JP4140983B2 - リード・フレーム・モジュール、リード・フレーム・モジュールを有するデータキャリア、及びリード・フレーム・モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、相互に絶縁された接触面の接点配列が遮断部によって形成された金属層と、２つの領域、即ち、成型化合物によって覆われた集積回路及び回路から接触面への導電接続部を含む中央領域と、成型化合物には大きく制約されない外部領域とを有する電子モジュールに関し、さらにこのような電子モジュールを有するデータキャリアに関する。
【０００２】
上述の構成よりなる電子モジュールは、例えば、ＵＳーＰＳ ５，００５，２８２により知られており、リード・フレーム・モジュールとして一般に示されている。このＵＳーＰＳ ５，００５，２８２によって知られているリード・フレーム・モジュールの製造方法は、相互に絶縁された接触面のある接点配列が形成されている金属バンド（リード・フレーム）が供給され、最初その接触面はバーにより金属バンドに接続されたままである。その後、接着片が接点配列の外部領域と、残った中央領域の集積回路に与えられ、回路が接触面と電気的に接続される。そして、その回路と導電接続部が機械的荷重から保護するために化合物によって成型される。最後に、そのリード・フレーム・モジュールが金属バンドから分離される。
【０００３】
こうして、このリード・フレーム・モジュールは２つの領域を有することになる。即ち、主に接点配列によって形成される外部領域と、集積回路と同回路から接触面への導電接続部を含む中央領域とである。この外部領域に配設された接着片は、与えられたデータキャリア内の適切な空隙の中にリード・フレーム・モジュールを接着するために使用される。
【０００４】
出来上がったデータキャリアは、例えば、テレホンカード、銀行のカード等に使用される。そして、日々、特に曲げの荷重のような強烈な機械的荷重にさらされる。この機械的荷重は外部領域から中央領域の集積回路と導電接続部に伝わり、例えば、集積回路の破損や回路から接触面への導電接続部の破損をもたらす。そして、このことはデータキャリアの機能的欠陥をもたらす。例えば、もしも曲げ荷重が、外部から内部領域に移行する際に、リード・フレーム・モジュールの成型化合物を緩ませるならば、成型化合物と接点配列との結合が不完全となるので、後者の状態が生ずる。
【０００５】
それゆえ、本発明の課題は、データキャリアの日々の使用中の機械的荷重から良好に保護されるようなデータキャリアに組み込まれるリード・フレーム・モジュールを提供することにある。
【０００６】
この課題は、独立請求項１によって解決される。
本願発明の基本的アイデアは以下に見られる。敏感な構成部分を受け、成型化合物によって相対的に固定される電子モジュールの中央領域は、ほぼ接点領域であって、モジュールとデータキャリアを接着するモジュールの外部領域とは機械的に大きく分離されている。このことは、例えば、モジュールの外部領域に打抜き、またはミシン目を設けることによって達成することができる。
【０００７】
この発明を実施することによる利点は、特に強烈な曲げの荷重に耐えるリード・フレーム・モジュールを得ることである。このモジュールは簡単に製造出来、モジュールの外部領域にある緩衝の打抜きやミシン目等が接点配列の形成中にすでに形成することができ、あるいは、接点配列と金属バンドを最初に接続するバーを打抜く際に作成できるので余分な作業を必要としない。最後に、本願発明のモジュールは、データキャリアに挿入され、組立方法の変更なしに固着される。
【０００８】
本発明の実施例によれば、金属バンドに接点配列を形成中に、同時に外部領域にウィンドウが形成される。このウィンドウの位置は、モジュールが完成した時、中央領域の近傍、あるいは、モジュールの成型化合物に接近したところが選ばれる。これは、モジュールをデータキャリアに接着している外部領域と敏感な構成部分を含むモジュールの中央領域との間とを実質的に最適に分離する。
【０００９】
本発明の第１の改良は、金属バンドは、接点配列と成型化合物間を良好に結合するための特殊な前処理が施され、成型化合物がデータキャリアの曲げ荷重に対し接点配列から速やかに緩まないようにする。これは、例えば、プラズマ処理やサンドブラスト処理でなされる。
