JP2008517449A - 電気又は電子機械装置のマイクロパッケージ法及びマイクロパッケージ - Google Patents

Abstract

１つの表面上の導電フィルム（銅）層を備える誘電層から構成される軟質誘電プラスチック基板を写真画像処置して、各々が銅フィルムで形成されるタブを含む少なくとも２つの電気相互接続部を画定するマイクロパッケージ、インタポーザである。相互接続部はプラスチック基板縁部上に少なくとも２方向に延び、少なくとも2つのフランジを形成する。空洞をプラスチック基板に形成し、それにより少なくとも２つの相互接続部のタブが該空洞へ延びる。接点を有する電気装置又は電子機械装置は、その接点が相互接続部のタブと係合し、これに接合するプラスチック基板空洞で受ける。インタポーザをフランジにより接合する電気接続部又は回路網が入る例えばＰＣＢのような更なる基板のインタポーザの製作法と使用法である。

Description

本発明は電気又は電子機械装置のマイクロパッケージ法、及びマイクロパッケージに関する。特に本発明は電気又は電子機械装置を軟質プラスチック基板に埋め込むマイクロパッケージ法に関し、更に軟質プラスチック基板へ埋め込むこのような装置を有するマイクロパッケージに関する。

従来技術

過去には、電気及び電子機械装置は、ワイヤボンディング又はフリップチップ技術を用いて装置を表面搭載することによりパッケージ化されてきた。電気又は電子機械部品は剛性があるので、もし軟質基板上に表面搭載されれば、基板が折り曲げられると、部品や軟質基板への１つ以上の接続部が外れたり断線したりする危険がある。

従って、この発明の主な目的は従来技術の上記欠点を解消する方法及び装置を提供することである。従ってこの発明は軟質基板上の電気または電子機械装置をマイクロパッケージする方法、及び基板が折れ曲がった場合接続部が外れない又は損傷しない軟質基板を含むマイクロパッケージを提供することである。

上記は電気又は電子機械装置を軟質プラスチック基板に埋め込むマイクロパッケージの新規方法により、そして軟質プラスチック基板に埋め込まれる装置を有するマイクロパッケージにより達成される。

軟質基板へ装置や部品を埋め込むことにより、導電アンテナをラベル、箱その他のパッケージ手法の上に印刷する手順を向上させる。例えば材料の同一表面上に配置される類似部品間の電気経路を確立する導電インクや導電媒体の印刷を容易にするポリエチレンや類似材料である。格子印刷、グラビア、オフセット及び箔押しを含むいくつかの印刷法のいずれも採用される。

本発明の更なる目的は以下のものからなるマイクロパッケージを提供することである。
ａ．１つの表面に導電フィルム層を備える誘電層から構成される軟質誘電プラスチック基板。
ｂ．各々が該１つの表面上の銅フィルムに形成されるタブを含み、プラスチック基板縁部上に少なくとも２方向へ延び少なくとも２つのフランジを形成する、少なくとも２つの電気相互接続部。
ｃ．少なくとも２つの相互接続部のタブが該空洞に延びる該プラスチック基板に形成される空洞、及び
ｄ．相互接続部のタブと係合し、これに接合されるその接点を備えるプラスチック基板の空洞で受ける接点を有する電気装置と電子機械装置の一つ。

上記によるマイクロパッケージは、基板の形状が搭載時、姿勢を与えるように変更可能である。又好ましくは、導電フィルムは銅である。フランジは、インク毛管として作用するようにそれらの自由縁部に浅いＶ型凹部を有する。マイクロパッケージに空洞で受ける装置に隣接する僅かな空間を設け、好ましくは空洞の少なくとも一隅にレリーフ凹部を有する。絶縁フィルムで装置の上部と下部をカバーする。

本発明の更なる目的は以下のステップからなるマイクロパッケージを製作する方法を提供することである。
ａ．１つの表面上に導電フィルム層を備える誘電層から構成される軟質誘電プラスチック基板の提供。
ｂ．各々が該1つの表面上の銅フィルムタブを含み、少なくとも2方向でプラスチック基板の縁部上へ延び、少なくとも２つのフランジを形成する、少なくとも２つの電気相互接続部の形成。
ｃ．少なくとも２つの相互接続部が該空洞へ延びるように該プラスチック基板への空洞の形成。
ｄ．相互接続部のタブと係合するその接点を備えるプラスチック基板の空洞に接点を有する電気装置及び電子機械装置の１つの提供。
ｅ．接点のタブへの結合。

