JP3542266B2 - Ｉｃカード及びフレーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣカード及びフレームに関し、更に詳細には導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが接続されたＩＣカード及びＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードは、導線が複数回卷回されて成る平面コイルと半導体素子とから構成され、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する各樹脂フィルムの内面側に形成されたポリウレタン樹脂等から成る接着剤層によって、平面コイル等が挟み込まれて封止されている。
かかるＩＣカードは、カード処理装置に設けられた磁場内を通過する際に、ＩＣカードの平面コイル内に電磁誘導による電力が発生して半導体素子を起動し、ＩＣカードの半導体素子とカード処理装置との情報の授受をアンテナとしての平面コイルを介して行うことができる。
この様なＩＣカードの平面コイルは、従来、被覆電線を卷回して形成されたものと、樹脂フィルム上に形成された金属箔にエッチング等を施して導線を形成するものとがある。
ところで、ＩＣカードの普及を図るためには、ＩＣカードの低コスト化と量産化とが必要であるが、前述した従来の平面コイルを用いたＩＣカードでは、平面コイルの低コスト化と量産化とを充分に図ることができない。
このため、特開平６−３１０３２４号公報においては、プレス加工によって形成した平面コイルを用いたＩＣカードが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報で提案されたように、プレス加工によって平面コイルを形成することにより、従来の平面コイルよりも低コスト化及び量産化を図ることができる。
しかしながら、プレス加工によって形成された平面コイルは、図２９に示す如く、平面コイル１００の端子１０２、１０４がコイルの内側と外側とに形成されている。このため、平面コイル１００の端子１０２、１０４と半導体素子１０６の電極端子１０８、１１０とを接続するワイヤ１１２、１１４のうち、ワイヤ１１４は平面コイル１００を形成する導線１０１を横切る。従って、ワイヤ１１２、１１４に絶縁被覆ワイヤを使用する場合は、ＩＣカードの更なる低コスト化を図ることが困難である。
一方、平面コイル１００を横切ることのないワイヤ１１２に、非絶縁性ワイヤを使用し、平面コイル１００を横切るワイヤ１１４に絶縁被覆ワイヤを使用する場合は、二種類のワイヤを使用しなくてはならず、ＩＣカードの製造工程が複雑化され、ＩＣカードの低コスト化及び量産化を図ることは困難である。
そこで、本発明の課題は、プレス加工によって形成された平面コイルを用いて低コスト化及び量産化を図り得るＩＣカード及びＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームを提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決すべく検討を重ねたところ、一般的に、半導体素子の電極端子を除く表面はパッシベイション膜によって電気的に絶縁されているため、電極端子を除く半導体素子の部分を平面コイルの導線と接触してもよいこと、及び半導体素子の電極端子を平面コイル側とすることによって、平面コイルの端子を半導体素子の電極端子に近接して配設できることが判明した。
このため、本発明者等は、平面コイル１００に対し、電極端子１０８、１１０が導線１０１側となるように、半導体素子１０６を配設し、半導体素子１０６の電極端子１０８、１１０と平面コイル１００の端子１０１、１０３との各々をワイヤによってボンディングした。このＩＣカードでは、平面コイル１０１と半導体素子１０６とを接続するワイヤを絶縁被覆することを要しないこと、及び従来から半導体素子とリードフレームのインナーリードとのボンディング法として採用されているウェッジ・ボンディング法を採用できることを知り、本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明は、導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、該平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成されていると共に、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、前記半導体素子の全体が、その電極端子の形成面が平面コイルの導線に対し対向するように、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、底面部が前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成された凹部内に挿入されていると共に、前記平面コイルの内側端子及び外側端子と接続される半導体素子の電極端子の各々がコイルの内側と外側とに位置され、且つ前記半導体素子の電極端子が、コイルの内外方向に対して同一側に位置する平面コイルの端子と電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカードにある。
また、本発明は、ＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームであって、金属板にプレス加工又はエッチング加工を施して形成されたフレームを構成する、互いに平行な二本のレールの間に、搭載される半導体素子よりも厚い導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る複数個の平面コイルが、前記レールの長手方向に形成され、且つ前記平面コイルの各々には、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、底面部が前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成された、前記半導体素子の全体が挿入される凹部が設けられていることを特徴とするフレームでもある。
尚、本発明において言う「実質的に同一平面上」とは、平面コイルを構成する導線の一部に凹凸が形成されていても、平面コイル全体として同一平面上で導線が卷回されていればよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はＩＣカードの一例を示す平面図である。図１において、プレス加工によって形成された厚さ８０μｍ以上の導線１１が実質的に同一平面上に複数回卷回して成る矩形状の平面コイル１０が形成されている。この平面コイル１０は、全体として同一平面に導線１１が複数回卷回されているものである。かかる平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する端部の各々に設けられた端子１０ａ、１０ｂと、厚さ４０〜５０μｍの半導体素子１２に形成され且つ平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する電極端子１２ａ、１２ｂとは、コイルの内外方向に対して同一側に形成された端子同士が電気的に接続されている。
図１に示すＩＣカードにおいて、半導体素子１２が配設されている平面コイル１０には、図２に示す様に、平面コイル１０を構成する導線１１が曲折されて形成された凹部１４が形成されており、この凹部１４内に半導体素子１０が配設されている。この導線１１の曲折はプレス加工によって行うことができる。かかる凹部１４は、半導体素子１０の全体が凹部１４内に挿入されるサイズとする。
尚、図１において、矩形状の平面コイル１０の角部間に凹部１４を形成しているが、平面コイル１０の角部に凹部１４を形成して半導体素子１０を配設してもよい。
【０００７】
また、図１に示すＩＣカードの部分断面図である図２に示す様に、半導体素子１２と間隙を介して配設されている平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂには、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂが形成された形成面と実質的に同一面となるように、潰し加工が施されて接続面１６が形成されている。この接続面１６が形成された部分は、図２に示す様に、半導体素子１２と略同一厚さに形成されている。
この様に、図１及び図２に示すＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６と、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面とが、実質的に同一平面であるため、ウェッジ・ボンディング法によってワイヤボンディングを施すことができる。このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面からループの一部が突出することなく金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
尚、平面コイル１０や半導体素子１２等は、図２に示す様に、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された、ポリウレタン樹脂やポリオレフィン樹脂等から成る接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止されている。
【０００８】
図１及び図２に示すＩＣカードを製造する際に、平面コイル１０としては、図３に示すフレームＦを用いることが好ましい。このフレームＦは、銅板等の金属板をプレス加工して形成されたものであり、互いに平行な二本のレール６０、６０の間に平面コイル１０、１０・・がレール６０の長手方向に形成されている。かかる平面コイル１０、１０・・を構成する導線１１のうち、最外周の導線１１ａは他の導線１１よりも太く形成され、且つ平面コイル１０の導線１１ａは隣接する平面コイル１０の導線１１ａと連結部６２によって互いに連結されている。このため、平面コイル１０の各々の強度を向上でき、フレームＦの運搬等における取扱性を向上できる。
