(57)【要約】本発明によれば、スマートカードまたはスマートインレイのような無線周波数識別（ＲＦＩＤ）装置における第１の部品（２１０）のうちの導電性接触部（２２０）を、前記装置の第２の部品（２１２）のうちの導電性接触部（２１４）に、物理的にも電気的にも永久に取り付ける方法が提供される。部品（２１０）（２１２）同士およびそれらの導電性接触部（２２０）（２１４）同士を永久に接合することを目的として、金属と導電性硬質粒子（２１８）とを一緒に第１の部品（２１０）または第２の部品（２１２）のいずれかのうちの複数の導電性接触部上に被着させるとともに非導電性接着剤（２２４）を用いることにより、前記装置における前記第１および第２の部品同士が取り付けられる。無線周波数識別（ＲＦＩＤ）装置の部品（２１０）（２１２）は、例えば、メモリチップ、マイクロプロセッサチップ、トランシーバ、または他の個別回路装置もしくは集積回路装置、チップキャリア、チップモジュール、および、例えばアンテナである導電性領域を含むことができる。
2004509479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤ装置のうちの第１の電気部品であって第１の導電性接触部を有するものを、前記ＲＦＩＤ装置のうちの第２の電気部品であって第２の導電性接触部を有するものに物理的にかつ電気的に永久的に装着する方法であって、前記第１および第２の導電性接触部の間に電気的接続部が形成されるものであって、
少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方に付着させる付着工程であって、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方と少なくとも同程度の硬さを有するものと、
非導電性接着剤を前記第１および第２の導電性接触部の間に配置する配置工程と、
前記第１および第２の導電性接触部を互いに位置合わせされるように位置決めする位置決め工程と、
前記第１および第２の導電性接触部を一緒に保持するために圧力を作用させる圧力作用工程と、
前記非導電性接着剤を硬化させる硬化工程と
を含み、それにより、前記第１および第２の導電性接触部の間に永久的な電気的接続部を形成するとともに、前記第１の電気部品を前記第２の電気部品に永久的にかつ物理的に装着する方法。
【請求項２】
前記作用させられる圧力が、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方を貫通するのに十分なものである請求項１の方法。
【請求項３】
前記配置工程が、さらに、前記非導電性接着剤を前記第１の電気部品と前記第２の電気部品との間に配置する工程を含む請求項１の方法。
【請求項４】
さらに、前記硬化工程の少なくとも一部の実行中、圧力を前記第１および第２の電気部品に作用させる工程を含む請求項１または３の方法。
【請求項５】
さらに、導電性金属層を前記少なくとも１個の導電性硬質粒子上に被着させる被着工程を含む請求項１の方法。
【請求項６】
前記付着工程と前記被着工程とが同時に実行される請求項５の方法。
【請求項７】
前記第１の電気部品がチップであり、前記第２の電気部品がチップキャリアであり、前記付着工程が、さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記チップ上のボンドパッドに付着させる工程を含む請求項１の方法。
【請求項８】
前記第１の電気部品がチップであり、前記第２の電気部品がチップキャリアであり、前記付着工程が、さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記チップキャリア上の接触ランドに付着させる工程を含む請求項１の方法。
【請求項９】
前記第１の電気部品がモジュールであり、前記第２の電気部品が導電性領域であり、前記付着工程が、さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記モジュール上の接触ランドに付着させる工程を含む請求項１の方法。
【請求項１０】
前記第１の電気部品がモジュールであり、前記第２の電気部品が導電性領域であり、前記付着工程が、さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記導電性領域上の接触領域に付着させる工程を含む請求項１の方法。
【請求項１１】
前記第１の電気部品がチップであり、前記第２の電気部品が導電性領域であり、前記付着工程が、さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記チップ上のボンドパッドに付着させる工程を含む請求項１の方法。
【請求項１２】
前記第１の電気部品がチップであり、前記第２の電気部品が導電性領域であり、前記付着工程が、さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記導電性領域上の接触領域に付着させる工程を含む請求項１の方法。
【請求項１３】
前記導電性領域が導電性パスを含む請求項９，１０，１１または１２の方法。
【請求項１４】
前記導電性領域がアンテナを含む請求項９，１０，１１または１２の方法。
【請求項１５】
前記導電性領域が導電性材料を含み、その導電性材料が、銅、アルミニウム、金、金属箔、導電性インク、導電性ペーストおよびグラファイトの少なくとも一つを含む請求項９，１０，１１または１２の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が金属粒子であり、その金属粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項１の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が金属粒子であり、その金属粒子が、金属層によって覆われた非導電性粒子コアを含み、その非導電性粒子コアが、ダイヤモンド、ガーネット、セラミック、酸化物、珪化物、珪酸塩、カーバイド、カーボネイト、硼化物、硼素繊維および窒化物の少なくとも一つを含む請求項１の方法。
【請求項１８】
前記付着工程が、電解金属−粒子同時被着処理を含む請求項１または１７の方法。
【請求項１９】
前記付着工程が、無電解金属−粒子同時被着処理を含む請求項１または１７の方法。
【請求項２０】
前記金属層がニッケル層を含み、前記非導電性粒子コアがダイヤモンドを含む請求項１７の方法。
【請求項２１】
前記金属層が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項１７の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、複数の導電性硬質粒子を含む請求項１の方法。
【請求項２３】
前記ＲＦＩＤ装置がスマートカードである請求項１の方法。
【請求項２４】
前記ＲＦＩＤ装置がスマートインレイである請求項１の方法。
【請求項２５】
前記スマートインレイが、スマートラベルとスマートペーパとの少なくとも一方に内蔵されている請求項２４の方法。
【請求項２６】
ＲＦＩＤ装置であって、
第１の導電性接触部を有する第１の電気部品と、
第２の導電性接触部を有する第２の電気部品と
を含み、かつ、それら第１および第２の導電性接触部が互いに位置合わせされており、
当該ＲＦＩＤ装置が、さらに、
前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方に付着させられた少なくとも１個の導電性硬質粒子であって、前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方と少なくとも同等の硬さを有するものと、
前記第１および第２の導電性接触部の間に配置された非導電性接着剤と
を含み、かつ、
前記第１および第２の導電性接触部は、前記非導電性接着剤が硬化するとその非導電性接着剤によって一緒に保持され、
前記第１および第２の導電性接触部の間に永久的な電気的接続部が形成され、
前記第１の電気部品と前記第２の電気部品との間に永久的な物理的装着部が形成されるＲＦＩＤ装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方の表面を貫通する請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項２８】
前記非導電性接着剤がさらに前記第１の電気部品と前記第２の電気部品との間に配置される請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項２９】
さらに、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子上に被着させられた導電性金属層を含む請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３０】
前記第１の部品がチップであり、前記第２の部品がチップキャリアであり、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記チップ上のボンドパッドに付着させられる請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３１】
前記第１の部品がチップであり、前記第２の部品がチップキャリアであり、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記チップキャリア上の接触ランドに付着させられる請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３２】
前記第１の部品がモジュールであり、前記第２の部品が導電性領域であり、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記モジュール上の接触ランドに付着させられる請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３３】
前記第１の部品がモジュールであり、前記第２の部品が導電性領域であり、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記導電性領域上の接触領域に付着させられる請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３４】
前記第１の部品がチップであり、前記第２の部品が導電性領域であり、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記チップ上のボンドパッドに付着させられる請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３５】
前記第１の部品がチップであり、前記第２の部品が導電性領域であり、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記導電性領域上の接触領域に付着させられる請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項３６】
前記導電性領域が導電性パスを含む請求項３２，３３，３４または３５のＲＦＩＤ装置。
【請求項３７】
前記導電性領域がアンテナを含む請求項３２，３３，３４または３５のＲＦＩＤ装置。
【請求項３８】
前記導電性領域が導電性材料を含み、その導電性材料が、銅、アルミニウム、金、金属箔、導電性インク、導電性ペーストおよびグラファイトの少なくとも一つを含む請求項３２，３３，３４または３５のＲＦＩＤ装置。
【請求項３９】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が金属粒子であり、その金属粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項４０】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、金属層によって覆われた非導電性粒子コアを含み、その非導電性粒子コアが、ダイヤモンド、ガーネット、セラミック、酸化物、珪化物、珪酸塩、カーバイド、カーボネイト、硼化物、硼素繊維および窒化物の少なくとも一つを含む請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項４１】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方に電解金属−粒子同時被着処理によって付着させられる請求項２６または４０のＲＦＩＤ装置。
【請求項４２】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、前記第１および第２の導電性接触部の少なくとも一方に無電解金属−粒子同時被着処理によって付着させられる請求項２６または４０のＲＦＩＤ装置。
【請求項４３】
前記金属層がニッケル層を含み、前記非導電性粒子コアがダイヤモンドを含む請求項４０のＲＦＩＤ装置。
【請求項４４】
前記金属層が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項４０のＲＦＩＤ装置。
【請求項４５】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、複数の導電性硬質粒子を含む請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項４６】
当該ＲＦＩＤ装置がスマートカードを含む請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項４７】
当該ＲＦＩＤ装置がスマートインレイを含む請求項２６のＲＦＩＤ装置。
【請求項４８】
前記スマートインレイがスマートラベルとスマートペーパとの少なくとも一方の部品を含む請求項４７のＲＦＩＤ装置。
【請求項４９】
ＲＦＩＤ装置の複数の電気部品を製造する方法であって、前記複数の電気部品はそれぞれ第１の導電性接触部を有し、前記複数の電気部品はそれぞれＲＦＩＤ装置における付加的電気部品と物理的および電気的に接続するためのものであり、前記付加的電気部品は第２の導電性接触部を有し、その第２の導電性接触部は前記第１の導電性接触部との電気的接続部を形成するものであって、
前記複数の電気部品をアレイとして供給する供給工程と、
少なくとも１個の導電性硬質粒子を、前記複数の電気部品のそれぞれの上にある前記第１の導電性接触部に付着させる付着工程であって、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、前記第２の導電性接触部と少なくとも同程度の硬さを有するものと、
前記複数の電気部品をそれぞれ前記アレイから分離させる分離工程と
を含む方法。
【請求項５０】
前記アレイが、半導体ウェハ、フレキシブル回路テープ、複数のチップキャリアを含むシート、複数のチップモジュールを含むシートおよびサブストレート上の複数のアンテナを含むシートの少なくとも一つを含む請求項４９の方法。
【請求項５１】
前記複数の電気部品が、複数のチップ、複数のチップキャリア、複数のチップモジュール、および複数の導電性領域の少なくとも一つを含む請求項４９の方法。
【請求項５２】
前記複数のチップがさらに、複数の個別回路装置、複数の集積回路装置、複数のメモリ装置、複数のマイクロプロセッサ装置、複数のトランシーバ装置および複数の電気光学装置を含む請求項５１の方法。
【請求項５３】
前記複数の導電性領域が複数の導電性パスを含む請求項５１の方法。
【請求項５４】
前記複数の導電性領域が複数のアンテナを含む請求項５１または５３の方法。
【請求項５５】
前記複数の導電性領域が導電性材料を含み、その導電性材料が、銅、アルミニウム、金、金属箔、導電性インク、導電性ペーストおよびグラファイトの少なくとも一つを含む請求項５１の方法。
【請求項５６】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が金属粒子であり、その金属粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項４９の方法。
【請求項５７】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、金属層によって覆われた非導電性粒子コアを含み、その非導電性粒子コアが、ダイヤモンド、ガーネット、セラミック、酸化物、珪化物、珪酸塩、カーバイド、カーボネイト、硼化物、硼素繊維および窒化物の少なくとも一つを含む請求項４９の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、電解金属−粒子同時被着処理によって前記第１の導電性接触部に付着させられる請求項４９または５７の方法。
【請求項５９】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、無電解金属−粒子同時被着処理によって前記第１の導電性接触部に付着させられる請求項４７または５７の方法。
【請求項６０】
前記金属層がニッケル層を含み、前記非導電性粒子コアがダイヤモンドを含む請求項５７の方法。
【請求項６１】
前記金属層が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項５７の方法。
【請求項６２】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、複数の導電性硬質粒子を含む請求項４９の方法。
【請求項６３】
前記ＲＦＩＤ装置がスマートカードを含む請求項４９の方法。
【請求項６４】
前記ＲＦＩＤ装置がスマートインレイを含む請求項４９の方法。
【請求項６５】
前記スマートインレイが、スマートラベルとスマートペーパとの少なくとも一方の部品を含む請求項６４の方法。
【請求項６６】
前記ＲＦＩＤ装置において使用される電気部品であって、前記ＲＦＩＤ装置における付加的電気部品に物理的および電気的に接続するためのものであるとともに、その付加的電気部品は前記の導電性接触部との電気的接続部を形成する第２の導電性接触部を有するものであって、
ベースであって、さらに、前記付加的電気部品上にある第２の導電性接触部との電気的接続部を形成する第１の導電性接触部を含むものと、
前記第１の導電接触部に付着させられた少なくとも１個の導電性硬質粒子であって、前記第２の導電性接触部と少なくとも同程度の硬さを有するものと
を含む電気部品。
【請求項６７】
当該電気部品が、複数の粒子改質電気部品の一つであるとともに、それら複数の粒子改質電気部品を含むアレイから分離されている請求項６６の電気部品。
【請求項６８】
前記複数の粒子改質電気部品のそれぞれが同一である請求項６７の電気部品。
【請求項６９】
前記アレイが、半導体ウェハ、フレキシブル回路テープ、複数のチップキャリアを含むシート、複数のチップモジュールを含むシートおよびサブストレート上の複数のアンテナを含むシートの少なくとも一つを含む請求項６７の電気部品。
【請求項７０】
前記電気部品が、チップ、チップキャリア、チップモジュールおよび導電性領域の少なくとも一つを含む請求項６６の電気部品。
【請求項７１】
前記チップがさらに、個別回路装置、集積回路装置、メモリ装置、マイクロプロセッサ装置、トランシーバ装置および電気光学装置の少なくとも一つを含む請求項７０の電気部品。
【請求項７２】
前記導電性領域が導電性パスを含む請求項７０の電気部品。
【請求項７３】
前記導電性領域がアンテナを含む請求項７０または７２の電気部品。
【請求項７４】
前記導電性領域が導電性材料を含み、その導電性材料が、銅、アルミニウム、金、金属箔、導電性インク、導電性ペーストおよびグラファイトの少なくとも一つを含む請求項７０の電気部品。
【請求項７５】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が金属粒子であり、その金属粒子が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項６６の電気部品。
【請求項７６】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が金属層によって覆われた非導電性粒子コアを含む請求項６６の電気部品。
【請求項７７】
前記非導電性粒子コアが、ダイヤモンド、ガーネット、セラミック、酸化物、珪化物、珪酸塩、カーバイド、カーボネイト、硼化物、硼素繊維および窒化物の少なくとも一つを含む請求項７６の電気部品。
【請求項７８】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、電解金属−粒子同時被着処理によって前記第１の導電性接触部に付着させられる請求項６６または７６の電気部品。
【請求項７９】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、無電解金属−粒子同時被着処理によって前記第１の導電性接触部に付着させられる請求項６６または７６の電気部品。
【請求項８０】
前記金属層がニッケル層を含み、前記非導電性粒子コアがダイヤモンドを含む請求項７６の電気部品。
【請求項８１】
前記金属層が、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムならびにそれら金属の合金およびインターメタリックの少なくとも一つを含む請求項７６の電気部品。
【請求項８２】
前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、複数の導電性硬質粒子を含む請求項６６の電気部品。
【請求項８３】
前記ＲＦＩＤ装置がスマートカードを含む請求項６６の電気部品。
【請求項８４】
前記ＲＦＩＤ装置がスマートインレイを含む請求項６６の電気部品。
【請求項８５】
前記スマートインレイがスマートラベルとスマートペーパとの少なくとも一方の部品を含む請求項８４の電気部品。
【請求項８６】
第１の導電性接触部を有する電気部品をサブストレート上の導電性領域に物理的にかつ電気的に永久的に装着する方法であって、
