KR102085105B1

KR102085105B1 - 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드

Info

Publication number: KR102085105B1
Application number: KR1020190065482A
Authority: KR
Inventors: 권성용
Original assignee: 주식회사 엔에이블
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-03-05
Also published as: WO2020235736A1

Abstract

본 발명의 실시예는 반도체 칩(300)이 실장된 칩 모듈(10); 칩 모듈(10)이 삽입되는 안테나 시트(40); 및 안테나 시트(40)에 매립되어 칩 모듈(10)에 연결되는 안테나(20);를 포함하고, 칩 모듈(10)은 베이스 기판(130); 베이스 기판(130)에 적층되어 안테나(20)가 본딩되는 전도성 기판(110); 베이스 기판(130)에 실장되고, 전도성 와이어(310)를 통하여 전도성 기판(110)과 통전되는 반도체 칩(300); 반도체 칩(300)이 실장되는 공간을 구획하는 댐시트(210); 및 댐시트(210)에 의해 구획된 공간을 밀폐시켜 내측의 반도체 칩(300)을 보호하는 캡(400);을 포함하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드를 제공할 수 있다.

Description

박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드{SMART CARD FOR ELECTRONICS PASSPORT CAPABLE OF THINNER}

본 발명은 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드에 관한 것이다.

최근에는 마그네틱 스트립을 이용한 단순한 기능을 가진 카드형 단말(예를 들면, 신용카드, 교통카드, 출입카드등)을 대체하여, 데이터 저장 기능을 갖는 반도체칩을 구비한 스마트 카드의 사용이 증대하고 있다.

이와 같은 스마트 카드는 종래에 단순한 데이터의 저장기능만을 이용하게 되었으나, 최근에는 반도체 칩(300)의 소형화 및 저장 기능의 확대로 인하여 다양한 제품등으로 확대 적용되고 있다.

특히 스마트 카드는 전자 여권 또는 전자화폐에 적용할 수 있어서 출입국시의 신분 확인과, 현금을 소지하지 않고서도 물건이나 서비스에 대한 구매대금 또는 요금지불이 가능하며, 기존의 마그네틱 카드를 대체하여 신용카드, 신분증, 주민등록증, 공중전화카드, 전자지갑, 현금카드 등에 광범위하게 사용된다.

더욱이, 스마트카드는 종래 마그네틱 스트립 카드와는 달리 무선으로 데이터의 전송 가능한 비접촉식 카드가 주류를 이루고 있으며, 접촉식 기능과 비접촉식 기능을 동시에 구비한 콤비형 카드도 사용되고 있다.

통상적인 스마트카드는 한 쌍의 시트, 즉 상부측에 위치하며 외부로 노출되는 인쇄표면을 가지는 제1시트와, 제1시트의 하부에 위치하며 대부분 감춰진 상태로서 안테나와 반도체 칩을 수납하는 제2시트가 접착제 또는 테이프등을 이용하여 결합된 상태로서 사용된다.

이중, 종래의 비접촉식 스마트카드는 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 스마트 카드를 도시한 도면이다.

도 1의 (a)와 (b)를 참조하면, 종래의 스마트카드는 표면에 문자나 도안 등이 인쇄되는 제1시트의 표면에 형성된 수납공간에서 안테나(2)가 형성된 기판(1)에 반도체 칩(4)이 실장된다.

여기서 안테나(2)는 제1시트의 일면 외측에 구리 와이어(Cu Wire)가 매립되어 연장되는 와이어 임베딩(Wire Embedding) 방식으로 구현되고, 반도체 칩(4)은 금속 재질의 리드 프레임(Lead Frame)(3)에 칩(Chip)을 실장하여 COB(Chip On Board) 형태로 제작된다. 반도체 칩(4)은 리드 프레임 위에 솔더링 등의 방식으로 접착되어 안테나(20)를 형성하는 구리 와이어(Cu Wire)와 전기적으로 통전된다.

이와 같은 종래의 구리 와이어 임베딩(Cu Wire Embedding) 방식의 안테나와, COB(Chip On Board) 형태로 탑재된 반도체 칩을 구비한 스마트 카드는 다음과 같은 문제점을 갖는다.

첫 번째, 종래의 스마트 카드는 반도체 칩(4)이 금속 재질의 리드 프레임(Lead Frame)(3)에 COB(Chip On Board) 형태로 탑재되기에 유연성이 떨어진다. 예를 들면, 종래의 스마트 카드는 금속 재질의 리드 프레임(Lead Frame)(3)에압력이나 충격이 가해질 경우에 리드 프레임(Lead Frame) 또는 반도체 칩(4)이 안테나(20)로부터 이탈 또는 파손되는 문제가 발생된다.

두 번째, 종래의 스마트 카드는 구리 와이어(Cu Wire)와, 리드 프레임(Lead Frame)등을 사용하고, 칩의 보호를 위한 캡을 금형을 이용한 사출공정을 진행함에 따라 금형제작비가 추가됨에 따라 제작 비용이 증가되는 문제점이 있다.

세 번째, 종래의 전자 여권용 스마트 카드는 금속재질의 리드 프레임을 적용함에 따라 온도 변화에 따른 수축과 확장의 변형으로 인하여 캡의 크랙이나 반도체 칩의 이탈과 같은 손상이 발생될 수 있다.

