JP2005010927A - Ｉｃカードおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化が可能で、外部応力からＩＣチップを保護し、信頼性の高いＩＣカードを提供する。
【解決手段】可撓性のシート材料からなり、回路パターン１０２の形成された回路基板１０１と、前記回路基板表面に、接続されたＩＣチップ１０３とを有するカード基板と、前記カード基板の表面及び裏面を覆うように接合せしめられた保護フィルム１０７，１０８とを備え、この回路基板のＩＣチップ搭載領域の近傍にスリットＳを形成している。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカードおよびその製造方法に係り、特に薄型のＩＣカードの強度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カード上に半導体集積回路チップ（ＩＣチップ）を搭載し、さまざまな機能をもたせたＩＣカードを取りまく技術革新はまさに日進月歩で、新しい機能のＣＰＵ、メモリ、カード素材等が着目され、利用技術の高度化も高まる一方である。
【０００３】
ＩＣカードは、接触型のものと非接触型のものに分類されるが、最近では各々の特徴を生かし、接触型と非接触型を一体化したいろいろなタイプのＩＣカード（ハイブリッドカード、コンビネーションカードなど）も登場している。
【０００４】
例えば、非接触型ＩＣカードは、カード上にコイルとＣＰＵなどのＩＣチップが搭載されてなり、コイルに誘起される起電力により、ＩＣチップが駆動されるしくみである。このＩＣカードは、その一例を図１３に示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる回路基板１０１表面に形成されたアルミニウムパターンからなるコイルパターン１０２と、前記コイルパターンにフェースダウンで異方性導電膜１０４を介して接続された半導体集積回路チップ（以下ＩＣチップ）１０３と、このＩＣチップの裏面に樹脂層１０６を介して貼着された補強板１０５とで構成されたカード基板の表面及び裏面をＰＥＴからなる保護フィルム１０７、１０８で被覆して形成される。
【０００５】
ＩＣチップ１０３と回路基板１０１との接続に際してもさまざまな工夫がなされており、回路基板１０１上の回路パターンに異方性導電膜を介してＩＣチップ１０３を搭載したものも提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
このようなＩＣカードは、０．８６ｍｍ程度と極めて薄いものであるため、カードケースなどに収納してポケットやかばんの中にいれて持ち運びがなされる際、カード基板にかかる応力により破損し易いという問題がある。
【０００７】
特に、ＩＣチップの割れや欠けが問題となっており、ＩＣチップの補強が重要な課題となっている。補強板１０５としては前述したように、通常ＩＣチップとほぼ同程度の大きさで、ＳＵＳ製ビッカース硬度３７０以上のものが用いられている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０９−１４８３７８号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来のＩＣカードは、外部応力に対してＩＣチップの破損が生じ易いという問題があった。
また、薄型化が求められているが、従来のＩＣカードは薄型化しようとすると、補強板を薄くしたり、樹脂の厚さを薄くしたりする必要があり、外部応力により破損し易いという問題があった。
【００１０】
ＩＣカードの試験方法として、種々な規格試験があるが、例えば、強度試験（ＪＩＳ Ｘ ６３０３）によって点圧を与えた場合、チップが破損しやすいという問題があった。
【００１１】
また、回路基板は可撓性であるため、補強板側と回路基板側との物性の差による強度差があり、この間に挟まれているＩＣチップが破損し易いという問題があった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、外部応力からＩＣチップを保護し、薄型化が可能で、信頼性の高いＩＣカードを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明のＩＣカードは、可撓性のシート材料からなり、回路パターンの形成された回路基板と、前記回路パターンに接続するように前記回路基板表面に、接続されたＩＣチップとを有するカード基板と、前記カード基板の表面及び裏面を覆うように接合せしめられた保護フィルムとを備え、前記回路基板が前記ＩＣチップの周辺にスリットを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、回路基板のＩＣチップ周辺にスリットが形成されているため、外部応力による回路基板の伸びをこのスリットで逃がすことにより、ＩＣチップの割れを抑制することができる。すなわち、このスリットの存在により、ＩＣチップは、回路基板に自由度をもって固定されることになり、回路基板に応力がかかったとしても、ＩＣチップへの伝達は低減される。このように、応力の緩和をはかることができ、従って強度の向上をはかることができるため、ＩＣチップの厚さも薄くすることができる。また、保護フィルムの厚さ、回路基板の厚さも低減することができ、薄型化をはかることができる。
