JP2002092570A - Ｉｃモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Ｉｃモジュール及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信特性及び信頼性に優れたＩＣモジュール
を提供すること、及び、当該ＩＣモジュールを安価かつ
高能率に製造する方法を提供すること。 【解決手段】 ＩＣチップ１と、当該ＩＣチップ１の入
出力端子に形成されたバンプ４と、当該バンプ４に直接
接続された巻線コイル５とをもってＩＣモジュールを構
成する。前記ＩＣチップ１の表面に形成された絶縁保護
膜３と巻線コイル５との間に絶縁層６を形成する。絶縁
層６は、バンプ４と巻線コイル５との溶接時又ははんだ
付け時に、巻線コイル５を構成する被覆導線を加熱し、
蒸発又は昇華した絶縁被膜５ｂを絶縁保護膜３上に堆積
させることによって形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触式ＩＣカー
ドなどの情報担体に搭載されるＩＣモジュールと当該Ｉ
Ｃモジュールの製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、基体内にＩＣチップと当該Ｉ
Ｃチップの入出力端子に接続されたアンテナコイルとか
らなるＩＣモジュールを埋設し、リーダライタからの電
源の受給とリーダライタとの間の信号の送受信を非接触
で行う非接触通信式の情報担体が提案されている。ま
た、この種の情報担体において、ＩＣチップとして入出
力端子にバンプが形成されたものを用いる技術、並びに
アンテナコイルとして巻線コイル（バルクコイル）を用
いる技術も従来より提案されている。
【０００３】従来におけるＩＣチップと巻線コイルとの
接続は、ＩＣチップを配線基板にフェースアップ方式で
実装し、当該ＩＣチップの入出力端子に形成されたバン
プと配線基板に形成された電極端子とをワイヤボンディ
ング接続すると共に、当該電極端子の他端に巻線コイル
をはんだ付け等の手段によって接続する方法、又は、Ｉ
Ｃチップを配線基板にフェースダウン方式で実装し、当
該ＩＣチップの入出力端子に形成されたバンプと配線基
板に形成された電極端子とを異方性導電接着剤や導電ペ
ーストを介して接続すると共に、当該電極端子の他端に
巻線コイルをはんだ付け等の手段によって接続する方法
が一般に採られている。
【０００４】これら従来のＩＣモジュールは、配線基板
を不可欠な構成要素とするので、部品点数が多くかつ製
造工程が複雑になることから製品である情報担体が高コ
ストになるばかりでなく、製品である情報担体の薄形化
及びフレキシブル化を図ることが難しいという問題があ
る。また、ＩＣチップの入出力端子と配線基板に形成さ
れた電極端子とを異方性導電接着剤や導電ペーストを介
して接続するものは、接続状態が不安定になりやすく、
寄生容量などによる通信特性の劣化を生じやすいという
問題もある。
【０００５】本願出願人は、先に、かかる従来技術の不
備を解消するため、ＩＣチップの入出力端子に形成され
たバンプと巻線コイルとを溶接、ウエッジボンディング
又ははんだ付け等によって直接接続したＩＣモジュール
を提案した（特開平１１−２６３０９１号）。
【０００６】本願出願人が先に提案したＩＣモジュール
によれば、ＩＣチップの入出力端子と巻線コイルとをバ
ンプを介して直接接続するので、配線基板を省略するこ
とができて、製品である情報担体の低コスト化、薄形化
及びフレキシブル化を図ることができると共に、入出力
端子と巻線コイルとの接続状態を安定化できて、その通
信特性を改善することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、巻線コイル
は、導線の直径が２０μｍ乃至５０μｍ、絶縁被覆の厚
さが５μｍ乃至１０μｍ程度の被覆導線によって構成さ
れるので、剛性が低く、バンプに直接接続すると、例え
ば基体内に埋設して情報担体を作製する際などに外力を
受けて容易に変形し、その一部がＩＣチップと接触す
る。
【０００８】ＩＣチップの表面には絶縁保護膜が形成さ
れており、導線がＩＣチップの表面と接触した場合にも
