JP2004140200A

JP2004140200A - Non-contact data carrier and its manufacturing method

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Publication number: JP2004140200A
Application number: JP2002303733A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kurokawa; 黒川　　真一
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which can solve the problems such as damage of a surface of an IC chip which is to be caused by heat crimping in flip chip mounting, deficient of bonding, generation of electric interference between the IC chip and a substrate, and low connection reliability, in a data carrier of a non-contact type wherein an antenna coil and the IC chip are held with base substance, the IC chip is connected with and mounted on a terminal part for connection of the base substance by a flip chip system, and the IC chip and the antenna coil are electrically connected, and to provide a manufacturing method of the non-contact data carrier. <P>SOLUTION: In the non-contact data carrier, the antenna coil and the IC chip are held with the base substance, the IC chip is subjected to bump connection with the terminal for connection of the base substance by a flip chip system via a layer of adhesives before curing which is arranged on the terminal for connection of the base substance, and the IC chip and the antenna coil are electrically connected. Hardened adhesives with which a part between the IC chip and the base substance is filled and which fixes the IC chip and its peripheral part is arranged. Distance between a bump forming surface of the IC chip and the terminal for connection of the base substance which holds the IC chip is at least 1 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波によりデータを送受信する非接触式のデータキャリアに関し、ＩＣチップと基材間を埋めて、ＩＣチップとその周辺部を固定する、硬化した接着剤を配設した非接触式のデータキャリアとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の機密性の面からＩＣカードが次第に普及されつつ中、近年では、読み書き装置（リーダライタ）と接触せずに情報の授受を行う非接触型のＩＣカードが提案され、中でも、外部の読み書き装置との信号交換を、あるいは信号交換と電力供給とを電磁波により行う方式のものが実用化されつつある。
このような中、一方では、データを搭載したＩＣを、アンテナコイルと接続した、シート状ないし札状の非接触式のＩＣタグが、近年、種々提案され、商品や包装箱等に付け、万引き防止、物流システム、商品管理等に利用されるようになってきた。
【０００３】
このような非接触式のＩＣタグは、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部に搭載して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続しているものであるが、従来は、ＩＣチップと基材間を狭いギャップとして、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部に搭載した後、低粘度な液状の絶縁性接着（これをＮＣＰ；Ｎｏｎ　　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　Ｐａｓｔｅとも言う）を用い、毛細管現象を利用し、ＩＣチップと基材間のギャップを埋めて、絶縁性接着を硬化して、ＩＣチップとその周辺部を固定していた。
尚、図３（ａ）は、上記のようにして形成された、アンテナコイル３２０とＩＣチップ３３０とを基材３１０にて保持した、非接触式のＩＣタグの回路部材の概略断面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ０部の拡大図である。
非接触式のＩＣタグは、通常は、この回路部材を更に、樹脂層等により覆い保護する形態を採る。
低粘度な液状の接着剤の流動性を高めるため、フィラーは分散しないか、粘度調整のため１μｍ以下の微粒子を数％分散させる程度であった。
このため、図３（ａ）に示す回路部材においては、ＩＣチップ３３０と基板３１０との間に接着剤３４０を十分に得ることはできず、接着不足を生じていた。また、フリップチップ実装における熱圧着時に接着剤中にスペーサとなるものがなく、ＩＣチップ面が直接基板に接するため、ＩＣチップ表面を傷付けたり基板と電気的な干渉を生じたりする不具合があった。
また、ＩＣチップ３３０と基板３１０間に接着剤３４０を充分に満たすために、低圧力でダイポンディングした場合、バンプと接点端子との接合が不十分で接続信頼性を損なう問題があった。
また、接着剤３４０にはフィラー分散がほとんど無く、樹脂成分が多いため、熱膨張率が大きいく、接続信頼性を損なっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００１−１５６１１０号公報（［０００７］欄〜［００８］欄、図１４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、非接触式のＩＣタグにおいては、ＩＣチップと基材間を埋め、且つ、ＩＣチップとその周辺部を固定する接着剤として、低粘度なＮＣＰを用い、ＩＣチップと基材間を狭いギャップとし、図３に示すように、毛細管現象を利用し、ＩＣチップと基材間の狭いギャップを埋めていたが、接着剤の流動性を高めるためフィラーは分散しないか、粘度調整のため１μｍ以下の微粒子を数％分散させる程度であり、ＩＣチップと基板間のギャップが狭く、フリップチップ実装における熱圧着によるＩＣチップ表面の損傷、接着不足、ＩＣチップと基板との電気的干渉の発生、接続信頼性が低いというような問題が有り、これらの対応が求められていた。
