DE3123198A1 - Traegerelement fuer einen ic-baustein - Google Patents

Traegerelement fuer einen ic-baustein

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Description

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für einen IC-Baustein, bei dem der Baustein mittels einer Kontaktspinne derart in einem Fenster eines folienartigen Trägers befestigt ist, daß die Leiterbahnen der Kontaktspinne an jeweils einem Ende mit den entsprechenden Anschlußpunkten des Bausteins verbunden sind und an den jeweils anderen Enden in Kontaktflächen münden.
Trägerelemente der obengenannten Art lassen sich beispielsweise verwenden, um IC-Bausteine in Ausweiskarten oder ähnliche Datenträger einzubauen. Alternativ können die Trägerelemente auch dort eingesetzt werden, wo heute noch überwiegend sogenannte Dual-Inline-Gehäuse als IC-Träger Verwendung finden. Werden die Trägerelemente in flexible Datenträger wie Ausweiskarten eingebaut, wirft dies besondere Probleme auf, die sowohl in der Herstellung der Ausweiskarten als auch in der Handhabung der Karten liegen.
Zum Schutz des Bausteins mit seinen Anschlußleitungen ist daher schon vorgeschlagen worden (DE-OS 26 59 573), den Baustein und das Leiternetz, die sogenannte Kontaktspinne, auf einem gemeinsamen, relativ starren Träger anzuordnen. Die Kontaktspinne besteht aus Leiterbahnen, die einerseits mit Anschlußpunkten auf dem Baustein verbunden sind und andererseits in Kontaktflächen münden, auf der Trägeroberfläche aufliegen und die Kommunikation mit dem Baustein ermöglichen. Das Trägerelement wird lediglich an den Rändern mit der Ausweiskartenfolie verschweißt bzw. verklebt.
Das in der DE-OS vorgeschlagene Trägerelement hat verglichen mit der Größe des Bausteins noch relativ große Abmaße. Dies ist im wesentlichen durch die rings um den Baustein angeordneten Kontaktflächen bedingt. Großflächige Trägerelemente bieten jedoch, beispielsweise eingebaut in Ausweiskarten, eine entsprechend große Angriffsfläche bezüglich mechanischer Belastungen.
Auch im Hinblick auf andere Anwendungen, beispielsweise beim Einbau der Trägerelemente in miniaturisierte Hybridschaltungen ist eine der Größe des Bausteins angepaßte Bauform vorteilhaft,
Der Einbau der bekannten Trägerelemente in Ausweiskarten ist aufwendig und für Großserien ungeeignet. Um die Zugängigkeit zu den auf dem Träger fixierten Kontaktflächen herzustellen, ist die Ausweiskarte mit entsprechenden Durchführungen versehen. Diese müssen, will man eine schnelle Verschmutzung der Kontakte vermeiden, mit einem leitenden Material gefüllt werden. Abgesehen von dem dazu notwendigen zusätzlichen Arbeitsgang, wird mit dieser Maßnahme eine zusätzliche Kontaktstelle und damit eine zusätzliche Gefahrenquelle für Störungen, Unterbrechungen etc. während des Betriebs der Ausweiskarte geschaffen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Trägerelement der obengenannten Art vorzuschlagen, dessen Größe der Größe des IC-Bausteins möglichst nahe kommt und das eine für Großserien geeignete einfache Integration in Datenträger, wie beispielsweise
Ausweiskarten zuläßt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiterbahnen mit den Kontaktflächen über den Rand des Trägers hinausragen und frei verbiegbar sind.
Die Trägerelemente sind somit derart ausgebildet, daß die auslaufenden Enden der Anschlußleitungen bzw. Leiterbahnen frei beweglich bleiben und so bei der Fertigstellung und dem Einbau der Trägerelemente in die gewünschte Position gebogen werden können.
Werden die in die Kontaktflächen mündenden Leiterbahnenden beispielsweise um die Trägerebene in Richtung des ΙΟΙ 5 Bausteins bzw. über die Bausteinoberfläche zurückgebogen, ergibt sich ein kompaktes, den Abmaßen des IC-Bausteins optimal angepaßtes Trägerelement.
Das Element kann überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo kleine Abmessungen eine wichtige Rolle spielen, wie z.B. in Hybridschaltungen für Uhren oder ähnliches.