上記によるマイクロパッケージ製作法は搭載時、姿勢を提供する基板形状形成の更なるステップを含むことができる。

好ましくは、上記方法で導電フィルムは銅である。又インク毛管として作用するようにそれらの自由縁部に浅いＶ型凹部を備えるフランジが形成できる。更に空洞で受ける装置用レリーフを提供するステップを含む方法を実施することができる。又絶縁被覆を装置上に被覆することができる。この発明のまた更なる目的として、電気接続部を有する第２基板又はＰＣＢの空洞に搭載されるインタポーザとして、上で最初に述べたようなマイクロパッケージと、電気接続部に固定されるインタポーザのフランジとからなるマイクロパッケージを提供することができる。

上記によるマイクロパッケージは更に電気接続部に結合される第２基板上のアンテナを含むことができる。アンテナは導電インクである。

本発明はその別目的として、最初に述べたマイクロパッケージをインタポーザとして使用し、インタポーザは電気接続部を有する第２基板又はＰＣＢの空洞に搭載され、そしてインタポーザは電気接続部へ固定される、上記によるマイクロパッケージの製作法を有する。更にアンテナを電気接続部に結合される第２基板上に形成することができる。アンテナを導電インクを用いて形成することができる。他の更なる目的と利点は以下に述べる付属図面を合わせて考慮すれば、本発明の実施形態に関する以下の詳細説明から明らかとなろう。

基本的に、この発明の方法は、その内容全体を参考として本願明細書に組み込む、ＷＯ‐０１／６５５９５Ａ２に記載されるように、装置を埋め込む方法を採用することにより、装置へ回路相互接続部を超音波接合することにより軟質基板へ電気装置（例えば半導体、抵抗、キャパシタ）又は電子機械装置（スイッチ、センサ、コネクタ）を接続するため形成されるインタポーザを提供することから構成される。この方法は導電箔、好ましくは銅を積層した軟質誘電基板を基板の反対側に備えることから基本的に構成される。最初に一部が予め選んだ容積の誘電基板材料の周辺へ突出する相互接続する導電回路を残すため既知の写真画像処理技術を利用して導電箔部分を選択的に除去することにより、積層誘電基板の上側上に相互接続する導電回路を生成させる。次に該周辺内で誘電基板材料を露出させるため、予め選んだ容積の周辺内で、写真画像処理技術を利用して、積層誘電基板の下側から導電フィルムを除去する。次に空間周辺へ突出する相互接続する導電回路の部分を破壊することなく誘電基板材料に空間を形成するため、該周辺内の誘電基板材料容積をレーザ切断により除去する。次に好ましくは予め選択した厚さの積層誘電基板より厚くない厚さを有し、空間周辺へ突出しそれにより完全に挿入されると、電子部品上の接点が相互接続する導電回路の該突出部と合致しそして接触する該相互接続する導電回路の部分の位置に相当する少なくとも１つの接点を有する電子部品を空間へ挿入する。最後に誘電基板部材の空間に電子部品を保持するため、電子部品上の接点と相互接続する導電回路の突出部とを接合させる（好ましくは超音波接合により）。

図１、２と３は厚さ１８μｍで誘電材料に邪魔されない電気接続部になる上記方法で製作されるインタポーザ２を示す。図のように、上側に積層銅フィルム１１を備えるＰＥＴ又はＬＣＰ又は他の適切な誘電プラスチック材料のような誘電材料から構成される軟質基板１０は電気装置（即ち半導体、抵抗、キャパシタ）、または電気機械装置（スイッチ、センサ、コネクタ）をその中へ埋め込む。図示のように、限定しない例によりＲＦＩＤ装置１２（例えばＩＧＮ０２０５ＵＣＯＤＥ）はＲＦＩＤ装置１２上の接点１５へ超音波又は他の方法で接合されるタブ１４により相互接続される。

