Модуль карточки с интегральными схемами

 

Изобретение относится к модулю карточки с интегральной схемой (ИС), который включает в себя, наряду с печатными проводниками и носителем ИС, одну или несколько полупроводниковых ИС и в необходимом случае рамку элемента жесткости. Одна или несколько полупроводниковых ИС и/или рамка элемента жесткости закреплены с помощью электрически непроводящего клея, к которому добавлены электрически непроводящие частицы определенной величины, используемые в качестве прокладок. Клей предпочтительно представляет собой упругое клеящее вещество, а частицы предпочтительно выполнены из деформируемого материала. Изобретение обеспечивает то, что полупроводниковые ИС и/или рамка элемента жесткости приклеиваются к подложке на определенном постоянном расстоянии от нее. Упругий клей и деформируемые частицы согласуются с деформациями модуля с ИС и препятствуют повреждению приклеенных смежных поверхностей. Технический результат: снижение возможности повреждения полупроводниковых ИС и рамки элемента жесткости, облегчение проведения последующих технологических операций, таких, как припаивание проволочных выводов, и повышение надежности изготовленных карточек с ИС. 2 с. и 16 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к модулю карточки с интегральными схемами (ИС), в котором одна или несколько полупроводниковых ИС и/или рамка элемента жесткости прикреплены с помощью специального клея. Клей отличается тем, что в него добавлены частицы определенной величины, выполняющие функцию прокладок.

В европейском патенте ЕР 0688051 А1 описан модуль карточки с ИС, в котором ИС приклеена на расположенные под ней печатные проводники. Используемый при этом клей содержит частицы определенного размера и обладает электрически анизотропной проводимостью, благодаря чему обеспечивается возможность электрического контакта между попарно расположенными друг напротив друга контактными площадками ИС с одной стороны и печатными проводниками с другой стороны.

В случае модулей карточек с ИС особенно важным является обеспечение того, чтобы полупроводниковые ИС, содержащиеся в модуле карточки, могли приклеиваться на подложку при возможно меньшем расстоянии от подложки, чтобы обеспечить малую высоту конструкции модуля. С другой стороны, слой клея должен быть по всей площади приклеивания электрически изолированным и иметь одинаковую толщину во избежание деформаций интегральных схем, что могло бы привести к повреждению ИС. Особенно предпочтительным было бы, если бы слой клея можно было согласовать с известными деформациями модуля и иметь возможность компенсировать их, чтобы снизить нагрузку на полупроводниковые ИС. Полупроводниковые ИС, закрепленные с выдерживанием одинакового расстояния до подложки, облегчают проведение последующих технологических операций, таких как припаивание проволочных выводов, и повышают надежность изготовленных карточек с ИС Соответствующие требования справедливы и для рамки элемента жесткости, которая применяется прежде всего во взаимосвязи с гибкой несущей фольгой и приклеивается на несущую фольгу или на систему печатных проводников. В последнем случае рамка элемента жесткости должна быть электрически изолированной от системы печатных проводников, без излишнего увеличения высоты модуля карточки с ИС из-за наличия слоя клея.

Известные до сих пор решения, ввиду указанных проблем, имеют ряд недостатков.

Задачей изобретения является создание модуля карточки с ИС, в котором одна или несколько полупроводниковых ИС и/или рамка элемента жесткости приклеены на подложку на заданном и одинаковом по всей площади приклеивания расстоянии с сохранением возможно меньшей толщины слоя клея. Слой клея должен при этом иметь возможность воспринимать и компенсировать в известной степени деформации модуля карточки, чтобы снизить возможность повреждения полупроводниковых ИС и рамки элемента жесткости.

Решение этой задачи обеспечивается с помощью модуля карточки с ИС, соответствующего пунктам 1 и 2. Предпочтительные варианты осуществления представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится также к модулю карточки с ИС, который включает в себя по меньшей мере носитель ИС, одну или несколько полупроводниковых ИС, печатные проводники и в необходимом случае рамку элемента жесткости. По меньшей мере одна полупроводниковая ИС и/или рамка элемента жесткости закреплена с помощью электрически непроводящего клея, к которому добавлены электрически непроводящие частицы определенной величины, используемые в качестве прокладок.