少なくとも１個の導電性硬質粒子を前記導電性接触部と前記導電性接触領域の接触領域との少なくとも一方に付着させる付着工程であって、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が、前記導電性接触部と前記接触領域との少なくとも一方と少なくとも同程度の硬さを有するものと、
非導電性接着剤を前記導電性接触部と前記接触領域との間に配置する配置工程と、
前記導電性接触部を前記接触領域と位置合わせされるように位置決めする位置決め工程と、
前記導電性接触部と前記接触領域とを一緒に保持するために圧力を作用させる圧力作用工程と、
前記非導電性接着剤を硬化させる硬化工程と
を含み、それにより、前記導電性接触部と前記接触領域との間に永久的な電気的接続部を形成するとともに、前記電気部品を前記導電性接触領域に永久的にかつ物理的に装着する方法。
【請求項８７】
前記作用させられる圧力が、前記少なくとも１個の導電性硬質粒子が前記導電性接触部と前記接触領域との少なくとも一方を貫通するのに十分なものである請求項８６の方法。
【請求項８８】
さらに、前記硬化工程の少なくとも一部の実行中、圧力を前記電気部品および前記サブストレートに作用させる圧力作用工程を含む請求項８６の方法。
【請求項８９】
さらに、導電性金属層を前記少なくとも１個の導電性硬質粒子上に被着させる被着工程を含む請求項８６の方法。
【請求項９０】
前記付着工程と前記被着工程とが同時に実行される請求項８９の方法。
【請求項９１】
前記導電性領域が導電性パスを含む請求項８６の方法。
【請求項９２】
前記導電性領域がアンテナを含む請求項８６の方法。
【請求項９３】
前記導電性領域が導電性材料を含み、その導電性材料が、銅、アルミニウム、金、金属箔、導電性インク、導電性ペーストおよびグラファイトの少なくとも一つを含む請求項８６の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の参照】
本出願は、下記のいくつかの出願に関連するとともに、それら出願の優先権の利益を主張する。本出願は、「電気部品組立体およびその製造方法」を発明の名称として２００１年３月１９日に出願された米国出願第０９／８１２，１４０号の一部継続出願であり、この米国出願は、「電気部品組立体およびその製造方法」を発明の名称として２０００年１０月５日に出願された米国出願第０９／６８４，２３８号の継続出願である。本出願は、さらに、「粒子によって改質された電気的接触面を作成するための無電解方法」を発明の名称として２００１年６月１５日に出願された米国出願第０９／８８３，０１２号の一部継続出願でもある。本出願は、さらに、「低価格のスマートラベルの製造」を発明の名称として２０００年９月１９日に出願された米国仮出願第６０／２３３，５６１号の優先権の利益を主張する。本出願は、さらに、「低価格のフリップチップのための材料の進歩」を発明の名称として２０００年７月２１日に出願された米国仮出願第６０／２２０，０２７号に関連する。それら関連出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包括的には、半導体を用いた無線周波数トランシーバ・チップをアンテナ構造物に電気的かつ機械的に接続する方法および構造物に関するものであり、特に、無線周波数識別装置組立体およびその製造方法に関するものである。
【０００３】
【背景技術】
無線周波数識別装置（「ＲＦＩＤ」）は、その定義によれば、リーダとタグとを含んで自動的に識別とデータ取込みとを行うシステムである。データは、電界または、導体もしくは放射された電磁波による変調搬送波を用いて転送される。ＲＦＩＤ装置は、例えば、スマートカード、スマートラベル、セキュリティ・バッジ、および家畜のタグのような構造物にますます普及している。
【０００４】
一般に、スマートカードは、柔軟であり、クレジットカードの大きさを有するプラスチック製の装置であって、メモリ、マイクロプロセッサとしての処理能力、ならびにＲＦによる送信および受信を行うチップを内蔵したもの（「トランシーバ」）である。「リーダ」と共に使用すると、そのチップに動作電力が供給され、そのリーダはチップと通信して読取りを行い、いくつかの応用例においては、そのチップに情報を書き込む。よく知られているように、それら集積回路装置すなわち「チップ」のすべては、シリコン製の「ウェハ」上で大量に生産される。そのウェハは複数の「ダイ」に細断されるが、各ダイは、互いに分離した別々のチップである。それら用語（例えば、ダイ、チップ、マイクロプロセッサ）の多くは、当技術分野において同義的に使用される。本明細書においては、以下、「チップ」という用語を、個別のまたは集積された回路装置のすべての形式につき、能動的であるか受動的であるかを問わず、言及するとともに、電気光学装置について言及するために使用する。
【０００５】
それらの初期の応用例においては、従来からのスマートカード（「チップカード」として知られている場合がある）が、クレジットカードの大きさを有するプラスチック製の部品に内蔵された「チップモジュール」を収容していた。チップモジュールは、回路組立体内でのチップの扱いと接続とをより容易にすることを考慮し、通常は接触領域および導電トラックと共に作成されるサブストレート（「チップキャリア」）によって実装（封止，ｐａｃｋａｇｅ）されるか、またはそれに予め接続されたチップである。そのカードの「読み取り」は、リーダ内のピンが「接触プレート」すなわち上記チップモジュールにおいて露出した接触領域に物理的に接触するようにそのリーダ内に差し込まれることによって行うことができた。その接触プレートは、上記ピンを介してリーダと通信する多数の導体を収容していた。これら「接触式」のスマートカードは、「スワイプ式（ｓｗｉｐｅ）」のカードより用途が広いものであり、その「スワイプ式」のカードは、それの一側面上の磁気ストライプ内に、顧客口座番号のような少量の情報を保存する。一方、これら初期のスマートカードは、物理的に接触するかまたはそのカードをリーダに挿入するという必要性によって依然として制限されており、そのため、処理が完了する際の速度が低下していた。
【０００６】
いくつかの事項のおかげで、スマートカードの潜在的な応用範囲が大いに拡大してきた。それら事項のうちの一つは、チップがますます小形化するにつれて処理速度およびメモリ記憶容量が絶えず改善されてきたことである。これにより、スマートカードは、大量のデータ記憶または処理能力を必要とする新たな方法で使用することが可能になった。さらに、スマートカードとリーダとの物理的接触を必要とはしない新しい「非接触式」のスマートカードが開発された。これら非接触式のスマートカードは、セキュリティまたはアクセス管理の状況において長年使用されてきたＲＦＩＤカードの技術と類似した技術を使用する。それらＲＦＩＤカードは通常、硬質で、剛体の、扁平状の装置であって、チップとアンテナとを収容している。それらＲＦＩＤカードは、リーダによって発生させられる無線周波数（「ＲＦ」）によるエネルギーによって起動させられ、そのリーダは、ＲＦＩＤカード内の回路にエネルギーを供給するとともに、ＲＦリーダと上記カード内のチップとの間における少量の情報交換を可能にする。
【０００７】
一般に、上述の新しい非接触式のスマートカードは、クレジットカードと同じ大きさで、ＲＦＩＤカードのように作動する。しかしながら、スマートカードが非常に安全に膨大な量の情報を保存するという能力を有するおかけで、数多くの用途においてそのスマートカードを使用することが刺激されてきた。スマートカードは当初、特に公衆電話において電話を使用するために前払い金額をメモリに保存する「電話カード」として商業的に使用された。電話とカードとの間における通信により、電話の使用が許可されるかまたは拒絶されるとともに、メモリに保存されている利用可能金額から電話料金の額が差し引かれる。スマートカードは今日、「ロイヤルティ」カードのような電子デビット／クレジット・カードとして使用されるとともに、有料テレビおよび大量交通機関（ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ）へのアクセスおよび利用のために使用される。それらスマートカードは、さらに、それの用途が、展示会およびイベントのため、個人の健康／医療記録の記憶および迅速なアクセスのため、および、自動車盗難防止システムのための電子チケットに展開しつつある。新しい用途は絶えず創り出されている。
【０００８】
ＲＦによる情報の転送は、スマートカードの接触プレートとリーダとの物理的接触という必要性を取り除くという理由から、スマートカードの潜在的な用途を拡大してきた。小形のアンテナ（例えば、コイルまたはダイポール）をカード本体に追加すれば、非接触式のカードがＲＦ波を媒体として通信することが可能になり、その結果、現在商業的に利用可能な技術を用いて、より広い範囲での動作、すなわち、例えば、約１メートルの範囲内での動作が可能になる。それら非接触式のスマートカードの動作範囲を著しく増加させるために更なる技術的進歩が期待される。スマートカードとリーダとを接触させる必要性を取り除けば、リーダがスマートカードにアクセスしてそれと通信するための時間が短縮され、その結果、スマートカードはユーザにより受け入れ易いものになる。リーダのカードへのアクセス性を改善すれば、待ち時間が短縮され、その結果、例えば、多数の人々が少数のアクセスポイント（例えば、大量交通機関（ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔ ｓｙｓｔｅｍ）およびイベント施設の玄関口）を素早く通過することが必要である状況において、スマートカードはますますユーザの使い勝手が良いものとなる。
【０００９】
もう一つの新たな進歩は、ハイブリッド、すなわち、「デュアルインターフェース式」のスマートカードであり、これは、接触プレートとアンテナとの両方を収容するとともに、接触式のリーダまたはＲＦリーダのいずれによっても、起動およびアクセスが可能である。したがって、両方のインターフェース能力が１枚のスマートカードに存在する。特に指示がない限り、以下に使用されるように、「スマートカード」という用語は、従来のスマートカード、非接触式のスマートカード、およびデュアルインターフェース式のスマートカードを包含する。
【００１０】
通常、スマートカードは個人によって利用され、さらに、例えば財布または小銭入れの中に、クレジットカードと同じようにして、個人によって保管される。これに代えて、スマートカードは、識別バッジのように、そのユーザによって着用することが可能である。スマートカードは、さらに、たとえば書籍、衣服もしくは他の小売商品の動き、または家畜もしくは野生動物の動きさえも監視するために、「タグ」として使用することも可能である。
【００１１】
技術の進歩により、ＲＦＩＤ装置は、例えば、無生物（ｉｎａｎｉｍａｔｅ ｏｂｊｅｃｔｓ）のラベルとして、または法律文書の証明のために、ますますより小さく、かつ、薄い形態で使用することが可能になった。以下、それら小さくて、薄くて、柔軟なＲＦＩＤ部品を「スマートインレイ」という用語で表現する。スマートインレイは、一般的に、切手の大きさを有するとともに、通常、サブストレート上のアンテナに接続されているプログラム可能な集積回路チップを含んでいる。スマートインレイはスキャナとの接触によって読み取りが可能であるかもしれないが、その主たる目的は、時間を浪費する個別の走査すなわち例えば１次元または２次元のバーコードの光学的走査を必要とはせずに転送し得る情報を保存するラベルを提供することにある。
【００１２】
スマートインレイの一使用形態は、「スマートラベル」にある。スマートラベルは、一般的に、相当な距離、すなわち、例えば１メートルかそれ以上の距離にわたってＲＦ信号を媒体とした通信を可能にするスマートインレイを収容する紙またはプラスチック製の薄いラミネートを含んでいる。したがって、スマートラベルは、例えば、夜間のクーリエ便の荷物または航空機の手荷物に付着したり、小売商品のラベルとして、もしくはレンタルサービス（例えば、図書館内の書籍およびビデオ）のために利用される。スマートラベルは、スキャナに対して個別に扱うことは必要ではないが、荷物を扱う通常の工程において、すなわち、例えば、据付けられたスキャナを荷物が通過する際にその荷物をコンベヤに載せるか、または荷物をカートもしくはトラック上に積み込む際に、情報を転送することが可能である。さらに、情報が固定されたバーコードとは異なり、スマートラベルのチップメモリに保存されているデータは、そのラベルの交換を必要とすることなく、更新されたデータをリーダから送信することにより、変更することができる。スマートインレイを収容するスマートラベルの紙またはプラスチック製のラミネートは、通常の荷物ラベルと同様に、識別子を印刷することが可能であり、その識別子に相当する光学的なバーコードであっても印刷することが可能である。
【００１３】
スマートインレイの別の使用形態は、「スマートペーパ」を創り出すことにある。スマートペーパは、電子透かしのように、通常、認証または証明のために、スマートインレイを収容する紙の文書である。スマートラベルを使用する可能性がある文書の例は、個人識別、株券、債務証書、遺言、および、内容が真正であることの認証が望ましい他の法律文書である。
【００１４】
一般的ないくつかの用途においては、スマートカードは、さらに、リーダから放射されるＲＦの場によって誘導的にエネルギーを供給され、バッテリを必要としない。スマートカードおよびスマートインレイは、リーダによって電気的にエネルギーを与えられるため、ある意味では、「受動的な」装置に分類することができる。それら装置に自ら内部電源を持たせることは技術的に可能であるが、それら電源は、現在のところ手が出ないほどに高価である。しかしながら、この文章において「スマートカード」および「スマートインレイ」という用語は、受動的装置と内部電源装置との両者を包含する意図で使用する。「スマートカード」および「スマートインレイ」という用語は、さらに、使い捨て式の（例えば、１回のみの使用できる）ＲＦＩＤ装置と、再利用可能および／または再プログラミング可能なＲＦＩＤ装置との両者を包含する意図で使用する。
【００１５】
非接触式でデュアルインターフェイス式のスマートカードおよびスマートインレイ装置はすべて、柔軟性のある物理的なキャリア（例えば、プラスチック）に装着されるかまたはそれに収容されるとともに、システムの設計に応じ、約１００ｋＨｚと２．５４ＧＨｚとの間の周波数域を有するＲＦ波（例えば、振幅変調または周波数変調による）によって受信、送信およびデータの保存を行うことができるという意味において、「柔軟性のあるトランスポンダ」と総称することができる。
【００１６】
利用可能な分野がますます認識されているため、スマートカードおよびスマートインレイの生産量はさらに増加している。２０００年という一年間に約２０億枚のスマートカードが世界的規模で生産されたと推定されるとともに、２００３年には６０億枚にかろうじて届くであろうとの予測がいくつかある。一般的に、スマートカードまたはスマートインレイ装置の発行は、その発行者にとってはビジネスコストの増加であり、これはそのユーザによって直接には補填されない。例えば、公共交通機関で使用するスマートカードの発行を、それを使用する者の運賃をそれを使用しないが公共交通機関は利用する者より高価にすることによって埋め合わせることは通常はしない。スマートカードを使用すれば交通機関の利用者数の増加および収入の増加が刺激されるかもしれないが、カードの発行は交通機関の支出の増加である。この理由および本明細書中に論じた他の理由から、製造技術の改良により、数が増加するスマートカードおよびスマートインレイを効率よくかつ無駄のないコストで製造する新しい方法を探すことが重要な要望である。
【００１７】
スマートカードおよびスマートインレイによってもたらされる利点があるにしても、製品の信頼性は市場の受入れと使用とに不可欠である。スマートカードおよびスマートインレイの機能が不完全であると、それらを当てにしている消費者およびカード／ラベル発行者の両者にとってかなりの不快と不満とが招来されるとともに、その「スマート」技術の別の応用例への拡大が妨げられる。多くのスマートカードおよびスマートインレイは、力によって曲がる、つまり、通常の使用時に曲がる。例えばパソコンおよび自動車のような他の応用例があり、それらにおいては、コンピュータ回路が一回のみ、すなわち、取付け時に曲がるが、通常の使用時に繰返し曲がるということはない。したがって、チップ、アンテナ、ならびにスマートカードおよびスマートインレイ中の他のあらゆる回路および電子部品は、従来の「フレックス回路」を有する一般的なコンピュータ回路では受けないような機械的な負荷（応力，ｓｔｒｅｓｓ）を受ける。同様に、従来のＲＦＩＤカードは、曲がることによって使用時にチップおよび回路が損傷することがないように硬質かつ剛体として設計されていた。今までのところ、信頼性の高いスマートカードまたはスマートインレイを大量に製造する際に製造者を支援することに成功した前例は存在しない。したがって、大量生産の環境においてスマートカードおよびスマートインレイに安価でかつ信頼できる接続部を形成するシステムおよび方法を提供することが強く要望される。
【００１８】
スマートカードおよびスマートインレイが曲がることにより、チップならびに他の電子部品および回路であってスマートカードおよびスマートインレイに内蔵されているものは、通常の扱いによってでさえ、相当な物理的な負荷にさらされる。それら力により、スマートカードまたはスマートインレイの部品間の電気的接触が損なわれるとともに、スマートカードまたはスマートインレイが使用不能となる。非接触式のスマートカードにおけるチップモジュールとアンテナとの間の接続、またはスマートインレイにおけるチップとアンテナとの接続は、通常の使用時に特に損傷し易い。したがって、スマートカードおよびスマートインレイを製造する改善された方法はいかなるものであっても、それら製品に特有の物理的な誤用に耐え得る電子部品間の接続状態を実現しなければならない。しかしながら、チップまたはチップモジュールをサブストレートまたはアンテナ構造物に接続する現在の技術は依然として不経済で、うんざりするほど進みが遅い。
【００１９】
例えば、チップをモジュールにそのモジュールの接触領域において電気的に接続するために、２つの主要な技術が存在する。それは、ワイヤボンディングとフリップチップダイボンディングである。ワイヤボンディングは、非常に細い金属ワイヤを使用してチップのボンドパッドをモジュール上の接触ランドに接続する方法である。チップモジュールのワイヤボンディング法を用いてスマートカードを製造する代表的な従来方法が、従来技術を示す図１Ａないし図１Ｅに示されている。図１Ａに示されているように、チップ１００は全体的に、複数のボンドパッド１０４を有するシリコンダイ１０２から構成される。チップ１００は、必要なプログラムおよびデータであってスマートカードを制御するために適切なものを収容する。チップ１００を受けるチップキャリア１０５は、従来技術を示す図１Ｂに示されている。チップキャリア１０５は、接触ランド１１２と導電トラック（図示されていない）との分配層（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）であって通常は銅で製造されるものと、サブストレート１０６であって全体的にガラスエポキシで製造されるものと、接触プレート１０８であって、例えば、ニッケルと金でめっきされた銅で製造されるとともに、サブストレート１０６の、接触ランド１１２とは反対側の面上に位置するものとによって構成される。サブストレート１０６は、いくつかの経路１１０、すなわち、サブストレート１０６の一方から他方に延びる通路を有するように形成される。それら経路１１０は、いくつかの導電性壁１１３に対して並んでおり、それら導電性壁１１３は、サブストレート１０６の反対側にある接触プレート１０８との電気的接触部を作るために経路１１０を経て延びている。
【００２０】
従来技術を示す図１Ｃに示されているように、チップ１００はワイヤボンド１１４によってチップキャリア１０５に電気的に装着されており、それにより、チップモジュール１１５が形成されている。一般的に、ボンダは、チップ１００と、チップキャリア１０５の反対側の面上の接触プレート１０８とを互いに接続するために、自動的に、ワイヤの一端をシリコンダイ１０２上のボンドパッド１０４に接合するとともに、そのワイヤの他端を接触ランド１１２に、すなわち、チップキャリア・サブストレート１０６内の経路（図示されている）を経て接合する。ワイヤボンド１１４とチップ１００とチップキャリア１０５とのそれぞれの間には、超音波式または超音波併用熱圧着式（ｔｈｅｒｍａｌ−ｓｏｎｉｃ）の溶接によって電気的接続部が形成される。この処理の主な欠点は、いずれのチップ１００も複数のワイヤボンド１１４によってチップキャリア１０５に接続しなければならないということである。そのため、チップをチップキャリア１０５に装着する処理が時間と費用を非常に浪費するものになる。別の欠点は、ワイヤボンディングがさらに、チップ１００の面積の１０倍に達する領域を使い尽くし、これにより、この処理（接続方法）が小形化要求に追従する能力を制限するということである。ワイヤボンド１１４の超音波併用熱圧着式の溶接によると、高温が生じ、そのような温度に耐え得るチップキャリア・サブストレート１０６を選択することが必要となる。
【００２１】
チップ１００をチップキャリア１０５に機械的に接続するために、チップは一般的に、チップ装着接着剤（図示されていない）を用いてサブストレートに接着される。チップ１００およびワイヤボンド１１４はその後、封止剤１１６によって被覆される。封止剤１１６はさらに、チップ１００をチップキャリア１０５に固定するとともに、ワイヤボンド１０４を機械的で環境的な損傷から保護する。封止剤１１６は、モジュール１１５が更に扱われる前に硬化しなければならないため、封止剤によるコーティングもまた、モジュール１１５を組み立てる処理において時間を浪費する工程である。
【００２２】