電流がリークしないように構成されているが、図７に示
すように、入出力端子２がＩＣチップ１の外周エッジ部
に近接して配置されており、したがってバンプ４がＩＣ
チップ１の外周エッジ部に近接して形成される場合に
は、絶縁被覆５ｂより露出された巻線コイル５の導線５
ａが絶縁保護膜３を有しないＩＣチップ１の外周エッジ
部と接触し、電流がリークして、通信特性の劣化やＩＣ
チップ１の破壊を生じるおそれがある。
【０００９】本発明は、かかる従来技術の不備を解決す
るためになされたものであって、その目的は、通信特性
が高く、かつ信頼性に優れたＩＣモジュールを提供する
こと、及び、当該ＩＣモジュールを安価かつ高能率に製
造する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、ＩＣモジュールに関しては、第１に、表
面に絶縁保護膜が形成されたＩＣチップと、当該ＩＣチ
ップの入出力端子に形成されたバンプと、当該バンプに
直接接続された巻線コイルとを備えたＩＣモジュールに
おいて、前記バンプの周囲に、前記絶縁保護膜とは異な
る絶縁層を設けるという構成にした。
【００１１】前記したように、ＩＣチップの表面には通
常ＩＣチップを保護するための絶縁保護膜が形成されて
いるが、この絶縁保護膜上にさらに１層又は複数層の絶
縁層を形成すると、最外層の絶縁層の表面とバンプ表面
との相対的な高さを小さくすることができるので、巻線
コイルを構成する導線の変形を抑制することができ、導
線とＩＣチップの外周エッジとの接触を防止することが
できる。したがって、導線とＩＣチップとの間の電流の
リークが防止され、通信特性の劣化やＩＣチップ１の破
壊を防止できる。
【００１２】本発明は、前記の課題を解決するため、第
２に、前記絶縁層の一部を、前記ＩＣチップの外周エッ
ジ部に形成するという構成にした。
【００１３】かように、絶縁層の一部をＩＣチップの外
周エッジ部に形成すると、巻線コイルを構成する導線の
変形の度合いに拘わらず、導線とＩＣチップの外周エッ
ジとの接触を防止できるので、導線とＩＣチップとの間
の電流のリークが防止され、通信特性の劣化やＩＣチッ
プ１の破壊を防止できる。
【００１４】一方、ＩＣモジュールの製造方法に関して
は、ＩＣチップの入出力端子に形成されたバンプ上に巻
線コイルを構成する被覆導線を当接する工程と、前記被
覆導線に加熱ヘッドを押しつける工程と、前記加熱ヘッ
ドからの熱によって前記絶縁被膜を局部的に溶融又は昇
華させ、溶融又は昇華した前記絶縁被膜材料を前記ＩＣ
チップの表面に形成された絶縁保護膜と前記導線との間
に付着させて絶縁層を形成する工程と、前記絶縁被膜を
除去することによって露出された導線と前記バンプとを
前記加熱ヘッドからの熱によって接合する工程とを含ん
でＩＣモジュールを製造するという構成にした。
【００１５】かように、バンプ上に巻線コイルを構成す
る被覆導線を当接した後、当該被覆導線に加熱ヘッドを
押しつけて絶縁被膜を局部的に溶融又は昇華させ、溶融
又は昇華した絶縁被膜材料をＩＣチップの表面に形成さ
れた絶縁保護膜と導線との間に付着させて絶縁層を形成
すると、導線とバンプとを接合させる一連の工程中で絶
縁層を形成することができるので、絶縁層を形成するた
めの特別な工程を省略することができ、ＩＣチップと巻
線コイルとの間に絶縁保護膜とは異なる絶縁層を有する
ＩＣモジュールを容易かつ高能率に製造することができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＩＣモジュー
ルの一実施形態例を、図１及び図２に基づいて説明す
る。図１は本例に係るＩＣモジュールの平面図、図２は
図１のＡ−Ａ部拡大断面図である。これらの図におい
て、符号６は絶縁層を示し、その他、前出の図７と対応
する部分には、それと同一の符号が表示されている。
【００１７】図１から明らかなように、本例のＩＣモジ
ュールは、ＩＣチップ１と、当該ＩＣチップ１の入出力
端子に形成されたバンプ４と、当該バンプ４に直接接続
された巻線コイル５と、ＩＣチップ１と巻線コイル５と
の間に形成された絶縁保護膜３及び絶縁層６とから構成
されており、図示しないリーダライタと巻線コイル５と
