DE19701163A1 - Elektrische Schaltung insbesondere für eine Chipkarte - Google Patents
Elektrische Schaltung insbesondere für eine ChipkarteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung
insbesondere für eine Chipkarte, die die folgenden Merkmale
aufweist:
- - wenigstens eine Trägerschicht,
- - wenigstens eine Kontaktlayoutschicht, die von einander isolierte elektrisch leitfähige Bereiche aufweist,
- - wenigstens ein elektrisches Bauteil, das elektrische Kontakte aufweist, die mit leitfähigen Bereichen der Kontaktlayoutschicht in Verbindung stehen,
wobei die Trägerschicht wenigstens eine Aufnahmeöffnung zur
wenigstens teilweisen Aufnahme des elektrischen Bauteils
bzw. der elektrischen Bauteile aufweist.
Eine gattungsgemäße Schaltung ist aus der EP 0 671 705 A2
bekannt. Dort ist eine kontaktlose Chipkarte gezeigt, die
eine relativ dicke Trägerschicht aufweist. Die
Trägerschicht ist mit einer Kavität versehen, die zur
Aufnahme eines sogenannten Chip-Size-Package (CSP, d. h. ein
in einer Verpackung mit standardisierten Außenmaßen
aufgenommenes IC) bestimmt ist. Weiterhin weist die
gattungsgemäße Schaltung eine Kontaktlayoutschicht auf, auf
der mittels einer Ätztechnik die Windungen einer
Übertragungsspule ausgebildet sind. Dabei sind die
Anschlüsse der Übertragungsspule so auf der
Kontaktlayoutschicht angeordnet, daß bei übereinander
gelegter Trägerschicht und Kontaktlayoutschicht die
Anschlüsse im Bereich der Kavität in der Trägerschicht
vorliegen. Vor der Montage der gattungsgemäßen Schaltung
wird die Trägerschicht so auf die Kontaktlayoutschicht
aufgebracht, daß die Anschlüsse auf der
Kontaktlayoutschicht wie vorstehend ausgeführt zu der
Kavität in der Trägerschicht positioniert sind. Daraufhin
werden die Trägerschicht und die Kontaktlayoutschicht
miteinander verbunden und auf der Unterseite der
Kontaktlayoutschicht ein unteres Thermoplast-Blatt
aufgebracht. Zur Fertigstellung der Schaltung wird dann das
CSP über der Kavität positioniert und in die Kavität
eingedrückt, bis auf der Unterseite des CSPs vorhandene
Anschlußfahnen mit den Anschlüssen der Kontaktlayoutschicht
in Berührung kommen.
Bei den gattungsgemäßen Schaltungen ist von Nachteil, daß
deren Montage in hohem Maße aufwendig ist. Für die Montage
werden nämlich viele Einzelschritte benötigt, wobei die
Einzelteile der Schaltung vor jedem Schritt aufwendig
zueinander positioniert werden müssen. Weiterhin tritt bei
der Fertigung der gattungsgemäßen Schaltungen eine hohe
Ausschußrate auf. Schließlich ist von Nachteil, daß sich
die einzelnen Schichten bei großer Beanspruchung der
Schaltung voneinander lösen können, wodurch die Schaltung
zerstört wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße
Schaltung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
bereitzustellen, die einfach zu montieren ist und die stets
zuverlässig arbeitet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
wenigstens ein elektrischer Kontakt des elektrischen
Bauteils im Bereich einer insbesondere in Montage-Ein
schubrichtung des elektrischen Bauteils verlaufenden
Begrenzungswand der Aufnahmeöffnung angeordnet ist und daß
sich die Kontaktlayoutschicht wenigstens teilweise in die
Aufnahmeöffnung hinein erstreckt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der wie
vorstehend ausgeführten Ausbildung der elektrischen
Schaltung eine besonders innige Verbindung von
Kontaktlayoutschicht und elektrischen Kontakten erreichbar
ist. Dazu muß die Aufnahmeöffnung nämlich nur so
ausgebildet werden, daß zwischen dem elektrischen Bauteil
und einer Begrenzungswand der Aufnahmeöffnung gerade so
viel Platz verbleibt, daß die Kontaktlayoutschicht darin
aufgenommen werden kann. Dabei ist es auch möglich, die
Größe der Aufnahmeöffnung so auszubilden, daß die
Kontaktlayoutschicht zwischen dem elektrischen Bauteil und
einer Begrenzungswand der Aufnahmeöffnung zusammengepreßt
wird, so daß sich eine besonders innige Verbindung zwischen
elektrischen Bauteil und Kontaktlayoutschicht ergibt.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß bei montiertem
Zustand der elektrischen Schaltung wenigstens ein
elektrisch leitfähiger Bereich der Kontaktlayoutschicht in
einem Bereich zwischen einem elektrischen Kontakt und einer
Begrenzungswand der Aufnahmeöffnung angeordnet ist.
Aus der erfindungsgemäßen Ausbildung der elektrischen
Schaltung ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen ist es
möglich, die Aufnahmeöffnung in der Trägerschicht anders
als im Stand der Technik nicht als Durchgangsloch, sondern
als einfache Vertiefung auszubilden. Da die
Kontaktlayoutschicht sich bis in die Aufnahmeöffnung hinein
erstreckt, ist es nämlich nicht notwendig, die
Trägerschicht so auszubilden, daß wie bei den im Stand der
Technik bekannten Schaltungen ein in die Aufnahmeöffnung
eingesetztes elektrisches Bauteil durch eine weitere
Öffnung mit der Kontaktlayoutschicht in Verbindung treten
kann. Darüber hinaus ist es möglich, eine untere
Abdeckschicht über der Kontaktlayoutschicht zu vermeiden,
so daß die Zuverlässigkeit der elektrischen Schaltung
erhöht wird.
