DE19543426C1 - Chip card for contactless signal transmission - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Chipkarte nach dem Ober begriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.The invention relates to a chip card according to the Ober Concept of claim 1 and a method for manufacturing a chip card according to the preamble of claim 9.
Eine derartige Chipkarte bzw. ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte ist aus der DE 44 16 697 A1 be kannt geworden. Die vorbekannte Chipkarte umfaßt einen Kar tenkörper mit einer darauf angeordneten Spule, die elektrisch leitend mit einem Modul verbunden ist. Das Modul besitzt we nigstens einen integrierten Schaltkreis mit zwei Anschlüssen, die elektrisch leitend mit den Kontaktelementen des Moduls verbunden sind. Die Spulenanschlüsse der insbesondere auf ei ner oberen Deckschicht des Kartenkörpers angeordneten Spule sind hierbei derart positioniert, daß sie den Kontaktelemen ten des Moduls direkt gegenüber angeordnet sind. Die elek trisch leitende Verbindung der Kontaktelemente mit den Spu lenanschlüssen erfolgt hierbei insbesondere mit Hilfe eines elektrisch leitenden Klebers.Such a chip card or such a method for Production of a chip card is from DE 44 16 697 A1 became known. The known chip card comprises a card body with a coil arranged thereon that is electrical is conductively connected to a module. The module has we at least an integrated circuit with two connections, the electrically conductive with the contact elements of the module are connected. The coil connections of the particular on egg ner top cover layer of the card body arranged coil are positioned so that they are the contact elements th of the module are arranged directly opposite. The elec trically conductive connection of the contact elements with the Spu len connections are made in particular with the help of a electrically conductive adhesive.
Aus der DE 43 25 458 A1 ist ein Trägerelement für einen IC-Baustein zum Einbau in einen Kartenkörper bekannt geworden, welches aus einem Substrat besteht, auf dessen Oberfläche mehrere Kontaktflächen vorgesehen sind, die mit den entspre chenden Anschlußpunkten des auf dem Substrat befestigten IC-Bausteins elektrisch leitend verbunden sind. Die dem IC-Bau stein zugekehrten Kontaktflächen weisen den Anschlußpunkten gegenüberliegende Erhebungen aus elektrisch leitendem Material auf, mit welchen der IC-Baustein mit seinen Kontaktpunkten an den Kontaktflächen vermittels eines elektrisch leitenden Klebers befestigt ist. DE 43 25 458 A1 describes a carrier element for an IC component become known for installation in a card body, which consists of a substrate on its surface several contact surfaces are provided, which correspond to the corresponding connection points of the IC chip attached to the substrate are electrically connected. The IC building Stone-facing contact surfaces point to the connection points opposite elevations made of electrically conductive material with which the IC chip with its contact points on the contact surfaces by means of an electrically conductive Glue is attached.
Aus der DE 39 17 707 A1 ist ein elektronisches Modul und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt geworden, wobei das Modul ein Halbleiterelement mit Anschlußhöckern auf einer seiner Flächen sowie einen Träger enthält, der aus einer mit Kontaktlöchern versehenen Kunststoff-Folie und einer in Lese kontakte unterteilten Metallisierung aufgebaut ist. Das Halb leiterelement ist auf der Kunststoff-Folie fixiert, wobei seine Höcker jeweils in eines der Kontaktlöcher ragen und dort mit einem der Lesekontakte elektrisch verbunden sind. Die Höcker sind hierbei über eine Lotbrücke mit den ihnen je weils zugeordneten Lesekontakten elektrisch leitend verbun den.From DE 39 17 707 A1 an electronic module and a Process for its preparation has become known, the Module is a semiconductor element with bumps on one of its surfaces as well as a carrier that consists of a with Contact holes provided plastic film and one in reading contacts divided metallization is built. The half conductor element is fixed on the plastic film, whereby his humps each protrude into one of the contact holes and there are electrically connected to one of the read contacts. The humps are over a solder bridge with them each Weil associated reading contacts electrically connected the.
