JP5475001B2 - リボンで機械的に接続された高周波送受信装置を用いたチップによるアセンブリの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、高周波送受信手段（radiofrequency transmission-reception means）が設けられたチップによるアセンブリ（assembly）を製造する方法に関する。
高周波送受信手段に設けられたマイクロ電子チップ（microelectronic chips）は、電子ＲＦＩＤタグ（electronic RFID tags）として働くものである。これらのチップにはアンテナが設けられ、且つ、対象物（objects）の遠隔識別（remote identification）のために用いることができる。
このようなタグについての従来からのアプリケーションは、在庫管理（stock management）とトレース(traceability)とである。これらのチップの能動部分（active part）は、通常、非常に小型化されており、例えば能動部分は、４００μｍより小さい辺を有することができる。このような小型化のために、これらのチップはアンテナに対して、アンテナのディメンションがチップの動作周波数に対応する波長の大きさのオーダーであることを要求する。通常、ＲＦＩＤタグの能動部分はシリコンウェハの上に形成され、各チップはウェハ上に存在する他のチップから切り離すようにダイシングされる。チップは、ＲＦＩＤのオペレーションに必要なアンテナを含むようなプリント回路上に位置する。アンテナは通常、基板上にプリントされた金属トラックの形状で形成される。
あるアプリケーションにおいては、紙状に形成するために、ＲＦＩＤチップは糸（fiber）に組み込まれる。チップは、相対的に薄いものである必要があり、（チップとそれに対応するアンテナとは）約２５μｍの厚みを有する。このような厚さであることから、チップをそのアンテナの上に移す（transfer）ための従来技術は、信頼性が高いものではなく、チップを破壊したり、チップにダメージを与えたりする可能性が高い。
本発明の目的は、従来技術の欠点がない、フレキシブルに互いに機械的に接続されたチップを形成する方法を提供することである。
この目的は、添付された請求の範囲、特に詳細には、方法は以下を連続的に備えることにより達成される。
− 基板上に複数のチップを形成し、各チップは少なくとも１つの受信領域を備えており、
− アセンブリのチップの受信領域を、平坦な電気的絶縁リボンを用いて連続的に（in series）に接続し、電気的絶縁リボンは、互いに電気的に絶縁された複数の金属パターンを備え、各パターンは、平坦なアンテナの少なくとも一部分を形成しており、アンテナは、そのアンテナの少なくとも１つの接続領域を介して、対応する受信領域と電気的に接続しており、
− 基板のレベル(level)においてチップを分離し、これらのチップはこのリボンにより互いに機械的に接続されている。
− 基板上に複数のチップを形成し、各チップは少なくとも１つの受信領域を備えており、
− アセンブリのチップの受信領域を、平坦な電気的絶縁リボンを用いて連続的に（in series）に接続し、電気的絶縁リボンは、互いに電気的に絶縁された複数の金属パターンを備え、各パターンは、平坦なアンテナの少なくとも一部分を形成しており、アンテナは、そのアンテナの少なくとも１つの接続領域を介して、対応する受信領域と電気的に接続しており、
− 基板のレベル(level)においてチップを分離し、これらのチップはこのリボンにより互いに機械的に接続されている。
他の利点及び特徴は、本発明の特定の実施形態についての下記の説明により、さらに明らかにされる。本発明の特定の実施形態は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の特定の実施形態は、添付の図面により示される。
図１から図３に示されるように、ＲＦＩＤタグを形成するように設計された高周波送受信手段が備えられた複数のマイクロ電子チップ２は、基板１上に形成され、この基板１はシリコン基板とすることができる。これらのチップは、同一でも同一でなくても良い。各チップ２は、少なくとも１つの受信領域３を備える。基板の上に複数のチップを形成した後であって基板１のレベルで分離する前に、リボン４によって複数のチップは受信領域３（図１）のレベルにおいて連続的に接続される。複数のチップを分離した後に、図４に示すようにチップは互いにリボンにより機械的に接続されている。
