UA57006C2

UA57006C2 - Модуль інтегральної схеми

Info

Publication number: UA57006C2
Application number: UA98042215A
Authority: UA
Inventors: Міхаель Хубер; Михаель Хубер; Петер Штампка
Original assignee: Сіменс Акцієнгезельшафт; Сименс Акциенгезельшафт
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 2003-06-16
Also published as: JPH11514501A; DE19541072A1; US6025997A; EP0859993B1; ATE181166T1; CN1110772C; EP0859993A2; IN190218B; WO1997016846A3; DE59602196D1; WO1997016846A2; CN1201543A; KR19990067262A

Abstract

Винахід стосується модуля інтегральної схеми (1) і містить множину оснащених на передній стороні контактними площадками (3) контактних елементів (4), виготовлених з електропровідного матеріалу, контактним шаром (2) і з напівпровідниковим кристалом (7) із розташованими на головній поверхні (5) напівпровідникового кристала (7) виводами кристала, які через гнучкі дротові виводи (6), які мають максимальну монтажну довжину, електрично з'єднані із зворотною стороною контактного елемента (4), присвоєного виводу кристала. Крім того, між електропровідним контактним шаром (2) і напівпровідниковим кристалом (7) передбачена тонка ізолююча плівка (10) з електроізолювального матеріалу, оснащена множиною отворів для мікрозварювання (9), у якій отвори для мікрозварювання (9) відносно їх розташування, форми, кількості, а також присвоєння певному контактному елементу (4) контактного шару (2), виконані так, що при будь-якому положенні і розмірі площі закріпленого напівпровідникового кристала (7) можна здійснити контактування виводів кристала за допомогою гнучких дротових виводів (6) із відповідним контактним елементом (4) контактного шару (2).

Description

Опис винаходу

Винахід стосується модуля інтегральної схеми згідно з обмежувальною частиною пункту 1 формули 2 винаходу, причому модуль інтегральної схеми повинен умонтовуватися в карту для одержання карти з умонтованою інтегральною схемою,

Можливості застосування карт з умонтованою інтегральною схемою, виконаних, як правило, у форматі кредитних карт, унаслідок високої функціональної гнучкості стали надзвичайно різними і зі збільшенням обчислювальної потужності і ємності пам'яті, які є у розпорядженні інтегральних схем | ще більше 710 збільшуються. Поряд із типовими в даний час областями застосування таких карт з умонтованою інтегральною схемою у вигляді карт страхування на випадок хвороби, карт реєстрації змінного графіка роботи, телефонних карт, у майбутньому підуть застосування, зокрема в електронній системі розрахунків, при контролі доступу до

ЕОМ, при захищених банках даних і тому подібному. Сьогодні існують різні можливості виготовлення карт з умонтованою інтегральною схемою. У більшості випадків власне напівпровідниковий кристал (чіп) монтують 12 спочатку на модуль карти, який містить також у більшості випадків золочені контакти карти. Звичайно модулі карти з умонтованою інтегральною схемою виготовляють на безкінечній стрічці або, відповідно безкінечному основному носії, потім окремі модулі карти з умонтованою інтегральною схемою виштамповують і вводять у карти з умонтованою інтегральною схемою. При такому методі не відбувається прямого кріплення інтегральної схеми в карті, що має перевагу, що в основному допомогає уникнути згинальних впливів на інтегральну схему, які можуть виникнути при механічному навантаженні на карту з умонтованою інтегральною схемою.

