JPH08310172A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08310172A
JPH08310172A JP7123574A JP12357495A JPH08310172A JP H08310172 A JPH08310172 A JP H08310172A JP 7123574 A JP7123574 A JP 7123574A JP 12357495 A JP12357495 A JP 12357495A JP H08310172 A JPH08310172 A JP H08310172A
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JP
Japan
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semiconductor chip
card
circuit board
thickness
film
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JP7123574A
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Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
Kunihiko Nishi
邦彦 西
Yoshikatsu Mikami
喜勝 三上
Masakatsu Suzuki
正勝 鈴木
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Hitachi Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】接続の信頼性に優れ、かつ経済的な半導体装置
を提供すること。 【構成】本発明の半導体装置は、導体回路を有する回路
基板と、回路基板に実装された、厚さが薄い半導体チッ
プと、必要な場合にコンデンサ等の電子部品と、この回
路基板の外部へ信号を送受する素子と、この回路基板を
保護するケーシングとからなり、回路基板上の導体回路
と半導体チップとの接続に導電性接着剤を用い、半導体
チップの接続端子と回路基板上の導体回路とを向き合う
ように接続し、ケーシングに接着剤が塗布された、プラ
スチックフィルム、シート、又はガラス繊維強化プラス
チックシートを用い、かつ、前記半導体チップの中立面
が、全体の中立面とほぼ一致するように構成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信頼性が高く、かつ経
済性に優れた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の発達にはめざましい
ものがあり、その応用分野もますます拡大されている。
また、これらの半導体装置は、その中心となる半導体チ
ップの改良とともに、半導体チップを搭載するパッケー
ジの改良が多くなされてきている。
【０００３】たとえば、現在、公衆電話に使用する磁気
カードのようなプリペイドカード、あるいは、車の免許
を示すような各種の免許登録カード、列車乗車用の定期
券などについて、防犯や更新の効率化を図るための様々
な提案がされている。
【０００４】このようなＩＣカードは、一般的な説明と
して、「情報処理ハンドブック」（社団法人情報処理学
会編、オーム社発行、第１版、１９８９年５月３０日発
行、第３０２頁〜３０４頁）に記載されているように、
導体回路を有する回路基板と、回路基板に実装された半
導体チップと、必要な場合にコンデンサ等の電子部品
と、この回路基板の外部へ信号を送受する素子と、この
回路基板を保護するケーシングとから構成されているこ
とが知られている。
【０００５】さらに、ＩＣカードの構造に関しては、
「ＩＣカード」（社団法人電子情報通信学会編、オーム
社発行、第１版、１９９０年５月２５日発行、第３３
頁）に記載されているように、カード基板に、半導体チ
ップを接着剤によって固定し、半導体チップの接続端子
と、カード基板の接続端子との間を、ボンディングワイ
ヤによって接続していることが知られている。ここに使
用されている半導体チップの厚さは、約２００〜４００
μｍ程度であり、このような構造では、半導体チップ
が、加わる曲げ応力に対して弱く、この応力を抑制する
必要があり、そのために、半導体チップのサイズを大き
くできず、あるいは、ケーシング材料として曲げに強い
材料を用いなければならない。また、ワイヤボンディン
グの工程が必要となり、経済的でないという問題があっ
た。
【０００６】また、特開平３−８７２９９号公報に開示
されているように、駆動素子部が残るようにきわめて薄
