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DE4340847A1 - Chipmodul und Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls - Google Patents

Chipmodul und Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls

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DE4340847A1
DE4340847A1 DE4340847A DE4340847A DE4340847A1 DE 4340847 A1 DE4340847 A1 DE 4340847A1 DE 4340847 A DE4340847 A DE 4340847A DE 4340847 A DE4340847 A DE 4340847A DE 4340847 A1 DE4340847 A1 DE 4340847A1
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Hans-Peter Fischer
Michael Milstrey
Hubert Schroeder
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Chipmodul mit mindestens einem auf einem Trägermaterial angeordneten Chip und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Moduls. Chipmodule die­ ser Art finden beispielsweise Anwendung bei der Herstellung von Chipkarten. Ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet sind Folien­ tastaturen.
Am weitesten verbreitet unter der Gattung Chipkarte ist bei­ spielsweise die Telefonkarte. Die Weiterentwicklung geht zu in­ telligenten Chipkarten, wie z. B. der Smartcard, die dank eines eingebauten Microcontrollers wesentlich erweiterte Funktionali­ tät und erhöhte Sicherheit bietet.
Bei bekannten Chipkarten ist das Chipkartenmodul in einer Ver­ tiefung der Chipkarte angeordnet. Die Passivierung des Chips erfolgt auf dem Chipkartenmodul. Anschließend wird das Chipkar­ tenmodul in die Chipkarte eingeklebt.
Dieser Form der Anordnung sind jedoch insoweit Grenzen gesetzt, da sowohl größere als auch leistungsfähigere Chips bei den be­ kannten Verfahren die standardisierte Bauhöhe der Chipkarten überschreiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Chipmodul mit mindestens einem auf einem Trägermaterial angeordneten und in eine Vergußmasse eingebetteten Chip sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen anzugeben, die es ermöglichen, größere und leistungs­ fähigere Chips bei Beibehaltung der standardisierten geringen Bauhöhe einzusetzen und damit in Verbindung auch die Möglichkeit der Erschließung neuer Einsatzgebiete ebnen. Dabei sind Maßnah­ men vorzusehen, die die Einhaltung der vorgegebenen geringen Bauhöhe zuverlässig sichern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Chipmodul mit min­ destens einem auf einem Trägermaterial angeordneten und in eine Vergußmasse eingebetteten Chip dadurch gelöst, daß auf der dem Trägermaterial abgewandten Seite des Chips eine den Chip zumin­ dest teilweise abdeckende Kappe angeordnet ist. Indem der Chip mit einer Kappe zumindest teilweise abgedeckt ist, besteht die Möglichkeit, durch gezielte Einwirkung auf die Kappe, die maxi­ male Bauhöhe des Chipmoduls zu begrenzen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kappe die Form eines im wesentlichen ebenen Plättchens aufweist und mit der abzudeckenden Fläche des Chips korrespondierend ausge­ bildet ist. Die korrespondierende Ausbildung des Plättchens bedeutet, daß dieses in seiner flächenmäßigen Abmessung minde­ stens die Oberfläche des Chips abdeckt. Mit dieser Maßnahme wird das angestrebte Ziel, nämlich die Einhaltung einer definierten Bauhöhe zu sichern, wesentlich unterstützt.
Eine weitere Modifizierung des Plättchens besteht darin, daß es einen den Chip überragenden und in Richtung des Trägermaterials weisenden Randbereich aufweist. Der Vorteil dieser Modifizierung besteht darin, daß durch Ausbildung des Randbereiches auch die Anschlußverbindungen vor einer Beschädigung geschützt sind.
Nach einem weiteren Merkmal ist der Randbereich des Plättchens durch eine umlaufende Abschrägung gebildet. Damit wird erreicht, daß in den Fällen, in denen es auf eine exakte Verkappung an­ kommt, der Grenzbereich der Verkappung durch die umlaufende Abschrägung definiert ist.
Das Chipmodul zeichnet sich auch dadurch aus, daß die Kappe UV- Strahlen durchlassend ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die Kappe aus UV-Strahlen durchlässigen Materi­ al gebildet.
Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit zur Realisierung des Durchtritts der UV-Strahlen darin, daß die Kappe Ausnehmun­ gen für den Durchtritt derselben aufweist.
Die Kappe kann auch aus Prepreg-Material gebildet sein. Dieses Material wurde ausgewählt, da bereits gute Erfahrungen im Ein­ satz mit diesem Material gesammelt wurden.
