DE19513797A1 - Verfahren zum Herstellen eines Trägerelementes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Bei kartenförmigen Datenträgern, sogenannten Chipkarten, wer­ den als Trägerelemente bezeichnete Halbleiterchipgehäuse in ein kartenförmiges Plastikgehäuse eingebracht, beispielsweise geklebt. Heutige Trägerelemente bestehen meist aus einem kup­ ferlaminierten Glasepoxidfilm, wobei aus den Kupferlaminat Strukturen geätzt sind, die Kontaktfelder darstellen und die beispielsweise mittels Bonddrähte mit einem auf dem Glasepo­ xidfilm oder in einer Aussparung des Glasepoxidfilms angeord­ neten Halbleiterchip verbunden sind, um eine Kommunikation des Halbleiterchips mit einem Lesegerät, in das die Chipkarte eingeführt ist, zu ermöglichen.

Es sind jedoch auch schon Trägerelemente bekannt, bei denen die Halbleiterchips auf einem von mehreren elektrisch leitfä­ higen Kontaktelementen angeordnet ist, die während der Ferti­ gung mit einem Leiterrahmen verbunden sind und von diesem Leiterrahmen in dessen Mitte ragen, und dort freie Enden bil­ den. Diese Kontaktelemente sind innerhalb des Rahmens durch Schlitze voneinander getrennt. Ein solcher Kontaktelemente tragender Leiterrahmen wird üblicherweise als Leadframe be­ zeichnet. Der Halbleiterchip und zumindest ein Teil der Kon­ taktelemente wird meist mit einer Kunststoffmasse umgossen. Hierzu werden die zwei Teile einer Gießform in Kontakt mit den zwei Seiten des Leadframes gebracht und die Hohlräume der Gießform mit einer Kunststoffmasse gefüllt, so daß der Halb­ leiterchip und die ihn mit den Kontaktelementen verbindenden Bonddrähte von der Kunststoffmasse umgeben sind, so daß die Kunststoffmasse einen Schutz vor äußeren Einflüssen bewirkt.

Wenn auf einer Seite des Trägerelements eine plane Fläche ge­ wünscht ist, so muß ein Teil der Gießform eine plane Fläche aufweisen, so daß auf diese Seite des Leadframes keine Kunst­ stoffmasse gelangt und somit die den Halbleiterchip schüt­ zende Kunststoffmasse nur um diesen und in den Schlitzen zwi­ schen den Kontaktelementen ausgebildet ist.

