JP3550551B2 - Ｉｃチップとコイルの接続体及びｉｃチップとコイルの接続方法 - Google Patents
Ｉｃチップとコイルの接続体及びｉｃチップとコイルの接続方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3550551B2 JP3550551B2 JP2001078684A JP2001078684A JP3550551B2 JP 3550551 B2 JP3550551 B2 JP 3550551B2 JP 2001078684 A JP2001078684 A JP 2001078684A JP 2001078684 A JP2001078684 A JP 2001078684A JP 3550551 B2 JP3550551 B2 JP 3550551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- chip
- bump
- input
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13155—Nickel [Ni] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/13164—Palladium [Pd] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01004—Beryllium [Be]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01023—Vanadium [V]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01028—Nickel [Ni]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01039—Yttrium [Y]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01046—Palladium [Pd]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01074—Tungsten [W]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01078—Platinum [Pt]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/014—Solder alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Credit Cards Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触式ＩＣカードなどの情報担体に搭載されるＩＣチップとコイルの接続体と、当該ＩＣチップとコイルの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触式ＩＣカード等の非接触式情報担体は、定期券、運転免許証、テレホンカード、キャッシュカード等の代替品としての使用が検討されており、大量の使用が見込まれるところから、製造工程をいかに簡略化し、単価を下げるかが最も重要な技術的課題の１つになっている。
【０００３】
本願出願人は、先に、かかる技術的課題を解決するため、ＩＣチップの入出力端子（パッド）とコイルの両端部とが直接接続されたものを不織布製のフレキシブル基体の内部に埋設してフレキシブルＩＣモジュールを得、次いで当該フレキシブルＩＣモジュールの表裏面にカバーシートを被着して所要の非接触式情報担体を製造する方法を提案した（特願平９−１６３６１４号）。
【０００４】
この方法によれば、ＩＣチップの入出力端子とコイルの両端部とを直接接続したので、ＩＣチップを配線基板上に実装し、当該配線基板に形成された電極端子にコイルの両端部を接続する場合に比べて、非接触式情報担体を薄形化及び低コスト化することができる。また、ＩＣチップとコイルの接続体をフレキシブル基体の内部に埋設したので、微小なＩＣチップ及び低剛性のコイルの取扱いが容易になり、非接触式情報担体の製造効率を高めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＣチップに対するコイルの直接接続手段としては、接合部分をボンディングツールにて強圧しつつ、当該ボンディングツールより超音波を発振して、そのエネルギにてＩＣチップに形成された金バンプを溶融して接合するウェッジボンディング法、ＩＣチップの入出力端子に形成されたハンダバンプを低加圧下で加熱溶融して接合するハンダ法、ＩＣチップの入出力端子に形成された金バンプを低加圧下で加熱溶融して接合する溶接法、それにＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプとコイルの心線とを加熱下で接触させて拡散により合金化する拡散接合法等が考えられる。
【０００６】
これらの各直接接続方法のうち、ウェッジボンディング法によると、コイルの接合部分が強圧を受けることによって扁平状に変形するので、変形部と非変形部との境界部からコイルが断線しやすく、また、接合部分に超音波及び強圧を加えることからＩＣチップにダメージを与えやすい。これに対して、ハンダ法や溶接法それに拡散接合法にはかかる不都合がないので、これらの接合法は、非接触式情報担体の信頼性、耐久性、生産性を高める上でより好ましいＩＣチップとコイルの直接接続方法と言える。
【０００７】
ハンダ法や溶接法それに拡散接合法を実行するための加熱ヘッドとしては、接合部分を接合に必要な温度まで加熱可能な熱源を有するものであれば任意のものを用いることができるが、ＩＣチップの熱によるダメージを最小限に押え、かつ高い接続効率を得るためには、極めて短時間のうちに接合部分を所要温度まで加熱することができ、かつ熱を狭い領域内に集中することができ、さらには加熱条件の設定及び維持管理が容易であることが求められる。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＩＣチップの入出力端子にコイルを直接接続するに好適なＩＣチップとコイルの接続体の構成及びＩＣチップとコイルの接続方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、ＩＣチップとコイルの接続体については、第１に、入出力端子に表面が金層で被覆されたニッケルバンプが形成されたＩＣチップと、前記ニッケルバンプに直接接続されたコイルとからなるという構成にした。
【００１０】
かように、入出力端子にニッケルバンプが形成されたＩＣチップを用いると、入出力端子に金バンプが形成されたＩＣチップを用いる場合に比べて接続体を安価に製造できると共に、ニッケルバンプとコイルとを拡散接合することができるので、断線やＩＣチップの破壊がなく、信頼性の高いＩＣチップとコイルとの接続体を得ることができる。また、バンプとコイルとの接合時に、金バンプやはんだバンプを用いた場合のようにバンプが溶融せず、コイルをバンプ状の所定の位置に容易に接合することができるので、この点からも信頼性の高いＩＣチップとコイルの接続体を得ることができる。さらに、ニッケルバンプの表面に金層を形成すると、ニッケルバンプの腐食を防止できるので、ニッケルバンプとコイルとの接合を安定かつ確実に行うことができる。
