Чіп-картка

1. Чіп-картка, що має корпус (1), напівпровідниковий чіп (3) і прикріплену до корпусу (1) чіпкартки підкладку (2), з якою електрично і механічно зв'язаний напівпровідниковий чіп (3), причому - в корпусі (1) чіп-картки виконано першу порожнину (10) і другу порожнину (20), причому друга порожнина (20) заглиблена у дно (15) першої порожнини (10) таким чином, що перша порожнина (10) з бічним перекриттям простягається над другою порожниною (20), а дно (15) першої порожнини (10) охоплює другу порожнину (20), - підкладка (2) розміщена у першій порожнині (10), причому на її верхній поверхні (11) розміщені верхні контактні площадки (4) для зчитування даних з чіп-картки, а на її нижній поверхні (12) розміщені нижні контактні площадки (5), електрично з'єднані з верхніми контактними площадками (4) за допомогою пронизуючих підкладку (2) контактних отворів (6), - напівпровідниковий чіп (3) електропровідними з'єднувальними елементами (9) зв'язаний з нижніми контактними площадками (5) підкладки (2), - контактні отвори (6) пронизують як нижні контактні площадки (5), так і верхні контактні площадки (4), і розміщені в зоні першої порожнини (10), розташованої за межами другої порожнини (20), і закриті дном (15) першої порожнини (10), яка відрізняється тим, що - підкладка (2) нижньою поверхнею (12) прикріплена до дна (15) першої порожнини (10) адгезійною 2 (19) 1 3 Винахід стосується чіп-картки, що має корпус, напівпровідниковий чіп і прикріплену до корпусу чіп-картки підкладку, з якою електрично і механічно зв'язаний напівпровідниковий чіп, причому - в корпусі чіп-картки виконано першу порожнину і другу порожнину, причому друга порожнина утоплена у дно першої порожнини таким чином, що перша порожнина з бічним перекриттям простягається над другою порожниною, а дно першої порожнини охоплює другу порожнину, - підкладка розміщена у першій порожнині, причому на її верхній поверхні розміщені верхні контактні площадки для зчитування даних з чіпкартки, а на її нижній поверхні розміщені нижні контактні площадки, електрично з'єднані з верхніми контактними площадками за допомогою пронизуючих підкладку контактних отворів, - напівпровідниковий чіп електропровідними з'єднувальними елементами зв'язаний з нижніми контактними площадками підкладки, - контактні отвори пронизують як нижні контактні площадки, так і верхні контактні площадки, і розміщені в зоні першої порожнини, розташованої за межами другої порожнини, і закриті дном першої порожнини. Чіп-картка складається в основному із корпуса, як правило - пластикової пластинки, яка має гніздо для розміщення напівпровідникового чіпа. Це гніздо складається зазвичай із зовнішньої, плоскої порожнини, в дні якої утоплена ще одна, внутрішня порожнина. Внутрішня порожнина має меншу площу, ніж зовнішня порожнина, внаслідок чого зовнішня порожнина простягається над внутрішньою порожниною за її межі. Дно зовнішньої порожнини охоплює внутрішню порожнину. Внутрішня порожнина служить для розміщення напівпровідникового чіпа в корпусі чіп-картки. У зовнішні порожнині розміщена підкладка, з якою електрично і механічно зв'язаний напівпровідниковий чіп.Електричні з'єднання напівпровідникового чіпа з контактними площадками на поверхні підкладки уможливлюють зчитування і - в залежності від виду чіп-картки - запис інформації до напівпровідникового чіпа шляхом відповідного контактування верхніх контактних площадок з автоматом для обслуговування чіп-карток. Підкладка закріплена на дні зовнішньої порожнини і майже повністю заповнює зовнішню порожнину. Разом з тим, підкладка закриває внутрішню порожнину, в якій перебуває напівпровідниковий чіп.