WO1997042655A1 - Trägerelement mit wenigstens einem integrierten schaltkreis sowie verfahren zur herstellung eines solchen trägerelementes - Google Patents

Trägerelement mit wenigstens einem integrierten schaltkreis sowie verfahren zur herstellung eines solchen trägerelementes Download PDF

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WO1997042655A1
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integrated circuit
carrier
stiffening device
stiffening
carrier substrate
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PCT/DE1997/000827
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Josef Mundigl
Peter Stampka
Michael Huber
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01L2924/18301—Connection portion, e.g. seal being an anchoring portion, i.e. mechanical interlocking between the encapsulation resin and another package part

Definitions

  • the invention relates to a carrier element with at least one integrated circuit, with a carrier substrate, on whose surface a plurality of contact surfaces are provided, which are electrically connected to the integrated circuit via conductor tracks, with a stiffening device which has a higher flexural strength than the carrier substrate for Protection of the integrated circuit, and with a covering device consisting of covering compound, which covers the integrated circuit, and a method for producing such a carrier element.
  • Such a carrier element is known for example from EP 0 484 353 B1.
  • a stiffening ring made of metal or a metal alloy is proposed. This stiffening ring is glued to the flexible carrier substrate of a chip card and forms together with the carrier substrate a pot-like structure in which the integrated circuit sits. The stiffening ring towers over the integrated circuit. The remaining interior of the pot-like structure is covered with a suitable covering compound, e.g. Plastic, filled.
  • the protection of the integrated circuit is achieved in that the stiffening ring has a significantly higher bending stiffness than the flexible carrier substrate.
  • EP-A-0 211 380 Another solution is known from EP-A-0 211 380 to protect an integrated circuit from mechanical damage. There is a thin reinforced between the semiconductor chip and the carrier substrate, which is a chip card material. O 97/42655 PC17DE97 / 00827
  • 2nd layer e.g. made of a thin mesh.
  • an annular delimitation frame surrounding the semiconductor chip and the bond wires is provided.
  • This delimitation frame which is similar in shape to the above-mentioned stiffening in EP 0 484 353 B1, however, consists of glass epoxy or PVC, ie essentially the same material as the carrier substrate. Casting compound in liquid or semi-liquid state is then also introduced into this pot-like structure. A pronounced protective function of the semiconductor chip is not achieved by such a limited bending frame.
  • the present invention is therefore based on the object of further developing the above-mentioned carrier element with an integrated circuit in such a way that the sensitivity to breakage is reduced.
  • a method for producing such a carrier element is to be specified.
  • the stiffening device is introduced into the covering compound of the covering device and is arranged in a contactless manner with respect to the carrier substrate.
  • the space between the carrier substrate and the stiffening device or between the semiconductor chip and the stiffening device is expediently filled with the covering compound of the covering device, that is to say with potting compound or casting compound.
  • the entire arrangement is extremely stable without hollow spaces.
  • the stiffening device is a stiffening ring which is arranged above the integrated circuit and is made of metal or a metal alloy.
  • the stiffening ring with its lower surface is at a greater distance from the carrier substrate than the upper surface of the integrated circuit.
  • the stiffening device can be of any design. It is only essential for the invention that the stiffening device has no direct contact with the carrier substrate. As a result, the risk of breakage of the sensitive integrated circuit and its connecting elements is absorbed for a given bending and torsional load and corresponding pressure loads, and yet sufficient elasticity is made possible. As a result, no damage in the form of cracks is formed when the carrier element is bent.
  • the carrier element according to the invention is particularly suitable for break-sensitive semiconductor chips and thus in particular also for chip cards in which such break-sensitive semiconductor chips are used.
  • a method for producing such carrier elements has the following method steps:
  • masking compound into the masking or spraying tool, - Hardening of the masking compound and release from the masking or injection mold.
  • the stiffening device is thus with the application of the covering, which e.g. Plastic is placed on the carrier element in the entire arrangement.
  • stiffening device to the cover subsequently, that is to say after the covering compound has been applied.
  • a suitable groove on the surface of the cover can be left free for this.
  • a stiffening ring made of metal or of a metal alloy, which is adapted accordingly to this groove, can then be inserted into such an annular groove.
  • interlocking elements of any shape can be integrally formed on the stiffening element between the stiffening element and the covering compound.
  • positive locking elements are e.g. nose elements of the stiffening device projecting in the direction of the semiconductor chip.
