專利名稱：特別用于置入芯片卡體的芯片模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個符合權利要求1的前敘部分的芯片模塊，也就是說特別用于置入芯片卡體的芯片模塊，具有一個支架和一個在該支架上疊置的芯片。
這樣的模塊在許多的不同的結構形式中已公開。
每個芯片模塊的核心部分，正如該名稱所提示的，是一個(半導體)芯片。該芯片借助于粘合劑粘貼在一個在一般情況下由環氧樹脂或類似的物質制造的支架上，并且通過壓焊或類似方法與在支架上預先設置的導電結構電連接。
如果芯片模塊預先規定在一個外部露出接觸點(帶有接觸點)的芯片卡中使用，那么支架的導電結構至少包括要生產的芯片卡的接觸面(表面觸點)。如果芯片模塊預先規定在一個不帶有接觸點的，也就是說無觸點的芯片卡中使用，那么支架的導電結構至少包括這樣的結構，即該結構預先規定連接在一個布置在芯片模塊外部的、確切地說連接在集成在芯片卡體內的天線上。
為了保護芯片，在支架上一般情況下粘貼一個同樣圍繞的、通常是金屬的加固框，并且用一種保護(防止機械損傷和防止光學分析)芯片和焊線的物質填充。
制成的芯片模塊最終裝入芯片卡體的相應的凹槽處(置入)，由此，結果產生一個可使用的芯片卡。
如果要生產的芯片卡涉及一個帶有接觸點的芯片卡，則僅僅通過芯片模塊和芯片卡體的機械連接(粘合)可以實現芯片模塊置入芯片卡體中。對于這樣的應用，已形成的芯片模塊，象前面已提到的一樣，同樣不僅包括芯片本身，而且也包括在制成的芯片卡上外部存在的接觸面(表面觸點)，因此在芯片模塊和芯片卡體之間不需要電連接。
如果要生產的芯片模塊涉及一個可以無觸點運行的芯片卡，則芯片模塊在芯片卡體中的置入除了芯片模塊與芯片卡體的機械連接外還要求二者的一個電連接(為了使芯片卡體中集成的天線連接到包含在芯片模塊中的芯片上)。
經驗證明，尤其是無觸點的芯片卡有時根本不能或者僅可有限制地使用。
因此本發明的任務是，按符合權利要求1的前敘部分如此改進芯片模塊，即在相同的使用情況下以最簡單的方式準確無誤地產生可以無觸點運行的芯片卡。
根據本發明通過在權利要求1的特征部分中要求的特征解決了這個任務。
因此在支架上預先規定了一個完全或者部分地環繞芯片的底座形狀的凸起。
通過預先規定上述的凸起，可以為加固框建立一個支承面，在該支承面上，可以不依賴于在芯片模塊的支架的相關表面上的另外結構，大面積地并且在一個準確確定的位置中安置該加固框。
因此能夠可靠地排除，象分布在芯片模塊的支架的布置了加固框的表面上的線路和諸如此類的導電結構，通過這種加固框而電短路，或以另外的方式產生不利的影響。
這本身與此有關，通過上述的、要防止短路的導電結構本身至少形成部分的凸起，并且加固框“僅僅簡單地”粘貼在凸起上。尤其是大面積的并且均勻分布的、為加固框提供凸起的支承可能性可使得，加固框四周僅僅間接通過(主要是絕緣的)粘合劑可以與凸起連接。
四周基本上無中斷的和平整的、可以為加固框提供凸起的支承面，此外可使得，在加固框與支承面之間，加固框裝配在該支承面上，不或者無論如何也不可以存在如此的空隙，該空隙不可以用粘貼劑或多或少地完全添充，其中加固框是用這種粘貼劑粘貼在凸起上的。因此可以實現，可以不向外部泄漏預先規定用于產生所謂球頂的覆蓋物質，用這種覆蓋物質或多或少地完全填充加固框的內部。這點又具有積極的作用，與以前的不同，這里不存在這樣的危害，分布在加固框外部的、與處于芯片模塊外部的芯片卡元件電連接的導電結構被從加固框中泄漏的覆蓋物質覆蓋，并且因此不適于電連接。
通過加固框，既不在其電性能上也不在機械性能上對在支架的安置了加固框的這一面上預先規定的導電結構產生不利的影響。
因此也不受影響地特別保持了這樣的導電結構，該結構用于在芯片模塊中包含的芯片與在芯片卡體中集成的天線的連接。
