DE19960836A1

DE19960836A1 - IC-Karte, welche geeignet ist, einen Bruch eines darin angebrachten Halbleiterchips zu verhindern

Info

Publication number: DE19960836A1
Application number: DE19960836A
Authority: DE
Inventors: Naruhiko Inayoshi; Masahiro Sugiura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2000-06-21
Also published as: FR2787610A1; JP2000182016A; FR2787610B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine IC-Karte, welche einer darauf aufgebrachten Belastung in Form von Biegen oder Punktpressen standhalten kann und verhindern kann, dass ein Halbleiterchip bricht. Eine IC-Karte besitzt eine Dreischichtenstruktur einschließlich einer Schaltungsschicht, einer Zwischenschicht und einer Bedeckungsschicht. Auf einer Oberfläche der Schaltungsschicht sind eine Schaltungsstruktur und ein Halbleiterchip vorgesehen, wobei der Halbleiterchip mit einem Verschlussteil umspritzt bzw. umhüllt ist und eine aus einer rostfreien Platte gebildete Verstärkungsplatte direkt über dem Verschlussteil vorgesehen ist. Wenn die Verstärkungsplatte einen Elastizitätsmodul innerhalb von 100 bis 300 GPa aufweist und die Gesamtdicke der IC-Karte innerhalb von 400 bis 900 mum liegt, wird die Dicke t der Verstärkungsplatte entsprechend einer der folgenden Gleichungen (1), (2) ausgewählt: DOLLAR A t > (1,04 x 10·-6·)T·4· - (5,26 x 10·-4·)T·3· + (1,02 x 10·-1·)T·2· - 9,12T + 3,55 x 10·2· (1) DOLLAR A t > (7,22 x 10·-7·)T·4· - (4,0 x 10·-4·)T·3· + (8,08 x 10·-1·)T·2· - 7,61T + 3,3 x 10·2· (2) DOLLAR A Dabei ist T die Dicke des Halbleiterchips.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine IC-Kar te (IC: Integrated Circuit), insbesondere auf eine IC-Karte mit einem Halbleiterchip, der eine CPU-Funktion usw. be sitzt, und insbesondere auf eine IC-Karte, die geeignet ist zu verhindern, dass ein Halbleiterchip während einer aktu ellen Verwendung bricht.

Als herkömmliche Karte wird eine Karte eines magneti schen Aufzeichnungstyps wie eine Cash-Karte, eine Kredit karte usw. weiträumig verwendet. Diese Art einer Karte wird durch Ausbreiten bzw. Spreizen eines Magnetstreifens auf einer Plastikkarte hergestellt, so dass darin aufgezeichne te Informationen gelesen werden. Bei dieser Art von Karte des magnetischen Aufzeichnungstyps tritt die Schwierigkeit auf, dass die Informationen leicht von einer dritten Person entziffert werden können und dass die Kapazität für die Aufzeichnung der Informationen relativ klein ist.

Es ist daher vor kurzem eine IC-Karte, in welcher ein Halbleiterchip mit einer Speicherfunktion, einer CPU-Funk tion oder dergleichen auf einem Substrat eines Kartentyps angebracht ist, entwickelt und bereits in die Anwendung ge bracht worden. Im allgemeinen besitzt diese Art von IC- Karte eine Dreischichtenstruktur einschließlich einer Schaltungsschicht, auf welcher der Halbleiterchip mit einer Schaltungsstruktur angebracht ist, eine Zwischenschicht, die einen Hohlraum zur Aufnahme des Halbleiterchips auf weist und auf der Schaltungsschicht angebracht ist, und ei ne Abdeckungsschicht, die zur Abdeckung der Zwischenschicht vorgesehen ist.

Dabei ist die IC-Karte mit der oben beschriebenen Struktur relativ schwach gegenüber einer Biegekraft, die dem Halbleiterchip aufgebracht wird, und kann infolge eines Bruchs des Halbleiterchips außer Kontrolle geraten. Zur Be wältigung dieser Schwierigkeiten und zur Verbesserung einer Antibiegecharakteristik des Halbleiterchips sind beispiels weise in der JP A 9-156265 und der JP A 9-263082 einige Ge genmaßnahmen vorgeschlagen worden.

Eine in der JP A 9-156265 offenbarte IC-Karte wird durch die folgenden Schritte hergestellt. Ein Halbleiter chip wird auf ein Schaltungssubstrat angebracht, und ein Abstandshalter mit einem Hohlraum zur Aufnahme des Halblei terchips wird auf das Schaltungssubstrat gebondet. Des wei teren wird eine rostfreie Platte als Verstärkungsplatte, welche eine Dicke von etwa 30 µm besitzt und etwas größer als die folgende gebildet wird, direkt über dem Halbleiter chip angeordnet. Danach wird eine Bedeckungsschicht auf die rostfreie Platte gebondet. Demgegenüber wird eine in der JP A 9-263082 offenbarte IC-Karte durch Bonden einer rost freien Platte als Verstärkungsplatte mit einer Dicke von etwa 20 µm auf wenigstens einer Seitenoberfläche des Halb leiterchips gebildet. Danach wird der Halbleiterchip in ei ner Zwischenschicht eines Schichttyps verändert, und es werden Schichten sowohl auf die Haupt- als auch die Rück seitenoberfläche der Zwischenschicht gebondet.