図３に示すフレームＦの平面コイル１０は、その最外周の導線１１ａを太く形成しているが、導線１１ａを他の導線１１よりも太い状態でＩＣカードとしてもよく、連結部６２等を切断する際に、最外周の導線１１ａを切断して他の導線１１と同一太さとしてもよい。
【０００９】
また、平面コイル１０の強度を更に向上すべく、平面コイル１０を構成する導線１１を連結部で連結してもよい。この連結部は、ＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込む前に切断することによって、導線１１間の短絡を防止できる。
ところで、図３に示すフレームＦは、銅板等の金属板にエッチング加工を施すことによっても得ることができる。エッチング加工によって得られたフレームＦは、プレス加工によって形成した平面コイルの導線１１に比較して、細い導線１１から成る平面コイル１０を形成できる。
【００１０】
図３に示すフレームＦを用いてＩＣカードを製造する際には、フレームＦから切り離した平面コイル１０に半導体素子１２の搭載等を行ってもよいが、平面コイル１０をフレームＦから切り離すことなく半導体素子１２の搭載等を行うことが好ましい。この場合、フレームＦに形成された平面コイル１０の各々に半導体素子１２を搭載し、ボンディング装置を用いて平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする。次いで、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止した後、所定箇所を切断してフレームＦから切り離すことによってＩＣカードを得ることができる。
【００１１】
このワイヤを用いたボンディングとしては、ウェッジ・ボンディング法がワイヤ１８、１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくでき好ましい。かかるウェッジ・ボンディング法は、図４に示すウェッジ・ボンディング装置を用いて行うことができる。このウェッジ・ボンディング装置は半導体装置の製造装置として汎用されている。
かかるウェッジ・ボンディング装置を用いたボンディングでは、ボンディングする端子（以下、ボンディング端子と称する）の一方の上方に移動してきたウェッジ２４の先端部には、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部が斜めに挿通されている〔図４の（ａ）〕。このウェッジ２４が降下し、ワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｂ）〕。
次いで、ウエッジ２４を、ボンディング端子の一方と実質的に同一平面に形成されている他方のボンディング端子の方向に移動させつつクランパ２６を開き、ワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内した後〔図４の（ｃ）〕、他方のボンディング端子の接続面にワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｄ）〕。
【００１２】
その後、クランパ２６によってワイヤ１８を把持して引っ張り、ワイヤ１８を切断し〔図４の（ｅ）〕、ボンディング操作を完了する。
かかる図４の（ａ）〜（ｅ）の一連の操作を繰り返すことによって、ワイヤボンディングを引き続き行うことができる。
このウェッジ・ボンディング法によれば、図４に示す様に、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部がウェッジ２４の先端部に斜めに挿通されているため、先端がボンディング端子の一方に圧着されたワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内する際に、ワイヤ１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくできる。
このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面からループの一部が突出することなくワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
【００１３】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止する際に、接着剤の流れ方向にワイヤ１８のループ状部の変形、ワイヤ１８の圧着部の剥離、或いはワイヤ１８の切断等が発生し、ワイヤ１８と平面コイル１０の導線１１とが接触するおそれがある。かかるループ状のワイヤ１８の変形等を防止するには、図５に示す様に、平面コイル１０の端子１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ｂとに圧着されたワイヤ１８の圧着部を樹脂１５、１５、特にＵＶ硬化樹脂によって固定しておくことが好ましい。
【００１４】
図１及び図２に示すＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続するため、ワイヤ１８、１８によってボンディングをしている。この半導体素子１２は、厚さが４０〜５０μｍ程度で軽いものであるため、ワイヤ１８、１８によって半導体素子１２を充分に支承できる。
かかるワイヤ１８、１８のみによっては半導体素子１２を支承できず、製造中に問題が発生するような場合は、図６に示す様に、半導体素子１２を支承する支承用ワイヤ２５、２５を平面コイル１０の導線１１との間に設けてもよい。この場合、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面で且つ平面コイル１０の外側及び内側となる位置に、支承用ワイヤ２５、２５を圧着する支承用ワイヤ用パッド２３ａ、２３ｂが設けられている。
尚、図６においては、支承用ワイヤ２５を二本設けているが、一本の支承用ワイヤ２５によって半導体素子１２を充分に支承できるならば、支承用ワイヤ２５は一本でもよい。
【００１５】
図１〜図６に示した平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６は、潰し加工が施されて半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面であればよく、その形状は任意の形状とすることができるが、図１、図２、及び図６に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂは、図７に示す端子形状のものが好ましい。図７に示す端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１の幅を保持した状態で延出されており、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１６】
また、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、ボンディング装置の動作等の関係で図８に示す様に、半導体素子１２を迂回して平面コイル１０の内側及び外側に位置する電極端子１２ａ、１２ｂの近傍に設けられた端子１０ａ、１０ｂとの間で行ってもよい。図８は、両者を接続するワイヤ１８、１８が導線１１に対して直角方向に張られた場合である。
かかる図８に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂは、図９に示すものが好ましい。図９の端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１よりも拡幅されており、導線１１に対して直角方向に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１７】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止される際に、接着剤の流れる方向にワイヤ１８が変形するおそれがある。特に、平面コイル１０を構成する導線１１間の間隙が狭い場合には、変形したワイヤ１８が導線１１に接触するおそれもある。このため、ワイヤ１８近傍の接着剤の流れを緩和すべく、図１０に示す様に、平面コイル１０の内側及び外側に位置する端子１０ａ、１０ｂにおいて、接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７を形成することが好ましい。この壁部２７によって、ワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和して導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。
かかる図１０に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとしては、図１１に示すものが好ましい。図１１の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７が立設されている。
【００１８】
この図１１に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに代えて、図１２に示す端子１０ａ、１０ｂを用いることができる。図１１の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の両側に壁部２７ａ、２７ｂが形成されている。かかる図１２に示す端子１０ａ、１０ｂによれば、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保でき、且つワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和し、導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。また、例えワイヤ１８が導線１１側方向に変形しても、導線１１側に形成されている壁部により、ワイヤ１８と導線１１との接触を防止できる。
【００１９】
