(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップの周波数特性を測定するＩＣ特性測定部と、当該ＩＣ特性測定部にて周波数特性が測定されたＩＣチップの入出力端子に巻線からなるアンテナコイルを接続して半導体モジュールを得るコイル接続部と、これらの装置全体を制御する主制御部とを有し、前記主制御部は、前記ＩＣ特性測定部にて測定された個々のＩＣチップの周波数特性に応じた所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算によって求め、前記コイル接続部には、前記主制御部にて求められた仕様に応じた巻線数のアンテナコイルを巻線する巻線機構部と、対応するＩＣチップ及びアンテナコイルの接続作業を行う接続機構部を備えたことを特徴とする半導体モジュールの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールの製造装置において、前記主制御部は、前記ＩＣ特性測定部にて測定されたＩＣチップの周波数特性と、当該主制御部に付属する入力手段から入力された前記アンテナコイルの元になる線材の物性値、並びに前記コイル接続部にて製造された半導体モジュールのケーシング部材の物性値とから、所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算により求めることを特徴とする半導体モジュールの製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体モジュールの製造装置において、前記コイル接続部にて得られた半導体モジュールの通信特性を検査する検査部を備え、当該検査部は、前記半導体モジュールの検査結果を前記主制御部にフィードバックし、前記主制御部は、前記検査部からフィードバックされた検査結果に基づいて、所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算する演算式を修正することを特徴とする半導体モジュールの製造装置。
【請求項４】
ＩＣチップの入出力端子に巻線からなるアンテナコイルを接続して半導体モジュールを作製する方法において、ＩＣチップの周波数特性を個々に測定し、当該測定された個々のＩＣチップの周波数特性に応じた所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算によって求めると共に、得られた演算結果に基づいて所定の巻線数を有するアンテナコイルを個々に巻線し、しかる後に対応する一対のＩＣチップとアンテナコイルとを接続することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルとして使用される巻線コイルとからなる半導体モジュールの製造装置に係り、特に、通信特性の安定化を図るための手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＩＣチップの入出力端子にアンテナ用の巻線コイルを接続してなる半導体モジュールを搭載した非接触式の半導体装置が知られている。この種の半導体装置は、前記半導体モジュールを樹脂材料などでケーシングすることによってカード形、タグ形又はコイン形などの所望の形状に形成され、薄形にして豊富な情報量と高いセキュリティ性能を有することから、交通、流通及び情報通信等の広い分野で普及が進んでいる。
【０００３】
従来より、前記半導体モジュールの製造方法としては、その製造効率を高めるため、製造された個々のＩＣチップの周波数特性を測定することなく、使用するＩＣチップ群の平均的な周波数特性（定格値）に基づいて、ケーシング後に所定の通信特性を発揮可能なアンテナコイルを設計し、この設計に基づいて製造された同一仕様のアンテナコイルを同一定格のＩＣチップの入出力端子に接続するという方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、定格値が同じであっても、ＩＣチップの周波数特性にはある程度のバラツキがあるので、従来のように同一仕様のアンテナコイルを接続する構成であると、できあがった半導体モジュールの通信特性、ひいては半導体装置の通信特性にも必然的にバラツキが生じ、それによって通信エラーが発生し易くなるため、信頼性の高い通信システムを構築することが困難である。
【０００５】