  • a very simple possibility of producing the carrier element according to the invention consists in applying the stiffening element together with the cover to the carrier substrate.
  • the reinforcing element is introduced into the mold filling tool of the cover, from where it together with the cover the carrier element is positioned.
  • the masking compound is then filled in. Liability is generated by the cover.
  • the stiffening element which is preferably made of metal, has no contact with the carrier substrate, no insulating measures are to be taken to avoid a short circuit between the stiffening element and the contact tracks of the carrier substrate. This is particularly advantageous if electrically conductive carrier substrates (eg metal lead frames) that are not surrounded by insulation material are used.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a carrier element according to the invention in a sectional view
  • FIG. 2 shows a sectional view of the carrier element from FIG. 1 during a manufacturing step of a preferred manufacturing method
  • FIG. 3 shows several sectional views of different support elements, each of which has a stiffening element
  • Figure 4 shows several plan views of different embodiments of carrier elements according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a carrier element 1 according to the invention.
  • the carrier element 1 has a carrier substrate 2, for. B. a chip card material made of plastic.
  • a semiconductor chip or integrated switching circuit is provided on the carrier substrate 2 by means of a suitable adhesive layer 4.
  • circle 6 glued on.
  • Upper Bond wires 8 are the individual dots on ⁇ circuit of the integrated circuit 6 with Kunststoffbah ⁇ NEN on the Susubsrat 2 are electrically conductively connected.
  • the integrated circuit 6 seated on the carrier substrate 2 is, apart from its lower surface, completely surrounded by a covering compound of a cover 10.
  • a suitable sealing compound as is well known for covering semiconductor chips, can be used as the covering compound. It is suitable e.g. PVC or glass epoxy, polyimide or the like. With this covering compound, the bonding wires 8 are effectively protected from damage, since the bonding wires, as clearly shown in FIG. 1, are also completely surrounded by the covering compound.
  • a stiffening element 12 is embedded in the cover 10.
  • this stiffening element has an annular design with a continuously constant rectangular cross-sectional shape.
  • the annular stiffening element 12 is arranged over the entire surface with its lower surface spaced apart from the carrier substrate 2.
  • the ring plane of the stiffening ring 12 lies parallel to the plane of the carrier substrate 2 and lies above the upper surface of the integrated circuit 6.
  • the diameter of the stiffening ring 12 is somewhat larger than the outer border of the integrated circuit 6.
  • stiffening ring 12 is not in contact with the carrier substrate 2 according to the invention, sufficient elasticity of the entire arrangement is achieved with good mechanical strength at the same time, since the stiffening element 12 sits above the break-sensitive integrated circuit 6.
  • FIG. 2 shows a manufacturing step of a preferred manufacturing method for the carrier element 1 shown in FIG. 1.
  • the carrier substrate 2 is already integrated with the Equipped circuit 6 equipped, as the existing Bond ⁇ 8 show.
  • the cover shown in FIG. 1 has not yet been applied.
  • a covering tool 20 with a filling opening 24 for the covering compound is available for this.
  • the covering tool 20 is pot-shaped and is positioned above the carrier substrate 2 together with the integrated circuit 6.
  • the shape of the cover tool 20 is inverse to the desired shape of the cover 10, as shown in FIG. 2, the stiffening element 12 is inserted into the cover tool 20.
  • the stiffening element 12 is located at the bottom of the pot-like covering tool 20, whereby due to its "head position" it must be ensured with suitable means that the stiffening element 12 does not fall out of the covering tool 20.
  • a simple one Possibility of holding the stiffening element 12 within the covering tool 20 consists, for example, in holding the stiffening element 12 by means of negative pressure in the covering tool 20.
  • the covering tool 20 has, for example, negative pressure channels 26, as indicated by dashed lines in FIG.
  • FIG. 3 shows a wide variety of embodiments a) to g) of carrier elements according to the invention. It is common to all of the exemplary embodiments that the stiffening element is arranged at a distance from the carrier substrate 2 and thus there is no direct contact between the carrier substrate 2 and the stiffening element 12.
  • the exemplary embodiment a) corresponds to the example shown in FIG. 1 with an annular stiffening element 12.
  • FIG. 3b shows a similar support element, but the annular stiffening element 12 is now not provided with a rectangular cross section, but with a cross section that is on the inner circumferential surface of the stiffening ⁇ element 12 has a conical and widening to the integrated circuit 6 edge.