Um die Haltbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltung zu
verbessern, kann in einem Bereich zwischen der
Kontaktlayoutschicht und einer Begrenzungswand und/oder in
einem Bereich zwischen einer Kontaktlayoutschicht und einem
elektrischen Bauteil wenigstens ein Hilfsstoff vorgesehen
sein, der elektrisch leitfähig sein kann oder der
Füllstoffeigenschaften und/oder Hafteigenschaften aufweisen
kann. Durch das Vorsehen derartiger Hilfsstoffe kann die
Zuverlässigkeit der elektrischen Schaltung erhöht werden,
wobei gerade durch den Einsatz elektrisch leitfähiger
Haftstoffe auf besondere Lötvorgänge zwischen
Kontaktlayoutschicht und elektrischem Bauteil verzichtet
werden kann.
Dadurch ist es möglich, die elektrische Schaltung sowohl in
einer Flip-Chip-Technik oder per herkömmlichem Bonding mit
nachfolgendem Anbringen einer Abdeckmasse herzustellen.
Abweichend von den vorstehenden Techniken ist es auch
möglich, den Hilfsstoff bei der Montage der elektrischen
Schaltung thermisch zu aktivieren, so daß sich eine
besonders innige Verbindung zwischen elektrischem Bauteil
und Kontaktlayoutschicht und/oder Trägerschicht ergibt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist in einem Bereich
um die Aufnahmeöffnung herum eine Vertiefung zur Aufnahme
der Kontaktlayoutschicht vorgesehen. Bei einer derartig
ausgebildeten elektrischen Schaltung kann die
Kontaktlayoutschicht bündig mit der Trägerschicht
abschließen, so daß eine glatte Oberfläche der elektrischen
Schaltung gewährleistet ist. Dann verläuft die
Kontaktlayoutschicht im Bereich der Aufnahmeöffnung
erfindungsgemäß innerhalb der Aufnahmeöffnung und im
Bereich außerhalb der Aufnahmeöffnung in der zusätzlich
vorgesehenen Vertiefung. Dabei ist die Vertiefung gerade so
tief ausgebildet, daß die Oberseite der in die Vertiefung
eingebrachten Kontaktlayoutschicht gerade mit der
Oberfläche der Trägerschicht abschließt.
Wenn das elektrische Bauteil als integrierter Schaltkreis
ausgebildet ist, der ein Gehäuse aufweist, und wenn die
elektrischen Kontakte als sich vom Gehäuse aus erstreckende
Anschlüsse ausgebildet sind, dann kann eine besonders
leistungsfähige elektrische Schaltung hergestellt werden.
Dabei ergeben sich Montagevorteile dann, wenn der
integrierte Schaltkreis als Chip-Size-Package ausgebildet
ist, weil er in dieser Bauform besonders gut gehandhabt und
betrieben werden kann.
In einer konkreten Ausgestaltungsform hat die
Aufnahmeöffnung einen quaderförmigen Umriß, wobei die Maße
der Aufnahmeöffnung im wesentlichen den Außenmaßen des
integrierten Schaltkreises entsprechen. Dann ist
sichergestellt, daß sowohl eine innige Verbindung zwischen
integriertem Schaltkreis und Kontaktlayoutschicht als auch
zwischen integriertem Schaltkreis und Trägerschicht
hergestellt ist. Bei einer Ausbildung der Aufnahmeöffnung
und/oder des integrierten Schaltkreises derart, daß das
Gehäuse des integrierten Schaltkreises paßgenau in die
Aufnahmeöffnung einführbar ist, ergibt sich der Vorteil,
daß gerade bei mehrschichtigen Karten im Bereich der
Aufnahmeöffnung nur geringe Einfallstellen auftreten. Dies
resultiert in einem scharfen Druckbild auf der Oberfläche
der elektrischen Schaltung, wenn diese als Chipkarte
ausgebildet ist. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn
die Oberflächen der Trägerschicht und des integrierten
Schaltkreises bündig miteinander abschließen. Dadurch wird
nämlich ein Vorsehen von Zusatzschichten vermieden, wie
dies bisher im Stand der Technik notwendig war. Durch die
erfindungsgemäße Ausbildung von Chipkarten können nun
insbesondere Chipkarten mit nur fünf Schichten hergestellt
werden.
Eine besonders vorteilhafte und zuverlässige elektrische
Schaltung ergibt sich dann, wenn die Kontaktlayoutschicht
als flexible Leiterplatte ausgebildet ist, wobei die
Leiterplatte eine dehnbare Grundschicht und/oder dehnbare
Leiterbahnen aufweisen kann. Eine solche Leiterbahn kann
sich besonders gut in den Raum zwischen elektrischem
Bauteil und Trägerschicht einpassen, da sie
Längenänderungen der Kontaktlayoutschicht bei der Montage
und Maßtoleranzen des elektrischen Bauteils und der
Trägerschicht ausgleicht.
Außerdem ist gemäß der Erfindung noch vorgesehen, daß das
elektrische Bauteil im Bereich einer neutralen Faser der
Trägerschicht angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine
elektrische Schaltung, die besonders gut verbiegbar ist,
ohne daß eine Zerstörung der elektrischen Schaltung
auftreten würde.