従来技術を示す図１Ｄに示されているように、デュアルインターフェイス式のスマートカードのブランク１２５は、チップモジュール１１５を収容するためのキャビティ１２０を有するカード本体１１８から構成されている。キャビティ１２０はさらに、チップモジュール１１５の縁を支持するために、シェルフ１２２と一緒に形成される。カード本体１１８はさらに、カード本体１１８の表面下に存在するアンテナの巻き線１２８を囲んでいる。アンテナ１２８は、適切な送受信能力を実現するために、いくつかの同軸のループすなわち巻き線（図１には側面図で示され、図１２ｂには要素１２２８として示されている）から構成されるのが通常である。アンテナ１２８とカード本体１１８は一般的に、銀ペーストによる印刷および積層によって基台上に作成される。例えば、アンテナ１２８は、銀ペーストによるスクリーン印刷処理により、円筒スクリーン印刷機を用いて、通常はＰＶＣまたは類似の材料により構成される内側層シート上に作成することが可能である。図示されていないが、そのＰＶＣおよびアンテナはその後、グラフィカルに設計された（ｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ）コアシートおよび重ねシートと一緒に、熱トランスファプレスを用いて積層される。
【００２３】
通常、アンテナ１２８を有するカードブランク１２５は、１枚から複数枚のカードを取るためのシート（ｍｕｌｔｉ−ｃａｒｄ ｓｈｅｅｔ）を複数枚用いて製造される。それらを積層した後、それらシートが打ち抜かれて、１枚ずつのカード（積層されていないカード）が複数枚得られるとともに、チップモジュール１１５のためのキャビティ１２０が削り出される。アンテナのための別のキャビティ１２３は、チップモジュール１１５と電気的に接続すべくアンテナ接触部１２８ａ，１２８ｂに接近可能とするために、シェルフ１２２の下方に延びている。アンテナキャビティ１２３は、特別なドリル工具を用いて、アンテナ接触部１２８ａ，１２８ｂが露出するように作成され、その理由は、アンテナ接触部１２８ａ，１２８ｂの深さを、前述の銀ペーストにより印刷されたトラックの端部に到達するように非常に慎重にかつ正確に調整しなければならないからである。この種のアンテナ１２８は一般的に、１３．５６ＭＨｚのマイフェア（Ｍｉｆａｒｅ）システム（オランダ国アイントフォーヘンに所在のフィリップス・セミコンダクターズ社から入手可能）について使用される。そのコイルは、積層後の全抵抗値が約２ないし６オームである「巻き線」を４ないし５巻用いて構成されている。
【００２４】
図１Ｄはさらに、チップモジュール１１５を収容するとともにそれと電気的および機械的に接続するためのスマートカード本体１１８を作成する一般的な従来技術を示している。アンテナ接触部１２８ａ，１２８ｂと、チップモジュール１１５上の接触ランド１１２との間の必要な電気接触を実現するために、導電性接着剤１２６がアンテナキャビティ１２３内に散布される。接触ランド１１２をアンテナ接触部１２８ａ，１２８ｂに接続する導電性接着剤１２６は、銀で充填されたエポキシペースト（例えば、Ｄ−７６３３７ドイツ連邦共和国ワルトブロン・ポリテックプラッツ１−７に所在のポリテック・ゲーエムベーハーにより代理されるエポキシ・テクノロジー・コーポレーションから入手されるＥＰＯ−ＴＥＫ　Ｅ４１１０）とすることが可能である。それにより、チップ１００は、アンテナ１２８と接触プレート１０８との双方に電気的に接続される。アンテナ１２８は、外部装置とＲＦによる通信を可能とする。チップ１００と接触プレート１０８との接続は、経路１１０内の分配トラック１１３を経由して行われ、その経路１１０は、接触ランド１１２を接触プレート１０８に接続する。それにより、チップ１００とカードリーダとの間の、接触プレート１０８を経た物理的かつ電子的なインターフェースが可能となる。いずれにしても、チップ１００の電力は、カードリーダまたはＲＦによる外部装置によって供給される。
【００２５】
さらに、チップモジュール１１５をスマートカード本体１１８に機械的に固定するために、非導電性接着剤１２４がキャビティ１２０内のシェルフ１２２に塗布される。非導電性接着剤１２４は、導電性接着剤１２６より高価でないうえに接着能力に優れているので、導電性接着剤１２６とは別の非導電性接着剤１２４がチップモジュール１１５をカード本体内で保持するために使用される。非導電性接着剤１２４を使用することにより、さらに、いくつかの接触ランド１１２を横切る不要な電気的接続が防止される。しかしながら、非導電性接着剤を塗布する際には、その非導電性接触剤が接触ランド１１２とアンテナ接触部１２８ａ，１２８ｂとの間の電気的接触部を覆うこともそれと干渉することもないように留意することも必要である。
【００２６】
シアノアクリレートの液体接着剤は、一般的に、高価でないスマートカードにおいて非導電性接着剤１２４として使用され、より重大なスマートカードの応用例においては、熱硬化性の両面接着テープ（例えば、Ｄ−２０２４５ドイツ連邦共和国ハンブルグ・ウンナストラッセ４８に所在のベイエルスドルフＡＧから入手されるＴＥＳＡ８４１０）が通常使用される。通常、この熱硬化性の両面非導電性接着剤が最初、チップモジュール１１５の内側に、ホットプレスを用いて塗布される。次に、チップモジュール１１５がキャビティ１２０内に挿入されるとともに、カード本体１１８に、その塗布された非導電性接着剤１２４を用いて、熱圧着方式で接合される。この組立体の最高の接着と寿命とを得るために、キャビティ１２０は、チップモジュール１１５を接合する前に、プラズマ（例えば、ドイツ連邦共和国ミュンヘン近郊のＤ−８５５５１キルハイム・ディーセルストレッセ２２ａに所在のテクニックス・プラズマ・ゲーエムベーハから入手されるプラズマ−システム４００３）によって処理すべきである。そのようなプラズマ処理は、ある程度の凹凸を有する非常にクリーンな表面をもたらし、よって、チップモジュール１１５をカード本体１１８のキャビティ１２０に接合する部分の耐久性が向上する。従来のデュアルインターフェイス式のスマートカード１３０が完全に組み立てられた状態で図１Ｅに示されている。
【００２７】
ワイヤボンド１１４に関する問題に加えて、導電性接着剤を使用した従来のスマートカードの組立体は、さらなる欠点を招来する。導電性接着剤の電気的特性は、硬化中、数秒間、数分間および数時間にわたって変化する。実際には、このことは、完成したスマートカードを組立直後に試験することができないということを意味する。生産量（生産速度，生産率，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ）が１時間当たり何千という個数で測定される状況においては、試験のいかなる遅れであっても、生産工程での欠陥が発見される前に、欠陥品であるカードによって収率（ｙｉｅｌｄ）を著しく失う事態を招来し得る。試験の完了前にはカードを蓄積しなければならないため、生産性（ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）もまた悪影響を受ける。したがって、カードおよびラベルを直ちに試験できる製造工程の開発が強く要望される。
【００２８】
ＲＦＩＤ装置を製造するために現在利用されている他のチップボンディング技術の中で、チップをアンテナに接続する最も普通の方法は、フリップチップをチップキャリアにはんだ付けするか、または異方導電性接着剤を用いてフリップチップをチップキャリアにボンディングする方法を有し、そのうえ導電性接着剤を用いてチップモジュールをアンテナに接続する方法を有している。チップ装着のために最も広く利用されている方法は、従来のはんだ付け技術であり、これは直接チップ装着のために変更されたものである。バンプおよび接続部の処理のためにＰｂ−Ｓｎ（３７：６３）のような共晶型（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）のＰｂ−Ｓｎはんだがよく用いられる。それは広く用いられているが、大きな欠点がある。はんだ付け処理中に比較的高温になるため、サブストレートとして選択できる材料が、大量生産に適するとはいえないが、非常に高級で非常に高価な材料に限定されるし、また、使い捨て式の電子製品や、可搬式の電子製品の場合には、特に、スマートインレイにとって好ましい紙またはポリプロピレンのサブストレートに限定される。一方、ヨーロッパ・ユニオン、日本およびアメリカ合衆国における環境および健康に関する事項を扱う法律が最近改正されており、その改正は、鉛フリーのはんだ材料の使用を規定し、その材料は、通常、一層高温での処理を必要とするかまたはより高価である。さらに、はんだ付け前に、サブストレート上にはんだ付け可能な金属化表面を作成する工程と、接合後に洗浄する工程とが必要であり、それらは疑いなく、その処理の複雑さおよびコストを増加させる。この処理においてチップを封止充填（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｉｎｇ）することがさらに必要であることがよくあり、この工程は、時間を浪費し、コストを上昇させる付加的な工程である。
【００２９】
異方導電性接着剤（ＡＣＡ）を用いたフリップチップボンディングは、チップをチップキャリアに接合する別の方法であって、近年より多くの注目を集めている。ＡＣＡを用いれば、モジュールをアンテナコイルのパッドに接続する場合と同様に、チップとチップキャリアとが電気的にも機械的にも相互に接続される。このＡＣＡの導電性は、ＸＹ平面内においては電気的絶縁を維持する一方で、Ｚ方向に制限される。一方、ＡＣＡの材料は、封止剤として作用し、フリップの下面を封止する。これにより、別の封止工程の必要性が除外される。しかしながら、ＡＣＡは、非導電性接着剤の１０倍に達するほど高価であることがよくある。さらに、十分な接合強度を達成するために、ＡＣＡの塗布前に、表面を化学的に処理することが必要となる場合がよくある。さらにまた、結合面、すなわち、チップのボンドパッド、アンテナの接触部およびチップキャリアの接触ランドは、脱酸しなければならない。チップの位置決めは非常に正確でなければならないとともに、許容範囲は非常に狭い。他の欠点は、ピック・アンド・プレース工程の実行中、高圧が必要であり、そのため、チップ、特に、スマートカードおよび特にスマートインレイ内で使用される薄いチップに損傷を与えるということと、高価なＡＣＡの材料（テープまたはフィルム）については位置決めが非常に高度であるということである。
【００３０】
等方導電性接着剤を用いたフリップチップボンディングは、別のチップボンデイング技術として重要なものである。この方法は一般に、生産ラインへの組込みに非常に有利である。しかし、特に小さな部品および小さなピッチ距離である場合には、コストに関して限界があるのが明白であり、その理由は、電気的接続部が等方導電性接着剤によって提供されること、すなわち、その接着剤は、いかなる方向にも導電性を有するため、接合位置ごとに個別に位置決めしなければならないということである。したがって、この高精度要求により、この技術にかかるコストが大きく増加する。この方法においては、いくつかのバンプも、チップのボンドパッドに追加される。それらは一般に、ニッケル−金バンプまたはスタッドバンプである。導電性接着剤を用いた各チップボンディング技術の注目すべき別の欠点は、等方性を有するか異方性を有するかを問わず、硬化に長時間が必要であるために迅速な試験がしばしば不可能であるということである。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
それら要因により、標準的なデュアルインターフェイス式のスマートカードおよび他のＲＦＩＤ装置は、現在、非導電性接着剤（複数の部品を全体的に結合するため）と導電性接着剤（接触ランドまたはボンドパッドに電気的接続部を形成するため）との組合せを用いて製造されている。それにもかかわらず、前述の欠点はこの妥協によっては回避されない。したがって、製造方法を改良してスマートカードおよびスマートインレイのいくつかの部品を安価にしかも効率よく装着することが強く要望される。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スマートカードまたはスマートインレイのようなＲＦＩＤ装置における第１の部品のうちの導電性接触部を、そのＲＦＩＤ装置における第２の部品のうちの導電性接触部に物理的にかつ電気的に装着するための新しい方法が提供される。ＲＦＩＤ装置のうちの部品は、例えば、メモリチップ、プログラム可能な論理アレイ、マイクロプロセッサチップ、トランシーバ、または、チップキャリア、チップモジュール、例えばアンテナのような導電性領域のような他の個別回路装置もしくは集積回路装置を含むことができる。従来では、例えばチップをアンテナ構造物に装着するような装着部が必要である場合には、前述のようなワイヤボンディング、はんだ付け、導電性接着剤を用いたフリップチップボンディングのような方法がしばしば実施される。それら従来方法については、高温、高価な材料または高精度の機械類を利用することがしばしば必要であり、ＲＦＩＤ装置の製造コストを大きく増加させる。
【００３３】
上述の装着を行うために本発明による新たな方法が開発される。チップをアンテナ構造物に装着する第１の具体例においては、粒子によって改質された表面が、電解方式であるか無電解方式であるかを問わず、金属と導電性硬質粒子とをチップボンドパッド上に一緒に被着させること（同時被着）により、作成される。そのチップは、非導電性接着剤によって永久的でかつ物理的な接続部を作成するために、その後、掴まれ、位置決めされ、さらに、アンテナ構造物に接合される。その電子的な接続部は、チップボンドパッド上の金属めっき硬質粒子がアンテナ構造物上の結合面に貫通することによって作成される。その導電性硬質粒子は、少なくとも前記導電性接触部と同程度の硬度を有すべきである。圧縮力が、その粒子がアンテナの接触面に貫通することを促進するために使用されるとともに、前記接着剤が十分に硬化して永久的な接合部が作成されるまで維持される。
【００３４】
上記方法は、さらに、前記第１の部品（例えば、チップボンドパッド）および第２の部品（例えば、アンテナの接触部）の複数の接触面間に非導電性接着剤を配置する工程と、インターフェイスを形成するために、第１および第２の部品のうちの複数の接触面を互いに位置合わせされるようにする位置決めする工程と、圧縮力を前記接触面に、前記インターフェイスに対して概して直角な方向において、複数個の硬質粒子の少なくとも一部が前記接着剤を貫通して前記第２の導電性表面（第２の部品の接触面）を貫通し、それにより、それらを永久的に結合する工程と、最後に前記接着剤を硬化させる工程とを含んでいる。
【００３５】
ここに説明されているように、前記粒子を前記導電性接触面（第１および第２の部品の接触面）に用いることと、複数の接触面間のすきまに前記接着剤を塗布することは、多くの態様で実行し得る。本発明の方法のいくつかの変形例は、前記接着剤を前記第１または第２の接触面（第１または第２の部品の接触面）に塗布するか、両方の接触面に塗布する工程を含んでいる。本発明の別の側面によれば、フィルム状の接着剤が２つの表面間に、組立て時に配置される。その接着剤は、永久に硬化する接着剤であって、前記圧縮力が除去される前に硬化するものとすることが可能である。
【００３６】
硬質粒子および導電性金属化部を電気部品のうちの接触面上に用いる方法は、多工程の同時被着方法によって実施することが可能である。その電気部品は、金属−粒子層を形成するために、金属−粒子槽の中を通過させることが可能である。その電気部品は、その後、前記粒子層を覆うアンカー層を形成するために、第２の金属槽の中を通過させられる。１またはそれ以上の別の粒子アンカー層であって前記被着された硬質粒子を覆うものを形成するために、別のめっき工程を実施することが可能である。
【００３７】
前記硬質粒子は、目標の接触面に付着させることができ、その付着は、例えば、無電解反応または電解反応により、前記第１の接触面上の粒子に金属薄層をめっきすることによって行われる。無電解めっき方法が、前記粒子および金属を前述のいくつかの結合面の少なくとも一つの上に被着させるために使用される場合には、「粒子によって改質された電気的接触面を作成する無電解方法」を発明の名称として２００１年６月１５日に出願された米国特許出願第０９／８８３，０１２号に開示されている方法が望ましいが、他の無電解めっき方法を利用することも可能である。その無電解処理においては、粒子によって改質された電気的接触面を２工程の無電解金属めっき方法によって作成することができる。１番目のめっき工程においては、硬質粒子が、その硬質粒子を溶液中に有する無電解金属槽内で、金属と一緒に同時被着させられる。２番目のめっき工程においては、上記同時被着された金属−粒子面上に導電性の金属が被覆され、それにより、それの導電性が改善される。
【００３８】
前述の、粒子によって改質された電気的接触面を作成するために電解めっき方法が利用される場合には、「電気部品組立体およびその製造方法」を発明の名称として２００１年３月１９日に出願された米国特許出願第０９／８１２，１４０号に開示されている方法が望ましいが、他の電解処理を利用することも可能である。この種の方法は、金属めっき槽内においてメッシュ電極の下方にサブストレートを位置決めすることによって実施することが可能である。その金属めっき槽内の粒子が、メッシュ電極の中を通過してサブストレート上に定着する。ニッケルのような金属が同時に、前記粒子上に被着させられる。
【００３９】
チップをアンテナ構造物に装着する第２の具体例は、チップのボンドパッド上ではなくてアンテナ構造物に上述の粒子改質技術が適用される点を除き、上述の第１の具体例と同様である。第１の具体例の重要な利点は、チップのボンドパッドが上記粒子改質技術の適用対象である場合には、上述の粒子同時被着工程を、チップがウェハからダイシングされる前に実施し得るということにある。この方法により、ウェハ上の数百個または数千個のチップを同時に粒子でめっきすることが可能である。第２の具体例にはさらにいくつかの利点もある。第１に、上記粒子改質技術を、完全にまたはほぼ完全に仕上げられたウェハ上のすべてのダイに、高額なコストも、ダイシング後のウェハのチップ生産効率への影響もない状態で実施することが可能である。第２に、製造量の要求値（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｎｅｅｄ）が小さ過ぎるためにウェハ全体を粒子によって改質できないとしても、個々のチップを粒子によって改質することは依然として可能である。第３に、スケールの経済性（ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｏｆ ｓｃａｌｅ）は、例えば、チップ上であるかチップキャリア上であるかを問わず、粒子による改質を部品に強いる。しかし、部品の組立てに変わりはないため、上記粒子改質技術をいずれの部品に適用するかということは重大ではない。
【００４０】
本発明の第３の具体例は、チップをチップキャリアに装着する技術に向けられており、ここでは、第１の具体例において説明された方法と概して同じ方法を適用することも可能である。しかし、この第３の具体例においては、粒子によって改質されたチップが非導電性接着剤によってチップキャリアに接合される。
【００４１】
本発明の第４の具体例も、チップをチップキャリアに装着する技術に向けられており、上記粒子改質技術がチップのボンドパッド上にではなくてチップキャリアに適用される点を除いて、第３の具体例において説明された方法と同じ方法を適用することが可能である。前述のいくつかの具体例において説明した非導電性接着剤は、いくつかの結合面の少なくとも一つに塗布することができる。その接合は、第１の具体例において説明したチップ装着方法と同じ方法によって実施することが可能である。
【００４２】
第５の具体例においては、チップモジュールをアンテナ構造物に装着するために（例えば、デュアルインターフェイス式のチップモジュールを非接触式のスマートカードのアンテナコイルに装着するために）第１の具体例の方法を適用することが可能であるが、ここでは前記粒子改質技術がチップキャリアに適用される。チップモジュールを形成するためにチップがチップキャリアに装着されたなら、そのチップモジュールが、第１の具体例において説明された方法と同じ方法により、非導電性接着剤を用いてアンテナ構造物に接合される。
【００４３】
第６の具体例においては、第５の具体例において説明された方法を適用することが可能であるが、前記粒子改質技術は、チップキャリアに適用されるのではなく、アンテナ構造物に適用される。そして、非導電性接着剤が、チップモジュールをアンテナ構造物に接合するために使用される。
【００４４】
要するに、本発明は、１個またはそれ以上の硬質粒子を、スマートカードまたはスマートインレイのようなＲＦＩＤ装置における第１および第２の部品上の複数の結合接触面（ｍａｔｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅｓ）のそれぞれの接触部の少なくとも一つの上に位置決めする工程を含んでいる。それら部品は、例えば、チップ、チップキャリア、チップモジュールおよびアンテナ構造物を含んでいる。本発明は、さらに、前記複数の結合接触面のいずれが粒子によって改質されるかを問わず、非導電性接着剤を第１および第２の部品間に配置する工程を含んでいる。
【００４５】
本発明はさらに、少なくとも１個の電気的接触部を有するスマートカードおよびスマートインレイのための電気部品を製造するために改良された方法を含んでおり、この方法は、粒子を前記複数の接触部の少なくとも一つの上に配置する工程を含んでおり、前記粒子は、前記接触部と少なくとも同等の硬さを有する。導電性金属層が前記粒子および前記接触部のうちの少なくとも一部の上に位置決めされる。繰り返すが、前記粒子および前記導電性金属層は、同時に被着させられることが可能である。
【００４６】
