JPH11317427A - 集積回路部品のパッドの接続方法 - Google Patents

集積回路部品のパッドの接続方法

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JPH11317427A
JPH11317427A JP11005452A JP545299A JPH11317427A JP H11317427 A JPH11317427 A JP H11317427A JP 11005452 A JP11005452 A JP 11005452A JP 545299 A JP545299 A JP 545299A JP H11317427 A JPH11317427 A JP H11317427A
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JP
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bump
thermoplastic
connection
transition temperature
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JP11005452A
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Roger Munch
マンク ロジェ
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】集積回路部品のパッドを熱可塑性基板で支持さ
れている接続領域に導電性の熱可塑性バンプにより接続
できるようにすることにある。 【解決手段】本発明は、集積回路を備えた部品（１）の
パッド（２）を、導電性バンプ（10）によりプラスチッ
ク基板（３）で支持された接続領域に接続する方法に関
する。本発明は、基板（３）がガラス転移温度Ｔｇ
（Ｓ）を有する熱可塑性プラスチックであり且つバンプ
（10）がガラス転移温度Ｔｇ（Ｐ）を有する熱可塑性プ
ラスチックであり、バンプ（10）の温度が温度Ｔｇ
（Ｐ）に達するように超音波振動エネルギをバンプ（1
0）に及ぼすことを特徴とする。本発明は、スマートカ
ードの技術分野に特に適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路を備えた
部品のパッドを導電性バンプを使って超音波によりプラ
スチック基板の接続領域に接続する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この方
法は、所有者を識別して保護状態の電子トランザクショ
ンを可能にすると共に指定事業所又はサービス、例えば
電話サービスへのアクセスを可能にするようになったポ
ータブル記憶物品の製造に有利に使用できる。特に、こ
の方法は、様式が規格７８１０及び７８１６で定められ
ているスマートカード、或いは様式が通常、加入者識別
モジュール（ＳＩＭ）のトークンタイプであるチップト
ークンに関する。スマートカードは主として、プラスチ
ック製本体と、半導体部品、即ちチップとを有する。カ
ードはそれらの動作モードに応じて、接触形カード、非
接触形カード、又は混合カード（ミクストカード）と呼
ばれ、これらは接点の有無を問わず機能を発揮できる。
【０００３】接点のあるスマートカードは一般に、カー
ド本体の表面と面一の接点領域を呈する電子モジュール
から成る。チップは、電子モジュールの接続領域に電気
的に接続され、これら接続領域はそれ自体、接点領域に
接続されている。非接触形動作モードのないスマートカ
ードは通常、カード本体に埋め込まれたアンテナを有し
ている。チップは、このアンテナの接続端子に接続され
る。このことは、電子モジュールの接続領域へのチップ
のパッドの電気的接続と題して１９９７年５月７日に番
号ＥＰ−０７７２２３２が付与されて発行された特許文
献で説明されているように、好ましくは、前もってバン
プが取り付けられたチップをモジュールの接点領域に接
続された接続領域に直に取り付ける（なお、接続領域及
び接点領域はプラスチック基板で支持されている）「フ
リップチップ」法又は「リターンドチップ（returned c
hip)」法が用いられる。この特許文献では、基板の接続
領域へのチップのパッドの電気的接続が超音波によって
実施できることが示唆されている。それにもかかわら
ず、もし基板が熱可塑性プラスチックであれば、そのガ
ラス転移温度Ｔｇ（Ｓ）は依然として高く、例えばこの
特許文献で用いられているポリカーボネートについては
１５０℃である。
【０００４】さらに、フランス国において番号９６ １
５１９２が付与されて登録されたが、フランス国におけ
る本願の出願日にはまだ公開されていなかった文献で説
明されているように、チップのパッドをアンテナの接続
端子に電気的に接続するために、前もってバンプが取り
付けられたチップをフリップチップ法に従ってアンテナ