レーザ切断で生成される空洞はチップ１２の少なくとも補完的寸法と形状でなくてはならない一方、２つの隣接側上に約１２μｍだけチップ１２よりやや大きく（参照番号17参照）作り、そして隅に小さなレリーフ凹部１３を備えることが望ましい。タブ１４は第１の（例 電源）相互接続部１８と第２の（例 アース）相互接続部２０から構成される相互接続回路１６の一部である。上部銅フィルムは厚さ１２〜２０μｍで図では１／２オンス銅として示され、厚さは１８μｍしかない。図２と図３で示すように、銅フィルム１１と相互接続部１８と２０は誘電基板１０上へ延び、フランジ２２を形成する。フランジ２２と相互接続部１８と２０を、インタポーザ２を搭載するＰＣＢ又は更なる基板上の電気回路の接点又は接続部へ接合（例えば超音波接合）又はハンダ付けすることができる。ＰＣＢ又は他の基板上の回路接点又は接続部は銅が望ましい。基板のレリーフ、ＲＦＩＤ装置の後の空間は例えばＤｙｍａｘ社製Ｄｙｍａｘ９６１６Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＣＴ０６７９０のようなエポシキの絶縁被覆２４で充填される。基板１０は対称形であるが、基板１０はそれがその周辺がＰＣＢや別の基板へ１つの方法のみで結合できるような形又は形状を有することが望ましい。このため例により、一方に、好ましくは予め選んだ半径の、アーチ形周辺２５を、他方に直線２７を備える基板を図３に示す。ＰＣＢ又は他のストリップに形成される空洞は補完的形状を有し、そのためインタポーザ２は一つの姿勢でしか取り付けられない。

図４Ａ、ＢとＣは、好ましくは印刷されたアンテナに付帯されるＰＣＢ、他の基板又は箱の上に次に搭載されるＩＧＮ０２０５ＵＣＯＤＥのようなＲＦＩＤチップを含むインタポーザ２の好ましい版を示す。軟質基板１０は厚さ約０．１２５ｍｍのＰＥＴで、それに積層される厚さ約１３μｍの銅箔１１を有する。基板１０は縁部３４で対向するコードを除去した円形である。銅箔１１は基板１０のアーチ形領域３７の上へ張り出し、構造の各端部でフランジ３６を形成する。ＲＦＩＤ装置は上記方法で基板に搭載され、相互接続部４０はタブ３８からフランジ３６へ延びる。両フランジ３６は細長い構造の長手方向に延びる切り欠き４２を有する。切り欠き又は凹部４２は基板のアーチ形縁部３６の近くのウエル４４から始まり、フランジ３６の縁部４６に向かって徐々に拡大し、非常に浅いＶ型を形成し、インク毛管として作用する。記載するように、ＲＦＩＤ装置の裏はエポシキで充填し、絶縁被覆４８は基板１０の裏とＲＦＩＤ装置上側を被覆する。構造の絶縁フィルム４８での最終厚は約０．２００ｍｍである。構造の他の寸法は図４Ａ、ＢとＣの図上に記入され、本願明細書に参考として組み込まれる。

図４Ａ、ＢとＣ（インタポーザ）の構造の搭載を図５Ａ、ＢとＣ６、７と８に示す。例によると第２のＰＥＴ基板５０を使用するが、ＰＣＢや箱などであり、電気相互接続部又は回路網を含む。ＰＥＴ材料をインタポーザ２の本体を受け易くし、一方マイクロフランジ３６を材料表面上に配置させるようにする寸法の材料を貫通する穴５２を開けることにより部品の配置に備える。空洞穴開け６０、およびエンボスリビュレット６２と登録(registration)ピン６４を備える穴あけ工具５４を、空洞５２の穴開け中にＰＥＴ基板５０の上部搭載面上にリビュレット５６をエンボス加工する方法で製作する。登録穴５８は、インタポーザの空洞が穴開けされる場合に、ＰＥＴ基板にも穴開けされる。インタポーザ２は空洞５２に配置され、インタポーザ２と優れた電気接触を得るため、フランジ３６に重なりリビュレットをウエルに向け下る導電材料７０を基板５０上に印刷する。基板上の印刷画像は図示のようなアンテナ型か又は他のどんな型でもよい。図６と７に示すように、アンテナ７０用感応（ｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ）キャパシタンスとして作用するため印刷されるストリップ７２も含まれる。基板の表と裏にある印刷アンテナの代わりに銅箔アンテナを当業者によく知られる写真画像処理手法を用いてＰＥＴ基板５０上に作ることもでき、これはインタポーザ２のフランジ３６を銀インク又はスズ鉛ハンダを使用してＰＥＴ基板５０にインタポーザ２を設置する場合に銅箔アンテナの接続部（アンテナ７０とストリップ７２の形の）へ接合され、絶縁材料で充填する。従業員バッジ、クレジットカード、物品タグ付け用ＲＦアンテナのような物品用可印刷様式を生成するため、所定寸法（即ち３００ｍｍｘ４５０ｍｍ）のＰＥＴシートを複数画像用に穴あけをする。部品インタポーザ２を各印刷画像の指定場所に配置する。複数シートをこのように準備し、積み重ねる。ＰＥＴシートの山をプラテン印刷機に配置し、２５００ＰＳＩで３５分間１７５度で加熱する。全て処理すると、基板ＰＥＴ材料は融点近くに到達しインタポーザマイクロフランジの底面は圧縮され、ＰＥＴ基板へ溶融され、平坦な接触面と構造を形成するだろう。記述する様に、埋め込みマイクロフランジ部品を備えるＰＥＴ材料シートを、導電材料を用いて印刷するため準備する。このような材料の例としてニュージャージ州Ｒｏｃｋｙ ＨｉｌｌのＰａｒｅｌｅｃ社製品を参照のこと。

