JP4743588B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路に適用して有効な技術に関し、特に一般に無線ICタグと呼ばれる無線通信機能を有する電子荷札用半導体集積回路を本来の機能を有する回路と同一チップ上に形成してなる半導体集積回路さらにはこれをパッケージに実装してなる半導体装置に関する。 The present invention relates to a technology effective when applied to a semiconductor integrated circuit, and in particular, an electronic tag semiconductor integrated circuit having a wireless communication function generally called a wireless IC tag is formed on the same chip as a circuit having an original function. The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and further to a semiconductor device in which this is mounted in a package.
従来、識別コードなど所定のデータを記憶したROM(リード・オンリ・メモリ)と、外部の読取装置との間で無線による送受信を行なう送受信回路と、外部からの要求等に応じて上記ROMからデータを読み出して送受信回路により外部へデータを出力させる制御や所定の演算処理などを行なったりする論理回路と、これらの回路に電源電圧を供給する電源回路などを内蔵した無線通信機能を有する電子荷札用半導体集積回路(以下、無線ICタグと称する)が知られている(特許文献1)。 Conventionally, a ROM (Read Only Memory) that stores predetermined data such as an identification code, a transmission / reception circuit that performs wireless transmission / reception with an external reader, and data from the ROM in response to an external request or the like For electronic tags with a wireless communication function that incorporates a logic circuit that reads out the data and outputs data to the outside by a transmission / reception circuit and performs predetermined arithmetic processing and a power supply circuit that supplies power to these circuits A semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as a wireless IC tag) is known (Patent Document 1).
かかる無線ICタグは、ユーザに出荷される製品の包装としての容器や箱に組み込んで製造年月日や製品の種類、仕様、特性などの情報を内蔵ROMに記憶させて出荷して製品の情報管理に、また流通課程では内蔵ROMに流通経路などの情報を追加書き込みして製品の流通を管理するのに利用したり、店舗では内蔵ROMに商品コード等を記憶させて商品にタグとして付着しておいて、在庫管理やレジを通過する際に所定の読取装置でROM内のコードを読み取ることで従来のバーコードによる精算システムに代わるものとして利用されるようになって来ている。
従来、無線ICタグそれ自身は独立した製品として製造されていた。そのため、例えば半導体集積回路のように多数の製品がまとめて容器や箱に収納されて出荷され1つ1つが別個の容器や箱に収納されることのない製品にあっては、1つ1つの製品を無線ICタグでそれぞれ管理することが困難であった。そこで、製品としての半導体集積回路チップのパッケージ内に無線ICタグチップを実装して製品管理に利用する技術が考えられる。 Conventionally, the wireless IC tag itself has been manufactured as an independent product. Therefore, for example, in the case of a product in which a large number of products are stored together in a container or box and shipped without being stored in a separate container or box, such as a semiconductor integrated circuit. It was difficult to manage each product with a wireless IC tag. Therefore, a technique for mounting a wireless IC tag chip in a package of a semiconductor integrated circuit chip as a product and using it for product management can be considered.
しかしながら、そのようにすると、製造コストが増加したり、パッケージ内のどちらか一方のチップに故障が発生すると不良品となるので、歩留まりが低下したりするという課題がある。 However, in such a case, there is a problem that the manufacturing cost increases, and if any one of the chips in the package fails, it becomes a defective product and the yield decreases.
この発明の目的は、製品としての半導体集積回路の仕様や特性などを無線ICタグで管理することが可能な半導体装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of managing specifications and characteristics of a semiconductor integrated circuit as a product with a wireless IC tag.
この発明の他の目的は、無線ICタグを搭載しパッケージに実装してなる半導体装置を安価に提供することができるようにすることにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a wireless IC tag is mounted and mounted in a package at a low cost.
この発明のさらに他の目的は、無線ICタグを搭載しパッケージに実装してなる半導体装置の歩留まりを向上させることができる技術を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the yield of a semiconductor device in which a wireless IC tag is mounted and mounted on a package.
