CN107111779A - 包括互连区的单面电子模块的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子芯片模块（17）的制造方法，所述电子芯片模块（17）包括金属化以及集成电路芯片，可从金属化的第一侧接入该金属化，集成电路芯片被从所述金属化的与所述第一侧相对的第二侧部署。所述方法的特征在于，其包括形成电互连元件（9C、19C、30）的步骤，所述电互连元件（9C、19C、30）不同于所述金属化，直接与所述芯片相连并且被从所述金属化的第二侧部署。本发明还涉及对应于所述方法的模块和包括所述模块的设备。

Description

包括互连区的单面电子模块的制造方法
技术领域
本发明涉及电子芯片模块的制造方法，该模块包括金属化（或者电接触面）以及集成电路芯片，可从金属化的第一侧接入该金属化，集成电路芯片被从所述金属化的与所述第一侧相对的第二侧部署。
该模块优选地用于与部署在设备的承载体中的互连端电互连。
本发明特别地涉及电子芯片设备，如包括这样的模块的芯片卡。这样的设备可以包括各种电子组件，如例如显示器、键盘、电池等；这些设备可以生成功能（如生成单次使用号码（OTP））、允许显示最近的所执行的银行交易（完全与支付、转账、识别等类型的标准功能相关）。
本发明还涉及电子承载件（如接触式和/或非接触式芯片卡或者混合卡、射频票券或标签、射频应答器、集成或构成这样的模块的镶块（或嵌体））的领域。
这样的电子芯片承载件或设备可以尤其符合ISO/IEC 14443或ISO 78016标准。
术语“电路”意指电流传导元件的全部或一部分，尤其是电接触面、导电迹线、连接、改向迹线、与连接到该电路的至少一个集成电路或电子/电气组件（电容、线圈、电阻等）相关或不相关的电接点。所述集成电路芯片是芯片卡领域的已知芯片，尤其是双重接口（接触式和非接触式）、电致发光二极管、音频传感器、微控制器、（尤其是）接近射频场通信控制器NFC（Near field communication，近场通信）。
背景技术
美国专利5,598,032描述了用于连接到埋入在（接触式和非接触式）混合芯片卡的承载体中的天线的模块的组装方法，已知的是在承载体中设置腔体以便使得在模块转放到腔体中时天线的连接面对于与模块的连接而言是可接入的。任何种类的导电互连元件可以将模块的部署在包封之外的连接区与天线的连接面相连。
此外，通过如下步骤制造芯片卡模块是已知的。
- 在连续的电介质承载件或绝缘承载件的两个相对的面上实现导电迹线或者导电面（或金属化），
- 转放至少一个集成电路芯片并经所述至少一个集成电路芯片的背面将其固定在所述承载件或所述面上，
- 尤其通过焊接线将芯片连接到部署在模块外部面上的导电接触面以及连接到部署在模块内部面上的互连面，
- 在芯片周围的包封区中用保护树脂包封至少所述芯片和/或其连接，
- 在这些互连面上放置导电胶以用于连接到部署在卡主体中的天线，
- 剪切该模块并将其转放到卡主体的腔体中以便连接部署在卡主体中的（尤其是属于射频天线的）互连端。
技术问题
在混合类型（接触式和非接触式）的芯片卡中使用的双面模块需要在电介质承载膜的两个相对主面上进行昂贵的金属化（尤其是通过电化学制板）。
发明内容
本发明在一种优选的实现方式中提出了使用和配置/适配单面金属化模块以用于实现互连区。
该模块可以经由根据本发明形成的这些互连区来连接尤其是部署在承载体中的互连端。
因此，本发明的目的在于一种电子芯片模块的制造方法，所述电子芯片模块包括金属化以及集成电路芯片，可从金属化的第一侧的外部接入该金属化，集成电路芯片被从所述金属化的与所述第一侧相对的第二侧部署，其特征在于，所述方法包括形成电互连元件（9C、19C、30）的步骤，所述电互连元件不同于所述金属化，直接与所述芯片相连并且被从所述金属化的第二侧部署。
