無線通信記録媒体およびその製造方法
【課題】 半導体素子とアンテナとの接続を高信頼かつ低コストに行うことが可能で、かつ、無線通信時の半導体素子の放熱を効果的に行うことが可能な無線通信記録媒体およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 インレット１は、絶縁性フィルム基板２と、その上に配置されたループ状のアンテナ３と、金属箔により形成された第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と、それらの放熱ランド上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子６とを有し、第１の放熱ランド４は２つの電極ランド４ａおよび４ｂとからなり、それらは半導体素子６の底面部の電極に接合し、かつ、電極ランド４ａおよび４ｂはアンテナ３のループの端部３ａおよび３ｂと接続され、第２の放熱ランド５は、第１の放熱ランド４と分離され、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。
【解決手段】 インレット１は、絶縁性フィルム基板２と、その上に配置されたループ状のアンテナ３と、金属箔により形成された第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と、それらの放熱ランド上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子６とを有し、第１の放熱ランド４は２つの電極ランド４ａおよび４ｂとからなり、それらは半導体素子６の底面部の電極に接合し、かつ、電極ランド４ａおよび４ｂはアンテナ３のループの端部３ａおよび３ｂと接続され、第２の放熱ランド５は、第１の放熱ランド４と分離され、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子に接続されたアンテナを有し、リーダーライタから送信される電磁波により電力が供給されることによりデータ通信を行う無線通信記録媒体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、要求されるセキュリティの高度化、管理すべき情報量の増大、あるいは非接触方式の使用上の簡便さ等から、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグを用いた電子決済システム、入退室管理システム、商品情報データ管理システムなど、様々なシステムが導入されている。
【０００３】
このような非接触の無線通信記録媒体においては、搭載された半導体素子がアンテナに接続され、リーダーライタから送信される電磁波により電力の供給がなされて無線通信が行われる。半導体素子はその供給電力により駆動されるが、この場合、通常、発熱を伴うことが知られている。
【０００４】
現在、多種多様なリーダーライタが普及しており、そこから発生する磁界強度も様々である。無線通信記録媒体とリーダーライタとの組み合わせにより、それらの間の通信特性が必ずしも常に良好な状態にあるとは限らない。無線通信記録媒体に搭載された半導体素子に対してリーダーライタの磁界強度が過度に強いものであれば、半導体素子の急激な温度上昇を招き、その特性や信頼性が低下したり、時には回路自体を破壊してしまう恐れが生じる。
【０００５】
しかも、無線通信記録媒体として最も普及しているＩＣカードや薄型のＩＣタグにおいて、その構成基材や封止材は、半導体素子の発熱の影響を受けやすく、発熱が大きい場合は変形してしまうことがある。その結果、無線通信記録媒体表面の機能が低下し、例えば平滑性が損なわれることによる印刷性の劣化や、耐久性、耐環境性の低下を引き起こすという問題が生じる。
【０００６】
そこで、これらの問題を回避するための従来の方法として、特許文献１および特許文献２に記載された方法が知られている。
【０００７】
特許文献１の方法は、無線ＩＣカードにおいて、絶縁性フィルム上に形成された金属箔からなるヒートシンク上に、半導体素子をその電極が形成された底面部を上にして搭載して接着し、放熱を促すものである。この場合、半導体素子の電極と絶縁性フィルム上に形成された金属箔によるアンテナコイルとは金属線を用いたワイヤボンディングにより接続される。
【０００８】
また、特許文献２の方法は、半導体素子の電極が形成された底面部とは反対側の面に金属、または熱伝導性樹脂からなる放熱構造を設けるか、または、さらに半導体素子の底面部の側にも同様な放熱構造を設けて、その放熱構造によって半導体素子を挟み込むことにより、放熱を促すものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００―１６３５４３号公報
【特許文献２】特開２００７―２２６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら特許文献１による方法では、半導体素子の電極とアンテナとをワイヤボンディングにより接続する必要があるため、半導体素子の一般的な接合方法であるフリップチップ工法を用いることが困難であるという問題がある。フリップチップ工法は、半導体素子の底面部にある電極端子にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等による金属またはそれらを含む合金の突起を形成し、その突起をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の絶縁性フィルムの基板上に設けられた金属箔等により形成されたアンテナの両端に突き刺すことにより導通させる直接的な接合方法であり、ワイヤボンディングに比べ信頼性やコスト面で優位な接続方法である。
【００１１】
また、特許文献２による方法は、半導体素子の底面側、またはその反対側の面に隣接する放熱構造としてＳＵＳ材などによる金属板を、接着剤もしくは熱伝導性樹脂を介して接着する方法である。なお、接着剤で半導体素子の底面とは反対側の面に金属板を接着する方法は半導体素子を外力から保護するための補強構造として一般的に知られた手法である。しかし、この方法では放熱構造との間に接着剤を用いており、通常、その接着層の厚さが数μｍ程度以上あり、半導体素子から放熱構造への熱伝導が制限されるため、半導体素子の放熱が常に十分であるとはいえない。
【００１２】
本発明は上記のような問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、半導体素子とアンテナとの接続を高信頼かつ低コストに行うことが可能で、かつ、無線通信時の半導体素子の放熱を効果的に行うことが可能な無線通信記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の無線通信記録媒体は、絶縁材料の薄板よりなる支持体と、前記支持体上に配置されたループ状のアンテナと、前記支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜により形成された第１の放熱ランドおよび第２の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子とを有し、前記第１の放熱ランドは互いに分離された複数の電極ランドからなり、前記電極ランドの少なくとも２つはそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合し、かつ、前記電極ランドの少なくとも２つは前記アンテナのループの端部と接続され、前記第２の放熱ランドは、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離され、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドは、それぞれ複数の穴または溝形状を有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドと前記アンテナは前記支持体の同一面上に形成されていることが望ましい。
【００１５】
また、前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に金属薄板または金属箔または金属膜により形成された第３の放熱ランドを有し、前記第３の放熱ランドは、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置され、かつ、複数の穴または溝形状を有していてもよい。
【００１６】
