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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Chipkarten-Modul für Chipkarten.
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Allgemein befasst sich die Erfindung mit der Höchstintegration von elektronischen Elementen oder von in einem Gehäuse integrierten Schaltkreisen oder von elektronischen Modulen, die in der vorliegenden Erfindung als „Chipkarten-Modul” bezeichnet sind.
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In vielen Bereichen der Elektronik, Sensorik und der Mikrosystemtechnik ergibt sich aus den Produktionsanforderungen ein Zwang zur steigenden Miniaturisierung und zur Erhöhung der Produktivität durch Zusammenfügen von Teilsystemen in höher integrierten Strukturen. Der Trend zu immer höher integrierten und kompakteren Bauformen, die auch direkt in Chipkarten Verwendung finden können, führt bereits zur Verwendung von Bauelementen, die direkt in Modulen angeordnet sind. Solche Module sind beispielsweise die Kontaktlos-Module der bekannten Baureihen MCC, MOB oder MOA. Bei diesen Modulen ist der Chip mittels sogenannter Wire-Bonds kontaktiert und wird von einer Kunststoff-Ummantelung (Mold) umhüllt. Diese Art der Integration führt baubedingt zu einer großen Gesamtdicke des Moduls und erschwert dadurch eine Integration in eine Chipkarte.
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Ferner sind kontaktlose Chipkarten-Module bekannt, wie zum beispielsweise das MFCC1 Modul. Bei dem MFCC1 ist der Chip mittels NiAu-Kontakten in der sogenannten Flip-Chip Montage kontaktiert. Bei der Flip-Chip Montage wird der Chip mit der aktiven Kontaktierungsseite nach unten direkt zum Substrat bzw. Schaltungsträger hin montiert. Dadurch ist keine Abdeckung des Chips mehr notwendig. Somit ist die Gesamtdicke des Chipkarten – Moduls hauptsächlich durch die Chipdicke bestimmt. Solch ein kontaktloses Chipkarten – Modul ist allerdings sehr anfällig gegen mechanische Belastung und ist auf Grund der geringen Chipdicke wenig biegesteif.
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Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren, welches man als Rahmenkleben bezeichnet. Mittels dieses Verfahrens soll die gewünschte Stabilisierung bzw. Versteifung des Moduls gewährleistet werden. Beim Rahmenkleben wird vor der Weiterverarbeitung auf das Leadframe ein Rahmen aufgeklebt. Hierfür ist jedoch ein Klebstoff notwendig, der direkt in die Gesamtdicke des Moduls eingeht. Typische Rahmenhöhen betragen 300 μm, somit sind Modulaufbauten der geforderten Dicke nicht realisierbar. Ferner besteht hier die Gefahr der Delaminierung zwischen Rahmen und Leadframe.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Chipkarten-Modul bereitzustellen, welches dünn, aber dennoch robust und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1, und 13 und 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ein Chipkarten-Modul für eine Chipkarte weist eine erste Laminatschicht, einen Chip mit elektrischen Kontakten, und eine erste leitende Schicht auf, wobei die elektrischen Kontakte des Chip mit der leitenden Schicht verbunden sind und die leitende Schicht zwischen dem Chip und der ersten Laminatschicht angeordnet ist und wobei das Chipkarten-Modul ferner ein Klebemittel aufweist wobei das Klebemittel zwischen dem Chip und der leitenden Schicht und/oder der ersten Laminatschicht angeordnet ist. Dadurch, dass der Chip derart in dem Chipkarten-Modul angeordnet ist, ist eine besonders dünne und dennoch robuste Bauart eines Chipkarten-Modules gewährleistet. Ferner wird hierdurch eine hohe Robustheit und Biegesteifheit des Chipkarten-Modules gewährleistet und es können dünne Chipkarten-Module mit Gesamtdicken < 200 μm realisiert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Chipkarten-Modul für eine Chipkarte Klebemittel aufweisen, welche Klebemittel sich über die seitlichen Ränder des Chips hinaus erstrecken.
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In einer Ausführungsform kann das Chipkarten-Modul für eine Chipkarte ferner eine an den seitlichen Rändern des Chip's angeordnete Verkapselungsmasse aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann das Chipkarten-Modul für eine Chipkarte eine weitere zweite Laminatschicht aufweisen, wobei eine Rückseite des Chip's mit der zweiten Laminatschicht verbunden ist.