При виготовленні модулів для карт з умонтованою інтегральною схемою в даний час використовують частіше усього так називаний метод приєднання дротових проводів, який лежить також в основі виготовлення модуля згідно з винаходом, і який став відомий, наприклад із ЕК 2 684 236 АЇІ, ОЕ 42 32 625 АЇІ, ОВ 2 149 209А та ОЄ 38 09 005 АЇ. При цьому виводи кристала несучого власне електронну схему напівпровідникового кристала (чіпа) с 29 з'єднані тонкими гнучкими дротовими виводами з окремими контактними елементами контактного шару. Для Го) захисту від впливів навколишнього середовища напівпровідниковий кристал і гнучкі дротові виводи покривають заливальною масою. Перевага цього способу виготовлення лежить у тому, що він у значній мірі притримується звичайного в напівпровідниковій промисловості способу для упаковування кристалів у стандартні корпуса, і за рахунок цього є більш економічними. Недолік цього способу полягає в основному в тому, що як конструктивна о висота, так і довжина і ширина модуля утворюються значно більшими, ніж, наприклад у випадку такназиваного («3 способу АСНЛ (автоматизованого складання 1С на гнучкому стрічковому носії), при якому контактні площинки напівпровідникового кристала оснащені нанесеними гальванічним шляхом металевими стовпчиковими о виводами, які слугують для безпосереднього кріплення електричне проводійних контактних площинок за рахунок о/з паяного з'єднання, і таким чином покриття гнучких дротових виводів не потрібно. Для умонтовування модуля інтегральної схеми в карту в даний час в основному зарекомендували себе три різних способи, спосіб о ламінування, вставлення у вифрезеровані порожнини, а також монтажу у виготовлені литвом під тиском готові карти. В усіх способах умонтовування у виробника карт існує проблема необхідності вставляти в карти модулі інтегральних схем із різними конструктивними розмірами, які результуються з різних площ застосованого « напівпровідникового кристала. Різнрманіття модулів , які результуються, унаслідок різних площ кристала З 70 звичайно між їмм2 і до 20мм? призводить також у виробника модулів до підвищених матеріальних витрат с внаслідок зменшеної кількості на варіант модуля і до підвищення витрат на організацію виробництва. У :з» виробника карт унаслідок різних типів модулів утворюються різні розміри порожнин у карті для умонтовування модуля і внаслідок цього підвищені інструментальні або, відповідно, технологічні витрати.

З ЄР А 0 676 716 відомий модуль інтегральної схеми згідно з обмежувальною частиною пункту 1 формули с 15 винаходу, при якому між зовнішнім покривним шаром карти з умонтованою інтегральною схемою і контактними елементами передбачена ізолююча плівка з отворами для мікрозварювання, кількість яких відповідає кількості - І контактних елементів. З таким компонуванням проте не є можливим, монтувати напівпровідникові кристали (чіпи) о різного розміру без конструктивної зміни модуля інтегральної схеми.

В основі винаходу лежить задача надати в розпорядження універсально застосовний модуль інтегральної (ав) 50 схеми для умонтовування в будь-який пристрій із напівпровідниковими кристалами, зокрема в карти з

Ф умонтованими інтегральними схемами, який незалежно від розміру застосованого напівпровідникового кристала має єдиний конструктивний розмір, причому модуль інтегральної схеми може виготовлятися з незначно більш високими додатковими витратами.

Ця задача вирішується за рахунок модуля інтегральної схеми згідно з пунктом 1 формули винаходу.

Згідно з винаходом передбачено, що гнучкі дротові виводи мають максимальну монтажну довжину, і між

ГФ) електричне проводійним контактним шаром і напівпровідниковим кристалом передбачена тонка ізолююча плівка 7 із електрично ізолюючого матеріалу, яка оснащена множиною отворів для мікрозварювання, кількість яких перевищує кількість виводів кристала, у якій отвори для мікрозварювання щодо їх розташування, форми, кількості, а також під'єднання до певного контактного елемента контактного шару виконані так, що при бо будь-якому положенні і, зокрема, будь-якої основної площі закріпленого напівпровідникового кристала контактування виводів кристала за допомогою гнучких дротових виводів із відповідним контактним елементом контактного шару може здійснюватися з урахуванням чинних правил монтажу гнучких дротових виводів. Винахід дозволяє мати універсально використовуваний модуль із єдиними стандартними зовнішніми розмірами, які є незалежними від розміру застосованого напівпровідникового кристала. За рахунок цього можуть бути бо заощаджені виробничі витрати, як на виготовлення модуля інтегральної схеми, так і на умонтовування модуля в карту з умонтованою інтегральною схемою і знижені витрати на організацію виробництва в обох областях.

