JP2016173684A - 半導体メモリカードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストや製造工数を低減した半導体メモリカードの製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態の製造方法においては、第１の半導体記憶装置とそれより外形が小さい第２の半導体記憶装置とを用意する。半導体記憶装置の外部端子を露出させるための開口部１４を含む第１のケース１１Ａと、第２のケース１２Ａとを用意する。第１および第２のケース１１Ａ、１２Ａは、第１の半導体記憶装置に対応した形状を有する収容部１６、１８と、収容部１６、１８内に設けられ、第２の半導体記憶装置を位置決めする支持部１９とを備えている。カードケース１０Ａ内に第１または第２の半導体記憶装置を収納して半導体メモリカードを作製する。
【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、半導体メモリカードの製造方法に関する。

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリのような不揮発性半導体メモリチップを内蔵する半導体メモリカードにおいては、高容量化、高速化、製造コストの低減等を図るために、１つのパッケージ内にメモリチップやコントローラチップを封止したＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）構造の半導体記憶装置を、カードケース内に収納した構造が適用されている。ＳｉＰ構造の半導体記憶装置は、例えば外部端子を有する配線基板と、配線基板の端子形成面とは反対側の面に実装されたメモリチップおよびコントローラチップと、メモリチップおよびコントローラチップを封止する封止樹脂層とを備えている。

カードケース内に収納される半導体記憶装置ついて、半導体メモリカードの記憶容量のような性能や、配線基板上に実装される半導体チップの大きさ等によって、複数の装置サイズの半導体記憶装置を用意する。半導体記憶装置の大きさや形状に合っていないカードケースを使用すると、ケース内で半導体記憶装置のガタツキやズレ等が生じる。このため、収納する半導体記憶装置に合わせた形状を有する収容部を備えるカードケースを用意する場合がある。すなわち、収納する半導体記憶装置の形状に合わせて複数種類のカードケースを用意している。複数種類のカードケースを用意するためには、それぞれのカードケースに対応させた成形金型が必要になる。これは半導体メモリカードの製造コストや製造工数を増大させる要因になる。

特開２０１３−１８２２９１号公報

本発明が解決しようとする課題は、製造コストや製造工数を低減することを可能にした半導体メモリカードの製造方法を提供することにある。

実施形態の半導体メモリカードの製造方法は、第１の半導体記憶装置または第２の半導体記憶装置を、第１のケースに設けられた第１の収容部および第２のケースに設けられた第２の収容部に収容しつつ、第１のケースと第２のケースとで挟み込む工程と、第１のケースに設けられた第１の接合部と、第２のケースに設けられた第２の接合部とを接合する工程と、を具備する。第１の半導体記憶装置は、外部端子を備える。第２の半導体記憶装置は、外部端子を備えると共に、第１の半導体記憶装置より小さい外形を有する。第１のケースは、第１および第２の半導体記憶装置の外部端子を露出させるための開口部を含む。第１の収容部は、第１の半導体記憶装置に対応した形状を有する。第１の接合部は、第１のケースの外周縁部に設けられている。第２の収容部は、第１の半導体記憶装置に対応した形状を有する。第２の接合部は、第２のケースの外周縁部に設けられている。第１の収容部および第２の収容部の少なくとも一方は、第２の半導体記憶装置を位置決めする支持部をさらに有する。

実施形態の半導体メモリカードを示す図である。 図１に示す半導体メモリカードに収納される第１の半導体記憶装置の上面図である。 図２に示す第１の半導体記憶装置の下面透過図である。 図１に示す半導体メモリカードに収納される第２の半導体記憶装置の上面図である。 図４に示す第２の半導体記憶装置の下面透過図である。 図３および図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示す半導体メモリカードに用いられるカードケースの第１の構成例を示す分解平面図である。 図７に示すカードケースの第１のケースに第１の半導体記憶装置を収容した状態を示す図である。 図８に示す第１のケースに第２のケースを接合した状態を示す図である。 図７に示すカードケースの第１のケースに第２の半導体記憶装置を収容した状態を示す図である。 図１０に示す第１のケースに第２のケースを接合した状態を示す図である。 図１に示す半導体メモリカードに用いられるカードケースの第２の構成例を示す分解平面図である。 図１２に示すカードケースに収容される第１の半導体記憶装置の上面図である。 図１２に示すカードケースに収容される第２の半導体記憶装置の上面図である。 図１に示す半導体メモリカードに用いられるカードケースの第３の構成例を示す分解平面図である。 図１５に示すカードケースに収容される第１の半導体記憶装置の上面図である。 図１５に示すカードケースに収容される第２の半導体記憶装置の上面図である。 他の実施形態の半導体メモリカードに用いられるカードケースの第１のケースを示す平面図である。