相應地也適用于這種情況，用一種相應地象鑄模材料一樣牢固(堅硬)的覆蓋物質、加熱固化的覆蓋物質或類似的物質覆蓋沒有預先裝配一個加固框的芯片。在這種情況中，該凸起可以用于鑄模或其他的輔助工具的接觸面和/或支承面。因此在這種情況中可以保證，在鑄模和支架之間存在或者有最小的這樣的狹縫或斷開點，即這些狹縫或斷開點不可能滲透出所使用的覆蓋物質。
因此獲得一個芯片模塊，通過該芯片模塊尤其是芯片卡，其芯片模塊與芯片卡體必須電連接，此外也還有在應用相同的模塊的情況下的無觸點運行的芯片卡可以十分簡單的方法準確無誤地制造。
本發明的有益改進是分權利要求的目標。
下面根據實施例參考附圖詳細說明本發明。這些附圖是
圖1具有多個部分完成的符合本發明的芯片模塊的支架帶的平面圖，圖2一個分級穿過不同平面的、完全完成的符合本發明的芯片模塊的剖面圖。
圖3一個芯片卡體的十分簡化的剖面圖，該芯片卡體具有在其內部使用的符合本發明的芯片模塊。
符合本發明的芯片模塊同傳統的芯片模塊一樣可以在芯片卡體中使用，由此結果形成芯片卡。可是這種形式的芯片模塊不僅可以適用于象電話卡、鑒別卡和類似卡一樣的芯片卡，而且普遍適用于包含多個芯片的卡或各樣的模塊，也就是例如還適用于移動電話的所謂SIM模塊等。
下面要說明的芯片模塊適合于芯片卡的制造，該芯片卡不僅作為帶有觸點的而且也作為無觸點的芯片卡使用。下面為了簡便起見，這樣的芯片卡稱作組合卡。
組合卡的特點在于，其一方面在一個預定的位置上具有用于導線連接的信息傳輸的表面觸點形式的外部聯結能力，另一方面具有一個用于無線信息傳輸的天線。
表面觸點集成在芯片模塊中，而天線包含在芯片卡體內，并必須與芯片模塊(其芯片)的相應接觸端電連接。
雖然接下來要說明的芯片模塊特別適用于在組合卡和可以無觸點運行的芯片卡中使用，可是根據本發明形成的芯片模塊基本上也可以有益地在任意另外的芯片卡和芯片模塊中使用。
下面要詳細說明的芯片模塊在圖中以標記1表示。芯片模塊1是多個芯片模塊中的一個，這些芯片模塊一個接一個地并且毗鄰地在一個支架10上形成。
首先一個支架帶作為支架10使用。在圖1中指出了如此支架帶的一部分，其具有四個正在制造的芯片模塊1。
支架帶(由電絕緣的環氧樹脂組成)邊緣具有穿孔，在制造芯片模塊1時，這些穿孔使支架帶簡單并且準確的傳送成為可能。在所示的一部分支架帶上，形成四個芯片模塊1，在芯片模塊制成后，通過沿著在圖1中畫的帶小點的切割線11切開或者鋸開支架帶使芯片模塊分離。
從圖1(平面圖)和圖2(側面剖面圖)中可以看出每個芯片模塊1的結構；在圖2中，雖然涉及了一個剖視圖，可是為了更加清楚明了的原因沒有畫出陰影部分。
每個芯片模塊1的核心部分是一個通過粘合劑12粘貼在支架10上的芯片13。該芯片13主要通過焊接與在支架10上或在支架10內部預先規定的導電結構連接。
在所考慮的實施例中，導電結構不僅處在支架10的安裝芯片13的面上，而且也處在支架10的與這個面相對的面上。下面把支架10的布置了芯片13的這一面稱作支架10的芯片一側14，并且把支架10的與芯片一側相對的面稱作接觸面一側15。
在支架10的芯片一側14上形成的導電結構包括分布在芯片13的一側的第一線路16和分布在芯片13的另一側的第二線路17，通過這些線路在芯片卡體中預先規定的天線可以與芯片13連接；線路16和17通過焊接線18與芯片13的相應連接端連接。
在支架10的接觸面一側15上形成的導電結構形成接觸面(表面觸點)19，通過這些接觸面，包含已描述的芯片模塊1的芯片卡將來是可以接觸的；接觸面19通過焊接線20與芯片13的相應連接端連接，此外，焊接線20總是穿過在支架10中預先規定的焊接孔21。
芯片13的各連接端，通過它們芯片可以經過線路16和17與天線連接，這些連接端不都是同時需要與連接位置19連接的那些連接端。因此可以防止芯片的天線連接端通過連接位置19而短路。
加固框22圍繞芯片13，該加固框裝配在框架支座23形式的在支架10上形成的底座形狀的凸起上。
框架支座23基本上完全環繞芯片13；該框架支座由同在支架10的同一側上、也就是說在芯片一側14上預先規定的線路16和17的相同材料組成，并且以相同的方式方法與這些線路一起制造。