Dieser Fall ist in Fig. 2 dargestellt. Dort ist ein Schnitt durch die Gießformteile und das Leadframe gezeigt, wobei der Schnitt durch einen Schlitz zwischen den äußeren Kontaktele­ menten 1 verläuft und somit nur das mittlere Kontaktelement 1a geschnitten dargestellt ist. Das erste, untere Gießform­ teil 6 weist eine plane Fläche auf, auf der die Kontaktele­ mente 1, 1a des Leadframes aufliegen. Das zweite, obere Gieß­ formteil 7 weist einen Hohlraum 13 auf, in den der Halblei­ terchip 3 und die ihn mit den Kontaktelementen 1 verbindenden Bonddrähte 12 zu liegen kommen. Zwischen den äußeren Kontakt­ elementen 1 und dem mittleren Kontaktelement 1a sind Schlitze 2 ausgebildet, die eine elektrische Isolierung der Kontakt­ elemente 1, 1a bewirken. Wird nun eine Kunststoffmasse in den Hohlraum 13 der Gießform 6, 7 eingefüllt, was meist unter Druck geschieht, so kommt es häufig vor, daß zum einen Kunst­ stoffmasse auch unter den Rand des ersten Gießformteils 7 ge­ langt und dort als sogenannter Bleed 10 aushärtet. Zum ande­ ren wird die Kunststoffmasse auch in die Schlitze 2 gedrückt und kann von dort zwischen die Kontaktelemente und das erste Gießformteil 6 gelangen und dort als sogenannter Flash 10 aushärten. Bleed und Flash 10 sind teils nur Schönheitsfeh­ ler, führen aber auch bei nachfolgenden Prozessen wie Löten, Oberflächengalvanik oder den Kontaktieren zu Haftungs- und aufgrund ungenügender elektrischer Leitfähigkeit zu Funkti­ onsfehlern. Bleed und Flash müssen deshalb mit herkömmlichen Verfahren in einem zusätzlichen Arbeitsgang, dem "Deflashen", entfernt werden. Dies geschieht entweder mit Wasserhochdruck, chemisch oder auch mechanisch mit Glaskugeln, Kirschkerngra­ nulat oder ähnlichem.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es somit, bei einem Verfahren zum Herstellen eines Trägerelementes das Auftreten von Bleed und Flash zu verhindern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Niederhaltern in dem den Hohlraum aufweisenden Gießformteil werden die Kon­ taktelemente während des Einfüllens der Kunststoffmasse in den Hohlraum der Gießform so fest gegen das plane Gießform­ teil gedrückt, daß keine Kunststoffmasse aus dem Hohlraum zwischen die Gießformteile und die Kontaktelemente gelangen kann. Die Niederhalter verharren dabei in erfindungsgemäßer Weise während des gesamten Gießvorgangs in ihrer vorgegebenen Position. Die dadurch entstehenden Löcher in der den Halblei­ terchip umhüllenden Kunststoffmasse können in einem weiteren Verfahrensschritt in vorteilhafter Weise mit einem Klebstoff aufgefüllt werden. Da ein Klebstoff mit der Kunststoffmasse und auch mit den die Löcher im Bodenbereich abschließenden Kontaktelementbereichen eine bessere Haftung eingeht als die Kunststoffmasse mit den Kontaktelementen, wird dadurch eine insgesamt bessere Haftung der Kunststoffmasse auf dem Lead­ frame erreicht. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Niederhalter eine konische Form aufweisen, so daß der sich in den ebenfalls chronisch verlaufenden Löchern ausbil­ dende Klebstoffpfropf eine Quasi-Niet-Wirkung hat.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Gieß­ form mit sich zwischen den Gießformteilen befinden­ den Leadframe und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Träger­ elements.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch Teile einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Kontaktelemente 1, 1a sind mit nicht dargestell­ ten Mitteln zwischen die zwei Teile einer Gießform 6, 8 ge­ bracht worden. Der Schnitt verläuft dabei durch Schlitze zwi­ schen den äußeren Kontaktelementen 1 und schneidet ein mitt­ leres Kontaktelement 1a. Auf dem mittleren Kontaktelement 1a ist ein Halbleiterchip 3 angeordnet, der mittels Bonddrähte 12 mit den äußeren Kontaktelementen 1 elektrisch verbunden ist. Üblicherweise sind zwei oder mehrere solcher Leadframes nebeneinander in einem Endlosband gebildet, an dessen äußeren Rändern sich eine Perforierung befindet. Das Mittel zum Ein­ bringen des Leadframes zwischen die zwei Teile der Gießform 6, 8 können somit zum Beispiel Zahnräder sein, deren Zähne in diese Perforierungslöcher eingreifen und damit das die Lead­ frames beinhaltende Band transportieren. Nachdem das Lead­ frame in die gewünschte Position gebracht ist, wird ein er­ stes, eine plane Fläche aufweisendes Gießformteil 6 und ein zweites, einen Hohlraum aufweisendes Gießformteil 8 in Kon­ takt mit dem Leadframe gebracht. Dabei kommt der Halbleiter­ chip 3 und die Bonddrähte 12 in dem Hohlraum zu liegen. Das zweite Gießformteil 8 weist zumindest einen Niederhalter 9 auf, der die freien Enden der Kontaktelemente 1, 1a gegen die plane Fläche des ersten Gießformteils 6 drückt. Wenn nun eine Kunststoffmasse in den Hohlraum des ersten Gießformteils 8 gepreßt wird, so wird diese durch die Niederhalter in erfin­ dungsgemäßer Weise daran gehindert, zwischen die Kontaktele­ mente 1, 1a und die mit diesen in Kontakt stehenden Bereiche der Gießformteile 6, 8 zu gelangen. Auf diese Weise kann kein Bleed und Flash entstehen, so daß ein nachfolgender Bearbei­ tungsvorgang, um Bleed und Flash wieder zu entfernen, entfal­ len kann. Nach dem Aushärten der Kunststoffmasse werden die Gießformteile 6, 8 wieder von dem Leadframe entfernt. Die Kontaktelemente können nun aus dem sie tragenden Leiterrahmen ausgestanzt werden, so daß ein Trägerelement entsteht, das in eine Plastikkarte eingebracht, beispielsweise eingeklebt, werden kann.