Частицы определенной величины, добавленные в клей, позволяют сжимать массу клея, которая наносится согласно изобретению до достижения определенной толщины слоя, которая по существу соответствует диаметру частиц. Предпочтительно все частицы имеют по существу одинаковую величину. При равномерном распределении этих частиц в клее обеспечивается то, что при прижатии полупроводниковых ИС или рамки элемента жесткости к подложке, к которой они должны приклеиваться, по всей площади приклеивания поддерживается одинаковое расстояние до подложки.

По существу одинаковая величина частиц не является обязательным условием изобретения. В значительной степени достаточно, если наряду с некоторой долей частиц меньшей величины имеется достаточное количество частиц, величина которых соответствует желательному расстоянию между полупроводниковой ИС или рамкой элемента жесткости и подложкой, и эти частицы равномерно распределены в клее.

Как указано выше, величина частиц выбирается соответствующей желательному расстоянию между закрепляемым объектом и подложкой. Частицы предпочтительно имеют круглую форму, и их диаметр соответствует желательной толщине слоя клея. Благодаря наличию частиц в составе клея, не только облегчается крепление полупроводниковой ИС и рамки элемента жесткости на определенной высоте, на одинаковом минимальном расстоянии до подложки, но и облегчается дозирование клея. Дозирование может осуществляться без клеевой маски, а избыточное количество клея выдавливается на сторонах полупроводниковой ИС или рамки элемента жесткости, не создавая при этом опасности образования неравномерного клеевого соединения.

Величина частиц, пригодная для изготовления модулей карточек с ИС, находится в пределах от 4 до 40 мкм, и, в частности, диаметр частиц составляет около 20 мкм.

Частицы могут изготавливаться из твердого недеформируемого материала, такого как стекло или твердый синтетический материал. Предпочтительно, однако, частицы изготавливаются из деформируемого, в частности из реверсивно деформируемого материала, такого как деформируемый синтетический материал.

Твердые частицы в синтетическом материале имеют тот недостаток, что они не могут согласовываться с деформациями модуля карточки с ИС, и в подобных случаях приводят к точечным сжимающим нагрузкам, которые могут повредить склеенные сопряженные поверхности.

В случае полупроводниковых ИС такие точечные сжимающие нагрузки могут привести к трещинам и даже изломам в ИС и, тем самым, к полному выходу из строя модуля карточки с ИС. При применении деформируемых наполнителей деформации модуля карточки с ИС могут восприниматься частицами, и точечные сжимающие нагрузки, действующие на сопряженные поверхности, снижаются.

В качестве деформируемых или реверсивно деформируемых материалов для частиц заполнителя могут использоваться синтетические материалы. Особенно пригодны для такого использования полые шарики из синтетического материала, которые деформируются под давлением. Деформируемость частиц предпочтительно не должна быть настолько большой, чтобы уже при нажатии приклеиваемой полупроводниковой ИС или рамки элемента жесткости к подложке проявлялась необратимая деформация частиц, и частицы не могли больше выполнять свою функцию прокладки.

Для компенсации деформаций в модуле карточки с ИС, которые могут привести к его повреждению, предпочтительным также является использование в качестве клея упругого клеящего вещества. Такое упругое клеящее вещество имеет возможность отслеживать деформации модуля карточки с ИС и тем самым компенсировать их в известной степени, снижая нагрузки на полупроводниковые ИС или на рамку элемента жесткости.

В качестве упругого клеящего вещества могут использоваться так называемые "клеи низкого напряженного состояния", которые остаются упругими, например, после термического отверждения. Примерами могут служить синтетический каучук и особенно силиконовые клеи.

