DE19701163A1

DE19701163A1 - Elektrische Schaltung insbesondere für eine Chipkarte

Info

Publication number: DE19701163A1
Application number: DE1997101163
Authority: DE
Inventors: Josef Mundigl; Frank Pueschner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-01-15
Filing date: 1997-01-15
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2017-01-16
Also published as: DE19701163C2

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.

Bezugszeichenliste

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

1. Elektrische Schaltung insbesondere für eine Chipkarte, die die folgenden Merkmale aufweist:

- 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,

wobei die Trägerschicht wenigstens eine Aufnahmeöffnung zur wenigstens teilweisen Aufnahme des elektrischen Bauteils bzw. der elektrischen Bauteile aufweist,
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:

- 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,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Positionieren des elektrischen Bauteils über der Aufnahmeöffnung,
- Einführen des elektrischen Bauteils in die Aufnahmeöffnung,

dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt des Einführens des elektrischen Bauteils (9) in die Aufnahmeöffnung (3, 30, 41) der folgendende Verfahrensschritt vorgesehen ist:

- Vorsehen der Kontaktbahnschicht (4, 36, 42) in einem Bereich zwischen dem elektrischen Bauteil (9) und der Aufnahmeöffnung (3, 30, 41),

und daß das Einführen des elektrischen Bauteils (9) in die Aufnahmeöffnung (3, 30, 41) so ausgeführt wird, daß wenigstens ein Teilbereich der Kontaktbahnschicht (4, 36, 42) zwischen das elektrische Bauteil (9) und wenigstens eine Innenwand (17, 18) der Aufnahmeöffnung (3, 30, 41) gezogen wird.

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,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Positionieren des elektrischen Bauteils (56) über der Aufnahmeöffnung (52)
- Einführen des elektrischen Bauteils (56) in die Aufnahmeöffnung (52),

wobei ferner vor dem Schritt des Einführens des elektrischen Bauteils (56) in die Aufnahmeöffnung (52) der folgendende Verfahrensschritt vorgesehen ist:

- 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,

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,

wobei vor dem Schritt des Eindrückens des elektrischen Bauteils an der Aufnahmeposition der folgende Verfahrensschritt vorgesehen ist:

und wobei 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.