JPH11514501A - チップモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、正面に接触面（３）を備えた多数の接触要素（４）を有している導電性材料で作られた接触層（２）と半導体チップ（７）とを備え、この半導体チップ（７）がその主面（５）上に配置されたチップ端子を備え、チップ端子が最大組立長を有する接合線（６）を介してチップ端子に対応した接触要素（４）の背面と電気接続されているチップモジュール（１）に関する。更に、導電性接触層（２）と半導体チップ（７）との間に、多数の接合用孔（９）を備えた電気絶縁材料製の薄い絶縁フィルム（１０）が設けられ、接合用孔（９）はその配置、形状、数並びに接触層（２）の所定の接触要素（４）に対する割り当てに関して、固定された半導体チップ（７）の任意の位置および面内容において、接合線（６）によりチップ端子と接触層（２）のそれぞれ対応する接触要素（４）との接触が行われるように決められている。

Description

【発明の詳細な説明】 チップモジュール 本発明は、請求の範囲の請求項１の上位概念に記載の特にチップカードに取り 付けるべきチップモジュールに関する。 一般に照合カード様式で形成されているチップカードの適用性は、機能的柔軟 性が高いことにより極めて多方面にわたっており、有用な集積回路の演算出力お よび記憶容量の増大に伴ってますます広がっている。この種のチップカードの、 健康保険カード、フレックスタイム収集カード、テレホンカードの形の現在の代 表的な利用分野のほかに、将来特に、電子支払いシステム、コンピュータへのア クセス管理、保護されたデータメモリ等における利用が明らかである。今日、チ ップカードの種々の製造方法が存在している。その大部分の方法においては、本 来の半導体チップがまずチップカードモジュール上に取り付けられ、このチップ カードモジュールは多くの場合金めっきされたカード接点をも含んでいる。通常 このチップカードモジュールは無端テープないし無端基板上に作られ、続いて個 々のチップカードモジュールが打ち抜かれ、チップカードの中に入れられる。こ の方法の場合、チップがカード内に直接固定されることがなく、これによりチッ プカードに機械的荷重がかけられた際に生じ得る曲げ力がチップにほとんどかか らないという利点を有する。 チップカードモジュールを製造する際、現在いわゆるワイヤボンディング法が 最も多く利用され、この方法は本発明に基づくモジュールの基礎ともなっており 、例えばフランス特許出願公開第２６８４２３６Ａ１号明細書、ドイツ特許出願 公開第４２３２６２５Ａ１号明細書、英国特許出願公開第２１４９２０９Ａ号明 細書、ドイツ特許出願公開第３８０９００５Ａ１号明細書で知られている。この 方法の場合、本来の電子回路を支持する半導体チップのチップ端子は細い接合線 によって接触層の個々の接触要素と接続される。環境の影響から保護するために 、半導体チップおよび接合線は封止用コンパ ウンドで覆われる。この製造方法の利点は、この方法がチップを標準ケース中に 包装する半導体工業における通常の方法に広く基づいており、従って価格的に有 利であることにある。この方法における欠点は主に、モジュールの構造高さ、長 さおよび幅が、例えばいわゆるＴＡＢモジュールの場合よりも明らかに大きくな ることであり、このＴＡＢモジュールにおいては、半導体チップの接続面（パッ ド）に、導電性の接触面をはんだ接続で直接固定するために使用される金属*** 部が電気めっきで設けられ、従って結合線の被覆は必要としない。チップモジュ ールをチップカードに取り付けるために、現在三つの異なった方法、即ち積層方 法、ミーリングされた空所への挿入および射出成形されたカード内への組み込み が実施されている。これらのすべての取付け方法において、カード製造者にとっ ては、利用される半導体チップのチップ面積が異なっているために生ずる構造的 大きさが異なるチップカードモジュールをカード内に入れなければならないとい う欠点がある。代表的には約１ｍｍ²〜２０ｍｍ²の種々の大きさのチップ面積の ために生ずるモジュールの多様性はモジュール製造者においても、モジュール変 形当たりの引取量が減少するために材料費を増大させ、物流経費を増大させる結 果となる。カード製造者において、モジュール様式が異なっていることによりモ ジュールを取り付けるためのカードの空所の寸法を異ならせねばならず、このた めに工具費用ないし加工費が高くなる。 