接觸性晶片卡、其製造方法及其應用的製作方法

2023-05-27 05:58:36 2

專利名稱：接觸性晶片卡、其製造方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明系一種具有如本發明之權利要求之特徵的接觸性晶片卡、其製造方法及其應用。
背景技術：
接觸性晶片卡通常是由一個植入卡片本體中的晶片模塊構成。Haghiri u.Tarantino在其所著的」Vom Plastik zur Chipkarte」(從塑料到晶片卡，72-74頁，出版社Hanser-Verlag)有關於此種晶片卡的描述。該書131-138頁也提及晶片模塊是由安裝在晶片載體上的晶片所構成。晶片載體是一種很薄且表面平坦的經纖維強化的聚合物材料，其厚度介於100μm至120μm之間。接觸面設置在晶片載體的底面，接觸面的層厚介於35μm至40μm之間，因此帶有接觸面層的晶片載體僅具有很小的剛性。
為了簡化製造步驟，通常是將製作晶片載體的材料捲成一條卷帶，並在上面設置多個晶片模塊，然後在後面的步驟中再將它們一個一的分開。
晶片被安裝在晶片載體的頂面。晶片載體內設有供晶片與設於晶片載體底面的接觸面連接用的衝孔。這個步驟屬於已知的標準的方法，例如衝壓連接或接線連接。也可以將晶片觸點設置在晶片面對晶片載體的那一邊，也就是接觸面的對面，並使接點以覆晶法(Flip-Chip)通過開口形成觸點接通。接著再將被安裝上去的晶片封裝起來。這個步驟可以用一種所謂的模具(」Molden」)法來完成，也就是將要封裝的底面圍繞成一個封閉的區域，然後以灌注材料填滿這個區域。另外一種可行的已知封裝方法是所謂的頂部密封(」Glob-Top」)封裝法，這種方法是將灌注材料一滴一滴的灌注在晶片上。封裝的目的是為了保護晶片及其接線，封裝的範圍通常僅包括環繞晶片附近的區域及其接線，原因是晶片模塊的邊緣要作為粘貼面之用。
晶片卡體是以層化法或澆注法製成。在安裝晶片模塊的位置有一個以成型法形成的盲孔。這個盲孔最好是一個段落式的盲孔。上面的段落是作為粘貼晶片模塊之用，下面的段落則供容納晶片及/或晶片外殼之用。
可以在晶片卡體上印上字樣，作為標示及檢查之用。例如可以在所有的晶片上都印上相同的記號，也可以在每一個晶片上印上不同的編號以資區分。
經由衝壓將晶片模塊一個一個分開後，就可以將這些晶片放到盲孔中並粘貼起來。
為了簡化晶片卡體的製作步驟，通常是將晶片卡體製作成ISO標準格式，此部分請參閱Rankl及Effing所著的」Handbuch derChipkarten」(晶片卡手冊，60-61頁，出版社Hanser-Verlag)。長時間被放在電子設備中的晶片卡(例如裝在手機中的晶片卡，也就是所謂的插卡)的體積通常都很小。為了製造這種體積很小的晶片卡，在接下來的步驟中要以衝壓方式將前面步驟製造出來的晶片卡衝壓成所需大小及形狀的晶片卡。目常最常見的標準格式為ID-000，不過3FF格式所佔的比重在將來將會逐漸升高。在衝壓過程中，晶片卡體大部分的體積都會被衝壓掉而產生衝壓屑，因此必須將這些衝壓屑清除掉。

發明內容
因此本發明的任務是提出一種接觸式晶片卡並簡化其製造步驟，以達到節約材料及避免產生衝壓屑的目的。
採用本發明之權利要求提出的特徵及措施即可達到上述目的。
接觸式晶片卡是由一個帶有接觸面的晶片載體所構成，晶片就是被安裝及封裝在這個晶片載體上。接觸面的厚度至少要和晶片載體的厚度一樣。接觸面的厚度最好是大於晶片載體的厚度，以便使帶有接觸面的晶片載體具有足夠的抗彎曲強度。
本發明之其它有利的實施方式均記載於從主專利項目衍生出的附屬專利項目中。
為了能夠儘量使用現有技術，本發明之晶片與接觸面之間的觸點接通是由連接線或覆晶技術(Flip-Chip)來完成。
將整個晶片載體的頂面封裝起來的方式的優點是整個晶片卡的表面都是平坦的。部分表面封裝方式的優點則是可以節省材料。將邊緣部分封裝起來的方式則是一種可以收到美觀效果的解決方案。
