(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣモジュールの基板の片面に複数の端子電極で構成される外部端子が金属薄板によって形成され、前記基板のもう一方の面にＩＣチップが搭載され、基板の前記端子電極の裏側には開口部が形成され、前記開口部に露出した金属薄板面と前記ＩＣチップのパッド電極とがボンディングワイヤで電気的に接続され、ＩＣチップとボンディングワイヤを保護するため封止樹脂が形成されたＩＣモジュールにおいて、
前記封止樹脂上に、ＩＣチップより大きなサイズの薄板による蓋が前記端子電極上の対向する位置の前記蓋の内側に形成されたボンディングワイヤによる３以上のアーチ型の支柱に支えられることによって前記基板と平行に載置され、封止樹脂によって固定されたことを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＣモジュールにおいて、
ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱は、使用されていない端子電極同士の結線による支柱や、使用されている端子電極と使用されていない端子電極の結線による支柱や、１つの端子電極上に形成された支柱で構成されたことを特徴とするＩＣモジュール。
【請求項３】
請求項１，２何れかに記載のＩＣモジュールの作製方法であって、
少なくとも、基板の片面に金属薄板を貼り合わせるための接着剤層を形成するステップと、基板に複数の開口部を形成するステップと、基板の前記接着剤層面に金属薄板を貼り合わせるステップと、金属薄板面に感光液を形成するステップと、前記基板に形成された開口部の位置に合せて金属薄板面に端子電極パターンを焼き付けるステップと、未露光部の感光液を除去するステップと、露出した金属薄板部を腐食によって除去するステップと、金属薄板面に残っている感光液を除去するステップと、金属薄板面に鍍金を施すステップと、基板の開口部に囲まれた所定領域に部分的に接着剤を形成してＩＣチップを搭載するステップと、開口部から露出した端子電極とＩＣチップのパッド電極をボンディングワイヤで電気的に接続するステップと、ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱を少なくとも３つ形成するステップと、端子電極とＩＣチップのパッド電極を接続したボンディングワイヤを被覆するための封止樹脂を流し込むステップと、封止樹脂上にＩＣチップより大きなサイズの薄板による蓋を基板と平行になるように載置するステップと、封止樹脂を乾燥するステップと、からなることを特徴とするＩＣモジュールの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣモジュール基板上に形成された支柱で薄板による蓋を支え、基板と蓋の間に形成された封止樹脂で前記蓋を基板と平行になるように固定したＩＣモジュール及びこのＩＣモジュールの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣカードには、カード表面に端子面を露出させ外部装置と接続して交信する接触型ＩＣカードと、ＩＣカードに内蔵したアンテナで外部装置と交信する非接触型ＩＣカードと、前記両方に対応する接触非接触両用型ＩＣカードがある。
前記接触型ＩＣカードのＩＣモジュールには、近年、単価が安いＣＯＴ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｔａｐｅ）が多用されている。
ＣＯＴは、薄いフィルム状の基板に金属薄板を貼り合わせ、金属薄板を腐食することによって外部端子の端子電極を形成し、基板の裏側にＩＣチップを搭載し、基板に開けた開口部部分で端子電極とＩＣチップのパッド電極とをボンディングワイヤで電気的に接続したＩＣモジュールで、ＩＣカードに使用する場合は、ＩＣチップの割れ等による破壊，ボンディングワイヤの外れ，酸化等による接続部の劣化，を防止するために樹脂で封止処理をして使用する。
【０００３】
樹脂による封止方式には、トランスファーモールド方式、ポッティング方式、印刷方式がある。
トランスファーモールド方式は、ＩＣチップの電極と外部端子電極の接続を終えたモジュール基板を、射出成形装置の封止形状に形成した金型内に装着し、高温高圧で樹脂を注入する封止方式である。
この方法で作製されたＩＣモジュールは形状安定性に優れるが、チップサイズが変更される度に封止形状を変更する必要があり、そのための金型作製費用が大きい。また、射出成形装置が高価である。
