KR19980027872A - 칩 카드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유연성이 있는 프렉시블 인쇄회로기판에 칩을 직접 접착시켜 모듈을 형성하고 그 모듈이 플라스틱 카드에 장착되는 칩 카드를 제공하는 것에 관한 것으로서, 복수 개의 본딩패드 상면에 형성된 범프를 갖고 있는 반도체 칩과, 상기 범프와 대응되는 칩 본딩부와 칩의 상면 일부를 노출시키는 창 및 외부와 전기적인 신호를 전달하기 위한 외부단자가 형성되어 있는 인쇄회로기판과, 상기 범프와 상기 칩 본딩부가 연결되고 상기 창에 성형 수지가 형성되어 상기 칩과 인쇄회로기판이 전기적으로 연결된 모듈; 상기 모듈이 삽입될수 있도록 캐비티가 형성된 카드; 및 상기 카드의 캐비티에 삽입된 모듈을 보호하기 위하여 단자 구멍을 갖고 상기 카드 전면에 접착되는 표면보호 필름; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 카드를 제공하여 박형화를 도모할 수 있고, 본딩 와이어를 제거함으로써 흡습특성 및 신뢰성이 향상되는 이점(利點)이 있다.
Description
본 발명은 고직접 칩을 내장하는 플라스틱 카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유연성이 있는 프렉시블 인쇄회로기판에 칩을 직접 접착시켜 모듈을 형성하고 그 모듈이 플라스틱 카드에 장착되는 칩 카드를 제공하는 것에 관한 것이다.
반도체 칩 패키지의 기술 발전 추이를 보면, 고밀도화, 소형화의 추세에 따라 리드 프레임을 사용하여 패키지를 구성한 후 인쇄회로기판(PCB)에 실장하는 과정을 제거하여, 반도체 칩을 직접 기판 상에 실장하는 새로운 패키징(packaging) 방법이 주목받고 있다.
이처럼 반도체 칩을 직접 기판 상에 실장한 패키지를 칩 온 보드(chip on board ; 이하 'COB'라 한다) 패키지라 한다. 이와 같은 COB 패키지는 주로 칩 카드(IC card)에 이용되는데, 칩 카드는 현재 통용되고 있는 자기(磁氣) 스트라이프 카드(magnetic stripe card)를 대체할 것으로 기대되며, 공중전화 카드 및 신분증을 겸용한 전자화폐 등을 비롯하여 그 활용 폭이 점차 넓어질 것으로 전망된다.
COB 패키지는 사용되는 기판과 봉지 방법에 따라서 여러 가지 유형이 있는데, 주로 사용되는 기판은 글래스-에폭시(glass-epoxy) 재질의 프렉시블 필름(flexible film)으로 형성된 인쇄회로기판(printed circuit board)과, 비티 수지(BT resin) 재질로 형성된 인쇄회로기판 등이 있으며, 기판 상에 형성되는 금속 회로층은 기판의 한 면에만 형성되는 경우와 양면에 모두 형성되는 경우가 있다.
그리고, 봉지 방법은 액상의 에폭시 수지(epoxy resin)로 칩 주변을 덮은 후 경화시키는 코팅(coating) 방법과, 통상적인 패키지에서와 같이 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound ; 이하 'EMC'라 한다)를 사용하여 금형으로 몰딩한 후 경화시키는 몰딩(molding) 방법이 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 칩 카드의 한 유형을 들어 설명하고자 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 직접회로 칩이 장착된 플라스틱 카드를 나타내는 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 플라스틱 카드 내부에 칩이 장착되어 있는 모양을 나타내는 일부 단면도이다.
먼저, 도 1은 플라스틱(plastic) 계열 재질로 형성된 평편한 모양의 카드(100) 몸체에 칩 내장부(112)가 형성되어 있고, 외부연결 단자(116)가 칩 내장부(112)에 형성되어 있는 모양을 나타내고 있다.