Таким чином, напівпровідниковий чіп захищений підкладкою від зовнішніх впливів. Відомі чіп-картки, в яких підкладки на зовнішній поверхні мають контактні площадки, на зворотній стороні яких закріплені гнучкі термозварювані мікродроти, що з'єднують напівпровідниковий чіп з контактними площадками. Для того, щоб з'єднати зворотні сторони контактних площадок на поверхні підкладки з термозварюваними дротами, у підкладці під кожним контактом виконано отвір. Крім того, відомі чіп-картки, підкладки яких мають контактні площадки також на нижній стороні. Ці контактні площадки з'єднані як з напівпровідниковим чіпом, так і з контактними площадками на поверхні чіп-картки. Для електричного з'єднання 75424 4 верхніх і нижніх контактних площадок між собою у підкладці виконані контактні металізовані отвори, так звані "via". "Via" є переважно циліндричним отвором у підкладці, що має діаметр від 0,1 до 1мм і простягається від нижньої до верхньої поверхні підкладки, причому верхній кінець "via" чи контактного отвору часто накритий верхньою контактною площадкою. Циліндрична внутрішня стінка такого отвору оброблена таким чином, що вона є електропровідною. Завдяки наявності металевого чи іншого виду електропровідного покриття внутрішньої стінки контактний отвір являє собою провідник. Він прокладений між верхньою і нижньою контактними площадками підкладки. Напівпровідниковий чіп за допомогою електричних з'єднань зв'язаний з нижніми контактними площадками підкладки і тому через контактні отвори може бути здійснене керування чіпом із зовнішньої поверхні підкладки. Вмонтований в чіп-картку напівпровідниковий чіп має бути ізольованим від впливів довкілля, щоб волога чи наявні у навколишньому повітрі шкідливі речовини не могли дифундувати в чіп.Для запобігання контакту внутрішньої камери, утвореної другою, внутрішньою порожниною, з довкіллям наскрізні контактні отвори, що пронизують підкладку, можуть бути розміщені поза другою порожниною, над дном першої порожнини. Завдяки цьому сполучення зовнішнього повітря з повітрям всередині другої порожнини буде перерване. Однак ще під час процесу виробництва напівпровідниковий чіп може зазнавати тривалої шкідливої дії вологості і/або шкідливих речовин, наявних у другій порожнині. Пошкодження напівпровідникового чіпа дією цього мікроклімату не може бути надійно уникнуте навіть з використанням покривної маси, що покриває обернену до підкладки поверхню інтегральної мікросхеми. Наявні в мікрокліматі шкідливі речовини можуть дифундувати крізь покривну масу або через граничні поверхні між покривною масою і напівпровідниковим чіпом. Задачею винаходу є розробка чіп-картки, в якій економічно вигідно здійснений захист напівпровідникового чіпа від шкідливих речовин і вологості, а також від наявного в другій порожнині повітря. Відповідно до винаходу ця задача вирішена тим, що підкладка нижньою поверхнею прикріплена до дна першої порожнини адгезійною плівкою, яка простягається від дна першої порожнини у другу порожнину і накриває зону розміщення напівпровідникового чіпа. Відповідно до винаходу захист від значної частини повітря, наявного в другій порожнині, досягається тим, що адгезійна плівка, передбачена у чіпкартках з такими родовими ознаками для кріплення підкладки в корпусі чіп-картки, присутня і у другій порожнині. Зазвичай адгезійна плівка розміщена лише у зоні дна першої порожнини поза другою порожниною, і в зоні розміщення другої порожнини має виріз, оскільки там у рівні дна першої порожнини мають бути розміщені контактні площадки для під'єднання напівпровідникового чіпа. Згідно з винаходом передбачено, що адгезійна плівка про 5 75424 6 стягається над усім дном першої порожнини і покАльтернативно передбачено, що контактні риває зону розміщення напівпровідникового чіпа. отвори входять у виїмки в адгезійній плівці, приЦя адгезійна плівка, використовувана зазвичай чому адгезійна плівка охоплює і герметизує породля закріплення підкладки, і тому розміщена лише жнини, утворені такими