JP4108701B2 - IC card manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、IC(Integrated circuit)カードおよびその製造技術に関し、例えば半導体メモリカード(以下、メモリカードという)に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to an IC (Integrated Circuit) card and a manufacturing technique thereof, for example, a technique effective when applied to a semiconductor memory card (hereinafter referred to as a memory card).
種々のICカードが用いられているが、例えばマルチメディアカード(マルチメディアカード協会で規格化された規格がある)やSDメモリカード(SDカード協会で規格化された規格がある)などのような半導体メモリカード(以下、単にメモリカードという)は、その内部の半導体メモリチップに情報を記憶する記憶装置の一種であり、情報を半導体メモリチップの不揮発性メモリに対して直接的、かつ、電気的にアクセスし、機械系の制御が無く、記憶媒体の交換が容易であるという優れた特徴を有している。また、小型軽量であることから主に携帯型パーソナルコンピュータ、携帯電話またはデジタルカメラなどのような可搬性が要求される機器の補助記憶装置として使用されている。 Various IC cards are used, such as multimedia cards (there are standards standardized by the Multimedia Card Association) and SD memory cards (there are standards standardized by the SD Card Association) A semiconductor memory card (hereinafter simply referred to as a memory card) is a type of storage device that stores information in a semiconductor memory chip inside the semiconductor memory card. The information is directly and electrically stored in a nonvolatile memory of the semiconductor memory chip. It has an excellent feature that it has no mechanical control and can easily exchange storage media. In addition, because of its small size and light weight, it is mainly used as an auxiliary storage device for devices such as portable personal computers, mobile phones, and digital cameras that require portability.
従来、小型のメモリカードにおいては、プラスチックで形成されたケースによって、配線基板と半導体チップを覆う製法が一般的である。また、メモリカードをより小型化、薄型化する製法として、半導体メモリチップを搭載した回路基板を金型に入れた状態でエポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)の射出成形を行ってメモリカードを一体成形する技術がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
一体成形されたメモリカードにおいては、ケース内に入れたメモリカードに比べてメモリカード内に空間が無いために、高強度であり、水分が侵入し難いという利点がある。 The integrally formed memory card is advantageous in that it has high strength and is difficult for moisture to enter since there is no space in the memory card compared to the memory card placed in the case.
しかしながら、ICカードの高強度化と同時に、ICカードにおいては更なるコストダウンが求められており、材料コストの低減、量産性の向上が求められる。 However, at the same time as increasing the strength of the IC card, further cost reduction is required for the IC card, and reduction of material cost and improvement of mass productivity are required.
また、本発明者の検討によれば、一般的に半導体封止に用いられる熱硬化性樹脂、例えば充填材入りエポキシ樹脂は、Siチップとの間の熱応力低減、材料強度向上のためにシリカ粉を充填させているが、特許文献1や特許文献2のように、ICカードの外郭を形成する成形樹脂としてこのような弾性率の高いものを用いると、ICカードをスロットに挿抜する際に、スロット内の電極表面に形成されたAuメッキなどの被覆を損傷してしまうという問題がある。
Further, according to the study of the present inventor, a thermosetting resin generally used for semiconductor encapsulation, for example, an epoxy resin with a filler, is used for reducing thermal stress between the Si chip and improving the material strength. Although powder is filled, when a resin having such a high elastic modulus is used as a molding resin for forming the outline of the IC card as in
また、配線基板上に、半導体チップと配線基板上の配線とを電気的に接続するための半田接続部が露出する場合には、成形時において、半田接続部の温度が半田の融点を越えない様にプロセス温度を選択する必要があり、これによって用いることができる樹脂の種類に著しい制約が課せられるという問題がある。 Further, when the solder connection part for electrically connecting the semiconductor chip and the wiring on the wiring board is exposed on the wiring board, the temperature of the solder connection part does not exceed the melting point of the solder at the time of molding. Thus, there is a problem that it is necessary to select the process temperature, and this imposes significant restrictions on the types of resins that can be used.
本発明の目的は、信頼性の高いICカードおよびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a highly reliable IC card and a manufacturing method thereof.
本発明の他の目的は、製造コストを低減できるICカードおよびその製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an IC card and a method for manufacturing the same that can reduce the manufacturing cost.
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。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明のICカードは、熱硬化性樹脂材料からなる第1封止部によって少なくとも一部が封止された半導体チップを有し、その半導体チップに電気的に接続された外部接続端子を第1の面に有する半導体装置と、熱可塑性樹脂材料からなり、半導体装置を搭載するケースと、熱可塑性樹脂材料からなり、半導体装置を外部接続端子が露出するように封止して半導体装置をケースに一体化する第2封止部とを有するものである。 The IC card of the present invention has a semiconductor chip at least partially sealed by a first sealing portion made of a thermosetting resin material, and external connection terminals electrically connected to the semiconductor chip are first connected. The semiconductor device on the surface, made of a thermoplastic resin material, a case for mounting the semiconductor device, and made of a thermoplastic resin material, the semiconductor device is sealed so that the external connection terminals are exposed, and the semiconductor device is sealed in the case And a second sealing portion to be integrated.
また、本発明のICカードの製造方法は、熱硬化性樹脂材料からなる第1封止部によって少なくとも一部が封止された半導体チップを有し、その半導体チップに電気的に接続された外部接続端子を第1の面に有する半導体装置を準備する工程と、熱可塑性樹脂材料からなり、半導体装置を搭載可能なケースを準備する工程と、ケースに半導体装置を搭載する工程と、熱可塑性樹脂材料からなる第2封止部によって半導体装置を外部接続端子が露出するように封止して、半導体装置をケースに一体化する工程とを有するものである。 Further, the IC card manufacturing method of the present invention includes a semiconductor chip that is at least partially sealed by a first sealing portion made of a thermosetting resin material, and is electrically connected to the semiconductor chip. A step of preparing a semiconductor device having a connection terminal on the first surface; a step of preparing a case made of a thermoplastic resin material on which the semiconductor device can be mounted; a step of mounting the semiconductor device on the case; and a thermoplastic resin Sealing the semiconductor device with a second sealing portion made of a material so that the external connection terminals are exposed, and integrating the semiconductor device with the case.
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。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
熱硬化性樹脂材料からなる第1封止部によって少なくとも一部が封止された半導体チップを有する半導体装置を熱可塑性樹脂材料からなるケースに搭載し、熱可塑性樹脂材料からなる第2封止部で封止したので、ICカードの信頼性を向上できる。また、ICカードの製造コストを低減できる。 A semiconductor device having a semiconductor chip at least partially sealed by a first sealing portion made of a thermosetting resin material is mounted on a case made of a thermoplastic resin material, and a second sealing portion made of a thermoplastic resin material Since it is sealed with, the reliability of the IC card can be improved. Moreover, the manufacturing cost of the IC card can be reduced.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。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。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges. Also, components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. In the drawings used in the present embodiment, hatching may be added even in a plan view for easy understanding of the drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態のICカードおよびその製造工程を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態であるICカードの外観を示す斜視図であり、図2は図1のICカードの長手方向(A−A線)の断面図である。
(Embodiment 1)
The IC card of the present embodiment and its manufacturing process will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an IC card according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view in the longitudinal direction (A-A line) of the IC card of FIG.
