JP4513182B2 - カード状情報記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カード状情報記録媒体に係り、いわゆるＩＣカードと呼ばれる情報記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のカード状情報記録媒体（ＩＣカード）の一例を示す構成図であり、図５を参照してカード状情報記録媒体１について説明する。
図５（Ａ）のカード状情報記録媒体１は、基体２、半導体チップ３、外部端子５を有している。基体２はカード状に形成されていて、基体２の内部に図５（Ｂ）のような半導体チップ３が埋め込まれている。半導体チップ３は情報を記憶する機能を有しており、外部端子５と配線４を介して接続されている。外部端子５は、外部から半導体チップ３に対して情報の読み書きを行うためのインターフェイスとなる部位である。
ここで、図５（Ｂ）に示すように、半導体チップ３と外部端子５は一体成形されており、たとえば半導体チップ３が外部端子５の端子板５ａに接合された状態となっている。この端子板５ａがたとえば接着剤により基体２に接合されることで図５（Ａ）のカード状情報記録媒体１が完成する。外部端子５は基体２の表面に形成されており、半導体チップ３もまた基体２の表面付近に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６（Ａ）のようなＩＣカード１をたとえば使用者がポケット等に入れて持ち歩いている場合、図６（Ｂ）のようにＩＣカード１が曲がってしまうことがある。このとき、図５（Ａ）のＩＣカード１のＸＹ平面上で考慮したとき、曲げによる歪みが大きいのは点線６の部位である。従って、半導体チップ３がこの点線６の集中する部位である基体２の中央部に配置されると、半導体チップ３において断線等が生じる場合がある。従って、ＸＹ平面で考慮すれば、基体２の中心部からずらして半導体チップ３を配置すれば、歪みによる断線等を防止することができる。
【０００４】
しかし、図６（Ｂ）に示すように、曲げによる応力について矢印Ｚ方向から考慮すると、曲げ応力の小さいのは基体２の中心部分２ａであり、曲げ応力の大きいのは基体２の表面部分２ｂである。従って、外部とのインターフェイスを図るため基体２の表面付近２ｂに配置された半導体チップ３、配線４及び外部端子５は、それぞれ曲げ応力の影響を受けやすく、破壊及び飛び出しを生じる可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解決し、半導体チップの接続信頼性を向上させるカード状情報記録媒体を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のカード状情報記録媒体は、封止層と保護層を含むカード状に形成された基体と、この基体の厚さ方向の中心部の曲げ応力の最も小さい部分に封止される、情報を記憶する半導体チップと、この半導体チップに情報を入出力するために、弾性材料からなる補強部材が取り付けられた端子板と、該端子板の一面側に形成された端子バンプと、該端子バンプと電気的に接続されていて、端子板の他面側に形成された電極部と、を有する情報入出力部と、を備えている。
また、基体の厚さ方向の中心部に封止される半導体チップの一面側に、その対向する一面を有し、半導体チップと電気的に接続する配線パターンを設けるとともに、半導体チップと対向する他面側に情報入出力部と電気的に接続するように形成された配線バンプを有する配線板と、を備えており、配線バンプと端子バンプとの接触面は、配線バンプの接触面が端子バンプの接触面よりも大きく形成されることを特徴としている。
【０００８】
本発明のカード状情報記録媒体によれば、半導体チップとこれに電気的に接続された配線板が基体に封止されていて、半導体チップ及び配線板は基体の厚さ方向のほぼ中心に配置されている。そして、配線板には情報入出力部が電気的に接続されており、半導体チップと情報入出力部との間で情報の読み書きが行われる。ここで、カード状情報記録媒体が曲げられたとき、基体において最も曲げ応力が大きいのは基体表面であり最も小さいのは基体の厚さ方向における中心部である。従って、半導体チップ及び配線板が基体のほぼ中心付近に配置されていることにより、曲げ応力の影響を最小限に抑えることができる。
【０００９】
さらに、情報入出力部が基体に取り付けられた外部端子である場合、この外部端子の端子板が弾性材料からなることで、基体が曲げられても弾性力により外部端子における曲げ応力の影響を最小限に抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１１】
図１は本発明のカード状情報記録媒体の好ましい実施の形態を示す構成図であり、図１を参照してカード状情報記録媒体１０について説明する。
カード状情報記録媒体１０はいわゆるＩＣカードと呼ばれるものであって、基体２０、半導体チップ３０、配線板４０、情報入出力部５０、外部端子６０等を有している。基体２０はたとえばエポキシ樹脂からなる封止層２１と、その封止層２１の表面に形成されており、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）からなる保護層２２、２３を有している。
【００１２】
半導体チップ３０は、外部から送られる情報を記憶しあるいは記憶した情報を外部に送信するものであって、チップバンプ３１により配線板４０と電気的に接続されている。半導体チップ３０は、封止層２１により封止されているとともに、基体２０の厚さ方向（矢印Ｚ方向）のほぼ中心ＣＰに配置されている。ここで、基体２０が曲げられたとき、表面の曲げ応力は大きく基体２０の中心ＣＰの曲げ応力が小さい。従って、半導体チップ３０が基体２０のほぼ中心ＣＰに配置されることで、曲げ応力の影響を最小限に抑えることができる。また種々の方法は有るがたとえば半導体チップ３０を挟むように半導体チップ３０を保護するためのチップ補強板８０が封止層２１に埋め込まれている。
【００１３】
配線板４０は、基体２０の厚さ方向（矢印Ｚ方向）の中心ＣＰより一方の側にやや偏った位置に配置されるように封止層２１に封止されている。これにより、半導体チップ３０と同様に曲げ応力による影響を最小限に抑え、断線等を防止することができる。また、図１（Ｂ）に示すように、配線板４０は半導体チップ３０と情報入出力部５０を電気的に接続するための配線４１と、配線板４０には半導体チップ３０と非接触で情報の送受信を行うための情報入出力部５０であるアンテナ５１が形成されている。このアンテナ５１は半導体チップ３０と電気的に接続されており、情報の送受信を行うことができる。また、図１（Ａ）に示すように、配線板４０には配線４１と電気的に接続されており、外部端子６０と電気的に接続するためのたとえば金等からなる配線バンプ４２が形成されている。
【００１４】
図２は外部端子６０の周辺部位を示す模式図であり、図１と図２を参照して外部端子６０について説明する。図２の外部端子６０は、端子板６１、端子バンプ６２、電極部６３、補強部材６４等を有している。端子板６１はたとえばＰＥＴからなっていて、端子板６１の一面側６１ａにはたとえば金等からなる端子バンプ６２が形成されており、他面側６１ｂには電極部６３が形成されている。端子バンプ６２は電極部６３と電気的に接続されているとともに、配線バンプ４２と接続されている。ここで、端子バンプ６２の直径Ｄ２は、配線バンプ４２の直径Ｄ１に比べて小さくなるように形成されている（Ｄ２＜Ｄ１）。
【００１５】
また端子板６１には補強部材６４が取り付けられている。この補強部材６４は、たとえばシリコン、ゴム等の弾性材料からなっていて、一面側６１ａに設けられている。端子板６１は基体２０の表面に接着剤７０で取り付けられるため、基体２０が曲げられたとき大きな曲げ応力を受けることとなる。このとき、弾性材料からなる補強部材６４を取り付けることで、端子板６１の曲げ応力に対する耐久性を高め、端子バンプ６２と配線バンプ４２が剥がれるのを防止することができる。なお、補強部材６４としては、上述した方法の他、従来公知の方法が適用されても良い。
【００１６】
これは、外部端子６０を基体２０に取り付けられるとき、端子バンプ６２が配線バンプ４２と接触するように外部端子６０が位置決めされる。このとき、製造誤差により端子バンプ６２及び配線バンプ４２の位置が所定の位置からずれていたり、位置決め誤差等により端子バンプ６２と配線バンプ４２がずれてしまう場合がある。このとき、配線バンプ４２の直径Ｄ１を端子バンプ６２の直径Ｄ２より大きく形成することでその誤差を吸収し、配線バンプ４２と端子バンプ６２を確実に接触させることができる。
【００１７】
図１（Ｂ）の電極部６３は外部とのインターフェイスを図る部位であって、他の電子機器の端子がこの電極部６３に接触することにより情報の伝送が行われることとなる。なお、カード状情報記録媒体１０がたとえばクレジットカードの場合、電極部６３の寸法及び位置は、日本工業規格（ＪＩＳ）によって規定されている。そこで、電極部６３はたとえば日本公共規格（ＪＩＳ）に適合した位置、形状及び寸法を有している。
【００１８】
図３は本発明のカード状情報記録媒体の製造方法の一例を示す工程図であり、図１から図３を参照してカード状情報記録媒体の製造方法について説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、基体２０のほぼ中心ＣＰに半導体チップ３０及び配線板４０が封止される。このとき、たとえば保護層２２、２３にそれぞれほぼ同一の厚さを有する封止層２１ａ、２１ｂが積層されたものに、それぞれ接着剤が塗布され接着される。その後、封止層２１ａ、２１ｂが一度剥がされ、さらに接着剤を両方に均等に付した後、半導体チップ３０及び配線板４０が封止層２１ａ、２１ｂの間に挿入され熱圧着される。これにより、半導体チップ３０及び配線板４０は基体２０のほぼ中央ＣＰに位置するようになる。
【００１９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、保護層２２の上からたとえばレーザ加工により挿入穴２４が形成される。この挿入穴２４の高さＨ２は、たとえば外部端子６０の高さＨ１よりも小さくなるように形成される。
そして、図３（Ｃ）に示すように、端子バンプ６２が配線バンプ４２に接触するように、外部端子６０が位置決めされ、挿入穴２４に外部端子６０が挿入され、たとえば熱硬化型接着剤７０により接着される。すると、図３（Ｄ）に示すようなカード状情報記録媒体１０が完成する。
【００２０】
このとき、図４に示すように、挿入穴２４の高さＨ２は外部端子６０の高さＨ１よりも小さく形成されている。このため、端子バンプ６２の高さが所定の大きさからずれてしまった場合であっても、端子バンプ６２は金等の柔らかい金属材料からなっているため、端子バンプ６２が押しつぶされ、外部端子６０が基体２０に対して確実に接合される。
さらに、配線バンプ４２の直径Ｄ１は端子バンプ６２の直径Ｄ２よりも大きいため、位置決め誤差が生じあるいは製造誤差により端子バンプ６２の位置がずれていても、確実に配線バンプ４２と端子バンプ６２が接触することができる。
【００２１】
上記実施の形態によれば、半導体チップ２０と外部端子６０を分離することにより、半導体チップ２０の強度を増すこと及び非接触型カード状情報記録媒体１０の製造ラインを使用可能にしたカード状情報記録媒体１０及びその製造方法を提供することができる。
【００２２】
すなわち、半導体チップ３０が基体２０の厚さ方向に対してほぼ中心ＣＰに配置されることで、カード状情報記録媒体１０が曲げられたときでも半導体チップ３０が剥離することがなくなり、半導体チップ３０の接続信頼性を向上させることができる。また、情報入出力部５０としてアンテナ５１と外部端子６０の双方を具備するカード状情報記録媒体１０により、いわゆる接触型もしくは非接触型のＩＣカードとしての機能を兼用するカード状情報記録媒体１０を提供することができる。
【００２３】
また、半導体チップ２０と外部端子６０を分離するとともに、半導体チップ及び配線板３０を基体２０の中心ＣＰに埋め込むことで、曲げ応力による半導体チップ２０及び外部端子６０の分離、断線、機能不良等を防止することができる。さらに、外部端子６０の端子板６１に補強部材６４を取り付けることで、曲げ応力により外部端子６０が剥離し、配線バンプ４２端子バンプ６２が絶縁されるのを防止することができる。また、配線バンプ４２の直径Ｄ１を端子バンプ６２の直径Ｄ２より大きく形成することで、配線バンプ４２と端子バンプ６２の接触信頼性を向上させることができる。さらに、従来の非接触型カード状情報記録媒体の製造ラインにおいて、挿入穴２４の形成行程及び外部端子６０の接合行程を付与するだけでこのカード状情報記録媒体１０を製造することができるようになる。
【００２４】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。
たとえば、図１の半導体チップ３０は、基体２０の厚み方向に対してほぼ中央ＣＰに配置されていれば良く、図１（Ｂ）に示すようにＸＹ平面のいずれ場所に配置されても良い。
また、図１のカード状情報記録媒体１０において、情報入出力部５０としてアンテナ５１と外部端子６０の双方を具備しているものについて言及したが、アンテナ５１のみを具備するもの、あるいは外部端子６０のみを具備するものであっても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体チップの接続信頼性を向上させるカード状情報記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカード状情報記録媒体の好ましい実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明のカード状情報記録媒体における外部端子の周辺部位を示す模式図。
【図３】本発明のカード状情報記録媒体の製造方法の好ましい実施の形態を示す工程図。
【図４】本発明のカード状情報記録媒体の製造方法における外部端子の周辺部位を示す模式図。
【図５】従来のカード状情報記録媒体の一例を示す平面図。
【図６】カード状情報記録媒体が曲げられたときの様子を示す平面図。
【符号の説明】
１０・・・カード状情報記録媒体、２０・・・基体、３０・・・半導体チップ、４０・・・配線板、５０・・・情報入出力部、１５・・・アンテナ、６０・・・外部端子

Claims (2)

1. 封止層と保護層を含むカード状に形成された基体と、
   前記基体の曲げ応力の最も小さい部分である、前記基体の厚さ方向の中心部に前記封止層により封止される、情報を記憶する半導体チップと、
   前記半導体チップに情報を入出力するために、弾性材料からなる補強部材が取り付けられた端子板と、前記端子板の一面側に形成された端子バンプと、前記端子バンプと電気的に接続されていて、前記端子板の他面側に形成された電極部と、を有する情報入出力部と、
   前記基体の厚さ方向の中心部に封止される前記半導体チップに対向する一面側に前記半導体チップと電気的に接続する配線パターンが設けられ、他面側に前記情報入出力部と電気的に接続するように、前記情報入出力部の前記端子バンプと接触する配線バンプが設けられる配線板と、を備え、
   前記配線バンプと前記端子バンプとの接触面は、前記配線バンプの接触面が前記端子バンプの接触面よりも大きく形成されることを特徴とするカード状情報記録媒体。
2. 前記情報入出力部は、前記配線板に形成されたアンテナ又は外部機器と電気的に接続するための外部端子のいずれか一方又は両方を備える、請求項１に記載のカード状情報記録媒体。

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