DE10356153B4

DE10356153B4 - Modul für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme

Info

Publication number: DE10356153B4
Application number: DE10356153A
Authority: DE
Inventors: Andreas Karl; Andreas MÜLLER-HIPPER; Frank PÜSCHNER
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: US7451936B2; RU2282893C2; US20050116051A1; RU2004135206A; DE10356153A1; US7100836B2; CN1624718A; US20060243812A1; FR2863084B1; FR2863084A1; CN1624718B

Abstract

Modul für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme mit
– einem ersten und einem zweiten Antennenkontaktstreifen (1, 2), die jeweils eine erste und eine von dieser abgewandte zweite Oberfläche aufweisen,
– einem Halbleiterchip (3) mit mindestens zwei Kontaktmitteln (7), wobei mindestens ein Kontaktmittel (7) die erste Oberfläche des ersten Antennenkontaktstreifens (1) kontaktiert und mindestens ein weiteres Kontaktmittel die erste Oberfläche des zweiten Antennenkontaktstreifens (2) kontaktiert,
– mindestens einem Klebefolienstreifen (4, 5), der die erste Oberfläche sowohl des ersten als auch die des zweiten Antennenkontaktstreifens (2) wenigstens teilweise bedeckt, wobei der mindestens eine Klebefolienstreifen (4, 5) außerhalb eines durch den Halbleiterchip (3) abgedeckten Bereichs angebracht ist, und
wobei der mindestens eine Klebefolienstreifen einen Zusammenhalt des Moduls in sich bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modul für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme.
Solche Module für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme sind an sich bekannt z. B. unter der Bezeichnung MCC2 der Infineon Technologies AG oder aus der DE 197 03 990 A1 oder aus der DE 100 30 667 A1 . Ein mögliches Herstellungsverfahren dieser Module ist zudem aus der Patentanmeldung WO 96/05614 bekannt.
Als wesentlich bei diesem bekannten Herstellungsverfahren ist anzusehen, dass ein Chip mit Kontakthügel durch eine auf einem ,Leadframe' befindliche Acrylatfolie fixiert wird. Die Kontakthügel werden durch die Folie hindurchgedrückt und mit dem ,Leadframe' durch Diffusionslötung kontaktiert. Die Acrylatfolie befindet sich zwischen dem Chip und dem Leadframe.
Bei einem nach diesem Verfahren hergestellten Modul zeigt es sich als nachteilig, das die für die Fixierung benötigte Acrylatfolie direkt zur Gesamtdicke des Moduls beiträgt. Die Dicke eines herkömmlichen Moduls von ca. 330 bis 400 μm erfordert einen erheblichen Aufwand bei der Einbettung in eine nach ISO genormte Chipkarte, damit eine gute Oberflächenqualität der Chipkarte erreicht wird.
Eine Realisierung von dünneren Modulen von ca. 200 μm zur Umgehung dieser Nachteile und zur Verwendung in dünneren Chipkarten scheiterte bisher an den Anforderungen zur Robustheit und Stabilität bei der Kartenherstellung und in der Anwendungsumgebung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modul für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme bereitzu stellen, das dünner als die bisherigen Module ist und trotzdem ausreichende Robustheit und Stabilität bei der Kartenherstellung und in der Anwendungsumgebung aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Modul für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme mit

– einem ersten und einem zweiten Antennenkontaktstreifen die jeweils eine erste und eine von dieser abgewandte zweite Oberfläche aufweisen,
– einem Halbleiterchip mit mindestens zwei Kontaktmitteln, wobei mindestens ein Kontaktmittel die erste Oberfläche des ersten Antennenkontaktstreifens kontaktiert und mindestens ein weiteres Kontaktmittel die erste Oberfläche des zweiten Antennenkontaktstreifens kontaktiert,
– mindestens einem Klebefolienstreifen, der die erste Oberfläche sowohl des ersten als auch die des zweiten Antennenkontaktstreifens wenigstens teilweise bedeckt,
– wobei der mindestens eine Klebefolienstreifen außerhalb eines durch den Halbleiterchip abgedeckten Bereichs angebracht ist und wobei der mindestens eine Klebefolienstreifen einen Zusammenhalt des Module in sich bewirkt.

