DE19735387A1 - Trägerkarte und Halbleitermodul für eine derartige Trägerkarte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerkarte mit eingelagertem in­ tegrierten Halbleiterschaltkreis wie sie beispielsweise für sogenannte Chipkarten verwendet wird. Derartige Karten werden beispielsweise inzwischen als Ausweiskarten, Geldkarten bzw. Telefonkarten und ähnlichem verwendet. Diese Karten haben in der Zwischenzeit im täglichen Leben eine hohe Bedeutung er­ langt und werden zunehmend auf allen Gebieten des täglichen Lebens eingesetzt. Ihre Verbreitung und die Zahl der im Um­ lauf befindlichen Karten ist in den letzten Jahren sprunghaft angestiegen. Hochwertige Karten, die beispielsweise im Si­ cherheitsbereich oder im Bereichen eingesetzt werden, in de­ nen erhöhte mechanische Belastbarkeit gefordert ist, werden zumeist aus mehreren Schichten hergestellt. Dabei wird bevor­ zugt eine ein- oder beidseitig bedruckte Kernschicht von zwei transparenten Deckschichten abgedeckt. Aus der DE 195 07 144 ist eine derartige ein- oder mehrschichtige Trägerkarte be­ kannt, bei der die Kunststoffschicht aus Polyethylentereph­ talat, dem sogenannten PET besteht.

Derartige Chip- bzw. Ausweis- bzw. Trägerkarten werden in ho­ hen Stückzahlen hergestellt und sind für den Benutzer nur Mittel zum Zweck. Daher ist es notwendig, eine derartige Kar­ te möglichst kostensparend herzustellen. Das bedeutet, daß sowohl die verwendeten Materialien möglichst nach Kostenge­ sichtspunkten auszuwählen sind, als auch daß die verwendeten Herstellungsverfahren möglichst kostenarm auszuwählen sind. Des weiteren sind die Wechselwirkungen zu berücksichtigen, d. h. es ist zu beachten, ob ein gewähltes kostengünstiges Ma­ terial eventuell einen kostenintensiven Herstell- bzw. Verar­ beitungsprozeß erfordert und umgekehrt.

Als Zwischenprodukt der Chip- bzw. Trägerkarte werden häufig auch Halbleitermodule hergestellt, die im wesentlichen aus einem integrierten Halbleiterschaltkreis bestehen, die auf einem Zwischenträger angeordnet sind, wobei an dem Zwischen­ träger gleichfalls Kontaktelemente zum Betreiben des inte­ grierten Halbleiterschaltkreises, angeordnet sind.