この発明のさらに他の目的は、無線ICタグを本来の半導体集積回路と同一のチップ上に形成した場合に、無線ICタグ部と本来の半導体集積回路部との間のリーク電流を防止して低消費電力化を図るとともに微弱な電波によるリード・ライトが可能な半導体集積回路およびこれをパッケージに実装してなる半導体装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to prevent leakage current between a wireless IC tag portion and an original semiconductor integrated circuit portion when the wireless IC tag is formed on the same chip as the original semiconductor integrated circuit. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of reducing power consumption and reading / writing with weak radio waves and a semiconductor device in which this is mounted in a package.
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、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。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、所定の機能を有する本来の半導体集積回路が形成される半導体チップ上に無線ICタグ形成領域を設け、同一チップ上に無線ICタグを形成するとともに、当該半導体チップ上もしくは当該半導体チップが実装されるパッケージにアンテナとなる導電性パターンを形成するようにしたものである。
Outlines of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
That is, a wireless IC tag forming region is provided on a semiconductor chip on which an original semiconductor integrated circuit having a predetermined function is formed, and a wireless IC tag is formed on the same chip and mounted on the semiconductor chip or the semiconductor chip. A conductive pattern serving as an antenna is formed on the package to be formed.
上記した手段によれば、半導体集積回路の仕様や特性などの情報をそれ自身に持たせることができるため管理が容易になるとともに、本来の半導体集積回路が形成される半導体チップ上に無線ICタグを形成するため、別個のチップに形成する場合に比べて製造コストを下げることができる。また、パッケージには1つのチップが実装されるだけであるため、別個のチップに形成し実装する場合に比べて歩留まりも向上させることができる。 According to the above-described means, information such as specifications and characteristics of the semiconductor integrated circuit can be given to itself, so that management is facilitated and a wireless IC tag is formed on the semiconductor chip on which the original semiconductor integrated circuit is formed. Therefore, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of forming a separate chip. Further, since only one chip is mounted on the package, the yield can be improved as compared with the case where the chip is formed and mounted on a separate chip.
また、望ましくは、無線ICタグ部と本来の半導体集積回路部とで電源ラインを分離するとともに、両者の間にはこれらを電気的に分離する絶縁分離領域を設けるようにする。これにより、同一のチップ上に形成した場合に、無線ICタグ部と本来の半導体集積回路部との間でリーク電流が流れるのを防止することができ、リークがある場合に比べて、本来の半導体集積回路では低消費電力化を図れるとともに無線ICタグでは微弱な電波によるリード・ライトが可能になる。 Desirably, the power supply line is separated between the wireless IC tag portion and the original semiconductor integrated circuit portion, and an insulating separation region for electrically separating them is provided between the two. As a result, when formed on the same chip, it is possible to prevent leakage current from flowing between the wireless IC tag portion and the original semiconductor integrated circuit portion. A semiconductor integrated circuit can reduce power consumption, and a wireless IC tag can be read and written by weak radio waves.
さらに、本願の他の発明は、本来の半導体集積回路が形成された半導体チップと無線ICタグが形成された半導体チップとをひとつのパッケージ内に実装するとともに、いずれかの半導体チップ上もしくはこれらの半導体チップが実装されるパッケージにアンテナとなる導電性パターンを形成するようにしたものである。これによって、内部の半導体集積回路の仕様や特性などの情報を半導体装置それ自身に持たせることができるため管理が容易になる。 Furthermore, another invention of the present application is to mount a semiconductor chip on which an original semiconductor integrated circuit is formed and a semiconductor chip on which a wireless IC tag is formed in one package, A conductive pattern serving as an antenna is formed on a package on which a semiconductor chip is mounted. As a result, the semiconductor device itself can be provided with information such as the specifications and characteristics of the internal semiconductor integrated circuit, which facilitates management.