本発明は、これに対応するもので、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部に接続搭載して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続している非接触式のデータキャリアで、フリップチップ実装における熱圧着によるＩＣチップ表面の損傷、接着不足、ＩＣチップと基板との電気的干渉の発生、接続信頼性が低いというような問題を解決できるものを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式データキャリアは、電波によりデータを送受信する非接触式のデータキャリアであって、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、基材の接続用端子部上に配設された硬化前の接着剤の層を介して、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部にバンプ接続して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続しているもので、ＩＣチップと基材間を埋め、ＩＣチップとその周辺部とを固定する硬化した接着剤を配し、且つ、ＩＣチップのバンプ形成面と、ＩＣチップを保持する基材の接続用端子部の面との距離が１μｍ以上であることを特徴とするものである。
そして、上記において、接着剤のフィラーは、球形状の有機フィラーであることを特徴とするものであり、有機フィラーの平均粒径は、有機フィラーの平均粒径は、０．　５μｍ〜１０μｍであることを特徴とするものである。
そして、上記において、有機フィラーの分散率が、３ｗｔ％〜６５ｗｔ％であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記において、有機フィラーの平均粒径は、１μｍ〜３．　５μｍで、且つ、有機フィラーの分散率が、１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％であることを特徴とするものである。
また、上記において、有機フィラーの１Ｗｔ％〜３Ｗｔ％の導電粒子が分散されていることを特徴とするものである。
また、上記において、硬化前の接着剤は熱硬化型接着剤であって、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ〜１０００００ｍＰａ・ｓ（好ましくは５０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とするものである。
尚、導電粒子としては、ＡＣＦ（；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）中の導電粒子と同様の働きを持たせるもので、通常、粒径は２〜５μｍのものである。
また、分散率は、接着剤の樹脂に対するフィラーの割合を表している。
【０００７】
本発明の非接触式データキャリアの製造方法は、電波によりデータを送受信する非接触式のデータキャリアの製造方法であって、アンテナコイルと、該アンテナコイルに接続して、且つＩＣチップと接続するための接続用端子部を配設した基材の、接続用端子部上に硬化前の接着剤の層を配設した後、前記硬化前の接着剤の層を介して、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部にバンプ接続して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続するもので、前記硬化前の接着剤のフィラーは、球形状の有機フィラーであり、その平均粒径は、０．　５〜１０μｍであることを特徴とするものである。
そして、上記において、有機フィラーの分散率が、３ｗｔ％〜６５ｗｔ％であることを特徴とするものである。
また、上記において、有機フィラーの平均粒径は、１μｍ〜３．　５μｍで、且つ、有機フィラーの分散率が、１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％であることを特徴とするものである。
また、上記において、有機フィラーの１ｗｔ％〜３Ｗｔ％の導電粒子が分散されていることを特徴とするものである。
また、上記において、硬化前の接着剤が熱硬化型接着剤であって、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ〜１０００００ｍＰａ・ｓであることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】
本発明の非接触式データキャリアは、上記のような構成にすることによって、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部に接続搭載して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続している非接触式のデータキャリアで、フリップチップ実装における熱圧着によるＩＣチップ表面の損傷、接着不足、ＩＣチップと基板との電気的干渉の発生、接続信頼性が低いというような問題を解決できるものの提供を可能としている。
具体的には、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、基材の接続用端子部上に配設された硬化前の接着剤の層を介して、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部にバンプ接続して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続しているもので、ＩＣチップと基材間を埋め、ＩＣチップとその周辺部とを固定する硬化した接着剤を配し、且つ、ＩＣチップのバンプ形成面と、ＩＣチップを保持する基材の接続用端子部の面との距離が１μｍ以上であることにより、これを達成している。
詳しくは、ＩＣチップのバンプ形成面と、ＩＣチップを保持する基材の接続用端子部の面との距離が１μｍ以上とすることにより、ＩＣチップと基板間に絶縁性の接着剤が十分確保されるため、接着力がより強固なものとなり、また、ＩＣチップと基板の回路との干渉障害が起きない。
また、バンプ接続による損傷の発生の無いものとしている。
【０００９】
また、接着剤のフィラーを球形状の有機フィラーとすることにより、フィラーの粒径を均一にし易く、分散性を均一にし易く、ＩＣチップのバンプ形成面と、ＩＣチップを保持する基材の接続用端子部の面との距離を１μｍ以上に制御し易いものとしている。
フィラーとしては、平均粒径０．　５μｍ〜１０μｍの球形状の有機フィラーとすることにより、フィラーが十分スベーサーとしての機能を果たし、ＩＣチップと基板間の絶縁性に接着剤が十分確保されるため、接着力がより強固なものとなり、ＩＣチップと基板の回路との電気的干渉障害が起きず、更にバンプ接続の信頼性を高くすることができる。
中でも、初期不良率の面から、平均粒径１μｍ〜３．　５μｍのものがより好ましい。
また、フィラーのスベーサー効果により、ＩＣチップ表面と基板（の接続用端子の面）　とが直接接することはなく、ＩＣチップ表面を傷つけたりしない。
球形状の有機フィラーとすることにより、フリップチップ実装における熱圧着において、力が均等に分散し、ＩＣチップ面を破壊することはない。
また、初期不良率の面および熱膨張率を低くするという面からは、有機フィラーの分散率を、３ｗｔ％〜６５ｗｔ％とすることが好ましいが、接着性を考慮して１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％とすることが更に好ましい。
また、有機フィラーの１ｗｔ％〜３Ｗｔ％の導電粒子が分散されていることにより、接着剤中の導電粒子が、ＡＣＦ（；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　　Ｃｏｎｄｉｃｔｉｖｅ　　Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）中の導電粒子と同様に働き、バンプ接続の電気的接続の信頼性を向上させる。
また、接着剤が熱硬化型接着剤であって、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ〜１０００００ｍＰａ・ｓであることにより、使い易く、且つ、ＩＣチップのバンプ形成面と、ＩＣチップを保持する基材の接続用端子部の面との距離を１μｍ以上に制御し易いものとしている。
好ましくは５０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓである。
尚、粘度はＥ型粘度計によるものである。
【００１０】