図1および図2に示される本実施の形態のICカード1は、例えば、携帯型コンピュータなどのような情報処理装置、デジタルカメラなどのような画像処理装置あるいは携帯電話などのような通信機器など、種々の携帯型電子装置の補助記憶装置として主に使用可能なメモリカードなどであり、上記電子装置などに装着して使用することができる。ICカード1は、例えば平面矩形状の小さな薄板形状(カード型形状)を有しており、その外形寸法は、種々の値とすることができるが、例えば長辺が32mm程度、短辺が24mm程度、厚さが1.4mmであり、いわゆるマルチメディアカード(以下、MMCという)と同一の外形規格および機能を有するカードである。また、ICカード1を、SDメモリカード(以下SDカードという)あるいは他のメモリカードと同一の外形規格および機能を有するカードとすることもできる。
The
図1および図2に示される本実施の形態のICカード1は、ICカード1の外形を形成するケース2と、ケース2に封止部(モールド樹脂、封止樹脂)3を介して結合または一体化されたIC本体(半導体装置)4とを有している。ケース2と封止部3とは、熱可塑性樹脂材料からなる。また、図2の断面図からも分かるように、ICカード1の角部には丸みが設けられており、ICカード1を取り扱う際のけがなどを防止できるような構造となっている。
The
図3は本実施の形態のICカード1で用いられるIC本体4の外観を示す斜視図であり、図4は図3のIC本体4の底面(裏面:第1の面)図であり、図5は図3のIC本体4のB−B線の断面図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the
本実施の形態のIC本体4は、ICカード1の主要な機能、例えば記憶装置としての機能を有する部分(半導体装置)であり、基板または配線基板5と、配線基板5の裏面(第1の面)に形成または配置された複数の外部接続端子6と、配線基板5の主面(表面)に配置または実装された半導体チップ7と、半導体チップ7を封止する封止部(モールド樹脂、封止樹脂)8とを有している。半導体チップ7は、メモリ用の半導体チップ(例えばフラッシュメモリ)やコントロール用の半導体チップであり、配線基板5上に必要に応じて単数または複数の半導体チップ7が実装されている。半導体チップ7の電極またはボンディングパッドは、例えば、金(Au)などの金属細線からなるボンディングワイヤ9を介して配線基板5の配線10に電気的に接続されている。封止部8は、半導体チップ7と、半導体チップ7および配線基板5の接続部(ここではボンディングワイヤ9)とを覆うように、配線基板5上に形成されている。半導体チップ7の他の実装方法として、例えば、半導体チップ7をバンプ電極(半田バンプまたは金バンプなど)を有する形態とし、フリップチップ接続(フリップチップボンディング)などにより半導体チップ7を配線基板5上に実装することもできる。フリップチップ接続の場合は、半導体チップ7と配線基板5との間を満たす(充填する)ように、封止部8を形成することもできる。また、必要に応じて、半導体チップ以外の部品などを配線基板5上に実装することもできる。配線基板5の主面(表面)の配線10は、配線基板5の裏面の外部接続端子6にスルーホールなどを介して電気的に接続されている。すなわち、配線基板5に実装された半導体チップ7は、配線基板5の裏面の外部接続端子6に、ボンディングワイヤ9と配線基板5の配線とを介して電気的に接続されている。
The IC
本実施の形態では、ICカード1のケース2および封止部3は熱可塑性の樹脂材料からなり、IC本体4の封止部8は熱硬化性の樹脂材料からなる。
In the present embodiment, the
IC本体4は配線基板5の半導体チップ7の実装面が内側になるようにケース2のくぼみ部分または凹部2aに搭載され(はめ込まれ)、封止部3により封止されており、IC本体4とケース2とが封止部3により一体化されている。すなわち、IC本体4(配線基板5)の裏面(外部接続端子6側の面)とケース2のIC本体4搭載側の面の少なくとも一部とが封止部3により覆われることにより、ケース2とIC本体4とが一体化され、カード型の外形を有するICカード1が構成されている。また、ケース2およびIC本体4の間の領域などに封止部3が形成されていてもよい。なお、封止部3は外部接続端子6が露出するように、外部接続端子6上以外の領域に設けられている。このため、ICカード1は、その外郭(表面)がほぼケース2および封止部3によって形成され、すなわち熱可塑性樹脂材料からなり、一方の面の端部側に外部接続端子6が露出した構造を有している。また、封止部3とケース2の界面部分とは溶着している。
The
次に、本実施の形態のICカード1の製造工程について説明する。まず、IC本体4を準備する。図6〜図9は、本実施の形態のICカード1に用いられるIC本体4の製造工程中の断面図である。
Next, the manufacturing process of the
IC本体4は、例えば次のようにして製造することができる。図6に示されるように、裏面に外部接続端子6が形成された配線基板5を準備する。配線基板5の外部接続端子6は、スルーホールなどを介して配線基板5の表面(主面)に形成された配線10に電気的に接続されている。次に、図7に示されるように、配線基板5の主面(表面)上にメモリ用やコントロール用の半導体チップ7(単数または複数)を配置または実装する。半導体チップの実装の際に、熱硬化性樹脂を用いて半導体チップを固定する場合には、半導体チップの配置の後に樹脂を熱硬化させる熱処理工程を行うべきである。それから、図8に示されるように、ワイヤボンディングを行って、半導体チップ7のボンディングパッドと配線基板5の主面上の配線10とをボンディングワイヤ9を介して電気的に接続する。その後、図9に示されるように、半導体チップ7を封止部8により封止する。ここでは、トランスファモールドなどにより、配線基板5上に半導体チップ7およびボンディングワイヤ9を覆うように熱硬化性樹脂材料からなる封止部8を形成する。封止部8は、例えばエポキシ樹脂などからなり、シリカフィラーなどを含むことができる。このようにして、IC本体4を形成または製造することができる。
The
半導体チップ7に配線基板5や封止部3(の成形樹脂)に比較して熱膨張係数の小さい物を用いる場合には、半導体チップ7とその他の部材との間での熱膨張係数の不整合によって生じる熱応力を軽減するために、半導体チップ7の主面を、半導体チップ7と封止部3(の成形樹脂)との間の熱膨張係数の値をもつ樹脂からなる封止部8によってあらかじめ覆っておくことが有効である。本実施の形態では、Si半導体基板を用いて形成した半導体チップ7を採用する場合において、熱膨張係数を調整するためにシリカフィラーを含んだエポキシ樹脂を用いて半導体チップ7を覆うように封止部8を形成することで、ICカード1の信頼性をより向上させることができる。
When a
また、有機樹脂に含まれるアルカリイオンによる半導体チップ7の汚染とそれに伴う電気特性の劣化を防ぐために、封止部3(の成形樹脂)に比較してよりアルカリイオン濃度の小さい樹脂からなる封止部8によってあらかじめ半導体チップ7の主面を覆っておくことで、ICカード1の信頼性をより向上させることができる。
Further, in order to prevent contamination of the
本実施の形態では、IC本体4は上記のように半導体チップ7を直接配線基板5に実装しており、COB(Chip On Board)形態の半導体装置であるが、IC本体4として、COB形態以外の種々の半導体装置を用いることもできる。図10は本実施の形態のICカード1に用いられ得る他のIC本体4aの外観を示す斜視図であり、図11は図10のIC本体4aの底面(裏面:第1の面)図、図12は図10のIC本体4aのC−C線の断面図である。また、図13は本実施の形態のICカード1に用いられ得る更に他のIC本体4bの外観を示す斜視図であり、図14は図13のIC本体4bの底面(裏面:第1の面)図、図15は図13のIC本体4bのD−D線の断面図である。
In the present embodiment, the
図10〜図12に示されるIC本体4aは、MAP(Mold Array Package)形態の半導体装置である。IC本体4aは、例えば次のようにして製造することができる。まず、複数の半導体チップ7を配線基板5上に配置し、各半導体チップ7をボンディングワイヤ9を介して配線基板5の配線10に電気的に接続する。それから、複数の半導体チップ7全体を熱硬化性樹脂からなる封止部8によって封止する(一括封止法:Block Molding Method)。その後、封止部8および配線基板5をダイシングして各個片(IC本体4a)に切断または分離し、IC本体4aが製造される。
10 to 12 is a MAP (Mold Array Package) type semiconductor device. The
図13〜図15に示されるIC本体4bは、QFN(Quad Flat Non leaded package)などのようなリードフレームを用いて製造した半導体装置である。IC本体4bは、例えば次のようにして製造することができる。まず、リードフレームのダイパッド11上に半導体チップ7を搭載し、リードフレームのリード部12に半導体チップ7の電極パッドをボンディングワイヤ9を介して電気的に接続する。それから、半導体チップ7、ボンディングワイヤ9、ダイパッド11、およびリード部12を覆うように、上記封止部8と同様の熱硬化性樹脂材料からなる封止部8bを形成する。リード部12は所定の形状に折り曲げられており、折り曲げられたリード部12の外表面が封止部8bの裏面から部分的に露出することで、外部接続端子6が形成される。その後、封止部8bの側面から突出したリード部12が切断されて、IC本体4bが製造される。従って、IC本体4bは、外郭が熱硬化性樹脂からなる封止部8bによって構成され、裏面でリード部12の外表面からなる外部接続端子6が露出した構造となる。
The
IC本体4(または4a、4b)が準備された後、ケース2を準備する。図16は、本実施の形態のICカード1の製造に用いられるケース2の外観を示す斜視図である。図17は図16のケース2のE−E線の断面図である。
After the IC body 4 (or 4a, 4b) is prepared, the
