DE19619310A1 - Einteilig gefertigter Chipträger und Chipkarte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einteilig gefertigten Chipträger und eine Chipkarte mit einem solchen Chipträger.

Integrierte Schaltungen (im folgenden kurz als "Chips" be­ zeichnet) können mittels Chipträgern in Gehäusen montiert werden. Hierfür wird der Chip, beispielsweise durch Kleben, auf dem Chipträger befestigt, woraufhin er für die folgende Montage mittels des Chipträgers leichter handhabbar ist. Ein Chipträger ist im allgemeinen Bestandteil eines Systemträ­ gers, der außer dem Chipträger noch sogenannte Leads für die elektrische Kontaktierung mit Anschlüssen des Chips aufweist. Typische Systemträger sind die sogenannten Leadframes.

Für gewöhnlich sind Leadframes als metallische Systemträger aus einem Stück gefertigt, und bei Befestigung des Chips auf dem Chipträger ist letzterer noch mit den Leads verbunden. Nach der Kontaktierung der Chipanschlüsse mit den Leads (beispielsweise mittels Golddrähten) werden die einzelnen Leads und der Chipträger, z. B. durch Ausstanzen, voneinander getrennt, so daß zwischen ihnen bestehende Kurzschlüsse auf­ gehoben werden. Insbesondere bei der Montage eines Chips mit Chipträger in einer Chipkarte, die im wesentlichen ein sehr flaches Gehäuse darstellt, ist das Problem der mechanischen Beanspruchung des Chips durch Biege- oder Torsionsbelastung der Chipkarte zu beachten. Bei derartigen Belastungen kann es nämlich zu Beschädigungen des in der Karte enthaltenen Chips kommen. Um die Steifigkeit von Chipkarten zu erhöhen, ist es bekannt, ein separates Verstärkungselement auf dem Chipträger aufzukleben. Das Versteifungselement erhöht die Biegesteifig­ keit des Chipträgers und damit auch diejenige einer Chip­ karte, in welcher der Chipträger mit dem Chip montiert worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Chipträger anzugeben, bei dem ebenfalls die Biegesteifigkeit erhöht ist, bei dem dieses Ziel jedoch auf einfachere Weise als beim Stand der Technik erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Chipträger gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Versteifungsele­ ment als integralen Bestandteil eines einteilig gefertigten Chipträgers vorzusehen. Die Montage des Chipträgers verein­ facht sich dann insofern, als die Handhabung eines separaten Versteifungselementes und seine Anbringung auf dem Chipträger im Gegensatz zum oben geschilderten Stand der Technik nicht notwendig ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Versteifungs­ element ein vom Chipträger emporragender Steg. Dieser kann beispielsweise auf besonders einfache Art durch Umknicken ei­ ner Kante des Chipträgers realisiert werden. Eine andere Aus­ führungsart der Erfindung besteht darin, als Versteifungsele­ ment eine Sicke vorzusehen, die eine (beispielsweise durch Einprägen erzeugte) Vertiefung in einer Fläche des Chipträgers darstellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 3 je ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Chipträgers in perspektivischer Darstellung.

Fig. 2 und 4 Querschnittdarstellungen der Chipträger aus Fig. 1 bzw. 3.

Fig. 5A eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Chipträ­ ger.

Fig. 5B einen Querschnitt des Chipträgers aus Fig. 5A. Fig. 6 eine Querschnittdarstellung eines weiteren erfin­ dungsgemäßen Chipträgers.

Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Er­ findung, nämlich Fig. 1 in einer perspektivischen Darstel­ lung und Fig. 2 in einer Querschnittdarstellung. Ein Chip­ träger 1A, 1B, der aus einem ersten Bereich 1A und einem mit diesem über Stege 5 verbundenen zweiten Bereich 1B besteht trägt in seinem ersten Bereich 1A einen Chip 2 (siehe Fig. 2). Der erste Bereich 1A, der der Befestigung des Chips 2 dient wird im allgemeinen als "Chipinsel" oder "Die Pad" bezeichnet eines Systemträgers (nicht dargestellt) bezeichnet, dessen Bestandteil der Chipträger 1A, 1B zu Beginn der Montage ist.