本発明の非接触式データキャリアの製造方法は、このような構成とすることにより、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部に接続搭載して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続している非接触式のデータキャリアで、且つ、フリップチップ実装における熱圧着によるＩＣチップ表面の損傷、接着不足、ＩＣチップと基板との電気的干渉の発生、接続信頼性が低いというような問題を解決できる非接触式のデータキャリアを、製造する方法の提供を可能としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の非接触式のデータキャリアの実施の形態の１例の要部である回路部材の概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ０部の拡大図で、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ１部の拡大概略図で、図２は図１（ａ）に示す回路部材および実施の形態例の非接触式のデータキャリアの作製工程図である。
図１〜図２中、１１０は絶縁性基材、１２０はアンテナコイル、１２５は接続用端子、１３０はＩＣチップ、１３５はバンプ、１４０は（硬化後の）接着剤、１４０Ａは（硬化前の）液状の接着剤、１５０はフィラー、１７０、１７５は樹脂基材である。
【００１２】
先ず、本発明の本発明の非接触式のデータキャリアの実施の形態の１例を、図１に基づいて説明する。
本例の非接触式のデータキャリアは、その要部が、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、基材の接続用端子部上に配設された硬化前の接着剤の層を介して、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部にバンプ接続して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続している、図１（ａ）に示す回路部材からなるＩＣタグで、前記回路部材の表裏に配した熱融着樹脂基材を、熱融着により貼合せ、この間に前記回路部材を埋没させた構造（図示していない）の非接触式のＩＣタグである。
回路部材の表裏に樹脂基材を配して貼合せ、この間に回路部材を埋没させた図２（ｅ）に示すような外観の非接触式のＩＣタグである。
要部である図１（ａ）に示す回路部材は、ＩＣチップ１３０と絶縁性基材１１０間を埋め、ＩＣチップ１３０とその周辺部とを固定する硬化した接着剤１４０を配しており、ＩＣチップ１３０のバンプ１３５形成面と、ＩＣチップ１３０を保持する絶縁性基材１１０の接続用端子部１２５の面との距離Ｌ０が１μｍ以上である。
図１（ｂ）に示すように、フィラー１５０によりＩＣチップ１３０と絶縁性基材１１０との距離Ｌ０を１μｍ以上に維持しながら、バンプ接続がなされている。
本例では、接着剤１４０のフィラーは、球形状の有機フィラーであり、その平均粒径は、１μｍ〜３．　５μｍの範囲にあり、フィラーが十分スベーサーとしての機能を果たし、且つ、バンプ接続の信頼性を高くすることができる。
また、ＩＣチップと基板間の絶縁性に接着剤が十分確保されるため、接着力がより強固なものとなり、ＩＣチップと基板の回路との電気的干渉障害が起きない。
【００１３】
また、本例では、有機フィラーの分散率を、１０ｗｔ％と〜３０ｗｔ％の範囲にあり、初期不良率が低く、接着剤１４０の熱膨張率を低いものとしている。
尚、硬化前の接着剤は熱硬化型接着剤であって、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ〜１０００００ｍＰａ・ｓである場合には、その作製において、使い易く、且つ、ＩＣチップのバンプ形成面と、ＩＣチップを保持する基材の接続用端子部の面との距離を１μｍ以上に制御し易いものとしている。
好ましくは５０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓである。
【００１４】
また、図１（ｃ）に示すように、バンプ１３５と接続用端子部１２５との境には、フィラー１５０が存在するようになるため、有機フィラーの１Ｗｔ％〜３Ｗｔ％の導電粒子を分散することにより、電気接続の信頼性を確固たるものとすることができる。
【００１５】
絶縁性基材１１０としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン、ＡＢＳ、スチレン、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＰＥＴＧ、ポリカーボネート、紙、ＰＶＣ、またはアクリル等が挙げられるが、強度、耐熱、耐薬品性のあるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ないしポリイミドが好ましく、その厚さは、通常、２５μｍ〜２００μｍである。
アンテナコイルとしては、Ｃｕ箔ないしＡｌ箔を、フォトエッチング法にて形成したものが、生産性の面、品質面からは、好ましいが、これらに限定はされない。
通常、アンテナコイル１２０の素材としてＣｕ箔、Ａｌ箔が用いられ、エッチング形成されるが、電気特性からＣｕ箔、Ａｌ箔の厚さは、それぞれ、１２〜３０μｍ、１５μｍ〜３５μｍが好ましい。
他には、めっき形成やプレス形成したもの等も用いられ、場合によっては、アンテナ回路部材側に転写形成しても良い。
あるいは、導電性インキを、オフセット、グラビア、シルクスクリーン印刷等によって印刷して形成しても良い。
尚、導電性インキとしては、カーボンや黒鉛あるいは銀粉やアルミ粉、あるいはそれらの混合体をビヒクルに分散したインキが用いられる。
【００１６】
接着剤１４０の樹脂材としては、エポキシ樹脂が一般には用いられ、他にはアクリル樹脂等が用いられる
有機フィラーとしては、アクリル微粒子、エポキシ微粒子、ポリスチレン微粒子等が用いられる。
【００１７】
また、ＩＣチップ１３０は、通常、大きさ０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、厚さ１５０μｍ〜２５０μｍ程度の四角形のものが用いられる。
【００１８】
図示していない、図１（ａ）に示す回路部材を覆う樹脂基材（図２（ｅ）の１７０、１７５に相当）としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴＧ（非結晶ポリエステル）、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン等が用いられるが、強度、耐熱性等の点でＰＥＴＧ（非結晶ポリエステル）等が主に用いられる。
その厚さは、通常、５０〜１００μｍである。
【００１９】
次いで、図１（ａ）に示す回路部材の製造方法を、図２に基づいて簡単に説明しておく。
尚、これを以って、本発明の非接触式のデータキャリアの製造方法の１例の要部の説明に代える。
先ず、絶縁性基材１１０の一面上にアンテナコイルとこれに接続する、ＩＣチップと接続用の端子である接続用端子部１２５とを形成する。（図２（ａ））
ここでは、絶縁性基材１１０の一面上に形成されたアルミ箔、銅箔等の金属層をフォトエッチング法にて所定の形状に形成する。
次いで、接続用端子部１２５部を覆うように、熱硬化型の液状の接着剤１４０Ａを塗布しておく。（図２（ｂ））
次いで、針状の突起をバンプ１３５として備えたＩＣチップ１３０をフェースダウンで、基板１１０側にしてバンプ接続を行なう。（図２（ｃ）〜図２（ｄ）））
これにより、図２（ｄ）に示す（図１（ａ）に相当する）回路部材が作製される。
次いで、表裏に熱融着樹脂基材シートフィルムを配して、熱融着により貼合せ、この間に各アンテナ回路部材を埋没させ、必要に応じて、その表裏をに印刷を施し、更に、金型により外形加工を施し、所望の非接触式のデータキャリアであるＩＣタグを得る。（図２（ｅ））
尚、本製造方法は１例で、これに限定はされない。
【００２０】
図１（ａ）に示す本例の非接触式のデータキャリアにおける、有機フィラーの粒径と有機フィラーの分散率の決定は、先ず、製品を実際に作製し、その初期不良率から、好ましい粒径１μｍ〜３．　５μｍ、分散率３Ｗｔ％〜６５Ｗｔ％を得た後、更に、有機フィラーの分散率を、接着性を考慮し、分散率については１０Ｗｔ％〜３０Ｗｔ％としたものである。
以下、有機フィラーの粒径と有機フィラーの分散率の組み合せと、製品の初期不良率についてのデータを表１に示し、これを簡単に説明しておく。
【表１】