ケース2の製造工程は、IC本体2の製造工程の前に行っても、後に行っても、あるいは同時に行ってもよい。ケース2は熱可塑性の樹脂材料からなり、例えば、ポリカーボネート、ABS(acrylonitrile butadiene styrene resin)、PBT(ポリブチレンテレフタレート:polybutylene terephthalate)、PPE(ポリフェニレンエーテル:polyphenylene ether)、ナイロン、LCP(液晶ポリマ:liquid crystal polymer)、PET(ポリエチレンテレフタレート:polyethylene terephthalate)またはこれらの混合物などにより形成することができる。ケース2を形成するための熱可塑性樹脂材料は、ガラスフィラーなどを含んでいてもよいが、ガラスフィラーの含有量が、封止部8のものほど多くなると、ケース2の硬度が高くなり、例えばメモリカード(ICカード1)が挿抜されるスロット内の電極端子表面のAuメッキを傷つけるなどの不具合を生じる虞が出るため、ケース2に含まれるガラスフィラーの含有量は封止部8のそれよりも少なくすることが好ましい。ケース2は種々の方法により形成することができるが、例えば、ケース2に対応する形状のキャビティを有する金型を用いた射出成形法などにより形成することができる。ケース2は、カード型形状の外形において、IC本体4を嵌め合わせ(はめ込み)可能な形状のくぼみ部分または凹部2aが設けられた構造を有している。
The manufacturing process of the
次に、IC本体4をケース2の凹部2aに搭載する。図18〜図21は、IC本体4をケース2に搭載する工程およびそれ以降のICカード1の製造工程中の断面図であり、図2や図17に対応する断面図である。
Next, the
図18に示されるように、IC本体4は、封止部8が内部側になりかつ外部接続端子6が外表面側になるように、ケース2の凹部2aに搭載される(はめ込まれる)。ケース2の凹部2aは、IC本体4に対応する形状を有しているので、ケース2の凹部2aにIC本体4を嵌め合わせる(はめ込む)ことにより、IC本体4をケース2に固定することができる。また、IC本体4のケース2に対する位置決めは、XY方向(ケース2の主面に平行な平面方向)はケース2の凹部2aへの嵌め込みにより固定され、Z方向(ケース2の主面に垂直な方向)は後述する金型15aおよび15bにより固定され得る。なお、接着剤などを用いてIC本体4をケース2の凹部2aに仮接着し、固定することもできる。
As shown in FIG. 18, the
次に、図19に示されるように、金型15aおよび15bにより、凹部2aにIC本体4を搭載したケース2を挟む。金型15aおよび15bの間にIC本体4を搭載したケース2を配置したとき、封止部3を形成すべき領域にキャビティ16が形成される。それから、図20に示されるように、キャビティ16内に射出成形法などを用いて樹脂材料(成形樹脂)3aを導入(注入)または充填する。このときキャビティ16内に導入される樹脂材料3aは熱可塑性の樹脂材料からなり、例えば、ポリカーボネート、ABS(acrylonitrile butadiene styrene resin)、PBT(ポリブチレンテレフタレート:polybutylene terephthalate)、PPE(polyphenylene ether)、ナイロン、LCP(液晶ポリマ:liquid crystal polymer)、PET(ポリエチレンテレフタレート:polyethylene terephthalate)またはこれらの混合物などを用いることができる。樹脂材料3aはガラスフィラーなどを含むこともできるが、ケース2と同様に、ガラスフィラーの含有量が、封止部8ほど多くなると、封止部3の硬度が高くなり、例えばメモリカード(ICカード1)が挿抜されるスロット内の電極端子表面のAuメッキを傷つけるなどの不具合を生じる虞が出るため、樹脂材料3aに含まれるガラスフィラーの含有量は封止部8のそれよりも少なくすることが好ましい。キャビティ16内に導入される樹脂材料3aは流動性が高い方が好ましい。このため、封止部3を形成するための樹脂材料3aのガラスフィラー含有率は、ケース2を形成するための樹脂材料(熱可塑性樹脂材料)のガラスフィラー含有率よりも低いことがより好ましい。
Next, as shown in FIG. 19, the
射出成形におけるキャビティ16内へ導入する樹脂材料3aの温度は、例えば200℃〜450℃程度である。金型15aおよび15bの温度は、例えば室温〜100℃程度である。金型15aおよび15bの温度は、例えば、金型15aおよび15b内を流れる冷却水の温度や流量などを調節することなどにより制御することができる。金型15aおよび15bの温度は、ケース2の(樹脂材料の)融点または軟化温度より低い。このため、キャビティ16内への樹脂材料3aの導入前は、ケース2の温度はケース2の融点または軟化温度より低く、ケース2がその形状を保てないほど溶解または軟化することはない。また、キャビティ16内へ導入する樹脂材料3aの温度は、ケース2の融点または軟化温度より高い。すなわち、キャビティ16内に樹脂材料3aを導入する際に、樹脂材料3aをケース2の軟化温度よりも高い温度にあらかじめ加熱しておく。また、IC本体4の外部接続端子6は、金型15aの表面に接触しており、外部接続端子6上には樹脂材料3aが導入されないようになっている。
The temperature of the
射出成形によりキャビティ16内へ導入された樹脂材料(熱可塑性樹脂材料)3aは、IC本体4の外部接続端子6を除く露出面(配線基板5の裏面、配線基板5の表面および封止部8の一部など)を覆い、IC本体4とケース2との間に空間があればそこにも充填される。また、樹脂材料3aは、ケース2のIC本体4を搭載した側の面の少なくとも一部上も覆う。キャビティ16内へ導入された樹脂材料3aは、ケース2に接触すると、ケース2の接触した部分の温度を上昇させる。ケース2は熱可塑性樹脂からなり、樹脂材料であるため熱伝導率が比較的低い。このため、ケース2においては、キャビティ16内へ導入された樹脂材料3aに接触したケース2表面および表面近傍部分(例えば表面から深さ方向に数μm〜数百μmの部分)だけが加熱されて(融点または軟化温度以上に昇温されて)溶解または軟化し、樹脂材料3aと反応もしくは混合する。ケース2と樹脂材料3aとは、互いになじみやすい材料あるいは親和性が高い材料から構成されていれば、溶解または軟化したケース2表面と樹脂材料3aとが反応もしくは混合して接着しやすい(溶着しやすい)のでより好ましい。このため、ケース2表面と樹脂材料3aとの反応性または接着性をより向上するために、ケース2と樹脂材料3aとに同じ種類の熱可塑性樹脂材料を用いることもできる。また、ケース2と樹脂材料3aとに異なる種類の熱可塑性樹脂材料を用いてもよい。
The resin material (thermoplastic resin material) 3a introduced into the
また、IC本体4の半導体チップ7やボンディングワイヤ9などを熱硬化性樹脂からなる封止部8で覆った状態でキャビティ16内へ樹脂材料3aを注入するので、高温の樹脂材料3aがIC本体4の半導体チップ7やボンディングワイヤ9に接触することはない。また、IC本体4の封止部8は熱硬化性樹脂材料により形成されているので、キャビティ16内へ樹脂材料3aが導入されたときに、高温の樹脂材料3aが封止部8に接触しても、封止部8が溶解または軟化することもない。このため、封止部8により封止されているIC本体4の半導体チップ7やボンディングワイヤ9あるいは半導体チップ7とボンディングワイヤ9の接続部や配線基板5とボンディングワイヤ9の接続部に樹脂材料3aの注入(封止部3の成形工程)が悪影響を及ぼすことはない。
Further, since the
キャビティ16内へ樹脂材料3aを充填した後には、金型15aおよび15bが相対的に低温であるため、キャビティ16内の樹脂材料3aの温度は徐々に低下する。これにより、熱可塑性樹脂材料からなる樹脂材料3aは硬化して封止部3となる。上記のようにケース2の表面部分と樹脂材料3aとは溶解し反応または混合していたので、樹脂材料3aとケース2の表面部分とが冷却し硬化(凝固)した後には、ケース2(の表面部分)と封止部3とは互いに強固に接着し一体化される。これにより、ケース2の表面部分と封止部3とは溶着され、ケース2とIC本体4とは封止部3を介して一体化されて、高強度のICカード1が形成される。ICカードは薄くたわみやすいので、封止部3がないと、IC本体4の剥離などの不具合が心配されるが、本実施の形態では封止部3とケース2とが一体化されIC本体4をしっかりと挟み込むようにして保持するので、上記のような心配がなくなる。封止部3は、IC本体4の外部接続端子6を除く領域を覆ってICカード1の外形が略カード型形状となるように形成される。その後、金型15aおよび15bが取り外されて(離型されて)、ICカード1が取り出される。ICカード1の外郭は熱可塑性樹脂からなるので、離型も容易である。このようにして、図21に示されるような本実施の形態のICカード1が製造される。
After filling the
本実施の形態では、ケース2に搭載されたIC本体4が封止部3によって封止されて一体化されている。このため、ICカード内には余分な空間がなく、ICカードの強度を高めることができ、水分の侵入なども防止することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、ICカード1のケース2および封止部3は熱可塑性の樹脂材料により形成され、IC本体4の封止部8は熱硬化性の樹脂材料により形成されている。成形樹脂としては、より安価な物を用いることが材料コストを低減する上で有効であるが、半導体チップ7を封止する封止部8の樹脂材料としては耐候性、高い接着力、化学的な安定性(経時変化による樹脂の分解が遅いこと、脱ガスが少ないこと)などの特性が求められ、このような目的から封止部8の材料としてはシリカフィラー入りのエポキシ樹脂などを用いるのがより好ましい。これにより、ICカード1の信頼性を向上することができる。また、ICカード1のケース2および封止部3を成形するための樹脂材料としては、より安価で、かつ封止工程における工程時間(TAT(turn around time))の短縮が可能な熱可塑性樹脂(熱可塑性プラスチック)を用いるのが好ましい。これにより、半導体装置の製造コストを低減できる。
In the present embodiment, the
量産性を向上する上で、成形プロセスにかかる時間の短縮が要求される。一般に熱硬化性樹脂は樹脂の硬化が化学的なプロセスである重合反応を伴って進むために、樹脂の硬化速度を上げることが困難であり、生産性の向上が難しいという問題がある。これに比較して、熱可塑性樹脂においては、樹脂の硬化が樹脂の持つ熱エネルギーを奪うことによって達成されるため、熱硬化性樹脂に比較してより短い時間で樹脂の硬化を達成することができる。本実施の形態では、ケース2および封止部3の成形樹脂としては熱可塑性樹脂を採用することで、成形工程にかかる時間、特に樹脂の硬化にかかる時間を短縮することができる。これにより、ICカードの製造時間を短縮することができる。