换言之，所述互连元件可以在互连区“Z”上方/之上延伸或通过/沿着互连区“Z”延伸或通过。
因此，本发明允许摆脱双面模块。仍然从所述模块的第二面（隐蔽面）一侧形成直接连接芯片的互连元件，但是利用如焊接线的更经济得多的连接/改向技术。
本方法的其它特性和实施方式构成权利要求2到7的对象。
- 特别地，所述互连元件在所述模块的外周之外延伸并且就此这些元件随后被切断；
- （尤其是采用线的形式的）这些互连元件的一个端部可以通过焊接直接连接所述芯片的接点，而另一个端部穿过设置在金属化的电介质承载基底中的孔（或连接井）而被焊接在位于所述模块的边界之外的金属导电面（或金属化）上。
- 所述方法包括通过包封材料和/或粘合剂来除所述互连元件的至少一部分之外地包封所述芯片的至少一部分的步骤；
- 所述方法包括在所述互连区（Z）中形成由导电材料制成的互连接点以便电束缚/电接触至少一个互连元件的一部分的步骤；
- 所述方法包括在从带截取/剪切所述模块的步骤的过程中切断所述互连元件的步骤；
这样，本发明允许容易地形成在机械上足够硬/稳定的互连元件以用于在连接之前将互连元件在互连区Z中保持在位。
本发明的目的还在于一种用于制造电气和/或电子设备的方法，所述设备包括承载体以及固定到所述承载体的根据前述权利要求中的一个获得的模块；其特征在于，所述方法包括以下步骤：
- 形成具有第二电路的所述各端的承载体，所述各端是可在所述承载体之中/之上接入的，
- 将模块转放到承载体上，模块的第一电路连接第二电路的所述各端。
本发明的目的还在于对应于所述方法的模块和设备。
特别地，其目的在于一种电子芯片模块，所述电子芯片模块包括金属化和集成电路芯片，可从金属化的第一侧接入该金属化，集成电路芯片被从所述金属化的与所述第一侧相对的第二侧部署，其特征在于，其包括形成电互连元件（9C、19C、30）的步骤，所述电互连元件不同于所述金属化，直接与所述芯片相连并且被从所述金属化的第二侧部署。
其目的还在于一种电子芯片模块，所述电子芯片模块包括可在电介质基底的第一面上接入的电接触面以及与所述第一面相对的第二面一侧的集成电路芯片，
其特征在于，所述模块包括电互连元件，所述电互连元件连接所述芯片并且在所述基底的第二面上方/之上延伸，沿着所述基底的第二面延伸。
所述设备可以优选地构成集成有如以下组件中的一个的芯片卡：具有或不具有其操控电路的显示器、指纹传感器、另外的物理量（辐射、温度、化学分析等）的传感器、能量源（太阳能电池、能量采集元件、一次电池或可重复充电电池等）。
卡的形状要素可以是ID0卡、插入式UICC、电子护照、厚度小于0.8 mm的票券的形状要素。
附图说明
- 图1和图2分别以顶视图和剖面图图示现有技术的芯片卡模块；
- 图3和图4图示实现按照根据两个变型的本发明的方法的实施方式的模块的步骤；
- 图5是在先前的两个图的一个中图示的模块的部分剖面图；
- 图6和图7图示将导电的互连材料放置在图3和图4的模块上的步骤；
- 图8和图9分别图示根据本发明的方法的优选实施方式的放置导电的互连材料的步骤和从承载带中剪切/截取模块的步骤。
- 图9A和图10图示形成互连元件的两个变型；
- 图11图示转放模块并将模块连接到部署在承载体中的互连端；
- 图12图示利用柔性导电片实现互连元件的变型；
- 图13和图14分别图示在转放之前在承载体的腔体中将导电材料放置在导电迹线的终端部分上以及根据另一电互连方式来连接模块。
具体实施方式
图1和图2图示现有技术的混合集成电路芯片卡的模块7。模块7包括：在（尤其是LFCC（Lead frame contrecollé，层压引线框）类型的）电介质承载件或绝缘承载件上的接触面10、11；转放在承载件20上或在此在接触式或非接触式金属面上的至少一个集成电路芯片8。接触面用于将读卡器的接头连接到芯片。