Dabei wird eine Last bzw. Belastung eines vielfältigen Typs auf die IC-Karte während einer tatsächlichen Verwen dung aufgebracht. Im allgemeinen wird die Last in zwei Ty pen klassifiziert, d. h. in eine Biegelast, wobei die IC- Karte in einen kreisförmigen Bogen gekrümmt oder verdreht wird, und eine Punktdrucklast, bei welcher eine Druckkraft lokal auf die IC-Karte aufgebracht wird. Da für diese Art Last die Härte des Halbleiterchips durch Anordnen einer Verstärkungsplatte auf wenigstens einer Oberfläche des Halbleiterchips wesentlich verbessert wird, kann verhindert werden, dass der Halbleiterchip bricht.

Es wurde jedoch entsprechend einem experimentellen Er gebnis herausgefunden, dass das herkömmliche Verstärkungs verfahren für den Halbleiterchip, bei welchem die Verstär kungsplatte auf einer Oberfläche des Halbleiterchips ange ordnet ist, nicht immer verhindern kann, dass der Halblei terchip bricht. D. h. es wurde herausgefunden, dass ein in dem Halbleiterchip erzeugter Druck bzw. eine Spannung im Vergleich mit einem Halbleiterchip ohne Verstärkungsplatte erhöht werden kann, wenn die Last durch Biegen oder einen punktförmigen Druck auf die IC-Karte aufgebracht wird, in Abhängigkeit der Beziehung zwischen der Dicke der Verstär kungsplatte und der Dicke des Halbleiterchips.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben be schriebenen Schwierigkeiten zu überwinden, und insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine IC-Karte zu schaffen, welche einer Last standhalten kann, die in Form eines Biegens oder eines punktförmigen Drucks darauf aufge bracht wird, und den Bruch eines Halbleiterchips verhindern kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält eine IC-Karte: ein Schaltungssubstrat mit einer leitenden Schal tung (conductive circuit); einen Halbleiterchip, der auf dem Schaltungssubstrat angebracht ist; eine Verstärkungs platte, die auf den Halbleiterchip aufgeschichtet ist, zur Verstärkung des Halbleiterchips; und eine Bedeckungs schicht, die auf die Verstärkungsplatte aufgeschichtet ist, zum Schutz des Halbleiterchips. Wenn dabei die Dicke des Halbleiterchips T ist, liegt die Dicke t der Verstärkungs platte innerhalb eines Bereichs entsprechend wenigstens ei ner der folgenden Gleichungen (1) und (2):

t < (1,04 × 10^-6)T⁴ - (5,26 × 10^-4)T³
+ (1,02 × 10^-1)T² - 9,12T + 3,55 × 10² (1)

t < (7,22 × 10^-7)T⁴ - (4,0 × 10^-4)T³
+ (8,08 × 10^-7)T⁴ - 7,61T + 3,3 × 10² (2)

Da bei der vorliegenden Erfindung die Dicke t der Ver stärkungsplatte derart gewählt wird, dass sie einer der Gleichungen (1) und (2) entspricht, kann sogar dann ein Bruch des Halbleiterchips verhindert werden, wenn einer der folgenden Fälle (A), (B) hervorgerufen wird. Wenn des wei teren die Dicke t der Verstärkungsplatte derart gewählt wird, dass sie Gleichung (2) entspricht, kann sogar dann ein Bruch des Halbleiterchips verhindert werden, wenn einer der Fälle (A), (B) oder der folgende Fall (C) hervorgerufen wird.

A) Erster Fall: der Benutzer sitzt auf einem Stuhl, wobei sich die IC-Karte in der Gesäßtasche der Hose des Be nutzers befindet;
B) zweiter Fall: die IC-Karte wird durch einen relativ scharfen Vorsprung wie der Spitze eines Kugelschreibers ge drückt, d. h. es wird eine Druckkraft auf einen sehr schma len Punkt der IC-Karte aufgebracht;
C) dritter Fall: die IC-Karte wird in einer Geldbörse oder dergleichen durch einen Knopf oder dergleichen der Geldbörse oder von Kleidung gedrückt, d. h. es wird eine Druckkraft auf einen relativ breiten Punkt der IC-Karte aufgebracht.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In den Figuren werden dieselben Teile oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, um eine redundante Erklärung zu vermeiden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht ei ner IC-Karte einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der IC-Karte vor dem Zusammenbau;

Fig. 3 zeigt einen Graphen, welcher eine Biegeprüfung veranschaulicht;

Fig. 4 zeigt einen Graphen, welcher eine Druckprüfung bezüglich eines scharfen Punkts veranschaulicht;

Fig. 5 zeigt einen Graphen, welcher eine Druckprüfung bezüglich eines stumpfen Punkts veranschaulicht;

Fig. 6A und 6B zeigen Graphen, welche experimentelle Ergebnisse der Biegeprüfung veranschaulichen;

Fig. 7A und 7B zeigen Graphen, welche experimentelle Ergebnisse der Druckprüfung bezüglich eines scharfen Punkts veranschaulichen;

Fig. 8A und 8B zeigen Graphen, welche experimentelle Ergebnisse der Druckprüfung bezüglich eines stumpen Punkts veranschaulichen;

Fig. 9 zeigt einen Graphen, welcher eine erste Kurve zur Berechnung einer Gleichung einer Dicke einer Verstär kungsplatte veranschaulicht; und

Fig. 10 zeigt einen Graphen, welcher eine zweite Kurve zur Berechnung einer Gleichung einer Dicke der Verstär-.. kungskraft veranschaulicht.

