DE10151941A1

DE10151941A1 - Chipmodul und Chipkarte oder Speicherkarte

Info

Publication number: DE10151941A1
Application number: DE2001151941
Authority: DE
Inventors: Harald Gundlach; Michael Huber
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-01-02

Abstract

Bei dem Chipmodul ist ein Chipträger (1) vorhanden, auf dem ein Halbleiterchip (2) mit Anschlusskontakten angebracht ist. Mit den Anschlusskontakten elektrisch leitend verbunden sind Kontaktflächen (5) des Chipträgers. Der Chip ist in einem Gehäuse angeordnet, und es ist mindestens ein Kontaktblock (3) zur Ausbildung eines TSLP-Packages vorhanden, der mit einem Anschlusskontakt des Chips und mit einer Kontaktfläche des Chipträgers elektrisch leitend verbunden und innerhalb der Vergussmasse (9) des Gehäuses angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chipmodul, insbesondere für Chipkarten oder Speicherkarten, und eine Chipkarte oder Speicherkarte (zum Beispiel Multimediakarte).
Trägerelemente für einen Halbleiterchip zum Einbau in Chipkarten sind in vielfältiger Weise bekannt geworden. In der US 5,134,773 ist ein Trägerelement beschrieben, das aus leitfähigem Material bestehende Kontaktflächen in Form eines so genannten Leadframes aufweist, bei dem der Halbleiterchip auf eine mittig angeordnete Chipinsel geklebt ist und mittels Bonddrähten mit peripher angeordneten Kontaktflächen elektrisch verbunden ist.
In der DE 197 45 648 A1 ist ein Trägerelement für einen Halbleiterchip zum Einbau in Chipkarten beschrieben, bei dem das Trägerelement für einen Halbleiterchip mit zumindest zwei Anschlüssen vorgesehen ist und eine den Halbleiterchip schützende Umhüllungsmasse aufweist. Die Anschlüsse sind an einer der Hauptoberflächen der Umhüllungsmasse entlang nur zweier entgegengesetzter Kanten angeordnet. Sie sind aus leitfähigem Material und haben an den einander zugewandten Enden eine verringerte Dicke, wobei der Querschnitt nur einseitig eine Stufe aufweist. Der Halbleiterchip ist im Bereich dieses Abschnittes verringerter Dicke auf den Anschlüssen angeordnet und mit diesen mechanisch verbunden.
Bisher wurden die Halbleiterchips in einem durch das an sich bekannte Reel-to-Reel-Verfahren verketteten Prozess in die Gehäuse (Packages) integriert. Nach dem Abnehmen (Die-Picking) des würfelförmigen Halbleiterchips (Die) vom Wafer und dem an sich bekannten Die-Bonding erfolgt das Wire-Bonding, gefolgt vom Abdeckprozess, bei dem der Chip ein Gehäuse erhält. Dieses Gehäuse ist z. B. eine Vergussmasse, mit der der Chip umspritzt wird. Bei der Flip-Chip-Technologie, bei der der Halbleiterchip mit den Anschlusskontakten auf dem leitfähigen Anteil eines Trägers angebracht wird, verbleiben nur die Schritte des Die-Picking und Die-Bonding. Beiden Prozessen gemeinsam ist jedoch, dass die Geschwindigkeit der Prozesse nach dem Die-Picking wegen der Reel-to-Reel-Technologie nicht höher als die des Die-Picking sein kann. Das Die-Picking kann wegen der Gefahr der Zerstörung des Chips nicht beliebig beschleunigt werden.
Aus der EP 0 773 584 A2 sind verschiedene Bauelemente bekannt, die sowohl auf die Verwendung eines Metall-Leadframes als auch auf ein Keramik-Substrat verzichten. Die dort beschriebenen Halbleiterbauelemente weisen ein Gehäuse aus einer Plastikvergussmasse auf, das den Halbleiterchip umgibt. Die externen Kontakte sind dabei auf einer Hauptfläche des Halbleiterbauelementes angeordnet. In der Fig. 35 dieser Schrift ist ein Bauelement gezeigt, bei dem die externen Kontakte in Form einfacher Metallisierungen ausgebildet sind, wobei diese bündig mit der Hauptfläche des Halbleiterbauelementes abschließen. Die Kontaktpads der integrierten Schaltung sind dabei in Flip-Chip-Technik mit diesen Metallisierungen elektrisch verbunden. Das dort gezeigte Halbleiterbauelement erfordert eine sehr aufwendige Prozessfolge bei der Herstellung.
So genannte TSLP-Gehäuse (Thin Small Leadless Packages) werden vorzugsweise hergestellt, indem in einem ersten Schritt zumindest ein Halbleiterchip mit einer integrierten Schaltung mit einer mit Komponenten der Schaltung versehenen aktiven Hauptseite bereitgestellt wird, auf der sich eine Mehrzahl an Kontaktpads der integrierten Schaltung befindet. In einem zweiten Schritt wird die integrierte Schaltung auf ein Grundsubstrat aufgebracht, wobei die aktive Hauptseite des Halbleiterchips dem Grundsubstrat zugewandt ist. Die Kontaktpads der integrierten Schaltung werden dabei mit elektrisch leitenden Höckern oder Kontaktblöcken verbunden, die direkt auf das Grundsubstrat aufgebracht werden. In einem dritten Schritt wird der auf dem Grundsubstrat aufgebrachte Halbleiterchip mit einer Vergussmasse umhüllt. Anschließend werden zumindest Teile des Grundsubstrates von dem umhüllten Halbleiterchip entfernt. Anstatt die Kontaktpads der integrierten Schaltung nach Art einer Flip-Chip-Montage direkt auf die Kontaktblöcke aufzubringen, können die Kontaktpads und die Kontaktblöcke auch vor dem Umhüllen mit der Vergussmasse mit Bonddrähten miteinander verbunden werden. Die Bonddrähte werden in diesem Fall mit der Vergussmasse ebenfalls umhüllt.
Durch das Umhüllen des auf das Grundsubstrat aufgebrachten Halbleiterchips mit der integrierten Schaltung und das anschließende Entfernen des Grundsubstrates kann die Größe des resultierenden Bauelementes mit TSLP-Gehäuse in weiten Grenzen an die Verwendung angepasst werden. Es ist somit insbesondere möglich, ein in seinen Abmessungen möglichst kleines Bauelement herzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Package-Kosten für Speicher- und Controller-Module, insbesondere für Chipkarten, zu senken. Der Chipdurchsatz soll unter Beibehaltung der Reel-to-Reel-Technologie erhöht werden können. Außerdem soll eine besonders kostengünstig herstellbare Chipkarte oder Speicherkarte angegeben werden.