本発明はさらに、改良されたスマートカードおよびスマートインレイを含んでおり、それらは、結合対象としての電気的接触部を有する少なくとも２個の部品を備えており、それら部品は、導電性金属と粒子との層と非導電性接着剤の層とにより、互いに物理的にかつ電気的に装着されている。前記粒子は、前記導電性接触部と少なくとも同等の硬さを有すべきである。
【００４７】
本発明のさらに別の側面によれば、スマートカードまたはスマートインレイのための電気部品組立体が提供され、これはサブストレートを含み、それの上に複数の電気的接触サイトがある。そのサブストレート上には複数の硬質粒子が、各電気的接触サイトに少なくとも１個の硬質粒子が付着された状態で存在する。
【００４８】
同様にして、本発明の別の側面によれば、スマートカードおよびスマートインレイの製造を促進することができ、その側面においては、電気部品が粒子により、アレイを成す複数の他の電気部品と同時に改質される。この種のアレイは、１次元としたり、２次元とすることが可能である。この具体例においては、前記硬質粒子が前記接触サイトに、少なくとも１個の硬質粒子が各電気的接触サイトに付着するように用いられる。最後に、そのアレイが、前記複数の電気部品組立体を多数の個々の電気部品に個別化するために分割され、これにより、一回の工程において多数の電気部品が同時に製造される。接着剤は、前記複数の電気部品がサブストレートから個別化される前か後に、それら電気部品に塗布することができる。その接着剤は、さらに、サブストレートのうちの実質的な全体を覆うように塗布することが可能であり、必要である場合には、その接着剤は、サブストレートのうち選択された複数の部分のみを覆うことが可能である。
【００４９】
本発明の方法は、アレイが半導体ウェハである場合に、半導体チップに対する接触パッドのための処理に特に適用することが可能である。さらに、そのアレイは、フレキシブル回路テープとしたり、リジッド回路テープとすることが可能である。さらに、そのアレイは、スマートカードまたはスマートインレイのフレキシブルテープとすることが可能である。繰り返すが、接着剤は、電気部品の表面のうち少なくとも選択された部分に塗布することができるとともに、アレイの分割前に前記硬質粒子に塗布することができる。これに代えて、その接着剤は、電気部品の表面のうち少なくとも選択された部分に塗布することができるとともに、アレイの分割後に前記硬質粒子に塗布することができる。
【００５０】
本発明のさらに別の側面によれば、硬質粒子は、その硬質粒子によって部品組立体を製造するために、プリント回路または電気部品に付着させることが可能である。その付着は、前述のいくつかの方法のいずれかにより、金属および粒子を同時に被着させることによって行うことができる。これに代えて、前記粒子は、接着剤自体によって固着させることが可能である。本発明の別の側面によれば、前記硬質粒子が、結合されるべきいずれの表面にも付着されないようにされ、その代わりに、前記粒子が前記接着剤内に存在させられる。この具体例においては、接着剤の全表面にそのような粒子を収容させることが可能である。別の具体例においては、前記硬質粒子が前記接着剤に、前記硬質粒子が前記接着剤のうち選択された複数の領域内にのみ存在するようにして塗布される。それら選択された複数の領域は、サブストレートまたは電気部品上において相互に接続されるべき前記複数の電気的接触サイトに対応させることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図２には、本発明の一実施例に従って構成された電気部品組立体の全体が断面図で示されている。サブストレート２１２を、スマートカードのためのチップキャリア、スマートインレイのためのアンテナサブストレート、またはＲＦＩＤ装置に使用される他のいずれかのサブストレートとすることが可能である。電気部品２１０がサブストレート２１２上に搭載される。電気部品２１０は、多種多数の電気部品のうちのいずれかであって、例えば、記憶装置、論理回路、マイクロプロセッサ、および他の形式のチップのような半導体集積回路装置とすることができる。さらに、サブストレート２１２は、１個またはそれ以上のチップを搭載するフレックス回路またはチップキャリアとすることができる。
【００５２】
接触「ランド」２１４と称される複数の電気的接触サイトが、サブストレート２１２のボンディング面２１６上に位置するとともに、対応する複数の導電性硬質粒子２１８を受けるように設計されており、本実施例においては、それら硬質粒子２１８は、電気部品２１０の導電性ボンディングパッド２２０に付着させられる。本発明に使用される導電性硬質粒子２１８およびそれの種々な実施例は一般に、電気的接触サイト（例えば、接触ランド２１４）と少なくとも同程度の硬さを有しており、それより硬いことが望ましい。導電性硬質粒子２１８は、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、すず、ビスマス、銀、金、プラチナ、パラジウム、リチウム、ベリリウム、ボロン、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウム、ストロンチウム、インジウム、アンチモン、セシウムおよびバリウムという金属から形成することができ、それら金属の合金およびインターメタリックから形成することもできる。後述するように、ニッケルは金属として望ましい。
【００５３】
本発明の一実施例においては、導電性硬質粒子２１８が、上に列記されたような導電性金属の層で被覆されるかまたは包囲された非導電性コア粒子から形成される。この場合、その非導電性コア粒子は、例えば、金属酸化物、窒化物、硼化物、珪素および他の炭化物、ベリリウム、硼素繊維、炭素繊維、ガーネットならびにダイヤモンドのような非金属材料とすることができる。ダイヤモンドは、非金属硬質粒子として望ましい。ニッケルおよび銅は、それらコア粒子の被覆材料として望ましい。伝熱材が必要である場合には、ダイヤモンドおよびセラミックスが望ましい。本発明の一実施例においては、硬質粒子２１８がニッケル層でめっきされたダイヤモンド・コアから構成される。
【００５４】
導電性硬質粒子２１８は、さらに、薄い金属層によって被覆することができる。金によれば、低い接触抵抗が得られるとともに、接触面の酸化が防止される。金に代わるものとして、プラチナ、パラジウム、クロム、パラジウム−ニッケル合金、およびすず−ニッケル合金を用いることができる。
【００５５】
各接触ランド２１４は、電気部品２１０とサブストレート２１２との間の電気的相互接続部を提供するために導電性を有する。ボンディングパッド２２０は、同様に導電性を有するが、チップの表面上に配列するとともに、そのチップをサブストレート２１２にフリップチップ実装するために配置することができる。これに代えて、ボンディングパッド２２０は、１個もしくはそれ以上の電気部品２１０と共存するチップキャリアまたはフレックス回路のボンディング面上に位置させることができる。本発明の一実施例においては、ボンディングパッド２２０および接触ランド２１４はそれぞれ、ニッケル層によってメラタイズされる。
【００５６】
図２には、電気部品を搭載する配置が示されており、この配置においては、サブストレート２１２のボンディング面２１６と電気部品２１０のフェース面２２２との間にギャップ２２１が形成される。ギャップ２２１は通常、約０．５ミルから約５ミルまでの範囲内で変化する。ギャップ２２１は、接着剤２２４によって完全に充填される。
【００５７】
本発明においては、望ましい接着剤２２４が、シアノアクリレートのような、熱処理も他の処理も必要とせずに急速に硬化するものとされる。これに代えて、接着剤２２４は、紫外線ＵＶにより硬化するポリマーの組成物とすることができる。さらに、他の形式の接着剤として、例えば、永久硬化接着剤、ホットメルト接着剤および他の熱可塑性接着剤、ならびにポリマー化接着剤（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ，反応型接着剤）を用いることもできる。さらに別の代替手段として、接着剤２２４は、感圧接着剤とすることができる。使用される接着剤２２４は、電気部品２１０または前記電気的相互接続部に悪影響を及ぼし得る特定の不純物のレベルを低減すべきであったものであることが望ましい。特に、ナトリウムおよび塩化物のイオンが、チップを破壊するとともに湿潤状態において電気的相互接続部の腐食を促進するものであることが知られている。
【００５８】
本発明を作成工程、組立て工程および電気部品２１０をサブストレート２１２に固定する工程において実施するために多数の方法を利用することが可能である。図３には、本発明の第１実施例方法に従って構成された電気部品３１０とサブストレート３１２とが組立て前の状態で断面図で示されている。サブストレート３１２は、互いに離散した複数の接触ランド３１４を有しており、サブストレート３１２には、電気部品３１０をサブストレート３１２に搭載するのに先立って接着剤３２４が予め塗布される。接着剤３２４はサブストレート２１２に、液体の状態で塗布されるか、または接着テープの状態で塗布される。複数の硬質粒子３１８が、電気部品３１０のフェース面３２２上の複数のボンディングパッド３２０のうち対応するものに付着させられる。接着剤３２４は、サブストレート３１２のボンディング面３１６を横切るとともに、接触ランド３１４の上方に位置するように均一に拡散されるとともに、サブストレート３１２のうち残りの部分を覆う。これに代えて、接着材３２４は、電気部品３１０のフェース面３２２に、硬質粒子３１８の上方に位置するように塗布することが可能である。電気部品３１０はその後、位置決めされ、その結果、硬質粒子３１８が付着させられたボンディングパッド３２０がサブストレート３１２に対面するとともにサブストレート３１２の接触ランド３１４に対して位置合わせされる。
【００５９】
電気部品３１０をサブストレート３１２に搭載するために、硬質粒子３１８が付着させられたボンディングパッド３２０が接触ランド３１４に密着するように移動させられるとともに、図３において矢印で示すように、圧縮力が作用させられる。この圧縮力により、硬質粒子３１８がサブストレート３１２の接触ランド３１４に貫入する。この組立て時に使用される前記特定の接着剤に応じ、接着剤３２４が、自己硬化原理によるかまたは熱もしくは紫外線による前記接着剤の硬化により、硬化し、その後、前記圧縮力が除去されて、図２に示す組立体が製造される。重要なことは、硬化した接着剤３２４により、電気部品３１０とサブストレート３１２との間に連続した封止部が提供されるとともに、サブストレート３１２と電気部品３１０との間の前記圧縮力が維持され、その結果、最初に作用させられた圧縮力の除去後に硬質粒子３１８が接触ランド３１４に部分的に埋没したままとなるということである。
【００６０】
図４には、本発明の第２実施例方法に従って構成された電気部品４１０とサブストレート４１２とが組立て前の状態で断面図で示されている。電気部品４１０は、互いに離散した複数のボンディングパッド４２０を有しており、電気部品４１０には、サブストレート４１２との組立てに先立って接着剤４２４が予め塗布される。図３の先の実施例方法と同様に、接着剤４２４は電気部品４１０に、液体の状態で塗布されるか、または接着テープの状態で塗布される。
【００６１】
この実施例においては、複数の硬質粒子４１８が、サブストレート４１２のボンディング面４１６上の複数の接触ランド４１４のうち対応するものに付着させられる。接着剤４２４は、電気部品４１０のフェース面４２２を横切るとともに、ボンディングパッド４２０の上方に位置するように均一に拡散されるとともに、フェース面４２２のうち残りの部分を覆う。これに代えて、接着材４２４は、サブストレート４１２のボンディング面４１６に、硬質粒子４１８の上方において塗布することができる。電気部品４１０はその後、ボンディングパッド４２０がサブストレート４１２に対面するとともに、硬質粒子４１８が付着させられた接触ランド４１４に対して位置合わせされるように、位置決めされる。
【００６２】
次に、ボンディングパッド４２０が接触ランド４１４に密着するように移動させられるとともに、図４において矢印で示すように、圧縮力が作用させられる。この圧縮力により、硬質粒子４１８が電気部品４１０のボンディングパッド４２０に貫入する。接着剤４２４が、前述のようにして硬化し、その後、前記圧縮力が除去されて、図２に示す組立体が製造される。先の実施例におけるように、硬化した接着剤４２４により、電気部品４１０とサブストレート４１２との間に連続的な封止部が提供される。硬化した接着剤４２４により、サブストレート４１２と電気部品４１０との間の前記圧縮力が維持され、その結果、最初に作用させられた圧縮力の除去後に硬質粒子４１８がボンディングパッド４２０に部分的に埋没したままとなる。
【００６３】
図５には、本発明の第３実施例方法に従って構成された電気部品５１０とサブストレート５１２とが組立て前の状態で断面図で示されている。サブストレート５１２は、互いに離散した複数の接触ランド５１４を有しており、サブストレート５１２には、電気部品５１０との組立てに先立って接着剤５２４が予め塗布される。図３に関連する前述の第１実施例方法のように、接着剤５２４はサブストレート５１２に、液体の状態で塗布されるか、固体フィルム（ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｍ）の状態で塗布されるか、または接着テープの状態で塗布される。接着剤５２４は、サブストレート５１２のボンディング面５１６を横切るとともに接触ランド５１４の上方に位置するように、均一に広がるように塗布される。
【００６４】
この実施例においては、複数の硬質粒子５１８が、接着剤５２４の表面５２６に付着させられるとともに、サブストレート５１２のボンディング面５１６上の複数の接触ランド５１４のうち対応するものに合わせて、直接的にかつ選択的に位置決めされる。例えば、粒子のスラリを選択的に噴霧することによるか、または、ステンシルを表面５２６に用いるとともに粒子のスラリをそのステンシルに塗布することにより、硬質粒子５１８を表面５２６上に選択的に位置決めすることができる。硬質粒子５１８が表面５２６に塗布されると、ボンディングパッド５２０がサブストレート５１２に対面するとともに接触ランド５１４に対して位置合わせされるように、電気部品５１０が位置決めされる。硬質粒子５１８は、接着剤５２４の前記表面上において、かつ、接触ランド５１４とボンディングパッド５２０との間にちょうど位置させられる。
【００６５】
電気部品５１０をサブストレート５１２に搭載するために、ボンディングパッド５２０が、硬質粒子５１８および接触ランド５１４に密着するように移動させられるとともに、前述のようにして、圧縮力が作用させられる。この圧縮力により、硬質粒子５１８が接着剤５２４とサブストレート５１２の接触ランド５１４とに貫入し、それと同時に、電気部品５１０のボンディングパッド５２０に貫入する。接着剤５２４は、前述のようにして硬化し、その後、前記圧縮力が除去されて、図２に示す組立体が製造される。
【００６６】
図６には、本発明の第４実施例方法に従って構成された電気部品６１０とサブストレート６１２とが組立て前の状態で断面図で示されている。電気部品６１０は、互いに離散した複数のボンディングパッド６２０を有しており、電気部品６１０には、サブストレート６１２との組立てに先立って接着剤６２４が予め塗布される。図４に示される前述の第２実施例方法のように、接着剤６２４は電気部品６１０に、液体の状態で塗布されるか、固体フィルムの状態で塗布されるか、または接着テープの状態で塗布される。接着剤６２４は、電気部品６１０のフェース面６２２を横切るとともに、ボンディングパッド６２０の上方に位置するように均一に広がるように塗布されるとともに、電気部品６１０のうち残りの部分を覆う。
【００６７】
この実施例においては、複数の硬質粒子６１８が、接着剤６２４の表面６２６に付着させられるとともに、電気部品６１０のフェース面６２２上の複数のボンディングパッド６２０のうち対応するものに合わせて、直接的にかつ選択的に位置決めされる。その後、電気部品６１０が、ボンディングパッド６２０がサブストレート６１２に対面するとともに接触ランド６１４に対して位置合わせされるように、位置決めされる。ボンディングパッド５２０は、それを覆う接着剤６２４および硬質粒子６１８と共に、接触ランド６１４に密着するように移動させられるとともに、図６において矢印で示すように、圧縮力が作用させられる。この圧縮力により、硬質粒子６１８が接着剤６２４と電気部品６１０のボンディングパッド６２０とに貫入し、それと同時に、サブストレート６１２の接触ランド６１４に貫入する。接着剤６２４は、前述のようにして硬化し、前記圧縮力が除去されて、図１に示す組立体が製造される。
【００６８】
図７Ａおよび図７Ｂにはそれぞれ、本発明の第５実施例方法に従う装着方法が実施されるサブストレート７１２と電気部品７１０とが断面図で示されている。本実施例においては、接着剤７２４が、電気部品７１０をサブストレート７１２に搭載する前に、自立フィルムとして自立的に存在する。接着剤７２４は、固形材料かまたは接着テープとすることが可能である。
【００６９】
硬質粒子７１８は、接着剤７２４内に直接的にかつ選択的に付着させ、それにより、接着剤７２４が電気部品７１０とサブストレート７１２との間に位置させられる場合に、複数の硬質粒子７１８は、複数のボンディングパッド７２０のうち対応するものに合わせて位置させられるようにすることが可能である。硬質粒子７１８は、接着剤７２４内に、例えば、第１の接着層を形成した後に硬質粒子７１８をスプレーまたは前述のステンシルを用いて付着させることにより、位置させることができる。硬質粒子７１８の付着後、第２の接着層を、硬質粒子および第１接着層を覆うように形成することが可能である。図７Ａおよび図７Ｂには、硬質粒子７１８の層が複数、接着剤７２４内に保持される（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）状態で示されている。しかし、接着剤７２４内に付着させられるとともに各ボンディングパッド７２０に対応して位置させられる硬質粒子７１８の層は、単層でも十分である。
【００７０】
電気部品７１０、サブストレート７１２および接着剤７２４はその後、ボンディングパッド７２０がサブストレート７２０に対面するとともに、接着剤６２４内に保持されている硬質粒子７１８がサブストレート７１２の接触ランド７１４に対して位置合わせされるように、位置させられる。硬質粒子７１８を保持している接着剤７２４は、電気部品７１０とサブストレート７１２との間に位置させられる。その後、ボンディングパッド７２０が、接着剤７２４と接触パッド７１４とに密着するように移動させられるとともに、前述のようにして圧縮力が作用させられる。この圧縮力により、硬質粒子７１８が同時に、接着剤７２４を貫通して電気部品７１０のボンディングパッド７２０に達するとともにサブストレート７１２の接触ランド７１４に達する。接着剤７２４は、前述のようにして硬化し、その後、前記圧縮力が解除されて、図７Ｂに示す組立体が製造される。
【００７１】
図８Ａおよび図８Ｂにはそれぞれ、本発明の第６実施例方法に従う装着方法が実施されるサブストレート８１２と電気部品８１０とが断面図で示されている。図７Ａおよび図７Ｂに示されている第５実施例方法と同様に、接着剤８２４が、組立て前に、自立フィルムとして自立的に存在する。これまでと同様に、接着剤８２４は、固形材料かまたは接着テープとすることが可能である。硬質粒子８１８が、接着剤８２４内において保持するとともに、接着剤８２４への硬質粒子８１８のパーコレーション・リミット（はみ出し限界、ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ）を超えない充填密度（ｆｉｌｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）で、接着剤８２４の全体内で不規則に分散させることが可能である。例えば、まず第１接着層を形成することにり、硬質粒子８１８より成る実質的に均一な層を接着剤８２４内に形成し得る。その後、例えば、粒子のスラリを第１接着層上に散布することにより、その第１接着層上に硬質粒子８１８の層を拡散させることが可能である。その後、硬質粒子８１８と第１接着層とを覆うように第２接着層を形成することが可能である。前記パーコレーション・リミットを超えない充填密度で硬質粒子８１８を維持することにより、複数の硬質粒子８１８は、圧縮後であっても、互いに接触しない。
【００７２】
接着剤８２４は、電気部品８１０のフェース面８２２とサブストレート８１２のボンディング面８１６との間に位置させられる。電気部品８１０と接着剤８２４とは、その後、ボンディングパッド８２０がサブストレート８１２に対面するとともに接触ランド８１４に対して位置合わせされるように位置決めされる。前記実施例におけるように、硬質粒子８１８を保持している接着剤８２４は、電気部品８１０とサブストレート８１２との間に位置させられる。その後、ボンディングパッド８２０が、接着剤８２４と接触パッド８１４とに密着するように移動させられるとともに、前述のようにして圧縮力が加えられる。この圧縮力により、硬質粒子８１８が同時に、接着剤８２４を貫通して電気部品８１０のボンディングパッド８２０と接触ランド８１４とに達する。接着剤８２４は、前述のようにして硬化し、その後、前記圧縮力が解除されて、図８Ｂに示す組立体が製造される。重要なことは、複数の硬質粒子８１８は互いに接触しないから、それらは、１つのボンディングパッド８２０とそれに対応する接触ランド８１４との間における電気的接触部から隣の電気的接触部に向かう横方向に電気を伝えないということである。
【００７３】
本発明の一実施例においては、前述の電気部品装着技術が、例えばスマートカードおよびスマートインレイであるＲＦＩＤ装置の製造において、チップをチップキャリアに装着する工程、チップモジュールをアンテナに装着する工程および／またはチップをアンテナに装着する工程において利用される。一般に、ＲＦＩＤ装置を製造する工程は、（１）金属と硬質粒子とを第１の導電性接触面に同時被着させる工程と、（２）非導電性接着剤を前記第１の接触面、第２の導電性接触面、またはそれら第１および第２の接触面の間に塗布する工程と、（３）第１の接触面を第２の接触面と接触するように位置決めするとともに、前記非導電性接着剤を第１および第２の接触面の間に位置決めする工程と、（４）第１および第２の接触面を結合するために圧力を作用させる工程と、（５）前記非導電性接着剤を硬化させる工程とを含んでいる。
