DE69832104T2 - Verbindung durch Aufbringen eines dem Relief entsprechenden viskosen Produktes - Google Patents

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    • H01L2924/181—Encapsulation

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektronischer Module, die insbesondere dazu bestimmt sind, in eine kartenförmige elektronische Vorrichtung eingebaut zu werden, wobei die Module einen Träger umfassen, der mindestens eine mit Kontaktspuren versehene Seite sowie eine auf dem Träger befestigte Mikroschaltung mit Ausgangskontakten aufweist, die jeweils mit einer Kontaktspur des Trägers verbunden sind.
  • Derartige kartenförmige Vorrichtungen umfassen insbesondere Karten mit (einer) integrierten Schaltung(en), auch Chipkarten genannt, aber auch Träger elektronischer Elemente für Fernseher, Videorekorder, etc.
  • Eine Chipkarte besteht aus einem Kartenkörper und einem in dem Kartenkörper integrierten, den Chip umfassenden Modul.
  • Ein Chipkarten-Modul besteht aus einem Träger, im allgemeinen aus Epoxidglas, der auf einer Seite derart metallisiert ist, dass er Kontaktspuren aufweist, und aus einem Chip, der auf der anderen Seite des Trägers aufgeklebt ist und Ausgangskontakte auf seiner Außenseite aufweist. Durch den Träger sind Anschlussvertiefungen zum Hindurchführen von Anschlussdrähten vorgesehen, die einen Ausgangskontakt mit einer Kontaktspur verbinden.
  • Die Anschlussdrähte aus oxidationsfreiem Metall, wie Gold oder Aluminium, werden unter Verwendung verschiedener Technologien, wie etwa Ultraschall- oder Thermokompressionsschweißen, die zum Schutz der Anschlussdrähte eine weitere Ummantelung ("Glob Top") derselben mit einem Harz erfordern, verschweißt. Es ist bisweilen notwendig, dass zuvor auf dem Träger eine Harzauslaufsperre, wie etwa ein Ring aus Metall oder Silikon, befestigt wird.
  • Die Ummantelungsmasse wird auf nicht kontrollierbare Art und Weise aufgebracht und bildet, sobald sie polymerisiert ist, einen sehr dicken Tropfen, dessen Höhe die Spezifikationen der Chipkarten überschreitet. Daher ist es notwendig, einen Fräsvorgang durchzuführen, um die Höhe des Moduls auf den erforderlichen Wert zu verringern. Dieser Fräsvorgang kann das Modul beschädigen, was die Hauptursache für Produktionsausschuss bildet.
  • Im Körper der Chipkarte wird ein zur Aufnahme des Moduls bestimmter Hohlraum vorgesehen, der relativ tief sein muss, um ein Modul großer Höhe aufzunehmen. Infolgedessen ist die Dicke des Kartenkörpers im Bereich des Hohlraums gering, was, wenn die Chipkarte gebogen wird, zu einer starken Deformation des Kartenkörpers und somit zu einer begrenzten Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Karte führt.
  • Überdies bewirkt die Polymerisierung dieses Harztropfens das Phänomen der Ausbuchtung des Moduls.
  • Diese Ausbuchtung kann eine Beschädigung der Chipkarten-Lesegeräte nach sich ziehen.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin, ein elektronisches Modul geringerer Höhe zur Verfügung zu stellen, so dass die vorgenannten Nachteile beseitigt werden.
  • Weitere in DE-A-4325458, DE-A-4441052 und JP-A-08039974 dargestellte bekannte Techniken beschreiben die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie die Verwendung einer Klebstoffsubstanz zum Verbinden der Spuren des Trägers mit den Kontakten einer Mikroschaltung. In DE-A-4325458 und DE-A-4441052 ist die Klebstoffsubstanz tröpfchenförmig und berührt nur die Ausgangskontakte und die Kontaktspuren. In JP-A- 08039974 ist die Klebstoffsubstanz ein leitender Klebstofffilm.