這種晶片結構尤其適用於底面主要為接觸面所佔據的小型晶片卡，尤其是3FF晶片卡。
可以在封裝表面加上一個標記，或是使封裝表面具有一個不論是長寬或深度都容納得下一個標記或標記載體的下凹處。封裝表面上的標記可作為晶片卡的標示及檢查之用。在封裝表面設置一個下凹處的優點是製作標記的工作可以由晶片卡製造商來做，也可以留給客戶自己做。
同樣的，也可以在接觸面上製作標記，以作為標示之用。
Mold封裝及Glob-Top封裝均為可行的封裝方式。採用Mold封裝的優點是可以經由選擇適當的塑模形成所需要的封裝幾何形狀。採用Glob-Top封裝的優點是可以簡化製程步驟。
製造本發明之晶片卡的方法包括以下的步驟選擇一種具有足夠的抗彎曲強度且帶有接觸面的晶片載體材料、在晶片載體上面對接觸面的位置至少設置一片晶片、將晶片封裝起來、以及按照所需要的晶片卡幾何形狀將晶片卡從晶片載體上分割出來。這種製造方法的優點是不像現有製造方法需有一個植入晶片的步驟。
不論是利用連接線或是利用覆晶法(Flip-Chip)形成觸點接通均屬於現有的觸點接通技術。
封裝的範圍包括整個晶片，必要時也可以將連接線及整個或一部分的晶片載體包括進去。採用將整個晶片載體封住的封裝方式並沿著封裝邊緣將晶片卡分割出來的優點是晶片卡的整個表面都會被封住。採用將晶片載體部分封住的封裝方式並將晶片載體邊緣連同晶片卡一起分割出來的優點是封裝的定位容許誤差較大，以及將晶片卡分割出來的工作會比較容易，且不會損及封裝。Mold封裝及Glob-Top封裝均為可行的封裝方式。採用Mold封裝的優點是可以形成所需要的封裝幾何形狀，而採用Glob-Top封裝的優點則是可以簡化製程步驟。
利用前面提及的在接觸面及封裝上製作標記的方法所製作的標記可以承受相當大的機械負荷，原因是以此種方法製作的標記並非凸出的標記，而是平面的標記。
將本發明的晶片卡應用於無線電話機可以進一步縮小無線電話機的體積。


以下以本發明的數種有利的實施方式並配合圖式對本發明的內容作進一步的說明。
圖1第一種實施方式之3FF晶片卡的底面圖2如圖1之實施方式的一個斷面3第二種實施方式的斷面4第三種實施方式的斷面5第四種實施方式的斷面圖具體實施方式
圖1顯示3FF晶片卡(C)底面(8)位於晶片載體(2)上的接觸面(1)。圖1中的虛線部分代表位於晶片載體(2)上的晶片(3)及開口(4)的位置。
圖2顯示一個圖1之晶片卡(C)的一個斷面，從圖2可看到安裝在晶片卡載體(2)上的晶片(3)。晶片(3)系安裝在晶片卡載體(2)面對接觸面(1)那一邊。圖2並未顯示出連接線(5)通過晶片載體(2)上的開口(4)與接觸面(1)形成導電連接的情況。
從圖2可看出接觸面層的厚度和晶片載體層的厚度的比例關係。接觸面(1)的典型層厚為100μm至300μm之間，晶片載體(2)的的典型層厚為50μm至200μm之間。接觸面層的厚度可以提高帶有接觸面之晶片載體本身的剛性。接觸面層的厚度通常相同於晶片載體層的厚度，不過最好是接觸面層的厚度大於晶片載體層的厚度。
在晶片載體(2)的實施方式中，晶片(3)的封裝(6)將整個晶片載體表面封住。封裝(6)同時形成晶片卡的平坦表面，製作封裝(6)的材料是常見的一種灌注材料。
在本說明書中，相同的組件符號在每一種實施方式中均代表相同的組件。為了避免重複，如果在某一種實施方式中的組件已在其它實施方式中出現並說明過，將不再重複說明。
在圖3的實施方式中，晶片與接觸面之間的觸點接通是以覆晶法(Flip-Chip)形成。晶片(3)是經由粘貼連接(12)被安裝在晶片載體(2)上。位於晶片(3)面對晶片載體(2)那的的晶片觸點是以常見的覆晶法(Flip-Chip)經由導電凸緣(10)與反向觸點(11)連接，反向觸點(11)再經由開口(4)與接觸面(1)連接。