Наслідуючи принципу винаходу можна, зокрема, передбачити, що тонка ізолююча плівка в місцях отворів для мікрозварювання та/або в місці напівпровідникового кристала, який підлягає закріпленню на модулі інтегральної схеми, є виштампованою, а в іншому по всій поверхні контактного шару виконана приблизно безупинно закритою (суцільною). Модуль інтегральної схеми згідно з винаходом може застосовуватися у випадку усіх використовуваних відповідно до стандарту міжнародної організації по стандартизації ІСО контактних шарів, причому в даний час звичайним є кількість від шести до восьми контактних елементів.

Найкраща форма виконання винаходу передбачає, що передбачена між електричне проводійним контактним /о шаром і напівпровідниковим кристалом тонка ізолююча плівка містить щонайменше два отвори для мікрозварювання розраховуючи на привласнений контактний елемент. При необхідності в залежності від певного, як правило, стандартом ІСО розташування і геометрії контактного поля з контактними елементами і у залежності від дійсно застосованих типів кристалів з урахуванням чинних інструкцій із монтажу відносно гнучких дротових виводів, які пропонують, зокрема максимальну довжину гнучких дротових виводів, точна /5 Геометрія, розташування і кількість отворів для мікрозварювання для кожного контактного елемента контактної площі може виконуватися по-різному. При цьому далі варто враховувати, щоб при застосуванні клею для кріплення напівпровідникового кристала в модуль карти необхідно уникати небажаного виходу клею крізь отвори для мікрозварювання на зворотну сторону привласненого виводу кристала контактного елемента, що може досягатися за рахунок підхожого виконання і розташування отворів для мікрозварювання того ж самого Контактного елемента за рахунок того, що крайові крайки отвору для мікрозварювання за рахунок адгезійної дії діють для клею відомим чином як стоп для плину так, що не потрібно окремо передбачати "стоп витікання" для запобігання небажаного виходу клею.

У кращій формі розробки винаходу може бути передбачено з'єднання, зокрема в крайовій області контактний шар і носій з електрично ізолюючого матеріалу, який оточує напівпровідниковий кристал. Носій може бути сч виготовлений, зокрема із склоепоксидного матеріалу, і має товщину порядку 125 мкм. Крім того, зокрема при напівпровідникових кристалах великої площі і які схильні до розламу, на ізолюючу плівку може бути додатково і) нанесена рамка для надання жорсткості, яка оточує кристал.

У порівнянні з застосованими товщинами шару металевого контактного шару і носія з електрично ізолюючого матеріалу тонка ізолююча плівка, яка розташована між електрично проводійним шаром і напівпровідниковим Ге зо шаром, може мати значно менші товщини, наприклад явно менші порядку ЗОмкм, поки ще забезпечується достатня ізолююча дія ізолюючої плівки. о

У подальшій кращій формі виконання винаходу з'єднання напівпровідникового кристала з модулем о інтегральної схеми відбувається при використанні електрично ізолюючого клею, за рахунок чого можна запобігати, що через шар клею виникає електричне коротке замикання через контакти пристрою зчитування. За - зв рахунок застосування не заповненого Ад ізолюючого клею з коефіцієнтом теплопровідності 5, порядку 5Вт/(мК) ю у з'єднанні із теплоїзоляційною тонкою ізолюючою плівкою або, відповідно, ізолюючим шаром, також без передбачення острівця кристала може забезпечуватися поліпшена характеристика розшарування щодо так називаного способу гарячого приклеювання.

