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1、(10)申请公布号 CN 103339644 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103339644 A *CN103339644A* (21)申请号 201280006344.2 (22)申请日 2012.01.25 1020110095772 2011.01.27 DE 13/351,104 2012.01.16 US G06K 19/077(2006.01) G06K 17/00(2006.01) (71)申请人 德克萨斯仪器股份有限公司 地址 美国德克萨斯州 (72)发明人 J格罗斯 B兰格 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 赵蓉。
2、民 (54) 发明名称 RFID应答器和将半导体管芯连接到天线的方 法 (57) 摘要 一种 RFID（射频识别） 应答器， 其具有带有可 焊性接触区 （12）的半导体管芯 （6）和由绕组丝 （2） 制成的天线， 其中所述绕组丝被焊接到所述接 触区 （12） ， 并且所述可焊性接触区 （12） 由镍基合 金制成。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.07.24 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2012/022532 2012.01.25 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/103203 EN 2012.08.02 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103339644 A CN 103339644 A *CN103339644A* 1/1 页 2 1. 一种 RFID 应答器， 其包含 ： 具有可焊性接触区的半导体管芯 ； 以及 由绕组丝制成的天线， 其中所述绕组丝被焊接到所述接触区， 并且所述可焊性接触区 由镍基合金制成。 2. 根据权利要求 1 所述的应答器， 其中所述镍基合金是 NiAu 或者 NiSn。 3. 根据权利要求 2 所述的应答器， 其中所述绕组丝和所述可焊性。
4、接触区之间的焊接接 触由激光焊接、 热冲压焊接或者超声波压焊来完成。 4. 根据权利要求 1 所述的应答器， 其中所述绕组线和所述可焊性接触区之间的焊接接 触由激光焊接、 热冲压焊接或超声压焊来完成。 5. 根据权利要求 4 所述的应答器， 其中所述可焊性接触区包含锡涂层。 6. 根据权利要求 1 所述的应答器， 其中可焊性接触区包含锡涂层。 7. 一种用于将半导体管芯连接到天线的绕组丝的方法， 其包括 ： 在所述管芯上提供由镍基合金制成的可焊性接触区 ； 利用热冲压焊接工艺或者超声压焊将所述绕组丝焊接到所述可焊性接触区。 8. 根据权利要求 7 所述的方法， 其进一步包括通过定位平台将所述管。
5、芯和所述绕组丝 相对于彼此进行定位， 其中借助于真空固定器将所述管芯固定到所述定位平台上。 9. 根据权利要求 8 所述的方法， 其进一步包括利用激光从所述绕组丝上剥离绝缘物的 步骤。 10. 根据权利要求 7 所述的方法， 其进一步包括利用激光从所述绕组丝上剥离绝缘物 的步骤。 11. 一种用于连接半导体管芯到天线的绕组丝的方法， 其包括 ： 在所述管芯上提供由镍基合金制成的可焊性接触区 ； 利用无接触连接方法将所述绕组丝焊接到所述可焊性接触区上。 12. 根据权利要求 11 所述的方法， 其中焊接步骤由激光焊接来完成。 13. 根据权利要求 12 所述的方法， 其进一步包括利用激光从所述绕。