を電磁結合させることによって、リーダライタからＩＣ
チップ１への電源の供給及びリーダライタとＩＣチップ
１との間の信号の送受信を非接触で行うようになってい
る。
【００１８】ＩＣチップ１としては、従来より非接触式
ＩＣカードに搭載されている任意のＩＣチップを用いる
ことができるが、非接触式ＩＣカードの薄形化を図るた
め、樹脂パッケージを有さず、かつ、全厚が５０μｍ〜
１５０μｍ程度に薄形化されたベアチップを用いること
が特に好ましい。ＩＣチップ１としては、図２に示すよ
うに、所定の位置にアルミニウムなどからなる入出力端
子（パッド）２が形成され、当該入出力端子２の周辺部
を含むＩＣチップ１の表面に絶縁性樹脂からなる絶縁保
護膜３が形成されたものが用いられる。本明細書におい
ては、入出力端子２の中央部の絶縁保護膜３にて覆われ
ていない領域を入出力端子２の開口部といい、その大き
さＷを入出力端子２の開口幅という。本例のＩＣチップ
１においては、入出力端子２の開口幅Ｗを、約１００μ
ｍに形成した。
【００１９】バンプ４は、入出力端子２の開口部より形
成されたニッケル部４ａと、当該ニッケル部４ａの表面
にフラッシュめっきされた金めっき層４ｂとからなる。
ニッケル部４ａは、無電解めっき法又は電解めっき法を
もって形成することができるが、所要のニッケル部４ａ
を安価に形成できることから、無電解めっき法をもって
形成することが特に好ましい。無電解めっき法をもって
形成されたニッケル部４ａは、図２に示すように、その
上部の寸法が入出力端子２の開口幅Ｗよりも大きくなっ
て、絶縁保護膜３の上面にも形成される。ニッケル部４
ａの平面積は、ニッケル部４ａの高さが大きくなるほど
大きくなる。本実施形態例においては、ニッケル部４ａ
の高さを約３０μｍに調整した。
【００２０】巻線コイル５は、図２に示すように、銅線
５ａが絶縁被膜５ｂで被覆された被覆導線をもって形成
される。銅線５ａの直径は２０μｍ乃至１００μｍ、絶
縁被覆５ｂの膜厚は５μｍ乃至１０μｍであり、これを
ＩＣチップ１の特性に合わせて１回乃至数十回ターンさ
せることによって、巻線コイル５が形成される。巻線コ
イル５の端部は、絶縁被膜５ｂが除去されており、絶縁
被膜５ｂを除去することによって露出された銅線５ａが
バンプ４と直接接続される。銅線５ａとバンプ４との直
接接続手段としては、溶接、ウエッジボンディング又は
はんだ付け等を挙げることができるが、溶接又はウエッ
ジボンディングによると、何らの異物も介在させること
なく銅線５ａとバンプ４とを直接接続することができる
ので、寄生容量の発生が排除され、より良好な通信特性
が得られる。
【００２１】絶縁層６は、図２に示すように、ＩＣチッ
プ１の表面に形成された絶縁保護膜３上に積層され、そ
の一部は、絶縁保護膜３を有しないＩＣチップ１の外周
エッジ部にも形成される。この絶縁層６は、巻線コイル
５の接続前に絶縁保護膜３上に形成することもできる
し、巻線コイル５の接続工程において絶縁保護膜３上に
形成することもできる。当該絶縁層６の形成方法につい
ては後述する。なお、図２においては絶縁層６が１層に
表示されているが、異なる材料からなる複数層の絶縁層
６を形成することもできる。
【００２２】本例のＩＣモジュールは、バンプ４の周囲
の絶縁保護膜３上に絶縁層６を積層したので、当該絶縁
層６の表面とバンプ４の表面との相対的な高さを小さく
することができ、巻線コイル５を構成する導線５ａの変
形を抑制することができることから、導線５ａとＩＣチ
ップ１の外周エッジとの接触を防止することができる。
さらに、本例のＩＣモジュールは、絶縁層６の一部をＩ
Ｃチップ１の外周エッジ部にも形成したので、導線５ａ
とＩＣチップ１の外周エッジとの接触が防止される。よ
って、導線５ａとＩＣチップ１との間の電流のリークを
防止することができ、通信特性の劣化やＩＣチップの破
壊のない直接接続方式のＩＣモジュールを得ることがで
きる。
【００２３】なお、前記実施形態例においては、巻線コ
イルを被覆銅線をもって形成したが、接合時の加熱条件
等によっては、他の金属線、例えばアルミニウム線に絶
縁被覆を施した被覆導線を用いることも可能である。
【００２４】次に、本発明に係るＩＣモジュール製造方