Тонкій ізолюючій плівці властиві в першу чергу дія електрично ізолюючого шару між напівпровідниковим « Ккристалом і контактним шаром. Крім того в подальшій кращій формі виконання винаходу тонкій ізолюючій плівці с властива функція, яка забезпечує з'єднання між напівпровідниковим кристалом і контактним шаром. При цьому й тонка ізолююча плівка повинна, по-перше, забезпечувати по можливості на всій площі гарну адгезію до "» металевого контактного шару і, по-друге, на протилежній йому стороні гарну адгезію до напівпровідникового кристала або, відповідно, до епоксидної смуги. Далі клейове або, відповідно, адгезійне під'єднання до напівпровідникового кристала або, відповідно, до металевого шару повинне виготовлятися за допомогою тонкої сл ізолюючої плівки швидко і просто і мати достатню довгострокову стабільність. У кращій формі виконання ізолюючої плівки їй надається дія чутливого до тиску клейкого шару так, що створений під час ламінування

Ше контактного шару та епоксидної смуги тиск валків створює перпендикулярне до напрямку дії сили зрізальне о зусилля у чутливому до тиску клейкому шарі або, відповідно, в ізолюючій плівці. Клейкий шар у цьому напрямку переважно за рахунок відповідної орієнтації молекулярних ланцюгів усередині шару клею стає мікропластичним. о Це є достатнім, щоб створити мікродеформацію і тим самим узгодження поверхні клейкого шару до відповідного

Ф партнера по з'єднанню і тим самим забезпечити достатню адгезію. У якості матеріалів для такої ізолюючої плівки, яка підходить у якості чутливого до тиску клейкого шару, є придатними, наприклад акрилати, природні речовини (наприклад каучуки), силікони, співполімери стиролу (наприклад бутадієни), ізопрени тощо. При цьому ізолююча плівка, яка діє як чутлива до тиску клейкого шару, ізолююча плівка може бути виконана як одношарова, так і багатошарова. При багатошаровій конструкції середній шар може брати на себе несучу функцію для іФ) окремих клейких шарів. Для середнього шару для реалізації несучої функції є придатними, зокрема ко термопластичні плівки. Використання тонкої ізолюючої плівки також у якості клейкого шару для напівпровідникового кристала робить зайвим нанесення додаткового клею для кристала. У випадку таких бо додаткових клеїв для кристала, які, як правило, мають рідку або в'язкоплинну консистенцію, існує в принципі недолік, що при непідходящому дозуванні або при нерівномірностях процесу в результаті можуть утворюватися виробничі відмови. У випадку занадто високого дозування клею, який наноситься, для кристала існує, наприклад небезпека заклеювання деяких необхідних для контактування отворів для мікрозварювання, у результаті чого вони стають негожими, у той час як при занадто малому дозуванні клею на тонкій ізолюючій плівці відбувається 65 Недостатня фіксація кристала на перфорованій основі. Крім того при нанесенні рідкого клею для кристала існує небезпека зміни форми і положення необхідних отворів для мікрозварювання, що знову-таки може призводити до виробничих відмов або потребує підвищеного контролю процесу.

Подальші ознаки, переваги і доцільності винаходу випливають із наступного опису прикладів виконання за допомогою креслень. Причому Фігури вказують:

