ES2216768T3 - Modulo para chip para montaje en un soporte de tarjetas de chip. - Google Patents

Modulo para chip para montaje en un soporte de tarjetas de chip.

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ES2216768T3
ES2216768T3 ES00113089T ES00113089T ES2216768T3 ES 2216768 T3 ES2216768 T3 ES 2216768T3 ES 00113089 T ES00113089 T ES 00113089T ES 00113089 T ES00113089 T ES 00113089T ES 2216768 T3 ES2216768 T3 ES 2216768T3
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Yahya Haghiri-Tehrani
Thomas Tarantino
Oliver Wiech
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Abstract

Módulo de chip (1) con un soporte de módulo (2) que tiene al menos una superficie de contacto eléctrico (3) en un lado del soporte de módulo (2) y al menos un componente eléctrico (4) en el lado opuesto del soporte de módulo (2) y que tiene unas aberturas (5) para facilitar el contacto (6) de la superficie de contacto (3) con el componente (4), caracterizado porque en el lado del soporte de módulo (2) que tiene el componente (4) hay al menos un puente de contacto (10) conectado por ambos extremos (12, 13) a la superficie de contacto (3) a través de las aberturas (11) del soporte de módulo (2).

Description

Modulo de chip para montaje en un soporte de tarjetas de chip.
La presente invención se refiere a un módulo de chip con un soporte del módulo que tiene al menos una superficie de contacto eléctrico en un lado del soporte de módulo, al menos un componente eléctrico en el lado opuesto del soporte de módulo y unas aberturas para facilitar el contacto entre la superficie y el componente. Además, la invención se refiere a una tarjeta de chip con al menos uno de dichos módulos de chip, en el que la superficie de contacto eléctrico del módulo de chip está conectada con un componente en el cuerpo de tarjeta de chip. Aún más, la invención se refiere a métodos de fabricación del módulo de chip y de la tarjeta de chip.
En la mayoría de los lectores, el intercambio de datos con la tarjeta de chip se realiza mediante superficies de contacto ubicadas en el exterior de la tarjeta de chip. Sin embargo, también hay lectores que trabajan mediante transmisión de datos sin contacto. Para este propósito, la tarjeta de chip tiene en su cuerpo de tarjeta de chip un contacto correspondiente para la transmisión de datos sin contacto, por ejemplo una antena o una bobina de antena. Dependiendo de los lectores con los que se va a leer la tarjeta de chip, éstos deben estar equipados con la correspondiente interfaz, es decir, o bien con superficies de contacto o con una antena.
Para permitir el uso de una tarjeta de chip con diferentes tipos de lectores y así extender el área de utilización, se fabrican las denominadas tarjetas de interfaz dual, que disponen tanto de las superficies externas de contacto como de un componente de interfaz conectado en paralelo para la transmisión sin contacto.
Las superficies externas de contacto están ubicadas normalmente en la cara externa de un denominado módulo de chip que lleva en el "lado interior" opuesto un componente eléctrico, es decir, el chip real. El chip está en contacto con las superficies de contacto a través del soporte de módulo. El contacto se realiza habitualmente mediante un método de conexión. Se disponen hilos finos desde los contactos del chip a las superficies de contacto a través de las aberturas en el soporte de módulo. Durante la fabricación de una tarjeta que sólo permite el intercambio de datos a través de las superficies de contacto, este módulo de chip acabado está pegado, por ejemplo, en una tarjeta de chip de plástico que tiene una depresión correspondiente.
Ya que una bobina de antena o un componente similar para la transmisión de datos sin contacto requiere una superficie comparativamente grande, no puede ser fácilmente acomodada en el módulo de chip. Dichos componentes son por tanto acomodados en el cuerpo de tarjeta de chip. Cuando se monta el módulo de chip, debe garantizarse un perfecto contacto entre el módulo de chip o chip y los contactos del componente de interfaz. Por consiguiente, durante la fabricación de las tarjetas de interfaz dual debe asegurarse que el chip está conectado tanto a las superficies de contacto como al componente de interfaz en el cuerpo de tarjeta de chip.