以下、実施形態の半導体メモリカードの製造方法について説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。説明中の上下等の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には後述する半導体メモリカードの端子面を上とした場合の相対的な方向を示し、重力加速度方向を基準とした現実の方向とは異なる場合がある。

まず、実施形態の製造方法を適用して製造される半導体メモリカードについて、図１ないし図６を参照して述べる。図１は実施形態による半導体メモリカードを示す図であって、図１（ａ）は半導体メモリカードの上面図、図１（ｂ）は半導体メモリカードの側面図である。図１に示される半導体メモリカード１は、例えばＳＤ^TM規格のメモリカード（ＳＤ^TMカード）として使用されるものであり、上下一対のカードケース１０と、カードケース１０内に収納された半導体記憶装置３０（３０１、３０２）とを具備している。

カードケース１０は、上蓋となる第１のケース１１と、下蓋となる第２のケース１２とを備えている。カードケース１０は、第１のケース１１と第２のケース１２とを重ね合せた際に、半導体記憶装置３０の収納部となる空間が形成される構造を有している。空間内に配置された半導体記憶装置３０は、第１のケース１１および第２のケース１２の外周縁部を例えば溶着することによって、カードケース１０内に収納される。カードケース１０は、半導体メモリカード１の前後や表裏の向きを示す切り欠き部１３を有している。半導体記憶装置３０の上面（端子形成面）を覆う第１のケース１１は、半導体記憶装置３０の外部端子３１を露出させる開口部１４を有している。カードケース１０は、例えばポリカーボネート樹脂やＡＢＳ樹脂等の絶縁樹脂材料で形成されている。

半導体記憶装置３０は、ＳｉＰ構造の半導体装置により構成されている。ただし、半導体記憶装置３０はＳｉＰ構造に限られず、メモリチップやコントローラチップ等を内包する半導体パッケージを配線基板上に実装したものであってもよい。ＳｉＰ構造の半導体記憶装置３０の構成について、以下に詳述する。図２は図１に示す半導体メモリカード１に収納される第１の半導体記憶装置３０１を上面（端子形成面）から見た図（上面図）、図３は第１の半導体記憶装置３０１を下面（モールド面）から透視して見た透過図（下面透過図）である。図４は図１に示す半導体メモリカード１に収納される第２の半導体記憶装置３０２の上面図、図５は図４に示す第２の半導体記憶装置３０２の下面透過図である。図６は図４および図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図２および図３に示される第１の半導体記憶装置３０１と、図４および図５に示される第２の半導体記憶装置３０２とは、基本的に同様な構成を有している。ただし、第２の半導体記憶装置３０２は、第１の半導体記憶装置３０１に比べて小さい外形を有している。第１および第２の半導体記憶装置３０１、３０２は、それぞれ端子形成基板とチップ搭載基板とを兼ねる配線基板３２を備えている。配線基板３２は、端子形成面である第１の面３２ａと、チップ搭載面である第２の面３２ｂとを有している。配線基板３２は、例えば樹脂基材の表面や内部に配線網を設けたプリント配線板である。配線基板３２の第１の面３２ａには、外部端子３１が設けられている。外部端子３１は、配線基板３２の第１の外形辺Ｓ１の近傍に位置するように、第１の外形辺Ｓ１に沿って配列されている。

