阅读说明：本技术 用于改进电子部件互连的系统和方法 (System and method for improving electronic component interconnection ) 是由 安德鲁·斯特默埃尔曼 于 2018-11-15 设计创作，主要内容包括：提供了用于使用ACA来改进电子部件的互连的系统和方法。所述方法涉及使用专用于要连接的每个部件并且在大小和强度及相对于基板和部件的位置方面优化的磁体。还提供了被适配用于与所述方法和系统一起使用的烘箱以及提供所述系统的零件以供与现有烘箱一起使用的套件。(Systems and methods for improving the interconnection of electronic components using ACAs are provided. The method involves the use of magnets that are specific to each component to be connected and are optimized in terms of size and strength and position relative to the substrate and the component. An oven adapted for use with the method and system and a kit of parts providing the system for use with an existing oven are also provided.)

用于改进电子部件互连的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月15日提交的美国临时专利申请号62/586,815的权益，其全部通过引用并入本文中。

技术领域

这总体上涉及在电子电路中建立部件的电连接。更特别地，这涉及改进的用于使用各向异性导电粘合剂将部件连接到基板的方法。

背景技术

随着对技术的现代需求增加，电子设备的数量持续增加，此类设备的可用性和采用持续增加，此类设备的大小持续减小，并且制造此类设备所需要的电子部件的互连的数量已大大地增加。此外，在许多领域中先前模拟设备已随着此类设备已被电子装置替代而几乎消失了，并且即使当那些设备的功率已持续迅速扩大时，电子设备的大小也已急剧下降。

随着现代部件已变得更小且更强大，在越来越小的空间中在此类部件上存在更多的电路(即电路的密度已增加)，同时在例如给定芯片或部件的不同方面之间的公差更为严格(即节距(pitch)已变得更小——“超小节距”)。

现代部件因此常常更易受温度和压力的影响，所述温度和压力中的任何一个都可能导致问题，并且甚至导致部件和该部件为其一部分的整个设备的故障。遗憾的是，对于特定应用来说在例如部件与其基板之间创建互连的当前手段都具有局限性和缺点。

熟练的专业人员将认识到，存在许多互连手段(诸如传统焊接、各向异性导电膜(ACF)和各向异性导电粘合剂(ACA))，每种手段都具有好处和局限性，并且每种手段都提供可以满足特定应用、部件或设备的特定互连要求的选项。

传统焊接涉及使被连接的部件暴露于局部大量的热量和压力。使此类部件暴露于这些不利的或不能维持的条件可能导致彻底的故障、差的或不可靠的性能或大大降低的寿命。

作为针对各种应用改进互连的一项努力，已经开发了ACF。这些导电膜能够减少通过焊接进行连接所需要的局部热量，但是它们仍然可能需要大量热量。此外，通常将热量和压力都施加到部件，这对敏感部件来说可能是显著的局限性。ACF在它适合于或能够容纳的互连的节距方面也具有局限性。

还已经开发了ACA以提供用于在特定应用中创建困难的互连的替代解决方案。与ACF一样，这些粘合剂仅在Z轴中提供导电性。ACA如由SunRay Scientific公司生产的ACA包含磁性可对准的粒子，当这些粒子通过暴露于磁场而沿着Z轴对准时，它们在部件之间形成互连。然后通过例如暴露于热量使粘合剂基质固化，以完成并固定互连。不需要压力，从而使ACA成为压敏部件的良好候选。另外，对于温度敏感的部件，可以在低热中完成固化。此外，与能够使用ACF来实现相比，ACA允许更精细的节距应用。

ACA的现有技术的应用通常已采用了使用电磁体跨整个基板施加的磁场。虽然这样的场覆盖填充在基板上的所有部件，但是在基板上的一个或多个部件对磁场敏感的应用中可能是不利的。此外，在大面积上施加的磁场包括整个磁场，包括与X-Y平面不大体非常垂直的磁通线。

虽然利用ACA创建互连是简单且容易的，但是仍然需要改进的用于在具体应用中使用ACA来创建并优化互连的系统和方法。

发明内容

发明人已经发现了为具体应用提供基于ACA的电子互连方面的意外改进的方法并且已经开发了实现这些方法的系统。这些方法基于以下步骤提供了若干优点：选择适当的ACA特性、使用针对要互连的每个部件定位的单独的磁体、以及为填充在基板上的每个具体部件选择用于ACA的对准的磁体的特性以优化Z轴连接的创建(在Z轴柱的高度、数量和方向方面)。这些方法允许实现对发明人称作“磁性平板架(pallet)”的东西的构造，“磁性平板架”提供对基于ACA的互连的一致且最佳的对准和固化。与形成互连的现有方法相比，这些方法能够提供改进的互连一致性、减少的故障、改进的寿命和增加的功能连接产量。