表１は、３８μｍ厚の透明２軸延伸ポリエステルフィルムと３０μｍ厚のアルミ箔をドライラミネートした積層材を用い、フォトエッチングにより、アルミ箔部からエッチングアンテナコイルおよびこれと接続するＩＣチップとの接続用端子とを形成した回路基材に対し、種々の添加量、種々の粒径の有機フィラーを用いて、フリップ方式によるバンプ接続を行い、更に、作製されたデータキャリアの初期不良率によりその評価を行ったものである。
作業にバラツキがあるため、判定基準としては、初期不良率７％以下をＯＫ（適用可能）とし、表１より、有機フィラーの好ましい粒径、添加量の組みとしては、１〜３．　５μｍ、３〜６５Ｗｔ％が得られた。
尚、接着剤（図２の１４０Ａに相当）としては、一液硬化型のエポキシ樹脂を用い、有機フィラーとしては、アクリル微粒子（綜研化学社製）を用いた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、アンテナコイルとＩＣチップとを基材にて保持し、フリップチップ方式でＩＣチップを基材の接続用端子部に接続搭載して、ＩＣチップとアンテナコイルとを電気的に接続している非接触式のデータキャリアで、フリップチップ実装における熱圧着によるＩＣチップ表面の損傷、接着不足、ＩＣチップと基板との電気的干渉の発生、接続信頼性が低いというような問題を解決できるものの提供を可能にした。
同時に、そのような非接触式のデータキャリアの製造方法の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の非接触式のデータキャリアの実施の形態の１例の要部である回路部材の概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ０部の拡大図で、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ１部の拡大概略図である。
【図２】図１（ａ）に示す回路部材および実施の形態例の非接触式のデータキャリアの作製工程図である。
【図３】従来の非接触式のデータキャリアの要部である回路部材の概略断面図である。
【符号の説明】
１１０　　　　　　　　絶縁性基材
１２０　　　　　　　　アンテナコイル
１２５　　　　　　　　接続用端子
１３０　　　　　　　　ＩＣチップ
１３５　　　　　　　　バンプ
１４０　　　　　　　（硬化後の）接着剤
１４０Ａ　　　　　　（硬化前の）液状の接着剤
１５０　　　　　　　　フィラー
１７０、１７５　　　　樹脂基材
３１０　　　　　　　　基材
３２０　　　　　　　　アンテナコイル
３２５　　　　　　　　接続用端子
３３０　　　　　　　　ＩＣチップ
３３５　　　　　　　　バンプ
３４０　　　　　　　　接着剤[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact type data carrier that transmits and receives data by radio waves, and fills a space between an IC chip and a base material and fixes the IC chip and its peripheral portion. The present invention relates to a data carrier and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
While IC cards are gradually becoming popular from the aspect of information confidentiality, in recent years, non-contact type IC cards that exchange information without contacting a read / write device (reader / writer) have been proposed. A system in which signal exchange with a device or signal exchange and power supply is performed by electromagnetic waves is being put to practical use.
On the other hand, on the other hand, in recent years, various non-contact IC tags in the form of a sheet or a tag, in which an IC carrying data is connected to an antenna coil, have been proposed and attached to products, packaging boxes, etc., and shoplifting has been carried out. It has been used for prevention, distribution systems, product management, etc.
[0003]
Such a non-contact type IC tag holds an antenna coil and an IC chip on a base material, mounts the IC chip on a connection terminal portion of the base material by a flip chip method, and connects the IC chip and the antenna coil to each other. Conventionally, the IC chip is mounted on the connection terminal of the base material by the flip chip method with a narrow gap between the IC chip and the base material. Insulation bonding (this is also referred to as NCP; Non Conductive Paste) is used to fill the gap between the IC chip and the base material by utilizing the capillary phenomenon, to cure the insulating bonding, and to cure the IC chip and its peripheral portion. Was fixed.
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of a circuit member of a non-contact type IC tag formed as described above, in which the antenna coil 320 and the IC chip 330 are held by the base 310. FIG. 3B is an enlarged view of a portion B0 in FIG.
Non-contact type IC tags usually adopt a form in which this circuit member is further covered and protected with a resin layer or the like.
In order to enhance the fluidity of the low-viscosity liquid adhesive, the filler was not dispersed, or only a few percent of fine particles of 1 μm or less were dispersed for viscosity adjustment.
For this reason, in the circuit member shown in FIG. 3A, the adhesive 340 cannot be sufficiently obtained between the IC chip 330 and the substrate 310, resulting in insufficient adhesion. In addition, since there is no spacer in the adhesive at the time of thermocompression bonding in flip chip mounting, and the IC chip surface directly contacts the substrate, there is a problem that the IC chip surface is damaged or electrical interference occurs with the substrate. .
In addition, when die bonding is performed at a low pressure in order to sufficiently fill the adhesive 340 between the IC chip 330 and the substrate 310, there is a problem that bonding between the bumps and the contact terminals is insufficient and connection reliability is impaired.
In addition, the adhesive 340 has almost no filler dispersion and a large amount of resin components, and therefore has a large coefficient of thermal expansion, which impairs connection reliability.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-156110 (columns [0007] to [008], FIG. 14)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, in a non-contact type IC tag, a low-viscosity NCP is used as an adhesive for filling the space between the IC chip and the base material and fixing the IC chip and its peripheral portion. As shown in FIG. 3, the narrow gap between the base materials was used to fill the narrow gap between the IC chip and the base material using the capillary phenomenon. However, in order to enhance the fluidity of the adhesive, the filler is not dispersed. Only a few percent of fine particles of 1 μm or less are dispersed for viscosity adjustment, the gap between the IC chip and the substrate is narrow, damage to the surface of the IC chip due to thermocompression bonding in flip-chip mounting, insufficient adhesion, electricity between the IC chip and the substrate. There have been problems such as the occurrence of mechanical interference and low connection reliability, and these measures have been demanded.
According to the present invention, an antenna coil and an IC chip are held by a base material, and the IC chip is connected to and mounted on a connection terminal portion of the base material by a flip chip method. Non-contact data carrier that electrically connects the IC chip and the IC chip surface due to thermocompression bonding in flip-chip mounting, insufficient bonding, electrical interference between the IC chip and the substrate, and low connection reliability It is intended to provide something that can solve such a problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The non-contact type data carrier of the present invention is a non-contact type data carrier for transmitting and receiving data by radio waves. The non-contact type data carrier holds an antenna coil and an IC chip on a base material and distributes the antenna coil and the IC chip on connection terminals of the base material. The IC chip is electrically connected to the antenna coil by bump-connecting the IC chip to the connection terminal portion of the base material by the flip-chip method via the provided uncured adhesive layer. A hardened adhesive that fills the space between the IC chip and the base material, fixes the IC chip and its peripheral portion, and has a bump forming surface of the IC chip and a connection terminal portion of the base material that holds the IC chip Characterized in that the distance from the surface is 1 μm or more.
Further, in the above, the filler of the adhesive is characterized by being a spherical organic filler, and the average particle diameter of the organic filler is 0.1%. The thickness is from 5 μm to 10 μm.
In the above, the dispersion ratio of the organic filler is 3 wt% to 65 wt%.
Further, in the above, the average particle size of the organic filler is 1 μm to 3 μm. 5 μm, and the dispersion ratio of the organic filler is 10 wt% to 30 wt%.
