JP2005149375A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チップサイズが小さい場合でも、チップの接続端子とアンテナ回路とを接続信頼性良く接続することが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】 アンテナパターンやＩＣ接続用パターンが形成された回路層と、ＩＣ、コンデンサ等の電子部品と、これらを電気的に接続する接続部材より構成される半導体装置において、前記回路層にはグラビア印刷によりレジストを形成しエッチングした回路層を用い、前記回路層に搭載するＩＣには、チップサイズが０．５ｍｍ以下のチップの表裏に回路層に接続する電極が形成された両面電極付きチップを用いる半導体装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体装置に関する。

現在広く用いられているキャッシュカード、クレジットカード等は、プラスチックカードに磁気ストライプを設け、これに記録された情報を読み取りできるようにしたものである。このような磁気記録方式のものでは、第三者によって情報が解読され易い、記録可能な情報量が少ないといった欠点がある。
そこで近年、メモリ、ＣＰＵ等の機能を有するＩＣチップを装備したＩＣカードが開発され実用段階に達しつつある。中でも、非接触で信号の送受信を行う非接触ＩＣカードとして、質問器（リーダ／ライタ）が発した電磁波により、応答器（非接触式ＩＣカード）のアンテナコイルに誘導電圧を発生させ電源として利用すると共に、データの通信を行うものが注目されている。
このような非接触式ＩＣカードとして、その基本的な回路構成は、プラスチックフィルムの一方の面にアンテナコイルパターンと回路パターンを形成し、その裏面側にアンテナコイルパターンと回路パターンとをスルーホールを介して接続するジャンパーパターンが形成された基板に、異方導電フィルムを介してＩＣチップをフェイスダウン式に直接接続し、ＩＣカードの外層となるプラスチックフィルムで挟んだＩＣカードが、特開平８−３１０１７２号公報に提案されている。
従来、ＩＣカードのような半導体装置の回路層に使用されているアンテナや回路は、プラスチックフィルム等の支持基板に回路となる導体箔が積層された導体箔面にエッチングレジストを形成し、導体箔をエッチングしてアンテナや回路（回路層基板）を作製して製造されている。導体箔として金属箔が用いられ、支持基板に接着剤等により貼り合せ積層され、金属箔面にエッチングレジストをフォトレジスト印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等で形成している。エッチングレジストを形成しエッチングしたときの加工精度は、レジスト形成方式により異なり、ライン/スペース（Ｌ/Ｓ）＝３００μｍ/３００μｍに対して、加工公差で、フォトレジスト印刷では±３０μｍ、スクリーン印刷では±５０μｍ、グラビア印刷では±１００μｍが一般的な数値となっている。フォトレジスト印刷は、エッチング後の加工精度が比較的高いが、加工コストが高くなる。これに対して、グラビア印刷では、加工精度は高くないが、コストはフォトレジスト印刷に比較して安い。
図３に従来の半導体装置の１つの実施例を示した。回路層基板に搭載するＩＣチップ２には、片面の回路形成面にアンテナに接続する接続端子が設けられており、接続端子には、サイズ□１００〜２００μｍで高さが１５〜２０μｍのバンプ(突起)が形成され、異方導電フィルム３等の接続材料を介して、回路層基板１に接続される。

特開平８−３１０１７２号公報

上記の片面接続端子によるＩＣをフェースダウンにより、異方導電フィルム等を介して、回路層基板に実装する場合、チップサイズが例えば１ｍｍ以上と大きく、チップの接続端子間距離が例えば０．７ｍｍ以上と比較的に長く、アンテナのＬ/Ｓ＝３００μｍ/３００μｍに対してのエッチング加工公差が±０．１ｍｍ程度の大きさでも、問題がなく接続することができる。しかし、ＩＣチップの大きさが０．５ｍｍ以下と小さくなり接続端子間距離が例えば０．４ｍｍ以下と短かくなる場合、Ｌ/Ｓ＝２００μｍ/２００μｍに対して加工公差が±０．１ｍｍ以上と大きい場合、チップの接続端子と回路層基板のアンテナ回路とがズレてしまい正常に接続できない課題がある。
本発明は、チップサイズが小さい場合でも、チップの接続端子とアンテナ回路とを接続信頼性良く接続することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、アンテナパターンやＩＣ接続用パターンが形成された回路層と、ＩＣ、コンデンサ等の電子部品と、これらを電気的に接続する接続部材より構成される半導体装置において、前記回路層にはグラビア印刷によりレジストを形成しエッチングした回路層を用い、前記回路層に搭載するＩＣには、チップサイズが０．５ｍｍ以下のチップの表裏に回路層に接続する電極が形成された両面電極付きチップを用いることを特徴とする半導体装置である。
請求項２に記載の発明は、回路層の導体がアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置である。
請求項３に記載の発明は、回路層と電子部品を電気的に接続する接続部材に異方導電フィルムを用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置である。
請求項４に記載の発明は、回路層に搭載するＩＣの厚みが１００μｍ以下である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体装置である。