【００７４】
前述の、装着態様についてのいくつかの選択肢と同様に、硬質粒子は、チップ、チップキャリアまたはアンテナのいずれかの接触面に塗布することができる、ここに述べられている方法によって接触面を粒子を用いて改質する技術は、安定しているため、チップ、チップキャリアおよびアンテナが個別に製造される場合には、ＲＦＩＤ装置の組立て業者へに出荷に先立ち、チップの接触面（例えば、ボンドパッド、接触ランドおよびアンテナ接触部）、チップキャリアまたはアンテナに用いることが可能である。通常、アンテナおよびチップは、ＲＦＩＤ装置の組立て業者ではない会社により、すなわち、少なくとも、最終組立てが行われる場所ではない場所で製造される。したがって、粒子改質技術のうちの最初の２つの工程は、本発明のうちそれら以外の工程とは異なる時期および場所に実施することができる。さらに、前記接着剤が安定している場合、例えば、何らかの動機がないと硬化しない場合、すなわち、おそらく接着テープである場合には、その接着剤は、電気部品の製造時に塗布されるか、製品組立て時に剥がされる剥離コートを有するものとされるかもしれない。いずれにしても、チップおよび／またはアンテナを製造する工程の実行中に、接触部を金属−粒子によって被覆する技術を採用すれば、コストに関する大きな利点を得ることが可能である。
【００７５】
たしかに、本発明による特に大きな利点は、表面作成技術、すなわち、導電性硬質粒子を適用する技術が、チップが半導体ウェハからダイシングされる前にチップの接触パッドに用いることができるということにある。このことは、ウェハレベルの処理（ウェハ段階での処理，ｗａｆｅｒ ｌｅｖｅｌ ｐｒｅｃｅｓｓ）が極めて高い効率を有するため、コストに関して非常に強く考慮すべき事項を有する。１枚のウェハ当たりのチップの数が非常に大きいため、粒子によって改質されたボンドパッドを有するチップの製造単価は、非常に安価にすることが可能である。
【００７６】
図９Ａないし図９Ｆには、本発明に従って構成された、デュアルインターフェイス式のスマートカード９３０の組立体が断面図で系統的に示されている。図９Ｇには、チップモジュール９１５をアンテナ９２８に接続する接続部が拡大して示されている。従来技術と同様に、チップ９００は概略的に、図９Ａに示されているように、複数のボンドパッド９０４を有するシリコンダイ９０２により構成されている。この場合、しかしながら、チップ９００のボンドパッド９０４は、金属層９１６と導電性硬質粒子９１４とを被着させることにより、粒子を用いて改質されている。金属層９１６はニッケルであることが望ましく、導電性硬質粒子９１４は、ニッケルにより被覆されたダイヤモンド粒子であることが望ましい。チップ９００は、必要なプログラムおよびデータであってスマートカード９３０の制御のために適切なものを収容している。
【００７７】
図９Ｂには、チップ９００を受けるためのチップキャリア９０５が示されている。チップキャリア９０５は、接触ランド９１２ａ，９１２ｂと導電性トラック（図示されていない）との分配層であって、通常は銅により構成され、例えば、銅製フレックス回路であるものと、サブストレート９０６であって、全体的にエガラスエポキシにより構成されるものと、接触プレート９０８であって、例えば、ニッケルおよび金により被覆された銅により構成されるとともに、サブストレート９０６の、接触ランド９１２ａ，９２１ｂとは反対側の面上に位置するものとにより構成される。サブストレート９０６は、経路９１０、すなわち、サブストレート９０６の一側から他側に延びる通路と共に形成される。経路９１０は、導電性壁９１３と並んでおり、その導電性壁９１３は、サブストレート９０６の反対側において接触プレート９０８と電気的に接触するために、経路９０１を通過して延びている。チップキャリア９０５の接触ランド９１２ｂは、金属層９１６および導電性硬質粒子９１４の被着により、粒子を用いて改質される。金属層９１６はニッケルであることが望ましく、導電性硬質粒子９１４は、ニッケルにより被覆されたダイヤモンド粒子であることが望ましい。
【００７８】
図９Ｄに関連して後述されるとともに、図９Ｇに最もよく示されているように、接触ランド９１２ｂ上の金属層９１６は、アンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂがアンテナキャビティ９２３内に埋没する距離に適合する厚さに作成することが望ましい。例えば、接触ランド９１２ａ上の金属層９１６は、約２５ミクロンから約１００ミクロンまでの厚さを有する一方、導電性硬質粒子層９１４は、約２ミクロンから約５０ミクロンまでの厚さを有するものとすることが可能である。他の変更は、スマートカード９３０の設計レイアウトの幾何学的特徴に応じて、チップキャリア９０５とアンテナ９２８との間の接続部に適合するように行うことが可能である。例えば、金属層９１６のめっき厚さは、アンテナキャビティ９２３の深さに適合するように変更することが可能である。別の実施例においては、粒子改質技術は、チップキャリア９０５上の接触ランド９１２ｂではなくてむしろ、アンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂに適用することが可能である。
【００７９】
図９Ｃに示されているように、チップキャリア９０５は、非導電性接着剤９２４ａが接触ランド９１２ａおよびサブストレート９０６の露出部の上に塗布されることにより、チップ９００と機械的接続のために準備される。導電性硬質粒子９１４は非導電性接着剤９２４ａの層を貫通して、図９Ｄにおいて隠れた接触ランド９１２ａに到達するため、非導電性接着剤９２４ａの塗布について注意すべきことはない。本発明においては、望ましい非導電性接着剤９２４ａが、例えばシアノアクリレートのように、熱処理も他の処理も必要とせずに急速に硬化するものとされる。これに代えて、非導電性接着剤９２４ａは、紫外線ＵＶにより硬化するポリマーの組成物とすることができる。さらに、他の形式の接着剤として、例えば、例えばホットメルト接着剤およびポリマー化接着剤である永久硬化接着剤のようなものを用いることもできる。さらに別の代替手段として、非導電性接着剤９２４ａは、感圧接着剤とすることができる。
【００８０】
本発明での使用に適した非導電性接着剤９２４ａには、例えば、スーパーグルー（ＳｕｐｅｒＧｌｕｅ、登録商標）またはロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ）社のＴＡＫ　ＰＡＫ４４４のようなシアノアクリレート材料がある。シアノアクリレートは、安価で散布し易い液体である。シアノアクリレートは、強く、急速に硬化する。好適なホットメルト接着剤には、例えば、ミネソタ州のセント・ポールにあるスリーエム（３Ｍ）社から入手できる３Ｍ　３７９２−ＬＭ−Ｑがある。適当な感圧接着剤には、スコッチ・ブランドの４６７ハイ・パフォーマンス接着剤と、スコッチ・ブランドのＦ９４６５ＰＣ接着搬送テープとがある。使用される接着剤は、前記電気部品または前記電気的相互接続部に悪影響を及ぼし得る特定の不純物のレベルを低減すべきであったものであることが望ましい。特に、ナトリウムおよび塩化物のイオンが、半導体チップを破壊するとともに湿潤状態において電気的相互接続部の腐食を促進するものであることが知られている。当業界においては、例えば「エレクトロニクス・グレード（半導体級、ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｇｒａｄｅ）」という、接着剤についてのスペシャル・プュリティ・グレード（特殊純度級、ｓｐｅｃｉａｌ ｐｕｒｉｔｙ ｇｒａｄｅ）であって実質的にイオンによる汚染を有しないものが認められている。チップの分野においては、接着剤がチップに密着するため、エレクトロニクス・グレードの接着剤を用いるべきである。使用可能な他の接着剤としては、よく知られているエレクトロニクス・グレードのポリマー化材料であってチップ接着剤として用いられるものがある。他の接着剤としては、チップを封止するためによく使用されるエポキシモールディングコンパウンド（ｅｐｏｘｙ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、および、サブストレートに直にはんだ付けされたチップのもとに、それらチップとサブストレートとの熱膨張率差に起因した応力を軽減するために用いられる充填剤（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｓ）、すなわち、充填されたポリマーのような材料を用いることができる。
【００８１】
図９Ｄに示されているように、チップ９００は、チップモジュール９１５を形成するために、チップキャリア９０５に電気的に装着され、その装着のために、チップ９００をフリップし、粒子によって改質されたボンドパッド９０４をチップキャリア９０５上の接触ランド９１２ａに位置合わせし、そして、硬質粒子が非導電性接着剤９２４ａを貫通してチップキャリア９０５上の接触ランド９１２ａに到達するように圧力をチップ９００に対して直角に作用させる。導電性硬質粒子９１４は、接触ランド９１２ａの表面上の表面酸化物または他の絶縁性残留物を破壊しつつ通過してそれらの下方にある導電性材料に到達するため、接触ランド９１２ａの表面処理（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）は不要である。非導電性接着剤９２４ａの硬化中、小さな圧力を継続的に作用させることが可能である。いくつかの場合には、この圧力は、非導電性接着剤９２４ａの硬化中、本質的に収縮によって発生させられることになる。これは、機械的かつ電気的なボンディングを一層迅速に行う方法であるとともに、そのボンド（接続部）を完成させるためにチップ９００の面積より少し広い領域のみを使用する。非導電性接着剤９２４ａが素早く硬化したなら、その接続部が非導電性接着剤９２４ａによって保護されるため、その接続部を保護するために封止剤（ｅｎｃａｐｓｕｌｍｅｎｔ）は不要である。さらに、従来のワイヤボンディング技術およびはんだバンプリフロー技術の場合のように、高温にすることが不要であるため、使用され得るチップキャリア９０５およびカード本体９１８のためのサブストレートの材料を選択する自由度が一層高い。
【００８２】
図９Ｅに示すように、スマートカード９２５は、チップモジュール９１５を受けるためのキャビティ９２０を有するカード本体９１８により構成されている。キャビティ９２０は、さらに、チップモジュール９１５の縁を支持するためのシェルフ９２２を有するように形成される。カード本体９１８は、さらに、それの表面の下方に位置するアンテナ巻き線９２８を包囲する。アンテナ９２８は、通常、十分な送受信能力を実現するために、いくつかの同軸ループすなわち巻き線（スマートインレイの平面図である図１２Ｂには要素１２２８としてより明瞭に示されている）により構成される。この種のアンテナ１２８は、通常、前述の１３．５６ＭＨｚマイフェアシステムに使用される。そのコイルは、４ないし５巻の「巻き線」より構成され、積層後の全抵抗値が約２ないし６オームとなっている。アンテナ９２８およびカード本体９１８は、通常、基台上において、銀ペーストスクリーン印刷・積層技術によって作成される。例えば、アンテナ９２８は、通常はＰＶＣまたはそれに類似の材料である内側層シート上において、円筒スクリーン印刷機を用いることにより、銀ペーストスクリーン印刷処理によって作成することが可能である。図示されていないが、そのＰＶＣおよびアンテナは、その後、グラフィカルに設計されたコアシートおよび重ねシートと一緒に、熱トランスファプレスを用いて積層することが可能である。チップモジュール９１５との電気的接続のためにアンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂへの接近を可能にするため、別のアンテナキャビティ９２３がシェルフ９２２の下方において延びている。
【００８３】
図９Ｅには、さらに、スマートカード本体１１８がチップモジュール９１５を受けるとともにそのチップモジュール９１５と電気的および機械的に接続させるためにスマートカード本体９１８を本発明に従って作成することが示されている。非導電性接着剤９２４ｃは、チップ９００をチップキャリア９０５に装着するために使用された非導電性接着剤９２４ａと同じものとすることが可能であるが、アンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂと、チップモジュール９１５上の接触ランド９１２ｂであって粒子によって改質されたものとの間の機械的接続部を提供するためにアンテナキャビティ９２３内に散布される。さらに、非導電性接着剤９２４ｂが、これも非導電性接着剤９２４ａ，９２４ｃと同じものとすることが可能であるが、チップモジュール９１５をスマートカード本体９１８に機械的に固定するためにキャビティ９２０内においてシェルフ９２２およびそれ以外の部分に塗布される。
【００８４】
チップモジュール９１５は、その後、キャビティ９２０内に挿入され、このとき、粒子によって改質された接触ランド９１２ｂがアンテナキャビティ９２３に位置合わせされた状態でそれの内部に延びている。導電性硬質粒子９１４は、非導電性接着剤９２４ｃを貫通する（ｐｅｎｅｔｒａｔｅ ｔｈｒｏｕｇｈ）するとともにアンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂに貫入する（ｐｉｅｒｃｅ ｉｎｔｏ）。繰り返すが、導電性硬質粒子９１４は、アンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂの表面上の表面酸化物または他の絶縁性残留物を破壊しつつ通過してそれらの下方にある導電性材料に到達するため、アンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂの表面処理（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）は不要である。それにより、チップ９００は、アンテナ９２８に電気的に接続されるとともに、経路９１０内の分配トラック９１３を経由して接触プレート９０８に電気的に接続され、アンテナ９２８は、外部装置に対してＲＦによる通信を可能にし、分配トラック９１３は、接触ランド９１２ａ，９１２ｂを接触プレート９０８に接続し、これにより、チップ９００とカードリーダとの接触プレート９０８を経た物理的かつ電子的なインターフェイスが提供される。いずれにしても、チップ９００の電力は、カードリーダまたは外部のＲＦ装置によって供給される。チップモジュール９１５は、熱もしくは圧着または両方によってカード本体９１８に機械的に接合される。図９Ｆには、デュアルインターフェイス式のスマートカード９３０が本発明に従って完全に組み立てられた状態で示されている。
【００８５】
本発明の利点は、導電性硬質粒子９１４のコートがチップ９００、チップキャリア９０５またはアンテナ接触部９２８ａ，９２８ｂ上の電気的接触部に既に用いられているため、非導電性接着剤９２４ａ，９２４ｂ，９２４ｃをむしろ互いに区別することなく塗布することができるというである。この利点は、ロボットにより制御されるシリンジのような自動システムにおいて得ることができ、そのシリンジにおいては、中空の針が接着剤を制御された量で散布する。本発明において使用される接着剤は非導電性であるため、その接着剤が従来のシステムにおいて接触面上に存在すると、通常、作成された電気的接続部と干渉してしまう。しかし、本発明によれば、このバリアを貫通すること、すなわち、非導電性接着剤を通過して導電性リンクを形成することが可能である。
【００８６】
前述のように、本発明に適した適用例としては、チップをチップキャリアに接続する接続部（例えば、接触式、非接触式またはデュアルインターフェイス式のスマートカード）およびチップモジュールをアンテナに接続する接続部（例えば、デュアルインターフェイス式または非接触式のスマートカード）がある。図１０には、従来のモジュール組立体が、スマートカード１０３０を製造することについての本発明の教示事項と共に示されている。図１０には、図１Ｃに従来技術として示されているチップモジュール１１５のような、ワイヤにより接合された従来のチップモジュール１０１５が、接触ランド１０１２において、粒子によって改質されている。金属１０１６および導電性硬質粒子１０１４がチップモジュール１０１５の接触ランド１０１２上に被着させられている。非導電性接着剤１０２４がその後、カード本体１０１８のキャビティ１０２０とアンテナキャビティ１０２３とに塗布される。チップモジュール１０１５はその後、キャビティ１０２０内に配置され、チップ１０１５のアンテナ１０２８への接触が、図９Ｆに関連して前述したように、導電性硬質粒子１０１４が非導電性接着剤１０２４を貫通してアンテナ接触部１０２８ａ，１０２８ｂに到達することにより、行われる。
【００８７】
さらに、本発明は、チップをアンテナに接続する接続部の作成、例えば、スマートインレイの製造に使用することが可能である。図１１Ａないし図１１Ｄには、本発明の別の実施例としてスマートインレイ１１３０の組立体が示されている。スマートカードの場合と同様に、チップ９００が、図１１Ａに示されているように、全体的に、複数のボンドパッド１１０４を有するシリコンダイ１１０２により構成されている。チップ１１００のボンドパッド１１０４もまた、金属層１１１６と導電性硬質粒子１１１４との被着により、粒子によって改質されている。金属層１１１６はニッケルであることが望ましく、導電性硬質粒子１１１４は、ニッケルにより被覆されたダイヤモンド粒子であることが望ましい。チップ１１００は、必要なプログラムおよびデータであってスマートインレイ１１３０を制御するために適切なものを収容している。スマートインレイの用途においては、チップ１１００が全体的に、スマートカードチップより薄いうえに、より柔軟性があり、よって、より壊れやすい。
【００８８】
図１１Ｂには、サブストレート１１１８と、アンテナ１１２８である導電性領域とにより構成されるスマートインレイベース１１２５が示されている。サブストレートの材料１１１８は、紙、または、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥＴ）およびポリプロピレンにより構成されるプラスチック箔とすることができる。一般に、サブストレート１１１８については、薄く、非導電性を有し、かつ、柔軟性を有する材料であればいかなるものでも使用することが可能である。前記導電性領域は、例えば、銅、アルミニウム、銀、金および炭素により作成することが可能であるとともに、例えば、金属ペーストをスクリーン印刷するか、または箔ラミネート層をエッチングすることにより、前記サブストレートに用いることが可能である。アンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂが、チップ１１００を直に置くため、サブストレート１１１８の上面上に設けられている。サブストレート１１１８の下面上のブリッジ１１２８ｃにより、アンテナ接触部１１２８ｂと、導電性領域１１２８の反対側の端部であるアンテナ接触部１１２８ａとを、サブストレート１１１８内の穴を経て電気的に接続する部分が提供される。したがって、アンテナ１１２８の導電性領域は、サブストレート１１１８の両側に形成される。本発明に従い、粒子改質技術をチップボンドパッド１１０４上に、またはサブストレート１１１８上のアンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂに適用することが可能であることに注目すべきである。
【００８９】
チップ１１００をスマートインレイベース１１２５に機械的に装着するために、非導電性接着剤１１２４がアンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂと、それらアンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂの領域内においてサブストレート１１１８が露出している部分とに塗布される。非導電性接着剤１１２４は、例えば、シアノアクリレート、エポキシ、感光エポキシおよびアクリレートとすることが可能である。チップ１１００はその後、それのボンドパッド１１０４であって粒子によって改質されたものをアンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂに位置合わせするために、掴まれて裏返しされる。チップ１００はその後、組立てを終了させるために、サブストレート１１１８の表面に対して直角に作用する小さな力により、アンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂ上に載置される。
【００９０】
導電性硬質粒子１１１４が、非導電性接着剤１１２４を貫通するとともに、アンテナ接触部１１２８ａ，１１２８ｂに貫入する。導電性硬質粒子９１４は、接触ランド９１２ａの表面上の表面酸化物または他の絶縁性残留物を破壊しつつ通過してそれらの下方にある導電性材料に到達するため、接触ランド９１２ａの表面処理（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）は不要である。それにより、チップ１１００は、アンテナ１１２８に電気的に接続されるとともに、そのアンテナ１１２８は、外部装置に対してＲＦによる通信を可能にする。スマートカードの場合と同様に、ＲＦによって読み取りを行う外部装置からの誘導により、電力がスマートインレイ１１３０に供給される。
【００９１】