模块同样包括连接9，连接9尤其用于通过焊接线、通过导电胶或其它来连接接触面，芯片可以是被翻转（倒装芯片）或未被翻转的；模块包括利用保护材料14（如树脂（球形顶））的芯片和/或其连接的包封，包封可以是例如采用滴状的形式布设的或者是通过复制模布设的。
连接9穿过设置在绝缘承载件中的孔22来连接接触面。
模块的几乎从包封的边缘延伸直到模块边缘的内表面可以构成模块的在设置于卡主体中的腔体的平面上的粘合表面。
该模块还包括连接部件24以用于连接埋入在容纳所述模块的卡主体（未表示）中的天线。这些部件24穿过位于卡主体上的模块的粘合表面中的两个孔23或至少在保护材料14外部连接模块的两个导电面11。这两个面11（在此通过穿过孔23的焊接线）被连接到芯片的射频接点。
图3和图4图示根据具有两个变型的第一实施方式的实现具有芯片8的模块27的步骤。
根据按照本发明制造包括电子芯片模块（17）的设备的优选方式的特征，方法包括实现金属化（或电接触面）的步骤，可从金属化的第一侧接入该金属化。在此，金属化被实现在电介质基底的第一面上；方法还包括将集成电路芯片转放到金属化的与所述第一侧相对的第二侧的步骤。各元件可以在金属化上方/之上延伸/沿着金属化延伸（没有电介质的金属化的情况；或者由在接触面处被镂空的电介质承载的金属化的情况，金属化在要被埋在卡主体中的芯片一侧的电介质基底背后）。当存在电介质基底时，互连元件可以沿着与金属化的第一侧相对的第二侧的电介质延伸/在该电介质上方/之上延伸。因此，各元件可以根据情况在金属化或电介质基底上方/之上延伸/沿着其延伸。
在此在该示例中，芯片被从电介质的与第一面相对的第二面一侧部署。原则上，芯片通过焊接线连接到接触面（或金属化）。
从一个图到另一图的相同标号指示相同或相似的部件。模块被形成在限定了多个模块位置的包括金属化的绝缘电介质膜带37上。金属化被以已知的方式层压或被刻模于电介质的一个面上。替换地，可以将模块形成在电介质膜片而非带上。
具有集成电路芯片或电子芯片8的模块27可以是与先前各图上的那些几乎相同的类型，除了互连元件从芯片朝向模块外轴延伸并且不同于第一金属化以外。
在此模块27包括基底20并且优选地包括至少部分地将电子电路28包封在包封区14E中的保护材料14。包封区14E由模块或粘合的外周固定表面14C包围。
电子芯片28以任何已知的方式穿过孔22（并且在该情况下，通过焊接线）而连接接触面10。
芯片8优选地实现与接触式和非接触式读卡器的通信功能。芯片8包括用于ISO7816类型的接触式通信的各接点以及用于非接触式通信的两个接点。
然而，该芯片可以实现与部署在承载体中的、除天线之外的其它电路（如显示器、键盘、开关）的互连。
在此，通常通过使芯片的背面固定在模块上来将该芯片安装在模块上（如图1中那样）。承载芯片的电连接接点的芯片有源面被朝向模块的外部定向。
在本发明的变型中，可以想见到不存在基底20，各面或金属化因此是经由包封或树脂而被一体保持的。
根据一个特征，方法包括形成电互连元件（9C、19C、30）的步骤，电互连元件与芯片相连且在基底的第二面或金属化之上/上方延伸而至少在模块的粘合区（位于包封的外周）中不与金属化电连接。
在图3和图4的示例中，根据优选方式的互连元件是以导电焊接线9C的形式实现的。这些线的一个端部通过焊接直接连接芯片8的接点，同时另一个端部穿过设置在电介质基底中的孔（或连接井）22C、22L而焊接在位于模块27的边界之外的接触（或金属化）面上。
延长的焊接井22L允许利用更多种类的芯片接点配置。
根据实施方式的一个特征，互连元件9C、19C在模块27的外周的方向上延伸或者在其之外延伸；这些互连元件随后（尤其是在把模块从其卷状承载带37剪切出来时）被切断。
