(57)【要約】【課題】メモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を兼ね備えたカード型の半導体装置を実現する。【解決手段】電波での信号の送受信を可能にする通信用の回路を有した半導体ＩＣチップ３と、データを格納する複数のメモリ回路６ｃを有した半導体メモリチップ６と、データの格納先の振り分けを制御するコントローラチップ７と、半導体ＩＣチップ３および半導体メモリチップ６を支持し、前記通信用の回路と電気的に接続されたアンテナ配線を備え、裏面に露出する外部接続用端子が設けられた多層配線基板２と、各チップと多層配線基板２とを接続する複数のワイヤ４とからなり、前記アンテナ配線が多層配線基板２の内層に渦巻き状の細い配線によって形成されていることにより、メモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を兼ね備えたカードを実現することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波での信号の送受信を可能にする回路を有した半導体ＩＣチップと、
前記半導体ＩＣチップを支持し、前記回路と電気的に接続されたアンテナを備えた多層配線基板とを有し、
前記アンテナが前記多層配線基板の内層に配線で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
電波での信号の送受信を可能にする回路を有した半導体ＩＣチップと、
前記半導体ＩＣチップを支持し、前記回路と電気的に接続されたアンテナを備え、外部に露出する外部接続用端子が設けられた多層配線基板と、
前記外部接続用端子と電気的に接続されたメモリ回路とを有し、
前記アンテナが前記多層配線基板の内層に配線で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
電波での信号の送受信を可能にする通信用の回路を有した半導体ＩＣチップと、
データを格納するメモリ回路を有した半導体メモリチップと、
前記半導体ＩＣチップおよびメモリチップを支持し、前記通信用の回路と電気的に接続されたアンテナを備え、前記半導体メモリチップと電気的に接続されかつ外部に露出する外部接続用端子が設けられた多層配線基板とを有し、
前記アンテナが前記多層配線基板の内層に渦巻き状の配線で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
電波での信号の送受信を可能にする通信用の回路を有した半導体ＩＣチップと、
データを格納するメモリ回路を有した半導体メモリチップと、
前記半導体ＩＣチップおよびメモリチップを支持し、前記通信用の回路と電気的に接続されたアンテナを備え、前記半導体メモリチップと電気的に接続されかつ外部に露出する外部接続用端子が設けられた多層配線基板とを有し、
前記アンテナが前記多層配線基板の内層と、表裏面の少なくとも何れか一方の面とに渦巻き状の配線で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
カード型の半導体装置であって、
電波での信号の送受信を可能にする回路を有した半導体ＩＣチップと、
前記半導体ＩＣチップを支持し、前記回路と電気的に接続されたアンテナを備え、外部に露出する外部接続用端子が設けられた多層配線基板と、
前記外部接続用端子と電気的に接続されたメモリ回路とを有し、
前記アンテナが前記多層配線基板の内層に配線で形成され、メモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を有していることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特に無線用の回路を有した半導体ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップが組み込まれたカードに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カードにＩＣを埋め込んで形成したＩＣカードの一例として、非接触ＩＣカードがある。
【０００３】
非接触ＩＣカードは、外部と電磁波などの無線によってデータを送受信するカードであり、公衆電話のテレホンカードに近接型非接触ＩＣカードが導入されており、電磁波を使ってデータを読み書きしている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
岡部力也「情報・通信新語辞典２００１年版」日経ＢＰ社、２０００年１０月１６日（４１６〜４１７頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、非接触型の半導体ＩＣチップを搭載したメモリカードについて検討した結果、以下のような問題点を見出した。