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In einer Ausführungsform kann das Chipkarten-Modul für eine Chipkarte eine weitere zweite leitende Schicht aufweisen und die zweite leitende Schicht kann auf der der ersten leitendenden Schicht gegenüberliegenden Seite der zweiten Laminatschicht angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform des Chipkarten-Moduls für eine Chipkarte kann die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht mittels Via's elektrisch leitend verbunden sein. Dies bietet den Vorteil, dass das Chipkarten-Modul von beiden Seiten elektrisch kontaktierbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform können die erste und oder die zweite leitende Schichten des Chipkarten-Modul für eine Chipkarte als elektrische Kontaktflächen ausgebildet sind.
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In einer Ausführungsform des Chipkarten-Moduls können die erste und die zweite leitende Schichten derart ausgebildet sind, dass das Chipkarten-Modul seitliche Kontaktflächen an den schmäleren Seiten des Chipkarten-Modul's aufweist.
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In einer Ausführungsform kann das Chipkarten-Modul seitlich an der ersten und/oder der zweiten Laminatschicht angeordnete Seitenstege aufweisen. Durch die Seitenstege kann eine noch robustere und/oder biegesteifere Bauart der Chipkarten-Moduls gewährleitet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform können die erste und die zweite leitende Schichten des Chipkarten-Moduls Metall aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Chipkarten-Modul für eine Chipkarte können die Laminatschichten Kunstharz aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann eine Chipkarte ein Chipkarten-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweisen.
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1 zeigt schematisch ein Chipkarten-Modul mit einer ersten Laminatschicht, einem Chip mit elektrischen Kontakten und einer ersten leitenden Schicht, wobei die elektrischen Kontakte des Chips mit der leitenden Schicht verbunden sind. Ferner zeigt die 1 eine zweite leitende Schicht, die mittels einer zweiten Laminatschicht von der ersten leitenden Schicht getrennt ist, wobei die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht mittels Vias verbunden sind.
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2 zeigt schematisch ein Chipkarten-Modul mit einer ersten Laminatschicht, einem Chip mit elektrischen Kontakten und einer ersten leitenden Schicht, wobei die elektrischen Kontakte des Chips mit der ersten leitenden Schicht verbunden sind. Auf der leitenden Schicht ist ferner eine zweite Laminatschicht aufgebracht, die die leitende Schicht zumindest teilweise bedeckt.
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3 zeigt schematisch ein Chipkarten-Modul mit den Merkmalen der 2, jedoch ist auf der leitenden Schicht eine Laminatschicht aufgebracht, die die leitende Schicht vollständig bedeckt.
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4a zeigt schematisch ein Chipkarten-Modul mit einer möglichen Ausführungsform einer elektrischen seitlichen Kontaktierungen des Chipkarten-Moduls.
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4b zeigt einen Teilausschnitt in der Draufsicht des seitlichen Randes eines Chipkarten-Moduls.
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5a und 5b zeigen zwei Ausführungsformen eines Chipkarten-Moduls mit optionalen seitlichen Stegen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise modifiziert und abgewandelt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelnen Merkmale und Merkmalskombinationen einer Ausführungsform mit Merkmalen und Merkmalskombinationen einer anderen Ausführungsform geeignet zu kombinieren, um zu weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu gelangen.
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Bevor im Folgenden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Ferner sind die Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Der Schwerpunkt liegt vielmehr auf der Erläuterung des Grundprinzips.
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1 zeigt ein Chipkarten-Modul mit einer ersten Laminatschicht 200 und einem Chip 100. Die Laminatschicht 200 kann als Monolayer ausgebildet sein, da sie nur eine einzige Schicht aufweisen kann. Der Chip 100 kann vorteilhafterweise mittels Ultraschall oder mittels eines Klebers oder mittels Laminierung mit der Laminatschicht 200 verbunden sein. Der Chip 100 weist ferner elektrische Kontakte 150 auf, die mit einer leitenden Schicht 500 verbunden sind. Mittels der Leitenden Schicht 500 kann der Chip 100 somit von außen kontaktiert werden. Auf der leitenden Schicht 500 kann eine zweite Laminatschicht 400 aufgebracht sein. Laminatschichten können insbesondere Materialien wie FR4 oder BT aufweisen. Die zweite Laminatschicht 400 kann ferner eine weitere leitende Schicht 520 aufweisen, die auf der der ersten leitenden Schicht gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Die beiden leitenden Schichten 500, 520 können mittels Vias 550 leitend verbunden sein. Dadurch ist das Chipkartenmodul vielfältig und leicht zugänglich von außen kontaktierbar. Der Chip 100 kann zusätzlich in einem Klebemittel 350, vorzugsweise eines Klebers, Underfill oder Mold, vollständig oder auch nur teilweise umhüllt angeordnet sein. Diese Anordnung gewährleistet eine besonders gute Festigkeit des Chipkarten Moduls. Zusätzlich kann das Chipkarten-Modul ein oder mehrere seitlich am Chip angeordnete Laminierungen 250 aufweisen. Alternativ können an Stelle des Laminats auch Verkaselungsschichten oder auch eine Kombination von Laminierung und Verkapselung, Verwendung finden. Die Laminierungen können beispielsweise RCC, PrPreg, Resin, Mold, Kleber etc. aufweisen. Durch den genannten Aufbau lassen sich besonders robuste und günstig herzustellende Chipkarten-Module realisieren.