Dadurch, dass sich der Klebefolienstreifen nicht mehr zwischen dem Halbleiterchip und den Antennenkontaktstreifen befindet, sondern nur neben dem Halbleiterchip auf den Antennenkontaktstreifen angebracht ist, kann die Gesamtdicke des Moduls verringert werden, weil der Klebefolienstreifen nicht mehr zur Gesamtdicke beiträgt.
Eine spezielle Konstruktion der Antennenkontaktstreifen, die beispielsweise Teil eines Leadframes sind, mit sehr langen Chiplandeflächen und die veränderte Verbindungstechnik ermög lichen einen Verzicht der Klebefolie im Bereich unterhalb des Halbleiterchips. Die durchgehende Klebefolie wird ersetzt durch mindestens einen Klebefolienstreifen, der beispielsweise aus einer glasfaserverstärkten Epoxyfolie besteht. Dieser Klebefolienstreifen bewirkt – obwohl nicht durchgehend – einen Zusammenhalt des Moduls in sich.
Die Dicke des Klebefolienstreifen kann im Bereich der Halbleiterchipdicke frei gewählt werden, ohne dass sie Einfluss auf die Gesamtdicke des Moduls nimmt. Bei geeigneter Kombination von Klebefoliendicke und Halbleiterchipdicke bietet der Klebefolienstreifen eine Schutzfunktion für den Halbleiterchip.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls sieht vor, dass der erste Antennenkontaktstreifen und der zweite Antennenkontaktstreifen jeweils eine Antennenanschlusszone und eine Chiplandezone umfasst, wobei die Chiplandezonen schmäler sind als die Antennenanschlusszonen. Durch diese Aufteilung der Antennenkontaktstreifen wird ein vorteilhaftes Design für den Modul dadurch erreicht, das ein platzsparendes Ineinandergreifen und eine stabile Verbindung der beiden Antennenkontaktstreifen ermöglicht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Chiplandezone des ersten Antennenkontaktstreifens parallel zur Chiplandezone des zweiten Antennenkontaktstreifens angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann der Halbleiterchip besonders Platz sparend mit dem Antennenkontaktstreifen verbunden werden. Sind die Chiplandezonen sehr lang, können dadurch die Chiplandezone der ersten Antennenkontaktstreifen mit der Chiplandezone des zweiten Antennenkontaktstreifens durch einen Klebefolienstreifen neben dem Halbleiterchip sehr einfach miteinander verbunden werden und der Modul erhält somit eine ausreichende Stabilität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es deshalb auch vorgesehen, dass die Chiplandezone länger ist als der Halbleiterchip.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls sieht vor, dass auf der zweiten Oberfläche des ersten Antennenkontaktstreifens und auf der zweiten Oberfläche des zweiten Antennenkontaktstreifens eine zweite Folie aufgebracht ist, wobei die zweite Folie den Abstand zwischen dem ersten Antennenkontaktstreifen und dem zweiten Antennenkontaktstreifen überbrückt.
Diese zweite Folie, die typischerweise eine entfernbare Acrylfolie ist, aber auch aus anderen Materialien wie z. B. Papier bestehen kann, dient vor allem für den Herstellungsprozess des Moduls, damit ein auf die erste Oberfläche aufgebrachter Flüssigkleber nicht durch den Abstand zwischen dem ersten Antennenkontaktstreifen und dem zweiten Antennenkontaktstreifen hindurchfließen kann. Nach dem Herstellungsprozess kann diese zweite Folie entfernt werden und geht somit nicht mehr in die Gesamtdicke des Moduls ein. Durch Entfernen dieser zweiten Folie lässt sich auch ein Vereinzeln von zunächst zusammenhängenden Modulen realisieren. Es ist aber auch möglich die zweite Folie auf der zweiten Oberfläche des ersten und zweiten Antennenkontaktstreifens zu lassen. Diese dient dann als zusätzliche elektrische Isolierung.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es, wenn der Klebefolienstreifen einen E-Modul aufweist, der höher ist als der E-Modul von Acrylatfolie. Durch diesen höheren E-Modul kann die Zuverlässigkeit und Robustheit gegenüber herkömmlichen Modulen gesteigert werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1a, 1b und 2 im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1a eine schematische Draufsicht auf die Vorderseite eines nach der Erfindung gestalteten Moduls.
1b eine schematische Draufsicht auf die Rückseite eines nach der Erfindung gestalteten Moduls.
2 eine schematische Querschnittsansicht eines nach der Erfindung gestalteten Moduls.
In 1a sind in einer schematischen Draufsicht auf die Vorderseite eines nach der Erfindung gestalteten Moduls ein erster Antennenkontaktstreifen 1 und ein zweiter Antennenkontaktstreifen 2 dargestellt. Der erste Antennenkontaktstreifen 1 und der zweite Antennenkontaktstreifen 2 ist jeweils zusammengesetzt aus einer breiten Antennenanschlusszone und einer schmalen, fingerförmigen Chiplandezone, wobei die Chiplandezone länger ist als die Antennenanschlusszone.
Der erste Antennenkontaktstreifen 1 und der zweite Antennenkontaktstreifen 2 sind so angeordnet, dass die Chiplandezone des ersten Antennenkontaktstreifen 1 und die Chiplandezone des zweiten Antennekontaktstreifen 2 nebeneinander liegen und ihrer Länge nach parallel verlaufen. Zwischen dem ersten Antennenkontaktstreifen 1 und dem zweiten Antennenkontaktstreifen 2 ist ein Abstand 8 ausgebildet.