在第一方面中，本公开提供了在数字设备、电子装置等中使基于ACA的互连对准和固化的新颖方法。用于使用磁性可对准的各向异性导电粘合剂(ACA)在基板与填充在基板上的电子部件之间建立互连的方法通常包括以下步骤：

a)建立要放置在基板上并连接到基板的第一电子部件的在基板上的尺寸和位置；

b)确定与在步骤a)中为所述部件所建立的尺寸和位置相对应的第一磁体的放置位置；

c)确定步骤b)中需要的磁体的尺寸和强度；以及

d)绘制磁体的磁场的通量线。

对于要放置在基板上并连接到基板的每个附加部件重复步骤a)-d)，以便确定所需的每个附加磁体的特性和放置位置；

所述方法还包括以下步骤：

f)创建磁性托盘并且将每个磁体固定于它在托盘上的相应放置位置中；

g)创建对准托盘并且将对准托盘适配成在对准和固化期间保持基板；

h)将基板放置在对准托盘上；

i)在适合于互连要放置在基板上的每个部件的位置中将ACA施加到基板；

j)在已施加了ACA的地方用第一部件和每个附加部件填充基板；

k)组装对准托盘和磁性托盘；

l)允许在ACA中在Z轴中形成柱；以及

m)使ACA固化，从而在基板与第一部件和每个附加部件之间建立互连。

对准托盘和磁性托盘由非磁性材料制成。磁体托盘被适配成将第一磁体和每个附加磁体容纳并保持在它们在托盘上的相应放置位置中。组装的磁体托盘(具有在适当位置的磁体)和对准托盘(具有用部件和ACA填充的基板)能够作为组件被直接放置到固化烘箱中。

在第二方面中，本文中提供的是一种用于使用磁性可对准的各向异性导电粘合剂(ACA)在基板与附接到基板的电子部件之间创建互连的系统。所述系统通常包括磁体托盘，所述磁体托盘包括非磁性托盘，所述非磁性托盘被适配成将放置在其中的一个或多个磁体中的每个磁体容纳并保持在与一个或多个电子部件在将连接有所述部件的基板上的位置相对应的位置中。

所述系统还包括对准托盘，所述对准托盘被适配成在ACA的对准和固化期间保持基板，基板被填充有要利用ACA连接到基板的一个或多个部件。

所述系统还包括ACA，所述ACA包含能够形成在Z轴中导电的互连的磁性可对准的粒子。

对准托盘和磁性托盘都优选地由非磁性材料制成。在各种实施例中，基板仅能够以一个定向(orientation)被放置在对准托盘中。

在目前优选的实施例中，磁体是永久磁体。通常，对于磁体托盘中的每个磁体，磁通线在与所述部件和ACA位于其上的基板的区域相对应的区域中彼此基本上平行并且与X-Y平面基本上垂直。在目前优选的实施例中，磁通线基本上由彼此平行并且与所述部件和ACA位于其上的基板的区域垂直的线构成。

在第三方面中，本公开提供了用于使用磁性可对准的各向异性导电粘合剂在基板与附接到基板的电子部件之间创建互连的套件(kit)。

套件通常包括：

至少一个磁性托盘，所述至少一个磁性托盘包括非磁性托盘，所述非磁性托盘被适配成将一个或多个磁体保持在与电子部件在基板上的期望位置和所述部件使用ACA到基板的连接相对应的位置中；

用于完成磁体托盘的足够的磁体，期望的大小和强度的每个磁体用于使用ACA在所述部件与基板之间做出互连；

至少一个对准托盘，所述至少一个对准托盘被适配成在使ACA对准和固化期间容纳并保持基板和填充在基板上的部件以形成互连；

以及可选地，ACA，所述ACA适合于与套件一起使用以使用套件在部件与基板之间创建至少一个互连。

在所提供的套件中，磁体托盘和对准托盘被构造成相对于彼此垂直定向。它们被组装为使得当以那种方式组装磁体托盘和对准托盘时，放置在对准托盘上的基板上的电子部件(要利用ACA连接到基板)与磁体托盘上的磁体垂直对准。需要连接(互连)的每个部件具有对应的磁体，当组装托盘时，每个部件将与对应的磁体对准。

在套件的目前优选的实施例中，磁体包括稀土磁体或其他永久磁体。

在又一个方面中，本公开提供了为了在基板与要放置在基板上并使用ACA连接到基板的电子部件之间创建互连而设计的烘箱系统。烘箱系统通常包括固化烘箱和一个或多个搁板或机架，每个搁板或机架包括：

