專利名稱：用于集成電路封裝的磁性自組裝的制作方法
技術領域：
[01本公開涉及集成電路，尤其涉及使用磁性自組裝形成的集 成電路封裝?？蓪⒃摷呻娐贩庋b用于諸如射頻識別(RFID)系統(tǒng)的各 種系統(tǒng)。
背景技術：
02集成電路(IC)被用于執(zhí)行多種功能的各種電子設備中。集成 電路可與襯底一起被封裝以保護IC并提供從襯底到IC觸點的電連 接?？傊?，在這些年里，IC提供的功能性不斷增強，而IC的成本卻 降低了。然而，與和襯底一起封裝IC相關的成本減少得不多。事實 上，在趨于減小的IC尺寸和復雜化的互連方案的將來，封裝成本甚 至可能增加。
03
一種連接IC到襯底的傳統(tǒng)方法包括手動地或使用機械臂將 IC放置在襯底之上。這種傳統(tǒng)的工藝需要人的干預和/或復雜的機器 人設備，并且隨著IC尺寸的降低難度也增加。該傳統(tǒng)工藝通常也需 要引線鍵合(wire-bonding)工藝以將IC的接觸盤(contact pad)電連接 到其它組件或端子。
[041另一種連接IC到襯底的傳統(tǒng)方法包括使用流體流(fluid flow)。該流體流方法包括在被配置為與相應成形的IC配對的襯底中 形成多個具有一定形狀(shaped)的凹進部分。將包含多個具有一定形 狀的IC的漿液(slurry)對準在襯底上，并且使IC落入襯底中的凹進 部分。可檢查襯底中空的凹進部分，然后諸如機械臂的其它設備可將 IC放入該空的區(qū)域中。該流體流方法需要在襯底上形成具有特定形狀 的凹進部分，這需要額外的精度和成本。還必須根據(jù)受到推崇的配對 幾何學(mating geometry)精確地制造IC來與凹進部分配對。此外，由于重力可能是促使IC進入凹進部分的唯一的力，所以流體流方法
會在襯底上留下大量空的凹進部分。
05因此，需要用于集成電路封裝的磁性自組裝來簡化IC封裝 制造和降低制造成本。這樣的方法可用于各種應用和系統(tǒng)。與傳統(tǒng)方 法相比， 一種應用可以以低成本制造RFID標簽。該RFID標簽可用 于RFID系統(tǒng)來對零售物品加標簽，其中RFID標簽的成本是重要因 素。
[06當參考附圖進行以下詳細描述時，要求保護的主題的實施 例的特征和優(yōu)點將是顯而易見的，附圖中，相同的附圖標記表示相同 的部件，并且其中
[07圖1是用于零售環(huán)境的RFID系統(tǒng)的方框[08圖2A是IC和用于接納IC的襯底的分解截面視09圖2B是圖2A的IC和襯底的截面視圖，其中IC被耦合到
襯底；
[10圖3是形成在IC和襯底之間的電連接的截面視圖； [11圖4圖解說明了用于將IC設置在襯底上特定位置的磁性適 應(keying)布置的實施例；
12圖5和圖6圖解說明了磁性材料的磁化布置；和 [13圖7圖解說明了根據(jù)實施例的操作。
[14盡管將參考說明性實施例進行以下詳細的說明，但對于本 領域的技術人員來講，其各種替換、修改和改變將是顯而易見的。所 以，旨在要求保護的主題處于較寬的范圍。
具體實施例方式
15在此將結(jié)合各種實施例來描述遵循本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。 本領域的技術人員將意識到能以各種配置來實現(xiàn)本發(fā)明的特征和優(yōu) 點。所以，將理解在此所描述的實施例是通過圖解說明的方式而非限制性地被表示。
