WO1997019463A2 - Chipmodul - Google Patents

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WO1997019463A2
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Detlef Houdeau
Peter Stampka
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • chip module Name of the invention: chip module
  • the invention relates to a chip module with a contact layer made of electrically conductive material with a plurality of contact elements and a semiconductor chip with chip connections arranged on the main surface of the semiconductor chips, each of which is electrically connected to a contact element of the contact layer, on the semiconductor chip
  • a thin insulating film made of electrically insulating material is provided on the surface of the electrically conductive contact layer facing it, which has an adhesive or adhesive function both on its front side facing the contact layer and on its rear side facing away from the contact layer.
  • a chip module according to the preamble of claim 1 has become known, for example, from EP 0 391 790 AI, DE 42 32 625 AI, FR 2 673 041 AI, US 5 304 513, EP 0 527 438 A2 and US 4,674,175.
  • chip cards which are generally in the form of check cards, have become extremely versatile owing to a high degree of functional flexibility and continue to increase with the increasing computing power and storage capacity of the available integrated circuits.
  • chip cards In addition to the currently typical fields of application of such chip cards in the form of health insurance cards, flextime recording cards, telephone cards, in the future there will in particular be applications in electronic payment transactions, access control to computers, protected data storage media and the like.
  • the dosage of the chip adhesive applied is too high, there is, for example, the risk of gluing some of the bond holes required for bonding contact, which renders them unusable, whereas if the dosage of the adhesive is too low, there is insufficient chip fixation on the interlayer or the metallic contact layer can take place.
  • liquid chip adhesive when liquid chip adhesive is applied, there is a risk of a change in the shape and position of the bond holes required, which in turn can lead to increased production downtimes or necessitate higher process control.
  • the semiconductor chip and the bond wires are covered by a casting compound. The advantage of this production process is that it is largely based on the process for packaging chips in standard packages which is common in the semiconductor industry, and is therefore less expensive.
  • TAB module in which the pads (pads) of the semiconductor chip are provided with galvanically applied metallic bumps, which are used for direct attachment of the electrically conductive contact surfaces by means of a soldered connection, and therefore a covering of bond wires is not necessary.
  • TAB module in which the pads (pads) of the semiconductor chip are provided with galvanically applied metallic bumps, which are used for direct attachment of the electrically conductive contact surfaces by means of a soldered connection, and therefore a covering of bond wires is not necessary.
  • the chip module in the chip card the lamination method, the insertion into milled cavities, and the mounting in pre-molded cards.
  • the card manufacturer has the disadvantage of having to insert chip modules with different sizes, which result from the different chip area of the semiconductor chips used, into the card.
  • the resulting module diversity due to different chip areas of typically around 1 mm 2 to 20 mm 2 also leads to increased material costs for the module manufacturer due to a reduced purchase quantity per module variant and to increased logistic expenditure. Due to the different module types, the card manufacturer has different dimensions of the card cavities for the installation of the module and thus increased tool costs and process costs.
  • the invention is based on the object of providing a universally usable chip module which, regardless of the chip size of the semiconductor chip used in each case, is simpler and therefore more economical to produce with a high degree of reliability and a sufficient service life.
  • a thin insulating film made of electrically insulating material is provided, which is provided both on its front side facing the contact layer and on its front Back side facing away from the contact layer has an adhesive function, the adhesive function of the material of the thin insulation film being dependent on a mechanical pressure exerted on the thin insulation film.
  • the thin insulation film also has the function of guaranteeing the connection between the semiconductor chip and the contact layer, in accordance with the principle of the invention.
  • the thin insulating film on the one hand enables good full-surface adhesion to the metallic contact layer and, on the other hand, good adhesion to the semiconductor chip or to the epoxy tape or the support frame on the side opposite this.
  • the module can be manufactured quickly and easily with a high degree of reliability and sufficient long-term stability.
  • this can have the effect of a pressure-sensitive adhesive layer in such a way that the roller pressure generated during the lamination of the contact layer and the epoxy tape or the support frame results in a shear stress in the pressure-sensitive area that is generated perpendicular to the line of action or direction of force Insulation film produced.
  • the adhesive layer is made microplastic in this direction preferably by a corresponding alignment of molecular chains within the adhesive layer. This is sufficient to produce a micro-shaping and thus to adapt the surface of the adhesive layer to the respective connection partner and thus to ensure sufficient adhesive strength.
  • the use of the thin insulation film as an adhesive layer for the semiconductor chip or the support frame makes it unnecessary to apply another adhesive, in particular one with a liquid consistency.
