專利名稱：用于芯片卡內(nèi)安裝的半導體芯片的載體元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有至少兩個接線片的半導體芯片的載體元件，尤其是用于芯片卡內(nèi)安裝的載體元件，其中該元件具有包圍和保護半導體芯片的包封材料，該接線片由導電材料制成并在彼此面對的末端上具有較小的厚度，其中截面只在一側具有一階梯。半導體芯片安置在厚度較小部位的接線片上并且與其機械連接。
這種載體元件已由JP 08-116016A日本專利文摘獲悉。然而這種公知的載體元件并不適合在芯片卡內(nèi)安裝，因為它在兩側裝配包封材料并且接線片是不能以適用方式接近的。
用于芯片卡內(nèi)安裝的半導體芯片的載體元件以各種方式為大家所公知。US 5,134,773公開了具有以所謂引線框形式由導電材料制成的接觸面的載體元件，其中半導體芯片粘接在當中安排的芯片島上，并且借助壓焊絲與外圍安排的接觸面電連接。半導體芯片被保護它的和壓焊絲的包封材料所包圍，此外包封材料使接觸面保持在其位置上。因為從遠離芯片一側接觸面必須是可以自由接近的，所以包封材料只在一側存在。為了仍然提供好的機械支撐，在遠離芯片一側與其彼此電絕緣的隙縫區(qū)域內(nèi)的接觸面具有側凹，該側凹被保護罩填滿，并用一種鉚接。
雖然在US 5,134,773描述的載體元件是為所謂有接觸的芯片卡設計的，即它具有位于芯片卡表面的、從外部對讀出設備可接近的接觸面，然而它是輕而易舉地可能的而且也是公知的，只提供兩個接線片，該接線片可與卡片內(nèi)或在卡片鑲嵌物上安置的線圈電連接。
此外，接線片在數(shù)目和布局方面可以如此配備，使得它們能夠以相同方式既適合于與線圈或天線連接也適合于與讀出設備連接。
在用分層技術制造無接觸芯片卡時，這意味著載體元件安裝其上的線圈支撐膜片用至少兩個保護膜片熔接，關鍵是需夾入層內(nèi)的、被看作外部物體的載體元件，幾何上設計得盡可能如此之小，以便在載體元件周圍實現(xiàn)在溫度和壓力作用下變軟的保護膜片的最佳環(huán)流，由此完成高質(zhì)量的卡片而無縮孔和印刷圖象消失，即為追加的印刷實現(xiàn)平整的表面。
無接觸應用芯片卡的典型結構如下組成線圈支撐膜片具有約200μm厚度，兩核心膜片(kernfolie)具有各約100μm的厚度，在兩側的兩印刷膜片具有各約150μm的厚度，兩個劃傷防護膜片具有各約50μm的厚度，根據(jù)ISO標準7816合在一起得到約800μm的厚度。由此得出必要的載體元件高度小于400μm以及在卡片平面內(nèi)盡可能小的膨脹延伸。
在實現(xiàn)由US 5,134,773公知的載體元件時，根據(jù)芯片安裝在芯片島加上壓焊絲的弧線高度得出大于400μm的高度。
本發(fā)明的任務是提供具有較小高度、改善斷裂特性以及能容易制造的載體元件。
本任務通過根據(jù)權利要求1所述的載體元件解決。本發(fā)明的有益發(fā)展在從屬權利要求中給出。
作為在裝配半導體芯片、包圍芯片以及連接線時的支撐框部件，即所謂引線框部件的接線片具有如此減小厚度的一段，以致于其截面(僅在一側)具有一階梯。按照本發(fā)明所示方式減小厚度的這一段通過沖壓制造。因此就大多數(shù)情況而言降低厚度到額定接線片厚度的50％是足夠的。
