DE19703058C1 - In einem Band oder Nutzen angeordnete Trägerelemente für kontaktlose und mit Kontakten versehenen Chipkarten - Google Patents

Description

In einem Band oder Nutzen angeordnete Trägerelemente für kon­ taktlose und mit Kontakten versehene Chipkarten.

Ein Trägerelement, das aus einem solchen Band oder Nutzen herausgetrennt ist, ist aus den Fig. 8 und 9 der EP 0 671 705 A2 bekannt. Das dortige Trägerelement ist zum Einbau in eine Chipkarte vorgesehen, die sowohl kontaktbehaf­ tet über eine Anzahl von Kontaktflächen als auch kontaktlos über eine Antennenspule, beispielsweise über transformatori­ sche Kopplung, betrieben werden kann.

Trägerelemente für Chipkarten dienen der mechanischen Halte­ rung des Halbleiterchips und weisen außerdem die zur Kontak­ tierung des Chips nötigen Kontaktflächen auf. Sie werden so­ wohl in rein kontaktbehafteten Chipkarten eingesetzt, so daß ein Zugriff auf den Halbleiterchip nur über die Kontaktfläche möglich ist, als auch in sogenannten Kombikarten, bei denen zusätzlich ein kontaktloser Zugriff mittels Leiterschleifen in der Karte und/oder auf dem Trägerelement oder dem Chip möglich ist. Die Leiterschleifen werden zu diesem Zweck mit Spulenanschlüssen des Halbleiterchips verbunden.

Diese Trägerelemente werden üblicherweise nicht einzeln, son­ dern auf einem langen Band oder einem großflächigen Nutzen aus einem nicht-leitenden Material in großen Stückzahlen her­ gestellt. Dieses - im folgenden als Substrat bezeichnete - Band oder der Nutzen werden zunächst durch beispielsweise Stanzen von Ausnehmungen strukturiert und dann einseitig mit einer Kupferfolie kaschiert, die anschließend beispielsweise durch Ätzen strukturiert wird, so daß die Kontaktflächen für die einzelnen Trägerelemente gebildet werden. Alle leitenden Strukturen sind zunächst noch durch schmale Leitungen elek­ trisch leitend miteinander verbunden, um eine galvanische Oberflächenveredelung durchführen zu können.

Die Halbleiterchips werden auf der den Kontaktflächen gegen­ überliegenden Seite des Substrats befestigt und mittels Bond­ drähte durch die Ausnehmungen elektrisch mit den Kontaktflä­ chen verbunden. Vor einem Funktionstest der Halbleiterchips, der noch im Band oder Nutzen stattfindet, werden die schmalen Leitungen mittels Stanzen durchtrennt, so daß die Kontaktflä­ chen elektrisch voneinander isoliert sind.

Beim Trägerelement der EP 0 671 705 A2 sind die Spulenan­ schlüsse des Halbleiterchips durch Ausnehmungen im Substrat hindurch mit Kontaktflächen auf der dem Chip gegenüberliegen­ den Seite des Substrats verbunden. Die Enden einer anzu­ schließenden Antennenspule werden ebenfalls mit diesen Kon­ taktflächen durch hierfür vorgesehene Ausnehmungen im Substrat hindurch mit zwei dieser Kontaktflächen verbunden. Die Kontaktflächen dienen also als Verbindungselemente zwi­ schen Spule und Halbleiterchip. Dies hat aber den Nachteil, daß die Spulenanschlüsse des Halbleiterchips von der Kontakt­ flächenseite her zugänglich sind, auch nachdem die Trägerele­ mente vereinzelt sind.

Die EP 0 581 284 A2 beschreibt eine kontaktlose Chipkarte, bei der Testanschlüsse aus der fertigen Karte herausgeführt sind und nach dem Testen entfernt werden.

Die JP 6-64381 offenbart ein Trägerelement, das auf der den Kontaktflächen gegenüberliegenden Seite Test-Kontaktflächen aufweist, die über Durchkontaktierungen mit den eigentlichen Kontaktflächen verbunden sind.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Trägerelement, das in einem Band oder Nutzen hergestellt wird, anzugeben, bei dem die Spulenanschlüsse eines zu montierenden Halblei­ terchips von der Kontaktflächenseite her zugänglich sind, so­ lange das Trägerelement noch im Band oder Nutzen ist und nach der Vereinzelung diese Zugriffsmöglichkeit unterbunden ist. Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch Trägerelemente auf einem Band- oder Nutzen-förmigen, nicht-leitenden, metallka­ schierten Substrat gelöst, bei denen auch die zweite Seite des Substrats mit Leiterstrukturen versehen ist, die inner­ halb der Außenkonturlinie des Trägerelements zumindest Kon­ taktelemente für wenigstens eine zu kontaktierende Spule und wenigstens einen Halbleiterchip bilden und bei denen außer­ halb der Außenkonturlinie Ausnehmungen im Substrat sind, durch die hindurch zu Testzwecken ein Zugriff auf Spulenan­ schlüsse des Halbleiterchips von der Kontaktflächenseite her möglich ist, solange das Trägerelement noch im Band oder im Nutzen ist.

