JP3874054B2

JP3874054B2 - 半導体回路内蔵構造体

Info

Publication number: JP3874054B2
Application number: JP34124199A
Authority: JP
Inventors: 聡井上; 達也下田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001155134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカード等のように半導体回路を内蔵した構造体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体集積回路（ＩＣ）を含むＩＣカードとして、メモリカード、Ｉ／Ｏ（入出力回路）カード、ＩＳＯ準拠のカードなどが知られている。ここで、ＩＳＯ準拠のカードとは、集積回路としてマイクロプロセッサ、メモリーを含むＩＣカードであり、セキュリティ機能を持たせることが可能であることから、医療、金融などの用途に広く用いられている。
【０００３】
また、メモリカードとは、集積回路としてマイクロプロセッサを含まずメモリーだけを備えるＩＣカードであり、パーソナルコンピュータ、電子楽器、ゲーム機などに用いられる携帯用の記憶装置として広く使用されている。
【０００４】
Ｉ／Ｏカードとは、モデム、ＬＡＮ、インサーネットなどの諸機能を有するＩＣカードであり、マイクロコンピュータなどに着脱される入出力装置として広く使用されている。このＩＣカードは、まずシリコン基板を用いてＩＣを形成し、そのシリコンＩＣチップを樹脂製の基板に埋め込む等して一体化することにより製造されていた。一方、本願出願人は、繰り返し使用される製造用基板、すなわちシリコン基板に薄膜半導体集積回路を形成し、これを他の基板に転写する転写技術を提案している（例えば、特開平１１−７４５３３号公報）。さらに、この薄膜デバイスをＩＣカード基板自体に転写するＩＣカードの製造方法を提案している（特開平１１−２０３６０号公報）。
【０００５】
この製造方法は、従来、ＩＣカードはＩＣ製造のベースとなるシリコン基板に加えて回路基板を有するため、ＩＣカードが厚くて堅くなり、携帯性が良好でなく、さらに、回路基板自体及びＩＣチップの保護層は、ＩＣチップを外力から保護するために比較的厚く形成せざるを得ず、この点からもＩＣカードが堅くて重くなっていたのに対して、製造用基板上に形成された薄膜集積回路を含む被転写層を、カード基板に転写してなる軽くて薄いＩＣカードを製造できるという点において優れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
既述のＩＣカードを含め、一般にＩＣカードにはＩＣカード利用者およびＩＣカード発行者についての各種の秘密情報が記録されているが、このＩＣカードの紛失、盗難の際、これらの情報が不正に読み取られるおそれがあった。すなわち、従来のＩＣカードでは、樹脂製のカード基板にシリコン基板上に形成された半導体回路を埋め込んだ構成となっているために、樹脂基板のみをエッチングすることにより、シリコン基板上の半導体回路を選択的に取得して回路内のデータを解析することが可能である。
【０００７】
すなわち、カード基板と半導体回路が形成される基板との間に材質上大きな差があるために、カード基板から半導体回路基板を区別することができ、ＩＣカードの不正入手者は、半導体回路を取り出して半導体集積回路内の電子情報を入手することができるという問題がある。
【０００８】
一方、薄膜デバイスをカード基板に直接転写する方法では、薄膜半導体集積回路の露出電極をＩＣカードの導電性パターンに合わせて薄膜半導体回路をカード基板に転写する必要があるなど、ＩＣカード基板を製造する上で課題を抱えている。
【０００９】
また、カード基板が薄くフレキシブルな材質のものである場合、被転写層とカード基板との接着を維持しながら、被転写層をこの被転写層が形成されていた転写用基板から剥離することはカード基板が撓んでしまうなどの理由から困難であった。また、この転写方法の従来例においては、基板と転写基板との間の材質上の問題点に対する配慮は記載されていない。
【００１０】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、予め薄膜半導体集積回路が転写された転写基板をカード基板などの構造体に埋め込などして両者を一体化する手段を採用して従来の転写技術での問題を避けるとともに、転写基板の材質をＩＣカード基板等転写基板が適用される対象体に同質なものから選択することにより、対象体から転写基板を区別して取り出せないようにすることを目的とするものである。さらに、本発明は、内部情報の盗用が困難であり、かつ軽くて薄いＩＣカードを提供することを別の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、薄膜半導体集積回路が転写された転写基板を構造体に一体化されてなる半導体回路内蔵構造体であって、前記構造体はコイル、配線、端子の導電パターンと、この導電パターンで囲まれて前記端子が露出する収納穴部と、を含み、前記転写基板は前記収納穴部に収納されて前記端子に接続されると共に前記構造体の構成材料と前記転写基板の構成材料とを同質材料としたことを特徴とする。