在圖4的實施方式中，封裝並未將整個晶片載體表面封住，因此會留下一個環繞封裝的露出邊緣(9)，也就是說會在封裝(6)及晶片載體(2)之間形成一個凸出的邊緣。由於邊緣(9)的存在，將晶片卡插入電子設備的工作會變得更間單。
在圖5的實施方式中，封裝將整個晶片載體封住。封裝頂面有一個可以容納一個標記或標記載體(7)的下凹處，且這個標記或標記載體(7)的長寬及高度和下凹處的長寬及深度相同。由於這個放置在下凹處中的標記或標記載體(7)的高度和下凹處(7)的深度相同，因此可以保持晶片卡頂面的平坦狀態。
在此要特別指出的是，圖4及圖5的實施方式可以單獨實施，也可以組合在一起實施，而且也可以單獨或一起和圖1、圖2、以及圖3的實施方式組合在一起實施。
以上所有的實施方式都可以經由以下描述三製造方法獲得實現。至於各種實施方式的晶片卡在製造過程上的差異之處將會在各相關段落中加以說明。
首先應依據晶片載體及接觸面的層厚，選擇一種具有足夠的抗彎曲強度且帶有接觸面的晶片載體材料。只要接觸面的厚度至少和晶片載體的厚度相同，就可以達到這個要求。不過接觸面的厚度最好是大於晶片載體的厚度。
接著可以在接觸面上加上一個標記層。例如在接觸面上加上一層如WO 98/48275所描述的由一個一個尺寸在亞微米範圍的金屬塊構成的塗層。這種金屬塊在許多文獻中被稱為叢點(Cluster)，因此其形成的塗層被稱為叢點層。
接著在由晶片載體的材料捲成的一條卷帶上設置多個晶片卡，並在晶片卡中以衝壓或其它適當方法形成晶片(3)接觸面(1)形成導電接通所需的開口(4)。在每一片晶片卡的晶片載體上都有安裝一片晶片(3)，並經由通過開口(4)的連接線(5)使晶片(3)與接觸面(1)形成導電連接。晶片的安裝及連接通當是採用衝壓連接或接線連接的方式。當然也可以使用其它的安裝方式，例如以覆晶法(Flip-Chip)形成導電連接，也就是將晶片觸點設置在面對晶片載體的一邊，並與接觸面形成導電連接。
接下來的步驟是將接好線的晶片封裝起來。利用Mold封裝法即可完成種方式的封裝。這種封裝方法是將灌注材料灌注到一個成型的封閉外框中，這樣就可以經由這個封閉外框獲得所要的封裝形狀。一種可行的封裝方式是將整個晶片卡的底面封住。圖2、圖3、以及圖5的實施方式都是採用這種封裝方式。另外一種可行方式是選擇僅將晶片卡底面的一部分封住的外框形狀。如果是選擇僅將晶片卡底面的內部區域封住的外框形狀，就可以獲得圖4的封裝方式。
同樣的，也可以使用其它的封裝技術，例如Glob-Top封裝方法。
接著可以在以上述方式形成的封裝的整個或部分面積上設製作標記。利用雷射可以在每一片晶片上個別製作出不同的標記及/或編號。
利用適當的成型方法可以在封裝上形成一個下凹處。如圖5所示，這個下凹處的長寬及深度和在下一個步驟形成的標記或標記載體(7)的長寬及高度相同，因此可以保持封就頂面的平坦性。製作標記的工作可以由晶片卡製造商來做，也可以留給客戶自己做。
將封裝好的晶片模塊一個一個衝壓出來的工作和晶片卡的成型是在同一個步驟中完成的。這個衝壓作業可以沿著一個或數個封裝邊緣進行。如果是要製造出實施方式2、實施方式3、以及實施方式5的晶片卡，應沿著封裝邊緣將晶片卡分割出來。如果是要製造出實施方式4的晶片卡，則應保留一道環繞封裝的晶片載體邊緣。
本發明的接觸式晶片卡特別適用於無線電話機，以達到進一步縮小無線電話機的體積的目的。
組件符號表1接觸面2晶片載體3晶片4開口5連接線6封裝7標記載體8晶片卡底面9邊緣10導電凸緣11反向觸點12粘貼連接C晶片卡
權利要求
1.一種接觸式晶片卡，具有一個帶有接觸面(1)的晶片載體(2)，晶片(3)被安裝在晶片載體上面對接觸面(1)的位置並被封裝起來，這種接觸式晶片卡的特徵為接觸面的厚度至少和晶片載體的厚度一樣。
2.如權利要求1的晶片卡，其特徵為接觸面(1)的厚度大於晶片載體的厚度。
3.如權利要求1或2的晶片卡，其特徵為晶片(3)的晶片觸點並非設置在晶片(3)面對晶片載體材料的那一邊，而是經由通過開口的連接線和接觸面(1)形成觸點接通。