네 번째, 전자여권, 전자주민카드, 전자문서 등은 추가적인 보안요소를 탑재하기 위해 두께가 얇아야만 하는데, 종래의 기술로는 얇은 두께를 구현하는데 한계를 가지고 있다.

즉, 종래의 전자 여권용 스마트 카드는 유연성이 떨어지고, 온도변화에 취약하며, 사출 공정을 통하여 캡을 제조함에 따라 제조 비용이 증가되고, 두께가 두꺼운 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0075636호(2015.07.06) 한국 공개특허공보 제10-2018-0061453호(2018.06.08)

그러므로 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플렉시블한 소재의 베이스 기판을 이용하여 반도체 칩을 실장할 수 있어 유연성의 향상 및 온도 변화에 따른 손상이 방지될 수 있는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 반도체 칩을 보호하는 캡의 제조 비용을 절감할 수 있고, 외부로부터 가해지는 외력으로부터 반도체 칩을 보호할 수 있는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드를 제공함에 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 반도체 칩이 실장된 칩 모듈과, 칩 모듈이 삽입되는 안테나 시트 및 안테나 시트에 매립되어 칩 모듈에 연결되는 안테나를 포함하고, 칩 모듈은 유연성을 갖는 플라스틱 재질의 필름으로 이루어진 베이스 기판과, 베이스 기판에 적층되어 안테나가 본딩되는 전도성 기판과, 베이스 기판에 실장되고, 전도성 와이어를 통하여 전도성 기판과 통전되는 반도체 칩과, 일면에 핫멜트가 도포되어 베이스 기판의 상면에서 반도체 칩이 실장되는 공간을 구획하도록 직립면 벽면을 이루어 접착되는 댐시트 및 댐시트에 의해 구획된 공간을 밀폐시켜 내측의 반도체 칩을 보호하는 캡을 포함하고, 전도성 기판은 복수개로서 베이스 기판에 적층되어 에칭공정으로 형성되어 외측에 복수개의 핀홀이 형성되는 기판 스트립으로 제조 및 공급되고, 각 전도성 기판은 댐시트가 접착되는 영역과, 댐시트에 의해 구획된 반도체 칩이 실장되는 베이스 기판의 상면이 노출되도록 빈공간으로 이루어진 노출영역과, 노출 영역을 사이에 두고 상호 이격되는 제1지지판과 제2지지판과, 끝단에 와이어 본딩 패드가 형성되어 제1지지판과 제2지지판에서 댐시트에 의해 구획된 영역으로 각각 연장되는 연결판과, 제1지지판 및 제2지지판과 상호 일체형으로 형성되며 전도성 기판의 접착면적을 증가시킬 수 있도록 연결부를 구성하여 기판 스트립 내에서 전도성 기판들의 접착력을 증가시키는 제1분리판과 제2분리판 및 제1지지판과 제1분리판 사이와, 제2지지판과 제2분리판 사이를 구획하고, 레이저로 절개되는 제1절개선과 제2절개선을 포함하고, 베이스 기판 내지 전도성 기판 중 하나 이상은 Ni, Au 중 적어도 하나로 코팅된 하나 이상의 도금층을 포함하고, 반도체 칩에 본딩되는 전도성 와이어의 최대 높이(roof height)는 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드를 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은 플렉시블한 기판을 이용하여 반도체 칩을 실장함에 따라 온도 변화에 따른 스트레스에 강하고, 유연성이 향상될 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 댐시트로 반도체 칩의 실장 공간을 구획하고, 이를 통하여 액상 수지를 주입하여 캡을 형성함에 따라 제조 비용을 줄일 수 있고, 댐 시트가 외부에서 가해지는 충격을 흡수할 수 있어 반도체 칩의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스마트 카드를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드의 실시예를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드 제조 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 5는 기판 스트립을 도시한 평면도이다.
도 6은 댐 스트립을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 8 및 도 9는 베이스 부재를 도시한 도면이다.
도 10은 S200 단계를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10의 단면도이다.
도 12는 S300 및 S400 단계를 도시한 평면도이다.
도 13은 도 12의 단면도이다.
도 14는 S500 단계를 도시한 평면도이다.
도 15는 도 14를 도시한 단면도이다.
도 16은 S600 단계를 도시한 평면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…수단", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1, 제2또는 제3항목뿐만 아니라 제1, 제2또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 기재된 명칭인 스마트 카드(Smart Card)는 데이터 저장 가능한 반도체 칩과 안테나가 구비되어 접촉 또는 비접촉 방식에 의한 통신을 통하여 반도체 칩에 설정된 기능을 수행하는 카드형 단말에 해당된다.

또한, 스마트 카드는 전자 여권, 교통 카드, 전화 카드, 신분증, 출입카드, 신용카드, 체크카드, 현금카드, 전자 여권, 교통 카드 또는 그외의 제품으로 적용될 수 있다.

이하부터는 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드의 실시예를 도시한 평면도, 도 3은 도 2의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 반도체 칩(300)이 구비된 칩 모듈(10)과, 칩 모듈(10)이 삽입된 안테나 시트(40)와, 안테나 시트(40)에 매립되어 칩 모듈(10)에 연결되는 안테나(20)와, 안테나 시트(40)의 상하면에 각각 설치되는 보호시트(30)를 포함한다.

