装置において、モジュールが接着剤へ付着される。その後、少量の非導電性接着剤が散布されて、この液滴を毛管力によってモジュールの下に吸い込むことができるようにしている。非導電性接着剤はモジュールを包囲し、ウエブとモジュールとの間に残されている空いた空間を満たす。非導電性接着剤はキュアリング段階なしに硬化されるか、またはそのキュアリングが、UV照射を用いて促進される。非導電性接着剤を硬化させるとき、ウエブをリールに巻取り、貯蔵へ移送し、ここで等方導電性接着剤が常温で、またはわずかに上昇させた温度で時の経過とともに硬化させることができる。等方導電性接着剤は典型的には23℃の温度では24時間で、65℃の温度では２時間で硬化する。第２および第３の実施例に関連して説明した利点を、上述の工程によって達成することができる。トランスポンダの製造は、よりいっそう費用対効果が高い。なぜならば、少なくとも等方性接着剤を工程ライン外でキュアリングすることができるからである。
【００３０】
実施例３
連続するおよび／または隣接するエッチングされた銅製回路パターンを含むポリエステルウエブを散布装置へ運び、ここで等方導電性接着剤（たとえば、米国Tra-Con, Inc.のTra-Duct 2919 などの銀充填エポキシ樹脂）がウエブの接触区域へ散布される。その後、非導電性接着剤（たとえば, 米国Loctite Corporation のLoctite 4304などの光開始シアノアクリル酸エチル接着剤）が等方導電性接着剤に隣接して散布される。上述のLoctite 4304の粘度は25℃の温度においては15cPと30cPの間である。工程ラインの次の装置においてモジュールが接着剤へ付着される。非導電性接着剤が、モジュールの接触パッドを少なくとも部分的に包囲し、ウエブとモジュールとの間に残されている空いた空間を満たす。非導電性接着剤はUV照射（1600mV/cm2、５秒）を用いて硬化される。非導電性接着剤を硬化するとき、ウエブをリールに巻き取り、貯蔵へ移送することができ、ここで等方導電性接着剤が常温で24時間で硬化される。
【００３１】
実施例４
連続するおよび／または隣接するエッチングされた銅製回路パターンを含むポリエステルウエブがクリンピング装置へ運ばれ、ここで回路パターンの第１の接触区域と、モジュール（それぞれがチップを含む）の第２の接触区域がクリンピングによって電気的に接続される。それぞれのモジュールおよびそれぞれの回路パターンは通常２つの第２の接触区域と、２つの第１の接触区域をそれぞれ有しており、これらの第２の接触区域は、通常は長尺状のモジュールの両端部に置かれている。接触区域が接続されるとき、モジュールの残部は付着されていない状態を保つ。非導電性接着剤（たとえば米国Loctite Corporation のLoctite 4304などの光開始シアノアクリル酸エチル接着剤）がモジュールの未付着部分に隣接して散布され、ここから非導電性接着剤が毛管力によってモジュールの下に吸い込まれる。非導電性接着剤はUV照射（1600mV/m2、５秒）を用いて硬化される。非導電性接着剤がUV光線で処理される場合、ウエブをリールに巻き取り、貯蔵へ移送することができる。
【００３２】
実施例５
連続するおよび／または隣接するエッチングされた銅製回路パターンを含むポリエステルウエブが散布装置へ運ばれ、ここで、回路パターンの少なくとも第１の接触区域が非導電性接着剤（たとえば米国Loctite Corporation のLoctite 4304などの光開始シアノアクリル酸エチル接着剤）で被覆される。各回路パターンは通常２つの第１の接触区域を有し、これらの間には空間がある。その空間をこの接着剤で被覆することもできる。モジュールもしくはモジュールの少なくとも第２の接触区域が接着剤へ付着される。代わりに、接着剤をモジュールもしくはモジュールの少なくとも第２の接触区域へ塗布することができる。モジュールが回路パターンへ付着された後、第１の接触区域と第２の接触区域とをクリンピングによって電気的に接続する。非導電性接着剤はUV照射（1600mV/m2、５秒）を用いて硬化される。非導電性接着剤がUV光線で処理される場合、ウエブをリールに巻き取り、貯蔵へ移送することができる。
【００３３】
上述の実施例は本発明の範囲を限定するものではない。本発明の多くの変形を行なうことができる。たとえば、ある場合には、硬化性等方導電性接着剤を熱可塑性接着剤に代えるのが有利かもしれない。熱可塑性接着剤は当然、等方導電性でもある。熱可塑性接着剤は望ましくはウエブへ塗布され、ウエブからモジュールが後の工程段階で分離される。溶融した熱可塑性接着剤がモジュールの接触区域へ塗布され、塗布後に接着剤が冷えると、接着剤は結晶化する。モジュールを回路パターンへ付着させるとき、等方導電性熱可塑性接着剤はほんのしばらくの間、溶解されて、モジュールの接触区域と回路パターンの接触区域との間に接合部を形成するようにする。その後、硬化性の非導電性接着剤が毛管力を利用して塗布される。非導電性接着剤は、上述の実施例において説明したのと同様な方法でキュアリングされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】図1aは、本発明の方法がその生産に適用されるトランスポンダの上面図を示す。
【図１ｂ】図1bは、図1aの領域Ａの断面B-Bの拡大図を示す。
【図２】図２は、本発明の接合部を形成する部品を側面図で示す。
【図３】図３は、生産ラインの模式的側面図を示す。
【図１ａ】
2006526892.tif 000003
【図１ｂ】
2006526892.tif 000004
【図２】
2006526892.tif 000005
【図３】
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【国際調査報告】
2006526892.tif 000007
2006526892.tif 000008