上記に代わる方法として、マイクロフランジ部品を以下の方法により固有場所に使用してもよい。ＰＥＴ又は類似材料基板を使用して導電材料印刷に先立ち目立たない位置に配置されるいくつかの電気又は電子機械装置を必要とする膜スイッチ又は品目を製作する。空洞を少なくとも２つの登録穴と共に所望位置に穴あけする。基板材料を窯の中又はホットプレートで低温で規格温度（ＰＥＴは１３５度）まで予備加熱する。取り付け部品を上面にあるマイクロフランジで空洞へ配置する。登録ピンを備える手動加熱アイロンを部品上に配置し、下向きの力で一部を材料の中へ埋め込む。

図９は図８の構造８４を含む箱８０へ接着固定されたラベル８２を備える、そして代わって箱８０に接着搭載された図８の構造を備える、箱８０の図である。

図１０から１２に色々な形式のラベル示す。図１０で構造８４はラベルの上部に接着固定され、導電フィルム８６をラベルの裏へ固定し、構造８４上のアンテナ用感応キャパシタとして作用させる。接着性裏当て８８がありラベルを箱８０へ固定する。図１１で構造８４を導電フィルム９０の裏当てと、箱８０への取り付け部への接着被覆とを備えるラベルへ埋め込む。図１２は埋め込み被覆９２により接着保持される構造８４と箱内面への被覆９６により接着保持される導電フィルム９４とを備える箱８０の壁を示す。又構造８４を箱壁ヘ埋め込ませることができ、アンテナは図４〜図８に関して述べた方法で導電インクで箱上へ印刷できる。

本発明は特定の実施形態に関して示し、且つ述べてきたが、変更や修正は特許請求の範囲で表現するような発明概念から離れることなく可能である。このような変更や修正は請求する発明範囲内に入ると考えられる。

この発明によるマイクロパッケージの概略上面図を示す。 図１で示すマイクロパッケージの概略側面図を示す。 図１で示すマイクロパッケージの概略底面図を示す。 夫々本発明の別の実施形態の概略上面、底面及び側面図を示す。 夫々概略の穴あけ具の側面図、穴あけ具の底面図及び穴あけパターンを示す。 基板に埋め込まれたそしてアンテナと相互接続されるＲＦＩＤ装置からなるマイクロパッケージを示す。 図６に示すＲＦＩＤ装置とアンテナ間の相互接続部の拡大図である。 軟質基板内に搭載、軟質基板上に搭載、および印刷アンテナと接続のＲＦＩＤ装置の概略側面図を示す。 その上部に固定されるラベル又は基板を備える箱を概略的に示す。 ラベルの側面図を概略的に示す。 別のラベルの側面図を概略的に示す。 箱の壁を通した断面の側面図を概略的に示す。

