ES2312310T3 - Tarjeta chip con puntos de flexion predefinidos. - Google Patents
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Abstract
Soporte de datos portátil con un cuerpo en forma de tarjeta (1), que presenta una muesca (2) para el alojamiento de un módulo chip (3), asimismo, el módulo chip (3) presenta, al menos, un chip semiconductor (4), asimismo, el módulo chip (3) comprende un soporte de chip (18) unido al cuerpo en forma de tarjeta (1) con el chip semiconductor (4) en una primera cara principal (5) y con una metalización (7) que presenta laminillas de contacto (8) sobre una segunda cara principal (6) del soporte de chip (18), caracterizado porque el soporte de chip (18) presenta muescas (19) a través de las cuales las laminillas de contacto (3) se ponen en contacto y porque el soporte de chip (16) presenta puntos de flexión predefinidos (9) en forma de una metalización calada dispuestos en un área dentro de las aristas laterales (12) de las muescas (2) para el alojamiento del módulo chip (3).
Description
Tarjeta chip con puntos de flexión
predefinidos.
La presente invención comprende un soporte de
datos portátil con un cuerpo en forma de tarjeta acorde al término
genérico de la reivindicación 1.
Este tipo de soportes de datos portátiles ya se
conocen hace tiempo en el estado de la técnica. De ese modo, la
memoria EP 0 716 394, por ejemplo, muestra un módulo electrónico,
así como un soporte de datos, en el cual un cuerpo en forma de
tarjeta presenta una entalladura para el módulo chip. La memoria US
5 057 460 también muestra un módulo chip para el uso en un soporte
de datos.
Los soportes de datos usualmente se ejecutan en
forma de tarjeta (por ejemplo, en un formato de tarjeta de crédito)
con un elemento de conmutación alojado integrado. Estos soportes de
datos se denominan tarjetas chip. Los soportes de datos del tipo
mencionado se exponen a las cargas más variadas durante su uso. A
causa de las condiciones constructivas con un cuerpo de tarjeta y
un módulo chip, pueden incidir, sobre la estructura, cargas de
flexión elevadas que, según su construcción, pueden provocar fallas,
originadas, por ejemplo, por un quiebre del chip o la rajadura de
una unión eléctrica. La susceptibilidad de tal estructura depende
del tamaño del chip, de la longitud de una unión por hilo conductor
entre el pad de contacto de un chip semiconductor y de los
materiales utilizados.
Un módulo chip conocido por el estado de la
técnica presenta usualmente un soporte que consiste en resina
epoxi. Sobre una primera cara principal del soporte está dispuesto
un chip semiconductor que está unido al portador, por ejemplo,
mediante adhesión o laminado. Sobre una segunda cara principal del
soporte, opuesta a la primera cara principal, se ha aplicado una
metalización. La metalización presenta laminillas de contacto y
conforma los contactos del módulo chip que luego se pueden acceder
desde fuera. Habitualmente, la metalización presenta seis u ocho
laminillas de contacto separadas eléctricamente entre sí, unidas
respectivamente a través de hilos de contacto al pad de contacto
del chip semiconductor. Los hilos de contacto, a su vez, se pasan a
través de muescas en el soporte. Para una protección mecánica del
chip semiconductor y de los hilos de contacto se ha aplicado sobre
la primera cara principal una masa de relleno que rodea al chip
semiconductor y a los hilos de contacto.
La memoria considerada como el estado de la
técnica más cercano EP 0716394 (D1) también muestra un módulo
electrónico y un soporte de datos. A su vez, el soporte de chip está
configurado en forma de una banda metálica que está provista de un
chip semiconductor en una cara. Para una mejora de un desacople
mecánico, están previstas, adicionalmente, ventanas entre las
laminillas de contacto individuales. La D1, por el contrario, no
presenta muescas del soporte de chip para un contacto de las
laminillas de contacto sobre la cara opuesta al chip.
Si el soporte de datos se expone a cargas de
flexión, como ocurre, por ejemplo, en las instalaciones de
clasificación para cartas en el caso del envío por correo, éste se
puede dañar. Debido a la construcción, en ese caso, sobre el
soporte de datos en un sobre, actúa una energía cinética elevada
que, por un lado, es provocada por una velocidad elevada y por el
otro, debido a los frecuentes cambios de dirección a través de los
rodillos móviles de la instalación para clasificación de
cartas.