Die Anwendungsmöglichkeiten von in der Regel im Scheckkarten format ausgebildeten Chipkarten sind aufgrund einer hohen funktionalen Flexibilität äußerst vielseitig geworden und nehmen mit der steigenden Rechenleistung und Speicherkapazi tät der verfügbaren integrierten Schaltungen weiterhin zu. Neben den derzeit typischen Anwendungsfeldern solcher Chip karten in der Form von Krankenversichertenkarten, Gleitzeit erfassungskarten, Telefonkarten ergeben sich zukünftig insbe sondere Anwendungen im elektronischen Zahlungsverkehr, bei der Zugriffskontrolle auf Rechner, bei geschützten Datenspei chern und dergleichen. Hinsichtlich der Art der Kopplung an ein Terminal bzw. ein Lesegerät unterscheidet man kontaktbe haftete Chipkarten und sogenannte kontaktlose Chipkarten. Bei einer kontaktbehafteten Chipkarte erfolgt die Kontaktierung durch ein metallisches Kontaktfeld mit üblicherweise nach ei nem ISO-Standard normierter Kontaktelemente. Die Zuverlässig keit von Chipkarten mit Kontakten konnte zwar aufgrund der steigenden Produktionserfahrung der Hersteller in den vergan genen Jahren stetig verbessert werden, so daß zum Beispiel die Ausfallquote von Telefonkarten über eine Lebensdauer von einem Jahr heute deutlich unter ein Promille liegt. Nach wie vor sind jedoch Kontakte eine der häufigsten Fehlerquellen in elektromechanischen Systemen. Störungen können zum Beispiel durch Verschmutzung oder Abnutzung der Kontakte entstehen. The uses of usually in bank cards format-trained chip cards are due to a high functional flexibility has become extremely versatile and take with the increasing computing power and storage capacity available integrated circuits continue to increase. In addition to the currently typical application fields of such chips cards in the form of health insurance cards, flextime registration cards, telephone cards will be available in the future special applications in electronic payments, at access control to computers with protected data storage chern and the like. Regarding the type of coupling A terminal or a reader is distinguished from contact stuck chip cards and so-called contactless chip cards. At The contact is made with a contact-type chip card through a metallic contact field with usually according to egg contact elements standardized according to the ISO standard. The reliable chip cards with contacts could be due to the increasing manufacturing experience of manufacturers in the past years are constantly improved, so that for example the failure rate of phone cards over a lifetime of a year today is well below one per thousand. Like Before, however, contacts are one of the most common sources of error in electromechanical systems. Disruptions, for example caused by dirt or wear on the contacts.
Beim Einsatz in mobilen Geräten können Vibrationen zu kurz zeitigen Kontaktunterbrechungen führen. Da die Kontakte auf der Oberfläche der Chipkarte direkt mit den Eingängen der in tegrierten Schaltung verbunden sind, besteht darüber hinaus die Gefahr, daß elektrostatische Entladungen die integrierte Schaltung im Innern der Karte schwächen oder gar zerstören können. Diese technischen Probleme werden von der kontaktlo sen Chipkarte umgangen. Neben diesen technischen Vorteilen bietet die kontaktlose Chipkarte darüber hinaus eine Reihe interessanter neuer Möglichkeiten in der Anwendung für den Kartenherausgeber und den Kartenbenutzer. So müssen kontakt lose Chipkarten zum Beispiel nicht unbedingt in einen Karten leser eingesteckt werden, sondern es gibt Systeme, die über eine Entfernung von bis zu einem Meter funktionieren. Ein breites Anwendungsgebiet stellt beispielsweise der öffentli che Personennahverkehr dar, wo in möglichst kurzer Zeit mög lichst viele Personen erfaßt werden müssen. Neben weiteren Vorteilen bietet die kontaktlose Chipkarte den Vorzug, daß keine technischen Elemente an der Kartenoberfläche sichtbar sind, so daß die optische Gestaltung der Kartenoberfläche nicht durch Magnetstreifen oder Kontaktflächen eingeschränkt wird. Die Nachteile bei den derzeit verfügbaren kontaktlosen Chipkarten liegen vor allem in den zusätzlichen Bauelementen wie Übertragungsspulen oder Kondensatorplatten, die in die Karte zu integrieren sind. Dies führt dazu, daß bis heute die Herstellung von kontaktlosen Chipkarten deutlich teurer ist als die vergleichbarer Karten mit Kontakten. Darüber hinaus ist die in der kontaktlosen Chipkarte erforderliche Elektro nik zur kontaktlosen Übertragung von elektrischen Signalen an das Terminal aufwendiger. Im Prinzip geeignet hierfür sind Schaltungen, die eine Signalübertragung mittels Mikrowellen, optischer Signale, kapazitiver oder induktiver Kopplung er möglichen, wobei sich wegen der flachen Bauform der Chipkarte am ehesten die kapazitive und die induktive Kopplung eignen. Derzeit erfolgt bei den meisten kontaktlosen Karten die Über tragung auf induktivem Wege, mit dem sich sowohl die Daten wie auch die Energieübertragung realisieren lassen. So sind im Kartenkörper als Koppelelemente eine oder mehrere Indukti onsspulen integriert ausgebildet. Die Übertragung von elek trischen Signalen erfolgt nach dem Prinzip des lose gekoppel ten Transformators, wobei die Trägerfrequenz beispielsweise im Bereich zwischen 10a und 300 kHz oder bei einigen