JP5077335B2

JP5077335B2 - Ｉｃカード

Info

Publication number: JP5077335B2
Application number: JP2009286290A
Authority: JP
Inventors: 由隆青木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: JP2010231763A; US20100224685A1

Description

この発明はＩＣカードに関し、特に、電磁誘導を利用して外部装置との通信が可能なＩＣカードに関する。

リーダ／ライタ等の外部装置から搬送される電波を受信して、内臓する半導体チップのメモリ部に保持された情報と通信を行う集積回路（ＩＣ）を組み込んだＩＣ（Integrated Circuit）;カードが普及している。このようなカードには、交通機関や流通機構における料金の精算用として、一般に、ＲＦ-ＩＤ（Radio Frequency Identification）カード、クレジット機能付きのＩＣカード、インテリジェントカードといわれるものや商品情報を提供するＩＤタグといわれるものがある。

これらのカードには、受信する電波に共振するため、アンテナコイルと容量素子からなる共振回路が内蔵されており、電磁結合により誘起された起電力により、外部装置との情報の交換を行う。

アンテナコイルは、平面矩形形状のカードの周側部に沿って複数回旋回した上で、半導体チップの外部接続用電極に接続した構造とされたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、アンテナコイルは、半導体チップの一方の外部接続用電極に接続された一方の端部から延出され、カードの周縁部を内側から外側に向けて複数回螺旋状に引き回された上、旋回された線路を横断して他方の端部を半導体チップの他方の電極に接続された構造が採用されている。

ＩＣカードは、一般的に以下のように動作する。ＩＣカードは、内蔵したアンテナにより電磁界を利用するため、リーダ／ライタにかざすだけで、データを読み書きできる。ＩＣカード内に埋め込まれたＩＣチップ上のアンテナがリーダ／ライタから出ている電磁波を受信し、それをエネルギーに変換して電源を供給して、無線でデータのやりとりを行う。ＩＣチップ（金属端子）はカードの内側に埋め込まれている。

ＩＣカードの電力は、リーダ／ライタから発信される電波を使って発生させる（電磁誘導方式）。まず、リーダ／ライタ側のアンテナコイルに電流を流すと、交流磁界が発生する。この磁界の中にＩＣカードをかざすと、ＩＣカード側のアンテナコイルに交流電圧が誘起される。この交流電圧はＩＣカード内で直流電圧に変換され、ＩＣチップが動作する。

電力の供給と同時に、情報もやり取りされる。ＩＣカード側のアンテナコイルに電流を流すと同様に磁界（反磁界）が発生し、リーダ／ライタ側のアンテナコイルに影響を与える。ＩＣカードとリーダ／ライタ間でやり取りされる搬送波に対して、振幅、周波数、位相を変化させて信号を送る。（それぞれ、振幅偏移変調（ＡＳＫ）、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、位相偏移変調（ＰＳＫ））。変調波によってアンテナコイル内を流れる電圧が変化する。この変化をデジタルデータに変換する。

特開２００６−１４８４６２号公報

上述した如く、特許文献１においては、アンテナコイルが、半導体チップの一対の外部接続用電極間を複数回周回されたうえ、周回された線路を横断する構造であるため、この横断する部分には絶縁膜を設けて該絶縁膜の厚さ方向に貫通するビアホールを設ける必要がある。

このような構造は複雑であり、工程数が多くなるばかりでなく、短絡等の不具合が発生し易い。また、通常、カードは１ｍｍ以下と薄いために曲がり易いものであるが、ビアホールを設けることにより、一層曲がり易くなり且つそれにより断線やカード自体の破損が生じるなど信頼性が得られないものであった。カードの不良の最大の原因は、ＩＣと配線との接触不良であり、外圧による僅かな変形でも断線に繋がっていた。このように、カードが折られることによりループ部が折られると、ループ内を磁束が通過できないため、通信ができなくなるという問題があった。