また、望ましくは、前記無線ICタグには、電気的に書き込み可能な不揮発性メモリ回路を設け、該メモリ回路は読み出し専用の領域と、1度だけ書き込みが可能な領域と、複数回書き込みが可能な領域(書き替え可能領域)とに分けるようにする。これにより、当該半導体集積回路に関する書き替え不要なデータが誤って上書きされて消失したり、不正に改ざんされたりするおそれがなくデータの信頼性が向上する一方、ユーザが必要に応じて更新のための書き込みを行ないたいデータも格納することができ、使い勝手が向上するようになる。 Preferably, the wireless IC tag is provided with an electrically writable non-volatile memory circuit, and the memory circuit can write a plurality of times, a read-only area, a writable area once, and so on. And separate areas (rewriteable areas). As a result, data that does not need to be rewritten with respect to the semiconductor integrated circuit is erroneously overwritten and lost, and the data is improved without being feared to be tampered with. Data to be written can be stored, and usability is improved.
本願におい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下記のとおりである。
すなわち、本発明に従うと、半導体集積回路の仕様や特性などの情報を、それをパッケージに実装した半導体装置自身に持たせることができるため管理が容易になるとともに、製造コストを下げ、歩留まりも向上させることができる。また、リーク電流が流れるのを防止して、低消費電力化を図れるとともに微弱な電波によるリード・ライトが可能になるという効果がある。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
In other words, according to the present invention, information such as specifications and characteristics of a semiconductor integrated circuit can be held in the semiconductor device itself mounted on the package, thereby facilitating management, reducing manufacturing costs, and improving yield. Can be made. In addition, there is an effect that leakage current can be prevented from flowing, power consumption can be reduced, and reading / writing can be performed by weak radio waves.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用した半導体集積回路の第1の実施例を示す。図1において、符号100で示されているのは単結晶シリコンのような1個の半導体チップ、101は該チップの周縁部に沿って並んで形成されたボンディングパッドである。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor integrated circuit to which the present invention is applied. In FIG. 1,
図1に示されているように、本実施例においては、半導体チップ100上に本来の半導体集積回路部(本体IC)110の他に無線ICタグ部120が設けられ、半導体集積回路部110と無線ICタグ部120との間には両者を電気的に分離する絶縁分離領域130が設けられている。ボンディングパッド101のうち101a,101bは、無線ICタグ部120用のパッドであり、後述のアンテナに接続される。絶縁分離領域130は半導体チップの表面を選択酸化して形成される絶縁体あるいは半導体チップの表面に溝を掘って絶縁材料を充填してなる絶縁構造で構成することができる。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a wireless
特に制限されるものでないが、無線ICタグ部120は、図2に示すように、外部の読取装置との間で無線による送受信を行なう送受信回路121と、製造元コードや製造番号など所定のデータを記憶するメモリ回路122と、外部からの要求等に応じて上記メモリ回路122へデータを書き込んだりデータを読み出して送受信回路121により外部へデータを出力させる制御や所定の演算処理などを行なったりするコントロール回路123と、上記各回路121〜123に供給する電源電圧を生成する電源回路124などから構成されている。
Although not particularly limited, as shown in FIG. 2, the wireless
上記送受信回路121にはアンテナ150が接続され、アンテナを介して受信した交流信号に含まれる受信情報を抽出(復調)する機能や送信情報を搬送波に乗せた交流信号を形成(変調)してアンテナを駆動して送信する機能を有するように構成される。上記電源回路124は、コイルの誘導現象を利用して電力の供給を受け、受信側コイルに生じた交流信号をダイオードブリッジ回路などで整流して内部直流電源電圧を生成するように構成される。誘導現象を利用して電力の供給を受ける方式は、非接触型ICカードなどでも利用されている公知の技術であるので、詳しい説明は省略する。無線ICタグ部120はマイクロ波で送受信するものであっても良い。
An
上記メモリ回路122は、製造工程や流通過程で後からデータを書き込むことができるようにするため、読み出し専用のROM(リード・オンリ・メモリ)と電気的に書き込み可能なEPROMや電気的に書き込み消去可能なEEPROMのような不揮発性メモリにより構成される。表1には、上記メモリ回路122が例えば256バイトのような記憶容量を有するように形成された場合のデータフォーマットと各領域の機能、格納すべきデータの例が示されている。
The
表1に示されているように、この実施例では、メモリ回路122は読み出しのみ可能な領域と、1回だけ書き込み可能な領域と、何度も書き込み可能な領域とに分けられている。
As shown in Table 1, in this embodiment, the
このうち、読み出しのみ可能な領域には、製造番号や製造年月日、ウェハ特性などメーカ側の情報が格納される。これらの情報は製品に固有のものであり書き替える必要がないので、この領域は、マスクROMやヒューズROMなど再書き込み不能なメモリにより構成したり、EPROMにより構成しチップ状態でのみ書込みができパッケージに実装された後に外部端子から書込みができないような構成にすることができる。 Among these, information on the maker side such as a manufacturing number, a manufacturing date, and wafer characteristics is stored in an area where only reading is possible. Since this information is unique to the product and does not need to be rewritten, this area can be configured with non-rewritable memory such as mask ROM or fuse ROM, or it can be written only in the chip state with EPROM. It is possible to adopt a configuration in which writing cannot be performed from an external terminal after mounting.
