WO2003058713A2 - Chipmodul für chipkarten - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a chip module for chip cards.
  • Chip cards such as B. Multimedia cards or smart cards consist of a plastic card body and a semiconductor chip inserted therein.
  • This semiconductor chip can be used as a chip module in which the actual chip is attached to a chip carrier with which it is inserted into a recess in the card body.
  • the chip carrier can in particular also have connection contacts for external connection to a reading device.
  • the chip carrier has a fastening area on which the semiconductor chip is attached and is usually covered with a sealing compound. Around this potting compound there is a protruding fastening edge of the chip carrier, which is glued to a fastening edge of the recess of the card body provided for the chip, which is slightly set back from the top of the card body.
  • connection between the chip carrier and the card body is preferably made by means of adhesive.
  • Cold adhesives which are processed at room temperature, or hot adhesives, in which the adhesive bond is produced at higher temperatures and, if appropriate, increased contact pressure, are used.
  • the chip carrier should have sufficient mechanical stability; therefore a thickness of the chip carrier of at least 100 ⁇ m is preferred.
  • the surfaces of the mounting edge of the chip carrier and the mounting edge of the recess in the card body should be such that they ensure the best possible adhesion of the adhesive as connecting surfaces. Good adhesion of the adhesive is improved by a roughened connection surface.
  • An epoxy resin-bonded glass fiber fabric is particularly suitable as a carrier material. If cheaper materials and a smaller thickness of the chip carrier are used, problems arise for the stability of the adhesive bond.
  • the actual implantation process, in which the chip module is glued into the card body, is particularly critical. High temperatures and high contact pressure can deform the material of the chip carrier.
  • the object of the present invention is to provide a cost-effective embodiment of a chip module for chip cards, with which a sufficiently permanent adhesive connection is achieved in the card body.
  • the chip carrier In the area of the connection point between the chip module and the card body, the chip carrier is provided with a layer which is provided as a reinforcement and optionally structured. In the area of the connection of the chip module to the card body, this enables a selective adaptation of the mechanical properties and the surface properties of the
  • Chip carrier to the mounting edge of the card body.
  • the layer on the mounting edge of the chip carrier can in particular be a metallization applied there on the side of the chip carrier facing the card body.
  • Such a metallization can be provided in addition to the electrical contacting of the semiconductor chip.
  • the chip carrier can be metallized on one or both sides, e.g. B. by an applied and structured copper layer with a possibly applied nickel / gold refinement.
  • FIGS. 1 to 5 show plan views, Figures 2 and 5 cross sections through exemplary embodiments.
  • FIG. 1 shows a top view of a chip module in which a semiconductor chip is fastened on a chip carrier 1 in a central area and is injected and encapsulated in a potting compound 6 as a casing or housing.
  • a potting compound 6 as a casing or housing.
  • the type and design of the chip and the housing are arbitrary.
  • Chip module is provided in a card body is provided with a reinforcement 3, which is applied as a layer.
  • a reinforcement 3 On the right side of FIG. 1 there is an enlarged section of the marked rectangular section. A part of the chip carrier 1 is shown there between a portion of the sealing compound 6 and the reinforcement 3, which covers the fastening edge 5 here.
  • FIG. 2 shows a cross section through a chip card, from which it can be seen how the chip module is inserted into the
  • the chip module comprises a chip carrier 1 with the semiconductor chip 2 applied thereon, which is injected into the sealing compound 6.
  • the mounting edge 5 which is provided with the reinforcement 3.
  • the chip module is glued to the fastening edge of a recess in the card body 7 using an adhesive layer 4.
  • the side of the chip carrier 1 facing away from the semiconductor chip 2 is provided with a layer 10, which can be a cover or a contact layer.
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the rectangularly marked section on the right-hand side, in which the serrated edge 8 of the reinforcement 3 can be clearly seen in this example.
  • FIG. 4 A further advantageous embodiment is shown in FIG. 4.
  • the reinforcement 9 is structured in such a way that it is interrupted several times along the fastening edge 5.
  • the layer applied for reinforcement must namely have good adhesion properties towards the adhesive layer 4. If the adhesion properties of the surface of the reinforcement 3 are not yet sufficiently good for this, structuring can result in an improvement.
  • the structuring increases the surface area before the connection to the adhesive layer 4, which can significantly improve the adhesiveness.
  • the structuring is preferably carried out by means of a photo technique and a subsequent etching step. Undercuts that occur are particularly desirable. Such an undercut leads to the layer provided as reinforcement 9 having portions whose lateral dimension, at least in one direction, is smaller directly on the chip carrier 1 than on a surface of the reinforcement 9 which is at a distance from the chip carrier.