配線基板３２の第２の面３２ｂには、メモリチップ３３が実装されている。図２ないし図６は、２個のメモリチップ３３を積層して配線基板３２の第２の面３２ｂ上に搭載した構造を示しているが、メモリチップ３３の搭載数や搭載構造はこれに限られるものではない。メモリチップ３３の搭載数は、１個または３個以上であってもよく、メモリチップ３３の記憶容量や半導体メモリカード１の容量等に応じて適宜設定される。メモリチップ３３としては、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリのような半導体メモリチップが用いられる。メモリチップ３３上には、コントローラチップ３４が積層されている。コントローラチップ３４は、複数のメモリチップ３３からデータの書き込みや読み出しを行うチップを選択し、選択したメモリチップ３３へのデータの書き込み、および選択したメモリチップ３３に記憶されたデータの読み出し等を行う。

図２ないし図６において、２個のメモリチップ３３は矩形状の同一形状を有し、それぞれ電極パッド３５を備えている。２個のメモリチップ３３は、それぞれ電極パッド３５が露出するように階段状に積層されている。２個のメモリチップ３３の電極パッド３５は、金属ワイヤ３６を介して順に接続されており、さらに金属ワイヤ３６を介して配線基板３２の接続パッド３７と電気的に接続されている。コントローラチップ３４は、電極パッド３８を有している。コントローラチップ３４の電極パッド３８は、金属ワイヤ３９を介して配線基板３２の接続パッド４０と電気的に接続されている。

メモリチップ３３やコントローラチップ３４が搭載された配線基板３２の第２の面３２ｂには、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂を用いた封止樹脂層４１が形成されている。封止樹脂層４１は、例えばモールド成形により形成される。メモリチップ３３やコントローラチップ３４は、金属ワイヤ３６、３９等と共に封止樹脂層４１で一体的に封止されている。これらによって、ＳｉＰ構造の半導体記憶装置３０（３０１、３０２）が構成されている。前述したように、ＳｉＰ構造の半導体記憶装置３０（３０１、３０２）をカードケース１０に収納することによって、半導体メモリカード１が構成される。

次に、上述した半導体メモリカード１の製造工程について説明する。まず、図７ないし図１１を参照して、カードケース１０の第１の構成例を用いた半導体メモリカード１の製造工程について述べる。図７は第１の構成例によるカードケース１０Ａの分解平面図である。図７に示されるカードケース１０Ａは、図２および図３に示した第１の半導体記憶装置３０１、または図４および図５に示した第２の半導体記憶装置３０２の収納に用いられる。カードケース１０Ａは、上下一対のケース１１Ａ、１２Ａにより構成されている。第１のケース１１Ａは、外部端子３１を露出させる開口部１４を有している。

第１のケース１１Ａの外周縁部には、第１の接合部として第１の溶着部１５が設けられている。第１の溶着部１５の内側には、半導体記憶装置３０（３０１、３０２）を収容する第１の収容部１６が設けられている。同様に、第２のケース１２Ａの外周縁部には、第２の接合部として第２の溶着部１７が設けられている。第２の溶着部１７の内側には、半導体記憶装置３０を収容する第２の収容部１８が設けられている。第１および第２の収容部１６、１８の全体形状は、それぞれ第１の半導体記憶装置３０１に対応している。すなわち、第１および第２の収容部１６、１８は、それぞれ第１の半導体記憶装置３０１に対応した凹部形状を有している。収容部１６、１８内に配置された第１の半導体記憶装置３０１は、凹部形状を有する収容部１６、１８の内壁面により位置決めされる。

第１および第２の収容部１６、１８内には、さらに第１の半導体記憶装置３０１より小さい外形を有する第２の半導体記憶装置３０２を収容した際に、第２の半導体記憶装置３０２を位置決めする支持部として段差部１９が設けられている。すなわち、第１および第２の収容部１６、１８の両側面には、それらの形状が内側に向けた段差形状となるように段差部１９が設けられている。第１および第２の収容部１６、１８は、両側面に設けられた段差部１９で規定される直線Ｘを境として、直線Ｘより上方の第１の領域（開口部１４を含む領域）Ｙ１と、直線Ｘより下方の第２の領域Ｙ２とを有している。第１の領域Ｙ１は、第２の半導体記憶装置３０２の形状に対応している。