Der Chip 2 ist mit einer ihn schützenden Umhüllung 6 (sogenannter Moldkörper oder Globe-Top) versehen. Die Umhüllung 6 kann z. B. ein Epoxitharz sein. Der Chip 2 kann auf den Chipträger 1A, 1B beispielsweise mit einem Flüssigkleber oder einer Klebefolie befestigt sein. Die Umhüllung 6 dient zum Schutz des Chips 2 bei der Herstellung eines Gehäuses 4, in dem sich der Chipträger 1A, 1B befindet. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen keine Umhüllung 6 vorgesehen ist.

Das Gehäuse 4 kann z. B. durch thermoplastisches Umspritzen des Chipträgers 1A, 1B erzeugt werden.

Der erste Bereich 1A des Chipträgers 1A, 1B ist mit dem zwei­ ten Bereich 1B über die Stege 5 verbunden. Zwischen den Stegen 5 befinden sich Aussparungen 7 im Chipträger 1A, 1B. Durch die flexible Verbindung über die Stege 5 ist der erste Bereich 1A vom zweiten Bereich 1B in gewissen Grenzen mechanisch entkoppelt. Das heißt mechanische Belastungen auf den ersten Bereich 1A übertragen sich nicht so leicht auf den zweiten Bereich 1B und umgekehrt. Hieraus resultiert der bedeutende Vorteil, daß sowohl der erste 1A als auch der zweite 1B Bereich zur Stabilisierung des Gehäuses 4 beitragen, ohne daß sich mechanische Beanspruchungen des einen unmittelbar auf den anderen auswirken. Dies wird weiter unten noch näher erläutert.

Weiterhin zeigt Fig. 1 Leads 8, die zur elektrischen Kontak­ tierung des Chips 2 und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung nach außerhalb des Gehäuses 4 dienen. Es ist vor­ teilhaft, wenn der Chipträger 1A, 1B und die Leads 8 ur­ sprünglich Bestandteile desselben Systemträgers (z. B. eines metallischen Leadframes) sind, bevor sie im Verlaufe des Herstellungsprozesses der Umhüllung 6 bzw. des Gehäuses 4 (z. B. durch Stanzen) voneinander getrennt werden.

Das Gehäuse 4 kann insbesondere eine Chipkarte sein. Es sind beispielsweise Chipkarten im Kreditkartenformat bekannt, die auf Grund ihrer Abmessungen und ihres Materials auf mechanische Belastungen flexibel reagieren. Mechanische Belastungen der Chipkarte bzw. des Gehäuses 4 übertragen sich auf die Umhüllung 6 und den Chip 2. Um dem Chipträger 1A, 1B und mit ihm dem ihn umgebenden Gehäuse 4 eine höhere Stei­ figkeit zu verleihen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Chipträger 1A, 1B mit integralen Versteifungselementen 3A, 3B zu versehen. Da der Chipträger 1A, 1B und die Versteifungselemente 3A, 3B aus einem Stück gefertigt sind, ist eine einfache Handhabung bei der Montage möglich.

Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Versteifungselemente 3A, 3B Versteigungsstege 3A, die vom Chipträger 1A, 1B emporragen, und zwar am Rande seines zweiten Bereiches 1B.

Vorteilhafterweise weisen die Hauptflächen der Versteifungs­ stege 3A Rechteckform auf, da ihre Gesamtfläche dann möglichst groß ist. Dies beeinflußt die Steifigkeit des Chipträgers 1A, 1B in positiver Weise. Außerdem ist es günstig, wenn sie eine möglichst große Höhe aufweisen, ohne daß sie aus dem Gehäuse 4 herausragen. Die Höhe der Kanten geht mit der dritten Potenz in ihre Biegesteifigkeit ein und sollte deshalb so groß wie möglich gewählt werden. Es kann vorgesehen sein, daß sie unter einem anderen als dem in Fig. 1 dargestellten 90° Winkel vom zweiten Bereich 1b des Chipträgers 1A, 1B emporragen, auch wenn dies am vorteilhaftesten ist.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Versteifungsstege 3A las­ sen sich ohne großen Aufwand erzeugen, indem der Rand, des zweiten Bereiches 1B entsprechend eingeschnitten bzw. gestanzt und anschließend emporgeknickt wird. Es ist auch möglich, daß, anders als in Fig. 1 dargestellt, die Versteifungsstege 3A an je einer Kante des zweiten Bereiches 1B als jeweils ein einziger Versteifungssteg ausgeführt sind, so daß die in Fig. 1 zwischen ihnen dargestellten Spalte entfallen.