【００１２】
構造体としては、ＩＣカード基板が代表的である。その他、電子情報を必要とする種々の対象体であってもよい。構造体と転写基板との組み合わせの他の例は、共振タグの代わりに共振回路が転写された基板を電子製品などの高価品に埋め込まれている態様である。
【００１３】
本発明の好適な態様では、構造体及び転写基板は共に合成樹脂から構成されてなる。構造体及び転写基板がともに同一又は同系の濃色に着色されていれば、外から転写基板上の半導体集積回路パターンが色によってマスクされて観察できない利点がある。
【００１４】
前記構造体及び転写基板は、同一の溶剤に対して同時にエッチングされる材料から構成されてなることが好適である。さらに、好適には、同一の合成樹脂によって構成されることである。
【００１５】
本発明は、コイル、配線、端子の導電パターンが形成されたカード基板と、薄膜半導体集積回路が転写された転写基板とを備え、前記カード基板は前記導電パターンで囲まれて前記端子が露出する収納穴部を含み、前記転写基板は前記収納穴部に収納されて前記端子に電気的に接続されると共に前記カード基板と一体化され、前記カード基板と前記転写基板とは互いに区別してエッチングできない同質材料により形成されてなるＩＣカードであることを特徴とする。
【００１６】
前記転写基板は、不透明なフィルムにより被覆されたり、或いはラミネートされることが好ましい。このフィルムは、好適にはカード基板の背景色と同一或いは同系色であることが良い。本発明の好適な形態では、カード基板及び転写基板とも薄くフレキシブルな材料から構成されている。
【００１７】
さらに、本発明は、カード基板に薄膜半導体集積回路を一体化したＩＣカードの製造方法において、製造用基板上に前記薄膜半導体集積回路を形成し、この薄膜半導体集積回路を前記製造用基板から剥離して前記カード基板と同質材からなる転写基板に転写し、予め前記カード基板に、前記転写基板を収容する収納穴部と、この収納穴部を囲むように配置されたコイル、配線、端子の導電パターンを形成しておき、前記半導体集積回路の電極露出部が前記導電パターンに接続するように前記転写基板を前記カード基板の収納穴部に収納してカード基板と転写基板とを一体化させたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ＩＣカードの一例について、図１を参照して説明する。図１には、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）カードのブロック図が示されている。図１において、カード基板上には、コネクタ１２，Ｉ／Ｏ１４及びＲＯＭ１６が設けられている。
【００１９】
ここで、コネクタ１２は、ＲＯＭカード１０がホストシステムのカードスロットに挿入された際に、ホストシステム側の端子に接続されるものである。このコネクタ１２には、電源端子１２Ａ、グランド端子１２Ｂ、制御用端子１２Ｃ，１２Ｄ、アドレス端子１２Ｅ、データ端子１２Ｆが設けられている。
【００２０】
また、電源端子１２Ａと入出力回路（Ｉ／Ｏ）１４及びＲＯＭ１６とは、配線１８Ａにて接続され、グランド端子１２ＢとＩ／Ｏ１４及びＲＯＭ１６とは、配線１８Ｂにて接続され、残りの端子１２Ｃ〜１２Ｆとコネクタ１２とは配線１８Ｃにて接続され、Ｉ／Ｏ１４及びＲＯＭ１６間は配線１８Ｄにて接続されている。
【００２１】
Ｉ／Ｏ１４は、コネクタ１２とＲＯＭ１６との間に設けられ、デコーダ回路、入力回路及び出力回路を含んで構成される。このＲＯＭカード１０がホストシステムのカードスロットに挿入されると、電源端子１２Ａ及びグランド端子１２Ｂを介して、Ｉ／Ｏ１４及びＲＯＭ１６に電力が供給される。さらに、ホストシステムからの制御信号及びアドレス信号が、制御用端子１２Ｃ，１２Ｄ及びアドレス端子１２Ｅを介してＩ／Ｏ１４に入力されると、入力回路及びデコード回路を介して、ＲＯＭ１６のアドレスを指定するアドレス指定信号がＲＯＭ１６に供給される。そのアドレスに対応してＲＯＭ１６より読み出されたデータは、Ｉ／Ｏ１６の出力回路及びデコード回路と、データ端子１２Ｆを介して、ホストシステムの規格に合った仕様にてＲＯＭカード１０より出力される。
【００２２】