【００１１】
第２に、前記第１の課題解決手段における金層が、フラッシュめっき法によりニッケルバンプの表面に被覆されているという構成にした。
【００１２】
かように、ニッケルバンプの表面に金層がフラッシュめっきされたＩＣチップを用いると、ニッケルバンプの腐蝕を防止できるので、ニッケルバンプとコイルとの接合を安定かつ確実に行うことができる。
【００１３】
第３に、前記第１の課題解決手段におけるニッケルバンプの高さを１０〜２０μｍにするという構成にした。
【００１４】
かように、ニッケルバンプの高さを１０〜２０μｍにすると、バンプとコイルとの接合時に熱ダメージが入出力端子のアルミパッドに及びにくくなるので、良品の歩留まりを高めることができる。
【００１５】
第４に、前記第１の課題解決手段におけるコイルとして、心線の周囲に厚さが１０〜２０μｍの絶縁層が形成された被覆銅線を用いるという構成にした。
【００１６】
かように、心線の周囲に厚さが１０〜２０μｍの絶縁層が形成された被覆銅線を用いると、巻回されたコイルの線間距離が大きくなって浮遊容量の発生が抑制され、通信特性が改善されると共に、狭い範囲へのコイルの接合が可能になって隣接端子等の導通が防止されるため、良品の歩留まりを高めることができる。
【００１７】
一方、ＩＣチップとコイルの接続方法については、ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被複銅線の心線とを接合するという構成にした。
【００１８】
かように、ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被覆銅線の心線とを接合すると、ニッケルバンプと被覆銅線との接合に先立っていちいち絶縁被覆を除去する必要がないので、ＩＣチップとコイルとの接続を効率的に行うことができ、接続体の生産性を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に適用される微小接合装置の一例を、図１〜図３に基づいて説明する。図１は本例に係る微小接合装置の全体構成図、図２は接合ヘッド及びその周辺部分の拡大正面図、図３は接合ヘッドの駆動部を示す要部断面図である。
【００２０】
図１〜図３から明らかなように、本例の微小接合装置は、作業テーブル兼用の基台１と、当該基台１上に取り付けられた加熱ヘッド２及びヘッド駆動部３並びに制御部４とから基本的に構成されている。
【００２１】
加熱ヘッド２は、図２に詳細に示すように、絶縁体２１に取り付けられ微小なギャップｄを隔てて対向に配置された２つの電極２２ａ，２２ｂと、当該電極２２ａ，２２ｂを介してその両側に配置されたリボン巻回リール２３ａ及びリボン巻取リール２３ｂと、これらの各リール２３ａ，２３ｂに巻回され、その一部が前記電極２２ａ，２２ｂの先端部に接触するように配線されたリボン状抵抗発熱体２４と、リボン巻取リール２３ｂを駆動するモータ２５と、前記各リール２３ａ，２３ｂに付設され前記リボン状抵抗発熱体２４に付着した異物を除去する異物除去手段２６とを備えて成る。
【００２２】
なお、前記リボン状抵抗発熱体２４としては、通電によって所定温度まで発熱可能なものであれば任意の素材から成るものを用いることができるが、比抵抗及び熱伝導率が共に大きく、電力供給部分を速やかに所定温度まで昇温できて、しかも発熱部分を微小な領域に限定する効果が大きいことから、高純度の単結晶モリブデンからなるモリブデンリボンを用いることが特に好ましい。また、前記異物除去手段２６としては、ブラシやナイフエッジ等を用いることができ、基台１上への除去した異物の落下を防止するため、当該異物除去手段２６の周囲を箱状の異物収納体（図示省略）にて覆うこともできる。
【００２３】
加熱ヘッド２は、図１及び図３に示すように、ピン２７ａを介してヘッド支持体２７に旋回可能にピン結合されており、その末端部にはヘッド駆動部３を連結するためのブラケット２８が突設されている。
【００２４】
ヘッド駆動部３は、図３に示すように、基台１上に設定されたソレノイド３１と、当該ソレノイド３１の駆動軸３１ａに付設されたスプリングやゴム等の弾性体３２と、一端が前記弾性体３２を介して前記ソレノイド３１の駆動軸３１ａに連結され、他端が前記ブラケット２８にピン結合された連結軸３３と、前記ソレノイド３１をオン・オフするスイッチ３４とから成る。なお、当該スイッチ３４としては、手元スイッチを用いることもできるしフットスイッチを用いることもできる。また、当該ヘッド駆動部３には、必要に応じて、前記弾性体３２の弾力を調整するための手段を設けることもできる。
【００２５】
制御装置４は、電源部４ａ及び接合条件を設定するための入力部４ｂを含んで構成される。
【００２６】
以下に、実施形態例に係る微細接合装置の主な仕様を列挙する。
１．電圧 ０．１〜３．０（Ｖ）
２．電流 １〜９９（Ａ）
３．出力時間 ０．１〜３０（ｍＳ）
４．モリブデンテープの厚み ２０（μｍ）
５．モリブデンテープの幅 ２（ｍｍ）。
【００２７】
次に、前記のように構成された微細接合装置を用いたＩＣチップとコイルとの直接接続方法について説明する。
【００２８】
まず、ＩＣチップとして入出力端子（パッド）にハンダバンプ又は金バンプが形成されたものを用い、ハンダバンプ又は金バンプを加熱溶融してコイルを融接する場合を、図２に基づいて説明する。
【００２９】
図２において、符号４１はＩＣチップを、符号５１はコイルを示している。ＩＣチップ４１としては、入出力端子４１ａにハンダバンプ又は金バンプ４２が形成されたものが用いられる。一方、コイル５１としては、図４（ａ）に示すように、銅やアルミニウムなどの良導電性金属材料からなる心線５１ａの周囲に樹脂などの絶縁層５１ｂが被覆された線材から成るもの、又は図４（ｂ）に示すように、心線５１ａの周囲に金やハンダなどの接合用金属層５１ｃが被覆され、かつ当該接合用金属層５１ｃの周囲に絶縁層５１ｂが被覆された線材から成るもの、又は図４（ｃ）に示すように、心線５１ａの周囲に絶縁層５１ｂが被覆され、かつ当該絶縁層５１ｂの周囲に加熱処理又は溶剤処理によって溶融する融着層５１ｄが被覆された線材から成るもの等を用いることもできる。
【００３０】
融着層５１ｄを有する線材としては、住友電工株式会社製の自己融着マグネットワイヤ「ボンドメット線（ＳＳＢ）」を挙げることができ、この種の線材を用いると、コイル巻回後に加熱処理又は溶剤処理を施して融着層５１ｄを溶融することによってコイルの隣接する線間を結合することができるので、コイルの剛性を高めることができ、その取り扱いを容易なものにすることができる。また、各線間を結合することにより線間距離を常に一定にすることができるので、コイルの浮遊容量が一定になり、通信特性を安定させることができる。さらに、ＩＣチップ４１とコイル５１との接合体をカード基体に搭載して非接触ＩＣカードを製造する場合には、融着層５１ｄが溶融されたコイル５１をカード基体上におくことだけでコイル５１とカード基体との接合を完了することができるので、非接触ＩＣカードのケーシング作業をより効率化することができる。