виїмками. При цьому у на дні першої порожнини поза межами другої поадгезійній плівці виконані виїмки, розміщені в місрожнини, згідно з винаходом покриває всередині цях розміщення контактних отворів. Нижні виходи другої порожнини напівпровідниковий чіп знизу і контактних отворів не безпосередньо торкаються розділяє таким чином повітряний об'єм другої поадгезійної плівки, а розміщені від дна першої порожнини на дві частини. Адгезійна плівка відокрерожнини на відстані, рівній товщині адгезійної плімлює більшу частину повітряного об'єму від напіввки. Це може бути доцільним, коли внаслідок пропровідникового чіпа, внаслідок чого лише цесу виготовлення контактних отворів їх кромки незначна частина вологи і/або шкідливих речовин трохи вивищуються над площиною контактних входить у контакт з напівпровідниковим чіпом. Заплощадок. Оскільки кінець контактного отвору вдяки цьому відбувається створення сприятливого впадає в таку порожнину, така вивищена кромка мікроклімату без додаткових витрат. Зокрема пене перешкоджає надійному контакту між підкладредбачено, що адгезійна плівка охоплює напівпрокою і адгезійною плівкою. відниковий чіп знизу у другій порожнині. Оскільки У переважній формі виконання винаходу пеадгезійна плівка охоплює напівпровідниковий чіп, редбачено, що нижні контактні площадки простящо виступає над нижньою поверхнею підкладки, гаються через внутрішню кромку у дні першої повона представляє собою додаткову захисну оборожнини до розміщеного в другій порожнині лонку. напівпровідникового чіпа. При цьому виводи напіУ переважній формі виконання винаходу певпровідникового чіпа можуть бути виконані у виредбачено, що напівпровідниковий чіп у зоні конгляді перпендикулярних до площини підкладки тактування його електропровідних з'єднувальних контактних стовпчиків, до яких у горизонтальному елементів з нижніми контактними площадками напрямку простягаються контактні площадки на підкладки покритий електроізоляційною або анізонижній поверхні підкладки. Якщо розміри нижніх тропно електропровідною покривною масою, а контактних площадок підкладки в зонах розміщентакож що адгезійна плівка покриває зону напівпроня стовпчикових виводів чіпа вибрані досить веливідникового чіпа, не покриту покривною масою. кими, то забезпечується надійне контактування Завдяки відповідній винаходові герметизації об'єнапівпровідникового чіпа навіть при його незначму внутрішньої порожнини відносно порожнин у ному горизонтальному зміщенні. контактних отворах і відносно зовнішнього оточенУ переважній формі виконання винаходу напіня чіп-картки досягається кліматичний захист внувпровідниковий чіп змонтований на нижніх контактрішньої порожнини. Якщо ж внаслідок сильного тних площадках підкладки методом "перевернутомеханічного навантаження корпусу чіп-картки відго чіпа". При такому методі напівпровідниковий чіп будеться розгерметизація і, як наслідок, проникмонтується на підкладці перевернутим на 180°, і нення вологи всередину внутрішньої порожнини, підкладка встановлюється в корпус чіп-картки чіто покривна маса захистить місця електричного пом вниз. При цьому не контактована поверхня з'єднання напівпровідникового чіпа і нижніх контачіпа обернена до дна другої, внутрішньої порожктних площадок від корозії. Для цього можуть бути нини і захищена ним. використані також анізотропно електропровідна Стосовно матеріалу адгезійної плівки перевапокривна маса [anisotropic conductive paste) або жні форми виконання винаходу передбачають, що анізотропно електропровідна клейка стрічка адгезійна плівка виготовлена із матеріалу, що стає (anisotropic conducttive adhesive). клейким лише при підвищених температурах, або Якщо контактні отвори розміщені в зоні першої із отвердненого рідкого клею, переважно із отверпорожнини, що простягається поза межами другої дненого ціаноакрилату. Перевагою