KR900003803B1 - Ic카드 및 그 제조방법 - Google Patents

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마사유키 오우치
히로시 오다이라
겐이치 요시다
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가부시키가이샤 도시바
와타리 스기이치로
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Abstract

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Description

IC카드 및 그 제조방법
제 1 도는 본 발명의 구현예인 IC카드의 주요부분을 나타낸 단면도.
제 2a∼제 2e 도는 본 발명에 따른 IC카드를 제조하는 공정을 단계적으로 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 코어시이트(Core Sheet) 2 : 관통구멍
3 : 반도체 IC칩 4 : 전극
5 : 도전성 돌기물 6 : 도전층패턴(Conductive Layer Pattern)
7 : 커버시이트(Cover Sheet) 8 : 가열코일
9 : 가열가압부재
본 발명은 IC카드및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명자는 일본국 특허출원 소 59-196,206호에 IC카드의 제조방법을 제안한 바 있는데, 그 제조방법은 절연성 코어시이트(core sheet)내에 반도체 IC칩을 매립하는 단계와 상기 코어시이트의 주표면상에 도전층패턴을 형성시키는 단계 및 IC칩상에 증착된 전극을 상기 도전층패턴에 전기적으로 접속시키는 단계로 이루어져 있다.
이러한 제조방법에 따르면 코어시이트내에 매립되는 IC칩의 노출전극이 상기 코어시이트의 주표면상에 형성되는 도전층패턴에 직접 접속되기 때문에 얇은 두께의 IC카드를 구현할 수 있다. 그러나 이러한 제조방법에 있어서 IC칩상에 증착되는 전극과 도전층패턴이 본딩 와이어에 의해 접속될 경우에는 소위 루우프높이(본딩와이어접속기에 기인하여 불가피하게 높아지는 부분의 높이)로 인하여 IC카드의 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생한다.
더우기, 상기한 방법으로 제조되는 IC카드에서는 전극이 형성되는 IC칩의 표면이 코어시이트의 주표면과 같은 높이로 되므로 도전층패턴의 일부가 IC칩 표면의 전극접촉부와 접속되게 된다. 그런데, IC칩의 표면은 포스포실리케이트 글라스로 된 패시베이션층(passivation층 : 전기적, 화학적으로 안전성을 부여하기 위한 층)으로 피복되어 있기 때문에 상기 패시베이션층이 떨어져 나가지 않는다면 상기한 전극접촉부에 문제점이 생기지 않지만, 접촉부에서 패시베이션층이 떨어져 나가는 경우에는 도전층패턴과 IC칩간에 전기적인 단락이 야기될 수도 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 코어시이트상에 형성되는 도전층패턴이 코어시이트의 내부에 매립되어 있는 반도체 IC칩의 표면중 일부를 통해 확장되는 구조로 되어, 상기도전층패턴의 연장종단부와 IC칩간에 전기적인 단락이 생기는 일 없이 도전층 패턴이 IC칩상에 형성되는 전극과 접속되도록 된 IC카드 및 그 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 IC카드는 절연성 코어시이트와 이 코어시이트내에 매립되며 전극을 구비하고 있는 반도체 IC칩 및 상기 전극과 접속되도록 코어시이트상에 증착되는 도전층패턴을 구비하여 구성되게 되는데, 상기한 반도체 IC칩에는 전극위에 형성되는 도전성 돌기물이 설치되고, 이러한 반도체 IC칩은 상기한 도전성 돌기물의 노출표면이 도전층패턴을 증착시키게 되는 코어시이트의 주표면과 같은 높이로 됨과 더불어 도전층 패턴이 상기 노출표면에서 도전성 돌기물과 접속되는 형태로 코어시이트의 내부에 매설되게 된다.
