JP2004362190A

JP2004362190A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2004362190A
Application number: JP2003158794A
Authority: JP
Inventors: Akira Sato; 朗佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】ＩＣチップを，ダイポール型のアンテナ基板に接続した場合に，実装における高精度な位置あわせが必要である，また，アンテナ基板をエッチング等で形成しているため，実装コストが上がり，タグの価格が高くなってしまう。
【解決手段】ＩＣチップの２つの入出力端子を，表面と裏面からそれぞれ取り出すことを可能としたＩＣチップを用いることにより，位置あわせが簡単で，上下２枚の長方形アンテナを用い，半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることにより，通信特性の劣化をさせることなく，薄型，低コスト，高信頼性，通信特性の良好なダイポール型の非接触ＩＣタグが得られる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，少なくとも，半導体素子を搭載した非接触ＩＣタグに係り，特に低価格で高信頼性を必要とする非接触ＩＣタグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の，ＩＣチップ表面に接続端子を持つＩＣチップを用いた，ダイポールアンテナの接続方法については，特許文献１を用いて説明する。
【０００３】
従来のチップ表面および裏面に接続端子を持つＩＣチップを用いた，ダイポールアンテナの接続方法については，特許文献２を用いて説明する。
【０００４】
図１に従来の特許文献１構造のダイポールアンテナ接続方法の平面図を示した。
【０００５】
基材１０上に，アンテナ金属パターン３０を形成し，アンテナ金属パターンのＩＣチップ２０の接続部分に，異方導電フィルム７０を形成する。ＩＣチップ２０上のバンプ４０を，アンテナ金属パターン３０と位置あわせを行い，フェースダウンで異方導電フィルム７０を仮圧着，その後本圧着して電気的な接続をした後，カバーシートをラミネートして，非接触ＩＣタグを完成させる。
【０００６】
図２に，特許文献２構造の，表面および裏面に接続端子を持つＩＣチップを用いた，ダイポールアンテナの接続方法を示しており，ガラス封止のシリコンダイオード技術を応用したものである。ここで，用いたＩＣチップは，チップ表面に入力用バンプを持ち，接地端子に対して信号を入力する方式を用いているため，接地端子は基板と同電位で有り，チップ表面及び裏面を接続する構造が可能である。
【０００７】
図２は，表面および裏面に接続端子を持つＩＣチップ２０を，ガラス管１５内に，リード線３５およびそれにつけられているジュメット４５で挟み込み，ガラス管１５を加熱して封止を行って，リード線３５をアンテナとした，非接触ＩＣタグが完成する。
【特許文献１】特開２０００−２００３２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２６９５２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１構造では，アンテナパターンに，フェースダウンで接続しているため，高い位置合わせ精度が必要となり，位置検出のためのコストが高くなる。また，アンテナパターンをエッチッグ等で形成するため，アンテナのコストが高くなる。
【０００８】
また，特許文献２構造の表面および裏面に接続端子を持つＩＣチップを用いた場合では，ガラス封止型のＳｉダイオード技術を用いているため，タグが厚くなってしまうため，薄い物に貼り付けるまたは，薄い物の中に入れ込む用途には，不向きである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ＩＣ回路の一方の端子が接地端子となる回路を用い，その取り出し電極をシリコン基板の裏面に設け，ＩＣチップの２つの入出力端子を，ＩＣチップの表面と裏面からそれぞれ取り出すことを可能としたＩＣチップを用いる。
【００１０】
上記のＩＣチップは，上下反転及び平面上で回転しても通信特性が変化しないため，ＩＣチップの表面，裏面の判定がいらない，さらに，ＩＣチップの領域すべてが，接続端子であるため，位置あわせによるコストを，大幅に低減できる実装方法を実現できる。
【００１１】
上記ＩＣチップの入出力端子を，金属板アンテナ２枚で端部を挟み込んで接続することにより，薄いダイポール型の非接触ＩＣタグを得ることができる。
【００１２】
前記ダイポール型の非接触ＩＣタグにおいて，上下の２枚のアンテナのオーバーラップ量は，半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることで，通信特性を劣化しないダイポール型の非接触ＩＣタグを得ることができる。
【００１３】
前記ダイポール型の非接触ＩＣタグにおいて，２枚のアンテナが簡単な長方形をしているため，アンテナの成形が簡単であり，量産プロセスに最適であり，低コストのダイポール型非接触ＩＣタグを得ることができる。
【００１４】
上記の方法により，課題は解決できる
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３には，本発明のＩＣチップの２つの入出力端子を，表面と裏面からそれぞれ取り出すことを可能としたものを用いた，ダイポール型アンテナの実装方法を，平面図及び断面図で示す構成概念図を示した。図４には，本発明の通信特性を決定する要因について説明するグラフおよび平面図を示した。
【００１６】
図３（ａ）の，アンテナ金属パターンａ５０上の右上端に，異方導電フィルム７０を形成し，ＩＣチップ２０をアンテナ金属パターンａ５０上の右上端に仮圧着（８０度程度の温度で，加熱圧着）する，つぎに，アンテナ金属パターンｂ６０の左上端に異方導電フィルム７０を形成し，アンテナ金属パターンｂ６０の異方導電フィルム７０を下にして，ＩＣチップ２０上に重ねて仮圧着し，その後本圧着（１２０度程度の温度で，加熱圧着）を行って電気的な接続をすることにより，ダイポール型アンテナに実装した非接触ＩＣタグが得られる。図３（ｂ）は，Ａ−Ａ’断面を示したもので，ＩＣチップ２０は，アンテナ金属パターンａ５０とアンテナ金属パターンｂ６０で挟み込み，異方導電フィルム７０で接続し，ダイポール型アンテナを実装した非接触ＩＣタグが得られる。また、ＩＣチップ２０の上面、下面にはそれぞれ上部電極、下部電極が設けられる。
【００１７】
上記で用いたＩＣチップ２０は，上下反転及び平面上で回転しても動作するため，ＩＣチップ２０の表面，裏面及び平面上の方向の判定がいらない，さらに，ＩＣチップ２０の領域すべてが，接続端子であるため，位置あわせによるコストを，大幅に低減できる実装方法を実現できる。
【００１８】
図４（ａ）を用いて後述するように、図３に示す構成によりアンテナのオーバーラップを半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることにより，実装装置の低コスト化，アンテナの低コスト化を実現した，薄型，低コスト，高信頼性，通信特性の良好なダイポール型アンテナを実装した非接触ＩＣタグが得られる。
【００１９】
図４（ａ）は，非接触ＩＣタグの通信特性の一つである，最大通信距離とアンテナのオーバーラップ量の依存性を示したグラフである，ＩＣチップが接続されている部分以外のアンテナ領域のオーバーラップ量が増加するにしたがって，横方向，縦方向共に最大通信距離が低下する傾向があることがわかった。オーバーラップ量について，図４（ｂ），（ｃ）を用いて説明する，図４（ｂ）は横方法のオーバーラップ量を示したもので，アンテナ金属パターンｂ６０を矢印の方向にずらして接続したもので，オーバーラップ量は，オーバーラップ部分ａ１００にＩＣチップ２０を加えた値となる，この場合は，縦方向は，ＩＣチップ２０の幅を超えないように接続した。図４（ｃ）は縦方法のオーバーラップ量を示したもので，アンテナ金属パターンｂ６０を矢印の方向にずらして接続したもので，オーバーラップ量は，オーバーラップ部分ｂ１１０にＩＣチップ２０を加えた値となる，この場合は，横方向は，ＩＣチップ２０の幅を超えないように接続した。
【００２０】
上記に用いたアンテナは，金属板を長方形に，打ち抜き，もしくは，カットしただけで形成できるため，アンテナの低コスト化が実現できる。
【００２１】
上記より，アンテナのオーバーラップを半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることにより，実装装置の低コスト化，アンテナの低コスト化を実現した，薄型，低コスト，高信頼性，通信特性の良好なダイポール型アンテナを実装した非接触ＩＣタグが得られる。
【００２２】
図５，図６に，アンテナの接続部分の形状およびアンテナ形状を変えた場合の平面図で示す構成概念図を示した。