図１に示す構成要素のうち、各種端子１２Ａ〜１２Ｆと、配線１８Ａ〜１８Ｃとを、図２に示すようにカード基板２０上あるいはカード基板内に形成しておく。ここで、カード基板２０の材質は、プラスチックなどの合成樹脂又はガラス基板などの軽くて比較的薄い板状の絶縁基板である。図１に示すＩ／Ｏ１４、ＲＯＭ１６及びそれらを接続する配線１８Ｄ等からなる集積回路部分は、転写層基板に転写されている。この転写基板はカード基板に設けられた収納穴に収納されてカード基板と一体化されると、カード基板に形成された端子と露出した集積回路の電極端子とが導電性接着材を介して導通接着される。
【００２３】
転写基板がカード基板に一体化されている状態を図３を用いて説明する。図３（Ａ）はカード基板の模式図（平面図）である。符号３０は、カード基板２０に設けられた配線、端子、コイルなどの導電性パターンを模式的に示し、符号３２は既述の転写基板が収納される収納穴である。この収納穴に薄膜状の半導体基板が転写された転写基板を挿入すると、導電性パターンの端子に半導体集積回路の露出した電極が接続される。
【００２４】
図３（Ｂ）は図３（Ａ）のｂ−ｂ線断面図を示す。符号３４は、収納穴３２に収納された転写基板を示している。収納穴内には薄膜デバイスと導通される導電パターンが臨んでおり、収納穴に転写基板を挿入すると、この導電パターンと転写基板の露出端子を互いに導通接続する。符号３６は、転写基板に転写された半導体集積回路等の被転写層をコーティングしてこれを保護するフィルムであり好適には、カード基板と同色に着色されかつカード基板や転写基板と同一の材料からなる。
【００２５】
ここで、カード基板と同色に着色されたフィルムを用いる理由は、カード基板の外部から被転写体１６内の半導体回路パターンを顕微鏡などで観察できないようにするためである。なお、フィルムで被転写体を熱ラミネートすることが好ましい。さらに、被転写体が適用されたカード基板自体を同一フィルムでコーティングあるいはラミネートするものであってもよい。
【００２６】
転写基板３４はカード基板２０と同質材で形成されている。カード基板２０を溶剤に溶解させてエッチングしようとすると、半導体回路の本体を成す転写基板も同時にエッチングされるために半導体回路自体も破壊され半導体回路をカード基板から区別して取り出せない。
【００２７】
ここで、「同質」とは、カード基板と転写基板とが同一の溶剤で同時にエッチングされる、すなわち、同時に溶解される程度に材質が似通っていることを意味し、好適には両者が同じ材料、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなることである。ＰＥＴはアセトンに対して溶解性を備えているから、カード基板をアセトン中でエッチングすると、転写基板も同時にエッチングされ半導体集積回路をカード基板から取り出すことは困難である。
【００２８】
転写基板の構成材料としては、各種合成樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、例えば、ポリエチレン、ポロプロピレン、エチレン−プレピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルベンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、プリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エボキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。転写基板を構成すべき材料は、カード基板を構成する材料と同質なものから選択される。
【００２９】
転写基板に薄膜デバイスを転写することは、例えば、特開平１１−２６７３３号公報に記載の方法を用いて行われる。すなわち、耐熱ガラスや石英などの繰り返し使用される製造用基板に薄膜状の半導体デバイスを積層形成し、これを製造用基板から剥離して転写基板に転写する。或いは、転写基板に一度転写した薄膜デバイスを２次転写基板に再転写して１次転写基板から薄膜デバイスを剥離してもよい。この１次転写基板及び２次転写基板とも本発明の転写基板として使用される。転写基板が薄く柔軟性に富んだものにする場合には２次転写基板が好適に利用される。
【００３０】
薄膜デバイスとしては、前記公報に記載されたＴＦＴからなる各種の半導体回路がある。この半導体回路をカード基板に一体化させる場合には半導体回路に端子となる電極を露出させ、この電極とカード基板の端子とが導通されるようにする。
【００３１】
カード基板としては薄く、フレキシブルなものを利用することができる。この時、既述の配線や端子などの導電性パターンは、カード基板の上に形成されている。このカード基板の平面図は図４（Ａ）に示されている。符号４２は転写基板が置かれる導電性領域であり、転写基板に転写されている薄膜デバイスの露出端子に導通する端子群が配置されている。４０は、柔軟性がある薄状カード基板である。