  • FIG. 3c shows an annular stiffening element 12 with a stepped cross section.
  • the annular stiffening element 12 is provided with a continuous wall at the end facing away from the integrated circuit 6.
  • FIG. 3e shows a stiffening element 12 similar to FIG. 3c with a stepped cross section. However, the outer circumferential surface of the stiffening ring 12 is still surrounded by covering compound 10.
  • the stiffening element 12 has a form-locking element 12a centrally above the integrated circuit 6, which protrudes in the direction of the integrated circuit 6.
  • FIG. 3g shows a plate-shaped stiffening element 12 which is arranged above the integrated circuit 6 and from which nose elements 12a project in the direction of the integrated circuit 6.
  • the nose elements 12a or form-locking elements serve, inter alia, to increase the adhesive effect between the covering compound and the stiffening element 12 and thus ensure that the stiffening element 12 is held better within the covering compound.
  • FIG. 4 shows various possibilities of how the stiffening elements 12 can be designed in a top view. In addition to an open or closed circular design, it is easily possible to implement the stiffening element in a star or cross shape. In addition, T-shaped structures are also possible or structures with a plurality of stiffening webs which are orthogonal to one another in the manner of a tree structure.
  • the present invention is not limited to plastic coverings. Rather, thermally or UV light-curing gel masking compositions are also possible, which are added in the dispersion process in compressed air doses over the area of the semiconductor chip to be protected.
  • the stiffening elements mentioned above can be introduced or pressed in following the application of the covering compound.
  • chip card production e.g. a stiffening ring is already inserted into the cutout of the chip card provided for the semiconductor chip and serves as a positioning aid, so that the preassembled semiconductor chip can be inserted between the stiffening ring in a simple manner.

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Abstract

Um bei Biegebelastungen des Trägerelementes (2) eine Gefährdung des integrierten Schaltkreises (6) oder eine Rißbildung zwischen Trägerelement (2) und integrierten Schaltkreis (6) zu vermeiden, wird eine das Trägerelement (2) nicht berührende Versteifungseinrichtung (12) in die Abdeckung (10) des integrierten Schaltkreises (6) eingebracht. Die Versteifungseinrichtung (12), z.B. ein ringförmiges Element, wird hierfür so in das Abdeckwerkzeug einer geeigneten Kunststoffspritzform eingelegt, daß zwischen Trägerelement (2) und Versteifungseinrichtung (12) der Kunststoff eindringen kann.

Description

Beschreibung
Trägerelement mit wenigstens einem integrierten Schaltkreis sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägerele- mentes
Die Erfindung betrifft ein Trägerelement mit mindestens einem integrierten Schaltkreis, mit einem Trägersubstrat, auf des¬ sen Oberfläche mehrere Kontaktflächen vorgesehen sind, die über Leiterbahnen mit dem integrierten Schaltkreis elektrisch verbunden sind, mit einer Versteifungseinrichtung, die eine höherer Biegefestigkeit aufweist als das Trägersubstrat, zum Schutz des integrierten Schaltkreises, und mit einer aus Ab¬ deckmasse bestehenden Abdeckeinrichtung, welche den inte- grierten Schaltkreis abdeckt, sowie ein Verfahren zum Her¬ stellen eines solchen Trägerelementes.
Eine solches Trägerelement ist beispielsweise aus EP 0 484 353 Bl bekannt. Um den integrierten Schaltkreis auf dem Trä- gersubstrat wirksam vor mechanischen Beschädigungen insbeson¬ dere bei Biegebeanspruchung zu schützen, wird ein Verstei¬ fungsring aus Metall oder einer Metall-Legierung vorgeschla¬ gen. Dieser Versteifungsring ist auf dem flexiblen Träger¬ substrat einer Chipkarte aufgeklebt und bildet zusammen mit dem Trägersubstrat ein topfartiges Gebilde, in dem der inte¬ grierte Schaltkreis sitzt. Der Versteifungsring überragt den integrierten Schaltkreis. Der verbleibende Innenraum des topfartigen Gebildes ist mit einer geeigneten Abdeckmasse, z.B. Kunststoff, ausgefüllt. Der Schutz des integrierten Schaltkreises wird dadurch erreicht, daß der Versteifungsring eine wesentlich höhere Biegesteifigkeit aufweist als das fle¬ xible Trägersubstrat.