【００２３】
図５（ａ）は，ＩＣチップ２０を長方形のアンテナ金属パターンａ５０の右上端に異方導電フィルム７０で仮圧着し，アンテナｂは，ＩＣチップ２０を接合するアンテナｂ接合部１２０を設けてオーバータップ量がＩＣチップ２０の面積を超えないようにしたダイポール型アンテナ構造である。
【００２４】
図５（ｂ）は，ＩＣチップ２０を長方形のアンテナ金属パターンａ５０の右中心部に異方導電フィルム７０で仮圧着し，アンテナｂの形状は，ＩＣチップ２０を接合するアンテナｂ接合部１２０をアンテナ金属パターンｂ６０の中心部に設けてオーバータップ量がＩＣチップ２０の面積を超えないようにしたダイポール型アンテナ構造である。
【００２５】
図５（ｃ）は，上記同様であるが，アンテナｂ接合部１２０の形状の先端を丸くしたダイポール型アンテナ構造である。
【００２６】
図５（ｄ）は，図５（ｂ）と同様であるが，アンテナ金属パターンｂ６０の幅とアンテナｂ接合部１２０の幅を同じ幅にしたダイポール型アンテナ構造である。
【００２７】
図５（ｅ）は，上記と同様であるが，アンテナ金属パターンｂ６０の幅よりアンテナｂ接合部１２０の幅を狭くした，ダイポール型アンテナ構造である。
【００２８】
図６の（ａ）〜（ｅ）は，図５の（ａ）〜（ｅ）のアンテナ金属パターンａ５０をアンテナ金属パターンｂ６０の形状と同じにした場合のダイポール型アンテナ構造である。
【００２９】
上記により，アンテナのオーバーラップを半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にした薄型，低コスト，高信頼性，通信特性の良好な，ダイポール型アンテナを実装した非接触ＩＣタグが得られる。
上記では，アンテナの材料は金属板を用いたが，基材の上に金属，銀ペースト，カーボン等の導電材料で形成したアンテナを用いても良い。
【００３０】
図７，図８に量産をする場合のアンテナ形状を平面図で示す構成概念図を示した。
【００３１】
図７（ａ）の，アンテナ金属パターンａ５０は縦に連続的につながる形状で，アンテナ金属パターンａ５０の右端にチップ位置に異方導電フィルム７０を形成し，異方導電フィルム７０上に等間隔に連続してＩＣチップ２０を並べて，仮圧着（８０度程度の温度で，加熱圧着）する，次に左端に異方導電フィルム７０を形成したアンテナ金属パターンｂ６０を，異方導電フィルム７０がＩＣチップ２０に接続するように合わせ，仮圧着，本圧着（１２０度程度の温度で，加熱圧着）をして，電気的な接続を行う，次に図７（ｂ）のように，タグ切り取り部１３０で切り取って一つ一つに分離し，ダイポール型アンテナを実装した非接触ＩＣタグが得られる。
【００３２】
図８は，前期同様のプロセスで形成するが，アンテナ金属パターンｂ６０のＩＣチップ２０を接続するアンテナｂ接続部１２０を形成したものを用いて実装した，ダイポール型アンテナを実装した非接触ＩＣタグが得られる。
【００３３】
前期のアンテナｂ接続部１２０の形状は，図６（ａ）で示した形状を用いて示した。
【００３４】
しかし，アンテナの先端形状は，図５（ｂ）〜（ｅ），図６（ａ）〜（ｅ）で示した形状を用いても良い。
【００３５】
上記では，異方導電フィルム７０で電気的な接続を行った段階で，実装を終了したが，
非接触ＩＣタグの片面または両面にカバーシートを設けたダイポール型アンテナ構造としても良い。
【００３６】
図９に，ダイポール型アンテナの一方のアンテナを，オーバーラップを積極的に形成して，最終端をもう一方のアンテナに接続した，スリット付きのアンテナ構造の平面図および一部断面図で示す構成概念図を示した。
【００３７】
図９（ａ）で示すように，ＩＣチップ２０をアンテナ金属パターンｂ６０に接続し，図９（ｂ）のアンテナ金属パターンａ５０をアンテナ金属パターンｂ６０とオーバーラップするようにＩＣチップ２０を電気的接続し，アンテナ金属パターンａ５０の先端をアンテナ金属パターンｂ６０に，間隙を開けて，スリット接続部１４０で接続して，オーバーラップ部分に空隙を設けて，縦方向にスリットを形成する。
【００３８】
図９（ｂ）では，異方導電フィルム７０を厚くして，空隙を形成したが，空隙のためのスペーサーを設けても良い。オーバーラップ部分の空隙は，０．１〜数ｍｍ開けることにより，厚さ方向にスリットを設けたアンテナ構造となり，ダイポールアンテナの最大通信距離の２〜３倍を得る構造となる。
【００３９】
このスペーサーを形成する空隙および長さは，非接触ＩＣタグの通信に使用する周波数により，調整して使用する。