MHz, insbesondere der Radiofrequenz von 13,56 MHz liegt. Hierfür werden Induktionsspulen mit einem gegenüber der Grundfläche des Halbleiterchips von in der Größenordnung etwa 10 mm² we sentlich größeren Spulenflächen von typischerweise etwa 30 bis 40 cm² benötigt, wobei die Induktionsspulen auf geeignete Weise mit der auf dem Halbleiterchip befindlichen Schaltung kontaktiert werden müssen. Hierbei wird der Halbleiterchip zunächst auf einem Zwischenträger positioniert, fixiert und elektrisch kontaktiert. Anschließend wird zum Schutz gegen Umwelteinflüsse eine Umhüllung vorgesehen, vorzugsweise mit einer Duroplast-Kunststoffmasse. Der den Halbleiterchip ab stützende Träger, welcher zunächst als separates Bauteil vor liegt und üblicherweise auch Chipmodul genannt wird, wird an schließend mit der in der Regel nur wenige Windungen aufwei senden und flach ausgebildeten Induktionsspule vorzugsweise durch Schweißen, Weich- oder Hartlöten kontaktiert und schließlich zur Fertigstellung der Chipkarte in den Karten körper einlaminiert.When used in mobile devices, vibrations may be too short cause early contact interruptions. Because the contacts are on the surface of the chip card directly with the inputs of the tegrated circuit, there is also the risk of electrostatic discharge integrated Weaken or even destroy circuitry inside the card can. These technical problems are solved by kontaktlo bypassed his chip card. In addition to these technical advantages the contactless chip card also offers a range interesting new possibilities in the application for the Card issuer and the card user. So have to contact loose chip cards, for example, not necessarily in a card readers are plugged in, but there are systems that use work up to a meter away. On The public domain is a broad area of application local passenger transport where possible in the shortest possible time as many people as possible must be recorded. Among others The advantages of the contactless chip card are that no technical elements visible on the map surface are, so that the optical design of the card surface not limited by magnetic stripes or contact surfaces becomes. The disadvantages with the currently available contactless Chip cards are mainly in the additional components like transmission coils or capacitor plates that are in the Card to be integrated. This means that the Manufacture of contactless chip cards is significantly more expensive than the comparable cards with contacts. Furthermore is the electrical required in the contactless chip card nik for contactless transmission of electrical signals the terminal more complex. In principle are suitable for this Circuits that transmit signals using microwaves, optical signals, capacitive or inductive coupling possible, due to the flat design of the chip card Capacitive and inductive coupling are the most suitable. Most of the contactless cards currently use the About transmission by inductive means, with which both the data as well as the energy transfer. So are one or more inductors in the card body as coupling elements on spools integrated. The transmission of elek trical signals is based on the principle of loosely coupled ten transformer, the carrier frequency for example in the range between 10a and 300 kHz or at a few MHz, especially the radio frequency of 13.56 MHz. Therefor become induction coils with one opposite the base of the semiconductor chip of the order of about 10 mm² we considerably larger coil areas of typically around 30 up to 40 cm² required, the induction coils on suitable Way with the circuit located on the semiconductor chip need to be contacted. Here, the semiconductor chip first positioned, fixed and on an intermediate support electrically contacted. Then protection against Enviromental influences are provided, preferably with a thermosetting plastic compound. The semiconductor chip supporting beam, which first as a separate component lies and is usually also called chip module, is on finally with only a few turns send and flat-shaped induction coil preferably contacted by welding, soldering or brazing and finally to complete the chip card in the cards laminated body.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlose Chipkarte und ein Verfahren zur Herstellung einer kontaktlo sen Chipkarte zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches eine einfachere Montage insbesondere aufgrund eines geringe ren Justieraufwandes des Koppelelementes mit dem Halbleiter chip, höhere Reproduzierbarkeit durch den Einsatz beherrsch barer Teilprozesse, sowie die Verwendung von kostengünstigen, insbesondere waferprozeßfähigen Strukturierungsmaßnahmen er möglicht, und dabei eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer der kontaktlosen Chipkarte gewährleistet.The invention has for its object a contactless Chip card and a method for producing a contactless to make available which chip card an easier assembly, in particular due to a low ren adjustment effort of the coupling element with the semiconductor chip, higher reproducibility through the use mastered bar sub-processes, as well as the use of inexpensive, in particular structuring measures capable of wafer processes possible, and a high reliability and durability the contactless chip card ensures.