Aus EP-A-0 211 380 ist eine weitere Lösung bekannt, um einen integrierten Schaltkreis vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Dort wird zwischen Halbleiterchip und Träger¬ substrat, das ein Chipkartenmaterial ist, eine dünne verstär- O 97/42655 PC17DE97/00827
2 kende Schicht, z.B. aus einem dünnen Netzgeflecht, vorgese¬ hen.
Aus DE 3 639 351 Bl ist es bekannt, eine Folienabdeckung über dem Halbleiterchip zu benutzen. Eine solche Folienabdeckung besitzt aber nachteiligerweise ein hohes elastisches Deh¬ nungsvermögen, so daß ein wirklicher mechanischer Schutz des Halbleiterchips nicht gewährleistet ist.
Eine weitere Möglichkeit ist in DE-OS 3 235 650 beschrieben. Dort wird zum Schutz der Bonddrähte, mit denen der Halblei¬ terchip üblicherweise an Kontakte des Trägersubstrates ange¬ schlossen ist, ein den Halbleiterchip und die Bonddrähte um¬ gebender ringförmiger Begrenzungsrahmen vorgesehen. Dieser Begrenzungsrahmen, der von der äußeren Gestalt ähnlich zu dem oben erwähnten Versteifungsπng in EP 0 484 353 Bl ist, be¬ steht jedoch aus Glasepoxy oder PVC, also im wesentlichen dem gleichen Material wie das Trägersubstrat. Auch in dieses topfartige Gebilde wird anschließend Gußmasse in flüssigen oder halbflüssigen Zustand eingebracht. Eine ausgesprochene Schutzfunktion des Halbleiterchips wird durch einen solchen wenig biegesteifen Begrenzungsrahmen nicht erreicht.
Aus DE-OS 29 42 422 ist es bekannt, den Begrenzungsrahmen für die Verguß- bzw. Abdeckmasse gleichzeitig als Verstärkungs¬ rahmen für das Trägerelement auszubilden. Dieser Verstär¬ kungsrahmen ist am Rand der Trägerplatte angeordnet und dient dazu, die Trägerplatte als Ganzes genügend zu versteifen. Der Versteifungsring ist dabei nur am Rand des Trägers fixiert, so daß dieser dabei noch genügend Flexibilität aufweist und die Chipkarte bei Biegebelastung nicht reißt.
Den meisten oben erwähnten Anordnungen ist gemeinsam, daß das Versteifungselement bzw. der Begrenzungsrahmen mit dem Trä- gersubstrat feststehend verbunden ist. Hierdurch besteht die Gefahr, insbesondere dann, wenn das Versteifungselement eine viel höhere Biegefestigkeit als das Trägersubstrat aufweist, daß es bei bereits verhältnismäßig geringen Biegebeanspru¬ chungen des Trägerelementes zu einer Rißbildung zwischen Trä¬ gerelement und aufsitzendem Halbleiterchip kommt. Im ungün¬ stigsten Fall führt diese Rißbildung zu einem Bruch des Halb- leiterchips selbst oder zu einem Bruch der Bonddrähte, so daß die gesamte Anordnung nicht mehr funktionstauglich ist. Die¬ ses Problem wird bei Chipkarten, die verhältnismäßig große scheckkartenähnliche Trägerelemente aufweisen noch weiter er¬ höht, da solche Chipkarten harten Einsatzbedingungen unter- worfen sind, z.B. dann, wenn die Chipkarten in Hosentaschen aufbewahrt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun¬ de, das eingangs erwähnte Trägerelement mit einem integrier- ten Schaltkreis so weiterzubilden, daß die Bruchempfindlich¬ keit vermindert wird. Zusätzlich soll ein Verfahren zur Her¬ stellung eines solchen Trägerelementes angegeben werden.
Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Trägerelement dadurch gelöst, daß die Versteifungseinrichtung in die Ab¬ deckmasse der Abdeckeinrichtung eingebracht und berührungs- frei zum Trägersubstrat angeordnet ist.
Zweckmäßigerweise ist der Zwischenraum zwischen Träger- Substrat und Versteifungseinrichtung bzw. zwischen Halblei¬ terchip und Versteifungseinrichtung mit Abdeckmasse der Ab¬ deckeinrichtung, also mit Verguß- bzw. Gußmasse, ausgefüllt. Hierdurch wird die gesamte Anordnung äußerst stabil ohne hoh¬ le Zwischenräume.