本発明の課題は、任意の半導体チップ装置特にチップカードに取り付けるため の共通に利用でき、その都度利用される半導体チップの大きさと無関係に一様な 構造的大きさを有するチップモジュールを提供することにあり、その際チップモ ジュールがせいぜいほんの僅か経費ないしコストを高めるだけでで製造できるよ うにすることにある。 この課題は請求の範囲の請求項１によるチップモジュールによって解決される 。 本発明によれば、接合線は最大の取付け長を有し、導電性接触層と半導体チッ プとの間にチップ端子数を上回る多数の接合用孔を備えた電気絶縁材料製の薄い 絶縁フィルムが設けられ、その接合用孔はその配置、形状、数並び に接触層の所定の接触要素に対する割り当てに関して、固定された半導体チップ の任意の位置および特に任意の基面において、接合線により、接合線の通常の組 立規定を考慮して、チップ端子と接触層のそれぞれ対応する接触要素との接触が 処理され得るように決められている。本発明によれば、その都度利用される半導 体チップの大きさと無関係な一様な外形寸法を有する共通に利用できるモジュー ルが得られる。これによってチップモジュールを製造する際も、モジュールをチ ップカードに取り付ける際も、かなりの製造コストが節減され、両方における物 流経費が減少される。 本発明の原理に従って特に、薄い絶縁フィルムは接合用孔の個所及び又はチッ プモジュールに固定すべき半導体チップの個所が打ち抜かれ、そのほかは接触層 の全面にわたってほぼ連続して閉じられるように形成されるようにすることがで きる。本発明に基づくチップモジュールは、ＩＳＯ規格に基づく現在採用されて いるすべての接触層に利用でき、その際現在は主として接触要素の数は６個ある いは８個が通常である。 本発明の特に有利な実施形態においては、導電性接触層と半導体チップとの間 に設けられた薄い絶縁フィルムは、所属の接触要素ごとに少なくとも二つの接合 用孔を有している。必要な場合には、接触要素を有する接触領域の一般にＩＳＯ 規格に基づいて規定された配置と幾何学形状に関係して、また実際に利用される チップ形式に関係して、特に接合線の最大長を定める接合線についての通常の組 立規定を考慮に入れて、接触面の各接触要素に対する接合用孔の精確な幾何学形 状、配置および数は種々に形成されることが可能である。この場合更に、半導体 チップをカードモジュールに内に固定するために接着剤を利用する場合には、チ ップ端子に対応した接触要素の背面に接合用孔を通して接着剤が望ましくなく塗 布されることを防止するように考慮しなければならない。これはその接触要素の 接合用孔の適切な形状および配置によって、即ち接合用孔の縁が粘着作用によっ ていわば接着剤に対する流れ止めとして作用することによって達成され、その結 果望ましくない接着剤の塗布を防止するために別個に設けるべき「しみ出し止め 」は不要となる。 本発明の有利な実施形態においては、接触層の特に周辺範囲に結合され半 導体チップを包囲する電気絶縁材料製の支持体が設けられるようにすることがで きる。この支持体は特にガラスエポキシ材料で作られ、約１２５μｍまでの厚さ を有するのが有利である。更に特に大面積を有し従って壊れ易い半導体チップの 場合、チップを包囲する補強枠を補助的に絶縁フィルム上に設けることができる 。 導電性接触層と半導体層との間に配置された薄い絶縁フィルムは、金属製の接 触層および電気絶縁材料製の支持体の層厚さに比べて充分小さな厚さを有するよ うにすることができ、絶縁フィルムの十分な電気絶縁作用が与えられる限りは、 例えば約３０μｍよりかなり薄くすることができる。 本発明の更に有利な実施形態においては、半導体チップとチップモジュールと の結合は電気絶縁性接着剤を利用して行われ、これにより、接着剤層を介して読 取り機の接点に対する電気的短絡が生ずるのを防止することができる。例えばＡ ｇが充填されていない熱伝導率λが約５Ｗ／ｍＫの絶縁接着剤を利用することに よって、優れて熱絶縁性の薄い絶縁フィルムないし絶縁層と結び付けて、チップ アイランドを備えなくとも、いわゆるホット・メルト取付け法に関して非常に改 善された層間剥離特性が保証される。 薄い絶縁フィルムはまず第１に半導体チップと接触層との間で電気絶縁層の作 用をする。更に本発明の他の有利な実施形態においては、薄い絶縁フィルムは半 導体チップと接触層との結合を保証する働きをする。この場合、薄い絶縁フィル ムは一方では金属製の接触層に対してできるだけ全面にわたって良好な粘着を保 証し、他方ではその反対側において半導体チップないしエポキシテープに対する 良好な粘着を保証しなければならない。