  • an acrylate and / or a natural material comes as a suitable material for the thin insulating film with such pressure-sensitive adhesive properties.
  • the insulating film acting as an adhesive layer can be formed in one layer.
  • the thin insulation film can also have a multilayer structure.
  • the thin insulation film can consist of two adhesive layers and a middle carrier layer arranged between the adhesive layers.
  • the carrier layer can be made from a high-temperature-stable plastic material, in particular a thermoplastic material.
  • the semiconductor chip and / or a support frame made of electrically insulating material which is arranged in particular at the edge region of the contact layer and surrounds the semiconductor chip, is attached to the rear side of the thin insulation film facing away from the contact layer by means of an adhesive connection.
  • the thin insulation film provided between the electrically conductive contact layer and the semiconductor chip is provided with a multiplicity of bond holes, in which the bond holes with regard to their arrangement, shape,
  • the number and assignment to a specific contact element of the contact layer are such that, for any position and in particular any base area of the attached semiconductor chip, contacting the chip connection by means of the bonding wires with a respective contact element of the contact layer taking into account the applicable one Assembly instructions of the bond wires can be accomplished.
  • This embodiment of the invention enables a universally usable module with uniform outer dimensions, which are independent of the size. esse de ⁇ used semiconductor chips. As a result, considerable manufacturing costs can be saved both in the manufacture of the chip module and in the installation of the module in the chip card, and the logistic expenditure in both areas can be reduced.
  • the thin insulation film is punched out at the locations of the bond holes and / or at the location of the semiconductor chip to be attached to the chip module, and is otherwise formed almost continuously across the entire surface of the contact layer.
  • the chip module according to the invention can be used in all the contact layers currently in use according to the ISO standard, with a number of six or eight contact elements being the most common at present.
  • the thin insulation film provided between the electrically conductive contact layer and the semiconductor chip has at least two per assigned contact element
  • Has bond holes If necessary, depending on the arrangement and geometry of the contact field with the contact elements, which is generally predetermined according to ISO standards, and depending on the chip types actually used, taking into account the common assembly regulations with regard to the bonding wires, which in particular prescribe a maximum length of the bonding wires Geometry, arrangement and number of bond holes for each contact element of the contact area can be designed differently.
  • a support frame made of electrically insulating material is provided, in particular at the edge region of the contact layer by means of the thin insulation film and surrounding the semiconductor chip.
  • the support frame can in particular be made of a glass epoxy material and preferably have a thickness of approximately up to 125 ⁇ m.
  • a stiffening frame surrounding the chip can additionally be attached to the insulation film by adhesive bonding.
  • the thin insulation film arranged between the electrically conductive contact layer and the semiconductor layer can have a substantially lower overall thickness, for example of significantly less than about 30 ⁇ m, as long as one there is sufficient electrical insulation effect of the insulation film.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of the chip module inserted into a card body according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic plan view of a chip module according to an embodiment of the invention.
  • the chip module 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a metallic contact layer 2, which is generally provided with standardized dimensions according to an ISO standard and has a thickness of about 30 ⁇ m to about 70 ⁇ m, with contact elements 3 provided on the front side with contact surfaces 4 and a semiconductor chip 7 to be fastened in the chip module, which on its main surface 5 has chip connections or pad connection surfaces (not shown for the sake of clarity) which are electrically connected to the rear side 8 of the contact element 4 assigned to the respective chip connection, by means of the bonding wires 6.
  • a metallic contact layer 2 which is generally provided with standardized dimensions according to an ISO standard and has a thickness of about 30 ⁇ m to about 70 ⁇ m
  • contact elements 3 provided on the front side with contact surfaces 4
  • a semiconductor chip 7 to be fastened in the chip module which on its main surface 5 has chip connections or pad connection surfaces (not shown for the sake of clarity) which are electrically connected to the rear side 8 of the contact element 4 assigned to the respective chip connection, by means of the bonding wires 6.
  • the bond holes are designed such that, for any position and base area of the attached semiconductor chip 7, contacting of the chip connections by means of the bond wires 6 is taken into account the usual assembly instructions, ie predetermined maximum bond wire length, can be accomplished with an associated contact element 4 of the contact layer 2.
  • the thin insulation film 10 is punched out at the locations of the bond holes 9 and is otherwise formed almost continuously across the entire surface of the contact layer 2.
  • the thin insulation film 10 can also be provided with a punched-out area corresponding to the base area of the semiconductor chip 7 at the location of the semiconductor chip 7 to be attached. In this case, the semiconductor chip can be placed in the intended punching of the insulation foil and directly on the
  • Back 8 of the contact layer 2 are attached, for example by die-bonding.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of further details of a particularly preferred exemplary embodiment of the invention, in which the chip module 1 has a contact layer 2 with a number of eight contact elements 4a to 4h, a relatively small-area semiconductor chip 7a, and 3, a relatively large-area semiconductor chip 7b is mounted.
