JPH09240176A - Icカード及びその製造方法 - Google Patents

Icカード及びその製造方法

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JPH09240176A
JPH09240176A JP8051392A JP5139296A JPH09240176A JP H09240176 A JPH09240176 A JP H09240176A JP 8051392 A JP8051392 A JP 8051392A JP 5139296 A JP5139296 A JP 5139296A JP H09240176 A JPH09240176 A JP H09240176A
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chip
card
substrate
module
thin film
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JP8051392A
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Shinji Kaneko
新二 金子
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、従来よりも薄いICカード及びそ
れを実現するためのICカードの製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明によるICカードは、薄膜化され
たICチップと、このICチップに一体に形成された可
撓性薄膜と、この可撓性薄膜における前記ICチップの
外周に延在した領域の表面に形成された電極パッドと、
この電極パッドと前記ICチップとを電気的に接続する
配線層とからなるICモジュールを具備し、このICモ
ジュールが基板内に実装される。本発明によるICカー
ドの製造方法は、基板内に実装されるICモジュール
が、一導電型の半導体基板に形成した他の導電型の拡散
層内に電子回路を形成する工程と、前記半導体基板上に
電極パッドを前記他の導電型の拡散層の領域外に延在さ
せて、絶縁性の可撓性薄膜で覆われた配線層を形成する
工程と、前記半導体基板における前記他の導電型の拡散
層以外の領域を電気化学エッチングによって除去する工
程とにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカード基材の内部に
集積回路(IC)を実装してなるICカード及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、カード内部に記憶素子及びその制
御素子を内蔵させたICカードと呼ばれるデータカード
が種々の分野で普及している。このICカードは、従来
の磁気カードと比較して機密保持や盗用防止の点で優れ
ており、セキュリティが高いのが特徴である。
【0003】また、各種のデータを光記録媒体に記憶さ
せることによって大きな記憶容量を持つレーザカード
に、集積回路を内蔵させるようにしたいわゆるハイブリ
ッドタイプのICカードも開発されている。
【0004】このハイブリッドタイプのICカードは、
ICカードのセキュリティの高さとレーザカードの大記
憶容量との両方の特徴を併せ持つカードとして注目され
ている。
【0005】ところで、ICカードにおける集積回路の
実装方法としては、例えば特公平3−51238号公報
に開示されているように、通常の集積回路を形成したI
Cチップのパッケージングと同様に、配線板に対してI
Cチップをワイヤーボンディングによってマウントし、
これを封止材によって封止した後でインナーシートやカ
バーシートを融着して一体化する方法が一般的である。
【0006】このICカードの形態及び集積回路の実装
方法について図4及び図5を用いて説明する。通常のI
Cカードの形態は図4に示すように、電気絶縁性の合成
樹脂製のカード基板101の内部に情報の記憶及び処理
を行うICチップ102を実装し、入力端子103をカ
ード裏面から露出させている。
【0007】このICチップの実装方法については、図
5に示すように、多層配線基板104の穴あけされたダ
イボンド位置に裏面から固定板105を当接し、この上
にICチップ106をダイボンドする。
【0008】そして、このICチップ106と多層配線
基板104の導体配線をボンディングワイヤー107で
接続し、これらを熱硬化性の封止剤108で封止する。