그리고, 도 2는 상기 칩 내장부(112)의 단면도로서, 카드(100)의 소정의 영역에 칩(10)과 인쇄회로기판(40)이 삽입될 수 있도록 홈이 형성되어 있고, 회로 패턴(pattern)(도시 안됨)이 형성되어 있는 인쇄회로기판(40)의 소정의 영역에 칩(10)이 접착고정되어 있으며 상기 카드와 접촉되는 면에는 절연체(45)가 접착되어 있고, 그 칩(10)과 인쇄회로기판(40)이 본딩 와이어(30)에 의해서 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 카드(100)의 홈에 칩(10)이 접착된 인쇄회로기판(40)이 접착되고 성형수지(60)가 칩(10)을 포함하는 전기적 연결 부위를 봉지하고 있는 모양을 나타내고 있다.
이와 같은 구조를 같은 일반적인 칩 카드는 0.76㎜ 두께의 플라스틱 카드내에 일정한 모양의 홈을 형성시키고, 그 홈에 마이크로프로세스(microprocess)와 메모리(memory)로 되어 있는 반도체 칩 모듈(module)을 칩 카드의 표면과 일치하도록 접착하는 구조로 이루어져 있다.
그러므로, 이와 같이 두께가 0.76㎜인 칩 카드에 칩 모듈을 삽입하기 위해서는 칩 모듈의 두께가 0.76㎜ 미만으로 제작되어야 만 한다.
현재 칩 모듈의 두께는 약 0.6㎜ 정도로 박형화되는 추세에 있으며, 또한 칩 모듈은 칩 카드에 실장되어 외부 기기와 접촉 또는 연결시키기 위한 금 플레이트(gold plate) 단자와, 단자를 지지하고 칩을 탑재하는 인쇄회로기판과 칩 및 전기적 연결부위를 보호하기 위한 성형수지 등의 보호막으로 되어 있다.
그러나, 칩 모듈의 두께를 박형화 하면 신뢰성을 확보하는 것이 곤란하게 되며, 이는 칩의 두께와 와이어 본딩의 높이를 감소시켜야 하는 문제점을 안게된다.
즉, 칩의 두께를 박형으로 제작하면 칩이 외부 스트레스(stress)에 의한 깨짐 및 공정 관리가 곤란한 단점이 있고, 성형 수지 보호막의 두께를 낮게 할 경우 와이어가 노출되므로 신뢰성 확보가 어렵게 된다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 의한 칩 카드에 장착되는 칩 모듈에서 발생하는 와이어의 노출 및 박형화의 단점들을 극복하기 위한 칩 모듈을 제공하여 종래 보다 박형화된 칩 모듈을 제공하여 신뢰성이 우수한 칩 카드를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 직접회로 칩이 장착된 플라스틱 카드를 나타내는 평면도.
도 2는 종래 기술에 의한 플라스틱 카드 내부에 칩이 장착되어 있는 모양을 나타내는 일부 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 플라스틱 카드의 칩을 탑재하기 전의 모양을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 4 - 4선에 따르는 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 창이 형성된 프렉시블 인쇄회로기판을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 칩의 본딩 패드에 범프가 형성되어 있는 칩을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 프렉시블 인쇄회로기판과 칩이 접착되는 모양을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 프렉시블 인쇄회로기판과 칩이 접착되고, 그 인쇄회로기판의 창에 성형 수지가 도포된 모양을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 플라스틱 카드에 칩이 접착된 플렉시블 인쇄회로기판과 단자 구멍이 형성된 외부 접촉 플레이트가 접착되는 모양을 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명에 의한 고직접 칩이 플라스틱 카드에 내장된 모양을 나타내는 단면도.