Im einfachsten Fall ist die Versteifungseinrichtung ein Ver¬ steifungsring, der oberhalb des integrierten Schaltkreises angeordnet ist und aus Metall oder einer Metall-Legierung be¬ steht. Hierbei weist der Versteifungsring mit seiner unteren Fläche einen größeren Abstand zum Trägersubstrat als die obe¬ re Fläche des integrierten Schaltkreises auf. Grundsätzlich kann die Versteifungseinrichtung jedoch belie¬ big gestaltet sein. Wesentlich für die Erfindung ist ledig¬ lich, daß die Versteifungseinrichtung keinen direkten Kontakt zum Trägersubstrat aufweist. Dadurch wird die Bruchgefahr des empfindlichen integrierten Schaltkreises und dessen Verbin¬ dungselemente bei gegebener Biege- und Torsionsbelastung so¬ wie entsprechenden Druckbelastungen abgefangen und dennoch eine ausreichende Elastizität ermöglicht. Damit bilden sich beim Biegen des Trägerelementes keine Schädigungen in Form von Rissen aus.
Das Trägerelement nach der Erfindung eignet sich insbesondere für bruchempfindliche Halbleiterchips und damit insbesondere auch für Chipkarten, in denen solche bruchempfindlichen Halb- leiterchips eingesetzt sind.
Ein Verfahren zur Herstellung solcher Trägerelemente weist folgende Verfahrensschritte auf:
- Bereitstellen eines Trägersubstrates mit aufgebrachten und kontaktierten integrierten Schaltkreis,
- Bereitstellen eines Abdeck- oder Spritzwerkzeuges, um den integrierten Schaltkreis auf dem Trägersubstrat mit einer Abdeckmasse zu überdecken,
- Einlegen einer Versteifungseinrichtung in das Abdeck- oder Spritzwerkzeug derart, daß beim Einspritzen der Abdeck¬ masse, letztere zwischen Trägersubstrat und Versteifungs- einrichtung eindringen kann,
- Aufsetzen des Abdeck- oder Spritzwerkzeuges samt Verstei¬ fungseinrichtung auf das Trägersubstrat samt integrierten Schaltkreis,
- Einbringen von Abdeckmasse in das Abdeck- oder Spritzwerk¬ zeug, - Aushärten der Abdeckmasse und Freigabe aus dem Abdeck- oder Spritzwerkzeug.
Die Versteifungseinrichtung wird also mit dem Aufbringen der Abdeckmasse, die z.B. Kunststoff ist, auf das Trägerelement in die gesamte Anordnung eingebracht.
Es ist jedoch auch abweichend hiervon ohne weiteres möglich, die Versteifungseinrichtung nachträglich, also nach dem Auf¬ bringen der Abdeckmasse, auf die Abdeckung aufzubringen. Es kann z.B. hierfür eine geeignete Nut auf der Oberfläche der Abdeckung freigelassen werden. In eine solche beispielsweise ringförmige Nut kann dann ein entsprechend dieser Nut ange- paßter Versteifungsring aus Metall oder aus einer Metall- Legierung eingesetzt werden.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Verstärkungsein¬ richtung mit einer geeigneten Klebeschicht zu versehen, so daß dieses Versteifungselement sicher innerhalb der Abdeck¬ masse gehalten wird.
Zur Erhöhung der Adhäsion können zwischen Versteifungselement und Abdeckmasse Formschlußelemente beliebiger Form am Ver- steifungselement einstückig angeformt werden. Solche Form¬ schlußelemente sind z.B. in Richtung Halbleiterchip ragende Nasenelemente der Versteifungseinrichtung.
Eine sehr einfache Möglichkeit das Trägerelement nach der Er- findung herzustellen, besteht darin, das Versteifungselement zusammen mit der Abdeckung auf das Trägersubstrat aufzubrin¬ gen. Hierbei wird das Verstärkungselement in das Formfüll- Werkzeug der Abdeckung eingebracht, von wo es zusammen mit der Abdeckung auf das Trägerelement positioniert wird. An- schließend wird die Abdeckmasse eingefüllt. Die Haftung wird hierbei von der Abdeckung erzeugt. Da erfindungsgemäß das vorzugsweise aus Metall bestehende Versteifungselement keinen berührenden Kontakt zum Träger¬ substrat aufweist, sind auch keine isolierenden Maßnahmen zu ergreifen, um einen Kurzschluß zwischen Versteifungselement und Kontaktbahnen des Trägersubstrates zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn elektrisch leitende, nicht von Isolationsmaterial umgebende Trägersubstrate (z.B. Metall-Leadframes) verwendet werden.