1回だけ書き込み可能な領域には、流通来歴や素子の特性、配線特性など変更不要であってICに固有の情報が格納される。この領域は、1回だけ書き込みが行なえればよいので、EPROMにより構成することができる。流通来歴を書き込めるようにするためには、パッケージに実装された後に外部端子から書込みができるような構成にするのがよい。 In the area that can be written only once, information unique to the IC is stored, such as distribution history, element characteristics, and wiring characteristics, which need not be changed. Since this area only needs to be written once, it can be constituted by an EPROM. In order to be able to write the distribution history, it is preferable to be able to write from an external terminal after being mounted on the package.
何度も書き込み可能な領域は、ユーザが自由に任意の情報を格納することができるように開放されている記憶領域として提供される。この領域は、何度も書き込みが行なえるようにするため、フラッシュメモリやEEPROMにより構成され、かつパッケージに実装された後に外部端子から書込みができるような構成にされる。 The area that can be written many times is provided as a storage area that is open so that the user can freely store arbitrary information. This area is configured by a flash memory or an EEPROM so that data can be written many times, and can be written from an external terminal after being mounted on a package.
上記のように、3つの領域をそれぞれ異なるハードウェアのメモリにより構成する代わりに、全体を電気的に書き込み消去可能な不揮発性メモリにより構成し、アドレスを用いてコントロール回路123によってソフト的に各領域の機能を管理するように構成しても良い。具体的には、例えばアドレスの上位2ビットが"00"の領域は読み出し専用、上位2ビットが"01"の領域は1回だけ書き込み可能、上位2ビットが"10"および"11"の領域は何度も書き込み可能な領域と定義して管理することが考えられる。この場合、上位2ビットはフラグとみなすことができる。
As described above, instead of configuring the three areas with different hardware memories, the entire area is configured with an electrically erasable nonvolatile memory, and each area is softly controlled by the
図3は、本発明を適用した半導体集積回路の第2の実施例を示す。
この実施例の半導体集積回路は、無線ICタグ部120に、アンテナ接続用の一対のパッド101a,101bの他に、製造ライン等でパッケージに封入される前にプローブを当てて内部のROMにデータを格納するためのパッドP1,P2を設けたものである。このパッドP1,P2は、ボンディングワイヤによってパッケージ側のリード端子に接続されることがないようになっている。
FIG. 3 shows a second embodiment of a semiconductor integrated circuit to which the present invention is applied.