法の第１例を、図３及び図４に基づいて説明する。図３
はバンプに対する巻線コイルの配置を示す要部断面図、
図４はバンプと巻線コイルとの溶接方法を示す断面図で
ある。これらの図において、前出の図１乃至図３と対応
する部分には、それと同一の符号が表示されている。
【００２５】本例のＩＣモジュール製造方法は、バンプ
４と巻線コイル５とを溶接することを特徴とするもので
あって、まず、図３に示すように、巻線コイル５を構成
する被覆導線をバンプ４上に設置する。次いで、図４に
示すように、当該被覆導線の上方より加熱ヘッド１１を
当接し、バンプ４上に被覆導線を固定する。加熱ヘッド
１１は、図４に示すように、絶縁部材１２を介して対向
に配置された電極１３，１４と、これら各電極１３，１
４の先端部に接するように配置された例えばモリブデン
テープなどの抵抗発熱体１５とから構成されており、前
記抵抗発熱体１５を介して前記各電極１３，１４の先端
部が前記被覆導線に当接され、バンプ４と被覆導線との
間に所要の押圧力を負荷する。次いで、前記抵抗発熱体
１５を介して前記各電極１３，１４間に通電し、前記抵
抗発熱体１５を加熱する。この熱によって、被覆導線の
絶縁被覆５ｂが局部的に蒸発又は昇華され、絶縁保護膜
３上に堆積して絶縁層６が形成される。また、露出され
た導線５ａは、抵抗発熱体１５及びバンプ４と互いに直
接接触する。この状態からさらに加熱ヘッド１１によっ
て押圧力と熱とを加えると、導線５ａとバンプ４の表面
に形成された金めっき層４ｂとが溶融して合金化され、
電気的に接続される。
【００２６】本例のＩＣモジュール製造方法は、バンプ
４上に巻線コイルを構成する被覆導線を当接した後、当
該被覆導線に加熱ヘッド１１を押しつけて絶縁被膜５ｂ
を局部的に溶融又は昇華させ、溶融又は昇華した絶縁被
膜材料をＩＣチップ１の表面に形成された絶縁保護膜３
上に堆積させて絶縁層６を形成するので、導線５ａとバ
ンプ４とを接合させる一連の工程中で絶縁層６を形成す
ることができ、絶縁層６を形成するための特別な工程を
省略することができることから、ＩＣチップ１と巻線コ
イル５との間に絶縁保護膜３とは異なる絶縁層６を有す
るＩＣモジュールを容易かつ高能率に製造することがで
きる。
【００２７】なお、前記実施形態例においては、バンプ
４と巻線コイル５とを溶接したが、はんだ付けの場合に
も、同様の装置及び方法を用いて絶縁保護膜３上に絶縁
層６を形成することができる。
【００２８】次に、本発明に係るＩＣモジュール製造方
法の第２例を、図５及び図６に基づいて説明する。図５
はバンプに対する巻線コイルの配置を示す要部断面図、
図６はバンプと巻線コイルとのウエッジボンディング方
法を示す断面図である。これらの図において、前出の図
１乃至図３と対応する部分には、それと同一の符号が表
示されている。
【００２９】本例のＩＣモジュール製造方法は、バンプ
４と巻線コイル５とをウエッジボンディングすることを
特徴とするものであって、接合作業を実行するに先立
ち、ＩＣチップ１におけるバンプ４の周囲及び／又は外
周エッジに絶縁層６を形成すると共に、巻線コイルを構
成する被覆導線の先端部より絶縁被覆５ｂを局部的に除
去する。絶縁層６の形成は、所要の部位に絶縁性の液状
樹脂を塗布し、次いで、当該液状樹脂を硬化させること
によって行うことができる。また、絶縁被覆５ｂの除去
は、被覆導線の先端部にレーザ光線を照射し、該部の絶
縁被覆を蒸発又は昇華させることによって行うことがで
きる。しかる後に、図５に示すように、絶縁被覆５ｂを
除去することによって露出された導線５ａをバンプ４上
に設置する。次いで、図６に示すように、露出された導
線５ａの上方よりウエッジツール２１を当接し、バンプ
４上に導線５ａを固定する。ウエッジツール２１は、図
６に示すように、加振部２２と当該加振部２２にて発生
した超音波を接合部に伝達するホーン２３とから構成さ
れており、当該ホーン２３の先端部が前記露出された導
線５ａに当接され、バンプ４と露出された導線５ａとの
間に所要の押圧力を負荷する。次いで、前記加振部２２
を起動し、前記ホーン２３を介してバンプ４と露出され
た導線５ａとの間に所要の押圧力と超音波とを印加す
る。このエネルギにより、導線５ａとバンプ４の表面に