한편, 열가소성 수지로 된 코어시이트와 이 코어시이트의 내부에 매설되는 반도체 IC칩을 포함하고 있는 IC카드를 제조하기 위한 본 발명의 제조방법은, 반도체 IC칩의 두께보다 더 두꺼우며 열가소성 수지로 이루어진 코어시이트를 준비해서 코어시이트를 관통하는 관통구멍을 뚫는 단계와, 상기 반도체 IC칩상에 증착되는 전극의 위에다가 도전성 돌기물을 형성시키는 단계, 상기 코어시이트 주표면의 측면쪽에 위치하게되는 도전성 돌기물이 형성되어 있는 상기 반도체 IC칩을 관통구멍내에 끼우는 단계, 상기 코어시이트의 주표면과 도전성 돌기물의 머릿부분이 같은 높이로 될때까지 반도체 IC칩과 코어시이트를 가열 및 가압처리해서 소성변형시키는 단계 및, 코어시이트의 주표면상에 도전층패턴을 증착시켜서 도전성 돌기물의 노출표면과 접촉시키는 단계로 이루어져 있다.
이하, 예시도면에 의거 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제 1 도는 본발명의 1실시예에 따른 IC카드의 요부구성을 나타낸 단면도로서, 코어시이트(1)는 열가소성수지시이트, 예컨대 두께 0.32mm 폴리카보네이트 수지시 이트(Teijin社製 "판라이트")로 만들어지는데, 본실시예에서 이 코어시이트(1)는 2개의 관통구멍(2)을 갖추고 있다.
상기 관통구멍(2)내에는 코어시이트(1)보다 얇은 (예컨대 두께 0.29mm)반도체 IC칩(3)이 매설되는 바, 이 IC칩(3)은 다수의 입출력용 전극(4)을 갖추고 있고, 그 전극(4)상에는 도전성 돌기물(5)이 형성되어 있다. 이 도전성 돌기물(5)의 머릿부분은 코어시이트(1)의 표면과 같은 높이로 되게 된다.
상기한 코어시이트(1)의 주표면상에는 도전층패턴(6)이 형성되는데, 이 도전층패턴(6)은 IC칩(3)상에 연장되므로써 상기 도전성 돌기물(5)의 머릿부분과 전기적으로 접속된다. 이로써 도전층패턴(6)과 IC칩(3)의 전극(4)간에 전기적인 접속이 이루어진다. 여기에서 상기 도전성 돌기물(5)의 측면은 코어시이트(1)와 동일한 재질로 둘러 싸이게 되고, 코어시이트(1)의 상측표면은 전술한 것처럼 도전층패턴(6)으로 덮여지게 되며, 그 위와 코어시이트(1)의 바닥은 절연성 커버시이트(7)로 피복되게 된다. 이러한 커버시이트(7)에는 다수의 구멍이 뚫려져서(도시되지 않았음)이 구멍과 도전층패턴(6)을 통해 데이터가 입출력되게 된다.
상기와 같이 구성된 IC카드에 따르면 IC칩(3)에 증착된 전극(4)과 도전층패턴(6)이 본딩와이어를 통하지 않고 접속되고 있기 때문에 IC카드 전체의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 도전층패턴(6)의 끝부분과 IC칩(3)의 표면간에는 코어시이트(1)의 구성재료와 동일한 절연성의 열가소성수지 시이트가 끼워져 있기 때문에 IC칩(3)의 표면에 코팅되어 있는 패시베이션막이 떨어져도 그 떨어진 부분을 통해 IC칩(3)과 도전층패턴(6)간의 전기적인 단락이 생기지 않게 된다.
다음으로 제 2a 도∼제 2e 도를 참조해서 본 발명에 따른 IC카드의 제조방법에 대한 실시예를 설명한다.