Further, in the above, 1 Wt% to 3 Wt% of conductive particles of the organic filler are dispersed.
In the above, the adhesive before curing is a thermosetting adhesive, and the viscosity before curing is 1000 mPa · s to 100000 mPa · s (preferably 5000 mPa · s to 50,000 mPa · s). Things.
The conductive particles have the same function as the conductive particles in an ACF (Anisotropic Conductive Film, anisotropic conductive film), and usually have a particle size of 2 to 5 μm.
Further, the dispersion ratio indicates the ratio of the filler to the resin of the adhesive.
[0007]
The method for manufacturing a non-contact type data carrier of the present invention is a method for manufacturing a non-contact type data carrier for transmitting and receiving data by radio waves, wherein the antenna coil is connected to the antenna coil and connected to an IC chip. After the adhesive layer before curing is disposed on the connection terminal portion of the base material on which the connection terminal portion is disposed, the IC is formed in a flip-chip manner through the adhesive layer before curing. The chip is bump-connected to the connection terminal portion of the base material to electrically connect the IC chip and the antenna coil, and the filler of the adhesive before curing is a spherical organic filler. The particle size is 0. The thickness is 5 to 10 μm.
In the above, the dispersion ratio of the organic filler is 3 wt% to 65 wt%.
In the above description, the average particle size of the organic filler is 1 μm to 3 μm. 5 μm, and the dispersion ratio of the organic filler is 10 wt% to 30 wt%.
In the above, 1 wt% to 3 Wt% of conductive particles of the organic filler are dispersed.
Further, in the above, the adhesive before curing is a thermosetting adhesive, and the viscosity before curing is 1000 mPa · s to 100000 mPa · s.
[0008]
[Action]
The non-contact data carrier of the present invention holds the antenna coil and the IC chip on the base material and connects the IC chip to the connection terminal portion of the base material by the flip chip method by adopting the above-described configuration. A non-contact data carrier that is mounted and electrically connects the IC chip and the antenna coil. The surface of the IC chip is damaged due to thermocompression bonding during flip-chip mounting, insufficient adhesion, and the electrical connection between the IC chip and the substrate. It is possible to provide a device that can solve problems such as occurrence of interference and low connection reliability.
Specifically, the antenna coil and the IC chip are held by the base material, and the IC chip is flip-chip bonded via the uncured adhesive layer provided on the connection terminal of the base material. A device that electrically connects the IC chip and the antenna coil by bump connection to the connection terminal of the base material, and fills the space between the IC chip and the base material and cures the IC chip and its surroundings. This is achieved by disposing the adhesive and by setting the distance between the bump forming surface of the IC chip and the surface of the connection terminal portion of the base material holding the IC chip to 1 μm or more.
Specifically, by setting the distance between the bump forming surface of the IC chip and the surface of the connection terminal portion of the base material holding the IC chip to 1 μm or more, a sufficient insulating adhesive is secured between the IC chip and the substrate. Therefore, the adhesive force becomes stronger, and no interference failure occurs between the IC chip and the circuit on the substrate.
In addition, no damage is caused by the bump connection.
[0009]
In addition, by using a spherical organic filler as the filler for the adhesive, it is easy to make the particle diameter of the filler uniform and to make the dispersibility uniform, so that the connection between the bump forming surface of the IC chip and the base material holding the IC chip can be achieved. The distance from the surface of the terminal for use is easily controlled to 1 μm or more.
As the filler, an average particle size of 0.1. By using a spherical organic filler of 5 μm to 10 μm, the filler sufficiently functions as a spacer, and the adhesive between the IC chip and the substrate is sufficiently secured for the adhesive, so that the adhesive strength becomes stronger. Therefore, electrical interference between the IC chip and the circuit on the substrate does not occur, and the reliability of the bump connection can be further improved.
Above all, from the viewpoint of the initial failure rate, the average particle size is 1 μm to 3 μm. Those having a size of 5 μm are more preferred.
Further, due to the filler's spacer effect, the IC chip surface does not directly contact the substrate (the surface of the connection terminal thereof), and the IC chip surface is not damaged.
By using a spherical organic filler, the force is evenly dispersed in thermocompression bonding in flip chip mounting, and the IC chip surface is not broken.
Further, from the aspect of the initial failure rate and the aspect of lowering the coefficient of thermal expansion, the dispersion rate of the organic filler is preferably set to 3 wt% to 65 wt%, but is set to 10 wt% to 30 wt% in consideration of the adhesiveness. More preferably,
In addition, since the conductive particles of 1 wt% to 3 Wt% of the organic filler are dispersed, the conductive particles in the adhesive work in the same manner as the conductive particles in the ACF (Anisotropic Conductive Film, anisotropic conductive film). In addition, the reliability of the electrical connection of the bump connection is improved.
Further, since the adhesive is a thermosetting adhesive and has a viscosity before curing of 1,000 mPa · s to 100,000 mPa · s, it is easy to use and has a bump forming surface of the IC chip and a base for holding the IC chip. The distance between the material and the surface of the connection terminal portion is easily controlled to 1 μm or more.
Preferably, it is 5000 mPa · s to 50,000 mPa · s.
The viscosity is measured by an E-type viscometer.
[0010]
The method for manufacturing a non-contact data carrier according to the present invention has the above-described structure, in which the antenna coil and the IC chip are held by the base material, and the IC chip is connected to the base by the flip-chip method. Non-contact type data carrier that electrically connects the IC chip and the antenna coil by mounting on the IC chip. Damage to the IC chip surface due to thermocompression bonding in flip chip mounting, insufficient adhesion, IC chip and substrate This makes it possible to provide a method of manufacturing a non-contact data carrier that can solve problems such as occurrence of electrical interference with the data and low connection reliability.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic sectional view of a circuit member which is a main part of an example of an embodiment of a non-contact type data carrier of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view of an A0 part of FIG. FIG. 1 (c) is an enlarged schematic view of a portion A1 in FIG. 1 (b), and FIG. 2 is a circuit member shown in FIG. 1 (a) and a non-contact type data carrier of the embodiment. It is a process drawing.