図７、図９、図１１、及び図１２に示す端子１０ａ（１０ｂ）のいずれも、図１３に示す平面コイル１０を構成する導線１１の端部に潰し加工を施すことによって形成できる。かかる潰し加工によって形成された端子１０ａ、１０ｂは、ワイヤ１８によってボンディングされるため、ワイヤ１０との接続を確実にすべく、端子１０ａ、１０ｂの接続面１６には金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。
唯、端子１０ａ、１０ｂは複雑な形状をしているため、その接続面１６のみに金めっき又はパラジウムめっきを施すことは困難である。このため、図１３に示す様に、導線１１の端部の潰し加工を施す箇所２８に、予め金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。予め施された金めっき又はパラジウムめっきは、潰し加工の際に、展延されて端子１０ａ、１０ｂの接続面１６を実質的に覆うことができる。
【００２０】
以上、述べてきたＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、導電性に優れている金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８によってなされているが、ワイヤ１８、１８は細いために平面コイル１０を構成する導線１１よりも電気抵抗値が高い。このため、平面コイル１０に電磁誘導によって発生した電力が半導体素子１２に充分に送電されない懸念がある。
この懸念を解消するには、図１４に示す様に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを、リボン状の接続金属部材３０により接続することが好ましい。
このリボン状の接続金属部材３０は、導線１１の幅と略等しい幅で且つ銅、金、アルミニウム等の導電性が良好な金属によって形成されている。かかる接続金属部材３０は、平板であってもよいが、図１５に示す様に、途中がドーム状部３０ｃに形成されたものが好ましい。平面コイル１０と半導体素子１２との熱膨張率差や、ＩＣカードの曲げ等によって、平面コイル１０に生じた応力等を吸収できるからである。この図１５に示す接続金属部材３０は、その両端部３０ａ、３０ｂが平坦に形成され、平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）と半導体素子１２の電極端子１２ａ（１２ｂ）とに接続される。
ここで、接続金属部材３０が銅製の場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金めっき、錫めっき、又ははんだめっきを施すと共に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとに金めっきを施し、接続する両端子を加熱・圧着することにより、共晶合金によって行うことができる。一方、接続金属部材３０が金又はアルミニウム製である場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金属めっきを施さなくても行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
尚、ドーム状部３０ｃは、平面コイル１０から突出しない大きさとすることは勿論のことである。
【００２１】
更に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続部の電気抵抗値の低下は、図１６に示す様に、端子１０ｂ（１０ａ）と電極端子１２ｂ（１２ａ）とを直接接合することによっても可能である。かかる接合は、金めっきを施した半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと、金めっき、錫めっき、又ははんだめっき等の金属めっきを施した平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの電極端子１２ａ、１２ｂとを、加熱・加圧して共晶結合によって行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
この場合、端子１０ｂ（１０ａ）と電極端子１２ｂ（１２ａ）との接合を確実にすべく、図１７に示す様に、端子１０ｂ（１０ａ）の接続面に、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）に当接して潰される突起部３２を形成することが好ましい。
【００２２】
図１６に示す様に、半導体素子１２の電極端子１２ｂ、１２ａと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとが直接接合されている場合、ＩＣカードに加えられる屈曲や熱等の応力に因り平面コイル１０に生じる応力は両端子の接続部に集中し、両端子の接続が剥離することがある。この両端子の接続部への応力の集中を緩和するには、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの近傍に、平面コイル１０に加えられる応力を吸収する応力吸収部を形成することが好ましい。
かかる応力吸収部としては、図１８に示す屈曲部３４がプレス加工等で簡単に形成でき好ましい。この屈曲部３４では、平面コイル１０に加えられる応力を屈曲部３４の伸縮によって吸収でき、両端子の接続部に加えられる応力を緩和できる。
【００２３】
また、平面コイル１０に形成される凹部１４も、導線１１を曲折して形成する他に、導線１１の厚さが半導体素子１２よりも厚いことを利用し、図１９に示す様に、導線１１の途中に潰し加工を施して凹部１４を形成してもよい。この場合、平面コイル１０及び半導体素子１２を、ＩＣカードの厚み方向の中央部に位置させることができ、ＩＣカードを薄く形成できる。
尚、図１９に示す様に、潰し加工が施された導線１１の部分が他の導線１１よりも薄くなるが、導線１１自体の電気抵抗値には問題がない。
【００２４】
これまで述べてきたＩＣカードは、平面コイル１０を構成する導線１１に曲折又は潰し加工を施して凹部１４を形成しているが、図２０及び図２１に示す様に、導線１１の端部近傍を曲折すると共に、先端部に潰し加工を施すことによって、平面コイル１０に凹部１４を形成することなく平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６の各々を半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面とすることができる。
この図２０及び図２１においては、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする際に、半導体素子１２の上面を通過する平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着することなく行っている。これに対し、図２２及び図２３に示す様に、半導体素子１２の上面を通過する平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着剤層３６によって接着した後、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤボンディングすることが好ましい。接着剤層３６によって平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着することによって、ワイヤボンディングする際の位置決めを容易に行うことができる。
尚、図１〜図１９においても、接着剤層３６によって平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着した後、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを接続することは好ましい。
【００２５】
図６において、半導体素子１２を支承すべく、支承用ワイヤ２５を半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１との間に掛け渡したが、導線１１の幅が狭い場合には、支承用ワイヤ２５の一端を導線１１に接合することが困難になることがある。この場合には、図２４に示す様に、潰し加工が施された平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面を拡大し、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）とを接続するワイヤ１８と支承用ワイヤ２５との一端を接合することが好ましい。かかる平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）には、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）及び支承ワイヤ用パッド２３ｂ（２３ａ）を具備する端部が挿入されるコ字状の凹部３３が形成されている。この凹部３３に、半導体素子１２の端部を挿入することによって、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）と接続される電極端子１２ｂ（１２ａ）が設けられた半導体素子１２の端部を囲むように、端子１０ｂ（１０ａ）が半導体素子１２の端部の端縁に沿って延出されている。このため、半導体素子１２の位置決めを容易とすることができ、且つワイヤ１８及び支承用ワイヤ２５の長さを短くできて好ましい。この場合も、半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１とを接着剤層３６（図２２、図２３）によって接着した後、ワイヤ１８及び支承用ワイヤ２５をボンディングすることが好ましい。
更に、図２４に示す様に、ワイヤ１８と支承用ワイヤ２５とを、導線１１に平行で且つ一直線状となるように張ることによって、両ワイヤのボンディングを容易に行うことができ且つ半導体素子１２をバランスよく支承できる。
【００２６】
