一種新型手機功能擴展卡及其實現方法
2023-07-04 06:51:56 2
專利名稱：一種新型手機功能擴展卡及其實現方法
技術領域：
本發明涉及微電子半導體封裝技術、集成電路封裝技術領域及手機SIM卡 晶片封裝領域，特別涉及一種新型手機功能擴展卡及其實現方法。
背景技術：
隨著手機應用的不斷普及，人們對於手機功能的要求已不單單滿足於打電 話、發簡訊，人們對於手機功能的新需求不斷出現。
移動通信營運商推出了許多基於移動通信網絡的新應用，如彩信、移動股 票信息、GPRS上網、電話秘書、網絡備份等等，這其中有些功能是通過營運 商的系統實現的，有些卻必須依賴於手機本身，有些功能甚至必須依賴於手機 中的SIM卡或UIM卡才能實現工作。但是現有的SIM (UIM)卡都是採用單 個1/0 (數據輸入/輸出埠)埠工作，而且存儲容量一般都比較小，不適合 將額外的系統軟體或其他應用軟體安裝在卡內。
為了能有效地進行軟體及功能的管理，讓開發商和運營商的權利受到較好 的保護，必須讓普通的SIM (UIM)卡的功能得到延伸，才能適應新的應用。
因此，特別需要一種新型手機功能擴展卡，適合當今所有手機和SIM (U1M)卡的擴展應用卡，通過從材料到工藝的革新，採用雙I/0埠的晶片 提供對原有SIM (UIM)卡的管理功能並實現大容量的外部擴展功能，實施過 程安全簡易，解決普通手機和現有SIM (UIM)卡的新功能擴展應用，不需要 對移動運營商的系統功能進行修改。
發明內容
本發明的目的在於提供一種新型手機功能擴展卡及其實現方法，在沿用大 部分生產設備和工藝的前提下，以新型的載帶設計為基礎，獲得高可靠性的產
口
叩o
本發明所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現一種新型手機功能擴展卡，它包括晶片、用於承載晶片的載帶及設置在載 帶上的線路，其特徵在於，所述載帶為柔性基材的雙面載帶。
所述基材可以選用PET (聚脂薄膜)或PI (聚醯亞胺)材質，也可以採用 薄型FR4 (環氧樹脂)。
所述基材的的厚度為0.05 0.12mm。
所述載帶的長度可以根據實際生產設備確定，基本選擇巻帶式35mm寬度 標準尺寸，以利大批量生產要求，也可以使用段狀或不固定尺寸的單元拼版結 構，適應小批量生產。
所述基材的正反面採用腐蝕方法或電鍍方法獲得需要的線路，來實現晶片 和觸點的電性能連接。
與普通柔性線路板不同的是所述線路與基材之間採用無膠工藝實現附著， 這是實現本發明所使用的載帶的關鍵之處，以保證在後續生產過程中不會因為 溫度變化而造成載帶的變形及保證彎折性指標。
所述基材正反面的線路通過導通孔來連接，所述導通孔採用雷射鑽孔的方 式來實現，也可以通過機械鑽孔的方式來實現
在所述基材正反面的線路在線路轉折處採用45度斜線工藝設計，這樣可 以避免因彎折造成的線路斷裂。
在所述載帶的衝切邊緣內側四角設有定位標記，以保證成品的機械尺寸和 使用中粘貼的準確對位。定位標記的寬度為0.2 0.3mm，與衝切邊緣的距離 為0.4 0.8 mm。
一種新型手機功能擴展卡的實現方法，其特徵在於，它包括如下步驟
(1) 用自動晶片裝載設備(DieBonder)將手機功能擴展卡晶片安裝到載
帶上；
(2) 用自動焊線設備(Wire Bonder)通過超聲波方式將手機功能擴展卡 晶片的功能焊盤和載帶上相應的引腳焊盤牢固地連接在一起；
(3) 對手機功能擴展卡晶片進行封裝；
(4) 使用專用在線測試設備進行電性能和程序測試；
(5) 將通過測試的產品用專用衝切設備按要求進行衝切。 在所述步驟(1)中，所述手機功能擴展卡晶片通過粘結劑粘結到載帶上，並通過高溫烘烤將手機功能擴展卡晶片和載帶牢固地連接在一起。 所述粘結劑採用導電銀膠或者非導電銀膠。
在所述步驟(2)中，所述超聲波方式為在載帶的引腳焊盤上通過超聲波 方式長出凸點，將手機功能擴展卡晶片的功能焊盤和載帶的引腳焊盤上的凸點 通過超聲波直接連接。
所述超聲波方式也可為將手機功能擴展卡晶片的焊點上採用超聲波或化 學工藝長出凸點，利用導電膠進行倒裝焊接，實現最薄的封裝厚度要求。
