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半導体装置及びその製造方法 - 株式会社日立製作所
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発明の名称 半導体装置及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−187206(P2003−187206A)
公開日 平成15年7月4日(2003.7.4)
出願番号 特願2001−384851(P2001−384851)
出願日 平成13年12月18日(2001.12.18)
代理人 【識別番号】100083552
【弁理士】
【氏名又は名称】秋田 収喜
【テーマコード(参考)】
5B035
【Fターム(参考)】
5B035 BA03 BB09 CA01 
発明者 田中 宏明 / 山田 信昭
要約 課題
非接触式と接触式との双方の処理を行なうことが可能な半導体装置を提供する。

解決手段
絶縁性基板の一方の面に半導体チップを搭載し他方の面に接触電極を形成し、半導体チップと接触電極とを接続した半導体装置において、前記基板の一方の面に半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成する。また、前記基板の一方の面には半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成する金属膜が封止体形成領域の周囲に形成し、前記基板に半導体チップを固定する工程と、前記半導体チップと接触電極及びアンテナ接続端子とを夫々接続する工程と、前記封止体形成領域の周囲に形成された金属膜によって金型と基板との隙間を塞いで樹脂モールドを行なう工程とを有する。本発明の構成によれば、単一の半導体装置によって接触式及び非接触式の双方に対応したICカードを作成することが可能となる。
特許請求の範囲
【請求項1】 基板の一方の面に半導体チップを搭載し他方の面に接触電極を形成し、半導体チップと接触電極とを接続した半導体装置において、前記基板の一方の面に半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項2】 前記半導体チップが樹脂モールドの封止体によって覆われていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】 前記封止体の周囲がアンテナ接続端子を形成する金属膜によって囲まれていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】 前記金属膜によってアンテナ接続端子とダミー配線とを形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項5】 絶縁性基板の一方の面に半導体チップを搭載し他方の面に接触電極を形成し、半導体チップと接触電極とを接続し半導体チップを封止体によって覆った半導体装置の製造方法において、前記基板の一方の面には半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成する金属膜が封止体形成領域の周囲に形成されており、前記基板に半導体チップを固定する工程と、前記半導体チップと接触電極及びアンテナ接続端子とを夫々接続する工程と、前記封止体形成領域の周囲に形成された金属膜によって金型と基板との隙間を塞いで樹脂モールドを行なう工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、接触式及び非接触式の共用ICカードに用いられる半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】定期乗車券或いはクレジットカード等の本人認証機能を有するカードには、磁気によって記録を行なうものが用いられてきたが、偽造が比較的容易である点或いはセキュリティが充分ではない点等の問題があり、カード状の樹脂等に半導体チップ(IC:Integrated Circuit)を埋め込んだICカードが用いられ始めているが、こうしたICカードには、ICカードをカードリーダに接触させずにデータの交換を行なう非接触式のICカードと、ICカードをカードリーダに接触させてデータの交換を行なう接触式のICカードとがある。
【0003】非接触式のICカードでは、カード状の樹脂等の中に半導体チップ及びこの半導体チップと接続したアンテナが埋め込まれており、ICカードをカードリーダに近づけると、カードリーダからの電波によってアンテナから半導体チップに電源が供給されて半導体チップが作動し、半導体チップとカードリーダとが電波によってデータ交換を行なう。
【0004】非接触式のICカードでは、ICカードをカードリーダに近づければよいので、処理を迅速に行なうことが可能であり、定期乗車券或いは社員証等に用いて入退場管理等を行なう処理速度を優先させた用途に適している。
【0005】しかし、非接触式のICカードでは、電源が電波によって供給されるため電源電圧等に制限があり、半導体チップに搭載する回路の機能にも限界がある。加えて、電波を用いてデータ交換が行なわれるので、第三者にデータを傍受される可能性がある。これらの点から、非接触式のICカードでは、高度なセキュリティ処理等を行なうことが困難であり、クレジットカード等のセキュリティを優先させる用途には接触式のICカードが適している。
【0006】接触式のICカードでは、カード状の樹脂等の中に埋め込まれた半導体装置の接触電極がカードの表面に露出している。接触式のICカードに用いられる半導体装置の例を図1乃至図4に示す。図1に示すのはこの半導体装置の平面図であり、図2に示すのは底面図であり、図3に示すのはICカードに実装した状態の縦断面図であり、図4に示すのは封止体を透過して示す平面図である。
【0007】接触式のICカードに用いられる半導体装置では、ガラスエポキシ等の絶縁体を用いた基板1の上面に半導体チップ2を固定し、基板1の下面には銅箔に金メッキを施した8つの独立した接触電極3が形成されている。これらの接触電極3の中で現在の規格で用いられているのはデータ、クロック、リセット及び電源用1組の5つであり、残り3つの電極は将来の機能拡張等を考慮して規格化されたものであり、現在は半導体チップ2と接続されていない。
【0008】この接触電極3と半導体チップ2との接続は、ボンディングワイヤ4の一端を半導体チップ2に接続し、ボンディングワイヤ4の他端を基板1に貫通させた孔を通して接触電極3に接続し、半導体チップ2とボンディングワイヤ4とを樹脂モールド或いはポッティングによって形成した封止体5によって被覆している。
【0009】接触式のICカードでは、カード状の樹脂板6から露出している接触電極3をカードリーダの端子に直接接触させて導通をとり、カードリーダから電源が供給されてデータ交換を行なっている。このため、非接触式の場合と比較して電源電圧等に制限が少なく、半導体チップに搭載する回路の機能を高くすることが可能であり、加えて接触電極3とカードリーダの端子とが直接接触してデータ交換が行なわれ、電波を用いないので、第三者にデータを傍受される可能性が低いので、高度のセキュリティ処理が可能になる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】今後、このようなICカードが普及し様々な用途に用いられる事態が予想されており、夫々の用途ごとにカードを別々に作成していては、所持するカードの枚数が増加しICカードの管理が煩雑になる。
【0011】ICカードでは扱えるデータ量が豊富なために、単一のカードを複数の用途に共用することが可能である。複数の用途のICカードを共用化した場合には、その管理が容易になることに加えて、ICカードの作成に要するコストが分散されるので導入が容易になる。
【0012】このため、用途を拡張するためには、単一のカードで接触式及び非接触式の双方に対応することが望ましい。しかし、現在は接触式及び非接触式の双方に対応させるために、夫々の方式の半導体チップを単一のカードに搭載しているので、ICカードの価格が上昇する。加えて、別チップとなっているために、本人のIDデータ等の共通するデータを共用することができないので、個別にデータ入力しなければならず、同一のデータを夫々に記憶させることによって記憶容量の利用も効率的ではない。
【0013】本発明の課題は、これらの問題を解決し、非接触式と接触式との双方の処理を行なうことが可能な半導体装置を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。絶縁性基板の一方の面に半導体チップを搭載し他方の面に接触電極を形成し、半導体チップと接触電極とを接続した半導体装置において、前記基板の一方の面に半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成する。
【0015】また、前記基板の一方の面には半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成する金属膜が封止体形成領域の周囲に形成し、前記基板に半導体チップを固定する工程と、前記半導体チップと接触電極及びアンテナ接続端子とを夫々接続する工程と、前記封止体形成領域の周囲に形成された金属膜によって金型と基板との隙間を塞いで樹脂モールドを行なう工程とを有する。
【0016】上述した本発明によれば、単一の半導体装置によって接触式及び非接触式の双方に対応したICカードを作成することが可能となる。また、アンテナ接続端子を形成する金属膜をダムとして樹脂モールドを行なうので、良好な樹脂封止を行なうことができる。
【0017】以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0018】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図5に示すのは本発明の一実施の形態である半導体装置の平面図であり、図6に示すのはその底面図であり、図7に示すのはICカードに実装した状態の縦断面図であり、図8に示すのは封止体を透過して示す平面図である。
【0019】本実施の形態の接触式及び非接触式の双方のICカードに用いられる半導体装置では、ガラスエポキシ等の絶縁体を用いた基板1の上面に半導体チップ2を固定し、基板1の下面には銅箔に金メッキを施した8つの独立した接触電極3が形成されている。これらの接触電極3の中で現在の規格で用いられているのはデータ、クロック、リセット及び電源用1組の5つの電極であり、残り3つの電極は将来の機能拡張等を考慮して規格化されており、現在は半導体チップ2と接続されていない。
【0020】この接触電極3と半導体チップ2との接続は、ボンディングワイヤ4の一端を半導体チップ2に接続し、ボンディングワイヤ4の他端を基板1に貫通させた孔を通して接触電極3に接続する。加えて、本実施の形態の半導体装置では、基板1の上面の封止体5近傍にアンテナ接続端子7を形成し、半導体チップ2とアンテナ接続端子7とをボンディングワイヤ8によって接続する。
【0021】半導体チップ2とアンテナ接続端子7とボンディングワイヤ4,8とはエポキシ樹脂等を用いてポッティング或いは樹脂モールドによって形成した封止体5によって被覆するが、封止体5は、樹脂モールドによって形成するのが望ましい。
【0022】ICカードでは大量に配布されることが想定されており、価格を下げることが重要である。しかし、ポッティングによって封止体5を形成する場合には、封止体5形成領域の周囲にソルダレジストを用いたダムを形成し、樹脂に対する濡れ性の違いを利用して封止体5を形成する。このソルダレジストによるダムを形成するためにはマスクが必要となりコストが上昇する。加えて、ICカードに要求される曲げ強度或いは吸湿性等の封止特性の点からも樹脂モールドによる封止体が有利である。
【0023】また、ソルダレジストによるダムを封止体5形成領域の周囲に形成するため、アンテナ接続端子7を封止体5の近傍に形成する場合には、封止体5を形成した後にソルダレジストを剥離させてアンテナ接続端子7を露出させる必要があり工程増を招くことになる。ソルダレジストの剥離をなくすために、アンテナ接続端子7を前記ダムの外側に形成する場合には、規格によって接触電極のサイズが決まっているため封止体5周囲の基板領域は限られているので、ダム形成領域によって利用可能な基板領域が減少し、アンテナ接続端子7の配置に制約が生じることになる。
【0024】本実施の形態の半導体装置では樹脂モールドによって封止体5を形成することによって、封止体5周囲の基板領域をアンテナ接続端子7の配置の自由度が高いので、図9に示すようにアンテナ接続端子の形状を変化させる、或いは図10に示すようにアンテナ接続端子の配置を変化させることが可能である。アンテナ10が処理する高周波ではアンテナ接続端子7の形状・配置が処理に影響するので、アンテナ接続端子7の形状・配置の自由度が高いことは高周波の処理では大きな要素となる。
【0025】この半導体装置を樹脂板6に実装する場合は、図11に示すように、カード状の樹脂板6に予め半導体装置に合せた窪みを形成し、熱硬化型或いは熱可塑性の接着層9によって基板1の周縁がカード状の樹脂板6に接着され、図7に示すように、カード状の樹脂板6の表面から接触電極3が露出しているので、この接触電極3によって接触式のICカードとして利用することができる。また、カード状の樹脂板6の内部に形成されたアンテナ10とアンテナ接続端子7とが銀ペースト11等によって接続されており、カードリーダからの電波によってアンテナ10から半導体チップ2に電源を供給して半導体チップ2を作動させ非接触式のICカードとして利用することができる。
【0026】(実施の形態2)図12に示すのは本発明の他の実施の形態である半導体装置の平面図であり、図13に示すのは図12中のa部を拡大して示す部分平面図である。
【0027】本実施の形態の半導体装置では、封止体5の周囲がアンテナ接続端子7と、このアンテナ接続端子7を形成する金属膜によって形成されたダミー配線12とによって囲まれており、他の構成については前述した実施の形態と同様である。
【0028】即ち、図6、図7及び図8に示すように、本実施の形態の接触式及び非接触式の双方のICカードに用いられる半導体装置では、ガラスエポキシ等の絶縁体を用いた基板1の上面に半導体チップ2を固定し、基板1の下面には銅箔に金メッキを施した8つの独立した接触電極3が形成されている。これらの接触電極3の中で現在の規格で用いられているのはデータ、クロック、リセット及び電源用1組の5つの電極であり、残り3つの電極は将来の機能拡張等を考慮して規格化されており、現在は半導体チップ2と接続されていない。
【0029】この接触電極3と半導体チップ2との接続は、ボンディングワイヤ4の一端を半導体チップ2に接続し、ボンディングワイヤ4の他端を基板1に貫通させた孔を通して接触電極3に接続する。加えて、本実施の形態の半導体装置では、基板1の上面の封止体5近傍にアンテナ接続端子7を形成し、半導体チップ2とアンテナ接続端子7とをボンディングワイヤ8によって接続する。
【0030】半導体チップ2とアンテナ接続端子7とボンディングワイヤ4,8とはエポキシ樹脂等を用いて樹脂モールドによって形成した封止体5によって被覆するが、本実施の形態の半導体装置では、図14に示すように、基板1に金型13を押圧して樹脂モールドする際に、封止体5形成領域の周囲に形成された金属膜であるアンテナ接続端子7とダミー配線12とがダムとなって、モールド時に金型13と基板1との隙間を塞ぐので、モールド樹脂が滲み出るのを防止することができる。
【0031】樹脂モールドの際に、金型13と基板1のガラスエポキシ或いはソルダレジストが直接接触している状態は、平坦性或いは硬度の点から望ましい状態とはいえないが、アンテナ接続端子7及びダミー配線12を形成する金属膜はダムとして平坦度或いは硬度が適しており、モールド樹脂の滲み等を防止して安定した樹脂封止を行なうことが可能となり、樹脂封止の信頼性が向上する。
【0032】また、前記金属膜は、封止体5の四隅に隙間が設けられているが、この隙間がモールド時のゲート或いはエア抜きとして機能する。こうしたゲート或いはエア抜きの配置によっては、ダミー配線12の設けられている部分についても、アンテナ接続端子7を延長することによってダミー配線12を設けずにダムを形成することも可能である。
【0033】以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0034】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、接触式及び非接触式の双方に対応したICカードを単一の半導体装置で作成することができるという効果がある。
(2)本発明によれば、上記効果(1)により、ICカードの製造原価を低減することができるという効果がある。
(3)本発明によれば、半導体チップと接続したアンテナ接続端子を形成する金属膜を封止体形成領域の周囲に形成し、この金属膜によって金型と基板との隙間を塞いで樹脂モールドを行なうことができるという効果がある。
(4)本発明によれば、上記効果(3)により、樹脂モールドによって封止体を形成することができるという効果がある。
(5)本発明によれば、上記効果(4)により、樹脂封止の信頼性が向上するという効果がある。




 

 


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