  • Die Schrift JP-A-07099267 beschreibt einen Chip mit einem Anschluss aus gedruckter Leitpaste, die in einer gemeinsamen Ebene belichtet werden.
  • Die Schrift US-A-4792843 beschreibt einen zu einem "Flip-Chip" umgedrehten Chip.
  • Die Schrift JP-A-09245698 beschreibt die Bildung eines leitenden Films zwischen einem Elektrodenpaar durch tröpfchenweises Auftragen einer einen Leitlack bildenden Stofflösung.
  • Die Schrift EP-A-0637 841 von HITACHI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung für Chipkarten mit mehreren Halbleitern, bei denen die Anschlüsse zwischen den Ausgangskontakten der Halbleiter und den Kontaktspuren des Trägers mit Hilfe einer in einem Siebdruckverfahren aufgetragenen Leitpaste hergestellt werden, was insbesondere zu Problemen hinsichtlich der Haftung der Leitpaste auf der Oberflächenstruktur der Halbleitervorrichtung führt.
  • Die Schrift US-A-4 999 136 von Westinhouse beschreibt eine leitfähige Klebstoffsubstanz, die während der Mikroverkabelungsvorgänge mittels einer automatischen Spritze aufdispensiert werden kann.
  • Das Ziel der Erfindung ist die Behebung der bekannten technischen Probleme.
  • Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren und eine Anlage gemäß den Ansprüchen zum Gegenstand.
  • Die Anschlüsse benötigen keine Schutzummantelung, was eine beträchtliche Verringerung der Höhe des Moduls erlaubt. Dies hat zur Folge, dass die Herstellung vereinfacht wird und insbesondere der Fräsvorgang entfällt, was die Produktionsausschussquote stark verringert.
  • Vorteilhafterweise ist die leitende Substanz ein isotroper Leitkleber.
  • Die Anschlussvertiefungen des Trägers sind mit der leitenden Substanz gefüllt.
  • Der Träger kann zwei mit Kontaktspuren versehene Seiten aufweisen.
  • Vorteilhafterweise ist eine der Seiten des Trägers mit einem aktivierbaren Klebstofffilm beschichtet.
  • Dieser stellt einen zusätzlichen Schutz für die Mikroschaltung dar und erlaubt eine Vereinfachung des Vorgangs der Befestigung des Moduls in dem Kartenkörper.
  • Die Ausgangskontakte der Mikroschaltung können Anschluss"Bumps" aufweisen, so dass der Kontaktwiderstand verringert wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung und den angehängten Zeichnungen hervor; es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch ein elektronisches Modul des bekannten Typs;
  • 2 ein elektronisches Modul, das mit Hilfe des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde;
  • 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Moduls, dessen Träger zwei mit Kontaktspuren versehene Seiten aufweist.
  • 1 zeigt ein elektronisches Modul des bekannten Typs.
  • Es umfasst einen Träger 10, beispielsweise aus Epoxidglas. Eine seiner Seiten 12 weist Kontaktspuren 14 auf, die durch Metallisierung hergestellt wurden. Die andere Seite 16 weist eine Kleberschicht 18 auf, die zum Befestigen der Unterseite einer Mikroschaltung 20 dient, welche auf ihrer freien Oberseite Ausgangskontakte 22 aufweist.
  • Die Anschlüsse zwischen den Ausgangskontakten 22 und den Kontaktspuren 14 werden durch Verschweißen von metallischen Drähten 24, die jeweils durch eine in dem Träger 10 vorgesehene Anschlussvertiefung 26 verlaufen, hergestellt. Nach dem Verschweißen der Drähte 24 werden diese von einem polymerisierbaren Harz ummantelt, das einen Tropfen 28 bildet, welcher durch einen Umfangsring 30 aus Silikon zurückgehalten wird.