【０００４】
ポッティング方式は、ＩＣチップの電極と外部端子電極の接続を終えたモジュール基板の上に低粘度の樹脂を垂らして樹脂を固化する封止方式である。
精密なポッティング装置を使用することによって細かい形状に対応できるが、樹脂粘度の管理が難しい。例えば、樹脂の粘度が高すぎることにより発生する樹脂内部の残留気泡や、ディスペンサーの目詰まりによる樹脂切れ等、品質面の問題が課題である。
この方式では、低粘度の樹脂を使用し、樹脂を垂らした後熱または紫外線等によって硬化させるが、硬化までの僅かな時間で形状がくずれ、封止樹脂の外周部が外側にはみ出す傾向がある。
【０００５】
印刷方式は、スクリーン印刷に近い方法で行うもので、高粘度の樹脂に対応できないという課題がある。また、一回で印刷される封止樹脂の厚さにも限界があり、封止樹脂を厚く形成しなければならない仕様に対しては繰り返し印刷を行う必要がある。
【０００６】
前述のポッティング方式や印刷方式は、装置面でトランスファーモールド方式よりも安価であり、チップサイズが変わっても柔軟に対応できるというメリットがあるが、形状安定性に欠けるという課題がある。
【０００７】
そこで、ポッティング方式又は印刷方式を使用する封止技術ではあるが、ＩＣチップと外部端子接続部の外側の基板上に封止樹脂が流れないように流れ止めを形成することによって安定した封止品質が得られる方法が提供された（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２５９６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の封止樹脂が流れないように流れ止めを形成する方法は、流れ止めを形成する工程を新たに設ける必要があり、装置を新たに設備する費用，手間，コストがかかり、製造のためのリードタイムが長くなる課題があった。
そこで本発明のＩＣモジュール及びＩＣモジュールの作製方法は、既存のＩＣモジュール製造装置がそのまま使用でき、安定した品質で作製可能なＩＣモジュール及びＩＣモジュールの作製方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の目的を達成するために、本発明のＩＣモジュールの第一の態様は、ＩＣモジュールの基板の片面に複数の端子電極で構成される外部端子が金属薄板によって形成され、前記基板のもう一方の面にＩＣチップが搭載され、基板の前記端子電極の裏側には開口部が形成され、前記開口部に露出した金属薄板面と前記ＩＣチップのパッド電極とがボンディングワイヤで電気的に接続され、ＩＣチップとボンディングワイヤを保護するため封止樹脂が形成されたＩＣモジュールにおいて、前記封止樹脂上に、ＩＣチップより大きなサイズの薄板による蓋が前記端子電極上の対向する位置の前記蓋の内側に形成されたボンディングワイヤによる３以上のアーチ型の支柱に支えられることによって前記基板と平行に載置され、封止樹脂によって固定されたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、第二の態様は、第一の態様において、ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱は、使用されていない端子電極同士の結線による支柱や、使用されている端子電極と使用されていない端子電極の結線による支柱や、１つの端子電極上に形成された支柱で構成されたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、第三の態様は、第一，第二何れかの態様のＩＣモジュールの作製方法であって、
少なくとも、基板の片面に金属薄板を貼り合わせるための接着剤層を形成するステップと、基板に複数の開口部を形成するステップと、基板の前記接着剤層面に金属薄板を貼り合わせるステップと、金属薄板面に感光液を形成するステップと、前記基板に形成された開口部の位置に合せて金属薄板面に端子電極パターンを焼き付けるステップと、未露光部の感光液を除去するステップと、露出した金属薄板部を腐食によって除去するステップと、金属薄板面に残っている感光液を除去するステップと、金属薄板面に鍍金を施すステップと、基板の開口部に囲まれた所定領域に部分的に接着剤を形成してＩＣチップを搭載するステップと、開口部から露出した端子電極とＩＣチップのパッド電極をボンディングワイヤで電気的に接続するステップと、ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱を少なくとも３つ形成するステップと、端子電極とＩＣチップのパッド電極を接続したボンディングワイヤを被覆するための封止樹脂を流し込むステップと、封止樹脂上にＩＣチップより大きなサイズの薄板による蓋を基板と平行になるように載置するステップと、封止樹脂を乾燥するステップと、からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＩＣモジュール及びＩＣモジュールの作製方法によって下記の効果が期待できる。