【００３２】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。この柔軟性カード基板４０の導電領域４２に転写基板が導電性接着材で貼り付けられて両者が一体化されている。転写基板に転写された薄膜デバイスはこの導電性領域４２に接続される露出した電極端子を備えている。薄膜状の転写基板が貼り付けられた薄膜状ＩＣカード全体は着色フィルムでラミネートされることが好適である。転写基板及びカード基板とも同一材質で同一の濃色で着色された樹脂材料から構成されている。
【００３３】
この実施例によれば、カード基板及び転写基板とも薄くフレキシブルな柔軟性合成樹脂から製造されているために、電子情報の秘匿性に優れかつ携帯性にも優れたＩＣカードを提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予め薄膜半導体集積回路が転写された転写基板をカード基板などの構造体に埋め込などして両者を一体化する手段を採用して従来の転写技術での問題を避けるとともに、転写基板の材質をＩＣカード基板等転写基板が適用される対象体に同質なものから選択することにより、対象体から転写基板を区別して取り出せないようにすることができる。したがって、本発明によれば、内部情報の盗用が困難であり、かつ軽くて薄いＩＣカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣカードの一例を示す平面図である。
【図２】ＩＣカードのカード基板を示す平面図である。
【図３】ＩＣカードの第１の例の構造を模式的に示す平面図及び断面図である。
【図４】ＩＣカードの第２の例の構造を模式的に示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１０ＩＣカード、１２端子、１４Ｉ／Ｏ、１６ＲＯＭ、１８Ａ〜１８Ｄ配線、２０カード基板、２２〜２９配線、３０導電性パターン、３２転写基板が収納される収納穴、３４転写基板

Claims

薄膜半導体集積回路が転写された転写基板を構造体に一体化してなる半導体回路内蔵構造体であって、
前記構造体はコイル、配線、端子の導電パターンと、この導電パターンで囲まれて前記端子が露出する収納穴部と、を含み、
前記転写基板は前記収納穴部に収納されて前記端子に接続されると共に前記構造体の構成材料と同質材料とした半導体回路内蔵構造体。
前記構造体がＩＣカード基板である請求項１記載の構造体。
前記構造体及び転写基板は共に合成樹脂から構成されてなる請求項１又は２記載の構造体。
前記構造体及び転写基板はともに同一又は同系の濃色に着色されてなる請求項１乃至３のいずれか１項記載の構造体。
前記構造体及び転写基板は、同一の溶剤に対して同時にエッチングされる材料から構成されてなる請求項３記載の構造体。
コイル、配線、端子の導電パターンが形成されたカード基板と、薄膜半導体集積回路が転写された転写基板とを備え、
前記カード基板は前記導電パターンで囲まれて前記端子が露出する収納穴部を含み、
前記転写基板は前記収納穴部に収納されて前記端子に電気的に接続されると共に前記カード基板と一体化され、
前記カード基板と前記転写基板とは互いに区別してエッチングできない同質材料により形成されてなるＩＣカード。
請求項６において、前記カード基板及び前記転写基板は、同一溶剤に対して同時にエッチングされるものからなるＩＣカード。
前記カード基板及び前記転写基板は共に合成樹脂から構成されている請求項７記載のＩＣカード。
前記転写基板が不透明なフィルムにより被覆されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載のＩＣカード。
前記転写基板が不透明なフィルムにより熱ラミネートされてなる請求項６乃至８のいずれか１項記載のＩＣカード。
前記フィルムはカード基板および被転写層と同一の材料により形成されていることを特徴とする請求項９または１０記載のＩＣカード。
前記カード基板及び転写基板とも薄くフレキシブルな材料から構成されてなる請求項６乃至１１のいずれか１項記載のＩＣカード。
カード基板に薄膜半導体集積回路を一体化したＩＣカードの製造方法において、
製造用基板上に前記薄膜半導体集積回路を形成し、
この薄膜半導体集積回路を前記製造用基板から剥離して前記カード基板と同質材からなる転写基板に転写し、
予め前記カード基板に、前記転写基板を収容する収納穴部と、この収納穴部を囲むように配置されたコイル、配線、端子の導電パターンを形成しておき、前記半導体集積回路の電極露出部が前記導電パターンに接続するように、前記転写基板を前記カード基板の収納穴部に収納して一体化する、ＩＣカードの製造方法。