In the semiconductor integrated circuit of this embodiment, in addition to the pair of
図3のうち(A)は、アンテナ接続用のパッド101a,101bに電源用のプローブを当てて電源電圧を直接印加してICタグ内の論理回路とメモリ回路を活性化させることができるように電源回路が構成されている場合、あるいはアンテナを介して電源を与える場合で、後述のようにパッケージではなく当該半導体チップの上にアンテナとなる導電パターン150が形成されていてパッドP1,P2にプローブを当ててデータを格納する場合、に適用することができる実施例である。
3A shows that the logic circuit and the memory circuit in the IC tag can be activated by applying a power supply probe to the
図3(B)は、ウェハ状態でパッドP1,P2にプローブを当ててデータを格納する場合に、本来の半導体集積回路部110の電源電圧端子から無線ICタグ部120へも電源電圧を供給できるようにした例であり、後述のようにチップのパッケージにアンテナとなる導電パターンが形成される場合に適用すると有効な実施例である。この実施例においては、無線ICタグ部120のアンテナ接続用のパッド101a,101bと本来の半導体集積回路部110の給電用パッド101c,101dとの間を接続する電源ラインL1,L2とその途中に設けられたスイッチ素子SW1,SW2と、該スイッチの状態を制御するレジスタREGが設けられている。レジスタREGは、チップに電源電圧が印加されると自動的にスイッチ素子SW1,SW2をオン状態にするように設定が行なわれ、内部の制御回路の動作でオフ状態に変更できるように構成すると良い。
In FIG. 3B, when data is stored by applying probes to the pads P1 and P2 in the wafer state, the power supply voltage can also be supplied from the original power supply voltage terminal of the semiconductor integrated
図4には、上記半導体チップ100をパッケージに実装した第1の実施例の半導体装置が示されている。このうち(A)は平面説明図、(B)は断面説明図である。図4において、図1と同一もしくは相当する部位には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
FIG. 4 shows a semiconductor device of the first embodiment in which the
図4(A)に示されているように、この実施例においては、半導体チップ100が載置された絶縁基板210の表面にチップ100を囲むように、アンテナコイルとなる導電パターン221と電源ラインとなるリング状の導電パターン222,223が設けられている。これらの導電パターン221〜223のうち、アンテナコイルとなる導電パターン221は一部が切断されて2つの端部には、一端が無線ICタグ用のパッド101a,101bに結合されたボンディングワイヤ231,232の他端が結合されている。
As shown in FIG. 4A, in this embodiment, a
また、電源ライン用の導電パターン222,223には、それぞれ半導体チップ100のボンディングパッド101のうち半導体集積回路部110の電源パッドと電気的に接続するボンディングワイヤ233,234の一端が結合されている。なお、図4(A)において、半導体チップ100の周囲に放射状に設けられているのはリード端子であり、各リード端子201には半導体チップ100のボンディングパッド101のうち信号入出力用のパッドと電気的に接続するボンディングワイヤ235の一端が結合されている。240は、パッケージを構成する樹脂もしくはレジンである。
Also, one end of
この実施例において、電源ライン用の導電パターン222,223は、必須のものではなく省略することが可能である。また、この実施例においては、半導体チップ100を絶縁基板210の表面に載置しているが、絶縁基板210の内側をくり抜いて窓を有する枠状に形成して、半導体チップ100をリードフレームのダイ部分に載置して上記窓から臨むようにしても良い。
In this embodiment, the
図5は、本発明を適用した半導体装置の第2の実施例を示す。
この実施例は、図4の実施例における電源ラインとなるリング状の導電パターン222,223を設けずに、代わりにアンテナコイルとなる導電パターン221を渦巻状に形成し、内端と外端に無線ICタグ用のパッド101a,101bに結合されたボンディングワイヤ231,232の他端を結合したものである。この実施例によれば、チップやパッケージの大きさが同じであれば、図4の実施例に比べてアンテナコイルのインダクタンスを大きくして微弱な信号で外部装置と通信を行なうことができる。導電パターン221の巻き数はパターンの加工精度とチップおよびパッケージサイズとの関係によって決定されるが、許される範囲でできるだけ巻き数を多くするのが望ましい。
FIG. 5 shows a second embodiment of the semiconductor device to which the present invention is applied.