Es ist offensichtlich, daß bereits durch Vorhandensein eines einzigen der Versteifungselemente 3A, 3B eine Verbesserung der Stabilität des Chipträgers 1A, 1B erzielt wird. Je mehr Versteifungselemente 3A, 3B jedoch vorgesehen sind, desto steifer wird die aus dem Chipträger 1A, 1B und dem Gehäuse 4 gebildete Anordnung. Es ist günstig, die Versteifungsstege 3A in Fig. 1 symmetrisch anzuordnen.

Der Vorteil der Stege 5 zwischen dem ersten Bereich 1A und dem zweiten Bereich 1B des Chipträgers 1A, 1B besteht darin, daß die Versteifungsstege 3A des zweiten Bereiches 1B zu dessen Stabilisierung bzw. Versteifung beitragen und damit auch zur Versteifung des sie umschließenden Gehäuses 4, in das sie eingebettet sind, daß jedoch mechanische Beanspruchungen des zweiten Bereiches 1B nur relativ schwach über die Stege 5 auf den ersten Bereich 1A übertragen werden.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Perspektivdarstellung und Fig. 4 den zugehörigen Querschnitt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Versteifungselemente 3A, 3B Versteifungsstege 3A. Allerdings weisen diese neben der rechteckigen Hauptfläche im Querschnitt ein kastenförmiges Profil auf, welches durch zwei weitere Knicke im Material des Chipträgers 1A, 1B leicht realisierbar ist. Das Kastenprofil bedingt eine gegenüber derjenigen der einfachen Versteifungsstege 3A in Fig. 1 noch erhöhte Biegesteifigkeit.

Fig. 5A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Chipträgers 1A, 1B in einer Draufsicht. Der er­ ste Bereich 1A ist wiederum über Stege 5, die einer mechani­ schen Entkoppelung dienen, mit dem zweiten Bereich 1B verbun­ den. In Fig. 5A sind außerdem wiederum Leads 8 dargestellt, die gemeinsam mit dem Chipträger 1A, 1B aus demselben Systemträger gefertigt sein können.

Dieses Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl von Verstei­ fungselementen 3A, 3B auf. Zum einen sind dies Versteifungsstege 3A, die beispielsweise wie bei den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 oder 3 gestaltet sein können, an den Kanten des ersten Bereiches 1A sowie an der linken und rechten Außenkante des zweiten Bereiches 1B sowie an den Kanten von weiteren Aussparungen 7, die sich im zweiten Bereich 1B befinden.

Zum anderen befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel eine Sicke 3B als weiteres Versteifungselement 3A, 3B im ersten Bereich 1A. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch Versteifungssicken im zweiten Bereich 1B vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist die Sicke 3B so ausgeführt, daß sie mittels eines Flüssigklebers füllbar ist, der auch zur Befestigung des Chips auf dem ersten Bereich 1A des Chipträ­ gers diente. Alternativ kann die Sicke 3B auch mit einem ande­ ren Material gefüllt werden. Sie kann auch ungefüllt bleiben, wenn die Befestigung des Chips auf dem ersten Bereich 1A mit­ tels einer die Sicke 3B abdeckenden Klebefolie geschieht.

Durch die große Zahl der in Fig. 5A gezeigten Versteifungs­ elemente 3A, 3B und deren Verteilung auf eine relativ große Fläche wird nach einer Einbringung des Chipträgers 1A, 1B in ein Gehäuse 4 (siehe Fig. 1 und 3) eine besonders starke Versteifung des letzteren erreicht.

Fig. 5B zeigt den Chipträger 1A, 1B der Fig. 5A in einer Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A. Allerdings ist gegenüber Fig. 5A der Chip 2 ergänzt, der bei diesem Ausführungsbeispiel die gleiche Breite wie die Sicke 3B aufweist. Bei anderen Ausführungsformen kann der Chip 2 auch kleinere oder größere Abmessungen als die Sicke 3B aufweisen. Es können auch mehrere Sicken 3B unterhalb des Chips 2 angeordnet sein.

Der Chip 2 ist mittels eines Klebstoffes 9 auf dem ersten Bereich 1A des Chipträgers 1A, 1B befestigt. Es ist möglich, den Chip 2 mittels einer Klebefolie oberhalb der Sicke 3B zu befestigen, die dann alternativ auch mit einem nicht klebenden Material gefüllt oder sogar ungefüllt bleiben kann.