Diese Aufgabe wird durch eine Chipkarte gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß Anspruch 9 gelöst. This object is achieved by a chip card according to claim 1 and solved a method for their manufacture according to claim 9.
Die erfindungsgemäße Chipkarte zeichnet sich dadurch aus, daß die Anschlußelemente höckerförmig und mit einer die Grundflä che eines Pads übersteigenden Grundfläche ausgebildet sind, und die zwischen den wenigstens zwei höckerförmigen Anschluß elementen ausgebildete Isolationsschicht eine gegenüber der maximalen Erhebung der höckerförmigen Anschlußelemente wenig stens geringfügig geringere Stärke besitzt.The chip card according to the invention is characterized in that the connection elements hump-shaped and with a Grundfla surface of a pad is formed, and that between the at least two bump-shaped connection elements formed insulation layer against the maximum bump-shaped connection elements little is slightly less strong.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer kontakt
losen Chipkarte zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
Auftragen und Strukturieren der Isolationsschicht mit einer
vorbestimmten Stärke auf der Oberfläche des Halbleiterchips,
wobei die Isolationsschicht im Bereich der Anschlußflächen
des Halbleiterchips mit wenigstens zwei Aussparungen versehen
wird, deren jeweilige Grundfläche die Grundfläche eines Pads
übersteigt; Aufbringen eines elektrisch leitenden Materials
in die Aussparungen der Isolationsschicht zur Ausbildung der
Anschlußelemente, wobei die Anschlußelemente höckerförmig
ausgebildet werden und eine die Stärke der Isolationsschicht
wenigstens geringfügig überragende maximale Höhe besitzen;
und Kontaktieren des Koppelelementes mit den auf der Oberflä
che des Halbleiterchips aufgebrachten höckerförmigen An
schlußelementen.The method according to the invention for producing a contactless chip card is characterized by the following steps:
Applying and structuring the insulation layer with a predetermined thickness on the surface of the semiconductor chip, the insulation layer being provided in the region of the connection areas of the semiconductor chip with at least two recesses, the respective base area of which exceeds the base area of a pad; Applying an electrically conductive material into the recesses of the insulation layer to form the connection elements, the connection elements being formed in a bump-like manner and having a maximum height which is at least slightly superior to the thickness of the insulation layer; and contacting the coupling element with the bump-shaped connection elements applied to the surface of the semiconductor chip.