  • the bond holes 9 of the thin insulation film 10 so that the contact elements 4a to 4d each have a number of three bond holes 9a, 9b, 9c with a circular cross-sectional shape, the successive arrangement of the center points essentially approximating the shape of the associated contact element follows, and the contact elements 4e to 4h each have a number of two bond holes 9d, 9e with elongated cross-sectional shapes, the dimensions of the bond hole increasing in the longitudinal direction with increasing distance from the center of the contact layer.
  • contacting of the chip connections by means of the bond wires 6 with an associated contact element by means of a conveniently located bond hole can be achieved independently of the base area of the semiconductor chip.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Chipmodul mit einer aus elektrisch leitendem Material gefertigten Kontaktschicht (2) mit mehreren Kontaktelementen (4) und einem Halbleiterchip (7) mit auf der Hauptfläche (5) des Halbleiterchips (7) angeordneten Chipanschlüssen, die jeweils elektrisch mit einem Kontaktelement (4) der Kontaktschicht (2) verbunden sind. Des weiteren ist auf der dem Halbleiterchip (7) zugewandten Oberfläche der elektrisch leitenden Kontaktschicht (2) eine dünne Isolationsfolie (10) aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen, welche sowohl auf ihrer der Kontaktschicht (2) zugewandten Vorderseite als auch auf ihrer der Kontaktschicht (2) abgewandten Rückseite (8) eine Haft- bzw. Klebefunktion besitzt.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung: Chipmodul
Die Erfindung bezieht sich auf ein Chipmodul mit einer aus elektrisch leitendem Material gefertigten Kontaktschicht mit mehreren Kontaktelementen und einem Halbleiterchip mit auf der Hauptfläche deε Halbleiterchips angeordneten Chipan¬ schlüssen, die jeweils elektrisch mit einem Kontaktelement der Kontaktschicht verbunden sind, wobei auf der dem Halblei¬ terchip zugewandten Oberfläche der elektrisch leitenden Kon¬ taktschicht eine dünne Isolationεfolie aus elektrisch isolie¬ rendem Material vorgesehen ist, welche sowohl auf ihrer der Kontaktschicht zugewandten Vorderseite als auch auf ihrer der Kontaktschicht abgewandten Rückseite eine Haft- bzw. Klebe¬ funktion besitzt.
Ein Chipmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bei¬ spielsweise aus der EP 0 391 790 AI, DE 42 32 625 AI, FR 2 673 041 AI, US 5 304 513, EP 0 527 438 A2 sowie US 4 674 175 bekannt geworden.
Die Anwendungsmöglichkeiten von in der Regel im Scheckkarten¬ format ausgebildeten Chipkarten sind aufgrund einer hohen funktionalen Flexibilität äußerst vielseitig geworden und nehmen mit der steigenden Rechenleistung und Speicherkapazi¬ tät der verfügbaren integrierten Schaltungen weiterhin zu. Neben den derzeit typischen Anwendungsfeldern solcher Chip¬ karten in der Form von Krankenversichertenkarten, Gleitzeit- erfassungskarten, Telefonkarten ergeben sich zukünftig insbe¬ sondere Anwendungen im elektronischen Zahlungsverkehr, bei der Zugriffskontrolle auf Rechner, bei geschützten Datenspei¬ chern und dergleichen. Es gibt heute verschiedene Möglichkei¬ ten, Chipkarten herzustellen. Bei den meisten Verfahren wird der eigentliche Halbleiterchip zunächst auf ein Chipmodul montiert, der auch die zumeist vergoldeten Kartenkontakte be¬ inhaltet. Üblicherweise werden die Chipmodule auf einem End- losband beziehungsweise Endlosgrundträger gefertigt, an¬ schließend werden die einzelnen Chipmodule ausgestanzt und in die Chipkarte gebracht. Bei dieser Methode findet keine di¬ rekte Befestigung des Chips in der Karte statt, was den Vor- teil besitzt, dass die Biegekräfte weitgehend vom Chip abge¬ halten werden, die bei einer mechanischen Belastung der Chip¬ karte entstehen können. Bei der Herstellung von Chipmodulen wird derzeit am häufigsten das sogenannte Draht-Bond-Verfah¬ ren angewendet, bei dem die Chipanschlüsεe des die eigentli- ehe elektronische Schaltung tragenden Halbleiterchips