く研磨された超薄型ＬＳＩをもつＩＣモジュールを、パ
ッケージ表面に設けた凹部に搭載したＩＣカードが知ら
れている。この構造では、薄いＬＳＩを利用した構造の
ＩＣカードでの戸給な問題として、厚いカード基板に搭
載された薄いＬＳＩにおいて、カード基板に加わった曲
げに対して、表面と裏面に引っ張り、または圧縮の応力
が働くことにより、大きな応力がＬＳＩチップに加わ
り、薄いＬＳＩが容易に破壊してしまうなど信頼性を著
しく低下させるという問題が生じてしまう。
【０００７】このような問題を解決する方法として、薄
型ＩＣを、ＩＣカードの厚さ方向のほぼ中央付近に設け
る構造とする方法が、特開平６−１９３２６７号公報に
開示されている。この技術は、図４に示すように、回路
基板に、半導体チップを、半導体チップの接続端子と、
回路基板の接続端子とが同じ面に露出するように設置
し、半導体チップの接続端子と回路基板の接続端子とを
導電ペーストを印刷することによって電気的に接続して
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このよう
に、回路基板に半導体チップを、半導体チップの接続端
子と、回路基板の接続端子とが同じ面に露出するように
設置し、半導体チップの接続端子と回路基板の接続端子
とを導電ペーストを印刷する方法では、ＩＣカード全体
に曲げ変形が生じた時に、回路基板の接続端子と半導体
チップの接続端子との境界部に応力が集中し、導電ペー
ストに皹裂が発生し、電気的な導通がとれなくなる危険
性が潜在している。
【０００９】本発明は、接続の信頼性に優れ、かつ経済
的な半導体装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
導体回路を有する回路基板と、回路基板に実装された、
厚さが０．５〜２００μｍの範囲の半導体チップと、必
要な場合にコンデンサ等の電子部品と、この回路基板の
外部へ信号を送受する素子と、この回路基板を保護する
ケーシングとからなり、回路基板上の導体回路と半導体
チップとの接続に導電性接着剤を用い、半導体チップの
接続端子と回路基板上の導体回路とを向き合うように接
続し、ケーシングに接着剤が塗布された、プラスチック
フィルム、シート、又はガラス繊維強化プラスチックシ
ートを用い、かつ、前記半導体チップの中立面が、全体
の中立面とほぼ一致するように構成したことを特徴とす
る。
【００１１】本発明に用いることのできる半導体チップ
は、できるだけ薄いものを用いることが好ましく、一般
的なものであれば、特に限定しない。
【００１２】また、本発明に用いることのできる回路基
板は、絶縁材料として、ポリカーボネートフィルム、ポ
リエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、ポリイミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、
等一般的なプラスチックフィルム、シート、またはガラ
ス繊維強化プラスチックシートを用いることができ、な
かでもポリエチレンテレフタレートフィルムは、機械強
度、価格の上で好ましい。市販のものとしては、ダイア
ホイル（ダイアホイルヘキスト株式会社製、商品名）、
テイジンテトロンフィルム（帝人株式会社製、商品
名）、東洋紡エステルフィルム（東洋紡株式会社製、商
品名）等を用いることができる。このようなフィルムの
表面に、接着剤で貼り合わせた銅張りフィルムにエッチ
ングレジストを形成し、不要な銅箔をエッチング除去し
たり、あるいは、シルクスクリーン印刷によって、導電
ペーストを塗布、乾燥して、回路導体を形成したものを
用いることができる。
【００１３】また、本発明に用いることのできる導電性
接着剤は、導電粒子として銀粒子または銅粒子を、ポリ
エステル系樹脂、フェノール系樹脂、またはエポキシ系
樹脂へ混合したものがあり、市販のものとしては、ＬＳ
−３０１５ＨＶ，ＬＳ−１０４８，ＡＣＰ−１０５（い
ずれも、株式会社アサヒ化学研究所製、商品名）や、Ｆ
Ａ−７０５Ａ，ＸＡ−２２０，ＸＡ−４１２，Ｄ−７２
３Ｓ，ＸＡ−２５６Ｍ（いずれも、藤倉化成株式会社
製、商品名）等が使用できる。
【００１４】この導電性接着剤に代えて、異方導電性接
着フィルムを使用することもでき、市販のものとして、
アニソルム（日立化成工業株式会社製、商品名）等が使
用できる。
【００１５】本発明に用いることのできる接着剤は、ポ
リエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、またはアクリロニ
トリル系樹脂を主成分とするものを使用することができ
る。この接着剤が塗布された、プラスチックフィルム、