Erste Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren be schrieben.

Zuerst wird wie in Fig. 1 und 2 dargestellt eine IC- Karte 1 aus einer Schaltungsschicht 2 als Schaltungs substrat, einer Zwischenschicht 3 als Zwischenbondschicht und einer Abdeckungs- bzw. Bedeckungsschicht 4 gebildet.

Die Schaltungsschicht 2 wird durch eine aus Plastik wie einem Plastik auf Polyesterbasis, insbesondere aus PEC (Polyethylenterephthalat) gebildet. Eine Schaltungsstruktur 5 mit einer Spulenform als leitende Schaltung (conductive circuit) wird auf einer Oberfläche der Schaltungsschicht 2 gebildet, und es wird ebenfalls ein Halbleiterchip 6, der mit der Schaltungsstruktur 5 verbunden ist, auf der einen Oberfläche der Schaltungsschicht 2 angebracht. Der Halblei terchip 6 wird mit einem Verschlussteil 7 umspritzt bzw. umhüllt, welches aus einem relativ harten Material wie ei nem Plastik einer Epoxidbasis gebildet wird. Das Ver schlussteil 7, die Zwischenschicht 3 und die Bedeckungs schicht 4 definieren ein Gehäuse 8 zum Schutz des Halblei terchips 6.

Bei dieser Ausführungsform wird die Schaltungsstruktur 5 mit der Spulenform durch eine Sieb- bzw. Schablonendruck einrichtung (screen printing means) unter Verwendung einer leitenden Paste wie einer Silberpaste (Ag-Paste) auf einer Polyesterbasis gebildet, und der Halbleiterchip 6 wird durch ein anisotropes leitendes Klebe- bzw. Haftmittel oder Verbund 9 beispielsweise unter Verwendung eines Flip-Chip- Verfahrens angebracht. Die Schaltungsstruktur 5 dient als Element zur Übertragung (Senden/Empfangen) von Signalen be züglich einer externen Anordnung und dient ebenfalls als Antenne zum Senden/Empfangen von Funksignalen. Bei dieser Ausführungsform wird Energie für den Betrieb der CPU usw., welche auf dem Halbleiterchip 6 gebildet ist, durch das Funksignal von der externen Anordnung zugeführt, welches von der Schaltungsstruktur 5 empfangen wird.

Die Zwischenschicht 3 wird aus einem Plastikmaterial eines Thermo-Melt-Typs gebildet, welches durch Schmelzen bei der Erwärmung flüssig wird, wie einem Hot-Melt-Klebe mittel bzw. Haftmittel einer Polyesterbasis. Die Zwischen schicht 3 schützt nicht nur die Schaltungsstruktur 5, den Halbleiterchip 6 usw., sondern verbindet ebenfalls die Zwi schenschicht 3 selbst mit der Schaltungsschicht 2 und der Bedeckungsschicht 4, um die Schaltungsstruktur 5, den Halb leiterchip 6 usw. ohne Lücken zu bedecken. Des weiteren be sitzt die Bedeckungsschicht 4 die Funktion die Zwischen schicht 3 zu schützen, welche relativ weich ist, und die Bedeckungsschicht 4 wird aus einer PET-Schicht ebenso wie die Schaltungsschicht 2 beispielsweise gebildet.

Um diese IC-Karte mit einer Dreischichtenstruktur her zustellen, wird der Halbleiterchip 6 auf der Schaltungs schicht 2 angebracht, und danach wird der Halbleiterchip 6 von dem Plastik auf Epoxidbasis zur Bildung des Ver schlussteils 7 bedeckt. Da das Plastik auf Epoxidbasis bei Raumtemperatur vor dem Härten flüssig ist, kann es einen umgebenden Teil des Halbleiterchips 6 ohne Lücken infolge der Flüssigkeit bedecken.

Nach dem Umspritzen bzw. Umhüllen der Halbleiterchips 6 mit dem Verschlussteil 7 werden die Zwischenschicht 3 und die Bedeckungsschicht 4 darauf in dieser Reihenfolge aufge schichtet. Danach wird eine aufgeschichtete Struktur unter Verwendung einer nicht dargestellten Thermokompressionsvor richtung unter Thermokompression gebondet. Da als Ergebnis das Hot-Melt-Klebemittel, welches die Zwischenschicht 3 bildet, durch Erwärmen zur Erschaffung der Flüssigkeit ge schmolzen wird, bedeckt das Hot-Melt-Klebemittel die Schal tungsstruktur 5 und den Verschlussteil 7 ohne Lücken. Zur selben Zeit wird die Zwischenschicht 3 gedruckt, um durch einen Druck von den oberen und unteren Seiten eine gleich förmige Dicke zu erzielen, und es werden die Schaltungs schicht 2 und die Bedeckungsschicht 4 gebondet. Danach wird die Zwischenschicht 3 durch Kühlen gehärtet. Als Ergebnis dieser dreier Schritte wird die IC-Karte 1 mit der Drei schichtenstruktur einschließlich der Schaltungsschicht 2, der Zwischenschicht 3 und der Bedeckungsschicht 4 gebildet.