[16圖1圖解說明了用于零售環(huán)境102中的RFID系統(tǒng)100。 RFID系統(tǒng)100可包括多個RFID標簽106-1、 106-2...和106-n以及 RFID讀取器112。 RFID標簽106-1、 106-2...和106-n中的每一個可 被附接到表示為用于在零售環(huán)境102中進行購買的關聯(lián)物品104-1、 104-2...和104-n上。RFID讀取器112可以是便攜式的或者可被固定 到特定位置，例如，可被固定到靠近銷售點(POS)站108的位置。RFID 讀取器112可以通過以已知頻率發(fā)送探詢信號而掃描RFID標簽 106-1、 106-2...和106-n。 RFID標簽可利用響應信號來響應該探詢信 號，該響應信號包含例如與附接RFID標簽的物品關聯(lián)的數(shù)據(jù)。RFID 讀取器112可包括檢測響應信號并解碼數(shù)據(jù)的處理性能。由于RFID 系統(tǒng)100利用無線電波信號來進行數(shù)據(jù)通信，所以在RFID讀取器112 與RFID標簽106-1 、 106-2...和106-n之間不需要瞄準線(line of sight)。
[17如有關RFID標簽106-n所示， 一個或多個RFID標簽可包 括含有耦合到襯底122的IC 120的IC封裝115。如在此所使用的，"集 成電路"或IC意味著諸如半導體集成電路芯片的半導體器件和/或微 電子器件。襯底122可包括天線。IC 120可包括取決于RFID標簽 106-n的類型的計算機處理性能和一定的存儲量。RFID標簽106-n的 IC封裝115可根據(jù)在此詳述的實施例來制造，以使得在RFID標簽的 制造中能夠降低關聯(lián)的成本。當然，也可將根據(jù)在此詳述的磁性自組 裝實施例制造的IC封裝用于其它各種系統(tǒng)和設備。
[18圖2A是包括村底202和IC 204的集成電路封裝200的分 解視圖。襯底202可由包括柔性材料的各種材料形成并且可包括一個 或多個區(qū)域212以與IC 204配對。在一些實施例中，可相對于襯底的 頂部表面而使區(qū)域212凹進?？梢砸匀魏螏缀涡螤顏硖峁┌歼M區(qū)域， 并且可調(diào)整凹進區(qū)域的尺寸以接納IC 204的至少一部分。在一個實施 例中，可配置該凹進區(qū)域來與具有相應形狀的IC配對。
19襯底202可包括與其關聯(lián)的笫一磁性材料216。第一磁性材 料可以例如被放置在區(qū)域212的表面之上或之下。第二磁性材料218可與IC 204相關聯(lián)。例如，第二磁性材料可被放置在IC的表面之上 或之下。盡管將第一磁性材料216和第二磁性材料218示出為相對于 襯底和IC分別具有特定的取向，但是將理解，通過完全或部分地在 表面上、完全或部分地在表面下提供材料可使磁性材料與IC和襯底 相關聯(lián)，或者磁性材料可與IC或襯底構(gòu)成整體。此外，可將該磁性 材料提供在IC和襯底之上或之內(nèi)的任何位置。
[20第一磁性材料216和第二磁性材料218例如可包括高能金 屬磁性材料。這樣的材料的示例包括但不限于鐵鉑、鈷鉑和銅。當借 助多種技術中的任何一種將IC 204傳送到襯底202附近時，通過材料 216和218之間的磁吸引，幫助其到如圖2B所示的位置。
[21圖3圖解說明了 IC封裝300的另一個實施例，其提供了 IC 204a到襯底202a的磁性自組裝，并且也使得便于在IC 204a和襯底 202a之間形成電連接。在圖3的實施例中，圖2A的區(qū)域212可以是 凹進區(qū)域212a。 IC 204a可包括接觸盤302。盡管為了清楚起見只說 明了一個接觸盤302，但是IC 204a可以包括多個接觸盤。第二磁性 材料218a可被放置在接觸盤302上。此外，導電材料304最初可被 附在第二磁性材料218a上。或者，該導電材料3最初可被附在第一 磁性材料216a上。
[22在一個實施例中，導電材料304可以是諸如熱活化導電粘 合劑的導電粘合劑。在一個示例中，導電粘合劑可以是諸如由3M公 司制造的Z軸粘合劑膜(Z-Axis Adhesive Film) 7303的導體填充熱固 粘合劑膜(conductor-filled thermal set adhesive film)。在另一個示例 中，導電粘合劑304可以是熱塑料導電粘合劑或諸如室溫粘合劑的非 熱活化導電粘合劑。導電材料304也可以是焊料。該焊料可被作為焊 糊劑涂敷或可被涂敷來形成焊料塊。第一磁性材料216a可被定位在 凹進區(qū)域212a之中或之上，并具有接觸導電材料304的暴露部分， 例如如圖3所示。