１）ＩＣモジュール作製のために、ワイヤーボンディング装置、ポッティング装置等、既存のＩＣモジュール製造装置をそのまま使用することができる。
２）封止樹脂上にＩＣチップより大きなサイズの薄板による蓋を基板と平行になるように載置して封止樹脂で固定することによって、封止樹脂の形成精度を高めなくても、ＩＣチップやボンディングワイヤによる接続を物理的破壊から護ることができる。
３）上記、１）及び２）によりＩＣモジュールの製造コストを安く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明のＩＣカードのＩＣモジュール（以下、単にＩＣモジュールという）及びＩＣモジュールの作製方法について説明する。
図１は、本発明のＩＣモジュールの一例について説明するための図，図２は、図１のＡ−Ａ線断面図，図３は、本発明のＩＣモジュールの斜視図の一例について説明するための図，図４は、ＩＣカードのＩＣモジュールの外部端子の一例について説明するための図，図５は、従来のＩＣモジュールの一例について説明するための図，図６は、従来のＩＣモジュールの他の一例について説明するための図，である。
【００１５】
図１を参照して、本発明のＩＣモジュールの一例について説明する。
図１は、本発明のＩＣモジュールをＩＣチップが搭載された基板側から見た図である。
図１の基板の裏側には、複数の端子電極で構成される外部端子が金属薄板によって形成されている。
図示しないが、外部端子は８つの端子電極が溝１１１で絶縁された状態で基板１２の表面に接着剤（図示せず）によって貼り合わされ、形成されている。
ＩＣチップ５が搭載された基板１２の面の、前記端子電極の裏側には、開口部１２１，１２２が形成され、前記開口部は金属薄板面が露出した状態になっている。
開口部１２２に露出した金属薄板面とＩＣチップ５のパッド電極（図示せず）とがボンディングワイヤ３で電気的に接続されている。
【００１６】
前述のように基板１２には、ＩＣチップ５のパッド電極と金属薄板面とを接続するための開口部１２２以外に、ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱を形成するための開口部１２１が形成されている。
ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱は、例えば、１つの端子電極上に形成された支柱４１，４２や、使用されている端子電極と使用されていない端子電極の結線による支柱４３、図示していないが、使用されていない端子電極同士の結線による支柱等で構成されている。
ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱は、図１における支柱４１と４２のように対向する位置に設けられた支柱を少なくとも１組含み、残る支柱４３の合せて３つの支柱によってＩＣチップより大きなサイズの薄板による蓋８を支えている。支柱の数は３以上であってもよい。
【００１７】
薄板による蓋８は、基板１２と平行になるように支柱４１，４２，４３上に載置され、封止樹脂２に接触するまで機械的に押さえつけられ、その状態で封止樹脂２を固化させてＩＣモジュールを完成させる。
薄板による蓋８は、少なくとも、ＩＣチップ５より大きなサイズで、結線したボンディングワイヤを覆い隠すサイズであることが好ましい。また、蓋８は、図に示すような正方形に拘るものではない。
図に示すように、例えば、ポッティング方式などによって形成された封止樹脂２の形状が一定しなくても、蓋８によって固定されるために、結線されたボンディングワイヤや、ＩＣチップを外部から加えられた力による破壊から護ることができる。
【００１８】
前述の蓋８を支える支柱４１，４２，４３のアーチの頂点がＩＣチップ５のパッド電極と金属薄板面とを接続するボンディングワイヤより高くなるように、またアーチの頂点が等しい高さになるように調整する。そのことによって、蓋８を基板１２に平行に載置することができる。
【００１９】
本発明のＩＣモジュールの斜視図（図３）及び図２を参照して、図１のＡ−Ａ線断面について説明する。