Die Erfindung ermöglicht eine Reihe von Vorteilen gegenüber den vorbekannten kontaktlosen Chipkarten. Zum einen kann auf grund eines geringeren Justieraufwandes das Koppelelement einfacher mit dem Halbleiterchip montiert werden, da die auf der Oberfläche des Halbleiterchips vorgesehenen Anschlußflä chen bzw. Pads aufgrund der höckerförmigen Anschlußelemente lateral, d. h. in Richtung parallel zur Oberfläche des Halb leiterchips gewissermaßen vergrößert werden. Zum weiteren kann durch den Einsatz an sich beherrschter Teilprozesse die Höhe der höckerförmigen Anschlußelemente und die Schichtstär ke der Isolationsschicht zwischen den höckerförmigen An schlußelementen genauestens eingestellt bzw. gesteuert wer den, wodurch eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet wer den kann. Darüber hinaus können zur Strukturierung der Isola tionsschicht und/oder der höckerförmigen Anschlußelemente auf der Oberfläche des Halbleiterchips die bei der Fertigung von Waferschaltungen bekannten Maßnahmen verwendet werden, so daß insgesamt eine kostengünstigere Herstellung der kontaktlosen Chipkarte möglich ist.The invention offers a number of advantages over the known contactless chip cards. For one thing, on due to a lower adjustment effort the coupling element easier to mount with the semiconductor chip, because the on provided on the surface of the semiconductor chip Chen or pads due to the hump-shaped connection elements lateral, i.e. H. towards parallel to the surface of the half conductor chips are to a certain extent enlarged. For further can by using sub-processes that are mastered per se Height of the bump-shaped connecting elements and the layer thickness ke the insulation layer between the hump-shaped An closing elements precisely set or controlled who which ensures a high reproducibility that can. It can also be used to structure the Isola tion layer and / or the hump-shaped connecting elements the surface of the semiconductor chip used in the manufacture of Known measures used wafer circuits, so that overall, a more cost-effective production of the contactless Chip card is possible.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Herstellung der höckerförmigen Anschluße lemente auf der Oberfläche des Halbleiterchips eine Au-Bump-Technik, Au-Neilhead-Bump-Technik und/oder eine PFC-Bump-Technik verwendet wird.In a particularly preferred embodiment of the invention provided that for the production of the hump-shaped connections elements on the surface of the semiconductor chip an Au bump technique, Au Neilhead bump technique and / or a PFC bump technique is used.
Dem Prinzip der Erfindung folgend kann vorgesehen sein, daß die Gesamtstärke der zwischen den höckerförmigen Anschlußele menten auf der Oberfläche des Halbleiterchips aufgebrachten Isolationsschicht einen minimal möglichen Abstand zwischen der Oberfläche des Halbleiterchips und dem mit der elektroni schen Schaltung des Halbleiterchips elektrisch verbundenen Koppelelement definiert. Durch den definierten Abstand zwi schen Halbleiterchip und Koppelelement kann zum einen die Ge fahr eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den Anschluß flächen auf der Oberfläche des Halbleiterchips und den auf der dem Halbleiterchip zugewandten Oberfläche des Koppelele ments verlaufenden Leitungen verhindert, und zum anderen eine mechanische Entkopplung bzw. Vermeidung einer direkten Berüh rung der Oberfläche des Halbleiterchips und den Leitungen auf der dem Halbleiterchip zugewandten Oberfläche des Koppelele mentes gewährleistet werden, so daß man gewissermaßen von ei ner "weichen" Chipfixierung auf dem Koppelelement sprechen kann, da die Isolationsschicht als Abstandhalter zwischen der empfindlichen Chipoberfläche und dem Koppelelement wirkt.Following the principle of the invention it can be provided that the total thickness of the between the hump-shaped connecting ele elements applied to the surface of the semiconductor chip Insulation layer a minimum possible distance between the surface of the semiconductor chip and the one with the electronics circuit of the semiconductor chip electrically connected Coupling element defined. Due to the defined distance between The semiconductor chip and coupling element can on the one hand the Ge Driving an electrical short circuit between the connection surfaces on the surface of the semiconductor chip and on the surface of the coupling element facing the semiconductor chip lines running prevented, and the other one mechanical decoupling or avoidance of direct contact tion of the surface of the semiconductor chip and the lines the surface of the coupling element facing the semiconductor chip mentes are guaranteed, so that you can be said of egg ner "soft" chip fixation speak on the coupling element can, since the insulation layer acts as a spacer between the sensitive chip surface and the coupling element acts.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das integriert im Kartenkörper der Chip karte ausgebildete Koppelelement auf einem Leiterbahnträger streifenförmig aufgebrachte Leiterbahnen und mit den Leiter bahnen gekoppelte Leiterbahnanschlüsse aufweist, deren Breite wenigstens bereichsweise den Abmessungen der höckerförmigen Anschlußelemente in paralleler Richtung zur Oberfläche des Halbleiterchips entspricht. Hierbei kann der Leiterbahnträger insbesondere aus einem flexiblen Material hergestellt sein, beispielsweise aus einem hochtemperaturstabilen Kunststoffma terial wie Polyimid. Darüber hinaus kann als Material des Leiterbahnträgers auch Polyethylen oder Polyvinylclorid (PVC) verwendet werden. Die Gesamtstärke des flexiblen Leiterbahn trägers liegt etwa in dem Bereich von etwa 50 µm bis etwa 150 µm, vorzugsweise 100 µm.In a further preferred embodiment of the invention be provided that the chip integrated into the card body card-formed coupling element on a conductor track carrier strip-shaped conductor tracks and with the conductors tracks coupled interconnect connections, their width at least in some areas the dimensions of the hump-shaped Connection elements in a direction parallel to the surface of the Corresponds to semiconductor chips. Here, the conductor track carrier in particular be made of a flexible material, for example from a high temperature stable plastic material material such as polyimide. In addition, as the material of the Conductor carrier also polyethylene or polyvinyl chloride (PVC) be used. The total thickness of the flexible trace carrier is in the range of about 50 microns to about 150 µm, preferably 100 µm.
