JPH09169186A - 半導体ダイを収納するスマートカード - Google Patents
半導体ダイを収納するスマートカードInfo
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- JPH09169186A JPH09169186A JP8279264A JP27926496A JPH09169186A JP H09169186 A JPH09169186 A JP H09169186A JP 8279264 A JP8279264 A JP 8279264A JP 27926496 A JP27926496 A JP 27926496A JP H09169186 A JPH09169186 A JP H09169186A
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- semiconductor die
- die
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- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/0772—Physical layout of the record carrier
- G06K19/07728—Physical layout of the record carrier the record carrier comprising means for protection against impact or bending, e.g. protective shells or stress-absorbing layers around the integrated circuit
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
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- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のスマートカードのパッケージの厚さよ
りもはるかに薄いスマートカードパッケージを提供す
る。 【解決手段】 本発明のスマートカードの半導体ダイ
は、その厚さが約0.004から0.007インチ
(0.1016から0.1778mm)である。本発明
においては、半導体ダイ301は、スマートカード50
0の中立面(曲げた際機械的歪がほぼゼロとなる面)5
22(e−e’)、あるいはその近傍に配置され、これ
によりスマートカードは機械的な曲げ耐性が改良され
る。
りもはるかに薄いスマートカードパッケージを提供す
る。 【解決手段】 本発明のスマートカードの半導体ダイ
は、その厚さが約0.004から0.007インチ
(0.1016から0.1778mm)である。本発明
においては、半導体ダイ301は、スマートカード50
0の中立面(曲げた際機械的歪がほぼゼロとなる面)5
22(e−e’)、あるいはその近傍に配置され、これ
によりスマートカードは機械的な曲げ耐性が改良され
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子に関
し、特にスマートカードの製造の際に用いられる半導体
ダイに関する。
し、特にスマートカードの製造の際に用いられる半導体
ダイに関する。
【0002】
【従来の技術】現在のスマートカードの故障対応は、機
械的なストレスがかかることによる破損である。このよ
うな機械的ストレスは、例えばPOS端末,クレジット
カードの読み込み装置,財布,ポケットの中のようなス
マートカードが用いられる環境では避け難いものであ
る。半導体ダイの強度は、スマートカードの寿命と信頼
性を決定する重要なファクタである。この半導体ダイの
厚さは、曲げや機械的な力に耐えるために、半導体ダイ
の機能に影響を及ぼす。
械的なストレスがかかることによる破損である。このよ
うな機械的ストレスは、例えばPOS端末,クレジット
カードの読み込み装置,財布,ポケットの中のようなス
マートカードが用いられる環境では避け難いものであ
る。半導体ダイの強度は、スマートカードの寿命と信頼
性を決定する重要なファクタである。この半導体ダイの
厚さは、曲げや機械的な力に耐えるために、半導体ダイ
の機能に影響を及ぼす。
【0003】当業者は、スマートカードのパッケージに
適合するような厚い半導体ダイを使用しようと試みてい
る。このアプローチは、半導体ダイの強度は、ダイの厚
さに比例するという思いこみによりなされているもので
ある。既存のスマートカードのパッケージは、約0.0
30インチ(0.762mm)の厚さのため、このよう
な厚さがパッケージ内に適合できる、半導体ダイの最大
厚さの制限となっている。約0.030インチ(0.7
62mm)の厚さの半導体ダイを使用することは考えら
れない。このような半導体ダイそのものに比べてリード
端末,保護層,ラベル層,磁気帯層と個別の回路素子に
割り当てられるためのスペースも必要となる。したがっ
て、0.011インチ(0.2794mm)のオーダー
の厚さが用いられ、これはスマートカードパッケージに
容易に適合できる最大の半導体ダイの厚さである。0.
011インチ(0.2794mm)以下の薄さの半導体
ダイは、現在のスマートカードでは用いられておらず、
その理由は、製造プロセスの間の取扱いが難しく、その
ための製造コストが高くなるからである。さらにまた従
来半導体ダイの厚さが減少するにつれてこのダイは、機
械的故障をますますしやすくなると考えられている。
適合するような厚い半導体ダイを使用しようと試みてい
る。このアプローチは、半導体ダイの強度は、ダイの厚
さに比例するという思いこみによりなされているもので
ある。既存のスマートカードのパッケージは、約0.0
30インチ(0.762mm)の厚さのため、このよう
な厚さがパッケージ内に適合できる、半導体ダイの最大
厚さの制限となっている。約0.030インチ(0.7
62mm)の厚さの半導体ダイを使用することは考えら
れない。このような半導体ダイそのものに比べてリード
端末,保護層,ラベル層,磁気帯層と個別の回路素子に
割り当てられるためのスペースも必要となる。したがっ
て、0.011インチ(0.2794mm)のオーダー
の厚さが用いられ、これはスマートカードパッケージに
容易に適合できる最大の半導体ダイの厚さである。0.