また、半導体装置の通信特性は、アンテナコイルの元になる線材の仕様やケーシング材料又はケーシングのサイズなどによって変化するが、従来のようにＩＣチップの定格に合わせて所定仕様のアンテナコイルを設計し、当該設計に基づいてアンテナコイルを巻線するという構成であると、ＩＣチップの定格、線材の仕様、ケーシング材料又はケーシングのサイズが変更される毎に新たなアンテナコイルを設計して専用の巻線装置にて巻線するという手順をとらざるを得ず、仕様が異なる多種類の半導体装置を安価に製造することが困難になる。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、安定な通信特性を有する半導体モジュールを安価に製造可能な製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、半導体モジュールの製造装置に関しては、ＩＣチップの周波数特性を測定するＩＣ特性測定部と、当該ＩＣ特性測定部にて周波数特性が測定されたＩＣチップの入出力端子に巻線からなるアンテナコイルを接続して半導体モジュールを得るコイル接続部と、これらの装置全体を制御する主制御部とを有し、前記主制御部は、前記ＩＣ特性測定部にて測定された個々のＩＣチップの周波数特性に応じた所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算によって求め、前記コイル接続部には、前記主制御部にて求められた仕様に応じた巻線数のアンテナコイルを巻線する巻線機構部と、対応するＩＣチップ及びアンテナコイルの接続作業を行う接続機構部を備えるという構成にした。
【０００８】
ＩＣ特性測定部は、ＩＣチップの周波数によるキャパシタンス及びインピーダンスを測定し、主制御部に測定データを転送する。主制御部は、ＩＣ特性測定部にて測定されたＩＣチップの周波数特性と、当該主制御部に付属する入力手段からの入力データ、即ちアンテナコイルの元になる線材の物性値（例えば、導線の抵抗値や被覆材の誘電率等の周波数特性）及び半導体モジュールのケーシング部材の物性値（例えば、面積、厚み、誘電率等の周波数特性）とから、巻線機構部にて巻回されるアンテナコイルの仕様を演算により求める。
【０００９】
なお、前記構成の製造装置に、前記コイル接続部にて得られた半導体モジュールの通信特性を検査する検査部を備え、当該検査部は、前記半導体モジュールの検査結果を前記主制御部にフィードバックし、前記主制御部は、前記検査部からフィードバックされた検査結果に基づいて、所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算する演算式を修正するようにすることもできる。
【００１０】
一方、半導体モジュールの製造方法については、ＩＣチップの入出力端子に巻線からなるアンテナコイルを接続して半導体モジュールを作製する方法において、ＩＣチップの周波数特性を個々に測定し、当該測定された個々のＩＣチップの周波数特性に応じた所定の通信特性を有する半導体モジュールを作製するに必要なアンテナコイルの仕様を演算によって求めると共に、得られた演算結果に基づいて所定の巻線数を有するアンテナコイルを個々に巻線し、しかる後に対応する一対のＩＣチップとアンテナコイルとを接続するという構成にした。
【００１１】
前記構成によると、ＩＣチップの周波数特性にバラツキがあっても、個々のＩＣチップの周波数特性に応じて最適仕様のアンテナコイルを個々に製造して接続することができるので、ＩＣチップの周波数特性のバラツキの有無及びその大小に関わりなく製品である半導体モジュールひいてはこれを搭載した半導体装置の通信特性を安定化することができ、ＩＣカード等の半導体装置を用いた信頼性の高い情報通信システムを構築することができる。
【００１２】
また、前記構成によると、検査部から半導体モジュールの検査結果を主制御部にフィードバックし、主制御部は当該検査部からフィードバックされた検査結果に基づいて最適仕様のアンテナコイルを演算する演算式を修正するようにしたので、使用するＩＣチップやコイル用線材の仕様がある程度変化しても、それに応じて最適なアンテナコイルを連続的に巻線することができ、アンテナコイルの再設計が不要であることから所望の半導体モジュールひいては半導体装置を高能率に製造することができる。
【００１３】
さらに、前記構成によると、主制御部に付属する入力手段からアンテナコイルの元になる線材の物性値及び半導体モジュールのケーシング部材の物性値を入力することによってアンテナコイルの最適仕様を自動的に求めることができ、かつ巻線機構部にて自動的に最適仕様のアンテナコイルを巻線することができるので、アンテナコイルの再設計も容易に行うことができ、仕様が異なる多種類の半導体装置を安価に製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体モジュール製造装置の実施形態例を、図１乃至図４に基づいて説明する。