【００１４】
また、上記ＩＣカードにおいて、前記スリットは、前記ＩＣチップの対角線上にある２つの角部の近傍に設けられている。
【００１５】
この構成により、もっとも力のかかりやすい角部の２箇所にスリットが設けられているため、効率よく応力を逃がすことができ、しかもスリットの存在により回路基板自体の強度の低下を招くこともない。
【００１６】
また、上記ＩＣカードにおいて、前記スリットは、前記ＩＣチップの４つの角部の近傍に設けられている。
【００１７】
この構成により、ＩＣカードの近傍がスリットに囲まれた、吊り状態をとることになり、より効率よく応力を逃がすことができる。
前記ＩＣチップは、前記回路基板上に絶縁性のフィルムを介して固着されている
【００１８】
また、上記ＩＣカードにおいて、ＩＣチップと回路基板との間に絶縁性のフィルムシートが介在しているため、ＩＣチップの周囲の応力をスリットで効率よく逃がした上で、外部応力による回路基板の伸びをこのフィルムシートで抑制することができ、ＩＣチップにかかる応力をさらに緩和することができる。
【００１９】
また、上記ＩＣカードにおいて、前記ＩＣチップの裏面に、補強板が配設されている。
この構成により、ＩＣチップが、表面側では絶縁性のフィルムシートで補強され、裏面側では補強板で補強されているため、応力耐性のさらなる向上をはかることができる。
【００２０】
さらにまた、前記フィルムシートは、前記ＩＣチップの接続端子に相当する部分を除いて、ＩＣチップの表面全体に配設されている。
この構成により、回路基板上の回路パターンとの接続は異方性導電膜などにより良好に達成され、ＩＣチップ表面に突出する接続端子以外の部分をフィルムシートで埋めることになるため、平坦性が向上するとともに、ＩＣチップの周辺の剛性を高めることが可能となる。
【００２１】
また、前記フィルムシートをポリイミドフィルムで構成している。
通常、回路基板はＰＥＴなどで構成されるが、この構成により、ＰＥＴより剛性の高いポリイミドフィルムによって応力による伸びを抑制することができるため、ＩＣチップにかかる応力を緩和することができる。
【００２２】
また、前記フィルムシートを、前記補強板と相対向する領域に配設することにより、最も強度的に弱い領域であるＩＣチップの領域に対してのみ、貼着するようにすれば、コストの低減を図ることができる。特にポリイミドなどのコストの高いフィルムの場合にはより有効である。
【００２３】
また、前記フィルムシートを前記回路基板表面全体に配設することにより、強度の向上をはかることができる。
【００２４】
また本発明のＩＣカードでは、前記フィルムシートはポリイミドフィルムで構成される。
この構成により、応力に対する伸びが少なく、ＩＣチップに対する保護性を高めることができる。
【００２５】
また本発明のＩＣカードでは、前記回路基板は前記ＩＣチップの厚さの４分の１以下である。
この構成により、上記効果に加え、より薄型化をはかることができる。
この範囲を外れると厚みオーバー、または強度不足となるという不都合がある。
【００２６】
また本発明のＩＣカードは、前記カード基板は総厚が３００μｍ以下である。
この構成により、より薄型化をはかることができる。
【００２７】
また本発明のＩＣカードは、総厚が０．７６ｍｍ以下である。
【００２８】
本発明のＩＣカードの製造方法は、可撓性のシート材料からなり、回路パターンの形成された回路基板を用意する工程と、前記回路基板表面に、絶縁性のフィルムシートを介してＩＣチップを載置して、前記回路パターンと電気的に接続し、カード基板を形成する工程と、前記カード基板の表面及び裏面を覆うように保護フィルムを熱圧着により接合する工程とを備えている。
この構成により、容易に強度の高い薄型のＩＣカードを形成することができる。
【００２９】
また、本発明のＩＣカードの製造方法では、可撓性のシート材料からなり、回路パターンの形成された回路基板を用意する工程と、前記回路基板の前記ＩＣチップ搭載領域の近傍にスリットを形成する工程と、前記回路基板表面に、ＩＣチップを接続し、カード基板を形成する工程と、前記カード基板の表面及び裏面を覆うように保護フィルムを熱圧着により接合する工程とを備えている。
【００３０】
この構成により、スリットを形成する工程を付加するのみで容易に信頼性の高いＩＣカードを形成することが可能となる。また、このスリットをあらかじめパンチングなどで形成しておくことにより、ＩＣチップ搭載工程における、位置決めに利用することも可能である。
【００３１】
また本発明のＩＣカードの製造方法では、前記カード基板を形成する工程は、半導体ウェハ上に所望の素子列を形成する工程と、前記半導体ウェハをダイシングし、ＩＣチップを形成する工程と、前記フィルムシートを挟むように前記ＩＣチップを前記回路基板に接合する工程とを含む。
【００３２】