チップが基板１上に形成される際、チップは列状に配置され、基板は、互いに実質的に平行である複数のチップの列を備える。リボン４は、連続的に同じ列のチップを接続することができ、同様に、異なるリボン４、もしくは、図１に示されるような同じリボン４を用いて隣り合う列を接続することができる。リボンの一部がそれに対応する受信領域３に固定された際、チップの各列とそれぞれ一体化するリボン４の部分であって、その部分のうちの隣り合う２つの部分の間にオーバーラップが生じることのないように、リボンの幅を決定することが好ましい。チップの列の中間線上にリボン４が位置する場合には、リボン４は列の幅と等しい最大幅を有し、その最大幅はリボン４の長軸と垂直であり、加えて、２つのチップの列の分離された距離である。これにより、上記のオーバーラップが生じることはない。
受信領域３のレベルにおいて連続的にチップ２を接続するリボンは、平坦な電気的絶縁リボン(electrically insulating flat ribbon)４である。このリボン４は、長方形の断面を有するワイヤ又は高分子フィルムであることができる。用いられる高分子は好ましくはポリエステルである。図５に示されるように、リボン４は複数の金属パターン５を備え、複数の金属パターンは互いに電気的に絶縁されている。各パターン５は、少なくとも平坦なアンテナの一部を形成する。このアンテナは好ましくはリボン上に形成され、例えば、リボン４と面一である（coplanar with）。
この平坦なアンテナは、チップは、連続的に接続される工程において電気的に接続されるように設計されている。この接続は、対応するチップ２の受信領域３に合わせて、このアンテナの少なくとも１つの接続領域６のレベルにおいて形成される。図５の特有な実施形態は、各チップ２のレベルにおいてダイポールアンテナ（dipolar antenna）を形成するように設計されたリボンである。図５に対応するアンテナは、互いに電気的に絶縁されている２つの金属パターン５及び５´の組み合わせである。リボンは、アンテナ間空間（inter-antenna space）７により互いに分離された複数のアンテナを備える。アンテナを形成する２つの隣り合うパターンは、図６に示されるように、同じチップ２の２つの受信領域３及び３´をそれぞれ電気的に接続するように設計された接続領域６をそれぞれ備える。パターンの長さｌ１は、高周波送受信手段を含むチップと一体となったアンテナの所望の長さに合うように選択される。リボン４の長軸に沿った２つのパターン５及び５´の全体の長さｌ２は、約λ／２であり、λとは、送受信バンドの中心周波数の波長である。
図６においては、リボン４は、基板に対して垂直にストレッチすることができ、例えば、アンテナ間空間７の長さに対応して、もしくは、例えば２つの隣り合うチップの間にループの半分（half-loop）を形成するように、ストレッチすることができる。この垂直なストレッチは、チップを連続的に接続するステップにおいて行うことができ、例えば、第１のチップ上にリボン４を接続した後であって、隣り合うチップの受信領域３上にリボン４を接続する前である。
アンテナ間空間７は、アプリケーションのタイプに応じて決定することができる。例えば、接続されたアンテナ間空間７の長さが長いことは、その後のチップの保管（storage）を可能にするために望ましいものであり、例えば、リール又はロールの形状でチップは保持される。従って、リボンは、アンテナ間空間７の長さを調節でき、且つ、リール又はロール形状に保管できるようなフレキシブルなものであることが好ましい。
従って、基板１のレベルにおいてリボン４により連続的にチップが接続される際には、基板１に対してのリボン４の垂直のストレッチは、ロール状の２つのチップの間にさまざまなタイプの空間を得ることを可能にする。言い換えると、２つの隣り合うチップの受信領域３が連続的に接続された際には、リボン４は隣り合う２つのチップの間の基板に対して垂直にストレッチし、チップが分離した後には、２つの隣り合うチップが所望の距離で分離される。
例えば、パターン５は、リボン４の表面（surface）上に金属を堆積することにより得ることができ、この堆積された膜は、化学エッチング、又は、金属堆積膜の部分的アブレーションにより、又は、当業者が知っている他の方法により、パターニングされる。様々なタイプのアンテナはこの方法に応じて形成することができる。アンテナを形成する１つ又は複数のパターンの大きさ及び形状は、接続されるチップの送受信手段、及び／又は、ＲＦＩＤタグの使用に適合したものである。パターンは銅又はアルミニウムにより形成される。