mit dünnen Bonddrähten mit den einzelnen Kontaktelementen der Kontaktschicht verbunden werden. Der Halbleiterchip selbst wird entweder unmittelbar oder über eine isolierende Zwi¬ schenschicht auf die Kontaktschicht geklebt, wobei bei den zum Einsatz kommenden Chipklebstoffen, die in der Regel in flüssiger oder zähflüssiger Konsistenz aufgetragen werden, der Nachteil besteht, dasε bei ungeeigneter Dosierung oder bei Prozeßunregelmäßigkeiten Produktionsausfälle resultieren können. Bei einer zu hohen Dosierung des aufgetragenen Chip- klebstoffes besteht beispielsweise die Gefahr, einige für die Bondkontaktierung notwendigen Bondlδcher zu verkleben, wo¬ durch sie unbrauchbar werden, wohingegen bei einer zu gerin¬ gen Dosierung deε Klebεtoffeε eine unzureichende Chipfixie¬ rung auf der Zwiεchenεchicht bzw. der metallischen Kontakt- schicht erfolgen kann. Außerdem besteht bei einem Auftrag von flüssigem Chipklebstoff die Gefahr einer Veränderung der Form und Lage der benötigten Bondlöcher, was wiederum zu erhöhten Produktionsausfällen führen kann oder eine höhere Prozeßkon¬ trolle erforderlich macht. Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse werden der Halbleiterchip und die Bonddrähte durch eine Ver¬ gußmasse abgedeckt. Der Vorteil dieses Herstellungsverfahrens liegt an sich darin, dass es sich weitgehend an das in der Halbleiterindustrie übliche Verfahren zur Verpackung von Chips in Standardgehäusen anlehnt, und dadurch preisgünstiger ist. Der Nachteil bei diesem Verfahren liegt weiterhin darin, dasε εowohl die Bauhöhe wie auch die Länge und Breite des Mo¬ duls deutlich größer ausfallen alε beispielsweise beim söge- nannten TAB-Modul, bei dem die Anschlußflächen (Pads) des Halbleiterchips mit galvanisch aufgebrachten metallischen Höckern versehen sind, die zur unmittelbaren Befestigung der elektrisch leitenden Kontaktflächen durch Lötverbindung die- nen, und somit eine Abdeckung von Bonddrähten nicht erforder¬ lich iεt. Für den Einbau deε Chipmodulε in die Chipkarte ha¬ ben sich derzeit drei verschiedene Verfahren durchgesetzt, das Laminierverfahren, das Einsetzen in gefräste Hohlräume, sowie das Montieren in fertig gespritzte Karten. Bei sämtli- chen Einbauverfahren beεteht beim Kartenherεteller der Nach¬ teil, Chipmodule mit unterschiedlichen Baugrößen, die auε der unterεchiedlichen Chipfläche deε verwendeten Halbleiterchipε reεultieren, in die Karte einεetzen zu müεεen. Die aufgrund von unterεchiedlichen Chipflächen von typiεcherweise etwa 1 mm2 bis 20 mm2 reεultierende ModulVielfalt führt auch beim Modulherεteller zu erhöhten Materialkosten aufgrund einer verringerten Abnahmemenge pro Modulvariante und zu einem er¬ höhten Logistikaufwand. Beim Kartenhersteller ergeben sich aufgrund der unterεchiedlichen Modultypen verschiedene Abmeε- εungen der Kartenhohlräume für den Einbau deε Modulε und da¬ mit erhöhte Werkzeugkosten bzw. Verfahrenεkoεten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein universell ver¬ wendbares Chipmodul zur Verfügung zu εtellen, welcheε unab- hängig von der Chipgröße des jeweils verwendeten Halbleiter¬ chips bei einer hohen Zuverläsεigkeit und auεreichenden Le- benεdauer einfacher und damit koεtengünεtiger herεtellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Chipmodul gemäß Anspruch 1 ge¬ löst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der dem Halbleiter¬ chip zugewandten Oberfläche der elektrisch leitenden Kontakt- schicht eine dünne Isolationεfolie auε elektriεch isolieren¬ dem Material vorgesehen ist, welche εowohl auf ihrer der Kon¬ taktschicht zugewandten Vorderseite als auch auf ihrer der Kontaktεchicht abgewandten Rückseite eine Haftfunktion be¬ sitzt, wobei die Haftfunktion des Materials der dünnen Isola- tionεfolie von einem auf die dünne Iεolationsfolie ausgeübten mechanischen Druck abhängt. Der dünnen Isolationsfolie kommt neben der Wirkung einer elektrisch isolierenden Schicht zwi¬ schen Halbleiterchip und/oder Stützrahmen und Kontaktschicht dem