在该示例中，非接触式接点的焊接线9C延伸超过模块27的有限边界以被焊接在位于模块边界之外的井22C中。在模块27的区之外的该区Zt对应于工作区或将适当的电流引入到模块的带37的区。
根据优选的特征，方法可以包括利用包封材料来除（在互连区Z中延伸的）互连元件的至少一部分之外地至少部分地包封所述芯片的步骤。
在图3-图5中的示例中，芯片和其接触类型的线连接9被包封。还被包封的是非接触式通信线9C的起始部分。从包封树脂延伸直到预留井9C的其余部分未被绝缘的包封树脂包封。
根据优选方式的另一特性，方法可以包括在互连区中形成由导电材料制成的互连接点30以便在互连区Z中电束缚/电接触至少一个互连元件9C的一部分的步骤。
在图6和图7中的示例中，执行放置至少一个导电材料滴30，其尤其包括在每个导电线9C上的由银制成的颗粒。每一滴形成接点，所述接点安放在电介质基底20上并且在束缚并接触每一导电线9C的同时延伸于高处。
因此，井22C或井22L为此具有如下功能：至少在包封步骤期间或至少在形成导电接点期间暂时地将线9C在互连区中固定在位。一旦执行包封或至少形成导电接点30，导电线9C就几乎被机械地在通过互连区“Z”的轨迹上保持在位。
事实上，在制造期间操纵带37的过程中，可能的是未被机械地保持的导电线9C在由把模块从一个制造操作门移位到另一制造操作门所引起的运动或振动的影响下移位于不期望的位置中。
如所指示那样，可以通过在同一接点上增多焊接线并通过在互连区“Z”中安放多个线路径来缓解该问题。由此增加在互连区“Z”中保持至少一根线的几率。增多在同一芯片接点上的线还允许改进与导电材料接点30的银颗粒的电接触。
替换地，以一般的方式，为了固定互连元件的（一开始是自由的）端部，在其中插入粘合剂被布设在模块上（至少在模块的粘合区中）的情况下，互连线或互连元件9C可以通过粘合到尤其是在互连区“Z”中的粘合剂而被保持。
根据优选方式的另一特性，在从基底截取/剪切模块的步骤的过程中执行互连元件的切断。
在图9中的示例中，在截取和转放模块时切断（虚线D）导电线9C。
替换地，在图10中，可以在截取模块之前、尤其是在形成银导电接点之后切断所述线（图9A）。
替换地（图10），线9C可以被形成以使其终止在互连区“Z”或通过互连区“Z”而无需被就此焊接在井22C中。在包封之前，所述线经受通过焊接机赋予的弯曲或弯折，以便具有邻近于绝缘基底的表面的端部。
模块因此可以在互连之前尤其通过转放到承载体的收纳腔体中而保留（在图10中图示）；或者如在图9A中图示的那样，模块还可以并且优选地容纳通过放置导电材料而形成的导电互连接点30。这具有将线9C保持在位并且准备好随后的互连的优点。
以一般的方式，可以尤其是采用片的形式或者通过对同一接点上的线9C进行两分或进行三重化（未表示）来使用更硬的导电线或互连元件。
因此，例如如在图12中图示那样，为了更具刚性或机械稳定性，可以使用采用导电板/片的形式的互连元件。 这些导电板可以具有例如0.05 mm到0.5 mm的宽度。
可以直接将导电带焊接在形成于接点上的导电点上而不接触芯片。该带的另一端部可以保持悬空或被焊接或固定在模块区之外。固定在模块区之外的该带的切断可以随后在从连续的承载件（引线框）剪切/截取模块的同时发生。
在图12中，柔性片19C经由靠近模块的外周粘合区和互连区“Z”的第一电连接中继井22C（优选地位于容纳保护材料（树脂）的包封区中）来连接芯片。将片经其各端部焊接至分别位于模块区27之中和模块区27之外的两个井22C（接入到金属化10）。