011インチ(0.2794mm)以下の薄さの半導体
ダイは、現在のスマートカードでは用いられておらず、
その理由は、製造プロセスの間の取扱いが難しく、その
ための製造コストが高くなるからである。さらにまた従
来半導体ダイの厚さが減少するにつれてこのダイは、機
械的故障をますますしやすくなると考えられている。
【0004】既存の0.011インチ(0.2794m
m)のダイの欠点は、このような厚さのダイは、機械的
な曲げに対して余り最適の強さを有していないことであ
る。スマートカードを製造するために、このような厚さ
のダイが使用されると、スマートカードのユーザがカー
ドを曲げた場合には破損あるいはカードの故障が発生す
る。したがって、曲げはスマートカードのアプリケーシ
ョンを考える際に特に重要な物理的特性である。このよ
うな特性の性能を改良するために、現在のアプローチ
は、特定の個々の設計パラメータ、例えば研磨時,切り
離し時のパラメータを最適化することにより0.011
インチ(0.2794mm)の厚さのダイの強化に向け
られている。この種の設計パラメータを全体的な設計解
決法に組み込むことに対して、通常のアプローチは曲げ
の耐性に対する1つあるいは2つの設計パラメータのみ
の影響を考慮することにより、少しずつアプローチする
ことである。例えば、高い熱膨張係数を有する材料系に
おいては、設計パラメータは、熱伝導状態を厳しく制限
することにより、半導体ダイの許容度を増加するために
最適化される。
m)のダイの欠点は、このような厚さのダイは、機械的
な曲げに対して余り最適の強さを有していないことであ
る。スマートカードを製造するために、このような厚さ
のダイが使用されると、スマートカードのユーザがカー
ドを曲げた場合には破損あるいはカードの故障が発生す
る。したがって、曲げはスマートカードのアプリケーシ
ョンを考える際に特に重要な物理的特性である。このよ
うな特性の性能を改良するために、現在のアプローチ
は、特定の個々の設計パラメータ、例えば研磨時,切り
離し時のパラメータを最適化することにより0.011
インチ(0.2794mm)の厚さのダイの強化に向け
られている。この種の設計パラメータを全体的な設計解
決法に組み込むことに対して、通常のアプローチは曲げ
の耐性に対する1つあるいは2つの設計パラメータのみ
の影響を考慮することにより、少しずつアプローチする
ことである。例えば、高い熱膨張係数を有する材料系に
おいては、設計パラメータは、熱伝導状態を厳しく制限
することにより、半導体ダイの許容度を増加するために
最適化される。
【0005】現在のスマートカードのパッケージ技術で
は、半導体ダイをスマートカードの表面近傍に配置して
いる。その理由は、タイトなパッケージと相互接続の要
件を満たさなければならず、さらにまたダイの厚さは、
実際のスマートカードのパッケージの厚さの大部分を占
めるからである。スマートカードのパッケージは、約
0.030インチ(0.762mm)の厚さであるた
め、従来のクレジットカードの寸法に極めて近い寸法の
パッケージを提供している。
は、半導体ダイをスマートカードの表面近傍に配置して
いる。その理由は、タイトなパッケージと相互接続の要
件を満たさなければならず、さらにまたダイの厚さは、
実際のスマートカードのパッケージの厚さの大部分を占
めるからである。スマートカードのパッケージは、約
0.030インチ(0.762mm)の厚さであるた
め、従来のクレジットカードの寸法に極めて近い寸法の
パッケージを提供している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、従来のスマートカードのパッケージの厚さよりも
はるかに薄いスマートカードパッケージを提供すること
である。
的は、従来のスマートカードのパッケージの厚さよりも
はるかに薄いスマートカードパッケージを提供すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のスマートカード
の半導体ダイは、その厚さが約0.004から0.00
7インチ(0.1016から0.1778mm)であ
る。本発明においては、半導体ダイはスマートカードの
中立面(曲げた際機械的歪がほぼゼロとなる面)、ある
いはその近傍に配置され、これによりスマートカードは
機械的な曲げに対し耐性が改良される。
の半導体ダイは、その厚さが約0.004から0.00
7インチ(0.1016から0.1778mm)であ
る。本発明においては、半導体ダイはスマートカードの
中立面(曲げた際機械的歪がほぼゼロとなる面)、ある
いはその近傍に配置され、これによりスマートカードは
機械的な曲げに対し耐性が改良される。
【0008】
【発明の実施の形態】現在の半導体ダイの強度の改善努
力では、半導体ダイの湾曲の問題について充分には行わ
れていない。スマートカードの半導体ダイにおいては、
機械的な曲げに際し、機械的なストレス(応力)は、カ
ード表面近傍で最大になり、スマートカードの本体内の
中立面に沿って最低となる。このスマートカードの中立
面は、スマートカードを曲げた際に歪の発生しない面と
して定義できる。スマートカードのパッケージがほぼ均
一の組成で形成されている(内部空洞が存在しない)場
合は、この中立面はスマートカードの厚さの半分の点、
即ちスマートカードの中央面にある。しかし実際には、
スマートカードのパッケージは、半導体ダイを収納する
ための空洞を有しており、さらにまたステッカー,ラミ
