專利名稱：晶片模組裝設(shè)基板、晶片模組及智慧卡的制作方法
發(fā)明敘述本發(fā)明是相關(guān)于一晶片模組的一電絕緣裝設(shè)基板，而該電絕緣裝設(shè)基板是于一接觸面上具有接觸面金屬化，而該接觸面金屬化則具有相互電絕緣的第一接觸表面，并且，該電絕緣裝設(shè)基板亦于一相對(duì)于該接觸面金屬化的使用面上具有使用面金屬化，而該使用面金屬化則具有相互電絕緣的第二接觸表面，而且，該等第一接觸表面的至少其中一些是相關(guān)連于該等第二接觸表面。本發(fā)明亦相關(guān)于具有上述形式之一裝設(shè)基板的一晶片模組以用于插入一智慧卡，同時(shí)，亦加以敘述一具有一卡本體的一智慧卡，而在該卡體表面是形成有一腔穴，并且上述型態(tài)之一晶片模組是被導(dǎo)入該腔穴之中。
上述型態(tài)之電絕緣裝設(shè)基板、晶片模組以及智慧卡是與習(xí)知技術(shù)有所辨別。如此之配置的基本結(jié)構(gòu)將以第2圖作為參考而加以敘述，而第2圖則是顯示被插入一智慧卡之一卡本體里之一腔穴之中的一晶片模組的剖面圖。
一智慧卡本體50是于其表面51中具有一腔穴52，而該腔穴52是以兩步驟所加以形成，并包括一內(nèi)部腔穴53以及一外部腔穴54，其中該外部腔穴54是具有一較大的半徑，但卻不如該內(nèi)部腔穴53一樣延伸深入該卡本體50。一晶片模組1是被導(dǎo)入該腔穴52之中，以使其末端大略與該智慧卡之該表面51齊平。
該晶片模組1是包括一裝設(shè)基板10，而接觸面金屬化20則是被提供于一接觸面12之上，并具有相互電絕緣的接觸表面21，而作為舉例，在第2圖中所顯示的剖面圖是僅舉例說明兩個(gè)第一接觸表面21。使用面金屬化30則被提供于與該接觸面金屬化20相對(duì)的一使用面13之上，而此是同樣的具有相互電絕緣的第二接觸表面31，并且，其中的兩個(gè)亦同樣的加以舉例說明于圖式之中，以作為例子。在所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例中，該第二接觸表面31是實(shí)質(zhì)上自該裝設(shè)基板10的一邊緣區(qū)域延伸至一中心配置區(qū)域，于第2圖中，此中心裝置區(qū)域是注解為I，此區(qū)域是為一晶片容置區(qū)域，而在其中，一晶片40是從該使用面13而被施加至該裝設(shè)基板。
在此例子中，于該晶片40以及該第二接觸表面31之間的電連接是利用覆晶封裝技術(shù)(Flip Chip technology)而加以產(chǎn)生，至于面對(duì)該使用面13的接觸點(diǎn)41則是因此藉由接觸元件42而與在該第二接觸表面31上之接觸點(diǎn)32相電連接，同時(shí)，該晶片容置區(qū)域I的表面是藉由將被施加至該裝設(shè)基板1的該晶片40而專門地加以定義，再者，在第2圖中的剖面圖例是使得用于容置該晶片40的該內(nèi)部腔穴53可以輕易的顯見。
假設(shè)所舉例說明之智慧卡是為一標(biāo)準(zhǔn)的智慧卡，則總共在六至十個(gè)之間的第一接觸表面21會(huì)被配置在該裝設(shè)基板的該接觸面之上，而這些第一接觸表面21的至少其中一些是會(huì)相關(guān)連于該第二接觸表面31。
在所呈現(xiàn)之示范性實(shí)施例中，一電連接是藉由一接觸材料元件15而產(chǎn)生于彼此相關(guān)連之接觸表面21、31之間，在此例子中，該接觸材料元件15是具有所謂通透接觸(through-contact)之形式。而為了這個(gè)目的，該裝設(shè)基板10則具有一凹處14，以被一接觸材料所填滿，進(jìn)而形成該接觸材料元件15。
該晶片模組1或該裝設(shè)基板10是更進(jìn)一步具有一模組裝設(shè)區(qū)域III，而在此模組裝設(shè)區(qū)域III之中，該晶片模組1或該裝設(shè)基板10是藉由一連接材料55而機(jī)械地連接至該外部腔穴54的基底(base)，因此，該模組裝設(shè)區(qū)域III是會(huì)實(shí)質(zhì)上延伸于該外部腔穴54之基底以及該裝設(shè)基板10于其中相互覆蓋的區(qū)域之中。
II表示是代表既非一晶片容置區(qū)域I亦非一模組裝設(shè)區(qū)域III的一區(qū)域，因此，此區(qū)域II是藉由在該內(nèi)部腔穴53之內(nèi)壁與該晶片40之間的區(qū)域而加以定義。