  • the reinforcement is applied to this Interlocked with the adhesive layer 4.
  • FIG. 4 shows, as an example, a structuring of the reinforcement 9 into individual strips oriented transversely to the fastening edge 5.
  • FIG. 5 shows in cross section how the good adhesive property comes about in the exemplary embodiment in FIG. It is assumed here that the proportions of the reinforcement 9 have been somewhat undercut.
  • the portions of the reinforcement 9 are therefore narrower directly on the chip carrier 1 than on the upper side facing the card body 7.
  • the reinforcement 9 rests directly on the card body 7 or at least that there is only an extremely thin adhesive layer between the reinforcement 9 and the card body 7.
  • Adhesive layer 4 is essentially only between the portions of the reinforcement 9 and thus brings about the connection between the chip carrier 1 and the card body 7. If there is an undercut of the reinforcement 9, this results in a toothing between the portions of the reinforcement and the portions of the adhesive layer 4 Since the reinforcement 9 is applied to the chip carrier 9, there is a significant improvement, in particular in those cases in which the adhesive of the adhesive layer 4 does not adhere as well to the material of the chip carrier as to the material of the card body, which is usually the case consists of a plastic material.
  • the chip card is exposed to mechanical stresses such as torsion and bending changes.
  • mechanical stresses such as torsion and bending changes.

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Abstract

Im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Chipmodul und dem Kartenkörper einer Chipkarte ist der Chipträger (1) mit einer als Verstärkung (3) vorgesehenen und gegebenenfalls strukturierten Schicht versehen. Das ermöglicht im Bereich der Verbindung des Chipmoduls mit dem Kartenkörper eine selektive Anpassung der mechanischen Eigenschaften und der Oberflächeneigenschaften des Chipträgers an den Befestigungsrand des Kartenkörpers. Die Schicht auf dem Befestigungsrand des Chipträgers kann insbesondere eine dort auf der dem Kartenkörper zugewandten Seite des Chipträgers aufgebrachte Metallisierung sein.

Description

Beschreibung
Chipmodul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chipmodul für Chipkarten.
Chipkarten wie z. B. Multimediacards oder Smartcards bestehen aus einem Kartenkörper aus Kunststoff und einem darin einge- setzten Halbleiterchip. Dieser Halbleiterchip kann als Chipmodul eingesetzt werden, bei dem der eigentliche Chip auf einem Chipträger befestigt ist, mit dem er in eine Aussparung des Kartenkδrpers eingesetzt wird. Der Chipträger kann insbesondere auch Anschlusskontakte für externen Anschluss an ein Lesegerät aufweisen. Der Chipträger weist einen Befestigungsbereich auf, auf dem der Halbleiterchip angebracht und in der Regel mit einer Vergussmasse überdeckt ist . Rings um diese Vergussmasse befindet sich ein überstehender Befestigungsrand des Chipträgers, der an einem von der Oberseite des Karten- körpers geringfügig zurückgesetzten Befestigungsrand der für den Chip vorgesehenen Aussparung des Kartenkörpers aufgeklebt wird.
Die Verbindung zwischen dem Chipträger und dem Kartenkörper wird vorzugsweise mittels Klebstoff hergestellt. Verwendet werden dabei Kaltklebstoffe, die bei Raumtemperatur verarbeitet werden, oder Heißklebstoffe, bei denen die Klebeverbindung bei höheren Temperaturen und gegebenenfalls erhöhtem Anpressdruck hergestellt wird. Der Chipträger soll dazu eine ausreichende mechanische Stabilität besitzen; daher wird eine Dicke des Chipträgers von mindestens 100 μm bevorzugt. Die Flächen des Befestigungsrandes des Chipträgers und des Befestigungsrandes der Aussparung des Kartenkörpers sollen so beschaffen sein, dass sie als Verbindungsflächen eine möglichst gute Haftung des Klebstoffes gewährleisten. Eine gute Anhaf- tung des Klebstoffes wird durch eine aufgerauhte Verbindungs- flache verbessert . Ein epoxidharzgebundenes Glasfasergewebe ist als Trägermaterial besonders geeignet. Bei Verwendung billigerer Materialien und einer geringeren Dicke des Chipträgers ergeben sich Probleme für die Stabilität der KlebeVerbindung. Besonders kritisch ist dabei der eigentliche Implantationsprozess, bei dem das Chipmodul in den Kartenkörper eingeklebt wird. Hohe Temperaturen und hoher Anpressdruck können das Material des Chipträgers verformen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Ausgestaltung eines Chipmoduls für Chipkarten anzugeben, mit der eine ausreichend dauerhafte Klebeverbindung in dem Kartenkörper erzielt wird.