在加固框22下面線路16和17經過的地方，這些線路同時形成框架支座23的一部分。通過線路16和17形成的框架支座部分和不通過線路16和17形成的框架支座部分具有同樣的高度，并且因此形成一個平坦的支承面，加固框22可以大面積地并且準確地確定在該支承面上，也就是說可以尤其是無傾斜地安置在支承面上。也可以另外預先規定，線路16和17比不通過線路16和17形成的框架支座23的那一部分低些。
為了使線路16和17通過不是經過線路16和17形成的、同樣是金屬的這一段框架支座不短路，在框架支座23中預先規定了相應的斷開點(狹縫)。
這些在圖中未示出的斷開點預先規定最好(并不絕對)緊挨著線路16和17，也就是說斷開點設在通過線路16和17形成的框架支座部分與不通過線路16和17形成的框架支座部分之間。因此可以防止，線路16和17的物理性能，特別是其容抗和感抗的過度改變。可是原則上可以預先規定任意多的并且在框架支座23的任意位置上形成斷開點。
如此確定斷開點的寬度和/或形狀，一方面要獲得一個可靠的電氣絕緣作用，另一方面僅僅形成一個如此的狹縫，使以后要詳盡說明的覆蓋物質不可以通過該狹縫而泄漏。在所考慮的例子中，斷開點的寬度一般在10μm和100μm之間。
為了把加固框22固定在所描述的框架支座23上，使用了電氣絕緣的粘合劑。在框架支座23與加固框22之間注入的粘合劑層的厚度在10μm和35μm之間變化，可是如上所述在預先規定已說明的框架支座的情況下這足以防止，形成一部分框架支座23的線路16和17通過在一般情況下金屬的加固框22而短路。在框架支座23與加固框22之間注入的粘合劑層的相對低的厚度之所以對于一個可靠的絕緣作用來說已足夠用，是因為加固框22大面積地置于基本上平坦的框架支座23上，并且與沒有預先規定框架支座23相比不同在粘合劑層厚度局部降低的情況下，加固框不可能在向上突出于支架10表面的線路16和17的上方向一側傾斜。
只要前面提到的框架支座23中的斷開點不是太寬，則在加固框22粘貼在框架支座23上時通過絕緣的粘合劑使該斷開點閉合。
用一種防止機械損害和光學分析，保護芯片13和焊接線18和20的覆蓋物質24填補在加固框22內部的區域；因此產生一個所謂的球頂。
覆蓋物質24不能從被加固框22和框架支座23包圍的內部空間泄露，因為在加固框22和框架支座23之間不或者無論如何也不存在允許覆蓋物質24溢出的縫隙。加固框22、框架支座23和二者之間的連接基本上是完整密封的；有時可能存在的縫隙是如此成形和/或安排，該裂縫不可能或也許僅僅可能在可以忽略的范圍內滲透覆蓋物質24。因而(電氣絕緣的)覆蓋物質24不能到達分布在加固框22外部的象線路16和17一樣的導電結構上，因為必須作為接觸部位使用的這一段與以前的相比不同，在其功能上不能消弱。
正如在圖3中示意性示出的，在芯片模塊制成后，其被安置在芯片卡體相應的凹槽處。
圖3是一個非常簡化的描述，在該圖中僅僅非常概括地描述了芯片模塊1。此外，雖然涉及了一個剖面圖，可是為了清楚明了，沒有畫出陰影部分。
在圖3中用標記25表示芯片卡體，用標記26表示在芯片卡體內為了安置芯片模塊1而預先規定的凹槽。
兩個至少部分裸露或者顯露的(天線連接)導線27形狀的導電結構穿過凹槽26，該導線27屬于或者引到集成在芯片卡體25內的天線。
在把芯片模塊1安置在芯片模塊25的凹槽26處時，芯片模塊1的導電結構，也就是說線路16和17至少部分地被放置在與芯片卡體25的導電結構，也就是說與天線連接導線27相對的正面位置；對此，線路16和17位于天線連接導線27的上方或-正如在圖3中指出的-甚至于位于天線連接導線27上。
正如已說明的，如果芯片模塊1被安置在芯片卡體25的凹槽26處，則在支架10的接觸表面一測15上形成的芯片模塊1的接觸面19自動地位于芯片卡的外側。
芯片模塊1以在圖3中指出的狀態與芯片卡體粘貼。