チップ２を連続的に接続するステップは、チップ上にリボンを広げ（unrolling）、対応するアンテナの各接続領域６をチップ２の受信領域３に接続するようにすることにより行うことができる。各接続領域６は、このようにして、接着（bonding）又は超音波溶接（ultrasonic welding）の前に、対応する受信領域３に向かい合うように配置される。このような形成を行うために、リボン４は透明であることが好ましい。リボンが透明であることは、対応する受信領域３に向かい合うように各接続領域６を配置するために、光学的に行うことを可能にする。対応する受信領域３に接するように接続領域６が配置されるとすぐに、リボン４と金属パターン５との特性（リボン状の材料上での温度の制約、ストレスの制約等）を考慮して当業者が用いることができる様々なタイプの技術により、２つの領域は電気的且つ機械的に互いを固定する。例えば、固定は、接着（電気的接続可能な接着剤（electrically conducting adhesive））、又は、超音波溶接により行うことができる。リボン４においては、接続領域６と受信領域３との間の接触を確保することが好ましく、超音波振動は、溶接を行う前に挿入される。チップが２つの受信領域３を備えている場合（図６）、一体化されたアンテナの接続領域６は、付随して固定することができる。
接続ステップは各チップ２のレベルにおいて行われる。チップ２を備える基板は、チップ２の形成の間の電気テストステップ（electrical testing step）において決定された欠陥に対応する対応テーブルと関連させておくことが好ましい。これにより、アンテナ間空間７が次の機能チップと接続することが可能である場合、アセンブルしている間に欠陥チップを組み込まないようにすることより、欠陥チップを無視することができる。
図４に示されるように、基板のレベルにおいてチップが互いに分離するように基板はパターニングされる。次いで、リボン４を用いてフレキシブルに、且つ、機械的に接続されることにより、チップは連続的に接続される。チップ２の分離は、従来のバルク基板１の場合において行われ、例えば、リボン４を切断することなく、且つ、アンテナにダメージを与えることのないようなダイシングにより行われる。
すべてのチップに対してリボンと複数のチップとの間に固定するこのような方法は、基板により構成された同一の頑丈な支持体（same rigid support）に最初に固定される。このオペレーションは、マイクロエレクトロニクス産業において従来から用いられている技術と同様のものである。
図７から図９において示される第２の実施形態においては、基板１は、支持フィルムを形成する暫定的な暫定支持体（provisional support）８を備える（図７）。この暫定支持体８は、チップ２を備える表面とは反対の基板１の表面の上に予め堆積される。従って、チップ２は、暫定支持体８を用いて、基板１のレベルに互いに機械的に固定された状態を維持する。このチップの部分的な分離は、最適な方法、例えばダイシング又はプラズマエッチングを用いて行われる。
図９に示されるように、前に説明したものと同様に（as before）、アンテナの接続領域の配置、又は、領域６を考慮しつつ、リボン４は各受信領域３のレベルにおいて各チップ２に固定され、リボン４は、電気的接続が形成される前に、対応する受信領域又は領域３と向かい合うようにチップ２と一体化する。次いで、暫定支持体８は除去され、チップは、リボン４により形成されたフレキシブル、且つ、機械的な接続を用いて互いに接続される。
図１０に示される第３の実施形態においては、チップは、シリコン−オン−インシュレーター（ＳＯＩ）タイプの基板１と一体化される。ＳＯＩタイプの基板は、支持基板（support substrate）１１上の様々な絶縁体１０上に配置されたアクティブ基板（active substrate）９を通常備える。様々な絶縁体１０と支持基板１１とは、基板１の暫定支持体８を形成する。図８と同様に、図１１においては、チップは、アクティブ基板９のレベルにおいて部分的に分離され、リボン４は各チップに取り付けられる。チップは、様々な絶縁体及び支持基板１１から形成される暫定支持体８から分離することができ、例えば、特にフッ酸（hydrofluoric acid）を用いたさまざまな絶縁体１０のウェットエッチングにより行うことができる（図４）。分割（splitting）により暫定支持体８を分離することも可能であり（不図示）、分割を用いた場合にはチップを固定することができるが、図１２のような機械的機能を提供することはできない。前に説明したものと同様に、リボン４のみを用いてチップの互いの接続を維持する。
これまで説明してきた異なる方法によって得られたアセンブリは、少なくとも１つの受信領域３をそれぞれ備える複数のチップを得ることを可能にする。次いで、チップ２は、互いに電気的に絶縁された複数の金属パターン５を備える平坦な電気的絶縁リボン４により、連続的に接続される。各パターン５は、少なくとも平坦なアンテナの部分を形成し、この平坦なアンテナは、このアンテナの少なくとも１つの接続領域６のレベルにおいて、対応する受信領域３を電気的に接続する。