所述手機功能擴展卡晶片的倒裝焊接包括如下的步驟
(1) 將需要使用的手機功能擴展卡晶片在其焊盤的位置長出高於表面的凸點。
(2) 使用塗膠設備在準備好的載帶的手機功能擴展卡晶片的焊點部位塗
上膠水，利用自動晶片倒裝設備(Flip Chip Die Bonder)將手機功能擴展卡芯 片上的焊點面對應安裝到載帶上，使手機功能擴展卡晶片的焊盤和載帶上的焊 盤通過膠水的作用連接在一起。
在所述手機功能擴展卡晶片的倒裝焊接的步驟(1)中，凸點採用超聲波 焊接長凸點方法，也可以使用化學電鍍方式長出凸點，具體視產品數量和晶片 的情況來確定。
所述凸點高出平面20 100um之間，保證在焊接過程中有很好的導通性能。
在所述手機功能擴展卡晶片的倒裝焊接的步驟(2)中，膠水可以是異方 性單向導電膠(ACF)，也可以是非導電膠。
在所述步驟(3)中，所述手機功能擴展卡晶片採用封裝工藝為模塑封裝 工藝，在模塑封裝設備中將高溫高壓的模塑料融化後射出到模塑腔體內，將手 機功能擴展卡晶片和引線等包封在模塑體內，等模塑料冷卻固化後脫膜形成的 封裝品，通過模塑封裝設備自動去除多餘的模塑料。
所述封裝工藝也可為滴膠封裝工藝，使用封裝膠通過自動滴膠設備把手機 功能擴展卡晶片和引線等包封在膠體內，然後固化形成包封體。
所述封裝膠可以為UV膠(紫外線加熱固化環氧樹脂)，也可以使用其他 封裝用膠，如黑膠(普通熱固化環氧樹脂)等。
7所述固化方式為紫外線固化、自然固化或者熱固化。
在手機功能擴展卡的包裝內放入裁切好尺寸的雙面背膠紙和說明書等，方 便用戶使用。
本發明的一種新型手機功能擴展卡及其實現方法和現有的實現技術相比， 可以廣泛應用於各種品牌的手機卡座，使原有手機的功能得到極大的提高，並 可以有效地進行每個帳戶的管控；有效地解決了手機擴展卡的封裝工藝，同時 又讓所有手機都能兼容使用，極大地推動全球手機的擴展功能應用。本發明適 合各不同使用領域的需求，具有很好的應用前景。
圖1為本發明的手機擴展卡單個正面晶片封裝完成的正面示意圖； 圖2為本發明的手機擴展卡單個正面晶片封裝完成的側面示意圖； 圖3為本發明的手機擴展卡單個正面晶片封裝完成的背面示意圖； 圖4為本發明的手機擴展卡單個反面晶片封裝完成的正面示意圖； 圖5為本發明的手機擴展卡單個反面晶片封裝完成的側示意圖； 圖6為本發明的手機擴展卡單個反面晶片封裝完成的背面示意圖； 圖7為圖l處的詳細結構示意圖； 圖8為圖2處的凸點情況示意圖； 圖9為封裝體內的詳細結構示意圖； 圖IO為本發明使用的載帶的結構示意圖； 圖11為採用倒裝焊工藝時的晶片凸點工藝的示意圖； 圖12為採用倒裝焊工藝時的載帶設計與晶片安裝方式的示意圖； 圖13為採用倒裝焊工藝後晶片與載帶側面的示意圖； 圖14為圖1的實際線路正面圖形的示意圖； 圖15為圖1的實際線路反面圖形的示意圖； 圖16為載帶連續圖形的外觀示意圖。 圖中1與卡槽觸點接觸的觸點 2載帶基材 3載帶正面線路 4封裝體
5與手機卡接觸的觸點 6正反面線路導通孔7允許偏差基準線 9晶片安裝腔體
8四角定位標記
10產品型號標記
11引線焊接焊盤 13凸點突出部位 15基材正面金屬層
12凸點凹陷部位
14基材反面金屬層 16引線
17晶片
具體實施例方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解， 下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
參看圖10， 一種新型手機功能擴展卡，它包括晶片、用於承載晶片的載 帶及設置在載帶上的線路，所述載帶為柔性基材的雙面載帶。
所述基材可以選用PET (聚脂薄膜)或PI (聚醯亞胺)材質，也可以採用 薄型FR4 (環氧樹脂)。
所述基材的的厚度為0.05 0.12mm。
所述載帶的長度可以根據實際生產設備確定，基本選擇巻帶式35mm寬度 標準尺寸，以利大批量生產要求，也可以使用段狀或不固定尺寸的單元拼版結 構，適應小批量生產。