우선, IC칩(3)보다 두꺼우면서 최소한 하나 이상의 관통구멍(2)을 갖추고 있는 열가소성 코어시이트(1)를 준비한다. 다음으로 제 2a 도에 나타냈듯이 IC칩(3)의 전극(4)상에 도전성 돌기물(5)을 형성시키는데,이 도전성 돌기물(5)의 재질은 나중에 실시되는 가압 공정에 의해 IC칩(3)이 파괴되지 않도록 하기 위해서IC칩(3)의 구성재료인 실리콘보다도 경도가 낮은 재질, 예컨대 천이금속(遷移金屬)인 Au,Cu,Ag,Al,Zn,Pd,Sn,Os,Pt,Ir중에서 선택한 한 종류의 금속이나 Pd,Sn,In,Ag,Ga,Au,Bi,Te,Ge,Sb중에서 선택한 최소한 두종류 이상의 금속을 포함하는 합금을 이용하는 것이 바람직하다.
상기한 도전성 돌기물(5)의 형성방법은 다음과 같다. 도전성 돌기물(5)의 재질이 전술한 천이금속인 경우에는 볼 본딩(ball bonding)이나 전기도금법, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온도금법(ion plating process), 레이저 성장법, 전사법(transcriptingprocess)등을 이용하는 것이 좋고, 재질이 저융점 합금인 경우에는 저융점 합금의 용융액에 초음파를 인가하고, 그 용융액중에 IC칩을 담그는(dipping)방법을 사용하는 것이 좋다. 이와달리, 상기한 도전성 돌기물(5)은 금속과 수지로 이루어진 혼합체로 만들 수 있는데, 이때에는 에폭시수지와 은분을 섞어서 페이스트상태로 반죽한 후 그 덩어리를 IC칩(3)의 전극(4)에 증착시키면 된다.
한편, 도전성 돌기물(5)의 높이, 즉 IC칩(3)의 표면으로부터 도전성 돌기물(5)의 표면까지의 높이는 코어시이트(1)의 두께(이 실시예에서는 0.32mm)에서 IC칩(3)의 두께(이 실시예에서는 0.29mm)를 뺀 칫수인 30μm이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 예컨대 Au를 이용한 볼 본딩을 IC칩(3)상의 전극(4)표면에 대해 실시한 후 와이어 부분을 절단하여 Au볼 부분만을 전극(4)상에 남기므로써 도전성 돌기물(5)을 만든다. 이러한 도전성 돌기물(5)의 높이는 50μm으로서, 상기한 30μm이상이라는 조건을 만족시키게 된다.
다음으로 제 2b 도에 나타냈듯이 IC칩(3)의 외형칫수보다 약간 큰 관통구멍(2)을 통해 도전성 돌기물(5)이 형성된 IC칩(3)을 삽입한다. 이 단계에서는 도전성 돌기물(5)이 코어시이트(1)의 주표면상에 배치되도록 IC칩(3)을 삽입해야 한다.
상기한 코어시이트(1)로는 위에서 예로든 폴리카보네이트수지(polycarbonate 수지)이외에 염화비닐수지나 엄화비닐-초산비닐공중합체수지, 폴리술폰수지(polysulfone 수지)폴리에틸렌테레프탈레이트수지(polyethyene-terephtalate 수지), 폴리에텔케톤수지(polyether-ketone 수지), 폴리메틸펜텐수지(polymethyl-pentene 수지), 폴리알리레이트수지(polyallylate 수지), 폴리에텔술폰수지(polyether-sulfone 수지), 폴리에텔이미드수지(Polyether-imide 수지). 폴리페닐렌설파이드수지(Polyphenylen sulfide수지), 및 ABS 수지등을 이용할 수도 있다.
이처럼 IC칩(3)을 코어시이트(1)의 관통구멍(2)에 삽입할 때에는 IC칩(3)의이면을 코어시이트(1)의 이면과 같은 높이로 하는데, 이때에는 도전성 돌기물(4)의 머릿부분이 코어시이트(1)의 표면으로 부터 0.02mm돌출되게 된다.