上述したカードケース１０Ａに第１の半導体記憶装置３０１を収納して半導体メモリカード１を作製する場合には、まず図８に示すように、第１のケース１１の第１の収容部１６内に第１の半導体記憶装置３０１を配置する。第１の半導体記憶装置３０１の両側面は、第１の収容部１６と対応するように段差形状を有している。第１の半導体記憶装置３０１は、段差が設けられた部分を境として、収容部１６、１８の第１の領域Ｙ１に対応する領域Ｚ１と、収容部１６、１８の第２の領域Ｙ２に対応する領域Ｚ２とを有している。第１の半導体記憶装置３０１の領域Ｚ１は、第２の半導体記憶装置３０２と同一形状を有している。第１の半導体記憶装置３０１の領域Ｚ２は、第２の半導体記憶装置３０２を段差部１９で位置決めした上で、第１の半導体記憶装置３０１の収容部１６、１８内への配置を可能にするように、領域Ｚ１より横幅が小さい形状を有している。

次に、図９に示すように、第１の半導体記憶装置３０１を収容した第１のケース１１Ａ上に第２のケース１２Ａを配置する。言い換えると、第１の半導体記憶装置３０１を収容部１６、１８内に収容しつつ第１のケース１１Ａと第２のケース１２Ａとで挟み込む。この後、第１および第２のケース１１Ａ、１２Ａの溶着部１５、１７に、例えば超音波振動を加えて溶融し、これらを固化させることによって、溶着部１５、１７を一体的に固定する。このようにして、第１の半導体記憶装置３０１をカードケース１０Ａ内に収納することによって、第１の半導体記憶装置３０１を備える半導体メモリカード１が作製される。

第１の半導体記憶装置３０１は、その外形辺の一部が収容部１６、１８の内壁面で位置決めされているため、半導体メモリカード１内における第１の半導体記憶装置３０１のガタツキやズレ等の発生を抑制することができる。第１の半導体記憶装置３０１を収容部１６、１８の内壁面で位置決めするにあたって、第１の半導体記憶装置３０１のブレード加工された外形辺に基づいて位置決めすることが好ましい。半導体記憶装置３０１は、例えば多数個取りの集合基板の各装置形成領域にメモリチップ３３やコントローラチップ３４を実装し、さらに各装置形成領域を一括して樹脂封止した後、樹脂封止体を各装置形成領域に応じて切断することにより作製される。

樹脂封止体の切断工程は、樹脂封止体を半導体記憶装置３０１の外形に近似した長方形にブレード加工する工程と、ブレード加工された切断体を半導体記憶装置３０１の細部形状に応じてレーザ加工する工程とを有している。上述した切断工程を経て作製される半導体記憶装置３０１は、ブレード加工された外形辺とレーザ加工された外形辺とを有している。ブレード加工された外形辺に基づく装置サイズの公差は±６０μｍ程度であるのに対し、レーザ加工された外形辺に基づく装置サイズの公差は±１００μｍ程度である。従って、第１の半導体記憶装置３０１のブレード加工された外形辺を収容部１６、１８の内壁面で位置決めすることによって、半導体メモリカード１内における第１の半導体記憶装置３０１のガタツキやズレ等の発生をより効果的に抑制することができる。

上述したカードケース１０Ａに第２の半導体記憶装置３０２を収納して半導体メモリカード１を作製する場合には、まず図１０に示すように、第１のケース１１の第１の収容部１６内に第２の半導体記憶装置３０２を配置する。第２の半導体記憶装置３０２は、収容部１６、１８の第１の領域Ｙ１に対応する形状を有している。このため、第１のケース１１内に収容された第２の半導体記憶装置３０２は、収容部１６、１８内の段差部１９により位置決めされる。次に、図１１に示すように、第２の半導体記憶装置３０２を収容した第１のケース１１Ａ上に第２のケース１２Ａを配置する。この後、第１および第２のケース１１Ａ、１２Ａの溶着部１５、１７を例えば超音波振動の付加により溶融し、さらに固化させることによって、溶着部１５、１７を一体的に固定する。

第２の半導体記憶装置３０２をカードケース１０Ａ内に収納することによって、第２の半導体記憶装置３０２を備える半導体メモリカード１が作製される。第２の半導体記憶装置３０２は、その外形辺の一部が収容部１６、１８の内壁面および段差部１９で位置決めされるため、半導体メモリカード１内における第２の半導体記憶装置３０２のガタツキやズレ等の発生を抑制することができる。第２の半導体記憶装置３０１は、第１の半導体記憶装置３０１と同様に、ブレード加工された外形辺に基づいて位置決めされることが好ましい。このように、カードケース１０の形状に対して外形が小さい第２の半導体記憶装置３０２を、第１の半導体記憶装置３０１と共通のカードケース１０内に良好に収納することができる。従って、半導体記憶装置３０のガタツキやズレ等の発生を抑制した上で、半導体メモリカード１の製造コストや製造工数を低減することが可能になる。

次に、図１２ないし図１４を参照して、カードケース１０の第２の構成例を用いた半導体メモリカード１の製造工程について述べる。図１２は第２の構成例によるカードケース１０Ｂの分解平面図である。図１２に示されるカードケース１０Ｂは、図１３に示される第１の半導体記憶装置３０１Ｂ、または図１４に示される第２の半導体記憶装置３０２Ｂの収納に用いられる。カードケース１０Ｂは、ケース１１Ｂ、１２Ｂの収容部１６、１８内の一方の側面に設けられた段差部１９を有している。第２の半導体記憶装置３０２Ｂを支持する段差部１９は、収容部１６、１８内の一方の側面のみに設けられていてもよい。このような段差部１９であっても、半導体メモリカード１内における第２の半導体記憶装置３０２Ｂのガタツキやズレ等の発生を抑制することができる。

次に、図１５ないし図１７を参照して、カードケース１０の第３の構成例を用いた半導体メモリカード１の製造工程について述べる。図１５は第３の構成例によるカードケース１０Ｃの分解平面図である。図１５に示されるカードケース１０Ｃは、図１６に示される第１の半導体記憶装置３０１Ｃ、または図１７に示される第２の半導体記憶装置３０２Ｃの収納に用いられる。カードケース１０Ｃを構成する第１および第２のケース１１Ｃ、１２Ｃは、第２の半導体記憶装置３０２を位置決めする支持部として、収容部１６、１８の両側面から突出した突起部２０を有している。

第２の半導体記憶装置３０２Ｃは、その外形辺の一部が収容部１６、１８の内壁面および突起部２０で位置決めされるため、半導体メモリカード１内における第２の半導体記憶装置３０２Ｃのガタツキやズレ等の発生を抑制することができる。一方、第１の半導体記憶装置３０１Ｃは、その側面に突起部２０に対応するように設けられた凹部４２を有している。ケース１１Ｃ、１２Ｃ内に第１の半導体記憶装置３０１Ｃを収容するにあたって、突起部２０を凹部４２に嵌め合せることによって、第１の半導体記憶装置３０１Ｃを第２の半導体記憶装置３０２と共通のカードケース１０Ｃ内に収納することができる。支持部として突起部２０を適用した場合、第１の半導体記憶装置３０１Ｃのサイズは段差部１９を適用した場合に比べて大きくすることができる。

実施形態の製造方法によれば、第１の半導体記憶装置３０１とそれより小さい外形を有する第２の半導体記憶装置３０２とを、共通のカードケース１０を用いて半導体メモリカード１を作製することができる。そのような場合においても、半導体メモリカード１内における半導体記憶装置３０（３０１、３０２）のガタツキやズレ等の発生を抑制することができる。従って、複数の半導体記憶装置３０に対応した高品質の半導体メモリカード１を低コストおよび低工数で作製することが可能になる。なお、カードケース１０内に配置する半導体記憶装置３０は２個に限られるものではなく、３個以上であってもよい。

