JP2001518220A - はんだ付けされた線によるアンテナ接続の非接触カードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は非接触チップカードに関するものである。非接触チップカードにおける集積回路のチップの組み立て、そしてとりわけ、チップと、カードへ埋め込まれたアンテナとの結合を容易にするために、本発明によると、少なくとも一端がチップの上に突出したままの金線（３０）を、チップの接触パッド（１２ａ，１２ｂ）にはんだ付けすることを想定する。線（３０）は、好ましくは、チップが半導体ウェハにまだある間にはんだ付けされる；ウェハ上で隣接する２つのチップに属する２つの接触パッドの間にはんだ付けされることも可能であり、そして、ウェハの個別のチップへの切断作業の間に鋸びきされることも可能である。チップをカードに埋め込む際、コイル巻きされたまたはプリントされたアンテナの導体の一端とはんだ付けされた線を接触させるように、チップをアンテナに当接する。

Description

【発明の詳細な説明】 はんだ付けされた線によるアンテナ接続の非接触カードの製造方法 本発明はチップカード、とりわけ、カードに内臓されたアンテナによって非接 触で作動することのできるカードの製造に関するものである。 このようなカードは、様々な操作、例えば、銀行取引、電話通信、身元確認作 業、勘定単位の引き落としまたは補充、および、送受信端子とこの端子の動作領 域に位置するカード間の高周波電磁結合によって、遠隔で行われることのできる すべての種類の操作を実現するためのものである。 このようなカードの製造において解決しなければならない主な技術的問題の１ つは、アンテナを集積回路のチップへ接続し、カードの電子的作動を確実なもの とすることである。機械的強さ、信頼性、製造コストといった従来の制約は、当 然、この製造において、考慮されなければならない。 本発明の目的は、チップとアンテナ間の電気的接続の問題を、最善に解決する ことのできる製造方法を提案することである。 このため本発明は、第１段階で、チップの表面に対して突出した部分をもち、 チップにはんだ付けされた導線の少なくとも一部分を備えた集積回路のチップを 製造すること、ついで第２段階において、アンテナとはんだ付けされた線の間に 直接電気的接触を確立するように、突出部をアンテナの導体の一端に当接し、チ ップとアンテナの導体を電気的に接触させることを提案する。 言いかえれば、ごく従来の、"wire-bonding"、または熱圧縮による線のはんだ 付け、つまり、チップ上での線（一般的に金またはアルミニウム製）のはんだ付 けの技術が使用されているが、通常のようにこの技術を使う代わりに、つまり、 チップの接触パッドを線の起点とし、チップの媒体要素（通常、接続グリッドま たはプリント回路のモジュール）の接触パッドまでそれを至らせ、線の一端をチ ップの接触パッドにはんだ付けするが、もう一方の端は外部要素にはんだ付け せず、その上にチップがのせられる。線はチップの上に突出した接触要素となる ように自由なままである。 本発明は、したがって、予備段階で、少なくとも一本の導線を、チップの基板 要素にははんだ付けせず、チップの接触パッドにはんだ付けし、後の段階で、は んだ付けされた線とアンテナの導体の一端との間に直接電気的接触を確立するこ とを特徴とする、集積回路のチップおよびアンテナを含む非接触チップカードの 製造方法を提案する。 この方法にはさまざまな実施態様が考えられる。第１の実施態様では、はんだ 付けされた線の第１の端はチップの接触パッドにはんだ付けされ、第２の端は自 由なままであるので、線に特有の弾性によって線とアンテナを接触させるのが容 易になる。別の実施態様においては、線はチップの２つの接触パッドにはんだ付 けされ、これらの２つの接触パッドの間に位置する線の一部はチップの上に突出 する。ここでもまた、線の弾性によってアンテナの導体との接触が容易になる。 第３の実施態様においては、線はチップの上で非常に短く切断されているので、 実際、接触パッド上には１つの押しつぶされた金属の球しか残らない（つまり、 熱圧縮によるはんだ付け器具のはんだ付けヘッドによって一般的な方法で形成さ れた球）、しかしこの球は十分に突出するので、アンテナの導体との接触が可能 になる。 導線のはんだ付け作業は、好ましくは、後に個別のチップに切り取られるウェ ハにチップがまだある間に行われる（一方で、外部基板との接続のための、従来 の"wire-bonding"の技術は常に、すでに切断され、ケースに取り付けられる準備 のできているチップにおいて使用される）。 