ネート,あるいは他の種類の装飾材料がスマートカード
の表面に識別用あるいは装飾用に形成されている。これ
らの空洞,ラミネート,ステッカーは、中立面をスマー
トカードの厚さの半分の部分からずらしてしまう。しか
し、中立面の場所は当業者では公知の数学公式を用い
て、あるいは経験的に決定できる。
力では、半導体ダイの湾曲の問題について充分には行わ
れていない。スマートカードの半導体ダイにおいては、
機械的な曲げに際し、機械的なストレス(応力)は、カ
ード表面近傍で最大になり、スマートカードの本体内の
中立面に沿って最低となる。このスマートカードの中立
面は、スマートカードを曲げた際に歪の発生しない面と
して定義できる。スマートカードのパッケージがほぼ均
一の組成で形成されている(内部空洞が存在しない)場
合は、この中立面はスマートカードの厚さの半分の点、
即ちスマートカードの中央面にある。しかし実際には、
スマートカードのパッケージは、半導体ダイを収納する
ための空洞を有しており、さらにまたステッカー,ラミ
ネート,あるいは他の種類の装飾材料がスマートカード
の表面に識別用あるいは装飾用に形成されている。これ
らの空洞,ラミネート,ステッカーは、中立面をスマー
トカードの厚さの半分の部分からずらしてしまう。しか
し、中立面の場所は当業者では公知の数学公式を用い
て、あるいは経験的に決定できる。
【0009】機械的な応力は、この中立面のいかなる点
においても実質的にゼロなので、半導体ダイをこの中立
面にあるいはその近傍に配置することが望ましい。しか
し、現在の0.011インチ(0.2794mm)の厚
さの半導体ダイの中央部を中立面に沿って配置したとし
ても、ダイそのものの全体の厚さによりダイの一部はカ
ード表面近傍の高いストレス領域に配置されることにな
る。このためスマートカードが従来のクレジットカード
にその外形が似ている場合にはスマートカードの厚さ
は、約0.030インチ(0.762mm)に制限しな
ければならない。0.011インチ(0.2794m
m)厚の半導体ダイに対しての電気的接続を行うために
0.030インチ(0.762mm)厚のスマートカー
ドのパッケージ内に物理的な空間を具備するためには、
この半導体ダイはスマートカードの表面近傍に搭載しな
ければならない。
においても実質的にゼロなので、半導体ダイをこの中立
面にあるいはその近傍に配置することが望ましい。しか
し、現在の0.011インチ(0.2794mm)の厚
さの半導体ダイの中央部を中立面に沿って配置したとし
ても、ダイそのものの全体の厚さによりダイの一部はカ
ード表面近傍の高いストレス領域に配置されることにな
る。このためスマートカードが従来のクレジットカード
にその外形が似ている場合にはスマートカードの厚さ
は、約0.030インチ(0.762mm)に制限しな
ければならない。0.011インチ(0.2794m
m)厚の半導体ダイに対しての電気的接続を行うために
0.030インチ(0.762mm)厚のスマートカー
ドのパッケージ内に物理的な空間を具備するためには、
この半導体ダイはスマートカードの表面近傍に搭載しな
ければならない。
【0010】中立面の位置をスマートカード内の空洞を
用いるて、あるいは非均一のスマートカードパッケージ
の組成を用いて、あるいはステッカーあるいはラミネー
トをスマートカードパッケージに形成することにより中
間面の位置からたとえずらしたとしても従来の0.01
1インチ(0.2794mm)厚の半導体ダイを中立面
上にあるいはその近傍(数千分の1インチ以内)に配置
することは極めて難しい。したがって本発明はより薄い
半導体ダイを用いて全体の半導体ダイを中立面にあるい
はその近傍に形成することである。
用いるて、あるいは非均一のスマートカードパッケージ
の組成を用いて、あるいはステッカーあるいはラミネー
トをスマートカードパッケージに形成することにより中
間面の位置からたとえずらしたとしても従来の0.01
1インチ(0.2794mm)厚の半導体ダイを中立面
上にあるいはその近傍(数千分の1インチ以内)に配置
することは極めて難しい。したがって本発明はより薄い
半導体ダイを用いて全体の半導体ダイを中立面にあるい
はその近傍に形成することである。
【0011】図1は従来のスマートカードパッケージ1
03に搭載された半導体ダイ101の断面図である。活
性素子例えばトランジスタ,ダイオード等を半導体ダイ
101の上面105近傍に形成する。従来のスマートカ
ードパッケージ103は、a−a’で示される中立面を
有する。この中立面は、従来のスマートカードパッケー
ジ103を曲げた際に機械的な歪がゼロの面として定義
される。半導体ダイ101は、b−b’に沿って約0.
010から0.015インチ(0.254から0.38
1mm)の厚さ、すなわちH2 を有する。半導体ダイ1
01の上面105は、スマートカードの中立面から0.
005インチ(0.127mm)の距離H3 に配置され
る。
03に搭載された半導体ダイ101の断面図である。活
性素子例えばトランジスタ,ダイオード等を半導体ダイ
101の上面105近傍に形成する。従来のスマートカ
ードパッケージ103は、a−a’で示される中立面を
有する。この中立面は、従来のスマートカードパッケー
ジ103を曲げた際に機械的な歪がゼロの面として定義
される。半導体ダイ101は、b−b’に沿って約0.
010から0.015インチ(0.254から0.38
1mm)の厚さ、すなわちH2 を有する。半導体ダイ1
01の上面105は、スマートカードの中立面から0.