磁性托盘，所述磁性托盘被装配有一个或多个磁体，每个磁体被放置在与要放置在基板上并使用ACA连接到基板的电子部件的位置相对应的位置中；以及

对准托盘，所述对准托盘被适配成容纳并保持基板，所述基板被填充有要放置在基板上并经由ACA连接的一个或多个部件。

鉴于本公开，本发明的这些和/或另外的方面、特征及优点将变得对于本领域的技术人员而言显而易见。

附图说明

图1：用于使ACA互连磁性地对准和固化的系统的实施例的横截面概况，该系统示出了其中定位有磁体的磁体托盘、对准托盘、基板和填充在基板上的部件。

图2：示出了使用ACA来使部件磁性地对准和固化到基板以创建电连接的方法的步骤的流程图。

图3：示出了用于据此使用的对准托盘的实施例的绘图。该托盘包含多个基板，每个基板具有要放置在基板上并连接到基板的填充部件。

图4：示出了采用磁性平板架系统的烘箱的实施例的绘图。A.在批烘箱中示出了多个磁体托盘和对准托盘组件。对准托盘和磁体托盘的外部尺寸由烘箱尺寸规定，但是否则不需要每个磁体托盘或每个对准托盘相同。因此，能够利用单个烘箱来使用于不同基板或设备上的多个电子部件的多个互连对准和固化。B.示出了包括具有定向装置(对准孔)的对准托盘和磁体托盘的组件的放大视图。C.用作烘箱中的机架的磁体托盘的特写俯视图。

具体实施方式

本文中提供的是用于使用ACA来为电子部件提供改进且更一致的互连的方法和系统。

定义和缩写词

除非另外明确地定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语、专业术语和首字母缩写词都具有本发明的领域中或使用该术语的领域中的普通技术人员通常理解的含义。依照此描述，以下缩写词和定义适用。

缩写词

除非另外指示，否则以下缩写词适用：

AC： 交流；

ACA： 各向异性导电粘合剂；

ACF： 各向异性导电膜；

DC： 直流；

Gs： 高斯，磁场单位；

NIB： 钕-铁-硼；

PCB： 印刷电路板；以及

T： 特斯拉，磁场单位，SI。

定义

如本文中所使用的，“基本上”可以意指大于或小于引用项的量。优选地，基本上更大(或更多)或更小(或更少)意指与所对应的引用项相差至少约10％至约100％或更多。更优选地，“基本上”在此类情况下意指比引用项大或小至少约20％至约100％或更多。如技术人员将认识到，术语“基本上”还能够被用作“基本上全部”，“基本上全部”意指超过引用项、数量或量的51％，优选地超过60％、67％、70％、75％、80％、85％、90％或更多。“基本上全部”还能够意指超过引用项、数量或量的90％，包括91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更多。

如本文中所使用的，单词的单数形式包括复数，并且反之亦然，除非上下文另外清楚地规定。因此，引用“一(a/an)”和“该”通常包括相应术语的复数。例如，对“一电极(anelectrode)”或“一二极管(a diode)”的引用包括多个此类“电极”或“二极管”。

单词“含”、“含有”和“包含”将被解释为包括性的而非排他性的。同样地，术语“包括”、“包括有”和“或”应该全部被解释为包括性的，除非从上下文清楚地禁止这样的构造。另外，术语“包含”或“包括有”的形式旨在包括由短语“基本上由...构成”和“由...构成”所涵盖的实施例。类似地，短语“基本上由...构成”旨在包括由短语“由...构成”所涵盖的实施例。

在本文中使用的情况下，以简写形式提供范围，以便避免不得不列举并描述范围内的每一个值。在适当的情况下，能够选择范围内的任何适当值作为范围的上限值、下限值或界标。

这里公开的配方、组合物、方法和/或其他进步不限于本文中描述的特定方法学、协议和/或部件，因为如技术人员将认识到，它们可以变化。另外，本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在并确实不限制所公开或要求保护的实施例的范围。

尽管能够在本发明的实践中使用与本文中描述的配方、组合物、方法或其他手段或材料类似或等效的任何配方、组合物、方法或其他手段或材料，但是在本文中描述优选的配方、组合物、方法或其他手段或材料。

在本文中引用或参考的任何参考文献包括任何专利、专利申请或其他出版物、技术和/或学术文章在适用法律下允许的程度上通过引用整体地并入本文中。对那些参考文献的任何讨论仅仅旨在概括其中做出的主张。不承认任何此类专利、专利申请、出版物或参考文献是现有技术，或者其任何部分对本文中要求保护的专利性是相关的或决定性的。申请人具体地保留对此类专利、专利申请、出版物和其他参考文献是现有技术或者是相关的和/或决定性的任何主张的准确性和相关性提出质疑的权利。