Prinzip der Erfindung folgend gleichzeitig eine die Ver¬ bindung zwischen Halbleiterchip und Kontaktschicht gewährlei¬ stende Funktion zu. Hierbei ermöglicht die dünne Isolationε- folie zum einen eine möglichεt vollflächig gute Haftung zur metalliεchen Kontaktschicht und zum anderen auf der dieser gegenüberliegenden Seite eine gute Haftung zum Halbleiterchip bzw. zum Epoxytape bzw. dem Stützrahmen. Durch die Haftver¬ bindung zum Halbleiterchip bzw. zur Metallschicht vermittels der dünnen Iεolationsfolie kann das Modul bei einer hohen Zu- verläεεigkeit und ausreichenden Langzeitstabilität schnell und einfach hergestellt werden. Bei einer bevorzugten Ausfüh¬ rung der dünnen Isolationεfolie kann dieser die Wirkung einer auf Druck empfindlichen Haftεchicht dergeεtalt zukommen, dass der während des Auflaminierens der Kontaktschicht und des Epoxytapes bzw. deε Stützrahmens erzeugte Walzendruck eine zur Kraftwirkungslinie bzw. -richtung senkrecht erzeugte Scherspannung in der druckempfindlichen Iεolationεfolie er¬ zeugt. Die Haftschicht wird in dieser Richtung vorzugsweise durch eine entsprechende Ausrichtung von Molekülketten inner¬ halb der Haftschicht mikroplastiεch. Dieε reicht aus, um eine Mikroformgebung und damit Anpaεsung der Oberfläche der Haft¬ schicht zum jeweiligen Verbindungspartner zu erzeugen und so¬ mit eine ausreichende Haftfeεtigkeit zu gewähr1eiεten. Der Einεatz der dünnen Isolationsfolie als Haftschicht für den Halbleiterchip bzw. den Stützrahmen erübrigt die Aufbringung eines weiteren Klebemittelε, insbesondere eines solchen von flüssiger Konsiεtenz.
Alε geeigneteε Material für die dünne Iεolationεfolie mit εolchen druckempfindlichen Hafteigenεchaften kommt insbeson¬ dere ein Acrylat und/oder einen Naturstoff, inεbeεondere Kau- tschuk, und/oder ein Silicon, und/oder ein Styrol-Copolymeri- εat, inεbeεondere ein Butadien, und/oder ein Isopren oder dergleichen in Frage.
Die alε Haftεchicht wirkende Iεolationεfolie kann bei einer beεonders einfachen Ausführung einlagig ausgebildet sein. Darüber hinaus kann bei einer weiteren Ausführung der Erfin¬ dung die dünne Isolationsfolie auch einen Mehrlagenaufbau aufweisen. Bei einer solchen Anordnung kann die dünne Isola- tionεfolie auε zwei Haftlagen und einer zwiεchen den Haftla¬ gen angeordneten mittleren Trägerlage beεtehen. Hierbei kann die Trägerlage aus einem hochtetπperaturstabilen Kunststoffma¬ terial, insbeεondere einem Thermoplaεt-Material hergestellt sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dasε auf der der Kontakt- εchicht abgewandten Rückεeite der dünnen Isolationsfolie der Halbleiterchip und/oder ein insbesondere am Randbereich der Kontaktschicht angeordneter und den Halbleiterchip umgebender Stützrahmen aus elektrisch isolierendem Material durch Haft- verbindung befestigt ist.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführung des Chipmoduls kann vorgesehen εein, dasε die zwischen der elektrisch lei- tenden Kontaktschicht und dem Halbleiterchip vorgesehene dün¬ ne Isolationsfolie mit einer Vielzahl von Bondlöchern verse¬ hen ist, bei welcher die Bondlöcher hinsichtlich deren Anord¬ nung, Form, Anzahl, sowie Zuordnung zu einem beεtimmten Kon¬ taktelement der Kontaktschicht derart beεchaffen εind, daεε bei einer beliebigen Lage und inεbesondere beliebigen Grund¬ fläche des befestigten Halbleiterchips eine Kontaktierung der Chipanεchlüεεe vermittelε der Bonddrähte mit einem jeweilε zugehörenden Kontaktelement der Kontaktεchicht unter Berück- εichtigung der geltenden Montagevorεchriften der Bonddrähte bewerkεtelligt werden kann. Dieεe Auεführung der Erfindung ermöglicht ein univerεell einεatzbareε Modul mit einheitli¬ chen äußeren Abmeεsungen, welche unabhängig sind von der Grö- ße deε jeweils verwendeten Halbleiterchips. Dadurch können sowohl bei der Herstellung des Chipmoduls, als auch beim Ein¬ bau des Moduls in die Chipkarte erhebliche Fertigungskoεten eingespart werden und der Logiεtikaufwand in beiden Bereichen verringert werden.