Weiterhin kann die Kappe auch aus harzgetränktem Glasfasergewebe bestehen. Für die Kappe kann grundsätzlich jedes Material einge­ setzt werden, daß die geforderten Bedingungen erfüllt.
Das Chipmodul zeichnet sich auch dadurch aus, daß die Vergußmas­ se zur Einbettung des Chips im wesentlichen zwischen Kappe und Chipoberfläche angeordnet ist. Damit wird neben der Einbettung des Chips mit dieser Maßnahme auch die Absicherung der geforder­ ten geringen Bauhöhe unterstützt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vergußmasse auf der dem Trägermaterial abgewandten Seite des Chips eine dün­ ne Grenzschicht bildend angeordnet ist.
Weiterhin zeichnet sich das Chipmodul dadurch aus, daß die Ein­ bettung des Chips in die Vergußmasse im wesentlichen der frei­ liegenden Kontur des Chips und der Anschlußverbindungen folgend ausgebildet ist. Mit dieser Maßnahme wird sowohl eine Fixierung des Chips und der Anschlußverbindungen als auch ein Schutz gegen Beschädigung realisiert.
Schließlich zeichnet sich das Chipmodul auch dadurch aus, daß die eingesetzte Vergußmasse mittels Uv-Strahlen aushärtbar aus­ gebildet ist.
Bestandteil der Erfindung ist gleichfalls ein Verfahren zur Her­ stellung eines Chipmoduls mit mindestens einem auf einem Träger­ material angeordneten und in eine Vergußmasse eingebetteten Chip. Dieses Verfahren ist dadurch charakterisiert, daß zwischen einer Kappe und dem Chip die Vergußmasse angeordnet wird und dann die Kappe zu dem Chip derart relativ bewegt wird, daß sich eine allseitige Einbettung der freien Oberfläche des Chips und seiner Anschlußverbindungen ausbildet. Mit der Relativbewegung der Kappe zu dem Chip wird zumindest eine annähernd gleichmäßige Dicke der Schicht der Vergußmasse zwischen Kappe und Chip anvi­ siert. Schließlich besteht verfahrensseitig auch die Möglich­ keit, die Relativbewegung auf ein Maß zu begrenzen, welches die Einhaltung der vorgegebenen Bauhöhe sichert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Kappe auf die freie Deckfläche des Chips derart aufgedrückt wird, daß eine Grenzfläche zur Fixierung einer definierten Ge­ samtdicke des Chipmoduls gebildet wird. Mit dieser Maßnahme der Fixierung einer definierten Gesamtdicke des Chipmoduls wird zugleich die Forderung erfüllt, daß das Chipmodul eine geforder­ te Gesamtdicke nicht überschreitet.
Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht darin, daß die Ein­ bettung des Chips in eine Vergußmasse zur Aushärtung mit UV- Strahlen beaufschlagt wird. Dabei ist ein wesentlicher Vorteil dieser Maßnahme darin zu sehen, daß zur Aushärtung der als Ein­ bettung dienenden Vergußmasse gegenüber thermisch aushärtender Vergußmasse eine bedeutend geringere Zeit benötigt wird. Vor­ teilhaft ist weiterhin, daß die verwendete bei Uv-Strahlung aushärtende Vergußmasse sich durch eine hohes Fließverhalten auszeichnet. Dadurch gelangt bereits bei einer relativen Bewe­ gung der Kappe zu der Chipoberfläche Vergußmasse zwischen die Bonddrähte.
Schließlich zeichnet sich das Verfahren auch dadurch aus, daß bereits während der Relativbewegung der Kappe zu der Chipober­ fläche eine zumindest partielle Beaufschlagung der zwischen Kappe und Chipoberfläche angeordneten Vergußmasse mit UV-Strah­ len erfolgt. Dabei kann diese partielle Beaufschlagung in Ab­ hängigkeit von der erreichten Fixierung auch erst gegen Ende der Relativbewegung der Kappe zu der Chipoberfläche erfolgen. Mit dieser Maßnahme wird zu einem frühen Zeitpunkt bereits eine Fi­ xierung der Bauhöhe des Chipmoduls angestrebt und auch reali­ siert. Zugleich wird mit dieser Maßnahme abgesichert, daß die Anschlußverbindungen auch in diesem frühen technologischem Sta­ dium eine Fixierung erfahren. Dadurch wird ausgeschlossen, daß durch die Eigenspannung der Bonddrähte die Kappe nach oben ge­ drückt und damit die geforderte Bauhöhe in Frage gestellt ist.