また、図１０において、ワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟まれた際に、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）近傍の接着剤の流れを緩和してワイヤ１８の変形を防止すべく、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの側面に壁部２７を形成している。これに対し、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）近傍の接着剤の流れを緩和してワイヤ１８の変形を防止するには、図２５に示す様に、半導体素子１２の上面を通過する導線１１の途中に形成した張出部３８に、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）が内部に位置するようなＵ字状部４０を形成することが好ましい。かかる張出部３８を形成してワイヤ１８をガードする場合、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）としては、図９に示す端子１０ｂ（１０ａ）が好ましい。この端子１０ｂ（１０ａ）は、潰し加工が施された接続面１６が導線１１よりも拡幅されており、導線１１に対して直角方向に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
更に、図２５に示す場合でも、図５に示す様に、平面コイル１０の端子１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ｂとに圧着されたワイヤ１８の圧着部を樹脂１５、１５、特にＵＶ硬化樹脂により固定しておくことが、ワイヤ１８の変形を更に防止でき好ましい。
尚、図２５でも、半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１とを接着剤層３６によって接着した後、ワイヤ１８をボンディングすることが好ましい。
【００２７】
以上のＩＣカードでは、平面コイル１０を形成する導線１１が半導体素子１２よりも厚い場合について説明してきたが、導線１１と略等しい厚さの半導体素子１２を用いる場合、図２６に示す様に、平面コイル１０に対し、電極端子１２ａ、１２ｂの形成面が導線１１側に位置するように半導体素子１０を配設し、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに潰し加工等を施すことなく半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によって接続したＩＣカードでもよい。この場合、ワイヤ１８、１８のループの一部が導線１１から突出することがあるが、突出量は僅かである。このため、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによってワイヤ１８、１８を充分に封止でき、封止の際の変形も問題とならないものである。
【００２８】
また、ワイヤ１８、１８のループを可及的に小さくすると共に、ワイヤ１８、１８のボンディングを容易とすべく、図２７に示す様に、導線１１の幅よりも広く形成した平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂを、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの近傍に接着剤層３６によって接着した後、電極端子１２ａ、１２ｂとワイヤ１８、１８によって接続することが好ましい。このワイヤ１８は、図２８に示す様に、図２６に示すワイヤ１８に比較して、小さなループとすることができ、ワイヤ１８等を封止する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂを薄くできる。
この様に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂを半導体素子１２に接着剤層３６によって接着した場合、平面コイル１０に加えられる応力を吸収して両端子の接合は剥離することを防止すべく、図１８に示す屈曲部３４等の応力吸収部を平面コイル１０の１０ａ、１０ｂの近傍の導線１１に形成してもよい。
尚、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を通過する平面コイルの導線１１に、接着剤層３６を介して半導体素子１２を接着してもよいことは勿論のことである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るＩＣカードは、プレス加工によって形成された平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続を、接続ワイヤが平面コイルを横切ることなく容易に行うことができる。このため、ＩＣカードの低コスト化と量産化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣカードの一例を説明するための正面図である。
【図２】図１に示すＩＣカードの部分断面図である。
【図３】複数個の平面コイル１０が形成されたフレームを説明する正面図である。
【図４】ウェッジ・ボンディング法を説明する説明図である。
【図５】ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図６】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図７】図１、図２、図５、及び図６に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図８】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図９】図８に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図１０】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１１】図１０に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図１２】図１１に示す平面コイルの端子の他の例を説明する部分斜視図である。
【図１３】図７、図９、図１１、及び図１２に示すＩＣカードを構成する平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）を形成する前の導線１１の端部を説明する部分斜視図である。
【図１４】ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図１５】図１４に示す接続金属部材３０の形状を説明するための斜視図である。
【図１６】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１７】図１６に示す平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の形状を説明するための部分断面図である。
【図１８】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１９】本発明に係るＩＣカードの一例を説明するための部分断面図である。
【図２０】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２１】図２０に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２２】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２３】図２２に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２４】ＩＣカードの他の例を説明するための部分斜視図である。
【図２５】ＩＣカードの他の例を説明するための部分斜視図である。
【図２６】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２７】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２８】図２７に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２９】従来のＩＣカードの改良例を説明するための部分正面図である。
【符号の説明】
１０ 平面コイル
１０ａ、１０ｂ 平面コイル１０の端子
１１ 導線
１２ 半導体素子
１２ａ、１２ｂ 半導体素子１２の電極端子
１４ 凹部
１６ 端子１０ｂ（１０ａ）の接続面
１８ ワイヤ
２０ａ、２０ｂ 樹脂フィルム
２２ａ、２２ｂ 接着剤層
２５ 支承用ワイヤ
２７ 壁部
３０ 接続金属部材
３２ 突起部
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣカード及びフレームに関し、更に詳細には導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが接続されたＩＣカード及びＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードは、導線が複数回卷回されて成る平面コイルと半導体素子とから構成され、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する各樹脂フィルムの内面側に形成されたポリウレタン樹脂等から成る接着剤層によって、平面コイル等が挟み込まれて封止されている。
かかるＩＣカードは、カード処理装置に設けられた磁場内を通過する際に、ＩＣカードの平面コイル内に電磁誘導による電力が発生して半導体素子を起動し、ＩＣカードの半導体素子とカード処理装置との情報の授受をアンテナとしての平面コイルを介して行うことができる。
この様なＩＣカードの平面コイルは、従来、被覆電線を卷回して形成されたものと、樹脂フィルム上に形成された金属箔にエッチング等を施して導線を形成するものとがある。
ところで、ＩＣカードの普及を図るためには、ＩＣカードの低コスト化と量産化とが必要であるが、前述した従来の平面コイルを用いたＩＣカードでは、平面コイルの低コスト化と量産化とを充分に図ることができない。