In order to improve mass productivity, it is required to shorten the time required for the molding process. In general, a thermosetting resin has a problem that it is difficult to increase the curing rate of the resin and to improve the productivity because the curing of the resin proceeds with a polymerization reaction which is a chemical process. Compared to this, in the thermoplastic resin, since the curing of the resin is achieved by depriving the thermal energy of the resin, it is possible to achieve the curing of the resin in a shorter time compared to the thermosetting resin. it can. In the present embodiment, by adopting a thermoplastic resin as the molding resin for the
また、熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂と比較してより低い弾性率を持つ。本実施の形態では、ケース2および封止部3の成形樹脂として熱可塑性樹脂を用いることでICカードの外郭を比較的低弾性率の熱可塑性樹脂によって形成できるので、ICカードを電子装置などのスロットに挿抜する際に、スロット内の電極表面に形成されたAuメッキなどの被覆を損傷してしまうという問題を生じることが少なくなるという利点を得ることができる。
In addition, the thermoplastic resin has a lower elastic modulus than the epoxy resin. In the present embodiment, the outer periphery of the IC card can be formed of a thermoplastic resin having a relatively low elastic modulus by using a thermoplastic resin as the molding resin for the
また、本実施の形態では、封止部3の成形工程において、土台としてのケース2と成形樹脂(樹脂材料3a)に熱可塑性樹脂を用い、成形樹脂の注入時の温度を土台(ケース2)の軟化温度よりも高くすることにより、成形樹脂と土台(ケース2)との界面で融着が起きるために、土台(ケース2)と成形樹脂(封止部3)との界面の接着強度を確保するのが容易になり、また、前記界面からの水分の侵入をより確実に防ぐことができるようになる。
Further, in the present embodiment, in the molding step of the sealing
しかしながら、硬化時に化学的な変化を伴う熱硬化性樹脂に比較して、熱可塑性樹脂は一般的に硬化後の化学的な安定性が低く、また耐候性や接着力も低いという特徴を持つ。このため、本実施の形態のように、半導体チップ7を封止する封止部8の樹脂材料にはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。これにより、ICカードの信頼性を向上することができる。
However, compared with thermosetting resins that undergo chemical changes during curing, thermoplastic resins are generally characterized by low chemical stability after curing, and low weather resistance and adhesive strength. For this reason, it is preferable to use thermosetting resins, such as an epoxy resin, for the resin material of the sealing
また、成形時(封止部3の成形時)のプロセス温度に対する制約を排し、成形樹脂(樹脂材料3a)の選択の自由度を増すためには、露出された半田接続部が無い構成にする必要がある。そこで、こうした問題の解決策として、第一に高融点の金属を用いて半導体チップと配線基板との接続を形成するという手段がある。このため、本実施の形態では、高融点の金属、例えばAuなどによって形成される金属ワイヤ(ボンディングワイヤ9)を用いたワイヤボンディング接続法を用いて半導体チップ7と配線基板5とを電気的に接続しており、このような構成においては、高いプロセス温度にも耐えられるという利点が得られる。また、別の手段として、半導体チップと配線基板との接続部の形成において低融点金属である半田を用いることを前提とした場合、成形時のプロセス温度によって半田が溶融したとしても、成形樹脂の注入に伴って接続部が損傷しない様に、半田よりも高い温度に耐えられる絶縁性の樹脂などによって、各接続部をあらかじめ保護しておくという手段が考えられる。このような手段の具体例として、例えば後述する実施の形態3のように半田バンプを用いた半導体チップ、CSPまたはBGAなどのパッケージを搭載すると共に、各端子を保護するために、各端子間をアンダーフィル樹脂などによって絶縁するという手段が有る。これらの手段を施すことにより、成形樹脂(樹脂材料3a)の選択の自由度を高めることができる。
Further, in order to eliminate the restriction on the process temperature at the time of molding (at the time of molding the sealing portion 3) and increase the degree of freedom of selection of the molding resin (
また、熱硬化性樹脂は、加熱に伴う重合反応によって樹脂が硬化するために、硬化後は硬化工程時のプロセス温度よりも高い温度に対しても軟化せずに耐え得る性質を持つのに比較して、熱可塑性樹脂は、一度硬化した後も加熱によって再び樹脂が軟化する性質があるために、製品として要求される耐熱性を実現するためには、十分高い軟化温度を持つ樹脂を選択して使用する必要がある。従って、最終製品としてあらかじめ定められた温度耐性の要求があることを前提とすると、熱可塑性樹脂を用いた成形工程に用いられる温度は熱硬化性樹脂を用いた成形工程に用いられる温度に比較して高くせざるを得ないという問題がある。このように、熱可塑性樹脂を用いたプロセス(成形工程)においては、成形樹脂(封止部3)と土台(ケース2)との融着を実現するために、成形樹脂の注入時の温度として、熱硬化性樹脂を用いたプロセス温度に比較して高い温度(例えば200〜450℃)を用いる必要があるために、前記のプロセス温度に対する制約を解消する手段の何れかを採用することが、非常に有効である。 In addition, since thermosetting resins are cured by a polymerization reaction that accompanies heating, they are resistant to softening even after higher temperatures than the process temperature during the curing process. Since a thermoplastic resin has the property of being softened again by heating after being cured, a resin having a sufficiently high softening temperature is selected in order to achieve the heat resistance required for the product. Need to be used. Therefore, assuming that there is a predetermined temperature tolerance requirement as a final product, the temperature used in the molding process using a thermoplastic resin is compared with the temperature used in the molding process using a thermosetting resin. There is a problem that it must be high. Thus, in the process (molding step) using the thermoplastic resin, in order to realize the fusion between the molding resin (sealing part 3) and the base (case 2), the temperature at the time of injection of the molding resin is used. Since it is necessary to use a temperature (for example, 200 to 450 ° C.) higher than the process temperature using the thermosetting resin, it is possible to employ any one of the means for eliminating the restriction on the process temperature. It is very effective.
