DE69901844T2 - Integrierte schaltung mit elektrischem kontakt - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Baueinheit mit wenigstens einer integrierten Schaltung und einem mit dieser verbundenen, elektrischen Anschluß, wobei sowohl die Schaltung als auch der elektrische Anschluß auf einem Schichtträger angebracht und wenigstens teilweise über auf dem Schichtträger laufende Leiterbahnen mit einander verbunden sind.
• Bei einer nach dem Stand der Technik ausgebildeten Baueinheit mit einer integrierten Schaltung und einem elektrischen Anschluß sind zur Verbindung der integrierten Schaltung mit dem elektrischen Anschluß im allgemeinen Kontaktdrähte vorgesehen. Eine derartige Verbindung kann in zuverlässiger Weise angeblockt werden. Ein Nachteil besteht allerdings darin, daß eine in dieser Weise hergestellte Baueinheit aus einer integrierten Schaltung und einem elektrischen Anschluß verhältnismäßig voluminös ist.
• Um Platz einzusparen, kann ein Schichtträger als Support für den Kontakt und die integrierte Schaltung verwendet werden, wobei mehrere Schichtträgerteile übereinander liegend angeordnet und die verschiedenen Schichten miteinander verbunden werden. Eine solche Baueinheit, die der eingangs umrissenen Gattung entspricht, ist beispielsweise bekannt aus der französischen Patentanmeldung FR 2 740 582 und aus dem Aufsatz von M. Nakatsugawa et al. in "IEEE Transactions, Microwave Theory and Techniques", Band 45, Nr. 12, Dezember 1997, Seiten 2308-2315. In den genannten Dokumenten sind verschiedene Filmträgerschichten erläutert, die übereinanderliegend angeordnet sind und dabei verschiedene elektrische Komponenten einschließlich einer integrierten Schaltung und eines elektrischen Anschlusses tragen. Eine derartige Baueinheit hat jedoch den Nachteil, daß eine verhältnismäßig hohe Genauigkeit erforderlich ist, da die unterschiedlichen Schichten so zueinander ausgerichtet und gestapelt sein müssen, daß zuverlässige Verbindungen gewährleistet und Kurzschlüsse vermieden werden.
• Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit mit wenigstens einer integrierten Schaltung und einem mit dieser verbundenen, elektrischen Anschluß so auszubilden, daß sie eine kompakte, im wesentlichen dünne Form annehmen kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, mittels der Baueinheit diskrete Elemente miteinander zu kombinieren. Die Baueinheit soll gemäß einer zusätzlichen Aufgabe verhältnismäßig kostengünstig hergestellt · werden können.
• Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben durch eine Baueinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Die Baueinheit gemäß Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung und der elektrische Anschluß auf demselben Schichtträger angebracht sind und daß der Schichtträger so gefaltet ist, daß er übereinanderliegende Schichtträgerteile enthält, welche die integrierte Schaltung bzw. den elektrischen Anschluß tragen. Die Faltlinie des Schichtträgers liegt vorzugsweise zwischen der integrierten Schaltung und dem elektrischen Anschluß. Diese sehr vorteilhafte Ausführungsform besteht nur aus einem Schichtträger, wodurch die Herstellung der Baueinheit erheblich vereinfacht wird. So ist es beispielsweise nicht länger erforderlich, die einzelnen Schichtträger relativ zueinander zu positionieren, wenn der Schichtträger an der richtigen Position gefaltet wird, werden dabei gleichzeitig die Schichtträgerteile relativ zueinander positioniert. Die Baueinheit ist dadurch verhältnismäßig einfach, und es besteht keine Gefahr von Fehlern.
• Es ist auch möglich, diskrete Bauelemente wie beispielsweise Kondensatoren, Widerstände und dergleichen mit der Leiterbahnstruktur des Schichtträgers zu verbinden. Derartige Schichtträger werden auch als Verbindungsband bezeichnet und beispielsweise als "interconnect tape" unter dem Markennamen 3M vertrieben. Eine elektrische Schaltung kann fest auf dem Schichtträger aufgeklebt werden, wonach vorspringende Leiterteile des Schichtträgers gegen die Schaltung gedrückt und mit dieser verbunden werden.
