(57)【要約】      （修正有）【課題】基板がモールドに埋め込まれて封止された記憶装置と、記憶装置に設けられたアンテナラベルを有し、無線通信機能を備える半導体装置及びアンテナラベルを提供する。【解決手段】半導体装置１００は、基板がモールドに埋め込まれて封止された記憶装置１と、記憶装置に設けられたアンテナラベル２を有し、無線通信機能を備える。アンテナの特性が向上することで、半導体装置において、無線通信に要する電力を抑えることができる。半導体記憶装置は、ｍｉｃｒｏＳＤカードまたはメモリースティックマイクロである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板がモールドに埋め込まれて封止された記憶装置と、
前記記憶装置に設けられたアンテナラベルを有し、
無線通信機能を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記記憶装置は、ｍｉｃｒｏＳＤカード又はメモリースティックマイクロである請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アンテナラベルは、アンテナパターンと接続したバンプを有し、
前記記憶装置のアンテナ接続端子と前記バンプは嵌合している請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記アンテナラベルと前記記憶装置は、前記アンテナラベルの接着層で接着されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
貫通孔を有する基材と、
前記基材上に設けられたアンテナと、
前記基材の前記アンテナが設けられた面とは反対側の面に設けられた接着層と、
前記基材の前記アンテナが設けられた面に設けられ、前記アンテナを覆う絶縁層とを有し、
前記アンテナのバンプは前記貫通孔の少なくとも一部に埋め込まれているアンテナラベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びアンテナラベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子機器に記憶装置を装着すると、電子機器は、記憶装置にデータを格納することができ、又は、記憶装置に格納されているデータを読み出すことができる。
【０００３】
記憶装置の一例として、無線アンテナを備え、無線通信機能を備えるメモリカードがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１９９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、小型の半導体装置の無線通信に貢献する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体装置は、実施形態の半導体装置は、基板がモールドに埋め込まれて封止された記憶装置と、記憶装置に設けられたアンテナラベルを有し、無線通信機能を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図２】実施形態に係る半導体装置の断面図。
【図３】実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図４】実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図５】実施形態に係る半導体装置の断面図。
【図６】実施形態に係る半導体装置の断面図。
【図７】実施形態に係る半導体装置の展開図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
本明細書では、いくつかの要素に複数の表現の例を付している。なおこれら表現の例はあくまで例示であり、上記要素が他の表現で表現されることを否定するものではない。また、複数の表現が付されていない要素についても、別の表現で表現されてもよい。
【００１０】
また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係や各層の厚みの比率などは現実のものと異なることがある。また、図面相互間において互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることもある。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態は、半導体装置に関する。図１に第１実施形態の半導体装置１００の模式図を示す。半導体装置１００は、半導体パッケージである。より具体的には、半導体装置１００は、無線通信機能を備えたカードデバイスである。
【００１２】
図１の半導体装置１００は、記憶装置１と、記憶装置１に設けられたアンテナラベル２とを有する。図１、図３、図４の模式図は、アンテナラベル２が設けられた半導体装置１００の面を示している。図２と図５に半導体装置１００の断面模式図を示す。図２と図５の断面は、図１のＡ−Ａ’における断面を示している。アンテナラベル２は、例えば、記憶装置１の外表面に貼り付けられている。