005インチ(0.127mm)の距離H3 に配置され
る。
【0012】図2において、活性素子例えばトランジス
タとダイオードは、半導体ダイ201の上面205近傍
に形成される。本発明のスマートカードパッケージ20
3は、c−c’により示される中立面を有する。しか
し、図1の半導体ダイ101とは異なり、半導体ダイ2
01はH4 で示されるd−d’に沿った0.004イン
チ(0.1016mm)の厚さを有する。d−d’は、
半導体ダイ201の最も薄い場所に平行なものとしてお
よび/または半導体ダイ201を含む面に直交するもの
として概念的に示されている。上面205はc−c’と
して示されるスマートカードの中立面から0.001イ
ンチ(0.0254mm)以下の距離H5だけ下がった
場所にある。
タとダイオードは、半導体ダイ201の上面205近傍
に形成される。本発明のスマートカードパッケージ20
3は、c−c’により示される中立面を有する。しか
し、図1の半導体ダイ101とは異なり、半導体ダイ2
01はH4 で示されるd−d’に沿った0.004イン
チ(0.1016mm)の厚さを有する。d−d’は、
半導体ダイ201の最も薄い場所に平行なものとしてお
よび/または半導体ダイ201を含む面に直交するもの
として概念的に示されている。上面205はc−c’と
して示されるスマートカードの中立面から0.001イ
ンチ(0.0254mm)以下の距離H5だけ下がった
場所にある。
【0013】図2の半導体ダイ201は、従来の0.0
11インチ(0.2794mm)厚の半導体ダイに比較
すると極めて薄いがこのような薄いダイの使用はスマー
トカードの設計では好ましいものである。図2に示した
構成は、半導体ダイ201をスマートカードの付加を端
持する主要な構造物である。半導体ダイ201のような
薄い半導体ダイは、スマートカード内に納められるよう
な薄さの従来の半導体ダイに比較して、より大きな機械
的なフレキシビリティがある。例えばスマートカードに
使用される従来の0.011インチ(0.2794m
m)厚のダイは、0.006インチ(0.1524m
m)厚のダイに比較して、両者が等しい降伏強度を有す
る場合には曲がることはない。
11インチ(0.2794mm)厚の半導体ダイに比較
すると極めて薄いがこのような薄いダイの使用はスマー
トカードの設計では好ましいものである。図2に示した
構成は、半導体ダイ201をスマートカードの付加を端
持する主要な構造物である。半導体ダイ201のような
薄い半導体ダイは、スマートカード内に納められるよう
な薄さの従来の半導体ダイに比較して、より大きな機械
的なフレキシビリティがある。例えばスマートカードに
使用される従来の0.011インチ(0.2794m
m)厚のダイは、0.006インチ(0.1524m
m)厚のダイに比較して、両者が等しい降伏強度を有す
る場合には曲がることはない。
【0014】図3において、図2の半導体ダイ201と
同様に活性素子例えばトランジスタとダイオードは、半
導体ダイ301の上面305近傍に形成される。本発明
のスマートカードパッケージ303の中立面は、e−
e’で表される。図1の半導体ダイ101とは異なり、
半導体ダイ301はf−f’の場所でH8 として示され
る約0.004インチ(0.1016mm)の厚さを有
する。上面305はスマートカードの中立面(e−
e’)から0.001インチ(0.0254mm)以下
の距離H7 の場所にある。図2の半導体ダイ201とは
異なり半導体ダイ301は、取付台309を用いてスマ
ートカードパッケージ303に搭載される。取付台30
9は、機械的なスペーサとして機能し、半導体ダイ30
1をスマートカードの中立面(e−e’)と所望の空間
的関係にあるように保持する。例えばこの所望の空間的
関係とは、半導体ダイ301の上面305をスマートカ
ードの中立面(e−e’)にできるだけ近接していると
いう意味である。必要に応じては、接着剤を用いて取付
台309を半導体ダイ301におよび/またはスマート
カードパッケージ303に固定する。接着剤の材料は半
導体ダイ301および/またはスマートカードパッケー
ジ303に接着する限りどんなものでもよい。しかし、
接着剤の弾性特性も考慮しなければならない。例えば接
着剤は、延性が高く変形可能でフレキシブルなものが好
ましく、これによりスマートカードパッケージが曲げら
れた際には、半導体ダイ301に対しスマートカードパ
ッケージ303との相対的な移動の自由度を与えるよう
にしなければならない。ゴム,エポキシ,シアノアクリ
レートエステル(瞬間接着剤)が接着剤として適当であ
る。
同様に活性素子例えばトランジスタとダイオードは、半
導体ダイ301の上面305近傍に形成される。本発明
のスマートカードパッケージ303の中立面は、e−
e’で表される。図1の半導体ダイ101とは異なり、
半導体ダイ301はf−f’の場所でH8 として示され
る約0.004インチ(0.1016mm)の厚さを有
する。上面305はスマートカードの中立面(e−
e’)から0.001インチ(0.0254mm)以下
の距離H7 の場所にある。図2の半導体ダイ201とは
異なり半導体ダイ301は、取付台309を用いてスマ
ートカードパッケージ303に搭載される。取付台30
9は、機械的なスペーサとして機能し、半導体ダイ30
1をスマートカードの中立面(e−e’)と所望の空間
的関係にあるように保持する。例えばこの所望の空間的
関係とは、半導体ダイ301の上面305をスマートカ
ードの中立面(e−e’)にできるだけ近接していると
いう意味である。必要に応じては、接着剤を用いて取付
台309を半導体ダイ301におよび/またはスマート
カードパッケージ303に固定する。接着剤の材料は半
導体ダイ301および/またはスマートカードパッケー
ジ303に接着する限りどんなものでもよい。しかし、
接着剤の弾性特性も考慮しなければならない。例えば接
着剤は、延性が高く変形可能でフレキシブルなものが好
ましく、これによりスマートカードパッケージが曲げら
れた際には、半導体ダイ301に対しスマートカードパ
ッケージ303との相対的な移動の自由度を与えるよう
にしなければならない。ゴム,エポキシ,シアノアクリ
レートエステル(瞬間接着剤)が接着剤として適当であ
る。
【0015】図4において図1の構成はダイの厚さが
0.015インチ(0.381mm)であり、この半導
体ダイの上部表面はスマートカードの中立面から0.0
06インチ(0.1524mm)の最大距離に配置され
ている。この従来のスマートカードを曲げると半導体ダ
イの上部表面は、中立面と上部表面との間の距離が比較
的大きいために大きな力が掛かる。これに対し図2のス