上記により，薄型，低コスト，高信頼性，通信特性の良好な，スリット付きアンテナに実装した非接触ＩＣタグが得られる。
【００４０】
【発明の効果】
ＩＣチップの上下を反転しても通信特性が変化しないため，ＩＣチップ２０の表面，裏面の判定がいらない，さらに，ＩＣチップ２０の領域すべてが，接続端子であるため，位置あわせによるコストを，大幅に低減できる実装方法を実現できる。
【００４１】
上記ＩＣチップの入出力端子を，金属板アンテナ２枚で端部を挟み込んで接続することにより，薄いダイポール型の非接触ＩＣタグを得ることができる。
前期ダイポール型の非接触ＩＣタグにおいて，上下の２枚のアンテナのオーバーラップ量を，半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることにより，通信特性を劣化しないダイポール型の非接触ＩＣタグ得ることができる。
【００４２】
前期ダイポール型の非接触ＩＣタグにおいて，２枚のアンテナが簡単な長方形をしているため，アンテナの成形が簡単なため，量産に適しており，薄型，低コスト，高信頼性，通信特性の良好なダイポール型非接触ＩＣタグを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を説明する図。
【図２】従来技術を説明する図。
【図３】発明の実施の形態１を説明する別の構成概念図。
【図４】発明の実施の形態１を説明する別の構成概念図。
【図５】発明の実施の形態２を説明する構成概念図。
【図６】発明の実施の形態２を説明する構成概念図。
【図７】発明の実施の形態３を説明する構成概念図。
【図８】発明の実施の形態３を説明する構成概念図。
【図９】発明の実施の形態４を説明する構成概念図。
【符号の説明】
１０：基材
１５：ガラス管
２０：ＩＣチップ
３０：アンテナ金属パターン
３５：リード線
４０：バンプ
４５：ジュメット
５０：アンテナ金属パターンａ
６０：アンテナ金属パターンｂ
７０：異方導電フィルム
８０：上部電極
９０：下部電極
１００：オーバーラップ部ａ
１１０：オーバーラップ部ｂ
１２０：アンテナｂ接続部
１３０：タグ切り取り部
１４０：スリット接続部。

Claims

半導体素子の表面及び裏面に外部に取り出す入出力電極を持つ半導体素子を用い，２枚の長方形のアンテナで実装を行い，アンテナの一方に表面出力電極を接続し，もう一方を裏面出力電極に電気的接続したアンテナ構造で，アンテナ同士間の重ね合わせを，半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることを特徴とする半導体装置。
請求項１記載のアンテナの，半導体素子を接続する部分の一方のアンテナ形状を，アンテナの先端，もしくは，アンテナ全体の幅を半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることを特徴とする半導体装置。
請求項１，２記載のいずれかのアンテナの，半導体素子を接続する部分の両方のアンテナ形状を，アンテナの先端，もしくは，アンテナ全体の幅を半導体素子上のみで重ね合わせ，その面積を，半導体素子面積と同等，もしくはそれ以下にすることを特徴とする半導体装置。
請求項１記載の一方のアンテナを連続的につなげた基板を形成し，前記基板端部に半導体素子を連続的に並べて接続し，もう一方のアンテナも連続的につなげた基板を形成し，ＩＣチップ接続位置に接続し，半導体素子の表面および裏面の接続端子とアンテナの電気的接続をした後，一つ一つに分離することを特徴とする半導体装置。
請求項２記載の一方のアンテナを連続的につなげた基板を形成し，前記基板端部に半導体素子を連続的に並べて接続し，もう一方のアンテナも連続的につなげた基板を形成し，半導体素子接続位置に接続し，半導体素子の表面および裏面の接続端子とアンテナの電気的接続をした後，一つ一つに分離することを特徴とする半導体装置。
請求項３記載の一方のアンテナを連続的につなげた基板を形成し，前記基板端部に半導体素子を連続的に並べて接続し，もう一方のアンテナも連続的につなげた基板を形成し，半導体素子接続位置に接続し，半導体素子の表面および裏面の接続端子とアンテナの電気的接続をした後，一つ一つに分離することを特徴とする半導体装置。
２枚の長方形のアンテナを用いて実装を行い，アンテナの一方に表面出力電極を接続し，もう一方の裏面出力電極を，アンテナ先端をもう一方のアンテナとオーバーラップするように電気的接続し，アンテナ先端をもう一方のアンテナに，０．１から数ｍｍの間隙を開けて電気的接続し，厚さ方向にスリットを有することを特徴とする半導体装置。