Para facilitar el contacto del módulo de chip con el componente de interfaz en el cuerpo de tarjeta de chip se emplean módulos especiales que, a diferencia de los módulos convencionales, tienen trayectorias electroconductoras en el interior, para facilitar el contacto del módulo o chip con el componente de interfaz. Dichas trayectorias conductivas están conectadas con los contactos del chip mediante cables de unión y cada uno de ellos tiene un extremo libre, para contactar con el componente de interfaz.
Este tipo de contacto también se denomina tecnología flip-chip (véase "Lexikon Elektronik und Mikroelektronik", 2ª Ed., VDI-Verlag 1993, p.330). Para conseguir un contacto eléctrico fiable, se utilizan los denominados "resaltos de bola". Según ese modo, se conecta un hilo a uno de los componentes y se funde o se rompe, por ejemplo, aumentando la corriente de conexión. Esto da como resultado un resalte electroconductor, que es presionado contra un terminal de contacto sobre el componente opuesto y produce la conexión eléctrica cuando se colocan los componentes uno encima del otro. Se describen técnicas similares en el documento WO 96/24944 y en el documento EP 0 094 716. Una gran ventaja de estas técnicas es que no requieren técnicas adicionales de conexión, tales como pegado con cola de conducción eléctrica, unión por soldeo electroconductor, unión por soldadura electroconductora o similares.
Sin embargo, tal como se ha mencionado anteriormente, el uso de esta tecnología se limita básicamente a los flip-chips, donde se monta directamente un componente eléctrico sobre el otro componente. Por tanto, es necesario que el módulo de chip o soporte de módulo también tenga superficies de contacto en el lado en el que está ubicado el chip, que después quedan conectados con el componente de interfaz mediante los resaltos de bola o similares, cuando se monta el módulo de chip en el cuerpo de tarjeta de chip. Para fabricar tales módulos de chip, se utiliza como material inicial por tanto una cinta denominada cinta de soporte de módulo de doble cara que presenta superficies de contacto en ambas caras. Por supuesto, debe asegurarse además que las superficies de contacto en la superficie dispuesta en la superficie del lado del componente del soporte de módulo son conectadas con las superficies de contacto externas o con el chip.
El documento DE-A-19 733 124 da a conocer un módulo para tarjetas de chip en el cual las aberturas del soporte de módulo están rellenas con un material conductor y de ese modo puede producirse la conexión entre los contactos exteriores y la antena dispuesta en el interior del cuerpo de la tarjeta.
El problema planteado es el de aportar una alternativa rentable a esta técnica anterior conocida.
Este problema se soluciona mediante un módulo de chip y una tarjeta de chip con un módulo de chip correspondiente, según las reivindicaciones independientes de producto. El módulo de chip y la tarjeta de chip de la invención pueden fabricarse mediante métodos según las reivindicaciones independientes de método.
La idea básica de la invención es que en el lado del soporte de módulo del módulo de chip que tiene el componente, hay al menos un puente de contacto conectado por ambos extremos con la superficie de contacto exterior, a través de aberturas en el soporte de módulo. Entonces, cuando el módulo de chip es insertado en el cuerpo de tarjeta de chip, puede producirse un contacto, a través del puente de contacto, entre las superficies de contacto que están sobre el lado exterior del módulo de chip y los contactos del componente de interfaz. Por consiguiente, esta solución de conexión no requiere cinta de soporte de módulo de doble cara, pero permite el uso de una cinta de soporte de módulo más rentable como la que se utiliza para fabricar tarjetas de chip simples previstas para el intercambio de datos sólo a través de las superficies de contacto. Debido a que los puntos de conexión de los puentes de contacto con las superficies de contacto están ubicados en las aberturas del soporte de módulo, dichos puntos de conexión están además protegidos por el soporte de módulo, de modo que no son sometidos a carga o desgarrado cuando se implanta el módulo de chip en el cuerpo de tarjeta de chip.
Los puentes de contacto pueden estar hechos fundamentalmente de cualquier material electroconductor. Sin embargo, se utiliza preferiblemente un hilo de conexión, de manera que el hilo de conexión se refiere a un hilo, por ejemplo un hilo fino de oro, que es adecuado para facilitar la conexión mediante métodos y dispositivos convencionales.