所述基材的正反面採用腐蝕方法或電鍍方法獲得需要的線路，來實現晶片 和觸點的電性能連接。
與普通柔性線路板不同的是所述線路與基材之間採用無膠工藝實現附著， 這是實現本發明所使用的載帶的關鍵之處，以保證在後續生產過程中不會因為 溫度變化而造成載帶的變形及保證彎折性指標。
在基材的兩面採用無粘接劑工藝將銅箔或基材反面金屬層14和基材正面 金屬層15附著在基材表面，可以直接使用光學方式直接將需要製作的圖形曝 光再進行電鍍，得到需要的載帶；也可以先電鍍成整版的導電面，再經過化學 蝕刻工藝保留需要的導電圖形，再通過電鍍鎳和金等耐氧化金屬層，以保證金 屬部分的抗氧化性、導電性和易於悍接的性能。
參看圖7，正反面的線路通過正反面線路導通孔6來連接，導通孔可以採用雷射鑽孔的方式來實現，也可以通過機械鑽孔的方式來實現，孔徑大小根據 工藝的不同和產品的要求來確定。
參看圖7，載帶中間的與卡槽觸點接觸的觸點1的位置和尺寸需要和普通 SIM/UIM卡的觸點位置相對應，以保證擴展卡和原手機卡複合後與手機卡槽觸 點的有效連接。
參看圖3、圖6，在載帶的反面與手機卡接觸的觸點5，觸點的形狀為圓 形，觸點的尺寸不宜過大，過大會引起手工帖裝時偏位造成觸點間電氣短路； 也不能過小，否則會引起觸點接觸不良。推薦的尺寸範圍為直徑1.0 1.5mm 之間。
如果載帶選用較厚的材質，為保證和手機卡貼合後可靠接觸，需要從正面 向反面觸點上衝壓0.1 0.3mm深度的凸點，參看圖8，使反面觸點圓心處突 出反面平面，凸點的形狀為半球型，如圖13所示。
由於是柔性線路，所有表面電氣線路3在走線轉折處採用45度斜線工藝 設計，這樣可以避免因彎折造成的線路斷裂。
參看圖7，在單個載帶的衝切邊緣內側四角，設計了定位標記8，以保證 成品的機械尺寸和使用中粘貼的準確對位。定位標記8的寬度在0.2 0.3mm， 與衝切邊緣的距離在0.4 0.8 mm之間。
單個載帶圖形設計完成後，視生產設備和工藝來確定排版形式。可以做成 單版多個單元進行半自動生產；但更推薦使用連續載帶方式排版生產。我公司 採用35mm連續載帶生產可大幅度提升生產效率，參看圖13。也可以排版成 70mm寬度或其他寬度連續載帶生產。
本發明的一種新型手機功能擴展卡的實現方法，它包括如下步驟
(1) 用自動晶片裝載設備(DieBonder)將手機功能擴展卡晶片安裝到載
帶上；
(2) 用自動焊線設備(Wire Bonder)將通過超聲波方式將手機功能擴展 卡晶片的功能焊盤和載帶上相應的引腳焊盤牢固地連接在一起；
(3) 對手機功能擴展卡晶片進行封裝；
(4 )使用專用在線測試設備進行電性能和程序測試； (5)將通過測試的產品用專用衝切設備按要求進行衝切。
10在所述步驟(1)中，所述手機功能擴展卡晶片通過粘結劑粘結到載帶上， 並通過高溫烘烤將手機功能擴展卡晶片和載帶牢固地連接在一起。 所述粘結劑採用導電銀膠或者非導電銀膠。
在所述步驟(2)中，所述超聲波方式為在載帶的引腳焊盤上通過超聲波 方式長出凸點，將手機功能擴展卡晶片的功能焊盤和載帶的引腳焊盤上的凸點 通過超聲波直接連接。
所述超聲波方式也可為將手機功能擴展卡晶片的焊點上採用超聲波或化 學工藝長出凸點，利用導電膠進行倒裝焊接，實現最薄的封裝厚度要求。焊接 時需要控制焊接弧高， 一般應控制在70 卯um，以保證封裝時的厚度要求。
所述手機功能擴展卡晶片的倒裝焊接包括如下的步驟 (1 )將需要使用的手機功能擴展卡晶片在其焊盤的位置長出高於表面的凸點。
(2)使用塗膠設備在準備好的載帶的手機功能擴展卡晶片的焊點部位塗 上膠水，利用自動晶片倒裝設備(Flip Chip Die Bonder)將手機功能擴展卡芯 片上的焊點面對應安裝到載帶上，使手機功能擴展卡晶片的焊盤和載帶上的焊 盤通過膠水的作用連接在一起。
在所述手機功能擴展卡晶片的倒裝焊接的步驟(1)中，凸點採用超聲波 焊接長凸點方法，也可以使用化學電鍍方式長出凸點，具體視產品數量和晶片 的情況來確定。
所述凸點高出平面20 100um之間，保證在焊接過程中有很好的導通性能。