如本文中所使用的，“对准”意指使包含磁性粒子的磁性材料或组合物对准。通常，对准是指磁性粒子在磁场的影响下在Z轴中的对准。对准是用来在Z轴中形成柱的过程。如根据上下文将清楚的，有时“对准”在本文中也用于是指确保两个东西——诸如对准托盘和磁性托盘或基板和对准托盘相对于彼此的适当定向。

如本文中所使用的，“柱”是指由组合物中的磁性粒子在磁场的影响下在Z轴中形成的结构。柱形成(column formation)的过程有时被称为“对准”。柱特性(例如，高度、直径等)将由磁体的强度和ACA的特性来确定，ACA的特性包括ACA中的磁性粒子的大小和量以及ACA矩阵的粘度和其他物理特性。柱能够并且将在暴露于合适的磁场的数秒内形成。

“磁体”能够产生“磁场”，所述“磁场”如本文中所使用的那样包括无论是由电磁体还是永久磁体产生的任何磁场。磁体的“强度”能够用Gs(或Ts)进行测量。技术人员将认识到如何确定任何给定磁体的强度，或如何确定给定磁体所期望的磁性强度。如本文中所使用的，“绘制磁场”意指确定磁场的具体形状和磁场线的路径。技术人员将认识到如何通过各种手段来绘制任何磁体的磁场。

如本文中所使用的，“永久磁体”意指不需要电流流动以便具有持久磁场的磁体。用于在本文中使用的永久磁体能够包含铁、镍、钴和稀土金属。本文中的某些目前优选的实施例利用稀土磁体，诸如包含镧系元素的稀土磁体。包含钕或其盐的磁体由于其磁性强度而在本文中可能是有用的。在一个实施例中，磁体包含钕、铁和硼(“NIB磁体”)。钐、钆和甚至镝及其盐可以被用于具体应用。其他类型的永久磁体如陶瓷磁体和其他复合材料磁体以及甚至柔性磁体可以适合于在本文中用于其他具体应用。

如本文中所使用的，“互连”通常是系统的任何两个方面之间的连接。本文中的互连通常反映例如两个部件或一部件与基板之间的电连接和物理连接。“基板”是用于保持或包含在其上连接以用于在电子系统或设备中使用的其他电子部件，诸如印刷电路板(“PCB”)。基板可以是柔性的或刚性的。优选的刚性基板包括例如PCB、复合材料和刚性聚合物；优选的柔性支撑件包括例如柔性聚合物。

如本文中所使用的，“平行”意味着两条线诸如表示磁通的线总是相隔相同的距离而从不彼此接触并且存在于同一平面中，即它们相对于彼此成0度。本文中的平行线通常是Z轴中的参考磁通线，所述参考磁通线通常与基板的X-Y平面垂直(即90度)。由于在涉及多个磁体的全部应用中具有完全平行的磁通线的困难，所以本文中的各种实施例中的平行线可以包括彼此“基本上平行”和/或与X-Y基本上垂直的线。此类线可以被定位为相对于彼此成例如约-30至约30度，和/或相对于Z-Y平面成约60至约120度。更优选地，此类线被定位为相对于彼此成例如约-15至约15度，和/或相对于Z-Y平面成约75至约105度。再更优选地，基本上平行的磁通线被定位为相对于彼此成例如约-5至约5度，和/或相对于基板的X-Y平面成约85至约95度。甚至更优选地，基本上平行的线将被定位在彼此的约0至约2度内和/或在与X-Y平面垂直的约0至约2度内。技术人员将认识到，磁通线越接近彼此平行且与X-Y平面垂直，ACA将越多在将成为互连基础的对准期间形成平行的柱，并且将越少存在负面地影响如此形成的互连的功能性或耐久性的短路和其他缺陷。

如本文中所使用的，“Z轴”意指与基板所位于的主平面即X-Y平面垂直的方向。

说明性实施例的详细描述

在本文中提供了用于在电子电路中利用ACA创建改进且更一致的电子互连的系统和方法。此类系统通常包括放置在与被连接的每个部件相对应的位置中的各个磁体。基于部件、基板、使用中的ACA和所提及的应用确定每个磁体的大小和强度。仅正在利用ACA连接的部件被暴露于任何磁场，意味着敏感部件未被暴露于不必要的磁场。优选地，经优化的互连提供更好的产量、更少的短路和其他故障以及更长的寿命/更多的循环。发明人已惊奇地发现，通过对磁体大小、强度和放置采用策略性选择，能够大大改进互连的一致性和质量。因此，本文中公开的是用于改进使用ACA的互连的创建的方法和系统。