図１２Ａには、スマートインレイベース１２２５上のコイルアンテナ構造物のうちの導電性領域１２２８の第１実施例が示されている。導電性領域１２２８のコイル巻き線の数は、スマートインレイサブストレート１２１８の面積と、使用される特定のチップの要求事項とに依存する。前記導電性領域は、例えば、銅、アルミニウム、銀、金および炭素により作成することが可能であるとともに、例えば、金属ペーストをスクリーン印刷するか、または箔ラミネート層をエッチングすることにより、前記サブストレートに用いることが可能である。サブストレートの材料１２１８は、紙、または、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥＴ）およびポリプロピレンにより構成されるプラスチック箔とすることができる。図１１Ａないし図１１Ｄに関連して説明されているように、チップを載置するため、アンテナ接触部１２２８ａ，１２２８ｂがサブストレート１２１８の上面上に設けられている。サブストレート１２１８の下面上のブリッジ１２２８ｃにより、アンテナ接触部１２２８ｂと、導電性領域１２２８の反対側の端部であるアンテナ接触部１２２８ａとを、サブストレート１２１８内の穴を経て電気的に接続する部分が提供される。したがって、本実施例においては、導電性領域１２２８が、サブストレート１２１８の両側に形成される。
【００９２】
図１２Ｂには、導電性領域１２２８の第２の実施例であってスマートインレイ１２３０ｂにおける複数のコイルアンテナとして設計されたものが示されている。本実施例においては、図１１Ａないし図１１Ｄに関連して前述された１巻またはそれ以上の巻き数のコイルの両端を接続するアンテナ接触部１２２８ａ，１２２８ｂを接続するために、ブリッジが存在しないとともに、チップ１２００が導電性領域１２２８の巻き線の上方に位置させられている。導電性領域１２２８は同様に、サブストレート１２１８の一側のみに設けられている。
【００９３】
図１２Ｃには、スマートインレイ１２３０ｃのための導電性領域１２２８の第３の実施例が示されている。その導電性領域は、第１の四辺形状の導電性領域１２２８ａと、第２の四辺形状の導電性領域１２２８ｂとであって、それぞれチップ１２００の各側から、スマートインレイ１２３０ｃのサブストレート１２１８の長さ方向に延びるものにより構成されている。チップ１２００は、図１１Ａないし図１１Ｄに説明されているように、粒子によって改質されたボンドパッドにより、第１の四辺形状の領域１２２８ａと第２の四辺形状の領域１２２８ｂとの双方と電気的に接続される。この設計レイアウトを有する導電性領域１２２８ａ，１２２２８ｂは、例えば、高周波アンテナについてのものである。
【００９４】
図１２Ｄには、スマートインレイ１２３０ｃのための導電性領域１２２８の第４の実施例が示されている。この導電性領域は、第１の三角形状の導電性領域１２２８ａと、第２の三角形状の導電性領域１２２８ｂとであって、それぞれチップ１２００の各側から、スマートインレイ１２３０ｃのサブススレート１２１８の長さ方向に沿って延びるものにより構成されている。設計要求に応じ、他の多角形の形状を同様にして導電性領域に使用することが可能である。チップ１２２０は、図１１Ａないし図１１Ｄに説明されているように、粒子によって改質されたボンドパッドにより、第１の三角形状の領域１２２８ａと第２の三角形状の領域１２２８ｂとの双方と電気的に接続される。この設計レイアウトを有する導電性領域１２２８ａ，１２２２８ｂは、例えば、高周波アンテナについてのものである。繰り返すが、図１２Ｃおよび図１２Ｄの両方についての実施例における導電性領域１２２８ａ，１２２８ｂは、サブストレート１２１８の一側のみに設けられる。
【００９５】
ここで、銅のフレックス回路テープ（ｃｏｐｐｅｒ ｆｌｅｘ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔａｐｅ）の接触ランド上に金属と硬質粒子とのめっき層を本発明の一実施例に従ってめっきする処理の一例を説明する。図１３に示されている処理は、例えば、サブストレート上の接触ランドに硬質粒子をめっきし、それにより、図９Ｆおよび図９Ｇにおけるスマートカードのアンテナ接触部９３２のような「バンプ」としての電気的接触部を形成するために利用することができる。
【００９６】
上記処理のうちの第１ステージにおいては、銅のフレックス回路テープ１３５０が、供給リール１３５２によって供給されるとともに、巻き取りリール１３５４によって一連の処理ステージを通過させられる。回路テープ１３５０を供給リール１３５２に巻き付けるのに先立ち、回路テープ１３５０を覆うパターン付きフォトレジスト層（図示されていない）を形成するために、フォトリソグラフィ処理が実施される。そのフォトレジスト層は、前述の接触ランドに類似する接触ランドを回路テープ１３５０上に露出させる接触部開口部を備えている。フォトリソグラフィ処理中、まず、回路テープ１３５０が供給リール１３５２から洗浄タンク１３５６に移送される。洗浄タンク１３５６は、酸性の洗浄液と湿潤剤（ｗｅｔｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）とを収容する。例えば、フォトレジスト層によって回路テープ１３５０上に露出させられた接触ランドの表面を覆う有機フィルムを除去するために、蟻酸（ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ）と硫酸（ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ）との混合物を用いることができる。洗浄タンク１３５６から排出されると、回路テープ１３５０は第１のすすぎステージ１３５８を通過する。第１のすすぎステージ１３５８においては、残留する洗浄液と微粒子とを洗い流すために回路テープ１３５０がすすぎ水溶液（ａｑｕｅｏｕｓ ｒｉｎｓｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）にさらされる。この第１のすすぎステージ１３５８には、後に示されるすすぎステージと同様に、回路テープ１３５０の上面もしくは下面または両面の上方において圧力洗浄システム（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｓｈ ｓｙｓｔｅｍ）を組み込むこともできる。
【００９７】
洗浄後、回路テープ１３５０はエッチングタンク１３６０に移送される。エッチングタンク１３６０は、前記接触ランドの表面を覆う銅および酸化銅ならびに他の誘電フィルム（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｌｍｓ）を除去する銅エッチング液を収容する。エッチングタンク１３６０は、過硫酸カリウム液（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｐｅｒｓｕｌｐｈａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）によって満たされることが望ましい。エッチング後、回路テープ１３５０は、第２のすすぎステージ１３６２を通過し、そこでは、水溶液にさらされることにより、残留するエッチング液および微粒子が除去される。
【００９８】
誘電エッチング工程の終了後、回路テープ１３５０は、第１の金属めっき槽１３６４に移行する。第１の金属めっき槽１３６４においては、回路テープ１３５０上の接触ランドを約２５ないし約１００ミクロンの厚さまでニッケル層でめっきすることが望ましい。このニッケルめっき層の特定の厚さは、フレックス回路テープ１３５０を用いて製造されるべき電子部品組立体の特定のタイプに応じて異なることになる。第１の金属めっき槽１３６４は、硼酸液（ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）内にスルファミン酸ニッケル（ｎｉｃｋｅｌ ｓｕｌｐｈａｍａｔｅ）と臭化ニッケル（ｎｉｃｋｅｌ ｂｒｏｍｉｄｅ）とを含有する低応力（ｌｏｗ−ｓｔｒｅｓｓ）ニッケルめっき液を収容することが望ましい。第１の金属めっき槽１３６４内でのニッケルめっき後、回路テープ１３５０は、第３のすすぎステージ１３６６を通過し、そこでは、すすぎ水溶液により、残留する化学物質および微粒子が第１の金属めっき槽１３６４から除去される。
【００９９】
次に、回路テープ１３５０は、粒子めっき槽１３６８に送入される。粒子めっき槽１３６８においては、ニッケルめっきされたダイヤモンド粒子の層が、ニッケルめっき基層上にめっきされる。後に詳述されるように、粒子めっき槽１３６８においては、ニッケルめっきされたダイヤモンド粒子が、回路テープ１３５０上の接触ランドとの接触に先立ち、粒子めっき槽１３６８内に位置するメッシュ陽極を通過する。そのメッシュ陽極は、プラチナで被覆されたチタニウム金属により構成することが望ましい。前記粒子層をめっきした後、回路テープ１３５０は、残留する化学物質および微粒子を粒子めっき槽９６８から除去するために、第４のすすぎステージ１３７０を通過する。
【０１００】
前記粒子層をめっきした後、回路テープ１３５０は、第２の金属めっき槽１３７２に送入される。第２の金属めっき槽１３７２においては、第２のニッケル層が粒子層上にめっきされ、それにより、その粒子を前記接触ランドに封入する粒子アンカー層が形成される。その粒子アンカー層は、特定の硬質粒子の大きさの半分と実質的に等しい厚さまでめっきすることが可能である。例えば、約２０ミクロンの大きさを有する粒子については、上記粒子アンカー層が、約１０ミクロンの厚さまでめっきされる。このニッケルのオーバーコート層（第２のニッケル層）のめっき後、残留する化学物質および微粒子を第２の金属めっき槽１３７２から除去するために、回路テープ１３５０が第６のすすぎステージ１３７４を通過する。最後に、巻き取りリール１３５４による回路テープ１３５０の収集に先立ち、回路テープ１３５０から水分と残留する溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）とを除去するために、回路テープ１３５０が乾燥システム１３７６によって乾燥させられる。
【０１０１】
回路テープ１３５０上の接触ランドがメタライズされるとともに硬質粒子が付着させられると、前記フォトレジストを除去するとともに回路テープ１３５０上のニッケルおよび金のオーバーコート層を形成するために、前記処理のうちの第２ステージが行われる場合がある。その処理の全体がここでは２つのステージとして説明されるが、それらステージは、１つの処理ラインに一体化することができ、この場合には、乾燥システム１３７６および巻き取りリール１３５４が不要になる。単一の処理ラインにおいては、回路テープが第６のすすぎステージ１３７４からフォトレジスト剥離タンク１３８０に直接につながることになる。ここで説明される２つのステージの実施例は、例えば、スペースの制約に適合するか、または処理に要求される結果に応じて大きな自由度を実現するために、処理が複数のステージに分離できることを単に指摘するために、示されている。また、フォトレジストの剥離と別のメタライゼーション部の提供とを同時に行うことをさらに要求することなく、メタライゼーション処理において硬質粒子を単に接触ランドに付着させることが要求されるかもしれない。
【０１０２】
図示された実施例における処理のうちの第２ステージは、回路テープ１３５０を巻き取りリール１３５４から、一連の処理ステージを経由して供給し、最後には巻き取りリール１３７８によって回路テープ１３５０を巻き取ることにより、連続する。回路テープ１３５０は、巻き取りリール１３５４によって最初に、モノエチルアミン（ｍｏｎｏｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）とブチルセロソルブ（ｂｕｔｙｌｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）とのアルカリ溶液のようなフォトレジスト溶解液を収容するレジスト剥離タンク１３８０内に供給される。そのフォトレジストが除去されると、回路テープ１３５０は第７のすすぎステージ１３８２を通過して洗浄タンク１３８４に搬入される。洗浄タンク１３８４は、回路テープ１３５０から有機残留物を除去するために、洗浄タンク９５６に収容されている溶液に類似するものを収容する。
【０１０３】
第８のすすぎステージ１３８６において化学残留物を洗い流した後、回路テープ１３５０は、エッチングタンク１３８８に移行する。エッチングタンク１３８８は、前述の銅エッチング液を収容する。エッチングタンク１３８８において自然酸化膜（ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅｓ）が除去されると、回路テープ１３５０は、ニッケルめっき槽１３９２への搬入に先立ち、第１０のすすぎステージ１３９０を通過する。ニッケルめっき槽１３９２は、ニッケルめっき槽１３６４および１３７２に関して前述したニッケルめっき液に類似するものを収容することが望ましい。ニッケルめっき槽１３９２においては、上から覆うメタライゼーション部を形成するための拡散バリアとして作用するのに十分な厚さを有するニッケル層が形成される。望ましくは、約２ミクロンないし約２５ミクロンの厚さ、さらに望ましくは、約５ミクロンないし約１５ミクロンの厚さを有するニッケル層が回路テープ１３５０上にめっきされる。
【０１０４】
第１１のすすぎステージ１３９４において、ニッケルめっき槽１３９２から、残留する化学物質と微粒子とを洗い流した後、回路テープ１３５０は、金めっき槽１３９６に移送される。金めっき槽１３９６は、オロシアニドカリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｏｒｏｃｙａｎｉｄｅ）を含む、テクニック・オロセン（Ｔｅｃｈｎｉｃ Ｏｒｏｓｅｎｅ）８０のような金めっき液を収容する。金めっき槽１３９６においては、金の層が回路テープ１３５０上に被覆され、その厚さは望ましくは、約１０ないし約４０マイクロインチであり、さらに望ましくは、約３０マイクロインチである。
【０１０５】
第１２のすすぎステージ１３９８において金めっき槽１３９６から化学物質および微粒子を洗い流した後、回路テープ１３５０は、巻き取りリール１３７８による収集に先立ち、空気乾燥システム１３４８によって乾燥される。空気乾燥システム１３４８および１３７６は、巻き取りリール１３５４および１３７８への収集および収容に先立ち、回路テープ１３５０から水分と残留溶媒とを除去するために作動させることが望ましい。
【０１０６】
以上、銅のフレキシブル回路上にニッケルめっきすることについて説明したが、当業者であれば、上述の処理を用いて他のメタライズド接触構造部を形成できることが理解される。例えば、銅はんだおよびすず−鉛はんだのような、種々の金属、インターメタリックおよび合金を剛体としてのサブストレートと前記フレキシブル回路テープとにめっきすることができる。さらに、サブストレートは、剛体であれ軟体であれ、例えば、エポキシ、エポキシ−ガラス、ポリイミド、テフロン（登録商標）、およびビスマレイミド・トリアジン（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ Ｔｒｉａｚｉｎｅ）（ＢＴ）のような材料とすることができる。
【０１０７】
そのフレキシブル・サブストレートはフレックス回路である必要はない。前記処理は、硬質粒子をメタライズして、セラミック回路基板、モジュール、インターポーザおよび他の小さな回路基板のように、小さい剛体部品に付着させるために用いることも可能である。通常、そのような剛体部品上でのメタライゼーション部および硬質粒子の被着は、バッチ処理で行われる。しかし、それら小さい剛体部品は、望ましくは金属接着剤により、フレキシブルテープに一時的に付着または接着させることができる。フレキシブルテープをキャリアとして用いることにより、小さい剛体部品を、メタライゼーション部と硬質粒子とを被着させる処理であってこれまでに開示したものを通過させることができる。金属接着剤は、小さい剛体部品を、めっきを行うための陰極回路に電気的に接続するために望ましい。さらに、硬質粒子は、本明細書の他の箇所において記載された複数の材料のいずれかとすることができる。当業者であれば、種々のめっき液、エッチング液およびすすぎ液の化学的組成が、メタライズド接触部を形成するために用いられる特定の金属に応じて異なることが理解される。
【０１０８】
図１４Ａには、本発明の一実施例に従って構成された粒子めっき槽１３６８が系統図で示されている。粒子めっき槽１３６８は、めっきタンク１４０２と溶液リザーバ１４０４とを備えている。めっきタンク１４０２は、複数のプーリ１４０６によって案内されながら回路テープ１３５０が通過させられるめっき液１４０８を収容する。めっきタンク１４０２への埋没前に、回路テープ１３５０が約１ボルトないし約２ボルトの電圧で負に帯電され、その結果、金属めっき処理が促進されるように回路テープ１３５０が陰極として作用する。本発明の望ましい実施例においては、回路テープ１３５０の各縁が、導電性を有するとともに、回路テープ１３５０の表面のうちめっきされるべき部分と電気的に接続されている。
【０１０９】
複数のプーリ１４０６は、望ましくは、回路テープ１３５０の各側に位置する一対のガイドホイールまたはガイドトラックにより構成され、それらは、回路テープ１３５０の各縁を支持する。複数のピンチローラ１４０７が、第１組のプーリ１４０６の反対側において、回路テープ１３５０の両縁を押し付ける。それらピンチローラ１４０７は、導電性を有するとともに、回路テープ１３５０の導電性を有する両縁と電気的に接続されており、それにより、回路テープ１３５０に電圧を印加している。図１４Ｂに最もよく示されているように、それらピンチローラ１４０７を支持する軸１４３６が、導電性を有するとともに、金属ブラシ接続部１４３８を介してピンチローラ１４０７を電圧源に接続することが望ましい。一対のガイドプーリ１４０６と一対のピンチローラ１４０７とはそれぞれ、望ましくは、摩擦係合によってそれぞれの共通軸上に搭載され、それにより、回路テープ１３５０の幅の変化に適合するために各ガイドホイール対を互いに接近させるかまたは互いに離間させることが可能とされる。
【０１１０】
プラチナで被覆されたチタニウム金属製のメッシュ陽極（ｍｅｓｈ ａｎｎｏｄｅ）１４１０が、めっきタンク１４０２のうち回路テープ１３５０の上方にある部分に位置させられるとともに、約１ボルトないし約２ボルトの電圧で正に帯電されている。メッシュ陽極１４１０のうちの主要な面は、望ましくは、均一な金属めっきおよび硬質粒子被着を促進するために、回路テープ１３５０のうちの主要な面に対して平行となるように位置させられる。硬質粒子をめっきする場合、回路テープ１３５０は、望ましくは、重力による流れによってめっき液の中を落下してしまう硬質粒子をできる限り多く被着させるために水平とされる。一般に、硬質粒子の流れが回路テープ１３５０（またはめっきすべき他の任意のサブストレート）の表面に対して直角であることが理想的である。実際には、回路テープ１３５０は、硬質粒子の流れに対して４５度の角度までとすることができ、これでも粒子の十分な被着を達成できる。メッシュ陽極１４１０は、硬質粒子が前記陽極を通過して回路テープ１３５０上に被着するようにすることが望ましい。回路テープ１３５０上への硬質粒子の被着は、穴なしの（ｓｏｌｉｄ）陽極でも可能なのではあるが、その場合には、より困難である。
【０１１１】
ニッケル−粒子のめっき中、ダイヤモンド粒子がメッシュ陽極１４１０内の開口部（図示されていない）を通過し、回路テープ１３５０上に被着する。前述のように、めっき液１４０８は、望ましくは、硼酸水溶液中におけるスルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルとの混合物である。望ましくは、めっき液１４０８は、スルファミン酸ニッケルの濃度が約３００ないし約５００グラム／リットルで、臭化ニッケルの濃度が約１０ないし約２０グラム／リットルであるものとされる。約３ないし約４．５のｐＨを得るために硼酸（ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ）が添加される。めっき液１４０８は、さらに、湿潤剤と消泡剤（ａｎｔｉ−ｆｏａｍｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）とを含み、望ましくは、約５０℃ないし約６０℃の温度に維持される。
【０１１２】
回路テープ１３５０上に形成されたニッケル−粒子層の厚さはいくつかの処理パラメータに依存する。例えば、その被着速度（成膜速度、堆積率、ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ）は、与えられためっき槽構成についての電流密度（ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）と共に変化する。さらに、めっき槽内の前記テープの搬送速度および滞留時間も、金属の厚さ（ニッケル−粒子層の厚さ）に影響を与える。回路テープ１３５０の搬送速度は、０．１３ｍｍ／ｓｅｃと１．１３ｍｍ／ｓｅｃとの間の範囲にあることが望ましい。この範囲は、粒子めっき槽１３６８の電流密度である１００Ａ／ｆｔ２と２００Ａ／ｆｔ２との間の範囲に基づいている。ニッケル層の厚さの要求値である２５ミクロンと１００ミクロンとの間の範囲を硬質粒子の被着前に実現する望ましい搬送速度は、電流密度が約１００Ａ／ｆｔ２であるときに約０．３ｍｍ／ｓｅｃである。本発明に従い、かつ、それの望ましい実施例においては、粒子めっき槽１３６８の粒子密度が、他の処理パラメータの調節に応じて調節され、その結果、望ましくは１０ないし１００パーセントの粒子単層、さらに望ましくは約５０パーセントの粒子単層が回路テープ１３５０上にめっきされる。
【０１１３】
めっき液１４０８内の粒子の濃度は、溶液リザーバ１４０４からの再循環によって維持される。溶液リザーバ１４０４は、戻り溶液をめっき槽１４０２から再循環チューブ１４１２を経て受ける。溶液リザーバ１４０４においては、粒子の濃度が粒子供給システム１４１４によって維持される。粒子供給システム１４１４は、粒子を補充溶液（ｍａｋｅ−ｕｐ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）１４１６内にチューブ１４１８を経て射出する。補充溶液１４１６に添加される粒子の量は、チューブ１４１８内に配置された制御バルブ（ｒｅｓｔｒｉｃｔｏｒ ｖａｌｖｅ）１４２０によって調整される。