[23由于IC 204a被第一磁性材料216a和第二磁性材料218a 的磁引力吸引進村底202a的區(qū)域，所以第一磁性材料216a和第二磁性材料218a可通過導電材料304相互附接以形成IC 204a和襯底202a 的電路308之間的電連接。如此處所使用的，"電路"可包括例如單獨 的或任何組合方式的硬件電路、可編程電路、狀態(tài)機電路和/或存儲由 可編程電路執(zhí)行的指令的固件。在一個RFID標簽實施例中，電路308 可包括天線309，而第一磁性材料216a可被放置在到天線的輸入端口 處。
24為了在使用熱活化導電材料時使IC 204a和襯底202a之間 永久電連接，可將熱施加到該材料上，并且可施加壓力來促使第一磁 性材料216a和第二磁性材料218a相向靠近。熱量可足以將第一磁性 材料216a和第二磁性材料218a結(jié)合到導電材料304以形成IC 204a 和襯底202a之間永久電連接。
[25在一些實施例中，集成電路相對于襯底的特定取向可能不 是關鍵的。這可以是一些RFID標簽實施例的情況。在該實例中，與 襯底202或IC 204關聯(lián)的第 一磁性材料216或第二磁性材料218中的 一個可以是諸如鎳或鐵基合金的軟磁性材料。第 一磁性材料或第二磁 性材料中的另 一個可具有諸如來自永久磁體的永久磁性。在該實施例 中，由于軟磁性材料移動到靠近永久磁體的磁場，軟磁性層可被該永 久磁體吸引。
26在其它實施例中，可能期望IC相對于襯底的特定取向。圖 4圖解說明了用于將IC 404相對于襯底402設置于特定位置的磁性適 應布置的實施例。IC 404以其配對面面向外的方式而被示出，并且其 具有矩形結(jié)構(gòu)?？梢栽贗C上提供多個接觸盤440,例如在所示出的實 施例中為16個，而笫二磁性材料418可被放置在多個接觸盤中的每 個上以建立適應于(keyed to)襯底中的關聯(lián)布置的北(N)和南(S)磁極的 布置。
[27以頂視圖示出了襯底，而襯底包括頂部表面403，在頂部表 面403上形成有矩形區(qū)域412。在圖解說明的示例性實施例中，區(qū)域 412被適配為與IC 404配對，并接納IC 404。第一磁性材料416可被 放置在該區(qū)域的底部表面之上或之內(nèi)，并可被磁化以建立適應于IC上的布置的磁極布置。
[28如圖所示，例如，第一磁性材料416的邊420可具有磁極N、 S、 S、 N以分別吸引具有磁極S、 N、 N、 S的IC 404的邊430。邊 422可具有磁極S、 N、 S、 N以分別吸引IC 404的邊432的磁極N、 S、 N、 S。邊426可具有磁極N、 S、 N、 S以分別吸引IC的邊436 的磁極S、 N、 S、 N。最后，邊424可具有磁極N、 N、 S、 S以分別 吸引IC的邊434的磁極S、 S、 N、 N。于是，在襯底和IC上的磁極 的布置建立了磁性適應布置，從而IC 402可被吸引到襯底上的特定取 向。
[291在IC 402上的第二磁性材料218可具有各種磁化布置。圖 5圖解說明了第二磁性材料218b的一個實施例，其具有可被放置在 IC的接觸盤500上的正交磁化布置。圖6圖解說明了第二磁性材料 218c的另一個實施例，其具有可被放置在接觸盤600上的縱向磁化布 置。
30為了提供更加緊湊的IC封裝組件，可使用引線架單元陣列 來組裝IC?？墒褂迷撘€架單元來通過超聲密封或其它方法對天線襯 底進行連接。引線架單元可以是密集的陣列以使便于實現(xiàn)更加緊湊的 IC封裝組裝。
31圖7是按照用于將IC組裝到襯底的實施例的操作700的流 程圖。操作702可包括提供與襯底的至少一個區(qū)域關聯(lián)的第 一磁性材 料。操作704可包括提供具有與其關聯(lián)的第二磁性材料的集成電路。 最終，操作706可包括將該集成電路傳送到襯底附近，從而第二磁性 材料被第一磁性材料吸引以促使集成電路的至少一部分朝著該至少 一個區(qū)域運動。傳送集成電路到襯底附近的幾種方式之一可包括提供 包含一個或多個IC的漿液和流體并將該流體引導到襯底的上方。