這意味著，接線片的主平面是平的，而對置的表面有一階梯。半導體芯片安置在這段區(qū)域內(nèi)。這時它能夠安置在階梯一側或與其對置的一側上。當它安置在接線片的階梯一側時，芯片以其有源一側面向離開接線片的方向裝配是有益的。當它安置在與階梯側對置的一側上時，則具有優(yōu)點為芯片以其有源一側面向接線片的方向裝配，因為這時處于厚度減小的一段區(qū)域內(nèi)的壓焊線可以與接線片連接，并因此壓焊線的弧線高度不再起重要性作用。在兩種情況下均可獲得所希望的高度的減小。
盡可能多的減小高度是通過所謂的倒裝片裝配而實現(xiàn)的，在倒裝片裝配時半導體芯片用其焊接墊直接焊接或粘接在接線片上，該焊接墊以有利的方式提供加高的所謂“突起物”。因此能夠放棄用壓焊線。
放棄芯片島不僅具有減少載體元件厚度的優(yōu)點而且具有改進包封材料與接線片固定的優(yōu)點，因為包封材料能從兩側包圍芯片，并且形成從芯片到接線片很好的連接。通過取消芯片島也不再出現(xiàn)缺口作用力，所以導致更佳的斷裂強度特性。
根據(jù)所希望的載體元件較小高度，接線片表面之一將暴露在外并將提供接觸使用。為了盡可能好的裝入芯片卡內(nèi)，尤其是裝入分層的芯片卡內(nèi)，如果位于接線片之間的包封材料與接線片表面對準是有優(yōu)點的。
接線片可以向外突出到包封材料尺寸之外，并在那里形成用于與天線接線連接的接觸片。這對于把天線線圈安置在支撐膜上的裝配是具有優(yōu)點的。支撐膜以有利方式具有空隙或凹槽(包封材料將處于其中)，而接線片或在這種情況下的接觸片則位于線圈支撐膜上的線圈接觸片上。
然而只在包封材料的范圍內(nèi)提供接線片也是可能的，其優(yōu)點為這樣的載體元件也能隨后插入已分層的、當然有空隙的卡內(nèi)。天線線圈末端合適地處于該空隙內(nèi)，以便能夠以簡單的方式例如通過粘接或焊接或通過彈性連接部件與載體元件接線片連接。
只不過具有這樣一種接觸面來取代突出到邊緣之外的接觸片的載體元件，也可以直接安放在線圈支撐膜片上。在這種情形下，卡的層壓塑料的相應的核心膜片應具有一空隙。
接觸片以有利方式可以具有一加寬的末端，以便能更好地與所繞線圈的接線片連接。
當接線片以直角彎向芯片，因而彎角區(qū)域處于包封材料內(nèi)時，用接觸片可實現(xiàn)包封材料的特佳的固定。當接線片再次以直角，最好向另一方向彎曲時，則可得到更進一步改善的固定。此外，按照這種方式產(chǎn)生可適用于另一可選擇裝配的其它的接觸面。
本發(fā)明下面依靠實施例借助附圖詳細說明。其中這些附圖分別示出

圖1-6示出本發(fā)明載體元件的各種實施例的剖面圖。
圖7示出具有用于在線圈支撐膜片上裝配的接觸片的載體元件，圖8示出具有用于在線圈支撐膜片上或直接在芯片卡內(nèi)裝配的接觸面的載體元件。
圖1示出本發(fā)明載體元件剖面圖，正如圖7所畫出的那樣。兩接線片1沿著載體元件對置的邊緣上安置。一方面它們作為半導體芯片2的支承面，另一方面它們用作從載體元件外與半導體芯片2接觸。為此目的，它們經(jīng)過壓焊線4與半導體芯片2連接。半導體芯片2用粘接劑3與接線片1機械連接。半導體芯片2和壓焊線4用包封材料5澆注或擠壓包封。保封材料5有利地具有明亮色彩，該色彩，并非像市場上一般可購得的深黑色物質(zhì)那樣，可通過芯片卡的膜層透光。