4.如權利要求1或2的晶片卡，其特徵為晶片觸點系設置在面對晶片載體材料的那一邊，也就是面對接觸面的那一邊，並經由覆晶法(Flip-Chip)形成導電連接。
5.如權利要求1的晶片卡，其特徵為具有一個將晶片封住的封裝(6)，必要時封裝(6)也可以將連接線(5)及整個晶片載體封住。
6.如權利要求1的晶片卡，其特徵為具有一個將晶片封住的封裝(6)，必要時封裝(6)也可以將連接線(5)及一部分的晶片載體封住。
7.如權利要求6的晶片卡，其特徵為封裝(6)完成後，晶片載體的一個邊將封裝邊緣包住。
8.如權利要求1或2的晶片卡，其特徵為晶片卡的尺寸和標準3FF格式相同。
9.如權利要求5或6的晶片卡，其特徵為封裝頂面是平坦的。
10.如權利要求5或6的晶片卡，其特徵為在封裝頂面上有一個標記。
11.如權利要求5或6的晶片卡，其特徵為在封裝表面上有一個下凹處，其長寬及深度均容納得下一個標記或標記載體(7)。
12.如權利要求5或6的晶片卡，其特徵為其封裝為一種Mold封裝。
13.如權利要求5或6的晶片卡，其特徵為其封裝為一種Glob-Top封裝。
14.如權利要求1或2的晶片卡，其特徵為在接觸面上設置一個標記層。
15.一種製造接觸性晶片卡的方法，其製造步驟的特徵為--依據晶片載體及接觸面的層厚，選擇一種具有足夠的抗彎曲強度且帶有接觸面的晶片載體材料，--在晶片載體上面對接觸面的位置至少設置一片晶片，並與接觸面形成導電連接，--將晶片封裝起來，--按照所需要的晶片卡幾何形狀將晶片卡從晶片載體上分割出來。
16.如權利要求15的製造方法，其特徵為以接線連接的方式形成晶片與接觸面的導電連接。
17.如權利要求15的製造方法，其特徵為以覆晶法(Flip-Chip)形成晶片與接觸面的導電連接。
18.如權利要求15或16的製造方法，其特徵為在封裝晶片時將連接線及整個晶片載體一併封住。
19.如權利要求15或16的製造方法，其特徵為在封裝晶片時將連接線及晶片載體的一部分一併封住。
20.如權利要求19的製造方法，其特徵為在封裝晶片時將連接線及晶片載體的內部一併封住，這樣在晶片載體內的封裝就會被一個邊環繞住。
21.如權利要求15的製造方法，其特徵為以模具封裝法進行封裝。
22.如權利要求15的製造方法，其特徵為以頂部密封封裝法進行封裝。
23.如權利要求15的製造方法，其特徵為沿著封裝的一個或數個邊緣將晶片卡分割出來。
24.如權利要求15的製造方法，其特徵為沿著封裝邊緣將晶片卡分割出來。
25.如權利要求15的製造方法，其特徵為沿著封裝邊界線將晶片卡分割出來，並形成一個環繞封裝的晶片載體邊緣。
26.如權利要求15的製造方法，其特徵為在接觸面上設置一個標記層。
27.如權利要求15的製造方法，其特徵為在封裝上製作一個標記。
28.如權利要求15的製造方法，其特徵為在封裝上設置一個下凹處，並將一個標記或標記載體設置於下凹處，且這個標記或標記載體的長寬及高度和下凹處的長寬及深度相同。
29.如權利要求15的製造方法，其特徵為利用雷射在封裝上製作一個標記。
30.如權利要求15或29的製造方法，其特徵為利用雷射在每一片晶片上個別製作出不同的標記。
31.將如權利要求1或2的晶片應用於無線電話機。
全文摘要
本發明系一種接觸式晶片卡，由一個帶有接觸面的晶片載體所構成，晶片就是被安裝及封裝在這個晶片載體上，而且接觸面的厚度至少和晶片載體的厚度一樣。此外，本發明的內容還包括這種接觸性晶片卡的製造方法及其應用。
文檔編號G06K19/077GK1702689SQ200510073938
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月27日 優先權日2004年5月27日
發明者P·斯坦普卡, W·欣德勒, F·佩斯奇納, J·米勒 申請人:因芬尼昂技術股份公司