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封装件、用于形成封装件的方法、承载带、芯片卡和用于形成承载带的方法与流程

2022-03-19 12:35:28 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种封装件、一种用于形成封装件的方法、一种承载带、一种芯片卡以及一种用于形成芯片卡的方法。


背景技术:

2.现今,存在对于例如用于银行应用或接入控制的芯片卡或智能卡的明显的趋势,所述芯片卡或智能卡设有用于认证的生物计量传感器,例如设有指纹传感器。
3.然而,所述卡具有带有多个组件的复杂的构造,所述组件相互电流连接。例如,指纹传感器能够与芯片(所述芯片能够提供安全相关的功能进而也能够称为安全元件)以及与天线导电地连接。
4.基于pcb基板的生物计量指纹传感器通常由pcb面板制成并且从中例如借助于冲压、铣切或切割来分割。因此,芯片模块作为单个模块存在,这不是用于制造智能卡的标准提供形式。
5.为了广泛的可接受性,用于大众市场的应用,例如支付/银行应用一方面必须是低成本的,并且另一方面必须满足规定的可靠性或安全性要求,例如符合关于机械可靠性的cqm标准的要求。
6.至今为止,用于生物计量智能卡的基于pcb基板的生物计量指纹传感器尚未大规模生产,使得至今为止尚未出现朝着大规模适用性的方向修改制造设计的需求。
7.但是,对于大规模生产存在对此适用的用于基于pcb基板的生物计量指纹传感器的制造方法。对此可能有用的是,能够应用目前使用的已设立的安装方法,例如,利用标准交付格式,例如35mm芯片卡承载带,借助标准芯片卡植入装备例如借助于热熔植入来植入模块和传感器。
8.通常借助于封装的基板制造的基于硅的传感器封装件也面临着类似的挑战。
9.将传感器封装件集成到35mm芯片卡承载带中通常例如通过下述方式引起:借助于基于环氧化物的粘合剂将模块固定在承载带上,并且借助于金属线键合连接件来连接。但是,甚至借助于芯片卡典型的机械负载,如弯曲、扭转或压力,这种装置也易于机械损坏。


技术实现要素:

10.存在对用于集成到芯片卡中、例如集成到所谓的智能卡中的低成本的、可靠的且易于安装的生物计量传感器(例如指纹传感器)的需求。
11.对于上述的基于硅的生物计量传感器以及用于芯片卡的基于印刷电路板(基于pcb)的生物计量传感器都存在所述需求。
12.在不同的实施例中提供封装件,例如具有指纹传感器的芯片模块,其能够容易地且以适用于大规模生产的方式植入到芯片卡卡体中。
13.在不同的实施例中提供封装件,其中在框架上提供具有电连接件的绝缘层,所述
绝缘层弯曲成,使得其形成用于容纳传感器模块的开口,所述传感器模块的传感器模块连接件能够与电连接件在开口中联接和耦合。至少绝缘层(在不同的实施例中可选地还有框架的绝缘层)在不同的实施例中能够是用于卷对卷制造芯片模块的标准35mm承载带的一部分。
14.在不同的实施例中,封装件能够由易于耦合的第一组件和第二组件组成。在此,第一组件能够具有指纹传感器,并且与此相应地也称为传感器模块,而第二组件能够是具有开口的承载件,第一组件设置在所述开口中或将第一组件设置在所述开口中,进而也称为承载组件。
15.在不同的实施例中,承载件能够是用于卷对卷制造芯片模块的标准 35mm承载带。借此能够实现:例如在终端用户处能够在现有的标准机器上将封装件(芯片模块)植入到芯片卡卡体中。在标准化的进一步处理期间,能够从承载带分割、例如冲出封装件,并且植入到芯片卡卡体中,例如借助于热熔工艺。
16.换言之,标准35mm承载带为用于芯片模块的已知的提供形式,并且 (例如在冲出之后)形成封装件的一部分。
17.在不同的实施例中,封装件(也称为传感器模块)能够具有传感器,例如生物计量传感器,例如指纹传感器,以及集成的(耦合)天线或露出的连接件,例如用于连接天线。
18.封装件(传感器模块)能够在不同的实施例中用在芯片卡(例如智能卡)中。
19.在不同的实施例中提供低成本的、可靠的且(例如借助于标准装备) 易于组装的封装件,例如具有指纹传感器。在不同的实施例中,封装件能够集成到芯片卡、例如智能卡中,或者是集成到其中的。因为也以简单的且低成本的方式集成到卡中,因此根据不同的实施例的芯片卡同样是低成本的。
附图说明
20.本发明的实施例在附图中示出并且在下文中详细阐述。
21.附图示出:
22.图1示出根据不同实施例的封装件的传感器模块的前侧和后侧的示意立体图;
23.图2a示出根据不同实施例的在弯曲过程之前和之后的封装件的承载组件的前侧和后侧的示意立体图;
24.图2b示出根据不同实施例的在弯曲过程之前和之后的封装件的承载组件的前侧和后侧的示意立体图;
25.图2c示出根据不同实施例的在弯曲过程之后的封装件的承载组件的前侧和后侧的示意立体图和细节放大图;
26.图3示出根据不同实施例的具有多个承载组件的承载带的前侧和后侧的示意立体图;
27.图4a至4f示出根据不同实施例的用于图解说明封装件的制造工艺的示意立体图;
28.图5示出根据不同实施例的封装件的前侧和后侧的示意立体图;
29.图6示出根据不同实施例的封装件的示意俯视图与部分横截面图;
30.图7a示出在密封过程期间的根据不同实施例的封装件的前侧的示意立体图和细节放大图;
31.图7b示出图7a中的封装件的前侧的示意俯视图和在密封之后的部分横截面图;
32.图8示出根据不同实施例的在弯曲过程之前和之后的封装件的承载组件的前侧的示意立体图和细节放大图;
33.图9示出根据不同实施例的芯片卡的示意立体图;
34.图10示出根据不同实施例的芯片卡的示意俯视图与部分区域的横截面图;
35.图11a示出根据不同实施例的用于弯曲封装件的承载组件的工具的示意立体图;
36.图11b示出图11a中的工具的示意俯视图和在弯曲过程之后的承载组件;
37.图11c示出工具连同图11b中的承载组件的示意横截面部分视图;和
38.图12示出根据不同实施例的用于形成封装件的方法的流程图。
具体实施方式