そこで、この発明は、アンテナコイルが自身の線路を横断することがないようにすることにより、信頼性を向上することができるＩＣカードを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るＩＣカードは、カード本体と、前記カード本体の上面に、前記カード本体の外周側面に添って設けられた外周ループアンテナと、前記外周ループアンテナの内側に配置され、一方の面に送・受信回路が形成された半導体基板と、前記送・受信回路に接続されたパッドと、前記パッド上の少なくとも一部を除く前記半導体基板の前記一方の面側に設けられた絶縁膜と、を有する第１の半導体チップと、前記外周ループアンテナに接続された容量素子と、前記第１の半導体チップに接続された、システム制御用の制御回路を含む第２の半導体チップと、前記外周ループアンテナの内側に、前記半導体チップの前記パッドに接続され、前記絶縁膜上、前記カード本体上及び前記第２の半導体チップ上に設けられた内周ループアンテナと、前記第２の半導体チップに接続された電源用電池と、を具備し、前記第２の半導体チップは、前記第１の半導体チップと前記電源用電池との間に配置されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項１に記載の発明において、前記第１の半導体チップは第１の収納部に配置され、前記第２の半導体チップは第２の収納部に配置され、前記電源用電池は第３の収納部に配置されており、前記第１の半導体チップは、前記第２の半導体チップを介して前記電源用電池に接続されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項１または２に記載の発明において、前記第１の半導体チップ及び前記第２の半導体チップは、前記送・受信回路が形成された上面を覆う絶縁膜を有し、前記内周ループアンテナは少なくとも一部が前記絶縁膜上に設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発明において、前記カード本体は、ベースシートと、前記第１の半導体チップを収納する前記第１の収納部及び前記第２の半導体チップを収納する前記第２の収納部を有する中間シートとを含むことを特徴とする。
請求項５に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項４に記載の発明において、さらにカード本体の上面に設けられた上面シートを有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項４または５に記載の発明において、前記第１の半導体チップ上及び前記第２の半導体チップ上に、前記内周ループアンテナを覆う上層絶縁膜が形成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項６に記載の発明において、前記カード本体は、ベースシートと、前記第１の半導体チップを収納する前記第１の収納部及び前記第２の半導体チップを収納する前記第２の収納部を有する中間シートとを含み、前記上層絶縁膜は前記中間シートの上面に形成されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項７に記載の発明において、前記外周ループアンテナは前記上層絶縁膜上に設けられていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項３乃至８の何れか一項に記載の発明において、前記カード本体は、ベースシートと、前記第１の半導体チップを収納する前記第１の収納部及び前記第２の半導体チップを収納する前記第２の収納部を有する中間シートとを含み、前記内周ループアンテナは、他の一部が前記中間シートの上面に設けられていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項９に記載の発明において、前記外周ループアンテナは、前記中間シートの上面に設けられていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項９または１０に記載の発明において、前記中間シートを覆う上面シートを有し、前記外周ループアンテナは前記上面シートに設けられていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の発明において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを接続する配線を有することを特徴とする。
請求項１３に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項９乃至１２の何れか一項に記載の発明において、前記内周ループアンテナ上および前記中間シート上に上部絶縁層が設けられ、前記上部絶縁層上に前記外周ループアンテナが設けられていることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明に係るＩＣカードは、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の発明において、前記電源用電池は電気二重層コンデンサであることを特徴とする。

この発明によれば、半導体チップの外部接続用電極に接続された内周ループアンテナが外周ループアンテナの内周側に配置された構成とされているので、アンテナ自体の線路を横断することがなく、信頼性を向上することができる。

この発明の第１実施形態としてのＩＣカードの平面図。図１に示すＩＣカードのII-II線で切断した断面図。図２の要部拡大断面図。第１実施形態の変形例１としての半導体チップの断面図。この発明の回路の構成を説明するための図。図５の回路動作を説明するための図。第１実施形態の変形例２としてのＩＣカードの断面図。第１実施形態の変形例３としてのＩＣカードの断面図。この発明の第２実施形態としてのＩＣカードの平面図。図９のＸ-Ｘ線で切断した断面図。第２実施形態としてのＩＣカードの製造方法を説明するための拡大断面図。図１１に続く工程の断面図。図１２に続く工程の断面図。この発明の第２実施形態の変形例を示す断面図。この発明のその他の変形例としてのＩＣカードの平面図。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのＩＣカードの平面図を示す。ＩＣカード（以下、本明細書においては、カードと称する）１０は、平面がほぼ矩形状をなしており、該矩形状の外周側部に沿って一周する外周ループアンテナ４１と、容量素子４２と、半導体チップ２０と、該半導体チップ２０の外部接続用電極に接続された内周ループアンテナ５１を内蔵する。

外周ループアンテナ４１は、角部が円弧状とされた全体がほぼ長方形状を有し、ＩＣカード１０の外周側部に沿って一周されており、限定する意味ではないが、銅またはアルミニウムで形成されている。金又は銀で形成することも可能である。外周ループアンテナ４１は一対の電極部６１、６２を有している。

電極部６１、６２間には高誘電体層６３が設けられている。電極部６１、６２および高誘電体層６３は容量素子４２を構成する。外周ループアンテナ４１は、角部が円弧状とされた、全体がほぼ長方形状としたが、特に、この形状に特定されるものではなく、楕円形状、円形状あるいは多角形状としてもよいものである。

半導体チップ２０は、詳細は後述するが送信回路、受信回路、制御回路、メモリ部等の集積回路部を有し、該集積回路部を外部装置に電気的に接続するための外部接続用電極を有する。

内周ループアンテナ５１は、半導体チップ２０の外部接続用電極の上面に接合された一対の端部５１ａ、５１ａを有し、該一対の端部５１ａ、５１ａを遠回りする方向に引き出されて、半導体チップ２０の外周側部に沿って、その内側にほぼ一周して形成されている。内周ループアンテナ５１は、角部が円弧状とされた全体がほぼ正方形または長方形とされており、限定する意味ではないが、銅またはアルミニウムで形成されている。金又は銀で形成することも可能である。内周ループアンテナ５１は、全体がほぼ正方形または長方形としたが、特に、この形状に特定されるものではなく、楕円形状、円形状あるいは多角形状としてもよいものである。

図２は、図１のII―II線で切断した断面図であり、図３は図２の要部の詳細を説明するための拡大断面図である。
ＩＣカード１０は、カード本体３０および該カード本体３０の上面に接着された上面シート３５を有する。カード本体３０は、全体の厚さが８００μｍ〜１ｍｍとされ、ベースシート３１および該ベースシート３１に接着剤または両面接着剤付シートにより接着された中間シート３２から構成される。ベースシート３１および中間シート３２は、それぞれ、ポリエステル、ポリイミド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂シートにより形成される。

ベースシート３１は、典型的には厚さ１００μｍ〜２５０μｍで、全面べた状のシート部材である。中間シート３２は、３００μ〜６００μｍの厚さで、半導体チップ２０を収納する収納部３３を有する。収納部３３は、図３に図示される如く、平面サイズが半導体チップ２０とほぼ同じか、あるいはそれよりも僅かに大きいサイズであり、ベースシート３１の厚さ方向に貫通する開口部となっている。また、中間シート３２には、容量素子４２を形成するための開口部３４が形成されており、該開口部３４内には、電極部６１、６２および中間シート３２の厚さとほぼ同じ厚さの高誘電体層６３が充填されている。

中間シート３２の上面には、外周ループアンテナ４１が設けられている。図示はしないが、外周ループアンテナ４１の一対の電極部６１、６２は、中間シート３２の開口部３４の相対向する一対の側面にもベタ状に形成され、換言すれば、開口部３４内において厚さ方向に延出されている。

すなわち、電極部６１、６２は、中間シート３２の厚さ方向において、高誘電体層６３の厚さと同じサイズの長さを有する。上述した如く、一対の電極部６１、６２および高誘電体層６３は、容量素子４２を構成する。

このような、外周ループアンテナ４１および容量素子４２が固定された中間シート３２を形成する効率的な方法を例示する。
まず、べた状の樹脂シートに半導体チップ２０の収納部３３となる開口部および容量素子４２を形成するための開口部３４を設け、中間シート３２を形成する。開口部の形成は、プレス法でもエッチング法でもよい。

次に、中間シート３２の上面および開口部３４内に無電解めっきまたはスパッタにより下地金属膜を形成し、次に、電解めっきを行って上部金属膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、上部金属膜および下地金属膜をエッチングして、外周ループアンテナ４１および一対の電極部６１、６２を形成する。

この後、開口部３４内に、印刷法などにより高誘電体層６３を充填して容量素子４２を形成すればよい。なお、この場合、開口部３４内に高誘電体層６３を充填する方法に換え、電極を有する通常のチップコンデンサを開口部３４内に挿入する方法としてもよい。

中間シート３２の収納部３３内において、半導体チップ２０は、図示しない接着剤によりベースシート３１に接着されて固定されている。半導体チップ２０は、図３に図示される如く、シリコン等からなり、後述するが、上面側に形成された集積回路を有する半導体基板２１、該半導体基板２１の集積回路に接続された接続パッド２２、接続パッド２２の一部を除いて半導体基板２１の上面を覆う保護膜２３、接続パッド２２上に形成された突起電極（外部接続用電極）２４および突起電極（外部接続用電極）２４の周囲における保護膜２３上に形成された絶縁膜２５を有する。

突起電極（外部接続用電極）２４は、通常の配線の厚さが１０μｍ程度以下であるに対して、厚さ（高さ）が３０μｍ〜８０μｍと厚いもので、その上面は絶縁膜２５の上面と面一となっている。半導体チップ２０の上面側には、内周ループアンテナ５１が設けられている。すなわち、内周ループアンテナ５１の一対の端部５１ａ、５１ａは、半導体チップ２０の突起電極（外部接続用電極）２４の上面に接合された状態で、絶縁膜２５の上面に固着して設けられており、全体として半導体パッケージとして一体化されている。

半導体チップ２０の上部側に内周ループアンテナ５１を形成して半導体パッケージを形成する方法を例示する。まず、突起電極（外部接続用電極）２４の上面を含む半導体チップ２０の絶縁膜２５の上面全面に無電解めっきまたはスパッタにより下地金属膜を形成し、次に、該下地金属膜をめっき流路として電解めっきを行って上部金属膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、上部金属膜および下地金属膜をエッチングして、一対の端部５１ａ、５１ａを有する内周ループアンテナ５１を形成する。

図３において、半導体チップ２０を収納部３３内に収納して中間シート３２の下面をベースシート３１の上面に接着すると、中間シート３２の厚さと半導体チップ２０の高さが同じであるため、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１とは同一平面に位置する、換言すれば、面一となる。この場合、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１とが同一の厚さであれば、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１両者の上下面とも面一となる。しかし、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１の厚さは同一であることを要さない。両者の厚さが異なる場合でも、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１の下面は面一である。

半導体チップ２０および中間シート３２の上面には上面シート３５が配置される。上面シート３５は、典型的には厚さ５０μｍ〜１００μｍで、ポリエステルまたはポリイミドなどから全面べた状の透明シート部材であり、接着剤または両面接着剤付シートにより半導体チップ２０の上面および中間シート３２の上面全体に接着される。半導体チップ２０および中間シート３２に接着される面には、外装用の印刷が施されている。

次に、外周ループアンテナ４１および内周ループアンテナ５１の機能について説明する。図５において、外周ループアンテナＡＮＴ_outおよび半導体チップ２０に接続された内周ループアンテナＡＮＴ_inとは、相互に接近して配置されている。このため、外周ループアンテナＡＮＴ_outおよび内周ループアンテナＡＮＴ_inは誘導結合をする。

図６に図示される如く、図示しないリーダ／ライタ等の外部装置のアンテナから送信されるキャリア周波数ｆcを有する電波は、電磁誘導によって、ＩＣカード１０のコイルＬ_outに誘導電流を生成する。コイルＬ_outに発生した誘導電流は電磁結合されたコイルＬ_inに誘電電流を生成する。コイルＬ_outおよび容量Ｃ_sは共振回路を構成しており、その共振周波数ｆ₀をキャリア周波数ｆｃと一致させることにより、コイルＬ_outに大きな共振電流が生成される。

半導体チップ２０は、それぞれ、送信回路９１、受信回路９２、制御回路９３およびメモリ部９４を構成する集積回路を有している。コイルＬ_inに生成された誘導電流により制御回路９３が駆動され、これにより、外周ループアンテナ４１が受信した電波からデータが復元されて、メモリ部９４がアクセスされる。制御回路９３は、メモリ部９４にデータを書き込み、あるいはメモリ部９４に保持されたデータを送信回路９１に読み出し、変調してコイルＬ_outを介して、外部装置に送信する。外部装置では、送信回路から送信された半導体チップ２０のメモリ部９４に保持されていた情報を表示部において表示する。このようにして、外部装置とＩＣカード１０との情報の交換がなされる。

図４は、第１実施形態の変形例１を示す。図３に図示された半導体パッケージでは、内周ループアンテナ５１は半導体チップ２０の上面に露出されて設けられていた。変形例１は、内周ループアンテナ５１を絶縁膜の内部に埋没させた構成を示す。
すなわち、図４に図示された例では、内周ループアンテナ５１の上面および絶縁膜２５の上面全体に上層絶縁膜２６を設けた構造とされている。この場合、上層絶縁膜２６の厚さ分、突起電極（外部接続用電極）２４の高さおよび絶縁膜２５の厚さが小さくなっている。このような構造の半導体パッケージは、半導体チップ２０と内周ループアンテナ５１との接合がより強固となる。

上述した如く、内周ループアンテナ５１を有する半導体チップ２０は、半導体パッケージとして形成することが望ましい。特に、効率的に得る製造方法として、半導体ウエハの状態で、半導体チップ形成領域ごとに、図３または図４に図示された内周ループアンテナ５１を有する半導体チップ２０を形成した後、ダイシングラインに沿ってダイシングして個々の半導体パッケージを得るようにすると、一層、生産性が向上する。

図７は、第１実施形態の変形例２を示す。この変形例２では、カード本体３０に下面シート３６が加えられている。下面シート３６は、上面シート３５と同様に、透明な樹脂シートで形成され、ベースシート３１と対向する面に外装用の印刷が施され、該印刷面がベースシート３１の下面に接着されている。

図８は、第１実施形態の変形例３を示す。図３および図４に図示した例では、外周ループアンテナ４１は中間シート３２の上面に設けられていた。図８においては、外周ループアンテナ４１は、上面シート３５の下面に設けられている。上面シート３５は、接着剤または両面接着剤付シートにより中間シート３２の上面に接着されるので、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１とは、面一となる。

以上のように、従来、端部５１ａと外周ループアンテナ４１との間に、同軸ケーブル等のコネクターを介す必要があったものを、第１実施形態のＩＣカード１０では、半導体チップ２０の再配線を内周ループアンテナ５１にしたことで、端部５１ａから外周ループアンテナ４１までの結線を無くすことができる。つまり、カード本体３０の外周側部の内側に沿って外周ループアンテナ４１を周回し、該外周ループアンテナ４１の内側に送・受信回路が内蔵された半導体チップ２０を配し、該半導体チップ２０の上面に、当該半導体チップ２０の外周側部に沿って周回された内周ループアンテナ５１を設けたので、それぞれのループアンテナがアンテナ自体の線路を横断することがなく、信頼性を向上することができる。また、外周ループアンテナ４１と内周ループアンテナ５１とが面一な構成とされていることにより、電磁結合により生成される起電力の効率が高く信頼性の高い動作が得られる。

（第２実施形態）
図９はこの発明の第２実施形態としてのＩＣカードの平面図を示し、図１０は図９のＸ―Ｘ線で切断した断面図を示す。ＩＣカード（以下、カードと称する）１０は、平面がほぼ矩形状をなしており、該矩形状の外周側部に沿って一周する外周ループアンテナ４１と、容量素子４２と、第１の半導体チップ２０と、第２の半導体チップ７０と、第１の半導体チップ２０の外部接続用電極接続された内周ループアンテナ５１と、電源用電池８０を内蔵する。

外周ループアンテナ４１には、第１実施形態と同様に、ループアンテナを形成する線路の中間に容量素子４２が接続されている。

第１の半導体チップ２０は、第１実施形態の場合より平面サイズは小さく形成されているが、第１実施形態の場合と同様、送信回路、受信回路、制御回路、メモリ部等の集積回路部を有し、該集積回路部を外部装置に電気的に接続するための複数の突起電極（外部接続用電極）２４ａ、２４ｂを有する。

第２の半導体チップ７０は、図示はしないが、システム制御用の制御回路、演算部およびメモリ部を有する。第２の半導体チップ７０は、配線５３により第１の半導体チップ２０の突起電極（外部接続用電極）２４ｂに接続された複数の入出力用電極７４ａおよび複数の電源用電極７４ｂを有する。

内周ループアンテナ５１は、第１の半導体チップ２０の外部接続用電極の上面に接合された一対の端部５１ａ、５１ａを有し、該一対の端部５１ａ、５１ａから遠ざかる方向に引き出され、中間シート３２の上面および第２の半導体チップ７０の上面に引き回されてほぼ一周するように延出されている。

このように、第２実施形態においては、内周ループアンテナ５１の平面サイズを第１の半導体チップ２０の平面サイズよりも大きくしているため、第１の半導体チップ２０の平面サイズが小さい場合であっても、電磁誘導により発生する起電力を十分とすることができる。このことは、第１の半導体チップ２０の平面サイズを検討するに際して、必要とされる内周ループアンテナ５１の平面サイズを考慮することがないことを意味し、第１の半導体チップ２０の平面サイズを十分に小さいものとすることが可能となり、これにより、第１の半導体チップ２０を安価なものとし、ひいてはＩＣカード１０を安価にする。

なお、第２実施形態の場合においても、内周ループアンテナ５１は、全体がほぼ正方形または長方形に特定されるものではなく、楕円形状、円形状あるいは多角形状としてもよいものである。

電源用電池８０は、例えば、電気二重層コンデンサからなるもので、図示はしないが、厚さ方向の中間部に配置されたセパレータ、該セパレータの上下面に設けられた活性炭などからなる一対の分極性電極および該一対の分極性電極および前記セパレータを覆う電解液が充填されたパッケージにより構成されている。電気二重層コンデンサの詳細については、例えば、特開２０００−３５３５４２号公報を参照されたい。

電源用電池８０の正・負電極の一方は、中間シート３２の上面および第２の半導体チップ７０の上面に設けられた配線５４により第２の半導体チップ７０の電源用電極７４ｂの１つに接続されている。また、電源用電池８０の正・負電極の他方は、中間シート３２の下面に形成された配線５６、中間シート３２に形成されたビアホール５７（図９参照）、および中間シート３２の上面および第２の半導体チップ７０の上面に設けられた配線５５により第２の半導体チップ７０の電源用電極７４ｂの他の１つに接続されている。

図１１〜図１３は、第２実施形態における要部およびその製造方法を説明するための拡大断面図である。
中間シート３２は、第１の半導体チップ２０を収納する第１の収納部３３および第２の半導体チップ７０を収納する第２の収納部３７を有するものであり、べた状のシート部材にプレス法またはエッチング法により第１の収納部３３および第２の収納部３７を形成した後、接着剤または両面接着剤付シートによりベースシート３１の上面に接着される（図１１参照）。

第１の半導体チップ２０および第２の半導体チップ７０を、それぞれ、第１の収納部３３および第２の収納部３７に収納し、それぞれ、その底面をベースシート３１に接着する。第２の半導体チップ７０は、第１の半導体チップ２０と同様、シリコン等からなり、上面側に形成された集積回路を有する半導体基板７１、該半導体基板７１の集積回路に接続された接続パッド７２、接続パッド７２の一部を除いて半導体基板７１の上面を覆う保護膜７３、接続パッド７２上に形成された複数の入出力用電極７４ａおよび一対の電源用電極７４ｂ、および、入出力用電極７４ａおよび電源用電極７４ｂの周囲における保護膜７３上に形成された絶縁膜７５を有する（図１２参照）。

中間シート３２の上面には、外周ループアンテナ４１および内周ループアンテナ５１が設けられている。内周ループアンテナ５１は、第１の半導体チップ２０の突起電極（外部接続用電極）２４の上面に接合された一対の端部５１ａ、５１ａから遠ざかる方向に引き出され、中間シート３２の上面および第２の半導体チップ７０の上面に引き回されている。

また、第１の半導体チップ２０の複数の突起電極（外部接続用電極）２４ｂと第２の半導体チップ７０の複数の入出力用電極７４ａとを接続する配線５３は、それぞれ、第１の半導体チップ２０の上面と第２の半導体チップ７０の上面、および中間シート３２の上面に形成されている。

また、電源用電池８０の正・負電極の一方と第２の半導体チップ７０の電源用電極７４ｂとを接続する配線５４は、中間シート３２の上面および第２の半導体チップ７０の上面に設けられている。

次に、このような、外周ループアンテナ４１、内周ループアンテナ５１および容量素子４２を中間シート３２上に形成する効率的な方法を図１３を参照して説明する。但し、電源用電池８０および容量素子４２に関連する部分については、図１０を参照されたい。
まず、べた状の樹脂シートに、第１の半導体チップ２０を収納する第１の収納部３３、第２の半導体チップ７０を収納する第２の収納部３７、電源用電池８０を収納する第３の収納部５９および容量素子４２を形成するための開口部３４を設け、中間シート３２を形成する。次に、図示はしないが、ビアホール５７および中間シート３２の下面に配線５６を形成する。ビアホール５７の形成はパンチング法またはエッチング法を用いて、配線５６の形成は、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。

次に、第１の収納部３３、第２の収納部３７および第３の収納部５９に、それぞれ、第１の半導体チップ２０、第２の半導体チップ７０および電源用電池８０を収納し、それぞれ、ベースシート３１に接着する。

中間シート３２の上面全面および開口部３４内に無電解めっきまたはスパッタにより下地金属膜を形成し、次に、下地金属膜をめっき流路とする電解めっきを行って上部金属膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、上部金属膜および下地金属膜をエッチングして、一対の電極部６１、６２を含む外周ループアンテナ４１、内周ループアンテナ５１、複数の配線５３、一対の配線５４を形成する。この後、開口部３４内に、高誘電体層６３を形成すればよい。

以上のように、第２実施形態のＩＣカード１０においても、外周ループアンテナ４１の内側に送・受信回路が内蔵された半導体チップ２０を配し、該半導体チップ２０の上面を含む中間シート３２の上面に内周ループアンテナ５１を設けたので、それぞれのループアンテナがアンテナ自体の線路を横断することがなく、信頼性を向上することができる。

図１４は、第２実施形態の変形例を示す。図１４において、図１０に図示されたカードと相違する点は、外周ループアンテナ４１が、内周ループアンテナ５１上に形成された上部絶縁層３８上に形成されている点である。
すなわち、図１４に図示されたＩＣカード１０は、配線５３および内周ループアンテナ５１等の上面を含む中間シート３２の上面全体に上部絶縁層３８が形成され、該上部絶縁層３８上に外周ループアンテナ４１が形成され、外周ループアンテナ４１の上面を含む上部絶縁層３８上全面にオーバーコート膜３９が形成された構造を有する。

本発明において、上述した以外の変形を適用することができる。例えば、図１４の構成において、外周ループアンテナ４１およびオーバーコート膜３９を形成せず、図８に図示される如く、外周ループアンテナ４１を上面シート３５の下面に形成するようにしてもよい。また、図１３に図示される構造において、外周ループアンテナ４１、内周ループアンテナ５１等の上面を含む中間シート３２の上面に上部絶縁層３８を形成し、該上部絶縁層３８の上面に上面シート３５を接着するようにしてもよい。

半導体チップとして、図８に図示された半導体チップ２０のみを有するＩＣカード１０の場合においても、内周ループアンテナ５１等の上面を含む中間シート３２の上面に上部絶縁層を形成する構造を採用することも可能である。

また、第２実施形態においても、ベースシート３１の下面に下面シート３６を接着する構造とすることができる。また、図示はされていないが、カード本体３０を１枚の板状部材とし、半導体チップ等を収納する収納部は、該板状部材の厚さの中間に底面を有する凹部として形成するようにしてもよい。
なお、この発明のその他の変形例におけるＩＣカードの平面図を図１５に示す。このように、容量素子４２を有していない構造でもよい。
その他、本発明は、その趣旨の範囲において、種々、変形して適用可能である。