Hierbei kann inεbesondere vorgesehen sein, dass die dünne Isolationsfolie an den Stellen der Bondlöcher und/oder an der Stelle des am Chipmodul zu befestigenden Halbleiterchips aus- geεtanzt ist, und ansonsten über die gesamte Fläche der Kon¬ taktschicht annähernd durchgehend geεchloεεen auεgebildet iεt. Daε erfindungεgemäße Chipmodul kann bei allen derzeit im Einsatz befindlichen Kontaktschichten nach ISO-Standard ver¬ wendet werden, wobei derzeit hauptsächlich eine Anzahl von sechs oder acht Kontaktelementen üblich ist.
Bei einer besonders bevorzugten Auεführung der Erfindung ist vorgeεehen, daεε die zwiεchen der elektrisch leitenden Kon¬ taktschicht und dem Halbleiterchip vorgesehene dünne Iεolati- onεfolie pro zugeordnetem Kontaktelement wenigεtenε zwei
Bondlöcher aufweiεt. Erforderlichenfalls kann in Abhängigkeit der in der Regel nach ISO-Standards vorbestimmten Anordnung und Geometrie des Kontaktfeldes mit den Kontaktelementen und in Abhängigkeit der tatsächlich verwendeten Chiptypen unter Berücksichtigung der gängigen Montagevorεchriften hinεicht- lich der Bonddrähte, die insbesondere eine maximale Länge der Bonddrähte vorschreiben, die genaue Geometrie, Anordnung und Anzahl der Bondlöcher für jedes Kontaktelement der Kontakt- fläche unterschiedlich gestaltet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann vorgese¬ hen sein, dasε ein inεbesondere am Randbereich der Kontakt¬ schicht vermittels der dünnen Isolationsfolie verbundener und den Halbleiterchip umgebender Stützrahmen aus elektrisch iso- lierendem Material vorgesehen ist. Der Stützrahmen kann ins¬ besondere aus einem Glasepoxymaterial hergestellt sein und vorzugsweiεe eine Stärke von etwa biε zum 125 μm besitzen. Darüber hinaus kann insbesondere bei großflächigen und da¬ durch bruchempfindlicheren Halbleiterchips zusätzlich ein den Chip umgebender Versteifungεrahmen auf der Iεolationεfolie durch Haftverbindung befestigt sein.
Gegenüber den verwendeten Schichtstärken der metallischen Kontaktschicht und des Stützrahmens aus elektrisch isolieren¬ den Material kann die zwischen der elektrisch leitenden Kon¬ taktschicht und der Halbleiterschicht angeordnete dünne Iso- lationsfolie eine weεentlich geringere Geεamtstärke besitzen, beispielεweise von deutlich weniger als etwa 30 μm, solange eine ausreichende elektrische Isolationswirkung der Isolati¬ onsfolie gegeben ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben εich auε der nachfolgenden Beεchreibung von Ausfüh- rungεbeiεpielen anhand der Zeichnung. Eε zeigt:
Figur 1 eine εchematiεche Schnittanεicht deε in einen Karten- körper eingesetzten Chipmoduls gemäß Erfindung; und
Figur 2 eine schematische Draufsicht eines Chipmoduls gemäß einem Ausführungεbeiεpiel der Erfindung.