Im Zusammenhang mit Ausweiskarten oder ähnlichen Datenträgern kann das Element ohne jegliche Zusatzmaßnahmen in ein entsprechend vorbereitetes Sackloch der Karte auf kleinstem Raum eingeklebt werden.
Die geringe Größe des Trägerelements gewährleistet eine hohe Sicherheit in der Handhabung der Karte, da die mechanische Angriffsfläche entsprechend klein ist.
Beim Einbau der erfindungsgemäßen Trägerelemente in Ausweiskarten während des Heißkaschiervorgangs ist eine
einfache Herstellungstechnik möglich, wenn die freien Leiterbahnenden zunächst durch vorbereitete Aussparungen der Kartendeckfolie hindurchgeführt werden und erst während der Kaschierung der Deckfolien mit den übrigen Kartenschichten auf den über der Bausteinoberfläche gelegenen Bereich der Deckfolie zurückgebogen und dabei in das Folienmaterial eingepreßt werden.
Die Karte zeigt aufgrund der nahtlosen Übergänge zwischen TO den Kontaktbereichen und der Deckfolie ein ausgezeichnetes Erscheinungsbild. Das zentral in der Karte gelagerte Trägerelement ist optimal geschützt, wobei der Baustein nur über eine einzige Kontaktstelle mit den extern zugängigen Kontaktflächen verbunden ist. 15
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsformen des Trägerelements anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen: 20
Fig. 1 bis Fig. 3 ein Beispiel zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Trägerelements ·,
Fig. 4a,4b,5a
und 5b Weiterbildungen der in den Fig. 1-3
gezeigten Trägerelemente, Fig. 6a bis 6c ein Trägerelement mit gegenüber
dem Baustein dünnerer Trägerfolie,
Fig. 7 bzw. 8 ein Verfahren zum Einbau des erfindungsgemäßen Trägerelements in
Ausweiskarten sowie die fertige Ausweiskarte,
Fig. 9a und 9b eine vorteilhafte Ausführungsform
der im Herstellungsverfahren ver-
— 8 —
wendeten Deckfolie,
Fig. 10 ein Trägerelement, bei dem die den Baustein tragende Folie mit der Deckfolie der Karte identisch ist.
05
Fig. 11, 12, 13 ein Trägerelement mit einem Gußgehäuse als Träger für den IC-Baustein in drei Phasen seiner Herstellung und
Fig. 14 die Herstellung eines Trägerelements ohne Verwendung eines Trägerfilms.
In den Fig. 1 bis 3 ist in einem Beispiel die Herstellung des erfindungsgemäßen Trägerelements gezeigt. Als Träger für die IC-Bausteine kann Folien- bzw. Filmmaterial verwendet werden. Die üblicherweise bei den Filmen 1 vorhandene Perforation 2 wird während der einzelnen Produktionsphasen zum Transport bzw. auch zur Justierung des Films, beispielsweise in der Kontaktiervorrichtung, genutzt.
Die den Baustein 3 mit dem Träger 1 verbindende Kontaktspinne mit ihren Leiterbahnen 4 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer leitenden Filmbeschichtung nach bekannten Verfahren herausgeätzt.
im Zusammenhang mit der Kontaktierung von Halbleiter-Bausteinen ist es auch bekannt geworden, die Kontaktspinne unabhängig vom Film in einem separaten Verfahrens gang .. herzustellen. In diesem Fall wird die Kontaktspinne erst während des Kontaktiervorgangs auf dem Trägerfilm positioniert und dort mit dem Träger und den entsprechenden Anschlußpunkten des Bausteins verbunden.
Unabhängig von der Herstellung der Kontaktspinne wird die Leiterbahn 4 an jeweils einem Ende mit den entsprechenden Anschlußpunkten 6 des Bausteins 3 verbunden. Die in die Kontaktflächen 4a auslaufenden Enden der Leiterbahnen 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung über
ausgestanzten Fenstern 7 frei beweglich angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Fig. 1 im Schnitt. In dem gezeigten Beispiel ist der den Baustein 3 tragende Film 1 dicker als der Baustein einschließlich der kontaktierten Leiterbahnen 4. Dieser Aufbau bietet einen optimalen Schutz des Bausteins mit seinen Anschlußleitungen.