39.在下面的详细描述中参考附图,所述附图形成所述描述的一部分,并且在所述附图中为了图解说明而示出能够实施本发明的特定的实施方式。在该方面,参考所描述的(多个)附图的取向使用方向术语,如“上”、“下”、“前”、“后”、“前方的”,“后方的”等。因为实施方式的组件能够以多个不同的取向定位,方向术语用于图解说明并且绝非是限制性的。要理解的是,能够使用其它实施方式,并且能够进行结构上的或逻辑上的改变,而不偏离本发明的保护范围。要理解的是,除非另有特别说明,否则在本文所描述的不同的示例性的实施方式的特征能够相互组合。因此,下面的详细描述不应在限制性的意义上理解,并且本发明的保护范围通过所附的实施例来限定。
40.在本说明书的上下文中,术语“连接”、“联接”以及“耦合”用于描述直接的和间接的连接、直接的或间接的联接以及直接的或间接的耦合。在附图中,相同的或类似的元件设有相同的附图标记,只要这是符合目的的。
41.为了区分实施例,对通用的附图标记附加地,一些设备、装置、构件等还能够设有具有通用的附图标记以及后置的小写字母的附图标记。
42.图1示出根据不同实施例的封装件100的传感器模块101的前侧和后侧的立体图,图2a示出根据不同实施例的在弯曲过程之前和之后的封装件100的承载组件156的前侧和后侧的示意立体图,图2b示出根据不同实施例的在弯曲过程之前和之后(右侧,四个部段中仅一个部段已弯曲) 的封装件100的承载组件156的前侧和后侧的示意立体图,图2c示出根据不同实施例的在弯曲过程之后的封装件100的承载组件156的前侧和后侧的示意立体图和放大细节图。
43.图3示出根据不同实施例的具有多个承载组件156的承载带300的前侧和后侧的示意立体图,图4a至图4f示出根据不同实施例的用于图解说明封装件100的制造工艺的示意立体图,图5示出根据不同实施例的封装件100的前侧和后侧的示意立体图,图6示出根据不同实施例的封装件 100的示意俯视图与部分横截面图,图7a示出在密封过程期间的根据不同实施例的封装件100的前侧的示意立体图和细节放大图,图7b示出图 7a中的封装件100的前侧的示意俯视图和在密封之后的部分横截面图,以及图8示出根据不同实施例的在弯曲过程之前和之后的封装件100的承载组件的前侧的示意立体图和细节放大图。
44.封装件100能够具有生物计量传感器109,进而也称为传感器装置100。生物计量传感器109例如能够是指纹传感器109。指纹传感器109能够例如具有基于硅的面传感器或者
带有传感器面101s(例如用于检测指纹) 的基于印刷电路板(基于pcb的)生物计量传感器。
45.指纹传感器109能够设置在形成基板105的印刷电路板(pcb)105 的上侧上。基板105能够形成为多层基板,例如具有上部的金属层、(电绝缘的)基板芯和下部的金属层。可选地,基板能够具有上部的焊接掩模层和下部的焊接掩模层以及另外的金属和绝缘层。换言之,例如在较复杂的pcb的情况下,基板能够形成为多层基板。
46.在不同的实施例中,传感器芯片109能够借助于金属线键合(例如借助于金属线158)与基板105的上部的金属层导电连接或是与其导电连接的。
47.传感器芯片109能够借助由封装材料102,例如基于环氧化物的灌封料制成的盖来封装或是这样封装的。
48.封装材料102的平坦的表面能够形成传感器区域,用户用其手指触碰所述传感器区域以检测指纹。
49.与此相应地,封装材料102的传感器区域能够露出,使得指纹传感器 109能够用手指触碰,并且设立为检测手指的指纹特征。
50.如果在基板105的上侧上在封装的区域中仍然存在空闲空间,则另外的组件,例如传感器评估芯片110和/或另外的电路元件130(所述电路元件例如也能够具有第二芯片)能够设置在基板105的上侧上或者是设置在基板105的上侧上的。否则第二芯片130或电路元件130能够设置在基板 105的下侧上或者是设置在基板105的下侧上的。这示例性地在图1中 (下部)示出。
51.传感器评估芯片110以及可能的其它芯片能够借助于倒装芯片安装 (fc安装)来施加(例如作为所谓的“表面安装设备”smd焊接、粘贴等)。
52.但是同样能够使用其它或另外的连接技术,如金属线键合。附加的电路元件110、130例如能够具有安全芯片(也称为安全元件(se))110、微控制器单元(mcu)、能量源(例如电压供应装置,其提供能量,所述能量借助于增益天线从外部读取设备产生的电磁场中接收)和/或附加的有源和/或无源器件,所述有源和/或无源器件例如简化或能够实现指纹传感器101的功能。
53.传感器模块101能够具有传感器模块连接件103,其中至少一部分能够与传感器109、芯片110和/或另外的电路组件130导电连接。在不同的实施例中,传感器模块连接件103能够设置在传感器模块101的背离传感器面101s的侧(下侧)上。两个或更多个传感器模块连接件103能够沿着传感器模块101的环周设置。这在图1中在下部图解说明,在该处示出传感器模块101的下侧。
54.传感器模块101的主面能够成形为多边形,例如成形为四边形(例如正方形或矩形)、五边形、六边形等。
55.传感器模块连接件103能够沿着多边形的边之一、沿着例如彼此相对置的两个边、沿着三个边、沿着四个或更多个边、例如沿着所有边设置。
56.在不同的实施例中,两个或更多个传感器模块连接件103设立为,传输(接收或发送)相同的信号,即作为冗余的传感器模块连接件103。
57.传感器模块连接件103还能够设立为,与承载组件156的电连接件 174导电接触。
58.在不同的实施例中,传感器模块连接件103的一部分能够与传感器 109,以及如果存在,与芯片110和另外的电路组件130以电绝缘的方式设置。这些未连接的传感器模块连
接件103能够用于将传感器模块101机械固定在承载组件156上,并且例如能够与同样未连接的连接件174_0机械耦合,所述连接件174_0与电连接件174一起形成。
59.图2a示出分割的承载组件156、156a(为了比较,参见图3和所属的描述,其中未分割的承载组件156是承载带300的一部分)。