【００１３】
半導体装置１００は、２０ｍｍ×２０ｍｍ以下の大きさで厚さが１．５ｍｍ以下の小型で無線通信機能を有するカードデバイスである。半導体装置１００は小型であるため、アンテナの配置及び大きさの制約が厳しく、アンテナの特性が得られにくい。そこで、実施形態では、小型のデバイスでも高いアンテナ特性が得られるように、デバイスの外側にラベル状のアンテナを貼り付けている。アンテナの特性が向上することで、半導体装置１００において、無線通信に要する電力を抑えることが出来ることも実施形態の利点である。
【００１４】
半導体装置１００の無線通信の規格は、特に限定されないが、ＩＥＥＥ  ８０２．１１で規格化された無線ＬＡＮ、赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）やＮＦＣなどの近距離無線通信や移動体通信を含む。
【００１５】
記憶装置１は、例えば、ｍｉｃｒｏＳＤカード又はメモリースティックマイクロである。ｍｉｃｒｏＳＤカードの大きさは、幅１１ｍｍ、長さ１６ｍｍ、厚さ１．０ｍｍである。メモリースティックマイクロの大きさは、幅１２．５ｍｍ、長さ１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍである。記憶装置１は、メモリチップ、コントローラ等が接続された基板がモールド樹脂に埋め込まれて封止されている。記憶装置１のコントローラには、無線通信のコントローラも含まれる。記憶装置１の外表面は、端子が設けられたモールド樹脂で構成されている。
【００１６】
記憶装置１は、複数の外部端子３を有する。外部端子３は、入力／出力端子及び電源端子を含む。記憶装置１の外表面には、複数の検査用パッドが設けられている場合がある。
【００１７】
記憶装置１は、アンテナ接続端子４を有する。アンテナ接続端子４は、記憶装置１の１つの外表面に設けられ、２端子で１組である。
【００１８】
アンテナラベル２は、基材５、アンテナ６、接着層７及び絶縁層８を有する。アンテナラベル２は、貫通孔５ａを有する基材と、基材５上に設けられたアンテナ６と、基材５のアンテナ６が設けられた面とは反対側の面に設けられた接着層７と、基材５のアンテナ６が設けられた面に設けられ、アンテナ６を覆う絶縁層８とを有する。
【００１９】
複数の検査用パッドの他、アンテナ接続端子４が記憶装置１の外表面に設けられている。アンテナ接続端子４は、アンテナラベル２と対向する位置に設けられている。アンテナラベル２の記憶装置１と対向する面には、アンテナ６のバンプ９と接着層７が露出している。アンテナ６のバンプ９は基材５の貫通孔５ａの少なくとも一部に埋め込まれている。アンテナラベル２は、記憶装置１の外側に設けるため、アンテナの設計変更が容易であり、また、複数のアンテナを用いる場合、図３の半導体装置１００の模式図のように、複数のアンテナラベル２を貼り付けることが出来る。記憶装置１の外にアンテナが貼り付けられているため、アンテナラベル２の形状の設計も目的に応じて比較的自由に行なうことが出来る。また、アンテナラベル２は、図４の半導体装置１００の模式図のように、外部端子３が設けられていない面に設けることも出来る。
【００２０】
アンテナラベル２は、記憶装置１の外部端子３を覆わない位置に貼り付けられている。アンテナラベル２は、接着層７によって、記憶装置１に固定されている。アンテナラベル２の大きさは記憶装置１よりも小さい。アンテナラベル２の具体的な大きさは、長辺が１５ｍｍ以下で短辺が１０ｍｍ以下であることが好ましい。アンテナラベル２を記憶装置の外部端子３が設けられた面に設ける場合は、長辺が１５ｍｍ以下で短辺が７ｍｍ以下であることが好ましい。アンテナラベル２が大きいほど、アンテナ用の面積が大きくなり、アンテナの感度を挙げたり、複数のアンテナを配置したりすることが出来るが、アンテナラベル２を貼り付ける際に０．１ｍｍから１．０ｍｍ以下程度の位置ずれがありえることなどを考慮すると、アンテナラベル２は大きすぎないことが好ましい。そこで、アンテナラベル２の大きさは、長辺が１５ｍｍ以下で短辺が７ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
基材５は、アンテナ６と接着層７の間に設けられている。基材５は、アンテナ６のバンプ９、アンテナ接続端子４、又は、アンテナ６のバンプ９並びにアンテナ接続端子４が通る貫通孔５ａが設けられている。アンテナ６とアンテナ接続端子４との接続の信頼性や位置合わせの観点から、アンテナ６のバンプ９は基材５の貫通孔５ａの少なくとも一部に埋め込まれていることが好ましい。基材５としては、薄型の誘電体基板を用いることが好ましい。ｍｉｃｒｏＳＤカード等の厚さは、規格で定められており、基材５が厚くなると半導体装置１００がｍｉｃｒｏＳＤ等のカードデバイスの規格を満たすことが困難となる。基材５が薄すぎるとアンテナ６を形成することが困難になる。そこで、基材５の厚さは、２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。基材５としては、樹脂シートが好ましい。基材５に好適な樹脂シートとしては、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、フッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。