また、半導体チップ7に配線基板5や成形樹脂(封止部3)に比較して熱膨張係数の小さい物を用いる場合には、半導体チップ7とその他の部材との間での熱膨張係数の不整合によって生じる熱応力を軽減するために、半導体チップ7の主面を、半導体チップ7と成形樹脂(封止部3)との間の熱膨張係数の値をもつ樹脂からなる封止部8によってあらかじめ覆っておくことが有効である。本実施の形態では、そのように熱膨張係数を調整するためにシリカフィラーを含むエポキシ樹脂を用いて半導体チップ7を覆うように封止部8を形成することで、ICカード1の信頼性をより向上させることができる。
Further, when a
また、有機樹脂に含まれるアルカリイオンによる半導体チップ7の汚染とそれに伴う電気特性の劣化を防ぐために、成形樹脂(封止部3)に比較してよりアルカリイオン濃度の小さい樹脂からなる封止部8によってあらかじめ半導体チップ7の主面を覆っておくことで、ICカード1の信頼性をより向上させることができる。
Further, in order to prevent contamination of the
(実施の形態2)
図22〜図24は、本発明の他の実施の形態であるICカードの製造工程を示す断面図である。なお、理解を簡単にするために、図23および図24においては、IC本体4の内部の構造(半導体チップ7、ボンディングワイヤ9および配線10など)については図示を省略している。
(Embodiment 2)
22-24 is sectional drawing which shows the manufacturing process of the IC card which is other embodiment of this invention. 23 and 24, illustration of the internal structure of the IC body 4 (
上記実施の形態1では、予め用意していたケース2にIC本体4を搭載し、封止部3を成形してケース2とIC本体4とを一体化してICカード1を製造していた。本実施の形態では、ケース2の成形工程、ケース2へのIC本体4の搭載工程、および封止部3の成形工程を、金型内へ樹脂材料を2回注入することにより連続的に行う。
In the first embodiment, the IC
まず、図22に示されるように、金型(ベース金型、下金型)20およびケース形成用の金型(上金型)21を準備する。金型20と金型21とによって、ケース2に対応する形状を有するキャビティ22が形成される。それから、射出成形法により、キャビティ22内に熱可塑性材料からなる樹脂材料を導入または注入する。キャビティ22内に導入される樹脂材料は熱可塑性材料からなるが、例えば、ポリカーボネート、ABS、PBT、PPE、ナイロン、LCP、PETまたはこれらの混合物などを用いることができる。これにより、上記実施の形態1と同様の形状を有するケース2が形成(成形)される。
First, as shown in FIG. 22, a mold (base mold, lower mold) 20 and a case forming mold (upper mold) 21 are prepared. A
次に、金型20から金型21を取り外す。それから、金型20上に残存し、上面が露出したケース2の凹部2aに、予め用意(製造)しておいたIC本体4を搭載する。このとき、例えば、ケース2の凹部にIC本体4を嵌め合わせることにより、IC本体4をケース2に固定することができる。その後、図23に示されるように、金型20に封止部形成用の金型(上金型)23を取り付ける。このとき、金型20と金型23とによって、封止部3の形成領域に対応する形状のキャビティ24が形成される。他の例として、ケース2を金型20から一旦取り出した後に、ケース2の凹部にIC本体4を嵌め合わせ、その後、IC本体4を搭載したケース2を金型20に戻すこともできる。あるいは、ケース2を金型20から取り出した後に、ケース2の凹部にIC本体4を嵌め合わせ、その後、IC本体4を搭載したケース2を金型20とは別の金型に搭載することもできる。この場合、IC本体4を搭載したケース2を搭載させる金型は、金型20と同様の窪みを有していてもよいし、あるいは金型20とは異なる窪みを有していてもよいが、少なくともIC本体4を搭載したケース2を安定して固定または保持可能な形状の窪みを有していればよい。
Next, the
次に、射出成形法によりキャビティ24内に熱可塑性材料からなる樹脂材料を導入または注入する。キャビティ24内に導入される樹脂材料は熱可塑性材料からなるが、例えば、ポリカーボネート、ABS、PBT、PPE、ナイロン、LCP、PETまたはこれらの混合物などを用いることができる。これにより、封止部3が形成(成形)される。そして、金型20および金型23が取り外されて(離型されて)、図24に示されるように、本実施の形態のICカード1が製造される。
Next, a resin material made of a thermoplastic material is introduced or injected into the
ケース2を形成するためにキャビティ22に充填する樹脂材料と、封止部3を形成するためにキャビティ24に充填する樹脂材料とが同じ材料であれば、同一の射出成形装置を用いて連続的にケース2と封止部3とを成形することができるのでより好ましい。これにより、ケース2と封止部3との接着力を高めてICカード1の強度を向上するとともに、ICカード1の製造時間の短縮や製造コストの低減を図ることができる。
If the resin material that fills the
本実施の形態によれば、ケース2の成形工程、IC本体4の搭載工程、および封止部3の成形工程を連続的に行うことができるので、ICカードの製造時間を短縮でき、製造コストも低減できる。また、上金型を取り替えるだけで、同一の射出成形機を用いた2回の射出成形によりICカードを製造することができるので、ICカードの製造工程をより簡略化することもできる。
According to the present embodiment, the molding process of the
(実施の形態3)
上記実施の形態1では、配線基板5上に半導体チップ7を実装してワイヤボンディングし、半導体チップ7とボンディングワイヤ9とを覆うように封止部8を形成してIC本体4を製造した場合について説明した。本実施の形態では、半導体チップ7を配線基板5にフリップチップ接続(フリップチップボンディング)などにより実装した場合について説明する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, when the
図25は、本実施の形態で用いられる半導体チップ7aの外観を示す斜視図であり、図26はその平面(底面)図である。また、図27は、図25および図26の半導体チップ7aを配線基板5に実装した状態を示す斜視図であり、図28はその底面図である。図29は、本実施の形態のIC本体4aの外観を示す斜視図である。
FIG. 25 is a perspective view showing an appearance of the
図25および図26に示されるように、半導体チップ7aは、内部の半導体素子に電気的に接続された複数の半田バンプ(バンプ電極)31が一方の主面に形成されている。そのような半導体チップ7aが、図27および図28に示されるように、配線基板5の表面(主面)上にフリップチップ接続により搭載または実装される。すなわち、半導体チップ7aは半田バンプ31を介して配線基板5の配線に電気的に接続され、さらに配線基板5のスルーホールを介して、配線基板5の裏面の外部接続端子6に電気的に接続される。それから、図29に示されるように、半導体チップ7aと配線基板5との間を満たし、半導体チップ7aと配線基板5とを接続する半田バンプ31を覆うように、熱硬化性樹脂材料(例えばシリカフィラーを含むエポキシ樹脂)からなる封止部、ここではアンダーフィル樹脂(封止部)32を形成する。これにより、図29に示されるようなIC本体4cが製造される。アンダーフィル樹脂(封止部)32を形成することで、その後の封止部3の成形工程において、注入樹脂により半田バンプ31などが溶融するのを防止し、また半田バンプ31が溶融したとしても、半田バンプ31同士が接触することの無いように、半田バンプ31同士を絶縁することができる。また、封止部32の形成工程においては、半田バンプ31の融点以下の工程温度を用い、かつ、完成した封止部32としては、半田バンプ31の融点以上の高温にも耐えられる特性が要求されるが、このような要求を満足するためには、アンダーフィル樹脂32として熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。つまり、熱硬化性樹脂を用いることで、アンダーフィル工程においては、半田バンプ31の融点以下の低温で熱硬化工程を完了し、かつ、熱硬化反応を完了した封止部32としては、熱可塑性樹脂を用いた成形工程であって、半田バンプ31の融点以上の高温を用いる工程にも耐えるものを得ることが容易となる。
As shown in FIGS. 25 and 26, the
図30〜図32は、本実施の形態のICカードの製造工程を示す断面図または斜視図である。図32は、図31のICカードの斜視図に対応し、図30および図31は断面図である。 30 to 32 are cross-sectional views or perspective views showing the manufacturing process of the IC card of the present embodiment. 32 corresponds to a perspective view of the IC card of FIG. 31, and FIGS. 30 and 31 are cross-sectional views.
