JP2006253430A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 Mini−UICC規格に基づいた小型SIMカードの多機能化を推進する。
【解決手段】 SIMカード1の表面側には、接点6が形成された配線基板2Aの一面が露出し、裏面側には、外部接続端子7が形成された配線基板2Bの一面が露出している。配線基板2B上には、モールド樹脂4によって封止された3個の半導体チップが実装されている。ICチップ3Iと配線基板2Bとを接続する金ワイヤ9は、そのループの上端部がモールド樹脂4の上面から僅かに露出し、導電性接着剤10を介して配線基板2Aと電気的に接続されている。
【選択図】 図3
【解決手段】 SIMカード1の表面側には、接点6が形成された配線基板2Aの一面が露出し、裏面側には、外部接続端子7が形成された配線基板2Bの一面が露出している。配線基板2B上には、モールド樹脂4によって封止された3個の半導体チップが実装されている。ICチップ3Iと配線基板2Bとを接続する金ワイヤ9は、そのループの上端部がモールド樹脂4の上面から僅かに露出し、導電性接着剤10を介して配線基板2Aと電気的に接続されている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、Mini−UICC規格に基づいた外形寸法を有するSIMカードに適用して有効な技術に関するものである。
携帯電話機は、電話機としての機能に加えて、ネット接続、メール送信、画像撮影、ナビゲーションなどの機能を備え、最近では、接触型または非接触型ICカードのようなセキュリティ機能も付加されつつある。携帯電話機のこのような多機能化に伴い、携帯電話機のカードスロットに装着して使用するカードの分野においても、小型、薄型化と共に多機能化を推進した各種カードが開発されている。
特許国際公開WO01/84490号公報(特許文献1)には、この種の多機能化を追求したメモリカードが記載されている。
特許国際公開WO01/84490号公報
GSM方式の携帯電話などに装着して使用するSIM(Subscriber Identify Module)カードの一種に、Mini−UICC規格に基づいた外形寸法を有する小型SIMカードがある。
この小型SIMカードは、従来のSIMカードの半分程度の外形寸法を有していることが特徴であり、カードの表面の大部分は、SIMカードやICカードと同じISO(国際標準化機構)規格の外形寸法を有する接点によって占められている。
そのため、この小型SIMカードの多機能化を推進するために、カード内部にメモリチップなどを追加しようとすると、追加したチップの外部接続端子をカードの表面に配置することができないという問題が生じる。
本発明の目的は、Mini−UICC規格に基づいた外形寸法を有する小型SIMカードの多機能化を推進する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目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
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、次のとおりである。
本発明の半導体装置は、一面に複数の外部接続端子が形成された第1配線基板と、前記第1配線基板の他面に実装され、複数のワイヤを介して前記第1配線基板に電気的に接続された半導体チップと、前記半導体チップおよび前記ワイヤを封止する封止樹脂と、一面に複数の接点が形成され、他面が前記封止樹脂の上面に接合された第2配線基板とを有し、前記第1配線基板と前記半導体チップとを電気的に接続する前記複数のワイヤは、それらのループの上端部が前記封止樹脂の上面から露出して前記第2配線基板に電気的に接続されているものである。
本発明の半導体装置の製造方法は、以下の工程を含んでいる。
(a)一面に複数の外部接続端子が形成された第1配線基板と、一面に複数の接点が形成された第2配線基板とを用意する工程、
(b)前記第1配線基板の他面に半導体チップを実装し、ワイヤを介して前記第1配線基板と前記半導体チップとを電気的に接続する工程、
(c)前記他面を上に向けた状態で、前記第1配線基板をモールド金型に装着し、前記ワイヤのループの上端部を前記モールド金型のキャビティの上面に接触させる工程、
(d)前記キャビティに樹脂を注入することによって、前記半導体チップおよび前記ワイヤを封止樹脂で封止し、前記ワイヤのループの上端部を前記封止樹脂の上面から露出させる工程、