如有必要，可以将（与焊接线的直径相比为两倍到10倍的更大截面的）每个片直接连接到芯片接点。芯片接点典型地具有50µm到100µm的尺寸。这些片/带具有在0.1mm到0.5mm之间的尺寸，并且可以被焊接在预先实现在接点上的点（凸块）上。因此，具有更大宽度的导电片（或导电带）可以连接该小接点。
优选地，所述片被置于（甚至轻轻地粘合在）接近于芯片底部的电介质上。互连线可以通过焊接将芯片接点连到芯片底部并且还通过焊接将每个片连到芯片底部。片的另一端部可以被通过焊接固定于在模块表面之外的井22C中的中继面或工作面之上。该端部随后将利用对模块进行的截取而被切断以用于其插入。
为了更好的坚固性和对整体的机械保护，优选地可以由包封材料14来包封从焊接线到片的连接。片19C借助于包封14和或一个端部在紧密接近于区14E中的芯片的电介质上的可能的粘接而被机械地保持在位。
该后一实施方式避免具有形成在金属化10中的在井22C中的中继导电岛（ilot）（可从外部接触的短路源）。
替换地，同样可以通过热按压或热粘合将导电线9C固定在电介质基底上。基底可以具有提供粘合性质的表面涂层以使得对线9C或片19C进行粘合。
因此，线可以在不需要延伸到模块区27之外的情况下在互连区中被保持在位。
根据本发明的优选方式的特性，在将模块固定在承载体40的过程中将该模块连接到承载体的连接端32（图11）。
在图11中图示了在芯片卡体的情况下在承载体腔体中的在位模块。
模块的导电接点30通过弹性形变来电接触位于承载体40中的电路（在此为天线）的端子部分32。通过简单地将模块转放到腔体33和31中来实现电连接。通过粘合剂33来固定模块。
本发明预备了一种用于制造包括先前描述的模块的电气和/或电子设备的方法。
该设备可以包括配备有至少一个腔体31、33的的承载体40，所述腔体31、33被设置于所述承载体中并且模块被固定在所述腔体中。
可以预先形成承载体40，该承载体40具有并入于其中的第二电路32的各端以及至少一个腔体31、32，所述至少一个腔体31、32被设置在第二电路的连接端32之上以便使所述各端32露出或使所述各端32是可接入的；
然后将模块转放在腔体中，该模块连接第二电路的所述各端。
替换地（图13和图14），将导电材料布设在位于承载体的腔体32、32中的承载体的端子部分32上。
被转放在腔体31、33中的模块可以符合先前描述的实现中的任一个。模块包括互连区Z，互连区Z包括保持在该区中的、要么是单独的（同时被连到芯片）、要么被束缚在导电接点30或布设于附近的包封材料中的导电互连元件9C、19C、30。
本发明因此实现不同于位于模块的第一面上的金属化（尤其是用于连接接触式读卡器的那些）的互连区“Z”。这些互连区有利地使用传统的互连元件（尤其是导电线9C），其与用于将芯片连接到模块的金属化的那些相同。
芯片还可以是被翻转安装的（倒装芯片）。可以将互连线焊接在位于区14E中的芯片的位置附近的中继金属区或者改向迹线（在承载体中的模块的粘合区之外）上。
导电线9C可以从这些中继区朝向模块的外周延伸，同时保留为悬置于空气中而等待与承载体的端子部分互连。
优选地，如先前那样，形成束缚这些线的导电接点30。替换地，使用与线相比更硬的导电片19C以用于在互连时保留在空气中；还可以将多个线9C焊接在同一中继区上以用于促进互连。
如有必要，以通常安装的方式或以翻转芯片的方式，本发明预备了形成用于焊接到芯片接点或中继面的从芯片接点或者从中继面起在互连区Z之上通过并回到出发点的一个（或多个）环路部。
环路部可以容纳在互连区Z处的采用接点形式的导电材料。
因此实现出自于芯片接点的环路部或耳状部，这具有以下优点：与具有在空气中的自由端部的单线相比具有更好的机械稳定性。
互连元件9C、19C的机械稳定性对于在转放模块并将模块连接到承载体的各端时确保良好的电连接（以及互连元件的良好定位）而言是重要的。