This embodiment does not provide the ring-shaped
また、この実施例では、アンテナコイルとなる導電パターン221を、リード端子が形成されるリードフレームによって構成することができる。すなわち、組み立て時には図示しないリードフレーム本体と一体の4隅のリード201a〜201dによってアンテナコイルとなる導電パターン221を保持し、チップ100を樹脂もしくはレジンでモールドした後に、リード201a〜201dを他のリードと同様にリードフレーム本体から切り離すことで、電位的にフローティングなアンテナコイルとすることができる。
In this embodiment, the
さらに、第1の実施例では、リード端子201がリードピンとして構成されているのに対し、第2の実施例では、リード端子201の外側の端部がパッケージ240の下面に露出するように折り曲げられ、半田ボール250によってリード端子201をプリント基板上に実装させるように構成されている。リード端子の形状は第1の実施例と第2の実施例で逆にしてもよい。第1の実施例と第2の実施例では、リード端子の形状は図示されているものに限定されるものでなく、これら以外の形状であっても良い。
Furthermore, in the first embodiment, the
図6(A)、(B)は上記実施例の変形例を示す。この変形例は、本来の半導体集積回路部110が形成された半導体チップ100上に2つの無線ICタグ部120a,120bを設けて同一のデータを格納しておくようにしたものである。これにより、データを読み出したときに2つのデータのうち一方が失われていても残りを有効なデータとすることで、歩留まりを向上させることができるとともに、読み出した2つのデータを比較し両者が一致したときにのみ有効なデータであると判定することでデータの信頼性を向上させることができる。
6A and 6B show a modification of the above embodiment. In this modification, two wireless
この変形例は、1つの半導体チップ100上に2つの無線ICタグ部120a,120bが設けられていても、デバイス全体が小さいのでアンテナを介してのデータの格納、読み出しは前記実施例と全く同じでよく、2つの無線ICタグ部120a,120bに対して別々に行なう必要はなく1回の動作で行なうことができる。
In this modified example, even if two wireless
図6(A)の変形例と(B)の変形例との差異は、(A)の変形例では2つの無線ICタグ部120a,120bが互いに離れた位置に設けられているとともにアンテナとなる導電パターン221が2つの無線ICタグ部120a,120bに対して別々に設けられているのに対し、(B)の変形例では2つの無線ICタグ部120a,120bが隣接して配置されるとともにアンテナとなる導電パターン221が共通に設けられている点である。
The difference between the modified example of FIG. 6A and the modified example of FIG. 6B is that in the modified example of FIG. 6A, the two wireless
半導体集積回路は欠陥が局所的に発生することが多いので、図6(A)の変形例の方は歩留まり向上を優先したい場合に適用すると有効であり、(B)の変形例の方は信頼性向上を優先したい場合に適用すると有効である。また、(B)の変形例は同一の面積であれば(A)よりもアンテナコイルの巻き線数を多くすることができるので、より微弱な電波でデータのリード・ライトが行なえるという利点がある。 Since defects often occur locally in a semiconductor integrated circuit, the modification of FIG. 6A is effective when applied to a case where priority is given to yield improvement, and the modification of FIG. 6B is more reliable. It is effective when it is applied when priority is given to improving the performance. Further, in the modified example of (B), since the number of windings of the antenna coil can be increased as compared with (A) if the area is the same, there is an advantage that data can be read / written with weaker radio waves. is there.
図7は、本発明を適用した半導体装置の第3の実施例を示す。図7(A)は横から見た状態、(B)は下から見た状態である。この実施例は、パッケージ240の下面にアンテナコイルとなる渦巻状の導電パターン221を設けたものである。さらに、渦巻状の導電パターン221の両端にそれぞれ無線ICタグ用のパッド101a,101bにボンディングワイヤ231a,231bで接続されたリード端子201a,201bを接続するための配線パターン261a,261bがパッケージ240の下面にされ、半田ボール250a,250bによってリード端子と配線パターンとが接続されるようになっている。
FIG. 7 shows a third embodiment of the semiconductor device to which the present invention is applied. FIG. 7A shows a state seen from the side, and FIG. 7B shows a state seen from below. In this embodiment, a spiral