보호시트(30)는 제1보호시트(31)와 제2보호시트(32)로서 전자 여권 내에 정보가 기록되는 앞면과 뒷면을 형성하며, 추가적으로 방수를 위한 코팅층 또는 도금층(120)(이하 도금층으로 총칭함)이 형성될 수 있다.

안테나 시트(40)는 안테나(20)를 기준으로 상측에 적층되는 상부시트(41)와 하측에 적층되는 하부시트(42)를 포함한다. 상부시트(41)와 하부시트(42)는 안테나(20)를 매립시키고, 삽입된 칩 모듈(10)의 높이차를 보상할 수 있는 두께를 갖도록 형성된다.

안테나(20)는 구리 와이어(Cu Wire)로서 상부시트(41)와 하부시트(42) 사이에 매립되어 시작단과 끝단(21)이 모두 칩 모듈(10)에 연결되어 전기적으로 통전된다.

칩 모듈(10)은 반도체 칩(300)과, 반도체 칩(300)이 실장되는 영역을 형성하는 베이스 부재(100)와, 베이스 부재(100)에서 반도체 칩(300)을 중심으로 설정된 공간을 구획하는 댐부재(200)와, 반도체 칩(300)을 밀폐시키는 캡(400)을 포함한다.

베이스 부재(100)는 굽힘 가능한 플렉시블 소재의 베이스 기판(130)과, 베이스 기판(130)의 일면에 적층된 전도성 기판(110)을 포함한다.

베이스 기판(130)은, 예를 들면, PI와 같은 얇고 유연성을 갖는 10~35㎛의 두께로 제조되는 플렉시블한 플라스틱 필름이 적용될 수 있다.

전도성 기판(110)은 베이스 기판(130)의 상면에 적층된 금속판(예를 들면, Cu)에서 반도체 칩(300)이 실장되는 영역이 형성되도록 분할되고, 각각 안테나(20)의 시작단과 끝단의 본딩 영역과, 전도성 와이어(310, 도 12 참조)의 본딩 영역을 갖도록 에칭된다. 전도성 기판(110)의 상세 설명은 도 6 내지 8을 참조하여 후술한다.

댐부재(200)는 전도성 기판(110) 및 베이스 기판(130)의 상면에 걸쳐서 반도체 칩(300)이 실장되는 영역을 구획하도록 연장되는 댐시트(210)와, 댐시트(210)를 접착시키는 핫멜트(220)를 포함한다.

댐시트(210)는 내측에 반도체 칩(300)이 실장되는 공간을 중심으로 직립된 벽면을 이루도록 반도체 칩(300)의 높이를 수용할 수 있는 두께로 형성된다. 그리고 댐시트(210)는 플라스틱 재질의 필름으로서 일면에 핫멜트(220)가 도포되어 전도성 기판(110) 및/또는 베이스 기판(130)의 상면에 열압착으로 접착된다.

반도체 칩(300)은 댐시트(210)에 의해 구획된 영역 내에 실장되어 전도성 기판(110)과 전기적으로 통전 가능하게 연결된다. 여기서 반도체 칩(300)은 양(+)과 음(-)의 전기적 신호가 입출력되는 전원 단자가 구비된다.

캡(400)은 댐시트(210)에 의해 구획된 공간 내에 실장된 반도체 칩(300)을 보호할 수 있도록 댐시트(210) 내측 공간을 밀폐시킨다. 예를 들면, 캡(400)은 액상 수지(예를 들면, 에폭시)가 댐시트(210) 내측으로 주입 및 경화되어 반도체 칩(300)의 외측에 형성된다.

즉, 본 발명은 인캡(Encap) 공정에서 금형이 필요한 사출 공정으로 진행되는 것이 아니라 수지 주입 노즐(도시되지 않음)(도시되지 않음)을 이용하여 인캡(Encap) 공정을 진행함에 따라 금형제작이 필요하지 않아 종래에 비하여 비용을 절감할 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 본 발명의 제조 시스템 및 방법에 대하여 도 4 내지도 16을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드 제조 시스템을 도시한 블럭도, 도 5는 기판 스트립을 도시한 평면도, 도 6은 댐 스트립을 도시한 평면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드 제조 시스템은 복 수개의 베이스 부재(100)를 하나의 스트립으로 공급하는 기판 스트립 공급장치(510)와, 댐 스트립(B)을 공급하는 댐 스트립 공급장치(520)와, 댐 스트립(B)과 기판 스트립(A)을 열압착시키는 열 압착장치와, 댐시트(210) 내에 에폭시를 주입하는 인캡장치(560)와, 댐시트(210) 내에 반도체 칩(300)을 실장하는 칩 실장장치(540)와, 반도체 칩(300)과 전도성 기판(110) 사이에 전도성 와이어(310, 도 12 참조)를 본딩하는 와이어 본딩장치(550)와, 와이어 본딩(Wire Bonding) 및 인캡(Encap)이 완료된 칩 모듈(10)을 트리밍하는 트리밍장치(570)를 포함한다.