адгезійної плівпорожнини, то контактні отвори впираються в дно ки із матеріалу, що стає клейким лише при підвипершої порожнини і закриваються ним. Завдяки щених температурах, є те, що в холодному, ще не такому розміщенню контактних отворів відпадає клейкому стані у плівці можуть бути висічені виїмнеобхідність у додатковому захисному покритті ки, в які після складання чіп-картки будуть входити напівпровідникового чіпа для закривання контакткінці контактних отворів. В разі використання рідних отворів, оскільки вони більше не сполучені з кого клею внутрішні порожнини контактних отворів внутрішнім простором другої порожнини. Виконана можуть бути частково заповнені ним, чим забезпетаким чином чіп-картка дешева у виробництві і в чується краща герметизація. ній забезпечений захист напівпровідникового чіпа Виконана відповідно до винаходу чіп-картка є від зовнішніх кліматичних впливів шляхом ізолюпереважно карткою для мобільного радіозв'язку. вання чіпа від шкідливого мікроклімату. Нижче винахід детальніше пояснюється з виУ переважній формі виконання винаходу пекористанням Фігур. На них схематично зображено: редбачено, що контактні отвори закриті адгезійною Фіг.1. поперечний переріз чіп-картки згідно з плівкою. В цьому разі контактні отвори впираються винаходом, Фіг.2. вид зверху на виріз верхньої у нанесену на дно першої, зовнішньої порожнини сторони чіп-картки згідно з винаходом. корпусу чіп-картки адгезійну плівку, якою прикріпНа Фіг.1 зображений поперечний переріз корлена підкладка. Адгезійна плівка, якою покрите пусу 1 чіп-картки, який може бути виготовлений із дно зовнішньої порожнини, покриває край нижньої гнучкої чи жорсткої пластмаси, причому товщина поверхні підкладки і одночасно нижні виходи викочіп-картки відповідає висоті зображеного на Фіг.1 наних на краї підкладки контактних отворів. корпусу 1 чіп-картки. Корпус 1 чіп-картки має зов 7 75424 8 нішню порожнину 10, яка у горизонтальному наможуть бути розміщені також на краї контактної прямку, тобто паралельно поверхні чіп-картки, має площадки 4 чи 5, наприклад, на краї підкладки 2. більшу площу, ніж друга порожнина 20, утоплена в Розміщений у внутрішній порожнині 20 напівпдні 15 зовнішньої порожнини. Зовнішня порожнина ровідниковий чіп 3 через електропровідні з'єдну10 простягається ліворуч і праворуч, а також первальні елементи 9, нижні контактні площадки 5 і пендикулярно до площини фігури вгору і вниз над контактні отвори 6 зв'язаний з верхніми контактвнутрішньою порожниною 20, причому дно 15 охоними площадками 4 підкладки 2. Оскільки верхні плює поперечний переріз внутрішньої порожнини. контактні площадки 4 можуть сягати середини внуУ зовнішній порожнині 10 розміщена підкладка 2. У трішньої порожнини 20, контактні отвори 6 можуть внутрішній порожнині 20 розміщений напівпровідбути розміщені над внутрішньою порожниною 20. никовий чіп 3, який через електропровідні з'єднуВ такому разі нижні контактні площадки 5 мали б вальні елементи 9 зв'язаний з підкладкою 2. Підкперекривати лише невеликі горизонтальні відрізки ладка 2 через адгезійну плівку 7 покладена на дно між контактними отворами 6 і з'єднувальними 15 зовнішньої порожнини 10 і таким чином закріпелементами 9. При такому розміщенні контактних лена в корпусі 1 чіп-картки. Підкладка 2 служить, отворів 6 зовнішнє повітря могло б проникати до по-перше, для утримування напівпровідникового внутрішньої порожнини 20 і створювати для напівчіпа 3 без безпосереднього дотикання до можливо провідникового чіпа 3 шкідливий мікроклімат. Зокгнучкого корпусу 1 чіп-картки, а, по-друге - для рема волога і наявні у повітрі шкідливі речовини утворення електричного з'єднання напівпровідниможуть дифундувати крізь матеріал корпусу чіпа 3 кового чіпа З для зчитування даних. Для цього на і пошкодити його, якщо не заповнити або не