Fig. 5B zeigt auch die Umhüllung 6 des Chips 2, die in Fig. 5A nicht dargestellt ist. Wie bereits erwähnt, kann die Umhüllung 6 auch entfallen, so daß die in Fig. 5B gezeigte Anordnung mit der Umhüllung 6 oder ohne sie in ein Gehäuse 4 - günstigerweise durch Umspritzen mit dem Gehäusematerial - eingebracht wird.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Chipträgers 1A, der in diesem Fall nur einen er­ sten Bereich 1A aufweist. Auf dem Chipträger 1A ist ein Chip 2 befestigt, welcher mit dem Chipträger von einer Umhüllung 6 umgeben ist. Die Umhüllung 6 ist entweder in einem Gehäuse 4 (nicht dargestellt) einbringbar, oder sie ist selbst das Gehäuse 4, welches von keinem weiteren Gehäuse umgeben ist. Der Chipträger 1A weist an den Seiten des Chips 2 zwei in diesem Fall nach oben weisende Sicken 3B zur Versteifung auf.

Diese sind beispielsweise durch Prägung besonders einfach herstellbar.

Aufgrund der unterschiedlichen verwendeten Materialien für den Chip 2, den Chipträger 1A, 1B, die Umhüllung 6 und/oder das Gehäuse 4 kommt es zu mechanischen Belastungen des Chips 2 nicht nur in Folge von Verbiegen oder Tordieren des Gehäuses 4, sondern auch durch die unterschiedlichen, Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien ("Bimetall"-Effekt). Allen diesen mechanischen Beanspruchungen wird durch die erfindungsgemäßen Versteifungselemente entgegengewirkt.

Anders als bei den geschilderten Ausführungsbeispielen können die erfindungsgemäßen Versteifungsstege 3A auch nicht (nur) am Rande des ersten 1A und/oder zweiten 1B Bereiches angeordnet sein. Beispielsweise können die Versteifungsstege 3A in Fig. 1 und Fig. 3 durch Herausschneiden aus dem zweiten Bereich 1B und anschließendes Emporklappen erzeugt werden, wobei die Aussparungen 7 entstehen. Analog können Versteifungsstege auch im ersten Bereich 1A hergestellt werden. Die ist z. B. in Fig. 5 gezeigt.

Die Versteifungselemente 3A, 3B können bei Vorhandensein der Umhüllung 6 sowohl innerhalb dieser als auch außerhalb angeordnet sein. Ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5A beispielsweise eine Umhüllung 6 vorgesehen, wird sie den ersten Bereich 1A mit den daran angeordneten Versteifungs­ elementen 3A, 3B bedecken, den zweiten Bereich 1B mit dessen Versteifungsstegen 3A jedoch unbedeckt lassen (siehe Fig. 5B). Die gesamte Anordnung wird dann während der Montage vom Material des Gehäuses 4 umspritzt.

Claims (8)

1. Einteilig gefertigter Chipträger (1A, 1B), der ein Versteifungselement (3A, 3B) aufweist, das nach der Befestigung eines Chips (2) auf dem Chipträger (1A, 1B) und nach der Einbringung des Chipträgers (1A, 1B) in ein Gehäuse (4) einer Versteifung des Chipträgers (1A, 1B) gegenüber me­ chanischen Beanspruchungen dient.

2. Chipträger nach Anspruch 1, bei dem das Versteifungselement (3A, 3B) ein vom Chipträger (1A, 1B) emporragender Versteifungssteg (3A) ist.

3. Chipträger nach Anspruch 2, bei dem der Versteifungssteg (3A) rechteckige Hauptflächen aufweist.

4. Chipträger nach Anspruch 3, bei dem der Versteifungssteg (3A) im Querschnitt ein Kastenprofil aufweist.

5. Chipträger nach Anspruch 1, bei dem das Versteifungselement (3A, 3B) eine Sicke (3B) ist.

6. Chipträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Versteifungselement (3A, 3B) am Rand des Chipträgers (1A, 1B) angeordnet ist.

7. Chipträger nach einem der vorstehenden Ansprüche mit fol­ genden Merkmalen:

• - ein erster Bereich (1A) des Chipträgers (1A, 1B), der der Befestigung des Chips (2) dient, ist über flexible Stege (5) mit einem zweiten Bereich (1B) des Chipträgers (1A, 1B) verbunden, der nicht der Befestigung des Chips (2) dient,
• - der zweite Bereich (1B) weist das Versteifungselement (3A, 3B) auf.

8. Chipkarte mit einem Chipträger (1A, 1B) nach einem der vorstehenden Ansprüche.