シート、またはガラス繊維強化プラスチックシートに
は、半導体チップおよび電子部品の搭載される箇所に、
その大きさにくりぬいたものを使用することもできる。
このくりぬきの大きさは、搭載する半導体チップや電子
部品の厚さによって変えることが好ましく、例えば、搭
載する半導体チップや電子部品の厚さが、１１０μｍ〜
２６０μｍの場合には、搭載する半導体チップや電子部
品の外径とスペーサのくりぬき孔の内形との間隙が５０
μｍ〜５００μｍの範囲となるようにすることが好まし
く、搭載する半導体チップや電子部品の厚さが、５０〜
１１０μｍ野場合には、間隙を５０〜１０００μｍの範
囲、搭載する半導体チップや電子部品の厚さが、０．５
〜５０μｍの場合には、間隙を５０〜２０００μｍの範
囲とすることが好ましい。この間隙の大きさは、上記の
範囲を越えると、仕上がりのカードの表面に大きな凹凸
が発生するという不都合を生じ、この範囲未満である
と、位置合せが困難になるという不都合を生じる。
【００１６】
【作用】本発明の、半導体チップの接続端子と回路基板
上の導体回路とが向き合うように接続することによっ
て、接続部の厚さを小さくすることができ、従来のワイ
ヤボンディングによる接続方法に比べ、工程を短縮する
ことができる。また、接着剤が塗布された、プラスチッ
クフィルム、シート、またはガラス繊維強化プラスチッ
クシートを、前記回路基板の上面及び下面に、複数枚貼
り付け、前記半導体チップが、全体の厚さのほぼ中心と
なるように構成したことによって、曲げの応力に対し、
接続部に応力が集中しない。さらに、回路導体に、導電
性インキを用いることにより、より安価な、より平滑な
ＩＣカードを生産することが可能になる。さらに、半導
体チップ及び電子部品の外形とスペーサのくりぬき穴の
内形との間隙を、前項に明示した範囲とすることによ
り、間隙に発生する貴方を抑制でき、信頼性に優れた平
滑なＩＣカードを生産することができる。
【００１７】
【実施例】
実施例１ 図１に示すように、チップ（ＩＣ、コンデンサ）の厚さ
が３０μｍで、これを、導電ペーストＦＡ−３２０（株
式会社アサヒ化学研究所製、商品名）を用いて、印刷回
路を形成した回路基板上に接着接続して、部品の実装さ
れた基板の上に、チップの外形寸法に対し、５０〜２０
００μｍの範囲となるように、くりぬき穴を設けた（ポ
リエチレンテレフタレートフィルム２５μｍに、接着剤
２５μｍ、プライマ１μｍが塗布されている）スペーサ
を重ね、さらに、上部のカバーとして、ポリエチレンテ
レフタレートフィルム１２５μｍに接着剤２０μｍの付
いたカバーフィルムを重ねて、ラミネータによってラミ
ネートし、積層後のＩＣチップが、ＩＣカードの中立面
に設置され、全体のカードの厚さが３２６μｍになるＩ
Ｃカードを得た。
【００１８】実施例２ 図２に示すように、実施例１のＩＣカードの上面下面
に、さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルム７５
μｍに接着剤２０μｍの付いたカバーフィルムを重ね
て、ラミネータでラミネートし、積層後の厚さが、５１
６μｍのＩＣカードを得た。
【００１９】実施例３ 実施例２と同様に、実施例１のＩＣカードの上面下面
に、さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルム１８
８μｍに接着剤２０μｍの付いたカバーフィルムを重ね
て、ラミネータでラミネートし、積層後の厚さが、７４
２μｍのＩＣカードを得た。
【００２０】実施例４ 実施例１のチップに代えて、その厚さが、３０μｍから
５０μｍのチップを用い、これに伴って、スペーサのポ
リエチレンテレフタレートフィルムを厚さが５０μｍの
ものに代えて、厚さ３４６μｍのＩＣカードを得た。
【００２１】実施例５ 実施例４のＩＣカードの上面下面に、さらに、ポリエチ
レンテレフタレートフィルム７５μｍに接着剤２０μｍ
の付いたカバーフィルムを重ねて、ラミネータでラミネ
ートし、積層後の厚さが、５３６μｍのＩＣカードを得
た。
【００２２】実施例６ 実施例５と同様に、実施例４のＩＣカードの上面下面
に、さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルム１８
８μｍに接着剤２０μｍの付いたカバーフィルムを重ね
て、ラミネータでラミネートし、積層後の厚さが、７６
２μｍのＩＣカードを得た。
【００２３】実施例７ 実施例１のチップに代えて、１００μｍの厚さのチップ
を用い、これに伴って、スペーサのポリエチレンテレフ
タレートフィルムを厚さが１００μｍのものに代えて、
厚さ３９６μｍのＩＣカードを得た。くりぬき穴は、ス
ペーサと電子部品との間隙が、５０〜１０００μｍの範