如有必要，本发明预备了将模块与对着绝缘基底20形成的或形成在绝缘基底20上的第二电路互连。该电路可以例如是通过印刷导电材料形成的天线。因此，模块未必被插入在承载体中。
替换地，可以将金属化部署在电介质膜的一个面或另一面上。在其中将这些金属化部署在承载膜的背面（用于与承载体相对的面）上的情况下，开口允许接入到这些金属化。
如有必要，如先前描述那样实现互连元件，但是此外还在互连区Z中部署绝缘材料以用于隔离与导电线或导电片并排直立地定位的金属化。

Claims (11)

1.一种电子芯片模块（17）的制造方法，所述电子芯片模块包括金属化以及集成电路芯片，可从金属化的第一侧接入该金属化，集成电路芯片被从所述金属化的与所述第一侧相对的第二侧部署，其特征在于，所述方法包括形成电互连元件（9C、19C、30）的步骤，所述电互连元件（9C、19C、30）不同于所述金属化，直接与所述芯片相连并且被从所述金属化的第二侧部署。
2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，
所述互连元件（9C、19C）在所述模块的外周之外延伸并且就此这些元件随后被切断。
3.根据前述权利要求中的一个所述的方法，其特征在于，
这些互连元件的一个端部通过焊接直接连接所述芯片8的接点，而另一个端部穿过设置在电介质基底中的孔（或连接井）（22C，22L）而被焊接在位于所述模块（27）的边界之外的导电面（或金属化）上。
4.根据前述权利要求中的一个所述的方法，其特征在于，
所述方法包括通过包封材料（14）和/或粘合剂来除所述互连元件（9C、19C、30）的至少一部分之外地包封所述芯片（8）的至少一部分的步骤。
5.根据前述权利要求中的一个所述的方法，其特征在于，
所述方法包括在所述互连区（Z）中形成由导电材料制成的互连接点（30）以便电束缚/电接触至少一个互连元件（9C，19C）的一部分的步骤。
6.根据前述权利要求中的一个所述的方法，其特征在于，
所述方法包括在从带（37）截取/剪切所述模块（17）的步骤的过程中切断所述互连元件（9C，19C）的步骤。
7.一种用于制造电气和/或电子设备的方法，所述设备包括承载体（40）以及固定到所述承载体的根据前述权利要求中的一个获得的模块（17），其特征在于，所述方法包括以下步骤：
- 形成具有第二电路的所述各端（32）的承载体（2），所述各端是可在所述承载体之中/之上接入的，
- 将模块转放到所述承载体上，模块的第一电路（8、30）连接所述第二电路的所述各端（32）。
8.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，
将模块连接到连接端（32）的步骤是在将模块（17）固定在承载体上的过程中执行的，接点（30）连接所述承载体的所述连接端（32）。
9.一种电子芯片模块（17），包括金属化和集成电路芯片，可从金属化的第一侧接入该金属化，集成电路芯片被从所述金属化的与所述第一侧相对的第二侧部署，其特征在于，所述电子芯片模块（17）包括电互连元件（9C、19C、30），所述电互连元件（9C、19C、30）不同于所述金属化，直接与所述芯片相连并且被从所述金属化的第二侧部署。
10.根据权利要求8所述的电子芯片模块（17），包括可在电介质基底（20）的第一面上接入的电接触面（10）以及与所述第一面相对的第二面一侧的集成电路芯片（8），
其特征在于，所述模块包括电互连元件（9C、19C、30），所述电互连元件（9C、19C、30）与所述芯片相连并且在所述基底的第二面上方/之上延伸/沿着所述基底的第二面延伸。
11.一种包括根据权利要求9或10中的一个所述的模块的设备。
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