この後、熱可塑性樹脂から成る基板109を配置し、更
に両側にインナーシート110とカバーシート111を
融着させる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の技術によるICチップの実装方法において
は、ワイヤーボンディングによってICチップを実装す
る場合に、少なくともICチップ自体の厚さに相当する
空間と、ボンディングワイヤーを配設するために必要な
空間とを確保する必要があり、このことがカードの厚さ
を薄くすることの最大の障害になっている。
【0010】ICチップは、研磨によってシリコンウェ
ハの厚さよりも薄くすることができるが、ボンディング
時のハンドリング等の関係で200μm以下の厚さにす
ることは製造技術上困難である。
【0011】このようなICチップの実装におけるカー
ドの厚さの制限は、上述したようなハイブリッドタイプ
のICカードにおいて、特に重要な問題となる。すなわ
ち、レーザカードでは光磁気の記憶面とその保護膜のた
めに数100μmの厚さが必要であり、これにICチッ
プを実装してハイブリッドタイプのICカードを構成し
ようとした場合には、カードが厚くなり過ぎてしまうと
いう問題があるからである。
【0012】このことは、カードの表面全面に光記憶媒
体を配置した大きな記憶容量を得ようとするハイブリッ
ドタイプのICカードにおいて、特に問題となる。そこ
で、本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、
従来よりも薄いICカード及びそれを実現するためのI
Cカードの製造方法を提供することを目的としていると
共に、特にハイブリッドタイプのICカードの薄形化を
実現するための製造方法を提供することを目的としてい
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、基板と、該基板に設けられた集積
回路(IC)とからなるICカードにおいて、薄膜化さ
れたICチップと、このICチップに一体に形成された
可撓性薄膜と、この可撓性薄膜における前記ICチップ
の外周に延在した領域の表面に形成された電極パッド
と、この電極パッドと前記ICチップとを電気的に接続
する配線層とからなるICモジュールを具備し、このI
Cモジュールが前記基板内に実装されていることを特徴
とするICカードが提供される。
【0014】上述した解決手段によると、薄膜化された
ICチップが可撓性薄膜に一体形成されているので、I
Cチップを薄くしてもハンドリング時の破損がないた
め、カードの厚さを薄くできると共に、基板に対する接
続部領域が可撓性を有しているのでカードの曲げに対す
る許容度が高い。
【0015】また、本発明によると、基板と、該基板に
設けられた集積回路(IC)及び光記録媒体とからなる
ハイブリッドタイプのICカードにおいて、薄膜化され
たICチップと、このICチップに一体に形成された可
撓性薄膜と、この可撓性薄膜における前記ICチップの
外周に延在した領域の表面に形成された電極パッドと、
この電極パッドと前記ICチップとを電気的に接続する
配線層とからなるICモジュールを具備し、このICモ
ジュールが前記基板内に実装されていると共に、前記基
板の一方の面に前記光記録媒体が配置され、他の面に前
記ICモジュールの電気接点が設けられていることを特
徴とするハイブリッドタイプのICカードが提供され
る。
【0016】上述した解決手段によると、薄膜化された
ICチップが可撓性薄膜に一体形成されているので、I
Cチップを薄くしてもハンドリング時の破損がないた
め、カードの厚さを薄くできると共に、基板に対する接
続部領域が可撓性を有しているのでカードの曲げに対す
る許容度が高く、しかもICチップの実装部の厚さを薄
くできるので、カードの全面を光磁気等の記録面とした
場合であってもハイブリッドタイプのICカードとして
の厚さを薄くすることができる。
【0017】さらに、本発明によると、少なくとも基板
と、該基板に設けられた集積回路(IC)モジュールと
からなるICカードの製造方法において、前記基板内に
実装されるICモジュールが、一導電型の半導体基板に
形成した他の導電型の拡散層内に電子回路を形成する工
程と、前記半導体基板上に電極パッドを前記他の導電型
の拡散層の領域外に延在させて、絶縁性の可撓性薄膜で
覆われた配線層を形成する工程と、前記半導体基板にお
ける前記他の導電型の拡散層以外の領域を電気化学エッ