60.承载组件156能够具有框架150(在图4a中以点的方式突出框架),所述框架具有用于容纳传感器模块101的(例如袋状或盒状的)开口224 (在图7b中的横截面图中比在立体图中更好地识别开口224)。
61.框架150能够具有对准开口224的多个电连接件174,所述电连接件能够设置在安置在框架150上的绝缘层152上。
62.电连接件174中的至少一个电连接件174能够与传感器模块101的相关的传感器模块连接件103电耦合。
63.绝缘层152能够在框架150的引入侧上与框架150连接,从所述引入侧起传感器模块101引入到开口224中,并且从引入侧开始沿着框架150 的宽度弯曲,使得至少一个电连接件174能够与相关的传感器模块连接件 103以下述布置联接,在所述布置中,传感器模块连接件103朝向至少一个电连接件174。
64.换言之,在框架150上能够安置有绝缘层152,在所述绝缘层上形成电连接件174,并且绝缘层152能够连同电连接件174一起弯曲为,使得形成用于容纳和电接触传感器模块101的开口224。为了电接触,电连接件174能够在绝缘层152上设置成,使得在将传感器模块101设置在开口 224中时,电连接件174中的至少一个电连接件与传感器模块连接件中的相关联的传感器模块连接件上下叠置,使得能够直接地(例如参见图6中的横截面图)或间接地借助于接触机构,例如焊剂、能导电的粘合剂等建立导电接触。
65.在不同的实施例中,绝缘层152能够具有过孔170和多个狭缝230,所述狭缝从过孔170朝向框架224的方向延伸(参见在图2a和2b中的示例性的实施方案),或者具有从绝缘层152的中心区域朝向框架150的方向延伸的多个狭缝230。
66.在不同的实施例中,代替狭缝230能够提供理论断裂线884。所述理论断裂线在图8中示例性地示出,在该处设置有圆形过孔880、886,使得在弯曲部段152a时,绝缘层152沿着理论断裂线884(例如,在部位 882、888处)断裂,因为在该处超过绝缘层152的弹性极限。
67.狭缝230或理论断裂线884能够形成为,使得两个相邻的狭缝230或理论断裂线884的框架附近的端点的连接线直线地并且基本上平行于框架外边缘或内边缘伸展。
68.代替移除材料,作为将部段152a相互分离也能够通过无切屑的带钢切割形成狭缝230。即代替冲出材料(具有预设宽度的狭缝230),将材料仅以无切屑的方式切开。这具有以下优点:分离区域能够保持为非常窄,即作为宽度为零或接近零的狭缝230。
69.产生理论断裂线884一方面能够具有如下优点:对于生产仅需要具有预定的形状(圆形、矩形)的相对粗糙的冲压工具,而另一方面,直至例如在设置传感器模块101之前不久进行的弯曲,承载组件156(例如承载带体部320)是平坦的,使得能够避免在操作或运输(例如已冲压的和覆层的)承载带体部320期间的损坏。
70.两个相邻的狭缝230或理论断裂线884能够产生绝缘层部段(简称:部段)152a作为绝缘层152的一部分,所述绝缘层部段能够是可弯曲的,以便形成开口224。
71.在框架150处弯曲之后,部段152a能够具有基本上垂直于框架150 延伸的竖直部
分152s,以及在竖直部分上具有基本上平行于框架150延伸的平行部分152p。对此参见图2a中的示例性设计。
72.在不同的实施例中能够提供单个部段152a,所述单个部段提供电连接部174。在不同的实施例中能够提供多个部段152a,例如至少两个彼此相对置的部段152a或三个或更多个部段152a。在这种情况下,部段152a 能够附加地用作为传感器模块101的保持件或支座。
73.开口224能够具有形成多边形的面。例如,开口224的形状能够根据要容纳的或所容纳的传感器模块101的形状形成。竖直部分152s的高度 (h)能够对应于传感器模块101的厚度,使得传感器模块101可与框架齐平地设置在开口224中或者是这样设置的,并且满足iso和cqm标准的平坦度要求。
74.在不同的实施例中,在多边形的每个边上设置有部段152a之一。
75.在不同的实施例中,封装件100能够设计为模块上线圈封装件100a。在图2a、图2c和图5中示例性地示出具有集成的模块天线154的相应的承载组件156a,所述模块天线设立用于耦合到增益天线330上(参见图9)。模块天线154能够设置在框架150上并且与电连接件174耦合。在图2a 中,天线连接件表示为174_1和174_2。
76.在不同的实施例中,封装件100能够设计为基于接触部的封装件100b。在图2b中示例性地示出具有接触盘240的相应的承载组件156b,所述承载组件设立用于与相对于封装件100位于外部的天线,例如芯片卡的天线 (以及必要时在另外的电接触部处)导电连接。接触盘240能够设置在框架150上并且与电连接件174耦合。接触盘240能够设置在框架150的下述侧上,开口224(或绝缘层152的形成或包围开口224的部分)延伸到所述侧中,即在封装件100b的下侧上。
77.与通常使用的深拉不同,开口224能够借助于弯曲由绝缘层152形成或是借助于弯曲由绝缘层152形成的。
78.与此相应地,绝缘层152和在其上形成的电连接件174能够是可弯曲的。
79.例如,绝缘层152的材料和层厚度能够设立为,使得部段152a的弯曲的区域152b具有天然纤维,所述天然纤维在弯曲时既不延长也不缩短,或者既没有延长也没有缩短。
80.绝缘层152例如能够具有聚合物,例如聚酰亚胺、pet或增强的环氧化物材料,其厚度例如在大约12μm至大约50μm或大约20μm至大约 100μm的范围内。
81.能够将电连接件174的材料和/或层厚度选择为,使得电连接件174 在弯曲区域中保持导电,尤其在电连接件174沿着弯曲部的外半径伸展的情况下如此。
82.在弯曲区域中的半径能够尽可能小地形成,以便能够实现在传感器模块101的外部的侧面和开口224的内部的侧面之间的尽可能小的间距。但是,半径应大到,使得绝缘层152和电连接件174都不会断裂或撕裂。与此相应地,在不同的实施例中,在弯曲区域152b(例如参见图2b)中的最小内径例如能够具有大约30μm,例如至少50μm。最小外半径能够根据材料厚度是相应更大的。最小外半径能够通过电连接件174的最大容许长度扩展来限定。
