JP2004186410A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止体近傍に配置されたアンテナ接続端子へのバリの付着を防止し、加えて、コンタクト面に形成された接触電極への圧痕の発生を防止する。
【解決手段】基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続した半導体装置において、前記配線を、前記端子とは離れた位置で前記封止体外に延出し、封止体に沿って延在して前記端子に接続する。また、基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続し、前記基板の他方の面に複数の電極を形成した半導体装置において、前記他方の面に形成された複数の電極間の間隙に対応する位置の前記一方の面に前記配線を配置する。
【選択図】 図６

Description

【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の樹脂封止体形成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としては、従来から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。
【０００３】
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ものと、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ものとがある。
【０００４】
非接触式のＩＣカードでは、樹脂等を用いたカード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。
【０００５】
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等の処理速度を優先させた用途に適しているが、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。
【０００６】
これに対して接触式のＩＣカードでは、樹脂等を用いた板状のカードに半導体装置が埋め込まれた状態で、半導体装置の接触電極がカードの表面に露出しており、この接触電極をカードリーダの端子に直接接触させて導通をとり、データ交換を行なっている。この際に、カードリーダから半導体装置の接触電極へ電源が供給されるため、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。
【０００７】
こうした接触式の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の一方の面となる素子搭載面に半導体チップを固定し、基板の他方の面となるコンタクト面には銅箔に金メッキを施した複数の接触電極が形成されており、前記半導体チップにボンディングワイヤの一端を接続し、ボンディングワイヤの他端を基板に貫通させた孔を通して接触電極へ裏側から接続し、半導体チップとボンディングワイヤ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によって被覆している。
【０００８】
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が、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り、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。
【０００９】
このため、ＩＣカードの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、従来の半導体装置を用いた場合には、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装置を単一のカードに搭載しなければならず、ＩＣカードの価格が上昇する。加えて、夫々の半導体装置が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必要があり、手間がかかり記憶容量の利用も効率的ではない。
【００１０】
【特許文献】
特願２００１−３８４８５１号明細書及び図面（第５−８頁、図７）
【００１１】
このため、本発明者等は前記特許文献に示す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共用カード用の半導体装置を開発した。この半導体装置では、基板の一方の面である半導体チップ搭載面に半導体チップを搭載し他方の面であるコンタクト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、前記基板の半導体チップ搭載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構成となっており、前記基板の半導体チップ搭載面はポッティング或いは樹脂モールドによって形成したエポキシ樹脂等の封止体によって被覆している。
【００１２】
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を形成する場合には、封止体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を形成するため、このソルダレジストによるダムを形成するためのマスクが必要となりコストが上昇する。
【００１３】