여기서 기판 스트립(A)은 도 5에 그 예가 도시되었다.

도 5를 참조하면, 기판 스트립(A)은 외측에서 복수개의 핀홀(101)이 형성되고, 내측에서 에칭 공정으로 베이스 기판(130)의 상면에 전도성 기판(110)이 적층되는 복 수개의 베이스 부재(100)가 정렬된다. 기판 스트립 공급장치(510)는 이와 같은 기판 스트립(A)을 컨베이어 또는 작업 테이블로 순차 공급한다.

여기서 핀홀(101)은 작업 테이블에서 설정된 위치에 고정될 수 있도록 고정핀이 삽입된다. 아울러, 베이스 부재(100)들은 에칭 공정에 의하여 베이스 기판(130)의 상면에 적층된 금속판이 복 수개의 전도성 기판(110)으로 가공된다. 그리고 전도성 기판(110) 내지 베이스 기판(130) 전체에 걸쳐 Ni 및/또는 Au와 같은 도금층(120)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

즉, 베이스 부재(100)는 베이스 기판(130)과 전도성 기판(110)과, 하나 이상의 도금층(120)으로 이루어진다.

댐 스트립 공급장치(520)는 도 6에 그 일예가 도시된 댐 스트립(B)을 순차 공급한다. 여기서 댐 스트립(B)은, 외측에서 복 수개의 핀홀(201)이 형성되고, 그 내측에서 예를 들면, 사각형으로서 상호 연결되도록 연장되는 플라스틱 필름으로 이루어진 복수개의 댐시트(210)들이 정렬된다.

댐 스트립 공급장치(520)는 위와 같은 댐 스트립(B)을 기판 스트립(A)이 공급된 작업 테이블 또는 컨베이어의 상면으로 순차 공급한다. 이때 댐 스트립(B)은 기판 스트립(A)의 상면에 적층된다. 여기서 댐 스트립 공급장치(520)는 고정핀을 구동시키는 고정핀 작동장치(521)를 더 포함할 수 있다.

고정핀 작동장치(521)는 기판 스트립(A)의 상면에 댐 스트립(B)이 적층되면 고정핀을 기판 스트립(A)과 댐 스트립(B)의 핀홀(101, 201)에 연통되도록 삽입시킨다. 고정핀 작동장치(521)는 댐 스트립 공급장치(520)과 일체형으로서 센서와 연계되는장치로 구성되거나 별개의 독립된 장치로 이루어질 수 있다. 이는 일반적으로 공지된 구성을 적용함에 따라 그 설명을 생략하였다.

열압착장치(530)는 댐 스트립(B)이 기판 스트립(A)에 적층된 이후에 열압착을 가한다. 즉, 댐시트(210)는 일면에 도포된 핫멜트(220)가 열과 압력에 의한 작용으로 베이스 기판(130) 내지 전도성 기판(110)에 접착된다.

칩 실장장치(540)는 반도체 칩(300)을 전도성 기판(110)의 제1지지판(111)과 제2지지판(111') 사이의 이격된 공간(댐시트(210)의 내측 공간)으로 실장한다. 여기서 반도체 칩(300)은 베이스 기판(130)의 상면에서 Ni 또는 Au 중 어느 하나로 이루어진 도금층(120)의 상면에 전도성 접착제가 도포된 이후에 접착된다.

와이어 본딩장치(550)는 전도성 기판(110)과 반도체 칩(300)의 전원 단자 사이가 전기적으로 통전되도록 전도성 와이어(310, 도 12 참조)(예를 들면, Au Wire)를 본딩시킨다. 이를 위하여 와이어 본딩장치(550)는 와이어 공급장치와 용접장치를 포함할 수 있다.

인캡장치(560)는, 예를 들면, 에폭시와 같은 액상 수지를 주입하는 수지 주입 노즐(도시되지 않음)과, 공급 탱크 및 펌프와 같은장치들로 구성된다. 그러므로 인캡장치(560)는 댐시트(210) 내측에 액상의 수지를 주입하여 댐시트(210) 내측 공간에 실장된 반도체 칩(300)의 캡(400)을 형성한다.

트리밍장치(570)는 인캡 공정 이후에 전도성 기판(110)을 커팅하여 반도체 칩(300)이 실장된 칩 모듈(10)을 분리하는장치이다. 트리밍장치(570)는 예를 들면, 펀칭 블레이드 또는 레이저 커팅장치를 구비하여 칩 모듈(10)을 기판 스트립(A)으로부터 분리시킨다. 이때 트리밍장치(570)는 전도성 기판(110)의 절개선(114, 114')을 따라 커팅한다.

박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드의 제조 방법은 상기와 같은 구성을 통하여 이루어지며, 구체적인 설명은 이하에서 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드 제조 방법을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드 제조 방법은 기판 스트립(A)을 제작하는 S100 단계와, 댐시트(210)를 기판 스트립(A)에 접착시키는 S200 단계와, 반도체 칩(300)을 실장하는 S300 단계와, 반도체 칩(300)과 전도성 기판(110) 사이에 전도성 와이어(310, 도 12 참조)를 본딩하는 S400 단계와, 액상 수지를 주입하여 캡(400)을 형성하는 S500 단계와, 칩 모듈(10)을 분리하는 S600 단계와, 칩 모듈(10)을 이용하여 전자 여권용 데이터시트를 제작하는 S700 단계를 포함한다.