図30に示されるように、上記実施の形態1と同様にして、熱可塑性樹脂材料からなるケース2の凹部にIC本体4cを搭載する(嵌め込む)。なお、ケース2の材料および形成方法やケース2の凹部へのIC本体4cの搭載方法などについては、上記実施の形態1とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略する。
As shown in FIG. 30, in the same manner as in the first embodiment, the
次に、上記実施の形態1と同様にして、射出成形法などを用いて、IC本体4cの外部接続端子6以外の露出面を覆い、ケース2とIC本体4cとを一体化するように、熱可塑性樹脂材料からなる封止部3を形成する。これにより、図31および図32に示されるような本実施の形態のICカード1aが製造される。なお、封止部3の材料や形成方法については、上記実施の形態1とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略する。
Next, in the same manner as in the first embodiment, by using an injection molding method or the like, the exposed surface other than the
本実施の形態では、半田バンプ31のように高温にさらすことが好ましくない端子または接続部は、封止部3の成形時に成形樹脂(樹脂材料3a)の注入によって接続部が損傷しない様に、各接続部を熱硬化性樹脂からなる封止部、ここではアンダーフィル樹脂32などであらかじめ保護し絶縁しておく。このため、封止部3の成形時に半田バンプ31などの接続部が損傷するのを的確に防止できる。また、成形樹脂(樹脂材料3a)の選択の自由度を高めることもできる。
In the present embodiment, terminals or connection portions that are not preferably exposed to high temperatures, such as solder bumps 31, so that the connection portions are not damaged by the injection of molding resin (
また、本実施の形態においても、アンダーフィル樹脂(封止部)32の形成工程で、上記実施の形態1のように、半導体チップ7aの全面を熱硬化性樹脂材料(アンダーフィル樹脂32の材料)で覆うこともできる。
Also in the present embodiment, in the process of forming the underfill resin (sealing portion) 32, the entire surface of the
また、本実施の形態では、バンプ電極を有する半導体チップ7aを配線基板5に実装してIC本体4cを形成する場合について説明したが、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size(Scale) Package)などの形態にパッケージ化された半導体チップ(半導体装置)を半導体チップ7aと同様にして配線基板5に実装し、IC本体4cを製造することもできる。この場合も、半導体チップ7aと同様に、半田バンプなどの接続部を熱硬化性樹脂材料からなるアンダーフィル樹脂によって覆えばよい。
In the present embodiment, the case where the
(実施の形態4)
上記実施の形態1では、配線基板5の裏面に外部接続端子6が形成されているが、配線基板5の裏面と外部接続端子6の表面とはほぼ平坦である。また、外部接続端子6だけを露出するように封止部3を形成するためには、配線基板5の裏面の外部接続端子6以外の領域を覆うように封止部3を形成しなければならない。このため、製造されたICカード1においては、外部接続端子6の表面に対して封止部3の表面が若干突出した形状となり、ICカードの外部接続端子6側の面に段差が生じる。本実施の形態では、外部接続端子6側の面を平坦化させたICカードについて説明する。
(Embodiment 4)
In the first embodiment, the
図33は、上記実施の形態1に従って製造されたICカードの外観を示す斜視図であり、図34はそのF−F線の断面図である。図35は、本実施の形態のICカードの外観を示す斜視図であり、図36はそのG−G線の断面図である。なお、理解を簡単にするために、図34および図36においては、IC本体の内部の構造(半導体チップ7、ボンディングワイヤ9および配線10など)については図示を省略している。
FIG. 33 is a perspective view showing an appearance of the IC card manufactured according to the first embodiment, and FIG. 34 is a cross-sectional view taken along the line FF. FIG. 35 is a perspective view showing the appearance of the IC card of the present embodiment, and FIG. 36 is a sectional view taken along the line GG. 34 and 36, the internal structure of the IC body (
図33および図34に示されるICカード1bは、上記実施の形態1のICカード1と同様にして製造され、外部接続端子6の数や機能が異なる点以外は上記実施の形態1のICカード1とほぼ同様の構造を有する。上記実施の形態1のICカード1や図33および図34のICカード1bは、外部接続端子6側の面で封止部3が若干突出した形状となり、平坦化されていない。
The
それに対して、図35および図36に示される本実施の形態のICカード1cでは、ICカード1cの外部接続端子6側の面が平坦化されている。このような構造は、図36に示されるように、ケース2に搭載するIC本体4dの裏面に段差を設け、その凸部に外部接続端子6を設け、IC本体4を封止する封止部3の表面が外部接続端子6とほぼ同一の面を構成するように封止部3を形成することで得られる。従って、ICカード1cは平坦面に外部接続端子6が設けられた構造を有している。
On the other hand, in the
図37は、本実施の形態のICカード1cに用いられるIC本体4dの構造を示す断面斜視図である。IC本体4dの裏面には段差が設けられ、その凸部41に外部接続端子6が設けられ、IC本体4dの裏面の外部接続端子6形成領域以外の領域に対して外部接続端子6形成領域が突出するような構造となっている。
FIG. 37 is a cross-sectional perspective view showing the structure of the
図37のIC本体4dは、例えば次のようにして形成または製造することができる。まず、裏面に段差を設け、その凸部41に外部接続端子6が設けられることで、外部接続端子6形成領域がそれ以外の領域に対して突出するような構造を有する配線基板5aを準備する。それから、配線基板5aの表面上に半導体チップ7を実装し、ボンディングワイヤ9により半導体チップ7と配線基板5aとを電気的に接続する。その後、半導体チップ7とボンディングワイヤ9とを熱硬化性樹脂材料からなる封止部8で封止することで、本実施の形態のIC本体4dが形成される。
The
このような図37に示されるIC本体4dはMAP(Mold Array Package)形態やCOB(Chip On Board)形態の半導体装置に対応するが、IC本体としてQFN(Quad flat non leaded package)形態の半導体装置を用いることもできる。図38は、本実施の形態のICカード1cに用いられ得る他のIC本体4eの構造を示す断面斜視図である。
The IC
図38のIC本体4eは、図37のIC本体4dと同様に、IC本体4eの裏面には段差が設けられ、その凸部45に外部接続端子6が設けられ、IC本体4eの裏面の外部接続端子6形成領域以外の領域に対して外部接続端子6形成領域が突出するような構造となっている。
The
図38のIC本体4eは、例えば次のようにして形成または製造することができる。まず、リードフレームのダイパッド42上に半導体チップ7を搭載し、リードフレームのリード部43に半導体チップ7の電極パッドをボンディングワイヤ9を介して電気的に接続する。それから、半導体チップ7、ボンディングワイヤ9、ダイパッド42、およびリード部43を覆うように熱硬化性樹脂材料からなる封止部44を形成する。リード部43は所定の形状に折り曲げられており、折り曲げられたリード部43の外表面が封止部44の裏面から部分的に露出することで、外部接続端子6が形成される。この封止部44の成形工程において、封止部44を形成するための金型のキャビティの形状を調整することで、封止部44の裏面に段差を設け、封止部44の裏面の凸部45でリード部43の外表面を部分的に露出させて外部接続端子6とする。その後、封止部44から突出したリード部43が切断されて、図38のIC本体4eが製造される。従って、IC本体4eは、外郭が熱硬化性樹脂からなる封止部44によって構成され、裏面の凸部45に外部接続端子6が露出した構造となる。
The
次に、本実施の形態のICカードの製造(組立)工程を説明する。図39および図40は、本実施の形態のICカード1cの製造工程中の断面図である。なお、理解を簡単にするために、図39および図40においては、IC本体4dの内部の構造(半導体チップ7、ボンディングワイヤ9および配線10など)については図示を省略している。
Next, the manufacturing (assembly) process of the IC card of this embodiment will be described. 39 and 40 are cross-sectional views during the manufacturing process of the
まず、上記のように、裏面に段差が設けられ、その凸部に外部接続端子6が設けられたIC本体4d(または4e)を、図39に示されるように、熱可塑性樹脂材料からなるケース2の凹部2aに搭載する。ケース2の凹部2aは、IC本体4dを嵌め込み可能な形状を有している。また、IC本体4bをケース2の凹部2aに搭載したとき、外部接続端子6がケース2の凹部2a以外の面よりも突出するように、配線基板5の裏面の段差、ケース2の凹部2aの深さ、あるいはケース2の厚みなどが調整されている。それから、図40に示されるように、射出成形法を用いて、外部接続端子6を露出し、IC本体4dの裏面の外部接続端子6以外の領域やケース2上を覆うように、熱可塑性樹脂材料からなる封止部3を形成する。本実施の形態では、外部接続端子6形成領域だけが突出した状態で外部接続端子6形成領域以外の領域上に封止部3を成形するので、外部接続端子6(配線基板5裏面の凸部41)と封止部3とが平坦になるように、封止部3を成形することができる。これにより、本実施の形態のICカード1cが製造される。製造されたICカード1cの外部接続端子6を設けた側の面は平坦化されている。また、図35に示されるICカード1cは、外部接続端子6の数や配列が図1のICカード1と異なるが、外部接続端子6の数や配列は、設計に応じて任意に変更可能である。