第２の実施形態及び第３の実施形態が示すように、チップは１つの受信領域を備える。これらの実施形態は、当然に、各チップの面（level）上に、２つ又はそれ以上の受信領域を備えることができる（図６）。
一般的な方法においては、例えば同じウェハといった同じ１つの基板１上に形成された多数のチップ２は、基板１のレベルにおいて互いに分離される前に、少なくとも１つのフレキシブルなリボン４によって、互いに連続的に接続することができる。これによって得られたフレキシブル、且つ、鎖状に連結された（daisy-chain）形状を有するチップのアセンブリは、リール又はロールの形状で保持することが可能で、さらに、アンテナ間空間７のレベルにおいて所望するように薄く切る（slice）ことができる。有利には、アセンブリは、外部環境からの侵食（aggression）に対して保護することができるような高分子又は他の材料により覆われている。
本発明は、先に説明した実施形態に限定されるものではない。特に、異なる基板から生じる異なるタイプのチップを、１つの同じリボンにより接続することができる。アセンブリの形成においては、関連する異なる実施例において先に説明した特徴を組み合わせて使用することができる。
このような方法は、接続を行っている際にチップにダメージを与えることなく、ＲＦＩＤチップをそれぞれのアンテナにシンプルな方法で接続することができる。これらのチップは、紙のシートと直接一体化することができる。
Claims (9)
- 高周波送受信手段が設けられている複数のチップ（２）によるアセンブリを形成する方法であって、前記方法は、
− 基板（１）上に複数のチップを形成し、前記各チップは少なくとも１つの受信領域（３）を備えており、
− 前記アセンブリの前記チップ（２）の前記受信領域（３）を、平坦な電気的絶縁リボン（４）を用いて連続的に接続し、前記電気的絶縁リボンは、互いに電気的に絶縁された複数の金属パターン（５）を備え、前記各パターン（５）は、平坦なアンテナの少なくとも一部分を形成しており、前記アンテナは、前記アンテナの少なくとも１つの接続領域（６）のレベルで、対応する前記受信領域（３）と電気的に接続しており、
− 前記基板（１）のレベルにおいて前記チップ（２）を分離し、前記チップは前記リボン（４）により互いに機械的に接続されている、
ことを連続的に備えることを特徴とする方法。 - 前記各チップ（２）は２つの前記受信領域（３）を備え、前記チップ（２）のレベルにある前記リボン（４）は２つのパターン（５、５´）を備え、前記２つのパターンは、ダイポールアンテナを形成するように、前記チップの前記受信領域（３、３´）とそれぞれ電気的に接続する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 連続的に接続する接続は、前記リボン（４）を広げ、且つ、前記チップの前記受信領域（３）に対応する前記アンテナの各接続領域（６）を接続することにより行われ、前記各接続領域（６）は、接着又は超音波溶接の前に、対応する前記受信領域（３）と向かい合うように配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
- 前記リボン（４）は高分子フィルムであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
- 前記リボン（４）は、フレキシブルで、且つ、透明であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
- 前記パターン（５）は、銅又はアルミニウムにより形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
- 前記基板（１）は暫定支持体（８）を備え、前記方法は、前記受信領域（３）を連続的に接続する前に、前記基板（１）のレベルにおいて前記チップ（２）を部分的に薄く切るステップを備え、前記暫定支持体（８）は前記チップ（２）の分離を行う際に除去される、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
- 前記チップ（２）による前記アセンブリはリールを形成する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
- ２つの隣り合う前記チップ（２）の前記受信領域（３）を連続的に接続する際に、前記リボン（４）は、前記２つの隣り合うチップの間の前記基板に対して垂直にストレッチし、前記チップが分離された後には、前記２つの隣り合うチップは所定の距離を持って離される、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の方法。
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