図１８は他の実施形態によるカードケースの第１のケース１１を示している。図１８に示されるケース１１の収容部１６は、第１の半導体記憶装置に対応した形状を有している。収容部１６内には、第１の半導体記憶装置より小さい外形を有する第２の半導体記憶装置を支持する第１の段差部１９１と、第２の半導体記憶装置より小さい外形を有する第３の半導体記憶装置を支持する第２の段差部１９２とが設けられている。複数の段差部１９１、１９２（もしくは突起部）が設けられた収容部１６を適用することによって、３個以上の半導体記憶装置３０に共通するカードケースを提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…半導体メモリカード、１０…カードケース、１１…第１のケース、１２…第２のケース、１４…開口部、１５，１７…溶着部、１６，１８…収容部、１９…段差部、２０…突起部、３０…半導体記憶装置、３０１…第１の半導体記憶装置、３０２…第２の半導体記憶装置、３１…外部端子、３２…配線基板、３３…メモリチップ、３４コントローラチップ、３６，３９…金属ワイヤ、４１…封止樹脂層、４２…凹部。

Claims (5)

1. 第１の半導体記憶装置または第２の半導体記憶装置を、第１のケースに設けられた第１の収容部および第２のケースに設けられた第２の収容部に収容しつつ、前記第１のケースと前記第２のケースとで挟み込む工程と、
   前記第１のケースに設けられた第１の接合部と、前記第２のケースに設けられた第２の接合部とを接合する工程と、を具備し、
   前記第１の半導体記憶装置は、外部端子を備え、
   前記第２の半導体記憶装置は、外部端子を備えると共に、前記第１の半導体記憶装置より小さい外形を有し、
   前記第１のケースは、前記第１および第２の半導体記憶装置の前記外部端子を露出させるための開口部を含み、
   前記第１の収容部は、前記第１の半導体記憶装置に対応した形状を有し、
   前記第１の接合部は、前記第１のケースの外周縁部に設けられ、
   前記第２の収容部は、前記第１の半導体記憶装置に対応した形状を有し、
   前記第２の接合部は、前記第２のケースの外周縁部に設けられ、
   前記第１の収容部および前記第２の収容部の少なくとも一方は、前記第２の半導体記憶装置を位置決めする支持部をさらに有する、半導体メモリカードの製造方法。
2. 前記第１および第２の半導体記憶装置のそれぞれは、前記外部端子を有する配線基板と、前記配線基板上に搭載されたメモリチップおよびコントローラチップと、前記配線基板と前記メモリチップおよび前記コントローラチップとを電気的に接続する接続部材と、前記メモリチップおよび前記コントローラチップを封止するように前記配線基板上に形成された封止樹脂層とを備える、請求項１に記載の半導体メモリカードの製造方法。
3. 前記支持部は、前記第１および第２の収容部の少なくとも一方の側面形状を段差形状とするように設けられた段差部を有し、
   前記第１および第２の収容部は、前記段差部を境として、前記開口部を含む第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第１の半導体記憶装置は、前記段差部に対応する段差形状を有し、
   前記第２の半導体記憶装置は、前記第１の領域に対応した形状を有する、請求項１または請求項２に記載の半導体メモリカードの製造方法。
4. 前記支持部は、前記第１および第２の収容部の少なくとも一方の側面から突出された突起部を有し、
   前記第１および第２の収容部は、前記突起部を境として、前記開口部を含む第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第１の半導体記憶装置は、前記突起部に対応する凹部を有し、
   前記第２の半導体記憶装置は、前記第１の領域に対応した形状を有する、請求項１または請求項２に記載の半導体メモリカードの製造方法。
5. 前記第１および第２の半導体記憶装置は、ブレード加工された外形辺を有し、
   前記第１および第２の半導体記憶装置は、前記外形辺により前記第１および第２の収容部内に位置決めされる、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体メモリカードの製造方法。

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