Para aumentar la fiabilidad funcional, se conectan ventajosamente al menos dos puentes en paralelo, de forma que haya redundancia en cuanto al contacto.
En una forma de realización especialmente preferida, se aplica una capa adhesiva, que tiene unos huecos correspondientes sobre las aberturas del soporte de módulo para los extremos del puente de contacto, sobre la superficie del lado del componente del soporte de módulo, antes de producirse los puentes de contacto. La capa adhesiva es preferiblemente una película adhesiva, por ejemplo una adhesivo térmico o similar, que está laminado en el soporte de módulo. Antes de su aplicación al soporte de módulo, pueden formarse los huecos en la película adhesiva, por ejemplo, por perforación.
Dicho módulo de chip tiene la ventaja de que los puentes de contacto están delicadamente protegidos por la capa adhesiva cuando se implantan en el interior del cuerpo de tarjeta de chip. El punto de conexión entre los puentes de contacto y los contactos del componente de interfaz está bien protegido por la capa adhesiva contra la tensión dinámica. Además, la carga de presión sobre los contactos durante la implantación queda "congelada" por el adhesivo. Esto conlleva una resistencia de contacto baja y estable.
Ventajosamente, la capa adhesiva tiene además un hueco para el chip. El chip queda recubierto por un material de relleno aislante según un modo conocido, sólo después de la aplicación de la capa adhesiva, sirviendo el borde del hueco a modo de perímetro de relleno, de forma que de modo sencillo se obtiene un relleno aislante con contorno limpio.
Del mismo modo, para proteger los puntos de conexión de los puentes de contacto con la superficie de contacto, pueden recubrirse de forma local con un relleno aislante, por ejemplo, rellenando las aberturas del soporte de módulo con un material aislante. Esto aumenta la estabilidad de los puntos de conexión.
Se insertan entonces los módulos de chip como es habitual dentro del alojamiento formado correspondientemente en un cuerpo de tarjeta de chip, donde los puentes de contacto sobre el módulo de chip actúan automáticamente sobre los contactos del componente en el cuerpo de tarjeta de chip. Se utiliza la capa adhesiva descrita anteriormente para pegar el módulo de chip en el cuerpo de tarjeta de chip.
La invención encuentra su aplicación predominantemente en tarjetas de interfaz dual, siendo el componente en el cuerpo de tarjeta de chip un componente de interfaz para la transmisión de datos sin contacto. Sin embargo, por supuesto no se limita a esta aplicación. El componente en el cuerpo de tarjeta de chip puede ser cualquier otro componente, por ejemplo un contacto que lleve a un chip o a un módulo de chip adicional.
La invención se explicará con más detalle a continuación mediante formas de realización en referencia con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 muestra una vista en sección de un módulo de chip según una primera forma de realización después de ser insertado en un cuerpo de tarjeta de chip (mostrado sólo parcialmente),
La figura 2 muestra una vista en sección de un módulo de chip según una segunda forma de realización,
La figura 3 muestra una vista en sección de un módulo de chip según una tercera forma de realización,
La figura 4 muestra una vista plana esquemática en detalle de un módulo de chip según la figura 1, con dos puentes de contacto en paralelo, vistos desde el lado del componente.
Tal como muestran las figuras, el módulo de chip (1) de la invención comprende el soporte de módulo (2) en un lado del cual están ubicadas las superficies de contacto eléctrico (3), el mencionado lado exterior. En el lado interior del módulo de chip opuesto a las superficies de contacto (3) está el componente eléctrico (4), es decir, el chip (4).
En el soporte de módulo (2) están las aberturas (5) ubicadas de forma adyacente al chip (4). Los contactos del chip (4) están conectados con las superficies de contacto (3) del módulo de chip mediante los hilos de conexión (6). Al igual que con los módulos de chip convencionales, el chip (4) está recubierto firmemente con los hilos de conexión (6) por el relleno aislante (7), de forma que el chip (4) y los hilos de conexión (6) quedan protegidos.