形成された金めっき層４ｂとが溶融して合金化され、電
気的に接続される。
【００３０】本例のＩＣモジュール製造方法によって
も、ＩＣチップ１と巻線コイル５との間に絶縁保護膜３
とは異なる絶縁層６を有するＩＣモジュールを製造する
ことができる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、バンプの周囲
にＩＣチップの表面に形成された絶縁保護膜とは異なる
絶縁層を設けたので、当該絶縁層の表面とバンプ表面と
の相対的な高さを小さくすることができ、巻線コイルを
構成する導線の変形を抑制することができることから、
導線とＩＣチップの外周エッジとの接触を防止すること
ができる。よって、導線とＩＣチップとの間の電流のリ
ークを防止することができ、通信特性の劣化やＩＣチッ
プの破壊のない直接接続方式のＩＣモジュールを得るこ
とができる。
【００３２】請求項２に記載の発明は、絶縁層の一部を
ＩＣチップの外周エッジ部に形成するので、巻線コイル
を構成する導線の変形の度合いに拘わらず、導線とＩＣ
チップの外周エッジとの接触を完全に防止することがで
き、より信頼性に優れたＩＣモジュールを得ることがで
きる。
【００３３】請求項３に記載の発明は、バンプ上に巻線
コイルを構成する被覆導線を当接した後、当該被覆導線
に加熱ヘッドを押しつけて絶縁被膜を局部的に溶融又は
昇華させ、溶融又は昇華した絶縁被膜材料をＩＣチップ
の表面に形成された絶縁保護膜と導線との間に付着させ
て絶縁層を形成するので、導線とバンプとを接合させる
一連の工程中で絶縁層を形成することができ、絶縁層を
形成するための特別な工程を省略することができること
から、ＩＣチップと巻線コイルとの間に絶縁保護膜とは
異なる絶縁層を有するＩＣモジュールを容易かつ高能率
に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係るＩＣモジュールの平面図であ
る。
【図２】図１のＡ−Ａ部拡大断面図である。
【図３】バンプに対する巻線コイルの配置を示す要部断
面図である。
【図４】バンプと巻線コイルとの溶接方法を示す断面図
である。
【図５】バンプに対する巻線コイルの配置を示す要部断
面図である。
【図６】バンプと巻線コイルとのウエッジボンディング
方法を示す断面図である。
【図７】従来技術の不都合を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ ＩＣチップ ２ 入出力端子 ３ 絶縁保護膜 ４ バンプ ５ 巻線コイル ５ａ 導線（銅線） ５ｂ 絶縁被覆 １１ 加熱ヘッド ２１ ウエッジツール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に絶縁保護膜が形成されたＩＣチッ
    プと、当該ＩＣチップの入出力端子に形成されたバンプ
    と、当該バンプに直接接続された巻線コイルとを備えた
    ＩＣモジュールにおいて、前記バンプの周囲に、前記絶
    縁保護膜とは異なる絶縁層を設けたことを特徴とするＩ
    Ｃモジュール。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のＩＣモジュールにおい
    て、前記絶縁層の一部を、前記ＩＣチップの外周エッジ
    部に形成したことを特徴とするＩＣモジュール。
  3. 【請求項３】 ＩＣチップの入出力端子に形成されたバ
    ンプ上に巻線コイルを構成する被覆導線を当接する工程
    と、前記被覆導線に加熱ヘッドを押しつける工程と、前
    記加熱ヘッドからの熱によって前記絶縁被膜を局部的に
    溶融又は昇華させ、溶融又は昇華した前記絶縁被膜材料
    を前記ＩＣチップの表面に形成された絶縁保護膜と前記
    導線との間に付着させて絶縁層を形成する工程と、前記
    絶縁被膜を除去することによって露出された導線と前記
    バンプとを前記加熱ヘッドからの熱によって接合する工
    程とを含むことを特徴とするＩＣモジュールの製造方
    法。
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