【００３１】
なお、心線５１ａの周囲に絶縁層５１ｂが被覆された線材を用いる場合には、巻回されたコイルの線間距離を大きくして浮遊容量の発生を抑制し通信特性の劣化を防止するため、並びに微細接合装置による絶縁層５１ｂの剥離範囲を狭い範囲に制限して心線５１ａとＩＣチップ４１に形成されたテスト用端子４１ｂ（図２参照）との導通を防止するため、可能な限り絶縁層５１ｂの膜厚（絶縁層５１ｂ及び融着層５１ｄの両者を有する場合には総厚）が大きな線材を用いることが好ましい。例えば、心線の線径が４０μｍのコイル用被服導線にあっては、通常５μｍ前後の膜厚の絶縁層が被覆されているが、１０μｍ乃至２０μｍ程度の絶縁層を形成することが好ましい。
【００３２】
ＩＣチップ４１とコイル５１との直接接続を実行するに先立ち、入力部４ｂを操作して、電源部４ａから加熱ヘッド２への電力供給条件、例えば電流値、電圧値、電力供給時間等を設定する。即ち、入出力端子４１ａに設けられたハンダバンプ４２を利用してコイル５１をハンダ付けする場合と、入出力端子４１ａに設けられた金バンプ４２を利用してコイル５１を溶接する場合とでは、リボン状抵抗発熱体２４の加熱条件が異なるので、入力部４ｂを操作して所要の電力供給条件を設定する。また、電極２２ａ，２２ｂのギャップｄが可変に構成されている場合には、入力部４ｂを操作して所要のギャップｄを選択する。
【００３３】
制御部４の条件設定が終了した後、図２に示すように、基台１上の所定位置にＩＣチップ４１を位置決めして載置し、当該ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａ上にコイル５１の端部を重ねあわせる。
【００３４】
スイッチ３４をオンしてソレノイド３１を励磁し、その駆動軸３１ａを上向きに突出させる。これによって、当該駆動軸３１ａに取り付けられた弾性体３２及び連結軸３３それに加熱ヘッド２に設けられたブラケット２８が上昇し、加熱ヘッド２の先端部がピン２７ａを中心として基台１側に下降する。このため、リボン状抵抗発熱体２４を介して電極２２ａ，２２ｂが弾性体３２の弾性力によってコイル５１に押圧され、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａに対するコイル５１の位置決めが完了する。
【００３５】
次いで、電源部４ａから電極２２ａ，２２ｂに所定電力を所定時間供給し、電極２２ａ，２２ｂに接触したリボン状抵抗発熱体２４に通電して、リボン状抵抗発熱体２４に抵抗発熱を起させる。この熱によってコイル５１の絶縁層５１ｂ（融着層５１ｄを有する線材を用いた場合には、融着層５１ｄを含む。）を昇華して除去すると共に、ハンダバンプや金バンプ４２を溶融して、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１とを接合する。
【００３６】
接合完了後、スイッチ３４をオフしてソレノイド３１の励磁を断ち、その駆動軸３１ａを下向きに吸引させる。これによって、加熱ヘッド２の先端部を上昇してリボン状抵抗発熱体２４をコイル５１から離隔する。最後に、モータ２５を駆動してリボン巻取リール２３ｂを所定角度回転し、電極２２ａ，２２ｂに対するリボン状抵抗発熱体２４の接触位置を変更する。この過程において、リボン状抵抗発熱体２４が異物除去手段２６と摺動し、リボン状抵抗発熱体２４に付着した絶縁層５１ｂの燃焼炭化物等が除去される。
【００３７】
本例の微細接合装置は、微小なギャップｄを隔てて平行に配置された２つの電極２２ａ，２２ｂの先端部にリボン状抵抗発熱体２４を接触させ、電極２２ａ，２２ｂからの電力供給によってリボン状抵抗発熱体２４を発熱させるので、加熱領域を極めて狭い領域内に限定することができ、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１との接合を実現できる。特に、リボン状抵抗発熱体２４としてモリブデンリボンを用いた場合には、比抵抗及び熱伝導率が共に大きく、狭い通電領域に大きな熱量を発生させることができるので、例えば１００μｍ又はそれ以下の微小な領域内のハンダ付け又は溶接が可能となる。また、接合完了後に電極に対するリボン状抵抗発熱体２４の接触位置を変更するので、常時清浄なリボン状抵抗発熱体２４を接合部に突き当てることができ、接合部への異物の混入が防止できる。さらに、リボン巻回リール２３ａ及びリボン巻取リール２３ｂに異物除去手段２６を備えて、リボン状抵抗発熱体２４に付着した炭化物等を除去するようにしたので、リボン状抵抗発熱体２４の繰り返し使用が可能となり、ランニングコストを引き下げることができる。
【００３８】
次に、ＩＣチップとして入出力端子にニッケルバンプが形成されたものを用い、ニッケルバンプとコイルの心線とを拡散接合する場合を、図５に基づいて説明する。
【００３９】
図５において、符号４１はＩＣチップを、符号５１はコイルを示している。ＩＣチップ４１としては、入出力端子４１ａに無電解めっき法にてニッケルバンプ４３が形成され、その表面に腐食防止用の金層４３ａが、例えばフラッシュめっき法により被覆されたものが用いられる。ニッケルバンプの高さは、１０〜２０μｍが望ましい。これ以下では熱ダメージが入出力端子のアルミパッドに及び、これ以上では高さのバラツキが発生しやすくなって接合の歩留まりが劣化するからである。一方、コイル５１としては、上例の場合と同様に、図４（ａ）〜（ｃ）に例示されたものを用いることができる。
【００４０】
ＩＣチップ４１とコイル５１との直接接続を実行するに先立ち、入力部４ｂを操作して、電源部４ａから加熱ヘッド２への電力供給条件を、拡散接合に適した条件に設定する。また、電極２２ａ，２２ｂのギャップｄが可変に構成されている場合には、必要に応じ入力部４ｂを操作して所要のギャップｄを選択する。
【００４１】
制御部４の条件設定が終了した後、図５に示すように、基台１上の所定位置にＩＣチップ４１を位置決めして載置し、当該ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａ上にコイル５１の端部を重ねあわせる。
【００４２】
以下、上例の場合と同様に、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａに対するコイル５１の位置決めを行った後、電源部４ａから電極２２ａ，２２ｂに所定電力を所定時間供給し、電極２２ａ，２２ｂに接触したリボン状抵抗発熱体２４に通電して、リボン状抵抗発熱体２４に抵抗発熱を起させる。この熱によってコイル５１の絶縁層５１ｂ（融着層５１ｄを有する線材を用いた場合には、融着層５１ｄを含む。）を昇華して除去すると共に、ニッケルバンプ４３とコイル５１の心線５１ｄとの間に拡散を起こさせて、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１とを接合する。拡散接合法によると、コイル５１の接合部は、略楕円状に圧潰される。
【００４３】
それ以後の操作については、上例の場合と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。又、接合の効果も、コイル５１の接合部が略楕円状に圧潰される点を除いて上例の場合と同じであるので、説明を省略する。
【００４４】