Die Erfindung wird nach folgend anhand von mehreren Ausfüh¬ rungsbeispielen im Zusammenhang mit vier Figuren näher erläu¬ tert. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Trägerelemen- tes nach der Erfindung in Schnittansicht,
Figur 2 eine Schnittansicht des Trägerelementes von Figur 1 während eines Herstellschrittes eines bevorzugten Herstellverfahrens,
Figur 3 mehrere Schnittansichten von verschiedenen Trägere¬ lementen, die jeweils ein Versteifungselement auf¬ weisen, und
Figur 4 mehrere Draufsichten auf verschiedene Ausführungs- formen von Trägerelementen nach der Erfindung.
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
Figur 1 zeigt eine erstes Ausführungsbeispiel eines Träger¬ elementes 1 nach der Erfindung. Das Trägerelement 1 weist ein Trägersubstrat 2 , z. B. ein Chipkartenmaterial aus Kunst¬ stoff, auf. Auf dem Trägersubstrat 2 ist mittels geeigneter Klebeschicht 4 ein Halbleiterchip bzw. integrierter Schalt- kreis 6 aufgeklebt. Ober Bonddrähte 8 sind die einzelnen An¬ schlußpunkte des integrierten Schaltkreises 6 mit Kontaktbah¬ nen auf dem Trägersubsrat 2 elektrisch leitend in Verbindung.
Der auf dem Trägersubstrat 2 sitzende integrierte Schalt¬ kreis 6 ist, abgesehen von seiner unteren Fläche, vollständig von einer Abdeckmasse einer Abdeckung 10 umgeben. Als Abdeck¬ masse kann eine geeignete Vergußmasse, wie diese hinlänglich zum Abdecken von Halbleiterchips bekannt ist, verwendet wer- den. Es eignet sich z.B. PVC oder Glasepoxy, Polyimid oder dgl.. Durch diese Abdeckmasse werden die Bonddrähte 8 wirksam vor Beschädigungen geschützt, da die Bondrähte, wie Figur 1 deutlich zeigt, ebenfalls ganzumfänglich von der Abdeckmasse umgeben sind.
In die Abdeckung 10 ist gemäß Figur 1 ein Versteifungselement 12 eingebettet. Dieses Versteifungselement ist im vorliegen¬ den Ausfuhrungsbeispiel ringförmig gestaltet mit einer konti¬ nuierlich gleichbleibenden rechteckförmigen Querschnittsform. Das ringförmige Versteifungselement 12 ist ganzflächig mit seiner unteren Fläche beabstandet zum Trägersubstrat 2 ange¬ ordnet. Die Ringebene des Versteifungsringes 12 liegt paral¬ lel zur Ebene des Trägersubstrates 2 und liegt oberhalb der oberen Fläche des Integrierten Schaltkreises 6. Der Durchmes- ser des Versteifungsringes 12 ist etwas größer als die äußere Umrandung des integrierten Schaltkreises 6.
Dadurch, daß der Versteifungsring 12 erfindungsgemäß nicht mit dem Trägersubstrat 2 in Berührung steht, wird eine aus- reichende Elastizität der gesamten Anordnung erreicht bei gleichzeitig guter mechanischer Festigkeit, da das Verstei¬ fungselement 12 über dem bruchempfindlichen integrierten Schaltkreis 6 sitzt.
In Figur 2 ist ein Herstellschritt eines bevorzugten Her¬ stellverfahrens des in Figur 1 dargestellten Trägerelementes 1 dargestellt. Das Trägersubstrat 2 ist bereits mit dem inte- grierten Schaltkreis 6 bestückt, wie die vorhandenen Bond¬ drähte 8 zeigen. Die in Figur 1 dargestellte Abdeckung ist jedoch noch nicht aufgebracht. Hierfür steht ein Abdeckwerk¬ zeug 20 mit Einfüllöffnung 24 für die Abdeckmasse zur Verfü- gung. Das Abdeckwerkzeug 20 ist im vorliegenden Beispiel topfförmig gestaltet und über dem Trägersubstrat 2 samt inte¬ grierten Schaltkreis 6 positioniert. Die Form des Abdeckwerk¬ zeuges 20 ist invers zu der gewünschten Form der Abdeckung 10. In das Abdeckwerkzeug 20 ist, wie Figur 2 zeigt, das Ver- steifungselement 12 eingelegt. Im vorliegenden Beispiel be¬ findet sich das Versteifungselement 12 am Boden des topfarti¬ gen Abdeckwerkzeuges 20, wobei aufgrund dessen „KopfStellung" mit geeigneten Mittel dafür gesorgt werden muß, daß das Ver¬ steifungselement 12 nicht aus dem Abdeckwerkzeug 20 heraus- fällt. Eine einfache Möglichkeit zur Halterung des Verstei¬ fungselementes 12 innerhalb des Abdeckwerkzeuges 20 besteht z.B. darin, das Versteifungselement 12 mittels Unterdruck im Abdeckwerkzeug 20 zu halten. Hierfür weist das Abdeckwerkzeug 20 z.B. Unterdruckkanäle 26 auf, wie sie in Figur 2 strichliert angedeutet sind.