다음에는 제 2c 도에 나타냈듯이 가열코일(8)을 갖추고 있는 2개의 가열가압부재(9)사이에 코어시이트(1)를 끼워넣고 가열 및 가압처리한다. 이 경우, 코어시이트(1)가 되는 폴리카보네이트수지는 200℃로 가열되면서 20kg f/cm2의 압력이 코어시이트(1)의 표면과 바닥사이에 가해진다. 그러면 코어시이트(1)는 소성변형되어 관통구멍(2)의 내부간격이 폴리카보네이트수지로 매꾸어진다. 그 결과 도전성 돌기물(5)의 머릿부분이 코어시이트(1)의 표면과 같은 높이로 되고 또한 도전성 돌기물(1)의 측면은 코어시이트(1)와 동일한 재료로 피복된다.
한편 상기 도전성 돌기물(5)의 높이를 코어시이트(1)의 두께에서 IC칩(3)의 두께를 뺀 칫수와 같게 되게끔 하는 공정은 도전성 돌기물(5)을 미리 가압처리하는 공정으로 대치되어도 그 결과는 같게 된다.
다음으로, 제 2d 도에 나타냈듯이 코어시이트(1)의 주표면상에 도전성 돌기물(5)의 노출면과 도전층패턴(6)의 종단부가 접촉되도록 도전층패턴(6)을 형성시킨다. 이러한 도전층패턴(6)을 형성시키는 방법으로는 예컨대 수지에다가 Au, Ag, Cu, Pt, Ni, Sn, W, Mo, Pd, SiC, C, RuO2등의 금속분말이나 합금분말, 금속산화물 분말을 섞어서 만든 도전성 페이스트를 이용하여 그 페이스트를 인쇄해서 형성시킬 수 있다.
수지중에 섞여지는 금속분말의 종류에 따라 다르기는 하지만, 예컨대 Ag인 경우에는 70wt%이상의 함유율에서 페이스트는 양호한 도전성을 나타내게 된다. 본 실시예에서는 폴리카보네이트수지중에 Ag분말을 90wt.%의 함유비로 섞은 Ag페이스트를 사용해서 스크린인쇄법으로 도전층패턴(6)을 형성시켰다. 다른 재료로 된 금속분말을 이용하는 경우에도 효과적인 도전성을 나타내는 정도로 수지에다 분말을 섞으면 소기의 목적을 달성할 수 있게 된다.
도전층패턴(6)을 형성시키는 다른 방법으로서는, Au, Ag, Cu, Pt, Ni, Sn, W, Mo, Pd등의 금속을 진공증착법이나 스퍼터링법, 무전해 전기도금법으로 코어시이트(1) 상에 형성시킨후, 포트리소그라피법 (Photolitho graphy proces)으로 소정의 도전층패턴을 형성시킬 수도 있다.
상기한 제 2d 도 까지의 공정이 끝난후에도 제 2e 도에 도시한 것처럼 시이트(1)의 표면과 이면에 코어시이트(1)와 동일한 열가소성 수지시이트로 이루어진 커버시이트(7)를 실치하고 가열 및 가압처리하여 코어시이트(1)와 도전층패턴(6)을 융착시킴과 아울러 구멍을 뚫으므로써 IC카드를 완성시키게 된다.
이상과 같이 제작된 IC카드에 대해 전기적인 실험을 한 결과, 양호하게 동작을 함과 더불어 신뢰성도 충분히 높아졌다는 것이 확인되었다.
상기한 본 발명에 따르면, 카드전체를 박형화하기 쉽고 IC칩의 표면과 도전층패턴간에 전기적인 단락이 생기는 일없이 IC칩의 전극과 도전층패턴이 전기적으로 접속되며, 전반적으로 작동성이 우수하고 실뢰성이 높은 IC카드 및 그 제조방법을 구현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 절연성 코어시이트(1)와 이 코어시이트 (1)내에 매설되며 전극(4)을 구비하고 있는 반도체 IC칩(3)및 상기 전극(4)과 접속되도록 코어시이트(1)상에 증착되는 도전층패턴(6)을 구비하고 있는 IC카드에 있어서, 상기한 반도체 IC칩(3)에는 전극(4)위에 형성되는 도전성 돌기물(5)이 설치되고, 상기한 도전성 돌기물(5)의 노출표면이 도전층패턴(6)을 증착시키게 되는 코어시이트(1)의 주표면과 같은 높이로 됨과 더불어 상기 도전층패턴(6)이 상기 노출표면에서 도전성 돌기물(5)과 접속되는 형태로 반도체IC칩(3)이 코어시이트(1)의 내부에 매설되는 것을 특징으로 하는 IC카드.