закризовнішній поверхні 11 підкладки виконано кілька ти контактні отвори. контактних площадок 4. На нижній поверхні 12 Відомі чіп-картки з підкладками, з обох сторін підкладки 2 виконано додаткові контактні площадоснащеними контактними площадками, мають так ки 5, які мають іншу площу, ніж верхні контактні звані глухі контактні отвори, закриті контактними площадки 4. Вони простягаються в напрямку сеплощадками 4, нанесеними на верхню поверхню редини підкладки 2 далі, ніж верхні контактні пло11 підкладки 2 після виготовлення контактних щадки 4. В центрі верхньої поверхні 11 і нижньої отворів 6. Тому такі контактні отвори простягаютьповерхні 12 підкладки виконані електропровідні ся лише до нижньої поверхні металевих контактділянки, так звані островки, які самі не призначені них площадок 4, тобто лише до верхньої поверхні для контактування напівпровідникового чіпа. Напіпідкладки 2. При такій технології контактні площавпровідниковий чіп 3 електропровідними з'єднувадки 4 мають наноситися після виготовлення контальними елементами 9 зв'язаний з контактними ктних отворів, що збільшує вартість виробництва площадками 5 нижньої поверхні 12 підкладки 2. підкладки і, тим самим, усієї чіп-картки. Електричний зв'язок між нижніми контактними Відповідно до винаходу контактні отвори 6 роплощадками 5 і верхніми контактними площадками зміщені в зоні зовнішньої порожнини 10, що ле4 на зовнішній поверхні 11 підкладки, до яких дожить поза внутрішньою порожниною 20, завдяки тикаються контакти карткового терміналу для зчичому контактні отвори· 6 впираються у дно 15 зовтування даних з чіп-картки, здійснено за допомонішньої порожнини 10 зі зміщенням відносно внутгою контактних отворів 6. Як видно із Фіг.1, рішньої порожнини 20, і закриті таким чином без контактний отвір є отвором, який з'єднує поверхню застосування спеціальних засобів. Таким чином, у 11 з поверхнею 12. На Фіг.1 видно, що верхня конвідповідній винаходові чіп-картці напівпровідникотактна площадка 4 і нижня контактна площадка 5 вий чіп 3 захищений від шкідливої дії навколишпросвердлені відповідним отвором 6. Отвір 6 може ньої атмосфери; до того ж виготовлення такої карпронизувати контактні площадки посередині або тки має сприятливі економічні показники. на їх краях. Зображені на Фіг.1, позначені позиційКонтактні отвори 6 можуть бути закриті у своїй ними позначеннями 4 і 5 і розділені отворами 6 нижній частині різними способами. На Фіг.1 з цього зони є кожна частинами однієї й тієї ж контактної приводу представлено дві переважні форми викоплощадки, тобто на Фіг.1 загалом зображено дві нання. Правий на Фіг.1 контактний отвір 6 закритий верхні контактні площадки 4 і дві нижні контактні адгезійною плівкою 7, якою підкладка 2 прикріплеплощадки 5. на до дна 15 зовнішньої порожнини 10 корпусу 1 Контактний отвір 6 представляє собою порожчіп-картки. Лівий на Фіг.1 контактний отвір 6 відпонистий канал в тілі підкладки 2, через який всеревідно до альтернативної форми виконання оточедину чіп-картки може проникати зовнішнє повітря. ний виїмкою 8, виконаною у адгезійній плівці 7. Стінки 16 отворів 6 оброблені таким чином, що Адгезійна плівка 7 оточує зі всіх боків утворену вони є електропровідними. На них нанесено поквиїмкою 8 порожнину у площині дна 15 зовнішньої риття із електропровідного матеріалу, в результаті порожнини 10 і ущільнює її у цій площині. Зовнішчого утворюється порожнистий циліндр. Отвір із нє повітря, що проникло у порожнину 8 через коннанесеним на стінки електропровідним покриттям тактний отвір 6, не може проникнути у внутрішній є контактним отвором 6. Контактний отвір 6 є попростір порожнини 20. рожнистим і його внутрішня порожнина - якщо конНапівпровідниковий чіп електропровідними тактний отвір не закритий принаймні на одній поз'єднувальними елементами 9 зв'язаний з нижніми верхні