【０００６】
無線用の回路を有する半導体ＩＣチップを搭載した非接触ＩＣカードでは、その表面または裏面のいずれかに無線用のアンテナが取り付けられている。非接触ＩＣカード用のアンテナは、比較的長い距離が必要とされ、渦巻き状に形成されていることが多い。
【０００７】
一方、メモリカードでは、その基板の表面に半導体メモリチップが搭載され、さらに裏面には外部接続用端子が配置されており、メモリカードに無線用の回路を有する半導体ＩＣチップを組み込もうとすると、無線用の渦巻き状のアンテナを取り付けるスペースが無いことが問題である。
【０００８】
本発明の目的は、メモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を兼ね備えたカード型の半導体装置を提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明のその他の目的は、小型化を図るカード型の半導体装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１２】
すなわち、本発明は、電波での信号の送受信を可能にする回路を有した半導体ＩＣチップと、前記半導体ＩＣチップを支持し、前記回路と電気的に接続されたアンテナを備えた多層配線基板とを有し、前記アンテナが前記多層配線基板の内層に配線で形成されているものである。
【００１３】
また、本発明は、電波での信号の送受信を可能にする通信用の回路を有した半導体ＩＣチップと、データを格納するメモリ回路を有した半導体メモリチップと、前記半導体ＩＣチップおよびメモリチップを支持し、前記通信用の回路と電気的に接続されたアンテナを備え、前記半導体メモリチップと電気的に接続されかつ外部に露出する外部接続用端子が設けられた多層配線基板とを有し、前記アンテナが多層配線基板の内層に渦巻き状の配線で形成されているものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の一例であるマルチメディアカードの内部構造をキャップを透過して示す平面図、図２は図１に示すマルチメディアカードをＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図、図３は図１に示すマルチメディアカードの構造の一例を上方から透過して示す裏面図、図４は図１に示すマルチメディアカードに搭載される無線用の半導体ＩＣチップの回路構成の一例を示す回路ブロック図、図５は図１に示すマルチメディアカードに組み込まれる多層配線基板の表面層の配線パターンの一例を示す平面図、図６は図５に示す多層配線基板の２層目のアンテナの配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図、図７は図５に示す多層配線基板の３層目のアンテナの配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図、図８は図５に示す多層配線基板の裏面層の配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図、図９は本発明の実施の形態１の変形例の多層配線基板の裏面層の配線パターンを上方から透過して示す平面図である。
【００１６】
図１〜図３に示す本実施の形態１の半導体装置は、カード型のものであり、１枚でメモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を併せ持ったマルチメディアカード１である。
【００１７】
本実施の形態１のマルチメディアカード１の構成について説明すると、電波での信号の送受信を可能にする通信用の回路を有した半導体ＩＣチップ３と、データを格納する複数のメモリ回路６ｃを有した半導体メモリチップ６と、データを半導体メモリチップ６のメモリ回路６ｃに格納する際の格納先の振り分けを制御するコントローラチップ７と、半導体ＩＣチップ３および半導体メモリチップ６を支持し、前記通信用の回路と電気的に接続されたアンテナ配線（アンテナ）２ｂを備え、外部に露出する外部接続用端子２ｄが設けられた多層配線基板２と、各チップと多層配線基板２とを接続する複数のワイヤ４と、３つのチップと複数のワイヤ４を覆って封止するキャップ５とからなり、アンテナ配線２ｂが多層配線基板２の内層に渦巻き状の細い配線によって形成されているものである。
【００１８】
すなわち、本実施の形態１のマルチメディアカード１は、無線用の半導体ＩＣチップ３の通信用の回路と電気的に接続された無線用のアンテナが、多層配線基板２の内層に細い配線によって渦巻き状に形成されているものであり、多層配線基板２における複数の配線層のうち、図６に示す２層目と図７に示す３層目とに、銅配線などからなるアンテナ配線２ｂが渦巻き状に形成されている。