  2. 반도체 IC칩(3)의 두께보다 더 두꺼우며 열가소성 수지로 이루어진 코어시이트(1)를 준비해서 그 코어시이트(1)를 관통하는 최소한 한개 이상의 관통구멍(2)을 뚫는 단계와, 상기 반도체 IC칩(3)상에 증착되는 전극(4)의 위에다가 도전성 돌기물(5)을 형성시키는 단계, 상기 코어시이트(1) 주표면의 측면쪽에 위치하게 되는 도전성 돌기물(5)이 형성되어 있는 상기 반도체 IC칩(3)을 관통구멍(2)내에 끼우는 단계, 상기 코어시이트(1)의 주표면과 도전성 돌기물(5)의 머릿부분이 같은 높이로 되도록 반도체 IC칩(3)을 내장하고있는 코어시이트(1)의 주표면과 그 반대면 사이에 가열가압처리를 실시해서 코어시이트(1)를 소성변형시키는 단계 및, 코어시이트(1)의 주표면상에 도전층패턴(6)을 증착 시켜서 상기 도전성 돌기물(5)의 노출표면과 접촉시키는 단계로 이루어져 있는 IC카드의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 도전성 돌기물(5)은 IC칩(3)의 구성재료 보다도 경도가 낮은 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 도전성 돌기물(5)은 Au, Cu, Ag, AI, Zn, Pd, Sn, Os, Pt, Ir로부터 선택한 최소한 한가지 이상의 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 도전성 돌기물(5)은 Pd, Sn, In, Ag, Ga, Au, Bi, Te, Ge, Sb로부터 선택한 최소한 2종류 이상의 금속을 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 도전성 돌기물(5)은 금속과 수지의 복합재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 도전성 돌기물(5)은 볼 본딩이나, 전기도금법, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온도금법, 레이저성장법, 전사법, 디핑법, 디스펜싱법중 어떤 한 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 도전성 돌기물(5)은 반도체 IC칩(3)의 표면으로부터 도전성 돌기물(5)의 머릿부분까지의 거리가 열가소성 코어시이트(1)의 두께에서 반도체 IC칩(3)의 두께를 뺀 칫수와 같거나 그 이상이 되게끔 형성되는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  9. 제 2 항에 있어서, 열가소성 코어시이트(1)는 폴리카보네이트수지나 염화비닐수지, 염화비닐-초산비닐 공중합체수지, 폴리술폰수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트수지, 폴리에텔케톤수지, 폴리메틸펜텐수지, 폴리알리레이트수지, 폴리에텔술폰수지, 폴리에텔이미드수지, 폴리페닐렌설파이드수지, ABS수지중에서 선택한 수지로 만들어지는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 도전층패턴(6)은수지에다 Au, Ag, Cu, Pt, Ni, Sn, W, Mo, Pd, SiC, RuO2등의 금속중에서 선택한 금속분말이나 합금분말 혹은 금속산화물 분말을 혼합하여서된 도전성 페이스트를 사용하는 인쇄법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 도전층패턴(6)은 Au, Ag, Cu, Pt, Ni, Sn, W, Mo, Pd중의 한가지 금속을 진공증착법이나 스퍼터링법 또는 무전해 전기도금법으로 코어시이트(1)의 표면상에 형성시킨 후 포토리소그라피법에 따라 소정의 형태로 패터닝하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 IC카드의 제조방법.
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