专利名称：Ic模块及其制造方法和包括该ic模块的无线信息存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成了IC芯片和调谐电容器的IC模块，并且涉及包括该IC模块的无线信息存储介质和无线信息发射/接收装置，诸如非接触式IC卡。
背景技术：
上述类型的无线信息存储介质(以后称作IC卡)包括一个环形天线，一个连接到该环形天线的端点的IC芯片和在塑料卡衬底的主表面上形成的调谐电容器。无线信息存储介质被使用来例如检查运输票或者管理房间的进出。
当非接触式IC卡邻近单独提供的读取器/写入器(即用于读取和写入的设备)的环形天线放置时，就会通过电磁感应在环形天线的终端和IC卡之间产生感应电压。IC芯片接收通过稳定该感应电压获得的电源电压，并且对从读取器/写入器发射来的调制波进行解调，由此接收从读取器/写入器发射来的数据。当要将存储在IC芯片的存储器中的数据发射给读取器/写入器时，IC芯片中的负载根据数据的变化来改变环形天线的终端阻抗，读取器/写入器对从IC卡发射来的调制波进行解调以便检测负载的变化，由此从IC卡接收数据。
当制造非接触式IC卡时，用于调谐天线线圈的信号频率f的电容器也形成在衬底上。由于天线线圈的信号频率f可以被表示为f＝1/(2JI(LC))，其中C表示电容器的电容并且L表示天线线圈的电感，因此可以通过调节电容器的电容调谐天线线圈的信号频率。
更具体地，对于聚酰亚胺薄膜或者聚乙烯萘烷薄膜形成的作为绝缘体的衬底，在薄膜的两侧形成铜或铝电极，由此在衬底上形成薄膜电容器。
但是上述结构的薄膜电容器，由于制造的聚酰亚胺薄膜或者聚乙烯萘烷薄膜的厚度不均匀导致电容的低精度。因此，最终的产品实际上需要通过修整对电容进行精密的调节。
而且，由于使用聚酰亚胺薄膜或者聚乙烯萘烷薄膜形成的电容器中的介质损耗角正切(tanθ)随温度变化的改变很大，因此就限制了调谐电容器满足希望的温度特性。
对于多层芯片电容器，虽然电容器的制造精度高并且温度特性良好，但是300μm的数量级的厚度限制其应用在非常薄的设备诸如IC卡中。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种包括具有精确的电容和良好的温度特性的电容器的薄的IC模块，和包括该IC模块的无线信息存储介质和无线信息发射/接收装置。
本发明一方面提供一种IC模块，该IC模块包括具有被连接到天线线圈的端点的用于实现与外部通信设备通信的的引线框；一个安装在引线框上的IC芯片；一个安装在引线框上的多层芯片电容器；和用于密封IC芯片和多层芯片电容器的树脂。
多层芯片电容器最好安装在引线框的凹槽中。更优选的，凹槽具有一个引线框的厚度的方向上的深度。凹槽的深度可以与引线框的厚度相同，或者只与引线框的部分厚度相同。
可以通过切割引线框的一部分来形成凹槽。
多层芯片电容器的端点可以通过锡焊或者丝焊电气连接到引线框。
根据本发明，多层芯片电容器被安装在引线框的凹槽中，以便使被树脂密封的IC模块的整个厚度减小引线框的厚度。因此，虽然使用了具有精确的电容和良好的温度特性的多层芯片电容器，IC模块也是薄的。
多层芯片电容器可以是多层陶瓷芯片电容器。
并且，通过锡焊或者丝焊将多层芯片电容器与引线框电气连接，可以保证多层芯片与引线框的焊接强度。
本发明的另一方面提供一种无线信息存储介质，该无线信息存储介质包括在其上形成包括天线线圈的电路图形的衬底；及一个安装在衬底上以便连接到天线线圈的电路图形的IC模块，其中该IC模块包括具有连接到天线线圈的端点的引线框，和安装在引线框上的IC芯片和多层芯片电容器。
多层芯片电容器最好安装在引线框的凹槽中，该凹槽具有一个引线框的厚度方向上的深度。
多层芯片电容器的端点可以通过锡焊或者丝焊电气连接到引线框。
多层芯片电容器的电容的制造精度是±2％到±5％，高于薄膜电容器的±10％的电容制造精度。而且，还可以使用具有±0.5％的极高的制造精度的多层芯片电容器。因此，可以满足希望的调谐精度而不需要诸如修整的后处理。并且，由于多层芯片电容器的介质损耗角正切(tanθ)随温度变化小于薄膜电容器，因此，多层芯片电容器表现出良好的温度特性而不管环境温度。并且，虽然多层芯片电容器比薄膜电容器厚，但是由于多层芯片电容器被安装在IC模块的引线框的凹槽中，可以用引线框的厚度在薄的结构中实现IC模块或无线信息存储介质。并且，由于使用多层芯片电容器增加了卡在设计上的灵活性，根据本发明的IC模块可以在小的二维区域上实现，。
本发明的再一个方面提供一种IC模块的制造方法，该IC模块包括一个连接到一个用于实现与外部通信设备的通信的天线线圈的引线框，并包括一个安装在引线框上的并且由树脂密封的IC芯片和多层芯片电容器。该方法包括准备具有安装IC芯片的安装区，用于包含多层芯片电容器的凹槽，和在其上形成预定图形的引线框原始板的步骤；在引线框原始板上安装IC芯片和多层芯片电容器并且将多层芯片电容器的端点连接到引线框原始板的步骤；除了引线框原始板的周围部分密封IC芯片和多层芯片电容器的步骤；以及通过切割引线框原始板来形成用于与天线线圈连接的端点的步骤以便使IC模块除了IC芯片和多层芯片电容器形成的地方以外是绝缘的。
凹槽最好具有一个引线框原始板的厚度方向上的深度。
如上所述，根据本发明，提供了一个包括具有精确电容和良好的温度特性的电容器的薄的IC模块，和一个无线信息存储介质和一个无线信息发射/接收装置。
图1是IC卡的整体平面图，该IC卡是根据本方明的一个实施例的无线信息存储介质；图2A是图1所示的IC模块的放大的平面图，并且图2B是沿图2A中的线IIB-IIB的截面图；
图3A是图2A中的安装芯片电容器的区域的放大平面图，并且图3B是沿图2A的线IIIB-IIIB的截面图；图4是显示本发明的另一个实施例的相应地沿图2A中的线IIIB-IIIB的截面图；图5A是本发明的另一个实施列中的芯片电容器的安装区域的放大的平面图，并且5B和5C是相应地沿图2A中的线IIIB-IIIB的截面图；图6A到6D是显示图2A和2B所示的IC模块的制造过程的平面图；以及图7是图1所示的IC卡的和与之使用的读取器/写入器的等效电路图。
具体实施例方式
现在，将参照附图描述本发明的实施列。
图1是IC卡的整体平面图，该IC卡是根据本方明的一个实施例的无线信息存储介质；图2A是图1所示的IC卡中的IC模块的放大的平面图，并且图2B是沿图2A中的线IIB-IIB的截面图；图3A是图2A中的安装芯片电容器的区域的放大平面图，并且图3B是沿图2A的线IIIB-IIIB方向的截面图；图4是显示本发明的另一个实施例的相应地沿图2A中的线IIIB-IIIB的截面图；图5A是本发明的另一个实施例中的芯片电容器的安装区域的放大的平面图，并且5B和5C是相应地沿图2A中的线IIIB-IIIB的截面图；图6A到6D是显示图2A和2B所示的IC模块的制造过程的平面图；以及图7是图1所示的IC模块的和与之使用的读取器/写入器的等效电路图。
首先，将参照图7描述包括根据本发明的该实施例的包括IC卡的无线信息发射/接收装置。参照图7，IC卡10包括作为天线工作的天线线圈100，IC芯片120，和用于调谐天线的信号频率的调谐电容器140(图7中的140a到140c)。
IC芯片包括一个整流器电路121，一个电源稳定电路122，调制解调电路123和124，存储器125，和CPU或序列发生器126。通过与读取器/写入器20之间的无线通信向或从存储器125中写入或者读取数据。
读取器/写入器20包括作为天线工作的天线线圈200，调制解调电路210和CPU 220。当向IC卡10发送数据时，读取器/写入器用要发射的数据调制具有13.56MHz频率的载波并且使产生的电流流过天线线圈200。当从IC卡10接收数据时，读取器/写入器20使未经调制的电流流过天线线圈200。
当IC卡邻近读取器/写入器20的天线线圈200放置时，通过电磁感应在IC卡10的天线线圈100的端点之间产生感应电压。IC芯片120接收通过稳定感应电压得到的电源电压，并且通过解调调制波接收从读取器/写入器20发射来的数据。
另一方面，当存储在IC卡10的存储器125中数据将被发送到读取器/写入器20时，负载z根据IC卡10中的数据变化，读取器/写入器20解调调制波来检测IC卡的天线线圈100的负载z的变化，由此将数据从IC卡10发送到读取器/写入器20。
如上所述，数据在IC卡10和读取器/写入器20之间发送和接收。管理读取器/写入器20的主机或者信息处理装置被允许检验运输票或者管理房间的进出。
接下来参照图1，此实施列中的IC卡10包括一个由诸如聚酰亚胺(PI)或者聚乙烯萘烷树脂(PEN)构成的薄模型衬底160。该薄模型衬底160具有例如25μm的厚度。在邻近薄模型衬底160的主要表面的周围处形成由铜或铝组成的天线线圈100。并且，在天线线圈100的端点，通过还是由铜或铝组成的电路图形形成用于在其中安装集成封装了IC芯片和调谐电容器140的IC模块150的安装区180。组成天线线圈100和安装区180的电路图形具有例如16μm的厚度。
可以通过形成一个预定尺寸的PI薄摸或者PEN薄摸；在PI薄摸或者PEN薄摸上层叠铜箔或者铝箔形成希望的电路图形，即，图1所示的在铜箔或者铝箔上的天线线圈100和安装区180；并且通过腐蚀消除不需要的部分来制造薄模型衬底160和电路图形。
接下来参照图2A和2B，在安装在安装区180的IC模块150中，一个I C芯片120和三个调谐电容器140a到140c电气连接到引线框170上，并且IC芯片120和调谐电容140被密封树脂190封装。引线框170具有连接到天线线圈100的端点170a和170b以及接地端170c的端。调谐电容器140的数量不限于三个，可以是一个，两个或者四个或更多。
此实施例中的调谐电容器140是利用多层芯片电容器实现的。每个多层芯片电容器140包括在中间区域被交替层叠的多个介电层和电极层以及在各端的端点1402。每个多层芯片电容器140具有300μm数量级的厚度，它厚于薄膜型电容器；但是，电容的制造精度是±2％到±5％，以及用于高精度产品的±0.5％的高精度。
例如，假设要求用于调谐的电容是34pE并且使用出售的具有33pE电容的产品和出售的具有1pE的电容的产品作为多层芯片电容器。使用的多层电容器的数量可以根据调谐需要的电容进行适当地选择。由于市场上标称精度产品的电容的精度是±5％，如果为所有的多层芯片电容器使用标称精度产品，最终的电容是(33pF±1.65pF)+(1pF±0.05pF)，即，32.3pF到35.7pF。如果只为33pF的电容器使用具有±2的精度的高精度产品，最终的电容是(33pF±0.66pF)+(1pF±0.05pF)，即，33.29pF到34.71pF。由于薄膜电容器的精度在±10％的数量级上，最终的电容是34pF±3.4pF，即，30.6pF到37.4pF，差异是明显的。
并且，由于多层芯片电容器140具有比薄膜型电容器更好的温度特性，介质损耗角正切即使在高或者低的温度下也是很小的，因此天线线圈的信号频率是稳定的。
如图2A和2B及3A及图3B所示，此实施例中的多层芯片电容器140a到140c安装成包含在引线框170的凹槽172中，并且芯片电容器140的端点1402和1402通过焊锡174电气连接到引线框170。此实施例中的凹槽172通过在引线框170的厚度方向切割部分引线框170形成。通过在引线框170之间而不在引线框170上沉积多层芯片电容器140，图3B的高度H减小了引线框170的厚度。因此，允许使用前面所述的不能使用的多层芯片电容器140。
多层芯片电容器140在图3A和3B所示的实施例中通过锡焊电气连接到引线框170。但是，并不限于锡焊，例如，多层芯片电容器140的电极端点1402和1402可以使用由例如金构成的线175通过丝焊电气连接到引线框170。此时，通过适当地选择线175的数量，可以改善多层芯片电容器140和引线框170之间的焊接机械强度。
虽然凹槽172在图3A和3B及图4所示的实施例中是在引线框170在厚度方向上形成的，但是根据本发明，凹槽不限于此。即，如图5A和5B所示，凹槽172的深度可以只和引线框170的部分厚度相同。在此实施例中，多层芯片电容器140被安装在具有厚度为t1的引线框170的半腐蚀区。因此，引线框在凹槽172形成的地方具有t2的厚度；即，凹槽的深度为(t1-t2)。如此安装多层芯片电容器140以便使多层芯片电容器140的端点1402和1402通过焊锡174与凹槽172电气连接。
此时，虽然多层芯片电容器140连同引线框170的高度H比图3A和3B及图4所示的实施例中的高度大了凹槽172的厚度t2，但是由于多层芯片电容器140的下表面通过焊锡174与凹槽172连接，因此改善了多层芯片电容器140的焊接强度。并且，由于在凹槽172形成的地方具有厚度为t2的引线框部分，当多层芯片电容器140被焊接到引线框170上时，可以防止焊锡通过引线框170中的缝隙到达引线框170的下表面。因此，防止在引线框170的下表面由焊锡174形成凹面和凸面。并且，由于多层芯片电容器140可以被安装在具有充足焊锡量的凹槽172上，可以防止在制造中多层芯片电容器140的偏移。
IC芯片120是一个包括由图7所示的等效电路代表的电路的半导体集成电路。IC芯片120安装在图2A和2B所示的引线框170的安装区176中。IC芯片120例如使用线175通过丝焊连接到引线框170的三个端点170a到170c上。
图2A和2B表示了具有IC芯片120和上述的安装在其上的三个多层芯片电容器140的引线框170通过密封树脂190诸如环氧树脂封装。引线框170具有没有被密封树脂190覆盖的裸露的部分，其分别形成IC模块150的端点170a，170b和170c。
封装的IC模块150被安装在IC卡的安装区180上。因此，即使当挠性力，负载和振动被施加在IC卡10上时也能保护IC芯片120和多层芯片电容器140。因此，IC卡10具有足够的强度以便带在口袋或证件套中。
下面，将参照图6A到6D描述根据本发明的该实施例的IC模块150的制造方法。为了便于理解本发明，下面给出具体值和材料，但是其意图不在于限制本发明的范围。
首先，准备在其上形成的具有如图6A所示的预定图形的引线框170的原始板。引线框170的原始板是一个连接了最后将被电气绝缘的三个端点170a，170b和170c的集成产品。引线框170的原始板具有在其上形成的用于安装IC芯片120的IC芯片安装区176，和允许前述的三个多层芯片电容器140a到140c包含在其中的三个凹槽172。此实施例中的引线框170的厚度是100μm。
在引线框170的原始板上，多层芯片电容器140被安装以便包含在三个凹槽172中，并且多层芯片电容器140的终端1402通过锡焊被连接到引线框170。锡焊是通过在多层芯片电容器140和引线框170之间的缝隙中浇注焊锡剂和执行一个回流处理来实现的，如图3B所示。接着，IC芯片120被安装在IC芯片安装区176，并且IC芯片120使用线175通过丝焊电气连接到端点170a到170c。
在三个多层芯片电容器140a到140c和IC芯片120被安装在引线框170的原始板上之后，接下来，除了引线框的将形成端点170a到170c的周围部分，通过使用密封树脂190诸如环氧树脂覆盖引线框170的原始板来进行封装，如图6C所示。在封装之后，引线框170被在图6D所示的切割平面CL上切割。因此，除了IC芯片120和多层芯片电容器140的形成的地方，已经被电气连接到原始板上的三个端点170a到170c被绝缘。
在以上述方式形成IC模块150之后，准备通过在25μm厚的聚酰亚胺薄膜的主表面上层叠一个16μm厚的铜箔形成的预定尺寸的薄片。接着，在该薄片的铜箔上形成电路图形，即，如图1所示的天线线圈100和安装区180，并且通过腐蚀消除铜箔的不需要的部分。因此，得到了具有图1所示的在聚酰亚胺薄膜型衬底160的主表面上形成的铜电路图形的薄片。薄片的尺寸可以是将要制造的IC卡10的尺寸。但是，在大批量制造中，薄片最好具有大量IC卡10可以从其中获得的尺寸，在最后的处理中将薄片切割成IC卡10的尺寸。作为具有在聚酰亚胺薄膜型衬底160上形成的具有铜电路图形的薄片的替代品，可使用具有在聚乙烯萘烷薄膜型衬底上形成的铝电路图形的薄片。
接着，IC模块150被安装在这样一个位置，以便使电路图形的安装区180上的天线线圈100的端点和接地端连接到IC模块150的端点170a到170c。天线线圈100和IC模块150例如使用各向异性导电薄膜或导电带通过焊接来连接。
IC卡10以上述方式形成。并且，需要的话，可以在在IC卡的上表面和下表面形成由例如聚酰亚胺树脂构成的填充树脂层和由例如聚乙烯对苯二甲酸盐等构成的外部树脂层等。
根据本发明的IC模块或者无线信息存储介质被包含在允许与能够读取或者写入的外部通信设备进行通信的通信设备中。无线信息存储介质不限于卡形。
给出对实施例的上述描述是为了便于理解本发明，其意图并不是限制本发明的范围。因此，实施例的描述中公开的内容，其意图在于覆盖本发明的技术范围的任何设计上的修改和等效物。
权利要求
1.一种IC模块，包括一个具有被连接到一个用于实现与外部通信设备的通信的天线线圈的端点的引线框；一个安装在所述引线框上的IC芯片；一个安装在所述引线框上的多层芯片电容器；以及一个用于密封所述I C芯片和所述多层芯片电容器的树脂。
2.根据权利要求1的IC模块，其中所述多层芯片电容器安装在所述引线框的凹槽中。
3.根据权利要求2的IC模块，其中所述凹槽具有一个所述引线框厚度方向上的深度。
4.根据权利要求3的IC模块，其中所述凹槽是通过切割所述引线框的一部分形成的。
5.根据权利要求2的IC模块，其中所述多层芯片电容器的端点通过锡焊或者丝焊电气连接到所述引线框。
6.一种无线信息存储介质，包括一个具有在其上形成的包括一个天线线圈的电路图形的衬底；以及一个安装在所述衬底上的以便被连接到所述天线线圈的电路图形上的IC模块；其中所述IC模块包括一个具有连接到所述天线线圈的端点的引线框；和一个安装在所述引线框上的IC芯片和多层芯片电容器。
7.根据权利要求6的无线信息存储介质，其中所述多层芯片电容器被安装在所述引线框的凹槽中，所述凹槽具有一个所述引线框厚度方向上的深度。
8.根据权利要求7的无线信息存储介质，其中所述多层芯片电容器的端点通过锡焊或者丝焊电气连接到所述引线框.
9.一种制造一种IC模块的方法，该IC模块包括连接到一个用于实现与外部通信设备的通信的天线线圈的引线框，还包括一个安装在所述引线框上的并且由树脂密封的IC芯片和多层芯片电容器，该方法包括以下步骤准备具有用于安装IC芯片的安装区、用于包含多层芯片电容器的凹槽和在其上形成的预定图形的引线框原始板；将IC芯片和多层芯片电容器安装在所述引线原始板上并且将所述多层芯片电容器的端点连接到所述引线框原始板上；除所述引线框原始板的周围部分外，密封所述IC芯片和所述多层芯片电容器；以及通过切割所述引线框原始板形成用于与所述天线线圈进行连接的端点以便使IC模块除所述IC芯片和所述多层芯片电容器形成的地方外是绝缘的。
10.根据权利要求9的用于制造IC模块的方法，其中所述凹槽具有一个所述引线框原始板厚度方向上的深度。
全文摘要
一种IC模块，包括具有连接到IC卡的天线线圈的端点的引线框，和安装在所述引线框上的并且被树脂密封的用于调谐的IC芯片和多层芯片电容器。多层芯片电容器安装在引线框的凹槽中。
文档编号B42D15/10GK1489106SQ031386
公开日2004年4月14日 申请日期2003年6月6日 优先权日2002年6月7日
发明者田中润一, 田久保裕幸, 阿部重信, 信, 裕幸 申请人:索尼公司