Die Leiterbahnen 4 sind nur auf einem relativ schmalen Bereich mit dem Film 1 verbunden, so daß die Enden der Leiterbahnen frei beweglich bleiben.
Die Fig. 3 zeigt das aus dem Film ausgestanzte Trägerelement 10, wobei die in der Fig. 1 durch strichlierte Linien angedeuteten Stege 11 durchtrennt werden. Falls die Länge der Leiterbahnen 4 relativ zur Weite der Fenster 7 so gewählt ist, daß sie die Fenster überbrücken (strichlierte Darstellung in Fig. 1), sind während des Ausstanzvorgangs auch die Leiterbahnen zu durchtrennen.
Nachfolgend werden vorteilhafte Weiterbildungen des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Trägerelements beschrieben.
Bei der in den Fig. 4a und 4b gezeigten Ausführungsform werden die Enden 4a der Leiterbahnen 4 um die Ebene des Trägers 1 über den Baustein 3 gebogen. Anschließend wird der Hohlraum 15 zum Schutz des IC-Bausteins 3 und 0 der Anschlüsse mit einem geeigneten Material ausgegossen. Dabei werden auch die Enden 4a der umgebogenen Leiterbahnen (Kontaktflächen) mit eingegossen und somit automatisch befestigt.
- 10 -
Das Biegen der Leiterbahnen und das Ausgießen der Hohlräume wird zur Erleichterung der Verfahrensgänge vorzugsweise an dem noch mit dem Film verbundenen Element durchgeführt. Das schließlich aus dem Film ausgestanzte Trägerelement 16 zeigt die Fig. 4b. Wie man erkennt, liefert die spezielle Ausbildung der Leiterbahnen ein sehr kompaktes und in den Abmaßen der Größe des IC-Bausteins optimal angepaßtes Trägerelement.
Die Fig. 5a und 5b zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Leiterbahnen der Kontaktspinne in einem separaten Arbeitsgang und nicht in Verbindung mit dem Trägerfilm hergestellt wurden. In diesem Fall ist es notwendig, daß die Leiterbahnen 4 der Kontaktspinne vor bzw. während der Kontaktierung durch einen geeigneten Kleber 17 mit dem Trägerfilm 1 verbunden werden. Das Umbiegen der Leiterbahnen und das Ausgießen des Trägerelements kann, wie oben beschrieben, durchgeführt werden.
Wie auch die Fig. 5b zeigt, werden die Leiterbahnen 4 bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich durch vom Rand des Trägerelements vorgesehene Aussparungen 18 geführt und in diesen vergossen. Diese Maßname unterstützt die Festigkeit in der Verbindung der Leiterbahnen mit dem Träger.
25
Die Fig. 6a bis 6c zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem der zur Kontaktierung des Bausteins 3 verwendete Film 25 dünner ist als der Baustein. Wie man der Fig. 6a entnehmen kann, sind bei dieser Ausführungs-0 form die auslaufenden Enden 4a der Leiterbahnen 4 auf einem frei beweglichen Abschnitt 26 des Trägerfilm 25" angeordnet. Der senkrecht zur Filmebene bewegliche Abschnitt wird
11 -
in der Form aus dem Film 25 ausgestanzt, daß er lediglich noch über die schmalen Stege 27 mit dem Film verbunden bleibt. Nach der Kontaktierung des IC-Bausteins 3 werden die in die Kontaktflächen 4a auslaufenden Enden der Leiterbahnen, wie anhand der Pfeile 28 in der Fig. 6b gezeigt, gemeinsam mit dem Abschnitt 26 auf die rückwärtige Filmseite gebogen. Der den Baustein 3 umgebende Hohlraum 29 kann abschließend ausgegossen werden.
Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen weist das Trägerelement 30, das durch einfaches Auftrennen der Stege 52 entlang der strichlierten Linien aus dem Film ausgestanzt werden kann, einen der Größe des Bausteins gut angepaßten Aufbau auf. Mit dem beschriebenen Verfahren wird die Dicke des Film verdoppelt, so daß auch hier der Baustein geschützt in der mittleren Ebene des Trägerelements angeordnet ist.
Anhand der Fig. 7 wird nachfolgend ein Verfahren beschrieben, mit dem ein gemäß der Erfindung hergestelltes Trägerelement auf einfache Weise in Ausweiskarten oder ähnliche Datenträger eingebaut werden kann.