Die zum Kostenproblem zuvor erläuterten Betrachtungen treffen in gleicher Weise auf dieses sogenannte Modul zu, wobei zu berücksichtigen ist, daß für eine möglichst kostengünstige Trägerkarte nicht nur das Modul als solches kostenoptimiert sein muß, sondern daß das Montageverfahren, mit dem nun das Halbleitermodul in einen Kartenkörper eingesetzt und befe­ stigt wird, ebenfalls die Kostenbetrachtung beeinflußt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Träger­ karte bzw. ein Halbleitermodul für eine derartige Trägerkarte kostenoptimiert vorzusehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 bzw. 6 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Dadurch, daß die dielektrische Schicht, auf der der inte­ grierte Halbleiterschaltkreis angeordnet ist, aus dem selben Material wie die Trägerkarte besteht, ist die dielektrische Schicht sehr leicht mit der Trägerkarte verbindbar. Da wei­ terhin das Halbleitermodul derart aufgebaut ist, daß die die­ lektrische Trägerschicht 2 mit der elektrisch leitenden Schicht klebstofffrei zusammenlaminiert ist, ist das Halblei­ termodul mit minimalen Kosten herstellbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dadurch, daß die dielektrische Schicht aus dem gleichen Material wie die Trägerkarte be­ steht, ist die dielektrische Schicht einfach mittels Hochfre­ quenzschweißen mit der Trägerkarte verbindbar. Bei der Ver­ wendung von Polybutylenterephthalat als Material der Träger­ karte ist die Trägerkarte weitgehend recycelbar. Wird dabei eine Verarbeitungstemperatur für die Herstellung der elektri­ schen Verbindung zwischen dem zumindest einen Schnittstel­ lenelement des integrierten Halbleiterschaltkreises und der elektrisch leitenden Schicht kleiner als die Erweichungstem­ peratur des Trägermaterials eingehalten, ist die Gesamtanord­ nung mit geringstmöglicher Belastung herstellbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch einen typischen Aufbau eines Halbleitermoduls zum Einsetzen in eine Trägerkarte, und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines solchen Halbleitermo­ duls in einer Schnittansicht.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine typische Anordnung eines Halbleitermoduls für den Einbau in eine Trägerkarte darge­ stellt, wobei eine Teilansicht gewählt ist. Es ist ein inte­ grierter Halbleiterschaltkreis 1 auf einer dielektrischen Schicht 2 angeordnet, wobei es sich sowohl bei dem integrier­ ten Halbleiterschaltkreis 1 als auch bei der dielektrischen Schicht 2 um räumliche Gebilde handelt, die als flächenhafte dünne Schichten zu betrachten sind. Diese liegen mit ihren Hauptflächen aufeinander. Der integrierte Halbleiterschalt­ kreis 1 weist an der Hauptfläche, die nicht auf der dielek­ trischen Schicht 2 angeordnet ist zumindest ein Schnittstel­ lenelement auf, das zum Ein- und Auskoppeln von elektrischen Signalen vorgesehen ist. Auf der dem integrierten Halbleiter­ schaltkreis abgewandten Fläche der dielektrischen Schicht 2 ist eine elektrisch leitende Schicht aufgetragen. Diese ist mit dem zumindest einen Schnittstellenelement mittels einer Draht-Bond-Verbindung elektrisch leitend verbunden. Dabei ist die Draht-Bond-Verbindung 5 durch eine Durchgangsöffnung 10 geführt, die in der dielektrischen Schicht 2 vorgesehen ist. Neben dem zumindest einen Schnittstellenelement weist der in­ tegrierte Halbleiterschaltkreis an der der dielektrischen Schicht 2 abgewandten Fläche seine weiteren funktionellen Elemente auf. Um diese sowie die Draht-Bond-Verbindung 5 me­ chanisch und chemisch zu schützen, ist über den integrierten Halbleiterschaltkreis einschließlich der Draht-Bond- Verbindung 5 eine Schutzschicht 4, ein sogenannter Globe-Top, aufgetragen. Die Anordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist dazu vorgesehen, um in einer Trägerkarte eingesetzt zu werden. Dazu ist in der nicht dargestellten Trägerkarte von einer Seite eine Ausnehmung vorgesehen, in die das Halb­ leitermodul derart eingesetzt wird, daß die elektrisch lei­ tende Schicht 3 mit der Oberfläche der Trägerkarte in etwa bündig abschließt. Die elektrisch leitende Schicht dient so­ mit zur Kontaktierung, um den integrierten Halbleiterschalt­ kreis 1 in der Trägerkarte zu betreiben. Entsprechend der An­ zahl der auf dem integrierten Halbleiterschaltkreis 1 vorge­ sehenen Schnittstellenelemente, die mit der elektrisch lei­ tenden Schicht 3 verbunden sind, muß diese elektrisch leiten­ de Schicht 3 flächige Unterteilungen haben, die voneinander elektrisch isoliert sind, um als entsprechende Kontakte zu dienen. Um das Halbleitermodul, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, mit der Trägerkarte zu verbinden, wird eine haftende Verbindung zwischen der dielektrischen Schicht 2 und der Trä­ gerkarte haftend verbunden. Dies ist beispielsweise leicht herzustellen, in dem man als dielektrische Schicht 2 den gleichen Kunststoff auswählt wie für die Trägerkarte, wobei dann als Verbindungstechnik Hochfrequenzschweißen vorteilhaft einsetzbar ist. Als geeigneter Kunststoff ist beispielsweise Polybutylenterephthalat oder aber ein ABS-Kunststoff auswähl­ bar. Die Draht-Bond-Verbindung 5 ist dabei so herzustellen, daß eine Verarbeitungstemperatur unterhalb der Erwei­ chungstemperatur der gewählten dielektrischen Schicht 2 zu wählen ist, vorzugsweise maximal 70°C.