S100 단계는 기판 스트립(A)을 제작하는 단계이다. 기판 스트립(A)은, 도 5와, 도 8과 도 9를 참조하여 설명한다. 이중, 도 8은 베이스 부재(100)를 도시한 평면도, 도 9는 단면도이다.

위 도면들을 참조하면, 기판 스트립(A)은 복 수개의 베이스 부재(100)가 형상화되었다. 예를 들면, 베이스 부재(100)는 베이스 기판(130)의 상면에 전도성 기판(110)이 적층되고, 전도성 기판(110)은 에칭 공정에 의하여 설정된 구조를 갖도록 형상화된다.

여기서 전도성 기판(110)은 상호 이격되어 베이스 기판(130)의 상면이 노출되도록 빈공간을 이루는 노출영역(140)과, 노출영역(140)을 사이에 두고 대향되는 위치에서 각각 길이 방향으로 연장되는 제1지지판(111)과 제2지지판(111'), 제1지지판(111)과 제2지지판(111')에서 각각 연장되는 연결판(112, 112')과, 제1지지판(111)과 제2지지판(111')의 외측에서 연장된 제1분리판(113)과 제2분리판(113')과, 제1분리판(113)과 제1지지판(111)을 구획하는 제1절개선(114)와, 제2분리판(113')과 제2지지판(111')을 구획하는 제2절개선(114')을 포함한다.

제1지지판(111)과 제2지지판(111')은 에칭공정을 통하여 빈공간으로 형성되는 노출영역(140)을 사이에 두고 상호 이격되고, 안테나(20)의 시작단과 끝단이 각각 접착되는 패드를 형성한다. 제1지지판(111)과 제2지지판(111')과, 그 사이에서빈공간을 형성하는 노출영역(140)에 의해 노출된 베이스 기판(130)의 일면에 실장된 반도체 칩(300)을 포함하는 칩 모듈(10)은 제1절개선(114)과 제2절개선(114')을 따라 절개되어 분리된다.

연결판(112, 112')은 제1지지판(111)과 제2지지판(111')에서 각각 연장되어 끝단에서 반도체 칩(300)으로 연결되는 전도성 와이어(310,도 12 참조)가 접착되는 와이어 본딩 패드(112a, 112a')를 포함한다. 와이어 본딩 패드(112a, 112a')들은 상호 이격되어 절연된 상태를 유지한다.

제1분리판(113)은 제1지지판(111), 제2분리판(113')은 제2지지판(111')과 일체형으로 형성되며 후술되는 트리밍 공정으로 제1 및 제2절개선(114, 114')을 따라 제1지지판(111) 및 제2지지판(111')들이 분리되기 이전까지 기판 스트립(A)에 연결되는 연결부를 형성한다. 즉, 제1분리판(113)과 제2분리판(113')은 접착면적을 증가시켜 기판 스트립(A) 내에서 전도성 기판(110)들의 접착력을 증가시킨다.

아울러, 베이스 부재(100)는 전도성 기판(110)과 베이스 기판(130) 상면에서 Au 또는 Ni 중 하나 이상이 함유된 하나 이상의 도금층(120)이 형성될 수 있다. 도금층(120)은 전도성 기판(110)과 베이스 기판(130) 상면을 보호하기 위한 보호층의 역할을 수행함과 동시에 베이스 기판(130)의 상면에서 반도체 칩(300)이 실장되는 실장 패드를 형성한다.

즉, S100 단계는 베이스 기판(130)에 금속재질(예를 들면, Cu)의 전도성 기판(110)이 적층되고, 에칭 공정을 통하여 제1지지판(111) 내지 연결판(112, 112')을 포함하는 전도성 기판(110)들이 포함되는 기판 스트립(A)을 제작하는 단계이다. 단, 전도성 기판은 기판 스트립 형태뿐만 아니라, 릴투릴(Reel to Reel) 형태로 제작 가능하다.

S200 단계는 기판 스트립(A)에 댐시트(210)가 적층되는 단계이다. 이는 도 10과 도 11을 참조하여 설명한다.

도 10은 S200 단계를 도시한 평면도, 도 11은 도 10의 단면도이다.

도 10과 도 11을 참조하면, 예를 들어, 기판 스트립 공급장치(510)는 컨베이어 또는 작업 테이블로 기판 스트립(A)을 공급한다. 댐 스트립 공급장치(520)는 설정된 위치로 이동된 기판 스트립(A)의 상면에서 댐 스트립(B)을 적층시킨 뒤에 고정한다. 그리고 열압착장치(530)는 적층된 기판 스트립(A)과 댐 스트립(B)을 열압착시킨다.

여기서 댐 스트립(B)은 일면에서 핫멜트(220)가 도포된 복 수개의 분할된 댐시트가 접착되는 필름형의 수지(예를 들면, 이형지)로서 일방향으로 연장되어 기판 스트립(A)에 적층된다.