Para mantener lo más reducidas posibles las
fuerzas que actúan sobre la estructura de soporte de datos, se
intentó desviar las fuerzas de tracción y de presión actuantes, ya
sea incrementado la resistencia del módulo a la flexión en el chip
semiconductor y en el área de los hilos conductores utilizando
recubrimientos especialmente duros, o a través de la aplicación de
elementos rígidos, por ejemplo, marcos, sobre la primera cara
principal del soporte de chip, sobre la unión adhesiva entre el
módulo chip y el cuerpo en forma de tarjeta del soporte de datos.
Debido a las experiencias prácticas positivas se pasó a la
utilización de un denominado "adhesivo hotmelt" para la unión
del módulo chip al cuerpo en forma de tarjeta, dado que demostró ser
especialmente ventajoso debido a sus cualidades elásticas.
De todos modos, en el caso de exigencias de
flexión elevadas se puede provocar un daño del chip semiconductor o
de las uniones por hilos de contacto en el módulo chip.
El objeto de la presente invención consiste, por
ello, en brindar una estructura portátil de soporte de datos que
también en el caso de una exigencia de flexión elevada presente una
elevada confiabilidad.
Este objetivo se alcanza con las características
de la reivindicación 1.
La presente invención parte del conocimiento de
que la flexión del chip semiconductor, es decir, de todo el módulo
chip, es tanto menor cuanto menores son las medidas del módulo chip.
Pero dado que los módulos chip, es decir, las estructuras
portátiles de soporte de datos descritos al comienzo, deben
adecuarse a determinadas normas (Normas ISO), no es posible una
reducción libre del módulo chip. La invención prevé, por ello, que
el soporte de chip presente puntos de flexión predefinidos. Dado
que, al surgir exigencias de flexión, en principio siempre cede el
punto más débil, se pueden, alojar, entonces el chip semiconductor y
las uniones eléctricas (hilos de contacto) sobre una superficie
rígida, gracias a una disposición adecuada de los puntos de flexión
predefinidos en el soporte de chip. Dicho de otro modo, la invención
prevé extender un área rígida del módulo chip de modo tal que no
sólo el chip semiconductor sino también las uniones por hilos
conductores se encuentren en esa área rígida.
Los acondicionamientos ventajosos se desprenden
de las subreivindicaciones.
En un acondicionamiento ventajoso, los puntos de
flexión predefinidos están dispuestos en un área fuera del chip
semiconductor. Es aún más ventajoso si los puntos de flexión
predefinidos se encuentran fuera del recubrimiento que rodea al
chip semiconductor. Si los puntos de flexión predefinidos se
encuentran al mismo tiempo en un área dentro de las aristas
laterales de las muescas, las fuerzas que actúan sobre el soporte de
datos portátil se pueden mantener lo más alejadas posible del chip
semiconductor y de las uniones eléctricas.
En un acondicionamiento de la invención, los
puntos de flexión predefinidos están formados por, al menos, una
entalladura en cada laminilla de contacto de la metalización, que
divide a la laminilla de contacto respectiva en una primera y en
una segunda área. La, al menos única, entalladura en cada laminilla
de contacto debilita la metalización en esa área, que presenta la
mayor resistencia a la flexión de todo el módulo chip. El soporte
de chip mismo, que, aunque es bastante más grueso en comparación con
la metalización, presenta una resistencia notablemente menor a la
flexión. De este modo se obtiene el punto de flexión predefinido
deseado en el punto de la entalladura.
Ventajosamente, la primera y la segunda área
están unidas a través de, al menos, un puente. En este caso, es
posible ennoblecer las laminillas de contacto mediante
"electroplating" sin modificar las herramientas de trabajo o
los cortes de trabajo, lo cual es un procedimiento probado y
económico. Si se separaran completamente las entalladuras de la
primera y la segunda área debería llevarse a cabo el ennoblecimiento
de las laminillas de contacto mediante "electroless
plating".
Ventajosamente, las entalladuras se extienden en
la dirección de las laminillas de contacto en la cual las
laminillas de contacto están dispuestas adyacentes entre sí. Las
entalladuras de laminillas de contacto adyacentes se encuentran, a
su vez, en un eje. Este eje se encuentra esencialmente paralelo a
las aristas laterales del chip semiconductor. De ninguna manera
conduce a través del chip semiconductor. En este caso, se
facilitaría un quiebre del chip semiconductor.