Da bei der oben beschriebenen IC-Karte 1 die Schal tungsschicht 2 und die Bedeckungsschicht 4 aus dem PET ge bildet sind und die Zwischenschicht 3 aus dem Hot-Melt-Kle bemittel auf Polyesterbasis gebildet ist, welche beide Ela stizität besitzen, wird die IC-Karte 1 flexibel mit einer Elastizität gebogen, wenn eine Biegekraft darauf aufge bracht wird.

Wenn die IC-Karte gebogen wird, kann der Halbleiterchip 6 infolge einer auf den Halbleiterchip 6 aufgebrachten Bie gekraft brechen. Daher wird die Verstärkungsplatte 10 vor gesehen, um durch Verstärken des Halbleiterchips 6 die Härte wesentlich zu verbessern. Die Verstärkungsplatte 10 wird im wesentlichen mit derselben Größe wie das Ver schlussteil 7 gebildet und auf dem Verschlussteil 7 durch Überlagerung darauf angeordnet, nachdem der Halbleiterchip 6 durch das Teil 7 verschlossen worden ist. In diesem Fall ist die Verstärkungsplatte 10 derart positioniert, dass die Mitte der Verstärkungsplatte 10 im wesentlichen derjenigen des Halbleiterchips 6 entspricht. Da danach die Schaltungs schicht 2, die Zwischenschicht 3 und die Bedeckungsschicht 4 wie oben beschrieben durch Thermokompression gebondet werden, wird die Verstärkungsplatte 10 mit dem Hot-Melt- Klebemittel ohne Lücken durch das Hot-Melt-Klebemittel be deckt, welches die geschmolzene Zwischenschicht 3 bildet.

Dabei wird eine obere Oberfläche des Halbleiterchips 6 (vgl. Fig. 1) auf einer Spiegeloberfläche 6a gebildet. D. h. es wird eine integrierte Schaltung auf einer unteren Ober fläche 6b des Halbleiterchips 6 (die Seite der Schaltungs schicht 2) gebildet, und die obere Oberfläche 6a besitzt die Spiegeloberfläche, welche mittels Rückseitenschleifen geschliffen wird, wenn der Halbleiterchip noch als Wafer vorliegt. Daher wird die obere Oberfläche des Halbleiter chips 6 als die Spiegeloberfläche und die untere Oberfläche als die Schaltungsoberfläche hiernach bezeichnet.

Die Verstärkungsplatte 10 wird aus einem Material ge bildet, dessen Elastizitätsmodul (Young's modulos) im Be reich von 100-300 GPa (Gigapascal) wie eine rostfreie Platte (stainless plate) liegt. Je größer die Dicke der Verstär kungsplatte 10 im allgemeinen ist, desto besser ist die Wirkung der Verstärkung der Verstärkungsplatte 10. Während einer Lastbedingung wie dem Biegen oder punktförmigen Drü cken, welches üblicherweise bei der aktuellen Verwendung hervorgerufen wird, kann der auf den Halbleiterchip aufge brachte Druck in Abhängigkeit der Beziehung zwischen der Dicke des Halbleiterchips 6 sogar dann unerwünscht erhöht sein, wenn die Verstärkungsplatte 10 vorgesehen ist.

Daher werden Prüfungen einschließlich einer Biegeprü fung, zweier Arten von Prüfungen bezüglich eines punktför migen Drucks auf die IC-Karte 1 durchgeführt, um die Dicke der Verstärkungsplatte zu untersuchen, so dass der Halblei terchip 6 eine Dauerhaftigkeit ohne wesentlichen Bruch als Verhältnis entsprechend der Dicke des Halbleiterchips 6 be sitzt.

Wie in Fig. 3 dargestellt wird die Biegeprüfung ent sprechend den folgenden Schritten durchgeführt. Die IC- Karte 1 wird auf einem Dorn 11 mit einem Radius von 40 mm angebracht, so dass die Seite der Spiegeloberfläche 6a des Halbleiterchips 6 an der Unterseite positioniert ist. Die gesamte IC-Karte 1 wird durch eine Halte- bzw. Spannvor richtung mit einem kreisförmigen Bogen gepresst, so dass die IC-Karte 1 entlang einer zylindrischen äußeren Oberflä che des Dorns 11 gebogen wird. Danach wird ein auf den Halbleiterchip 6 aufgebrachter Druck erfasst und unter Ver wendung einer finite Elementeanalyse durch Simulieren der Prüfung berechnet, und es wird erfasst, ob der Halbleiter chip 6 Brüche hat oder nicht.