また、ソルダレジストによるダムを封止体形成領域の周囲に形成するため、アンテナ接続端子を封止体の近傍に形成する場合には、封止体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を露出させる必要があり工程増を招き、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、アンテナ接続端子の配置に制約が生じることになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの点に加えて、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は有利であるが、前述した半導体装置の封止体を樹脂モールドによって形成する場合には、樹脂モールド時に配線と金型との僅かな隙間から樹脂が滲み出て基板に付着する所謂バリが発生し、このバリが封止体近傍に位置するアンテナ接続端子に付着すると、付着したバリがアンテナ接続部とアンテナ接続端子との接続の障害となり、接続不良が発生してしまうことがある。
【００１５】
また、樹脂モールド時に基板を金型で挟んだ際に、基板の素子搭載面に形成された配線が凸部となっているため、この凸部に他の部分よりも大きな力が加わり基板が変形し、この凸部の影響による圧痕が反対側のコンタクト面に形成された接触電極に発生する。コンタクト面はＩＣカードの状態で外部に露出するため、接触電極に圧痕が生じた半導体装置は外観不良となり製品化することができなくなってしまう。
【００１６】
なお、樹脂によるバリの発生防止或いは圧痕の発生防止のために、樹脂等のシートを緩衝材として金型と基板との間に挟むラミネートモールドを採用することも考えられるが、ラミネートモールドでは、樹脂封止前に基板にシートを重ね合わせ、樹脂封止後にそのシートを除去する設備が新たに必要となるため、樹脂封止装置が高価になる、加えて、溶融樹脂の熱に耐える耐熱性の高いシートが必要となるため、このシートによってコストが増加するという問題がある。
【００１７】
本発明の課題は、これらの問題を解決し、封止体近傍に配置されたアンテナ接続端子へのバリの付着を防止し、加えて、コンタクト面に形成された接触電極への圧痕の発生を防止することが可能な技術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。
【００１８】
【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。
基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続した半導体装置において、前記配線を、前記端子とは離れた位置で前記封止体外に延出し、封止体に沿って延在して前記端子に接続する。
【００１９】
また、基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続し、前記基板の他方の面に複数の電極を形成した半導体装置において、前記他方の面に形成された複数の電極間の間隙に対応する位置の前記一方の面に前記配線を配置する。
【００２０】
上述した本発明によれば、樹脂が接続配線を伝って漏出しバリが生じても接続配線に付着するに留まりアンテナ接続端子に達することがないので、アンテナ接続端子にバリが付着するのを防止することができる。
また、凸部となる接続配線或いは引き出し配線がコンタクト面の接触電極間の間隙に位置しているので、樹脂封止時に金型を加圧しても接触電極に圧痕が発生するのを防止することができる。
また、上金型にアンテナ接続端子に対応する凹部を形成し、樹脂封止の際に上金型とアンテナ接続端子とが接触するのを防止して、アンテナ接続端子に対応するコンタクト面の接触電極に圧痕が発生するのを防止することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本実施の形態の半導体装置が用いられる接触式及び非接触式の共用ＩＣカードを示す平面図であり、図３は図２の部分縦断面図である。このＩＣカードでは、接触式のＩＣカードとして用いるために、板状の樹脂等を用いたカード１に埋め込まれた半導体装置２の接触電極３がカード１の表面に露出しているので、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。
【００２３】
半導体装置２では、ガラスエポキシ等の絶縁体を用いた基板４のコンタクト面に銅箔にニッケル／金メッキを施した複数の独立した接触電極３が形成され、基板４の半導体チップ搭載面には封止体５の近傍にアンテナ接続端子６が形成されている。
【００２４】
また、この半導体装置２の実装では、カード１に予め半導体装置に合せた凹部を形成し、この凹部に半導体装置２を埋め込んで、熱硬化型或いは熱可塑性の接着層によって基板４の周縁がカード１に接着され、カード１内に封入されたアンテナ７の接続部７ａと半導体装置２のアンテナ接続端子６とを銀ペースト等によって接続導通させている。カードリーダからの電波によってこのアンテナ７から半導体装置２に電源を供給して半導体装置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。
【００２５】
図４に示すのは半導体装置２の平面図であり、図５に示すのはその底面図であり、図６に示すのは封止体５を透過させて示す平面図であり、図７に示すのはその縦断面図である。
【００２６】
本実施の形態の半導体装置では、ガラスエポキシ等の絶縁体を用いた基板４の半導体チップ搭載面に半導体チップ８を固定し、図５に示す基板４のコンタクト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８と接続されていない。