【００１０】
本願発明のさらなる改良は、電子モジュールがデータキャリアの曲げ荷重で生ずる機械的な荷重を相当程度吸収する柔軟な接着層の助けを受けてデータキャリアに接着されることにある。
【００１１】
図１は、（拡大してあり実寸ではないが、）本願発明のリード・フレーム・モジュール３を有するデータキャリア１の平面図である。リード・フレーム・モジュールの金属層において、接触面５を有する接点配列は遮断部によって形成されている。接触面５内には、個々のウィンドウ７が設けられ、その機能は図２に関連して説明される。
【００１２】
図２は、図１におけるＡ−Ａに沿った断面図を示す。リード・フレーム・モジュール３は、２つの領域に分離することができる。即ち、中央領域と外部領域とである。中央領域には集積回路９が当てられ、例えば、ボンディングワイヤ１１の手段によって接触面と電気的に接続されている。機械的荷重から防御するために、集積回路９及びボンディングワイヤ１１は、周囲を化合物１５によって成型されている。中央領域はリード・フレーム・モジュール３の繊細な部品（即ち、集積回路と、この回路から接触面への導電接続のような）を含み相対的に固定されている。
【００１３】
リード・フレーム・モジュール３の外部領域は、ほぼ薄い金属層からなりデータキャリアとリード・フレーム・モジュールとを接着する。このために、例えば、接着層１７が、この外部領域に当てられ、この接着層１７の助けによって図２に示すように、リード・フレーム・モジュール３がデータキャリアの空隙に接着される。接着層１７は、部分的に成型化合物１５上に突出し、外側からリード・フレーム・モジュール３を含む空隙を封止している。これは、例えば、接点配列の中の遮断部を通り抜けたり、ウィンドウ７を通り抜ける空気が空隙の中に入るのを防ぐためである。
【００１４】
図２に示すように、その硬い中央領域は外部領域から大きく機械的に分離されている。それは、外部領域に配設されたウィンドウ７で示される実施例によってなされる。もし、そのウィンドウが中央領域に可能なかぎり接近していれば、非常に良好な分離が行われる。領域の分離とは、例えば、データキャリアが曲げられる時の外部領域に作用する機械的荷重が、中央領域の小範囲にしか伝達されないことを意味している。このことは、中央領域の接点配列から成型化合物１５が緩むこと、及び、これによりボンディングワイヤ１１が接触面から緩むという危険性を除去している。 図２に関連して、リード・フレーム・モジュールは、与えられたデータキャリアの空隙に接着されることを示している。この組立技術は、一般的にマウンティングアプローチとして示されている。リード・フレーム・モジュールは、又さまざまな方法によってデータキャリアのカード本体に挿入できることは勿論である。例えば、リード・フレーム・モジュールを層構造に挿入し、その層と加熱、加圧のもとで接合する（ラミネート技術）。あるいは、リード・フレーム・モジュールを鋳型に挿入し、鋳型の空洞内にインジェクションプラスチック物質を注入する（鋳型技術）ことによってデータキャリアを形成するなどである。
【００１５】
リード・フレーム・モジュールをデータキャリアに挿入する方法のいずれかに限らず、もしリード・フレーム・モジュールの緩衝部（図２のウィンドウ７）がデータキャリア材料から事実上自由なら、それが格別の利点である。緩衝部をデータキャリア材料で充填することは、リード・フレーム・モジュールの２つの領域の機械的分離に逆らうことになる。
【００１６】
図３、図５の各々は、接点配列を伴った金属バンドの平面図である。
接点配列は金属バンドに、等間隔に、例えば、打抜きやエッチング等によって最初に形成され、金属バンドとバー１９によって当初は接続されたままである。接点配列は、好ましくは、リード・フレーム・モジュールが完成した時に、中央領域の成型化合物上に位置する接触面５にある部分１３が成型化合物と十分に結合するように出来るだけ大面積を有するように設計される。接点配列が形成されると同時に、あるいは、分離の段階において、接触面５の断面の部分は外部領域において減少される。このことは、図３から図５の点線で示される中央領域のごく近傍で行われるのが好ましい。というのは、領域の特に良好な機械的分離が得られるからである。