本発明の他の特徴および利点は、付属の図面を参照して作成された、以下の詳 細な説明を読むことによって明らかになるであろう。 −図１は、チップカードのための多数の電気回路を表面に内蔵した半導体ウェ ハの平面図を表している； −図２は、１チップあたり、２つの接触パッドとともに、ウェハの上に並置さ れたチップを、拡大平面図で表している； −図３は、上面図で、切断帯において接触パッドを介して２つの隣接するチッ プの接触パッドを結合させる金線とともに、ウェハ上のチップを表している； −図４は、図３に対応する側面図を表している； −図５は、突出したはんだ付けされた線で切断された、１つの自由端を有する チップを表している； −図６は、コイル巻きされたアンテナへの接続での、カードにおけるチップの 組み立てを表している； −図７は、プリントされたアンテナでのチップの組み立てを表している； −図８は、それぞれの線がチップ上の２点においてはんだ付けされる実施の変 型を表している； −図９および１０は、線のはんだ付け器具によって形成された球の高さではん だ付けされた線が切断されるという方法のもう一つの変型を表している。 図１には、後に個別のチップに分離されるための集積回路を従来のように表面 で実現した半導体ウェハ１０を示した。個別のチップを構成することを可能にす る切断領域は点線で示されている。 図２は、縦の切断帯２０および横の切断帯２２によって分離されたいくつかの 並置されたチップ１２，１４，１６，１８の拡大図である。 それぞれのチップ上には、従来の"wire-bonding"の技術によって、金またはア ルミニウムの線のはんだ付けを可能にする２つの接触パッドが備えられる。接触 パッドはそれぞれのチップについて指標ａおよびｂによって表されている、つま り、チップ１２は２つの接触パッド１２_aおよび１２_bを含んでいる。好ましくは 、隣接する２つのチップ間の切断帯に位置する中間の接触パッドも備えられ、こ のパッドは、それぞれが隣接する２つのチップの１つにあり、直接向かい合った ２つのパッドの間に位置する。このように、中間のパッド２４は、チップ１２お よ び１４のパッド１２ａおよび１４ｂの間に位置し、中間のパッド２６は、チップ １６および１８のパッド１６ａおよび１８ｂの間に位置する。これらのパッドは 義務ではないが、後の切断を大変容易にする。 図３は、"wire-bonding"の技術によるはんだ付けされた線の配置を示している 。線は一般的に金製の線であるが、アルミニウム製であってもよい。線３０はチ ップのパッド（例えば１２ａ）上ではんだ付けされ、保持リレーとなる隣接する 中間のパッド２４の方へ行き、この中間のパッド２４にはんだ付けされ、隣接す るチップ１４のパッド１４ｂの方へ行く。 "wire-bonding"と呼ばれている、世界で実現される集積回路の９０％以上に使 用されている、従来の線のはんだ付け技術は、はんだ付けヘッドによって、金ま たはアルミニウム製の線の球状になっている端をチップのパッドに付着し、熱の もとで、場合によっては超音波振動のもとで、圧縮を行い（熱圧縮によるはんだ 付け）、ついではんだ付けヘッドによって、線を切ることなしに、周知の技術で 、一般的にはチップの媒体要素（ゲートまたはプリント回路）のパッドである別 のはんだ付け点の方へ引っ張り、次に、二つ目の接触パッド上で線をはんだ付け し、最後に、新規のはんだ付け作業のために線の端に溶けた金属の球を残して、 この第２のはんだ付け作業の直後に線を切ることからなる。 本発明において、はんだ付け作業は、線をチップのパッドにはんだ付けし、線 を中間のパッドの方へ引っ張り、線をこのパッドにはんだ付けし、線の切断の前 に新規のはんだ付け作業のために隣接するチップのパッドへ行くことからなる。 線のはんだ付け作業の全体は、したがって、個別のチップへの切断の前に、半導 体ウェハの上で実施される。 図４は、断面図で、線の組み立てを示している。切断帯２０は、線のはんだ付 け作業に前もってウェハの上で実施された付着および彫りの作業を考慮して、チ ップの上部表面に対してくぼんで構成されることが可能である。 続く作業は、ウェハを個別チップに切断することである。この切断は、原則と して、鋸びきによって行われ、はんだ付けされた線はこの作業の際に切断される 。 鋸目の幅は切断帯２０のそれである。