각각의 댐시트(210)는 반도체 칩(300)이 수용될 수 있는 면적을 갖는 빈공간을 둘러 쌓도록 연장되는 벽면으로 형성된다. 벽면의 두께(높이)는 반도체 칩(300)을 수용할 수 있는 수치로 설정된다. 그리고 댐시트(210) 사이의 빈공간은 반도체 칩(300)이 실장 가능한 면적을 갖는다.

S300 단계는 반도체 칩(300)을 실장하는 단계이다. 칩 실장장치(540)는 댐시트(210)가 실장된 기판 스트립(A)에서 댐시트(210) 내측 빈공간에 반도체 칩(300)을 실장한다. 반도체 칩(300)의 실장은 공지된 기술임에 따라 구체적인 설명을 생략한다.

반도체 칩(300)은 댐시트(210) 내측의 베이스 기판(130)의 상면 또는 도금층(120)의 상면에서 본딩재에 의해 접착됨에 따라 댐시트(210)에 의해 주변이 막힌 공간에 실장된다.

S400 단계는 와이어 본딩장치(550)가 반도체 칩(300)의 단자와 연결판(112, 112')의 와이어 본딩 패드(112a, 112a') 사이에 전도성 와이어(310)를 본딩하는 단계이다. 반도체 칩(300)은 음(-)과 양(+)의 전원 단자가 구비되었고, 전도성 와이어(310)는, 예를 들면, 300㎛ 이하의 Au Wire로서 반도체 칩(300)과 전도성 기판(110) 사이를 통전시킨다.

따라서 와이어 본딩장치(550)는 설정된 길이로 가공된 전도성 와이어(310)를 반도체 칩(300)의 전원 단자와 연결판(112, 112')의 끝단에 형성된 와이어 본딩 패드(112a, 112a')에 각각 본딩한다. 반도체 칩(300)의 와이어 본딩은 용접으로 진행될 수 있다.

S500 단계는 액상 수지를 주입하여 반도체 칩(300)의 캡(400)을 제작하는 단계이다. 인캡장치(560)는 수지 주입 노즐(도시되지 않음)을 기판 스트립(A)이 위치된 작업 테이블 또는 컨베이어 상면으로 이동시켜 반도체 칩(300)이 실장된 댐시트(210) 내측 공간에 액상의 수지를 정량 토출시킨다. 여기서 반도체 칩(300)은 액상 수지가 댐시트(210)의 내측 공간에 충전됨에 따라 매립된다.

수지 주입 노즐(도시되지 않음)은 복수개로서 기판 스트립(A)에 접착된 댐시트(210)들에 액상 수지를 동시 주입하거나, 순차적으로 주입할 수 있다.

이후 기판 스트립(A)은 설정된 온도로 유지되는 경화장치의 내측으로 이동되어 소정의 시간동안 수용되어 경과 공정을 진행하거나, 또는 상온에서 일정 시간동안 보관되어 경화과정을 진행할 수 있다.

S600 단계는 기판 스트립(A)에서 칩 모듈(10)을 분리하는 트리밍 공정을 진행하는 단계이다. 트리밍장치(570)는 경화 공정 이후에 절개선(114, 114')에 따라 반도체 칩(300)과 베이스 기판(130) 및 전도성 기판(110)이 포함된 칩 모듈(10)을 분리한다. 절개는 레이저 커팅 방식으로 진행될 수 있다. 즉, 트리밍장치(570)는 레이저 커팅장치를 포함한다.

본 발명은 PI와 같은 굽힘 등이 가능한 유연한 플렉시블한 베이스 기판(130)에 에칭 공정으로 가공된 전도성 기판(110)이 형성되고, 반도체 칩(300)은 베이스 기판(130)에 실장되어 전도성 기판(110)으로 통전 가능하게 연결됨에 따라 종래에 비하여 낮은 Roof Height를 갖는다.

예를 들면, 본 발명은 25㎛의 PI로 제작된 베이스 기판(130)에 반도체 칩(300)을 실장하고, 40㎛ 이하의 두께를 갖는 전도성 기판(110)으로 전도성 와이어(310)를 연결하였다. 따라서 전도성 와이어(310)의 최대 높이(roof height)는 80㎛ 이하로 측정되었다.

하지만, 종래에는 리드프레임에 반도체 칩(300)을 실장하고, 와이어를 리드 프레임으로 본딩 함에 따라 와이어의 최대 높이가 140㎛로 측정되었다. 이는 금속재질의 리드 프레임의 두께가 80㎛ 이상으로 본 발명의 베이스 기판과 전도성 기판을 모두 합한 두께(예를 들면, 25㎛ + 40㎛) 보다 크기 때문이다.

여기서 칩 모듈(10)은 전도성 와이어(310)의 최대 높이가 클수록 굽힘 강도에 취약하여 외부의 충격이 가해질 경우에 단선, 반도체 칩(300)의 이탈이나 캡(400)의 크랙과 같은 손상 가능성이 매우 높다.

하지만, 본 발명은 상술한 바와 같이 종래에 비하여 전도성 와이어의 최대 높이가 낮고, 플렉시블한 베이스 기판을 적용함에 따라 유연성이 향상되고, 유연성을 갖는 플라스틱 재질로서 댐시트(210)를 구비함에 따라서 외부의 충격을 흡수할 수 있어 캡(400) 및/또는 반도체 칩(300)의 손상을 방지할 수 있다.