Die Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur
Herstellung einer elektrischen Schaltung gelöst, das im
wesentlichen für alle elektrischen Schaltungen verwendet
werden kann, bei denen ein elektrisches Bauteil bei der
Montage über einer Aufnahmeöffnung positioniert und danach
in die Aufnahmeöffnung eingeführt wird. Das
erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß
vor dem Schritt des Einführens des elektrischen Bauteils in
die Aufnahmeöffnung der Schritt des insbesondere
positionierten Vorsehens der Kontaktlayoutschicht in einem
Bereich zwischen dem elektrischen Bauteil und der
Aufnahmeöffnung vorgesehen ist. Selbstverständlich hat das
Einführen des elektrischen Bauteils in die Aufnahmeöffnung
insbesondere derart vonstatten zu gehen, daß wenigstens ein
Teilbereich der Kontaktlayoutschicht zwischen das
elektrische Bauteil und wenigstens eine Innenwand der
Aufnahmeöffnung gezogen wird. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren ist sichergestellt, daß eine erfindungsgemäße
elektrische Schaltung auf besonders einfache Weise
hergestellt werden kann.
In Abweichung von diesem Verfahren wäre es auch denkbar, in
einem ersten Schritt zunächst die Kontaktlayoutschicht in
die Aufnahmeöffnung einzubringen und danach das elektrische
Bauteil in die mit der Kontaktlayoutschicht versehene
Aufnahmeöffnung einzuführen. Dies kann beispielsweise durch
das Vorsehen der Kontaktbahnschicht als Bereich einer
dreidimensionalen Leiterplatte erfolgen, wie es ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist. Dazu kann wenigstens ein
Bereich der Trägerschicht mit leitendem Material versehen
werden, das nachfolgend in einem Abtrageschicht an den
Stellen entfernt wird, an denen keine leitfähigen Bereiche
verbleiben sollen. Das Verfahren, bei dem die
Kontaktbahnschicht erst bei der Montage der elektrischen
Schaltung vorgesehen wird, weist jedoch den Vorteil der
einfachen Herstellung der elektrischen Schaltung auf.
Zudem ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
gewährleistet, daß sich ein inniger Kontakt zwischen dem
elektrischen Bauteil, der Kontaktlayoutschicht und der
Trägerschicht ergibt. Bei geeigneter Ausgestaltung der
Aufnahmeöffnung und geeigneter Wahl der Außenmaße des
elektrischen Bauteils kann nämlich erreicht werden, daß das
elektrische Bauteil so in die Aufnahmeöffnung eingesetzt
wird, daß es quer zu seiner Einschubrichtung von der
Trägerschicht durch eine Vorspannkraft beaufschlagt wird.
Diese Vorspannkraft stellt sicher, daß eine innige
Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil und der
Trägerschicht entsteht. Dies ist ganz besonders dann
gewährleistet, wenn die Kontaktbahnschicht an einem Bereich
einer Begrenzungswand der Aufnahmeöffnung vorgesehen ist,
die mindestens annähernd parallel zu der Montagerichtung
des elektrischen Bauteils verläuft. Dann ist nämlich
gewährleistet, daß der beim Einschub des elektrischen
Bauteils aufgrund einer Aufweitung der Aufnahmeöffnung
entstehende Druck zu einem innigen Anpressen des
elektrischen Bauteils an die Begrenzungswand und damit zu
einer zuverlässigen Verbindung eines sich in diesem Bereich
befindlichen elektrischen Kontakts mit der
Kontaktbahnschicht.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Schritt
des Einführens des elektrischen Bauteils in die
Aufnahmeöffnung so erfolgt, daß wenigstens ein leitfähiger
Bereich mit wenigstens einem elektrischen Kontakt in
Berührung kommt und in montiertem Zustand so verbleibt.
Dadurch entsteht durch die zusätzlich von der Trägerschicht
hergestellte Anpreßkraft ein zuverlässiger elektrischer
Übergang zwischen elektrischen Bauteil und einem
leitfähigen Bereich der Kontaktlayoutschicht.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung ist weiterhin der Schritt
des Vorsehens eines Hilfsstoffs zwischen einem Bereich der
Aufnahmeöffnung und einem Bereich des elektrischen Bauteils
vorgesehen. Das Vorsehen eines Hilfsstoffs ist gerade bei
der Anwendung von Flip-Chip-Montagetechniken günstig, denn
bei der Verwendung eines sogenannten Underfillers wird die
Zuverlässigkeit der elektrischen Schaltung erhöht. Darüber
hinaus können leitfähige Klebstoffe und Lötpasten verwendet
werden, was bei allen Bonding-Techniken bekannt ist. Es ist
aber auch jede andere Verbindung zwischen dem elektrischen
Bauteil und der Kontaktlayoutschicht und/oder der
Trägerschicht möglich.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung einer elektrischen Schaltung insbesondere für
eine Chipkarte vorgesehen, wobei die elektrische Schaltung
die folgenden Merkmale aufweist:
- - wenigstens eine Trägerschicht mit wenigstens einer Aufnahmeposition zur wenigstens teilweisen Aufnahme des elektrischen Bauteils bzw. der elektrischen Bauteile,
- - wenigstens eine Kontaktbahnschicht, die voneinander isolierte elektrisch leitfähige Bereiche aufweist,
- - wenigstens ein elektrisches Bauteil, das elektrische Kontakte aufweist, die bei der Montage der elektrischen Schaltung mit leitfähigen Bereichen der Kontaktbahnschicht in Verbindung gebracht werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Positionieren des elektrischen Bauteils über der Aufnahmeposition,
- - Eindrücken des elektrischen Bauteils in die Trägerschicht an der Stelle der Aufnahmeposition,
und bei dem vor dem Schritt des Eindrückens des
elektrischen Bauteils an der Aufnahmeposition der folgende
Verfahrensschritt vorgesehen ist:
- - Vorsehen der Kontaktbahnschicht in einem Bereich zwischen dem elektrischen Bauteil und der Aufnahmeposition,
und bei das Eindrücken des elektrischen Bauteils an der
Aufnahmeposition so ausgeführt wird, daß wenigstens ein
Teilbereich der Kontaktbahnschicht zwischen das elektrische
Bauteil und einen quer zur Eindrückrichtung verlaufenden
Bereich der Trägerschicht gezogen wird.