在所述手機功能擴展卡晶片的倒裝焊接的步驟(2)中，膠水可以是異方 性單向導電膠(ACF)，也可以是非導電膠。
在所述步驟(3)中，所述手機功能擴展卡晶片採用封裝工藝為模塑封裝 工藝，在模塑封裝設備中將高溫高壓的模塑料融化後射出到模塑腔體內，將手 機功能擴展卡晶片和引線等包封在模塑體內，等模塑料冷卻固化後脫膜形成的 封裝品，通過模塑封裝設備自動去除多餘的模塑料。
所述封裝工藝也可為滴膠封裝工藝，使用封裝膠通過自動滴膠設備把手機 功能擴展卡晶片和引線等包封在膠體內，然後固化形成包封體。所述封裝膠可以為uv膠(紫外線加熱固化環氧樹脂)，也可以使用其他
封裝用膠，如黑膠(普通熱固化環氧樹脂)等。 所述固化方式為紫外線固化、自然固化或者熱固化。 滴膠過程採用築壩封裝技術，即先在晶片外圍用流動性較差的膠圍起來，
以確定封裝的外形和尺寸，然後再用流動性較好的膠填充到中間區域；這樣做 的結果是封裝體外形規則，封裝厚度易於控制，填充區域表面平整，不會出現 氣泡等隱患。
在手機功能擴展卡的包裝內放入裁切好尺寸的雙面背膠紙和說明書等，方 便用戶使用。
本發明的新型手機功能擴展卡比傳統工藝獲得的的擴展卡有更薄的物理 特性，按理論計算的厚度最薄可以做到0.15mm。
通過上述實現方法獲得的擴展卡的物理特性符合現在通用手機及其他移 動通訊產品的基本要求。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業 的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中 描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明 還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內，本 發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1、一種新型手機功能擴展卡，它包括晶片、用於承載晶片的載帶及設置在載帶上的線路，其特徵在於，所述載帶為柔性基材的雙面載帶。
2、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述基材可 以選用聚脂薄膜、聚醯亞胺材質或薄型環氧樹脂中的一種。
3、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述基材的的厚度為0.05 0.12mm。
4、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述基材的 正反面採用腐蝕方法或電鍍方法獲得需要的線路，來實現晶片和觸點的電性能 連接。
5、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述線路與基材之間採用無膠工藝實現附著，保證在後續生產過程中不會因為溫度變化而 造成載帶的變形及保證彎折性指標。
6、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述基材正 反面的線路通過導通孔來連接，所述導通孔採用雷射鑽孔的方式來實現。
7、 如權利要求6所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述導通孔 通過機械鑽孔的方式來實現。
8、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於在所述基材正反面的線路在線路轉折處採用45度斜線工藝設計，避免因彎折造成的線路斷裂。
9、 如權利要求1所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於在所述載帶 的衝切邊緣內側四角設有定位標記，保證成品的機械尺寸和使用中粘貼的準確 對位。
10、 如權利要求9所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述定位標 記的寬度為0.2 0.3mm。