[32根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種集成電路封裝，其包 括襯底和集成電路。該襯底包括至少一個區(qū)域和與該至少一個區(qū)域關 聯(lián)的第一磁性材料。該集成電路可具有與其關聯(lián)的第二磁性材料，該 第二磁性材料可被第一磁性材料吸引以將集成電路耦合到襯底的至少一個區(qū)域。
33根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種RFID標簽.該RFID 標簽可包括襯底和集成電路。該襯底可包括至少一個區(qū)域和與該至少 一個區(qū)域關聯(lián)的第一磁性材料。該襯底還可包括用于向關聯(lián)的RFID 讀取器發(fā)送信號和從關聯(lián)的RFID讀取器接收信號的天線。該集成電 路可具有與其關聯(lián)的第二磁性材料。該第二磁性材料可被第 一磁性材
料吸引以將集成電路耦合到襯底的至少一個區(qū)域。
[34根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種將集成電路組裝到襯 底的方法，其包括提供與襯底的至少一個區(qū)域關聯(lián)的第一磁性材料； 提供具有與其關聯(lián)的第二磁性材料的集成電路；和將集成電路傳送到 襯底附近，使得第二磁性材料被第一磁性材料吸引以促使集成電路的 至少一部分朝著該至少一個區(qū)域運動。
[35有利地，在這些實施例中，第一磁性材料和第二磁性材料 的磁引力使得能夠進行IC到襯底的區(qū)域的磁性自組裝。其提供了有 效的自組裝，從而減少了對諸如"拾放操作"機器的高價傳統(tǒng)備選方案 的需要。這樣使得IC封裝成本降低。此外，可例如與導電材料一起 利用第一磁性材料和第二磁性材料來形成IC和襯底電路之間的電連 接。這樣，可避免傳統(tǒng)的引線鍵合工藝及其關聯(lián)的組件和成本。第一 磁性材料和第二磁性材料的吸引也可提供比諸如拾放機器的傳統(tǒng)備 選方案更好的IC對準。可在各種設備和系統(tǒng)中利用根據(jù)在此描述的 磁性自組裝實施例制造的IC封裝。 一個示例是以低于傳統(tǒng)方法的成 本來制造RFID標簽。該RFID標簽可被用于將標簽附接于零售環(huán)境 中的零售物品的RFID系統(tǒng)，其中，標簽的成本是重要因素。
[36利用在此使用的術語和表達作為描述性的術語而不為限制 性的，在這樣的術語和表達的使用中，不期望排除所示和所描述的任 何特征(或者其部分特征)的等價物，并將意識到在權利要求的范圍中 各種修改是可能的。其它修改、變化和替代也是可能的。所以，權利 要求旨在涵蓋所有這些等價物。
權利要求
1.一種集成電路封裝，包括襯底，其包括至少一個區(qū)域和與所述至少一個區(qū)域關聯(lián)的第一磁性材料；以及集成電路，其具有與其關聯(lián)的第二磁性材料，所述第二磁性材料被所述第一磁性材料吸引以將所述集成電路耦合到所述襯底的所述至少一個區(qū)域。
2. 如權利要求1所述的集成電路封裝，其中，所述第一磁性材 料和所述第二磁性材料中的一個包括永久磁體，而所述第 一磁性材料 和所述第二磁性材料中的另 一個包括被所述永久磁體吸引的磁性材 料。
3. 如權利要求1所述的集成電路封裝，其中，所述集成電路包 括至少一個接觸盤，而所述第二磁性材料被置于所述至少 一個接觸盤 上。
4. 如權利要求3所述的集成電路封裝，其中，導電材料被置于 所述第一磁性材料和所述第二磁性材料中的一個上，當所述集成電路 被置于所述至少一個區(qū)域中以在所述集成電路和所述襯底的電路之 間建立電連接時，所述導電材料與所述第一磁性材料和所述第二磁性 材料接觸。