Diese Aufgabe wird mit dem Chipmodul mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Chipmodul und dem Kartenkörper ist der Chipträger mit einer als Verstärkung vorgesehenen und gegebenenfalls strukturierten Schicht versehen. Das ermöglicht im Bereich der Verbindung des Chipmoduls mit dem Kartenkörper eine selektive Anpassung der mechani- sehen Eigenschaften und der Oberflächeneigenschaften des
Chipträgers an den Befestigungsrand des Kartenkörpers. Die Schicht auf dem Befestigungsrand des Chipträgers kann insbesondere eine dort auf der dem Kartenkörper zugewandten Seite des Chipträgers aufgebrachte Metallisierung sein. Eine solche Metallisierung kann zusätzlich zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen sein. Der Chipträger kann einseitig oder beidseitig metallisiert sein, z. B. durch eine aufgebrachte und strukturierte Kupferschicht mit einer eventuell aufgebrachten Nickel-/Gold-Veredelung.
Es folgt eine genauere Beschreibung des Chipmoduls anhand der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Beispiele. Die Figuren 1, 3 und 4 zeigen Aufsichten, die Figuren 2 und 5 Querschnitte durch Ausführungsbeispiele.
In der Figur 1 ist auf der linken Seite in Aufsicht ein Chip- modul dargestellt, bei dem auf einem Chipträger 1 in einem mittleren Bereich ein Halbleiterchip befestigt ist, der in eine Vergussmasse 6 als Umhüllung oder Gehäuse eingespritzt und verkapselt ist. Die Art und Ausgestaltung des Chips und des Gehäuses ist aber im Prinzip beliebig. Ein äußerer Befes- tigungsrand des Chipträgers, der für eine Befestigung des
Chipmoduls in einem Kartenkörper vorgesehen ist, ist mit einer Verstärkung 3 versehen, die als Schicht aufgebracht ist. Auf der rechten Seite der Figur 1 befindet sich eine Ausschnittvergrößerung des markierten rechteckigen Ausschnittes. Es ist dort ein Teil des Chipträgers 1 zwischen einem Anteil der Vergussmasse 6 und der Verstärkung 3 dargestellt, die hier den Befestigungsrand 5 bedeckt.
In der Figur 2 ist ein Querschnitt durch eine Chipkarte dar- gestellt, aus dem erkennbar ist, wie das Chipmodul in den
Kartenkörper eingesetzt ist. Das Chipmodul umfasst einen Chipträger 1 mit dem darauf aufgebrachten Halbleiterchip 2, der in die Vergussmasse 6 eingespritzt ist. Am Rand des Chipträgers 1 ist der Befestigungsrand 5 vorhanden, der mit der Verstärkung 3 versehen ist. Mit dieser Verstärkung 3 wird das Chipmodul unter Verwendung einer KlebstoffSchicht 4 auf dem Befestigungsrand einer in dem Kartenkörper 7 vorhandenen Aussparung festgeklebt. Die von dem Halbleiterchip 2 abgewandte Seite des Chipträgers 1 ist mit einer Schicht 10 versehen, die eine Abdeckung oder eine KontaktSchicht sein kann.
In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Verstärkung 3 einen gezackten inneren Rand aufweist. Falls nämlich die Verstärkung vollflächig ge- nau in dem Bereich der KlebstoffSchicht 4 vorhanden ist, dann kann der Übergang zwischen dem verstärkten und dem inneren Bereich des Chipträgers besonders bruchempfindlich sein. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, den inneren Rand der Verstärkung 3 nicht geradlinig und gleichmäßig auszuführen, wie es in der Figur 1 dargestellt ist, sondern den inneren, dem Halbleiterchip 2 zugewandten Rand der Verstärkung gezackt, hin und her gekrümmt, in Kurven verlaufend oder unregelmäßig auszubilden. In der Figur 3 ist eine Ausschnittvergrößerung des rechteckig markierten Ausschnittes auf der rechten Seite dargestellt, in der der in diesem Beispiel gezackte Rand 8 der Verstärkung 3 deutlich erkennbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in der Figur 4 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Verstärkung 9 so strukturiert, dass sie längs des Befestigungsrandes 5 mehrfach unterbrochen ist . Die zur Verstärkung aufgebrachte Schicht muss nämlich zur KlebstoffSchicht 4 hin gute Haftungseigenschaften aufweisen. Falls die Haftungseigenschaften der Oberfläche der Verstärkung 3 dafür noch nicht ausreichend gut sind, kann eine Strukturierung eine Verbesserung ergeben. Durch die Strukturierung vergrößert sich nämlich die Oberflä- ehe der Verbindung zur KlebstoffSchicht 4, was die Haftfähigkeit wesentlich verbessern kann.