Фігура 1 схематичний вигляд модуля інтегральної схеми згідно з винаходом з трьома компонентами контактного шару з контактними елементами, тонкою ізолюючою плівкою і носієм з електричне ізолюючого матеріалу; Фігура 2 схематичний вигляд зверху модуля інтегральної схеми відповідно до прикладу виконання винаходу з напівпровідниковим кристалом малої площі; та Фігура З схематичний вигляд зверху модуля інтегральної схеми відповідно до прикладу виконання винаходу з напівпровідниковим кристалом великої площі. 70 Наведений на Фігурах 1-3 модуль інтегральної схеми 1 містить, як правило, нормовані у відповідності зі стандартом ІСО розміри і товщину порядку від ЗОмкм до порядку 7Омкм металевий контактний прошарок 2 із контактними елементами 4, оснащеними на передній стороні контактними площинками 3, і підлягаючий закріпленню в модулі інтегральної схеми напівпровідниковий кристал 7, який на своїй головній поверхні 5 має не наведені для наочності більш докладно виводи кристалів або відповідно стовпчикові контактні площинки, які /5 електричне з'єднані за допомогою гнучких дротових виводів 6 із зворотною стороною 8 присвоєного відповідному виводу кристала контактного елемента 4. Згідно з винаходом передбачено, що між електричне проводійним контактним шаром 2 і напівпровідниковим кристалом 7 передбачена тонка ізолююча плівка 10 з електричне ізолюючого матеріалу, яка оснащена множиною отворів для мікрозварювання 9. Отвори для мікрозварювання щодо розташування, форми, кількості, а також під'єднання до певного контактного елемента 4 контактного шару 2 виконані так, що при будь-якому положенні і основній площі напівпровідникового кристала 7, який підлягає кріпленню, може здійснюватися контактування виводів кристала за допомогою гнучких дротових виводів 6 з урахуванням існуючої інструкції з монтажу, тобто максимальної довжини гнучких дротових виводів, що задається, із відповідним контактним елементом 4 контактного шару 2.

Як наведено на Фігурах, тонка ізолююча плівка 10 є виштампованою в місцях отворів для мікрозварювання 9, сч ов а в іншому виконана приблизно безупинно закритою по всій поверхні контактного шару 2. У іншій формі виконання, яка не наведена на Фігурах більш докладно, тонка ізолююча плівка 10 крім того в місці, яке (8) підлягає кріпленню напівпровідникового кристала 7 може бути оснащена вирізом, що відповідає основній площі напівпровідникового кристала 7. У цьому випадку напівпровідниковий кристал може встановлюватися в передбачений виріз ізолюючої плівки і закріплюватися безпосередньо на зворотній стороні 8 контактного шару 2, Ге зо наприклад за рахунок мікрозварювання кристала.

Згідно з фігурою 1 може бути передбачений, зокрема з'єднаний на крайовій області контактного шару 2 носій о 11 із склоепоксидного матеріалу, який охоплює напівпровідниковий кристал 7, що також слугує у якості опорної о рамки модуля інтегральної схеми, і оснащений клейкими поверхнями, монтується у, наприклад вифрезовану порожнину майбутньої карти з інтегральною схемою. -

Фігури 2 і З вказують у схематичному зображенні подробиці особливо кращого прикладу виконання винаходу, ю при якому модуль інтегральної схеми 1 має контактний шар 2 із кількістю з восьми контактних елементів 4а до 4п, причому згідно з фігурою 2 змонтований напівпровідниковий кристал 7а відносно малої площі і згідно з фігурою З змонтований напівпровідниковий кристал 7Ь відносно великої площі. Як наведено, отвори для мікрозварювання 9 тонкої ізолюючої плівки 10 виконані так, що у випадку контактних елементів 4а до 4а « передбачена кількість із трьох отворів для мікрозварювання За, 9Б, Ус із круглою формою поперечного перетину, ств) с послідовне розташування центрів яких в основному відповідає формі відповідного контактного елемента, а у . випадку контактних елементів 4е до 4п передбачена кількість із двох отворів для мікрозварювання 94, 9е з а поздовжньою формою поперечного перетину, причому розміри отвору для мікрозварювання в поздовжньому напрямку збільшуються із зростанням відстані від середини контактного шару. Таким чином контактування виводів кристала за допомогою гнучких дротових виводів б із відповідним контактним елементом може с здійснюватися за допомогою зручно лежачого отвору для мікрозварювання незалежно від основної площі напівпровідникового кристала. -І о