接続端子に直に取り付けることができる。この場合、ア
ンテナの接続端子を支持した基板は融点の低い熱可塑性
プラスチックであることが殆どであり、バンプはジュロ
プラスチック（duroplastic)材料で作られ、又は金属製
であり、超音波による溶接は考えられない。最後に、も
しフリップチップ法による熱可塑性バンプを用いるチッ
プ取付け法を計画したとして、これが実現可能なのは、
基板がプラスチックであり、場合によっては熱可塑性プ
ラスチックであるが、高いガラス転移温度状態にあるよ
うな電子モジュールの生産の場合に限られていた。事
実、当業者の見解によれば、ガラス転移温度が熱可塑性
バンプのガラス転移温度と同一又はこれよりも低い熱可
塑性基板に対して超音波溶接を実施することは不可能で
あり、もしこの溶接を実施すれば、その結果として、熱
可塑性基板を局部的に変形させると共にこの基板により
支持された特別脆弱な接続領域を変形させることにな
る。
【０００５】上述の技術水準を考慮すると、本発明が解
決しようとする技術的課題があり、換言すると、本発明
の目的は、集積回路部品のパッドを熱可塑性基板で支持
されている接続領域に導電性の熱可塑性バンプにより接
続できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決策とし
て、本発明は、集積回路を備えた部品のパッドをプラス
チック基板で支持された接続領域に導電性バンプにより
接続する方法において、基板がガラス転移温度Ｔｇ
（Ｓ）を有する熱可塑性プラスチックであり且つバンプ
がガラス転移温度Ｔｇ（Ｐ）を有する熱可塑性プラスチ
ックであり、バンプの温度が温度Ｔｇ（Ｐ）に達するよ
うに超音波振動エネルギをバンプに及ぼすことを特徴と
する方法を提供する。超音波は、バンプを構成する熱可
塑性材料の温度をそのガラス転移温度Ｔｇ（Ｐ）に至ら
せる。すると、これにより状態の変化が生じ、熱可塑性
基板で支持された接続領域への集積回路部品のパッドの
溶接が実施される。それにもかかわらず、バンプに作用
する放出熱は接続領域に沿って拡がるので、驚くべきこ
とには基板を構成する熱可塑性材料は変形を起こさな
い。接続領域及び基板は変形しない。
【０００７】したがって、本発明によれば、まず最初に
チップをフリップチップ法により熱可塑性基板、例え
ば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）、アクリロニトリブタジエンスチレン
（ＡＢＳ）、又はガラス転移温度の低い或る幾つかのポ
リカーボネート（ＰＣ）上に溶接する。注目されるべき
こととして、好ましくは、熱可塑性基板のガラス転移温
度Ｔｇ（Ｓ）は、バンプのガラス転移温度Ｔｇ（Ｐ）と
ほぼ同一又はこれよりも低く、基板は、ＰＶＣ、ＰＥ
Ｔ、ＡＢＳ、又はガラス転移温度の低いＰＣで作られ、
部品のパッドはバンプを備え、基板の接続領域は前記バ
ンプを備えておらず、集積回路部品は、特にカード様式
のポータブル記憶手段の製造に使用されるチップであ
り、基板は、カード本体の厚さを有し、接続領域は、ア
ンテナの接続端子であり、基板は、熱可塑性シートであ
り、該熱可塑性シートはそのフェースのうち一方の上
に、マイクロモジュールの接点領域に接続された接続領
域を支持し、接続のため、部品は吸引手段により部品を
支持する手段で支持される。
【０００８】本発明の内容は、添付の図面を参照して以
下の非限定的な説明を読むと一層容易に理解されよう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、集積回路部品の
接点パッドは、導電性の熱可塑性バンプを使って超音波
により熱可塑性基板の接点領域に接続される。本発明の
集積回路部品は、通常はスマートカード又はＳＩＭトー
クンに見られるタイプのチップである。このチップ（全
図において符号１が付けられている）は一般に、辺の長
さが約１又は２mmの平行六面体の形態をしている。集積
回路は、バイアを形成する接続パッド２が横切って延び
る金属被覆フィルムで被覆されたチップの能動フェース
上に設けられており、パッド２により、チップの集積回
路を電気的に相互に接続することができる。しかしなが
ら、このようなスマートカードとは異なっていて本発明
の広範な用途に属する分野では、集積回路部品は別の形
態をしている場合がある。
【００１０】基板３は、１個又は数個の非導電性厚さ部
分、特に、低ガラス転移温度を有する例えばＡＢＳ、Ｐ
ＥＴ、ＰＶＣ又はＰＣで作られた熱可塑性シートを備え
ている。なお、これら材料の適当なガラス転移温度Ｔｇ
（Ｓ）は以下の通りである。 ＡＢＳ ６５〜８０℃ ＰＥＴ ７５〜８０℃ ＰＶＣ ７０〜１００℃ ＰＣ（シート） １３０℃ この基板３は、接続領域４を備えている。これら接続領
域は、基板３の表面上にシルクスクリーン処理され、場
合によっては金属蒸着層が被着される銀入りポリマー導
電性インク又は基板３の表面上に取り付けられ、それも
接着された銅から成る金属被覆電路である。接続領域の