【００１９】
このアンテナ配線２ｂは、多層配線基板形成時の２層目と３層目のそれぞれの配線形成時に形成されたものであり、基板形成後に、後から貼り付けなどによって取り付けられた別体のアンテナとは全く異なるものである。
【００２０】
なお、渦巻き状のアンテナ配線２ｂは、少なくともいずれか１つの内層に形成されていればよいが、なるべく複数の内層に形成されている方が好ましい。
【００２１】
図５に示すように、多層配線基板２の表面層には、信号用の配線部２ａやアンテナ配線２ｂ、あるいはグランドや電源用の共通配線２ｅ、さらには、ワイヤ４と接続されるボンディング用端子２ｃやチップボンディング時の位置認識のための認識用パターン２ｆなどが形成されている。
【００２２】
また、図６に示すように、内層の２層目の配線層には、渦巻き状のアンテナ配線２ｂと共通配線２ｅとが形成され、図７に示すように、３層目の配線層には渦巻き状のアンテナ配線２ｂのみが形成されている。さらに、図８に示すように裏面層には、マルチメディアカード１の裏面に露出する複数の外部接続用端子２ｄとこれに接続される配線部２ａや共通配線２ｅが形成されている。外部接続用端子２ｄには、半導体ＩＣチップ３と電気的に接続されている端子と、コントローラチップ７や半導体メモリチップ６と電気的に接続されている端子とがあり、マルチメディアカード１の使用状況に応じて外部電子機器と接続させる外部接続用端子２ｄを使い分ける。
【００２３】
なお、半導体ＩＣチップ３と、半導体メモリチップ６やコントローラチップ７とは電気的に接続はされていないが、半導体メモリチップ６とコントローラチップ７とは電気的に接続されている。
【００２４】
また、表面層および裏面層において、配線部２ａや共通配線２ｅさらにアンテナ配線２ｂは絶縁性のレジスト膜によって覆われており、外部に露出はしていない。
【００２５】
さらに、図９に示す変形例の基板では、多層配線基板２の配線層における裏面層の空きスペースにさらに渦巻き状のアンテナ配線２ｂを形成した場合であり、これにより、アンテナの容量を増加させることができる。すなわち、内層の２層目と３層目のアンテナ配線２ｂでアンテナの容量が足りない場合などには、裏面層の空きスペースにアンテナ配線２ｂを設けることが好ましい。
【００２６】
また、本実施の形態１のマルチメディアカード１は、非接触ＩＣカードとメモリカードの両機能を併せ持ったカードであり、非接触ＩＣカードとしての機能を満たすために搭載された半導体ＩＣチップ３は、図４に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３ｃ、メモリ部３ｄおよびアナログ回路３ｅを有しており、無線で信号を送受信することを可能にしている。アナログ回路３ｅは、アンテナ配線２ｂで発生した電圧を電源に変換する電源生成部である。
【００２７】
一方、メモリカードとして機能を満たすために搭載された半導体メモリチップ６は、フラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ））などの複数のメモリ回路６ｃを有している。
【００２８】
本実施の形態１のマルチメディアカード１は、図１および図２に示すように、チップスタック構造となっており、多層配線基板２の表面上に半導体メモリチップ６が実装され、さらに、半導体メモリチップ６の主面６ａ上に半導体ＩＣチップ３とコントローラチップ７とが積層されて配置されている。
【００２９】
また、各チップの主面３ａ，６ａ，７ａにそれぞれ形成された電極パッド３ｂ，６ｂ，７ｂは、これらに対応する多層配線基板２のボンディング用端子２ｃとそれぞれワイヤ４によって電気的に接続されている。
【００３０】
また、マルチメディアカード１の裏面には、図３に示すような複数の外部接続用端子２ｄが露出して配置されている。
【００３１】
本実施の形態１のマルチメディアカード１の使用方法の一例を説明する。まず、メモリカードとしての機能を使用する場合、例えば、マルチメディアカード１を携帯用通信機器に装着する。その際、マルチメディアカード１の裏面の外部接続用端子２ｄと前記携帯用通信機器の端子とが接続して信号のやり取りが可能になる。この状態で、情報（データ）を前記携帯用通信機器本体のアンテナを介して受信して前記携帯用通信機器に装着されたマルチメディアカード１の半導体メモリチップ６のメモリ回路６ｃに格納する。その際、半導体メモリチップ６の何れのメモリ回路６ｃに格納するか等の格納先の振り分けをコントローラチップ７が制御する。
【００３２】
一方、非接触ＩＣカードとしての機能を使用する場合、例えば、本実施の形態１のマルチメディアカード１を鉄道の定期券として使用する場合などである。