83.图11a至图11c图解说明下述实施例,所述实施例简化或能够实现使具有电连接件174的绝缘层152弯曲。在此,图11a示出根据不同的实施例的用于使封装件100、100c的承载组件156、156c弯曲的工具1100 的示意立体图,图11b示出图11a中的工具1100的示意俯视图以及在弯曲过程之后的承载组件156、156c,以及图11c示出工具1100连同图11b 中的承载组件156、156c的示意横截面部分视图。
84.在图11a中示出的示例性工具1100具有在工具体部1102中构成的单个凹部1104,用于形成容纳开口224。凹部具有侧面1104s,并且在到工具体部1102的上部的主面的过渡部处具有边缘1104k。边缘1104k能够折断,例如具有包含小的半径、例如直至20μm的倒棱或倒圆部,或者能够尖棱地形成。为了形成凹部,能够将承载组件156在工具1100上或上方设置在适宜的位置中,并且能够使用合适的冲头,以便使绝缘层152弯曲到凹部1104中。
85.在不同的实施例中,为了例如在承载带300中形成多个容纳开口224,如在图3中图解说明的,工具1100能够形成有多个凹部1104。
86.在图11b的俯视图中示出的承载组件156、156c中,基于接触部的芯片模块440的容纳开口224和接触区段1106一体地形成,以构成所谓的“iso-传感器模块”。涉及使绝缘层弯曲的方面的下述实施方案同样适用于在上文中一般性描述的承载组件156或适用于承载组件156a、156b的实施例。线a-a图解说明:图11b的哪个部分示出图11c中的横截面视图。
87.图11c图解说明几何条件,所述几何条件是有用的或者例如在电连接件174的某些材料的情况下甚至可能是必需的,以便能够实现或执行承载组件156的无裂纹的弯曲。
88.电连接件174例如能够具有铜(cu),所述铜(例如作为表面调质处理)例如用镍(ni)、金(au)、钯(pd)或例如cusnzn合金(例如)或它们的其它合金来覆层,例如用由镍和金、镍和钯或镍和cusnzn合金构成的层堆来覆层。电连接件174的厚度例如能够位于大约10μm至大约50μm的范围内。
89.绝缘层152例如能够由聚酰亚胺形成或具有聚酰亚胺,并且例如具有在大约12μm至大约50μm的范围内的厚度。
90.承载组件156、156c能够类似于承载组件156a、156b在上侧上具有接触区域142,并且可选地如上所述具有接触区段1106。
91.在不同的实施例中,电连接件174、接触区域142以及可能接触区段 1106能够借助于共同的工艺或借助于不同的工艺由相同的材料形成。
92.在下侧上,承载组件156、156c能够类似于承载组件156a设计为非接触式承载组件并且配备有天线154,所述天线在图11c中示出。替选地,承载组件156、156c能够类似于承载组件156、156b设计为基于接触部的承载组件并且在下侧上配备有接触盘240。如果需要,能够形成穿过绝缘层152的过孔(vias)242。
93.如果导电结构在上侧上具有相对脆的材料,则可能例如在工具1100 的边缘1104k上方出现裂纹,在该处例如能够形成接触区域142。裂纹例如仅会影响表面调质处理(例如镍-金双层),使得位于其下方的金属层(例如铜层)露出,或者也还能够延伸穿过位于其下方的金属层,这能够引起在上文中已经阐述的问题。
94.在不同的实施例中,在承载组件156、156c的下侧上的与工具1100 接触的金属层154、240(尤其在要弯曲的区域中)设计为,尤其关于其空间布置设计成,使得能够实现或简化承载组件156、156c的无裂纹的弯曲。
95.在不同的实施例中,在边缘1104k上方的区域能够不具有(多个)导电材料层,例如金属层,例如天线154或接触盘240。
96.在弯曲过程期间,冲头能够将承载组件156、156c压入到工具1100 的凹部1104中,使得承载组件156、156c的下侧贴靠或基本上贴靠在工具1100的面上。
97.换言之,在冲头将力施加到承载组件156、156c上期间,承载组件156、 156c的形状
能够模拟工具1100的形状,尤其关于在承载组件156、156c 的朝向工具1100的侧面1104s的区域和承载组件156、156c的朝向工具 1100的主表面的区域之间的角度α2,凹部1104从所述主表面起延伸到工具体部1102中。角度α2于是能够对应于在侧面1104s和主表面之间的由工具1100预设的角度α1,例如90
°
。形成容纳区域224的承载组件区域的高度h2能够对应于凹部1104的深度h1。
98.在移除冲头之后,由于形成承载组件156、156c的材料的弹性特性,承载组件156、156c至少能够朝向其原始形状的方向回弹一段。
99.在回弹之后,角度α2能够增大,例如大于90
°
,而高度h2减小。
100.在边缘1104上方的区域中以及在相邻的区域中,承载组件156、156c 能够是弯曲的。在横截面中(例如在图11c中),弯曲部能够(至少近似地)形成为具有半径r1和位于工具1100内的中点的圆的区段。如果半径沿着弯曲部不是恒定的,而是例如朝向弯曲部的边缘区域增大,则r1涉及最小的(通常为中央的)半径。
101.经验实验已经得出:如果承载组件156、156c的下侧在下文限定的区域内不具有(多个)导电材料层(例如天线154或接触盘240),则有效地防止上述裂纹或至少使其出现变难。
102.在将承载组件156、156c定位在工具1100上时,所述区域能够为,使得形成容纳开口224的承载组件区域156、156c的中点和凹部1104的中点竖直地上下相叠地定位,从承载组件区域156、156c的中心超过边缘 1104k的竖直延长部延伸直至距边缘1104k的竖直延长部的间距l1处,其中间距l1位于大约50μm直至大约300μm的范围内。