Es gibt zwei Arten von Punkt-Druckprüfungen, eine Druckprüfung bezüglich eines scharfen Punkts und eine Druckprüfung bezüglich eines stumpfen Punkts. Jede der Punkt-Druckprüfungen berechnet einen auf den Halbleiterchip 6 aufgebrachten Druck während des Pressens der IC-Karte 1, auf welcher der Halbleiterchip 6 (die Verstärkungsplatte 10) angeordnet ist, durch halbkugelförmige Stempel 13, 14. Jede der Punkt-Druckprüfungen erfasst ebenfalls, ob der Halbleiterchip 6 Brüche aufweist oder nicht. Bei diesen Prüfungen ist die IC-Karte 1 auf einer Gummiplatte 15 mit einer Dicke von 20 mm angebracht, so dass die Seite der Spiegeloberfläche 6a des Halbleiterchips 6 als obere Seite festgelegt ist. In dieser Situation wird die IC-Karte 1 durch den Stempel 13 mit einem Durchmesser von 1,5 mm mit einer Druckkraft von 10 N (Newton) bei der Druckprüfung be züglich eines scharfen Punkts gepresst, und sie wird durch den Stempel 14 mit einem Durchmesser von 10 mm mit einer Druckkraft von 17 N bei der Druckprüfung bezüglich eines stumpfen Punkts gepresst.

Die Gründe für das Anbringen der IC-Karte 1 auf dem Dorn 11 derart, dass die Seite der Spiegeloberfläche 6a des Halbleiterchips 6 auf die obere Seite bei der Biegeprüfung festgelegt ist, und für die Anbringung der IC-Karte 1 auf der Gummiplatte 15 derart, dass die Seite der Spiegelober fläche 6a des Halbleiterchips 6 als Unterseite festgelegt ist, werden im folgenden dargelegt. Wenn die IC-Karte 1 durch die Halte- bzw. Spannvorrichtung 12 oder durch den halbkugelförmigen Stempel 13 oder 14 gepresst wird, wird die IC-Karte 1 derart gebogen, dass die Seite der Schal tungsschicht 2 eine konvexe Form annimmt. In diesem Fall wird angenommen, dass eine neutrale Achse des Krümmens der IC-Karte 1 an der Seite der Spiegeloberfläche 6a bezüglich der Mitte der Richtung der Dicke des Halbleiterchips 6 wie durch eine gestrichelte Linie p in Fig. 1 dargestellt exi stiert. Daher wird eine Druckspannung an der Seite der Spiegeloberfläche 6a des Halbleiterchips 6 erzeugt, wohin gegen eine Zugspannung an der Seite der Schaltungsoberflä che 6b erzeugt wird.

Dabei besitzt die Seite der Spiegeloberfläche 6a des Halbleiterchips 6 eine große Härte, da diese Oberfläche aus einem einkristallinen Material des Wafers gebildet ist, wo hingegen die Seite der Schaltungsoberfläche 6b eine geringe Härte aufweist, da Verunreinigungen dorthinein implantiert worden sind, um eine integrierte Schaltung zu bilden, oder da die Oberfläche eine Unebenheit aufweist. Daher bricht der Halbleiterchip 6 leicht, wenn eine Zugspannung auf die IC-Karte 1 aufgebracht wird, so dass die Seite der Schal tungsoberfläche 6b eine konvexe Form annimmt im Vergleich mit dem Fall, bei welchem dieselbe Krümmungsspannung auf die IC-Karte 1 aufgebracht wird, so dass die Seite der Spiegeloberfläche 6a eine konvexe Form annimmt. Daher wird die IC-Karte 1 derart angebracht, dass die Seite der Schal tungsoberfläche 6a eine konvexe Form annimmt, wenn die IC- Karte 1 bei der Biegeprüfung und bei der Punkt-Druckprüfung gebogen wird.

Diese Prüfungen beinhalten die Biegeprüfung, die Druck prüfung bezüglich eines scharfen Punkts und die Druckprü fung bezüglich eines stumpfen Punkts entsprechend den typi schen Lastbedingungen während einer aktuellen Benutzung.

D. h. es werden verschiedene Arten von Lasten auf die IC-Karte 1 während der aktuellen Benutzung aufgebracht; je doch können die meisten Lasten wie folgt klassifiziert wer den, d. h. in (A) eine ersten Fall, bei welchem der Benutzer mit der IC-Karte 1 in der Gesäßtasche auf einem Stuhl sitzt; (B) in einen zweiten Fall, bei welchem die IC-Karte 1 durch einen relativ scharfen Vorsprung wie durch die Spitze eines Kugelschreibers gedrückt wird, d. h. bei wel chem eine Druckkraft auf einen sehr schmalen Punkt der IC- Karte 1 aufgebracht wird; und (C) in einen dritten Fall, bei welchem die IC-Karte 1 in einer Geldbörse oder derglei chen durch einen Knopf oder dergleichen der Geldbörse oder von Kleidungsstücken gedrückt wird, d. h. bei welchem eine Druckkraft auf einen relativ breiten Punkt der IC-Karte 1 aufgebracht wird.

Daher wurde die Biegeprüfung wie in Fig. 3 dargestellt durchgeführt, um den ersten Fall zu analysieren, es wurde die Druckprüfung bezüglich des scharfen Punkts wie in Fig. 4 dargestellt durchgeführt, um den zweiten Fall zu analy sieren, und es wurde die Druckprüfung bezüglich des stump fen Punkts wie in Fig. 5 dargestellt durchgeführt, um den dritten Fall zu analysieren.