Auf diese Weise ist verhindert, daß bei der Herstellung der Bondverbindung es zu thermischer Überlastung der Modulanord­ nung kommt.

In Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei der insbesonde­ re die elektrische Verbindung zwischen dem zumindest einen Schnittstellenelement 9 und der elektrisch leitenden Schicht 3 mittels eines Niedertemperaturverarbeitungsprozesses herge­ stellt ist. Hierbei wird beispielsweise ein leitender Kleber als Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Schicht 3 durch die Durchgangsöffnung 5 verwendet, der wie dargestellt mit den Schnittstellenelementen 9 beim Zusammenfügen eine in­ nige elektrisch leitende Verbindung eingeht. Ansonsten sind auch hierbei die gleichen Materialanforderungen wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 gegeben.

Sowohl Fig. 1 als auch Fig. 2 zeigen Halbleitermodule, die an ihrer Oberfläche eine elektrisch leitende Schicht 3 zur Aus­ bildung von Kontaktflächen aufweisen, um den integrierten Halbleiterschaltkreis 1 in der Trägerkarte zu betreiben. Dies ist nicht zwangsläufig notwendig. Es sind auch nicht darge­ stellte Anordnungen bei Beibehaltung des allgemeinen Erfin­ dungsgedankens vorgesehen, bei denen die elektrisch leitende Schicht auf jeder beliebigen Seite der dielektrischen Schicht 2 vorgesehen sein kann, aber zumindest innerhalb der Träger­ karte angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ist dann vor­ zuziehen, wenn der integrierte Halbleiterschaltkreis kontakt­ los, beispielsweise mittels induktiver Kopplung, betrieben wird. Gleiches gilt für Anordnungen, die Kombinationen aus kontaktiertem und kontaktlosem Betrieb vorsehen.

Claims (8)

1. Trägerkarte mit eingelagertem integrierten Halbleiter­ schaltkreis (1), der zumindest ein Schnittstellenelement zum Ein- und Auskoppeln von elektrischen Signalen aufweist, wobei die Trägerkarte aus einem Kunstoffmaterial besteht, und der integrierte Halbleiterschaltkreis (1) auf einer dielektrischen Schicht (2) angeordnet ist, die zumindest teilweise über Au­ ßenränder des integrierten Schaltkreises (1) übersteht, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht aus dem gleichen Material wie die Trägerkarte besteht.

2. Trägerkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (2) mittels Hochfrequenz­ schweißen mit der Trägerkarte verbunden ist.

3. Trägerkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer dem integrierten Halbleiterschaltkreis (1) ge­ genüberliegenden Seite der dielektrischen Schicht (2) eine elektrisch leitende Schicht (3) klebstofffrei auflaminiert ist.

4. Trägerkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffmaterial der Trägerkarte ein Polybuthylen­ terephthalat gewählt ist.

5. Trägerkarte nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (3) mit dem zumindest ei­ nen Schnittstellenelement elektrisch leitend verbunden ist, wobei diese elektrisch leitende Verbindung bei einer Verar­ beitungstemperatur von kleiner als die Erweichungstemperatur der dielektrischen Schicht (2) erzeugt wurde.

6. Halbleitermodul mit eingelagertem integrierten Halbleiter­ schaltkreis (1), zumindest einem Schnittstellenelement einer dielektrischen Trägerschicht (2), die eine erste Auflageflä­ che aufweist, auf der der integrierte Halbleiterschaltkreis (1) angeordnet ist, und einer elektrisch leitenden Schicht (3), die dem integrierten Halbleiterschaltkreis (1) gegen­ überliegend auf einer zweiten Auflagefläche der dielektri­ schen Trägerschicht (2) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Schnittstellenelement mit der elektrisch leitenden Schicht (3) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Trägerschicht (2) mit der elektrisch leitenden Schicht (3) klebstofffrei zusammenlaminiert ist und.

7. Halbleitermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Trägerschicht (2) aus Polybuthylen­ terephthalat hergestellt ist.

8. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zumindest einen Schnittstellenelement und der elektrisch leitenden Schicht (3) bei einer Verarbeitungstemperatur von maximal 70°C erzeugt ist.