Los puentes respectivos presentan un ancho
notablemente menor respecto de la, al menos, única entalladura. A
través del ancho del puente que permanece en la laminilla de
contacto, se determina esencialmente la resistencia a la flexión
del punto de flexión predefinido. El ancho mínimo posible del puente
se desprende de los requerimientos del electroplating.
De modo alternativo, la metalización también
podría finalizar en un área dentro de los puntos de flexión
predefinidos. Esto significa que se prescinde de la primera área de
la laminilla de contacto formada por la entalladura.
A continuación detalla la invención, a partir de
las siguientes figuras. Se muestra:
Figura 1 un corte transversal a través del
soporte de datos portátil acorde a la invención, acorde a una
primera ejecución,
Figura 2 la vista en planta de la metalización
del módulo chip de la figura 1,
Figura 3 un corte transversal de un segundo
ejemplo de ejecución del soporte de datos portátil acorde a la
invención,
Figura 4 una vista en planta de una forma
alternativa de acondicionamiento de la metalización de un módulo
chip, y
Figura 5 un soporte de datos portátil en el cual
se ve la posición de los puntos de flexión predefinidos respecto
del cuerpo en forma de tarjeta.
La figura 1 muestra una sección de un soporte de
datos portátil acorde a la invención. En una muesca 2 de un cuerpo
en forma de tarjeta 1 está dispuesto un módulo chip 3 de manera
conocida. El módulo chip 3 consiste en un soporte de chip 18, en
cuya primera cara principal 5 está dispuesto un chip semiconductor
4. En la segunda cara principal 6 del soporte de chip 18 está
dispuesta una metalización 7. La metalización presenta múltiples
laminillas de contacto (no se pueden ver en esta figura), de las
cuales cada laminilla de contacto está unida mediante hilos de
contacto 11 a un pad de contacto del chip semiconductor 4. Los hilos
de contacto 11, a su vez, son conducidos a través de muescas 19 por
soporte de chip 18, para hacer contacto en la muesca 19 con las
laminillas de contacto. El chip semiconductor 4 y los hilos de
contacto 11 están rodeados, además, por un recubrimiento 10, por
ejemplo, una masa de relleno plástica. El módulo chip 3 está unido
con el cuerpo en forma de tarjeta 1 en las aristas laterales del
soporte de chip, a través de uniones adhesivas 23.
La unión adhesiva 23 así como el soporte de chip
18 que consiste, por ejemplo, en epoxi, son muy flexibles gracias a
sus materiales. La metalización 7, por el contrario, compuesta, por
ejemplo, por cobre, presenta, sin embargo, una elevada resistencia
a la flexión. En los puntos de la metalización en los que la
metalización está atravesada, se originan entonces los puntos de
flexión predefinidos. Los puntos de flexión predefinidos 9 que se
forman, de ese modo, por el soporte de chip y el acondicionamiento
especial de la metalización, se encuentran, idealmente, fuera del
área en la cual se encuentran el chip semiconductor 4 y los hilos de
contacto 11. El mayor efecto posible de los puntos de flexión
predefinidos se logra cuando estos se encuentran dentro de las
aristas laterales 12 de la muesca 2 y fuera del recubrimiento 10.
Los puntos de flexión predefinidos pueden asumir, en este caso, la
función de un alojamiento en cardán. En el caso de surgir una
exigencia de flexión el soporte de chip se dobla en los puntos de
flexión predefinidos, asimismo, sólo se transmite una fuerza
reducida al chip semiconductor y a los hilos de contacto, dado que
se encuentran en un área rígida del módulo chip.
La figura 2 muestra una vista en planta de una
metalización 7, a través de cuya configuración se pueden formar
puntos de flexión predefinidos en el soporte de chip. La
metalización presenta 8 laminillas de contacto. Éstas están
eléctricamente separadas entre sí a través de entalladuras 22. En el
área rígida identificada con 21, se encuentra un chip semiconductor
sobre la cara principal opuesta del soporte de chip (no mostrado).