通過適合的連接技術使線路16和17與天線連接導線27進一步相互電氣連接在一起。例如可以如此實現這個連接技術，即借助于激光從外部穿過支架10以熔化溫度加熱在所希望的連接位置上安置的焊接膏。正如在圖3中指出的，只要線路16和17與天線終端導線27直接地彼此重疊，它們僅因此就已互相接觸，則可以放棄通過焊接或類似的方法的附加連接；不過它們仍然還是可以理所當然地焊接在一起。
如果在線路16和17與天線連接導線27之間打算要分立的連接，優先如此布置并形成線路16和17與/或接觸面19，即接觸面19不妨礙焊接膏的加熱。特別地這樣布置線路16和17與/或接觸面19，即與天線連接導線27連接(焊接)的線路16和17這段線路處在各連接位置19之間的各間隔下面；一般情況下非常窄的各連接位置19之間的間隔(標準寬度為0.2mm)在相應的位置上優先局部加寬。
如下制造前面關于結構已說明的符合本發明的芯片模塊1起點是一個支架帶，在其表面上既不具有焊接孔21，也不具有任何導電結構，而優先的是在支架帶的生產者處給支架帶裝上這些東西。通過鉆孔和沖孔產生焊接孔21。
導電結構、準確說是線路16和17以及接觸面19是使用導電薄膜制造的，該膜可以事后覆蓋在支架帶上。在制造上述導電結構的同時也制造框架支座23；因此框架支座23在所考慮的例子中同樣是一種導電結構，可是其不作為這樣的結構使用。
該導電薄膜(在所考慮的例子中是銅箔)，用該導電薄膜或者由該導電薄膜形成或者產生線路16和17、接觸面19和框架支座23，可在沒有附加粘合劑的情況下壓制在支架帶的相應面上。該導電薄膜可以有選擇地已經具有所需要的結構，或者在事后，也就是說在被壓制在支架帶上之后，可以相應地使其形成結構。
在事后的結構化中，總是以化學方法，也就是說例如通過選擇腐蝕去除不需要的那部分導電薄膜。導電薄膜減小到所希望的幾何形狀。結果是導電薄膜在接觸面一側15上剩下接觸面19，在芯片一側14上剩下線路16和17以及框架支座23。
在支架帶上相鄰的芯片模塊的線路16和17，正如從圖1可以看出的，結合成為連貫的一段線路。這是毫無問題可以辦到的，因為當芯片模塊分離(沿著切割線11從支架帶中切割出芯片模塊)時這段連貫的線路總歸要被割斷。
在將該導電薄膜覆蓋上和當有需要時結構化之后，該薄膜要進行電鍍鈍化。在所考慮的實施例中，對此在通過導電薄膜形成的銅層上首先鍍上一層鎳層，并且在鎳層上鍍上一層金層。在接觸面19上這些層出現在形成接觸面的銅層的兩側的那些焊接孔21所處的位置。可以預先規定金-鎳-銅-銀的層狀結構或一種另外的能夠焊接的層狀結構代替銅-鎳-金的層狀結構。
以完全相同的方式方法制造支架帶上的所有導電結構。對于線路16和17以及框架支座23，這意味著其具有完全相同的高度和完全相同的物理和化學性能。
然后芯片13粘貼在象已說明的準備好的支架帶上，并通過焊接與接觸面19和分布在框架支座內部的線路段電連接。
此后，借助于電絕緣的粘合劑把加固框22粘貼在框架支座23上。
由條件而定，一般地通過裝配一個框架支座和尤其通過其特殊的形狀，在加固框22和框架支座23之間可以建立一個四周無縫隙的并且緊密的連接，通過該連接加固框和框架支座互相可靠地電絕緣；線路16和17既不可能通過加固框22，也不可能通過框架支座23而短路。
然后或多或少地完全用覆蓋物質24填充被加固框22圍住的區域。
接著，從支架帶上切下通過已說明的方式方法制造的芯片模塊，并且正如在圖3中所指出的，該芯片模塊安置在各種芯片卡體25中，并且與該芯片卡體機械地和也許可能地電連接。
前面關于結構和制造已說明的芯片模塊是一個沒有芯片小島的芯片模塊，也就是說是一個這樣的模塊，在該模塊中芯片安置在支架上。可是本發明原則上也可以在具有芯片小島的芯片模塊中使用，也就是說在這樣的芯片模塊中使用，在該芯片模塊中芯片安置在一個預先規定在支架中的凹槽處。