図8は、本発明を適用した半導体装置の第4の実施例を示す。この実施例は、BGA(Ball Grid Array)型のパッケージに適用したものである。図8(A)は横から見た状態(図8CのA−A’線に沿った断面)、図8(B)はBGA基板241を上から見た状態、図8(C)はBGA基板241を下から見た状態である。パッケージとなるBGA基板241には表裏に導電体からなる配線パターン221,261〜263を形成した絶縁基板が用いられ、上面の中央にICタグを搭載した半導体チップ100が半田ボール252を用いたボンディングで実装されているとともに、下面の中央にアンテナコイルとなるツイン渦巻状の導電パターン221がプリント配線技術で形成されている。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the semiconductor device to which the present invention is applied. This embodiment is applied to a BGA (Ball Grid Array) type package. 8A is a side view (cross section taken along line AA ′ in FIG. 8C), FIG. 8B is a state when the
また、BGA基板241の底面の周縁部には、特に制限されるものでないが、外部端子となる半田ボール250が2列に配置されているとともに、BGA基板241のツイン渦巻状の導電パターン221の両端に対応する位置には貫通孔に導電材料を充填してなるビア(via)と呼ばれる構造271および半田ボール251および配線パターン261によって、無線ICタグのアンテナ接続用パッド(101a,101b)とアンテナコイルとしての導電パターン221の端部に接続されている。さらに、半導体チップ100の本来の半導体集積回路の入出力端子および電源端子としてのパッドは、各パッドに対応して設けられた半田ボール252とBGA基板241を構成する多層基板の内部に形成された配線パターン262およびビア272によってBGA基板241の底面に配置された外部端子としての半田ボール250に接続されている。
In addition, although not particularly limited to the peripheral edge of the bottom surface of the
図9は、本発明を適用した半導体集積回路の第3の実施例を示す。このうち図9(A)の半導体集積回路は、回路が形成された半導体チップ100の上方に層間絶縁膜を介して多層配線技術で形成したアンテナコイルとなる渦巻状の導電パターン150を設けたものである。渦巻状の導電パターン150の両端は、層間絶縁膜に形成されたスルーホール161〜163とリード配線152によって無線ICタグ120のアンテナ接続用パッドに接続されるようになっている。
FIG. 9 shows a third embodiment of the semiconductor integrated circuit to which the present invention is applied. Of these, the semiconductor integrated circuit of FIG. 9A is provided with a spiral
図9(B)は、回路形成領域の上方にアンテナコイルとなる導電パターン150を設ける代わりに、パッドの外側つまり半導体チップ110の周縁部にアンテナコイルとなる導電パターン150を設けるようにしたものである。この場合、複数の配線層を利用して基板と垂直の方向にリングを重ねたような複数巻き線のコイルとして形成することができる。
In FIG. 9B, instead of providing the
図9(A)のように回路形成領域の上方にアンテナコイルとなる導電パターン150を設ける場合には、配線層の数を増やさずに渦巻状の導電パターン150を形成しようとすると本来の配線を避けるように配線層を変えながら全体を設計しなければならない。そのため、パターン設計が面倒となるが、図9(B)のように回路形成領域の外側にアンテナコイルとなる導電パターン150を設ける場合には、他の配線との干渉を考慮しなくても良いため、パターン設計が容易になるという利点がある。
In the case where the
図10は、本発明を適用したパッケージ実装状態の半導体装置の他の実施例を示す。この実施例は、本来の半導体集積回路110が形成された半導体チップ100Aとは別個に無線ICタグ用半導体集積回路120が形成された半導体チップ100Bを、共通の絶縁基板210に載せて1つのパッケージに実装するようにしたものである。
FIG. 10 shows another embodiment of a semiconductor device mounted in a package to which the present invention is applied. In this embodiment, a
特に制限されるものでないが、この実施例では、無線ICタグ用半導体チップ100Bのパッド101a,101bが接続されるアンテナコイルとなるリング状の導電パターン150は絶縁基板210に形成されている。アンテナコイルとなる導電パターン221は、図5に示されているように絶縁基板210上にて渦巻状に形成したり、図8に示されているようにパッケージ240の下面に形成したり、図9(A)に示されているように半導体チップ100に形成したものを用いるようにしてもよい。
Although not particularly limited, in this embodiment, a ring-shaped
図11は、本発明を適用したパッケージ実装状態の半導体装置のさらに他の実施例を示す。この実施例は、本来の半導体集積回路110が形成された半導体チップ100Aとは別個に無線通信用半導体集積回路120’が形成された半導体チップ100Bを、共通の絶縁基板210に載せて1つのパッケージに実装するようにしたものである。ここで、無線通信用半導体集積回路120’とは、例えば図2に示されているような構成を有する無線ICタグ部120のうちメモリ122を除いたような構成を有するものを指す。アンテナコイルとなる導電パターン221は、図10の実施例と同様である。
FIG. 11 shows still another embodiment of a packaged semiconductor device to which the present invention is applied. In this embodiment, a