도면의 주요 부호에 대한 설명
10 : 칩 12 : 본딩 패드
30 : 와이어 40 : 인쇄회로기판
45 : 절연체 60 : 성형수지
100, 200 : 카드 112 : 칩 내장부
116, 216 : 외부연결 단자 212, 214 : 캐비티
230 : 범프 235 : 회로패턴
240 : 인쇄회로기판 245 : 창
250 : 칩 본딩부 255 : 비아홀
260 : 성형수지 300 : 칩 모듈
310 : 표면보호 필름 320 : 단자 구멍
상기 목적을 달성하기 위하여 복수 개의 본딩패드와 그 본딩패드 상면에 형성된 범프를 갖고 있는 반도체 칩과, 상기 범프와 대응되는 칩 본딩부와 칩의 상면 일부를 노출시키는 창 및 외부와 전기적인 신호를 전달하기 위한 외부단자가 형성되어 있는 인쇄회로기판과, 상기 범프와 상기 칩 본딩부가 연결되고 상기 창에 성형 수지가 형성되어 상기 칩과 인쇄회로기판이 전기적으로 연결된 모듈; 상기 모듈이 삽입될수 있도록 캐비티가 형성된 카드; 및 상기 카드의 캐비티에 삽입된 모듈을 보호하기 위하여 단자 구멍을 갖고 상기 카드 전면에 접착되는 표면보호 필름; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 카드를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 의한 플라스틱 카드의 칩을 탑재하기 전의 모양을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 4 - 4선에 따르는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 창이 형성된 프렉시블 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 칩의 본딩 패드에 범프가 형성되어 있는 칩을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 프렉시블 인쇄회로기판과 칩이 접착되는 모양을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 프렉시블 인쇄회로기판과 칩이 접착되고, 그 인쇄회로기판의 창에 성형 수지가 도포된 모양을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 플라스틱 카드에 칩이 접착된 플렉시블 인쇄회로기판과 단자 구멍이 형성된 외부 접촉 플레이트가 접착되는 모양을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 고직접 칩이 플라스틱 카드에 내장된 모양을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 3과 도 4는 카드(200)에 반도체 칩이 실장된 모듈(도시 안됨)이 삽입될 캐비티(cavity)(212, 214)가 형성되어 있는 모양을 나타내고 있다.
상기 카드는 플라스틱 계열의 폴리 비닐 크로라이드(poly-vinyl chloride ; PVC)로 형성된 카드이며, 소정의 영역에 일정한 모양으로 캐비티를 압착하는 하는 방법으로 형성한다.
상기 카드의 두께는 약 0.76㎜ 이하로 형성하고, 상기 캐비티는 칩이 삽입될 부분과 모듈이 삽입될 영역을 구분하여 단차가 형성된 캐비티를 갖도록 한다.
그리고, 도 5는 기판(240) 소정의 영역에 칩(10)을 노출시킬 창(245)이 형성되어 있고, 그 창(245) 주변에는 칩 본딩부(250)가 형성되어 있고, 그 칩 본딩부(250)와 회로 패턴(235)이 전기적으로 연결되어 기판(240)상에 형성되어 있고, 회로 패턴(235)이 비아홀(via hole)(255)을 통하여 그 기판(240) 반대 쪽에 형성되어 있는 외부연결 단자(216)와 전기적으로 연결되어 있는 모양을 나타내고 있다.
상기 인쇄회로기판(240)은 박막의 필름으로 형성하고 유연성을 확보하기 위하여 합성수지인 비티 수지(BT resin)를 이용하여 형성한다.
그리고, 상기 인쇄회로기판(240)의 두께는 약 100㎛이하의 플렉시블(flexible) 필름을 사용하며, 외부연결 단자(216)는 전기 전도성이 우수한 금(gold)을 적층하여 박막으로 플레이트(plate)를 형성한다.
도 6은 칩(10)의 본딩패드(12) 상면에 범프(230)가 형성되어 있는 모양을 나타내고 있다.
상기 범프(230)는 반도체 공정에서 통상적으로 사용되고 있는 방법을 적용하여 형성할 수 있으며, 범프(230)의 높이는 칩(10) 상면으로 부터 약 10㎛ 에서 20㎛정도의 높이로 돌출되도록 형성하여 상기 칩 본딩부(250)와 전기적으로 연결될 수 있도록 알루미늄 합금 또는 금(gold)으로 형성한다.
도 7은 칩(10) 상면에 형성된 금속 범프(230)와 인쇄회로기판(240)의 칩 본딩부(250)가 전기적으로 연결되는 모양을 나타내는 단면도이다.
상기 인쇄회로기판의 칩 본딩부와 범프와의 연결은 약 400℃ 이상의 온도를 가한 후 기계적으로 압착하는 방법을 통하여 실시한다.
도 8은 상기 도 7의 인쇄회로기판(240)에 칩(10)이 접착 고정되고, 상기 창(245)으로 노출된 부분에 성형수지(260)가 형성되어 있는 모듈(300) 모양을 나타내고 있다.