6、组丝上剥离绝缘物 的步骤。 14. 根据权利要求 13 所述的方法， 其进一步包括通过定位平台将所述管芯和所述绕组 丝相对于彼此进行定位， 其中借助于真空固定器将所述管芯固定到所述定位平台上。 15. 根据权利要求 11 所述的方法， 其进一步包括利用激光从所述绕组丝上剥离绝缘物 的步骤。 16. 根据权利要求 11 所述的方法， 其进一步包括通过定位平台将所述管芯和所述绕组 丝相对于彼此进行定位， 其中借助于真空固定器将所述管芯固定到所述定位平台上。 权 利 要 求 书 CN 103339644 A 2 1/3 页 3 RFID 应答器和将半导体管芯连接到天线的方法 技术领域 0001 本发。
7、明涉及 RFID（射频识别） 应答器， 其包含半导体管芯和由绕组丝制成的天线。 进一步地， 本发明涉及用于将半导体管芯连接到天线绕组丝的方法。 背景技术 0002 目前用于应答器芯片、 特别是用于 RFID HDX （半双工） 应答器的晶片需要昂贵的金 层来使其接触天线的绕组丝。 此外， 天线的绕组丝需要手工焊接， 这导致很长的处理时间和 额外的成本。焊接通常由热压工艺来完成， 已知热压工艺对焊接区中的相应材料产生高的 热应力和机械应力。 固有应力可能导致连接区中的材料性能的退化。 在最坏的情形下， 机械 应力导致连接的断裂， 并因此引起与电连接的可靠性有关的问题。美国专利 No.5,572,。
8、410 中描述了典型的固定工艺 （fixing process） 的示例。 发明内容 0003 本发明提供了一种 RFID 应答器， 其包含半导体管芯和由绕组丝制成的天线。同样 提供了用于将半导体管芯连接到天线的绕组丝的方法， 该方法为天线到管芯的连接提供减 少的机械应力。 0004 在所描述的示例性实施例中， RFID 应答器包含具有可焊性接触区的半导体管芯和 由绕组丝制成的天线。所述绕组丝在由镍基合金制成的接触区处被焊接到所述管芯。优选 地， 所述可焊性接触区包含由镍基合金制成的镀层， 该镍基合金可以是镍金合金 （NiAu） 或 者镍锡合金 （NiSn） 。同样优选地， 所述绕组丝和所述接。
9、触区之间的焊接接触是借助于激光 焊接、 热冲压焊接或者超声压焊实现的。焊接材料优选是无铅和无助焊剂的。 0005 所公开的实施可以避免目前在本技术领域中建立的热压键合工艺。 可以应用不含 金 （Au） 的可焊性接触区， 并且就材料 （金） 本身而言， 同时就处理工艺而言， 焊接工艺可以变 得更加经济。替代常规的金镀层， 镍基材料被应用以便分别提供可焊性接触区或者接触焊 盘。 0006 鉴于经验分析， 已经发现热压键合在连接区中诱发机械应力。连接技术如热冲压 焊接、 超声压焊和激光焊接能显著地减少固有应力的出现。 结合镍基可焊性接触区， 可以提 供天线绕组丝和管芯之间的可靠连接。连接区中的机械应。
10、力显著地减少。可以省略接触区 中昂贵的金层， 这导致大于 70% 的成本节约。通常已知当使用金热压连接工艺时从焊接工 艺中产生高达 700的高温， 而当使用上述技术时则不会发生。 0007 根据另一方面， 所述可焊性接触区包含锡涂层 （finish） 。这导致热机械应力的进 一步减少。 结合热冲压焊接工艺， 经验分析显示锡涂层提供热应力和机械应力的显著减少。 0008 对于超声压焊， 已发现与本领域已知的金热压工艺相比其对管芯的热应力和机械 应力减少大于 20%。 0009 根据进一步的实施例， 利用激光来剥离天线的绕组丝绝缘物。金属丝的绝缘物的 剥离已经被认定为是热应力的进一步来源。通过利用。
11、激光剥离金属丝绝缘物， 可以避免引 说 明 书 CN 103339644 A 3 2/3 页 4 入进一步的热应力。 0010 在另一实施例中， 使用无铅和无助焊剂的焊接材料来完成所述绕组丝和所述可焊 性接触区之间的接触。特别是结合激光焊接， 可以实现无助焊剂焊接连接。 0011 根据另一方面， 提供一种用于将半导体管芯连接到天线绕组丝的方法。所述管芯 具有由镍基合金制成的可焊性接触区。 利用热冲压焊接工艺或者超声压焊完成将所述绕组 丝焊接到所述可焊性接触区的步骤。根据另一方面， 使用无接触连接方法且优选通过激光 焊接来完成将所述绕组丝焊接到所述可焊性接触区的步骤。 0012 鉴于经验分析， 。