  • Dieser Tropfen 28 wird auf unkontrollierte Weise aufgetragen und ist derart dick, dass die Höhe des Moduls erheblich vergrößert wird, und zwar so stark, dass es erforderlich ist, dessen oberen Teil durch einen Bearbeitungsvorgang wie einen Fräsvorgang abzuschleifen, wie durch die gestrichelte Linie 32 angedeutet.
  • Wie weiter oben angegeben, kann das Vorliegen dieses Tropfens 28 die mechanische Festigkeit der Chipkarte im Bereich des Hohlraums, der das Modul aufnimmt, verringern, so dass die mechanische Festigkeit der Karte in diesem Bereich unzureichend ist und die Karte zudem in diesem Bereich eine Ausbuchtung aufweisen kann.
  • 2 zeigt ein elektronisches Modul, das aus einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hervorgegangen ist. Der Träger 40 umfasst Anschlussvertiefungen 42. Die Unterseite 44 des Trägers 40 ist metallisiert und weist Kontaktspuren 46, 48 und 50 auf. Die Oberseite 52 des Trägers 40 trägt eine Kleberschicht 54, die der Befestigung eines Chips 56 dient, welcher auf seiner Oberseite 58 Ausgangskontakte 60 und 62 aufweist, die mit nicht dargestellten Kontakthügeln (Bumps) versehen sein können. Eine isolierende Klebebeschichtung 64 wird auf den Umfang des Chips 56, auf die Seite 52 des Trägers in der Nähe des Chips und in die Verbindungsvertiefungen 42 auf- bzw. eingebracht.
  • Erfindungsgemäß bestehen die Anschlüsse 66 und 68 zwischen den Ausgangskontakten 60 und 62 und den Kontaktspuren 46 und 50 aus einer Raupe einer leitenden Klebsubstanz, die sich der Oberflächenstruktur des Trägers genau anpasst und die insbesondere mit der Klebebeschichtung 64 in Berührung steht und deren Enden mit dem Ausgangskontakt und der zugehörigen Kontaktspur in Berührung stehen. Diese Substanz wird in viskosem Zustand aufgetragen.
  • Das Auftragen dieser Substanz, beispielsweise eines isotropen Leitklebers, erfolgt durch eine als "Dispensiertechnik" bezeichnete Beschichtungstechnik, bei der eine flüssige oder schwach viskose Substanz mittels einer Spritze mit gesteuerter Öffnung und Durchflussmenge aufgebracht wird.
  • Dieser Dispensiervorgang wird beispielsweise anhand einer Anlage durchgeführt, die unter der Bezeichnung CAM/ALOT von der amerikanischen Firma Camelot Systems Inc. vermarktet und zur Fließfertigung von elektronischen Schaltungen verwendet wird. Das Verschieben und Öffnen der Spritze wird von einem Computerprogramm gesteuert.
  • Um den elektrischen Kontakt zu verbessern, können die Ausgangskontakte Kontakthöcker aufweisen, über die die Kontaktierung der Enden der Raupen aus leitfähiger Substanz erfolgt.
  • Die Erfindung ist auch auf den Fall anwendbar, in dem der Träger zwei metallisierte Seiten mit Kontaktspuren aufweist.
  • Dies ist in 3 gezeigt, bei der es sich um eine Teildraufsicht auf das Modul handelt, in der ein Chip 70 mit seinen Ausgangskontakten 72, 74, 76, 78 und 80 zu sehen ist. Die Kontakte 72, 74 und 76 sind mit einer Kontaktspur der Unterseite des Trägers verbunden, und die Kontakte 78 und 80 sind mit einer Spur 82 bzw. 84 verbunden, die sich auf der Oberseite des Trägers befindet, und zwar ebenfalls durch eine Raupe einer leitenden Klebstoffsubstanz 86 bzw. 88.