First, as shown in FIG. 39, the case where the
なお、ICカード1cの外部接続端子6を設けた側と逆側の面は、ケース2成形時に、ケース2のIC本体4dを搭載する側と逆側の面を平坦化しておくことで、容易に平坦化できる。
The surface of the
また、上記実施の形態1では、ケース2の凹部2a以外の領域の厚みがほぼICカード1の厚みに対応した。本実施の形態では、ケース2の凹部2a以外の領域の厚みとその上に形成された封止部3の厚みとの合計の厚みが、ほぼICカード1cの厚みに対応する。
Further, in the first embodiment, the thickness of the region other than the
(実施の形態5)
上記実施の形態1のようなICカードにおいて、例えばICカードの主面や側面などに、スライド可能な部品などの機械的動作部品を設けることができる。なお、本実施の形態では、ICカードに対して(機械的に)動作可能に結合された部品を機械的動作部品という。図41は、機械的動作部品51を設けた本実施の形態のICカード1dを示す平面図である。図41のICカード1dにおいては、機械的動作部品51はICカード1dの側面に平行な方向に移動またはスライド可能であり、例えばICカードへの書き込み許可状態と書き込み禁止状態とを切換えるために使用される。
(Embodiment 5)
In the IC card as in the first embodiment, for example, mechanical operation parts such as slidable parts can be provided on the main surface or side surface of the IC card. In the present embodiment, a component that is operably coupled to the IC card is referred to as a mechanical operation component. FIG. 41 is a plan view showing the
封止部3を形成する前に機械的動作部品51をICカードに装着した場合、すなわち、ケース2に機械的動作部品51を取り付けた状態で封止部3を成形した場合は、封止部3の成形樹脂材料が機械的動作部品51にくっついて機械的動作部品51と封止部3が一体化してしまう恐れがある。また、封止部3の成形工程で、機械的動作部品51が封止部3の成形樹脂材料の熱で変形してしまう恐れもある。これらは、機械的動作部品51の滑らかな動作を妨げるように作用し、機械的動作部品51の正常な動作を不可能にする恐れがある。
When the
本実施の形態では、封止部3を形成した後に、機械的動作部品51をICカード1dに装着する。このため、封止部3の形成工程(成形工程)が機械的動作部品51に悪影響を及ぼすことがない。
In the present embodiment, after the sealing
図42は、ICカード1dに機械的動作部品51を嵌め込む様子を説明するための斜視図である。図43および図44は、ICカード1dの嵌合部52に機械的動作部品51を嵌め込んだ状態を示す要部断面図である。なお、図43は、ICカード1dの機械的動作部品51を取り付けた側面とICカード1dの主面とに垂直な面の断面に対応し、図44は図43のH−H線の断面に対応する。
FIG. 42 is a perspective view for explaining a state in which the
図42〜図44に示されるように、機械的動作部品51をICカード1dに装着する際には、ICカード1dの機械的動作部品51装着用の凹凸部分である嵌合部52(突起、溝、凸部、凹部またはそれらの組み合わせなど)に機械的動作部品51を嵌め込む。嵌合部52は予めケース2に形成しておいても、あるいは、ケース2には形成せずに封止部3の成形工程で封止部3の成形樹脂材料により嵌合部52を形成してもよい。しかしながら、封止部3の成形工程で成形樹脂材料により封止部3と一体的に嵌合部52を形成すれば、封止部3の成形時の熱で嵌合部52が変形するのを確実に防止できるので、より好ましい。嵌合部52を設けた点以外は、ICカード1dの構造および製造工程は、上記実施の形態1のICカード1と同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。
As shown in FIGS. 42 to 44, when the
本実施の形態では、封止部3の成形後、嵌合部52に機械的動作部品51が嵌め込まれ、ICカード1dに対して機械的動作部品51が移動可能に結合または装着される。機械的動作部品51と嵌合部52の形状は任意の形状とすることができる。例えば機械的動作部品51の凹部に嵌合部52の凸部を嵌め込むことができ、あるいは機械的動作部品51の凸部を嵌合部52の凹部に嵌め込むこともできる。
In the present embodiment, after the sealing
図42〜図44に示されるような構造では、嵌合部52に嵌め込まれた機械的動作部品51は、ICカード1dの側面に沿った方向(図43の紙面に垂直な方向、図44の紙面に平行な上下方向)に移動可能に構成されている。図42〜図44に示される構造においては、先端部が相対的に大きい突起状の嵌合部52を機械的動作部品51が挟み込み、嵌合部52を挟み込んだ機械的動作部品51がICカード1d本体の側面に沿った方向に移動(スライド)可能である。
In the structure as shown in FIGS. 42 to 44, the
また、機械的動作部品51や嵌合部52には、例えば、ICカードへの書き込み許可位置と、書き込み禁止位置とに機械的動作部品51を位置決めするための構造が設けられている。例えば、嵌合部52の先端の突起部53または54に機械的動作部品51の窪み部51aがかみ合ったときに機械的動作部品51の位置が安定または固定される。機械的動作部品51の窪み部51aが嵌合部52の突起部53にかみあった位置をICカードへの書き込み許可位置とし、突起部54にかみあった位置をICカードへの書き込み禁止位置とすることで、書き込み許可位置および書き込み禁止位置間の機械的動作部品51の移動および各位置での固定を円滑(スムーズ)に行うことが可能となる。
In addition, the
機械的動作部品51は、ICカードの側面だけでなく、任意の位置に設けることができ、その数も任意の数(単数または複数)とすることができる。また、機械的動作部品51の移動可能な方向も、任意の方向にすることもできる。例えば、図45の平面図に示されるように、ICカード1dの主面に機械的動作部品51を設け、ICカード1dの主面に平行な方向に機械的動作部品51を移動可能とすることもできる。また、IC本体4に嵌合部52を設けておき、機械的動作部品51をIC本体4(に設けた嵌合部52)に装着することもできる。この場合、封止部3の成形工程では、IC本体4に設けられた嵌合52部およびその近傍には、成形樹脂材料が注入されないようにする。例えば、金型のキャビティの形状を調整し、IC本体4に設けられた嵌合部52と外部接続端子6との上に封止部3が形成されないようにすればよい。
The
(実施の形態6)
図46および図47は、それぞれ本発明の他の実施形態のICカード1eおよび1fの断面図である。なお、理解を簡単にするために、図46および図47においては、IC本体4の内部の構造(半導体チップ7、ボンディングワイヤ9および配線10など)については図示を省略している。
(Embodiment 6)
46 and 47 are cross-sectional views of IC cards 1e and 1f according to other embodiments of the present invention, respectively. 46 and 47, the internal structure of the IC body 4 (
上記実施の形態1では、図2に示されるように、ケース2に対して相対的に小さな平面積(寸法)のIC本体4を搭載し、ケース2に搭載したIC本体4の外部接続端子6を除く領域を覆うように封止部3を形成している。また、IC本体4の外部接続端子6を除く領域を覆うように、ケース2の一方の面(IC本体4を搭載した側の主面)の所定の領域(例えば約半分の領域)上に封止部3を形成している。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, an
しかしながら、封止部3は、外部接続端子6を露出するようにIC本体4を封止してケース2とIC本体4とを一体化するように形成すればよく、ケース2の主面に対する封止部3の形成部分の比率は、任意の値とすることができる。また、ケース2(ICカード)の寸法に対するIC本体4の寸法の比率も、任意の値とすることができる。
However, the sealing
例えば、図46に示されるICカード1eのように、IC本体4の外部接続端子6を除く領域を覆うように、ケース2の一方の面(IC本体4を搭載した側の主面)のほぼ全面上に封止部3を形成することもできる。
For example, as in the IC card 1e shown in FIG. 46, one surface of the case 2 (the main surface on the side where the
また、例えば、図47に示されるICカード1fのように、ケース2(ICカード)の寸法に近い寸法を有するIC本体4をケース2のくぼみ部分または凹部に嵌め込み、その後、封止部3を成形して、ICカード1fを形成することもできる。
Further, for example, as in the IC card 1f shown in FIG. 47, the
(実施の形態7)
図48〜図51は、本発明の他の実施の形態であるICカードの製造工程を説明するための平面図である。
(Embodiment 7)
48 to 51 are plan views for explaining the manufacturing process of the IC card according to another embodiment of the present invention.