厚さは、極めて薄く、即ち数ミクロン、或いは数十ミク
ロンである。
【００１１】図１に示されていて、電子モジュールを製
造するための熱可塑性基板上へのチップの接続に関連し
た本発明の方法を実施する第１の実施形態では、基板３
は、厚さが０．１〜０．２mmであって２つのフェースが
金属被覆されたＰＶＣシートにより構成されている。基
板３は、そのフェースのうちの一方５の上に設けられた
接点領域６及びその反対側のフェース７上に設けられた
接続領域４を有している。接点領域６は、バイア８又は
金属被覆ホールによって接続領域６に電気的に接続され
ている。図１に示されていて、非接触形カードを製造す
るための熱可塑性基板３上へのチップ１の接続に関連し
た本発明の方法を実施する第２の実施形態では、基板３
は、一方のフェース上に設けられたシルクスクリーン処
理アンテナ９を備え、その先端又は端子はチップ１の取
付けのための接続領域４となっている。
【００１２】従来技術水準の場合と同様、溶接に先立っ
て、バンプ１０（図４）はほぼ半球状である。本発明で
は、これは、ガラス転移温度がＴｇ（Ｐ）である金属粒
子、特に銀の入っている熱可塑性バンプに関している。
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃにそれぞれ示された本発明を
実施する種々の実施形態によれば、図４Ａの場合には、
チップ１のパッド２にはバンプ１０が設けられている
が、基板３の接続領域４はこれらバンプ１０を備えてお
らず、図４Ｂの場合には、チップのパッド２にはバンプ
が設けられていないが、基板３の接続領域４はこれらバ
ンプを備えており、図４Ｃの場合には、チップ１のパッ
ド２には、基板３の接続領域４は同一の仕方でバンプ１
０が設けられている。本発明を実施するために超音波を
発生させることができる装置が図３に示されている。こ
の装置は、電流発生器又は発電機１１、変換器２、ソノ
トロード又は音極（sonotrode)１３、及び半導体部品１
の支持手段１４から成る。発生器１１は、変換器１２に
電気エネルギを供給し、この変換器はこれを振動エネル
ギに変換してこれをソノトロード１３に沿って半導体部
品の支持手段１４に送る。かくして、振動エネルギは好
ましくは、変換器１２とソノトロード１３との間に配置
された増幅器兼用形変調器（図示せず）によって変調さ
れる。発生器により得られる電力は一例として３Ｗであ
り、支持手段１４は、チップ１の寸法形状を備えた開口
キャビティ１７を有する幅の広い底部１６を備えた管１
５で構成されている。管１５は吸引システム１８に連結
されている。
【００１３】かくして、吸引システム１８を作動させる
と共にチップ１を支持手段１４の底部のキャビティに嵌
め込むと、チップ１の上面に対して生じる真空によりチ
ップ１は定位置に保たれ、そして、発電機１１により得
られる電気エネルギを変換器１２に送ると、チップ１は
振動する。すると、このチップ１は基板３に接近して図
４Ａの場合には、バンプ１０の下方先端が基板３で支持
されている接続領域４に接触し、図４Ｂの場合には、バ
ンプ１０の上方先端がパッド２に接触し、図４Ｃの場合
にはパッド２を備えたバンプ１０の下方先端が基板３の
接続領域４の表面上に設けられたバンプ１０に接触する
ようになる。図４Ａの実施形態では、チップ１を基板３
上に配置するのに先立って、接続領域４の表面上に置か
れたバンプ１０をマーキングする必要はないことは注目
されるべきである。また、図４Ａ及び図４Ｂの実施形態
では、バンプ１０を最初にパッド２に固定すると、本発
明の方法の実施中、バンプ１０とパッド２とのインター
フェースの健全性は問題にならないことも注目されるべ
きである。
【００１４】僅かな圧力がチップに及ぼされる。この場
合においてバンプ１０と、場合に応じて接続領域４（図
４Ａ）、パッド２（図４Ｂ）又はバンプ１０（図４Ｃ）
との間の接点のところに集中した振動エネルギは、バン
プ１０の先端のところに生じる摩擦の結果として熱エネ
ルギに変換される。バンプ１０の温度は急に上がって、
バンプ１０を構成している熱可塑性材料のガラス転移温
度Ｔｇに直ぐに、実際には数十分の１秒で達する。する
と、これらバンプは状態変化を起こす。これらバンプ
は、固体の状態から粘稠な状態に移る。次に、電気的接
続をチップ１のパッド２と基板３の接続領域４との間で
行う。図３に示す装置は好ましくは、基板を周囲温度よ
りも高いが、Ｔｇ（Ｓ）よりも低い温度Ｔまで昇温させ
ることを目的とする加熱手段１９を有する。ＳがＰＶＣ
から成る一例では、Ｔ＝６０℃である。
【００１５】バンプ１０と接続領域４、パッド２又は他
のバンプ１０との間の接触インターフェースのところに
放出される熱の量は、たとえ基板３の熱可塑性材料の転
移温度がバンプ１０の構成材料のガラス転移温度と同一
であり又はこれより低いとしても、かかる基板３の熱可
塑性材料を変形させるには不十分である。事実、超音波
による封止時間は短く、放熱量は好ましくは、接続領域
４に伝えられてかかる接続領域４に沿って拡がり、その