Aparte de las aberturas (5) para los hilos de conexión (6) entre el chip (4) y las superficies de contacto (3), hay unas aberturas adicionales (11) en el módulo de chip (1) que van desde el lado del soporte de módulo (2) que tiene el chip (4) hasta las superficies de contacto (3). Entre un par de aberturas (11), se disponen los puentes de contacto (10) de hilos de conexión. Los puentes de contacto (10) son fijados a la superficie particular de contacto (3) por sus extremos (12), (13) en las dos aberturas (11) mediante métodos de conexión conocidos. Por consiguiente, los puentes de contacto (10) forman en el lado interior del soporte de módulo (2) que tiene el chip (4) un contacto abierto con la correspondiente superficie de contacto (3) en el lado exterior del soporte de módulo (2).
Los soportes de módulo (2) están hechos habitualmente de una cinta de soporte de módulo prefabricada. Los chips (4) se montan sobre dicha cinta de soporte de módulo y después se conectan con las superficies de contacto (3). Los puentes de contacto (10) pueden producirse mediante los mismos métodos y dispositivos que la conexión entre el chip (4) y las superficies de contacto (3). Por consiguiente, la fabricación del módulo de chip (1) de la invención requiere sólo una etapa de método adicional en la que se conectan los puentes de contacto (10). La producción de las aberturas (11) para los puentes de contacto (10) puede realizarse en una operación con la producción de una abertura (5) para los hilos de conexión (6) entre el chip (4) y las superficies de contacto (3). Por tanto, el esfuerzo adicional para fabricar dichos módulos de chip (1), comparado con los módulos de chip convencionales, es pequeño.
Entonces, se insertan los módulos de chip (1) en los correspondientes alojamientos (23) del cuerpo de tarjeta de chip (20). El alojamiento (23) consiste aquí de una primera parte (24) adaptada a las dimensiones exteriores del soporte de módulo (2), de forma que el soporte de módulo (2) puede ubicarse en el alojamiento (23) de forma enrasada con la superficie del cuerpo de tarjeta de chip (20). En medio de dicha primera parte del alojamiento (23), hay una parte adicional (25) con la forma de una depresión (25) en forma de olla dentro de la cual encaja el chip (4) recubierto de relleno aislante (7).
Junto a la parte con forma de olla (25) más profunda, la superficie de base de la parte superior (24) del alojamiento (23), que es más ancha, tiene los contactos (22) del componente (21) abiertos, en este caso la bobina de antena (21), dispuesta en el cuerpo de tarjeta de chip (20).
Los contactos (22) del alojamiento (24) y los puentes de contacto (10) del módulo de chip (1) están alineados de forma tal que los puentes de contacto (10) contactan con los contactos (22) asociados después de la inserción del módulo de chip (1) en el alojamiento (23) del cuerpo (20) de tarjeta de chip. De este modo, tiene lugar un contacto entre las superficies de contacto (3) y los contactos (22) de la bobina de antena (21). De ese modo, la bobina de antena (21) se conecta también con el chip (4) mediante los hilos de conexión (6).
Para garantizar una mayor fiabilidad funcional, al menos dos puentes de contacto (10) se conectan en paralelo para cada superficie de contacto (3). Como se observa en la figura 4, los dos extremos (12), (13) del puente de contacto (10) están conectados con la superficie de contacto (3) por diferentes métodos de conexión, asegurándose adicionalmente que los extremos adyacentes particulares (12), (13) de los puentes de contacto (10) en paralelo están conectados del mismo modo con la superficie de contacto (3) según los diferentes métodos de conexión. En otras palabras, los dos puentes de contacto (10) en paralelo están conectados con la superficie de contacto (3) de forma tal que los extremos cruzados (12) están conectados por un método de conexión, por ejemplo un método de tipo bola, y los otros dos extremos (13) según otro método de conexión, por ejemplo, un método de cuña. Esta disposición redundante de los puentes de contacto (10) asegura una máxima fiabilidad de contacto.