【００１７】
図３に示した接点配列の断面部分は、図１および図２で説明した接触面５のウィンドウ７を設けることで減少する。図４に示す接点配列の対応する部分は、ミシン目２１によって示されるようにあけられる。図５に示す接点配列の断面領域は、接触面５の間の遮断部へ伸びる切り込み２３によって減少され、それにより外部領域と中央領域にある接触面の部分１３との間には狭いバーのみが残る。
【００１８】
ウィンドウとミシン目または切込みの両方は、中央領域から外部領域の機械的分離をもたらす。実施例のリストはこれで終わりではなく、他の分離の可能性は本発明の原理を逸脱することなく考え得る。
【００１９】
図３と図４に、ウィンドウ７又ミシン目２１に加え、必ずしも形成する必要のないものであるが、追加のウィンドウ２５を示す。この機能は図７で説明されるであろう。
【００２０】
図６は、図１に示し、本発明によるリード・フレーム・モジュールを有するデータキャリアを通る線Ａ−Ａ部に沿う断面を示す。データキャリアは曲げ荷重を受けている。硬い中央領域と外部領域の間の分離を改良するために、更に、接着層１７は柔軟に設計することができる。これは、例えば、熱で活性化した接着剤を紙に注入することによってできる。接着層１７の柔軟性は、肩２７に作用する曲げの力を図６のような剪断変形をする接着層１７によって吸収する。これは、モジュールの中央領域を付随的に緩衝する。
【００２１】
しかしながら、接着層１７を柔軟にする他の可能性はいくつもある。接着層１７は、接着剤（例えば、接合型接着剤や熱で活性化する接着剤）を含浸した柔軟な素材の層によって可能である。柔軟な素材は、例えば紙又はポリウレタンフォームなどである。
【００２２】
接着層１７は、接着剤を含浸した柔軟な材料の層に加え、第２の接着剤からなる第２の層を有することができる。第１と第２の接着剤は、一つがリード・フレーム・モジュールを最適に接着し、他がデータキャリアを最適に接着するように選ばれる。
【００２３】
かような２層の接着層１７は、次の例に見られる。柔軟な素材から成っている層に接触型接着剤が注入される。この層に付けられるのは、第１の層の接触型接着剤によって、第１の層を接着する熱により活性化される接着剤の追加層である。この設計において、２層の接着層１７は、接合型接着剤を含浸した柔軟な素材の層はデータキャリアを接着し、一方熱により活性化される接着剤の層はリード・フレーム・モジュールの接触面に接着するようにデータキャリア内に設けられる。
【００２４】
もし、リード・フレーム・モジュールの緩衝部（例えば、ウィンドウ７、ミシン目等が位置する）が接着層によって覆われないならば、中央領域は付随的に緩衝される。これは、例えば、図１０に示すように、リード・フレーム・モジュールの中央領域と緩衝領域の両方がそこに位置するように接着層１７にウィンドウを大きく作ることによって実現できる。そして、リード・フレーム・モジュールと緩衝部がそこに位置される。このような方法で作成される接着層は、又、柔軟な層として設計できることは勿論である。
【００２５】
図７に２つの半片２９と３１から成る成型モールドの中のリード・フレーム・モジュール３を示す。このリード・フレーム・モジュール３は、化合物によって完全に成型されており、これは、成型又は注入式のモールドによって実現できる。成型工程中に接点配列の遮断部を通り抜け、半片３１の壁と金属バンド部分である接点配列との間へ成型化合物が漏れるのを防止するため、モールドの半片２９は追加のウィンドウ２５（図３参照）と係合する突起３３を含んでおり、モールドは密閉される。磁石３５は、成型工程の前に活性化され、接点配列を引き付けるように半片３１に追加的に設けられる。この磁石は磁性金属か又は磁性材料が塗布されており、モールドの半片３１と上記接点配列との平坦性を向上する（モールドの半片３１と接点配列とを圧接する）。この方法で、成型化合物が接点配列の遮断部を通り、接点配列の反対の回路９の側に入ることを実際上防止でき、接点表面の外側の汚染を防止する。
【００２６】
付加的、または代替的に、又、成型工程の前に汚染から保護するために接触面の外側をフォイルでカバーし、後でそれを取り外すことが可能である。
それにもかかわらず、製造中に接触面の外側が汚染されるならば、注意深く清潔にすることは勿論である。