(e)前記封止樹脂の上面に前記第2配線基板の他面を接合することによって、前記封止樹脂の上面から露出した前記ワイヤと前記第2配線基板とを電気的に接続する工程。
(a)一面に複数の外部接続端子が形成された第1配線基板と、一面に複数の接点が形成された第2配線基板とを用意する工程、
(b)前記第1配線基板の他面に半導体チップを実装し、ワイヤを介して前記第1配線基板と前記半導体チップとを電気的に接続する工程、
(c)前記他面を上に向けた状態で、前記第1配線基板をモールド金型に装着し、前記ワイヤのループの上端部を前記モールド金型のキャビティの上面に接触させる工程、
(d)前記キャビティに樹脂を注入することによって、前記半導体チップおよび前記ワイヤを封止樹脂で封止し、前記ワイヤのループの上端部を前記封止樹脂の上面から露出させる工程、
(e)前記封止樹脂の上面に前記第2配線基板の他面を接合することによって、前記封止樹脂の上面から露出した前記ワイヤと前記第2配線基板とを電気的に接続する工程。
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以下のとおりである。
一面に複数の外部接続端子が形成された第1配線基板と一面に複数の接点が形成された第2配線基板との間に挟み込んだ半導体チップを、第1配線基板および第2配線基板と電気的に接続させることが可能となるので、半導体装置の多機能化を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態のSIMカードは、接触型または非接触型ICカードのようなセキュリティ機能を有し、GSM方式の携帯電話などに装着して使用するSIMカードに大容量メモリを付加したプラグインタイプのマルチファンクションSIMカードである。
図1および図2は、本実施の形態のSIMカードの外観を示す平面図であり、図1は、SIMカード内のICチップに接続された接点が形成されている面、図2は、SIMカード内のメモリチップに接続された外部接続端子が形成されている面を示している。図3は、図1のA−A線に沿ったSIMカードの要部断面図、図4は、本実施の形態のSIMカードの外観を示す斜視図である。なお、以下の説明では、便宜上、図1に示す接点形成面をSIMカードの表面側(上面側)とし、図2に示す外部接続端子形成面をSIMカードの裏面側(下面側)とする。
本実施の形態のSIMカード1は、2枚の配線基板2A、2B(以下、単に基板2A,2Bと表現する場合がある)の間に3個の半導体チップ3(3I、3M、3C)を挟み込み、これらの半導体チップ3(3I、3M、3C)をモールド樹脂4で封止したものである。SIMカード1の外形寸法は、「Mini−UICC」規格に則ったもので、長辺=15mm、短辺=12mm、厚さ=0.78mmである。コーナー部の一箇所には、SIMカード1を携帯電話のカードスロットなどに装着する際の方向を示す斜めの切り欠き5が設けられている。また、各コーナー部には、曲率が0.8mm程度の丸みが設けられている。
図1および図3に示すように、SIMカード1の表面側には、配線基板2Aの一面が露出している。配線基板2Aは、本体がガラスエポキシ樹脂などの汎用樹脂からなり、その一面には、外部の送受信装置(リーダ/ライタ)とのインターフェイスを構成する8個の接点6(6a〜6h)が形成されている。本実施の形態では、便宜上、これらの接点6が形成されている面を配線基板2Aの裏面と表現し、接着剤8を介してモールド樹脂4と接続する面を配線基板2Aの上面(表面)と表現する。
接点6は、ニッケルおよび金のメッキを施した銅箔からなる電極によって構成され、外部端子として機能している。配線基板2Aの厚さは、本体と接点6とを含めて0.15mm程度である。これらの接点6は、ICチップ3Iの外部端子として機能している。
上記8個の接点6a〜6hへの信号の割り当ては、既存のICカードやSIMカードのそれと同一である。すなわち、接点6aは電源電圧供給用端子(Vcc)、接点6bはリセット信号用端子(RESET)、接点6cはクロック信号用端子(CLK)、接点6eは接地電圧供給用端子(Vss)、接点6gは入出力信号用端子(I/O)である。残りの接点6d、6f、6hは将来的に利用可能であるが、現状では割り当てのないノンコネクト端子(NC)である。従って、これらノンコネクト端子(接点6d、6f、6h)は、SIMカードの目的に応じて、省略して形成してもよい。