【００３３】
すなわち、非接触ＩＣカードからなる定期券を使用可能な駅の自動改札において、本実施の形態１のマルチメディアカード１を、非接触ＩＣカードからなる定期券と同様の使用方法で用いる。前記自動改札では、その読み取り装置部分近傍にマルチメディアカード１を配置することにより、マルチメディアカード１のアンテナ配線２ｂを介して電波を送受信することができ、これにより、非接触で前記読み取り装置とマルチメディアカード１との間でデータのやり取りを行うことができる。
【００３４】
その結果、半導体ＩＣチップ３のメモリ部３ｄのデータを読み取って自動改札を通過することができる。なお、メモリ部３ｄがＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能なメモリを有している場合、専用の書き換え装置などにマルチメディアカード１を装着して外部接続用端子２ｄを介して電気的に信号をやり取りしてメモリ部３ｄのデータを書き換えることも可能である。
【００３５】
本実施の形態１の半導体装置であるマルチメディアカード１によれば、無線用の回路を有した半導体ＩＣチップを支持する多層配線基板２の内層に、前記半導体ＩＣチップ用のアンテナが渦巻き状の配線で形成されているため、多層配線基板２の表裏面に渦巻き状のアンテナ配線２ｂを形成しなくて済む。
【００３６】
これにより、多層配線基板２の配線層の裏面層に複数の外部接続用端子２ｄを設けることができ、これらの複数の外部接続用端子２ｄの一部をメモリカード用として用いることができる。
【００３７】
その結果、１枚のマルチメディアカード１に無線用の半導体ＩＣチップ３と半導体メモリチップ６とを搭載することができ、したがって、メモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を兼ね備えたカード型の半導体装置であるマルチメディアカード１を実現できる。
【００３８】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２の半導体装置の一例である非接触ＩＣカードの内部構造をキャップを透過して示す平面図、図１１は図１０に示す非接触ＩＣカードに組み込まれる多層配線基板の表面層の配線パターンの一例を示す平面図、図１２は図１１に示す多層配線基板の２層目のアンテナの配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図、図１３は図１１に示す多層配線基板の裏面層の配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図である。
【００３９】
本実施の形態２の半導体装置は、カード型のものであり、前記半導体装置が非接触ＩＣカード８の場合を取り上げて説明する。
【００４０】
すなわち、図１０に示すように、多層配線基板２の表面上に半導体ＩＣチップ３が搭載されており、この半導体ＩＣチップ３は無線用の回路を有している。
【００４１】
多層配線基板２の表面の配線層には、図１１に示すように、ボンディング用端子２ｃとアンテナ配線２ｂが形成されており、さらに、内層である２層目の配線層と裏面の配線層には、それぞれ図１２および図１３に示すように、渦巻き状のアンテナ配線２ｂが形成されている。この渦巻き状のアンテナ配線２ｂも、実施の形態１のマルチメディアカード１の渦巻き状のアンテナ配線２ｂと同様に、多層配線基板形成時の２層目（内層）と裏面のそれぞれの配線形成時に形成されたものであり、基板形成後に、後から貼り付けなどによって取り付けられた別体のアンテナとは全く異なるものである。
【００４２】
図１０に示すように、半導体ＩＣチップ３の主面３ａに形成された電極パッド３ｂは、多層配線基板２の表面に形成されたボンディング用端子２ｃとワイヤ４によって電気的に接続されている。
【００４３】
本実施の形態２の半導体装置である非接触ＩＣカード８においては、無線用の半導体ＩＣチップ３を支持する多層配線基板２の内層および裏面に、無線用のアンテナが配線として渦巻き状に形成されていることにより、前記無線用のアンテナを多層配線基板２の表面や裏面に設けなくて済む。その結果、非接触ＩＣカード８の小型化を図ることができる。
【００４４】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００４５】