12、已经发现上述连接技术能显著地减少固有应力的出现。 优选地， 可 以避免热压工艺。 0013 优选地， 如果使用激光来焊接， 则同样使用激光来完成剥离天线绕组丝绝缘物的 步骤， 优选应用已经用来焊接的同一激光。 0014 根据另一方面， 借助于定位平台执行将所述管芯和所述天线绕组丝相对于彼此进 行定位的步骤。 所述管芯可以由普通的管芯拾取器来拾取并固定到安装在定位平台上的适 当的样品夹具 （sample jig） 。只使用一个定位平台就可以焊接多个不同的管芯， 因为定位 平台是可定位的。定位步骤是自动完成的。 0015 在另一实施例中， 借助于真空固定器将所述管芯安装在所述定位平台上。这允许 管。
13、芯的非常灵活的固定。进一步优选地， 所述方法包含加热定位平台的步骤。这支持由例 如激光完成的焊接工艺。用于根据本发明的方法的优选焊接合金是无铅和无助焊剂的。 附图说明 0016 图 1 是根据示例性实施例描述用于将天线金属丝连接到半导体管芯的方法的简 化透视图 ； 以及 0017 图 2 是根据示例性实施例描述具有连接到天线金属丝的半导体管芯的 RFID 应答 器。 具体实施方式 0018 图 1 示出用于将天线 4 的绕组丝 2 连接到管芯 6 的系统。天线 4 的绕组丝 2 位于 适合的磁芯 8 上， 该磁芯可以是铁氧体磁芯。将天线的绕组丝 2 连接到管芯 6 上的原理并 不受限于具有所描。
14、述结构的天线 4。用同样的方式可以将其它绕组丝 2 连接到管芯 6。 0019 半导体管芯 6 位于定位平台 10 上， 该定位平台用于相对于天线 4 和绕组丝 2 的连 接端对管芯6进行定位。 管芯6包含可焊性接触区12， 其优选为由镍基合金如NiAu或NiSn 合金制成的金属镀层。借助于定位平台 10， 可焊性接触区被定位在天线 4 的绕组丝 2 的焊 接端的下面。该过程优选自动完成。可以将合适的焊接材料 （优选无铅和无助焊剂的焊接 合金） 放置在可焊性接触区 12 的顶部。利用合适的固定器 14 固定天线 4， 并且相对于天线 4 定位管芯 6。同样， 与此相反， 可以用合适的定位平台定。
15、位天线 4 而将管芯 6 固定在合适 的夹具中。 0020 根据图 1 的实施例， 借助于激光 18 （例如纤维激光） 完成焊接。同样存在用于引导 和形成发出的激光辐射 16 的光学器件， 但是为了简化的目的而将其省略。激光辐射 16 被 耦合到焊接区， 并且将管芯 6 焊接到绕组丝 2 所必需的热量被转移。也可以应用不通过塑 说 明 书 CN 103339644 A 4 3/3 页 5 性机械变形提供必需的热量输入到可焊性接触区 12 或天线的绕组丝 2（即其焊接端） 上的 其它连接技术。鉴于经验分析， 已经发现热冲压焊接或者超声压焊技术同样是适用的。 0021 借助于优选集成在定位平台10。
16、中的真空固定器可以将管芯6附连到定位平台10。 为了将绕组丝 2 连接到管芯 6 的可焊性接触区 12， 管芯将被管芯拾取器放置在定位平台 10 上并被真空固定器固定在适当位置。优选地， 管芯 6 可以自动对齐。管芯可以被非常容易 地放置并进一步自动对齐在天线 4 的绕组丝 2 下面， 这导致快速的处理。 0022 为了支持焊接工艺， 定位平台可以是可加热的。这可以有利于结合热冲压焊接工 艺。根据另一替代实施例， 超声压焊可以用于连接绕组丝与管芯 6 的可焊性接触区 12。 0023 在焊接处理之前， 需要剥离绕组丝 2 的绝缘物。这可以借助于激光来完成。借助 于激光的辐射， 剥离金属丝的绝缘。
17、物能够显著地减少对绕组丝 2 的焊接端的应力。绕组丝 的这部分中的残余应力同样可能导致连接区中的应力。通过减少对绕组丝 2 的应力， 可以 使进一步的应力对绕组丝 2 和管芯 6 的可焊性接触区 12 之间的焊接区产生影响的风险最 小化。 0024 图 2 示出具有借助于根据本发明的实施例的方法连接到管芯 6 的天线 22 的 RFID 应答器 20。由于天线 22 和管芯 6 之间的可靠电气连接， RFID 应答器 20 具有较高的可靠 性。 0025 应当理解， 在不偏离本发明的范围的情况下， 可以对所描述的实施例作各种修改 并且许多其它的实施例是可能的。 说 明 书 CN 103339644 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103339644 A 6 。