マートカードのデザインでは、そのダイの厚さは0.0
06インチ(0.1524mm)でその上面はスマート
カードの中立面から0.0005インチ(0.0127
mm)のような比較的短い距離に配置されている。そし
てこの図2のスマートカードを曲げた際には、上部表面
には中立面と上部表面との間の距離が比較的短いために
最低限の力しか掛からない。同様に図3のスマートカー
ドの構成では、そのダイの厚さは0.004インチ
(0.1016mm)でその上部表面はスマートカード
の中立面から0.002インチ(0.0508mm)の
場所にある。
0.015インチ(0.381mm)であり、この半導
体ダイの上部表面はスマートカードの中立面から0.0
06インチ(0.1524mm)の最大距離に配置され
ている。この従来のスマートカードを曲げると半導体ダ
イの上部表面は、中立面と上部表面との間の距離が比較
的大きいために大きな力が掛かる。これに対し図2のス
マートカードのデザインでは、そのダイの厚さは0.0
06インチ(0.1524mm)でその上面はスマート
カードの中立面から0.0005インチ(0.0127
mm)のような比較的短い距離に配置されている。そし
てこの図2のスマートカードを曲げた際には、上部表面
には中立面と上部表面との間の距離が比較的短いために
最低限の力しか掛からない。同様に図3のスマートカー
ドの構成では、そのダイの厚さは0.004インチ
(0.1016mm)でその上部表面はスマートカード
の中立面から0.002インチ(0.0508mm)の
場所にある。
【0016】ユーザが本発明のスマートカード500を
曲げたときには図5に示すような機械的な曲げ状態が発
生する。スマートカードの故障を回避するためには、ス
マートカードは通常の使用状態において曲げられること
を想定しなければならない。図5のスマートカード50
0は厚さH9 を有し、そして上部表面502と下部表面
504と左端506と右端508により規定される。こ
のスマートカードが曲げられると、曲げ中心591から
半径593で湾曲表面が形成される。言い換えるとスマ
ートカードの左端506,右端508は共に力が掛か
り、スマートカードの中立点はf−f’に沿ったスマー
トカードの中央部は上方向に押し上げられる。このよう
なことが起こるのは、スマートカード500の対向端部
を親指と人差し指でつかんでそれらの底に力を加えると
き、あるいはスマートカード500をユーザのズボンの
後ろのポケットに入れた財布の中に入れてユーザが座ろ
うとしたときに起こる。引っ張り応力領域522は中立
面(e−e’)の上に形成され、圧縮応力領域524は
中立面(e−e’)の下に形成される。半導体ダイ30
1をスマートカード500に組み込むと、このダイはH
9 で表される厚さを有する。スマートカード500内の
歪は、ベクトル520で示した通りである。
曲げたときには図5に示すような機械的な曲げ状態が発
生する。スマートカードの故障を回避するためには、ス
マートカードは通常の使用状態において曲げられること
を想定しなければならない。図5のスマートカード50
0は厚さH9 を有し、そして上部表面502と下部表面
504と左端506と右端508により規定される。こ
のスマートカードが曲げられると、曲げ中心591から
半径593で湾曲表面が形成される。言い換えるとスマ
ートカードの左端506,右端508は共に力が掛か
り、スマートカードの中立点はf−f’に沿ったスマー
トカードの中央部は上方向に押し上げられる。このよう
なことが起こるのは、スマートカード500の対向端部
を親指と人差し指でつかんでそれらの底に力を加えると
き、あるいはスマートカード500をユーザのズボンの
後ろのポケットに入れた財布の中に入れてユーザが座ろ
うとしたときに起こる。引っ張り応力領域522は中立
面(e−e’)の上に形成され、圧縮応力領域524は
中立面(e−e’)の下に形成される。半導体ダイ30
1をスマートカード500に組み込むと、このダイはH
9 で表される厚さを有する。スマートカード500内の
歪は、ベクトル520で示した通りである。
【0017】次に図6において、スマートカード500
は様々なスマートカードの構成要素を有している。例え
ばスマートカード500は、マイクロプロセッサ302
と、パワー入力ポート304と、データ転送ポート30
6とを有する。
は様々なスマートカードの構成要素を有している。例え
ばスマートカード500は、マイクロプロセッサ302
と、パワー入力ポート304と、データ転送ポート30
6とを有する。
【0018】次に図7において半導体ダイ301は、そ
の半導体ダイの厚さは、0.011インチ(0.279
4mm)以下でスマートカードパッケージ303の中立
面にあるいはその近傍に配置されている。スマートカー
ド500には塩化ポリビニル製(PVC)ラベル40
2,接着剤404がそれぞれ上部表面と下部表面に接着
剤404,405により接着されている。接着剤404
は、織り布材料408に接着される。そしてこの織り布
材料408は、ポリエステル製構造体410に接着剤4
12を用いて接着される。ポリエステル製構造体410
は空洞を有するよう構成され、この空洞内に半導体ダイ
301が搭載される。接着用エポキシを用いて半導体ダ
イ301を銅製パッド419に搭載する。ダイカプセル
化層417の材料は、高い抵抗値を有し、即ち良好な絶
縁体であり、且つ良好な伝熱特性を有し半導体ダイ30
1から熱を取り出し、半導体ダイ301に充分接着して
気密および水密のシールを提供し、機械的なフレキシビ
リティと変形性を有し、さらに半導体ダイ301とこの
半導体ダイ301に接続された金属導体に対し、非腐食
性でなければならない。銅製パッド419がポリエステ
ル製プリント回路基板426上に形成され、同時にまた
銅製パッド421もポリエステル製プリント回路基板4
26上に形成される。銅製パッド421の全てあるいは
一部は、半導体ダイ301に対しワイヤボンド423を
介して電気的に接続される。接着剤405を用いてPV
Cラベル403をポリエステル製プリント回路基板42
6の下側に接着する。
の半導体ダイの厚さは、0.011インチ(0.279
4mm)以下でスマートカードパッケージ303の中立
面にあるいはその近傍に配置されている。スマートカー
ド500には塩化ポリビニル製(PVC)ラベル40
2,接着剤404がそれぞれ上部表面と下部表面に接着
剤404,405により接着されている。接着剤404
は、織り布材料408に接着される。そしてこの織り布
材料408は、ポリエステル製構造体410に接着剤4
12を用いて接着される。ポリエステル製構造体410