Das vorstehende erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich
durch seine Einfachheit aus. Dabei kann die Trägerschicht
und/oder die Kontaktbahnschicht an der Stelle der
Eindrückposition partiell erwärmt werden, so daß das
elektrische Bauteil mit der Kontaktbahnschicht einfach in
die Trägerschicht eingedrückt werden kann. Besonders bei
der Verwendung von CSP-Chips kann in diesem Fall ganz auf
ein Vorsehen von Underfillern verzichtet werden. Weiterhin
ergibt sich eine schnelle und unkomplizierte Herstellung
der elektrischen Schaltung.
Die Erfindung ist anhand dreier Ausführungsbeispiele näher
verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt ein elektrisches Bauteil, das zum Einsatz
in einer erfindungsgemäßen Schaltung bestimmt
ist,
Fig. 2 zeigt einen ersten Montageschritt der erfindungs
gemäßen elektrischen Schaltung, bei dem eine
Kontaktlayoutschicht auf einer Trägerschicht
positioniert wird,
Fig. 3 zeigt die Kontaktlayoutschicht und die Träger
schicht aus Fig. 2 in zueinander positioniertem
Zustand,
Fig. 4 zeigt die Trägerschicht und die Kontaktlayout
schicht aus Fig. 3 mit dem darüber
positionierten elektrischen Bauteil aus Fig. 1,
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung
nach dem Ausführen der in den Fig. 2, 3 und 4
erläuterten Verfahrensschritte,
Fig. 6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße elektrische
Schaltung in einem Zustand vor dem Einführen des
elektrischen Bauteils in eine Aufnahmeöffnung,
Fig. 7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße elektrische
Schaltung in einem Zustand vor dem Positionieren
einer Kontaktlayoutschicht auf einer
Trägerschicht,
Fig. 8 zeigt eine weitere erfindungsgemäße elektrische
Schaltung in einem Zustand vor dem Einführen des
elektrischen Bauteils in eine Aufnahmeöffnung,
Fig. 9 zeigt die elektrische Schaltung aus Fig. 8 in
einem Zustand vor dem Aufbringen zusätzlicher
Schichten.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung ist anhand Fig.
5 in ihrem Aufbau am deutlichsten nachzuvollziehen. Fig. 5
zeigt eine elektrische Schaltung 1, die einen Kartenkörper
2 aus Kunststoff aufweist. Der Kartenkörper 2 hat eine
Kartenkavität 3 mit quaderförmigen Umriß, von dem in Fig.
5 nur ein rechteckiger Querschnitt zu sehen ist. Die
Kartenkavität 3 wird fräs-, stanz- oder prägetechnisch
hergestellt.
Weiterhin hat die elektrische Schaltung 1 eine
Kontaktlayoutfolie 4, die eine dehnbare und flexible
Trägerfolie 5 mit darauf angebrachten dehnbaren und
flexiblen metallischen Leiterbahnen 6 umfaßt. Die
Kontaktlayoutfolie 4 ist nach einer im Stand der Technik
üblichen Vorgehensweise strukturiert, das heißt über einen
Ätzstrukturierungsvorgang oder über eine Sieb-/Scha
blonendruck-Methode. Die Kontaktlayoutfolie 4 verläuft
dabei von einer rechten Oberseite 7 des Kartenkörpers 2 in
die Kartenkavität 3 hinein und auf deren linker Seite
wieder nach oben auf eine linke Oberseite 8 des
Kartenkörpers 2. In der Kartenkavität 3 befindet sich ein
integrierter Schaltkreis 9, dessen Aufbau nachstehend mit
Bezug auf Fig. 1 wiedergegeben wird.
Wie in Fig. 1 gut zu sehen ist, hat der integrierte
Schaltkreis 9 einen im Inneren des integrierten
Schaltkreises 9 vorgesehenen Chip 10, der zwischen eine
Bodenlage 11 und eine Decklage 12 jeweils aus Kunststoff
eingebracht ist. Zum Auffüllen der dabei entstehenden
Freiräume dient eine Epoxydfüller-Schicht 13, wobei
Bodenlage 11, Decklage 12 und die Umrisse der Epoxydfül
ler-Schicht 13 so ausgeformt sind, daß der integrierte
Schaltkreis eine quaderförmige Gesamtgestalt aufweist,
deren Außenmaße im wesentlichen mit den Innenmaßen der
Kartenkavität 3 übereinstimmen. Wie man in Fig. 1
besonders gut sieht, ist ein erster Chipkontakt 14 und ein
zweiter Chipkontakt 15 zu beiden Seiten des integrierten
Schaltkreises 9 aus diesem herausgeführt. Dabei erstrecken
sich der erste Chipkontakt 14 und der zweite Chipkontakt 15
ausgehend von dem Chip 10 auf kürzestem Weg nach außen an
je eine Seitenfläche des integrierten Schaltkreises 9,
entlang dieser Seitenfläche nach unten bis zur Bodenlage
11, und sie verlaufen abgewinkelt entlang einer Unterseite
16 der Bodenlage 11.