例えば、前記実施の形態１では、マルチメディアカード１の半導体メモリチップ６が有するメモリ回路６ｃが、フラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）の場合について説明したが、前記メモリ回路６ｃは前記フラッシュメモリに限定されるものではなく、例えば、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）  、ＦＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）またはＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）  などのような他のメモリ回路６ｃを有していてもよい。
【００４６】
また、前記実施の形態１では、マルチメディアカード１に３つのチップが搭載されている場合を説明したが、各チップが有する複数の回路を１つまたは２つのチップに組み込んだマルチメディアカード１であってもよい。すなわち、マルチメディアカード１に搭載されるチップ数は、前記実施の形態１で説明した３つに限定されるものではなく、非接触ＩＣカード用としての無線用の回路と、この回路と電気的に接続され、かつ少なくとも内層に形成された渦巻き状のアンテナ配線２ｂと、メモリカード用としてのメモリ回路６ｃと、このメモリ回路６ｃと電気的に接続された外部接続用端子２ｄとを有したマルチメディアカード１であれば、チップ数は、特に限定されるものではない。
【００４７】
さらに、前記実施の形態１では、マルチメディアカード１において、各チップや複数のワイヤ４がキャップ５によって封止されている場合を説明したが、封止用樹脂によるモールドで封止されていてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００４９】
カード型の半導体装置において、無線用の回路を有した半導体ＩＣチップを支持する多層配線基板の内層に、前記半導体ＩＣチップ用のアンテナが配線で形成されていることにより、メモリカードと非接触ＩＣカードの両機能を兼ね備えたカードを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の一例であるマルチメディアカードの内部構造をキャップを透過して示す平面図である。
【図２】図１に示すマルチメディアカードをＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図３】図１に示すマルチメディアカードの構造の一例を上方から透過して示す裏面図である。
【図４】図１に示すマルチメディアカードに搭載される無線用の半導体ＩＣチップの回路構成の一例を示す回路ブロック図である。
【図５】図１に示すマルチメディアカードに組み込まれる多層配線基板の表面層の配線パターンの一例を示す平面図である。
【図６】図５に示す多層配線基板の２層目のアンテナの配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図である。
【図７】図５に示す多層配線基板の３層目のアンテナの配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図である。
【図８】図５に示す多層配線基板の裏面層の配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例の多層配線基板の裏面層の配線パターンを上方から透過して示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の半導体装置の一例である非接触ＩＣカードの内部構造をキャップを透過して示す平面図である。
【図１１】図１０に示す非接触ＩＣカードに組み込まれる多層配線基板の表面層の配線パターンの一例を示す平面図である。
【図１２】図１１に示す多層配線基板の２層目のアンテナの配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図である。
【図１３】図１１に示す多層配線基板の裏面層の配線パターンの一例を上方から透過して示す平面図である。
【符号の説明】
１  マルチメディアカード（半導体装置）
２  多層配線基板
２ａ  配線部
２ｂ  アンテナ配線（アンテナ）
２ｃ  ボンディング用端子
２ｄ  外部接続用端子
２ｅ  共通配線
２ｆ  認識用パターン
３  半導体ＩＣチップ
３ａ  主面
３ｂ  電極パッド
３ｃ  ＣＰＵ
３ｄ  メモリ部
３ｅ  アナログ回路
４  ワイヤ
５  キャップ
６  半導体メモリチップ
６ａ  主面
６ｂ  電極パッド
６ｃ  メモリ回路
７  コントローラチップ
７ａ  主面
７ｂ  電極パッド
８  非接触ＩＣカード（半導体装置）
【図１】
2004295172.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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