Nachdem das Abdeckwerkzeug 20 samt eingebrachten Versteifung¬ selement 12 über dem Trägersubstrat 2 positioniert ist, wird das Abdeckwerkzeug 20 auf das Trägersubstrat 2 gesetzt und anschließend durch die Einfüllöffnung 24 Abdeckmasse einge¬ füllt bis der Hohlraum zwischen Trägersubstrat 2, integrier¬ ten Schaltkreis 6 und Begrenzungen des Abdeckwerkzeuges 20 bzw. Versteifungselementes 12 vollständig mit Abdeckmasse ge¬ füllt ist. Nach dem Füllvorgang wird das Abdeckwerkzeug 20 von der erstarrten Abdeckmasse abgenommen unter gleichzeiti¬ gem Zurücklassen des Versteifungselementes 12 innerhalb der Abdeckmasse. Bei Bedarf kann das Versteifungselement 12 an seinen der Abdeckmasse zugewandten Seiten mit einer Klebe¬ schicht versehen sein, um einen noch besseren Halt innerhalb der Abdeckmasse zu haben. In Figur 3 sind unterschiedlichste Ausführungsformen a) bis g) von Trägerelementen nach der Erfindung dargestellt. Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß das Versteifungsele¬ ment beabstandet zum Trägersubstrat 2 angeordnet ist und so- mit kein direkter Kontakt zwischen Trägersubstrat 2 und Ver¬ steifungselement 12 herrscht.
Das Ausfuhrungsbeispiel a) entspricht dem in Figur 1 gezeig¬ ten Beispiel mit kreisringförmigen Versteifungselement 12. Figur 3b zeigt ein ähnliches Trägerelement, jedoch ist das kreisringförmige Versteifungselement 12 jetzt mit keinem rechteckförmigen Querschnitt versehen, sondern mit einem Querschnitt, der an der inneren Umlauffläche des Versteifung¬ selementes 12 einen konischen und sich zum integrierten Schaltkreis 6 erweiternden Rand aufweist.
Figur 3c zeigt ein ringförmiges Versteifungselement 12 mit einem treppenförmig gestalteten Querschnitt. In Figur 3d ist das ringförmige Versteifungelement 12 an der dem integrierten Schaltkreis 6 abgewandten Ende mit einer durchgehenden Wan¬ dung versehen. Figur 3e zeigt ein zu Figur 3c ähnliches Ver¬ steifungelement 12 mit treppenförmigen Querschnitt. Aller¬ dings ist die äußere Umlauffläche des Versteifungsringes 12 noch von Abdeckmasse 10 umgeben.
In der Querschnittsansicht von Figur 3f weist das Verstei¬ fungselement 12 zentrisch über dem integrierten Schaltkreis 6 ein Formschlußelement 12a auf, das in Richtung integrierten Schaltkreis 6 ragt . Figur 3g zeigt ein plattenförmiges Ver- steifungselement 12, das über dem integrierten Schaltkreis 6 angeordnet ist und von dem aus in Richtung integrierten Schaltkreis 6 Nasenelemente 12a vorspringen. Die Nasenelemen¬ te 12a bzw. Formschlußelemente dienen u.a. zur Erhöhung der Adhäsionswirkung zwischen Abdeckmasse und Versteifungselement 12 und sorgen so für einen besseren Halt des Versteifungsele¬ mentes 12 innerhalb der Abdeckmasse. In Figur 4 sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie die Versteifungselemente 12 in Draufsicht gestaltet sein kön¬ nen. Neben einer offenen oder geschlossenen kreisringförmigen Gestaltung ist es ohne weiteres möglich, das Versteifungsele- ment sternförmig oder kreuzförmig zu realisieren. Darüber hinaus sind auch T-förmige Strukturen möglich oder Strukturen mit mehreren orthogonal zueinander stehenden Versteifungsste¬ gen nach Art einer Baumstruktur.