S700 단계는 칩 모듈(10)을 안테나 시트(40)에 삽입한 뒤에 보호시트(30)를 순차 적층시켜 전자 여권용 시트를 조립하는 단계이다. 여기서 칩 모듈(10)은 안테나 시트(40)의 하부시트(42)에 펀칭된 홀로 삽입되고, 안테나(20)는 와이어 임베딩 방식으로 하부시트(42)의 상면에 매립되어 시작단과 끝단이 전도성 기판(110)에 각각 용접으로 접착된다. 그리고 상부시트(41)와 하부시트(42)의 상면과 하면에 각각 보호시트(30)가 적층되어 전자 여권용 시트가 완성된다.

본 발명에서 S700 단계는 상술한 실시예로 한정되는 것이 아니며, 일반적으로 공지된 기술들에 모두 적용 가능하다.

다만, 본 발명은 상술한 바와 같이 본 발명은 PI와 같은 굽힘 등이 가능한 유연한 플라스틱 재질의 베이스 기판(130)에 에칭 공정으로 적층된 전도성 기판(110)이 적용되고, 댐시트(210)를 이용한 캡(400)과, 전도성 와이어(310)의 roof height가 종래에 비하여 낮기에 보다 얇은 두께로서 제작할 수 있다.

이와 같은 얇은 두께의 칩모듈은 전자 여권의 데이터 페이지에 설치될 경우에 종래의 COB 타입이 적용될 경우보다 두께가 감소되고, 유연성이 향상됨에 따라 스트레스에 의한 패키지 변형에 강한 특성을 보일 수 있다.

또한, 본 발명은 온도 변화에 따른 전도성 와이어 및 전도성 기판(110)(리드 프레임) 변형을 측정하였고, 그 결과는 아래의 표에 개시된 바와 같다.

um	재료	두께	길이				폭
um	재료	두께	수축		확장		수축		확장
종래 (COB)	Ni	85	-0.06	84.94	-0.06	85.06	-0.18	84.82	0.19	85.19
종래 (COB)	Total		-0.06	84.94	-0.06	85.06	-0.18	84.82	0.19	85.19
본 발명	Ni	7	0.0	7.0	-0.01	7.01	-0.01	6.99	0.02	7.02
	Cu	36	-0.03	35.97	-0.10	36.04	-0.10	35.90	0.11	36.11
	Total		-0.04	42.96	-0.11	43.04	-0.11	42.89	0.12	43.12

위 실험은 최저 온도(예를 들면, -32℃)와, 최고 온도(80℃)에서 각각 설정된 시간동안 칩 모듈(10)을 보관한 뒤에 와이어 및 전도성 기판(110)(리드프레임)의 온도에 의한 변형(수축과 확장) 정도를 측정한 것이다.

그 결과 본 발명은 저온에서의 수축과 고온에서의 길이 및 폭의 변형 정도가 낮은 것으로 확인된다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 칩 모듈 20 : 안테나
30 : 보호시트 31 : 제1보호시트
32 : 제2보호시트 40 : 안테나 시트
41 : 상부시트 42 : 하부시트
100 : 베이스 부재 110 : 전도성 기판
111, 111' : 지지판 112, 112' : 연결판
113, 113' : 분리판 114, 114' : 절개선
120 : 도금층 130 : 베이스 기판
140 : 노출영역
200 : 댐부재 210 : 댐시트
220 : 핫멜트 300 : 반도체 칩
310 : 전도성 와이어 400 : 캡
510 : 기판 스트립 공급장치 520 : 댐 스트립 공급장치
521 : 고정핀 작동장치 530 : 열압착장치
540 : 칩 실장장치 550 : 와이어 본딩장치
560 : 인캡장치 570 : 트리밍장치
A : 기판 스트립 B : 댐 스트립