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Die 2 zeigt wie die 1 ein Chipkarten-Modul mit einer ersten Laminatschicht 200 und einem Chip 100. Die Laminatschicht 100 kann als Monolayer ausgebildet sein, da sie nur eine einzige Schicht aufweisen kann. Der Chip 100 kann vorteilhafterweise mittels Ultraschall oder mittels eines Klebers oder mittels Laminierung mit der Laminatschicht 200 verbunden sein. Der Chip 100 weist ferner elektrische Kontakte 150 auf, die mit einer leitenden Schicht 500 verbunden sind. Mittels der Leitenden Schicht 500 kann der Chip 100 somit von außen kontaktiert werden. Auf der leitenden Schicht 500 kann eine zweite Laminatschicht 400 aufgebracht sein. Die zweite Laminatschicht kann in allen Ausführungsformen auch als PCB (Printed Circuit Board) ausgebildet sein. Laminatschichten können insbesondere Materialien wie FR4 oder ST aufweisen. Auch in dieser Ausführungsform kann der Chip 100 in einem Klebemittel 350, vorzugsweise eines Klebers, Underfill oder Mold, vollständig oder auch nur teilweise umhüllt angeordnet sein. Diese Anordnung gewährleistet eine besonders gute Festigkeit des Chipkarten Moduls. Zusätzlich kann das Chipkarten-Modul ein oder mehrere seitlich am Chip angeordnete Laminierungen 250 aufweisen. Alternativ können an Stelle des Laminats auch Verkaselungsschichten oder auch eine Kombination von Laminierung und Verkapselung, Verwendung finden. Die Laminierungen und/oder können vorzugsweise RCC, PrPreg, Resin, Mold, Kleber etc. aufweisen. Durch den genannten Aufbau lassen sich besonders robuste und günstig herzustellende Chipkarten-Module realisieren.
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Die 3 zeigt ein Chipkarten-Modul gemäß den Ausführungsformen die in den 1 und 2 beschrieben sind. Zusätzlich weist das Chipkarten-Modul in dieser Ausführungsform zusätzlich wenigstens an einer der schmalen Seiten angeordnete leitende Schichten 500 auf, die als elektrische Kontakte ausgebildet sein können und die ferner derart ausgebildet sein können, dass sie von außen leicht kontaktierbar sind. Die leitenden Schichten sind mit den elektrischen Kontakten 150 des Chips 100 verbunden. Durch die seitliche Anordnung der elektrischen Schichten am Chipkarten-Modul wird eine zusätzliche Robustheit und Festigkeit des Chipkarten-Modules erreicht.
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4a zeigt prinzipiell ein Chipkarten-Modul wie bereits in den vorangegangenen 1–3 beschrieben. Zusätzlich weist das Chipkarten-Modul an wenigstens einer der schmalen Seiten des Chipkarten-Moduls angeordnete geometrische Formen der Laminatschicht 400 und der elektrischen Schichten 500 auf. 4b zeigt eine mögliche Ausführungsform der geometrischen Formen.
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Die 5a und 5b zeigen weitere Ausführungsformen eines Chipkarten-Moduls. Das Chipkarten-Modul kann die Merkmalskombinationen der bereits in den vorhergehend beschriebenen Figuren aufweisen. Ferner weisen die 5a und 5b optionale Seitenstege 700 auf, die die Stabilität und Festigkeit des Chipkarten-Moduls zusätzlich erhöhen. Die Seitenstege 700 können wie die Laminatschicht 200 vorzugsweise RCC, PrPreg, Resin, Mold, Kleber etc. aufweisen. Die Seitensrege 700 können seitlich der ersten Laminatschicht 200 oder auch seitlich der zweiten Laminatschicht 400 angeordnet sein. Die Seitenstege 700 können auf der leitenden Schicht 500 angeordnet und befestigt sein. Die Seitenstege 700 können auch seitlich der Laminatschicht 200 angeornet sein und vorteilhafterweise mittels seitlich am Chip angeordneten Laminierungen 250 befestigt sein.