囲となるように設けた。
【００２４】実施例８ 実施例７のＩＣカードの上面下面に、さらに、ポリエチ
レンテレフタレートフィルム７５μｍに接着剤２０μｍ
の付いたカバーフィルムを重ねて、ラミネータでラミネ
ートし、積層後の厚さが、５８６μｍのＩＣカードを得
た。
【００２５】実施例９ 実施例８と同様に、実施例７のＩＣカードの上面下面
に、さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルム１８
８μｍに接着剤２０μｍの付いたカバーフィルムを重ね
て、ラミネータでラミネートし、積層後の厚さが、８１
２μｍのＩＣカードを得た。
【００２６】実施例１０ 実施例１のチップに代えて、２００μｍの厚さのチップ
を用い、これに伴って、スペーサのポリエチレンテレフ
タレートフィルムを厚さが１８８μｍのものに代えて、
厚さ４９６μｍのＩＣカードを得た。くりぬき穴は、ス
ペーサと電子部品との間隙が、５０〜５００μｍの範囲
となるように設けた。
【００２７】実施例１１ 実施例１０のＩＣカードの上面下面に、さらに、ポリエ
チレンテレフタレートフィルム７５μｍに接着剤２０μ
ｍの付いたカバーフィルムを重ねて、ラミネータでラミ
ネートし、積層後の厚さが、６８６μｍのＩＣカードを
得た。
【００２８】実施例１２ 実施例１１と同様に、実施例１０のＩＣカードの上面下
面に、さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルム１
８８μｍに接着剤２０μｍの付いたカバーフィルムを重
ねて、ラミネータでラミネートし、積層後の厚さが、９
１２μｍのＩＣカードを得た。
【００２９】実施例１３ 実施例１のチップに代えて、５００μｍの厚さのチップ
を用い、これに伴って、スペーサのポリエチレンテレフ
タレートフィルムを厚さが５００μｍのものに代えて、
厚さ７９６μｍのＩＣカードを得た。
【００３０】実施例１４ 実施例１３のＩＣカードの上面下面に、さらに、ポリエ
チレンテレフタレートフィルム７５μｍに接着剤２０μ
ｍの付いたカバーフィルムを重ねて、ラミネータでラミ
ネートし、積層後の厚さが、９８６μｍのＩＣカードを
得た。
【００３１】実施例１５ 実施例１４と同様に、実施例１３のＩＣカードの上面下
面に、さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルム１
８８μｍに接着剤２０μｍの付いたカバーフィルムを重
ねて、ラミネータでラミネートし、積層後の厚さが、１
２１２μｍのＩＣカードを得た。
【００３２】実施例１６ 厚さが７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム
の両面に、アンテナ回路を、導電層の厚さが１８μｍと
なるように形成した御札回路基板に、異方導電性フィル
ムであるアニソルム（日立化成工業株式会社製、商品
名）を用いて、厚さが５０μｍの半導体チップ、コンデ
ンサを搭載して、ＩＣカードの機能部を作成する。この
とき、アンテナコイルは、厚さが７５μｍのポリエチレ
ンテレフタレートフィルムの両面に形成され、上面のコ
イルと下面のコイルは、予め端部に設けられたスルーホ
ールによって接続されている。この機能部の上に、スペ
ーサを３枚重ね、さらに、上面に厚さ１８８μｍのポリ
エチレンテレフタレートフィルムに厚さ２４μｍの接着
剤の付いたカバーフィルムを重ねて、ラミネータによっ
てラミネートし、積層後の厚さが、４７４μｍのＩＣカ
ードを作成した。
【００３３】実施例１７ 実施例１６のＩＣカードの、上面カバーフィルムのポリ
エチレンテレフタレートフィルムの厚さを、１８８μｍ
から２５０μｍに変更し、下面を７５μｍから１２５μ
ｍに変更し、厚さが５７４μｍのＩＣカードを得た。
【００３４】実施例１８ 実施例１６のＩＣカードの、印刷回路板のポリエチレン
テレフタレートフィルムの厚さを、７５μｍから１２５
μｍに変更し、印刷回路の印刷精度を向上させ、さら
に、上面のカバーフィルムのポリエチレンテレフタレー
トフィルムを、１８８μｍのもの１枚から、１８８μｍ
と１００μｍの２枚に変更し、下面を７５μｍから１２
５μｍに変更し、厚さが７２０μｍのＩＣカードを得
た。
【００３５】実施例１９ 実施例１０と実施例１３において、チップの寸法Ｋ、ス
ペーサのくりぬき寸法Ｌについて、Ｌ−Ｋ＞５００μｍ
の条件では、仕上がったＩＣカードの表面に、１００μ
ｍ以上の凹凸が発生した。この凹凸は、内部の空隙が大
きいことによって発生したものと考えられる。そこで、
Ｌ−Ｋ＜５００μｍとなるように調整したところ、表面
を凹凸を８０μｍ以下にすることができた。
【００３６】実施例２０ 実施例７において、Ｌ−Ｋ＞１０００μｍの条件では、