1 and 2, 110 is an insulating base material, 120 is an antenna coil, 125 is a connection terminal, 130 is an IC chip, 135 is a bump, 140 is an adhesive (after curing), and 140A is (before curing). ) Liquid adhesive, 150 is a filler, 170 and 175 are resin substrates.
[0012]
First, an example of an embodiment of a contactless data carrier of the present invention will be described with reference to FIG.
The non-contact type data carrier of this example has a main part that holds an antenna coil and an IC chip by a base material, and a layer of an uncured adhesive disposed on a connection terminal part of the base material. 1A, the IC chip is bump-connected to the connection terminal portion of the base material by a flip-chip method, and the IC chip and the antenna coil are electrically connected. A non-contact type IC tag having a structure (not shown) in which a heat-fused resin base material disposed on the front and back of the circuit member is bonded by heat fusion, and the circuit member is buried between the substrates. It is.
A non-contact type IC tag having an external appearance as shown in FIG. 2E in which a resin base material is arranged on the front and back surfaces of the circuit member and bonded together, and the circuit member is buried therebetween.
The circuit member shown in FIG. 1A, which is a main part, has a hardened adhesive 140 that fills the space between the IC chip 130 and the insulating base material 110 and fixes the IC chip 130 and its peripheral portion. The distance L0 between the bump 135 forming surface of the IC chip 130 and the surface of the connection terminal portion 125 of the insulating base 110 holding the IC chip 130 is 1 μm or more.
As shown in FIG. 1B, the bump connection is made while the distance L0 between the IC chip 130 and the insulating base 110 is maintained at 1 μm or more by the filler 150.
In this example, the filler of the adhesive 140 is a spherical organic filler, and the average particle size is 1 μm to 3 μm. In the range of 5 μm, the filler sufficiently functions as a spacer, and the reliability of the bump connection can be increased.
In addition, since the adhesive is sufficiently secured for the insulating property between the IC chip and the substrate, the adhesive force is further strengthened, and the electric interference between the IC chip and the circuit of the substrate does not occur.
[0013]
In this example, the dispersion ratio of the organic filler is in the range of 10 wt% to 30 wt%, the initial failure rate is low, and the thermal expansion coefficient of the adhesive 140 is low.
The adhesive before curing is a thermosetting adhesive, and when the viscosity before curing is 1000 mPa · s to 100,000 mPa · s, it is easy to use in the production and the bump forming surface of the IC chip. And the distance between the substrate and the surface of the connection terminal portion of the base material holding the IC chip can be easily controlled to 1 μm or more.
Preferably, it is 5000 mPa · s to 50,000 mPa · s.
[0014]
In addition, as shown in FIG. 1C, the filler 150 is present at the boundary between the bump 135 and the connection terminal portion 125, so that 1 Wt% to 3 Wt% of the organic filler is dispersed. Thereby, the reliability of the electrical connection can be secured.
[0015]
Examples of the insulating substrate 110 include PET (polyethylene terephthalate), polypropylene (PP), polyethylene, ABS, styrene, polyimide, glass epoxy, PETG, polycarbonate, paper, PVC, and acrylic. PET (polyethylene terephthalate) or polyimide having chemical resistance is preferable, and its thickness is usually 25 μm to 200 μm.
As the antenna coil, one formed by forming a Cu foil or an Al foil by a photoetching method is preferable in terms of productivity and quality, but is not limited thereto.
Usually, a Cu foil or an Al foil is used as a material of the antenna coil 120 and is formed by etching. The thickness of the Cu foil or the Al foil is preferably 12 to 30 μm and 15 to 35 μm, respectively, from the electrical characteristics.
Alternatively, those formed by plating or pressing may be used, and in some cases, they may be transferred and formed on the antenna circuit member side.
Alternatively, the conductive ink may be formed by printing by offset, gravure, silk screen printing, or the like.
As the conductive ink, an ink in which carbon, graphite, silver powder, aluminum powder, or a mixture thereof is dispersed in a vehicle is used.
[0016]
Epoxy resin is generally used as a resin material of the adhesive 140, and acrylic fine particles, epoxy fine particles, polystyrene fine particles, and the like are used as organic fillers other than acrylic resin.
[0017]
Further, as the IC chip 130, a square chip having a size of about 0.5 mm to 3.0 mm and a thickness of about 150 μm to 250 μm is usually used.
[0018]
As a resin base material (corresponding to 170 and 175 in FIG. 2E) which covers the circuit member shown in FIG. 1A (not shown), PVC (polyvinyl chloride), PETG (amorphous polyester), polyimide , Polypropylene, polyethylene and the like are used, and PETG (amorphous polyester) is mainly used in view of strength, heat resistance and the like.
Its thickness is usually 50-100 μm.
[0019]
Next, a method for manufacturing the circuit member shown in FIG. 1A will be briefly described with reference to FIG.
Incidentally, the description of the main part of one example of the method of manufacturing the non-contact type data carrier of the present invention will be replaced with this.
First, an antenna coil and an IC chip to be connected thereto and a connection terminal portion 125 which is a connection terminal are formed on one surface of the insulating substrate 110. (FIG. 2 (a))
Here, a metal layer such as an aluminum foil or a copper foil formed on one surface of the insulating base 110 is formed into a predetermined shape by a photoetching method.
Next, a thermosetting liquid adhesive 140A is applied so as to cover the connection terminal portion 125. (FIG. 2 (b))
Next, bump connection is performed with the IC chip 130 having the needle-like protrusions as the bumps 135 facing down and facing the substrate 110. (FIGS. 2 (c) to 2 (d))
Thus, the circuit member shown in FIG. 2D (corresponding to FIG. 1A) is manufactured.
Next, a heat-sealing resin base sheet film is disposed on the front and back, and bonded by heat-sealing. During this time, each antenna circuit member is buried. If necessary, the front and back are printed on the front and back. The outer shape is processed by a mold to obtain an IC tag as a desired non-contact data carrier. (FIG. 2 (e))
In addition, this manufacturing method is an example, and is not limited to this.
[0020]
In the non-contact data carrier of the present example shown in FIG. 1A, the particle size of the organic filler and the dispersion ratio of the organic filler are determined by first producing a product and determining the preferred particle size from the initial defect rate. Diameter 1 μm to 3. After obtaining 5 μm and a dispersion ratio of 3 Wt% to 65 Wt%, the dispersion ratio of the organic filler is set to 10 Wt% to 30 Wt% in consideration of the adhesiveness.
Table 1 below shows combinations of the particle size of the organic filler and the dispersion ratio of the organic filler, and data on the initial failure rate of the product, which will be briefly described.
[Table 1]