以下に、拡散接合法を実施するに好適な諸条件を列挙する。
【００４５】
本例の場合、使用したコイル用線材の引張強度は約３５（ｇ）であり、接合部の引張強度は約３１（ｇ）であった。引張試験の結果、試料の破断は全てコイル用線材の断線によるものであり、バンプ４２とコイル用線材との接続部、及びバンプ４２とアルミパッド間でのはがれ不良は発生しなかった。このことから、本発明に係る微細接合装置を利用してＩＣチップの入出力端子と被覆銅線とを拡散接合すると、引張強度をほとんど低下させずに良好な接合を実現できることがわかった。
【００４６】
なお、前記実施形態例においては、加熱ヘッド２の駆動源としてソレノイド３１を用いたが、他の動力、例えばモータや形状記憶合金を用いることも勿論可能である。
【００４７】
また、前記実施形態例においては、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａにニッケルバンプ４２を形成したが、パラジウムや銅をもってバンプを形成することもできる。
【００４８】
また、前記実施形態例においては、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１との接合に適用した場合について説明したが、その他、マイクロパターン回路のジャンパ接合にも応用することができる。
【００４９】
さらに、前記実施形態例においては省略したが、微小部分の融着を容易にするため、基台１に顕微鏡を備えることもできる。また、電極２２ａ，２２ｂに対する被接合物（ＩＣチップ４１及びコイル５１）の位置決めを容易にして接合作業を効率化するため、図６に示すように、被接合物を取り付けて電極２２ａ，２２ｂに対する当該被接合物の接合位置を調整するためのＸ−Ｙテーブル６１を基台１上に備えることもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＩＣチップとコイルの接続体は、入出力端子にニッケルバンプが形成されたＩＣチップを用いたので、入出力端子に金バンプが形成されたＩＣチップを用いる場合に比べて接続体を安価に製造できると共に、ニッケルバンプとコイルとを拡散接合することができるので、断線やＩＣチップの破壊がなく、信頼性の高いＩＣチップとコイルとの接続体を得ることができる。また、バンプとコイルとの接合時に、金バンプやはんだバンプを用いた場合のようにバンプが溶融せず、コイルをバンプ状の所定の位置に容易に接合することができるので、この点からも信頼性の高いＩＣチップとコイルの接続体を得ることができる。さらに、ニッケルバンプの表面に金層を被覆したので、ニッケルバンプの腐食を防止することができ、ニッケルバンプとコイルとの接合を安定かつ確実に行うことができる。
【００５１】
また、本発明のＩＣチップとコイルの接続方法は、ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被覆銅線の心線とを接合するので、ニッケルバンプと被覆銅線との接合に先立っていちいち絶縁被覆を除去する必要がなく、ＩＣチップとコイルとの接続を効率的に行うことができて、接続体の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適用される微小接合装置の全体構成図である。
【図２】加熱ヘッド及びその周辺部分の拡大正面図である。
【図３】加熱ヘッドの駆動部を示す要部断面図である。
【図４】コイルの断面構造を例示する断面図である。
【図５】実施形態例に係るＩＣチップの入出力端子とコイルとの拡散接合方法を示す要部断面図である。
【図６】他の微小接合装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１ 基台
２ 加熱ヘッド
３ ヘッド駆動部
４ 制御部
４ａ 電源部
４ｂ 入力部
２１ 絶縁体
２２ａ，２２ｂ 電極
２３ａ リボン巻回リール
２３ｂ リボン巻取リール
２４ リボン状抵抗発熱体
２５ モータ
２６ 異物除去手段
２７ａ ピン
２８ ブラケット
３１ ソレノイド
３１ａ 駆動軸
３２ 弾性体
３３ 連結軸
３４ スイッチ
４１ ＩＣチップ
５１ コイル
６１ Ｘ−Ｙテーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触式ＩＣカードなどの情報担体に搭載されるＩＣチップとコイルの接続体と、当該ＩＣチップとコイルの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触式ＩＣカード等の非接触式情報担体は、定期券、運転免許証、テレホンカード、キャッシュカード等の代替品としての使用が検討されており、大量の使用が見込まれるところから、製造工程をいかに簡略化し、単価を下げるかが最も重要な技術的課題の１つになっている。
【０００３】
本願出願人は、先に、かかる技術的課題を解決するため、ＩＣチップの入出力端子（パッド）とコイルの両端部とが直接接続されたものを不織布製のフレキシブル基体の内部に埋設してフレキシブルＩＣモジュールを得、次いで当該フレキシブルＩＣモジュールの表裏面にカバーシートを被着して所要の非接触式情報担体を製造する方法を提案した（特願平９−１６３６１４号）。
【０００４】
この方法によれば、ＩＣチップの入出力端子とコイルの両端部とを直接接続したので、ＩＣチップを配線基板上に実装し、当該配線基板に形成された電極端子にコイルの両端部を接続する場合に比べて、非接触式情報担体を薄形化及び低コスト化することができる。また、ＩＣチップとコイルの接続体をフレキシブル基体の内部に埋設したので、微小なＩＣチップ及び低剛性のコイルの取扱いが容易になり、非接触式情報担体の製造効率を高めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＣチップに対するコイルの直接接続手段としては、接合部分をボンディングツールにて強圧しつつ、当該ボンディングツールより超音波を発振して、そのエネルギにてＩＣチップに形成された金バンプを溶融して接合するウェッジボンディング法、ＩＣチップの入出力端子に形成されたハンダバンプを低加圧下で加熱溶融して接合するハンダ法、ＩＣチップの入出力端子に形成された金バンプを低加圧下で加熱溶融して接合する溶接法、それにＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプとコイルの心線とを加熱下で接触させて拡散により合金化する拡散接合法等が考えられる。
【０００６】
これらの各直接接続方法のうち、ウェッジボンディング法によると、コイルの接合部分が強圧を受けることによって扁平状に変形するので、変形部と非変形部との境界部からコイルが断線しやすく、また、接合部分に超音波及び強圧を加えることからＩＣチップにダメージを与えやすい。これに対して、ハンダ法や溶接法それに拡散接合法にはかかる不都合がないので、これらの接合法は、非接触式情報担体の信頼性、耐久性、生産性を高める上でより好ましいＩＣチップとコイルの直接接続方法と言える。
【０００７】