この方法によっても容易に強度の高いＩＣカードを形成することができる。またこの絶縁性のフィルムシートに代えて、ポリイミド樹脂など、硬化後に剛性が高くなるような組成をもつ絶縁性樹脂を用いて、塗布形成するようにしてもより作業性を高めることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のＩＣカードおよびその製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のＩＣカードの断面図を図１に示す。また図２（ａ）はこのＩＣカードの保護フィルム１０７，１０８を除去した状態を示す平面図、（ｂ）は要部拡大断面図である。図において、従来の技術で説明したものと同一部位は同一符号で示すものとする。
このＩＣカードは、可撓性のシート材料からなり、回路パターンの形成された回路基板１０１と、この回路パターンに接続するように回路基板表面に搭載されるＩＣチップ１０３とを有するカード基板と、このカード基板の表面及び裏面を覆うように接合せしめられた保護フィルムとを備え、この回路基板がＩＣチップの周辺にスリットＳを備えたことを特徴とする。
他の部分は前述した従来技術と同様に形成されている。すなわち厚さ５０μｍ以下のＰＥＮフィルムからなり、厚さ２０μｍ以下のアルミニウム箔で形成された回路パターン１０２を備えた回路基板１０１と、この回路基板表面に、厚さ２５μｍ以下のポリイミドフィルムからなるフィルムシート１００を介して接続されたＩＣチップ１０３とを有するカード基板と、ＩＣチップ１０３の裏面側に接着性樹脂１０６によって固着された補強板１０５と、前記カード基板の表面及び裏面を覆うように接合せしめられたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる保護フィルム１０７，１０８とを備えている。
【００３４】
ここでＩＣチップ１０３表面には図３及び図４にＩＣチップの要部拡大裏面図及び断面図を示すように、バンプ１０９が突出するように形成されており、このバンプ１０９は回路基板上の回路パターン１０２に異方性導電膜１１０を介して接続されている。
【００３５】
このＩＣカードは、次のようにして用いられる。たとえばＩＣカードリーダ／ライタを通じて、ＩＣカードのバンプ（外部接触端子）のＶｃｃに回路電圧３Ｖ〜５Ｖが加えられる。
また、バンプを介してクロック信号が供給され、同端子（Ｉ／Ｏ端子）を通じて情報のシリアル入出力が行われる。
【００３６】
この構成により、回路基板１０１のＩＣチップ１０３周辺にスリットＳが形成されているため、外部応力による回路基板１０１の伸びをこのスリットＳで逃がすことにより、ＩＣチップ１０３の割れを抑制することができる。すなわち、このスリットＳの存在により、ＩＣチップ１０３は、回路基板１０１に自由度をもって固定されることになり、回路基板に応力がかかったとしても、ＩＣチップへの伝達は低減される。このように、応力の緩和をはかることができることにより、強度の向上をはかることができるため、ＩＣチップ１０３の厚さも薄くすることができる。また、保護フィルム１０７，１０８の厚さ、回路基板１０１の厚さも低減することができ、薄型化をはかることができる。
【００３７】
また、スリットは、ＩＣチップの４つの角部の近傍に設けられており、ＩＣカードの近傍がスリットに囲まれた、吊り状態をとることになり、より効率よく応力を逃がすことができる。スリットＳの最外縁の間隔Ｌは１０ｍｍ、スリット幅は１ｍｍで４つの角部にＬ字状をなすように形成する。スリット幅は０．１〜２ｍｍ程度が望ましい。スリット幅を前記範囲にとることにより、強度の向上をはかることができる。
【００３８】
また、ＩＣチップの裏面側にＳＵＳ製の補強板を備えているためこの補強板１０５とフィルムシート１００とによってＩＣチップは保護されており、またバンプと回路パターンとの接続部もこのフィルムシート１００で囲まれているため電気的接続も確実となる。この補強板はＳＵＳ３０１（ステンレス板）で構成されている。ここでＩＣチップが３ｍｍ角である場合、補強板は直径６〜８ｍｍとする。なお補強板の形状は円形が望ましい。
【００３９】
なお、他は同様にして補強板のみを硬度の異なるもので構成し、強度を測定した。この結果からも、ビッカース硬度５３０以上のものを用いるのが望ましいことがわかる。すなわち、従来はビッカース硬度３７０程度のものが用いられていたがこれに比べて、強度が大幅に向上することがわかった。
【００４０】
また、接着性樹脂１０６としては、ワックスなどの離型剤を含有しないものを用いるのが望ましい。これにより強度が従来のワックス含有樹脂に比べて３０％以上向上する。これはスリットＳの有無にかかわらず強度が向上する。
【００４１】
このＩＣカードの総厚さは、０．７４ｍｍ、カード基板の厚さは３００μｍ以下であった。
【００４２】
このＩＣカードをＪＩＳ Ｘ ６３０３で規定された試験後も機能障害は生じることなく維持できた。
また動的ねじれ強さについても十分な強度を維持することができた。
さらにまたＪＩＳ Ｋ ５６００に規定されている耐おもり落下性試験についても剥がれが生じることなく、信頼性を維持することができた。
【００４３】