Éste no sobresale con sus aristas más allá del área identificada
con 21. Con 19 se identifican los puntos en los que el soporte de
chip no mostrado presenta las muescas a través de las cuales se
conducen los hilos de contacto y se unen eléctricamente con las
laminillas de contacto. Las áreas rectangulares C1,... C8 son puntos
determinados por el estándar ISO 7816 en los que las laminillas de
contacto son contactadas por artefactos externos de lectura o
escritura. La posición y el tamaño de las superficies de contacto
sobre una laminilla de contacto y su disposición entre sí están
determinados con precisión por el estándar ISO.
Para mantener lo más reducidas posible las
fuerzas que se presentan en el caso de las exigencias de flexión,
la metalización podría reducirse hasta alcanzar las dimensiones de
las superficies de contacto establecidas por la Norma ISO. Pero
dado que la estructura portátil de soporte de datos acorde a la
invención se produce en cantidades enormes, un cambio en los
procedimientos así como una modificación de las herramientas
necesarias para ello están vinculados a costos extraordinariamente
elevados. La presente invención prevé, por ello, introducir
entalladuras 13 en la metalización, que dividan las laminillas de
contacto 8 en respectivamente una primera área 14 y una segunda
área 15. En el presente ejemplo de ejecución, la primera y la
segunda área 14, 15 están unidas entre sí a través de puentes
delgados 16. Cuanto más reducida sea la ejecución del puente 16
restante, mayor es la capacidad de flexión de la estructura
portátil de soporte de datos en los puntos de flexión predefinidos.
El ancho de puente X es, idealmente, de entre 0 y 0,2 mm. Este
acondicionamiento es ventajoso si las superficies de contacto o las
laminillas de contacto se deben ennoblecer mediante electroplating.
Los electrodos necesarios para el electroplating se disponen fuera
del área por metalizar mostrada en la figura 7. El electroplating
se lleva a cabo en un momento en que la metalización se encuentra
con múltiples otras metalizaciones para módulos en una banda
sinfín. En la figura 2 aún se pueden reconocer los puntos de
separación 24 con los cuales estaba unida la metalización a la
cinta de soporte (no mostrada).
La figura 3 muestra un segundo ejemplo de
ejecución de una estructura portátil de soporte de datos, acorde a
la invención, que sólo se diferencia de la disposición mostrada en
la figura 1 porque la metalización 7 ha sido eliminada
completamente desde las superficies de contacto establecidas por la
Norma ISO C1...C8. De este modo se obtiene una superficie irregular
entre el cuerpo en forma de tarjeta 1 y la metalización 7 del
módulo chip 3. Esto no sólo es desventajoso desde el punto de vista
técnico, también podría ser indeseado por motivos estéticos.
En la figura 4 está representada una
metalización 7 configurada de modo alternativo, en la cual las
laminillas de contacto 8 dispuestas en el área superior presentan
respectivamente dos entalladuras 13, de modo que se obtiene un
puente 16, aproximadamente centrado, en cada laminillas de contacto.
Las entalladuras 13 de las laminillas de contacto adyacentes están
dispuestas de tal modo que se encuentran en un eje. Este eje se
extiende aproximadamente paralelo a la posición del chip
semiconductor (no mostrado) sobre la cara principal opuesta del
soporte de chip. En los ejemplos de ejecución mostrados, los puentes
16 están ejecutados en un tamaño considerablemente menor en
comparación con el ancho de las laminillas de contacto. Esto no
necesariamente debe ser el caso, los puentes 16 también podrían ser
más anchos y con ello, las entalladuras 13 correspondientemente más
angostas. Por el ancho de los puentes 16 se obtiene la capacidad de
flexión deseada en los puntos de flexión predefinidos acordes a la
invención.
En la mitad inferior, la figura 4 muestra otra
variante de cómo se pueden generar los puntos de flexión
predefinidos en el soporte de chip. En esta variante las laminillas
de contacto 8 solamente consisten en la segunda área respectiva 15.
La primera área 14 formada por las entalladuras 13, como se
representa en la mitad superior, ha sido eliminado por completo en
las laminillas de contacto inferiores. De este modo se obtiene la
hendidura descrita anteriormente en la superficie de la estructura
portátil de soporte de datos. Pero esta variante sólo es adecuada
si el ennoblecimiento de las superficies de contacto se lleva a cabo
mediante galvanizado. Ya no es posible un ennoblecimiento mediante
electroplating con las herramientas usuales.