Fig. 6 stellt experimentelle Ergebnisse der Biegeprü fung dar, Fig. 7 stellt experimentelle Ergebnisse der Druckprüfung bezüglich eines scharfen Punkts dar, und Fig. 8 stellt experimentelle Ergebnisse der Druckprüfung bezüg lich des stumpfen Punkts jeweils dar. Dabei stellen Fig. 6A, 7A, 8A jeweils die maximale Spannung bzw. Druck in der Schaltungsoberfläche 6b dar, und Fig. 6B, 7B, 8B stellen die maximale Spannung dar, welche auf einen Randteil (vier Ränder) des Halbleiterchips 6 jeweils aufgebracht wird. Bei diesen Figuren sind Spannungs- bzw. Druckbereiche, inner halb denen der Halbleiterchip 6 nicht bricht, durch schräge Linien (schraffiert) dargestellt. Der Grund dafür die maxi male Spannung des Randteils des Halbleiterchips 6 zu messen wird im folgenden dargelegt. Da der Halbleiterchip 6 durch Dicen des Wafers gebildet wird, kann eine Schnittoberfläche (Randteil) des Halbleiterchips 6 leicht infolge winziger abgeplatzter Stellen einen Bruch hervorrufen. Daher wird eine an den Rand aufgebrachte Spannung unter Verwendung der finite Elementeanalyse durch Simulation der Prüfung berech net, und es wird erfasst, ob der Halbleiterchip 6 Brüche aufweist oder nicht.

Danach wird ein Bereich der Dicke der Verstärkungsplat te 10 ermittelt, innerhalb dem der Halbleiterchip 6 nicht den Bruch hervorruft, durch ein Verhältnis zwischen der Dicke T des Halbleiterchips 6 bei jeder Prüfung auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse der oben beschrie benen Prüfungen einschließlich der Krümmung und des Pres sens bezüglich eines scharfen Punkts. Diese Bereiche, wel che durch die schrägen Linien angezeigt werden, entsprechen dem Bereich der Dicke der Verstärkungsplatte 6, innerhalb dem bei dem Halbleiterchip 6 kaum ein Bruch hervorgerufen wird, sogar wenn der Benutzer sich auf einen Stuhl setzt und sich die IC-Karte 1 in seiner Gesäßtasche befindet; es wird eine Druckkraft auf einen sehr engen Punkt der IC- Karte 1 aufgebracht.

Fig. 9 stellt einen Bereich der Dicke der Verstärkungs platte 10 dar, innerhalb dem bei dem Halbleiterchip kaum ein Bruch bei der Biegeprüfung und der Druckprüfung bezüg lich eines scharfen Punkts hervorgerufen wird. Entsprechend dieser Figur stellt eine Kurve C1 (welche dieselbe ist wie die Kurve C1 der maximalen Spannung von 350 MPA in Fig. 6B) eine Grenze dar, ob bei dem Halbleiterchip ein Bruch her vorgerufen wird oder nicht. Wenn eine Gleichung zum Aus drücken der Kurve C1 unter Verwendung einer kleinsten qua dratischen Approximation berechnet wird, kann die rechte Seite der folgenden Gleichung (1) erzielt werden. Wenn die Dicke t der Verstärkungsplatte 10 innerhalb des Bereichs der folgenden Gleichung (1) festgelegt wird, kann daher verhindert werden, dass der Halbleiterchip 6 bricht, sogar wenn einer der obigen Fälle (A), (B) hervorgerufen wird.

t < (1,4 × 10^-6)T⁴ - (5,26 × 10^-4)T³
+ (1,02 × 10^-1)T² - 9,12T + 3,55 × 10² (1)

Des weiteren wird ein Bereich der Dicke t der Verstär kungsplatte 10, innerhalb dem bei dem Halbleiterchip 6 kein Bruch hervorgerufen wird, durch ein Verhältnis zwischen der Dicke T des Halbleiterchips 6 in jeder der Prüfungen auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse der oben be schriebenen Prüfungen einschließlich des Biegens, des Drü ckens bezüglich eines scharfen Punkts und des Drückens be züglich eines stumpfen Punkts ermittelt. Diese durch die schrägen Linien angezeigten Bereiche entsprechen dem Be reich der Dicke der Verstärkungsplatte 6, innerhalb dem bei dem Halbleiterchip 6 kaum der Bruch hervorgerufen wird, so gar wenn der Benutzer auf dem Stuhl mit der IC-Karte 1 in seiner Gesäßtasche sitzt; es wird eine Druckkraft auf einen sehr engen Punkt der IC-Karte 1 aufgebracht; oder es wird die Druckkraft auf einen relativ breiten Punkt der IC-Karte 1 aufgebracht.

Fig. 9 stellt einen Bereich der Dicke der Verstärkungs platte 10 dar, innerhalb welchem bei dem Halbleiterchip kaum der Bruch hervorgerufen wird. Bei dieser Figur stellt eine Kurve C2 (welche dieselbe ist wie die Kurve C2 der ma ximalen Spannung von 380 MPa von Fig. 7a) eine Grenze dar, ob bei dem Halbleiterchip 6 der Bruch hervorgerufen wird oder nicht. Wenn eine Gleichung zum Ausdrücken der Kurve C2 unter Verwendung einer kleinsten quadratischen Approxima tion berechnet wird, kann die rechte Seite der folgenden Gleichung (2) erlangt werden. Wenn die Dicke t der Verstär kungsplatte 10 innerhalb des Bereiches der folgenden Glei chung (1) festgelegt ist, kann daher verhindert werden, dass bei dem Halbleiterchip 6 ein Bruch auftritt, sogar wenn einer der obigen Fälle (A), (B), (C) hervorgerufen wird.

t < (7,22 × 10^-7)T⁴ - (4,0 × 10^-4)T³
+ (8,08 × 10^-1)T² - 7,61T + 3,3 × 10² (2)

Im nachfolgenden werden spezifische Beispiele der Grö ßen der IC-Karte 1 dargestellt.