このため、特開平６−３１０３２４号公報においては、プレス加工によって形成した平面コイルを用いたＩＣカードが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報で提案されたように、プレス加工によって平面コイルを形成することにより、従来の平面コイルよりも低コスト化及び量産化を図ることができる。
しかしながら、プレス加工によって形成された平面コイルは、図２９に示す如く、平面コイル１００の端子１０２、１０４がコイルの内側と外側とに形成されている。このため、平面コイル１００の端子１０２、１０４と半導体素子１０６の電極端子１０８、１１０とを接続するワイヤ１１２、１１４のうち、ワイヤ１１４は平面コイル１００を形成する導線１０１を横切る。従って、ワイヤ１１２、１１４に絶縁被覆ワイヤを使用する場合は、ＩＣカードの更なる低コスト化を図ることが困難である。
一方、平面コイル１００を横切ることのないワイヤ１１２に、非絶縁性ワイヤを使用し、平面コイル１００を横切るワイヤ１１４に絶縁被覆ワイヤを使用する場合は、二種類のワイヤを使用しなくてはならず、ＩＣカードの製造工程が複雑化され、ＩＣカードの低コスト化及び量産化を図ることは困難である。
そこで、本発明の課題は、プレス加工によって形成された平面コイルを用いて低コスト化及び量産化を図り得るＩＣカード及びＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームを提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決すべく検討を重ねたところ、一般的に、半導体素子の電極端子を除く表面はパッシベイション膜によって電気的に絶縁されているため、電極端子を除く半導体素子の部分を平面コイルの導線と接触してもよいこと、及び半導体素子の電極端子を平面コイル側とすることによって、平面コイルの端子を半導体素子の電極端子に近接して配設できることが判明した。
このため、本発明者等は、平面コイル１００に対し、電極端子１０８、１１０が導線１０１側となるように、半導体素子１０６を配設し、半導体素子１０６の電極端子１０８、１１０と平面コイル１００の端子１０１、１０３との各々をワイヤによってボンディングした。このＩＣカードでは、平面コイル１０１と半導体素子１０６とを接続するワイヤを絶縁被覆することを要しないこと、及び従来から半導体素子とリードフレームのインナーリードとのボンディング法として採用されているウェッジ・ボンディング法を採用できることを知り、本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明は、導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、該平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成されていると共に、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、前記半導体素子の全体が、その電極端子の形成面が平面コイルの導線に対し対向するように、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、底面部が前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成された凹部内に挿入されていると共に、前記平面コイルの内側端子及び外側端子と接続される半導体素子の電極端子の各々がコイルの内側と外側とに位置され、且つ前記半導体素子の電極端子が、コイルの内外方向に対して同一側に位置する平面コイルの端子と電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカードにある。
また、本発明は、ＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームであって、金属板にプレス加工又はエッチング加工を施して形成されたフレームを構成する、互いに平行な二本のレールの間に、搭載される半導体素子よりも厚い導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る複数個の平面コイルが、前記レールの長手方向に形成され、且つ前記平面コイルの各々には、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、底面部が前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成された、前記半導体素子の全体が挿入される凹部が設けられていることを特徴とするフレームでもある。
尚、本発明において言う「実質的に同一平面上」とは、平面コイルを構成する導線の一部に凹凸が形成されていても、平面コイル全体として同一平面上で導線が卷回されていればよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はＩＣカードの一例を示す平面図である。図１において、プレス加工によって形成された厚さ８０μｍ以上の導線１１が実質的に同一平面上に複数回卷回して成る矩形状の平面コイル１０が形成されている。この平面コイル１０は、全体として同一平面に導線１１が複数回卷回されているものである。かかる平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する端部の各々に設けられた端子１０ａ、１０ｂと、厚さ４０〜５０μｍの半導体素子１２に形成され且つ平面コイル１０のコイルの内側と外側とに位置する電極端子１２ａ、１２ｂとは、コイルの内外方向に対して同一側に形成された端子同士が電気的に接続されている。
図１に示すＩＣカードにおいて、半導体素子１２が配設されている平面コイル１０には、図２に示す様に、平面コイル１０を構成する導線１１が曲折されて形成された凹部１４が形成されており、この凹部１４内に半導体素子１０が配設されている。この導線１１の曲折はプレス加工によって行うことができる。かかる凹部１４は、半導体素子１０の全体が凹部１４内に挿入されるサイズとする。
尚、図１において、矩形状の平面コイル１０の角部間に凹部１４を形成しているが、平面コイル１０の角部に凹部１４を形成して半導体素子１０を配設してもよい。
【０００７】
また、図１に示すＩＣカードの部分断面図である図２に示す様に、半導体素子１２と間隙を介して配設されている平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂには、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂが形成された形成面と実質的に同一面となるように、潰し加工が施されて接続面１６が形成されている。この接続面１６が形成された部分は、図２に示す様に、半導体素子１２と略同一厚さに形成されている。
この様に、図１及び図２に示すＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６と、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面とが、実質的に同一平面であるため、ウェッジ・ボンディング法によってワイヤボンディングを施すことができる。このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面からループの一部が突出することなく金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
尚、平面コイル１０や半導体素子１２等は、図２に示す様に、ＰＶＣ等から成り且つ表面側に文字等が印刷されてＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された、ポリウレタン樹脂やポリオレフィン樹脂等から成る接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止されている。
【０００８】
図１及び図２に示すＩＣカードを製造する際に、平面コイル１０としては、図３に示すフレームＦを用いることが好ましい。このフレームＦは、銅板等の金属板をプレス加工して形成されたものであり、互いに平行な二本のレール６０、６０の間に平面コイル１０、１０・・がレール６０の長手方向に形成されている。かかる平面コイル１０、１０・・を構成する導線１１のうち、最外周の導線１１ａは他の導線１１よりも太く形成され、且つ平面コイル１０の導線１１ａは隣接する平面コイル１０の導線１１ａと連結部６２によって互いに連結されている。このため、平面コイル１０の各々の強度を向上でき、フレームＦの運搬等における取扱性を向上できる。
図３に示すフレームＦの平面コイル１０は、その最外周の導線１１ａを太く形成しているが、導線１１ａを他の導線１１よりも太い状態でＩＣカードとしてもよく、連結部６２等を切断する際に、最外周の導線１１ａを切断して他の導線１１と同一太さとしてもよい。
【０００９】
また、平面コイル１０の強度を更に向上すべく、平面コイル１０を構成する導線１１を連結部で連結してもよい。この連結部は、ＩＣカードの表裏面を形成する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの内面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込む前に切断することによって、導線１１間の短絡を防止できる。
ところで、図３に示すフレームＦは、銅板等の金属板にエッチング加工を施すことによっても得ることができる。エッチング加工によって得られたフレームＦは、プレス加工によって形成した平面コイルの導線１１に比較して、細い導線１１から成る平面コイル１０を形成できる。
【００１０】
図３に示すフレームＦを用いてＩＣカードを製造する際には、フレームＦから切り離した平面コイル１０に半導体素子１２の搭載等を行ってもよいが、平面コイル１０をフレームＦから切り離すことなく半導体素子１２の搭載等を行うことが好ましい。この場合、フレームＦに形成された平面コイル１０の各々に半導体素子１２を搭載し、ボンディング装置を用いて平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする。次いで、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止した後、所定箇所を切断してフレームＦから切り離すことによってＩＣカードを得ることができる。