• Die. Verwendung eines Schichtträgers als Support für wenigstens eine Schaltung und einen elektrischen Kontakt und ferner mögliche diskrete Bauelemente hat den erheblichen Vorteil, daß aufgrund der begrenzten Dicke des Schichtträgers die Baueinheit eine sehr dünne Form annehmen kann. Die Dicke des Schichtträgers einschließlich der darauf angebrachten Leiterbahnen, beispielsweise aus Kupfer, liegt in der Größenordnung von 80 u. Der Anschluß kann auch in der Form von Bahnen ausgebildet sein, die auf dem Schichtträger angeordnet sind. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall können für diesen Zweck in dem Schichtträger Aussparungen vorgesehen sein, so daß der Anschluß von der Seite des Schichtträgers erreichbar ist, der nicht mit elektrischen Leiterbahnen abgedeckt ist. Ein wichtiger Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß auf diese Weise eine sehr kostengünstige Herstellung möglich ist. Die Anwendungsmöglichkeiten für die Baueinheit der Erfindung sind zahlreich; so ist es denkbar, daß die Baueinheit in einer Karte ("Chipkarte"), einem Speichermodul des Typs SIM oder DIM oder dergleichen eingesetzt wird.
• Zwischen die übereinanderliegenden Schichtträger kann eine Isolierschicht angeordnet sein, die sich vorzugsweise über wenigstens einen Teil davon erstreckt. Eine derartige Isolierschicht verhindert unerwünschte Kontakte zwischen den leitenden Teilen der beiden übereinanderliegenden Schichtträger, was eine Vorbedingung für eine einwandfreie Funktion der Baueinheit darstellt. Die Isolierschicht kann beispielsweise die Form einer Lackschicht haben, die auf einen oder auf beide Schichtträger aufgebracht ist. Es ist auch möglich, zwischen die beiden Schichtträger eine getrennte Isolierschicht zu legen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Abschirmschicht, die aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt wird, wenigstens teilweise zwischen die übereinander liegenden Schichtträger gelegt. Die Abschirmschicht kann beispielsweise aus einer Aluminiumfolie bestehen. Eine solche Abschirmschicht stellt einen zusätzlichen Schutz gegen unbeabsichtigte äußere Einflüsse dar, die auf die Baueinheit einwirken, da hierdurch die Test- oder Kontrollmöglichkeiten der Schaltung für die Baueinheit beschränkt werden können. Eine derartige Abschirmschicht kann zwischen die Schichtträger unter Einsatz eines Klebers platziert werden. Ein zusätzlicher Vorteil der Abschirmschicht für einen zusätzlichen Schutz besteht darin, daß dann, wenn die Schichtträger voneinander getrennt werden, die Gefahr einer Beschädigung so groß ist, daß der Schutz auf diese Weise nicht überbrückt werden kann.
• Der Schichtträger der Baueinheit, der aus einem einzigen Schichtträger gebildet wird, hat vorzugsweise Leiterbahnen, die die Schaltung und den Anschluß miteinander verbinden. Zusätzlich kann der Schichtträger im Bereich der Faltlinie mechanisch geschwächte Zonen haben. Bereits vor der Faltung des Schichtträgers sorgen die Leiterbahnen für einen elektrische Verbindung zwischen einer Schaltung und dem Anschluß. Diese Verbindung wird auch nach dem Falten aufrechterhalten, so daß keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen, um die gewünschte elektrische Verbindung herzustellen. Um zu gewährleisten, daß die Faltlinie in der gewünschten Position liegt, ist es empfehlenswert, einen Schichtträger mit mechanisch geschwächten Zonen einzusetzen. Dies kann beispielsweise bewerkstelligt werden durch Abätzen eines Materialstreifens oder Teilen davon oder durch fortlaufende Öffnungen, die in den Schichtträger eingebracht werden. Zusätzlich zu einer genauen Lagebestimmung der Faltlinie hat das den Vorteil, daß die Faltung eine wenig platzgreifende Form annehmen kann. Daraus ergibt sich eine dünnere Konstruktion der Baueinheit.
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Baueinheit laufen die elektrischen Leiterbahnen der einzelnen, übereinanderliegenden Schichtträger von einem Träger zum anderen, wobei die Leiterbahnen während des Aufeinanderlegens der Schichtträger gefaltet werden. Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind der Anschluß, die Schaltung und möglich diskrete Bauelemente bereits elektrisch miteinander verbunden; bevor die Schichtträger übereinander gelegt werden. Die einzelnen Schichtträger sind bereits über die durchgehenden Leiterbahnen miteinander verbunden. Vor dem Aufeinanderlegen müssen die beiden einzelnen Filmträger so platziert werden, daß der eine auf der Oberseite des anderen liegt, wobei die Leiterbahnen gleichzeitig doppelt gefaltet werden. Das Aufeinanderlegen muß mit der erforderlichen Sorgfalt durchgeführt werden. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, komplizierte Messungen während des Übereinanderstapelns durchzuführen, um den Anschluß und die Schaltung miteinander zu kuppeln.
• Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zwischen den übereinanderliegenden Schichtträgern an wenigstens einer Stelle eine elektrisch leitende Verbindung mittels eines elektrisch leitenden Klebers hergestellt. Wenn vor dem Übereinanderlegen der Schichtträger noch keine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluß und der Schaltung besteht, muß dies während des Übereinanderlegens durchgeführt werden. Dies ist beispielsweise möglich durch gegenseitige Verbindung der aufeinandergelegten Schichtträger an einer oder mehreren Stellen mit Hilfe eines elektrisch leitenden Klebers. Dieser bildet dann einen Signalübergang von einem Schichtträger zu dem anderen Schichtträger.
• Der elektrische Anschluß besteht vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Kontaktflächen, beispielsweise sechs oder acht Kontaktflächen. Ein derartiger elektrischer Kontakt ist entsprechend ISO 7816-2 genormt. So werden beispielsweise im allgemeinen mit Gold beschichtete Flächen benutzt, beispielsweise in Karten.
• Schließlich ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Baueinheit mit einem Träger kombiniert. Da die Baueinheit im allgemeinen eine begrenzte, nicht gleichmäßig verteilte Steifigkeit hat und üblicherweise gegen mechanische Beschädigungen geschützt werden muß, kann die Baueinheit mit einem Gehäuse kombiniert werden. Die Form des Gehäuses kann in Abhängigkeit von dem Einsatzzweck der Baueinheit variiert werden. Ein bevorzugter Einsatzzweck für die Baueinheit ist eine Chipkarte, bei der für die erforderliche Elektronik nur ein sehr geringer Platz zur Verfügung steht.
• Die Erfindung wird nachstehend an nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
• Fig. 1a eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit als Anschauungsbeispiel vor dem Zusammenbau,
• Fig. 1b einen Schnitt durch die Baueinheit der Fig. 1a im teilweise zusammengebauten Zustand,
• Fig. 1c einen Schnitt durch die Baueinheit der Fig. 1a und 1b im vollständig zusammengesetzten Zustand,
• Fig. 2a eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit gemäß der Erfindung im nicht zusammengesetzten Zustand,
• Fig. 2b einen Schnitt durch die Baueinheit der Fig. 2a im teilweise zusammengebauten Zustand mit einer zusätzlichen Abschirmschicht und
• Fig. 2c eine Schnitt durch die Baueinheit der Fig. 2b im fertig zusammengesetzten Zustand.
• Fig. 1a zeigt zur Illustration eine Baueinheit 1 im noch nicht zusammengebauten Zustand. Die Baueinheit 1 besteht aus einem Schichtträger 2 zur Aufnahme einer Anzahl integrierter Schaltungen 3 und eines diskreten Bauelementes in Form eines Kondensators 15. In dieser Figur sind die Schaltungen 3 und der Kondensator 15 noch nicht mit dem Schichtträger 2 verbunden. Auf dem Schichtträger 2 sind Leiterbahnen 4 zur Verbindung der Schaltungen 3 und des Kondensators 15 ausgebildet.
• Über dem ersten Schichtträger 2 befindet sich ein zweiter Schichtträger 5, der mit einem elektrischen Anschluß versehen ist, der in diesem Fall aus acht einzelnen Kontaktflächen 7 besteht.
• Fig. 1b zeigt die Baueinheit 1 im Querschnitt in einem Stadium, in welchem die integrierten Schaltungen 3 und der Kondensator 15 fest auf dem ersten Schichtträger 2 angebracht sind. In den ersten Schichtträger 2 sind Öffnungen eingearbeitet, über welche Leiterbahnen 4 vorstehen. Die vorspringenden Teile 8 der Leiterbahnen 4 werden anschließend gegen die Schaltungen 3 und den Kondensator 15 gedrückt und mit diesen verbunden. Auf diese Weise werden elektrische Kupplungsstellen zwischen den Schaltungen 3, dem Kondensator 15 und den Leiterbahnen 4 gebildet. Der zweite Schichtträger 5 ist noch nicht mit dem ersten Schichtträger 2 verbunden.