підкладки 2 - може спричиняти обмін між контактними площадками 5 підкладки 2. Встановзовнішнім повітрям і внутрішньою порожниною 20 лені на напівпровідниковому чіпі 3 виводи 9 корпусу 1 картки. (bumb= стовпчикові виводи) можуть бути приєднаКонтактні отвори 6 не обов'язково мають бути ні до контактних площадок 5 або, як показано на розміщені повністю на контактних площадках; вони Фіг.1, в разі нанесення покривної маси 13 на кон 9 75424 10 тактні площадки 5, електричне з'єднання здійснючіп-картки зовнішній порожнині 10 утоплена ще ється завдяки тому, що напівпровідниковий чіп далі в глибину корпусу внутрішня порожнина 20, в притискають до підкладки 2 протягом часу, необякій розміщений напівпровідниковий чіп 3. У верххідного для затвердіння покривної маси 13 і утвоній порожнині 10, яка простягається над внутрішрення надійного і довготривалого контакту з контаньою порожниною 20, розміщена підкладка 2. Між ктними площадками 5. Клеєва маса 13 може бути нижньою стороною підкладки 2 і дном зовнішньої нанесена на контактні площадки 5 перед притиспорожнини 10 розміщена зображена заштриховаканням напівпровідникового чіпа 3; в такому разі ною адгезійна плівка 7, прокладена лише у зонах стовпчикові контакти 9 протинають покривну зовнішньої порожнини 10, розміщених поза контумасу 13. ром внутрішньої порожнини 20. Підкладка 2 і встановлений на ній методом У цю адгезійну плівку впираються три зобра"перевернутого чіпа" напівпровідниковий чіп 3 ражених у правій частині підкладки 2 контактні отвозом утворюють модуль чіп-картки. Підкладка 2 є ри 6 і закриваються нею. В альтернативній формі переважно гнучкою друкованою платою, виготоввиконання контактні отвори 6 можуть входити у леною із матеріалу основи, на обидві поверхні 11, виїмки 8 у адгезійній плівці 7, причому і в цьому 12 якої нанесено контактні площадки 4, 5. Виготоразі також досягається їх повна герметизація, влена із матеріалу основи і оснащена контактними оскільки у площині дна першої порожнини 10 адгеплощадками багатошарова підкладка 2 повністю зійна плівка 7 охоплює виїмки 8 з усіх боків і герпронизана контактними отворами 6, тому сама метизує їх на всі боки. Крім того, адгезійна плівка підкладка 2 не може запобігти проникненню вологи 7, як і дно 15 першої, зовнішньої порожнини 10, у внутрішню порожнину 20 і виникненню пошкоохоплює внутрішню порожнину 20 з усіх боків і джень чіпа. перешкоджає проникненню до неї зовнішнього Для закріплення модуля 2, 3 в корпусі 1 чіпповітря. картки служить плівка 7, виготовлена, наприклад із Список позиційних позначень пластмаси, здатної до склеювання при високих 1 Корпус чіп-картки температурах. Можуть бути використані також 3 Напівпровідниковий чіп рідкий гарячий клей або швидкотверднучі синтети4 Верхня контактна площадка чні матеріали, як, наприклад, ціаноакрилат. 5 Нижня контактна площадка Зображена на Фіг.1, виконана відповідно до 6 Контактний отвір винаходу адгезійна плівка 7 простягається над 7 Адгезійна плівка усією внутрішньою порожниною 20 і у складеному 8 Виїмка стані модуля охоплює напівпровідниковий чіп 3 9 Електропровідний з'єднувальний елемент знизу. Завдяки цьому забезпечується додатковий Вивід чіпа (bumb= стовпчиковий вивід) захист чіпа, тобто чіп захищений від значної час10 Перша порожнина тини наявної у другій порожнині кількості повітря. 11 Зовнішня поверхня підкладки Внаслідок цього шкідливий вплив мікроклімату 12 Нижня поверхня підкладки може діяти на чіп 3 лише у значно меншій мірі, ніж 13 Покривна маса у відомих чіп-картках. До того ж, досягнутий захист 15 Дно першої порожнини реалізується економічно вигідним рішенням. 16 Стінка контактного отвору На Фіг.2 схематично зображений виріз відпові20 Друга порожнина дної винаходові чіп-картки. У виконаній в корпусі 1 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601