Diese Aufgabe wird mit dem Chipmodul mit den Merkmalen des Anspruches 1 beziehungsweise mit der Chipkarte oder Speicherkarte mit den Merkmalen des Anspruches 5 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei dem Chipmodul ist ein Chipträger vorhanden, auf dem ein Halbleiterchip mit Anschlusskontakten angebracht ist. Mit den Anschlusskontakten elektrisch leitend verbunden sind Kontaktflächen des Chipträgers. Der Chip ist in einem Gehäuse angeordnet, und es ist mindestens ein Kontaktblock vorhanden, der mit einem Anschlusskontakt des Chips und mit einer Kontaktfläche des Chipträgers elektrisch leitend verbunden und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Vorzugsweise ist auf dem Chipträger eine Antennenstruktur aufgebracht, die elektrisch leitend mit dem mindestens einen Kontaktblock verbunden ist. Die Leiterbahnen auf der Karte, insbesondere die Antennenspule, oder die Kontaktflächen können beispielsweise in MID- Technologie (molded interconnect device) hergestellt werden. Diese Technologie ist insbesondere sinnvoll bei Karten mit Antenne und Kontaktflächen, so genannten Kombikarten.
Der Kontaktblock ist mit dem Anschlusskontakt des Chips beispielsweise über einen Bonddraht verbunden, der ebenfalls innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, das eine Vergussmasse umfasst, mit der der Chip, der Kontaktblock und der Bonddraht umspritzt sind. Als Verbindungstechnik zwischen Chipgehäuse (TSLP-Package) und Karte ist eine Leitklebe- oder Löttechnik bevorzugt. Beispielsweise kann das TSLP-Package noch im Nutzen mit einem Verbindungsmaterial wie anisotropem Leitkleber (zum Beispiel als Folie: ACF) oder galvanisch und somit nur auf den Anschlüssen abgeschiedenem Lot (zum Beispiel Sn- Schicht auf Cu) beschichtet werden. Nach dem Vereinzeln liegen die Teile bereits mit dem Verbindungsmaterial versehen vor.
Es folgt eine genauere Beschreibung eines Beispiels des Chipmoduls anhand der beigefügten Figur. Diese Figur zeigt einen Querschnitt einer Anordnung aus einem Chipträger 1, einem darauf befestigten Halbleiterchip 2 und Kontaktflächen 4, 5, die auf dem Chipträger 1 aufgebracht und teilweise mit Durchkontaktierungen 6 des Chipträgers miteinander verbunden sind. Es sind Kontaktblöcke 3 vorhanden, die mit Bonddrähten 8 mit Anschlusskontakten des Halbleiterchips 2 elektrisch leitend verbunden sind und auf die dem Chip zugewandten Kontaktflächen 5 des Chipträgers 1 elektrisch leitend angebracht sind. Dies geschieht nach Art einer an sich bekannten Flip-Chip- Montage.
Das Modul kann als Ganzes in einem Kartenkörper 10 eingesetzt sein. Der Halbleiterchip 2 ist mit den Kontaktblöcken 3 und den Bonddrähten 8 in einem Gehäuse angeordnet, das eine Vergussmasse 9 umfasst. Auf dem Chipträger 1 kann eine Antennenstruktur 7 als Leiterbahn aufgebracht sein. Vorderseitig, d. h. auf der von dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Chipträgers, können eine oder mehrere weitere Kontaktflächen 4 als externer Anschluss beziehungsweise externe Anschlüsse vorgesehen sein.
Die Anpassung zwischen Chip und Trägerband kann im TSLP- Package erfolgen, das in der eingangs beschriebenen Weise hergestellt werden kann: So kann das teuerste Bauteil, das Trägerband breiter standardisiert und somit günstiger eingekauft werden. Trotz der niedrigen Kosten ist der IC-Chip in ein Gehäuse eingebaut und auf diese Weise gut gegen Umwelteinwirkungen geschützt. Hierdurch wird insbesondere eine Verbesserung des Schutzes gegen Chipbruch beim Mailing erreicht bzw. kann die Verbindungstechnik zum Trägerband unabhängig von den Rahmenbedingungen des Chips optimiert werden. Auch wird der Chip gegen Feuchte und Schadgase geschützt. Die Pads am Chip können kleiner sein bzw. enger beieinander sein, da die für eine Hochgeschwindigkeitsproduktion erforderlichen Toleranzen beim Aufsetzen auf das Trägerband über entsprechend große Pads im TSLP-Package bereitgestellt werden, in die die Chips mit nach wie vor kleinen Pads eingesetzt werden. Die TSLP-Technologie kann von der Dioden-Technologie übernommen werden; als Bestückautomaten werden SMD-Automaten verwendet.
Die TSLP-Technologie kann unabhängig vom Wechsel des Substrates von Glas-Faser-Epoxi-Substraten zu Low-Cost-Substraten wie PET durchgeführt werden. Alternativ kann das TSLP-Package auch direkt in die Karte oder eine Lage der Karte eingesetzt werden (face-up oder face-down), und die Kontaktflächen können (analog zu einer hergestellten Antennenstruktur) vorher in der Karte realisiert sein. Die Kontaktflächen können auch auf das TSLP-Package oder die Karte aufgebracht werden, insbesondere erst nach dem Einsetzen des TSLP-Packages, beispielsweise durch Überdrucken der Karte und/oder des TSLP- Packages oder durch Aufsetzen geeigneter Kontaktflächen (zum Beispiel eines Tapes). Gegebenenfalls kann der Sitz des TSLP- Packages durch mechanische Maßnahmen unterstützt werden, z. B. Presssitz, Fahnen zur Seite oder Form-Schluss. Das Material für die Verbindungstechnik kann bereits während der Produktion des TSLP-Packages aufgetragen werden.
Mit diesem Chipmodul wird der bisher den Durchsatz begrenzende Abdeckschritt bei der Reel-to-Reel-Technik durch Ersatz des Abdeckschrittes durch Verwendung einer TSLP-Package- Technologie für kontaktbehaftete Chipkarten eliminiert. Bezugszeichenliste 1 Chipträger
2 Halbleiterchip
3 Kontaktblock
4 Kontaktfläche
5 Kontaktfläche
6 Durchkontaktierung
7 Antennenstruktur
8 Bonddraht
9 Vergussmasse
10 Kartenkörper