この切断帯に位置する中間のパッド２４， ２６は、鋸びきの際に消滅するが、チップの鋸びき作業の間、線を保持するとい うメリットがある。線の鋸びきはそれによって、容易になる。図５は、側面図で 、この鋸びきから得られるチップを示している：線３０は切断され、それらの端 は自由なままである。 チップは、そこで、アンテナを含む非接触カードに取り付けられることができ る。アンテナは、コイル巻きされた導線によって、あるいは、絶縁シートまたは プレート上にプリントされた導体によって構成されることができる。 図６に示された第１の場合、次のように進めることができる：チップ１２をそ の金の線３０とともに、実現したいカードの大きさのプラスチック製シートまた はウェハ４０の表面に接着する。接着剤は絶縁性の接着剤である。チップの能動 の前面、つまり、接触パッドおよび金線を有する面が、この表面に当接する。は んだ付けされた線３０の端は、その弾性のために、チップの縁を超える。 ついで、コイル巻きされた線のアンテナ５０をプラスチック製シート４０上に 配置し、接着するので、コイル巻きされたアンテナの端５０ａ，５０ｂがはんだ 付けされた線３０に当接し、（銅であることが可能な）アンテナのコイル巻きさ れた線とはんだ付けされた線の間に直接電気的接触がもたらされる。接触の保持 は、少量の導電性接着剤での接着によって、あるいは金線と銅線の間の錫でのは んだ付けによって行われることが可能である。 チップとアンテナを収納し、このように非接触カードを構成するために、プラ スチック製の第２のシート６０は、このように実現された全体の上に当接され、 接着または、熱間あるいは冷間圧延によって固定されることが可能である。 アンテナが、絶縁基板上にプリントされた導体の形で実現される場合、組み立 ては図７に示されているように行われる：絶縁基板は、例えば、スクリーン印刷 されたまたはアンテナの形に彫られた金属層に被覆されたプラスチック製シート ４２（特にＰＶＣ）である。アンテナの導体の端４４ａ，４４ｂは、チップのは んだ付けされた線３０の自由端の間の距離にほぼ対応する距離だけ離れている。 絶縁性接着剤４６で、チップを、前面をシート４２の金属被覆化された面へ接着 するので、チップ上のはんだ付けされた線がアンテナの導体の端に当接する；絶 縁性接着剤は、はんだ付けされた線とアンテナ間の電気的接触を妨げるように当 接されてはならない。導電性の接着剤４８は、次に、電気的接触の保持を確実に するために、はんだ付けされた線上に当接されることができる。プラスチック製 の第２のシート６０は、次に、チップを閉じ込め、非接触カードを構成するため に、接着または、熱間あるいは冷間圧延によって、付け加えられる。 図６および７の実施態様において、導電性接着剤がアンテナの線とチップの間 に望まれない接触をもたらすことのないように、チップのウェハは、好ましくは 、絶縁性接着剤または別の絶縁被覆（ニスまたはその他）によって覆われる。 一般的に、記載されているすべての実施態様において、異方導電性の接着剤は 、層の面の方向ではなく接着剤の層の厚みの方向に伝える特性を有するので、導 電性または絶縁性接着剤の代わりに、異方導電性の接着剤の使用を検討できる。 この場合、望ましくないショートが起こる恐れなしに、２つではなく１つの段階 での接着を実現することを可能にするために、異方導電性の接着剤は、同時に導 電性接着剤および絶縁性接着剤の代わりとなることができる。 正面図および側面図の図８に示された実施態様の変型の１つにおいて、チップ 上にはんだ付けされ、接触をもたらすために使用される線には、切断された自由 端はない：それぞれの線の２つの端はチップ上の離れた２つの接触パッドにはん だ付けされ、接触をもたらすのは、２つの端の間の線の突出部である。チップの 鋸びきの際、線は切断帯内には位置せず、したがって、切断されない。切断帯内 に中間の接触パッドを備える必要はない。この場合、金製あるいはアルミニウム 製の線を半導体ウェハの個別チップへの鋸びきの前または鋸びきの後にはんだ付 けすることが可能である。 図８のこの実施態様は、コイル巻きされた線のアンテナでの接続よりもプリン トされたアンテナでの接続に適している。アンテナとチップの間の固定方法は、 好ましくは、望ましくない接触の危険性という問題を起こす可能性のより高い導 電性接着剤による接着ではなく、錫でのはんだ付けである。異方性接着剤もまた 、この場合に適している。 上記に記載されたさまざまな実施態様において、有利には、少量の保護および 保持の樹脂がチップの前面に付着することが考えられる。この樹脂によって、と りわけ、鋸びきおよび後の組み立て作業におけるはんだ付けされた線のよりよい 保持が可能になる。樹脂滴は、したがって、好ましくは、ウェハの鋸びきの前に それぞれのチップ上に付着される。 実施態様の別の変型では、チップ間の切断帯で中間の接触パッドは用いられな い。金線は、チップのパッドと隣接するチップ上の向かい合ったパッドの間で比 較的張りつめられている。接触パッド上の線のはんだ付け作業によって、パッド 上にはんだ付け球、および球のすぐ上に脆弱化した線の領域が生み出されるので 、チップの鋸びき作業によって、パッド上に唯一残る球のすぐ上で線が切られる 。 図９はさらに拡大された横断面図で、切断帯の上でチップ１２のパッド１２ａ と隣接するチップ１４のパッド１４ｂを結合する線３０を示している。はんだ付 けされた線はそれぞれの接触パッド上に球３１，３３、および球のすぐ上の脆弱 化された領域３５，３７を形成する。 図１０は、"wire-bonding"によるはんだ付けされた線を含み、３１のような金 またはアルミニウムの球によってのみ構成される、鋸びき後のチップ１２および １４示している。チップは、好ましくは、異方導電性の接着剤によって、アンテ ナの導体の端に接着される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガルニエ，ピエール フランス共和国，エフ―83500 ラ セイ ヌ シュール メール，リュ ジュール ミュレール，67，ロティスマン レプレン ヌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．予備段階で、少なくとも一本の導線（３０）を、チップの媒体要素にははん だ付けせず、チップの接触パッド（１２ａ）にはんだ付けし、後の段階で、はん だ付けされた線（３０）とアンテナの導体の一端（５０ａ，５０ｂ）との間に直 接電気的接触をもたらすことを特徴とする、集積回路のチップ（１２）およびア ンテナ（５０）を含む非接触チップカードの製造方法。 ２．接触パッド上ではんだ付けされた導線がチップの表面に対して突出した部分 を有し、はんだ付けされた線とアンテナの導体の端の間に電気的接触が起こる段 階の際、この端に突出部を当接させることを特徴とする、請求項１に記載の方法 。 ３．チップが後に鋸びきによって形成される半導体ウェハ（１０）にまだチップ がある間に、導線（３０）がはんだ付けされることを特徴とする、請求項１また は２に記載の方法。 ４．ウェハ上でチップ（１２）の接触パッド（１２ａ）と隣接するチップ（１４ ）の接触パッド（１４ｂ）との間で、線がはんだ付けされることを特徴とする、 請求項３に記載の方法。 ５．チップ間の切断帯に設けられた補足的なパッド（２４）によって、隣接する ２つのチップのパッド（１２ａ，１４ｂ）の間で、線（３０）がはんだ付けされ ることを特徴とする、請求項４に記載の方法。 ６．ウェハを基本チップに切り取る鋸びき作業の間に、線（３０）が切断され、 線の一端が自由およびチップの上で突出する一方で、チップの接触パッド上に線 のもう一方の端がはんだ付けされることを特徴とする、請求項３から５のいずれ か１つに記載の方法。 ７．線が同じチップの２つの接触パッドの間ではんだ付けされ、２つのパッドの 間に位置する線の一部がチップの上に突出することを特徴とする、請求項１から ３のいずれか１つに記載の方法。 ８．線が隣接する２つのチップの間ではんだ付けされ、鋸びき作業の際に、チッ プの接触パッド上にはんだ付けされた、アンテナの導体の一端との接触を可能に するためにチップの表面の上に突出した球（３１，３３）のすぐ上で切断される ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。 ９．はんだ付けされた線を備えたチップがプラスチック製のシート（４０）に接 着され、コイル巻きされた線のアンテナがこのシートに接着され、アンテナの線 の少なくとも一つの端（５０ａ，５０ｂ）がチップのはんだ付けされた線に対し て当接されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載の方法。 １０．はんだ付けされた線を備えたチップが、プリントされたアンテナの導体を 有するプラスチック製のシート（４２）に接着され、はんだ付けされた線がアン テナの導体の一端に当接されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１ つに記載の方法。