Fig. 3 zeigt ein solches Trägerelement. Die Kontaktelemente 1, 1a werden nun nur noch durch die Kunststoffmasse 4 gehal­ ten. Diese weist dort, wo zuvor die Niederhalter waren, Lö­ cher auf. Diese können in erfindungsgemäßer Weise mit einem Klebstoff gefüllt werden. Da ein Klebstoff sowohl mit der Kunststoffmasse als auch mit dem den unteren Bereich der Löcher abschließenden Bereichen der Kontaktelemente eine bes­ sere Haftung eingeht als die Kunststoffmasse mit den Kontakt­ elementen, führt dies zu einer deutlich erhöhten Stabilität des Trägerelements. Wenn die Niederhalter 9 wie in Fig. 1 dargestellt, eine konische Form haben, so weist auch der in den Löchern der Kunststoffmasse 4 ausgehärtete Klebstoff eine konische Form auf und hat somit quasi eine Nietwirkung. Der Klebstoff wird natürlich zweckmäßigerweise in die Löcher ein­ gefüllt, wenn die Kontaktelemente noch in Verbindung mit dem Leiterrahmen sind und somit in den perforierten Band mittels Zahnrädern von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation transportiert werden können.

Die Mittel zum Bewegen der Gießformteile können beliebige, mit den Gießformteilen verbundene Arme sein, die beispiels­ weise mittels eines Motors derart bewegt werden können, daß sich die Gießformteile zwischen einer offenen und einer ge­ schlossenen Position bewegen lassen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines Trägerelementes, insbe­ sondere zum Einbau in einen kartenförmigen Datenträger,
wobei das Trägerelement mit einer Anzahl elektrisch leitfä­ higer Kontaktelemente (1), die durch isolierende Schlitze (2) voneinander getrennt sind und von denen zumindest eines einen Halbleiterchip (3) trägt, gebildet ist und
wobei der Halbleiterchip (3) derart von einer Kunststoffmasse (4) umgossen ist, daß ein Teilbereich (5) jedes Kontaktele­ mentes (1) einseitig mit der Kunststoffmasse (4) in Kontakt ist und von dieser gehalten wird mit den Schritten:

• - die mit einem Leiterrahmen verbundenen, von dem Leiterrah­ men in dessen Mitte ragenden Kontaktelemente (1) mit zu­ mindest einem darauf montierten Halbleiterchip (3) werden zwischen die zwei Teile einer Gießform (6, 8) gebracht,
• - das erste, eine plane Fläche aufweisende Gießformteil (6) wird mit der dem Halbleiterchip (3) abgewandten Seite der Kontaktelemente (1) und das zweite, einen Hohlraum mit zu­ mindest einem darin angeordneten Niederhalter (9) aufwei­ sende Gießformteil (8) mit der dem Halbleiterchip (3) zu­ gewandten Seite der Kontaktelemente (1) derart in Kontakt gebracht, daß nicht mit dem Leiterrahmen verbundene Enden der Kontaktelemente (1) durch den oder die Niederhalter (9) gegen das zweite Gießformteil (6) gedrückt werden,
• - der sich in dem Hohlraum des zweiten Gießformteils (8) befindenden Halbleiterchip (3) wird mit einer Kunststoff­ masse (4) umgossen,
• - nach Aushärtung der Kunststoffmasse (4) werden die Gieß­ formteile (6, 8) von den Kontaktflächen (1) entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt der oder die in der Kunststoffmasse (4) durch den oder die Niederhalter (9) bewirkten Löcher mit einem Klebe­ mittel aufgefüllt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt das Trägerelement aus dem Leiterrahmen ausgestanzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß An­ spruch 1,

• - mit Mitteln zum Zuführen des die Kontaktelemente (1) tra­ genden Leiterrahmens zwischen die Teile einer Gießform (6, 8), und
• - mit Mitteln zum Bewegen der Gießformteile (6, 8) gegen die zwei Seiten der Kontaktelemente derart, daß die nicht mit dem Leiterrahmen verbundenen Enden der Kontaktelemente (5) von in den zweiten Gießformteil (8) angeordneten Nieder­ haltern (9) gegen das plane erste Gießformteil (6) ge­ drückt werden.