【００２７】
図１１は、図１、２、６及び１０を発展させたデータキャリアの断面図である。図１１によるデータキャリアと図１、２、６及び１０のデータキャリアとの違いは、リード・フ レーム・モジュール３が液状接着剤３６によってデータキャリアに固着されていることであることがただちに分かる。リード・フレーム・モジュール３がデータキャリア１に接着される際に、接触面５の輪郭を越えて液状接着剤が広がるのを防御するため、各々の接触面５の輪郭内にそれぞれ配設され、壁で囲む窪み３７の手段を有している。データキャリアにリード・フレーム・モジュール３を接着するため、液状接着剤３６の滴が窪み３７に注がれ、リード・フレーム・モジュール３は、データキャリア１の空隙に挿入される。窪み３７のため、接着剤は逃げることができない。
【００２８】
図１２は、図１１に従うデータキャリアを改良した断面を示す。このデータキャリアの図１１との相違は、窪み３７が内部に付加バンプ３８を有していることである。これは、電子モジュール３とデータキャリア１を液状接着剤３６の薄膜によって、より良い接着効果が成されるよう接着させることを可能とする。残留した接着剤は、窪み３７とバンプ３８の間に出来たチャンネルに流すことができる。
【００２９】
終わりに、図８に示すように、成型化合物１５を”クラウン型”にすることが特に効果があることを言うべきである。というのは、この場合、リード・フレーム・モジュールの外部領域は、図９に示すように、円形ウィンドウと成型化合物に部分的に突き出している接着層１７が与えられるからである。成型化合物に突き出た接合層はデータキャリア内のリード・フレーム・モジュールに図２、図６と同様の大面積の固着部を与える。さらに、このような方法で形成される接触面の改良は、ＥＰ ０４９３ ７３８ ＡＩに見られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 リード・フレーム・モジュールを含むデータキャリアの平面図である。
【図２】 図１のデータキャリアの断面図である。
【図３】 接点配置を含む金属バンドの平面図である。
【図４】 接点配置を含む金属バンドの平面図である。
【図５】 接点配置を含む金属バンドの平面図である。
【図６】 曲げられたデータキャリアの断面図である。
【図７】 成型モールドにおけるリード・フレーム・モジュールである。
【図８】 リード・フレーム・モジュールである。
【図９】 図８の供給接着層をもつリード・フレーム・モジュールである。
【図１０】 データキャリアの断面図である。
【図１１】 図１、２、６及び１０のデータキャリアの改良の断面図である。
【図１２】 図１、２、６及び１０のデータキャリアの改良の断面図である。

Claims (20)

1. 相互に絶縁された接触面の接点配列が遮断部によって形成されている金属層に、成型化合物によって覆われた集積回路と、該集積回路と前記接触面とを繋ぐ導電接続部とを設けてなるリード・フレーム・モジュールであって、
   前記金属層を、前記成型化合物によって覆われた集積回路及び前記導電接続部を共に備える中央領域と、前記成型化合物に覆われていない外部領域とに分けた場合に、
   前記外部領域に作用する機械的な荷重が前記中央領域の全範囲に伝達されないようにするための緩衝部として、前記外部領域の前記中央領域近傍にウィンドウ、ミシン目、または前記遮断部からの切込みが設けられている、
   ことを特徴とするリード・フレーム・モジュール。
2. 成型化合物と接点配列の金属との接着を向上するために少なくとも接点配列の中央領域がプラズマあるいはサンドブラスト前処理によって前処理されていること特徴とする請求項１記載のリード・フレーム・モジュール。
3. 請求項１のリード・フレーム・モジュールを有するデータキャリア。
4. 少なくとも前記緩衝部はデータキャリアの材料によって充填されていないことを特徴とする請求項３記載のデータキャリア。
5. リード・フレーム・モジュールは、曲げの力を剪断変形により吸収する接着剤によりデータキャリアの空隙に接着されており、該接着剤が前記リード・フレーム・モジュールから該空隙への空気の通り抜けを遮断する配置で接着されている、ことを特徴とする請求項４記載のデータキャリア。