図１は本実施形態例に係る半導体モジュール製造装置のブロック図、図２は本実施形態例に係る半導体モジュール製造装置に備えられるコイル接続部の平面図、図３は本実施形態例に係る半導体モジュール製造装置に備えられるコイル接続部の側面図、図４は本実施形態例に係る半導体モジュール製造装置による半導体モジュールの製造手順を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、本例の半導体モジュール製造装置１は、装置１の全体を制御する主制御部２と、ＩＣチップの周波数特性を測定するＩＣ特性測定部３と、当該ＩＣ特性測定部３を通過した各ＩＣチップ毎に、その周波数特性に応じて巻線された特有のアンテナコイルを接続して半導体モジュールを得るコイル接続部４と、当該コイル接続部４にて得られた半導体モジュールの通信特性を検査する検査部５とから主に構成されている。
【００１６】
主制御部２には、キーボードやマウスなどの入力手段２１と液晶表示装置や陰極管表示装置などの表示手段２２とが付属されている。入力手段２１からは、巻線コイルの元になる線材の物性値（例えば、導線の抵抗値や被覆材の誘電率等の周波数特性）や半導体モジュールのケーシング部材の物性値（例えば、面積、厚み、誘電率等の周波数特性）などのアンテナ設計に必要なデータを入力することができ、表示手段２２には、前記入力手段２１からの入力データや、主制御部２における演算結果などを表示することができる。
【００１７】
この主制御部２は、ＩＣ特性測定部３よりアップロードされた測定データと入力手段２１からの入力データに基づいて各ＩＣチップに最適な仕様のアンテナコイルを演算によって求め、この演算結果をコイル接続部４にダウンロードして所定仕様のアンテナコイルを巻線する。また、検査部５から検査結果をアップロードして演算により求めた半導体モジュールの通信特性と比較し、差がある場合にはそれらが一致するように最適仕様のアンテナコイルを求める演算式を順次修正する。
【００１８】
ＩＣ特性測定部３は、前記主制御部２とインタフェース回路を介して接続された制御部３１と、当該制御部３１によって制御され、図示しないＩＣチップの集積部から連続的にＩＣチップ６を搬入する機構部３２と、搬入されたＩＣチップ６の周波数特性を前記制御部３１からの指令によってテストし、そのテストデータを前記制御部３１を介して前記主制御部２にアップロードするテスタ３３とから構成される。テスタ３３によるテスト項目としては、周波数によるキャパシタンス及びインピーダンスを挙げることができる。なお、ＩＣチップ６の種類については何ら制限があるものではなく、製造しようとする半導体モジュールの仕様に応じて、ベアＩＣチップ、ＩＣモジュール、パッケージＩＣなどの適宜のＩＣチップを用いることができる。テスタ３３を用いた特性測定の結果、主制御部２により不適合と判定されたＩＣチップは、機構部３２により廃棄部８に搬送される。
【００１９】
コイル接続部４は、前記主制御部２とインタフェース回路を介して接続された制御部４１と、当該制御部４１によって制御され、前記主制御部２にて求められた最適仕様のアンテナコイル７を巻線する巻線機構部４３と、前記制御部４１によって制御され、前記ＩＣ特性測定部３を通過したＩＣチップ６に前記巻線機構部４２にて巻線されたアンテナコイル７を接続して所望の半導体モジュール１０を作製する接続機構部４２とから構成される。
【００２０】
巻線機構部４３は、図２に示すように、ＩＣチップ６の設定部４４と、当該設定部４４に設けられたコイル用線材４９の保持部４５と、前記設定部４４の周囲に輪状に立設された多数（図２の例では１６本）のコイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｐと、これらコイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｐの周囲を回転する給線口４７とから構成されており、前記コイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｐのうちの１本（図２の例では、コイル巻回用ピン４６ｅ）には半径方向に弾性が付与されていて、巻回されたアンテナコイル７に一定の張力を付与できるようになっている。一方、接続機構部４２は、図３に示すように、前記設定部４４と当該設定部４４の上方に配置された接続ヘッド４８とからなる。
【００２１】
検査部５は、前記主制御部２とインタフェース回路を介して接続された制御部５１と、当該制御部４１によって制御され、前記コイル接続部４にて作製された半導体モジュール１０を連続的に搬入する機構部５２と、搬入された半導体モジュール１０の通信特性の適否を前記制御部５１からの指令によって検査し、その検査結果を前記制御部５１を介して前記主制御部２にアップロードするリーダライタ（Ｒ／Ｗ）部５３とから構成される。リーダライタ（Ｒ／Ｗ）部５３による検査の結果、主制御部２により良品と判定された半導体モジュール１０は、機構部５２によりカード化工程９に搬送され、反対に主制御部２により不良品と判定された半導体モジュール１０は、機構部５２により廃棄部８に搬送される。