在第一方面中，本公开提供了在数字设备、电路板、电子装置等中使基于ACA的互连对准和固化的新颖方法。用于使用磁性可对准的各向异性导电粘合剂(ACA)在基板与填充在所述基板上的电子部件之间建立互连的方法通常包括以下步骤：

a)建立要放置在基板上并连接到基板的第一电子部件的在基板上的尺寸和位置；

b)确定与在步骤a)中为部件所建立的尺寸和位置相对应的第一磁体的放置位置；

c)确定步骤b)中需要的磁体的尺寸和强度；以及

d)绘制磁体的磁场的通量线。

对于要放置在基板上并连接到基板的每个附加部件重复步骤a)–d)，以便确定所需的每个附加磁体的特性和放置位置。技术人员将认识到，在整个说明书中存在本文中阐述的各种方法，其中阐述了各种步骤。应该注意，在不严格地需要以所述顺序执行此类步骤的地方，能够同样地通过以不同顺序进行这些步骤来执行这些方法，因为这促进在不改变总体目的和结果的情况下实现成功的互连。

所述方法还包括以下步骤：创建磁性托盘并且将每个磁体固定于所述每个磁体在托盘上的相应放置位置中；以及创建对准托盘并且将该对准托盘适配成在使ACA在Z轴中对准(即柱形成)和固化期间保持基板。

然后将基板放置在对准托盘上。将ACA施加到将放置有部件的基板。然后用第一部件和每个附加部件填充基板。

对准托盘(包括基板、要附接的部件和所施加的ACA)和磁性托盘被组装以使ACA暴露于磁体。提供了足够的曝光时间，从而允许在ACA中在Z轴中形成柱；并且然后使ACA固化，从而在基板与第一部件和每个附加部件之间建立互连。

通常，对准托盘和磁性托盘由非磁性材料诸如铝或热稳定材料诸如塑料或复合材料制成。磁体托盘通常被适配成将第一磁体和每个附加磁体容纳于它们在托盘上的相应放置位置中。包括具有磁体的磁体托盘和具有用部件和ACA填充的基板的对准托盘的完成组件能够被放置在固化烘箱中。

在各种实施例中，磁体包括永久磁体。磁体在一个目前优选的实施例中包括稀土磁体。在一个实施例中使用包括钕或NIB磁体的稀土磁体。

发明人已经发现，能够针对每个应用凭经验确定用于创建互连的磁体的大小和强度，以优化所形成的互连的一致性和质量。技术人员将认识到，选择特定磁体的大小和强度将与柱形成的过程有关，并且磁体选择将受到柱的期望特性诸如柱的高度、直径和强度影响。此外，柱与部件和基板这两者的连接也受到磁体特性影响。

因此，在某些实施例中，确定磁体的大小和强度以优化或解决柱或最终互连的属性。此类属性可以包括柱的高度、互连强度、所得短路的数量、完成设备或板的预期寿命、可用产品的产量或由创建互连的过程产生的故障率或故障次数。

发明人还已经确定显著的好处由利用在与部件和ACA位于其上的基板的区域相对应的区域中彼此基本上平行和/或与X-Y平面基本上垂直的磁通线产生。在各种实施例中，磁通线基本上由此类平行线和/或垂直线构成。

在各种实施例中，由于利用所提供的方法，所以ACA形成在高度和直径方面基本上均匀的柱。在目前优选的实施例中，ACA形成与部件和基板的X-Y平面基本上垂直的基本上均匀的柱。

为了进一步优化方法，进一步改进一致性并且为了使方法变得更加简单可靠，在一个实施例中容纳和/或保持基板的对准托盘的部分的几何形状被构造为使得基板仅能够以一个定向被放置在对准托盘中。这使得技术人员能够将基板可再现地放置在对准托盘中以进行生产。

在其他实施例中，对准托盘包括诸如放置销(placement pins)、互补结构等的对准装置，以确保磁性托盘和对准托盘仅能够以相对于彼此的适当定向进行组装。可替选地，对准托盘和磁性托盘的几何形状仅允许以一个(适当定向)组装。技术人员将认识到，存在用于提供适当定向的许多简单方式。再次，此类特征将进一步提高一致性并且允许任何技术人员将该方法用于生产。

如上面所讨论的，通常，这些方法允许将包括经定位的磁体托盘和对准托盘的组件直接放置到固化烘箱中。优选地，对准托盘和磁体托盘包含能够承受用于使ACA固化的固化条件的材料。在一个实施例中，这些托盘是能够承受例如50-70C、60-80C、70-100C、75-120C、100-140C或甚至更大温度的铝或热稳定的非磁性材料。预期将继续开发低温固化方法，在此情况下能够相应地修订用于对准托盘和磁体托盘的材料。