Изобретение особенно пригодно для применения в модулях карточек с ИС с гибким носителем из фольги, но может применяться и в модулях карточек с ИС с устойчивыми соединительными рамками, которые обычно выполнены из металла. Кроме того, изобретение может использоваться для крепления рамок элементов жесткости на системе печатных проводников и обеспечивает преимущества особенно в тех случаях, когда рамка элемента жесткости изготовлена штамповкой и имеет грат, обусловленный штамповкой, находящийся на очень незначительном расстоянии от системы печатных проводников.

Изобретение поясняется со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее: фиг.1 - схематичное представление в поперечном сечении модуля карточки с ИС, соответствующего изобретению; фиг. 2 - схематичное представление в поперечном сечении другого варианта модуля карточки с ИС, соответствующего изобретению; фиг. 3 - схематичное представление на виде сверху модуля карточки с ИС, соответствующего изобретению, содержащего рамку элемента жесткости; фиг.4 - схематичное представление фрагмента поперечного сечения по линии А-А на фиг.3.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение модуля карточки с ИС, соответствующего изобретению, в котором полупроводниковая ИС 3 размещена на носителе 2, представляющем собой в данном случае носитель из фольги из синтетического материала. На носителе находится, кроме того, система из печатных проводников 4, с которой обычным способом может контактировать полупроводниковая ИС 3, например, с помощью припаянных проволочных выводов (не показаны). Крепление полупроводниковой ИС 3 на носителе 2 осуществляется с помощью электрически непроводящего клея 6, в который, согласно изобретению, добавлены электрически непроводящие частицы 7 определенной величины. Частицы обеспечивают, с одной стороны, то, что между ИС и носителем выдерживается желательное расстояние, а с другой стороны, указанное расстояние поддерживается постоянным по всей площади контакта ИС. Благодаря этому расстояние между ИС и носителем может поддерживаться весьма малым. К тому же благодаря определенному и точному положению полупроводниковых ИС на носителе облегчается изготовление проволочных контактов между ИС и печатными проводниками.

На фиг.2 показан модуль с ИС, на которой расположена еще одна ИС. Нижняя часть этого модуля по существу соответствует модулю, изображенному на фиг.1. На первой ИС 3 установлена еще одна ИС 3'. И эта вторая ИС 3'закреплена с помощью клея 6 с наполнителем в виде частиц 7 определенной величины. В случае, иллюстрируемом на фиг. 2, частицы в обоих слоях клея имеют одинаковую величину. Однако для слоев клея, использованных на различных уровнях, могут использоваться как различные клеи, так и клеи с частицами разной величины. Для исключения возможности повреждения ИС вследствие деформации модуля с ИС, в качестве клея предпочтительно используется упругий клей во взаимосвязи с деформируемыми частицами, например, полыми шариками из синтетического материала.

На фиг. 3 показан модуль карточки с ИС 3, которая закреплена на гибкой ленте 2 носителя, например, вышеописанным способом. С обеих сторон от ИС проходят печатные проводники 4, которые контактируют с ИС (не показано). В модуле, представленном на фиг.3, с обеих сторон, сверху и снизу ленты носителя (т. е. со стороны монтажа и со стороны контактов) имеются металлизированные площадки. Для повышения прочности подобные модули имеют обычно рамку элемента жесткости, обозначенную на фиг.3 позицией 5. Эта рамка, как правило, выполняется из проводящего материала, в частности, из металла. Обычно она изготавливается штамповкой и поэтому на одной стороне часто имеет грат, обусловленный технологией изготовления (не показан). Чтобы избежать коротких замыканий между рамкой 5 элемента жесткости и расположенными рядом печатными проводниками 4, расстояние между ними должно быть больше, чем высота грата. С другой стороны, допустимая общая высота модуля карточки с микросхемой не должна быть превышена. Поэтому необходимо точное выдерживание минимальной толщины слоя клея.

В соответствии с изобретением это обеспечивается за счет использования клея 6, в который добавлены частицы 7 определенной величины, выполняющие роль прокладок. На фиг.4 показано поперечное сечение устройства по линии А-А на фиг. 3. Клей 6 предпочтительно представляет собой упругое клеящее вещество, а частицы 7 предпочтительно выполнены в виде деформируемых частиц.