更に薄い絶縁フィルムによる半導体チッ プないし金属層との接着接続ないし粘着接続は迅速に且つ容易に行われ得なけれ ばならず、十分な長期安定性を有していなければならない。薄い絶縁フィルムの 有利な実施形態においては、この絶縁フィルムに、圧力を感知する接着剤層の作 用が達し、接触層およびエポキシテープの積層中に発生される圧延圧が感圧接着 層ないし絶縁フィルム内に力の作用線ないし作用方向に対して垂直に発生される せん断応力を発生するように作用する。この接着剤層はこの方向において特に分 子連鎖の相応した配向 によって接着層の内部においてマイクロ塑性となる。これはミクロ組織の形成お よび従って接着剤層表面のその都度の結合パートナーに対する適合性を作るため 及びこれにより十分な粘着強度を保証するために十分足りる。感圧性の接着剤層 として適したこの種の薄い絶縁フィルムに対する材料として、例えばアクリル酸 塩、天然物質（例えばゴム）、シリコーン、スチレン・共重合体（例えばブタジ エン）、イソプレンなどが適している。この場合、感圧性の接着剤層としても作 用する絶縁フィルムは単層並びに多層に形成することができる。多層構造の場合 、中間層が個々の接着剤層に対する支持機能を負う。支持体機能を与えるための 中間層としては特に熱可塑性フィルムが適している。薄い絶縁フィルムを半導体 チップに対する接着剤層としても使用することにより、別のチップ接着剤を塗布 する必要がなくなる。一般に液状あるいは半流動性の濃度で塗られるこの種の補 助的なチップ接着剤の場合、配量が適当でないときあるいは工程が不規則である とき結果として生産低下となり得る欠点が一般にある。チップ接着剤の分量が多 過ぎると、例えば接合接触にとって必要である幾つかの接合用孔が塞がれ、これ により使用できなくなる恐れがあり、これに対して薄い絶縁フィルム上の接着剤 の分量が少な過ぎると、パンチングされた基板上にチップが確実に固定されなく なるという恐れがある。更に、液状のチップ接着剤を塗布する場合、必要とされ る接合用孔の形状および位置が変化するという危険があり、これはまた生産低下 の度合いを高めるか、あるいは工程のより厳しい管理が必要となる。 本発明の他の特徴、利点および合目的性は図面に示す実施例の以下の説明から 明らかになる。 図１は三つの構成部分、即ち接触要素を有する接触層、薄い絶縁フィルムおよ び電気絶縁材料製の支持体を備えた本発明に基づくチップモジュールの分解斜視 図、 図２は小面積の半導体チップを備えた本発明の実施例によるチップモジュール の概略平面図、また 図３は大面積の半導体チップを備えた本発明の実施例によるチップモジュール の概略平面図である。 図１から図３に示されているチップモジュール１は、一般にＩＳＯ規格に応じ て標準化された寸法を有し約３０μｍ〜約７０μｍの厚さを有する金属製の接触 層２とチップモジュール１内に固定すべき半導体チップ７を持っている。その接 触層２は正面に接触面３を備えた接触要素４を備え、半導体チップ７はその主面 ５上に理解し易くするために詳細に図示されていないチップ端子ないしパッド接 続面を有し、これらの各端子は接合線６によってそれぞれのチップ端子に対応し た接触要素４の背面８に電気的に接続されている。本発明によれば、導電性の接 触層２と半導体チップ７との間に多数の接合用孔９を備えた電気絶縁材料製の薄 い絶縁フィルム１０が設けられている。その接合用孔は配置、形状、数並びに接 触層２の所定の接触要素４に対する割り当てに関して、固定された半導体チップ ７の任意の位置及び基面において、接合線６により、通常の組立規定、即ちその 定められた最大接合線長を考慮して、チップ端子と接触層２のそれぞれ対応する 接触要素４との接触が処理され得るように決められている。図に示されているよ うに、薄い絶縁フィルム１０は接合用孔９の場所が打ち抜かれ、その他は接触層 ２の全面にわたってほぼ連続して閉じられるように形成されている。図示されて いない他の実施形態においては、薄い絶縁フィルム１０は更に固定すべき半導体 チップ７の個所に半導体チップ７の基面に応じて打ち抜き孔が設けられてもよい 。この場合、半導体チップはその絶縁フィルムの設けられた打ち抜き孔にはめ込 まれ、接触層２の背面８に直接例えばダイボンディングによって固定される。 図１に基づいて、接触層２の特に周辺範囲に結合され半導体チップ７を包囲す るガラスエポキシ材料製の支持体１１が設けられ、この支持体１１はチップモジ ュールの支持枠としても使用され、接着面を備え、後のチップカードの例えばミ ーリングされた空所中に組み込まれる。 