  • Das elektronische Modul kann von einem beispielsweise durch Erhitzen oder ultraviolette Bestrahlung aktivierbaren Klebstofffilm überzogen sein, um einerseits den Schutz des Chips zu erhöhen und um andererseits den Vorgang der Befestigung des Moduls im Hohlraum des Kartenkörpers zu vereinfachen.
  • Die Herstellung direkter Anschlüsse gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf die Herstellung irgendeiner beliebigen kartenförmigen elektronischen Vorrichtung, wie etwa Bedienkarten für Video- oder Haushaltsgeräte, anwendbar.
  • Es wird ersichtlich, dass die Erfindung den Verzicht auf die Ummantelung der Anschlüsse und folglich eine Verringerung der Dicke der Module erlaubt.
  • Im übrigen sind die als leitende Substanz verwendeten Harze sehr elastisch, was die Zuverlässigkeit des Moduls erhöht.
  • Die mit der Ummantelung der Anschlüsse verbundenen Vorgänge, nämlich das Anbringen einer Auslaufsperre, wie etwa eines Silikonrings, das Aufbringen des Ummantelungsharzes und die Bearbeitung des Harztropfens, entfallen. Dies führt zu einer Vereinfachung der Herstellung und einer Senkung der Produktionskosten.
  • Die Erfindung erlaubt eine größere Dicke des Kartenkörpers im Bereich des Moduls und folglich eine größere mechanische Festigkeit der Karte.
  • Dank der Erfindung ist es möglich, die Abmessungen der Module auf der Ebene der Mikroschaltung zu verkleinern, was die Herstellung von Modulen am Fließband mit zwei benachbarten Modulreihen erlaubt.
  • Schließlich lässt sich dank der Erfindung das Phänomen der Ausbuchtung beseitigen und folglich die Beschädigung der Lesegeräte vermeiden.

Claims (21)

  1. Verfahren zur Herstellung eines für eine elektronische Vorrichtung bestimmten elektronischen Moduls; wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vorsehen eines Trägers (40) mit einer metallisierten Unterseite (44) mit Kontaktspuren (46; 48; 50); Vorsehen eines Chips (56; 70), der auf einer Oberseite (58) Ausgangskontakte (60; 62) aufweist; Befestigen des Chips (56; 70) mit seiner Unterseite (44) auf einer Oberseite (52) des Trägers (40); und Herstellen von Anschlüssen (66, 68; 86, 88) der Ausgangskontakte (60; 62) an den Kontaktspuren (46; 48; 50); dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Herstellung der Anschlüsse (66, 68; 86, 88) durch Aufbringen einer Raupe einer viskosen leitenden Substanz mittels einer Spritze zwischen den Ausgangskontakten (60; 62) und den Kontaktspuren (46; 48; 50) unter Beibehaltung der Oberflächenstruktur des Chips (56; 70) erfolgt und vor der Herstellung der Anschlüsse (66, 68; 86, 88) eine isolierende Klebebeschichtung (64) auf den Umfang des Chips (56), auf die Seite (52) des Trägers in der Nähe des Chips und in Anschlussbohrungen (42) des Trägers aufgetragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussraupen (66, 68; 86, 88) derart gefertigt werden, dass sie mit der isolierenden Klebebeschichtung (64) in Berührung stehen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Anschlussraupen (66, 68; 86, 88) mit den Ausgangsanschlüssen (60; 62) und den zugehörigen Kontaktspuren (46; 48; 50) in Berührung stehen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt umfasst, in dem die Unterseite des Trägers metallisiert wird, um Kontaktspuren aufzuweisen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (52) des Trägers (40) mit einer zur Befestigung des Chips (56; 70) dienenden Klebeschicht (54) versehen ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Befestigung des Chips (56; 70) dessen Oberseite (58) auf seinen Ausgangskontakten (60; 62) mit Kontakthügeln oder -höckern versehen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz im viskosen Zustand flüssig oder in schwach viskosem Zustand mittels einer Spritze mit steuerbarer Durchsatzmenge und Öffnung aufgetragen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispensiervorgang anhand einer für die Fließfertigung von elektronischen Schaltungen verwendeten Anlage ausgeführt wird, die Verschiebung und Öffnung der Spritze von einem Computerprogramm gesteuert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (70) mit seinen Ausgangskontakten (72, 74, 76, 78, 80) an den mit einer Kontaktspur der Unterseite des Trägers (40) verbundenen Kontakten (72, 74, 76) angeschlossen ist sowie an Kontakten (78, 80), die mit einer jeweiligen Spur (82, 84) verbunden sind, welche durch Aufbringen einer jeweiligen Raupe (86, 88) einer leitenden Klebstoffsubstanz auf der Oberseite des Trägers angeordnet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Modul mit einem beispielsweise durch Erhitzen oder ultraviolette Bestrahlung aktivierbaren Klebstofffilm überzogen ist, um den Schutz des Chips zu erhöhen und den Vorgang der Befestigung des Moduls zu vereinfachen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in viskosem Zustand aufgebrachte Substanz ein elastisches leitendes Harz ist, was die Zuverlässigkeit des Moduls erhöht.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul am Fließband mit zwei benachbarten Modulreihen hergestellt wird.
  13. Anlage für die Herstellung eines für eine elektronische Vorrichtung bestimmten elektronischen Moduls; wobei diese Anlage Mittel umfasst zum: Vorsehen eines Trägers (40) mit einer metallisierten Unterseite (44) mit Kontaktspuren (46; 48; 50); Vorsehen eines Chips (56; 70), der auf einer Oberseite (58) Ausgangskontakte (60; 62) umfasst; Befestigen des Chips (56; 70) mit seiner Unterseite (44) auf einer Oberseite (52) des Trägers (40); und Herstellen von Anschlüssen (66, 68; 86, 88) der Ausgangskontakte (60; 62) an den Kontaktspuren (46; 48; 50); dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage Mittel zur Herstellung der Anschlüsse (66, 68; 86, 88) durch Aufbringen einer Raupe einer viskosen leitenden Substanz mit einer Spritze mit steuerbarer Durchsatzmenge und Öffnung sowie Mittel zum Auftragen einer isolierenden Klebebeschichtung (64) auf den Umfang des Chips (56), auf die Seite (52) des Trägers in der Nähe des Chips und in Anschlussvertiefungen (42) des Trägers umfasst.
  14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritze bei Berührung der Anschlussraupen (66, 68; 86, 88) mit einer Klebebeschichtung (64) eine Durchsatzmengen- und Öffnungssteuerung aufweist.
  15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritze bei Berührung der Anschlussraupen (66, 68; 86, 88) mit Anschlussvertiefungen (42) eine Durchsatzmengen- und Öffnungssteuerung aufweist.
  16. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Metallisierung der Unterseite des Trägers zur Bildung von Kontaktspuren umfasst.
  17. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Versehen der Oberseite (52) des Trägers (40) mit einer Klebeschicht (54) und zum Befestigen des Chips (56; 70) unter Verwendung dieses Klebers umfasst.
  18. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel umfasst, um den Chip (56; 70) auf seinen Ausgangskontakten (60; 62) mit Kontakthügeln oder -höckern zu versehen.
  19. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie von einem Computerprogramm gesteuerte Mittel zum Fließfertigen von elektronischen Schaltungen und zum Dispensieren umfasst.
  20. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Erhöhen des Schutzes des Chips und zum Vereinfachen des Befestigungsvorgangs des Moduls umfasst, welche das elektronische Modul mit einem aktivierbaren Klebstofffilm überziehen, sowie Mittel zum Aktivieren durch Erhitzen und/oder Bestrahlen, beispielsweise UV-Bestrahlen, dieses Films.
  21. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Modulherstellungsfließband mit zwei benachbarten Reihen umfasst.
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