は空洞を有するよう構成され、この空洞内に半導体ダイ
301が搭載される。接着用エポキシを用いて半導体ダ
イ301を銅製パッド419に搭載する。ダイカプセル
化層417の材料は、高い抵抗値を有し、即ち良好な絶
縁体であり、且つ良好な伝熱特性を有し半導体ダイ30
1から熱を取り出し、半導体ダイ301に充分接着して
気密および水密のシールを提供し、機械的なフレキシビ
リティと変形性を有し、さらに半導体ダイ301とこの
半導体ダイ301に接続された金属導体に対し、非腐食
性でなければならない。銅製パッド419がポリエステ
ル製プリント回路基板426上に形成され、同時にまた
銅製パッド421もポリエステル製プリント回路基板4
26上に形成される。銅製パッド421の全てあるいは
一部は、半導体ダイ301に対しワイヤボンド423を
介して電気的に接続される。接着剤405を用いてPV
Cラベル403をポリエステル製プリント回路基板42
6の下側に接着する。
【0019】スマートカード500が曲げられると、機
械的な歪が図5のベクトル520に示すように発生す
る。スマートカードの中立面から所定の距離では、これ
らの歪は剛性の高いスマートカード構成体では最低とな
り、フレキシブルなスマートカード構成体では最大とな
る。例えば図7においては、歪は半導体ダイ301のよ
うな構造体の場所で最低となり、ポリエステル製構造体
410と接着剤404,405で最大となる。しかし、
あるスマートカード構成体内の機械的歪の大きさは、ス
マートカードの中立面に対するそれらの構成体の位置に
依存する。一般的に各構成体の歪は、構成体の外側表面
近傍で最大となり、塩化ポリビニル製(PVC)ラベル
402,403近傍で最大値をとる。歪は図7の中立面
であるe−e’ではゼロである。図7のスマートカード
500が図5に示すよう曲げられた場合には、中立面よ
り上のスマートカードの構成体には引っ張り力が働き、
中立面より下の構成体には圧縮力が働く。この半導体ダ
イ301は、半導体ダイ301上の活性素子(ダイオー
ドと半導体)が、中立面にあるいはその近傍(0.00
7インチ(0.1778mm)以内)に配置される。
械的な歪が図5のベクトル520に示すように発生す
る。スマートカードの中立面から所定の距離では、これ
らの歪は剛性の高いスマートカード構成体では最低とな
り、フレキシブルなスマートカード構成体では最大とな
る。例えば図7においては、歪は半導体ダイ301のよ
うな構造体の場所で最低となり、ポリエステル製構造体
410と接着剤404,405で最大となる。しかし、
あるスマートカード構成体内の機械的歪の大きさは、ス
マートカードの中立面に対するそれらの構成体の位置に
依存する。一般的に各構成体の歪は、構成体の外側表面
近傍で最大となり、塩化ポリビニル製(PVC)ラベル
402,403近傍で最大値をとる。歪は図7の中立面
であるe−e’ではゼロである。図7のスマートカード
500が図5に示すよう曲げられた場合には、中立面よ
り上のスマートカードの構成体には引っ張り力が働き、
中立面より下の構成体には圧縮力が働く。この半導体ダ
イ301は、半導体ダイ301上の活性素子(ダイオー
ドと半導体)が、中立面にあるいはその近傍(0.00
7インチ(0.1778mm)以内)に配置される。
【0020】この半導体ダイ301がスマートカード5
00にパッケージされるときに半導体ダイ301上の歪
量を計算するために、そしてスマートカード500内の
中立面の位置を計算するために、図7のスマートカード
全体を考慮しなければならない。この計算は、有限要素
法として知られる解析ツールを用いて複雑な計算式が実
行される。しかし、この計算を実際には簡単にするため
にチップ上の負荷は、カードの湾曲度により決定されカ
ードの形状により決定されるとする。さらに、計算を単
純化するために図7のチップの空洞を歪の計算から省
き、中立面(e−e’)は、スマートカードの上部表面
からH10の距離にあり、また、下部からH10の距離にあ
るものとして行われる。言い換えると中立面は、スマー
トカードの上部表面と下部表面の中央部にある。即ちス
マートカード500の中央面である。
00にパッケージされるときに半導体ダイ301上の歪
量を計算するために、そしてスマートカード500内の
中立面の位置を計算するために、図7のスマートカード
全体を考慮しなければならない。この計算は、有限要素
法として知られる解析ツールを用いて複雑な計算式が実
行される。しかし、この計算を実際には簡単にするため
にチップ上の負荷は、カードの湾曲度により決定されカ
ードの形状により決定されるとする。さらに、計算を単
純化するために図7のチップの空洞を歪の計算から省
き、中立面(e−e’)は、スマートカードの上部表面
からH10の距離にあり、また、下部からH10の距離にあ
るものとして行われる。言い換えると中立面は、スマー
トカードの上部表面と下部表面の中央部にある。即ちス
マートカード500の中央面である。
【0021】H10を減らすことは、半導体ダイ301上
のストレスの量を減らすことになる。H10を減少するこ
とは、半導体ダイ301に対し可能な限り薄いダイを用
いることにより行われる。さらにまた半導体ダイ301
の最も壊れ易い部分を中立面にあるいはその近傍に配置
するようにスマートカード500を構成することにより
改良が行われる。この最も壊れ易い部分には、半導体ダ
イ301内に配置される活性素子(トランジスタとダイ
オード)が配置される場所である。具体的には半導体ダ
イ301の導電部分(金属ドープ)と半導体ダイ301
の残りのNドープあるいはPドープのシリコン本体)と
の間の界面が半導体ダイ301の最も壊れ易い部分であ
る。この界面は、上記のほぼ上面である、この界面を中
立面に配置することにより半導体ダイ301を機械的歪
から保護し、その結果スマートカード500の信頼性を
高めることができる。
のストレスの量を減らすことになる。H10を減少するこ
とは、半導体ダイ301に対し可能な限り薄いダイを用
いることにより行われる。さらにまた半導体ダイ301
の最も壊れ易い部分を中立面にあるいはその近傍に配置
するようにスマートカード500を構成することにより
改良が行われる。この最も壊れ易い部分には、半導体ダ
イ301内に配置される活性素子(トランジスタとダイ
オード)が配置される場所である。具体的には半導体ダ
イ301の導電部分(金属ドープ)と半導体ダイ301
の残りのNドープあるいはPドープのシリコン本体)と
の間の界面が半導体ダイ301の最も壊れ易い部分であ
る。この界面は、上記のほぼ上面である、この界面を中
立面に配置することにより半導体ダイ301を機械的歪