Auf einer ersten Oberfläche des ersten Antennenkontaktstreifens 1 und des zweiten Antennenkontaktstreifens 2 ist ein Halbleiterchip 3 angebracht, der sich von der Chiplandezone des ersten Antennenkontaktstreifens 1 zur Chiplandezone des zweiten Antennenkontaktstreifens 2 über den dazwischenliegenden Abstand 8 erstreckt.
Die Chiplandezonen sind länger als der Halbleiterchip 3. Dadurch bleibt Platz für zwei Klebefolienstreifen 4 und 5 (schraffiert dargestellt), die rechts und links neben dem Halbleiterchip 3 auf der ersten Oberfläche des ersten und zweiten Antennenkontaktstreifens 1 und 2 angebracht sind. Der erste Klebefolienstreifen 4 bedeckt dabei einen Teil der Chiplandezone des ersten Antennenkontaktstreifens 1, der an die Antennenanschlusszone des ersten Antennenkontaktstreifens 1 angrenzt. Des weiteren bedeckt der erste Klebefoliestreifen 4 einen Teil dieser besagten Antennenanschlusszone sowie einen Teil der Chiplandezone des zweiten Antennenkontaktstreifens 2, der ein Ende des zweiten Antennekontaktstreifens 2 bildet.
Der zweite Klebefolienstreifen 5 bedeckt in dualer Weise einen Teil der Chiplandezone des zweiten Antennenkontaktstreifens 2, der an die Antennenanschlusszone des zweiten Antennenkontaktstreifens angrenzt, einen Teil dieser besagten Antennenanschlusszone sowie einen Teil der Chiplandezone des erste Antennenkontaktstreifens 1, der das Ende des ersten Antennenkontaktstreifens 1 bildet.
Beide Klebefolienstreifen 4 und 5 erstrecken sich also über den Abstand 8 zwischen dem ersten Antennenkontaktstreifen 1 und dem zweiten Antennenkontaktstreifen 2 und verbinden somit die beiden Antennenkontaktstreifen 1 und 2. Dies führt zu der benötigten Stabilität des Moduls.
Jeweils ein Teil der Antennenanschlusszonen des ersten Antennenkontaktstreifens 1 und des zweiten Antennenkontaktstreifens 2 bleibt von der Klebefolie 4 bzw. 5 unbedeckt, um somit eine spätere Kontaktierung an diesen Stellen zu ermöglichen.
Der erste Antennenkontaktstreifen 1 und der zweite Antennenkontaktstreifen 2 sind beispielsweise Teil eines Leadframes. Die Klebefolie 4 und 5 ist typischerweise eine glasfaserverstärkte Epoxiefolie.
In 1b sind in einer schematischen Draufsicht auf die Rückseite eines nach der Erfindung gestalteten Moduls der erste Antennenkontaktstreifen 1 und der zweite Antennenkon taktstreifen 2 mit dem dazwischenliegenden Abstand 8 dargestellt. Auf der zweiten Oberfläche des Antennenkontaktstreifens 1 und des zweiten Antennekontaktstreifens 2 ist eine zweite Folie 6 (schraffiert dargestellt) aufgebracht, die den ersten Antennenkontaktstreifen 1 mit dem zweiten Antennenkontaktstreifen 2 über den Abstand 8 hinweg verbindet. Die zweite Folie 6 erstreckt sich über den gesamten Abstand 8 und verhindert, dass ein auf der ersten Oberfläche zur Fixierung des Halbleiterchips 3 aufgebrachter Flüssigkleber durch den Abstand 8 hindurchläuft. Als Folienmaterial für die Folie 6 wird typischerweise eine entfernbare Acrylfolie verwendet. Es können aber auch andere Materialien wie z. B. Papier verwendet werden.
Die zweite Folie 6 erstreckt sich außerdem auf der zweiten Oberfläche über zumindest einen Teil der Antennenanschlusszonen.
Die zweite Folie 6 kann auch so ausgestaltet sein, dass sie als Trägerfolie für einen Montageprozess dient und sich nach Fertigstellung des Moduls durch Entfernen der zweiten Folie 6 die Module ohne Schneide- bzw. Stanzprozess vereinzeln lassen. Die zweite Folie 6 kann aber auch als zusätzliche Isolationsfolie auf der Rückseite des fertig gestellten Moduls dienen. Dazu wird die zweite Folie 6 nicht entfernt.
In 2 ist in einer schematischen Querschnittsansicht eines nach der Erfindung gestalteten Moduls entlang der Linie A-A' von 1a der Aufbau des Moduls aus seinen Bestandteilen und deren Einfluss auf die Gesamtdicke des Moduls dargestellt.
Auf einer ersten Oberfläche eines ersten und zweiten Antennenkontaktstreifens 1 und 2 ist ein Halbleiterchip 3 aufgebracht. Der ca. 60 μm dicke Antennenkontaktstreifen, der beispielsweise Teil eines Leadframes ist, wird mit dem ca. 120 μm dicken Halbleiterchip 3 über Kontaktmittel 7, typischerweise 10 μm dicken NiAu-Bumps, verbunden.
Auf der Rückseite des in 3 schematisch dargestellten Moduls ist eine zweite Folie 6, die in der Regel eine ca. 30 μm dicke, entfernbare Acrylfolie ist, aufgebracht. Diese zweite Folie 6 erstreckt sich über den Abstand 8 zwischen dem ersten und zweiten Antennenkontaktsreifen 1 und 2.
In Summe ergibt sich somit eine Gesamtdicke des Moduls von ca. 190 μm, wenn die Acrylfolie auf der Rückseite entfernt wird oder von ca. 220 μm, wenn die Acrylfolie nicht entfernt wird.
Die seitlich vom Halbleiterchip 3 auf der ersten Oberfläche angebrachten Klebefolienstreifen 4 und 5 haben keinen Einfluss auf die Gesamtdicke des Moduls, solange sie die Dicke des Halbleiterchips 3 plus der Dicke der Kontaktmittel 7 nicht übersteigt. Im vorliegenden Fall wäre eine Klebefolienstreifendicke von ca. 130 μm möglich. Typischerweise liegt die Klebefolienstreifendicke aber bei ca. 70 μm.