なお、ＩＣチップの厚さを小さくし、保護フィルムの厚さ、回路基板の厚さを低減しても、信頼性の低下を招くことなく信頼性の高いＩＣカードを形成することができる。
また、もっともＩＣチップに応力がかかりやすい領域に対してのみ、フィルムシートを貼着するようにすれば、コストの低減を図ることができる。特にポリイミドなどのコストの高いフィルムの場合にはより有効である。
この構成により、応力に対する伸びを低減し、ＩＣチップに対する保護性を高めることができる。
【００４４】
なお、前記ＩＣカードでは、補強板としてＳＵＳ板を用いたが、これに限定されることなく、他の材料で構成してもよい。また補強板は無くても良い場合もある。
【００４５】
また、回路基板についても、ＰＥＮ，のほかＰＥＴなど他の材料を用いても良い。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態のＩＣカードの製造方法について説明する。図５乃至図１０は本発明の実施の形態のＩＣカードの製造工程について説明する。
まず、図５に示すように、回路基板１０１を形成する。供給ロール２００と巻き取りロール２０１との間で回路基板１０１となる帯状のフィルムを走行させながら印刷部２０２でアルミニウムペーストを用いて回路パターンを印刷するとともに加熱焼成し、パンチ部２０３でスリットＳをパンチングする。図６は印刷によりアルミニウムパターンからなる回路パターン１０２を形成したフィルムシートを示す。図７はスリット形成後のフィルムシートを示す。
【００４７】
一方ＩＣチップは半導体ウェハ１上に形成される。
まず、図８に示すように、半導体ウェハ１上に所望の素子列を形成するとともに、図９に示すように、この素子列を構成する各素子の各接続端子部であるバンプ１０９を高さ２５〜４０μｍとなるように形成する。このとき必要に応じて、バンプ形成領域以外の領域に、ポリイミドフィルムなどのフィルムシート１００を貼着しておいてもよい。
【００４８】
続いて、ダイシングラインＤＣでＩＣチップ１０３に分断する。
【００４９】
この図１０に示すようにこのＩＣチップ１０３のバンプ１０９を異方性導電膜１１０を介して回路パターン１０２に接続する。
そして、厚さ５０〜１５０μｍの補強板１０５を加熱硬化型エポキシ配合樹脂である接着性樹脂１０６を介して固着する。
【００５０】
最後に厚さ１２．５〜２５μｍの２枚のポリイミドシートからなる保護フィルム１０７，１０８で圧着し、図１に示したようなＩＣカードが形成される。
【００５１】
この方法によれば、回路基板がスリットを有しているため、使用時のみならず、ＩＣチップの接続時においても、応力が緩和され、ＩＣチップの破損を抑制することができる。
【００５２】
また補強板を固着する際にも、回路基板１０１のＩＣチップ搭載領域の近傍にはスリットＳが存在するため、応力緩和がなされる。
したがって組み立て時のＩＣチップの割れを防止し歩留まりの向上をはかることができる。
【００５３】
このようにして容易に作業性よく信頼性の高いＩＣカードを形成することができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
さらに前記実施の形態では、スリットは４角に設けたが、この例では対角線上に２箇所設けたことを特徴とする。
すなわち図１１に示すように、ＩＣカードにおいて、スリットＳは、ＩＣチップの対角線上にある２つの角部の近傍に設けられている。
【００５５】
この構成により、もっとも力のかかりやすい角部の２箇所にスリットが設けられているため、効率よく応力を逃がすことができ、しかもスリットの存在により回路基板自体の強度の低下を招くこともない。
また、回路パターンの形成領域を避けてスリットを形成することにより、回路構成に影響を与えることなく強度の高いＩＣカードを形成することが可能となる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
さらに前記第１の実施の形態では、ＩＣチップは異方導電性フィルム１１０を介して回路パターン１０２に固着されているだけであるが、この例では図１２に要部断面図を示すように、スリットＳで囲まれたＩＣチップ搭載領域において、ＩＣチップと回路基板との間にポリイミドフィルムからなるフィルムシート１００が介在せしめられていることを特徴とする。
この構成によれば、ＩＣチップと回路基板との間に絶縁性のフィルムシートが介在しているため、ＩＣチップの周囲の応力をスリットで効率よく逃がした上で、外部応力による回路基板の伸びをこのフィルムシートで抑制することができ、ＩＣチップにかかる応力をさらに緩和することができる。
なお前記実施の形態では、フィルムシートはＩＣチップの裏面にのみ形成したが、回路基板表面全体を覆うように形成してもよい。他部については前記第１の実施の形態と同様である。
この構成によれば、コストは高くなるが、より信頼性の高いものとなる。
【００５７】
なお、このフィルムシートの形成はウェハレベルでフィルムシートを貼着したのち、ダイシングラインに沿って個々のＩＣチップに分断するようにすれば位置決めも容易である。また、半導体ウェハをダイシングし、ＩＣチップを形成したのち、フィルムシート１００を挟むようにＩＣチップ１０３を回路基板１０１に接合するようにしてもよい。