Die vorliegende Erfindung ist nicht allein auf Abdeckmassen aus Kunststoff beschränkt. Vielmehr sind auch thermisch- oder UV-Lichtaushärtende Gelabdeckmassen möglich, die im Dispersi¬ onsverfahren druckluftdosiert über den zu schützenden Bereich des Halbleiterchips gegeben werden. Hierbei können die oben angesprochenen Versteifungselemente im Anschluß an das Auf¬ bringen der Abdeckmasse eingebracht bzw. eingedrückt werden. Bei der Chipkartenherstellung kann z.B. ein Versteifungsring bereits in die für den Halbleiterchip vorgesehene Aussparung der Chipkarte eingesetzt werden und als Positionierhilfe die- nen, so daß der vormontierte Halbleiterchip in einfacher Wei¬ se zwischen den Versteifungsring eingesetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Trägerelement mit mindestens einem integrierten Schalt¬ kreis (2), mit einem Trägersubstrat (2), auf dessen Oberflä- ehe mehrere Kontaktflächen vorgesehen sind, die über Leiter¬ bahnen (8) mit dem integrierten Schaltkreis (4) elektrisch verbunden sind, mit einer Versteifungseinrichtung (12), die eine höhere Biegefestigkeit aufweist als das Träger¬ substrat (2), zum Schutz des integrierten Schaltkreises (4), und mit einer aus Abdeckmasse bestehenden Abdeckeinrichtung (10), welche den integrierten Schaltkreis (4)abdeckt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) in die Abdeckmasse der Abdeckeinrich¬ tung (10) eingebracht und berührungsfrei zum Trägersubstrat (2) angeordnet ist.
2. Trägerelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Trägersubstrat (2) und der Versteifungseinrichtung (12) Ab- deckmasse der Abdeckeinrichtung (10) angeordnet ist.
3. Trägerelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) aus Metall oder einer Metall-Legierung besteht.
4. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) oberhalb des integrierten Schaltkreises (4) angeordnet ist und mit seiner unteren Fläche einen größe¬ ren Abstand zum Trägersubstrat (2) als die obere Fläche des integrierten Schaltkreises (4) aufweist.
5. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) kreisringförmig ausgebildet und der Durchmesser des Versteifungsringes etwa die äußere Umrandung des integrierten Schaltkreises (4) umgibt.
6. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) stern- oder kreuzförmig ausgebildet ist und zentrisch über dem integrierten Schaltkreis (4) sitzt.
7. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) Abschnitte aufweist, welche über dem integrierten Schaltkreis (4) angeordnet sind.
8. Trägerelement nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ab¬ schnitte in Richtung integrierten Schaltkreis (4) mindestens ein vorspringendes Nasenelement (12a) aufweisen.
9. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) im Querschnitt ausschließlich Bereiche gleicher Dicke aufweist.
10. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) im Querschnitt Bereiche mit unter¬ schiedlicher Dicke aufweist.
11. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Trägere¬ lement (2) Bestandteil einer Chipkarte ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Trägereiementes nach ei¬ nem der Ansprüche 1 bis 11 mit folgenden Verfahrensschritten:
- Bereitstellen eines Trägersubstrates (2) mit aufgebrachten und kontaktierten integrierten Schaltkreis (6), - Bereitstellen eines Spritzwerkzeuges, um den integrierten Schaltkreis (4) auf dem Trägersubstrat (2) mit einer Abdeck¬ masse zu überdecken,
- Einlegen einer Versteifungseinrichtung (12) in das Spritz¬ werkzeug derart, daß beim Einspritzen der Abdeckmasse, letz¬ tere zwischen Trägersubstrat (2) und Versteifungseinrichtung (12) eindringen kann,
- Aufsetzen des Spritzwerkzeuges samt Versteifungseinrichtung (12) auf das Trägersubstrat (2) samt integrierten Schaltkreis (4),
- Einbringen von Abdeckmasse in das Spritzwerkzeug,
- Aushärten der Abdeckmasse und Freigabe aus dem Spritzwerk¬ zeug.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Abdeck¬ masse Kunststoff eingespritzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verstei¬ fungseinrichtung (12) mit einer Klebeschicht versehen wird.
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