符号の説明

２：インタポーザ
１０：軟質基板
１１：銅フィルム
１２：ＲＦＩＤ装置
１３、４２：凹部
１４、３８：タブ
１５：接点
１６：相互接続回路
１８、２０：相互接続部
２２、３６：フランジ
２４、４８：絶縁被覆
２５：アーチ型周辺
２７：直線
３４、４６：縁部
３７：アーチ型領域
４４：ウエル
５０：第２ＰＥＴ基板
５２：穴（空洞）
５４：穴あけ具
５６、６２：リビュレット
５８：登録穴：
６０：空洞穴あけ
６４：登録ピン
７０：導電材料（アンテナ）
７２：ストリップ
８０：箔
８２：ラベル
８４：構造
８６、９４：導電フィルム
８８：接着性裏当て
９２、９６：被覆

Claims (19)

1. ａ.1つの面に導電フィルム層を備える誘電層から構成される軟質誘電プラスチック基板
   ｂ.各々が該1つの面に銅フィルムで形成されるタブを含み、プラスチック基板の縁部上で少なくとも2つの方向へ延び、少なくとも2つのフランジを形成する少なくとも2つの電気相互接続部
   ｃ．少なくとも2つの相互接続部のタブが空洞へ延びるように該プラスチック基板に形成される空洞
   ｄ．相互接続部のタブと係合しそしてこれに接合されるその接点を備えるプラスチック基板の空洞で受ける接点を有する電気装置そして電子機械装置の1つ
   からなるマイクロパッケージ
2. 基板は搭載時、姿勢を提供するような形状である、請求項1に記載のマイクロパッケージ。
3. 導電フィルムは銅である、請求項1に記載のマイクロパッケージ。
4. フランジはインク毛管として作用するようにそれらの自由縁部に浅いＶ型凹部を有する、請求項1に記載のマイクロパッケージ。
5. 小さい空間が空洞で受ける装置に隣接して存在する、請求項1に記載のマイクロパッケージ。
6. 空洞の少なくとも1つの隅はレリーフ凹部を有する、請求項1に記載のマイクロパッケージ。
7. 絶縁被覆は装置をカバーする、請求項1に記載のマイクロパッケージ。
8. ａ.1つの面に導電フィルム層を備える誘電層から構成される軟質誘電プラスチック基板の提供
   ｂ. 各々が該1つの面に銅フィルムのタブを含み、プラスチック基板の縁部上で少なくとも2つの方向へ延び、少なくとも2つのフランジを形成する少なくとも2つの電気相互接続部の形成
   ｃ.少なくとも2つの相互接続部が該空洞に延びるように該プラスチック基板への空洞の形成
   ｄ.相互接続部のタブと係合するその接点を備えるプラスチック基板の空洞に接点を有する電気装置そして電子機械装置の1つの配置
   ｅ.接点のタブへの接合
   のステップからなるマイクロパッケージ製作法。
   
9. 搭載時、姿勢を提供するため基板の形状形成の更なるステップを含む請求項7に記載のマイクロパッケージの製作法。
10. 導電フィルムは銅である、請求項7に記載のマイクロパッケージの製作法。
11. インク毛管として作用するようにそれらの自由縁部に浅いＶ型凹部を備えるフランジを形成する更なるステップを含む、請求項7に記載のマイクロパッケージの製作法。
12. 空洞で受ける装置用レリーフを提供する更なるステップを含む、請求項7に記載のマイクロパッケージの製作法。
13. 絶縁被覆を備える装置を被覆する更なるステップを含む、請求項7に記載のマイクロパッケージの製作法。
14. ａ.電気接続部を有する第2基板又はＰＣＢの空洞にインタポーザとして搭載される、請求項1のマイクロパッケージ。
    ｂ.電気接続部に固定されるインタポーザのフランジ。
    からなるマイクロパッケージ。
15. 電気接続部に結合される第2基板のアンテナを更に含む、請求項14に記載のマイクロパッケージ。
16. アンテナは導電インクである、請求項15に記載のマイクロパッケージ。
17. ａ.インタポーザとして請求項1のマイクロパケージの使用
    ｂ.電気接続部を有する第2基板又はＰＣＢの空洞へのインタポーザの搭載
    ｃ.インタポーザフランジの電気接続部の固定
    からなるマイクロパッケージの製作法。
18. 第2基板上に電気接続部に結合されるアンテナを形成する更なるステップを含む、請求項17に記載のマイクロパッケージの製作法。
19. 導電インクを用いて第2基板上にアンテナを形成する更なるステップを含む、請求項17に記載のマイクロパッケージの製作法。