正如在圖7所看到的那樣，接線片1以有利方式安置在載體元件對角區(qū)內(nèi)，以便在裝配時為半導體芯片2提供均勻和均衡的襯底。為了裝配的目的，接線片1與支持它的框架(所謂引線框)連接，并且在裝配芯片、擠壓包封或澆注之后，由框架中對接線片沖邊成形。在列舉的例子中只配置了兩只接線片1，因為該載體元件主要適用于無接觸芯片卡。然而根據(jù)ISO-標準7816毫無問題地可提供多個接線片作為接觸面，以便按照這種方式得到接觸式芯片卡的載體元件。主要的是不存在芯片島。由此一方面避免了缺口作用力，另一方面包封材料5可以包圍整個芯片2，所以可以更好地實現(xiàn)接線片1在載體元件上的粘著，因為它大部分通過粘接3保持著，不只依靠包封材料5和接線片1之間的粘附力。
當接線片1彎一角度，如圖2所示，則可實現(xiàn)接線片更好的固定。接線片1的第一段1C以大體呈直角向芯片2彎曲。在繼續(xù)成形中第二段1d也可以大體呈直角向另一方向彎曲。由此形成另一從外側可接近的接觸面，所以這樣的載體元件也適用于所謂的組合卡，因為它從一側可與線圈連接，而從另一側能夠通過讀出裝置接觸。然而為此必須多于兩個接觸片。當然，只需兩次彎角已足夠用。
除了缺少芯片島之外，應該看到本發(fā)明的載體元件的主要方面在接線片1的一段1a上，該段對額定厚度而言有一減小厚度，其中只在接線片1的一側上有載面呈階梯的一段。當半導體芯片2放置在具有減小厚度的這段1a范圍內(nèi)時，則因此載體元件的總高度可以降低約為接線片厚度的一半。因為這段1a可以保持短小，所以接線片1的機械特性不受影響。
在圖1和圖2，半導體芯片2安置在接線片1載面階梯的側面上，其中半導體芯片2的有源側面，即具有集成電路的一側面向離開接線片1的方向。圖3和圖4示出另外一些方案，在該方案內(nèi)半導體芯片2安置在接線片1面對截面階梯的一側上，其中有源的一側面向接線片1的方向。這時壓焊線4按照本發(fā)明方式引到具有減小厚度的一段1a上，所以不必因壓焊線的弧線高度提供載體元件的附加高度。當芯片背面未配置包封材料5(如圖4所示)時，能達到進一步減小高度。這是可能的，因為半導體芯片2的有源一側面向接線片1的方向。
圖5和圖6示出另外一些裝配方案，其中半導體芯片2用所謂倒裝片技術與接線片1連接。這時芯片2的接線墊直接與具有減小厚度的接線片段相連。它可以事先提供導電的隆起物6，所謂的“突出物”或焊接峰點。圖6的載體元件具有最小高度，其中半導體芯片2用倒裝片技術安裝在具有減小厚度1a的一段范圍內(nèi)，而且芯片背面保持未被包封材料5所復蓋。
圖7示出把本發(fā)明的載體元件裝入到天線線圈8用的支撐膜片7內(nèi)的一個可能方案。該載體元件配備帶有接觸片的接線片1，那就是說配備向包封材料5邊緣之外突出的接線片1。接觸片具有加寬的末端1b，為了實現(xiàn)與線圈接線片10更好接觸。在裝配時包封材料5放入支撐膜片7的空隙9內(nèi)，其中接觸片1與線圈接線片10接觸。這種裝配方案實現(xiàn)把載體元件特別平整地裝入分層的卡內(nèi)。
圖8示出一種方案，在該方案中接線片1作為接觸面(在圖中不應該看到，因為它處于載體元件的下側)形成。這表示突出在包封材料5的邊緣之外的一段，例如在沖制時已從引線框除去。載體元件放置到線圈支撐膜7上，并且與線圈接線片10接觸。為了得到平整的芯片卡表面，芯片卡層壓塑料片的上部核心膜片必須具有空隙。
載體元件的這種實施形式當然也可以事后裝入已經(jīng)層壓或甚至澆注的卡11內(nèi)，為此該卡11具有空隙12。在空隙12內(nèi)應該可以看到線圈接線片10，該線圈接線片10通過這優(yōu)越的設計實現(xiàn)與載體元件接線片1的簡單接觸。