１０ＩＣカード
２０第１の半導体チップ
２４、２４ａ、２４ｂ突起電極（外部接続用電極）
３０カード本体
３１ベースシート
３２中間シート
３３、３７、３９収納部
３５上面シート
３６下面シート
３８上部絶縁層
３９オーバーコート膜
４１外周ループアンテナ
４２容量素子
５１内周ループアンテナ
５１ａ端部
５３、５４、５５，５６配線
７０第２の半導体チップ
８０電源用電池

Claims

カード本体と、
前記カード本体の上面に、前記カード本体の外周側面に添って設けられた外周ループアンテナと、
前記外周ループアンテナの内側に配置され、一方の面に送・受信回路が形成された半導体基板と、前記送・受信回路に接続されたパッドと、前記パッド上の少なくとも一部を除く前記半導体基板の前記一方の面側に設けられた絶縁膜と、を有する第１の半導体チップと、
前記外周ループアンテナに接続された容量素子と、
前記第１の半導体チップに接続された、システム制御用の制御回路を含む第２の半導体チップと、
前記外周ループアンテナの内側に、前記半導体チップの前記パッドに接続され、前記絶縁膜上、前記カード本体上及び前記第２の半導体チップ上に設けられた内周ループアンテナと、
前記第２の半導体チップに接続された電源用電池と、
を具備し、
前記第２の半導体チップは、前記第１の半導体チップと前記電源用電池との間に配置されることを特徴とするＩＣカード。
請求項１に記載の発明において、
前記第１の半導体チップは第１の収納部に配置され、前記第２の半導体チップは第２の収納部に配置され、前記電源用電池は第３の収納部に配置されており、
前記第１の半導体チップは、前記第２の半導体チップを介して前記電源用電池に接続されていることを特徴とするＩＣカード。
請求項１または２に記載の発明において、前記第１の半導体チップ及び前記第２の半導体チップは、前記送・受信回路が形成された上面を覆う絶縁膜を有し、前記内周ループアンテナは少なくとも一部が前記絶縁膜上に設けられていることを特徴とするＩＣカード。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の発明において、前記カード本体は、ベースシートと、前記第１の半導体チップを収納する前記第１の収納部及び前記第２の半導体チップを収納する前記第２の収納部を有する中間シートとを含むことを特徴とするＩＣカード。
請求項４に記載の発明において、さらにカード本体の上面に設けられた上面シートを有することを特徴とするＩＣカード。
請求項４または５に記載の発明において、前記第１の半導体チップ上及び前記第２の半導体チップ上に、前記内周ループアンテナを覆う上層絶縁膜が形成されていることを特徴とするＩＣカード。
請求項６に記載の発明において、前記カード本体は、ベースシートと、前記第１の半導体チップを収納する前記第１の収納部及び前記第２の半導体チップを収納する前記第２の収納部を有する中間シートとを含み、前記上層絶縁膜は前記中間シートの上面に形成されていることを特徴とするＩＣカード。
請求項７に記載の発明において、前記外周ループアンテナは前記上層絶縁膜上に設けられていることを特徴とするＩＣカード。
請求項３乃至８の何れか一項に記載の発明において、前記カード本体は、ベースシートと、前記第１の半導体チップを収納する前記第１の収納部及び前記第２の半導体チップを収納する前記第２の収納部を有する中間シートとを含み、前記内周ループアンテナは、他の一部が前記中間シートの上面に設けられていることを特徴とするＩＣカード。
請求項９に記載の発明において、前記外周ループアンテナは、前記中間シートの上面に設けられていることを特徴とするＩＣカード。
請求項９または１０に記載の発明において、前記中間シートを覆う上面シートを有し、前記外周ループアンテナは前記上面シートに設けられていることを特徴とするＩＣカード。
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の発明において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを接続する配線を有することを特徴とするＩＣカード。
請求項９乃至１２の何れか一項に記載の発明において、前記内周ループアンテナ上および前記中間シート上に上部絶縁層が設けられ、前記上部絶縁層上に前記外周ループアンテナが設けられていることを特徴とするＩＣカード。
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の発明において、前記電源用電池は電気二重層コンデンサであることを特徴とするＩＣカード。