Формула изобретения

1. Модуль (1) карточки с интегральной схемой (ИС), который содержит по меньшей мере один носитель (2) ИС, одну или несколько полупроводниковых ИС (3, 3') и печатные проводники (4) и в котором одна или несколько полупроводниковых ИС (3, 3') закреплены с помощью клея (6), в который добавлены частицы (7) определенной величины, используемые в качестве прокладок, отличающийся тем, что клей (6) является электрически непроводящим, и частицы (7), добавленные в клей (6), выполнены из электрически непроводящего материала.

2. Модуль карточки с ИС по п. 1, отличающийся тем, что в качестве клея (6) выбрано упругое клеящее вещество, в частности синтетический каучук и, предпочтительно, силиконовый клей.

3. Модуль карточки с ИС по п. 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые частицы (7) имеют диаметр в пределах от 4 до 40 мкм и, в частности около 20 мкм.

4. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что упомянутые частицы (7) выполнены из деформируемого материала, в частности из синтетического материала.

5. Модуль карточки с ИС по п. 4, отличающийся тем, что упомянутые частицы (7) выполнены в виде полых круглых частиц из синтетического материала.

6. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что носитель (2) ИС представляет собой металлическую соединительную рамку или гибкий носитель из фольги.

7. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что содержит две полупроводниковые ИС (3, 3'), причем одна из полупроводниковых ИС приклеена на другую полупроводниковую ИС с помощью упомянутого клея (6) с добавкой упомянутых частиц (7).

8. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что содержит рамку (5) элемента жесткости, которая приклеена на системе печатных проводников (4) с помощью упомянутого клея (6) с добавкой упомянутых частиц (7).

9. Модуль карточки с ИС по п. 8, отличающийся тем, что рамка (5) элемента жесткости имеет грат, обусловленный штамповкой, причем диаметр упомянутых частиц (7) больше, чем высота упомянутого грата.

10. Модуль (1) карточки с ИС, который содержит по меньшей мере один носитель (2) ИС, одну или несколько полупроводниковых ИС (3, 3') и печатные проводники (4), отличающийся тем, что содержит рамку (5) элемента жесткости, которая закреплена на носителе ИС с помощью электрически непроводящего клея (6), причем в клей (6) добавлены частицы (7) из электрически непроводящего материала, имеющие определенную величину и используемые в качестве прокладок.

11. Модуль карточки с ИС по п. 10, отличающийся тем, что в качестве клея (6) выбрано упругое клеящее вещество, в частности синтетический каучук и, предпочтительно, силиконовый клей.

12. Модуль карточки с ИС по п. 10 или 11, отличающийся тем, что упомянутые частицы (7) имеют диаметр в пределах от 4 до 40 мкм и, в частности около 20 мкм.

13. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что упомянутые частицы (7) выполнены из деформируемого материала, в частности, из синтетического материала.

14. Модуль карточки с ИС по п. 13, отличающийся тем, что упомянутые частицы (7) выполнены в виде полых круглых частиц из синтетического материала.

15. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 10-14, отличающийся тем, что носитель (2) ИС представляет собой металлическую соединительную рамку или гибкий носитель из фольги.

16. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 10-15, отличающийся тем, что содержит две полупроводниковые ИС (3, 3'), причем одна из полупроводниковых ИС приклеена на другую полупроводниковую ИС с помощью упомянутого клея (6) с добавкой упомянутых частиц (7).

17. Модуль карточки с ИС по любому из пп. 10-16, отличающийся тем, что содержит рамку (5) элемента жесткости, которая приклеена на системе печатных проводников (4) с помощью упомянутого клея (6) с добавкой упомянутых частиц (7).

18. Модуль карточки с ИС по п. 17, отличающийся тем, что рамка (5) элемента жесткости имеет грат, обусловленный штамповкой, причем диаметр упомянутых частиц (7) больше, чем высота упомянутого грата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4