図2および図3に示すように、SIMカード1の裏面側には、配線基板2Bの一面が露出している。配線基板2Bは、上記配線基板2Aと同じく、ガラスエポキシ樹脂などの汎用樹脂からなる本体を有し、その一面には、表面にニッケルと金のメッキを施した銅箔からなる20個の外部接続端子7が短辺方向に沿って2列に形成されている。配線基板2Bの厚さは、配線基板2Aと同じく0.15mm程度である。本実施の形態では、便宜上、これらの外部接続端子7が形成されている面を配線基板2Bの裏面と表現し、半導体チップ3が形成される面を配線基板2Bの上面(表面)と表現する。
本実施の形態においては、上記20個の外部接続端子7は、配線基板2Bの裏面に形成され、たとえばメモリスティックPROのインターフェイスとして、データ端子(DATA0〜DATA3)、電源電圧供給用端子(Vcc)、ICチップ専用の電源電圧供給用端子(Vcc−IC)、接地電圧供給用端子(Vss1、Vss2)、クロック信号用端子(SCLK)、挿抜検出用端子(INS)、バスステータス端子(BS)を例示する。また、非接触型ICカードのアンテナ端子として、外部アンテナ用接続端子(LA、LB)を例示している。また、接触ICカードの端子として、リセット信号用端子(RES)、クロック信号用端子(CLK)、入出力用端子(I/O)を例示している。また、将来8ビットデータバス用に利用可能な端子として、リザーブ端子(DATA4〜DATA7)を例示している。すなわち、これらの外部接続端子7は、メモリチップ3Mの外部端子として機能している。
これらの外部接続端子7のうち、電源電圧供給用端子(Vcc)および接地電圧供給用端子(Vss1)の長さは、他の外部接続端子7よりも長い。これは、SIMカード1を携帯電話のコネクタなどに装着した際、電源電圧供給用端子(Vcc)および接地電圧供給用端子(Vss1)がコネクタの端子にいち早く接触し、他の外部接続端子7を通じて半導体チップ3に各種信号が供給されるよりも先に電源を供給することによって、半導体チップ3の誤動作を防ぐための構成とすることができる。
このように、本実施の形態のSIMカード1は、その表面側および裏面側に外部端子が設けられた構造になっている。すなわち、SIMカード1の表面側(配線基板2Aの裏面)にICチップ3Iの外部接続端子7が設けられ、SIMカード1の裏面側(配線基板2Bの裏面)にメモリチップ3Mの外部端子7が設けられている。後述に詳細に説明するが、SIMカード1をこのような構造とすることによって、SIMカードの多機能化を推進することが出来る。
図3に示すように、配線基板2Aと配線基板2Bとの間には3個の半導体チップ3が配置されている。これらの半導体チップ3は、配線基板2Bの上面に実装され、モールド樹脂4によって封止されている。3個の半導体チップ3は、半導体材料として、例えばシリコンからなるICチップ3I、コントローラチップ3Cおよびメモリチップ3Mであり、それぞれの厚さは、0.03mm〜0.30mm程度である。
ICチップ3Iの主面には、中央演算処理装置、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)などの集積回路が形成されている。ROMには、実行プログラムや暗号アルゴリズムなどが格納されている。RAMは、データ処理用のメモリとして機能し、EEPROMは、データ格納用のメモリとして機能している。
メモリチップ3Mの主面には、32MB(メガバイト)〜数GB(ギガバイト)のフラッシュメモリが形成されている。フラッシュメモリは、主としてユーザデータ格納用のメモリとして機能している。コントローラチップ3Cの主面には、ICチップ3Iとメモリチップ3Mのインタフェースを制御するための集積回路などが形成されている。
上記3個の半導体チップ3のうち、メモリチップ3Mとコントローラチップ3Cは、配線基板2Bの上面上に接着されて形成され、ICチップ3Iはメモリチップ3M上に接着されて形成されている。これら3個の半導体チップ3は、金ワイヤ9を介して半導体チップ3の電極(図示せず)から配線基板2Bの上面上の電極22に電気的に接続されており、配線基板2B上の電極22は、配線基板2B内に形成されたビアホール(図示せず)を介して前記外部接続端子7に電気的に接続されている。すなわち、3個の半導体チップ3のそれぞれは、金ワイヤ9、半導体チップ3の電極、配線基板2Bの電極およびビアホールを介して外部接続端子7に電気的に接続されている。
上記3個の半導体チップ3を封止するモールド樹脂4は、石英フィラーなどが入った熱硬化性エポキシ樹脂などからなり、その厚さは0.45mm程度である。モールド樹脂4の上面には、前述した配線基板2Aが接着剤8によって接着されている。モールド樹脂4の上面と配線基板2Aとの間に介在する上記接着剤8は、エポキシ樹脂系の非導電性接着剤からなり、その厚さは、0.03mm程度である。