상기 모듈(300)의 두께는 약 0.5㎜이하로 형성되며, 이는 종래 기술에 의한 와이어 본딩 높이를 제거함으로써 달성할 수 있다.
상기 성형수지(260)는 칩(10)과 범프(230)를 포함하는 전기적 연결부위를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 하며, 상기 성형수지(230)의 형성 방법으로는 에폭시 수지를 이용하여 금형으로 형성하는 방법이 있고, 액상의 수지를 포팅(potting) 하는 방법으로 형성할 수 있다.
도 9는 칩(10)이 인쇄회로기판(240)에 접착된 모듈(300)이 카드(200) 소정의 영역에 형성되어 있는 캐비티(212)에 접착 고정되고, 단자 구멍(320)이 형성되어 있는 표면보호 필름(310)이 그 카드(200) 상면에 접착되는 모양을 나타내고 있다.
즉, 상기 도 8에서 완성된 모듈(300)이 카드(200) 캐비티(212)에 전기절연 접착제(도시 안됨)로 접착고정되고, 표면보호 필름(310)에 형성된 단자 구멍(320)이 외부연결 단자(216)를 노출시킨다.
도 10은 범프(230))가 반도체 칩(10) 상면에 형성된 본딩패드(12) 상면에 형성되어 있고, 상기 범프(230)와 대응되는 칩 본딩부(250), 회로 패턴(235) 및 칩(10)의 상면을 노출시키는 창(245)이 형성되어 있는 인쇄회로기판과(240), 외부와 전기적인 신호를 전달하기 위하여 상기 회로 패턴(235)과 전기적으로 연결되어 있고 상기 인쇄회로기판(240)의 일측 상면에 형성된 외부연결 단자(216)와, 상기 인쇄회로기판(240)의 칩 본딩부(250)와 상기 범프(230)가 접착 고정되고, 상기 창(245)에 성형 수지(260)가 형성되어 칩 상면 및 전기적 연결부위를 봉지하고 있는 모듈(300)과, 상기 모듈(300)이 삽입될수 있도록 캐비티(212)가 형성된 카드(200) 및 상기 카드(200)의 캐비티에 삽입된 모듈(300)을 보호하기 위하여 단자 구멍(320)을 갖는 표면보호 필름(310)이 상기 카드 전면에 접착되어 있는 모양을 나타내고 있다.
따라서, 본 발명에 의한 프렉시블 인쇄회로기판을 갖는 칩 카드는 외부의 충격에 의한 카드의 휨이나 뒤틀림 현상이 발생하여도 카드와 인쇄회로기판이 분리되는 현상이 발생하지 않는다.
또한, 범프가 플렉시블 인쇄회로기판과 칩을 전기적으로 연결하고 있어 종래 기술에 의한 와이어 보다 박형화를 도모할 수 있고, 본딩 와이어를 제거함으로써 흡습특성 및 신뢰성이 향상되는 이점(利點)이 있다.
Claims (6)
- 복수 개의 본딩패드와 그 본딩패드 상면에 형성된 범프를 갖고 있는 반도체 칩과, 상기 범프와 대응되는 칩 본딩부와 칩의 상면 일부를 노출시키는 창 및 외부와 전기적인 신호를 전달하기 위한 외부단자가 형성되어 있는 인쇄회로기판과, 상기 범프와 상기 칩 본딩부가 연결되고 상기 창에 성형 수지가 형성되어 상기 칩과 인쇄회로기판이 전기적으로 연결된 모듈;상기 모듈이 삽입될 수 있도록 캐비티가 형성된 카드; 및상기 카드의 캐비티에 삽입된 모듈을 보호하기 위하여 단자 구멍을 갖고 상기 카드 전면에 접착되는 표면보호 필름;을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 카드.
- 제 1항에 있어서, 상기 범프의 높이가 상기 본딩패드로 부터 약 10㎛ 정도의 높이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 카드.
- 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판이 유연성을 갖고 있는 비티 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 칩 카드.
- 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 두께가 약 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 칩 카드.
- 제 1항에 있어서, 상기 모듈의 두께가 약 0.5㎜ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 칩 카드.
- 제 1항에 있어서, 상기 창에 형성되는 성형수지가 포팅하는 방법에 의하여 이루어지는 것을 특징으로하는 칩 카드.
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