• Die fertiggestellte Baueinheit 1 ist in Fig. 1c gezeigt. Dabei ist der zweite Schichtträger 5 mit dem ersten Schichtträger 2 verbunden, so daß der zweite Schichtträger 5 an den Leiterbahnen 4 des ersten Schichtträgers 2 anliegt. Die Leiterbahnen 4 sind dabei gleichzeitig elektrisch isoliert. Nicht gezeigt in dieser Figur sind die elektrischen Verbindungen, die zwischen den einzelnen Leiterbahnen 4 und der Kontaktfläche 7 des elektrischen Anschlusses 6 hergestellt werden müssen. Zu diesem Zweck sind verschiedene Lösungen möglich. So können beispielsweise in den zweiten Schichtträger 5 an der Position der Kontaktflächen 7 des elektrischen Anschlusses 6 Aussparungen eingearbeitet werden. In diese Öffnungen muß dann ein elektrisch leitender Kleber eingebracht werden, der im Zustand der Baueinheit 1 gemäß Fig. 1c gegen die einzelnen Leiterbahnen 4 zur Anlage kommt. Eine andere Möglichkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Anschluß 6 und den Leiterbahnen 4 besteht darin, an den Kontaktflächen 7 Spuren anzubringen, die den Leiterbahnen 4 auf dem ersten Schichtträger 2 entsprechen. Die Leiterbahnen 4 zur Verbindung mit den Kontaktflächen 7 können über die Öffnungen in dem zweiten Schichtträger 5 vorstehen, so daß sie verformt werden, wie das anhand Fig. 1b hinsichtlich der vorspringenden Teile 8 der Leiterbahnen 4 erläutert wurde. Durch die Verformung können die Spuren in Kontakt mit den Leiterbahnen 4 des ersten Schichtträgers 2 gebracht werden. Die abgebogenen Leiterbahnteile 8 können bei Bedarf auch durch ein Filmmaterial abgeschirmt werden. Zusätzlich zu den beiden beschriebenen Möglichkeiten zur Verbindung des elektrischen Anschlusses 6 mit den Leiterbahnen 4 sind weitere Alternativen möglich, die der Fachmann anwenden kann.
• Fig. 2a zeigt eine Baueinheit 9 gemäß der Erfindung im noch nicht zusammengebauten Zustand, die nur aus einem einzigen Schichtträger 10 besteht. Dieser einheitliche Schichtträger 10 ist so vorgefaltet, daß der elektrische Anschluß 11 gegenüber den Montierstellen für integrierte Schaltungen 3 liegt. Auf dem Schichtträger 10 werden Leiterbahnen 12 in derselben Herstellungsphase wie die elektrischen Anschlüsse 11 angebracht.
• Fig. 2b zeigt einen Schnitt durch die Baueinheit 9 in einer Phase, in der die Schaltungen 3 wie bei Fig. 1b auf dem Schichtträger 1 angebracht werden. Aus Fig. 2b geht deutlich hervor, daß der elektrische Anschluß 11 auf derselben Seite wie die Leiterbahnen 12 liegt. Für die Zugänglichkeit des elektrischen Anschlusses 11 ist an der Stelle des Anschlusses 11 eine Öffnung in den Schichtträger 10 eingearbeitet. Auf diese Weise ist, wie die Figur zeigt, der Anschluß von oben zugänglich. Der Vorteil, den elektrischen Anschluß auf der dargestellten Seite anzuordnen, besteht darin, daß der elektrische Anschluß 11 zusammen mit den Leiterbahnen 12 in einer einzigen Herstellungsphase erzeugt werden kann. Für einen einwandfreien Betrieb der Baueinheit 9 ist es erforderlich, den elektrischen Anschluß 11 an einer bestimmten Zahl von Positionen gegen die Leiterbahnen 12 elektrisch zu isolieren. Für diesen Zweck kann beispielsweise eine nicht gezeigte Lackschicht über die Leiterbahnen 12 und den elektrischen Anschluß 11 gelegt werden. Die Figur zeigt eine Zwischenschicht 13, die aus einem isolierenden Werkstoff hergestellt werden kann, um den elektrischen Anschluß 11 gegen die Leiterbahnen 12 zu isolieren. Es ist aber auch möglich, die Zwischenschicht 13 als leitende Schicht auszubilden und diese beidseitig mit dem Schichtträger 10 zu verbinden, beispielsweise mittels eines nichtleitenden Klebers. Der Vorteil einer leitenden Zwischenschicht 13 besteht darin, daß hierdurch in der Baueinheit 9 ein zusätzlicher Schutz geschaffen wird, beispielsweise gegen einen unbefugten Zugang.
• Schließlich zeigt Fig. 2c die Baueinheit 9 im fertiggestellten Zustand, bei dem die Zwischenschicht 13 auf beiden Seiten an dem Schichtträger 10, an dem elektrischen Anschluß 11 und an den Leiterbahnen 12 anliegt. Die in dem Schichtträger 10 ausgebildete Faltlinie 14 ist klar zu erkennen. Alternativ zu dieser Ausführung kann die Faltlinie 14 dadurch vorbereitet werden, daß der Schichtträger 10 im Bereich der Faltlinie 14 eine mechanisch geschwächte Form hat. Nicht gezeigt in dieser Figur sind ferner die Verbindungen zwischen dem elektrischen Anschluß 11 und den Leiterbahnen 12. Hierzu wird auf die Beschreibung zu Fig. 1b hingewiesen.
• Obwohl die Erfindung nur an wenigen Ausführungsmöglichkeiten erörtert ist, ist festzuhalten, daß diese nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt ist. Innerhalb des durch die Ansprüche umrissenen Erfindungsgedankens wird der Fachmann zahlreiche Abänderungen vornehmen können.