本発明により、チップサイズ（縦×横）が、０．５ｍｍ以下と小さい場合でも、チップの表裏面に回路層に接続する電極が形成された小型ＩＣチップを用いることにより、回路層をグラビア印刷方式によりエッチングレジストを形成し、エッチング加工した場合でも、チップの接続電極と回路層とを、確実に接続でき、かつ、製造コストを安く抑えることができ、高生産性とすることができる。
また、チップ厚みを１００μｍ以下と薄いものを用いることで、半導体装置の曲げに対して強くなり、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

本発明を図面を用いて説明する。図１は、本発明の半導体装置を上面から見た上面図であり、図２は、本発明の半導体装置を右側面から見た断面図である。
本発明に用いる回路層には、図２に示したように、基材としてプラスチックフィルム５を用い、その表面にアルミニウム箔４を接着剤により貼り合わせたものを用いた。アンテナ回路１１は、図１に示すように、２．５ｍｍ(巾)×６０ｍｍ(長さ)のサイズに中央に長さ５ｍｍ、巾０．５ｍｍの励振スリット１０を形成してある。アンテナ回路１１は、事前にアルミニウム箔上にグラビア印刷方式により、エッチングレジストを印刷し、乾燥後、エッチング加工を行って形成してある。エッチング加工後の励振スリット１０巾は、出来上がり寸法値０．５±０．１ｍｍであった。アンテナ回路１１に搭載するＩＣチップ６は、サイズが０．４ｍｍ×０．４ｍｍ、厚みは、バックグラインド加工により５０μｍとしたものを用いた。ＩＣチップ６に形成される回路層基板に接続する電極は、ＩＣチップの表裏に各々形成され、バンプサイズは、３００μｍ×４００μｍ、高さ１５μｍの金バンプである。ＩＣチップ６の下部に形成されたバンプ７と回路層(アンテナ回路)１１とは、異方導電フィルム３を介して加熱・圧着し、接続されている。一方、ＩＣチップ６の上部に形成されるバンプ７についても異方導電フィルム３を介して、上部のアルミカバー８と加熱・圧着により接続されている。
下部の回路層１１と上部のアルミカバー８は、上記と同様、異方導電フィルム３を介して短絡ポイント９にて加熱・圧着し、接続されている。

本発明の回路層の導体は、銅箔、アルミニウムなどの金属箔が用いられ、アルミニウムが好ましい。導体の厚さは、５〜５０μｍであることが好ましい。厚さが５μｍ未満であると、抵抗値が大きく回路として実用的でなく、５０μｍを超えると、厚くなり過ぎ、エッチングして回路の形状を形成することが困難となる。

本発明で用いる回路層を形成するための金属張積層板は、金属箔に対してプラスチックフィルム、あるいは、強化材/樹脂複合材などの基材を接着剤で貼り合せ積層したり、金属箔を基材に直接に張り合わせたものを用いることが好ましい。紙、ガラス繊維などの強化材に用いる樹脂として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シクロペンタジエンから合成した樹脂、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトトリルから合成した樹脂、３量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリルトリメタクリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂として、ポリエチレン、ポリプロピレンや、４−メチルペンテン−１樹脂、ポリブテン−１樹脂、及び高圧法エチレンコポリマーなどのポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアクリル酸系プラスチック樹脂、ジエン系プラスチック樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン系プラスチック樹脂、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、低結晶性１，２−ポリブタジエン、塩素化ポリマー系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、あるいはイオン架橋熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。
接着剤には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、あるいは嫌気性接着剤を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、シアノアクリレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などが挙げられ、必要な場合に、その硬化剤、硬化促進剤などを混合したもの、あるいはこれらを加熱し、半硬化状にしたものが使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂、六フッ化ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオキシベンゾエート樹脂などが挙げられ、必要な場合に、その硬化剤、硬化促進剤などを混合したもの、あるいはこれらを加熱し、半硬化状にしたものが使用できる。ゴムとしては、天然ゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム、イソブチレンゴムなどが挙げられ、必要な場合に、その架橋剤などを混合したものが使用できる。この接着剤の厚さは、３〜５０μｍであることが好ましい。