【０１１４】
補充溶液１４１６は、補充溶液１４１６内において均一な粒子分布を確保するために、機械式攪拌システム１４２２によって連続的に攪拌される。溶液リザーバ１４０４内の溶液の量は液面スイッチ１４２４によって連続的に監視される。さらに、スルファミン酸ニッケルと臭化ニッケルの濃度が濃度センサ１４２６によって連続的に監視される。
【０１１５】
めっきタンク１４０２内におけるニッケル−粒子被着速度（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ）の制御状態を維持するために、補充溶液１４１６が再循環ライン１４２８を経てめっきタンク１４０２に連続的に再循環させられる。めっきタンク１４０２内のレベルスイッチ１４３０がめっき液１４０８の量を連続的に監視する。めっきタンク１４０２内においてめっき液１４０８が減るにつれて、ポンプ１４３２がレベルスイッチ１４３０によって起動され、それにより、補充溶液（補充めっき液）１４１６がノズル１４３４を経てめっきタンク１４０２に供給される。
【０１１６】
重要なことは、図１４Ａに示されている粒子めっき槽１３６８の部品配置は複数の部品がとり得る配置の一例にすぎないことに留意することである。当業者であれば、粒子めっき槽１３６８内においてめっき条件を相対的に一定に維持するために種々の配置をとり得ることが理解される。例えば、めっきタンク１４０２および溶液リザーバ１４０４は、粒子の補充と濃度調整と攪拌とをそれぞれ行うサブシステムの組合せによってめっき条件を維持する単一のユニットとすることができる。
【０１１７】
粒子を接触面に付着させる別の望ましい方法は、電気的接合を改善するために同時被着金属−粒子面（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｍｅｔａｌ−ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ）を生成する無電解処理である。通常、この方法によって最終的に生成される面は、同時被着金属−粒子層と、先行する同時被着において利用されるのと同じ金属のオーバーコートと、浸漬された金（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｇｏｌｄ）の薄層とを含んでいる。図１５Ａないし図１５Ｄには、本発明の方法の推移的流れ（ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｓｅｒｉｅｓ）が系統的に示されている。図１５Ａには、接触面１５００が最初の、単独でかつ孤立した状態で示されており、それは例えば、銅またはアルミニウム製のサブストレートの接触面である。図１５Ｂには、第１の無電界金属−粒子液によるめっきの結果、接触面１５００上に形成された金属−侶子同時被着部が示されている。粒子１５０４は、接燭面１５００上に無電界反応によって被着された第１の金属層１５０２により、接触面１５００上に部分的に捕捉されて保持されている。図１５Ｃには、第２の無電界金属めっき工程の結果物が示されている。第２の金属層１５０６が、接触面１５００上に先行して同時被着された第１の金属層１５０２および粒子１５０４上に被着される。一般に、粒子１５０４を第２の金属層１５０６で被覆する（ｃｏｖｅｒ）ために、粒子１５０４は最初に、第２の無電界金属被着部を受け入れるように活性化しなければならない。図１５Ｄには、浸漬された金によって第２の金属層１５０６の上面上に形成された金のオーバーコート１５０８の薄層が示されている。図１５Ｄには、本発明の金属−粒子同時被着方法によって処理された後の接触面の平面視の典型的な断面が示されている。
【０１１８】
従来の複合無電界めっき方法（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｐｌａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）とは対照的に、本発明の同時被着方法（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）の目的は、独特で、導電性を有するサンドペーパ状の表面構成を形成するとともに、電気的接触性および伝熱性を改善することにある。従来の複合被着（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）においては微粒子を高密度で含有させるためのバックボーンとして作用させることに代えて、本発明の無電界金属−粒子同時被着部は、硬質粒子を表面接触部に接合（接着）する接着剤（ｇｌｕｅ）により類似するように作用する。実際、粒子は、溶液中内の位置偶然性によって金属被着部に捕捉される。この処理は、同時被着金属−粒子面を任意の厚さで作成することが可能であるが、電気的、機械的および熱的な接続部を最適化するためには、粒子単層を平均粒子径のオーダで有する表面であることが望ましい。
【０１１９】
本発明によって考慮される硬質粒子は、利用可能なサブストレートの接触部より硬く、その結果、望ましくはそのサブストレートの接触部に貫入し得るものである限り、ダイヤモンド（ポリ結晶体またはモノ結晶体のタイプ）、セラミック、金属、酸化物、珪化物、炭酸塩、硼化物、珪酸塩、および他の種々の化合物から選択することが可能である。本発明の方法において使用可能な粒子は、粒子の大きさおよび密度に関して広い範囲を有している。粒子の大きさは、０．５ミクロンから５０ミクロンまでの範囲内にあることが望ましく、また、その密度は、１．５ｇ／ｃｍ３と８ｇ／ｃｍ３との間の範囲内にあることが望ましい。
【０１２０】
本発明によって作成された前記接触面は、その接触面といかなる種類の相手の面とを接合する際に、その接触面自体およびその相手の面の上にあるいかなる電気的バリアも貫通することができる。例えば、メタライズされたバンプのはんだ付けもしくはリフロー処理または他の処理方法のような別の工程を追加することなく、優れた導電性を実現することができる。本発明の一応用例においては、チップのサブストレートへの装着、チップマウントのサブストレートへの装着であって、それらの接触面上において同時被着された粒子を用いて行われる装着を通常の非導電性接着剤を用いて完了させることにより、それらチップとサブストレートとの間において強力な接合を実現するとともに、導電性を有する接着アンダフィル材（充填剤）の必要性を排除することが可能である。
【０１２１】
図１６には、本発明の望ましい実施例の原理が系統的に示されている。概念的には、包括的な無電界同時被着方法１６００が、サブストレートパッドの作成、無電界ニッケル−粒子同時被着部の修正、第２の無電界ニッケルめっき、および浸漬された金の処理により構成されている。金属−粒子同時被着方法に使用する金属はニッケルであることが望ましいが、コバルト、銅、鉄、金、銀、亜鉛、パラジウム、プラチナ、ロジウムおよびルテニウムのような他の金属を、適当な無電界触媒方法と共に使用することが可能である。
【０１２２】
良好なめっきは、接触面を適正に作成する（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）ことから始まることがよく知られている。適正な作成は、表面の汚染（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を除去する手段であり、それにより、清浄で、酸化物のない表面が生成される。接触面および汚染の種類に応じた種々の前処理が必要となる。表面の汚染は、めっき前に除去しなければならないが、通常、有機的な汚れ（例えば、油および潤滑油）、バフ研磨化合物（バフカス、ｂｕｆｆｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、酸化被膜、汚れ（ｄｉｒｔ）およびフラックスのうちの１つまたはそれ以上のものを含有している。
【０１２３】
アルミニウムの接触面を改質すべき実施例１６１０においては、その接触面に対する表面清浄工程１６１２がまず、アルカリ性洗浄液を用いて行われ、続いて、脱イオン水洗工程１６１４が行われる。そのアルカリ性の浸漬洗浄液の材料は、水酸化物、炭酸塩、ホスファートおよび／または界面活性剤のようなアルカリ性ナトリウム化合物の混合物を含むものとすることが可能である。洗浄液は、表面汚染に適合するように選択される。このアルカリ洗浄処理は、さらに、表面洗浄と脱酸素（ｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ）とを同時に行うために、有機的なキレート剤および／またはシアン化ナトリウムを含むものとすることも可能である。しかし、独立した脱酸素工程１６１６であって酸性の脱酸素剤を用いるものを本実施例において使用することも可能である。結合硝酸（ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）（５０容量パーセントであることが望ましい）と重弗化アンモニウム液とを用いた酸洗い（ａｃｉｄ ｐｉｃｋｌｉｎｇ）は、無電界めっきのための接触面の初期化および活性化を助けるとともにそれらに有利であると信ずる。実際、そのような調整を行うことは、本実施例においては、合金元素をサブストレートから除去するためと、そのサブストレートを均一にジンケート（ｚｉｎｃａｔｅ）するために作成するためとに望ましい。この工程は、強硝酸をベースとする溶液内への浸漬によって行うことが可能である。硝酸を用いた反応により、薄くて軽くて均一な酸化皮膜がアルミニウムの接触面上に形成され、それにより、前記酸による更なる侵食が防止される。後続するジンケート処理は、前記皮膜を容易に除去する。シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）、弗化水素酸または弗化物を高率で含有する可能性があるウェハには、シリコンを溶解させるために前記硝酸を添加することが可能である。
【０１２４】
洗浄液および脱酸素剤の残渣は、無電界めっきの開始を阻害する不動態スポットを接触面上に生成することにより、無電界ニッケルめっきの空孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を増加させる。このことは、硬質粒子について被着に関する問題を生じさせることになる。したがって、本実施例においては、脱イオン水洗工程１６１８を脱酸素後に行う工程とすることが望ましく、さらに、良好な水洗を行うことが、本実施例の工程全体を通じて望ましい。水洗後、接触面は通常、適温で乾燥すべきであり、すなわち、乾燥温度は、接触面を収容するサブストレートの種類に従い、そのサブストレートによって有害ではないように選択すべきである。
【０１２５】
脱酸素後、ジンケート工程１６２０、すなわち、中間分子亜鉛層（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｚｉｎｃ ｌａｙｅｒ）によって接触面上のアルミニウムを置換する工程は、脱酸素によって活性化されたアルミニウム表面を、すべての搬送中における再度の酸化と、無電界ニッケル液を用いた直接反応の可能性（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ）とから保護するために共通の工程として行われる。その亜鉛層は、さらに、無電界ニッケル被着に対して触媒作用を及ぼす。例えばフィデリティ（Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）３１１６（アメリカ合衆国ニュージャージー州ニューアーク市に所在のフィデリティ・ケミカル社）という企業秘密のジンケートは、本実施形態においては、ジンケートのために用いることができる。別の実施例として２重ジンケート（ｄｏｕｂｌｅ ｚｉｎｃａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）も本発明において考慮される。この種の方法においては、最初の亜鉛層が５０パーセントの硝酸への浸漬によって除去され、第２の亜鉛層が、ジンケート液内への短時間の浸漬によって被着される。この処理の利点は、それほど重要ではない第１のジンケート工程が前記接触面の脱酸素と合金成分の除去とを目的として利用されることから派生し、一方、第２のジンケート処理は、薄くて密な亜鉛被着部を均一に調整された接触面上に生成するために調整することが可能である。しかし、この種の２重ジンケート処理は、通常、厚いアルミニウム接触面を必要とするとともに、それは一般に１０００ナノメータより厚い。
【０１２６】
別の実施例においては、銅の接触面を有するサブストレート１６３０を用いることができる。銅の接触面を無電界反応により、かつ、粒子によって改質するための表面処理は、アルミニウムの場合とは異なる。まず、銅の接触面を酸性溶液を用いて洗浄する酸洗い工程１６３２が行われる。表面洗浄のために、ＡＴＯテックＡＦＲ２（ドイツ連邦共和国ベルリン）のシステムを用いることができ、これに続き、脱イオン水を用いた徹底的な水洗工程（ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｒｉｎｓｉｎｇ）１６３４が行われる。銅は、次亜燐酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）を含む無電界ニッケル液に対して触媒的に作用しない金属であり、このことは、フィデリティ社の企業秘密のシステム（フィデリティ９００２）であって、前述のいくつかの実施例における無電界ニッケル液において利用可能であるものの化学的性質を表している。銅を触媒にするために商業上利用可能な方法の一つは、各接触面を希釈された塩化パラジウム液内に浸漬させることによって触媒として活性化する活性化工程２３６である。本実施例においては、フィデリティ９０２５という企業秘密の溶液を用いることができるが、すべての利用可能な化学的システムを、本処理における他の工程に大きな影響を与えることなく利用することが可能である。その触媒化された銅は、再度、脱イオン水による水洗工程１６３８を受ける。
【０１２７】
無電界ニッケル−粒子同時被着は、本発明の焦点である。ミクロンの大きさを有する硬質粒子が、無電界ニッケル−粒子同時被着工程１６５０により、接触面上にめっきされる。粒子は、無電界ニッケル液に目標の粒子密度で入れられ、その無電界ニッケル液の一具体例は、フィデリティ９００２という企業秘密の溶液である。その濃度は、被着された表面上に要求される粒子個体数密度（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ）に多少依存するが、通常は、１ｇ／Ｌのレベルである。無電界同時被着方法によれば、サブストレートの接触面上に硬質粒子の単層が、硬質粒子が離散的であるが均一に分散するとともに、狭い帯域を有する（すなわち、粒子サイズまたは直径の分布またはばらつきが非常に小さい）ようにめっきされる。最良の表面接合を行うために、接触面のうち、同時被着後に粒子によって被着されていない領域上に最終的に形成された金属層は、表面に凹みがないように平坦とするのが理想的である。単層であるとともに非常に均一に分散した粒子被着に関するこの望ましい設計により、硬質粒子上のニッケルおよび金のオーバーコートであって優れた導電性を有するものを介した最短の電気的経路と、例えばダイヤモンド粒子である硬質粒子の優れた伝熱係数に起因する最良の伝熱媒体との双方が提供される。
【０１２８】
接触面上に粒子を同時被着することは第２の無電界ニッケルめっき工程前に行うことが望ましい。同時被着工程に後続する脱イオン水洗工程１６５２の実施後、粒子表面の活性化工程１６５４を例えば触媒を利用して行うことが、第２のニッケルめっき処理中に粒子上に一貫した包括的なニッケルコートを形成するために望ましい。この工程において活性化が不良であると、被着されたダイヤモンド粒子へのニッケルの付着力が不足する事態を招来するとともに、導電性が低い多孔のニッケル被着部を生じさせる。粒子活性化に利用できる一つの溶液は、フィデリティ９０２５の溶液であり、さらに、前述のように銅の接触面を触媒化するために利用できる。活性化後、めっきされた接触面を脱イオン水によって水洗する水洗工程１６５６が行われる。
【０１２９】
第２の無電界ニッケルめっき工程１６５８の目的は、ニッケル薄層を同時被着ニッケル−粒子面に鋳込む（ｃａｓｔ）ことにある。第２のニッケルめっき液の一具体例はフィデリティ９００２という企業秘密の溶液であるが、これは、いずれの種類の粒子も充填されない。ニッケルキャスト（ｎｉｃｋｅｌ ｃａｓｔ）により、同時被着された非導電性粒子上に導電性金属オーバーコートが提供される。ニッケルによる良好な被覆（ｃｏｖｅｒａｇｅ）により、後続する浸漬金工程（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｇｏｌｄ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって良好な金の層が提供される。この工程において利用される化学的システムは、粒子に対するのを除き、第１の無電界ニッケル液と同じものとすることができる。ニッケル−粒子めっきを有するサブストレートに対しては、脱イオン水を用いた水洗工程１６６０が再度、第２のニッケルめっき処理後に行われる。
【０１３０】
浸漬金（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｇｏｌｄ）は、代表的な仕上げ工程１６６２である。この工程は、自触媒的なニッケルめっきに対し、その原理においてもその結果生成物においても異なっている。浸漬金工程により実際、第２のニッケルめっきの表面上のニッケル分子が金分子によって置換され、その結果、金の薄層が形成される。オロメース（Ｏｒｏｍｅｒｓｅ）ＭＮ（アメリカ合衆国ロードアイランド州クランストンに所在のテクニック・インコーポレイテッド社）という企業秘密の溶液を用いることができる。第２のニッケルめっきにより、導電性の経路と、粒子をサブストレートに固着させるための大きな機械的接合力とが提供される一方、高密度の浸漬金の仕上げ層により、表面劣化からの継続的な保護と、長期間に及ぶ優れた導電性とが確保される。
【０１３１】
硬質粒子をチップのボンドパッドを付着させるために無電界粒子同時被着方法を使用することの主な利点は、粒子の付着をウェハのレベルで行うことができるということである。このことは、ウェハ上の数百個のチップすべてのボンドパッドに、そのウェハのダイシング前に、硬質粒子を用いて「バンプ」を形成することができることを意味する。この方法は無電界方法であるため、いずれかのチップ間においてもそれぞれのボンドパッド間においても、電気的な絶縁を行うことは不要である。その被着は、個々のボンドパッド上においてのみ行われる。この方法は、金属の薄層のみがめっきされるということ、すなわち、金属によって捕捉された粒子のみによって「バンプ」が形成されるということが理由で、非常に効率的な方法でもある。この方法は、標準的な無電界金属被着方法によって金属バンプを形成するために長時間がかかるのと対照的である。
【０１３２】
実験的な観察結果
【０１３３】
１．総論
【０１３４】
本発明の部品装着方法の実用性を検証するために複数の実験が広範囲にわたり、アメリカ合衆国コロラド州コロラド・スプリングに所在のナノピアス・テクノロジーズ社と、ドイツ連邦共和国ミュンヘンに所在のナノピアス・カード・テクノロジーズ・ゲーエムベーハーとにおいて行われてきた。この方法の全体の確認に及ぶ複数の実験は、３つのグループに分類することができる。それは、ａ）ウェハ、サブストレートまたはアンテナ構造物上への粒子の位置決めと、ｂ）種々な非導電性接着剤を用いた接合試験と、ｃ）本発明において開示された方法を用いて接合された部品についての特性および信頼性の試験とである。
【０１３５】
２．確認テストにおいて用いられた材料と方法についての説明
【０１３６】
２．１　チップ
【０１３７】
スマートインレイに適用されるダイボンディング方法を開発するため、特別な試験のためのチップが開発された。このチップは、最も一般的なチップと同様な寸法およびボンドパッド位置とを有しており、そのチップは、スマートインレイの用途において「Ｉ−コード」と命名されるとともに、フィリップス社によって開発されたものである。このチップ試験は、測定のみを目的として設計されるとともに、接触抵抗値の測定のために２個の４点ケルビン構造物と、更なる評価のために別のデイジーチェーン構造物とを有している。
【０１３８】
２．２　サブストレート
【０１３９】
チップ装着試験のために選択された試験用のサブストレートは、スマートカードおよびスマートインレイの用途において一般に使用されるものと類似していた。剛体のボードとフレックス回路サブストレートとの双方が選択された。その試験用のサブストレートは、銅のトラックを有する剛体のボードと、Ｎｉ／Ａｕめっきされた銅のトラックを有する剛体のボードと、銅の構造物を有するフレックス回路と、アルミニウムの構造物を有するフレックス回路とを含んでいる。
【０１４０】
２．３　接着剤
【０１４１】
最高の信頼性を達成するため、種々の接着剤を異なるサブストレート上で用いるスクリーン試験が行われた。接着剤を選択するための特別な基準が下に記されているが、これは、最高の接合信頼性と最高の電気的性能とを有する接着剤を探すために決定された。この基準は、
・低温で急速に硬化することと、
・吸湿性が低いことと、
・硬化中における収縮率が比較的高いことと、
・熱膨張係数に関してチップおよびサブストレートと互換性があることと、
・硬化後の硬度がチップとサブストレートとの間の動きを防止するほどに十分であることと
を含んでいる。
【０１４２】
スクリーン試験において考慮される接着剤は、シアノアクリレート接着剤、エポキシ系接着剤、ＵＶ光硬化性アクリレート系接着剤、および光活性エポキシ系接着剤を含んでいる。
【０１４３】