から保護し、その結果スマートカード500の信頼性を
高めることができる。
【0022】従来のスマートカードのパッケージ技術で
は、厳しいパッケージ要件と相互接続要件のためにスマ
ートカードの表面近傍に半導体ダイを配置している。し
かし、本発明によれば、半導体ダイ301はスマートカ
ード500の中立面(e−e’)にできるだけ近接して
配置している。このようにして機械的な曲げに際しスマ
ートカードパッケージ303により半導体ダイ301に
掛かる機械的な応力のレベルを減少することができる。
かくしてスマートカードパッケージ303は、半導体ダ
イ301に掛かる機械的な応力を減少することにより半
導体ダイ301に対する保護が可能となる。
は、厳しいパッケージ要件と相互接続要件のためにスマ
ートカードの表面近傍に半導体ダイを配置している。し
かし、本発明によれば、半導体ダイ301はスマートカ
ード500の中立面(e−e’)にできるだけ近接して
配置している。このようにして機械的な曲げに際しスマ
ートカードパッケージ303により半導体ダイ301に
掛かる機械的な応力のレベルを減少することができる。
かくしてスマートカードパッケージ303は、半導体ダ
イ301に掛かる機械的な応力を減少することにより半
導体ダイ301に対する保護が可能となる。
【0023】様々な技術を用いて比較的薄い半導体ダイ
201,301を形成することができる。しかし従来の
0.011インチ(0.2794mm)厚の半導体ダイ
用の既存の半導体ダイの形成技術では0.008インチ
(0.2032mm)以下の厚さの薄い半導体ダイを形
成することはできない。これら既存の技術は、所定の時
間内に製造できる0.011インチ(0.2794m
m)厚の半導体ダイの数を最大にしようとしているもの
である。この半導体ダイを余りにも注意深く取り扱い生
成し過ぎると、ダイの製造に時間が掛かり製造効率が落
ちる。一方ダイを余りにもいい加減に処理し製造すると
より多くの数の半導体ダイの形成ができるが、これらの
半導体ダイのかなり高い割合のものは欠陥があり使用で
きない。そのため既存の技術ではラフな取り扱いと注意
深い取扱いとの間でバランスを計り、その結果0.01
1インチ(0.2794mm)厚のダイの最大数を所定
の時間内に形成できるようにする。
201,301を形成することができる。しかし従来の
0.011インチ(0.2794mm)厚の半導体ダイ
用の既存の半導体ダイの形成技術では0.008インチ
(0.2032mm)以下の厚さの薄い半導体ダイを形
成することはできない。これら既存の技術は、所定の時
間内に製造できる0.011インチ(0.2794m
m)厚の半導体ダイの数を最大にしようとしているもの
である。この半導体ダイを余りにも注意深く取り扱い生
成し過ぎると、ダイの製造に時間が掛かり製造効率が落
ちる。一方ダイを余りにもいい加減に処理し製造すると
より多くの数の半導体ダイの形成ができるが、これらの
半導体ダイのかなり高い割合のものは欠陥があり使用で
きない。そのため既存の技術ではラフな取り扱いと注意
深い取扱いとの間でバランスを計り、その結果0.01
1インチ(0.2794mm)厚のダイの最大数を所定
の時間内に形成できるようにする。
【0024】
【発明の効果】これらの既存の技術を用いて0.008
インチ(0.2032mm)厚以下の薄い半導体ダイを
形成する際には、これらの本発明の薄い半導体ダイは、
従来の0.011インチ(0.2794mm)厚のスマ
ートカードの半導体ダイよりもその取扱い時と製造時に
より壊れ易くなる。本発明の薄い半導体ダイを形成する
特別なダイ形成技術を半導体ウェハに適応することによ
り、より歩留まりが向上する。これらの製造技術では、
半導体ウェハを従来のUV切断テープ(dicing tape)
を用いてテーピングし、そしてこのウェハを酸のバスに
浸すことである。この酸のバスは、硝酸とフッ化水素酸
と酢酸を7:2:1の割合で含み、半導体ウェハに対す
る化学的歪を開放できる。さらにこの半導体ウェハは、
ダイシングソウ(dicing saw)と軟ゴムあるいはプラス
チックダイのピックアップヘッド,非貫通イジェクタピ
ンとサーボあるいはプログラマブルなダイナミックイジ
ェクタピンを用いて切断してダイの損傷を低減する。さ
らにこの半導体ダイを速度制御あるいはプログラムサー
ボ制御、非貫通イジェクタピンを用いてダイシングテー
プから取り出すこともできる。このようなスマートカー
ドの半導体ダイを製造する技術の詳細は、米国特許出願
08/225,687号に開示されている。
インチ(0.2032mm)厚以下の薄い半導体ダイを
形成する際には、これらの本発明の薄い半導体ダイは、
従来の0.011インチ(0.2794mm)厚のスマ
ートカードの半導体ダイよりもその取扱い時と製造時に
より壊れ易くなる。本発明の薄い半導体ダイを形成する
特別なダイ形成技術を半導体ウェハに適応することによ
り、より歩留まりが向上する。これらの製造技術では、
半導体ウェハを従来のUV切断テープ(dicing tape)
を用いてテーピングし、そしてこのウェハを酸のバスに
浸すことである。この酸のバスは、硝酸とフッ化水素酸
と酢酸を7:2:1の割合で含み、半導体ウェハに対す
る化学的歪を開放できる。さらにこの半導体ウェハは、
ダイシングソウ(dicing saw)と軟ゴムあるいはプラス
チックダイのピックアップヘッド,非貫通イジェクタピ
ンとサーボあるいはプログラマブルなダイナミックイジ
ェクタピンを用いて切断してダイの損傷を低減する。さ
らにこの半導体ダイを速度制御あるいはプログラムサー
ボ制御、非貫通イジェクタピンを用いてダイシングテー
プから取り出すこともできる。このようなスマートカー
ドの半導体ダイを製造する技術の詳細は、米国特許出願
08/225,687号に開示されている。
【図1】従来のスマートカードの半導体ダイの断面図
【図2】本発明の第一実施例により製造された薄いスマ
ートカードの半導体ダイの断面図
ートカードの半導体ダイの断面図
【図3】本発明の第二実施例により製造された薄いスマ
ートカードの半導体ダイの断面図
ートカードの半導体ダイの断面図
【図4】図1,2,3に示したスマートカードの半導体
ダイの様々な物理的パラメータの比較表
ダイの様々な物理的パラメータの比較表
【図5】機械的に曲げられた状態における図3のスマー
トカードの半導体ダイの断面図
トカードの半導体ダイの断面図
【図6】様々なスマートカードの構成要素の代表的な配
置を表すスマートカードの平面図
置を表すスマートカードの平面図
【図7】様々なスマートカードの構成要素の代表的な配
置を表すスマートカードの断面図
置を表すスマートカードの断面図