Table 1 shows that a laminated material obtained by dry laminating a transparent biaxially stretched polyester film having a thickness of 38 μm and an aluminum foil having a thickness of 30 μm was used, and the antenna coil was etched from the aluminum foil portion by photoetching and used for connection with an IC chip to be connected thereto. The bumps are flip-connected to the circuit board on which the terminals are formed, using organic fillers of various addition amounts and various particle sizes, and the evaluation is made based on the initial failure rate of the manufactured data carrier. It is what went.
Since the work varies, the initial failure rate is 7% or less as OK (applicable) as a criterion. From Table 1, the preferred combinations of the particle size and the addition amount of the organic filler are 1-3. 5 μm, 3 to 65 Wt% were obtained.
As the adhesive (corresponding to 140A in FIG. 2), a one-component curable epoxy resin was used, and as the organic filler, acrylic fine particles (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) were used.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the present invention holds an antenna coil and an IC chip on a base material, and connects and mounts the IC chip on a connection terminal portion of the base material by a flip chip method, so that the IC chip and the antenna coil are connected to each other. A non-contact data carrier that is electrically connected. Damage to the IC chip surface due to thermocompression bonding in flip-chip mounting, insufficient bonding, electrical interference between the IC chip and the substrate, and low connection reliability. That can solve various problems.
At the same time, it has become possible to provide a method for manufacturing such a non-contact data carrier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic sectional view of a circuit member which is a main part of an example of an embodiment of a non-contact data carrier of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view of FIG. 1 (c) is an enlarged schematic view of the A1 part of FIG. 1 (b).
FIG. 2 is a process chart of manufacturing the circuit member shown in FIG. 1A and the non-contact data carrier of the embodiment.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a circuit member which is a main part of a conventional non-contact data carrier.
[Explanation of symbols]
110 Insulating base material 120 Antenna coil 125 Connection terminal 130 IC chip 135 Bump 140 Adhesive 140A (after curing) Liquid adhesive 150 (Before curing) Filler 170, 175 Resin base 310 Base 320 Antenna coil 325 Connection terminal 330 IC chip 335 Bump 340 Adhesive