Claims

Формула винаходу о 50

Ф 1. Модуль інтегральної схеми, який містить множину оснащених на передній стороні контактними площадками (3), електрично ізольованих один від одного контактних елементів (4) і виготовлених з електропровідного матеріалу контактним шаром (2), із напівпровідниковим кристалом (7) із розташованими на головній поверхні (5) напівпровідникового кристала (7) виводами кристала, які через гнучкі дротові виводи (6), що мають максимальну монтажну довжину, електрично з'єднані із зворотною стороною присвоєного виводу (Ф) кристала контактного елемента (4), і з розташованою між контактним шаром (2) з електропровідного матеріалу і ГІ напівпровідникового кристала (7) ізолюючою плівкою (10) з електрично ізолюючого матеріалу, оснащеною множиною отворів для мікрозварювання (9), який відрізняється тим, що ізолююча плівка (10) оснащена бор /Множиною отворів для мікрозварювання (9), що перевищує кількість виводів кристала, і отвори для мікрозварювання (9) відносно їх розташування, форми, кількості, а також присвоєння певному контактному елементу (4) контактного шару (2), виконані так, що для кожного контактного елемента (4) передбачено декілька отворів для мікрозварювання (9), причому відповідно через один з цих отворів для мікрозварювання (9) проведений гнучкий дротовий вивід до контактного елемента (4) так, що при будь-якому положенні і утриманні 65 поверхні закріпленого напівпровідникового кристала (7) здійснене контактування виводів кристала за допомогою гнучких дротових виводів (б) із відповідним контактним елементом (4) контактного шару (2).
2. Модуль інтегральної схеми за п. 1, який відрізняється тим, що передбачена між електропровідним контактним шаром (2) і напівпровідниковим кристалом (7) тонка ізолююча плівка (10) містить щонайменше два отвори для мікрозварювання (9) на присвоєний контактний елемент (4).
3. Модуль інтегральної схеми за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожен гнучкий дротовий вивід (б) для електричного контактування виводів кристала з контактними площадками (3) контактного шару (2) має максимальну монтажну довжину порядку З мм.
4. Модуль інтегральної схеми за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що передбачено носій (11) з електрично ізолюючого матеріалу, який зв'язаний зокрема в крайовій області контактного шару (2) і який /0 охоплює напівпровідниковий кристал (7).
5. Модуль інтегральної схеми за п. 4, який відрізняється тим, що носій (11) виготовлений із склоепоксидного матеріалу і має товщину порядку 125 мкм.
6. Модуль інтегральної схеми за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що розташована між електропровідним контактним шаром (2) і напівпровідниковим кристалом (7) тонка ізолююча плівка (10) має 7/5 товщину меншу порядку 30 мкм.
7. Модуль інтегральної схеми за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що напівпровідниковий кристал (7) вклеєний у модуль інтегральної схеми (1) за допомогою електроізолювального клею.
8. Модуль інтегральної схеми за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що контактний шар (2) має від шести до восьми контактних елементів (4).
9. Модуль інтегральної схеми за будь-яким із пп. 1-8, який відрізняється тим, що тонка ізолююча плівка (10) виштампована в місцях отворів для мікрозварювання (9) та/або в місці напівпровідникового кристала (7), який підлягає закріпленню на модулі інтегральної схеми (1), а в іншому виконана по всій поверхні контактного шару (2) в основному суцільною.
10. Модуль інтегральної схеми за будь-яким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що тонка ізолююча плівка сч (10) одночасно слугує як адгезійний або клейкий шар.
11. Модуль інтегральної схеми за п. 10, який відрізняється тим, що тонка ізолююча плівка (10) виконана з і) адгезійного або клейкого матеріалу, адгезійні або, відповідно, клейові характеристики якого залежать від ступеня прикладеного механічного тиску. (Се) «в) «в) у І в)

- . и? 1 -і («в) («в) 4) іме) 60 б5