In Fig. 5 ist besonders gut zu sehen, wie der erste
Chipkontakt 14 und der zweite Chipkontakt 15 bei in die
Kartenkavität 3 eingesetztem Zustand mit den Leiterbahnen 6
in Verbindung stehen. Der besseren Übersicht halber wurden
in Fig. 5 jedoch keine Bezugsziffern für die Bauteile des
integrierten Schaltkreises 9 angefügt. Ein erster
Seitenwandbereich 17 und ein zweiter Seitenwandbereich 18
der Kartenkavität 3 umfaßt dabei den in die Kartenkavität 3
eingesetzten integrierten Schaltkreis 9 derart, daß
aufgrund der Elastizität des Kartenkörpers 2 ein Kraftfluß
von erstem Seitenwandbereich 17 über die Kontaktlayoutfolie
4 zum zweiten Chipkontakt 15, dort durch die
Epoxydfüllerschicht 13 hindurch zum ersten Chipkontakt 14
und von diesem zum zweiten Seitenwandbereich 18 verläuft.
Dadurch wird ein sicherer Kontakt zwischen den Leiterbahnen
6 und dem ersten Chipkontakt 14 bzw. dem zweiten
Chipkontakt 15 hergestellt. Darüber hinaus ist im Bereich
zwischen erstem Chipkontakt 14 und erstem Seitenwandbereich
17 eine erste Füllstoffschicht 19 vorgesehen. Zwischen
zweitem Chipkontakt 15 und zweitem Seitenwandbereich 18 ist
eine zweite Füllstoffschicht 20 vorgesehen. Die erste
Füllstoffschicht 19 und die zweite Füllstoffschicht 20
stellen sicher, daß Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche
des integrierten Schaltkreises 9 und im Übergangsbereich
zur Kontaktlayoutfolie 4 ausgeglichen werden, wodurch die
Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltung 1 erhöht wird.
Wie man in der Ansicht gemäß Fig. 5 besonders gut sieht,
ist eine Oberseite 21 der elektrischen Schaltung 1 glatt
ausgebildet und nur wenig strukturiert. Dadurch ergeben
sich Vorteile bei einem nachfolgenden Bedrucken der
erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung 1.
In den Fig. 2 bis 4 ist das Montageverfahren zur Montage
der erfindungsgemäßen Schaltung 1 aus Fig. 5
veranschaulicht. Fig. 2 zeigt den Schritt des
Positionierens der Kontaktlayoutfolie 4 auf dem
Kartenkörper 2. Wie man in dieser Ansicht besonders gut
sieht, hat die Kontaktlayoutfolie 4 einen Inselbereich 22
zwischen zwei Leiterbahnen 6. Beim Positionieren wird der
Inselbereich 22 über der Mitte der Kartenkavität 3
angeordnet.
Fig. 3 zeigt den Kartenkörper 2 mit darauf positionierter
Kontaktlayoutfolie 4. Wie man in dieser Ansicht besonders
gut sehen kann, deckt die Kontaktlayoutfolie 4 die
Kartenkavität 3 ab.
In der in Fig. 3 gezeigten Stellung kann die
Kontaktlayoutfolie 4 an ihrem Übergangsbereich zur
Oberseite des Kartenkörpers 2 auch mit einem zusätzlich
eingebrachten Klebstoff wie Haftkleber, Hotmelt usw.
verstärkend fixiert werden. Dazu kann die Unterseite der
Kontaktlayoutfolie 4 mit einem geeigneten Ein- oder
Mehrschicht-Klebefilm wie beispielsweise einer
selbsthaftenden oder thermisch aktivierbaren Kleberschicht
oder einer zusätzlich vorher auf die Unterseite der
Kontaktlayoutfolie 4 aufgebrachte Haftsubstanz versehen
sein.
Fig. 4 zeigt den Kartenkörper 2 mit der darauf
positionierten Kontaktlayoutfolie 4 aus Fig. 3 sowie mit
dem über der Kartenkavität 3 positionierten integrierten
Schaltkreis 9. Der integrierte Schaltkreis 9 ist dabei so
angebracht, daß seine Mitte sich genau über dem
Inselbereich 22 befindet. Wie man in dieser Ansicht
besonders gut sieht, sind an den Seitenwänden des
integrierten Schaltkreises 9 die erste Füllstoffschicht 19
und die zweite Füllstoffschicht 20 angebracht. Ausgehend
von der Darstellung in Fig. 4 wird der integrierte
Schaltkreis 9 unter Mitnahme von Bereichen der
Kontaktlayoutfolie in die Kartenkavität 3 eingepreßt, bis
er in die in Fig. 5 gezeigte Lage kommt. Dabei können
zusätzlich eingebrachte Hilfsstoffe wie Leitkleber oder
Lötpaste eine weitergehende Verbindung des ersten
Chipkontakts 14 und des zweiten Chipkontakts 15 mit den
Leiterbahnen 6 bewirken. Außerdem kann der integrierte
Schaltkreis 9 beim Einbringen in die Kartenkavität 3
erwärmt werden, was eine feste Verbindung von integrierten
Schaltkreis 9, Kontaktlayoutfolie 4 und Kartenkörper 2
sogar ohne zusätzliche Haftsubstanzen ermöglicht. Wie aus
den Fig. 4 und 5 besonders deutlich hervorgeht, ist
dabei wesentlich für eine gute Verbindung von integrierten
Schaltkreis 9, Kontaktlayoutfolie 4 und Kartenkörper 2, daß
die Maße der Kartenkavität 3 eng genug gehalten werden,
damit sich ein entsprechender Kraftfluß zwischen dem ersten
Seitenwandbereich 17 und dem zweiten Seitenwandbereich 18
ergibt. Das Einbringen des integrierten Schaltkreises 9
kann dabei mittels eines Standard-Die-Bond-Prozesses
erfolgen.
Aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich ein
wesentlicher Kosten- und Verfahrensvorteil, da in einem
einzigen Montageschritt sowohl der integrierte Schaltkreis
9 im Kartenkörper 2 montiert wird, als auch eine elektrisch
leitende Verbindung der Leiterbahnen 6 mit dem ersten
Chipkontakt 14 und dem zweiten Chipkontakt 15 erfolgt.
Fig. 6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße elektrische
Schaltung 29 in einem Zustand vor ihrer endgültigen
Montage. Die elektrische Schaltung 29 hat einen
Kartenkörper 30, der hybrid aufgebaut ist. Dies bedeutet,
daß innerhalb des Kartenkörpers 30 eine eingegossene
Layoutstruktur 31 wie beispielsweise eine Spule oder eine
Flexschaltung eingebracht ist. Die Layoutstruktur 31 ist
dabei so angeordnet, daß sich Kontaktbereiche 32 in eine
Kartenkavität 33 im Kartenkörper 30 hinein erstrecken. In
dieser Ansicht sind die Kontaktbereiche 32 jeweils mit
einem Leitpastenabschnitt 34 versehen, um einen innigen
Kontakt mit Chipkontakten 35 zu gewährleisten, sobald die
elektrische Schaltung 29 montiert ist.
Weiterhin ist in Fig. 6 eine Kontaktlayoutfolie 36 mit
einer Trägerfolie 37 und Leiterbahnen 38 dargestellt, die
wie die entsprechenden Bauteile der elektrischen Schaltung
1 gemäß Fig. 4 positioniert sind.
Über der Kontaktlayoutfolie 36 und dem Kartenkörper 30 ist
der integrierte Schaltkreis 9 positioniert, und zwar so,
daß er sich genau über der Kartenkavität 33 befindet. In
eingedrücktem Zustand des integrierten Schaltkreises 9
treten seine Chipkontakte 35 sowohl mit den Leiterbahnen 38
als auch mit den Kontaktbereichen 32 im Inneren der Kavität
in Verbindung. Im Ergebnis entsteht eine Chipkarte mit
glatter Oberfläche, die sich besonders einfach und
kostengünstig montieren läßt.
Die Kartenkavität 32 kann dabei besonders gut nachträglich
in den Kartenkörper 30 eingebracht werden. Dabei bietet
sich als Herstellungsverfahren zunächst an, die
Layoutstruktur 31 mittels eines additiven Verfahrens in den
Kartenkörper 30 einzubetten, indem dieser um die
Layoutstruktur 31 herum aufgebaut wird. Danach kann an der
Stelle, an der die Kartenkavität 33 entstehen soll, durch
ein subtraktives Verfahren eine Öffnung gebildet werden,
die so ausgeführt wird, daß die Kontaktbereiche 32 erst
nachträglich freigelegt werden.
Durch die besonders guten thermischen Wärmeleit
eigenschaften des integrierten Schaltkreises 9, der
insbesondere ein CSP-Gehäuse aufweisen kann, kann zum
Einsetzen des integrierten Schaltkreises 9 in die
Kartenkavität 33 ein einfaches standardisiertes Verfahren
wie beispielsweise Ultraschall, Laserverfahren,
Thermokompression, Löten, Leitkleben etc. sowie
Kombinationen daraus verwendet werden, um sowohl die
Leiterbahnen 38 als auch die Kontaktbereiche 32 mit den
entsprechenden Chipkontakten 35 zu verbinden.
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kartenkörpers
40 mit einer Kartenkavität 41, auf die eine
Kontaktlayoutfolie 42 mit einer Trägerfolie 43 und mit
Leiterbahnen 44 aufgebracht ist. Die Kontaktlayoutfolie 42
in Fig. 7 entspricht im wesentlichen der
Kontaktlayoutfolie 37 aus Fig. 6 sowie der
Kontaktlayoutfolie 5 aus den Fig. 2 bis 5. Die
Kontaktlayoutfolie 42 weist jedoch eine größere Stärke auf,
so daß sich bei Verwendung mit dem Kartenkörper 40 eine
elektrische Schaltung ergäbe, die eine deutlich sichtbare,
und daher unerwünschte Oberflächenstruktur aufweist. Um
dies zu vermeiden, ist im Bereich der Kartenkavität 41 an
einer Oberseite 45 des Kartenkörpers 40 eine zusätzliche
Ausnehmung 46 eingebracht, die in ihrer Tiefe gerade so
ausgebildet ist, daß die Trägerfolie 43 darin Platz findet.
Somit schließt eine Oberseite 47 der Trägerfolie 43 mit
einer Oberseite 45 des Kartenkörpers 40 bündig ab. Dadurch
wird eine strukturierte Oberfläche einer mit dem
Kartenkörper 40 und der Trägerfolie 43 hergestellten
elektrischen Schaltung vermieden.
Fig. 8 zeigt eine weitere erfindungsgemäße elektrische
Schaltung 50 in einem Zustand vor ihrer endgültigen
Montage. Die elektrische Schaltung 50 hat einen
Kartenkörper 51 aus Kunststoff, in dem eine quaderförmige
Kavität 52 vorgesehen ist. Auf dem Kartenkörper 51 ist mit
Hilfe einer Technik zum Erzeugen von dreidimensionalen
Leiterplatten ein Spulenbereich 53 vorgesehen, der als
Sende-/Empfangsspule ausgebildet ist. Der Spulenbereich 53
ist dabei so ausgeführt, daß seine Leiterbahnen durch den
Bereich der Kavität 52 verlaufen. Je ein Anschlußende 54
und 55 der elektrischen Schaltung 50 ist im Bereich einer
Seitenwand der Kavität 52 vorgesehen.