Hierdurch ist es möglich, den Halbleiterchip zu testen, so­ lange das Trägerelement noch nicht aus dem Band oder dem Nut­ zen herausgetrennt ist. Die Ausnehmungen im Substrat erlauben einen Zugriff auf die Chipseite des Substrats von der Kon­ taktflächenseite her. Wenn das Trägerelement jedoch aus dem. Band oder Nutzen getrennt ist, sind die Ausnehmungen nicht mehr Bestandteil des Trägerelements, da sie außerhalb dessen Außenkontur liegen. Somit ist beim vereinzelten Trägerelement kein Zugriff auf die Spulenanschlüsse des Halbleiterchips von der Kontaktflächenseite her mehr möglich. Wenn das Trägerele­ ment in eine Karte eingebracht ist und somit ein Zugriff auf die Spulenanschlüsse nur noch kontaktlos über die angeschlos­ sene Antenne möglich ist, kann von der Kontaktflächenseite her kein Abhören oder Stören bzw. kein elektrischer Zugriff oder eine Manipulation der kontaktlosen Datenübertragung er­ folgen.

Um den Testzugriff auf die Spulenanschlüsse des Halbleiter­ chips möglichst einfach zu gestalten, können in vorteilhafter Weise die Ausnehmungen mit leitenden Flächen abgedeckt sein, die mit den Leiterstrukturen, mit denen der oder die Halblei­ terchips und die Spule(n) verbunden werden, verbunden ist. Die Testspitzen können dann in einfacher Weise durch die Aus­ nehmungen hindurch auf die Fläche gesetzt werden.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, die Ausnehmungen auf der Kontaktflächenseite des Substrats mit einer leitenden Fläche abzudecken, die über Durchkontaktierungen durch die Ausneh­ mungen hindurch mit den Leiterstrukturen auf der Chipseite des Substrats verbunden sind. Die Durchkontaktierungen können hierbei die Ausnehmungen ganz ausfüllen oder aber nur deren Wände bedecken.

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

Fig. 1 die Vorderansicht eines Ausschnittes aus einem Substratband und

Fig. 2 die Rückansicht eines Ausschnittes aus einem Substratband.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Band 1, auf dem vier Trägerelemente paarweise ausgebildet sind. Es ist aller­ dings möglich, eine größere Anzahl als zwei Trägerelemente nebeneinander auf dem Band anzuordnen. Das Band besteht aus einem nicht-leitenden Substrat 2, wobei als Material bei­ spielsweise glasfaserverstärktes Epoxidharz genommen werden kann.

Das Substrat 2 weist Perforationen 3 entlang beider Ränder auf, die dem Weitertransport mittels in die Perforationen 3 eingreifender Mitnehmer, beispielsweise bei der Bestückung des Bandes mit Halbleiterchips oder dem Funktionstest, die­ nen.

Die Außenkontur eines Trägerelements ist durch eine strich­ lierte Linie 4 angedeutet. Die fertig bestückten Trägerele­ mente werden entlang dieser Linie 4 aus dem Band 1 gestanzt oder sonstwie herausgetrennt.

Das nicht-leitende Substrat 2 wurde mit einer Metallfolie, vorzugsweise einer Kupferfolie, kaschiert. Durch anschließen­ des Ätzen wurde die Metallfolie strukturiert, so daß Kontakt­ flächen 5 innerhalb der Trägerelementaußenkonturlinie 4 sowie weitere Kontaktflächen 6, die außerhalb der Außenkonturlinie 4 des Trägerelements liegen, entstanden. Die Kontaktflächen 5, 6 sind über schmale Leitungen 7 mit um die Außenkonturli­ nien 4 herumlaufenden Leitungen 8 und somit alle miteinander verbunden. Dieser elektrische Kurzschluß ist nötig, da die Kontaktflächen 5, 6 galvanisch oberflächenveredelt werden.

Fig. 2 zeigt die andere Seite des Substrats 2, auf der der (nicht dargestellte) Halbleiterchip montiert wird. Auch diese Seite ist mit durch Metallfolienkaschieren und Ätzen entstan­ denen Leiterstrukturen 9, 10, 11, 14, 15 versehen.