Zur weiteren Vereinfachung der Justage vom Halbleiterchip zu den Leiterbahnanschlüssen auf dem Leiterbahnträger kann die ser insbesondere aus einem transparenten oder wenigstens durchscheinenden Kunststoffmaterial hergestellt sein, bei spielsweise aus ABS oder PC/PBT, um einen optischen Zugang beispielsweise für eine Doppelbildkamera zu ermöglichen.To further simplify the adjustment from the semiconductor chip the trace connections on the trace carrier can ser in particular from a transparent or at least translucent plastic material be made at for example made of ABS or PC / PBT to provide an optical access for example for a double-image camera.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das der elektronischen Schaltung des Halblei terchips zugeordnete Koppelelement eine oder auch mehrere, insbesondere spiralförmig und flach mit nur wenigen Windungen ausgebildete Induktionsspulen mit gegenüber den äußeren Ab messungen des Halbleiterchips wesentlich größeren Spulen durchmessern aufweist. Bei typischen Grundflächen des Halb leiterchips von etwa 10 cm² liegen die Grundflächen der ver wendeten Induktionsspulen im Bereich von etwa 30 bis etwa 40 cm². Die Induktionsspule besitzt hierbei hohe Spulengütewerte im Hochfrequenzbereich, typischerweise Q < 25 bei C = 8 pF und L = 4,2 µH.In a particularly preferred embodiment of the invention provided that the electronic circuit of the semi-conductor coupling element associated with terchips one or more, especially spiral and flat with only a few turns trained induction coils with respect to the outer Ab Measurements of the semiconductor chip much larger coils has diameters. With typical base areas of the half conductor chips of about 10 cm² are the base of the ver applied induction coils in the range of about 30 to about 40 cm². The induction coil has high coil quality values in the high frequency range, typically Q <25 at C = 8 pF and L = 4.2 µH.
Bei der Fertigung der wenigstens einen Induktionsspule kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Windungen der Indukti onsspule vermittels einem Ätzverfahren als Leiterbahnen auf dem Leiterbahnträger geprintet sind, und die jeweiligen Enden der Spulenwindungen elektrisch mit den auf dem Leiterbahnträ ger aufgebrachten Leiterbahnanschlüssen verbunden sind.In the manufacture of the at least one induction coil in particular be provided that the turns of the inductors onsspule by means of an etching process as conductor tracks printed on the conductor track carrier, and the respective ends of the coil turns electrically with those on the conductor track ger applied conductor connections are connected.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispieles anhand einer Figur.Further features, advantages and advantages of the invention result from the following description of an embodiment Example with a figure.