La figura 2 muestra una forma de realización alternativa del módulo de chip (1) de la invención. Además de las aberturas (5) para los hilos de conexión (6) entre el chip (4) y las superficies de contacto (3), aquí sólo se formó una abertura adicional (11) en el soporte de módulo (2) para el puente de contacto (10). Los puentes de contacto (10) se dispusieron entonces entre las aberturas (5) y las aberturas exteriores adicionales (11). De ese modo se ahorra un lugar de conexión. Cuando se disponen los hilos de conexión (6), el dispositivo de conexión puede disponer también un puente de contacto (10) particular en una misma operación consecutiva.
La forma de realización ofrece ventajas adicionales según la figura 3. Aquí, la película adhesiva (15) está laminada por el lado interior del soporte de módulo (2) antes de la conexión con los puentes de contacto (10). La película adhesiva (15) está perforada en el área de las aberturas (11) del soporte de módulo (2) y en el área del chip (4). Cuando el chip (4) es recubierto del relleno aislante (7), el borde (17) del hueco (16) de la película adhesiva (15) que está alrededor del chip (4) puede entonces utilizarse como perímetro de relleno, de modo que aquí se presenta automáticamente un límite para el material de relleno aislante (7). La película adhesiva (15) se utiliza entonces para pegar el módulo de chip (1) dentro del cuerpo de tarjeta de chip (20). La película adhesiva (15) puede ser, por ejemplo, un adhesivo térmico que cure a la correspondiente temperatura.
La película adhesiva (15) protege delicadamente los puentes de contacto (10) durante la implantación. En la tarjeta de chip acabada, los puentes de contacto y los contactos de la bobina de antena (21) están protegidos por la película adhesiva (15) de la tensión dinámica. Además, la carga de presión sobre los contactos (22) durante la implantación queda fijada por el adhesivo, garantizando por tanto una resistencia de contacto baja y estable.
En una forma de realización no mostrada, los puntos de conexión de los puentes de contacto (10) con las superficies de contacto (3) son localmente recubiertos de resina, es decir, las aberturas (11) en el soporte de módulo (2) se rellenan con un material aislante. Esto aumenta la fiabilidad del contacto después del montaje del módulo de chip (1) en el cuerpo de tarjeta de chip (20).
Obviamente, además la presente invención puede utilizarse fundamentalmente, desviándose de la presente descripción, para tarjetas de chip que sólo trabajen en modo sin contacto, es decir, que sólo tienen una antena integrada a modo de componente de interfaz.

Claims (22)

1. Módulo de chip (1) con un soporte de módulo (2) que tiene al menos una superficie de contacto eléctrico (3) en un lado del soporte de módulo (2) y al menos un componente eléctrico (4) en el lado opuesto del soporte de módulo (2) y que tiene unas aberturas (5) para facilitar el contacto (6) de la superficie de contacto (3) con el componente (4), caracterizado porque en el lado del soporte de módulo (2) que tiene el componente (4) hay al menos un puente de contacto (10) conectado por ambos extremos (12, 13) a la superficie de contacto (3) a través de las aberturas (11) del soporte de módulo (2).
2. Módulo de chip (1), según la reivindicación 1, caracterizado porque el puente de contacto (10) consiste en un hilo de conexión.
3. Módulo de chip, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque uno de los extremos (12, 13) del puente de contacto (10) es facilitado a través de una abertura (5) para facilitar el contacto (6) de la superficie de contacto (3) con el componente (4).
4. Módulo de chip, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por al menos dos puentes de contacto (10) conectados con la superficie de contacto (3) en paralelo uno respecto al otro.
5. Módulo de chip, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los dos extremos (12, 13) de al menos uno de los puentes de contacto (10) están conectados a la superficie de contacto (3) según medios de conexión diferentes.
6. Módulo de chip, según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque los extremos adyacentes (12, 13) de los puentes de contacto (10) en paralelo están conectados a la superficie de contacto (3) según medios de conexión diferentes.
7. Módulo de chip, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el soporte de módulo (2) tiene una capa adhesiva (15) que se extiende entre el soporte de módulo (2) y el puente o los puentes de contacto (10) sobre la superficie del lado del componente, teniendo dicha capa unos huecos (18) para facilitar el paso del puente o los puentes de contacto (10) por las aberturas (11) del soporte de módulo (2).