Claims

1. Chipmodul mit
einem Chipträger (1),
einem darauf angebrachten Halbleiterchip (2) mit mindestens einem Anschlusskontakt und
mindestens einer mit einem Anschlusskontakt elektrisch leitend verbundenen Kontaktfläche (5) des Chipträgers, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip in einem Gehäuse angeordnet ist und mindestens ein Kontaktblock (3) vorhanden ist, der mit einem Anschlusskontakt und mit einer Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

2. Chipmodul nach Anspruch 1, bei dem
auf dem Chipträger (1) eine Antennenstruktur (7) aufgebracht ist und
die besagte Antennenstruktur elektrisch leitend mit dem mindestens einen Kontaktblock (3) verbunden ist.

3. Chipmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der mindestens eine Kontaktblock (3) über eine Leitklebe- oder Löttechnik mit einem Anschlusskontakt des Chips verbunden ist.

4. Chipmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der mindestens eine Kontaktblock (3) über einen Bonddraht (8) mit einem Anschlusskontakt des Chips verbunden ist und der Bonddraht innerhalb des Gehäuses, das eine Vergussmasse (9) umfasst, angeordnet ist.

5. Chipkarte oder Speicherkarte mit
einem Halbleiterchip, der mindestens einen Anschlusskontakt aufweist und in einem Gehäuse angeordnet ist, und
mindestens einem Kontaktblock (3) zur Ausbildung eines TSLP- Packages, der mit dem Anschlusskontakt und mit einer Kontaktfläche der Karte elektrisch leitend verbunden und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

6. Chipkarte oder Speicherkarte nach Anspruch 5, bei der die Kontaktfläche der Karte an dem Gehäuse des Halbleiterchips angeordnet ist.

7. Chipkarte oder Speicherkarte nach Anspruch 5, bei der die Kontaktfläche der Karte in oder auf der Karte angeordnet ist.