Es liegt hierbei durchaus im Rahmen der Erfindung, statt der mittels UV-Strahlen aushärtenden Vergußmasse eine andere Ver­ gußmasse, die zur Aushärtung ein anderes spezifisches Medium erfordert, einzusetzen.
Das Verfahren läßt sich problemlos in bereits vorhandene Prozeß­ technologien integrieren und trägt durch seine spezifische Aus­ gestaltung mit dazu bei, die Produktivität bei der Fertigung von Chipmodulen wesentlich zu erhöhen. Darüber hinaus bietet das hergestellte Chipmodul, welches sich durch den Einsatz größerer und leistungsfähiger Chips auszeichnet, neue Möglichkeiten für die weitere Verbreitung der Chipkarten sowie die Erschließung neuer Einsatzgebiete, beispielsweise in Form von Servicekarten oder als Chipkarte für den Personennahverkehr.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert.
Die Zeichnung veranschaulicht den Aufbau des Chipmoduls in einer Schnittdarstellung.
Auf einem Trägermaterial 1 ist das Chip 4 mit den als Bonddraht 3 ausgebildeten Anschlußverbindungen angeordnet. Durch die zwi­ schen einer Kappe 5 und dem Trägermaterial 1 angeordnete Ver­ gußmasse 2 wird das Chip 4 mit seinen Anschlußverbindungen abgedeckt und nach der Beaufschlagung mit UV-Strahlen fixiert.

Claims (17)

1. Chipmodul mit mindestens einem auf einem Trägermaterial an­ geordneten und in eine Vergußmasse eingebetteten Chip, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Trägermaterial (1) abgewandten Seite des Chips (4) eine den letzteren zumindestens teilweise abdeckende Kappe (5) angeordnet ist.
2. Chipmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) die Form eines im wesentlichen ebenen Plättchens auf­ weist und mit der abzudeckenden Fläche des Chips (4) und der ihm zugeordneten Anschlußverbindungen korrespondierend ausgebildet ist.
3. Chipmodul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen einen den Chip (4) überragenden und in Richtung des Trägermaterials (1) weisenden Randbereich aufweist.
4. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Randbereich des Plättchens durch eine umlaufende Abschrägung gebildet ist.
5. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) UV-Strahlen durchlassend ausgebildet ist.
6. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) aus UV-Strahlen durch­ lässigen Material gebildet ist.
7. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) Ausnehmungen für den Durchtritt der UV-Strahlen aufweist.
8. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) aus Prepreg-Material ge­ bildet ist.
9. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) aus harzgetränktem Glas­ fasergewebe gebildet ist.
10. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (2) im wesentlichen zwischen Kappe (5) und der freien Chipoberfläche angeordnet ist.
11. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (2) auf der dem Trägermaterial (1) abgewandten Seite des Chips (4) eine dünne Grenzschicht bildend angeordnet ist.
12. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung des Chips (4) in die Vergußmasse (2) im wesentlichen der freiliegenden Kontur des Chips (4) und seiner Anschlußverbindungen folgend ausgebildet ist.
13. Chipmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (2) mittels UV- Strahlen aushärtbar ausgebildet ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls mit mindestens einem auf einem Trägermaterial angeordneten und in eine Verguß­ masse eingebetteten Chip, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Kappe (5) und dem Chip (4) die Vergußmasse (2) angeordnet wird und dann die Kappe (5) zu dem Chip (4) derart relativ be­ wegt wird, daß sich eine allseitige Einbettung einer freien Oberfläche des Chips (4) und der Anschlußverbindungen ausbildet.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (5) auf die freie Deckfläche des Chips (4) derart aufge­ drückt wird, daß eine Grenzfläche zur Fixierung einer definier­ ten Gesamtdicke des Chipkartenmoduls gebildet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung des Chips (4) zur Aushärtung mit UV-Strahlen beaufschlagt wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bereits während der Relativbewegung der Kappe (5) zu der Chipoberfläche eine zumindest partielle Beaufschlagung der zwischen der Kappe (5) und der Chipoberfläche angeordneten Vergußmasse (2) mit UV-Strahlen erfolgt.
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