Weiterhin weist die elektrische Schaltung 50 einen Chip 56
auf, der so ausgeformt ist, daß er sich paßgenau in die
Kavität 52 einführen läßt. Am Chip 56 sind zwei
Anschlußkontakte 57 und 58 vorgesehen, und zwar derart, daß
diese bei eingesetztem Zustand des Chips 56 in die Kavität
52 mit den Anschlußenden 54 und 55 in Kontakt treten.
Aufgrund der paßgenauen Ausgestaltung des Chips 56 und der
Kavität 52 ist bei eingesetztem Zustand des Chips 56
gewährleistet, daß die Anschlußenden 54 und 55 des
Spulenbereichs 53 und die Anschlußkontakte 57 und 58 des
Chips 56 fest aneinander gepreßt werden. Weiterhin ist
gewährleistet, daß die obere Oberfläche des Chips 56 bei
eingesetztem Zustand in die Kavität 52 bündig mit der
oberen Oberfläche des Kartenkörpers 51 abschließt.
Fig. 9 zeigt die elektrische Schaltung 50 aus Fig. 8 in
einem Zustand vor dem Aufbringen einer oberen Druckfolie 59
und einer unteren Druckfolie 60 sowie eines oberen
Kratzschutzes 61 und eines unteren Kratzschutzes 62.
Aufgrund der paßgenauen Einbringung des Chips 56 in die
Kavität 52 ist gewährleistet, daß sich zwischen Chip 56 und
Kartenkörper 51 kein Spalt erstreckt. Dadurch kann eine
obere Druckfolie 59 und eine untere Druckfolie 60, die
beide mit einem Druckmotiv versehen sind, direkt auf den
Kartenkörper 51 aufgebracht werden, ohne daß ein
zusätzlicher Höhenausgleich im Bereich der Kavität 52
notwendig wäre. Der obere Kratzschutz 61 und der untere
Kratzschutz 62 stellen dabei sicher, daß die obere
Druckfolie 59 und die untere Druckfolie 60 vor Verschleiß
geschützt sind. Dazu ist der obere Kratzschutz 61 und der
untere Kratzschutz 62 als durchsichtige Folie aus
Kunststoff ausgeführt.
1
elektrische Schaltung
2
Kartenkörper
3
Kartenkavität
4
Kontaktlayoutfolie
5
Trägerfolie
6
Leiterbahnen
7
rechte Oberseite
8
linke Oberseite
9
Integrierter Schaltkreis
10
Chip
11
Bodenlage
12
Decklage
13
Epoxydfüller-Schicht
14
Erster Chipkontakt
15
Zweiter Chipkontakt
16
Unterseite
17
Erster Seitenwandbereich
18
Zweiter Seitenwandbereich
19
Erste Füllstoffschicht
20
Zweite Füllstoffschicht
21
Oberseite
22
Inselbereich
29
Elektrische Schaltung
30
Kartenkörper
31
Layoutstruktur
32
Kontaktbereich
33
Kartenkavität
34
Leitpastenabschnitt
35
Chipkontakt
36
Kontaktlayoutfolie
37
Trägerfolie
38
Leiterbahnen
40
Kartenkörper
41
Kartenkavität
42
Kontaktlayoutfolie
43
Trägerfolie
44
Leiterbahnen
45
Oberseite
46
Ausnehmung
47
Oberseite
50
Elektrische Schaltung
51
Kartenkörper
52
Kavität
53
Spulenbereich
54
Anschlußende
55
Anschlußende
56
Chip
57
Anschlußkontakt
58
Anschlußkontakt
59
Obere Druckfolie
60
Untere Druckfolie
61
Oberer Kratzschutz
62
Unterer Kratzschutz
Claims (22)
1. Elektrische Schaltung insbesondere für eine Chipkarte,
die die folgenden Merkmale aufweist:
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- - wenigstens eine Trägerschicht,
- - wenigstens eine Kontaktbahnschicht, die voneinander isolierte elektrisch leitfähige Bereiche aufweist,
- - wenigstens ein elektrisches Bauteil, das elektrische Kontakte aufweist, die mit leitfähigen Bereichen der Kontaktbahnschicht in Verbindung stehen,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- - wenigstens ein elektrischer Kontakt (14, 15; 35; 57, 58) des elektrischen Bauteils (9; 56) ist im Bereich einer Begrenzungswand (17, 18) der Aufnahmeöffnung (3, 30, 41; 52) angeordnet,
- - die Kontaktbahnschicht (4, 36, 42; 53) erstreckt sich wenigstens teilweise in die Aufnahmeöffnung (3, 30, 41; 52) hinein.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnschicht (4, 36, 42;
53) so ausgebildet ist, daß wenigstens ein elektrisch
leitfähiger Bereich (6, 38, 44) in einem Bereich
zwischen einem elektrischen Kontakt (14, 15; 35) und
einer Begrenzungswand (17, 18) angeordnet ist.
3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem Bereich zwischen
Kontaktbahnschicht (4, 36, 42) und Begrenzungswand
und/oder in einem Bereich zwischen Kontaktbahnschicht
(4, 36, 42) und elektrischem Bauteil (9) wenigstens
ein Hilfsstoff (19, 20, 34) vorgesehen ist.
4. Elektrische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hilfsstoff (34) elektrisch
leitfähig ist.
5. Elektrische Schaltung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstoff
Füllstoffeigenschaften (19, 20) aufweist.
6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstoff
Hafteigenschaften aufweist.
7. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstoff
thermisch aktivierbar ist.
8. Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Bereich um die Aufnahmeöffnung (41) eine Vertiefung
(46) zur Aufnahme der Kontaktbahnschicht (42)
vorgesehen ist.
9. Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische
Bauteil als integrierter Schaltkreis (9; 56)
ausgebildet ist, der ein Gehäuse aufweist, und daß die
elektrischen Kontakte als sich vom Gehäuse aus
erstreckende Anschlüsse (14, 15; 35; 57, 58)
ausgebildet sind.
10. Elektrische Schaltung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis als
Chip Sized Package (9; 56) ausgebildet ist.
11. Elektrische Schaltung nach Anspruch 9 oder Anspruch
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung
(3, 30, 41; 52) einen quaderförmigen Umriß aufweist,
wobei die Maße der Aufnahmeöffnung (3, 30, 41; 52) im
wesentlichen den Außenmaßen des integrierten
Schaltkreises (9; 56) entsprechen.
12. Elektrische Schaltung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (3, 30, 41;
52) so ausgebildet ist, daß das Gehäuse des
integrierten Schaltkreises (9, 56) paßgenau in die
Aufnahmeöffnung (3, 30, 41; 52) einführbar ist.
13. Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktbahnschicht als flexible Leiterplatte (4, 36,
42) ausgebildet ist.
14. Elektrische Schaltung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (4, 36, 42) eine
dehnbare Grundschicht (5, 37, 43) und/oder dehnbare
Leiterbahnen (6, 38, 44) aufweist.
15. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnschicht
(53) als Bereich einer dreidimensionalen Leiterplatte
ausgeführt ist.
16. Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische
Bauteil (56) im Bereich einer neutralen Faser der
Trägerschicht (51) angeordnet ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung
insbesondere für eine Chipkarte,
wobei die elektrische Schaltung die folgenden Merkmale aufweist:
wobei die elektrische Schaltung die folgenden Merkmale aufweist:
- - wenigstens eine Trägerschicht mit wenigstens einer Aufnahmeöffnung zur wenigstens teilweisen Aufnahme des elektrischen Bauteils bzw. der elektrischen Bauteile,
- - wenigstens eine Kontaktbahnschicht, die voneinander isolierte elektrisch leitfähige Bereiche aufweist,
- - wenigstens ein elektrisches Bauteil, das elektrische Kontakte aufweist, die bei der Montage der elektrischen Schaltung mit leitfähigen Bereichen der Kontaktbahnschicht in Verbindung gebracht werden,
- - Positionieren des elektrischen Bauteils über der Aufnahmeöffnung,
- - Einführen des elektrischen Bauteils in die Aufnahmeöffnung,
- - Vorsehen der Kontaktbahnschicht (4, 36, 42) in einem Bereich zwischen dem elektrischen Bauteil (9) und der Aufnahmeöffnung (3, 30, 41),
18. Verfahren zur Herstellung einer elektrische Schaltung
nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem
Schritt des Einführens des elektrischen Bauteils (9)
in die Aufnahmeöffnung (3, 30, 41) wenigstens ein
leitfähiger Bereich (6, 38, 44) mit wenigstens einem
elektrischen Kontakt (14, 15; 35) in Berührung kommt.
19. Verfahren zur Herstellung einer elektrische Schaltung
nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt des Vorsehens eines Hilfsstoffs (19, 20)
zwischen einem Bereich der Aufnahmeöffnung (3, 30, 41)
und einem Bereich des elektrischen Bauteils (9)
vorgesehen ist.
20. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung
insbesondere für eine Chipkarte,
wobei die elektrische Schaltung die folgenden Merkmale
aufweist:
- - wenigstens eine Trägerschicht (51) mit wenigstens einer Aufnahmeöffnung (52) zur paßgenauen Aufnahme des elektrischen Bauteils (56) bzw. der elektrischen Bauteile,
- - wenigstens eine Kontaktbahnschicht (53), die voneinander isolierte elektrisch leitfähige Bereiche aufweist,
- - wenigstens ein elektrisches Bauteil (56), das elektrische Kontakte (57, 58) aufweist, die bei der Montage der elektrischen Schaltung mit leitfähigen Bereichen (54, 55) der Kontaktbahnschicht (53) in Verbindung gebracht werden,
- - Positionieren des elektrischen Bauteils (56) über der Aufnahmeöffnung (52)
- - Einführen des elektrischen Bauteils (56) in die Aufnahmeöffnung (52),
- - Aufbringen der Kontaktbahnschicht (53) auf die Trägerschicht (51) in einem Bereich der Aufnahmeöffnung (52), und zwar mit einem Verfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Leiterplatten.
21. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung
insbesondere für eine Chipkarte nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnschicht
(53) in einem Bereich einer Begrenzungswand der
Aufnahmeöffnung (52) aufgebracht wird.
22. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung
insbesondere für eine Chipkarte,
wobei die elektrische Schaltung die folgenden Merkmale
aufweist:
- - wenigstens eine Trägerschicht mit wenigstens einer Aufnahmeposition zur wenigstens teilweisen Aufnahme des elektrischen Bauteils bzw. der elektrischen Bauteile,
- - wenigstens eine Kontaktbahnschicht, die voneinander isolierte elektrisch leitfähige Bereiche aufweist,
- - wenigstens ein elektrisches Bauteil, das elektrische Kontakte aufweist, die bei der Montage der elektrischen Schaltung mit leitfähigen Bereichen der Kontaktbahnschicht in Verbindung gebracht werden,
- - Positionieren des elektrischen Bauteils über der Aufnahmeposition,
- - Eindrücken des elektrischen Bauteils in die Trägerschicht an der Stelle der Aufnahmeposition,
- - Vorsehen der Kontaktbahnschicht in einem Bereich zwischen dem elektrischen Bauteil und der Aufnahmeposition,
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DE1997101163 DE19701163C2 (de) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | Elektrische Schaltung insbesondere für eine Chipkarte |
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