Zunächst wird das Trägerelement 40 in eine vorbereitete, der Größe des Elements angepaßte Aussparung 45 des Kartenkerns 42 eingesetzt und in dieser Lage durch die rückwärtige Deckfolie 43 gehalten. Anschließend wird die vordere Deckfolie 41 so auf dem mit einem Trägerelement bestückten Kartenkern 42 abgelegt, daß die Leiterbahnenden 4a durch entsprechende Einschnitte bzw. Schlitze 44 der Deckfolie hindurchgeführt werden. Nach dem Umbiegen der Leiterbahnenden auf die vordere Deckfolie 41 werden die einzelnen Folien miteinander und mit dem Trägerelement
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beispielsweise durch das Heißkaschierverfahren verbunden .
Wie man an der fertig kaschierten Ausweiskarte (Fig. 8) erkennt, sind die Enden der Leiterbahnen bzw. die Kontaktflächen 4a des Trägerelements nahtlos in die vordere Deckfolie 41 eingepreßt. Diese Tatsache verleiht der Karte ein gutes Erscheinungsbild und hat außerdem den Vorteil, daß die Kontaktflächen einfach sauber gehalten werden können.
Wie man der Fig. 8 auch entnehmen kann, ist der IC-Baustein lediglich über eine einzige Kontaktstelle mit dem an die Oberfläche der Karte geführten und direkt für periphere Geräte zugängigen Kontaktflächen 4a verbunden, wodurch die Betriebssicherheit gegenüber bekannten Ausweiskarten mit integrierten Schaltkreisen verbessert wird.
Die Fig. 9a bzw. 9b zeigen eine vorteilhafte Ausführungsform einer Folie 48, die in dem oben beschriebenen Verfahren als Deckfolie verwendet werden kann. Die Schlitze 49 in der Folie sind, wie man der Zeichnung entnehmen kann, so ausgebildet, daß die Durchführung der Leiterbahnenden erleichtert wird. Außerdem werden die Leiterbahnenden während der Durchführung bereits zur Oberfläche der Deckfolie hingebogen, so daß sie während des Kaschiervorgangs durch die Kaschierplatte automatisch in die endgültige Lage gedrückt werden.
Die Fig. 10 zeigt schließlich eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der IC-Baustein 3 vor der Kontaktierung zunächst auf einer mit dem Trägerfilm 1 verbundenen
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_ 13 —
Folie 50 mit Hilfe eines geeigneten Klebers 51 befestigt wird. Ein Vorteil der letzten Ausführungsform liegt darin, daß die verwendete Folie 50 als Deckfolie der in der Fig. 8 gezeigten Ausweiskarte dienen kann, wodurch die Herstellung von Äusweiskarten mit integrierten Schaltkreisen weiter vereinfacht wird.
Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine Ausführungform der Erfindung, bei der als Träger für den IC-Baustein ein gegossenes Gehäuse verwendet wird.
Der Baustein 3 wird zunächst, beispielsweise wie bereits weiter oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben kontaktiert. Lediglich der in einem Fenster 61 des Films angeordnete Baustein wird daraufhin in einer geeigneten Gießstation (in den Fig. nicht gezeigt) mit dem Gußgehäuse 63 versehen. Das aus dem Fenster 61 des Films an den Leiterbahnenden 4a ausgestanzte Trägerelement 64 zeigt die Fig. 13. Die über den Rand des Bausteinträgers bzw. Gußgehäuses 63 hinausragenden Leiterbahnenden 4a sind frei verbiegbar und können beispielsweise auf die Träger- bzw. Bausteinoberfläche gebogen werden.
Die letztgenannte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch eine sehr kompakte, den Abmaßen des Bausteins 3 angepaßte Bauform aus. Das Trägerelement enthält nur den IC-Baustein und die Leiterbahnen 4 bzw. 4a, jedoch nicht mehr den Trägerfilm 60, auf dem die Leiterbahnen während der
Kontaktierung befestigt waren.
30
Die Fig. 14 zeigt schließlich eine Ausführungsform der Erfindung, bei der schon während der Kontaktierung auf einen Trägerfilm verzichtet wird. Zur Kontaktierung des Bausteins wird ein elektrisch leitender Film 65 verwendet, aus dem, wie in der Fig. gezeigt die Leiterbahnen 4 ausgestanzt oder ausgeätzt sind. Die Perforation 66 dient dem Transport
- 14 des Films während der Bearbeitungsphasen.