103.换言之,在不同的实施例中,在承载组件156、156c的上述定位的情况下,在承载组件156、156c的下侧上的(多个)导电材料层(例如天线 154或接触盘240)能够经由工具1100形成为,使得其不会比l1更靠近边缘1104k的竖直延长部,其中l1处于大约50μm和大约300μm之间的范围内。
104.对在其中在承载组件156、156c的情况下能够形成(多个)导电材料层154、240而不损坏弯曲的区域的描述在不利用工具1100的情况下至少根据弯曲的承载组件156、156c如下描述:在承载组件156、156c的下侧上,导电材料154、240能够仅在下述区域中构成,所述区域从承载组件 156、156c的外边缘延伸直至距相交线的间距l1处,所述相交线由沿着承载组件156、156c的下侧在承载组件156、156c的包围开口224的部分之外的平面(所述平面凸状地从所述面突出,以便在其内部空间中形成开口224)和承载组件156、156c的包围开口的部分的侧表面形成。在图11c 中这根据横截面通过直线g1和g2图解说明,其中g1对应于穿过所述平面的横截面,而g2对应于穿过所述侧表面的横截面。
105.在不同的实施例中能够在考虑半径r1的情况下限定l1。
106.r1例如能够通过绝缘层152的和金属层174的相应的厚度以及形成其的材料的弹性来影响或确定。
107.l1能够选择为,使得引导穿过半径r1的中点的竖直线距承载组件 156、156c的下侧上的最近的金属结构(例如天线154或接触盘240)的间距为l2(其中l2》0)。
108.换言之,在不同的实施例中,引导穿过半径r1的中点的竖直线能够比承载组件156、156c的下侧上的最靠近边缘1104k的金属结构(例如天线154或接触盘240)以l2更靠近边缘1104k。
109.直观地描述,更厚的、更有弹性的层152、174能够引起:半径r1 变大,进而使中点m进一步远离边缘1104k,因此能够需要更大的间距 l1(例如与50μm相比更接近300μm的间距)。
110.在不同的实施例中,电连接件174能够是可塑性变形的。换言之,电连接件174能够在弯曲时变形为,使得所述电连接件在弯曲之后保持其弯曲的构型。在弯曲之后,电连接件174能够是形状稳定的,使得所述电连接件还防止绝缘层152的弹性回弹。换言之,在内半径和外半径上没有金属覆层(电连接件174)的情况下,绝缘层可以至少近似地回弹到其原始形状中。
111.图4a至图4f以单个封装件100为例图解说明封装件100的制造方法,即使如结合图3所阐述的,该过程能够有利地在承载带平面上执行。
112.首先能够形成平坦的承载带组件156。典型地,能够使用如制造芯片卡带所使用的工艺。例如能够将绝缘层152结构化,其方式为(例如借助于冲压、刻蚀、(激光)切割或其它已知的结构化工艺)形成间隙230和过孔170,用于形成部段152a。在绝缘层152上能够设置和结构化用于形成至少电连接件174的金属层,例如借助于刻蚀工艺,或者金属层能够以已结构化的方式施加。结果在图4a中示例性地示出。
113.然后能够将部段152弯曲,以便形成容纳开口224。这在图4b中示例性地示出。
114.随后能够将传感器模块101与承载组件156连接。传感器模块101能够被引入到开口224中并且能够与承载组件156机械联接并且导电耦合。这在图4c中示例性地图解说明,从中得到的封装件在图4d中示出。
115.在连接时,导电的连接部174与传感器模块连接件103(导电)接触。
116.将传感器模块101安装在承载组件156上(即例如在承载带300上) 能够以多种方式之一进行,其中多个在下文中示例性地描述。
117.传感器模块101能够借助于非导电粘合剂安装在承载组件156上。在安装之前能够将粘合剂施加在承载组件、传感器模块101或这两者上,例如施加在相应的纯机械的固定区域上。
118.为了确保导电的连接部174与传感器模块连接件103的良好的导电接触,能够在彼此接触的对之间分别附加地施加导电粘合剂,例如全导电粘合剂或各向异性的导电粘合剂(代表“anisotropic conductive paste,各向异性导电胶”的acp)。
119.粘合剂(或两种粘合剂)的硬化能够在不同的实施例中原位进行,例如作为所谓的快速固化工艺在层压设备中将两个组件101、156相互压紧期间进行。替选地,硬化例如能够在箱式烤炉或连续式回流炉中进行。此外替选地,能够在层压设备中进行部分硬化,借此使传感器模块101和承载组件156能够相对于彼此固定。然后,能够在箱式烤炉或连续式回流炉中使粘合剂完全交联。
120.不同于上述的粘合方法,传感器模块101能够借助于导电粘合剂(全导电粘合剂或各向异性的导电粘合剂)安装在承载组件156上。
121.在安装之前能够将粘合剂施加在承载组件、传感器模块101或这两者上,例如施加在纯机械的固定区域上以及施加在用于导电连接的导电连接部/传感器模块连接件对之间。
122.在此能够有利的是,仅一种类型的粘合剂用于组件101、156的机械和电连接。
123.传感器模块101能够借助于焊接工艺安装在承载组件156上。组件 101、156的相应的接触区域能够设计为可焊接的表面。必要时能够使用焊剂来改进焊接连接。一个或两个组件也能够以具有预先施加的焊料的方式提供。
124.在此能够有利的是,将仅一种类型的材料用于组件101、156的固定和导电连接。
125.焊接能够在原位执行,例如在焊接-层压设备中进行。替选地,能够在回流炉中执行焊接,但是这可能具有如下缺点:也能够使封装件上的其它焊接连接部重新熔化。
126.在不同的实施例中,上述工艺能够相互组合。例如,用于将传感器模块101安置在承载组件156上的粘合剂能够与用于导电连接的焊接能够组合。
127.图4e和4f示出可选的密封工艺,所述密封工艺在更下文中详细阐述。
128.在不同的实施例中,框架150能够是多层的。
129.框架150例如能够具有绝缘层(延伸到框架150中的绝缘层154或另一绝缘层)和施加于其上的结构化的导电材料层142、146和/或154和/ 或240,电连接件174能够与所述导电材料层耦合。例如,电连接件174 和结构化的导电材料层142、146能够施加在绝缘层154的同一侧上并且至少部分地构成为连通的区域。