框架支座23不僅可以用于加固框22的安置；當沒有預先規定加固框架時，框架支座也可以起良好的作用。此外，當用覆蓋物質覆蓋芯片時，該覆蓋物質例如象鑄模物、加熱固化的覆蓋物質或類似物質可以在沒有加固框的情況下進行處理，并且相應地可自已凝固(不易彎曲)，則可以放棄上述的加固框架22。在這種情況下，底座狀的凸起以上面詳盡說明的框架支座23的形式用于鑄模或另外的輔助工具靠在和/或裝配在其上。在使用框架支座23的情況下芯片覆蓋層的建立在兩方面都有益一方面因此可以防止傾斜地和/或以另外的方式偏離預先規定的標準位置和/或標準取向地加工芯片覆蓋層，另一方面也可以在這點(由于基本上同預先規定加固框的情況相同的原因)上防止，覆蓋物質覆蓋分布在本來的芯片覆蓋層外部的各段線路16和17，并因此不適合于與預先規定在芯片模塊外部的元件的連接。
線路16和17用于芯片模塊與預先規定在其外部的天線(線圈)連接也不是必要的；當線路16和17與前面已說明的功能相比有任意另外的功能時，也可以有益地使用框架支座23形式的底座形狀的凸起和/或在芯片模塊與芯片卡體之間的已說明的電連接。
雖然象線路16和17與接觸面19一樣底座形狀的凸起可以與他們一起特別簡單和漂亮地制造，可是對此不存在約束。底座形狀的凸起原則上可以不依賴于線路16和17以任意的方式方法由各種任意的材料制造。
總而言之可以確定，用已說明的芯片模塊可以與以前相比十分可靠地完美地制造主要是無觸點芯片卡，但也可以制造另外種類的芯片卡。
權利要求
1．特別用于置入一個芯片卡體(25)中的芯片模塊，具有一個支架(10)和一個在該支架上安置的芯片(13)，其特征在于，在支架上預先規定一個完全或部分環繞芯片的底座形狀的凸起(23)。
2．符合要求1的芯片模塊，其特征在于，通過一個安置在支架(10)上的、導電的結構形成凸起(23)。
3．符合要求1或2的芯片模塊，其特征在于，凸起(23)是一個基本上完全環繞芯片的框架支座，在該框架支座上可以安裝一個加固框(22)。
4．符合上述要求之一的芯片模塊，其特征在于，如此形成凸起(23)，使其適合于形成覆蓋芯片(13)的芯片保護層的鑄模靠在和/或安裝在其上。
5．符合上述要求之一的芯片模塊，其特征在于，通過與預先規定在支架(10)上的電氣線路(16、17)和/或接觸面(19)一樣的工藝步驟，凸起(23)與他們一起制造。
6．符合要求5的芯片模塊，其特征在于，在與凸起(23)重合的位置上的電氣線路(16、17)和/或接觸面(19)是凸起的組成部分。
7．符合要求6的芯片模塊，其特征在于，凸起(23)具有如此形成和布置的斷開點，通過電氣線路(16、17)和/或接觸面(19)構成的這部分凸起不可以通過這部分凸起而短路，即這部分凸起不是通過電氣線路和/或接觸面構成的。
8．符合要求7的芯片模塊，其特征在于，斷開點總是預先規定在通過電氣線路(16、17)和/或接觸面(19)構成的這部分凸起(23)與不是通過電氣線路和/或接觸面構成的這部分凸起之間。
9．符合要求7或8的芯片模塊，其特征在于，斷開點是如此成形和/或安排的，即斷開點不可以滲透出用于產生芯片保護層的覆蓋物質。
10．符合要求7至9的芯片模塊，其特征在于，斷開點是如此成形和/或安排的，即在把加固框(22)粘貼在凸起(23)上時，用為此而使用的粘合劑填滿該斷開點。
11．符合要求6至10之一的芯片模塊，其特征在于，通過電氣線路(16、17)和/或接觸面(19)構成的這部分凸起(23)具有與不是通過電氣線路和/或接觸面構成的這部分凸起一樣的高度，或具有比其低的高度。
全文摘要
本發明說明了一種特別用于置入芯片卡體(25)中的芯片模塊,具有一個支架(10)和一個在該支架上安置的芯片(13)。這個已說明的芯片模塊突出之處在于,在支架上預先規定一個完全或部分環繞芯片的底座形狀的凸起(23)。
文檔編號H01L23/28GK1231765SQ97198367
公開日1999年10月13日 申請日期1997年9月2日 優先權日1996年9月30日
發明者D·霍德奧, P·斯塔帕卡, M·休伯, J·海策爾 申請人:西門子公司