【００２７】
この接触電極３と半導体チップ８との接続は、ボンディングワイヤ９の一端を半導体チップ８に接続し、ボンディングワイヤ９の他端を基板４に貫通させた孔を通して接触電極３に裏側から接続する。本実施の形態の半導体装置では、基板４の半導体チップ８搭載面の封止体５近傍にアンテナ接続端子６を形成し、アンテナ接続端子６と一端が接続した接続配線１０の他端のボンディング部１０ａと半導体チップ８とをボンディングワイヤ９によって接続する。
【００２８】
なお、アンテナ接続端子６から基板４端部に伸びているのは通電用の引き出し配線１１であり、図８に示すように複数の基板が一体化された状態で、電解メッキによって複数の基板４に夫々の接続端子６及び接続配線１０を一括して形成する際に利用し、各基板４に個片化する際に、引き出し配線１１が切断されて、夫々の接続端子６及び接続配線１０が電気的に分離される。
【００２９】
この半導体チップ８とアンテナ接続端子６とボンディングワイヤ９とは、エポキシ樹脂等を用い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、この樹脂モールドの際に、接続配線１０と金型との僅かな隙間から滲み出た樹脂が接続配線１０を伝って封止体５外に薄く付着してバリ１２が生じることがある。図９の（ａ）に示すように、このバリ１２（図中、斜線を付す）が封止体５近傍に位置するアンテナ接続端子６に付着すると、付着したバリ１２がアンテナ接続端子６とカード１に形成されたアンテナ接続部７ａとの接続の障害となり、接続不良が発生してしまう。
【００３０】
本実施の形態の半導体装置では、接続配線１０が、他端のボンディング部１０ａから、封止体５内にて接続端子６とは反対方向に向かって延び、接続端子６とは離れた位置で封止体５外に延出し、そこから封止体５に沿って延在して接続端子６に接続されている。
【００３１】
このため、図９の（ｂ）に示すように、樹脂が接続配線１０を伝って漏出しバリ１２が生じても接続配線１０に付着するに留まりアンテナ接続端子６に達することがない。従って、アンテナ接続端子６にバリ１２が付着することがないので、バリ１２に起因するアンテナ接続端子６とカード１に形成されたアンテナ接続部７ａとの接続不良を防止することができる。
【００３２】
こうしたバリの発生は注入する樹脂の性質によって変化する。流動性の高い粘度の低い樹脂を注入するとバリが生じやすくなるので、従来の方法でバリの発生を防止するためには粘度の高い樹脂を選択する必要があった。しかし、粘度の高い樹脂を注入した場合には流動性が低下するので充填性が低下するという問題、或いはボンディングワイヤが樹脂の流入によって変形するワイヤ流れが生じやすくなるという問題があった。本実施の形態の半導体装置では、前述した構成によって注入樹脂の特性によらずにアンテナ接続端子６へのバリ１２の付着を防止することができるので、注入する樹脂として粘度の低いものを選択することが可能となり、封止体５の充填不良を防止し、ワイヤ流れによる不良の発生を防止することができる。
【００３３】
また、樹脂モールド時には、基板４の半導体チップ搭載面に接触する上金型とコンタクト面に接触する下金型との間に基板４を挟んだ状態で、封止体５に対応させて上金型に設けたキャビティに樹脂を注入するが、その際に、図１０に示すように、基板４の半導体チップ搭載面に形成された接続配線１０或いは引き出し配線１１が基板４に対して凸部となっているため、樹脂封止時に上金型１３或いは下金型１４を加圧すると、この凸部に他の部分よりも大きな力が加わって基板４が変形し、コンタクト面に形成された接触電極３に加えられる力が凸部の特に角部で部分的に大きくなる。
【００３４】
金型１３，１４は、超硬ステンレス等を用い剛性が高くなっており殆ど変形しないために、接触電極３が前記凸部に対応して部分的に下金型１４に強く押圧される。接触電極３は、表面が微細な凹凸を有する半艶状態となっており、平坦な下金型１４へ局所的に強く押圧されると、表面の微細な凹凸が平坦化して光沢を有する平滑面が局所的に形成された圧痕が発生してしまう。
【００３５】
この圧痕の発生を防止するため、本実施の形態の半導体装置では、図１１に示すように、隣接する接触電極３間の間隙に対応する半導体チップ搭載面に接続配線１０及び引き出し配線１１を配置する。凸部となる接続配線１０或いは引き出し配線１１に対応するコンタクト面には接触電極３が形成されない間隙となっているため、樹脂封止時に金型１３，１４を加圧しても接触電極３に圧痕が発生するのを防止することができる。なお、隣接する接触電極３間の間隙は０．２ｍｍの幅があり、接続配線１０或いは引き出し配線１１の幅は０．１８ｍｍとなっており、前記間隙内に接続配線１０或いは引き出し配線１１を配置することができる。
【００３６】
また、アンテナ接続端子６については、前記サイズが大きいため間隙間に配置することは困難である。このため、図６中のａ−ａ線に沿った縦断面図である図１２に示すように、上金型１３にアンテナ接続端子６に対応する凹部を形成し、樹脂封止の際に上金型１３とアンテナ接続端子６とが接触するのを防止して、アンテナ接続端子６に対応するコンタクト面の接触電極３に圧痕が発生するのを防止する。なお、接続配線１０の内で、封止体５に沿って延在して接続端子６に接続されている部分についても、同様の凹部を形成することによって圧痕の発生を防止することができる。
【００３７】
接続配線１０の場合には封止体５から連続しているため封止樹脂の漏出を防止するために、図６中のｂ−ｂ線に沿った縦断面図である図１３に示すように、上金型１３と接続配線１０とが接触している必要があるのに対して、アンテナ接続端子６の場合には封止体５から離れて形成されているために、アンテナ接続端子６と上金型１３とが接続配線１０の中で接触していなくても封止樹脂の漏出を招くことがない。
