DE19511775C1 - Trägermodul, insb. zum Einbau in einen kartenförmigen Datenträger, mit Schutz gegen die Untersuchung geheimer Bestandteile - Google Patents

Trägermodul, insb. zum Einbau in einen kartenförmigen Datenträger, mit Schutz gegen die Untersuchung geheimer Bestandteile

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Description

Die Erfindung betrifft ein Trägermodul, insbesondere zum Ein­ bau in einen kartenförmigen Datenträger, mit einem Kontakt­ elemente aufweisenden Trägerelement mit zumindest zwei Halbleiterchips, die auf dem Trägerelement angeordnet und elektrisch mit den Kontaktelementen verbindbar sind. Ein sol­ ches Trägermodul ist beispielsweise aus der EP 0 193 856 B1 bekannt. Bei dem dortigen Trägermodul sind auf einem Substrat eine Anzahl Kontaktelemente angeordnet, die über ein Lei­ tungsnetzwerk mit in Ausnehmungen des Substrats angeordneten Halbleiterchips elektrisch verbunden sind. Durch dieses Lei­ tungsnetzwerk sind auch die Halbleiterchips untereinander elektrisch miteinander verbunden.
In Halbleiterchips für Anwendungen in kartenförmigen Daten­ trägern, sogenannten Chipkarten, sind meistens nicht-flüch­ tige Speicher, wie beispielsweise EEPROMs und eine diese steuernde oder die aus dem Speicher ausgelesenen Daten verar­ beitende Logikschaltung realisiert. Da die abgespeicherten Daten oftmals einen Geldbetrag repräsentieren oder in anderer Weise einen Wert darstellen, findet meist eine Benutzungsbe­ richtigungsprüfung statt, bei der ein geheimer Code benutzt wird. Außerdem können die für die Prüfung benötigten Schal­ tungen einen geheim zu haltenden Aufbau haben. Aus diesem Grund müssen die Halbleiterchips vor einer Untersuchung ge­ schützt werden. Die in den nicht-flüchtigen Speicherbereichen gespeicherten Daten können durch technologische Maßnahmen vor einem direkten Erkennen der gespeicherten Ladungszustände ge­ schützt werden, jedoch ist es nach wie vor möglich, aus den Ladungszuständen auf den den Speicher mit der Logikschaltung verbindenden Leitungen beim Zugriff auf den Speicherinhalt auf die dort gespeicherten Daten zu schließen. Hierzu muß al­ lerdings die Logikschaltung funktionsfähig sein.
Die JP 63-142662 A in: Patents Abstracts of Japan, Sect. E, Vol. 12 (1988), Nr. 402 (E-673) offenbart eine elektronische Komponente mit mehreren Halbleiterchips, die auf einer Lei­ terplatte angeordnet sind, welche in einem Gehäuse unterge­ bracht und dort mit einer Spannungsversorgung verbunden ist. Bei Entfernung der Leiterplatte aus dem Gehäuse wird die Spannungsversorgung unterbrochen, so daß Daten in einem SRAM verloren gehen und nicht ausspioniert werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Trägermo­ dul anzugeben, bei dem eine Untersuchung geheimer Bestand­ teile verhindert ist.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Trägermodul da­ durch erreicht, daß zumindest ein Halbleiterchip auf einen anderen Halbleiterchip angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden ist, so daß eine bestimmungsgemäße Funktion der auf dem Halbleiterchip realisierten Schaltung(en) nur bei Vorhandensein dieser Verbindung gegeben ist.
Wenn hierbei die geheimzuhaltenden Schaltungsbestandteile wie die Speicher oder auch nur die Speicherbereiche, in denen beispielsweise Geheimcodes stehen und geheimzuhaltende Logik­ teile, wie beispielsweise Pseudozufallsgeneratoren zum Ver­ schlüsseln von Daten in dem unteren Halbleiterchip realisiert sind, lassen sich diese nicht erkennen, da der obere Chip sie verdeckt. Wenn jedoch der obere Chip entfernt wird, wird die Verbindung zwischen den Chips unterbrochen, so daß der untere Chip nicht mehr funktionsfähig ist und somit auf dessen Lei­ tungen keine zu untersuchenden Ladungsmuster entstehen kön­ nen.
In besonders vorteilhafter Weise wird der obere Chip mit der Oberfläche, auf der die Schaltung realisiert ist, zur ent­ sprechenden, die Schaltung aufweisenden Oberfläche des unte­ ren Chips hin orientiert auf diesem angeordnet. Auf diese Weise kann auch der obere Chip nicht optisch untersucht wer­ den, ohne die beiden Chips voneinander zu trennen und somit deren Funktionsfähigkeit zu unterbrechen.
Es ist aber auch möglich, die beiden Chips in gleicher Rich­ tung orientiert aufeinander anzuordnen und eine elektrische Verbindung über Bonddrähte zu schaffen. Diese sollten dann aber so kurz sein, oder derart angebracht sein, beispiels­ weise auf zumindest zwei Seiten des oberen Chips, daß sie bei Entfernen des oberen Chips abreißen.
Das Trägerelement kann entweder eine metallaminierte Kunst­ stoffolie oder ein Leadframe sein. Unter einem Leadframe soll hier verstanden werden, daß in üblicher Weise Kontaktelemente mit einem Leiterrahmen verbunden sind und von diesem in des­ sen Mitte ragen. Nach einer Fixierung der zuerst freien Enden der Kontaktelemente mittels eines Gehäuses, werden die Kon­ taktelemente aus dem Leiterrahmen ausgestanzt oder auf son­ stige Weise von diesem getrennt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erste Variante des erfindungsgemäßen Trägermo­ duls und
Fig. 2 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Trägermo­ duls.
In Fig. 1 ist eine Kunststoffolie 1 einseitig mit einer Me­ tallfolie, beispielsweise einer Kupferfolie laminiert. In die Kupferfolie 2 sind Schlitze 8 geätzt, so daß elektrisch von­ einander isolierte Kontaktelemente entstehen. Die Kunststoff­ folie 1 weist Ausnehmungen auf, in deren mittlere ein erster Halbleiterchip 3 angeordnet, beispielsweise geklebt ist. Bonddrähte 6 sind sowohl mit diesem ersten Halbleiterchip 3 als auch mit den aus der Kupferfolie gebildeten Kontaktele­ menten verbunden, wobei diese Kontaktelemente durch die wei­ teren Ausnehmungen in der Kunststoffolie 1 zugänglich sind. Auf dem ersten Halbleiterchip 3 ist ein zweiter Halbleiter­ chip 4 angeordnet und mit dem ersten Halbleiterchip 1 über Bonddrähte 5 elektrisch verbunden. Der zweite Halbleiterchip 4 kann beispielsweise mittels eines Isolierklebers mit dem ersten Halbleiterchip 3 verbunden sein. Die zu schützenden Schaltungsbereiche des ersten Halbleiterchips 3 sind in erfindungsgemäßer Weise derart angeordnet, daß sie durch den zweiten Halbleiterchip 4 verdeckt werden und somit nicht optisch untersucht werden können. Bei Entfernen des zweiten Halbleiterchips 4 würden die Bonddrähte 5, 6 abreißen, so daß die auf den Halbleiterchips realisierten Schaltungen nicht mehr funktionieren würden und somit eine Untersuchung der auf Leitungen entstehenden Ladungspotentiale verhindert wäre. Zum mechanischen Schutz der Halbleiterchips 3, 4 ist ein Verstei­ fungsring 7, der beispielsweise aus Metall sein kann, auf der Kunststoffolie 1 derart angeordnet, daß er zumindest die Halbleiterchips und die Bonddrähte umgibt. Das Innere dieses Versteifungsrings 7 ist mit einer Kunststoffmasse, bei­ spielsweise eine in Harz 9, aufgefüllt.
Fig. 2 zeigt eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Trägermoduls, bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszei­ chen versehen sind. Im Unterschied zur ersten Variante sind hier die beiden Halbleiterchips 3, 4 nicht über Bonddrähte elektrisch miteinander verbunden. Hier weist zumindest einer der beiden Halbleiterchips 3, 4 über die Chipoberfläche ra­ gende Kontaktflächen 10 auf, die in ihrer räumlichen Anord­ nung mit entsprechenden Kontaktflächen auf dem jeweils ande­ ren Halbleiterchip korrespondieren. Die Halbleiterchips 3, 4 werden nun derart miteinander verbunden, daß ihre die Schal­ tungen aufweisenden Oberflächen zueinander hin orientiert sind. Auf diese besonders vorteilhafte Weise ist eine opti­ sche Untersuchung bei keinem der beiden Halbleiterchips 3, 4 möglich, solange sie miteinander verbunden sind. Werden sie jedoch voneinander getrennt, so ist keiner der beiden Chips funktionsfähig und kann auch aus diesem Grund nicht unter­ sucht werden.