チングによって除去する工程とにより形成されることを
特徴とするICカードの製造方法が提供される。
【0018】上述した解決手段によると、可撓性薄膜よ
りなる配線層をICチップに一体形成することで、低コ
スト化とパターンの微細化及び薄膜化を同時に実現でき
ると共に、電気化学エッチングによって非常に薄いIC
モジュールを安定して製造することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態につき説明する。 [第1の実施の形態]まず、本発明の第1の実施の形態
について図1乃至図3を用いて説明する。
【0020】図1(a),(b)は、本発明の第1の実
施の形態における薄板状のICモジュール10を示して
いる。但し、図1(a)では、図1(b)に示す封止材
5を取り外した状態として示している。
【0021】すなわち、後述するように、半導体基板
(シリコンウェハ)内部に電子回路が形成されたICチ
ップ1は、例えば、電気化学エッチング等によってシリ
コンウェハの厚さよりも薄く、厚さ20μm程度まで薄
膜化されているものとする。
【0022】このICチップ1の表面に一体に形成され
た可撓性のポリイミド膜2は、ICチップ1の外周部を
越えて延在し、その一辺の表面端部に所定数の電極パッ
ド3が形成されている。
【0023】このポリイミド膜2の内部に形成された所
定数の配線を有する配線層4は、ICチップ1の電子回
路の電極を該ポリイミド膜2の端部に形成されている電
極パッド3まで、電気的接続を保持して引き出してい
る。
【0024】また、ICチップ1の裏面には封止材5が
塗布されていると共に、電極パッド3の表面には半田メ
ッキ処理が施されている。ここで、ポリイミド膜2の厚
さは約20μmであり、封止材5の厚さはICチップ1
上で約30μmであるので、以上のようにして形成され
るICモジュール10の全体としての厚さは約70μm
である。
【0025】図2は、この第1の実施の形態のICモジ
ュール10の実装の形態を示している。図1に示したI
Cモジュール10の電極パッド3は,多層配線基板6の
導体配線に半田付けによって接続されている。
【0026】この半田付けはレーザースポットの照射に
よって行われる。この上に熱可塑性樹脂より成る基板7
を配置して、更にこの両側にインナーシート8及びカバ
ーシート9とが融着される。
【0027】このように第1の実施の形態においては、
ICチップ1自体の厚さが、従来の技術と比較して1/
10程度に薄膜化されているので、カード全体としても
従来の技術と比較してその厚さを大幅に薄くすることが
できる。
【0028】また、第1の実施の形態においては、IC
モジュール10の多層配線基板6へのマウントに際して
は柔軟なポリイミド膜2部分をハンドリングできるの
で、例えばICチップ1を20μm程度まで薄くしても
ICチップが破損することはない。
【0029】加えて、この第1の実施の形態によると、
図5に示した従来の技術と比較すると多層配線基板への
穴あけや固定板の配置、ダイボンディングの工程が省略
できるので製造工程が簡略化され、製造コストが低減で
きる。
【0030】さらに、この第1の実施の形態によると、
多層配線板6に対するICモジュール10への固定が可
撓性を有するポリイミド膜2内の配線層4で成されるの
で、融着などの熱工程や製造後のカード使用時の曲げに
よって接続部分が剥離などによって破損する危険が少な
い。
【0031】また、この第1の実施の形態によると、特
にカードの曲げに対しては、ICチップ1自体は固定さ
れておらず、しかも薄いので曲げによる表面歪みが小さ
いことから電子回路等の特性の変動が少なく、結果しと
て応力に対する許容度が高くなる。
【0032】このような第1の実施の形態による手法
は、ICチップ1のマウント部を特に薄くする必要のあ
るハイブリッドタイプのICカードにおいて特に有効で
あり、これについては後述する第2の実施の形態で説明
される。
【0033】図3(a)乃至(e)は、図1に示したI
Cモジュール10の製造方法の具体例を示している。ま
ず、図3(a)に示すように、P型の半導体基板51に
深いN型拡散層52を形成し、この中にCMOS回路5
3を通常の半導体装置製造技術を用いて形成する。
【0034】なお、特に、図示しないが半導体基板51
の表面にはシリコン酸化膜を絶縁膜とするCMOS回路
53の配線パターンが形成されているものとする。次
に、この半導体基板51の両面側にプラズマCVDによ
ってシリコン窒化膜54を形成し、裏面側に開口パター