【００３８】
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。
【００３９】
【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、樹脂が接続配線を伝って漏出しバリが生じても接続配線に付着するに留まりアンテナ接続端子６に達することがないので、アンテナ接続端子にバリが付着するのを防止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、バリに起因するアンテナ接続端子とカードに形成されたアンテナ接続部との接続不良を防止することができるという効果がある。
（３）本発明によれば、上記効果（１）により、注入する樹脂として粘度の低いものを選択することが可能となり、充填不良を防止し、ワイヤ流れによる不良の発生を防止することができるという効果がある。
（４）本発明によれば、凸部となる接続配線或いは引き出し配線がコンタクト面の接触電極間の間隙に位置しているので、樹脂封止時に金型を加圧しても接触電極に圧痕が発生するのを防止することができるという効果がある。
（５）本発明によれば、上金型にアンテナ接続端子に対応する凹部を形成し、樹脂封止の際に上金型とアンテナ接続端子とが接触するのを防止して、アンテナ接続端子に対応するコンタクト面の接触電極に圧痕が発生するのを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の半導体装置が用いられる共用ＩＣカードを示す平面図である。
【図２】本実施の形態の半導体装置が用いられる共用ＩＣカードを示す平面図である。
【図３】図２の部分縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す底面図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体装置の封止体を透過させて示す平面図である。
【図７】図６中のａ−ａ線に沿った縦断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態である半導体装置の基板が複数一体化された状態を示す平面図である。
【図９】バリの付着状態を示す部分平面図である。
【図１０】配線による圧痕の発生状態を示す縦断面図である。
【図１１】本実施の形態の配線による圧痕の回避状態を示す縦断面図である。
【図１２】図６中のａ−ａ線に沿った縦断面図である。
【図１３】図６中のｂ−ｂ線に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
１…カード、２…半導体装置、３…接触電極、４…基板、５…封止体、６…アンテナ接続端子、７…アンテナ、７ａ…アンテナ接続部、８…半導体チップ、９…ボンディングワイヤ、１０…接続配線、１０ａ…ボンディング部、１１…引き出し配線、１２…バリ、１３…上金型、１４…下金型。

Claims (5)

1. 基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続した半導体装置において、
   前記配線が、前記端子とは離れた位置で前記封止体外に延出し、封止体に沿って延在して前記端子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
2. 基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続し、前記基板の他方の面に複数の電極を形成した半導体装置において、
   前記他方の面に形成された複数の電極間の間隙に対応する位置の前記一方の面に前記配線を配置することを特徴とする半導体装置。
3. 基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続した半導体装置の製造方法において、
   前記基板の一方の面では、配線が、前記端子とは離れた位置で前記封止体外に延出し、封止体に沿って延在して前記端子に接続されており、
   前記基板を金型に挟んだ状態で、前記封止体に対応させて金型に設けたキャビティに樹脂を注入し樹脂封止を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続し、前記基板の他方の面に複数の電極を形成した半導体装置の製造方法において、
   前記基板では、他方の面に形成された複数の電極間の間隙に対応する位置の前記一方の面に前記配線を配置し、
   前記基板を金型に挟んだ状態で、前記封止体に対応させて金型に設けたキャビティに樹脂を注入し樹脂封止を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 基板の一方の面に搭載した半導体チップを樹脂モールドの封止体によって覆い、前記一方の面の封止体外に形成した端子と前記半導体チップとを配線を介して接続し、前記基板の他方の面に電極を形成した半導体装置の製造方法において、
   前記端子に対応する凹部を形成した金型に前記基板を挟んだ状態で、前記端子と金型とを接触させずに、前記封止体に対応させて金型に設けたキャビティに樹脂を注入し樹脂封止を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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