Claims (7)

1. Trägermodul, insbesondere zum Einbau in einen kartenför­ migen Datenträger,
mit einem Kontaktelemente (2) aufweisenden Trägerelement,
mit zumindest zwei Halbleiterchips (3, 4), die auf dem Trägerelement angeordnet und elektrisch mit den Kontaktelementen (2) verbindbar sind,
wobei zumindest ein Halbleiterchip (4) auf einem anderen Halbleiterchip (3) angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden ist, so daß eine bestimmungsgemäße Funktion der auf dem Halbleiterchip (3) realisierten Schaltung(en) nur bei Vorhandensein dieser Verbindung (5; 10) gegeben ist.
2. Trägermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement ein Leadframe ist.
3. Trägermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement eine metallaminierte, insbesondere kupfer­ laminierte, Kunststoffolie ist, bei dem die Kontaktelemente durch aus dem Metallaminat geätzte Strukturen gebildet sind.
4. Trägermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen Bondverbindungen sind.
5. Trägermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterchips derart auf­ einander angeordnet sind, daß deren elektrische Verbindung bei Entfernen des oberen Halbleiterchips unterbrochen wird.
6. Trägermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterchips derart mit­ einander verbunden sind, daß ihre die Schaltungen aufweisen­ den Oberflächen zueinander orientiert sind.
7. Trägermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung der Halbleiterchips mittels bei zumindest einem der Halbleiterchips über die Chipoberfläche ragender, einander zugeordneter Kontaktflächen erfolgt.
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