【００１１】
このワイヤを用いたボンディングとしては、ウェッジ・ボンディング法がワイヤ１８、１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくでき好ましい。かかるウェッジ・ボンディング法は、図４に示すウェッジ・ボンディング装置を用いて行うことができる。このウェッジ・ボンディング装置は半導体装置の製造装置として汎用されている。
かかるウェッジ・ボンディング装置を用いたボンディングでは、ボンディングする端子（以下、ボンディング端子と称する）の一方の上方に移動してきたウェッジ２４の先端部には、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部が斜めに挿通されている〔図４の（ａ）〕。このウェッジ２４が降下し、ワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｂ）〕。
次いで、ウエッジ２４を、ボンディング端子の一方と実質的に同一平面に形成されている他方のボンディング端子の方向に移動させつつクランパ２６を開き、ワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内した後〔図４の（ｃ）〕、他方のボンディング端子の接続面にワイヤ１８の先端を接続面上に圧着する〔図４の（ｄ）〕。
【００１２】
その後、クランパ２６によってワイヤ１８を把持して引っ張り、ワイヤ１８を切断し〔図４の（ｅ）〕、ボンディング操作を完了する。
かかる図４の（ａ）〜（ｅ）の一連の操作を繰り返すことによって、ワイヤボンディングを引き続き行うことができる。
このウェッジ・ボンディング法によれば、図４に示す様に、クランパ２６で把持されたワイヤ１８の先端部がウェッジ２４の先端部に斜めに挿通されているため、先端がボンディング端子の一方に圧着されたワイヤ１８を他方のボンディング端子に案内する際に、ワイヤ１８の膨らみ（ループの大きさ）を可及的に小さくできる。
このため、図２に示す様に、平面コイル１０の面からループの一部が突出することなくワイヤ１８、１８により、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続できる。
【００１３】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、一面側に接着剤層２２ａ、２２ｂが形成された樹脂フィルム２０ａ、２０ｂによって、平面コイル１０及び半導体素子１２等を挟み込み封止する際に、接着剤の流れ方向にワイヤ１８のループ状部の変形、ワイヤ１８の圧着部の剥離、或いはワイヤ１８の切断等が発生し、ワイヤ１８と平面コイル１０の導線１１とが接触するおそれがある。かかるループ状のワイヤ１８の変形等を防止するには、図５に示す様に、平面コイル１０の端子１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ｂとに圧着されたワイヤ１８の圧着部を樹脂１５、１５、特にＵＶ硬化樹脂によって固定しておくことが好ましい。
【００１４】
図１及び図２に示すＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを電気的に接続するため、ワイヤ１８、１８によってボンディングをしている。この半導体素子１２は、厚さが４０〜５０μｍ程度で軽いものであるため、ワイヤ１８、１８によって半導体素子１２を充分に支承できる。
かかるワイヤ１８、１８のみによっては半導体素子１２を支承できず、製造中に問題が発生するような場合は、図６に示す様に、半導体素子１２を支承する支承用ワイヤ２５、２５を平面コイル１０の導線１１との間に設けてもよい。この場合、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面で且つ平面コイル１０の外側及び内側となる位置に、支承用ワイヤ２５、２５を圧着する支承用ワイヤ用パッド２３ａ、２３ｂが設けられている。
尚、図６においては、支承用ワイヤ２５を二本設けているが、一本の支承用ワイヤ２５によって半導体素子１２を充分に支承できるならば、支承用ワイヤ２５は一本でもよい。
【００１５】
図１〜図６に示した平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６は、潰し加工が施されて半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面であればよく、その形状は任意の形状とすることができるが、図１、図２、及び図６に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂは、図７に示す端子形状のものが好ましい。図７に示す端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１の幅を保持した状態で延出されており、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１６】
また、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、ボンディング装置の動作等の関係で図８に示す様に、半導体素子１２を迂回して平面コイル１０の内側及び外側に位置する電極端子１２ａ、１２ｂの近傍に設けられた端子１０ａ、１０ｂとの間で行ってもよい。図８は、両者を接続するワイヤ１８、１８が導線１１に対して直角方向に張られた場合である。
かかる図８に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂは、図９に示すものが好ましい。図９の端子１０ａ（１０ｂ）の潰し加工が施された接続面１６は、導線１１よりも拡幅されており、導線１１に対して直角方向に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
【００１７】
図２に示すループ状のワイヤ１８は、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによって挟み込まれて封止される際に、接着剤の流れる方向にワイヤ１８が変形するおそれがある。特に、平面コイル１０を構成する導線１１間の間隙が狭い場合には、変形したワイヤ１８が導線１１に接触するおそれもある。このため、ワイヤ１８近傍の接着剤の流れを緩和すべく、図１０に示す様に、平面コイル１０の内側及び外側に位置する端子１０ａ、１０ｂにおいて、接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７を形成することが好ましい。この壁部２７によって、ワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和して導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。
かかる図１０に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとしては、図１１に示すものが好ましい。図１１の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の導線１１側に対して反対側となる部分に壁部２７が立設されている。
【００１８】
この図１１に示す平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに代えて、図１２に示す端子１０ａ、１０ｂを用いることができる。図１１の端子１０ａ、１０ｂには、導線１１の端部が導線１１の幅を保持した状態で延出されるように潰し加工が施された接続面１６が形成され、且つこの接続面１６の両側に壁部２７ａ、２７ｂが形成されている。かかる図１２に示す端子１０ａ、１０ｂによれば、導線１１と略平行に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保でき、且つワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟み込まれて封止される際に、端子１０ａ、１０ｂ近傍の接着剤の流れを緩和し、導線１１と接触するようなワイヤ１８の変形を防止できる。また、例えワイヤ１８が導線１１側方向に変形しても、導線１１側に形成されている壁部により、ワイヤ１８と導線１１との接触を防止できる。
【００１９】
図７、図９、図１１、及び図１２に示す端子１０ａ（１０ｂ）のいずれも、図１３に示す平面コイル１０を構成する導線１１の端部に潰し加工を施すことによって形成できる。かかる潰し加工によって形成された端子１０ａ、１０ｂは、ワイヤ１８によってボンディングされるため、ワイヤ１０との接続を確実にすべく、端子１０ａ、１０ｂの接続面１６には金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。
唯、端子１０ａ、１０ｂは複雑な形状をしているため、その接続面１６のみに金めっき又はパラジウムめっきを施すことは困難である。このため、図１３に示す様に、導線１１の端部の潰し加工を施す箇所２８に、予め金めっき又はパラジウムめっきを施すことが好ましい。予め施された金めっき又はパラジウムめっきは、潰し加工の際に、展延されて端子１０ａ、１０ｂの接続面１６を実質的に覆うことができる。
【００２０】
以上、述べてきたＩＣカードでは、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続を、導電性に優れている金、白金、又はアルミニウム製のワイヤ１８、１８によってなされているが、ワイヤ１８、１８は細いために平面コイル１０を構成する導線１１よりも電気抵抗値が高い。このため、平面コイル１０に電磁誘導によって発生した電力が半導体素子１２に充分に送電されない懸念がある。