ハンダ法や溶接法それに拡散接合法を実行するための加熱ヘッドとしては、接合部分を接合に必要な温度まで加熱可能な熱源を有するものであれば任意のものを用いることができるが、ＩＣチップの熱によるダメージを最小限に押え、かつ高い接続効率を得るためには、極めて短時間のうちに接合部分を所要温度まで加熱することができ、かつ熱を狭い領域内に集中することができ、さらには加熱条件の設定及び維持管理が容易であることが求められる。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＩＣチップの入出力端子にコイルを直接接続するに好適なＩＣチップとコイルの接続体の構成及びＩＣチップとコイルの接続方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、ＩＣチップとコイルの接続体については、第１に、入出力端子に表面が金層で被覆されたニッケルバンプが形成されたＩＣチップと、前記ニッケルバンプに直接接続されたコイルとからなるという構成にした。
【００１０】
かように、入出力端子にニッケルバンプが形成されたＩＣチップを用いると、入出力端子に金バンプが形成されたＩＣチップを用いる場合に比べて接続体を安価に製造できると共に、ニッケルバンプとコイルとを拡散接合することができるので、断線やＩＣチップの破壊がなく、信頼性の高いＩＣチップとコイルとの接続体を得ることができる。また、バンプとコイルとの接合時に、金バンプやはんだバンプを用いた場合のようにバンプが溶融せず、コイルをバンプ状の所定の位置に容易に接合することができるので、この点からも信頼性の高いＩＣチップとコイルの接続体を得ることができる。さらに、ニッケルバンプの表面に金層を形成すると、ニッケルバンプの腐食を防止できるので、ニッケルバンプとコイルとの接合を安定かつ確実に行うことができる。
【００１１】
第２に、前記第１の課題解決手段における金層が、フラッシュめっき法によりニッケルバンプの表面に被覆されているという構成にした。
【００１２】
かように、ニッケルバンプの表面に金層がフラッシュめっきされたＩＣチップを用いると、ニッケルバンプの腐蝕を防止できるので、ニッケルバンプとコイルとの接合を安定かつ確実に行うことができる。
【００１３】
第３に、前記第１の課題解決手段におけるニッケルバンプの高さを１０〜２０μｍにするという構成にした。
【００１４】
かように、ニッケルバンプの高さを１０〜２０μｍにすると、バンプとコイルとの接合時に熱ダメージが入出力端子のアルミパッドに及びにくくなるので、良品の歩留まりを高めることができる。
【００１５】
第４に、前記第１の課題解決手段におけるコイルとして、心線の周囲に厚さが１０〜２０μｍの絶縁層が形成された被覆銅線を用いるという構成にした。
【００１６】
かように、心線の周囲に厚さが１０〜２０μｍの絶縁層が形成された被覆銅線を用いると、巻回されたコイルの線間距離が大きくなって浮遊容量の発生が抑制され、通信特性が改善されると共に、狭い範囲へのコイルの接合が可能になって隣接端子等の導通が防止されるため、良品の歩留まりを高めることができる。
【００１７】
一方、ＩＣチップとコイルの接続方法については、ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被複銅線の心線とを接合するという構成にした。
【００１８】
かように、ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被覆銅線の心線とを接合すると、ニッケルバンプと被覆銅線との接合に先立っていちいち絶縁被覆を除去する必要がないので、ＩＣチップとコイルとの接続を効率的に行うことができ、接続体の生産性を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に適用される微小接合装置の一例を、図１〜図３に基づいて説明する。図１は本例に係る微小接合装置の全体構成図、図２は接合ヘッド及びその周辺部分の拡大正面図、図３は接合ヘッドの駆動部を示す要部断面図である。
【００２０】
図１〜図３から明らかなように、本例の微小接合装置は、作業テーブル兼用の基台１と、当該基台１上に取り付けられた加熱ヘッド２及びヘッド駆動部３並びに制御部４とから基本的に構成されている。
【００２１】
加熱ヘッド２は、図２に詳細に示すように、絶縁体２１に取り付けられ微小なギャップｄを隔てて対向に配置された２つの電極２２ａ，２２ｂと、当該電極２２ａ，２２ｂを介してその両側に配置されたリボン巻回リール２３ａ及びリボン巻取リール２３ｂと、これらの各リール２３ａ，２３ｂに巻回され、その一部が前記電極２２ａ，２２ｂの先端部に接触するように配線されたリボン状抵抗発熱体２４と、リボン巻取リール２３ｂを駆動するモータ２５と、前記各リール２３ａ，２３ｂに付設され前記リボン状抵抗発熱体２４に付着した異物を除去する異物除去手段２６とを備えて成る。
【００２２】
なお、前記リボン状抵抗発熱体２４としては、通電によって所定温度まで発熱可能なものであれば任意の素材から成るものを用いることができるが、比抵抗及び熱伝導率が共に大きく、電力供給部分を速やかに所定温度まで昇温できて、しかも発熱部分を微小な領域に限定する効果が大きいことから、高純度の単結晶モリブデンからなるモリブデンリボンを用いることが特に好ましい。また、前記異物除去手段２６としては、ブラシやナイフエッジ等を用いることができ、基台１上への除去した異物の落下を防止するため、当該異物除去手段２６の周囲を箱状の異物収納体（図示省略）にて覆うこともできる。
【００２３】
加熱ヘッド２は、図１及び図３に示すように、ピン２７ａを介してヘッド支持体２７に旋回可能にピン結合されており、その末端部にはヘッド駆動部３を連結するためのブラケット２８が突設されている。
【００２４】
ヘッド駆動部３は、図３に示すように、基台１上に設定されたソレノイド３１と、当該ソレノイド３１の駆動軸３１ａに付設されたスプリングやゴム等の弾性体３２と、一端が前記弾性体３２を介して前記ソレノイド３１の駆動軸３１ａに連結され、他端が前記ブラケット２８にピン結合された連結軸３３と、前記ソレノイド３１をオン・オフするスイッチ３４とから成る。なお、当該スイッチ３４としては、手元スイッチを用いることもできるしフットスイッチを用いることもできる。また、当該ヘッド駆動部３には、必要に応じて、前記弾性体３２の弾力を調整するための手段を設けることもできる。
【００２５】
制御装置４は、電源部４ａ及び接合条件を設定するための入力部４ｂを含んで構成される。
【００２６】
以下に、実施形態例に係る微細接合装置の主な仕様を列挙する。
１．電圧 ０．１〜３．０（Ｖ）
２．電流 １〜９９（Ａ）
３．出力時間 ０．１〜３０（ｍＳ）
４．モリブデンテープの厚み ２０（μｍ）
５．モリブデンテープの幅 ２（ｍｍ）。
【００２７】
次に、前記のように構成された微細接合装置を用いたＩＣチップとコイルとの直接接続方法について説明する。
【００２８】
まず、ＩＣチップとして入出力端子（パッド）にハンダバンプ又は金バンプが形成されたものを用い、ハンダバンプ又は金バンプを加熱溶融してコイルを融接する場合を、図２に基づいて説明する。
【００２９】