130.换言之,在不同的实施例中,框架150能够具有绝缘层,所述绝缘层能够在一侧或两侧上用导电材料覆层,例如以结构化的层142、146和/或 154以及必要时(可能同样结构化的)附加的导电层154和/或240的形式。
131.结构化的层142、146和/或154以及附加的层154和/或240能够借助于穿过绝缘层的过孔242彼此耦合。
132.在不同的实施例中,附加的导电层154和/或240能够关于材料、厚度等如结构化的层142、146和/或154那样构造,或者能够具有不同的材料/厚度等,并且形成模块天线154或接触盘240。
133.在封装件100的情况下,结构化的层142、146和/或154能够具有与传感器面101s横向相邻地设置的导电接触区域142。接触区域142例如能够形成为金属面。
134.接触区域142能够设立用于,在用手指触碰接触面101s时同样被触碰到,以便将手指置于预定的电位,例如置于接地电位(因此环也能够称为vss环)。这对于运行基于硅的、例如电容式的指纹传感器109可能是必需的。
135.尤其在使用模块上线圈天线154的情况下,接触区域142允许,不形成闭合的环,以便避免天线的感应干扰,而是应形成敞开的环或环区段。为此,例如能够借助于刻蚀或用于结构化金属化部的其它适宜的方法来形成间隙172。
136.在不同的实施例中,接触区域142能够与芯片110或与所述芯片连接的电路以导电的方式连接。
137.在不同的实施例中,接触区域142和天线154能够竖直地上下相叠地设置,通过电绝缘的基板(例如延伸到其中的绝缘层152)彼此分开。在不同的实施例中,接触区域142和天线154能够彼此横向错开地设置。用于连接天线154的两个端部的导电桥146能够设置在与接触区域142相同的侧上。图2a示出承载组件156的示例性的实施方式,所述承载组件在下侧上具有天线154和在上侧上具有接触区域142。
138.在不同的实施例中,在开口224的内壁与传感器模块101的外面之间留有间隙的情况下,能够在传感器模块101和与框架150连接的绝缘层152(垂直部分152s)之间设置或设
置有填充材料442。
139.这在图4e和图4f中对于粘性填充材料442(例如所谓的底充材料或可按压的膏)图解说明,所述粘性填充材料例如能够借助于填充或按压设备441引入到间隙中或者是这样引入到间隙中的。
140.借助于填充间隙,能够在传感器模块101的使用寿命期间避免灰尘和污物的积聚。
141.底充材料在此能够填充整个间隙(如在图6中的横截面图中示例性图解说明的),甚至可能在电连接部174(其在图6中不可见)之间也是如此,进而能够提高在传感器模块101与承载组件156之间的粘附,进而提高在电连接部174与传感器模块连接件103之间的导电连接的可靠性。
142.在图7a和7b中,将所谓的线用作为填充材料442,其具有金属线774、绝缘部772和可热变形的漆770作为最外的层。
143.将线442置于正确的长度,设置在间隙上,例如借助于拾取和放置工艺,并且在输送热量的条件下(例如借助于加热的热电极)压紧到间隙中。由此变形的漆770引起密封。此外,线442的上面能够与传感器模块101的表面处于同一平面中。线442能够具有如下优点:线具有一定的刚性,可热变形的漆具有良好的附着特性,并且线在工业中广泛应用,进而易于获得。
144.在不同的实施例中,代替线442,能够使用另一线状或绳状的填充材料442,例如热塑性材料的丝,例如用于3d打印法。在这种示例中,代替拾取和放置工艺能够使用3d打印工艺。
145.图3示出根据不同的实施例的具有多个承载组件156的承载带300的前侧和后侧的示意立体图。
146.如在上文已经表明的,根据不同的实施例的封装件100的优点之一能够在于,所述封装件能够以下述方式提供,即所述封装件能够实现借助在相关工业(例如芯片卡制造)中使用的机器和工具来处理。对封装件100 的一些描述适用于承载带300,并且反之亦然,使得部分地省去重复。
147.在不同的实施例中,能够提供承载带300,所述承载带具有根据不同的实施例的多个封装件100。为了概览性,仅在承载带组件156之一处表明:传感器模块101如何设置,但是原则上在图4a至图4d(可选地直至图4f)中图解说明的工艺在承载带层面执行,并且每个承载带组件156 用传感器模块101填充。
148.承载带300能够形成为用于卷对卷制造芯片模块的标准35mm承载带。在此应理解的是,承载带300满足必需的规格,借此承载带300能够借助于在制造芯片模块时目前使用的卷对卷制造装置使用。然而此外,承载带 300能够设计为,使得所述承载带提供本文所述的用于封装件100的功能,例如上部的和可能的下部的金属化部、可能的用于连接(多个)金属化部的过孔等。
149.承载带300能够具有承载带体部320,所述承载带体部具有多个(例如冲压的)过孔170和间隙230或开口880、886,以产生理论断裂线884。
150.承载带300能够具有基板320,所述基板能够具有用于多个承载组件 156的绝缘层152,所述绝缘层必要时能够延伸到相应的框架150中。基板320例如能够是增强的环氧化物带、pet带或聚酰亚胺带。
151.在基板320上能够设置有上部的金属化部,所述上部的金属化部能够结构化,以便形成用于每个承载组件156的结构化的层142、146和/或154 以及电连接部174。此外能够设置有下部的金属化部,所述下部的金属化部能够结构化,以便形成用于每个承载组件156的天线154或接触盘240。上部的金属化部和下部的金属化部例如能够具有铜(cu),所述铜例如能够用镍(ni)、金(au)、钯(pd)或例如cusnzn合金(例如) 或它们的其它合金来覆层。金属化部能够在上侧和下侧上具有相同的材料或不同的材料。