【００５８】
この方法によっても容易に強度の高いＩＣカードを形成することができる。またこの絶縁性のフィルムシートはポリイミド樹脂など、硬化時に剛性が高い絶縁性樹脂に代え、塗布形成するようにしてもより作業性を高めることができる。
加えて、前記実施の形態では補強板が形成されているが、強固に固着されていれば補強板は省くことも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明のＩＣカードは、回路基板のＩＣチップ搭載領域の近傍にスリットが形成されているため、ＩＣチップにかかる応力を緩和することができ、強度の向上をはかることができる。
また、ＩＣチップの厚さを低減することができる。
さらにまた本発明の方法によれば、実装時の応力によってＩＣチップが破損したりすることもなく、容易に、位置ずれもなく信頼性の高いＩＣカードを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＩＣカードの断面図
【図２】（ａ）は保護フィルムを形成する前のＩＣカードの平面図、（ｂ）は同要部拡大断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣチップの表面側を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣチップの断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣカードの製造工程を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣカードの製造工程を示す図
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣカードの製造工程を示す図
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣカードの製造工程を示す図
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣカードの製造工程を示す図
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるＩＣカードの製造工程を示す図
【図１１】本発明の第２の実施の形態におけるＩＣカードを示す図
【図１２】本発明の第３の実施の形態におけるＩＣカードを示す図
【図１３】従来例のＩＣカードを示す図
【符号の説明】
１ 半導体ウェハ
Ｓ スリット
１０１ 回路基板
１０２ 回路パターン
１０３ ＩＣチップ
１０４ 異方性導電膜
１０５ 補強板
１０６ 樹脂層
１０７，１０８ 保護フィルム
２００ 供給ロール
２０１ 巻き取りロール
２０２ 印刷部
２０３ パンチ部

Claims (9)

1. 可撓性のシート材料からなり、回路パターンの形成された回路基板と、
   前記回路パターンに接続するように前記回路基板表面に、接続されたＩＣチップとを有するカード基板と、
   前記カード基板の表面及び裏面を覆うように接合せしめられた保護フィルムとを備え、
   前記回路基板が前記ＩＣチップの周辺にスリットを備えたことを特徴とするＩＣカード。
2. 請求項１に記載のＩＣカードであって、前記スリットは、前記ＩＣチップの対角線上にある２つの角部の近傍に設けられているＩＣカード。
3. 請求項１に記載のＩＣカードであって、前記スリットは、前記ＩＣチップの４つの角部の近傍に設けられているＩＣカード。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のＩＣカードであって、前記ＩＣチップは、前記回路基板上に絶縁性のフィルムを介して固着されているＩＣカード。
5. 請求項１乃至４に記載のＩＣカードであって、前記ＩＣチップの裏面には、補強板が配設されているＩＣカード。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のＩＣカードであって、前記回路基板は前記ＩＣチップの厚さの４分の１以下であるＩＣカード。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のＩＣカードであって、前記カード基板は総厚が３００μｍ以下であるＩＣカード。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のＩＣカードであって、総厚が０．７６ｍｍ以下であるＩＣカード。
9. 可撓性のシート材料からなり、回路パターンの形成された回路基板を用意する工程と、
   前記回路基板の前記ＩＣチップ搭載領域の近傍にスリットを形成する工程と、
   前記回路基板表面に、ＩＣチップを接続し、カード基板を形成する工程と、
   前記カード基板の表面及び裏面を覆うように保護フィルムを熱圧着により接合する工程とを備えたＩＣカードの製造方法。

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