能够通过参考图更充分地认识这些方法。图2示出了本文中描述的方法的一个实施例200的流程图。如可以看到的，这些方法通常如步骤210中所指出的那样从对基板和要放置在该基板上并使用ACA连接到该基板的部件的理解开始。能够绘制出每个部件的尺寸和位置以允许设计磁体托盘并且确定所需要的每个磁体的放置位置220。

能够基于应用的详情确定225每个磁体的大小和强度。能够确定或绘制出230磁场的特性，例如每个磁体的磁通线。技术人员将理解如何确定所需要的每个磁体的大小、强度和磁通线。技术人员还将认识到，可以像给定应用中可能优选的那样更改前述步骤的顺序。

技术人员将进一步认识到，磁体的特性将影响柱在ACA内在Z轴中的发展和形成。更强磁体将允许更快形成的更高柱，然而不期望使磁体太强。在各种实施例中，针对任何给定应用，凭经验确定磁体的理想特性。

创建磁体托盘235并且将为该工作所选择的磁体固定在它们的相应位置中240。应理解，磁体托盘被设计成通过不更改磁体相对于部件和基板的位置或磁场的任何有用的手段来将每个磁体容纳在它相应的位置中。在一个实施例中，磁性托盘由铝制成，同时在将放置有每个磁体的位置处开孔。可以再次通过任何手段将磁体固定在适当位置240，只要它不会更改磁体的强度或磁通线即可。能够在某些实施例中方便地使用粘合剂来将磁体固定在磁体托盘中。

创建对准托盘245以用作基板和部件的载体并且以确保基板和填充在所述基板上的每个部件与磁体托盘中的对应磁体对准。对准托盘被适配250成在ACA的对准和后续固化期间容纳并保持基板。能够通过任何手段来适配托盘以在创建互连的过程期间固定基板。在一个实施例中，创建与基板的形状互补的凹入区域以在所述过程期间被动地容纳和约束基板。在目前优选的实施例中，基板仅能够以一个定向来容纳在对准托盘中，从而最小化与磁体托盘中的磁体不对准的风险。

在将放置260部件的位置处将ACA施加265到基板。在本文中设想的一些实施例中步骤可以变化，例如可以填充部件并且可以同时施加ACA。技术人员还将认识到，这里操作的顺序可以如此变化，只要最终结果是在基板上在期望位置中正确地放置了每个部件同时在两者之间具有期望量的ACA即可。

然后使对准托盘和磁体托盘彼此接近。在目前优选的实施例中，托盘必需在相对于彼此垂直定位时对准。这是通过如下结构来实施的，该结构防止使对准托盘跨磁体托盘中的磁体的磁场随基板滑动并且引发不适当的柱形成。通过要求以这种方式使磁体托盘和对准托盘接近，柱形成被优化并局限于基本上Z轴。然后能够将如此组装的托盘270(“组件”或磁体平板架组件)放置在烘箱中以在适当条件下固化。因为组装的托盘以优化彼此平行的Z轴(即垂直)柱的形成的方式装配在一起并且因为能够在基本上不干扰柱的情况下移动组件，所以烘箱可以是其中将组件手动移入和移出烘箱的批烘箱(batch oven)，或者它可以是半连续或甚至连续的烘箱，诸如其中组件沿着传送带穿过烘箱行进的回流烘箱。在ACA已固化之后，影响柱结构的风险小；即，柱在固化ACA中是稳定的。

还应该注意，某些部件可能发生在本文中称为“芯片翻转”的现象。如果部件是磁极的——即如果该部件具有例如两个分离的磁极，则当被暴露于磁体托盘的磁场时，该部件将“翻转”以使它本身与磁场对准。因为当系统被暴露于磁体托盘时ACA尚未对准或固化，所以没有什么可防止芯片这样做。在极端情况下部件可能被整个地从基板拉出。虽然这仅发生在某些部件上，但是如果存在的话，则会造成问题。发明人已经开发了在存在这样的部件情况下解决此问题的简单解决方案。它需要包括附加“粘贴”步骤以使部件/芯片在暴露于磁体托盘之前固定。通常，所关注的部件被固定到基板。一种有用的方式是在存在磁场的情况下施加少量环氧树脂以将敏感的部件保持在适当位置。目前的方法包括使用作为足以固定部件的涂抹剂施加的紫外固化环氧树脂，然后短暂暴露于足够强度和持续时间的紫外光以确保环氧树脂固化。然后能够将基板、部件和ACA的组件放置为与磁体托盘适当接近，以允许在无需担心部件/芯片翻转的情况下形成Z轴柱。

在其若干方面的第二方面中，本公开提供了用于使用磁性可对准的各向异性导电粘合剂(ACA)在基板与附接到所述基板的电子部件之间创建互连的系统。所述系统包括磁体托盘，所述磁体托盘包括非磁性托盘，所述非磁性托盘被适配成将放置在其中的一个或多个磁体中的每个磁体容纳并保持在与在所述部件将连接到的基板上的一个或多个电子部件的位置相对应的位置中。

所述系统还包括对准托盘，所述对准托盘被适配成容纳基板，所述基板被填充有要利用ACA连接到所述基板的一个或多个部件。对准托盘能够在ACA的对准和固化期间保持基板。

所述系统还包括ACA，所述ACA包含能够形成在Z轴中导电的互连的磁性可对准的粒子。对于如可以由电子部件或互连这些部件的设备的性质所规定的具体应用，能够改变ACA配方。对于具有不同节距要求的应用，可以利用例如不同大小的电磁/导电粒子调配ACA。

在目前优选的实施例中，对准托盘和磁性托盘由非磁性材料制成。在一个实施例中，基板仅能够以一个定向放置在对准托盘中，以避免混淆和错误并且以允许非技术工作人员协助生产。

通常，磁体托盘和对准托盘被适配成被以可移除的方式垂直布置在一起，使得基板上的部件与磁体托盘中的磁体垂直对准并且ACA被暴露于所述磁场，使得所述通量线与限定基板的X-Y平面基本上垂直。优选地维持这种布置直到ACA的固化完成。

在系统的各种实施例中，磁体是永久磁体。稀土磁体可用于本文中的许多应用，包括包含钕的磁体，诸如NIB磁体。这些磁体能够提供强磁场。

在一个实施例中，包括磁体托盘、对准托盘和填充有部件的基板的组件能够被直接放置到固化烘箱中。这使得经对准的ACA能够以最小移动和在暴露于磁场时干扰在Z轴中形成的柱的低风险固化。在另一实施例中，组件和/或磁体托盘用作能够直接滑入烘箱中的机架而不需要任何支撑搁板或附加机架以供使用。在其他实施例中，能够将组件放置在用于与半连续或连续过程烘箱一起使用的传送带机构上。在此类实施例中，传送带可以包括具有基板和部件的相同或不同构造的多个不同的组件——每个组件与它自己的根据详情设计的磁性托盘以及要互连的部件和基板相匹配。

在各种实施例中，对于系统的磁体托盘中的每个磁体，磁通线在与部件和ACA位于其上的基板的区域相对应的区域中彼此基本上平行并且与X-Y平面基本上垂直。最佳互连能够由此类布置产生。ACA形成基本上均匀的柱，所述基本上均匀的柱在各种实施例中与部件和基板的X-Y平面基本上垂直。

进一步参考图，图1描绘了图示系统的某些特征的用于使ACA互连磁性地对准和固化的系统的实施例100。示出的是示出了其中定位有多个磁体120的非磁性磁体托盘110的用于使ACA互连磁性地对准和固化的实施例的横截面视图。磁体托盘110具有开口(为了方便和清楚未编号)以容纳磁体120，所述磁体120可以使用粘合剂(未示出)或不更改磁通线或以其他方式干扰磁体120的其他固定手段被固定在磁体托盘110中。对准托盘130具有凹部，所述凹部容纳在使ACA对准和固化以形成互连期间被保持在适当位置的基板140。基板140具有定位在其上的多个电子部件150。ACA(未示出)被施加/定位(或很可能已被施加)在部件150与基板140之间。如可以看到的，每个磁体120的放置对应于部件150在基板140上的位置，使得磁体120与部件150垂直对准。在此构造中磁场提供力以使ACA(未示出)的电磁粒子对准以形成Z轴柱。如可以看到的，由每个磁体120所覆盖的面积大于由对应部件150所覆盖的面积，使得与覆盖基板的整个表面的现有技术的电磁体或大小与部件相同的磁体相比，系统100提供更佳且一致的对准。

图3描绘了对准托盘300的图示其各个方面的实施例。所描绘的单个托盘310包括多个基板(未示出)，每个基板具有单个部件320。在其他实施例(未示出)中取决于大小，单个对准托盘可以保持具有一个或多个部件的单个基板。对准装置330在此实施例中为孔允许使用例如销或杆与磁体托盘(未示出)适当地对准，使得磁体托盘和对准托盘垂直布置并且磁体托盘中的磁体与对应部件对准以互连到对准托盘上的基板。因为适当对准对互连的成功形成很重要，所以在各种实施例中对准托盘可以包括简单特征，例如变化的孔几何形状、孔图案或偏移、不同的孔大小、孔和销的组合以及在磁体托盘中确保对准托盘和磁体托盘仅能够以相对于彼此的单一定向对准的互补结构。技术人员将认识到，存在用于实现两个此类物体之间的适当对准的许多技术公认的方法。

在又一个方面中，本公开提供了用于使用磁性可对准的各向异性导电粘合剂在基板与附接到所述基板的电子部件之间创建互连的套件。所述套件通常包括：

至少一个磁性托盘，所述至少一个磁性托盘包括非磁性托盘，所述非磁性托盘被适配成将一个或多个磁体保持在与电子部件在基板上的期望放置和所述部件使用ACA到基板的连接相对应的位置中；

用于完成磁体托盘的足够的磁体，期望的大小和强度的每个磁体用于使用ACA在部件与基板之间做出互连；以及

至少一个对准托盘，所述至少一个对准托盘被适配成在使ACA对准和固化期间容纳并保持基板和填充在所述基板上的部件以形成互连。

可选地，所述套件还包括ACA，所述ACA适合于与套件一起使用以使用该套件在部件与基板之间创建互连。

磁体托盘和对准托盘通常被构造成相对于彼此垂直定向并且能够被组装为使得当磁体托盘和对准托盘被如此定向和组装时，放置在对准托盘上的基板上的电子部件与磁体托盘上的磁体垂直对准。在各种实施例中此构造被用于对准和固化过程这两者。

在目前优选的实施例中，能够将定向和组装的磁体托盘和对准托盘(“组件”)放置到固化烘箱中。在一个实施例中，磁体托盘或组装的托盘用作烘箱中的机架、或用于传送到半连续或连续烘箱诸如回流烘箱或固化隧道中的机架。

在各种实施例中，当将磁体托盘和对准托盘组装在一起时，对于磁体托盘中的每个磁体，磁通线在与部件位于其上的基板的区域相对应的区域中彼此基本上平行并且与X-Y平面基本上垂直。通常，定位在基板与其上的部件之间的ACA形成基本上均匀的柱，所述基本上均匀的柱在托盘被定向和组装时与部件和基板的X-Y平面基本上垂直。

在再一个方面中，本公开提供了用于在基板与要放置在所述基板上并使用ACA连接到所述基板的电子部件之间创建互连的烘箱系统。这些系统通常像上面针对本文中描述的其他系统所描述的那样并依照这些方法来操作。通常烘箱系统包括：固化烘箱和一个或多个搁板或机架，每个搁板或机架包括：磁性托盘，所述磁性托盘被装配有一个或多个磁体，每个磁体被放置在与要放置在基板上并使用ACA连接到基板的电子部件的位置相对应的位置中；以及对准托盘，所述对准托盘被适配成容纳并保持基板，所述基板被填充有要放置在所述基板上并经由ACA连接的一个或多个部件。

磁体在一个实施例中是永久磁体。稀土磁体可用于本文中的许多应用，包括包含钕的磁体，诸如NIB磁体。

在烘箱系统的各种实施例中，对于系统的磁体托盘中的每个磁体，磁通线在与部件和ACA位于其上的基板的区域相对应的区域中彼此基本上平行并且与X-Y平面基本上垂直。ACA形成基本上均匀的柱，所述基本上均匀的柱在各种实施例中与部件和基板的X-Y平面基本上垂直。

在图4中示出了烘箱系统的实施例400。如可以看到的，磁体托盘410和对准托盘420的每个组件450能够用作通常被设计成容纳多个此类机架425的批烘箱401中的机架425。组件450的放大视图被示出为插图4B，所述插图包括组装的磁体托盘410以及柱在Z轴中对准期间并在整个固化过程中保持基板、部件和ACA(通常为430)的对准托盘420。对准孔435确保组件仅能够以适当定向放置在一起。插图4C示出了单独的磁体托盘410，所述单独的磁体托盘410示出了在适当位置的多个永久磁体415。

本发明的范围在所附权利要求中阐述，例如受制于语言的限制。尽管采用具体术语来描述本发明，但是那些术语仅在通用和描述性意义上使用，而不用于限制的目的。此外，虽然已经在本文中描述了所要求保护的发明的某些目前优选的实施例，但是本领域的技术人员将认识到，此类实施例仅通过示例来提供。鉴于本文中提供的教导，本领域的技术人员将想到某些变化、修改和替换。因此应当理解，可以以不同于具体地描述的方式实践本发明，并且实践本发明的此类方式在权利要求的范围内，或者相当于所要求保护的范围，并且不脱离如要求保护的本发明的范围和精神。