8. Módulo de chip, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los puntos de conexión de al menos uno de los puentes de contacto (10) con la superficie de contacto (3) están recubiertos de un material de relleno aislante.
9. Tarjeta de chip con al menos un módulo de chip (1) que tiene al menos una superficie de contacto eléctrico (3) conectada con un componente (21) en el cuerpo de tarjeta de chip (20), caracterizada por un módulo de chip (1), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde al menos un puente de contacto (10) conecta la superficie de contacto eléctrico (3) con el componente (21) en el cuerpo de tarjeta de chip (20).
10. Tarjeta de chip, según la reivindicación 9, caracterizada porque la tarjeta de chip es una tarjeta de interfaz dual y el componente (21) en el cuerpo de tarjeta de chip (20) es un componente de interfaz (21) para la transmisión de datos sin contacto.
11. Método para fabricar un módulo de chip (1) en el que el soporte de módulo (2) está dispuesto en un lado con al menos una superficie de contacto eléctrico (3), en el lado opuesto con al menos un componente eléctrico (4) y con las aberturas (5) para facilitar el contacto (6) de la superficie de contacto (3) con el componente (4), caracterizado porque en el lado del soporte de módulo (2) que tiene el componente (4) hay al menos un puente de contacto (10) que está conectado por ambos extremos (12, 13) con la superficie de contacto (3) a través de las aberturas (11) formadas en el soporte de módulo (2).
12. Método, según la reivindicación 11, caracterizado porque el puente de contacto (10) está conectado mediante un hilo.
13. Método, según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque uno de los extremos (12, 13) del puente de contacto (10) es facilitado a través de una abertura (5) para facilitar el contacto (6) de la superficie de contacto (3) con el componente (4).
14. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque al menos dos puentes de contacto (10) están conectados con la superficie de contacto (3) particular en paralelo uno respecto al otro.
15. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque los dos extremos (12, 13) de al menos uno de los puentes de contacto (10) están conectados con la superficie de contacto (3) según métodos de conexión diferentes.
16. Método, según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque los extremos adyacentes (12, 13) de los puentes de contacto (10) en paralelo están conectados con la superficie de contacto (3) según métodos de conexión diferentes.
17. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque se aplica una capa adhesiva (15) al soporte de módulo (2) sobre la superficie del lado del componente antes de la producción del puente o de los puentes de contacto (10), teniendo dicha capa unos huecos (18) para facilitar el paso del puente o los puentes de contacto (10) por las aberturas (11) del soporte de módulo (2).
18. Método, según la reivindicación 17, caracterizado porque la capa adhesiva (15) tiene un hueco (16) para el componente (4) y el componente (4) está recubierto de un material de relleno aislante (7) después de la aplicación de la capa adhesiva (15).
19. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque los puntos de contacto de al menos uno de los puentes de contacto (10) con la superficie de contacto (3) están recubiertos de un material de relleno aislante.
20. Método para fabricar una tarjeta de chip, en el que un módulo de chip (1) se incorpora en un cuerpo de tarjeta de chip (20) y al mismo tiempo al menos una superficie de contacto (3) del módulo de chip (1) se conecta eléctricamente con al menos un componente (21) en el cuerpo de tarjeta de chip (20), caracterizado porque un módulo de chip (1) fabricado mediante un método, según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 19, se incorpora en el cuerpo de tarjeta de chip (20) y al mismo tiempo se efectúa la conexión entre la superficie de contacto (3) del módulo de chip (1) con el componente (21) en el cuerpo de tarjeta de chip (20) mediante al menos uno de los puentes de contacto (10) del módulo de chip (1).
21. Método, según la reivindicación 20, caracterizado porque el módulo de chip (1) está pegado en un alojamiento (23) del cuerpo de tarjeta de chip (20) mediante una capa adhesiva (15).
22. Método, según la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque la tarjeta de chip es una tarjeta de interfaz dual y que en el cuerpo de tarjeta de chip (20) se incorpora un componente de interfaz (21) para la transmisión de datos sin contacto.
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