Im Fall, dass die Verstärkung 9 durch eine aufgebrachte Metallschicht gebildet ist, erfolgt die Strukturierung vorzugs- weise mittels einer Fototechnik und einem nachfolgenden Ätzschritt. Dabei vorkommende Unterätzungen sind insbesondere erwünscht. Eine derartige Unterätzung führt dazu, dass die als Verstärkung 9 vorgesehene Schicht Anteile aufweist, deren laterale Abmessung zumindest in einer Richtung unmittelbar auf dem Chipträger 1 geringer ist, als an einer im Abstand zu dem Chipträger vorhandenen Oberfläche der Verstärkung 9. Die Verstärkung wird auf diese Weise mit der KlebstoffSchicht 4 verzahnt. In der Figur 4 ist als Beispiel eine Strukturierung der Verstärkung 9 in einzelne, quer zum Befestigungsrand 5 ausgerichtete Streifen gezeigt. In der Figur 5 ist im Querschnitt dargestellt, wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 die gute Hafteigenschaft zustande kommt. Es ist hier angenommen, dass eine gewisse Unterätzung der Anteile der Verstärkung 9 erfolgt ist. Die An- teile der Verstärkung 9 sind daher unmittelbar auf dem Chipträger 1 schmaler als an der dem Kartenkörper 7 zugewandten Oberseite. Bei dem Beispiel der Figur 5 ist angenommen, dass die Verstärkung 9 direkt auf dem Kartenkörper 7 aufliegt oder sich zumindest zwischen der Verstärkung 9 und dem Kartenkör- per 7 nur eine äußerst dünne KlebstoffSchicht befindet. Die
Klebstoffschicht 4 befindet sich im Wesentlichen nur zwischen den Anteilen der Verstärkung 9 und bewirkt so die Verbindung zwischen dem Chipträger 1 und dem Kartenkörper 7. Bei Vorhandensein einer Unterätzung der Verstärkung 9 ergibt sich so eine Verzahnung zwischen den Anteilen der Verstärkung und den Anteilen der Klebstoffschicht 4. Da die Verstärkung 9 auf dem Chipträger 9 aufgebracht wird, ergibt sich so insbesondere in denjenigen Fällen eine deutliche Verbesserung, in denen der Klebstoff der Klebstoffschicht 4 an dem Material des Chipträ- gers nicht so gut anhaftet wie an dem Material des Kartenkörpers, der üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Die Chipkarte ist im Gebrauch mechanischen Belastungen wie Torsion und Biegewechsel ausgesetzt. Abhängig von der Geome- trie aus Kartenkörper und Chipmodul werden in bestimmten
Richtungen der Karte erhöhte Anforderungen an die Dauerhaftigkeit der Klebeverbindung gestellt. Eine Strukturierung der aufgebrachten Verstärkung kann daher an die Richtung der erhöhten Belastung angepasst sein. Bezugszeichenliste
1 Chipträger
2 Halbleiterchip 3 Verstärkung
4 Klebstoffschicht
5 Befestigungsrand
6 Vergussmasse
7 Kartenkörper 8 Rand der Verstärkung
9 Verstärkung
10 Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Chipmodul für Chipkarte mit einem Chipträger (1) , einem auf dem Chipträger befestigten Halbleiterchip (2) und einem seitlich des Halbleiterchips überstehenden Befestigungsrand (5) des Chipträgers, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Befestigungsrand (5) auf der mit dem Halbleiterchip (2) versehenen Seite des Chipträgers (1) mit einer als Verstärkung (3; 9) vorgesehenen Schicht versehen ist.
2. Chipmodul nach Anspruch 1, bei dem die als Verstärkung (3) vorgesehene Schicht einen gezackten, hin und her gekrümmten, in Kurven verlaufenden oder unregelmäßigen inneren Rand (8) aufweist.
3. Chipmodul nach Anspruch 1, bei dem die als Verstärkung (9) vorgesehene Schicht durch eine Struk- turierung längs des Befestigungsrandes (5) mehrfach unterbrochen ist.
4. Chipmodul nach Anspruch 3 , bei dem die als Verstärkung (9) vorgesehene Schicht Anteile aufweist, deren laterale Abmessung zumindest in einer Richtung unmittelbar auf dem Chipträger (1) geringer ist als an einer im Abstand zu dem Chipträger vorhandenen Oberfläche .
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