ＩＣモジュール１の、基板１２の片面（図２の下側）には複数の端子電極で構成される外部端子１１が金属薄板によって形成されている。
外部端子１１は、基板１２の表面に複数の端子電極が溝１１１で相互に絶縁された状態で形成されている。
外部端子１１を構成する金属薄板と基板１２とは、接着剤６によって貼り合わされている。また、基板１２の片面（図２の上側）には、ＩＣチップ５が接着剤７を介して搭載されている。
【００２０】
基板１２の、前記外部端子１１の端子電極の裏側には開口部１２２が形成され、前記開口部１２２に露出した金属薄板面とＩＣチップ５のパッド電極（図示せず）とがボンディングワイヤ３で電気的に接続されている。
【００２１】
基板１２には、前述のＩＣチップ５のパッド電極と金属薄板面とを接続するための開口部以外に、ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱を形成するための開口部が形成されている。
ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱は、例えば、１つの端子電極上に形成された支柱４１や、使用されている端子電極と使用されていない端子電極の結線による支柱４３、使用されていない端子電極同士の結線による支柱（図示せず）等で構成されている。
ボンディングワイヤによるアーチ型の支柱は、
【００２２】
薄板による蓋８は、基板１２と平行になるように封止樹脂２上に載置され、機械的に押さえつけられ、その状態で封止樹脂２で固定させる。
薄板による蓋８は、少なくとも、ＩＣチップ５より大きなサイズで、結線したボンディングワイヤ３を覆い隠すサイズであることが好ましい。
例えば、ポッティング方式などによって形成された封止樹脂２の形状が一定しなくても、蓋８によって固定されるために、結線されたボンディングワイヤや、ＩＣチップを外部から加えられた力による破壊から護ることができる。
【００２３】
前述の蓋８を支える支柱４３は、ＩＣチップ５のパッド電極と金属薄板面とを接続するボンディングワイヤよりアーチの頂点が高くなるように、またアーチの頂点が等しい高さになるように調整される。そのことによって、蓋８を基板１２に平行に載置することができる。
【００２４】
図４を参照して、ＩＣモジュールの外部端子の一例について説明する。
ａ図は、ＩＣモジュール１の外部端子１１側の金属薄板面を示しており、ｂ図は、前記ＩＣモジュール１の基板１２側の面を示している。
ａ図において、ＩＣモジュール１の外部端子１１は溝１１１によって８個の端子電極に分断されている。
溝１１１の部分には、基板１２と金属薄板間に形成された接着剤層が露出している。
【００２５】
ＩＣカードの国際規格（ＩＳＯ規格）によれば、端子電極Ｃ１は、ＶＣＣ端子でカード内ＣＰＵの動作電圧供給端子となっている。また、端子電極Ｃ２は、ＲＳＴ端子でカード内ＣＰＵのリセット信号供給端子となっている。また、端子電極Ｃ３は、ＣＬＫ端子でカード内ＣＰＵの動作クロック端子となっている。また、端子電極Ｃ５は、ＧＮＤ端子となっている。また、端子電極Ｃ６は、ＶＰＰ端子でメモリＩＣの書き込み電圧供給端子となっている。また、端子電極Ｃ７は、Ｉ／Ｏ端子でカードとデバイス間の情報交換用端子となっている。
また、端子電極Ｃ４とＣ８は、将来使用するために残してある予備端子となっている。
【００２６】
本発明のＩＣモジュール１は、ｂ図に示す面積が広い端子電極Ｃ５に支柱用の開口部を形成し、１組の対向する支柱を形成し、使用していない端子電極Ｃ６と使用している端子電極Ｃ７に支柱用の開口部を形成して１個の支柱を形成する。
【００２７】
図５を参照して、従来のＩＣモジュールの一例について説明する。
図５に示すＩＣモジュール１の例は、ＩＣチップ５のパッド電極と外部端子電極をボンディングワイヤ３で結線したモジュールの基板１２を、射出成形装置の封止形状に形成した金型内に装着し、高温高圧で封止樹脂２を注入するトランスファモールド方式で封止したＩＣモジュールの一例である。
【００２８】
図６を参照して、従来のＩＣモジュールの他の一例について説明する。
図６に示す例は、ポッティング方式により、ＩＣチップ５とボンディングワイヤ３の一部を高粘度の封止樹脂２によって固定し、保護した例である。
図では、封止樹脂２が、ＩＣチップ５のパッド電極と結線されたボンディングワイヤの一部を保護しているだけで、開口部まで封止樹脂で被覆しているわけではない。
図示しないが、本発明のＩＣモジュールは、図６の状態に支柱を形成し、封止樹脂２の上に蓋を載置してモジュールを完成させる。