本発明の無線通信記録媒体の製造方法は、絶縁材料の薄板よりなる支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜よりなる金属層を設置する工程と、前記金属層を加工することにより、ループ状のアンテナと、少なくとも２つが前記アンテナのループの端部と接続され、かつ、互いに分離された複数の電極ランドを有する第１の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離された第２の放熱ランドとを形成する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部に複数の電極を備える半導体素子を前記底面部を接触させて配置し、前記電極ランドの少なくとも２つをそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドに、それぞれ複数の穴または溝を形成する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に、金属薄板、金属箔または金属膜により、複数の穴または溝形状を有する第３の放熱ランドを形成する工程を有し、前記第３の放熱ランドを、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置してもよい。
【００１８】
また、本発明の無線通信記録媒体は、ＩＣカードまたはＩＣタグであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
蓄熱物を効率よく放熱させるには、その蓄熱物から熱容量の大きな物体（放熱対象物）に熱伝導させ、さらにその物体の表面積を増やすことが必要となる。そこで、本発明では、放熱対象となる半導体素子の底面部に重なるように金属箔等の金属層を放熱ランドとして接触させて配置することにより、放熱対象物の熱容量を大きくし、さらに表面積を拡大している。この場合、放熱ランドとして、単に一様な厚さの金属箔など用いるのでなく、その金属箔などに複数の穴または溝形状を設けることにより、表面積の拡大による放熱特性の向上と共に、放熱ランドの剛性を低下させている。
【００２０】
すなわち、電力供給により発生した半導体素子の熱を放熱ランドへ伝導させ、半導体素子内の蓄熱を減少させるとともに、放熱ランドに複数の穴または溝形状を設けることにより、曲げや捻りなどの外力により発生する電極接合部への応力を低減することができ、高い信頼性を得ている。
【００２１】
また、耐久性向上のため半導体素子を金属板で補強する場合、その金属も熱伝導率が高くヒートシンク的に機能するので、本発明の放熱ランドを併用することにより、さらに放熱効果は高まる。また、設計上の制約やコストの問題で上記の金属板による補強構造が取れない場合でも、本発明の放熱ランドを用いることにより、高い放熱効果が得られる。
【００２２】
以上のように、本発明により、半導体素子とアンテナとの接続を高信頼かつ低コストに行うことが可能で、かつ、無線通信時の半導体素子の放熱を効果的に行うことが可能な無線通信記録媒体およびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による無線通信記録媒体の第１の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図。
【図２】図１のインレットにおける第１および第２の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図。
【図３】本発明による無線通信記録媒体の第２の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図。
【図４】図３のインレットにおける第１、第２および第３の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図。
【図５】本発明による無線通信記録媒体の第３の実施の形態であるシール形状タグの模式的な断面図。
【図６】本発明による無線通信記録媒体の第４の実施の形態であるＩＣカードの模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明による無線通信記録媒体の第１の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図であり、図２は図１のインレットにおける第１および第２の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図である。ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信記録媒体は、一般に、支持基板上に半導体素子とアンテナとを実装したインレットを外装基材で挟み込んで封入し、成形することにより作製される。
【００２６】
図１、図２に示すように、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１は、絶縁材料の薄板よりなる支持体である絶縁性フィルム基板２と、絶縁性フィルム基板２上に配置されたループ状のアンテナ３と、絶縁性フィルム基板２上に金属箔により形成された第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子６とを有する。第１の放熱ランド４は、互いに分離された２つの電極ランド４ａおよび４ｂとからなる。電極ランド４ａおよび４ｂはそれぞれ半導体素子６の底面部の電極に接合し、かつ、アンテナ３のループの端部３ａおよび３ｂと接続される。第２の放熱ランド５は、第１の放熱ランド４と非導通となるように分離される。第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。
【００２７】
ここで、絶縁性フィルム基板２の材質はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）などの一般的な高分子フィルムであり、絶縁性があれば特に材質は限定されない。絶縁性フィルム基板２の厚さは任意であるが好ましくは２０〜１００μｍ程度である。本実施の形態では第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、半導体素子６の底面部が接触する部分以外の部分に、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有するが、この穴の形状については特に限定はなく、穴は貫通していなくてもよく、形状も丸穴でなく角穴やその他の任意の形状でもよい。また、穴の代わりに任意の幅、深さ、長さ、平面形状を有する多数の溝を形成してもよい。この場合の溝は膜厚方向に貫通する溝、すなわちスリットであってもよい。その穴や溝の形成方法はレジストパターンを用いたフルエッチングやハーフエッチング、レーザ加工、開口マスクを用いた蒸着、スパッタ等があるが、所望の形状に加工できればいずれの方法でもよい。また、それらの穴や溝の形成方法によっては、絶縁性フィルム基板２の上面にも同様な形状の穴や溝が形成されても良い。
【００２８】
第１の放熱ランド４は、半導体素子６の電極とアンテナ３を接続する端子としても機能する。第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５の面積は任意であるが、放熱性や通信特性の安定性を考慮すると、第１の放熱ランド４と第２の放熱ランド５の面積を加算した面積は、半導体素子６の底面部の面積に対し１００％〜５０００％程度が望ましい。第１放熱ランド４および第２の放熱ランド５を構成する金属箔の厚さは任意であるが、好ましくは１０〜１００μｍ程度である。その金属箔の材質としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。
【００２９】
アンテナ３、第１の放熱ランド４、第２の放熱ランド５の形成方法は、金属箔を絶縁性フィルム基板２上に貼り付けた後、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の一般的な印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理にて形成する方法が望ましいが、開口マスクを用いた蒸着やスパッタによる形成方法であっても構わない。
【００３０】
また、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１において、半導体素子６とアンテナ３とからなる回路で所望の共振周波数を得るために、キャパシタを設けてもよい。このキャパシタは、アンテナ３、第１の放熱ランド４、第２の放熱ランド５と同一面上に形成した金属箔と、絶縁性フィルム基板２を介して裏側に形成された金属箔により構成してもよく、またはＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃなどの導電性フィラーを分散した導電性インキを印刷して形成した導電膜により構成してもよい。
【００３１】
半導体素子６の底面部には、フリップチップ工法でアンテナ等との接続を行うためのＡｕによるバンプと呼ばれる突起上の電極が形成されている。図２に示すように、アンテナと接続される電極パッドには電極用バンプ７が、機械的な接続強度を得る目的の支え用パッドには支え用バンプ８が形成されている。電極用バンプ７および支え用バンプ８は電解メッキ法、無電解メッキ法、スタッドバンプ法などの方法で形成される。電極用バンプ７および支え用バンプ８が形成された半導体素子６はフリップチップ工法で第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と接続される。半導体素子６の電極用バンプ７は第１の放熱ランド４の電極ランド４ａおよび４ｂに接続されることにより、アンテナ３と導通する。支え用バンプ８は第２の放熱ランド５に接続される。接続にあたっては電気的接合および物理的接合をより強固とするため、エポキシ系、アクリル系などの熱硬化型ペースト、異方性導電ペースト、異方性導電フィルムなどの接着剤９を使用することにより行われる。
【００３２】
図３は本発明による無線通信記録媒体の第２の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図であり、図４は図３のインレットにおける第１、第２、および第３の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図である。図３、図４に示すように、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０は、第１の実施の形態と同様に、絶縁性フィルム基板２と、絶縁性フィルム基板２上に配置されたループ状のアンテナ３と、絶縁性フィルム基板２上に金属箔により形成された第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子６とを有する、第１の放熱ランド４は、互いに分離された２つの電極ランド４ａおよび４ｂとからなる。電極ランド４ａおよび４ｂは、それぞれ半導体素子６の底面部の電極に接合し、かつ、アンテナ３のループの端部３ａおよび３ｂと接続される。第２の放熱ランド５は、第１の放熱ランド４と非導通となるように分離される。第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。
【００３３】
但し、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０は、絶縁性フィルム基板２の第１および第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に金属箔により形成された第３の放熱ランド１３を有する。第３の放熱ランド１３は、半導体素子６の底面部と一部の領域が重なるよう配置され、かつ、膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。さらに、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０では、半導体素子６の外力に対する耐久性を向上させるため、ステンレス材などの金属による補強板１１を半導体素子６上に設置している。
【００３４】
ここで、絶縁性フィルム基板２の材質としては、第１の実施の形態と同様な多種類の材質が可能であり、第１、第２および第３の放熱ランドの貫通穴の数や形状も任意に設定でき、また貫通穴の代わりに、非貫通の穴や任意の形状の溝であってもよい。第１および第２の放熱ランドの作製方法も第１の実施の形態と同様な作製方法が可能である。
【００３５】
第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５の面積や金属箔の厚さに関しては第１の実施の形態と同様である。第３の放熱ランド１３の面積は半導体素子６の底面部の面積に対し１００％〜５０００％程度が望ましい。第３の放熱ランドを構成する金属箔の厚さは任意であるが、好ましくは１０〜１００μｍ程度である。その金属箔の材質としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。
【００３６】
金属箔を用いた第３の放熱ランド１３の形成方法は、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の一般的な印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理にて形成する方法が望ましいが、開口マスクを用いた蒸着やスパッタによる形成方法であっても構わない。
【００３７】
また、半導体素子６とアンテナ３とからなる回路で所望の共振周波数を得るために、第１の実施の形態と同様に構成したキャパシタを設けてもよい。
【００３８】
半導体素子６は、第１の実施の形態と同様に、電極用バンプ７および支え用バンプ８により第１および第２の放熱ランドと接合される。
【００３９】
補強板１１の半導体素子６上への接着にはエポキシ系、アクリル系などの接着剤１２を使用する。このような金属板による補強構造をとることで、金属も熱伝導率が高くヒートシンク的に機能するので、本発明の放熱ランドとの相乗効果により、放熱性をより高めることができる。さらに、第３の放熱ランド１３が配置されていることによる強度向上も期待できる。補強板１１の厚さは任意であるが好ましくは３０〜３００μｍ程度である。
【００４０】
図５は本発明による無線通信記録媒体の第３の実施の形態であるシール形状タグの模式的な断面図である。本実施の形態のシール形状タグは、第１の実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１を使用したものであり、ＩＣタグとしての機能を有するものである。
【００４１】
本実施の形態のシール形状タグは、片面側に粘着材１５によるタック処理がなされている表層材１４、インレット１、剥離台紙１６により構成されている。表層材１４としては紙、合成紙、表面を樹脂コートした紙あるいはＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＣＶ（ポリカーボネイト）などのフィルム状のものが使用でき、表層材１４の片面側には粘着材１５によるタック処理が施されている。粘着材１５としてはアクリル系、ゴム系、エポキシ系などの材料が選択でき、特に限定はされない。表層材１４のタック処理がなされている面と反対側の面にはあらかじめ所定の絵柄などを印刷しても構わない。印刷の方式はオフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷など公知の印刷方式が使用でき、インキとしてはＵＶ硬化型、溶剤型、エマルジョン型など使用でき、特に制限されない。熱転写型プリンタ、昇華型プリンタあるいはインクジェット型プリンタなどで二次印刷を行うために表層材１４のタック処理がなされていない表面にコーティング処理を施したり、また、ホログラムを貼り付けたりすることなどにより、付加機能を持たせることも可能である。表層材１４の厚さは任意であるが、プリンタで二次印刷するなどの後加工を考えると３０〜１５０μｍ程度であるとよい。なお、インレット１の面積を表層材１４の面積および表層材の裏面側に施された粘着材１５によるタック処理部分の面積に対して小さくすることにより、インレット１と表層材１４を剥離台紙１６から剥がして対象物に貼り付ける際に、表層材１４の裏面側のインレット１の部分を除いたタック処理部分の粘着力で保持可能である場合、粘着材１５はなくてもよい。
【００４２】
図６は本発明による無線通信記録媒体の第４の実施の形態であるＩＣカードの模式的な断面図である。本実施の形態のＩＣカードは、第２の実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０を使用したものであり、ＩＣカードとしての機能を有するものである。
【００４３】
図６に示すように、本実施の形態のＩＣカードは、カード用の基材として一般的な高分子の熱可塑性樹脂のフィルム状のシートを使用して、インレット１０を挟み込み固定する。本実施の形態のＩＣカードにおいては、２枚の中間材１７でインレット１０を挟み込み、さらにその外側を２枚の表層材１８で挟み込んでいる。
【００４４】
中間材１７のシートとしては、一般的な高分子の熱可塑性樹脂であることが望ましく、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣＶ（ポリカーボネイト）またはホットメルトなどが挙げられる。中間材１７の厚さは任意でよいが、インレット１０を２層の中間材１７で挟持し、さらに表層材１８の厚さを加えた総厚が、所望のカードの総厚となるよう調整する。表層材１８のシートとしては、一般的な高分子の熱可塑性樹脂であることが望ましく、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣＶ（ポリカーボネイト）などが挙げられる。あるいは紙又は表面を樹脂コートした紙としても良い。表層材１８にはあらかじめ所定の絵柄などを印刷しても構わない。印刷の方式はオフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷など公知の印刷方式が使用でき、インキとしてはＵＶ硬化型、溶剤型、エマルジョン型などが使用でき、特に制限されない。表層材１８の厚さは任意でよいが、印刷機による作業性を考慮すると５０〜３００μｍ程度が適当である。また、必要な耐久性に応じて印刷面上に適当な膜をコーティングしたり、フィルムをラミネートしても良い。
【００４５】
さらに、マグネティックストライプを貼り付けることによる磁気記録機能、ホログラムによるセキュリティ機能、あるいは昇華型プリンタなどで二次印刷を行うためにポリエステル系、塩化ビニル系などの樹脂を主材料とした受像層をコーティングするなど、付加機能を持たせることも可能である。インレット１０、中間材１７、および表層材１８の接着については、接着される２つのシートや基材の材質がＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などであれば、市販のカード用熱プレス機により比較的簡単に互いを熱溶融接着させることができる。また、熱溶融接着できない材料であれば、接着はホットメルトなど熱可塑性の感熱性接着剤、エポキシ系などの熱硬化性接着剤、または一般的な強接着タイプの接着剤を用いて行うことができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の効果を確認するため、上記の第２の実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０の具体的な実施例を、本発明による無線通信記録媒体の製造方法を用いて作製し、評価を行った結果について説明する。
【００４７】
先ず、第１の工程として、図３および図４における絶縁性フィルム基板２として厚さ５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを使用し、絶縁性フィルム基板２上に厚さ３０μｍのＡｌ箔を貼り、レジストマスクを用いたフルエッチング処理により、アンテナ３と第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５を形成した。ここで、第１の放熱ランド４と第２の放熱ランド５の面積を加算した面積は７０ｍｍ２である。また、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、０．２ｍｍピッチでφ０．１ｍｍの丸穴の貫通孔を多数設けている。この貫通孔は、前記のレジストマスクに孔パターンを設け、前記のフルエッチング処理により作製した。
【００４８】
次に、第２の工程として、絶縁性フィルム基板２の裏面側に厚さ３０μｍのＡｌ箔を貼り、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と同じ位置に重なり、面積が７０ｍｍ２となる第３の放熱ランド１３を、レジストマスクを用いたフルエッチング処理により得た。第３の放熱ランド１３も、０．２ｍｍピッチでφ０．１ｍｍの丸穴の貫通孔を多数設けている。
【００４９】
次に、第３の工程として、ウエハー状の半導体素子を厚さ１５０μｍに薄化加工し、半導体素子６の底面にＡｕによる電極用バンプ７、支え用バンプ８をスタッドバンプ法で形成後、ダイシングを行い、外形１．５ｍｍ×１．５ｍｍの半導体素子６を得た。
【００５０】
次に、第４の工程として、半導体素子３を第１の工程で形成された第１の放熱ランド４の電極ランド４ａ、４ｂ、および第２の放熱ランド５へフリップチップ工法で実装した。半導体素子３と第１の放熱ランドおよび第２の放熱ランドとの間の接着剤としてはエポキシ系の熱硬化型ペーストを使用した。また、第５の工程では、補強板１１として外形２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、厚さ１５０μｍのステンレス材を実装された半導体素子６上へエポキシ系の接着剤１２で接着した。
【００５１】
上記の第１〜５の工程を経てインレット１０の実施例を完成した。次に、比較例として第１、第２および第３の放熱ランドを設けないで、他の構造は上記の実施例と同じである従来構造のインレットを作製し、本実施例のインレット１０と放熱性の比較評価を行った。
【００５２】
放熱性の比較方法としては、電磁波を一定時間印加したときの半導体素子の発熱温度を比較することにより実施した。具体的には、インレットの半導体素子６上に設けられた補強板１１の表面に熱電対を貼り付け、７．５Ａ／ｍの磁界を印加したときの温度変化を３分間にわたって連続的に記録した。
【００５３】
測定の結果、本実施例および比較例ともに、磁界印加後、約１０秒で最大温度の約９０％に達し、両インレットとも３分後に最大温度を示した。その最大温度の比較より、本実施例のインレットにおける温度上昇は比較例のインレットの約７０％程度であり、大幅な放熱効果の向上が確認できた。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、本発明は、これらの実施の形態や実施例に限られるものではないことはいうまでもなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更が可能である。例えば、支持体、アンテナ、第１、第２、第３の放熱ランドの材料、形状、構造、および使用する半導体素子の種類や形状、各部の配置方法、実装方法などは、本発明を適用する無線通信記録媒体の目的や用途に応じて任意に選択可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１０ インレット
２ 絶縁性フィルム基板
３ アンテナ
３ａ、３ｂ ループの端部
４ 第１の放熱ランド
４ａ、４ｂ 電極ランド
５ 第２の放熱ランド
６ 半導体素子
７ 電極用バンプ
８ 支え用バンプ
９、１２ 接着剤
１１ 補強板
１３ 第３の放熱ランド
１４、１８ 表層材
１５ 粘着材
１６ 剥離台紙
１７ 中間材
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子に接続されたアンテナを有し、リーダーライタから送信される電磁波により電力が供給されることによりデータ通信を行う無線通信記録媒体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、要求されるセキュリティの高度化、管理すべき情報量の増大、あるいは非接触方式の使用上の簡便さ等から、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグを用いた電子決済システム、入退室管理システム、商品情報データ管理システムなど、様々なシステムが導入されている。
【０００３】
このような非接触の無線通信記録媒体においては、搭載された半導体素子がアンテナに接続され、リーダーライタから送信される電磁波により電力の供給がなされて無線通信が行われる。半導体素子はその供給電力により駆動されるが、この場合、通常、発熱を伴うことが知られている。
【０００４】
現在、多種多様なリーダーライタが普及しており、そこから発生する磁界強度も様々である。無線通信記録媒体とリーダーライタとの組み合わせにより、それらの間の通信特性が必ずしも常に良好な状態にあるとは限らない。無線通信記録媒体に搭載された半導体素子に対してリーダーライタの磁界強度が過度に強いものであれば、半導体素子の急激な温度上昇を招き、その特性や信頼性が低下したり、時には回路自体を破壊してしまう恐れが生じる。
【０００５】
しかも、無線通信記録媒体として最も普及しているＩＣカードや薄型のＩＣタグにおいて、その構成基材や封止材は、半導体素子の発熱の影響を受けやすく、発熱が大きい場合は変形してしまうことがある。その結果、無線通信記録媒体表面の機能が低下し、例えば平滑性が損なわれることによる印刷性の劣化や、耐久性、耐環境性の低下を引き起こすという問題が生じる。
【０００６】
そこで、これらの問題を回避するための従来の方法として、特許文献１および特許文献２に記載された方法が知られている。
【０００７】
特許文献１の方法は、無線ＩＣカードにおいて、絶縁性フィルム上に形成された金属箔からなるヒートシンク上に、半導体素子をその電極が形成された底面部を上にして搭載して接着し、放熱を促すものである。この場合、半導体素子の電極と絶縁性フィルム上に形成された金属箔によるアンテナコイルとは金属線を用いたワイヤボンディングにより接続される。
【０００８】
また、特許文献２の方法は、半導体素子の電極が形成された底面部とは反対側の面に金属、または熱伝導性樹脂からなる放熱構造を設けるか、または、さらに半導体素子の底面部の側にも同様な放熱構造を設けて、その放熱構造によって半導体素子を挟み込むことにより、放熱を促すものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００―１６３５４３号公報
【特許文献２】特開２００７―２２６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら特許文献１による方法では、半導体素子の電極とアンテナとをワイヤボンディングにより接続する必要があるため、半導体素子の一般的な接合方法であるフリップチップ工法を用いることが困難であるという問題がある。フリップチップ工法は、半導体素子の底面部にある電極端子にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等による金属またはそれらを含む合金の突起を形成し、その突起をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の絶縁性フィルムの基板上に設けられた金属箔等により形成されたアンテナの両端に突き刺すことにより導通させる直接的な接合方法であり、ワイヤボンディングに比べ信頼性やコスト面で優位な接続方法である。
【００１１】
また、特許文献２による方法は、半導体素子の底面側、またはその反対側の面に隣接する放熱構造としてＳＵＳ材などによる金属板を、接着剤もしくは熱伝導性樹脂を介して接着する方法である。なお、接着剤で半導体素子の底面とは反対側の面に金属板を接着する方法は半導体素子を外力から保護するための補強構造として一般的に知られた手法である。しかし、この方法では放熱構造との間に接着剤を用いており、通常、その接着層の厚さが数μｍ程度以上あり、半導体素子から放熱構造への熱伝導が制限されるため、半導体素子の放熱が常に十分であるとはいえない。
【００１２】
本発明は上記のような問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、半導体素子とアンテナとの接続を高信頼かつ低コストに行うことが可能で、かつ、無線通信時の半導体素子の放熱を効果的に行うことが可能な無線通信記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の無線通信記録媒体は、絶縁材料の薄板よりなる支持体と、前記支持体上に配置されたループ状のアンテナと、前記支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜により形成された第１の放熱ランドおよび第２の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子とを有し、前記第１の放熱ランドは互いに分離された複数の電極ランドからなり、前記電極ランドの少なくとも２つはそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合し、かつ、前記電極ランドの少なくとも２つは前記アンテナのループの端部と接続され、前記第２の放熱ランドは、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離され、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドは、それぞれ複数の穴または溝形状を有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドと前記アンテナは前記支持体の同一面上に形成されていることが望ましい。
【００１５】
また、前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に金属薄板または金属箔または金属膜により形成された第３の放熱ランドを有し、前記第３の放熱ランドは、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置され、かつ、複数の穴または溝形状を有していてもよい。
【００１６】
本発明の無線通信記録媒体の製造方法は、絶縁材料の薄板よりなる支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜よりなる金属層を設置する工程と、前記金属層を加工することにより、ループ状のアンテナと、少なくとも２つが前記アンテナのループの端部と接続され、かつ、互いに分離された複数の電極ランドを有する第１の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離された第２の放熱ランドとを形成する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部に複数の電極を備える半導体素子を前記底面部を接触させて配置し、前記電極ランドの少なくとも２つをそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドに、それぞれ複数の穴または溝を形成する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に、金属薄板、金属箔または金属膜により、複数の穴または溝形状を有する第３の放熱ランドを形成する工程を有し、前記第３の放熱ランドを、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置してもよい。
【００１８】
また、本発明の無線通信記録媒体は、ＩＣカードまたはＩＣタグであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
蓄熱物を効率よく放熱させるには、その蓄熱物から熱容量の大きな物体（放熱対象物）に熱伝導させ、さらにその物体の表面積を増やすことが必要となる。そこで、本発明では、放熱対象となる半導体素子の底面部に重なるように金属箔等の金属層を放熱ランドとして接触させて配置することにより、放熱対象物の熱容量を大きくし、さらに表面積を拡大している。この場合、放熱ランドとして、単に一様な厚さの金属箔など用いるのでなく、その金属箔などに複数の穴または溝形状を設けることにより、表面積の拡大による放熱特性の向上と共に、放熱ランドの剛性を低下させている。
【００２０】
すなわち、電力供給により発生した半導体素子の熱を放熱ランドへ伝導させ、半導体素子内の蓄熱を減少させるとともに、放熱ランドに複数の穴または溝形状を設けることにより、曲げや捻りなどの外力により発生する電極接合部への応力を低減することができ、高い信頼性を得ている。
【００２１】
また、耐久性向上のため半導体素子を金属板で補強する場合、その金属も熱伝導率が高くヒートシンク的に機能するので、本発明の放熱ランドを併用することにより、さらに放熱効果は高まる。また、設計上の制約やコストの問題で上記の金属板による補強構造が取れない場合でも、本発明の放熱ランドを用いることにより、高い放熱効果が得られる。
【００２２】
以上のように、本発明により、半導体素子とアンテナとの接続を高信頼かつ低コストに行うことが可能で、かつ、無線通信時の半導体素子の放熱を効果的に行うことが可能な無線通信記録媒体およびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による無線通信記録媒体の第１の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図。
【図２】図１のインレットにおける第１および第２の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図。
【図３】本発明による無線通信記録媒体の第２の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図。
【図４】図３のインレットにおける第１、第２および第３の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図。
【図５】本発明による無線通信記録媒体の第３の実施の形態であるシール形状タグの模式的な断面図。
【図６】本発明による無線通信記録媒体の第４の実施の形態であるＩＣカードの模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明による無線通信記録媒体の第１の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図であり、図２は図１のインレットにおける第１および第２の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図である。ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信記録媒体は、一般に、支持基板上に半導体素子とアンテナとを実装したインレットを外装基材で挟み込んで封入し、成形することにより作製される。
【００２６】
図１、図２に示すように、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１は、絶縁材料の薄板よりなる支持体である絶縁性フィルム基板２と、絶縁性フィルム基板２上に配置されたループ状のアンテナ３と、絶縁性フィルム基板２上に金属箔により形成された第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子６とを有する。第１の放熱ランド４は、互いに分離された２つの電極ランド４ａおよび４ｂとからなる。電極ランド４ａおよび４ｂはそれぞれ半導体素子６の底面部の電極に接合し、かつ、アンテナ３のループの端部３ａおよび３ｂと接続される。第２の放熱ランド５は、第１の放熱ランド４と非導通となるように分離される。第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。
【００２７】
ここで、絶縁性フィルム基板２の材質はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）などの一般的な高分子フィルムであり、絶縁性があれば特に材質は限定されない。絶縁性フィルム基板２の厚さは任意であるが好ましくは２０〜１００μｍ程度である。本実施の形態では第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、半導体素子６の底面部が接触する部分以外の部分に、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有するが、この穴の形状については特に限定はなく、穴は貫通していなくてもよく、形状も丸穴でなく角穴やその他の任意の形状でもよい。また、穴の代わりに任意の幅、深さ、長さ、平面形状を有する多数の溝を形成してもよい。この場合の溝は膜厚方向に貫通する溝、すなわちスリットであってもよい。その穴や溝の形成方法はレジストパターンを用いたフルエッチングやハーフエッチング、レーザ加工、開口マスクを用いた蒸着、スパッタ等があるが、所望の形状に加工できればいずれの方法でもよい。また、それらの穴や溝の形成方法によっては、絶縁性フィルム基板２の上面にも同様な形状の穴や溝が形成されても良い。
【００２８】
第１の放熱ランド４は、半導体素子６の電極とアンテナ３を接続する端子としても機能する。第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５の面積は任意であるが、放熱性や通信特性の安定性を考慮すると、第１の放熱ランド４と第２の放熱ランド５の面積を加算した面積は、半導体素子６の底面部の面積に対し１００％〜５０００％程度が望ましい。第１放熱ランド４および第２の放熱ランド５を構成する金属箔の厚さは任意であるが、好ましくは１０〜１００μｍ程度である。その金属箔の材質としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。
【００２９】
アンテナ３、第１の放熱ランド４、第２の放熱ランド５の形成方法は、金属箔を絶縁性フィルム基板２上に貼り付けた後、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の一般的な印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理にて形成する方法が望ましいが、開口マスクを用いた蒸着やスパッタによる形成方法であっても構わない。
【００３０】
また、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１において、半導体素子６とアンテナ３とからなる回路で所望の共振周波数を得るために、キャパシタを設けてもよい。このキャパシタは、アンテナ３、第１の放熱ランド４、第２の放熱ランド５と同一面上に形成した金属箔と、絶縁性フィルム基板２を介して裏側に形成された金属箔により構成してもよく、またはＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃなどの導電性フィラーを分散した導電性インキを印刷して形成した導電膜により構成してもよい。
【００３１】
半導体素子６の底面部には、フリップチップ工法でアンテナ等との接続を行うためのＡｕによるバンプと呼ばれる突起上の電極が形成されている。図２に示すように、アンテナと接続される電極パッドには電極用バンプ７が、機械的な接続強度を得る目的の支え用パッドには支え用バンプ８が形成されている。電極用バンプ７および支え用バンプ８は電解メッキ法、無電解メッキ法、スタッドバンプ法などの方法で形成される。電極用バンプ７および支え用バンプ８が形成された半導体素子６はフリップチップ工法で第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と接続される。半導体素子６の電極用バンプ７は第１の放熱ランド４の電極ランド４ａおよび４ｂに接続されることにより、アンテナ３と導通する。支え用バンプ８は第２の放熱ランド５に接続される。接続にあたっては電気的接合および物理的接合をより強固とするため、エポキシ系、アクリル系などの熱硬化型ペースト、異方性導電ペースト、異方性導電フィルムなどの接着剤９を使用することにより行われる。
【００３２】
図３は本発明による無線通信記録媒体の第２の実施の形態のインレットを示す模式的な平面図であり、図４は図３のインレットにおける第１、第２、および第３の放熱ランドと半導体素子の部分を示す模式的な分解斜視図である。図３、図４に示すように、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０は、第１の実施の形態と同様に、絶縁性フィルム基板２と、絶縁性フィルム基板２上に配置されたループ状のアンテナ３と、絶縁性フィルム基板２上に金属箔により形成された第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子６とを有する、第１の放熱ランド４は、互いに分離された２つの電極ランド４ａおよび４ｂとからなる。電極ランド４ａおよび４ｂは、それぞれ半導体素子６の底面部の電極に接合し、かつ、アンテナ３のループの端部３ａおよび３ｂと接続される。第２の放熱ランド５は、第１の放熱ランド４と非導通となるように分離される。第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、それぞれ膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。
【００３３】
但し、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０は、絶縁性フィルム基板２の第１および第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に金属箔により形成された第３の放熱ランド１３を有する。第３の放熱ランド１３は、半導体素子６の底面部と一部の領域が重なるよう配置され、かつ、膜厚方向に開けられた多数の貫通穴を有する。さらに、本実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０では、半導体素子６の外力に対する耐久性を向上させるため、ステンレス材などの金属による補強板１１を半導体素子６上に設置している。
【００３４】
ここで、絶縁性フィルム基板２の材質としては、第１の実施の形態と同様な多種類の材質が可能であり、第１、第２および第３の放熱ランドの貫通穴の数や形状も任意に設定でき、また貫通穴の代わりに、非貫通の穴や任意の形状の溝であってもよい。第１および第２の放熱ランドの作製方法も第１の実施の形態と同様な作製方法が可能である。
【００３５】
第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５の面積や金属箔の厚さに関しては第１の実施の形態と同様である。第３の放熱ランド１３の面積は半導体素子６の底面部の面積に対し１００％〜５０００％程度が望ましい。第３の放熱ランドを構成する金属箔の厚さは任意であるが、好ましくは１０〜１００μｍ程度である。その金属箔の材質としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。
【００３６】
金属箔を用いた第３の放熱ランド１３の形成方法は、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の一般的な印刷方法でレジスト印刷を施し、エッチング処理にて形成する方法が望ましいが、開口マスクを用いた蒸着やスパッタによる形成方法であっても構わない。
【００３７】
また、半導体素子６とアンテナ３とからなる回路で所望の共振周波数を得るために、第１の実施の形態と同様に構成したキャパシタを設けてもよい。
【００３８】
半導体素子６は、第１の実施の形態と同様に、電極用バンプ７および支え用バンプ８により第１および第２の放熱ランドと接合される。
【００３９】
補強板１１の半導体素子６上への接着にはエポキシ系、アクリル系などの接着剤１２を使用する。このような金属板による補強構造をとることで、金属も熱伝導率が高くヒートシンク的に機能するので、本発明の放熱ランドとの相乗効果により、放熱性をより高めることができる。さらに、第３の放熱ランド１３が配置されていることによる強度向上も期待できる。補強板１１の厚さは任意であるが好ましくは３０〜３００μｍ程度である。
【００４０】
図５は本発明による無線通信記録媒体の第３の実施の形態であるシール形状タグの模式的な断面図である。本実施の形態のシール形状タグは、第１の実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１を使用したものであり、ＩＣタグとしての機能を有するものである。
【００４１】
本実施の形態のシール形状タグは、片面側に粘着材１５によるタック処理がなされている表層材１４、インレット１、剥離台紙１６により構成されている。表層材１４としては紙、合成紙、表面を樹脂コートした紙あるいはＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＣＶ（ポリカーボネイト）などのフィルム状のものが使用でき、表層材１４の片面側には粘着材１５によるタック処理が施されている。粘着材１５としてはアクリル系、ゴム系、エポキシ系などの材料が選択でき、特に限定はされない。表層材１４のタック処理がなされている面と反対側の面にはあらかじめ所定の絵柄などを印刷しても構わない。印刷の方式はオフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷など公知の印刷方式が使用でき、インキとしてはＵＶ硬化型、溶剤型、エマルジョン型など使用でき、特に制限されない。熱転写型プリンタ、昇華型プリンタあるいはインクジェット型プリンタなどで二次印刷を行うために表層材１４のタック処理がなされていない表面にコーティング処理を施したり、また、ホログラムを貼り付けたりすることなどにより、付加機能を持たせることも可能である。表層材１４の厚さは任意であるが、プリンタで二次印刷するなどの後加工を考えると３０〜１５０μｍ程度であるとよい。なお、インレット１の面積を表層材１４の面積および表層材の裏面側に施された粘着材１５によるタック処理部分の面積に対して小さくすることにより、インレット１と表層材１４を剥離台紙１６から剥がして対象物に貼り付ける際に、表層材１４の裏面側のインレット１の部分を除いたタック処理部分の粘着力で保持可能である場合、粘着材１５はなくてもよい。
【００４２】
図６は本発明による無線通信記録媒体の第４の実施の形態であるＩＣカードの模式的な断面図である。本実施の形態のＩＣカードは、第２の実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０を使用したものであり、ＩＣカードとしての機能を有するものである。
【００４３】
図６に示すように、本実施の形態のＩＣカードは、カード用の基材として一般的な高分子の熱可塑性樹脂のフィルム状のシートを使用して、インレット１０を挟み込み固定する。本実施の形態のＩＣカードにおいては、２枚の中間材１７でインレット１０を挟み込み、さらにその外側を２枚の表層材１８で挟み込んでいる。
【００４４】
中間材１７のシートとしては、一般的な高分子の熱可塑性樹脂であることが望ましく、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣＶ（ポリカーボネイト）またはホットメルトなどが挙げられる。中間材１７の厚さは任意でよいが、インレット１０を２層の中間材１７で挟持し、さらに表層材１８の厚さを加えた総厚が、所望のカードの総厚となるよう調整する。表層材１８のシートとしては、一般的な高分子の熱可塑性樹脂であることが望ましく、ＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣＶ（ポリカーボネイト）などが挙げられる。あるいは紙又は表面を樹脂コートした紙としても良い。表層材１８にはあらかじめ所定の絵柄などを印刷しても構わない。印刷の方式はオフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷など公知の印刷方式が使用でき、インキとしてはＵＶ硬化型、溶剤型、エマルジョン型などが使用でき、特に制限されない。表層材１８の厚さは任意でよいが、印刷機による作業性を考慮すると５０〜３００μｍ程度が適当である。また、必要な耐久性に応じて印刷面上に適当な膜をコーティングしたり、フィルムをラミネートしても良い。
【００４５】
さらに、マグネティックストライプを貼り付けることによる磁気記録機能、ホログラムによるセキュリティ機能、あるいは昇華型プリンタなどで二次印刷を行うためにポリエステル系、塩化ビニル系などの樹脂を主材料とした受像層をコーティングするなど、付加機能を持たせることも可能である。インレット１０、中間材１７、および表層材１８の接着については、接着される２つのシートや基材の材質がＰＥＴ−Ｇ（非結晶コポリエステル）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などであれば、市販のカード用熱プレス機により比較的簡単に互いを熱溶融接着させることができる。また、熱溶融接着できない材料であれば、接着はホットメルトなど熱可塑性の感熱性接着剤、エポキシ系などの熱硬化性接着剤、または一般的な強接着タイプの接着剤を用いて行うことができる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の効果を確認するため、上記の第２の実施の形態の無線通信記録媒体のインレット１０の具体的な実施例を、本発明による無線通信記録媒体の製造方法を用いて作製し、評価を行った結果について説明する。
【００４７】
先ず、第１の工程として、図３および図４における絶縁性フィルム基板２として厚さ５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを使用し、絶縁性フィルム基板２上に厚さ３０μｍのＡｌ箔を貼り、レジストマスクを用いたフルエッチング処理により、アンテナ３と第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５を形成した。ここで、第１の放熱ランド４と第２の放熱ランド５の面積を加算した面積は７０ｍｍ２である。また、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５は、０．２ｍｍピッチでφ０．１ｍｍの丸穴の貫通孔を多数設けている。この貫通孔は、前記のレジストマスクに孔パターンを設け、前記のフルエッチング処理により作製した。
【００４８】
次に、第２の工程として、絶縁性フィルム基板２の裏面側に厚さ３０μｍのＡｌ箔を貼り、第１の放熱ランド４および第２の放熱ランド５と同じ位置に重なり、面積が７０ｍｍ２となる第３の放熱ランド１３を、レジストマスクを用いたフルエッチング処理により得た。第３の放熱ランド１３も、０．２ｍｍピッチでφ０．１ｍｍの丸穴の貫通孔を多数設けている。
【００４９】
次に、第３の工程として、ウエハー状の半導体素子を厚さ１５０μｍに薄化加工し、半導体素子６の底面にＡｕによる電極用バンプ７、支え用バンプ８をスタッドバンプ法で形成後、ダイシングを行い、外形１．５ｍｍ×１．５ｍｍの半導体素子６を得た。
【００５０】
次に、第４の工程として、半導体素子３を第１の工程で形成された第１の放熱ランド４の電極ランド４ａ、４ｂ、および第２の放熱ランド５へフリップチップ工法で実装した。半導体素子３と第１の放熱ランドおよび第２の放熱ランドとの間の接着剤としてはエポキシ系の熱硬化型ペーストを使用した。また、第５の工程では、補強板１１として外形２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、厚さ１５０μｍのステンレス材を実装された半導体素子６上へエポキシ系の接着剤１２で接着した。
【００５１】
上記の第１〜５の工程を経てインレット１０の実施例を完成した。次に、比較例として第１、第２および第３の放熱ランドを設けないで、他の構造は上記の実施例と同じである従来構造のインレットを作製し、本実施例のインレット１０と放熱性の比較評価を行った。
【００５２】
放熱性の比較方法としては、電磁波を一定時間印加したときの半導体素子の発熱温度を比較することにより実施した。具体的には、インレットの半導体素子６上に設けられた補強板１１の表面に熱電対を貼り付け、７．５Ａ／ｍの磁界を印加したときの温度変化を３分間にわたって連続的に記録した。
【００５３】
測定の結果、本実施例および比較例ともに、磁界印加後、約１０秒で最大温度の約９０％に達し、両インレットとも３分後に最大温度を示した。その最大温度の比較より、本実施例のインレットにおける温度上昇は比較例のインレットの約７０％程度であり、大幅な放熱効果の向上が確認できた。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、本発明は、これらの実施の形態や実施例に限られるものではないことはいうまでもなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更が可能である。例えば、支持体、アンテナ、第１、第２、第３の放熱ランドの材料、形状、構造、および使用する半導体素子の種類や形状、各部の配置方法、実装方法などは、本発明を適用する無線通信記録媒体の目的や用途に応じて任意に選択可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１０ インレット
２ 絶縁性フィルム基板
３ アンテナ
３ａ、３ｂ ループの端部
４ 第１の放熱ランド
４ａ、４ｂ 電極ランド
５ 第２の放熱ランド
６ 半導体素子
７ 電極用バンプ
８ 支え用バンプ
９、１２ 接着剤
１１ 補強板
１３ 第３の放熱ランド
１４、１８ 表層材
１５ 粘着材
１６ 剥離台紙
１７ 中間材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料の薄板よりなる支持体と、前記支持体上に配置されたループ状のアンテナと、前記支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜により形成された第１の放熱ランドおよび第２の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子とを有し、前記第１の放熱ランドは互いに分離された複数の電極ランドからなり、前記電極ランドの少なくとも２つはそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合し、かつ、前記電極ランドの少なくとも２つは前記アンテナのループの端部と接続され、前記第２の放熱ランドは、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離され、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドは、それぞれ複数の穴または溝形状を有することを特徴とする無線通信記録媒体。
【請求項２】
前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドと前記アンテナは前記支持体の同一面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信記録媒体。
【請求項３】
前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に金属薄板、金属箔または金属膜により形成された第３の放熱ランドを有し、前記第３の放熱ランドは、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置され、かつ、複数の穴または溝形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信記録媒体。
【請求項４】
絶縁材料の薄板よりなる支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜よりなる金属層を設置する工程と、前記金属層を加工することにより、ループ状のアンテナと、少なくとも２つが前記アンテナのループの端部と接続されかつ互いに分離された複数の電極ランドを有する第１の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離された第２の放熱ランドとを形成する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部に複数の電極を備える半導体素子を前記底面部を接触させて配置し、前記電極ランドの少なくとも２つをそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドに、それぞれ複数の穴または溝を形成する工程を有することを特徴とする無線通信記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に、金属薄板または金属箔または金属膜により、複数の穴または溝形状を有する第３の放熱ランドを形成する工程と、前記第３の放熱ランドを、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の無線通信記録媒体の製造方法。
【請求項６】
ＩＣカードまたはＩＣタグとしての機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信記録媒体。
【請求項１】
絶縁材料の薄板よりなる支持体と、前記支持体上に配置されたループ状のアンテナと、前記支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜により形成された第１の放熱ランドおよび第２の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部を接触させて配置された底面部に複数の電極を備える半導体素子とを有し、前記第１の放熱ランドは互いに分離された複数の電極ランドからなり、前記電極ランドの少なくとも２つはそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合し、かつ、前記電極ランドの少なくとも２つは前記アンテナのループの端部と接続され、前記第２の放熱ランドは、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離され、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドは、それぞれ複数の穴または溝形状を有することを特徴とする無線通信記録媒体。
【請求項２】
前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドと前記アンテナは前記支持体の同一面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信記録媒体。
【請求項３】
前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に金属薄板、金属箔または金属膜により形成された第３の放熱ランドを有し、前記第３の放熱ランドは、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置され、かつ、複数の穴または溝形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信記録媒体。
【請求項４】
絶縁材料の薄板よりなる支持体上に金属薄板、金属箔または金属膜よりなる金属層を設置する工程と、前記金属層を加工することにより、ループ状のアンテナと、少なくとも２つが前記アンテナのループの端部と接続されかつ互いに分離された複数の電極ランドを有する第１の放熱ランドと、前記第１の放熱ランドと非導通となるように分離された第２の放熱ランドとを形成する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランド上に底面部に複数の電極を備える半導体素子を前記底面部を接触させて配置し、前記電極ランドの少なくとも２つをそれぞれ前記半導体素子の底面部の電極に接合する工程と、前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドに、それぞれ複数の穴または溝を形成する工程を有することを特徴とする無線通信記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記支持体の前記第１の放熱ランドおよび前記第２の放熱ランドが形成された面の裏面側に、金属薄板または金属箔または金属膜により、複数の穴または溝形状を有する第３の放熱ランドを形成する工程と、前記第３の放熱ランドを、前記半導体素子の底面部と少なくとも一部の領域が重なるよう配置する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の無線通信記録媒体の製造方法。
【請求項６】
ＩＣカードまたはＩＣタグとしての機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３７２０（Ｐ２０１３−３７２０Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２３５６（Ｐ２０１１−１３２３５６）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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