Das in den Figuren 1 und 2 dargeεtellte Chipmodul 1 beεitzt eine in der Regel nach einem ISO-Standard mit genormten Ab¬ messungen versehene und eine Stärke von etwa 30 μm bis etwa 70 μm aufweisende metallische Kontaktschicht 2 mit auf der Vorderseite mit Kontaktflächen 3 versehenen Kontaktelernenten 4 und einen in dem Chipmodul zu befestigenden Halbleiterchip 7, welcher auf seiner Hauptfläche 5 der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellte Chipanεchlüεεe bzw. Pad- Anεchlußflachen besitzt, die mittelε Bonddrähten 6 mit der Rückεeite 8 des dem jeweiligen Chipanschluεεes zugeordneten Kontaktelementes 4 elektrisch verbunden εind. Erfindungεgemäß iεt vorgeεehen, dass zwischen der elektrisch leitenden Kon¬ taktschicht 2 und dem Halbleiterchip 7 eine mit einer Viel- zahl von Bondlöchern 9 verεehene, dünne Isolationsfolie 10 mit Haftfunktion vorgesehen ist. Die Bondlöcher sind hin¬ sichtlich Anordnung, Form, Anzahl, sowie Zuordnung zu einem bestimmten Kontaktelement 4 der Kontaktschicht 2 derart be- schaffen, dass bei einer beliebigen Lage und Grundfläche des befestigten Halbleiterchipε 7 eine Kontaktierung der Chipan- schlüsεe mittels der Bonddrähte 6 unter Berücksichtigung der gängigen Montagevorschrift, d.h. vorbestimmten maximalen Bonddrahtlänge, mit einem jeweils zugehörenden Kontaktelement 4 der Kontaktschicht 2 bewerkεtelligt werden kann. Wie in den Figuren dargeεtellt iεt die dünne Iεolationεfolie 10 an den Stellen der Bondlδcher 9 ausgestanzt, und ansonεten über die geεamte Fläche der Kontaktεchicht 2 annähernd durchgehend ge- εchloεsen auεgebildet. Bei einer weiteren Auεführungεform, welche in den Figuren nicht näher dargeεtellt iεt, kann dar¬ über hinauε die dünne Isolationεfolie 10 an der Stelle deε zu befeεtigenden Halbleiterchipε 7 mit einer der Grundfläche deε Halbleiterchipε 7 entsprechenden Ausεtanzung versehen sein. In diesem Fall kann der Halbleiterchip in die vorgesehene Ausstanzung der Isolationεfolie gesetzt und direkt auf der
Rückseite 8 der Kontaktschicht 2 befestigt werden, beispielε¬ weiεe durch Die-Bonding.
Gemäß Figur l kann ein insbesondere am Randbereich der Kon- taktschicht 2 mit der Isolationsfolie 10 verbundener und den Halbleiterchip 7 umgebender Stützrahmen 11 aus Glasepoxy- Material vorgeεehen sein, der auch als Trägerrahmen deε Chip- modulε dient und mit Klebeflächen versehen in den beispiels¬ weise gefrästen Hohlraum 12 der Chipkarte 13 montiert wird.
Die Figur 2 zeigt in schematischer Aufsicht nähere Einzelhei¬ ten eines insbesondere bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei dem das Chipmodul 1 eine Kontaktschicht 2 mit einer Anzahl von acht Kontaktelementen 4a bis 4h besitzt, wo- bei gemäß Figur 2 ein relativ kleinflächiger Halbleiterchip 7a, und gemäß Figur 3 ein relativ großflächiger Halbleiter¬ chip 7b montiert ist. Wie dargestellt sind die Bondlöcher 9 der dünnen Isolationεfolie 10 εo beεchaffen, dass bei den Kontaktelementen 4a bis 4d jeweilε eine Anzahl von drei Bond¬ löchern 9a, 9b, 9c mit kreiεrunder Querεchnittεform vorgese¬ hen sind, deren aufeinanderfolgende Anordnung der Mittelpunk- te im wesentlichen annähernd der Formgebung des zugehörenden Kontaktelementes folgt, und bei den Kontaktelementen 4e bis 4h jeweils eine Anzahl von zwei Bondlδchern 9d, 9e mit läng¬ lichen Querschnittεformen vorgeεehen sind, wobei die Abmes¬ sungen des Bondloches in Längserεtreckung mit zunehmendem Ab- εtand von der Mitte der Kontaktεchicht zunehmen. Auf diese Weise kann eine Kontaktierung der Chipanschlüεse vermittels der Bonddrähte 6 mit einem jeweils zugehörenden Kontaktele¬ ment vermittels eines günstig gelegenen Bondloches unabhängig von der Grundfläche des Halbleiterchips bewerkstelligt wer- den.

Claims

Patentanεprüche
1. Chipmodul mit einer auε elektriεch leitendem Material ge¬ fertigten Kontaktεchicht (2) mit mehreren Kontaktelementen (4) und einem Halbleiterchip (7) mit auf der Hauptfläche (5) des Halbleiterchipε (7) angeordneten Chipanεchlüssen, die je¬ weils elektriεch mit einem Kontaktelement (4) der Kontakt¬ εchicht (2) verbunden sind, wobei auf der dem Halbleiterchip (7) zugewandten Oberfläche der elektrisch leitenden Kontakt- schicht (2) eine dünne Isolationεfolie (10) auε elektriεch isolierendem Material vorgesehen ist, welche sowohl auf ihrer der Kontaktεchicht (2) zugewandten Vorderseite als auch auf ihrer der Kontaktschicht (2) abgewandten Rückseite (8) eine Haftfunktion besitzt, dadurch gekennzeichnet, daεε die Haftfunktion deε Materialε der dünnen Isolationsfolie (10) von einem auf die dünne Isolationsfolie (10) ausgeübten mechanischen Druck dergestalt abhängt, dasε durch eine εenk- recht zur Kraftwirkungslinie bzw. -richtung des ausgeübten Druckes erzeugte Scherspannung eine mikroplastiεche Auεrich- tung von Molekülketten innerhalb deε Materials der Isolati¬ onsfolie und damit einhergehend eine Anpasεung der Oberfläche der Iεolationsfolie zum jeweiligen Verbindungεpartner für ei¬ ne Haftwirkung erzeugt iεt.
2. Chipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der dünnen Isolationεfolie (10) ein Acrylat und/oder einen Naturstoff, insbesondere Kautschuk, und/oder ein Silicon, und/oder ein Styrol-Copolymerisat, insbesondere ein Butadien, und/oder ein Isopren oder dergleichen aufweist.
3. Chipmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dasε die dünne Iεolationsfolie (10) einen Mehrlagenaufbau aufweist.
4. Chipmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dasε die einen Mehrlagenaufbau beεitzende dünne Isolationεfolie (10) wenigstens zwei Haftlagen und eine zwischen den Haftla¬ gen angeordnete Trägerlage aufweist.
5. Chipmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dasε die Trägerlage auε einem hochtemperaturstabilen Kunεtεtoffma¬ terial, inεbeεondere einem Thermoplaεt-Material hergeεtellt iεt.
6. Chipmodul nach einem der Anεprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dasε auf der der Kontaktεchicht (2) abgewandten Rückεeite (8) der dünnen Iεolationεfolie (10) der Halbleiter¬ chip (7) und/oder ein inεbeεondere am Randbereich der Kon¬ taktschicht (2) angeordneter und den Halbleiterchip (7) umge¬ bender Stützrahmen (11) aus elektriεch isolierendem Material durch Haftverbindung befestigt ist.
7. Chipmodul nach Anεpruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützrahmen (11) aus Glasepoxy-Material hergestellt ist und eine Gesamtεtärke von etwa biε zu 125 μm besitzt.
8. Chipmodul nach einem der Anεprüche 1 biε 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daεε die dünne Iεolationεfolie (10) eine Stärke von weniger als etwa 30 μm beεitzt.
9. Chipmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die mit Kontaktelementen (4) versehene Kontaktschicht (2) eine Vielzahl von Kontaktflächen (3) auf¬ weist und die auf der Hauptfläche des Halbleiterchips (7) an¬ geordneten Chipanschlüsse mittels eine maximale Montagelänge besitzenden Bonddrähten (6) mit einer jeweils dem zugehören¬ den Chipanschluß zugeordneten Kontaktfläche (3) der Kontakt¬ schicht (2) elektrisch verbunden εind.
10. Chipmodul nach Anεpruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der elektrisch leitenden Kontaktschicht (2) und dem Halbleiterchip (7) vorgesehene dünne Iεolationsfolie (10) eine Vielzahl von Bondlδchern (9) besitzt, die hinsichtlich deren Anordnung, Form, Anzahl, εowie Zuordnung zu einem be¬ stimmten Kontaktelement (4) der Kontaktschicht (2) derart be¬ schaffen sind, dasε bei einer beliebigen Lage und Flächenin¬ halt deε befestigten Halbleiterchips (7) eine Kontaktierung der Chipanschlüsse vermittels der Bonddrähte (6) mit einer jeweilε zugehörenden Kontaktfläche (5) der Kontaktεchicht (2) bewerkεtelligt ist.
11. Chipmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der elektrisch leitenden Kontaktschicht (2) und dem Halbleiterchip (7) vorgesehene dünne Isolationεfolie (10) pro zugeordneter Kontaktfläche (3) wenigεtenε zwei Bondlöcher (9) aufweist.
12. Chipmodul nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich¬ net, daεε jeder Bonddraht (6) für die elektriεche Kontaktie¬ rung der Chipanεchlüεse mit den Kontaktflächen (3) der Kon¬ taktschicht (2) eine maximale Montagelänge von etwa 3 mm auf¬ weiεt.
13. Chipmodul nach einem der Anεprüche 10 biε 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die dünne Iεolationsfolie (10) an den Stellen der Bondlöcher (9) und/oder an der Stelle deε zu be- feεtigenden Halbleiterchipε (7) auεgeεtanzt iεt, und anson- εten über die gesamte Fläche der Kontaktschicht (2) annähernd durchgehend geschlossen ausgebildet ist.
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