Claims

반도체 칩(300)이 실장된 칩 모듈(10);
칩 모듈(10)이 삽입되는 안테나 시트(40); 및
안테나 시트(40)에 매립되어 칩 모듈(10)에 연결되는 안테나(20);를 포함하고,
칩 모듈(10)은
유연성을 갖는 플라스틱 재질의 필름으로 이루어진 베이스 기판(130);
베이스 기판(130)에 적층되어 안테나(20)가 본딩되는 전도성 기판(110);
베이스 기판(130)에 실장되고, 전도성 와이어(310)를 통하여 전도성 기판(110)과 통전되는 반도체 칩(300);
일면에 핫멜트가 도포되어 베이스 기판(130)의 상면에서 반도체 칩(300)이 실장되는 공간을 구획하도록 직립면 벽면을 이루어 접착되는 댐시트(210); 및
댐시트(210)에 의해 구획된 공간을 밀폐시켜 내측의 반도체 칩(300)을 보호하는 캡(400);을 포함하고,
전도성 기판(110)은 복수개로서 베이스 기판(130)에 적층되어 에칭공정으로 형성되어 외측에 복수개의 핀홀(101)이 형성되는 기판 스트립(A)으로 제조 및 공급되고,
각 전도성 기판(110)은
댐시트(210)가 접착되는 영역과, 댐시트(210)에 의해 구획된 반도체 칩(300)이 실장되는 베이스 기판(130)의 상면이 노출되도록 빈공간으로 이루어진 노출영역(140);
노출 영역(140)을 사이에 두고 상호 이격되는 제1지지판(111)과 제2지지판(111');
끝단에 와이어 본딩 패드가 형성되어 제1지지판(111)과 제2지지판(111')에서 댐시트(210)에 의해 구획된 영역으로 각각 연장되는 연결판(112, 112');
제1지지판(111) 및 제2지지판(111')과 상호 일체형으로 형성되며 전도성 기판(110)의 접착면적을 증가시킬 수 있도록 연결부를 구성하여 기판 스트립(A) 내에서 전도성 기판(110)들의 접착력을 증가시키는 제1분리판(113)과 제2분리판(113'); 및
제1지지판(111)과 제1분리판(113) 사이와, 제2지지판(111')과 제2분리판(113') 사이를 구획하고, 레이저로 절개되는 제1절개선(114)과 제2절개선(114');을 포함하고,
베이스 기판(130) 내지 전도성 기판(110) 중 하나 이상은 Ni, Au 중 적어도 하나로 코팅된 하나 이상의 도금층(120);을 포함하고,
반도체 칩에 본딩되는 전도성 와이어의 최대 높이(roof height)는 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드.
청구항 1에 있어서, 댐시트(210)는
일면에 핫멜트(220)가 도포된 플라스틱 수지인 것을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드.
삭제
청구항 2에 있어서, 댐시트(210)는
열압착 공정에 의해 베이스 기판(130)에 설치되는 것을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드.
삭제
삭제
삭제
a)외측에서 복수개의 핀홀(101)이 형성되어 유연성을 갖는 플라스틱 재질의 베이스 기판(130)에서 반도체 칩(300) 및 댐시트(210)가 실장되는 영역이 노출되도록 빈공간으로 이루어진 노출영역(140)을 사이에 두고 상호 이격된 제1지지판(111)과 제2지지판(111')을 구비하는 복수개의 전도성 기판(110)을 베이스 기판(130)에 적층하여 기판 스트립(A)을 제작하는 단계;
b)플라스틱 재질의 필름으로서 일면에서 핫멜트(220)가 도포되어 반도체 칩(300)이 실장되는 공간을 구획하도록 전도성 기판(110)의 노출영역(140)으로 노출된 베이스 기판(130)의 일면에 복수개의 댐시트(210)가 접착된 댐 스트립(B)을 기판 스트립(A)에 적층시킨 뒤에 열압착하는 단계;
c)노출 영역(140) 중 댐시트(210)에 의해 구획된 베이스 기판(130)의 일면에 반도체 칩(300)을 실장하는 단계;
d)베이스 기판(130)에 실장된 반도체 칩(300)의 전원 단자와 전도성 기판(110)의 와이어 본딩 패드 사이에 와이어를 본딩하는 단계;
e)반도체 칩(300)이 실장된 댐시트(210) 내측 공간에 액상 수지를 주입 및 경화하여 캡(400)을 형성하는 단계;
f)경화 공정 이후에 레이저 커팅으로 절개선(114, 114')에 따라 반도체 칩(300)과 베이스 기판(130) 및 전도성 기판(110)이 포함된 칩 모듈(10)을 분리하는 단계; 및
g)칩 모듈(10)을 안테나 시트(40)에 삽입한 뒤에 보호시트(30)를 순차 적층시켜 전자 여권용 시트를 조립하는 단계;를 포함하고,
a)단계에서, 전도성 기판(110)은
댐시트(210)가 접착되는 영역과, 댐시트(210)에 의해 구획된 반도체 칩(300)이 실장되는 베이스 기판(130)의 상면이 노출되도록 빈공간으로 이루어진 노출영역(140);
노출 영역(140)을 사이에 두고 상호 이격되는 제1지지판(111)과 제2지지판(111');
끝단에 와이어 본딩 패드가 형성되어 제1지지판(111)과 제2지지판(111')에서 댐시트(210)에 의해 구획된 영역으로 각각 연장되는 연결판(112, 112');
제1지지판(111) 및 제2지지판(111')과 상호 일체형으로 형성되며 전도성 기판(110)의 접착면적을 증가시킬 수 있도록 연결부를 구성하여 기판 스트립(A) 내에서 전도성 기판(110)들의 접착력을 증가시키는 제1분리판(113)과 제2분리판(113'); 및
제1지지판(111)과 제1분리판(113) 사이와, 제2지지판(111')과 제2분리판(113') 사이를 구획하고, 레이저로 절개되는 제1절개선(114)과 제2절개선(114');을 포함하고,
d)단계에서,
전도성 와이어의 최대 높이(roof height)는 80㎛ 이하인 것;을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드의 제조 방법.
청구항 8에 있어서, 댐시트(210)는
플라스틱 재질의 필름으로서 일면에서 핫멜트(220)가 도포되어 베이스 기판(130)에 접착되는 것;을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드의 제조 방법.
삭제
삭제
삭제
청구항 8에 있어서, e)단계는
수지 주입 노즐로 댐시트(210) 내측 공간에 수지를 충전시키는 것을 특징으로 하는 박막화 가능한 전자 여권용 스마트 카드의 제조 방법.