【００２９】
図２を参照して、本発明のＩＣモジュールの作製方法について説明する。
先ず、ロールコータ等を使用して、フィルム状の基板１２の片面に、例えば、ホットメルト型接着剤７を形成する。
次に、基板１２に、一個のＩＣモジュールに必要な開口部を単位開口部として、単位ピッチで形成する。開口部は、パンチング方式で正確内地に形成する。
また、パンチングによる抜きかすが基板１２に貼り付いていたり、不完全な抜けがないように管理される。基板１２に形成した接着剤６を熱で溶かして基板１２と金属薄板１２とを貼り合わせる。
次に、ロールコータや印刷によって金属薄板面に感光液を形成する。
基板１２に形成された開口部１２２の位置に合せて、金属薄板面１１上に端子電極パターンを焼き付ける。
次に、未露光部の感光液を除去する。
さらに、露出した金属薄板部を腐食によって除去する。次いで、金属薄板面に残っている感光液を除去する。
最後に、外部端子の金属薄板の導電性向上と、端子電極の錆を防止するために端子表面と端子の側面にニッケルや金等の鍍金を施す。
【００３０】
このようにして得られたＩＣモジュール基板を使用して、基板１２の所定部分に接着剤７を形成してＩＣチップ５を搭載する。
開口部に露出した端子電極とＩＣチップ５のパッド電極をボンディングワイヤ３で接続する。同じワイヤボンディング工程で、ボンディングワイヤによる支柱４１，４３を形成する。
ポッティング装置により、ＩＣチップ５の上部から封止樹脂２を流し込む。
支柱の上に基板１２に平行になるように蓋８を載置し、封止樹脂を乾燥し固化する。
【００３１】
（実施例）
図２を参照して本発明のＩＣモジュールの実施例について説明する。
基材１２、および、蓋８の材料としてガラスエポキシ（利昌工業製、厚さ１１０μｍ）を使用した。
前記基材の片側に銅の薄板(厚さ３５μｍ)を貼り付け、端子電極をパターン状に形成した後、ニッケルで表面を鍍金した（鍍金の厚さは２μｍ)。
ＩＣチップは、２．５ｍｍ角（厚さ１８０μｍ）のＩＣカード用チップを使用した（ルネサステクノロジ社製）を使用した。
接着剤を介してＩＣチップを基板１２に搭載した。
ボンディング装置でＩＣチップのパッド電極と開口部に露出した外部端子をボンディングワイヤ（２５μｍφ）で接続し、同じ工程の延長で所定の外部端子の裏側に設けられた開口部に支柱用のボンディングワイヤ３を形成した。
支柱は、後述する蓋の内側に形成した。
支柱の高さは、ＩＣチップの厚さ（１８０μｍ）にＩＣチップを固定している接着剤の厚さ（２０μｍ）を加え、さらに、ＩＣチップより１５０μｍ高い高さ（３５０μｍ）で形成した。
ポッティング装置を使用し、封止樹脂として絶縁性エポキシ樹脂（パナシーラーＣＶ５７８０Ａ）をＩＣチップの上から流し込んた。
前述の蓋（６ｍｍ角）を支柱４３の上に載置し、基板１２と平衡になるように加圧し、
１５０度に設定された乾燥炉を通して２時間乾燥させてＩＣモジュールを完成させた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
ＩＣカード用ＩＣモジュールに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のＩＣモジュールの一例について説明するための図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明のＩＣモジュールの他の一例について説明するための図である。
【図４】ＩＣカードのＩＣモジュールの外部端子の一例について説明するための図である。
【図５】従来のＩＣモジュールの一例について説明するための図である。
【図６】従来のＩＣモジュールの他の一例について説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      本発明のＩＣモジュール
２      封止樹脂
３      ボンディングワイヤ
５      ＩＣチップ
６      接着剤
７      接着剤
８      蓋
１１    外部端子，金属薄板，端子電極
１２    基板
４１，４２，４３  支柱
１１１  溝
１２１，１２２  開口部
【図１】
0005029309.tif 000002
【図２】
0005029309.tif 000003
【図３】
0005029309.tif 000004
【図４】
0005029309.tif 000005
【図５】
0005029309.tif 000006
【図６】
0005029309.tif 000007