【００２２】
アンテナ６は、金属配線のアンテナパターンを含む。アンテナパターンは、アンテナパターンの端部と接続したバンプ９を介して記憶装置１のアンテナ接続端子４と接続する。アンテナ６のバンプ９とアンテナ接続端子４は、直接的に接しているか接合している。アンテナパターンとバンプ９は、同一の金属で構成されていてもよいし、別の金属で構成されていてもよい。例えば、アンテナパターンは、ＣｕやＡｌで構成されている。アンテナ６のバンプ９は、ＣｕやＡｌなどの金属やＡｇペースト等の導電性接着剤を用いることができる。アンテナ６のアンテナパターン形状は、無線通信する周波数帯や指向性等を考慮して設計される。アンテナパターン形状は、例えば、ミアンダラインアンテナやループアンテナが挙げられる。アンテナ６のバンプ９に導電性接着剤を用いると、アンテナ６とアンテナ接続端子４が接合し、接点の信頼性が向上する。
【００２３】
アンテナ６は、基材５にアンテナパターンを形成後、バンプ９用の貫通孔５ａを基材に設け、バンプ９に金属又は導電性接着剤を充填して形成される。アンテナパターンは、基材５に、印刷、転写、金属膜を基材５に形成後、リソグラフィでパターン加工する等して形成される。基材５の貫通孔５ａは、アンテナパターンの形成後にレーザー等で加工して設けることが出来るし、予め貫通孔５ａが形成され、例えば、貫通孔５ａに犠牲層が形成された基材５を用いて、アンテナパターンの形成後に犠牲層を除去して、バンプ９を形成してもよい。アンテナ６の厚さ（アンテナパターンの厚さ）は、典型的には１０μｍ以上２０μｍ以下である。
【００２４】
アンテナ６の両端と接続したバンプ９が設けられている。より具体的には、アンテナ６のアンテナパターンの一方の端部に１つのバンプ９が接続し、他方の端部に別のバンプ９が接続している。アンテナ６のバンプ９は、図２の模式図に示すように接着層７よりも出っ張っていて、アンテナラベル２の凸部になる場合と、図５の半導体装置１００の模式図のようにアンテナラベル２の接着層７よりもへこんでいて、アンテナラベル２の凹部になる場合がある。アンテナ６のバンプ９と記憶装置１のアンテナ接続端子４は、嵌合して接合していることが好ましい。嵌合することで、貼り合わせの精度を高め、さらに、嵌合部分で接合することで、接合の信頼性が高くなる。アンテナ６のバンプ９がアンテナラベル２の凸部の場合は、図２のように記憶装置１のアンテナ接続端子４が記憶装置の凹部になっている。アンテナ６のバンプ９がアンテナラベル２の凹部の場合は、図５のように記憶装置１のアンテナ接続端子４が記憶装置の凸部になっている。
【００２５】
接着層７は、基材５のアンテナパターンが形成された面と対向する面に設けられている。接着層７によって、アンテナラベル２と記憶装置１は接着している。接着層７中の接着剤としては、特に限定されないが、樹脂系の接着剤が実用的である。接着層７に含まれる接着剤としては、アクリル樹脂系、酢酸ビニル樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系やポリイミド系が挙げられる。接着層７にも、アンテナ接続端子４、又は、アンテナ６のバンプ９並びにアンテナ接続端子４が通る貫通孔７ａが設けられている。接着層７の厚さは、典型的には、１０μｍ以上２０μｍ以下である。
【００２６】
絶縁層８は、コーティングフィルムやラミネートフィルムなどの保護膜であり、アンテナ６が形成されている基材５を被覆している。絶縁層８は、アンテナ６を保護するため、絶縁性で強度に優れた薄型フィルムが好ましい。絶縁層８には、ラミネートフィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルムやポリイミドフィルム等の単層または積層膜が用いられる。絶縁層８には、コーティングフィルムとして、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂を用いることも出来る。ＵＶ硬化樹脂としては、ウレタン系やアクリル系などのアクリレート樹脂を用いることが出来る。絶縁層８には、文字や図形などが印刷されていてもよい。絶縁層８の基材５側の面には、上記に列挙した接着層を含むことが好ましい。絶縁層８の厚さは、典型的には、１０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２７】
（第２実施形態）
第２実施形態は、小型デバイスに貼り付けられるアンテナラベルに関する。図６にアンテナラベル２の断面模式図を示す。図７にアンテナラベル２の展開模式図を示す。アンテナラベル２は、貫通孔５ａを有する基材と、基材５上に設けられたアンテナ６と、基材５のアンテナ６が設けられた面とは反対側の面に設けられた接着層７と、基材５のアンテナ６が設けられた面に設けられ、アンテナ６を覆う絶縁層８とを有する。