Claims (8)

1. Baueinheit (9) mit wenigstens einer integrierten Schaltung (3) und einem mit dieser verbundenen, elektrischen. Anschluß (11), wobei sowohl die Schaltung als auch der elektrische Anschluß auf einem Schichtträger (10) angebracht und wenigstens teilweise über auf dem Schichtträger laufende Leiterbahnen (12) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung und der elektrische Anschluß auf demselben Schichtträger (10) angebracht sind und daß der Schichtträger so gefaltet ist, daß er übereinanderliegende Schichtträgerteile enthält, welche die integrierte Schaltung (3) bzw. den elektrischen Anschluß (11) tragen.

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die übereinanderliegenden Schichtträgerteile eine Zwischenschicht (13) eingesetzt ist, die auf wenigstens einem Teil der Oberfläche liegt.

3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger eine Faltlinie (14) hat, die zwischen der integrierten Schaltung (3) und dem elektrischen Anschluß (11) liegt.

4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (10) im Bereich der Faltlinie (14) mechanisch geschwächte Zonen hat.

5. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen (12) von einem Schichtträgerteil zum anderen Schichtträgerteil laufen und zusammen mit dem Schichtträger (10) gefaltet sind.

6. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den übereinanderliegenden Schichtträgerteilen an wenistens einer Stelle eine elektrisch leitende Verbindung mittels eines elektrisch leitenden Klebers gebildet ist.

7. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß aus einer Anzahl von Kontaktflächen (7) besteht, beispielsweise sechs oder acht Kontaktflächen.

8. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit mit einem Träger kombiniert ist.