1: erster Antennenkontaktstreifen
2: zweiter Antennenkontaktstreifen
3: Halbleiterchip
4: erster Klebefolienstreifen
5: zweiter Klebefolienstreifen
6: zweite Folie
7: Kontaktmittel
8: Abstand

Claims

Modul für kontaktlose Chipkarten oder Identifizierungssysteme mit – einem ersten und einem zweiten Antennenkontaktstreifen (1, 2), die jeweils eine erste und eine von dieser abgewandte zweite Oberfläche aufweisen, – einem Halbleiterchip (3) mit mindestens zwei Kontaktmitteln (7), wobei mindestens ein Kontaktmittel (7) die erste Oberfläche des ersten Antennenkontaktstreifens (1) kontaktiert und mindestens ein weiteres Kontaktmittel die erste Oberfläche des zweiten Antennenkontaktstreifens (2) kontaktiert, – mindestens einem Klebefolienstreifen (4, 5), der die erste Oberfläche sowohl des ersten als auch die des zweiten Antennenkontaktstreifens (2) wenigstens teilweise bedeckt, wobei der mindestens eine Klebefolienstreifen (4, 5) außerhalb eines durch den Halbleiterchip (3) abgedeckten Bereichs angebracht ist, und wobei der mindestens eine Klebefolienstreifen einen Zusammenhalt des Moduls in sich bewirkt.
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Antennenkontaktstreifen (2) jeweils eine Antennenanschlusszone und eine Chiplandezone umfassen, wobei die Chiplandezonen schmäler sind als die Antennenanschlusszonen.
Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chiplandezone des ersten Antennenkontaktstreifens (1) parallel zur Chiplandezone des zweiten Antennenkontaktstreifens (2) angeordnet ist.
Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chiplandezone länger ist als der Halbleiterchip (3).
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Oberfläche des ersten Antennenkontaktstreifens (1) und auf der zweiten Oberfläche des zweiten Antennenkontaktstreifens (2) eine zweite Folie (6) aufgebracht ist, wobei die zweite Folie (6) einen Abstand (8) zwischen dem ersten Antennenkontaktstreifen (1) und dem zweiten Antennenkontaktstreifen (2) überbrückt.
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebefolienstreifen (4, 5) einen E-Modul aufweist, der höher ist als der E-Modul von Acrylatfolie.