101,201,301 半導体ダイ 103 従来のスマートカードパッケージ 105,205,305 上面 203,303 本発明のスマートカードパッケージ 309 取付台 500 本発明のスマートカード 502 上部表面 504 下部表面 506 左端 508 右端 520 ベクトル 522 引っ張り応力領域 524 圧縮応力領域 591 曲げ中心 593 半径 302 マイクロプロセッサ 304 パワー入力ポート 306 データ転送ポート 402,403 塩化ポリビニル製(PVC)ラベル 404,405,412 接着層 408 織り布材料 410 ポリエステル製構造体 417 ダイカプセル化層 419,421 銅製パッド 423 ワイヤボンド 426 ポリエステル製プリント回路基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 リチャード マイケル フリン アメリカ合衆国,46060 インディアナ, ノブルズヴィル,オウデュボン コート 1654 (72)発明者 フレッド ウィリアム ヴェルディ アメリカ合衆国,08648 ニュージャージ ー,ローレンスヴィル,ラークシュプール レイン 13
Claims (4)
- 【請求項1】 スマートカード収納される半導体ダイの
厚さが0.008インチ(0.2032mm)以下であ
ることを特徴とする半導体ダイを収納するスマートカー
ド。 - 【請求項2】 (a)メモリ装置と、(b)処理装置
と、を有するスマートカードにおいて、 その厚さが0.008インチ(0.2032mm)以下
の半導体ダイを用いることを特徴とするスマートカー
ド。 - 【請求項3】 スマートカードパッケージを機械的に曲
げた際に、機械的歪がゼロの中立面を有するスマートカ
ードパッケージに収納される半導体ダイにおいて、 (a)前記半導体ダイの厚さは、0.008インチ
(0.2032mm)以下で、 (b)前記半導体ダイの少なくとも一部は、前記スマー
トカードパッケージの前記中立面に配置されることを特
徴とするスマートカードに収納される半導体ダイ。 - 【請求項4】 複数のダイオードとトランジスタを半導
体ダイの上部表面に有し、前記上部表面がスマートカー
ドパッケージの中立面に配置されることを特徴とする請
求項3の半導体ダイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US55857995A | 1995-10-31 | 1995-10-31 | |
| US558579 | 1995-10-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09169186A true JPH09169186A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=24230105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8279264A Pending JPH09169186A (ja) | 1995-10-31 | 1996-10-22 | 半導体ダイを収納するスマートカード |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0772153A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09169186A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002042097A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Sony Corp | カード状情報記録媒体及びカード状情報記録媒体の製造方法 |
| US7786562B2 (en) | 1997-11-11 | 2010-08-31 | Volkan Ozguz | Stackable semiconductor chip layer comprising prefabricated trench interconnect vias |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5719437A (en) * | 1996-04-19 | 1998-02-17 | Lucent Technologies Inc. | Smart cards having thin die |
| WO2000014679A1 (de) * | 1998-09-03 | 2000-03-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur kontaktierung eines schaltungschips |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5480842A (en) * | 1994-04-11 | 1996-01-02 | At&T Corp. | Method for fabricating thin, strong, and flexible die for smart cards |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP8279264A patent/JPH09169186A/ja active Pending
- 1996-10-22 EP EP96307635A patent/EP0772153A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7786562B2 (en) | 1997-11-11 | 2010-08-31 | Volkan Ozguz | Stackable semiconductor chip layer comprising prefabricated trench interconnect vias |
| JP2002042097A (ja) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Sony Corp | カード状情報記録媒体及びカード状情報記録媒体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0772153A3 (en) | 1999-06-23 |
| EP0772153A2 (en) | 1997-05-07 |
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