上記3個の半導体チップ3のうち、メモリチップ3M上に積層されたICチップ3Iは、配線基板2Aの接点6にも電気的に接続されている。すなわち、ICチップ3Iと配線基板2Bとを接続する金ワイヤ9は、そのループの上端部がモールド樹脂4の上面から僅かに露出して形成されている。モールド樹脂4の上面から露出した金ワイヤ9の数は、例えば5本である。また、モールド樹脂4の上面から露出したそれぞれの金ワイヤ9の上には、導電性接着剤10が塗布されている。さらに、導電性接着剤10の上部の配線基板2Aには、前述したノンコネクト端子(NC)を除く5個の接点(6a、6b、6c、6e、6g)のいずれかに接続された電極(図示せず)およびビアホール11が形成されている。このように、上端部がモールド樹脂4の上面から露出した5本の金ワイヤ9のそれぞれは、導電性接着剤10、電極およびビアホール11を介して5個の接点(6a、6b、6c、6e、6g)のいずれかに電気的に接続されている。
また、ノンコネクト端子(NC)は、RFインターフェイスのアンテナ端子に利用したり、USBインターフェイスに利用することも可能である。このようにノンコネクト端子(NC)を利用することにより、SIMカード1をより多機能とすることが可能となる。
図4は、本実施の形態のSIMカード1を表した斜視図である。図4に示すように、SIMカード1の表面側は配線基板2Aで覆われて形成され、SIMカード1の裏面側は配線基板2Bで覆われて形成されており、SIMカード1の側面側はモールド樹脂4および接着剤8が剥き出しにされている。これは、後に詳細に説明するが、このような構造にすることで、SIMカード1の製造工程時間の短縮および製造コストを低減することができる。
次に、上記のように構成された本実施の形態のSIMカードの製造方法の一例を説明する。
図5は、SIMカードの製造に用いる大型配線基板12Aの平面図、図6は、SIMカードの製造に用いる大型配線基板12Bの平面図である。
図5に示す大型配線基板12Aは、前記図1に示した配線基板2Aの接点(6a〜6h)をマトリクス状に複数ユニット形成したものであり、図中の破線で示す領域が配線基板2Aの1個分の占有領域(単位ユニット)である。また、図6に示す大型配線基板12Bは、前記図2に示した配線基板2Bの20個の外部接続端子7をマトリクス状に複数ユニット形成したものであり、図中の破線で示す領域が配線基板2Bの1個分の占有領域(単位ユニット)である。図には示さないが、大型配線基板12Aの各単位ユニットには、接点(6a、6b、6c、6e、6g)に接続されたビアホール11および電極が形成されている。同様に、大型配線基板12Bの各単位ユニットには、外部接続端子7に接続されたビアホールおよび電極22が形成されている。
SIMカードを製造するには、まず、図7に示すように、大型配線基板12Bの各単位ユニットに3個の半導体チップ3を実装する。ここで、大型配線基板12Bの上面は後に配線基板2Bの上面となる面であり、半導体チップ3が形成される面である。また、大型配線基板12Bの裏面は後に配線基板2Bの裏面となる面であり、外部接続端子7が形成される面である。
コントローラチップ3Cおよびメモリチップ3Mは、接着剤または接着フィルム(図示せず)を介して大型配線基板12Bの上面上にペレット付けすることで形成し、ICチップ3Iは、接着剤または接着フィルム(図示せず)を介してメモリチップ3M上にペレット付けすることで形成する。このとき、ICチップ3Iをメモリチップ3Mの上に形成しているが、これは、メモリチップ3MがICチップ3Iよりも大きい寸法であり、その面積が大きく形成されているためである。仮に相対的に面積の小さいICチップ3Iを下にした場合、ICチップ3Iへ金ワイヤが接続できないという不都合が生じる。従って、本実施の形態では、相対的に表面積の大きいチップを下に形成し、相対的に表面積の小さいチップを上に積層させて形成している。また、ICチップ3Iの配置は、メモリチップ3Mの寸法内に配置され、ICチップ3Iの外周がメモリチップ3Mの外周よりもはみ出さない位置、すなわち、メモリチップ3Mの外周より内側に配置されている。ICチップ3Iをこのように配置することで、図3に示すように、金ワイヤ9を配置する領域の自由度を上げることが出来る。
次に、図8に示すように、周知のワイヤボンディング装置を使って、3個の半導体チップ3のそれぞれと大型配線基板12Bの電極(図示せず)とを金ワイヤ9で結線する。このとき、大型配線基板12Bの電極とICチップ3Iとを接続する金ワイヤ9は、そのループの上端部が、後に成形するモールド樹脂4の上面(図の一点鎖線で示す位置)よりも高くなるようにボンディングする。すなわち、配線基板12Bの上面を基準にして、金ワイヤ9の高さが、モールド樹脂4の高さよりも高く形成されている。また、ICチップ3Iと配線基板12Bの電極22を接続する金ワイヤ(第1ワイヤ)9は、メモリチップ3Mと配線基板12Bの電極22を接続する金ワイヤ(第2ワイヤ)9よりも、その高さが高くなるように形成されている。これは、第1ワイヤ9と第2ワイヤ9が接触してしまうのを防ぐためである。
次に、図9に示すように、上記大型配線基板12Bを、上金型20Aと下金型20Bとで構成されるモールド金型20のキャビティ21内に装着する。このようにすると、ICチップ3Iに接続されている金ワイヤ9の上端部は、弾性変形によって上金型20Aの表面に密着する。金ワイヤ9は、弾性に富んでいるので容易に変形することから、その上端部を上金型20Aで押さえつけても、ICチップ3Iと金ワイヤ9との接続部にダメージを与えることがない。
次に、モールド金型20のキャビティ21内に溶融樹脂を注入してモールド樹脂4を成形した後、大型配線基板12Bをモールド金型20から取り出す(図10)。このとき、ICチップ3Iに接続されている金ワイヤ9の上端部は、モールド樹脂4の上面と同じ高さになるが、その表面には、非常に薄い樹脂の被膜(フラッシュバリ)が付着している。
そこで、金ワイヤ9の上端部を覆っている薄いフラッシュバリを除去することによって、金ワイヤ9の上端部をモールド樹脂4の上面からある程度露出させる。すなわち、金ワイヤ9の一部はモールド樹脂4の上面から露出している。フラッシュバリを除去するには、例えば短波長のレーザを使ってモールド樹脂4の上面を蒸発させる、または、スパッタリングする。あるいは、モールド樹脂4の上面をブラスト処理してもよい。さらに、ノズルの先端から高圧の水を噴射するウォータジェット処理や、モールド樹脂4を溶かす化学薬品(例えば発煙硝酸)を用いたエッチング処理などを用いることもできる。
図11は、フラッシュバリを除去した後のモールド樹脂4の上面を示す平面図である。図に示すように、各単位ユニットの接点(6a、6b、6c、6e、6g)と対向する箇所に金ワイヤ9の上端部が露出している。
次に、図12に示すように、モールド樹脂4の上面から露出した金ワイヤ9の上部に導電性接着剤10を塗布する。導電性接着剤10の塗布は、例えばスクリーン印刷法やポッティング法によって行う。一方、モールド樹脂4の上面のうち、金ワイヤ9が露出した領域を除く他の領域には、非導電性の接着剤8を塗布する。なお、接着剤の塗布作業を簡略化するために、非導電性の接着剤8を塗布する領域と金ワイヤ9の上部とに同時に導電性接着剤10を塗布してもよい。金ワイヤ9の上部に塗布する導電性接着剤10は、次の工程でモールド樹脂4の上面に大型配線基板12Aを貼り付ける際に容易に変形できる程度の弾性を有していることが望ましい。
また、上記の方法に代えて、図13に示すように、金ワイヤ9の周囲に開口13を設けた接着シート14をモールド樹脂4の上面全体に貼り付け、その前後の工程で金ワイヤ9の上部に導電性接着剤10を塗布してもよい。あるいは、両面に接着剤を塗布した異方性導電性フィルムをモールド樹脂4の上面全体に貼り付けてもよい。大型配線基板12Aの一面(モールド樹脂4と対向する面)には、ビアホール11に接続された電極が形成されているので、モールド樹脂4の上面に異方性導電性フィルムを貼り付けてその上に大型配線基板12Aを重ねると、電極と接する箇所の異方性導電性フィルムのみが導通状態となり、金ワイヤ9と電極とを電気的に接続することができる。
次に、図14に示すように、モールド樹脂4の上面に大型配線基板12Aを重ね合わせ、接着剤8によって両者を接着する。このようにすると、金ワイヤ9の上部に塗布された導電性接着剤10、大型配線基板12Aの電極およびビアホール11を介して接点(6a、6b、6c、6e、6g)のそれぞれと金ワイヤ9とが電気的に接続される。
次に、大型配線基板12A、モールド樹脂4および大型配線基板12Bを単位ユニットの外縁に沿って切断することにより、前記図1〜図4に示す本実施の形態のSIMカード1が得られる。前述したように、SIMカード1のコーナー部には、斜めの切り欠き5や丸みを設ける必要があるので、ノズルの先端から高圧の水を噴射するウォータジェット方式を用いて大型配線基板12A、12Bとモールド樹脂4を切断することにより、切断と同時に切り欠き5や丸みを設けることができる。また、ウォータジェット方式とダイシング方式とを併用し、直線部分はダイシング方式で切断し、切り欠き5や丸みを設ける部分はウォータジェット方式で切断してもよい。ダイシング方式は、ウォータジェット方式よりも切断速度が速いので、ウォータジェット方式とダイシング方式とを併用すると、ウォータジェット方式単独での切断に比べて、切断時間を短縮することができる。また、この製造方法でSIMカード1を形成する場合、直線部分はダイシング方式で一度に切断できるため、SIMカード1の1個単位の製造コストを削減することが可能である。
また、本実施の形態では、大型配線基板12A、12Bを用いてモールドする方法を例示したが、SIMカード1の製造方法はこれに限られるものではなく、たとえば各SIMカード1を個別に封止させて形成するトランスファモールド法を適用して形成することも可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を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で種々変更可能であることはいうまでもない。
たとえば、本実施の形態では、メモリチップ3M、ICチップ3Iおよびコントローラチップ3Cで構成される例を示したが、ICチップ3Iおよびコントローラチップ3Cを1チップ化してSIMカード1を構成してもよい。
すなわち、図15に示すように、フラッシュメモリを有するメモリチップ3M上にICチップおよびコントローラチップを含むチップ3ICの2チップ構成とする。このとき、チップ3ICからは、モールド樹脂4の上面から露出する金ワイヤ(第1ワイヤ)9と、モールド樹脂4の上面から露出しない金ワイヤ(第2ワイヤ)とが混在している。ここで、上記第1ワイヤ9は、導電性接着剤10およびビアホール11を介して接点6と接続し、かつ、配線基板12B上に形成された電極22を介して外部接続端子7と接続している。また、上記第2ワイヤ9は、上記第1ワイヤよりも低い高さで形成され、配線基板2B上に形成された電極22を介して外部接続端子7と接続している。このように、SIMカード1を2チップ構成とした場合、コントローラチップ3Cのスペースを省略することができるので、SIMカード1の微細化に有効である。また、省略するスペースに他の機能を有するチップまたはフラッシュメモリチップを搭載させることも可能であり、その場合、SIMカード1を、より多機能化または大容量化させることが可能となる。
また、図16に示すように、メモリチップ3M、ICチップおよびコントローラチップを含むチップ3ICを1チップ化し、チップ3MICの1チップ構成とした場合においても適用することが可能であり、前述の2チップ構成の場合と比較して、更なる微細化、多機能化または大容量化が可能となる。また、1チップ構成とすることで、チップ厚を抑制することができるため、SIMカード1の厚みを薄くすることができる。
前記実施の形態では、メモリカードの機能とSIMカードの機能を有するマルチファンクションSIMカードについて記載したが、カードの機能はこれらの機能を有するものに限定されない。例えばメモリカードとしての機能のみを有するもの、SIMカードとして機能のみを有するもの、あるいはメモリカードやSIMカードの機能とは異なる別の機能を有する半導体チップを含んだカードなど、様々な機能を有するカードに本発明を適用することができる。例えば本実施の形態では、SIMカード1のインターフェイスとして、図2に示すようなメモリスティックPROの例を明示したが、これに限られるものではなく、マルチメディアカード、SDカードまたはUSB等、目的に応じた各インターフェイスの端子構造とすることが可能である。
配線基板に搭載する半導体チップの種類や数およびそれらの組み合わせは、カードの機能に応じて種々変更可能であり、例えばメモリカードの機能のみを有するカードにおいては、電気的に消去および書き込み可能な不揮発性メモリが形成された1個または複数個のメモリチップと、このメモリチップに対するメモリインタフェース動作を制御するインタフェースコントローラチップとでシステムを構成することもできる。また、半導体チップを搭載する配線基板側の外部接続端子の数についても、必要な機能構成に応じて様々に変更可能であり、外部接続端子の数が少ない場合には、全ての外部接続端子を一列に並べて配置することも可能である。
また、封止樹脂の上面から露出させたワイヤを介して封止樹脂上の配線基板と半導体チップを接続する本発明の構造および製造方法は、カード以外の半導体パッケージにも広く適用することができる。
本発明のSIMカードは、配線基板に搭載する半導体チップの種類や組み合わせを変えることによって多様な機能を実現することができるので、マルチファンクションSIMカードはもとより、その他の複合機能カード、通信カードなどに広く適用することができる。
1 SIMカード
2A、2B 配線基板
3 半導体チップ
3C コントローラチップ
3I ICチップ
3M メモリチップ
3IC チップ
3MIC チップ
4 モールド樹脂
5 切り欠き
6、6a〜6h 接点
7 外部接続端子
8 接着剤
9 金ワイヤ
10 導電性接着剤
11 ビアホール
12A、12B 大型配線基板
13 開口
14 接着シート
20 モールド金型
20A 上金型
20B 下金型
21 キャビティ
22 電極
2A、2B 配線基板
3 半導体チップ
3C コントローラチップ
3I ICチップ
3M メモリチップ
3IC チップ
3MIC チップ
4 モールド樹脂
5 切り欠き
6、6a〜6h 接点
7 外部接続端子
8 接着剤
9 金ワイヤ
10 導電性接着剤
11 ビアホール
12A、12B 大型配線基板
13 開口
14 接着シート
20 モールド金型
20A 上金型
20B 下金型
21 キャビティ
22 電極
Claims (21)
- 一面に複数の外部接続端子が形成された第1配線基板と、前記第1配線基板の他面に実装され、複数のワイヤを介して前記第1配線基板に電気的に接続された半導体チップと、前記半導体チップおよび前記ワイヤを封止する封止樹脂と、一面に複数の接点が形成され、他面が前記封止樹脂の上面に接合された第2配線基板とを有し、
前記第1配線基板と前記半導体チップとを電気的に接続する前記複数のワイヤは、それらのループの上端部が前記封止樹脂の上面から露出して前記第2配線基板に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記封止樹脂の上面から露出した前記ワイヤ上に導電性接着剤が形成され、前記ワイヤと前記第2配線基板とは、前記導電性接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記半導体チップは、電気的に消去および書き込み可能な不揮発性メモリが形成された第1の半導体チップと、前記不揮発性メモリに対するメモリインタフェース動作を制御するインタフェースコントローラが形成された第2の半導体チップと、前記インタフェースコントローラから与えられた動作コマンドに従って処理を行うICカードマイコンが形成された第3の半導体チップとを含み、前記第1配線基板と前記第3の半導体チップとを電気的に接続する前記複数のワイヤは、それらのループの上端部が前記封止樹脂の上面から露出して前記第2配線基板に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記第3の半導体チップは、前記第1の半導体チップ上に積層されていることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記第2配線基板は、非導電性接着剤によって前記封止樹脂の上面に接合されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記第2配線基板は、前記導電性接着剤によって前記封止樹脂の上面に接合されていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
- 前記第1配線基板、前記第2配線基板および前記封止樹脂は、Mini−UICC規格に基づいた外形寸法を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)一面に複数の外部接続端子が形成された第1配線基板と、一面に複数の接点が形成された第2配線基板とを用意する工程、
(b)前記第1配線基板の他面に半導体チップを実装し、ワイヤを介して前記第1配線基板と前記半導体チップとを電気的に接続する工程、
(c)前記他面を上に向けた状態で、前記第1配線基板をモールド金型に装着し、前記ワイヤのループの上端部を前記モールド金型のキャビティの上面に接触させる工程、
(d)前記キャビティに樹脂を注入することによって、前記半導体チップおよび前記ワイヤを封止樹脂で封止し、前記ワイヤのループの上端部を前記封止樹脂の上面から露出させる工程、
(e)前記封止樹脂の上面に前記第2配線基板の他面を接合することによって、前記封止樹脂の上面から露出した前記ワイヤと前記第2配線基板とを電気的に接続する工程。 - 前記工程(d)の後、前記工程(e)に先立って、前記封止樹脂の上面から露出した前記ワイヤ上に導電性接着剤を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(d)の後、前記工程(e)に先立って、前記封止樹脂の上面から露出した前記ワイヤに付着したフラッシュバリを除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記封止樹脂の上面をレーザスパッタ処理することによって、前記フラッシュバリを除去することを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(e)の後、前記第1配線基板、前記第2配線基板および前記封止樹脂を切断する工程をさらに含むことを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1配線基板、前記第2配線基板および前記封止樹脂を、ウォータジェット方式によって切断することを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1配線基板、前記第2配線基板および前記封止樹脂を、ウォータジェット方式とダイシング方式とを併用して切断することを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
- 前記切断工程後の前記第1配線基板、前記第2配線基板および前記封止樹脂は、Mini−UICC規格に基づいた外形寸法を有することを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体チップは、電気的に消去および書き込み可能な不揮発性メモリが形成された第1の半導体チップと、前記不揮発性メモリに対するメモリインタフェース動作を制御するインタフェースコントローラが形成された第2の半導体チップと、前記インタフェースコントローラから与えられた動作コマンドに従って処理を行うICカードマイコンが形成された第3の半導体チップとを含み、前記第1配線基板と前記第3の半導体チップとを電気的に接続する前記複数のワイヤは、それらのループの上端部が前記封止樹脂の上面から露出して前記第2配線基板に電気的に接続されることを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 上面および裏面を有する第1基板と、
上面および裏面を有する第2基板と、
前記第1基板の上面と前記第2基板の上面の間に形成され、前記第1基板の上面上に形成された第1半導体チップと、
前記第1基板の上面と前記第2基板の上面の間に形成され、前記第1半導体チップ上に形成された第2半導体チップと、
前記第1基板の裏面上に形成され、前記第1半導体チップと電気的に接続される第1端子と、
前記第2基板の裏面上に形成され、前記第2半導体チップと電気的に接続される第2端子と、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体装置は、さらに、
前記第2半導体チップおよび前記第2端子に電気的に接続されるワイヤと、
前記ワイヤ、前記第1および第2半導体チップを覆う樹脂と、
を有し、
前記ワイヤの一部は前記樹脂の上面から露出していることを特徴とする請求項17記載の半導体装置。 - 前記半導体装置は、さらに、
前記第2半導体チップおよび前記第2端子に電気的に接続されるワイヤと、
前記ワイヤ、前記第1および第2半導体チップを覆う樹脂と、
を有し、
前記第1基板の上面を基準にして、前記ワイヤの高さは前記樹脂の高さよりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項17記載の半導体装置。 - 前記第1半導体チップは、フラッシュメモリを有するメモリカード用のチップであり、
前記第2半導体チップは、ICカード用のチップであることを特徴とする請求項17記載の半導体装置。 - 上面および裏面を有する第1基板と、
上面および裏面を有する第2基板と、
前記第1基板の上面と前記第2基板の上面の間に形成され、前記第1基板の上面上に形成された第1半導体チップと、
前記第1基板の裏面上に形成され、前記第1半導体チップと電気的に接続される第1端子と、
前記第2基板の裏面上に形成され、前記第1半導体チップと電気的に接続される第2端子と
前記第1半導体チップ、前記第1および第2端子に電気的に接続される第1ワイヤと、
前記第1半導体チップおよび前記第2端子に電気的に接続される第2ワイヤと、
第1ワイヤの一部、前記第2ワイヤおよび前記第1半導体チップを覆う樹脂と、
を有し、
前記第1ワイヤの一部は、前記樹脂の上面から露出しており、
前記第1基板の上面を基準にして、前記第1ワイヤの高さは前記第2ワイヤの高さよりも高い位置に形成されていることを特徴とする半導体装置。
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