152.金属面142例如能够用作为安装面,作为对于要从承载带300分割的封装件100终止于何处的定义,和/或用于机械稳定。可选地,例如为了防止静电放电,金属面142能够置于接地电位上。
153.图9示出根据不同的实施例的芯片卡900的示意立体图。并且图10 示出根据不同的实施例的芯片卡900的示意俯视图以及部分区域的横截面图。
154.在将传感器模块101与承载组件156连接之后,能够将由此形成的封装件100嵌入到芯片卡卡体332中,用于形成芯片卡900。
155.为此能够以传统的卷对卷方法将封装件100从承载带300中冲出,并且借助于热熔工艺嵌入到芯片卡卡体332中。
156.在环150的区域中,封装件100能够设立为,设置在芯片卡卡体330 中的第一腔室z1中并且固定在该处。
157.封装件100的容纳传感器模块101的较厚的第二部分能够设置在第二(较深的)腔室z2中。
158.示例性的封装件100a能够形成为模块上线圈封装件100a,进而具有天线154。
159.封装件100的天线154和增益天线330,更准确地说增益天线330的耦合区域330k,能够在芯片卡900中相对于彼此定向为,使得实现运行作为芯片卡900的一部分的封装件100所需的耦合强度。
160.如在图9中示出的,在不同的实施例中,芯片卡900还能够具有基于接触部的芯片模块440,所述芯片模块不与封装件100电连接。基于接触部的芯片模块440能够具有自身的安全元件,用于芯片卡900的基于接触部的运行。基于接触部的芯片模块440的安全元件能够独立于封装件100 的安全元件110。
161.图12示出根据不同的实施例的用于形成封装件的方法的流程图1200。
162.方法具有:在框架上形成具有多个电连接件的绝缘层(在1210中);以及沿着框架弯曲具有电连接件的绝缘层,以形成用于容纳传感器模块的开口,使得框架具有多个对准开口的电连接件,所述电连接件设置在绝缘层上,其中电连接件中的至少一个电连接件能够与传感器模块的相关的传感器模块连接件电耦合,并且其中至少一个电连接件能够以下述布置与相关的传感器模块连接件联接,在所述布置中,传感器模块连接件朝向至少一个电连接件(在1220中)。
163.下面总结性地说明一些实施例。
164.实施例1是一种封装件,所述封装件具有框架,所述框架具有用于容纳传感器模块的开口,其中框架具有对准所述开口的至少一个电连接件,所述电连接件设置在安置在框架上的绝缘层上,其中绝缘层在所述框架的引入侧上与所述框架连接,从所述引入侧起传感器模块引入到所述开口中,并且从引入侧开始沿着框架的内侧弯曲,使得至少一个对准
开口的电连接件能够以如下布置与相关的传感器模块连接件电耦合,其中可选地至少一个电连接件能够以所述布置与相关的传感器模块连接件联接,在所述布置中,所述传感器模块连接件朝向至少一个电连接件。
165.实施例2是根据实施例1的封装件,所述封装件还具有带有传感器和至少一个传感器模块连接件的传感器模块,其中所述传感器模块设置在开口中。
166.实施例3是根据实施例1或2的封装件,其中所述绝缘层具有过孔和多个狭缝或理论断裂线,所述多个狭缝或理论断裂线从过孔朝向框架的方向延伸。
167.实施例4是根据实施例1或2的封装件,其中所述绝缘层具有多个狭缝,所述狭缝从绝缘层的中央区域朝向框架的方向延伸。
168.实施例5是根据实施例1至4之一的封装件,其中所述绝缘层具有至少一个部段,所述至少一个部段在框架处具有竖直部分,所述竖直部分基本上垂直于框架延伸,并且在该竖直部分处具有基本上平行于框架延伸的平行部分。
169.实施例6是根据实施例5的封装件,其中所述至少一个部段包括多个部段。
170.实施例7是根据实施例6的封装件,其中所述多个部段包括两个彼此相对置的部段或三个或更多个部段。
171.实施例8是根据实施例1至7之一的封装件,其中所述开口具有形成多边形的面。
172.实施例9是根据实施例6或7和8的封装件,其中在多边形的每侧上设置有所述部段中的至少一个部段。
173.实施例10是根据实施例5至9之一的封装件,其中竖直部分的高度 (h)对应于所述传感器模块的厚度,使得所述传感器模块能够以与所述框架齐平的方式定位在所述开口中。
174.实施例11是根据实施例1至10之一的封装件,所述封装件还具有设置在框架上并且与电连接件耦合的接触盘。
175.实施例12是根据实施例11的封装件,其中所述接触盘设置在框架的如下侧上,开口或绝缘层的形成开口的部分延伸到所述侧中。
176.实施例13是根据实施例1至10之一的封装件,所述封装件还具有设置在框架上并且与电连接件耦合的天线。
177.实施例14是根据实施例13的封装件,其中所述天线设立为,与增益天线耦合。
178.实施例15是根据实施例1至14之一的封装件,其中所述绝缘层和至少一个电连接件是可弯曲的。
179.实施例16是根据实施例15的封装件,其中所述绝缘层的材料和层厚度设立为,使得弯曲的区域具有在弯曲时既不延长也不缩短的中性纤维。
180.实施例17是根据实施例16的封装件,其中所述绝缘层具有聚合物,例如聚酰亚胺。
181.实施例18是根据实施例15至17之一的封装件,其中至少一个电连接件的材料和/或层厚度选择为,使得它们在弯曲的区域中保持导电。
182.实施例19是根据实施例1至18之一的封装件,其中所述框架是多层的。
183.实施例20是根据实施例1至19之一的封装件,其中所述框架具有绝缘层和施加于其上的结构化的导电材料层,至少一个电连接件与所述导电材料层耦合。
184.实施例21是根据实施例20的封装件,其中所述框架还具有附加的导电材料层,所
述附加的导电材料层设置在所述框架的与结构化的层相反的侧上。
185.实施例22是根据实施例21的封装件,其中结构化的层和附加的层借助于穿过所述绝缘层的过孔相互耦合。
186.实施例23是根据实施例2至22之一的封装件,其中所述传感器模块具有生物计量传感器,例如指纹传感器。
187.实施例24是根据实施例23的封装件,其中所述传感器模块具有用于处理借助于传感器检测的传感器数据的传感器芯片。
188.实施例25是根据实施例24的封装件,其中所述传感器模块还具有附加的芯片,例如安全元件,和/或附加的有源和/或无源器件。