図２において、符号４１はＩＣチップを、符号５１はコイルを示している。ＩＣチップ４１としては、入出力端子４１ａにハンダバンプ又は金バンプ４２が形成されたものが用いられる。一方、コイル５１としては、図４（ａ）に示すように、銅やアルミニウムなどの良導電性金属材料からなる心線５１ａの周囲に樹脂などの絶縁層５１ｂが被覆された線材から成るもの、又は図４（ｂ）に示すように、心線５１ａの周囲に金やハンダなどの接合用金属層５１ｃが被覆され、かつ当該接合用金属層５１ｃの周囲に絶縁層５１ｂが被覆された線材から成るもの、又は図４（ｃ）に示すように、心線５１ａの周囲に絶縁層５１ｂが被覆され、かつ当該絶縁層５１ｂの周囲に加熱処理又は溶剤処理によって溶融する融着層５１ｄが被覆された線材から成るもの等を用いることもできる。
【００３０】
融着層５１ｄを有する線材としては、住友電工株式会社製の自己融着マグネットワイヤ「ボンドメット線（ＳＳＢ）」を挙げることができ、この種の線材を用いると、コイル巻回後に加熱処理又は溶剤処理を施して融着層５１ｄを溶融することによってコイルの隣接する線間を結合することができるので、コイルの剛性を高めることができ、その取り扱いを容易なものにすることができる。また、各線間を結合することにより線間距離を常に一定にすることができるので、コイルの浮遊容量が一定になり、通信特性を安定させることができる。さらに、ＩＣチップ４１とコイル５１との接合体をカード基体に搭載して非接触ＩＣカードを製造する場合には、融着層５１ｄが溶融されたコイル５１をカード基体上におくことだけでコイル５１とカード基体との接合を完了することができるので、非接触ＩＣカードのケーシング作業をより効率化することができる。
【００３１】
なお、心線５１ａの周囲に絶縁層５１ｂが被覆された線材を用いる場合には、巻回されたコイルの線間距離を大きくして浮遊容量の発生を抑制し通信特性の劣化を防止するため、並びに微細接合装置による絶縁層５１ｂの剥離範囲を狭い範囲に制限して心線５１ａとＩＣチップ４１に形成されたテスト用端子４１ｂ（図２参照）との導通を防止するため、可能な限り絶縁層５１ｂの膜厚（絶縁層５１ｂ及び融着層５１ｄの両者を有する場合には総厚）が大きな線材を用いることが好ましい。例えば、心線の線径が４０μｍのコイル用被服導線にあっては、通常５μｍ前後の膜厚の絶縁層が被覆されているが、１０μｍ乃至２０μｍ程度の絶縁層を形成することが好ましい。
【００３２】
ＩＣチップ４１とコイル５１との直接接続を実行するに先立ち、入力部４ｂを操作して、電源部４ａから加熱ヘッド２への電力供給条件、例えば電流値、電圧値、電力供給時間等を設定する。即ち、入出力端子４１ａに設けられたハンダバンプ４２を利用してコイル５１をハンダ付けする場合と、入出力端子４１ａに設けられた金バンプ４２を利用してコイル５１を溶接する場合とでは、リボン状抵抗発熱体２４の加熱条件が異なるので、入力部４ｂを操作して所要の電力供給条件を設定する。また、電極２２ａ，２２ｂのギャップｄが可変に構成されている場合には、入力部４ｂを操作して所要のギャップｄを選択する。
【００３３】
制御部４の条件設定が終了した後、図２に示すように、基台１上の所定位置にＩＣチップ４１を位置決めして載置し、当該ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａ上にコイル５１の端部を重ねあわせる。
【００３４】
スイッチ３４をオンしてソレノイド３１を励磁し、その駆動軸３１ａを上向きに突出させる。これによって、当該駆動軸３１ａに取り付けられた弾性体３２及び連結軸３３それに加熱ヘッド２に設けられたブラケット２８が上昇し、加熱ヘッド２の先端部がピン２７ａを中心として基台１側に下降する。このため、リボン状抵抗発熱体２４を介して電極２２ａ，２２ｂが弾性体３２の弾性力によってコイル５１に押圧され、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａに対するコイル５１の位置決めが完了する。
【００３５】
次いで、電源部４ａから電極２２ａ，２２ｂに所定電力を所定時間供給し、電極２２ａ，２２ｂに接触したリボン状抵抗発熱体２４に通電して、リボン状抵抗発熱体２４に抵抗発熱を起させる。この熱によってコイル５１の絶縁層５１ｂ（融着層５１ｄを有する線材を用いた場合には、融着層５１ｄを含む。）を昇華して除去すると共に、ハンダバンプや金バンプ４２を溶融して、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１とを接合する。
【００３６】
接合完了後、スイッチ３４をオフしてソレノイド３１の励磁を断ち、その駆動軸３１ａを下向きに吸引させる。これによって、加熱ヘッド２の先端部を上昇してリボン状抵抗発熱体２４をコイル５１から離隔する。最後に、モータ２５を駆動してリボン巻取リール２３ｂを所定角度回転し、電極２２ａ，２２ｂに対するリボン状抵抗発熱体２４の接触位置を変更する。この過程において、リボン状抵抗発熱体２４が異物除去手段２６と摺動し、リボン状抵抗発熱体２４に付着した絶縁層５１ｂの燃焼炭化物等が除去される。
【００３７】
本例の微細接合装置は、微小なギャップｄを隔てて平行に配置された２つの電極２２ａ，２２ｂの先端部にリボン状抵抗発熱体２４を接触させ、電極２２ａ，２２ｂからの電力供給によってリボン状抵抗発熱体２４を発熱させるので、加熱領域を極めて狭い領域内に限定することができ、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１との接合を実現できる。特に、リボン状抵抗発熱体２４としてモリブデンリボンを用いた場合には、比抵抗及び熱伝導率が共に大きく、狭い通電領域に大きな熱量を発生させることができるので、例えば１００μｍ又はそれ以下の微小な領域内のハンダ付け又は溶接が可能となる。また、接合完了後に電極に対するリボン状抵抗発熱体２４の接触位置を変更するので、常時清浄なリボン状抵抗発熱体２４を接合部に突き当てることができ、接合部への異物の混入が防止できる。さらに、リボン巻回リール２３ａ及びリボン巻取リール２３ｂに異物除去手段２６を備えて、リボン状抵抗発熱体２４に付着した炭化物等を除去するようにしたので、リボン状抵抗発熱体２４の繰り返し使用が可能となり、ランニングコストを引き下げることができる。
【００３８】
次に、ＩＣチップとして入出力端子にニッケルバンプが形成されたものを用い、ニッケルバンプとコイルの心線とを拡散接合する場合を、図５に基づいて説明する。
【００３９】
図５において、符号４１はＩＣチップを、符号５１はコイルを示している。ＩＣチップ４１としては、入出力端子４１ａに無電解めっき法にてニッケルバンプ４３が形成され、その表面に腐食防止用の金層４３ａが、例えばフラッシュめっき法により被覆されたものが用いられる。ニッケルバンプの高さは、１０〜２０μｍが望ましい。これ以下では熱ダメージが入出力端子のアルミパッドに及び、これ以上では高さのバラツキが発生しやすくなって接合の歩留まりが劣化するからである。一方、コイル５１としては、上例の場合と同様に、図４（ａ）〜（ｃ）に例示されたものを用いることができる。
【００４０】
ＩＣチップ４１とコイル５１との直接接続を実行するに先立ち、入力部４ｂを操作して、電源部４ａから加熱ヘッド２への電力供給条件を、拡散接合に適した条件に設定する。また、電極２２ａ，２２ｂのギャップｄが可変に構成されている場合には、必要に応じ入力部４ｂを操作して所要のギャップｄを選択する。
【００４１】