5. 如權利要求1所述的集成電路封裝，其中，所述第一磁性材 料包括多個極性，并且所述第二磁性材料包括多個極性，以便在所述 區(qū)域上對所述集成電路提供特定取向。
6. —種射頻識別(RFID)標簽，包括襯底，其包括至少一個區(qū)域和與所述至少一個區(qū)域關聯(lián)的第一磁性材料，所述襯底還包括向關聯(lián)的RFID讀取器發(fā)送信號和從關聯(lián)的 RFID讀取器接收信號的天線；以及集成電路，其具有與其關聯(lián)的第二磁性材料，所述第二磁性材料 被所述第一磁性材料吸引以將所述集成電路耦合到所述襯底的所述 至少一個區(qū)域。
7. 如權利要求6所述的RFID標簽，其中，所述第一磁性材料 和所述第二磁性材料中的一個包括永久磁體，而所述第一磁性材料和 所述第二磁性材料中的另一個包括被所述永久磁體吸引的磁性材料。
8. 如權利要求6所述的RFID標簽，其中，所述集成電路包括 至少一個接觸盤，而所述第二磁性材料被置于所述至少一個接觸盤 上。
9. 如權利要求8所述的RFID標簽，其中，導電材料被置于所 述第 一磁性材料和所述第二磁性材料中的一個上，當所述集成電路凈皮 耦合到所述至少一個區(qū)域以在所述集成電路和所述襯底的天線之間 建立電連接時，所述導電材料與所述第一磁性材料和所述第二磁性材 料接觸。
10. —種將集成電路組裝到村底的方法，包括 提供與所述襯底的至少 一個區(qū)域關聯(lián)的第 一磁性材料； 提供具有與其關聯(lián)的第二磁性材料的集成電路；以及 將所述集成電路傳送到所述襯底附近，使得所述第二磁性材料被所述第一磁性材料吸引以促使所述集成電路的至少一部分朝著所述 至少一個區(qū)域運動。
11. 如權利要求10所述的方法，其中，所述傳送操作包括將包含所述集成電路的漿液和流體引導到所述襯底上。
12. 如權利要求IO所述的方法，其中，所述傳送操作包括使所 述襯底振動。
13. 如權利要求IO所述的方法，其中，所述第一磁性材料和所 述第二磁性材料中的一個包括永久磁體，而所述第 一磁性材料和所述 第二磁性材料中的另一個包括被所述永久磁體吸引的磁性材料。
14. 如權利要求10所述的方法，其中，所述集成電路包括至少 一個接觸盤，而所述第二磁性材料被置于所述至少一個接觸盤上。
15. 如權利要求14所述的方法，還包括將導電材料涂敷到所述第 一磁性材料和所述第二磁性材料中的 一個上；以及對所述第 一磁性材料和所述第二磁性材料進行定位，使得當所述 集成電路被放置在所述至少一個區(qū)域中以在所述集成電路和所述襯 底的電路之間建立電連接時，所述導電材料與所述第一磁性材料和所 述第二磁性材料接觸。
16. 如權利要求15所述的方法，其中，所述導電材料包括熱活 化導電粘合劑，并且所述方法還包括加熱所述熱活化導電粘合劑；以及向第 一磁性材料和第二磁性材料施加壓力以形成所述電連接。
17. 如權利要求16所述的方法，其中，所述電路包括RFID標 簽的天線。
18. 如權利要求10所述的方法，其中，所述第一磁性材料包括多個極性，并且所述第二磁性材料包括多個極性，使得在所述至少一 個區(qū)域上對所述集成電路提供所期望取向。
全文摘要
一種集成電路封裝可包括襯底和集成電路。該襯底可包括至少一個區(qū)域和與該至少一個區(qū)域關聯(lián)的第一磁性材料。該集成電路可具有與其關聯(lián)的第二磁性材料。該第二磁性材料可被第一磁性材料吸引以將集成電路耦合到襯底的至少一個區(qū)域。該IC封裝可用于RFID系統(tǒng)的RFID標簽中。還提供了一種用于將集成電路組裝到襯底的相關方法。
文檔編號H01L23/32GK101322243SQ200680013845
公開日2008年12月10日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2005年3月7日
發(fā)明者加里·M.·謝弗, 小喬治·A·雷諾茲, 約翰·J·克拉克, 連明仁 申請人:傳感電子公司