第2圖是舉例說明一經(jīng)常使用之智慧卡的一習(xí)知結(jié)構(gòu)。在此例子中，主要的注意力是著重于該晶片模組以及其在一智慧卡中設(shè)置的機(jī)械負(fù)載容量，這是因?yàn)楫?dāng)該智慧卡藉由郵寄而加以派送時(shí)，該智慧卡乃是藉由字母排序系統(tǒng)而加以傳輸以及排序，而在該過程中，位于該智慧卡中的該晶片模組是會(huì)遭受到在該字母排序系統(tǒng)中快速方向改變所造成的一嚴(yán)重機(jī)械彎折應(yīng)力，而由于高饋送速度、于通常具有大約40nm直徑的移動(dòng)滾輪上的頻繁方向改變、以及在該字母排序系統(tǒng)中的其他設(shè)計(jì)特征，該晶片模組是會(huì)更進(jìn)一步的遭受到非常高的動(dòng)力。
在某些例子中，當(dāng)它們通過該字母排序系統(tǒng)時(shí)，所發(fā)生的力是可以傳達(dá)至半導(dǎo)體晶片或造成在該晶片以及該第一接觸表面之間的該電連接受損。因此，所發(fā)生的力是會(huì)正常地被在該晶片區(qū)域以及連接區(qū)域中不斷增加的模組彎折抵抗力所吸收，因此，通常都會(huì)為了此目的而使用硬覆蓋構(gòu)件，其是會(huì)圍繞于該裝設(shè)基板之該使用面上的該晶片的周圍并且具有一高彈性模數(shù)(modulus)。而為了增加該模組彎折抵抗力以吸收發(fā)生在該晶片區(qū)域以及連接區(qū)域之中的力，其亦有可能使用將該晶片模組1連接至該外部腔穴54的基底之所謂的熱融膠黏劑(hot-melting adhesive)，其彈性特征是可以有效率地更進(jìn)一步幫助上述的方法。
當(dāng)在該晶片以及該第二接觸表面之間的該電連接是藉由結(jié)合線(bonding wire)而完成時(shí)，上述之方法是特別的適用，然而，由于在第二圖中所舉例說明之最近導(dǎo)入的覆晶封裝技術(shù)，由聚酯(polyester)所構(gòu)成的裝設(shè)基板是被用來取代先前所使用之由環(huán)氧化物(epoxy)所構(gòu)成之裝設(shè)基板，因此直到現(xiàn)在一直所被使用之用于產(chǎn)生一特別機(jī)械堅(jiān)實(shí)晶片模組的方法，是將不再可以以一沒有受限的方式而被使用。
因此，本發(fā)明的目的是在于具體指明一電絕緣裝設(shè)基板，而使一晶片是可藉由覆晶封裝技術(shù)而裝設(shè)于其上，并總體而言造成一特別機(jī)械堅(jiān)實(shí)的晶片模組。更甚者，像這樣的一機(jī)械堅(jiān)實(shí)晶片模組是亦為打算要具體指明者。
此目的是藉由如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)之特征所主張的一電絕緣裝設(shè)基板而加以達(dá)成，而具有優(yōu)勢(shì)的改進(jìn)則可以于附屬申請(qǐng)專利范圍中發(fā)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，該彼此相關(guān)連之接觸表面是打算至少于晶片容置區(qū)域之外部以及模組裝設(shè)區(qū)域之外部的部分相互完全覆蓋。
本發(fā)明是以由聚酯所構(gòu)成之基板會(huì)具有一低彎折抵抗力的知識(shí)作為基礎(chǔ)，換言之，該裝設(shè)基板是非常具有彈性，這表示，當(dāng)施加一彎折負(fù)載時(shí)，將沒有力會(huì)作用于該晶片本身。而提供在該第一接觸表面之間并且通常具有與所述之彎折點(diǎn)一樣作用的絕緣槽，由于該裝設(shè)基板之該低彎折抵抗力，因此其并無法對(duì)該晶片造成任何損害影響，這表示，該裝設(shè)基板不能傳遞任何力矩至該晶片或至在該接觸面或使用面上的金屬化。
然而，為了回應(yīng)一彎折負(fù)載，發(fā)生的力現(xiàn)在會(huì)直接作用在位于側(cè)邊、沿著該晶片旁邊的金屬化表面。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)顯示，特別是位于該使用面上的該第二接觸表面，若其是覆蓋在位于兩個(gè)第一接觸表面之間的一絕緣槽時(shí)，其是可以被撕裂，然而，該第二接觸表面如此之撕裂卻可以藉由該彼此相關(guān)連之接觸表面在至少該晶片容置區(qū)域之外部以及該模組裝設(shè)區(qū)域之外部的部分相互完全覆蓋而加以避免。
當(dāng)然，較具優(yōu)勢(shì)的是，該彼此相關(guān)連之接觸表面亦于該晶片容置區(qū)域中或于該模組裝設(shè)區(qū)域中相互覆蓋。