制御部４の条件設定が終了した後、図５に示すように、基台１上の所定位置にＩＣチップ４１を位置決めして載置し、当該ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａ上にコイル５１の端部を重ねあわせる。
【００４２】
以下、上例の場合と同様に、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａに対するコイル５１の位置決めを行った後、電源部４ａから電極２２ａ，２２ｂに所定電力を所定時間供給し、電極２２ａ，２２ｂに接触したリボン状抵抗発熱体２４に通電して、リボン状抵抗発熱体２４に抵抗発熱を起させる。この熱によってコイル５１の絶縁層５１ｂ（融着層５１ｄを有する線材を用いた場合には、融着層５１ｄを含む。）を昇華して除去すると共に、ニッケルバンプ４３とコイル５１の心線５１ｄとの間に拡散を起こさせて、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１とを接合する。拡散接合法によると、コイル５１の接合部は、略楕円状に圧潰される。
【００４３】
それ以後の操作については、上例の場合と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。又、接合の効果も、コイル５１の接合部が略楕円状に圧潰される点を除いて上例の場合と同じであるので、説明を省略する。
【００４４】
以下に、拡散接合法を実施するに好適な諸条件を列挙する。
本例の場合、使用したコイル用線材の引張強度は約３５（ｇ）であり、接合部の引張強度は約３１（ｇ）であった。引張試験の結果、試料の破断は全てコイル用線材の断線によるものであり、バンプ４２とコイル用線材との接続部、及びバンプ４２とアルミパッド間でのはがれ不良は発生しなかった。このことから、本発明に係る微細接合装置を利用してＩＣチップの入出力端子と被覆銅線とを拡散接合すると、引張強度をほとんど低下させずに良好な接合を実現できることがわかった。
【００４６】
なお、前記実施形態例においては、加熱ヘッド２の駆動源としてソレノイド３１を用いたが、他の動力、例えばモータや形状記憶合金を用いることも勿論可能である。
【００４７】
また、前記実施形態例においては、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａにニッケルバンプ４２を形成したが、パラジウムや銅をもってバンプを形成することもできる。
【００４８】
また、前記実施形態例においては、ＩＣチップ４１の入出力端子４１ａとコイル５１との接合に適用した場合について説明したが、その他、マイクロパターン回路のジャンパ接合にも応用することができる。
【００４９】
さらに、前記実施形態例においては省略したが、微小部分の融着を容易にするため、基台１に顕微鏡を備えることもできる。また、電極２２ａ，２２ｂに対する被接合物（ＩＣチップ４１及びコイル５１）の位置決めを容易にして接合作業を効率化するため、図６に示すように、被接合物を取り付けて電極２２ａ，２２ｂに対する当該被接合物の接合位置を調整するためのＸ−Ｙテーブル６１を基台１上に備えることもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＩＣチップとコイルの接続体は、入出力端子にニッケルバンプが形成されたＩＣチップを用いたので、入出力端子に金バンプが形成されたＩＣチップを用いる場合に比べて接続体を安価に製造できると共に、ニッケルバンプとコイルとを拡散接合することができるので、断線やＩＣチップの破壊がなく、信頼性の高いＩＣチップとコイルとの接続体を得ることができる。また、バンプとコイルとの接合時に、金バンプやはんだバンプを用いた場合のようにバンプが溶融せず、コイルをバンプ状の所定の位置に容易に接合することができるので、この点からも信頼性の高いＩＣチップとコイルの接続体を得ることができる。さらに、ニッケルバンプの表面に金層を被覆したので、ニッケルバンプの腐食を防止することができ、ニッケルバンプとコイルとの接合を安定かつ確実に行うことができる。
【００５１】
また、本発明のＩＣチップとコイルの接続方法は、ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被覆銅線の心線とを接合するので、ニッケルバンプと被覆銅線との接合に先立っていちいち絶縁被覆を除去する必要がなく、ＩＣチップとコイルとの接続を効率的に行うことができて、接続体の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適用される微小接合装置の全体構成図である。
【図２】加熱ヘッド及びその周辺部分の拡大正面図である。
【図３】加熱ヘッドの駆動部を示す要部断面図である。
【図４】コイルの断面構造を例示する断面図である。
【図５】実施形態例に係るＩＣチップの入出力端子とコイルとの拡散接合方法を示す要部断面図である。
【図６】他の微小接合装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１ 基台
２ 加熱ヘッド
３ ヘッド駆動部
４ 制御部
４ａ 電源部
４ｂ 入力部
２１ 絶縁体
２２ａ，２２ｂ 電極
２３ａ リボン巻回リール
２３ｂ リボン巻取リール
２４ リボン状抵抗発熱体
２５ モータ
２６ 異物除去手段
２７ａ ピン
２８ ブラケット
３１ ソレノイド
３１ａ 駆動軸
３２ 弾性体
３３ 連結軸
３４ スイッチ
４１ ＩＣチップ
５１ コイル
６１ Ｘ−Ｙテーブル
Claims (5)
- 入出力端子に表面が金層で被覆されたニッケルバンプが形成されたＩＣチップと、前記ニッケルバンプに直接接続されたコイルとからなることを特徴とするＩＣチップとコイルの接続体。
- 請求項１に記載の接続体において、前記ニッケルバンプの表面に前記金層がフラッシュめっき法により被覆されていることを特徴とするＩＣチップとコイルの接続体。
- 請求項１に記載の接続体において、前記ニッケルバンプの高さが１０〜２０μｍであることを特徴とするＩＣチップとコイルの接続体。
- 請求項１に記載の接続体において、前記コイルとして、心線の周囲に厚さが１０〜２０μｍの絶縁層が形成された被覆銅線を用いたことを特徴とするＩＣチップとコイルの接続体。
- ＩＣチップの入出力端子に形成されたニッケルバンプ上に被覆銅線よりなるコイルの両端部を重ね合わせ、該重ね合わせ部に所要の熱と押圧力とを加えて、前記被覆銅線の絶縁被覆を除去すると共に、前記ニッケルバンプと前記被覆銅線の心線とを接合することを特徴とするＩＣチップとコイルの接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078684A JP3550551B2 (ja) | 1998-01-27 | 2001-03-19 | Ｉｃチップとコイルの接続体及びｉｃチップとコイルの接続方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1404698 | 1998-01-27 | ||
| JP10-14046 | 1998-01-27 | ||