Erstes spezifisches Beispiel

Sowohl die Dicke der Schaltungsschicht 2 als auch die jenige der Bedeckungsschicht 4 trägt jeweils 125 µm. Die Ge samtdicke der IC-Karte 1 beträgt, nachdem beide Schichten 2, 4 über die Zwischenschicht 3 gebondet worden sind, 605 µm, die Dicke des Halbleiterchips 6 beträgt 150 µm, und die Dicke der Verstärkungsplatte 10 beträgt 50 µm. Dies spe zifische erste Beispiel entspricht der Gleichung (1).

Spezifisches zweites Beispiel

Die Dicke der Schaltungsschicht 2 und diejenige der Be deckungsschicht 4 beträgt jeweils 100 µm. Die Gesamtdicke der IC-Karte 1 beträgt, nachdem beide Schichten 2, 4 über die Zwischenschicht 3 gebondet worden sind, 627 µm, die Dicke des Halbleiterchips 6 beträgt 150 µm, und die Dicke der Verstärkungsplatte 10 beträgt 50 µm. Dies spezifische zweite Beispiel entspricht beiden Gleichungen (1) und (2). Die Gesamtdicke der IC-Karte 1 ist nicht auf den in den spezifischen ersten und zweiten Beispielen beschriebenen Wert beschränkt. Wenn jedoch die Flexibilität und Benutz barkeit der IC-Karte 1 berücksichtigt wird, wird es bevor zugt die Gesamtdicke der IC-Karte 1 innerhalb eines Be reichs von 400 bis 900 µm festzulegen. Es wird des weiteren bevorzugt die Dicke T des Halbleiterchips innerhalb eines Bereichs von 10 bis 30% der Gesamtdicke der IC-Karte 1 festzulegen und die Dicke der Verstärkungsplatte 10 inner halb eines Bereichs von 8 bis 20% der Gesamtdicke der IC- Karte 1 festzulegen.

Wenn die IC-Karte 1 dünner sein sollte, wird es bevor zugt die Zwischenschicht 13 und weiter die Halbleiter schicht 6 dünner zu machen, da die Schaltungsschicht 2 und die Bedeckungsschicht 4 bezüglich eines Dünnermachens be schränkt sind. In diesem Fall beträgt die bevorzugte Dicke des Halbleiterchips 6 50 bis 150 µm.

Es wird festgestellt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und wie folgt erweitert oder modifiziert werden kann.

Die Gesamtdicke der IC-Karte 1 kann kleiner als 400 µm oder größer als 900 µm sein.

Die Dicke des Halbleiterchips 6 ist nicht auf 50 bis 150 µm beschränkt. Wenn es nötig wird die IC-Karte 1 dünner zu machen, kann die Dicke des Halbleiterchips 6 im wesent lichen beispielsweise 0,5 µm betragen, wohingegen die Dicke des Halbleiterchips beispielsweise im wesentlichen 200 µm betragen kann, wenn die Dicke der IC-Karte 1 nicht verklei nert werden muss.

Die Verstärkungsplatte 10 kann aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen anstelle aus einem rostfreien Material sein. Dabei wird es zum Zwecke des wesentlichen Vergrößerns der Härte des Halbleiterchips 6 zur Verhinderung eines Bre chens bevorzugt eine Auswahl aus Materialien mit einem Ela stizitätsmodul von 100 bis 300 GPa zu wählen. Mit anderen Worten, es kann Plastik verwendet werden, wenn ein derarti ges Plastik den oben beschriebenen Elastizitätsmodul auf weist.

Die IC-Karte 1 ist nicht auf die Dreischichtenstruktur mit der Schaltungsschicht 2, der Zwischenschicht 3 und der Bedeckungsschicht 4 beschränkt.

Die Verstärkungsplatte 10 kann auf einer Oberfläche der Schaltungsschicht 2 gegenüberliegend einer Oberfläche ange ordnet sein, wo der Halbleiterchip 6 angebracht ist. In diesem Fall wird es bevorzugt eine Schicht auf die Schal tungsschicht 2 zu bonden, um die Verstärkungsplatte 10 zu verschließen bzw. zu versiegeln.

Des weiteren kann das Verschlussteil 7 weggelassen wer den.

Vorstehend wurde eine IC-Karte offenbart, welche einer darauf aufgebrachten Belastung in Form von Biegen oder Punktpressen standhalten kann und verhindern kann, dass ein Halbleiterchip bricht. Die IC-Karte (1) besitzt eine Drei schichtenstruktur einschließlich einer Schaltungsschicht (2), einer Zwischenschicht (3) und einer Bedeckungsschicht (4). Auf einer Oberfläche der Schaltungsschicht sind eine Schaltungsstruktur (5) und ein Halbleiterchip (6) vorgese hen, wobei der Halbleiterchip mit einem Verschlussteil (7) umspritzt bzw. umhüllt ist und eine aus einer rostfreien Platte gebildete Verstärkungsplatte (10) direkt über dem Verschlussteil vorgesehen ist. Wenn die Verstärkungsplatte einen Elastizitätsmodul innerhalb von 100 bis 300 GPa auf weist und die Gesamtdicke der IC-Karte innerhalb von 400 bis 900 µm liegt, wird die Dicke t der Verstärkungsplatte entsprechend einer der folgenden Gleichungen (1), (2) aus gewählt:

t < (7,22 × 10^-7)T⁴ - (4,0 × 10^-4)T³
+ (8,08 × 10^-1)T²- 7,61T + 3,3 × 10² (2)

Dabei ist T die Dicke des Halbleiterchips.

Claims

1. IC-Karte mit:
einem Schaltungssubstrat (2), welches eine leitende Schaltung (5) aufweist;
einem Halbleiterchip (6), welcher auf dem Schaltungs substrat angebracht ist;
einer Verstärkungsplatte (10) zur Verstärkung des Halbleiterchips, die auf dem Halbleiterchip angebracht ist und aus einem Material gebildet ist, dessen Elastizitätsmo dul im Bereich von 100 bis 300 GPA liegt; und
einer Bedeckungsschicht (8), welche auf der Verstär kungsplatte angebracht ist, zum Schutz des Halbleiterchips;
wobei die Gesamtdicke einer aufgeschichteten Struktur einschließlich des Schaltungssubstrats, des Halbleiter chips, der Verstärkungsplatte und der Bedeckungsschicht im Bereich von 400 bis 900 µm liegt, und
mit der Dicke des Halbleiterchips von T, die Dicke t der Verstärkungsplatte im Bereich entsprechend wenigstens einer der folgenden Gleichungen (1) und (2) liegt:
t < (1,04 × 10^-6)T⁴ - (5,26 × 10^-4)T³
+ (1,02 × 10^-1)T² - 9,12T + 3,55 × 10² (1)
t < (7,22 × 10^-7)T⁴ - (4,0 × 10^-4)T³
+ (8,08 × 10^-1)T²- 7,61T + 3,3 × 10² (2)

2. IC-Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke t der Verstärkungsplatte im Bereich entsprechend der Gleichung (1) liegt.

3. IC-Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke t der Verstärkungsplatte im Bereich entsprechend der Gleichung (2) liegt.

4. IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verstärkungsplatte (10) auf einer Oberfläche des Schaltungssubstrats (2) gegenüberliegend ei ner Oberfläche angeordnet ist, wo der Halbleiterchip (6) angebracht ist.

5. IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dicke des Halbleiterchips (6) im Be reich von 50 bis 150 µm liegt.

6. IC-Karte mit:
einem Schaltungssubstrat (2), welches eine leitende Schaltung (5) aufweist;
einem Halbleiterchip (6), welcher auf dem Schaltungs substrat angebracht ist und eine Dicke ausgewählt aus einem Bereich von 50 bis 150 µm aufweist;
einer Verstärkungsplatte (10) zur Verstärkung des Halbleiterchips (6), welche auf dem Halbleiterchip ange bracht ist; und
einer Bedeckungsschicht (8), welche auf der Verstär kungsplatte angebracht ist, zum Schutz des Halbleiterchips, wobei die Gesamtdicke einer aufgeschichteten Struktur einschließlich des Schaltungssubstrats, des Halbleiter chips, der Verstärkungsplatte, der Bedeckungsschicht in ei nem Bereich von 400 bis 900 µm liegt, und
mit der Dicke des Halbleiterchips von T, die Dicke t der Verstärkungsplatte aus einem Bereich entsprechend we nigstens einer der folgenden Gleichungen (1) und (2) ge wählt ist:
t < (1,04 × 10^-6)T⁴ - (5,26 × 10^-4)T³
+ (1,02 × 10^-1)T² - 9,12T + 3,55 × 10² (1)
t < (7,22 × 10^-7)T⁴ - (4,0 × 10^-4)T³
+ (8,08 × 10^-1)T²- 7,61T + 3,3 × 10² (2)

7. IC-Karte mit:
einem Schaltungssubstrat (2), welches eine leitende Schaltung (5) aufweist;
einem Halbleiterchip (6), welcher auf dem Schaltungs substrat angebracht ist;
einer Verstärkungsplatte (10) zur Verstärkung des Halbleiterchips, welche auf dem Halbleiterchip angebracht ist und aus einem Material gebildet ist, dessen Elastizi tätsmodul innerhalb eines Bereichs von 100 bis 300 GPa liegt; und
einer Bedeckungsschicht (8), die auf der Verstärkungs platte angebracht ist, zum Schutz des Halbleiterchips,
wobei mit der Dicke des Halbleiterchips von T, die Dicke t der Verstärkungsplatte aus einem Bereich entsprechend wenigstens einer der folgenden Gleichungen (1) und (2) gewählt ist:
t < (1,04 × 10^-6)T⁴ - (5,26 × 10^-4)T³
+ (1,02 × 10^-1)T² - 9,12T + 3,55 × 10² (1)
t < (7,22 × 10^-7)T⁴ - (4,0 × 10^-4)T³
+ (8,08 × 10^-1)T²- 7,61T + 3,3 × 10² (2)