一更進(jìn)一步具有優(yōu)勢(shì)的改進(jìn)是在于提供，每一第一接觸表面是具有一相關(guān)連之第二接觸表面。正如在本發(fā)明的一更進(jìn)一步改進(jìn)中所提供，若一電連接是藉由一接觸材料元件而產(chǎn)生于該等彼此相關(guān)連之接觸表面之間時(shí)，每一第一接觸表面則可以實(shí)行一電性功能。該接觸材料元件較佳地是被配置在該裝設(shè)基板上的該裝設(shè)區(qū)域之中。
根據(jù)本發(fā)明的該晶片模組是藉由申請(qǐng)專利范圍第8項(xiàng)的特征而加以定義，并其是藉由至少一晶片是被施加于該裝設(shè)基板之該使用面之上且于一主要面上具有接觸點(diǎn)而加以區(qū)別，而該等接觸點(diǎn)的至少其中一些是經(jīng)由接觸元件而電連接至該等第二接觸點(diǎn)。該等接觸元件是較佳地為凸塊的形式，因此，覆晶封裝接觸可以在該晶片以及該裝設(shè)基板之間加以執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明之該智慧卡是藉由申請(qǐng)專利范圍第10項(xiàng)之特征而加以定義。根據(jù)本發(fā)明的該智慧卡是具有一卡本體，且在該卡本體的表面中是形成有一腔穴，而上述型態(tài)之一晶片模組是被導(dǎo)入此腔穴之中，且于該卡本體之上之該晶片模組的此機(jī)械保持力乃是經(jīng)由其模組裝設(shè)區(qū)域而加以提供。該機(jī)械保持力是較佳地經(jīng)由一連接材料而加以提供，例如，一膠黏劑。在一較佳實(shí)施例中，該腔穴是以兩步驟而加以形成并因此而具有一內(nèi)部以及一外部腔穴，該內(nèi)部腔穴是用于容置該晶片模組的該晶片，并且，其是據(jù)此而較該外部腔穴更進(jìn)一步延伸進(jìn)入該卡本體之中，至于該外部腔穴的基底，則是為該晶片模組之機(jī)械保持力的連接材料所施加之處，是定義出該模組裝設(shè)區(qū)域。
本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)是將以接下來的圖式做為參考而有更詳盡的解釋，其中第1圖其是顯示根據(jù)本發(fā)明之一裝設(shè)基板以及晶片模組之一示范性實(shí)施例的平面圖；以及第2圖其是顯示舉例說明一智慧卡中一晶片模組之配置的剖面圖。
第1圖是顯示根據(jù)本發(fā)明之一裝設(shè)基板以及一晶片模組之一示范性實(shí)施例的平面圖。根據(jù)本發(fā)明之該裝設(shè)基板的構(gòu)型是將于接下來以第1A圖做為參考而加以解釋。
該圖例是顯示該裝設(shè)基板10之該接觸面12的一平面圖。接觸表面金屬化20是被施加至該接觸面12之上，并且其是包括八個(gè)第一接觸表面21，原則上，該第一接觸表面21是可具有任何所需的構(gòu)型，而在所呈現(xiàn)的實(shí)施例中，它們是以有關(guān)于對(duì)稱之水平以及垂直軸的鏡像對(duì)稱而加以形成，該等第一接觸表面21是藉由絕緣槽22而相互電絕緣，該等絕緣槽22是代表潛在所需之彎折點(diǎn)，特別是，若它們完全通過而橫跨該裝設(shè)基板時(shí)，而此是為，舉例而言，在該裝設(shè)基板10從上至下之對(duì)稱線的區(qū)域中的例子。該接觸表面金屬化20之由23所標(biāo)示的那些區(qū)域是被用于減弱潛在所需彎折點(diǎn)，并于所呈現(xiàn)的例子中不具電性功能。
相同地，形成于相對(duì)于該接觸面12之該使用面30上的使用面金屬化30，是亦可以在平面圖中看見，并且是具有數(shù)個(gè)第二接觸表面31，在此例子中的該等第二接觸表面31是具有接觸點(diǎn)32，而藉由該等接觸點(diǎn)32，它們是可經(jīng)由覆晶封裝的完成而與可被施加至該使用面13上之一晶片完成接觸，在所舉例說明的示范性實(shí)施例中，該第二接觸表面31是為導(dǎo)體抽絲(conductor runs)的形式，原則上，該第二接觸表面31是可具有任何所需的形狀。
在相對(duì)于該接觸點(diǎn)32的末端，該第二接觸表面31是藉由一接觸材料元件15而被分別電連接至相關(guān)連之第一接觸表面21，該接觸材料元件15之構(gòu)型是于第二圖中可以較清楚的看出，而其已經(jīng)于前言中有所敘述。
第1A圖是提供根據(jù)本發(fā)明之該裝置的第一以及第二接觸表面21、31的良好圖例。彼此相關(guān)連之第一以及第二接觸表面21、31是會(huì)完全相互覆蓋，以避免由于彎折負(fù)載對(duì)該第二接觸表面31所造成的損害。