Das Substrat wurde zunächst auf einer Seite mit einer Metall­ folie kaschiert und anschließend mit Ausnehmungen 12, 13, die, beispielsweise durch Stanzen erzeugt werden, versehen. Zum nachfolgenden Ätzen der Leiterstrukturen 9, 10, 14, 15 müssen die Ausnehmungen 12 abgedeckt werden, so daß um die Ausneh­ mungen 12 herum Metallisierungen 11 verbleiben, die zur Kon­ taktierung der Spulenanschlüsse eines Halbleiterchips genutzt werden können. Die Metallisierungen 11 bilden jeweils ge­ schlossene leitende Ringe um die Ausnehmungen 12 herum. Zur Vermeidung mögicherweise auftretender Wirbelstromverluste können aber auch Unterbrechungen vorgesehen werden.

Von den Ausnehmungen 12, 13 liegen erste Ausnehmungen 12 in­ nerhalb der Außenkonturlinie 4 und dienen der elektrischen Verbindung des Halbleiterchips mit den auf der anderen Seite des Substrats 2 liegenden Kontaktflächen 5 mittels Bonddräh­ te. Zweite Ausnehmungen 13 sind als Durchkontaktierungen aus­ geführt, die die weiteren Kontaktflächen 6 über Leitungen 14 mit Spulenanschlußkontaktflächen 10 verbinden.

Das Substrat 4 ist relativ flexibel. In einer Chipkarte würde ein darauf montierter Halbleiterchip erheblichen Biegebela­ stungen ausgesetzt sein. Größere Chips würden sogar brechen. Aus diesem Grund wird ein (nicht dargestellter) Verstärkungs­ rahmen auf der Chipseite des Trägerelements mit einem Iso­ lierkleber aufgeklebt. Der Verstärkungsrahmen ist vorzugswei­ se aus Metall, er kann aber auch aus einem anderen Material sein.

Da die Trägerelemente üblicherweise in die Chipkarte einge­ klebt werden, muß entlang des Randes der Trägerelemente Platz für den Kleber sein, so daß der Verstärkungsrahmen nur knapp außerhalb des Bereichs der Bondlöcher 12 verläuft. Da außer­ dem das Innere des Verstärkungsrahmens zum Schutz des oder der darin angeordneten Halbleiterchips und der Bonddrähte mit einer Vergußmasse aufgefüllt wird, müssen Kontaktflächen 10 zum Anschluß einer Antennenspule für den kontaktlosen Betrieb des Halbleiterchips außerhalb des Verstärkungsrahmens liegen. Andererseits müssen Leiterstrukturen 15 vorgesehen sein, die unter dem Rahmen in dessen Inneres zur Verbindung mit dem Halbleiterchip verlaufen. Da der Rahmen auf diesen Leiter­ strukturen 15 instabil zum Liegen käme, ist eine der Form des Rahmens entsprechende Metallisierung 9 zumindest gleicher Dicke wie die Leiterstrukturen 15 unterhalb des Verstärkungs­ rahmens auf dem Substrat 2 angeordnet.

Da dieser Metallisierungsring 9 und auch innerhalb des Rah­ mens liegende Kontaktfelder 11, mit denen die Spulenanschlüs­ se des Halbleiterchips über Bonddrähte verbunden werden und die dann über die Leiterstrukturen 15 mit den Spulenanschluß­ kontaktflächen 10 verbunden sind, parasitäre Kapazitäten dar­ stellen, wird ihre Fläche so klein als möglich gewählt, um die Kapazität so klein als möglich zu halten.

Der Metallisierungsring 9 unter dem Verstärkungsrahmen darf nicht geschlossen sein, da sonst die Spulenenden kurzge­ schlossen würden. Dadurch bilden sich jedoch zusätzliche pa­ rasitäre Kapazität zwischen den offenen Enden des Metallisie­ rungsrings 9 und der oder den Leitungen 15 aus. Um diese Ka­ pazitäten so gering wie möglich zu halten, ist der Spalt in dem Metallisierungsring unter dem Rahmen einerseits so groß wie möglich zu gestalten, andererseits aber nur so groß, daß die Vergußmasse nicht unter dem Rahmen herauslaufen kann.

Die auf dem Band oder dem Nutzen fertig montierten und gebon­ deten Halbleiterchips werden noch vor dem Vereinzeln auf dem Band oder dem Nutzen getestet. Da jedoch alle Kontaktflächen 5, 6 elektrisch über die schmalen Leitungen 7 und 8 miteinan­ der verbunden sind, müssen diese Leitungen zuerst durchtrennt werden. Dies erfolgt durch Stanzen von Löchern 16. Diese sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Fig. 1 und 2 nur an einem Trägerelement dargestellt.