Die Figur zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen die (nicht näher dargestellte) elektronische Schaltung inte griert aufweisenden Halbleiterchip 1, welcher mit einem aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ausschnittsweise dar gestellten Koppelelement 2 zu montieren ist. Nach der Montage wird das Chipkartenmodul bestehend aus dem mit dem Koppelele ment 2 montierten Halbleiterchip 1, welches gegebenenfalls mit einer Umhüllung versehen wird, in den Kartenkörper einer Chipkarte integriert, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur ebenfalls nicht näher dargestellt ist. Der Halbleiterchip 1 besitzt auf seiner Hauptoberfläche 3 Anschluß flächen bzw. Anschlußpads 4 für die elektrische Verbindung der (nicht näher dargestellten) elektronischen Schaltung und dem Koppelelement 2. Im Bereich der Anschlußflächen 4 werden auf der Oberfläche 3 des Halbleiterchips 1 zwei aus metalli schem Material hergestellte und einen Abstand voneinander aufweisende höckerförmige Anschlußelemente 5 vorgesehen, wo bei in dem Bereich auf der Oberfläche 3 des Halbleiterchips 1 zwischen den beiden höckerförmigen Anschlußelementen 5 eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Isolations schicht 6 mit einer gegenüber der maximalen Erhebung jedes höckerförmigen Anschlußelementes 5 wenigstens geringfügig ge ringeren Stärke vorgesehen ist. Die Herstellung der höcker förmigen Anschlußelemente 5 und der elektrisch isolierenden Isolationsschicht 6 kann in vorteilhafter Weise wie folgt durchgeführt werden. Zunächst wird die Oberfläche 3 des Halb leiterchips 1 voll flächig mit dem Material der Isolations schicht 6 beschichtet, beispielsweise mit einer Polyimid schicht mit einer Stärke von 20 bis 40 µm. Daran anschließend wird auf der Isolationsschicht 6 eine Photolackschicht aufge tragen und so strukturiert, daß in einem nachfolgenden Ätz schritt das Material der Isolationsschicht 6 im Bereich der Anschlußflächen 4 entfernt wird. Daran anschließend wird zur Fertigung der höckerförmigen Anschlußelemente 5 auf die strukturierte Isolationsschicht 6 ein Metall vollflächig und mit konformer Kantenbedeckung abgeschieden, und mit einem nachfolgenden Rückätzschritt überschüssiges Material soweit entfernt, daß die in der Figur dargestellte Struktur resul tiert. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Herstellung dieser Struktur auf der vollständigen Waferebene gearbeitet werden kann und daher die üblichen waferprozeßfähigen Strukturierungsmaßnahmen verwendet werden können.The figure shows a schematic sectional view of an integrated (not shown) electronic circuit having semiconductor chip 1 , which is to be assembled with a coupling element 2 which is only partially shown for reasons of clarity. After assembly, the chip card module consisting of the semiconductor chip 1 mounted with the coupling element 2 , which is optionally provided with an envelope, is integrated into the card body of a chip card, which is also not shown in the figure for reasons of clarity. The semiconductor chip 1 has on its main surface 3 connection surfaces or connection pads 4 for the electrical connection of the (not shown) electronic circuit and the coupling element. 2 In the area of the pads 4 on the surface 3 of the semiconductor chip 1 two made of metallic material and spaced apart from each other bump-shaped connecting elements 5 are provided, where in the area on the surface 3 of the semiconductor chip 1 between the two bump-shaped connecting elements 5 one of electrical Insulating material existing insulation layer 6 is provided with an at least slightly lower strength compared to the maximum elevation of each bump-shaped connecting element 5 . The production of the bump-shaped connection elements 5 and the electrically insulating insulation layer 6 can advantageously be carried out as follows. First, the surface 3 of the semiconductor chip 1 is fully coated with the material of the insulation layer 6 , for example with a polyimide layer with a thickness of 20 to 40 microns. Then a photoresist layer is applied to the insulation layer 6 and structured so that in a subsequent etching step the material of the insulation layer 6 is removed in the region of the connection surfaces 4 . Subsequently, a metal is deposited over the entire surface and with conformal edge covering for the production of the bump-shaped connecting elements 5 on the structured insulation layer 6 , and excess material is removed with a subsequent etching step to such an extent that the structure shown in the figure results. An important advantage of the invention is that it is possible to work on the complete wafer level in order to produce this structure, and therefore the usual structuring measures suitable for the wafer process can be used.