プラスチックフィルムとして、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂などのポリエステル類、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＥＶＡなどのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂などのビニル系樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂、六フッ化ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオキシベンゾエート樹脂などのフィルムが挙げられる。

図１に示すように、金属箔として厚さ９μｍのアルミニウム箔を、基材として厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムに貼り合わせた積層板を用い、アルミニウム箔の表面の回路となる箇所に、グラビア印刷方式によりエッチングレジスト（熱乾燥型アルカリ可溶塗料）を印刷、乾燥して形成し、不要な箇所のアルミニウム箔を塩化第二鉄溶液にてエッチング除去して、図１に示すように、アンテナ回路１１を２．５ｍｍ(巾)×６０ｍｍ(長さ)のサイズで中央に長さ５ｍｍ、巾０．５ｍｍの励振スリット１０を形成した。エッチング加工後の励振スリット１０巾は、出来上がり寸法値０．５±０．１ｍｍであった。アンテナ回路１１に搭載するＩＣチップ６として、サイズが０．４ｍｍ×０．４ｍｍ、厚み５０μｍを用いた。ＩＣチップの表裏には、各々、バンプサイズ、３００μｍ×４００μｍ、高さ１５μｍの金バンプが形成されている。ＩＣチップ６に形成された回路層に接続する電極は、ＩＣチップ６の下部に形成されたバンプ７と回路層１１とは、異方導電フィルム３を介して加熱・圧着し、接続した。一方、ＩＣチップ６の上部に形成されたバンプ７についても異方導電フィルム３を介して、上部のアルミカバー８と加熱・圧着により接続した。
下部の回路層１１と上部のアルミカバー８は、上記と同様、異方導電フィルム３を介して短絡ポイント９にて加熱・圧着し、接続して半導体装置を作製した。
従来の片面にのみ電極が形成された０．５ｍｍ角以下の小型ＩＣチップの場合、グラビア印刷でエッチングレジストを形成し、アルミニウム箔をエッチングした場合、加工公差が大きくＩＣチップの電極端子間が狭くてアンテナ回路とＩＣチップを信頼性良く接続できなかったが、本発明の両面電極付の小型ＩＣチップを用いることにより、グラビア印刷の加工公差でも接続ができ、高生産性、低コスト化が達成できた。

本発明による半導体装置の１つの実施例の上面図である。 本発明による半導体装置の１つの実施例の断面図である。 従来の技術による半導体装置の１つの実施例の断面図である。

符号の説明

１．回路層
２．片面バンプ付きＩＣ
３．異方導電フィルム
４．アルミニウム箔
５．基材（プラスチックフィルム）
６．両面電極付きＩＣチップ
７．バンプ
８．アルミカバー
９．短絡ポイント
１０．励振スリット
１１．回路層（アンテナ回路）

Claims (4)

1. アンテナパターンやＩＣ接続用パターンが形成された回路層と、ＩＣ、コンデンサ等の電子部品と、これらを電気的に接続する接続部材より構成される半導体装置において、前記回路層にはグラビア印刷によりレジストを形成しエッチングした回路層を用い、前記回路層に搭載するＩＣには、チップサイズが０．５ｍｍ以下のチップの表裏に回路層に接続する電極が形成された両面電極付きチップを用いることを特徴とする半導体装置。
2. 回路層の導体がアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 回路層と電子部品を電気的に接続する接続部材に異方導電フィルムを用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 回路層に搭載するＩＣの厚みが１００μｍ以下である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
   
   

Images