6. 接着剤は、接着剤が含浸された柔軟材の層からなることを特徴とする請求項５記載のデータキャリア。
7. 接着剤は、第１の接着剤を含んだ柔軟材の層に加え、第２の接着剤からなる第２の層を有し、それによって、接着剤の１方はデータキャリアとよりもリード・フレーム・モジュールとより確実に接着し、他方はリード・フレーム・モジュールとよりもデータキャリアとより確実に接着する、ことを特徴とする請求項６記載のデータキャリア。
8. データキャリアの空隙に液状接着剤により接着されたリード・フレーム・モジュールの個々の接触面の輪郭からの前記液状接着剤のはみだしを防ぐための防御手段を前記データキャリアに備えている、
   ことを特徴とする請求項４記載のデータキャリア。
9. 前記防御手段は、個々の接触面の輪郭の内部にあるデータキャリア内のくぼみである、
   ことを特徴とする請求項８記載のデータキャリア。
10. 前記くぼみは、
    前記液状接着剤をフィルム状に薄くする凸部を構成し且つ余分な液状接着剤を収容するための凹部を構成する突起を追加的に備えている、
    ことを特徴とする請求項９記載のデータキャリア。
11. １つのモジュールに対する接触面を有し、遮断部が形成されている接点配列のある金属層バンドで、且つ、接点配列が当初バーによって金属層に接続されたままである金属バンドを供給し、接点配列の中央領域に集積回路を配置し、集積回路から接触面への導電接続部を形成し、集積回路と導電接続部を２つのモールド半片からなる成型モールドに取り入れ、接触面の外部領域が２つのモールド間に囲まれるように成型モールドを密閉し、成型モールドの空洞を成型化合物で満たす、以上のステップを有し、モジュールが完成されたときに、外部領域と中央領域とを大きく分離するために、緩衝部が付加的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
12. 緩衝部が、接点配列の形成と同時に接点配列に形成されていることを特徴とする請求項１１記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
13. 接点配列の緩衝部が、中央領域の成型後に形成されることを特徴とする請求項１１記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
14. 接点配列が、打抜きによって製造され、ウィンドウ、ミシン目は、接触面に同時に打抜かれることを特徴とする請求項１１又は１２記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
15. 少なくとも、接点配列の中央領域は、供給される成型化合物と接点配列の金属との接着を向上するようにプラズマあるいはサンドブラストによる前処理によって前処理されていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. プラズマによって前処理が行なわれることを特徴とする請求項１５記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
17. サンドブラストによって前処理が行なわれることを特徴とする請求項１５記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
18. 成型モールドの半片の１方が接点配列の遮断部と係合する突起を有し、それによってモールドが密閉された時、モールドの空洞が封止されるようにしたことを特徴とする請求項１１記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
19. 壁に対面している金属バンドの表面上に溢れ出る成型化合物を妨げるために成型モールドの空洞内にある金属バンド部分が空洞の壁に対して圧接されていることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。
20. 成型モールドに配設されたマグネットによって反対の圧力をかけ、金属バンドを引付けることを特徴とする請求項１９記載のリード・フレーム・モジュールの製造方法。

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