Im unteren Abschnitt der Figur sind die für die Kontaktierung an den Halbleiterchip 1 wesentlichen Teile des Koppelelemen tes 2 näher dargestellt. Dieser ist aus einem etwa 100 µm starken flexiblen Leiterbahnträger 7 aus PE, PVC, ABS oder PC/PBT vorgesehen, auf dessen Oberfläche 8 Leiterbahnen 9 vermittels einem an sich bekannten Ätzverfahren geprintet sind, die drei spiralförmig ausgebildete Windungen der Induk tionsspule bilden. Für den Anschluß der beiden Endungen der Windungen sind auf ebensolche Weise gefertigte Leiterbahnan schlüsse 10 aus Metall vorgesehen, deren Breite wenigstens bereichsweise den Abmessungen der Anschlußflächen 4 des Halb leiterchips 1 entsprechen. Der Abstand zwischen den beiden Leiterbahnanschlüssen 10 entspricht dem Abstand der beiden auf der Oberfläche 3 des Halbleiterchips 1 ausgebildeten höckerförmigen Anschlußelementen 5. In der Regel beträgt die ser Abstand etwa 100 bis 150 µm, wobei die Anschlußflächen 4 Abmessungen von etwa 90 µm · 90 µm besitzen.In the lower portion of the figure which are essential for the contact to the semiconductor chip 1 of the parts are shown in more detail Koppelelemen tes. 2 This is provided from an approximately 100 μm thick conductor track carrier 7 made of PE, PVC, ABS or PC / PBT, on the surface 8 conductor tracks 9 are printed by means of a known etching process, which form three spiral turns of the induction coil. For the connection of the two ends of the turns are made in the same way circuit board connections 10 made of metal, the width of which corresponds at least in regions to the dimensions of the connection surfaces 4 of the semiconductor chips 1 . The distance between the two interconnect connections 10 corresponds to the distance between the two bump-shaped connection elements 5 formed on the surface 3 of the semiconductor chip 1 . In general, this distance is about 100 to 150 microns, the pads have 4 dimensions of about 90 microns · 90 microns.
BezugszeichenlisteReference list
1 Halbleiterchip
2 Koppelelement
3 Hauptoberfläche
4 Anschlußflächen
5 höckerförmige Anschlußelemente
6 Isolationsschicht
7 flexibler Leiterbahnträger
8 Oberfläche
9 Leiterbahnen
10 Leiterbahnanschlüsse 1 semiconductor chip
2 coupling element
3 main surface
4 pads
5 bump-shaped connection elements
6 insulation layer
7 flexible conductor track supports
8 surface
9 conductor tracks
10 trace connections
Claims (12)
gekennzeichnet durch die Schritte:
- - Auftragen und Strukturieren der Isolationsschicht (6) mit einer vorbestimmten Stärke auf der Oberfläche (3) des Halb leiterchips (1), wobei die Isolationsschicht (6) im Bereich der Anschlußflächen (4) des Halbleiterchips (1) mit wenig stens zwei Aussparungen versehen wird, deren jeweilige Grundfläche die Grundfläche eines Pads übersteigt,
- - Aufbringen eines elektrisch leitenden Materials in die Aus sparungen der Isolationsschicht (6) zur Ausbildung der An schlußelemente (5), wobei die Anschlußelemente (5) höcker förmig ausgebildet werden und eine die Stärke der Isolati onsschicht (6) wenigstens geringfügig überragende maximale Höhe besitzen, und
- - Kontaktieren des Koppelelementes (2) mit den auf der Ober fläche (3) des Halbleiterchips (1) aufgebrachten höckerför migen Anschlußelementen (5).
characterized by the steps:
- - Applying and structuring the insulation layer ( 6 ) with a predetermined thickness on the surface ( 3 ) of the semiconductor chip ( 1 ), the insulation layer ( 6 ) in the region of the connection surfaces ( 4 ) of the semiconductor chip ( 1 ) having at least two cutouts whose base area exceeds the base area of a pad,
- - Applying an electrically conductive material in the savings from the insulation layer ( 6 ) to form the circuit elements ( 5 ), the connection elements ( 5 ) being hump-shaped and having a thickness of the insulation layer ( 6 ) at least slightly superior maximum height , and
- - Contacting the coupling element ( 2 ) with the surface ( 3 ) of the semiconductor chip ( 1 ) applied Höckerför shaped connecting elements ( 5 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995143426 DE19543426C1 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Chip card for contactless signal transmission |
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