【００２８】
図６に示す断面図は、アンテナ６のバンプ９が出っ張った形態であるが、アンテナ６のバンプ９は、へこんでいてもよい。図７のアンテナラベル２の展開図に示すように、基材５と接着層７はそれぞれ、貫通孔５ａ、７ａが設けられており、アンテナ６のバンプ９は、貫通孔５ａ、７ａを通る。バンプ９に導電性接着剤を用いることで、アンテナラベル２を貼り付けるデバイスとの接続の信頼性を高めることができる。また、導電性接着剤は、金属よりも加工性に優れるためアンテナラベル２の製造の観点からも好ましい。アンテナラベル２の大きさや構成材は、上述したものと同様である。
【００２９】
（他の実施形態）
（ａ）他の実施形態における半導体装置１とアンテナラベル２の製造方法について説明する。ポリイミド等からなる基材５に接着剤等を介してＣｕ箔を貼り付ける。このとき接着剤なしで貼り付けることも可能である。基材５のアンテナ６が形成された面を表面、反対側の面を裏面とする。貼り付けたＣｕ箔をフォトリソ等によりパターニングしてアンテナ６を形成する。基材５のアンテナ６が形成された面の裏側からレーザ光、またはフォトリソ等により基材５を貫通する貫通孔５ａを形成する。貫通孔５ａの孔底にはアンテナ６の一部が見えている。
【００３０】
基材５の裏面に下地膜としてＣｕ／Ｔｉ等をスパッタリングで成膜する。その後フォトリソとメッキにより、バンプ９を形成する。下地膜のＣｕ／Ｔｉ等は必要部分以外は除去する。このとき、バンプ９は基材５の面よりも突出するように形成される。バンプ９の材料はＣｕ、Ａｕ、Ｎｉ等の既知のメッキで形成可能は金属寺領を含む。基材５の表面に絶縁層８を形成する。このようにしてアンテナラベル２を形成する。このアンテナラベル２にはまだ接着層７が形成されていない。
【００３１】
基材５の裏面に接着層７を塗布、または貼り付けにより形成する。接着層７はフィルム、または液状の接着剤でもよい。このとき、接着層７によりバンプ９の先端部は覆われていてもよいが、覆われていなくてもよい。
アンテナラベル２をバンプ９とアンテナ端子４とが接続されるように位置合わせして、押し付ける。バンプ９とアンテナ端子４との間に残存していた接着層７は押し付けられたことにより流動して、バンプ９とアンテナ端子４との間から逃げていく。これにより、バンプ９はアンテナ接続端子４と電気的接続を得られる。
【００３２】
（ｂ）絶縁層８から順にアンテナラベル２を形成してもよい。まず、ポリイミド等からなる絶縁層８に接着剤等を介してＣｕ箔を貼り付ける。このとき接着剤なしで貼り付けることも可能である。絶縁層８のアンテナ６が形成された面を表面とする。貼り付けたＣｕ箔をフォトリソ等によりパターニングしてアンテナ６を形成する。絶縁層８の表面にポリイミド等からなる層間絶縁層を形成し基材５とし、貫通孔５ａを形成する。貫通孔５ａの孔底にはアンテナ６の一部が見えている。層間絶縁層は例えば光感光性のポリイミドなどであればフォトリソにより簡便に基材５に貫通孔５ａを形成できる。層間絶縁層が光感光性のものでなければレーザ加工等で貫通孔５ａを形成してもよい。
【００３３】
その後メッキ法によりバンプ９を形成する。バンプ９形成後については、実施形態（ａ）と同様である。
このような手法によっても、バンプ９はアンテナ接続端子４と電気的接続を得られる。
【００３４】
実施形態（ａ）（ｂ）において、接着層７に異方性導電フィルムＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）を使用してもよい。あるいは異方性導電ペーストＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）等の異方性導電材料を使用しても良い。このようにすると、安定した電気的接続を得ることができる。このとき、バンプ９とアンテナ接続端子４との間に樹脂成分が残存する。そのため、貫通孔７ａは第１、第２実施形態のように形成されない場合もある。
【００３５】
実施形態（ａ）（ｂ）において、Ｃｕ箔をアンテナ６として使用したがこれに限られず、スパッタリングで成膜した金属薄膜をアンテナ６としてもよいし、導電性ペースト等による印刷で形成してもよい。アンテナ６の金属材料はＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなど様々な金属を使用可能である。
明細書中、少なくとも一部の元素は、元素記号のみで表している。
【００３６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１００…半導体装置
１…記憶装置
２…アンテナラベル
３…外部端子
４…アンテナ接続端子
５…基材
６…アンテナ
７…接着層
８…絶縁層
９…バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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