仕上がったＩＣカードの表面に、１００μｍ以上の凹凸
が発生した。この凹凸も、内部の空隙が大きいことによ
って発生したものと考えられる。そこで、Ｌ−Ｋ＜１０
００μｍとなるように調整したところ、表面を凹凸を８
０μｍ以下にすることができた。
【００３７】実施例２１ 実施例４において、Ｌ−Ｋ＞２０００μｍの条件では、
仕上がったＩＣカードの表面に、１００μｍ以上の凹凸
が発生した。この凹凸も、内部の空隙が大きいことによ
って発生したものと考えられる。そこで、Ｌ−Ｋ＜２０
００μｍとなるように調整したところ、表面を凹凸を８
０μｍ以下にすることができた。
【００３８】以上のようにして作成したＩＣカードの、
曲げ変形に対する接続の信頼性を調査したところ、ＩＣ
の厚さが５０μｍのときには、曲率半径が２．５〜５ｍ
ｍの範囲で、ＩＣの厚さが１００μｍのときには、曲率
半径が１０〜１５ｍｍの範囲で、ＩＣの厚さが２００μ
ｍのときには、曲率半径が２５〜３０ｍｍの範囲で、Ｉ
Ｃチップに破壊するものは見られたが、接続部分の断線
はまったくなかった。また、従来例の、特開平５−１９
３２６７号公報に開示されている、回路基板に半導体チ
ップを、半導体チップの接続端子と回路基板の接続端子
とが同じ面に露出するように設置し、半導体チップの接
続端子と回路基板の接続端子とを導電ペーストで接続し
た以外は、実施例１と同じ材料を用いて、同じ厚さとし
たものが、上記調査と同じ曲げ変形の範囲で、２０〜４
０％の断線が発生したものと比較して、接続の信頼性が
高いことが判明した。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の装置
は、接続の信頼性に優れ、かつ経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図３】従来例を説明するための断面図である。
【図４】他の従来例を示す断面図である。
【図５】本発明の効果を示す線図である。
【符号の説明】
１．回路基板 ２．半導体チップ ３．導電性接着剤 ３１．異方導電性接着フィルム ５．ケーシング ５１．接着剤 ５２．プラスチックフィルム ７．スペーサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１１月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
フロントページの続き (72)発明者 三上 喜勝 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 日立 化成工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 正勝 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社結城工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導体回路を有する回路基板と、回路基板に
    実装された、厚さが０．５〜２００μｍの範囲の半導体
    チップと、必要な場合にコンデンサ等の電子部品と、こ
    の回路基板の外部へ信号を送受する素子と、この回路基
    板を保護するケーシングとからなり、回路基板上の導体
    回路と半導体チップとの接続に導電性接着剤を用い、半
    導体チップの接続端子と回路基板上の導体回路とを向き
    合うように接続し、ケーシングに接着剤が塗布された、
    プラスチックフィルム、シート、又はガラス繊維強化プ
    ラスチックシートを用い、かつ、前記半導体チップの中
    立面が、全体の中立面とほぼ一致するように構成したこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】導電性接着剤に代えて、異方導電性接着フ
    ィルムを用いることを特徴とする請求項１に記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項３】半導体チップ及び必要な場合にコンデンサ
    等の電子部品の部分が、くりぬかれている接着剤付きフ
    ィルムを、回路基板に貼付たことを特徴とする請求項１
    または２に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】ケーシングに、接着剤が塗布された、プラ
    スチックフィルム、シート、又はガラス繊維強化プラス
    チックシートを、複数枚重ねてもちいることを特徴とす
    る請求項１〜３のうちいずれかに記載の半導体装置。
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