189.实施例26是根据实施例1至25之一的封装件,所述封装件还包括在传感器模块和与框架连接的绝缘层之间的填充材料。
190.实施例27是根据实施例1至26之一的封装件,其中所述至少一个电连接件包括至少两个电连接件,所述至少两个电连接件冗余地设立用于传输相同的信号。
191.实施例28是承载带,所述承载带具有根据实施例1至27之一的多个封装件。
192.实施例29是芯片卡,所述芯片卡具有芯片卡卡体和根据实施例1至 27之一的嵌入到芯片卡卡体中的封装件。
193.实施例30是根据实施例29的芯片卡,所述芯片卡具有嵌入到芯片卡卡体中的增益天线,所述增益天线具有用于与封装件的天线感应式耦合的耦合区域。
194.实施例31是用于形成封装件的方法。该方法具有:在框架上形成具有至少一个电连接件的绝缘层;和沿着所述框架弯曲具有所述电连接件的绝缘层,以形成用于容纳传感器模块的开口,使得所述框架具有至少一个对准开口的电连接件,所述电连接件设置在绝缘层上,其中电连接件能够与传感器模块的相关的传感器模块连接件电耦合,并且其中可选地,至少一个电连接件能够以下述布置与相关的传感器模块连接件联接,在所述布置中,所述传感器模块连接件朝向至少一个电连接件。
195.实施例32是根据实施例31的方法,所述方法还具有:在开口中设置具有传感器和至少一个传感器模块连接件的传感器模块。
196.实施例33是根据实施例31或32的方法,其中所述绝缘层具有过孔和从所述过孔朝向所述框架的方向延伸的多个狭缝或理论断裂线。
197.实施例34是根据实施例31或32的方法,其中所述绝缘层具有多个狭缝,所述多个狭缝从所述绝缘层的中央区域朝向所述框架的方向延伸。
198.实施例35是根据实施例31至34之一的方法,其中所述绝缘层具有至少一个部段,所述至少一个部段在框架处具有竖直部分,所述竖直部分基本上垂直于所述框架延伸,并且在所述竖直部分处具有基本上平行于框架延伸的平行部分。
199.实施例36是根据实施例35的方法,其中至少一个部段包括多个部段。
200.实施例37是根据实施例36的方法,其中所述多个部段包括两个彼此相对置的部段或三个或更多个部段。
201.实施例38是根据实施例31至37之一的方法,其中所述开口具有形成多边形的面。
202.实施例39是根据实施例36或37和实施例38的方法,其中在多边形的每侧上设置有所述部段之一。
203.实施例40是根据实施例35至39之一的方法,其中竖直部分的高度 (h)对应于传感器模块的厚度,使得所述传感器模块能够以与框架齐平的方式定位在开口中。
204.实施例41是根据实施例31至40之一的方法,所述方法还具有:将接触盘设置在框架上并且将接触盘与至少一个电连接件耦合。
205.实施例42是根据实施例41的方法,其中所述接触盘设置在框架的如下侧上,开口或绝缘层的形成所述开口的部分延伸到所述侧中。
206.实施例43是根据实施例31至40之一的方法,所述方法还具有:将天线设置在框架上并且将天线与至少一个电连接件耦合。
207.实施例44是根据实施例43的方法,其中所述天线设立为与增益天线耦合。
208.实施例45是根据实施例31至44之一的方法,其中所述绝缘层和至少一个电连接件是可弯曲的。
209.实施例46是根据实施例45的方法,其中所述绝缘层的材料和层厚度设立为,使得弯曲的区域具有在弯曲时既不延长也不缩短的中性纤维。
210.实施例47是根据实施例46的方法,其中所述绝缘层具有聚合物,例如聚酰亚胺。
211.实施例48是根据实施例45至47之一的方法,其中至少一个电连接件的材料和/或层厚度选择为,使得所述电连接件在弯曲的区域中保持导电。
212.实施例49是根据实施例31至48之一的方法,其中所述框架是多层的。
213.实施例50是根据实施例31至49之一的方法,其中所述框架具有绝缘层和施加于其上的结构化的导电材料层,至少一个电连接件与所述导电材料层耦合。
214.实施例51是根据实施例50的方法,所述方法还具有:在所述框架的与结构化的层相反的侧上形成附加的导电材料层。
215.实施例52是根据实施例51的方法,所述方法还具有:借助于穿过所述绝缘层的过孔将所述结构化的层和附加的层相互耦合。
216.实施例53是根据实施例32至52之一的方法,其中所述传感器模块具有生物计量传感器,例如指纹传感器。
217.实施例54是根据实施例53的方法,其中所述传感器模块具有用于处理借助于传感器检测的传感器数据的传感器芯片。
218.实施例55是根据实施例54的方法,其中所述传感器模块还具有附加的芯片,例如安全元件,和/或附加的有源和/或无源器件。
219.实施例56是根据实施例31至55之一的方法,所述方法还具有:在传感器模块和与框架连接的绝缘层之间设置填充材料。
220.实施例57是根据实施例31至56之一的方法,其中至少一个电连接件具有至少两个电连接件,所述至少两个电连接件冗余地设立用于传输相同的信号。
221.实施例58是用于形成承载带的方法,所述方法具有:在承载带体部中形成多个根据实施例31至57之一的封装件。
222.实施例59是用于形成芯片卡的方法,所述方法具有:将根据实施例 1至27中的任一项的封装件嵌入到芯片卡卡体中。
223.实施例60是根据实施例59的方法,所述方法还具有:将具有用于与所述封装件的天线感应式耦合的耦合区域的增益天线嵌入到所述芯片卡卡体中。
224.实施例61是根据实施例21的封装件,其中所述导电材料层仅在下述区域中构成,所述区域从承载组件的外边缘延伸直至距相交线的间距l1 处,所述相交线由沿着所述承载组件在包围凸状成形的开口的区域之外伸展的平面和承载组件的凸状成形的部分的侧表面形成。
225.实施例62是根据实施例61的封装件,其中所述间距l1位于50μm 至300μm之间。
226.从对所述方法的描述中得出所述设备的其它有利的设计方案,并且反之亦然。
再多了解一些

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