まず、図48に示されるように、複数のケース2が連なった状態のフレーム61を、例えば射出成形法などにより熱可塑性樹脂を用いて形成する。フレーム61は、枠体61aに微細な連結部61bを介して複数、ここでは5個のケース2が接続された構造を有している。
First, as shown in FIG. 48, a
次に、図49に示されるように、フレーム61を構成する各ケース2の凹部2aにIC本体4を搭載する(嵌め込む)。
Next, as shown in FIG. 49, the
次に、図50に示されるように、フレーム61の各ケース2に対して、IC本体4の外部接続端子6以外の領域を覆うように、IC本体4を封止する封止部3をトランスファモールドなどにより一括成形する。これにより、フレーム61の各ケース2にIC本体4が封止部3を介して結合または一体化される。封止部3の成形工程では、フレーム61を構成する全てのケース2に対して一括して封止部3を成形(一括成形)すれば、流れ作業により多数のICカードを製造可能となるので好ましい。封止部3の他の成形方法としては、フレーム61を構成する各ケース2に個別に封止部3を成形することもできる。
Next, as shown in FIG. 50, the sealing
次に、図51に示されるように、フレーム61の各ケース2の周辺部分、すなわち連結部61bを切断して、各個片すなわちICカード1に分離する。これにより、1つのフレーム61から複数、ここでは5個のICカード1が製造される。
Next, as shown in FIG. 51, the peripheral portion of each
本実施の形態の製造方法によれば、一度に複数のICカード1を製造することができ、短時間で多数のICカード1を製造することが可能となる。これにより、ICカードの製造時間を短縮し、製造コストを低減することができる。従って、本実施の形態の製造工程は、ICカード1を量産する際に好適な製造工程である。
According to the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of
本実施の形態では、5個のケース2が連なったフレーム61を用いたが、フレーム61を構成するケース2の数は5個には限定されず、任意の数(複数)のケース2が連なったフレーム61を用いてICカードを製造することもできる。
In the present embodiment, the
以上、本発明者によってなされた発明をその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言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、MMC(マルチメディアカード)やSDカードなどのようなフラッシュメモリ(EEPROM)を内蔵するメモリカードだけでなく、SRAM(Static Random Access Memory)、FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)またはMRAM(Magnetic Random Access Memory)などのようなメモリ回路を内蔵するメモリカードや、メモリ回路を有しないIC(Integrated circuit)カードなどにも適用することができる。 The present invention is not limited to a memory card incorporating a flash memory (EEPROM) such as an MMC (multimedia card) or an SD card, but also an SRAM (Static Random Access Memory), FRAM (Ferroelectric Random Access Memory), or MRAM (Magnetic). The present invention can also be applied to a memory card having a built-in memory circuit such as a random access memory or an IC (Integrated Circuit) card having no memory circuit.
本発明は、ICカードの製造技術に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to IC card manufacturing technology.
1 ICカード
1a ICカード
1b ICカード
1c ICカード
1d ICカード
1e ICカード
1f ICカード
2 ケース
2a 凹部
3 封止部
3a 樹脂材料
4 IC本体
4a IC本体
4b IC本体
4c IC本体
4d IC本体
4e IC本体
5 配線基板
5a 配線基板
6 外部接続端子
7 半導体チップ
7a 半導体チップ
8 封止部
8b 封止部
9 ボンディングワイヤ
10 配線
11 ダイパッド
12 リード部
15a 金型
15b 金型
16 キャビティ
20 金型
21 金型
22 キャビティ
23 金型
24 キャビティ
31 半田バンプ
32 アンダーフィル樹脂(封止部)
41 凸部
42 ダイパッド
43 リード部
44 封止部
45 凸部
51 機械的動作部品
51a 窪み部
52 嵌合部
53 突起部
54 突起部
61 フレーム
61a 枠体
61b 連結部
DESCRIPTION OF
41
Claims (2)
(b)熱可塑性樹脂材料からなり、前記半導体装置を搭載可能な窪み部を有するケースを準備する工程、
(c)前記窪み部の面に前記第2の面が対向するように前記ケースに前記半導体装置を搭載する工程、
(d)前記外部接続端子が露出されるように熱可塑性樹脂材料からなる第2封止部によって前記半導体装置を封止して、前記半導体装置を前記ケースに一体化する工程、
を有するICカードの製造方法であり、
前記(b)工程では、第1の下金型および第1の上金型を用いた射出成形法によって前記ケースを形成し、
前記(c)工程は、前記(b)工程の後に、前記ケース上に前記半導体装置を搭載することによって行われ、
前記(d)工程は、前記(c)工程の後に、前記第1の下金型および第2の上金型を用いた射出成形法によって前記第2封止部を形成することによって行われることを特徴とするICカードの製造方法。 (A) has a semi-conductor chip, comprising a pair of surfaces of the first and second surfaces, electrically connected to an external connection to said first plurality aligned to the surface and the semiconductor chip Preparing a semiconductor device in which the semiconductor chip is sealed by a first sealing portion made of a thermosetting resin material so that the terminals are exposed ;
(B) a step of preparing a case made of a thermoplastic resin material and having a recessed portion on which the semiconductor device can be mounted;
(C) mounting the semiconductor device on the case so that the second surface faces the surface of the recess ;
Sealing said semiconductor device to so that (d) before Kigaibu connection terminal is exposed by the second sealing portion made of a thermoplastic resin material, the step of integrating said semiconductor device to said casing,
A method of manufacturing an IC card having
In the step (b), the case is formed by an injection molding method using the first lower mold and the first upper mold,
The step (c) is performed by mounting the semiconductor device on the case after the step (b).
The step (d) is performed by forming the second sealing portion by an injection molding method using the first lower mold and the second upper mold after the step (c). An IC card manufacturing method characterized by the above.
(b)熱可塑性樹脂材料からなり、前記半導体装置を搭載可能な窪み部を有するケースを準備する工程、(B) a step of preparing a case made of a thermoplastic resin material and having a recessed portion on which the semiconductor device can be mounted;
(c)前記窪み部の面に前記第2の面が対向するように前記ケースに前記半導体装置を搭載する工程、(C) mounting the semiconductor device on the case so that the second surface faces the surface of the recess;
(d)前記外部接続端子が露出されるように熱可塑性樹脂材料からなる第2封止部によって前記半導体装置を封止して、前記半導体装置を前記ケースに一体化する工程、(D) sealing the semiconductor device with a second sealing portion made of a thermoplastic resin material so that the external connection terminal is exposed, and integrating the semiconductor device into the case;
を有するICカードの製造方法であり、A method of manufacturing an IC card having
前記(a)工程は、The step (a)
ダイパッド部およびリード部を有するリードフレームを準備する工程と、Preparing a lead frame having a die pad portion and a lead portion;
前記ダイパッド部に前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップを前記リード部にワイヤボンディングする工程と、Mounting the semiconductor chip on the die pad portion and wire bonding the semiconductor chip to the lead portion;
前記半導体チップ、前記ダイパッド部および前記リード部を覆い、その外面から前記リード部の外表面の一部を前記外部接続端子として露出させるように、熱硬化性樹脂材料からなる前記第1封止部を形成する工程と、The first sealing portion made of a thermosetting resin material so as to cover the semiconductor chip, the die pad portion, and the lead portion, and to expose a part of the outer surface of the lead portion as the external connection terminal from the outer surface thereof. Forming a step;
を有することを特徴とするICカードの製造方法。A method for producing an IC card, comprising:
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