この懸念を解消するには、図１４に示す様に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを、リボン状の接続金属部材３０により接続することが好ましい。
このリボン状の接続金属部材３０は、導線１１の幅と略等しい幅で且つ銅、金、アルミニウム等の導電性が良好な金属によって形成されている。かかる接続金属部材３０は、平板であってもよいが、図１５に示す様に、途中がドーム状部３０ｃに形成されたものが好ましい。平面コイル１０と半導体素子１２との熱膨張率差や、ＩＣカードの曲げ等によって、平面コイル１０に生じた応力等を吸収できるからである。この図１５に示す接続金属部材３０は、その両端部３０ａ、３０ｂが平坦に形成され、平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）と半導体素子１２の電極端子１２ａ（１２ｂ）とに接続される。
ここで、接続金属部材３０が銅製の場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金めっき、錫めっき、又ははんだめっきを施すと共に、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとに金めっきを施し、接続する両端子を加熱・圧着することにより、共晶合金によって行うことができる。一方、接続金属部材３０が金又はアルミニウム製である場合、両端子の接続は、接続金属部材３０の接続面に金属めっきを施さなくても行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
尚、ドーム状部３０ｃは、平面コイル１０から突出しない大きさとすることは勿論のことである。
【００２１】
更に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとの接続部の電気抵抗値の低下は、図１６に示す様に、端子１０ｂ（１０ａ）と電極端子１２ｂ（１２ａ）とを直接接合することによっても可能である。かかる接合は、金めっきを施した半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂと、金めっき、錫めっき、又ははんだめっき等の金属めっきを施した平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの電極端子１２ａ、１２ｂとを、加熱・加圧して共晶結合によって行うことができる。また、両端子の接続は導電性接着剤を用いても行うことができる。
この場合、端子１０ｂ（１０ａ）と電極端子１２ｂ（１２ａ）との接合を確実にすべく、図１７に示す様に、端子１０ｂ（１０ａ）の接続面に、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）に当接して潰される突起部３２を形成することが好ましい。
【００２２】
図１６に示す様に、半導体素子１２の電極端子１２ｂ、１２ａと平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂとが直接接合されている場合、ＩＣカードに加えられる屈曲や熱等の応力に因り平面コイル１０に生じる応力は両端子の接続部に集中し、両端子の接続が剥離することがある。この両端子の接続部への応力の集中を緩和するには、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの近傍に、平面コイル１０に加えられる応力を吸収する応力吸収部を形成することが好ましい。
かかる応力吸収部としては、図１８に示す屈曲部３４がプレス加工等で簡単に形成でき好ましい。この屈曲部３４では、平面コイル１０に加えられる応力を屈曲部３４の伸縮によって吸収でき、両端子の接続部に加えられる応力を緩和できる。
【００２３】
また、平面コイル１０に形成される凹部１４も、導線１１を曲折して形成する他に、導線１１の厚さが半導体素子１２よりも厚いことを利用し、図１９に示す様に、導線１１の途中に潰し加工を施して凹部１４を形成してもよい。この場合、平面コイル１０及び半導体素子１２を、ＩＣカードの厚み方向の中央部に位置させることができ、ＩＣカードを薄く形成できる。
尚、図１９に示す様に、潰し加工が施された導線１１の部分が他の導線１１よりも薄くなるが、導線１１自体の電気抵抗値には問題がない。
【００２４】
これまで述べてきたＩＣカードは、平面コイル１０を構成する導線１１に曲折又は潰し加工を施して凹部１４を形成しているが、図２０及び図２１に示す様に、導線１１の端部近傍を曲折すると共に、先端部に潰し加工を施すことによって、平面コイル１０に凹部１４を形成することなく平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの接続面１６の各々を半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を含む平面と実質的に同一平面とすることができる。
この図２０及び図２１においては、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によってボンディングする際に、半導体素子１２の上面を通過する平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着することなく行っている。これに対し、図２２及び図２３に示す様に、半導体素子１２の上面を通過する平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着剤層３６によって接着した後、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤボンディングすることが好ましい。接着剤層３６によって平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着することによって、ワイヤボンディングする際の位置決めを容易に行うことができる。
尚、図１〜図１９においても、接着剤層３６によって平面コイル１０の導線１１と半導体素子１２とを接着した後、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとを接続することは好ましい。
【００２５】
図６において、半導体素子１２を支承すべく、支承用ワイヤ２５を半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１との間に掛け渡したが、導線１１の幅が狭い場合には、支承用ワイヤ２５の一端を導線１１に接合することが困難になることがある。この場合には、図２４に示す様に、潰し加工が施された平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の接続面を拡大し、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）とを接続するワイヤ１８と支承用ワイヤ２５との一端を接合することが好ましい。かかる平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）には、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）及び支承ワイヤ用パッド２３ｂ（２３ａ）を具備する端部が挿入されるコ字状の凹部３３が形成されている。この凹部３３に、半導体素子１２の端部を挿入することによって、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）と接続される電極端子１２ｂ（１２ａ）が設けられた半導体素子１２の端部を囲むように、端子１０ｂ（１０ａ）が半導体素子１２の端部の端縁に沿って延出されている。このため、半導体素子１２の位置決めを容易とすることができ、且つワイヤ１８及び支承用ワイヤ２５の長さを短くできて好ましい。この場合も、半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１とを接着剤層３６（図２２、図２３）によって接着した後、ワイヤ１８及び支承用ワイヤ２５をボンディングすることが好ましい。
更に、図２４に示す様に、ワイヤ１８と支承用ワイヤ２５とを、導線１１に平行で且つ一直線状となるように張ることによって、両ワイヤのボンディングを容易に行うことができ且つ半導体素子１２をバランスよく支承できる。
【００２６】
また、図１０において、ワイヤ１８が接着剤層２２ａ、２２ｂに挟まれた際に、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）近傍の接着剤の流れを緩和してワイヤ１８の変形を防止すべく、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂの側面に壁部２７を形成している。これに対し、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）近傍の接着剤の流れを緩和してワイヤ１８の変形を防止するには、図２５に示す様に、半導体素子１２の上面を通過する導線１１の途中に形成した張出部３８に、半導体素子１２の電極端子１２ｂ（１２ａ）が内部に位置するようなＵ字状部４０を形成することが好ましい。かかる張出部３８を形成してワイヤ１８をガードする場合、平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）としては、図９に示す端子１０ｂ（１０ａ）が好ましい。この端子１０ｂ（１０ａ）は、潰し加工が施された接続面１６が導線１１よりも拡幅されており、導線１１に対して直角方向に張られたワイヤ１８の端部と接続する箇所を充分に確保できる。
更に、図２５に示す場合でも、図５に示す様に、平面コイル１０の端子１０ｂと半導体素子１２の電極端子１２ｂとに圧着されたワイヤ１８の圧着部を樹脂１５、１５、特にＵＶ硬化樹脂により固定しておくことが、ワイヤ１８の変形を更に防止でき好ましい。
尚、図２５でも、半導体素子１２と平面コイル１０の導線１１とを接着剤層３６によって接着した後、ワイヤ１８をボンディングすることが好ましい。
【００２７】