図２および図３は、本発明の特に有利な実施例の詳細の平面図を示し、チップ モジュール１が８個の接触要素４ａ〜４ｈを備えた接触層２を有し、図２によれ ば比較的小面積の半導体チップ７が取り付けられ、図３によれば比較的大面積の 半導体チップ７が取り付けられている。図示されているように、薄い絶縁フィル ム１０の接合用孔９は、接触要素４ａ〜４ｄにおいてはそれ ぞれ３個の断面円形の接合用孔９ａ、９ｂ、９ｃが設けられ、それらの中心の連 続した配置は対応する接触要素の形状にほぼ従い、接触要素４ｅ〜４ｈにおいて はそれぞれ断面長円形の二つの接合用孔９ｄ、９ｅが設けられ、これらの接合用 孔の長径は接触層の中心からの距離が増大するにつれて大きくなっている。この ようにして、チップ端子の接合線６によるそれぞれ対応した接触要素との接触は 、有利に配置された接合線により、半導体チップの基面と無関係に行うことがで きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．導電性材料で作られた接触層（２）とこの接触層（２）の上部に配置され得 る半導体チップ（７）とを備え、接触層（２）は正面に接触面（３）を備えた多 数の接触要素（４）を有し、半導体チップ（７）はその主面（５）上に配置され たチップ端子を備え、チップ端子はチップ端子に対応した接触要素（４）の背面 と接合線（６）を介して電気接続されているチップモジュールにおいて、接合線 （６）が最大の取付け長を有し、導電性接触層（２）と半導体チップ（７）との 間にチップ端子数より多くの数の接合用孔（９）を備えた電気絶縁材料製の薄い 絶縁フィルム（１０）が設けられ、接合用孔（９）がその配置、形状、数並びに 接触層（２）の所定の接触要素（４）に対する割り当てに関して、固定された半 導体チップ（７）の任意の位置および任意の基面において、接合線（６）により チップ端子と接触層（２）のそれぞれ対応する接触要素（４）との接触が行われ るように決められていることを特徴とするチップモジュール。 ２．導電性接触層（２）と半導体チップ（７）との間に設けられた薄い絶縁フィ ルム（１０）が、所属の接触要素（４）ごとに少なくとも二つの接合用孔（９） を有していることを特徴とする請求項１記載のチップモジュール。 ３．チップ端子を接触層（２）の接触面（３）と電気接触させるための各接合線 （６）が約３ｍｍの最大取付け長を有していることを特徴とする請求項１又は２ 記載のチップモジュール。 ４．接触層（２）の特に周辺範囲に結合され半導体チップ（７）を包囲する電気 絶縁材料製の支持体（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし ３のいずれか１つに記載のチップモジュール。 ５．支持体（１１）がガラスエポキシ材料で作られ、約１２５μｍまでの厚 さを有していることを特徴とする請求項４記載のチップモジュール。 ６．導電性接触層（２）と半導体チップ（７）との間に配置された薄い絶縁フィ ルム（１０）が約３０μｍより薄い厚さを有していることを特徴とする請求項１ ないし５のいずれか１つに記載のチップモジュール。 ７．半導体チップ（７）が電気絶縁性接着剤によってチップモジュール（１）内 に接着されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のチ ップモジュール。 ８．接触層（２）が６個あるいは８個の接触要素（４）を有していることを特徴 とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のチップモジュール。 ９．薄い絶縁フィルム（１０）が接合用孔（９）の個所及び又はチップモジュー ル（１）に固定すべき半導体チップ（７）の個所において打ち抜かれ、そのほか は接触層（２）の全面にわたってほぼ連続して閉じられるように形成されている ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のチップモジュール。 １０．薄い絶縁フィルム（１０）が同時に粘着層ないし接着層として作用するこ とを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のチップモジュール。 １１．薄い絶縁フィルム（１０）が、加えられる機械的圧力の度合いに関係する る粘着特性ないし接着特性を有する粘着材料ないし接着材料から成っていること を特徴とする請求項１０記載のチップモジュール。