11、 如權利要求9所述的新型手機功能擴展卡，其特徵在於所述定位標 記與衝切邊緣的距離為0.4 0.8 mm。
12、 一種新型手機功能擴展卡的實現方法，其特徵在於，它包括如下步驟(1)用自動晶片裝載設備將手機功能擴展卡晶片安裝到載帶上；(2) 用自動焊線設備將通過超聲波方式將手機功能擴展卡晶片的功能焊 盤和載帶上相應的引腳焊盤牢固地連接在一起；(3) 對手機功能擴展卡晶片進行封裝；(4 )使用專用在線測試設備進行電性能和程序測試； (5)將通過測試的產品用專用衝切設備按要求進行衝切。
13、 如權利要求12所述的實現方法，其特徵在於所述手機功能擴展卡 晶片通過粘結劑粘結到載帶上，並通過高溫烘烤將手機功能擴展卡晶片和載帶 牢固地連接在一起。
14、 如權利要求13所述的實現方法，其特徵在於所述粘結劑採用導電 銀膠。
15、 如權利要求13所述的實現方法，其特徵在於所述粘結劑採用非導 電銀膠。
16、 如權利要求12所述的實現方法，其特徵在於所述超聲波方式為在 載帶的引腳焊盤上通過超聲波方式長出凸點，將手機功能擴展卡晶片的功能焊 盤和載帶的引腳焊盤上的凸點通過超聲波直接連接。
17、 如權利要求12所述的實現方法，其特徵在於所述超聲波方式也可 為將手機功能擴展卡晶片的焊點上採用超聲波或化學工藝長出凸點，利用導電 膠進行倒裝焊接，實現最薄的封裝厚度要求。
18、 如權利要求17所述的實現方法，其特徵在於所述倒裝焊接包括如 下的步驟(1) 將需要使用的手機功能擴展卡晶片在其焊盤的位置長出高於表面的凸點。(2) 使用塗膠設備在準備好的載帶的手機功能擴展卡晶片的焊點部位塗 上膠水，利用自動晶片倒裝設備將手機功能擴展卡晶片上的焊點面對應安裝到 載帶上，使手機功能擴展卡晶片的焊盤和載帶上的焊盤通過膠水的作用連接在 一起。
19、 如權利要求17所述的實現方法，其特徵在於所述凸點採用超聲波 焊接長凸點法。
20、 如權利要求17所述的實現方法，其特徵在於所述凸點採用化學電鍍方式長出凸點。
21、 如權利要求17所述的實現方法，其特徵在於所述凸點高出平面20 100um之間，保證在焊接過程中有很好的導通性能。
22、 如權利要求17所述的實現方法，其特徵在於所述膠水為異方性單 嚮導電膠。
23、 如權利要求17所述的實現方法，其特徵在於所述膠水為非導電膠。
24、 如權利要求12所述的實現方法，其特徵在於所述封裝工藝為模塑 封裝工藝，在模塑封裝設備中將高溫高壓的模塑料融化後射出到模塑腔體內， 將手機功能擴展卡晶片和引線等包封在模塑體內，等模塑料冷卻固化後脫膜形 成的封裝品，通過模塑封裝設備自動去除多餘的模塑料。
25、 如權利要求12所述的實現方法，其特徵在於所述封裝工藝也可為 滴膠封裝工藝，使用封裝膠通過自動滴膠設備把手機功能擴展卡晶片和引線等 包封在膠體內，然後固化形成包封體。
26、 如權利要求25所述的實現方法，其特徵在於所述封裝膠為UV膠。
27、 如權利要求25所述的實現方法，其特徵在於所述封裝膠為黑膠。
28、 如權利要求25所述的實現方法，其特徵在於所述固化方式為紫外 線固化、自然固化或者熱固化的一種。
全文摘要
本發明提供一種新型手機功能擴展卡及其實現方法，它包括晶片、用於承載晶片的載帶及設置在載帶上的線路，所述載帶為柔性基材的雙面載帶；和現有的實現技術相比，可以廣泛應用於各種品牌的手機卡座，使原有手機的功能得到極大的提高，並可以有效地進行每個帳戶的管控；有效地解決了手機擴展卡的封裝工藝，同時又讓所有手機都能兼容使用，極大地推動全球手機的擴展功能應用。本發明適合各不同使用領域的需求，具有很好的應用前景。
文檔編號G06K19/077GK101527005SQ200810034389
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月7日 優先權日2008年3月7日
發明者俊 吳, 楊輝峰 申請人:上海長豐智慧卡有限公司;上海展趣網絡科技有限公司