以上のＩＣカードでは、平面コイル１０を形成する導線１１が半導体素子１２よりも厚い場合について説明してきたが、導線１１と略等しい厚さの半導体素子１２を用いる場合、図２６に示す様に、平面コイル１０に対し、電極端子１２ａ、１２ｂの形成面が導線１１側に位置するように半導体素子１０を配設し、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂに潰し加工等を施すことなく半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂとをワイヤ１８、１８によって接続したＩＣカードでもよい。この場合、ワイヤ１８、１８のループの一部が導線１１から突出することがあるが、突出量は僅かである。このため、樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂによってワイヤ１８、１８を充分に封止でき、封止の際の変形も問題とならないものである。
【００２８】
また、ワイヤ１８、１８のループを可及的に小さくすると共に、ワイヤ１８、１８のボンディングを容易とすべく、図２７に示す様に、導線１１の幅よりも広く形成した平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂを、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの近傍に接着剤層３６によって接着した後、電極端子１２ａ、１２ｂとワイヤ１８、１８によって接続することが好ましい。このワイヤ１８は、図２８に示す様に、図２６に示すワイヤ１８に比較して、小さなループとすることができ、ワイヤ１８等を封止する樹脂フィルム２０ａ、２０ｂの一面側に形成された接着剤層２２ａ、２２ｂを薄くできる。
この様に、平面コイル１０の端子１０ａ、１０ｂを半導体素子１２に接着剤層３６によって接着した場合、平面コイル１０に加えられる応力を吸収して両端子の接合は剥離することを防止すべく、図１８に示す屈曲部３４等の応力吸収部を平面コイル１０の１０ａ、１０ｂの近傍の導線１１に形成してもよい。
尚、半導体素子１２の電極端子１２ａ、１２ｂの形成面を通過する平面コイルの導線１１に、接着剤層３６を介して半導体素子１２を接着してもよいことは勿論のことである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るＩＣカードは、プレス加工によって形成された平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続を、接続ワイヤが平面コイルを横切ることなく容易に行うことができる。このため、ＩＣカードの低コスト化と量産化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣカードの一例を説明するための正面図である。
【図２】図１に示すＩＣカードの部分断面図である。
【図３】複数個の平面コイル１０が形成されたフレームを説明する正面図である。
【図４】ウェッジ・ボンディング法を説明する説明図である。
【図５】ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図６】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図７】図１、図２、図５、及び図６に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図８】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図９】図８に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図１０】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１１】図１０に示すＩＣカードを構成する平面コイルの端子を説明するための部分斜視図である。
【図１２】図１１に示す平面コイルの端子の他の例を説明する部分斜視図である。
【図１３】図７、図９、図１１、及び図１２に示すＩＣカードを構成する平面コイル１０の端子１０ａ（１０ｂ）を形成する前の導線１１の端部を説明する部分斜視図である。
【図１４】ＩＣカードの他の例を説明するための部分断面図である。
【図１５】図１４に示す接続金属部材３０の形状を説明するための斜視図である。
【図１６】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１７】図１６に示す平面コイル１０の端子１０ｂ（１０ａ）の形状を説明するための部分断面図である。
【図１８】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図１９】本発明に係るＩＣカードの一例を説明するための部分断面図である。
【図２０】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２１】図２０に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２２】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２３】図２２に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２４】ＩＣカードの他の例を説明するための部分斜視図である。
【図２５】ＩＣカードの他の例を説明するための部分斜視図である。
【図２６】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２７】ＩＣカードの他の例を説明するための部分正面図である。
【図２８】図２７に示すＩＣカードを説明するための部分断面図である。
【図２９】従来のＩＣカードの改良例を説明するための部分正面図である。
【符号の説明】
１０ 平面コイル
１０ａ、１０ｂ 平面コイル１０の端子
１１ 導線
１２ 半導体素子
１２ａ、１２ｂ 半導体素子１２の電極端子
１４ 凹部
１６ 端子１０ｂ（１０ａ）の接続面
１８ ワイヤ
２０ａ、２０ｂ 樹脂フィルム
２２ａ、２２ｂ 接着剤層
２５ 支承用ワイヤ
２７ 壁部
３０ 接続金属部材
３２ 突起部
Claims (12)
- 導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る平面コイルが、金属板をプレス加工又はエッチング加工して形成され、且つ前記平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが電気的に接続されたＩＣカードにおいて、
該平面コイルが、前記半導体素子よりも厚い導線によって形成されていると共に、コイルの内側に形成された内側端子とコイルの外側に形成された外側端子とを具備し、
前記半導体素子の全体が、その電極端子の形成面が平面コイルの導線に対し対向するように、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、底面部が前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成された凹部内に挿入されていると共に、前記平面コイルの内側端子及び外側端子と接続される半導体素子の電極端子の各々がコイルの内側と外側とに位置され、
且つ前記半導体素子の電極端子が、コイルの内外方向に対して同一側に位置する平面コイルの端子と電気的に接続されていることを特徴とするＩＣカード。 - ＩＣカードの表裏面を形成する各樹脂フィルムの内面側に形成された接着剤層によって、平面コイル及び半導体素子が挟み込まれて封止されている請求項１記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子が、半導体素子の電極端子が形成された形成面と実質的に同一平面となるように、潰し加工が施されている請求項１又は請求項２記載のＩＣカード。
- 潰し加工が施された平面コイルの端子が、前記平面コイルの端子と接続される電極端子が設けられた半導体素子の端部を囲むように、前記半導体素子の端部の端縁に沿って延出されている請求項３記載のＩＣカード。
- 平面コイルが、互いに平行な二本のレールの間に、前記レールの長手方向に複数個の平面コイルが形成されて成るフレームを用いて得られた請求項１〜４のいずれか一項記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続が、ループ状のボンディングワイヤによってなされていると共に、前記ボンディングワイヤのループが平面コイル面から突出することがないように形成されている請求項１〜５のいずれか一項記載のＩＣカード。
- ボンディングワイヤによる接続が、ウェッジ・ボンディング法によってなされている請求項６記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子と半導体素子の電極端子との接続が、リボン状の接続金属部材によってなされている請求項１〜５のいずれか一項記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子と半導体素子の電極端子とが直接接続されている請求項１〜５のいずれか一項記載のＩＣカード。
- 平面コイルの端子の近傍に、前記平面コイルに生じる応力を吸収する応力吸収部が形成されている請求項９記載のＩＣカード。
- ＩＣカードの平面コイルを製造する際に用いるフレームであって、
金属板にプレス加工又はエッチング加工を施して形成されたフレームを構成する、互いに平行な二本のレールの間に、搭載される半導体素子よりも厚い導線が実質的に同一平面上に複数回卷回されて成る複数個の平面コイルが、前記レールの長手方向に形成され、
且つ前記平面コイルの各々には、前記平面コイルを形成する導線の途中に施された潰し加工によって、底面部が前記潰し加工が施されなかった前記導線の他の部分よりも薄く形成された、前記半導体素子の全体が挿入される凹部が設けられていることを特徴とするフレーム。 - 平面コイルの最外周の導線が、隣接する平面コイルの最外周の導線と連結部によって互いに連結されている請求項１１記載のフレーム。
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