若該第二接觸表面31是延伸而覆蓋該等隔絕槽22時(shí)，則它們將可能于彎折發(fā)生時(shí)受到損害，因?yàn)樵摰冉^緣槽，正如已經(jīng)提及的，是代表潛在的彎折點(diǎn)，所以，當(dāng)彎折負(fù)載作用于該裝設(shè)基板上時(shí)，此將因此會(huì)導(dǎo)致在該等絕緣槽之區(qū)域中的扭結(jié)，并因此導(dǎo)致該第二接觸表面31之過渡暴露或壓縮。
第1B圖是顯示根據(jù)本發(fā)明之一晶片模組，其中一晶片40是已經(jīng)被施加至該使用面13。在此例子中的該晶片40是會(huì)覆蓋該第二接觸表面31的所接觸點(diǎn)32，以使得可以完成覆晶封裝接觸。再者，該晶片40之側(cè)邊緣是會(huì)定義出一晶片容置區(qū)域I，而其是由交叉之陰影加以代表，該晶片容置區(qū)域I是位于一區(qū)域II(具有斜線陰影)之中，而其是說明了在一智慧卡本體中一內(nèi)部腔穴53之輪廓(請(qǐng)參閱第二圖)，根據(jù)本發(fā)明，完全的覆蓋是打算要提供于在彼此相關(guān)連之第一以及第二接觸表面21、31之間的此區(qū)域II之中，而其他未畫陰影的區(qū)域，其是標(biāo)示為III，并代表該模組裝設(shè)區(qū)域，而這在第二圖中可以較清楚的看出，在此區(qū)域中，該外部腔穴54的基底以及該裝設(shè)基板10是相互覆蓋，因此就可以經(jīng)由一連接材料55而提供機(jī)械附著。
由于當(dāng)一彎折負(fù)載發(fā)生時(shí)，足夠的堅(jiān)實(shí)程度是于該晶片容置區(qū)域以及在該模組裝設(shè)區(qū)域I之中可以加以確保，因此，對(duì)相關(guān)連之第一以及第二接觸表面21以及31分別的覆蓋就并非絕對(duì)必須，然而，于此些區(qū)域之中，該晶片模組以及該裝設(shè)基板之機(jī)械堅(jiān)實(shí)程度是亦可以藉由分別相關(guān)連之接觸區(qū)域的相互覆蓋而加以達(dá)成。
因此，根據(jù)本發(fā)明，于兩個(gè)面上進(jìn)行金屬化的一裝設(shè)基板是加以提供，并且于其中，彼此相關(guān)連之第一以及第二接觸表面是原則上并不延伸而覆蓋相鄰的絕緣槽，原則上，絕緣槽以及第二接觸表面的交叉是打算要在任何不是由一晶片容置區(qū)域或一模組裝設(shè)區(qū)域所形成之區(qū)域中加以避免的。
符號(hào)列表1 chip module晶片模組10 mounting substrate 裝設(shè)基板12 contact surface face 接觸表面13 usage face 使用面14 recess，filled with a contact 凹處，是以一接觸材料而加以material 填滿15 contact material element 接觸材料元件20 contact surface metallization 接觸表面金屬化21 first contact surfaces 第一接觸表面22 isolation slots/webs 絕緣槽/網(wǎng)絡(luò)30 usage face metallization 使用面金屬化31 second contact surfaces第二接觸表面32 contact point 接觸點(diǎn)40 chip 晶片41 contact points 接觸點(diǎn)42 contact element接觸元件50 card body 卡本體51 surface表面52 cavity 腔穴53 inner cavity 內(nèi)部腔穴54 outer cavity 外部腔穴55 connecting material連接材料I chip accommodation area晶片容置區(qū)域IIIII mounting area 裝設(shè)區(qū)域
權(quán)利要求
1.一種晶片模組之電絕緣裝設(shè)基板(10)，其中該電絕緣裝設(shè)基板是于一接觸面(12)上具有接觸面金屬化(20)，而該接觸面金屬化(20)則具有相互電絕緣的第一接觸表面(21)，以及該電絕緣裝設(shè)基板亦于相對(duì)于該接觸面金屬化(20)的一使用面(13)上具有使用面金屬化(30)，而該使用面金屬化(30)則具有相互電絕緣之第二接觸表面(31)，并且，該等第一接觸表面(21)的至少其中一些是相關(guān)連于該等第二接觸表面(31)，以及該等彼此相關(guān)連的接觸表面(21、31)是至少于一晶片容置區(qū)域(I)外部以及一模組裝設(shè)區(qū)域(III)外部的部分相互完全覆蓋，而且，彼此相關(guān)連的該等第一以及第二接觸表面(21、31)是不會(huì)延伸而覆蓋相鄰于該第一接觸表面(21)的絕緣槽(22)。