Claims

A non-contact data carrier for transmitting and receiving data by radio waves, wherein an antenna coil and an IC chip are held by a base material, and a layer of an uncured adhesive disposed on connection terminals of the base material. Via the flip chip method, the IC chip is bump-connected to the connection terminal portion of the base material to electrically connect the IC chip and the antenna coil, thereby filling the space between the IC chip and the base material, A hardened adhesive for fixing the IC chip and its peripheral portion is provided, and the distance between the bump forming surface of the IC chip and the surface of the connection terminal portion of the base material holding the IC chip is 1 μm or more. A non-contact data carrier, characterized in that:

2. The non-contact data carrier according to claim 1, wherein the filler of the adhesive is a spherical organic filler.

In claim 2, the average particle size of the organic filler is 0.1.非 A non-contact data carrier having a size of 5 μm to 10 μm.

4. The non-contact data carrier according to claim 2, wherein the dispersion ratio of the organic filler is 3 wt% to 65 wt%.

In any one of claims 2 to 4, the average particle size of the organic filler is from 1 μm to 3 μm. A non-contact data carrier having a thickness of 5 μm and a dispersion ratio of an organic filler of 10 wt% to 30 wt%.

6. A non-contact data carrier according to claim 2, wherein 1 to 3 Wt% of conductive particles of the organic filler are dispersed.

7. The non-contact data carrier according to claim 1, wherein the adhesive before curing is a thermosetting adhesive, and has a viscosity before curing of 1000 mPa · s to 100000 mPa · s.

What is claimed is: 1. A method for manufacturing a non-contact data carrier for transmitting and receiving data by radio waves, comprising: a base member having an antenna coil and a connection terminal portion connected to the antenna coil and connected to an IC chip. After arranging the uncured adhesive layer on the connection terminal portion, the IC chip is bump-connected to the connection terminal portion of the base material in a flip-chip manner via the uncured adhesive layer. In addition, the IC chip and the antenna coil are electrically connected, and the filler of the adhesive before curing is a spherical organic filler, and the average particle diameter thereof is 0.1. A method for manufacturing a non-contact data carrier, wherein the thickness is 5 to 10 μm.

9. The method for manufacturing a non-contact data carrier according to claim 8, wherein the dispersion ratio of the organic filler is 3 wt% to 65 wt%.

In Claims 8 and 9, the average particle size of the organic filler is from 1 μm to 3 μm. A method for manufacturing a non-contact data carrier, characterized by having a thickness of 5 μm and a dispersion rate of an organic filler of 10 wt% to 30 wt%.

11. The method for producing a non-contact data carrier according to claim 8, wherein 1 wt% to 3 Wt% of conductive particles of the organic filler are dispersed.

The method for producing a non-contact data carrier according to any one of claims 8 to 11, wherein the adhesive before curing is a thermosetting adhesive, and the viscosity before curing is 1000 mPa · s to 100000 mPa · s.