後、基板３中へ拡がる。当然のことながら、本発明の方
法は、スマートカードの工業的生産に向いた大型基板に
固定できる多数のチップに好適である。カード又はモジ
ュールの迅速生産にあたって相当大きな利点が得られる
と考えられる。たとえば、モジュールに関し、Ｔｇ
（Ｓ）が低ければ、約１０時間であった溶接時間は、ほ
ぼ十分の１秒の時間になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する第１の実施形態を示し
ていて、電子モジュールを製造するための熱可塑性基板
上へのチップの接続に関する図である。
【図２】本発明の方法を実施する第２の実施形態を示し
ていて、非接触形カードを製造するための熱可塑性基板
上へのチップの接続に関する図である。
【図３】本発明の方法を実施するために超音波を発生で
きる装置の概念図である。
【図４Ａ】本発明の方法の一接続方法を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の方法の別の接続法を示す図である。
【図４Ｃ】本発明のさらに別の接続法を示す図である。
【符号の説明】
１ チップ又は部品 ２ パッド ３ 基板 ４ 接続領域 ６ 接続領域 ９ アンテナ １０ バンプ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路を備えた部品（１）のパッド
    （２）をプラスチック基板（３）で支持された接続領域
    （４）に導電性バンプ（10）により接続する方法におい
    て、基板（３）がガラス転移温度Ｔｇ（Ｓ）を有する熱
    可塑性プラスチックであり且つバンプ（10）がガラス転
    移温度Ｔｇ（Ｐ）を有する熱可塑性プラスチックであ
    り、バンプ（10）の温度が温度Ｔｇ（Ｐ）に達するよう
    に超音波振動エネルギをバンプ（10）に及ぼすことを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項２】 熱可塑性基板（３）のガラス転移温度Ｔ
    ｇ（Ｓ）は、バンプ（10）のガラス転移温度Ｔｇ（Ｐ）
    とほぼ同一又はこれよりも低いことを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】 基板は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン
    テレフタレート、アクリロニトリブタジエンスチレン、
    又はガラス転移温度の低いポリカーボネートで作られて
    いることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 部品（１）のパッド（２）はバンプ（1
    0）を備え、基板（３）の接続領域（４）は前記バンプ
    （10）を備えていないことを特徴とする請求項１〜３の
    うち何れか一に記載の方法。
  5. 【請求項５】 集積回路部品は、特にカード様式のポー
    タブル記憶手段の製造に使用されるチップであることを
    特徴とする請求項１〜４のうち何れか一に記載の方法。
  6. 【請求項６】 基板（３）は、カード本体の厚さを有
    し、接続領域（４）は、アンテナの接続端子であること
    を特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 基板（３）は、熱可塑性シートであり、
    該熱可塑性シートはそのフェースのうち一方の上に、マ
    イクロモジュールの接点領域（６）に接続された接続領
    域（４）を支持していることを特徴とする請求項５記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 接続のため、部品（１）は吸引手段によ
    り部品（１）を支持する手段（14）で支持されているこ
    とを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一に記載の方
    法。
JP11005452A 1998-01-13 1999-01-12 集積回路部品のパッドの接続方法 Pending JPH11317427A (ja)

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FR98/00274 1998-01-13
FR9800274A FR2773642B1 (fr) 1998-01-13 1998-01-13 Procede de connexion de plots d'un composant a circuits integres a des plages de connexion d'un substrat plastique au moyen de protuberances

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