2.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述之裝設(shè)基板，其中該等彼此相關(guān)連之接觸表面(21、31)是于該晶片容置區(qū)域(I)中相互覆蓋。
3.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第1或第2項(xiàng)所述之裝設(shè)基板，其中該等彼此相關(guān)連之接觸表面(21、31)是于該模組裝設(shè)區(qū)域(III)中相互覆蓋。
4.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第1至第3項(xiàng)其中之一所述之裝設(shè)基板，其中每一該等第一接觸表面(21)是具有一相關(guān)連之第二接觸表面(31)。
5.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第1至第4項(xiàng)其中之一所述之裝設(shè)基板，其中一電連接是藉由一接觸材料元件(15)而產(chǎn)生于該等彼此相關(guān)連之接觸表面(21、31)之間。
6.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第5項(xiàng)所述之裝設(shè)基板，其中該接觸材料元件(15)是被提供于該裝設(shè)基板(10)的該模組裝設(shè)區(qū)域(III)之中。
7.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第1至第6項(xiàng)其中之一所述之裝設(shè)基板，其中該裝設(shè)基板(10)是由聚酯(polyester)所構(gòu)成。
8.一種插入一智慧卡本體(50)中的晶片模組，其中該智慧卡本體(50)是具有根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第1至第7任一項(xiàng)所述之一裝設(shè)基板(10)，而于該裝設(shè)基板(10)的該使用面(13)之上是裝設(shè)有至少一晶片(40)，其中該晶片(40)是于一主要面上具有接觸點(diǎn)(41)，且該等接觸點(diǎn)(41)的至少其中一些是經(jīng)由接觸元件(42)而電連接至該等第二接觸點(diǎn)(31)。
9.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第8項(xiàng)所述之晶片模組，其中該等接觸元件(42)是為凸塊(bump)。
10.一種智慧卡，其是具有一卡本體(50)，而在該卡本體(50)的表面中是形成有一腔穴(52)，以于其中導(dǎo)入根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第8或第9項(xiàng)所述之一晶片模組(1)，其中，該晶片模組的機(jī)械保持力是經(jīng)由其模組裝設(shè)區(qū)域(III)而被提供于該卡本體(50)之上。
11.根據(jù)申請(qǐng)專利范圍第10項(xiàng)所述之智慧卡，其中該腔穴是以兩步驟而加以形成。
全文摘要
本發(fā)明是提出一晶片模組之電絕緣裝設(shè)基板(10)，其中該電絕緣裝設(shè)基板是于一接觸面(12)上具有接觸面金屬化(20)，而該接觸面金屬化(20)則具有相互電絕緣的第一接觸表面(21)，以及該電絕緣裝設(shè)基板亦于相對(duì)于該接觸面金屬化(20)的一使用面(13)上具有使用面金屬化(30)，而該使用面金屬化(30)則具有相互電絕緣之第二接觸表面(31)，而且，該等第一接觸表面(21)的至少其中一些是相關(guān)連于該等第二接觸表面(31)。本發(fā)明是提供，該等彼此相關(guān)連的接觸表面是至少于一晶片容置區(qū)域(I)外部以及一模組裝設(shè)區(qū)域(III)外部的部分相互完全覆蓋。
文檔編號(hào)G06K19/077GK1615493SQ02827476
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
發(fā)明者E·海內(nèi)曼恩, F·佩斯奇納 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司