En la figura 5 está representada una vista en
planta de un cuerpo en forma de tarjeta 1, acorde a la invención,
de la estructura portátil de soporte de datos. El soporte de datos
presenta un módulo chip 3 en la posición determinada por el
estándar ISO, dicho chip está provisto de las correspondientes
laminillas de contacto 8. Las laminillas de contacto 8 directamente
adyacentes conforman un eje dispuesto paralelamente a las aristas
laterales cortas 17a, 17b del cuerpo en forma de tarjeta. Las
entalladuras 13 efectuadas en las laminillas de contacto 8 también
se encuentran en un eje dispuesto paralelamente a las aristas
laterales cortas 17a, 17b del cuerpo en forma de tarjeta. Esto está
condicionado porque la exigencia de flexión crítica se extiende
paralela a las aristas laterales largas 17c, 17d del cuerpo en forma
de tarjeta 1.
Las exigencias de flexión en un chip
semiconductor y en las uniones por hilos pueden ser reducidas si se
prevén puntos de flexión predefinidos en un soporte de chip de un
módulo chip. Los puntos de flexión predefinidos se obtienen a
través de un diseño especial de la metalización aplicada sobre el
soporte de chip teniendo en cuenta la Norma ISO 7816. De este modo
es posible prescindir de los elementos rígidos usuales, por lo cual
se pueden reducir costos.
- 1
- Cuerpo en forma de tarjeta
- 2
- Muesca
- 3
- Módulo chip
- 4
- Chip semiconductor
- 5
- Primera cara principal
- 6
- Segunda cara principal
- 7
- Metalización
- 8
- Laminilla de contacto
- 9
- Punto de flexión predefinido
- 10
- Recubrimiento
- 11
- Hilo de contacto
- 12
- Arista lateral
- 13
- Perforación
- 14
- Primera área
- 15
- Segunda área
- 16
- Puente
- 17 a, b, c, d
- Lado corto {}\hskip0.5cm lado largo
- 18
- Soporte de chip
- 19
- Muesca
- 21
- Área
- 22
- Perforación
- 23
- Unión adhesiva
- 24
- Punto de separación
- X
- Ancho de puente
- C1...C8
- Superficies de contacto.
Claims (8)
1. Soporte de datos portátil con un cuerpo en
forma de tarjeta (1), que presenta una muesca (2) para el
alojamiento de un módulo chip (3), asimismo, el módulo chip (3)
presenta, al menos, un chip semiconductor (4), asimismo, el módulo
chip (3) comprende un soporte de chip (18) unido al cuerpo en forma
de tarjeta (1) con el chip semiconductor (4) en una primera cara
principal (5) y con una metalización (7) que presenta laminillas de
contacto (8) sobre una segunda cara principal (6) del soporte de
chip (18), caracterizado porque el soporte de chip (18)
presenta muescas (19) a través de las cuales las laminillas de
contacto (3) se ponen en contacto y porque el soporte de chip (16)
presenta puntos de flexión predefinidos (9) en forma de una
metalización calada dispuestos en un área dentro de las aristas
laterales (12) de las muescas (2) para el alojamiento del módulo
chip (3).
2. Soporte de datos portátil acorde a la
reivindicación 1, caracterizado porque los puntos de flexión
predefinidos (9) están dispuestos en un área fuera del chip
semiconductor (4).
3. Soporte de datos portátil acorde a la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los puntos de
flexión predefinidos (9) se encuentran fuera del recubrimiento (10)
que rodea a un chip semiconductor (4).
4. Soporte de datos portátil acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los puntos de
flexión predefinidos (9) están formados por, al menos, una
entalladura (13) en cada laminilla de contacto (8), que divide a la
laminilla de contacto (8) respectiva en una primera y en una segunda
área (14, 15).
5. Soporte de datos portátil acorde a la
reivindicación 4, caracterizado porque la primera y la
segunda área (14, 15) están unidas entre sí por, al menos, un
puente.
6. Soporte de datos portátil acorde a la
reivindicación 4 o 5, caracterizado porque las entalladuras
(13) se extienden en la dirección en la cual las laminillas de
contacto (8) están dispuestas adyacentes entre sí.
7. Soporte de datos portátil acorde a una de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los puentes
(16) presentan un ancho notablemente menor respecto de la, al menos,
única entalladura (13).
8. Soporte de datos portátil acorde a una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la metalización
(7) finaliza en un área dentro de los puntos de flexión predefinidos
(9).
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