這種事后把載體元件裝入芯片卡11可以實現(xiàn)以簡單方式制造所謂的組合卡，該組合卡一方面具有用于與讀出裝置接觸的接觸面，這些接觸面處在芯片卡11的一個表面上，另一方面含有線圈8。圖2的載體元件特別適合于它。
權利要求
1.半導體芯片(2)用的載體元件，該載體元件具有至少兩個接線片(1)、尤其適于裝入芯片卡(11)，具有以下標志-元件具有包圍和保護半導體芯片(2)的包封材料(5)，-接線片(1)由導電材料制成且在彼此面對的末端(1a)上有減小的厚度，其中剖面只在一側有一階梯，-半導體芯片(2)安置在接線片(1)上減小厚度一段的區(qū)域內(nèi)并與其機械連接。其特征為如下標志-接線片(1)沿著僅有的兩彼此相對的邊緣安置在包封材料(5)的主平面之一上，-具有減小厚度的接線片末端(1a)由沖壓產(chǎn)生。
2.根據(jù)權利要求1所述的載體元件，其特征為暴露出的接線片表面與包封材料(5)的表面對準。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的載體元件，其特征為接線片(1)只在包封材料(5)范圍內(nèi)伸展并在那里形成接觸面。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的載體元件，其特征為接線片(1)向包封材料(5)的邊緣之外突出并形成接觸片。
5.根據(jù)權利要求4所述的載體元件，其特征為接觸片(1)具有加寬的末端(1b)。
6.根據(jù)上述權利要求之一所述的載體元件，其特征為半導體芯片(2)以其具有電路結構的一側，面向接線片(1)安置在此接線片上。
7.根據(jù)權利要求6所述的載體元件，其特征為半導體芯片(2)安置在接線片(1)具有截面階梯的一側上。
8.根據(jù)權利要求7所述的載體元件，其特征為機械連接也起著電連接(6)的作用。
9.根據(jù)權利要求7所述的載體元件，其特征為電連接通過壓焊線(4)實現(xiàn)。
10.根據(jù)權利要求1到5之一所述的載體元件，其特征為半導體芯片(2)以其具有電路結構的一側，面向離開接線片(1)的方向安置在接線片(1)具有載面階梯一側上，并且電連接通過壓焊線(4)實現(xiàn)。
11.根據(jù)上述權利要求之一所述的載體元件，其特征為接線片以大體呈直角向半導體芯片(2)彎曲。
12.根據(jù)權利要求11所述的載體元件，其特征為接線片具有離半導體芯片(2)彎曲的大體呈直角的另一彎角。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有至少兩個接線片(1)的半導體芯片(2)的載體元件,尤其是用于在芯片卡內(nèi)安裝的載體元件,該載體元件具有保護半導體芯片(2)的包封材料(5)。接線片(1)安置在僅沿著兩個對置邊緣的包封材料(5)的主平面之一上。它們由導電材料制成并且在彼此面對的兩末端(1a)上具有減小的厚度,其中截面只在一側具有一個階梯。半導體芯片(2)安置在接線片(1)上的厚度減小的該段(1a)的范圍內(nèi)并且與其機械連接。
文檔編號H01L23/498GK1247616SQ98802532
公開日2000年3月15日 申請日期1998年9月17日 優(yōu)先權日1997年10月15日
發(fā)明者F·普斯赫納, J·菲舍爾, J·海策爾 申請人:西門子公司