Der Halbleiterchip läßt sich nun über die Kontaktflächen 5 wie im normalen Betrieb in einer Chipkarte testen. Der kon­ taktlose Betrieb läßt sich in erfindungsgemäßer Weise von der Kontaktflächenseite her über die weiteren Kontaktflächen 6, die über die Durchkontaktierungen 13 und die Leitungen 14 mit den Spulenanschlußkontaktflächen 10 verbunden sind, testen.

Nach dem Vereinzeln der Trägerelemente sind die Leitungen 14 durchtrennt und die Durchkontaktierungen 13 und die weiteren Kontaktflächen 6 nicht Bestandteile eines Trägerelements, so daß ein Zugriff von der Kontaktseite des Trägerelements auf die Spulenanschlüsse des Halbleiterchips nicht mehr möglich ist. Außerdem ist dann bei einem in eine Chipkarte eingesetz­ ten Trägerelement ein Zugriff auf die Spulenanschlüsse nur noch über eine angeschlossene Antennenspule möglich.

Um die Spulenanschlüsse von der Kontaktseite her testen zu können, sind die weiteren Kontaktflächen 6 nicht unbedingt nötig. Es würde ausreichen, die Ausnehmungen mit leitendem Material zu füllen. Allerdings wäre dann die von Testspitzen zu kontaktierende Fläche deutlich kleiner.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Ausnehmungen 13 nicht als Durchkontaktierungen auszuführen, sondern sie statt dessen auf der Chipseite mit Kontaktflächen abzudecken. Die Testspitzen könnten dann durch die Ausnehmungen 13 hindurch mit diesen Kontaktflächen in Kontakt gebracht werden.

Allen Ausführungsvarianten ist jedoch gemeinsam, daß ein Zu­ griff auf die Spulenanschlüsse des Halbleiterchips von der Kontaktflächenseite her nur möglich ist, solange das Trägere­ lement noch nicht vereinzelt, sondern noch Bestandteil eines Bandes oder eines Nutzens ist.

Claims (4)

1. In einem Band oder Nutzen angeordnete Trägerelemente für kontaktlose und mit Kontakten versehene Chipkarten, bei denen eine Seite eines Substrats (2) mit leitenden Kontaktflächen (5) versehen ist, die innerhalb einer die Größe eines Trä­ gerelementes bestimmenden Außenkonturlinie (4) liegen, dadurch gekennzeichnet,
daß die andere Seite des Substrats (2) mit Leiterstrukturen (9, 10, 11, 14, 15) versehen ist, die innerhalb der Außenkon­ turlinie (4) zumindest Kontaktfelder (10, 11) für wenigstens eine zu kontaktierende Spule und wenigstens einen Halbleiter­ chip bilden und
daß außerhalb jeder Außenkonturlinie (4) Ausnehmungen (13) im Substrat (2) sind, die als mit den Leiterstrukturen (10, 11, 14, 15) verbundene Durchkontaktierungen ausgebildet und mit auf der Kontaktflächenseite angeordneten Kontaktflächen (5; 6) in Verbindung sind, so daß zu Testzwecken ein Zugriff auf Spulenanschlüsse des Halbleiterchips von der Kontaktflächen­ seite möglich ist, solange das Trägerelement noch im Band oder im Nutzen ist.

2. Trägerelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Durchkontaktierungen verbundenen Kontaktflä­ chen (6) außerhalb der Außenkonturlinie (4) sind.

3. Trägerelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Durchkontaktierungen verbundenen Kontaktflä­ chen (5) innerhalb der Außenkonturlinie (4) sind.

4. In einem Band oder Nutzen angeordnete Trägerelemente für kontaktlose und mit Kontakten versehene Chipkarten, bei denen eine Seite eines Substrats (2) mit leitenden Kontaktflächen (5) versehen ist, die innerhalb einer die Größe eines Trä­ gerelementes bestimmenden Außenkonturlinie (4) liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite des Substrats (2) mit Leiterstrukturen (9, 10, 11, 14, 15) versehen ist, die innerhalb der Außenkon­ turlinie (4) zumindest Kontaktfelder (10, 11) für wenigstens eine zu kontaktierende Spule und wenigstens einen Halbleiter­ chip bilden und
daß außerhalb jeder Außenkonturlinie (4) Ausnehmungen (13) im Substrat (2) sind, die auf der der Kontaktflächenseite gegen­ überliegenden Seite durch jeweils eine leitende, mit den Lei­ terstrukturen (10, 11) verbundene Fläche abgedeckt sind, so
daß zu Testzwecken ein Zugriff auf Spulenanschlüsse des Halb­ leiterchips von der Kontaktflächenseite möglich ist, solange das Trägerelement noch im Band oder im Nutzen ist.