３．粒子位置決め方法
【０１４４】
本発明においては２つの粒子位置決め方法が示されており、それは、修正された電界めっき方法と、修正された無電界方法とである。この試験において使用されるチップについては、「粒子によって改質された電気的接触面を作成する無電界方法」を発明の名称として２００１年６月１５日に出願された米国特許出願第０９／８８３，０１２号に開示されている２段階無電解方法が用いられた。この粒子位置決めについての詳細な手順は次のとおりである。
【０１４５】
ウェハは、アルカリ性溶液により、華氏１３５度で３分間、洗浄され、それに引き続き、エッチングが５０パーセントの硝酸内で行われた。そのウェハはその後、フィデリティ３１１６（アメリカ合衆国ニュージャージー州ニューアーク市に所在のフィデリティ・ケミカル社）の溶液内で２０秒間、ジンケートされた。そのウェハは、再度、５０パーセントの硝酸内でエッチングされ、それに引き続き、第２のジンケート（２重ジンケートと称されることが多い）がフィデリティ３１１６の溶液内でさらに１０分間、行われた。その２重ジンケートの後、そのウェハは、フィデリティ９００２（ニュージャージー州ニューアーク市）という企業秘密のニッケル液内に３分間浸漬された。そのニッケルめっき液は、６ないし１２ミクロンの大きさを有するダイヤモンド粒子（アメリカ合衆国オハイオ州ワージントン市に所在のＧＥスーパーアブレーシブ社）を０．５パーセントの固体濃度（ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）で含有していた。粒子がウェハ上にめっきされた後、そのウェハは、フィデリティ９０２５（ニュージャージー州ニューアーク市）という企業秘密のパラジウム液によって活性化された。その後、別のニッケル層が、フィデリティ９００２（ニュージャージー州ニューアーク市）という企業秘密のニッケル液によってめっきされ、それに引き続き、浸漬による金仕上げ工程が行われた。粒子によって改質されたウェハボンドパッドの代表例が図１７に示されている。
【０１４６】
４．チップボンディング方法
【０１４７】
チップは、信頼性試験のための接合力を測定するために、異なるサブストレート材料に接合された。チップは、ゲルパック（ｇｅｌ ｐａｃｋ）から作業者によって取り出されるとともに、ダイボンダのためのプレゼンテーション・サブストレート上に裏返されて置かれた。このプレゼンテーション・サブストレートから、そのダイボンダがチップを、プログラム可能な力および遅れ時間を伴う状態で掴んだ。ビームスプリッタオプティック（ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ ｏｐｔｉｃ）を用いて、チップが作業者の手でサブストレートに位置合わせされた。接着剤は、作業者によるピントランスファの使用によって散布された。その後、チップは、設定された接合力および圧力時間のもとに、目標のサブストレートに接合された。この試験において用いられたダイボンダは、接合ツールを３００°Ｃまで加熱することが可能である。接着剤の最終的な硬化のため、完全に組み立てられた試験用ボードが炉内に１５０°Ｃで所要時間載置された。
【０１４８】
ダイボンディング処理中、粒子改質面上の粒子が相手の接触サイトの導体を貫通するようにある力を作用させることが必要であった。チップを剛体の試験用サブストレート上に異なる複数の力で押し付けることにより、１０個のボンドパッドのすべてがサブストレートとの接触部を有するときにおける最小の接合力が測定された。安全上の理由から付加的な力を加えることにより、剛体の試験用サブストレートにとっての最適な接合力が２５０グラムにセットされた。相対的な接触力がすべてのパッド間において均一であると仮定して、ボンドパッドごとに接合力を計算すると、大きなパッドは約５０グラムの接合力を有し、小さなパッドは約２０グラムの接合力を有する。これは、異方性接着剤とスタッド・バンピング処理とに比べて小さく、それらにおいては、同様な大きさを有するボンドパッドにつき、大きなパッドについては約１００グラム、小さなパッドについては約５０グラムの接合力が必要であった。
【０１４９】
アルミニウムのトラックを有するフレックス・サブストレートにおいては、接触抵抗値の大幅な増加を伴うことなく、接合力が１００グラムまで低下した。５０グラムの接合力においては、接触抵抗値の増加が現れた。この効果に関して更なる試験が行われた。
【０１５０】
試験された接着剤については、下記の接合パラメータが用いられた。
【０１５１】
【表１】
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【０１５２】
接着剤の硬化後、各組合せのせん断強度を測定するために、半分のサンプルについてせん断試験が行われた。残りの半分のサンプルは、温度サイクルで負荷され、その後、せん断試験が行われた。その試験により下記の結果が得られた。
【０１５３】
【表２】
2004509479.tif 000004
【０１５４】
５．試験
【０１５５】
すべてのサンプルは、電気的な試験に先立ち、光学的な検査を受けた。エジェイレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）３４４２０Ａの微小電圧計（ｎａｎｏ−ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ）が接触抵抗値を測定するために用いられた。試験用サンプルのうち、複数枚の粒子改質チップが２枚の剛体のサブストレートに、３種類のエポキシ系接着剤をそれぞれ用いて接合された。比較のため、粒子改質が行われていない別のダイも、異方導電性接着剤、等方導電性接着剤またははんだボンドを用いることにより、Ｎｉ／Ａｕ仕上げの剛体のサブストレートに組み付けられた。初期接触抵抗値の測定後、それらサンプルは温度サイクルによって負荷された。それらサンプルは再び、１００温度サイクルごとに測定された。温度サイクルにおける主要なパラメータが次のグラフで示されている。
【０１５６】
【表３】
2004509479.tif 000005
【０１５７】
接触抵抗値の測定によって下記の結果が得られた。
１）粒子改質接触部は容易に酸化銅を貫通し得た。
２）チップと、銅のトラックを有する剛体のボードとの間の接触抵抗値は、Ｎｉ／Ａｕでめっきされたボードにおけるより低い。その抵抗値の平均値は、銅のトラックの接触部については約１０ミリオーム、Ｎｉ／Ａｕ仕上げのボードについては約２０ミリオームである。
３）接触抵抗値は４００回以上の温度サイクルにわたり一定に維持され、このことは、本発明において開示された方法を用いて製造された試験用サンプルについての高い信頼性を示している。この試験はなおも続く。
４）種々の接着剤を用いて作成された複数の接触部についての接触抵抗値間に小さな差があったが、それら接触部は、非導電性接着剤を用いて作成されるとともに粒子改質面を有しており、それら接触部は、異方性接着剤とはんだ接続部とによって接合された未処理面と同じレベルである。
５）比較サンプルにおいて使用された等方導電性接着剤は、ボンドパッドのピッチが２００ミクロン以下であるチップには使用できない。
【０１５８】
結論
【０１５９】
本発明に従って提供された方法および製品は、従来技術に対して多くの利点を有している。第１には、鋭利で尖った硬質粒子が容易に導電性接触面を貫通し得るため、チップまたはチップモジュールがサブストレートまたはアンテナ構造物に接合されている間または接合された後に、小さな接合力しか必要とされない。これは、導電性接着剤による接合方法のような従来のチップ装着方法において生ずる大きな応力より小さな残留応力がチップまたはチップモジュールに生ずることを意味するが、このことにより、スマートカードおよびスマートインレイ装置のように、より小さく、よりフレキシブルな可搬性のＲＦＩＤ装置を製造するために使用されるべきチップまたはチップモジュールをより薄くすることが可能になる。
【０１６０】
第２には、カードおよびラベルの製造コストが、製造工程の省略と安価な材料の使用とによって大幅に削減される。はんだ付けまたはワイヤボンディングにおけるように、部品同士を接続する際に高温を利用することがないため、単純で安価なサブストレート材料を用いることが可能であり、そのような材料として例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ／ＰＥＴＰ」）、グリコール改質ＰＥＴ（ｇｌｙｃｏｌ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＥＴ）（「ＰＥＴ−Ｇ」）、アクリルニトリルブタジエンスチレン共重合体（「ＡＢＳ」）、ポリスチロール（ｐｏｌｙｓｔｙｒｏｌ、ポリスチレン）（「ＰＳ」）、ポリプロピレン（「ＰＰ」）、セルロースもしくは紙およびブレンド、ラミネート、またはそれら材料の相互押し出し成型による混合物がある。それら材料はさらに、容易に印刷できるものでもある。特別な取扱い工程も硬化工程も必要ではない。
【０１６１】
第３には、チップボンドパッドが粒子によって改質されたものである場合には、そのチップの位置決めがあまり重要ではないように設計レイアウトを行うことが可能である。これに対し、導電性接着剤を用いる場合には、その接着剤のチップ上への印刷が非常に正確でなくてはならない。チップが小さいからである。本発明によれば、単純でかつ安価な製造設備を利用できるとともに高速で作動させることができる。さらに、接合部品間の電気的接続部の実用性を心配することなく、非導電性接着剤をむしろ区別することなく塗布することができるという点で、カードまたはラベルの製造が単純化される。この利点は、部品およびピッチ距離が小さい装着の場合により重要である。等方導電性接着剤と比較すると、非導電性接着剤の印刷または散布は、余分な接着剤によって経路を短絡させる危険がないため、一層単純である。このことによりさらに、製造ラインの速度が増加するとともに、必要な製造設備のコストが削減される。非導電性接着剤はまた、安価である。さらに、スマートカードおよびスマートインレイの電気的および熱的な性能が、信頼性を維持しながら、改善される。
【０１６２】
第４には、粒子によって改質された接触部がチップキャリアのサブストレートまたはアンテナ構造物上に形成される場合には、そのチップに対する処理は不要である。そのチップは、非導電性接着剤により、チップキャリアのサブストレートまたはアンテナ構造物に容易に接合することが可能である。
【０１６３】
第５には、粒子によって改質された接触部がそのチップ上に形成される場合には、ウェハにおける数百個または数千個のチップを一回の処理でめっきすることが可能である。ダイシング後、それら複数個のチップは、非導電性接着剤による単なる接合によって容易に用いることが可能である。さらに、粒子改質面をチップまたはウェハ上に作成するために無電界めっき処理が用いられる場合には、無電界処理は局部的に行われるため、めっきのためのマスキングは不要である。
【０１６４】
第６には、粒子による接続部によればチップとアンテナとの間に非常に低い抵抗値を有する経路が提供されるとともに、本発明の非導電性接着剤が急速に硬化するため、部品間の電気的接続部を直ちに試験することが可能である。したがって、製造上の欠陥を素早く検出でき、これにより、現在の製造方法においては不可欠である検出遅れに起因する過剰な無駄および製造ロスが回避される。
【０１６５】
第７には、本発明を用いて電気的接続部を形成する方法によれば、異種で安価なアンテナおよびコイルの材料を使用することが可能である。現在の方法は、例えば、種々の形態のコイル技術に対する互換性を有せず、そのようなコイル技術の一例は、アルミニウム製のコイルであり、これは、早期に（すなわち、分単位で）酸化して、電気的接続を阻害する硬い酸化皮膜を形成する。それら材料は、現在利用されている接着剤であって接合部の形成速度が遅いものと共に用いることはできない。これに対し、本発明の方法によれば、電気的接続部を形成するために、酸化アルミニウムまたは他の絶縁性皮膜が貫通させられる。アンテナのパターンを形成するために利用可能な他の材料であって、粒子によって改質された接触部との接続が可能であるものは、例えば、銅、アルミニウム、金および他の金属、導電性ペースト、金属箔ならびにグラファイトを含んでいる。
【０１６６】
第８には、チップのボンドパッドが、例えば、ダイシング前にウェハ上のすべてのチップを改質することにより、粒子を用いた改質が行われた場合には、それらチップは、チップに対向する接触面の組成にかかわらず、在庫品として保存できるとともに、あらゆるモジュールまたはアンテナと共に使用できる。例えば、スマートインレイにおいては、アンテナが導電性のペーストまたはインクで形成されようが、その金属箔がアルミニウム、銅または他のいなかる金属であろうが、チップをあらゆるアンテナシートと共に用いることが可能である。
【０１６７】
以上、本発明の種々の実施例をある程度の具体性を有するかまたは１つまたはそれ以上の個々の実施例を参照して説明したが、当業者であれば、本発明の精神または範囲を逸脱することなく、以上に開示されたいくつかの実施例に対して多くの変更を施すことができる。以上の説明に含まれるとともに添付図面に示されたすべての事項は、具体的な実施例のみを説明するものとして解釈すべきであって、限定要素として解釈すべきではない。後掲のクレームにおいて定義されている本発明の基本的な要素から逸脱することなく、細部または構造を変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ｂないし図１Ｅと共同することにより、一般的な従来装置において、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて一般的に利用される全体的な複数の処理工程が互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１Ｂ】
図１Ａおよび図１Ｃないし図１Ｅと共同することにより、一般的な従来装置において、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて一般的に利用される全体的な複数の処理工程が互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１Ｃ】
図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｄおよび図１Ｅと共同することにより、一般的な従来装置において、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて一般的に利用される全体的な複数の処理工程が互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１Ｄ】
図１Ａないし図１Ｃおよび図１Ｅと共同することにより、一般的な従来装置において、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて一般的に利用される全体的な複数の処理工程が互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１Ｅ】
図１Ａないし図１Ｄと共同することにより、一般的な従来装置において、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて一般的に利用される全体的な複数の処理工程が互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図２】
本発明の一実施例に従って構成された電気部品組立体を示す断面図である。
【図３】
本発明の第１の実施例方法であって硬質粒子が電気部品に付着させられるとともに接着剤がサブストレートに塗布されるものに従って構成された前記電子部品と前記サブストレートとを組立て前の状態で示す断面図である。
【図４】
本発明の第２の実施例方法であって硬質粒子がサブストレートに付着させられるとともに接着剤が電気部品に塗布されるものに従って構成された前記電子部品と前記サブストレートとを組立て前の状態で示す断面図である。
【図５】
本発明の第３の実施例方法であって硬質粒子がサブストレート上の接着剤に付着させられるものに従って構成された電子部品と前記サブストレートとを組立て前の状態で示す断面図である。
【図６】
本発明の第４の実施例方法であって硬質粒子が電気部品上の接着剤に付着させられるものに従って構成された前記電子部品とサブストレートとを組立て前の状態で示す断面図である。
【図７Ａ】
本発明の第５の実施例方法であって、接着剤のうち選択された部分が硬質粒子を、サブストレートおよび電気部品の上の接触サイトに位置合わせされた状態でに含有するものに従う実装方法が実施される前記サブストレートと前記電気部品とを示す断面図である。
【図７Ｂ】
本発明の第５の実施例方法であって、接着剤のうち選択された部分が硬質粒子を、サブストレートおよび電気部品の上の接触サイトに位置合わせされた状態でに含有するものに従う実装方法が実施される前記サブストレートと前記電気部品とを示す断面図である。
【図８Ａ】
本発明の第６の実施例方法であって、硬質粒子より成る実質的に均一な層を接着剤が有するものに従う装着方法が実施されるサブストレートと電気部品とを示す断面図である。
【図８Ｂ】
本発明の第６の実施例方法であって、硬質粒子より成る実質的に均一な層を接着剤が有するものに従う装着方法が実施されるサブストレートと電気部品とを示す断面図である。
【図９Ａ】
図９Ｂないし図９Ｆと共同することにより、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図９Ｂ】
図９Ａおよび図９Ｃないし図９Ｆと共同することにより、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図９Ｃ】
図９Ａ，図９Ｂおよび図９Ｄないし図９Ｆと共同することにより、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図９Ｄ】
図９Ａないし図９Ｃ，図９Ｅおよび図９Ｆと共同することにより、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図９Ｅ】
図９Ａないし図９Ｄおよび図９Ｆと共同することにより、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図９Ｆ】
図９Ａないし図９Ｅと共同することにより、部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図９Ｇ】
図９Ｅの断面図の部分的な拡大図であって、本発明に従うスマートカードにおけるサブストレートとアンテナとの接続部の詳細を示すものである。
【図１０】
部品としてのデュアルインターフェイス式のスマートカードの組立てが本発明の別の実施例に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１１Ａ】
図１１Ｂないし図１１Ｄと共同することにより、部品としてのスマートインレイの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１１Ｂ】
図１１Ａ，図１１Ｃおよび図１１Ｄと共同することにより、部品としてのスマートインレイの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１１Ｃ】
図１１Ａ，図１１Ｂおよび図１１Ｄと共同することにより、部品としてのスマートインレイの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１１Ｄ】
図１１Ａないし図１１Ｃと共同することにより、部品としてのスマートインレイの組立てにおいて利用される複数の処理工程が本発明に従って互いに関連付けられることを示す断面図である。
【図１２Ａ】
本発明に従うスマートインレイにおけるアンテナ構造物とチップおよびアンテナの接続部との変形例を示す平面図である。
【図１２Ｂ】
本発明に従うスマートインレイにおけるアンテナ構造物とチップおよびアンテナの接続部との変形例を示す平面図である。
【図１２Ｃ】
本発明に従うスマートインレイにおけるアンテナ構造物とチップおよびアンテナの接続部との変形例を示す平面図である。
【図１２Ｄ】
本発明に従うスマートインレイにおけるアンテナ構造物とチップおよびアンテナの接続部との変形例を示す平面図である。
【図１３】
硬質粒子をフレキシブル回路サブストレート上の接触ランドにめっきするためのめっき処理の一例を示す系統図である。
【図１４Ａ】
本発明に従って構成された粒子めっき槽の一例を示す系統図である。
【図１４Ｂ】
図１４Ａに例示された粒子めっき槽における電気的接続部の詳細を示す系統図である。
【図１５Ａ】
金属−粒子被着工程の前における接触面を示すとともに、一連の同時被着工程のうちの第１工程を示す断面図である。
【図１５Ｂ】
図１５Ａの接触面であって金属−粒子同時被着層を有するものを示すとともに、前記一連の同時被着工程のうちの第２工程を示す断面図である。
【図１５Ｃ】
図１５Ｂの接触面であって第２の金属めっき層が追加されたものを示すとともに、前記一連の同時被着工程のうちの第３工程を示す断面図である。
【図１５Ｄ】
図１５Ｃの接触面であって浸漬金層が追加されたものを示すとともに、前記一連の同時被着工程のうちの第４工程を示す断面図である。
【図１６】
本発明の金属−粒子同時被着工程の望ましい実施例のための複数の工程の詳細を示す系統図である。
【図１７】
本発明の無電解処理によって被着された金仕上げコートを有するアルミニウム製サブストレート上のダイヤモンド−ニッケル同時被着面を真上から示す顕微鏡写真である。
【図１６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004509479.tif 000080
2004509479.tif 000081
【国際調査報告】
2004509479.tif 000082
2004509479.tif 000083
2004509479.tif 000084