ン55を形成する。
【0035】次に、図3(b)に示すように、半導体基
板51の表面側に、第1のポリイミド膜56をスピンコ
ートで形成した後、CMOS回路53の電極部の領域に
相当する第1のポリイミド膜56と表面側のシリコン窒
化膜54の部分にコンタクト孔57を形成すると共に、
その上にフォトリソグラフィー技術によってAlの配線
パターン58を形成する。
【0036】次に、図3(c)に示すように、半導体基
板51の表面側に、第2のポリイミド膜59を形成し、
これの電極パッド(図1の電極パッド3に該当する)に
相当する領域に開口部を設け、この領域に選択的な無電
解メッキによってNi層60及びハンダ層61を形成す
る。
【0037】次に、図3(d)に示すように半導体基板
51の表面側を保護した状態で、裏面のシリコン窒化膜
54の開口パターン55から電気化学エッチングを行
う。この工程において、開口パターン55からエッチン
グが進行し、深いN型拡散層52がない領域ではシリコ
ン表面のシリコン酸化膜(図示せず)が裏面側で露出す
るまで進行するが、N型拡散層52がある領域ではバイ
アスされたPN接合のP型基板側の空乏層端部近傍でエ
ッチングが停止する。
【0038】この電気化学エッチングは、TMAH(テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の水溶液
中に浸し、この水溶液に電極を入れてこれを接地し、半
導体基板の深いN型拡散層に正のバイアスを印加するこ
とで成される。
【0039】通常のCMOS電子回路では電源ラインが
N型拡散層に接続されるようになるので、この電極を正
にバイアスすればよい。次に、図3(e)に示すよう
に,半導体基板51の裏面側からCF4 とH2 の混合ガ
ス雰囲気で反応性イオンエッチングを行い、該裏面側で
露出したシリコン酸化膜(図示せず)とシリコン窒化膜
54とを除去する。
【0040】この後、第1及び第2のポリイミド膜56
及び59をレーザーアブレーションで所定形状に切りだ
し、半導体基板51の裏面側に封止剤をコートすること
で図1に示したようなICモジュールを得る。
【0041】なお、以上のような第1の実施の形態の説
明においては、1つのICモジュール10についてのみ
図示したが、シリコンウェハ上に多数のICモジュール
10を一括して形成することが可能であることは言うま
でもない。
【0042】以上のような第1の実施の形態では、可撓
性を有するポリイミド膜で覆われた配線層がICチップ
の周囲に延在し、この領域で電極を形成できるので、電
極を配線基板に接続してもICチップに直接応力がかか
ることはない。
【0043】この可撓性を有する配線層はチップに対し
て一体に形成されるので薄膜化と微小化及び低コスト化
が可能である。加えて、ICチップの厚さは深いN型拡
散層52の深さと電気化学エッチングのバイアスによっ
て決まるが、この制御性は非常に高いので、基板研磨な
どの方法と比較すると薄いICチップを制御性よく製作
することが可能である。
【0044】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について図6を用いて説明する。この第2
の実施の形態においても、図1で示したICモジュール
1と同様なICモジュール202が用いられるが、電極
パッド207に対しては図1で示した電極パッド3に対
する半田メッキ処理ではなく、金メッキ処理が施されて
いるものとする。
【0045】まず、熱可塑性樹脂より成る第1の基板2
01の表面にICモジュール202の電極パッド207
部分が接着によって固定されると共に、ICモジュール
202のICチップ202aの領域に相当する第1の基
板201の部分には開口部203が設けられている。
【0046】第1の基板201の下には第2の基板20
4が融着され、第1の基板201の上面と第2の基板2
04の下面にはそれぞれインナーシート205が融着さ
れると共に、下面側のインナーシート205の下面には
カバーシート206が融着される。
【0047】そして、ICモジュール202の電極パッ
ド207の領域の下面の第2の基板204、インナーシ
ート205及びカバーシート206には開口部208が
設けられている。
【0048】また、上面側のインナーシート205の上
面には光記憶媒体209が形成されると共に、該光記憶
媒体209の上面には保護膜210が配置されている。
このように第2の実施の形態によれば、カードの電気接
点がICモジュールに一体に形成されているので、多層
配線基板が不要となり、製造コストを低減できると共
に、多層配線基板に代わる第1の基板201は単なるシ
ートであるので薄くすることが可能で、カード全体の厚
さを第1の実施の形態よりも更に薄くすることができ
る。
【0049】このため、光記憶媒体209と保護膜21
0を備えたハイブリッドタイプのICカードにおいても
全体の厚さを小さくすることができる。以上のように、
本発明は第1及び第2の実施の形態により説明したが、
以下のような構成及び作用・効果を有する実施態様
(1)乃至(7)が得られる。
【0050】実施態様(1) (構成)基板と、該基板に設けられた集積回路(IC)
とからなるICカードにおいて、薄膜化されたICチッ
プと、このICチップに一体に形成された可撓性薄膜
と、この可撓性薄膜における前記ICチップの外周に延
在した領域の表面に形成された電極パッドと、この電極
パッドと前記ICチップとを電気的に接続する配線層と
からなるICモジュールを具備し、このICモジュール
が前記基板内に実装されていることを特徴とするICカ
ード。
【0051】(作用・効果)この実施態様によると、薄
膜化されたICチップが可撓性薄膜に一体形成されてい
るので、ICチップを薄くしてもハンドリング時の破損
がないため、カードの厚さを薄くできると共に、基板に
対する接続部領域が可撓性を有しているのでカードの曲
げに対する許容度が高い。
【0052】実施態様(2) (構成)基板と、該基板に設けられた集積回路(IC)
及び光記録媒体とからなるハイブリッドタイプのICカ
ードにおいて、薄膜化されたICチップと、このICチ
ップに一体に形成された可撓性薄膜と、この可撓性薄膜
における前記ICチップの外周に延在した領域の表面に
形成された電極パッドと、この電極パッドと前記ICチ
ップとを電気的に接続すると配線層からなるICモジュ
ールを具備し、このICモジュールが前記基板内に実装
されていると共に、前記基板の一方の面に前記光記録媒
体が配置され、他の面に前記ICモジュールの電気接点
が設けられていることを特徴とするハイブリッドタイプ
のICカード。
【0053】(作用・効果)この実施態様によると、薄
膜化されたICチップが可撓性薄膜に一体形成されてい
るので、ICチップを薄くしてもハンドリング時の破損
がないため、カードの厚さを薄くできると共に、基板に
対する接続部領域が可撓性を有しているのでカードの曲
げに対する許容度が高く、しかもICチップの実装部の
厚さを薄くできるので、カードの全面を光磁気等の記録
面とした場合であってもハイブリッドタイプのICカー
ドとしての厚さを薄くすることができる。
【0054】実施態様(3) (構成)少なくとも基板と、該基板に設けられた集積回
路(IC)モジュールとからなるICカードの製造方法
において、前記基板内に実装されるICモジュールが、
一導電型の半導体基板に形成した他の導電型の拡散層内
に電子回路を形成する工程と、前記半導体基板上に電極
パッドを前記他の導電型の拡散層の領域外に延在させ
て、絶縁性の可撓性薄膜で覆われた配線層を形成する工
程と、前記半導体基板における前記他の導電型の拡散層
以外の領域を電気化学エッチングによって除去する工程
とにより形成されることを特徴とするICカードの製造
方法。
【0055】(作用・効果)この実施態様によると、可
撓性薄膜よりなる配線層をICチップに一体形成するこ
とで、低コスト化とパターンの微細化及び薄膜化を同時
に実現できると共に、電気化学エッチングによって非常
に薄いICモジュールを安定して製造することができ
る。
【0056】実施態様(4) (構成)前記電極パッドがカードの一方の面に露出し
て、これがカードの入出力端子となっていることを特徴
とする(1)または(2)に記載のICカード。
【0057】(作用・効果)この実施態様によると、カ
ードの入出力端子がICチップに一体形成されているの
で、配線基板が不要で、カードの薄膜化と低コスト化を
実現できる。
【0058】実施態様(5) (構成)前記ICモジュールのICチップ部分が、前記
基板に対して固定されていないことを特徴とする
(1),(2),(4)のいずれかに記載のICカー
ド。
【0059】(作用・効果)この実施態様によると、I
Cチップの部分が直接カード基材に固定されていないの
で、カードの曲げに対する許容度が高い。
【0060】
【発明の効果】従って、以上詳述したように本発明によ
れば、従来よりも薄いICカード及びそれを実現するた
めのICカードの製造方法を提供することができると共
に、特にハイブリッドタイプのICカードの薄形化を実
現するための製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施の形態に用いるICモ
ジュールの構成を示す図で、(a)は封止材を取り除い
て示す平面図、(b)は(a)のA−A断面図である。
【図2】本発明による第1の実施の形態におけるICモ
ジュールの実装形態を示す図で断面図である。
【図3】本発明による第1の実施の形態におけるICモ
ジュールの製造工程を示す図で断面図である。
【図4】通常のICカードの形態を示す平面図である。
【図5】通常のICチップの実装形態を示す図で断面図
である。
【図6】本発明による第2の実施の形態におけるICモ
ジュールの実装形態を示す図で断面図である。
【符号の説明】
1…ICチップ、 2…ポリイミド膜、 3…電極パッド、 4…配線層、 5…封止材、 6…多層配線基板、 7…基板、 8…インナーシート、 9…カバーシート、 10…ICモジュール、 201…第1の基板、 202…ICモジュール、 202a…ICチップ、 203…開口部、5 204…第2の基板、 205…インナーシート、 206…カバーシート、 207…電極パッド、 208…開口部、 209…光記憶媒体、 210…保護膜。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、該基板に設けられた集積回路
    (IC)とからなるICカードにおいて、 薄膜化されたICチップと、 このICチップに一体に形成された可撓性薄膜と、 この可撓性薄膜における前記ICチップの外周に延在し
    た領域の表面に形成された電極パッドと、 この電極パッドと前記ICチップとを電気的に接続する
    配線層とからなるICモジュールを具備し、 このICモジュールが前記基板内に実装されていること
    を特徴とするICカード。
  2. 【請求項2】 基板と、該基板に設けられた集積回路
    (IC)及び光記録媒体とからなるハイブリッドタイプ
    のICカードにおいて、 薄膜化されたICチップと、 このICチップに一体に形成された可撓性薄膜と、 この可撓性薄膜における前記ICチップの外周に延在し
    た領域の表面に形成された電極パッドと、 この電極パッドと前記ICチップとを電気的に接続する
    配線層とからなるICモジュールを具備し、 このICモジュールが前記基板内に実装されていると共
    に、 前記基板の一方の面に前記光記録媒体が配置され、他の
    面に前記ICモジュールの電気接点が設けられているこ
    とを特徴とするハイブリッドタイプのICカード。
  3. 【請求項3】 少なくとも基板と、該基板に設けられた
    集積回路(IC)モジュールとからなるICカードの製
    造方法において、 前記基板内に実装されるICモジュールが、 一導電型の半導体基板に形成した他の導電型の拡散層内
    に電子回路を形成する工程と、 前記半導体基板上に電極パッドを前記他の導電型の拡散
    層の領域外に延在させて、絶縁性の可撓性薄膜で覆われ
    た配線層を形成する工程と、 前記半導体基板における前記他の導電型の拡散層以外の
    領域を電気化学エッチングによって除去する工程とによ
    り形成されることを特徴とするICカードの製造方法。
JP8051392A 1996-03-08 1996-03-08 Icカード及びその製造方法 Withdrawn JPH09240176A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7578053B2 (en) 2004-12-03 2009-08-25 Hallys Corporation Interposer bonding device
US8025086B2 (en) 2005-04-06 2011-09-27 Hallys Corporation Electronic component manufacturing apparatus

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US7578053B2 (en) 2004-12-03 2009-08-25 Hallys Corporation Interposer bonding device
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