Nach der Verkapselung des Bausteins mit einem Gußgehäuse wird das eigentliche Trägerelement aus dem Film ausgestanzt, indem die Stege 68, die in diesem Fall mit den Leiterbahnenden 4a identisch sind, durchtrennt werden. Das Endprodukt hat die in Fig. 13 gezeigte Bauform.

Claims (12)

  1. .:: ■::■ ϊ?ατεντα]ν!walte
    :-R:-KADQ8 &DR.KUJNKER
    GAO Gesellschaft für Automation und Organisation mbH Euckenstr. 12 8000 München 70
    Trägerelement für einen IC-Baustein
    Patentansprüche
    Γ1J Trägerelement für einen IC-Baustein, bei dem der Baustein mittels einer Kontaktspinne derart auf einem Träger befestigt ist, daß die Leiterbahnen der Kontaktspinne an jeweils einem Ende mit den entsprechenden Anschlußpunkten des Bausteins verbunden sind und an den jeweils anderen Enden in Kontaktflächen münden, dadurch gekennze ichnet, daß die Leiterbahnen (4) mit den Kontaktflächen (4a) über den Rand des Trägers (1, 25, 63) hinausragen und frei verbiegbar sind.
  2. 2. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger des Bausteins eine Folie (1, 25) ist, auf dem die Leiterbahnen (4) befestigt sind.
  3. 3. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger des Bausteins ein Gußkörper (63) ist, in dem neben dem Baustein (3) lediglich die Leiterbahnen (4) eingegossen sind.
  4. 4. Trägerelement nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper annähernd die Dimension des IC-Bausteins aufweist.
  5. 5. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (4) mit den Kontaktflächen (4a) so lang sind, daß sie um den Träger ( 1, 25, 63) herum- und auf die rückwärtige Bausteinoberfläche biegbar sind.
  6. 6. Trägerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktflächen (4a) aller Leiterbahnen (4) einer Seite des Bausteins (10) auf einem gemeinsamen separaten Folienstück (26) angeordnet sind, das bei Herumbiegen der Leiterbahnen (4) direkt auf der Rückseite des Trägers (30) zu liegen kommen.
  7. 7. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanten des Trägers Aussparungen (18) aufweisen, in welchen die Leiterbahnen (4) beim Umbiegen auf die Rückseite zu liegen kommen.
  8. 8. Trägerelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Aussparungen (18) mit einer Vergußmasse vergossen sind.
  9. 9. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Trägerelemente in Fenstern eines endlosen Filmstreifens (1f 25,65) angeordnet sind und über leicht zu trennende Stege (11, 52, 68) mit den Filmstreifen verbunden sind.
  10. 10. Verfahren zur Kontaktierung des Trägerelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Folie, dadurch gekennzeichnet , daß die freien Enden der Leiter- bahnen (4) aus der Trägerebene um etwa 90° herausgebogen werden, daß die Enden durch entsprechende Schlitze (44, 49) der Folie (48, 41) hindurchgeschoben werden und daß schließlich die Enden mit den Kontaktflächen (4a) umgebogen werden, bis sie auf der Folienoberfläche aufliegen.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitze durch einfache Einschnitte (49) in der Folie gebildet werden, an deren Enden jeweils vergleichsweise kurze Entlastungsschlitze etwa in einem Winkel von 45° anschließen.
  12. 12. Verfahren zum Einbau des Trägerelementε nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in eine Ausweiskarte, dadurch g e k kennzeichnet , daß das Trägerelement (10, 64) mit um etwa 90° aus der Trägerebene abgebogenen Leiterbahnen in ein Fenster (45) der Ausweiskarte eingesetzt wird, deren Dicke etwa der Dicke des Trägerelements entspricht und daß auf die Ausweiskarte eine Deckfolie (41) derart aufgelegt wird, daß die Enden der Leiterbahnen durch entsprechend angeordnete Schlitze (49) in der Deckfolie durchgeschoben werden und daß anschließend die Leiterbahnenden mit den Kontaktflächen ggf. während des Aufkaschierens der Deckfolie auf die Ausweiskarte umgebogen werden, bis sie auf der Oberfläche der Deckfolie aufliegen.
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