この実施例では、識別コードやICの仕様、製造履歴等のデータは、半導体チップ100A上に形成されているメモリ112を使用して記憶される。また、半導体チップ100A上のメモリ112に、無線通信用半導体集積回路120’によってデータをリード・ライトできるようにするため、無線通信用半導体集積回路120’にはアンテナ(221)に接続されるパッド101a,101bとは別個に、本来の半導体集積回路110との間でデータの入出力を行なうためのパッド101c,101dが設けられ、本来の半導体集積回路110側の対応するパッドとボンディングワイヤで接続される。
In this embodiment, data such as identification codes, IC specifications, and manufacturing history are stored using a
この場合、一方のパッドは同期用のクロックの送信、他方のパッドはデータの送受信のために使用される。パッドの数を少なくするためにはシリアル通信が有効であり、その場合、シリアルインタフェース回路を本来の半導体集積回路110と無線通信用半導体集積回路120’のそれぞれに設けるようにすると良い。パッドの数を増やしてもかまわない場合には、無線通信用半導体集積回路120’と半導体チップ100A上のメモリ112との間でパラレルにデータを送受信するように構成することができる。
In this case, one pad is used for transmitting a synchronizing clock and the other pad is used for transmitting / receiving data. In order to reduce the number of pads, serial communication is effective. In that case, a serial interface circuit is preferably provided in each of the original semiconductor integrated
その場合、半導体集積回路110は、無線ICタグを設けない場合とほぼ同一の構成とすることも可能である。また、本来の半導体集積回路110がシングルチップマイコンやシステムLSIのようにもともとシリアルインタフェース回路を有するLSIの場合には、既存のシリアルインタフェース回路を使用して無線通信用半導体集積回路120’との間でデータの送受信を行なうように構成することができる。
In that case, the semiconductor integrated
なお、この実施例では、無線通信用半導体集積回路120’によって半導体チップ100A上のメモリ112にデータをリード・ライトする際には、アンテナを介して無線通信用半導体集積回路120’に交流信号を与える一方、本来の半導体集積回路110に対しても外部端子(リード端子、パッド等)から電源電圧を供給して回路全体もしくは部分的にメモリ回路112を活性化してやる必要がある。
In this embodiment, when data is read / written from / to the
メモリ回路112は、本来の半導体集積回路110がもともと備えるものを利用する仕方のほか、本来の半導体集積回路110とはまったく分離されたメモリ回路112を半導体チップ100Aに形成して用いるようにしても良い。その場合、そのメモリ回路112の電源電圧は、無線通信用半導体集積回路120’から与えるように構成することができる。従って、かかる電源電圧を無線通信用半導体集積回路120’からメモリ回路112へ供給するためのパッドをそれぞれのチップに設けると良い。
In addition to using the
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例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いうまでもない。例えば前記実施例では、アンテナコイルとなる導電パターン221を半導体チップが搭載される絶縁基板210の上面またはパッケージ240の下面あるいは半導体チップ上に形成したものを説明したが、これらに限定されるものでなく、絶縁基板210の下面もしくは内部またはパッケージ240の上面もしくは内部に設けたり、ボンディングワイヤによって形成したりすることも可能である。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, in the above-described embodiment, the
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体集積回路をパッケージに実装した半導体装置に適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、半導体集積回路を搭載したプリント配線基板やICカード、モジュールなどにも利用することができる。 In the above description, the invention made mainly by the present inventor has been described as being applied to a semiconductor device in which a semiconductor integrated circuit, which is a field of use in the background, is mounted on a package. However, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor It can also be used for printed wiring boards, IC cards, modules, and the like on which integrated circuits are mounted.
100 半導体チップ
101 ボンディングパッド
101a,101b アンテナ接続用パッド
110 本来の半導体集積回路部
120 無線ICタグ部
130 絶縁分離領域
150 アンテナコイルとしての配線パターン
161〜163 スルーホール
201 リード端子
210 絶縁基板
221 アンテナコイルとしての配線パターン
231,232 ボンディングワイヤ
240 パッケージ
250 半田ボール
261,262 配線パターン
271,272 ビア(via)
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