| JP2001078684A JP3550551B2 (ja) | 1998-01-27 | 2001-03-19 | Ｉｃチップとコイルの接続体及びｉｃチップとコイルの接続方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01740699A Division JP3857451B2 (ja) | 1998-01-27 | 1999-01-26 | 微細接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001319948A JP2001319948A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3550551B2 true JP3550551B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=26349937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001078684A Expired - Lifetime JP3550551B2 (ja) | 1998-01-27 | 2001-03-19 | Ｉｃチップとコイルの接続体及びｉｃチップとコイルの接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550551B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5303997B2 (ja) * | 2008-04-02 | 2013-10-02 | 凸版印刷株式会社 | ワイヤアンテナを用いたｒｆｉｄタグインレットの製造方法 |
-
2001
- 2001-03-19 JP JP2001078684A patent/JP3550551B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001319948A (ja) | 2001-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100890715B1 (ko) | 전지, 전지의 제조 방법, 용접물의 제조 방법 및 페데스탈 | |
| US7637007B2 (en) | Approach for fabricating cantilever probes for probe card assemblies | |
| JP3857451B2 (ja) | 微細接合装置 | |
| US7276924B2 (en) | Electrical connecting method | |
| JP3550551B2 (ja) | Ｉｃチップとコイルの接続体及びｉｃチップとコイルの接続方法 | |
| US20020017915A1 (en) | Probe card, probe card restoring method, and probe card manufacturing method | |
| TWI528478B (zh) | 打線裝置 | |
| KR102548627B1 (ko) | 절연 피복선의 접합 방법, 접속 구조, 절연 피복선의 박리 방법 및 본딩 장치 | |
| JP2000101229A (ja) | 被覆線の熱圧着装置 | |
| JP2010085292A (ja) | コンタクトピン及び素子試験装置 | |
| JP3784687B2 (ja) | フレキシブルｉｃモジュールの製造方法及びフレキシブルｉｃモジュールを用いた情報担体の製造方法 | |
| JP4108373B2 (ja) | 半田コテ | |
| JP2000216537A (ja) | 両面回路基板の面間導通装置並びに同装置を用いた面間導通方法 | |
| JPH08340176A (ja) | リード線の接続方法 | |
| JP3560584B2 (ja) | 超音波接合装置 | |
| JPH1154541A (ja) | ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 | |
| JP5016420B2 (ja) | プローブの交換方法及びプローブカード | |
| JP2610983B2 (ja) | 熱圧着用ヒータチップ | |
| JP3891886B2 (ja) | 電気抵抗溶接方法 | |
| JP2001244040A (ja) | ガラスエポキシ基板や電気回路等に装備されたランド若しくはパッドとマグネットワイヤ等の樹脂被覆線の接続工法 | |
| JP3560729B2 (ja) | ボンディングワイヤの接触防止方法 | |
| JPH08222608A (ja) | ボンディング装置 | |
| JP3077291U (ja) | 通電熱カシメ用電極 | |
| JP2003108965A (ja) | Ｉｃカード用アンテナコイルの製造方法 | |
| JPH09214118A (ja) | バンプの形成方法及びバンプ形成能を持つワイヤボンディング装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040325 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040420 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040426 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080430 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090430 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090430 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100430 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100430 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100430 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110430 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110430 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120430 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120430 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130430 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130430 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140430 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |