WO2001041054A2 - Chipkartenmodul mit anisotrop leitfähiger trägerfolie - Google Patents

Chipkartenmodul mit anisotrop leitfähiger trägerfolie Download PDF

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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07743—External electrical contacts

Definitions

  • the invention relates to a chip card module with an anisotropically conductive carrier film.
  • chip card modules are produced in the production of chip cards as intermediate products which are independent of production technology, as is known from DE 196 32 113.
  • a conventional chip card module as used in the known telephone cards, consists of a carrier and at least one semiconductor circuit, a so-called semiconductor chip, which is arranged on the carrier. Furthermore, the carrier has contact surfaces. The size of the contact surfaces is standardized according to the ISO standard.
  • conductor tracks are often provided on one side of the carrier and serve as feeds to the contact areas. Since the semiconductor chip and the contact areas are located on different sides of the carrier, through-contacts are also necessary which enable an electrical connection from one side of the carrier to the other.
  • connection points so-called pads, which are located on the surface of the semiconductor chip.
  • a chip card module customary today has a carrier made of film material, which is provided on one side with a metal film, from which the contact areas are formed by structuring.
  • a carrier made of film material, which is provided on one side with a metal film, from which the contact areas are formed by structuring.
  • connection points face away from the carrier surface. These connection points are then connected to the contact surfaces in an electrically conductive manner by means of thin wires.
  • the semiconductor chip is soldered directly to the conductor system provided on the carrier. This requires a suitable metallization of the connection points beforehand. The soldering also mechanically fixes the semiconductor chip so that it has its own Fixing the chip is not necessary.
  • JP 09148378 A it is known from JP 09148378 A to realize a connection between the semiconductor chip and the conductor track system by means of an anisotropically conductive film, a so-called AC film.
  • the film is arranged between the carrier and the semiconductor chip.
  • this AC film is an adhesive film with which the semiconductor chip is mechanically attached to the carrier.
  • chip cards In particular when the semiconductor chip is connected to the carrier by means of an AC film, there are both costs for a carrier with a conductor track system and for the AC film. In many applications, chip cards must not cause high costs because, like the telephone card, they are a disposable product with a very manageable service life.
  • the object of the present invention is to implement an inexpensive chip card module with as little effort as possible.
  • an AC film is used as the carrier film, on one side of which the contact areas are applied directly and on the other side of which the semiconductor chip is attached.
  • This AC film serves both as a mechanical support for the chip card module and as an electrical connecting element between the semiconductor chip and the contact surfaces.
  • the contact areas are evaporated directly onto the AC film.
  • This method for producing the contact areas is particularly cost-effective compared to a carrier provided with a continuous metal laminate, on which contact areas and conductor tracks are formed by structuring the metal laminate.
  • the AC film is a hot-melt film. This has the advantage that this film at the same time ensures mechanical attachment of the semiconductor chip, so that additional attachment steps are omitted.
  • connection points it is advantageous to dimension the areas of the connection points so that they cover almost the entire area of the side of the semiconductor chip facing the AC film. This results in a particularly reliable contact between the semiconductor chip and the AC film, so that the requirements on the AC film with regard to its conductivity and thus the manufacturing costs for the AC film are reduced and the manufacturing yield of the chip modules is increased.
  • Another advantage of the invention is the possibility of producing a very thin module that is very flexible with regard to bending stress.
  • Fig. 1 is a schematic side view of the chip card module according to the invention in partial section and
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the chip card module on the side of the contact surfaces in partial section.
  • FIG. 1 shows a side view of a chip card module 5.
  • This contains a carrier 3, which consists of a film-like material. An anisotropically conductive hot-melt film is selected for this material, whose direction of maximum conductivity is perpendicular to the film plane.
  • a semiconductor chip 1 is applied to one side of this carrier 3 and has connection points 2 on one side surface.
  • This semiconductor chip 1 is arranged so that its connection points 2 are in direct contact with the carrier 3.
  • the semiconductor chip 1 is glued to the carrier 3, the hot-melt film itself acting as an adhesive due to its adhesive property.
  • Metallic ISO contact surfaces 4 are evaporated on the other side of the carrier 3.
  • the electrical connection between the ISO contact surfaces 4 and the connection points 2 of the semiconductor chip 1 is established by the carrier 3 itself.
  • the direction of this connection is always perpendicular to the film plane, while the carrier 3 is an insulator parallel to the film plane.
  • connection points 2 are designed with an enlarged cross-sectional area so that they cover a substantial part of the chip surface. Because of the large cross-sectional area, particularly good contact between the connection points 2 and the carrier 3 is ensured. Furthermore, the enlarged contact surfaces advantageously reduce the requirements for the positioning accuracy when the semiconductor chip 1 is applied to the carrier 3.

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Chipkartenmodul mit einer Trägerfolie (3) aus anisotrop leitendem Material und mindestens einem Halbleiterchip (1). Der Halbleiterchip (1) weist Anschlusspunkte (2) auf. Auf einer Oberfläche der Trägerfolie (3) sind direkt Kontaktflächen (4) aufgetragen. Die Trägerfolie (3) ist so zwischen dem Halbleiterchip (1) und den Kontaktflächen (4) angeordnet, dass sie durch direkten Kontakt die Anschlusspunkte (2) des Halbleiterchips (1) mit den Kontaktflächen (4) verbindet.

Description

Beschreibung
Chipkartenmodul mit anisotrop leitfähiger Trägerfolie
Die Erfindung bezieht sich auf ein Chipkartenmodul mit einer anisotrop leitfähigen Trägerfolie.
Solche Chipkartenmodule werden bei der Produktion von Chipkarten als fertigungstechnisch unabhängige Zwischenerzeugnisse hergestellt, wie aus DE 196 32 113 bekannt ist.
Ein übliches Chipkartenmodul, wie es in den bekannten Telefonkarten verwendet wird, besteht dabei aus einem Träger und zumindest einer Halbleiterschaltung, sogenanntem Halbleiterchip, der auf dem Träger angeordnet ist. Weiterhin weist der Träger Kontaktflächen auf. Die Kontaktflächen sind in ihrer Größe nach dem ISO-Standard genormt.
Oftmals sind zudem Leiterbahnen auf einer Seite des Trägers vorgesehen, die als Zuführungen zu den Kontaktflächen dienen. Da sich der Halbleiterchip und die Kontaktflächen auf ver- schiedenen Seiten des Trägers befinden, sind ferner Durchkon- taktierungen nötig, die eine elektrische Verbindung von einer Seite des Trägers zur anderen ermöglichen.
Die elektrische Verbindung seitens des Halbleiterchips erfolgt über Anschlußpunkte, sogenannte Pads, die sich an der Oberfläche des Halbleiterchips befinden.
Ein heute übliches Chipkartenmodul weist einen Träger aus Folienmaterial auf, das einseitig mit einem Metallfilm versehen ist, aus dem durch Strukturierung die Kontaktflächen ausge- bildet sind. Zur mechanischen Befestigung des Halbleiterchips auf dem Träger und zur elektrischen Verbindung des Halbleiterchips mit den Kontaktflächen stehen mehrere Verfahren zur Verfügung:
Bei der zuvor genannten Telefonkarte wird in der Regel die „Wire Bond" Technik angewandt . Dabei wird der Halbleiterchip so auf dem Träger befestigt, daß die Anschlußpunkte von der Trägeroberfläche abgewandt sind. Diese Anschlußpunkte werden dann mittels dünner Drähte mit den Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden.
Bei der „Tape Automated Bonding" Technik, kurz TAB-Technik, wird der Halbleiterchip direkt mit dem auf dem Träger vorgesehenen Leiterbahnsystem verlötet . Dies erfordert zuvor eine geeignete Metallisierung der Anschlußpunkte. Durch die Verlötung wird der Halbleiterchip auch mechanisch fixiert, so daß eine eigene Befestigung des Chips entfällt.
Weiterhin ist aus JP 09148378 A weiter bekannt, eine Verbin- düng zwischen Halbleiterchip und Leiterbahnsystem mittels einer anisotrop leitenden Folie, einer sogenannten AC-Folie, zu realisieren. Die Folie ist dabei zwischen Träger und Halbleiterchip angeordnet. Diese AC-Folie ist gemäß der beschriebenen Ausführung eine Klebefolie, mit der der Halbleiterchip mechanisch auf dem Träger befestigt ist.
Der Nachteil dieser Techniken besteht in den vergleichsweise hohen Kosten, die einerseits durch das Trägermaterial selbst verursacht werden, andererseits durch die Prozeßschritte, die für die elektrische Verbindung nötig sind.
Insbesondere bei der Verbindung des Halbleiterchips mit dem Träger mittels einer AC-Folie fallen sowohl Kosten für einen Träger mit Leiterbahnsystem als auch für die AC-Folie an. Chipkarten dürfen bei vielen Anwendungen keine hohen Kosten verursachen, da sie, wie bei der Telefonkarte, ein Wegwerf- produkt mit stark überschaubarer Lebensdauer darstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit möglichst geringem Aufwand ein kostengünstiges Chipkartenmodul zu realisieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Chipkartenmodul nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird dabei als Trägerfolie eine AC-Folie verwendet, auf deren einer Seite die Kontaktflächen direkt aufgebracht sind und auf deren anderer Seite der Halbleiterchip befestigt wird. Diese AC-Folie dient sowohl als mechanischer Träger des Chipkartenmoduls als auch als elektrisches Verbindungselement zwischen Halbleiterchip und Kontaktflächen. Somit entfallen der separate Träger und Prozeßschritte zur elektrischen Verbindung und Durchkontaktierung, so daß erfin- dungsgemäße Chipkartenmodule deutlich kostengünstiger hergestellt werden können.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Kontaktflächen direkt auf die AC-Folie aufgedampft. Diese Methode zur Herstellung der Kontaktflächen ist besonders kostengünstig gegenüber einem mit durchgehendem Metallaminat versehenen Träger, auf dem Kontaktflächen und Leiterbahnen durch Strukturierung des Metallaminats gebildet sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die AC-Folie eine Heißklebefolie ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß diese Folie gleichzeitig die mechanische Befestigung des Halbleiterchips sicherstellt, so daß zusätzliche Befestigungsschritte entfallen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Flächen der Anschlußpunkte so vergrößert zu dimensionieren, daß sie nahezu die gesamte Fläche der der AC-Folie zugewandten Seite des Halbleiterchips bedecken. Dies bewirkt eine besonders zuverlässige Kontaktgabe zwischen Halbleiterchip und AC-Folie, so daß sich die Anforderung an die AC-Folie hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit und damit die Herstellungskosten für die AC-Folie reduzieren und die Fertigungsausbeute der Chipmodule erhöht .
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, sehr dünnes, hinsichtlich einer Biegebeanspruchung sehr flexibles Modul herzustellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Chipkartenmoduls im Teilschnitt und
Fig. 2 eine schematische Aufsicht des Chipkartenmoduls auf die Seite der Kontaktflächen im Teilschnitt.
Die schematische Darstellung nach Fig. 1 zeigt ein Chipkar- tenmodul 5 in der Seitenansicht. Dieses enthält einen Träger 3, der aus einem folienartigen Material besteht. Für dieses Material ist eine anisotrop leitende Heißklebefolie gewählt, deren Richtung maximaler Leitfähigkeit senkrecht auf der Folienebene steht.
Auf einer Seite dieses Trägers 3 ist ein Halbleiterchip 1 aufgebracht, der auf einer Seitenfläche Anschlußpunkte 2 aufweist. Dieser Halbleiterchip 1 ist so angeordnet, daß dessen Anschlußpunkte 2 in direktem Kontakt mit dem Träger 3 stehen.
Zur mechanischen Befestigung ist der Halbleiterchip 1 mit dem Träger 3 verklebt, wobei die Heißklebefolie aufgrund ihrer Klebeeigenschaft selbst als Klebemittel wirkt.
Auf der anderen Seite des Trägers 3 sind metallische ISO- Kontaktflächen 4 aufgedampft. Die elektrische Verbindung zwi- sehen den ISO-Kontaktflächen 4 und den Anschlußpunkten 2 des Halbleiterchips 1 wird durch den Träger 3 selbst hergestellt. Die Richtung dieser Verbindung verläuft dabei immer senkrecht zur Folienebene, während parallel zur Folienebene der Träger 3 einen Isolator darstellt.
Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung. Hierbei sind die Anschlußpunkte 2 mit vergrößerter Querschnittsfläche ausgeführt, so daß sie einen wesentlichen Teil der Chipoberfläche bedecken. Aufgrund der großen Quer- schnittsfläche wird eine besonders gute Kontaktgabe zwischen den Anschlußpunkten 2 und dem Träger 3 gewährleistet. Weiterhin werden durch die vergrößerten Kontaktflächen die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit beim Aufbringen des Halbleiterchips 1 auf den Träger 3 vorteilhaft gesenkt.

Claims

Patentansprüche
1. Chipkartenmodul mit einer Trägerfolie (3), die aus ani- sotrop leitendem Material hergestellt ist, und mindestens einem Halbleiterchip (2) , der Anschlußpunkte (2) aufweist, und Kontaktflächen (4) , die direkt auf einer Oberfläche der Trägerfolie (3) aufgetragen sind, wobei die Trägerfolie (3) so zwischen dem Halbleiterchip (1) und den Kon- taktflächen (4) angeordnet ist, daß sie durch direkten
Kontakt die Anschlußpunkte (2) des Halbleiterchips (1) mit den Kontaktflächen (4) verbindet.
2. Chipkartenmodul nach Anspruch 1, bei dem die Kontaktflä- chen (4) auf die Oberfläche der Trägerfolie (3) aufgedampft sind.
3. Chipkartenmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Trägerfolie (3) eine Heißklebefolie verwendet wird.
4. Chipkartenmodul nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem die Fläche der Anschlußpunkte (2) so vergrößert ist, daß die Anschlußpunkte (2) in ihrer Gesamtheit den überwiegenden Teil einer Hauptoberfläche des Halbleiterchips (1) bedecken.
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