【００２２】
以下、前記のように構成された半導体モジュール製造装置を用いた半導体モジュールの製造方法を、図４にしたがって説明する。
【００２３】
まず、手順Ｓ−１で、入力手段２１を操作し、アンテナコイル７の元になる線材の物性値（例えば、導線の抵抗値や被覆材の誘電率等の周波数特性）や半導体モジュールのケーシング部材の物性値（例えば、面積、厚み、誘電率等の周波数特性）などのアンテナ設計に必要なデータを入力する。
【００２４】
次に、手順Ｓ−２で、ＩＣ特性測定部３に備えられた機構部３２を駆動して図示しないＩＣチップの集積部からＩＣチップ６を当該ＩＣ特性測定部３に搬入した後、手順Ｓ−３に移行し、搬入されたＩＣチップ６の周波数特性測定と、合否の判定とを行う。手順Ｓ−３において、予め定められた規格に合致すると判定された場合には次の手順Ｓ−４に移行し、予め定められた規格に合致しないと判定された場合には当該ＩＣチップ６を廃棄処分して手順Ｓ−２に戻り、図示しないＩＣチップの集積部からＩＣ特性測定部３へのＩＣチップ６の搬入を繰り返す。
【００２５】
手順Ｓ−４で、主制御部２は、ＩＣ特性測定部３よりアップロードされた測定データと入力手段２１からの入力データとに基づいて当該ＩＣチップ６に最適なアンテナコイル７の仕様を演算によって求める。
【００２６】
手順Ｓ−５で、コイル接続部４は、前記主制御部２から最適なアンテナコイル７の仕様に関する演算結果をダウンロードして装置各部の設定を行い、次いで、手順Ｓ−６で、主制御部２からダウンロードされたデータに基づいて所定仕様のアンテナコイル７の巻線を行う。
【００２７】
即ち、図２に示すように、コイル接続部４に設けられた設定部４４にＩＣ特性測定部３を通過したＩＣチップ６を位置決めして設定し、かつコイル用線材４９の一端を保持部４５にて保持してＩＣチップ６に設けられた一方の入出力端子６ａと対向に配置した後に、給線口４７をコイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｐの周囲に所定の回転数だけ回転し、その末端をＩＣチップ６に設けられた他方の入出力端子６ｂと対向に配置する。なお、上記の例では、コイル用線材４９をコイル巻回用ピン４６ｊに巻回した後に他方の入出力端子６ｂと対向するように給線口４７を移動したが、主制御部２における演算データがより巻線数が大きなアンテナコイルを要求している場合には、コイル巻回用ピン４６ｊよりも回転方向下流側に配置された他のコイル巻回用ピン、例えばコイル巻回用ピン４６ｍにコイル用線材４９を巻回した後に、その先端部がＩＣチップ６の他方の入出力端子６ｂと対向するように給線口４７を移動させる。反対に、主制御部２における演算データが、より巻線数が小さなアンテナコイルを要求している場合には、コイル巻回用ピン４６ｊよりも回転方向上流側に配置された他のコイル巻回用ピン、例えばコイル巻回用ピン４６ｆにコイル用線材４８を巻回した後に、その先端部がＩＣチップ６の他方の入出力端子６ｂと対向するように給線口４７を移動させる。これによって、各ＩＣチップ６の周波数特性に合致した最適仕様のアンテナコイル７を順次製造することができる。
【００２８】
次いで、手順Ｓ−７に移行し、制御部４１からの指令に基づいて、ＩＣチップ６の入出力端子６ａ，６ｂにアンテナコイル７を接続する。入出力端子６ａ，６ｂとアンテナコイル７との接続は、図３に示すように、ＩＣチップ設定部４４の上方より接続ヘッド４８を下降し、入出力端子６ａ，６ｂに設けられたバンプ（図示省略）にコイル用線材４８の両端部を直接熱圧接することによって行うことができる。これによって、所望の半導体モジュール１０が得られる。なお、入出力端子６ａ，６ｂとアンテナコイル７との接続は、熱圧接のほか、はんだ付けや導電性接着剤又は異方性導電シートを用いた接続によっても行うことができる。
【００２９】
次いで、手順Ｓ−８に移行し、制御部５１からの指令に基づいて、リーダライタ部５３が作製された半導体モジュール１０の検査を行う。検査は、作製された半導体モジュール１０が所定の通信特性を有しているか否かについて行われ、主制御部２によって所定の通信特性を有していると判定された場合には、手順Ｓ−９に移行し、作製された半導体モジュール１０がカード化工程９に搬送されてケーシングされ、所定の半導体装置が製造される。反対に、手順Ｓ−８において、主制御部２により不良品と判定された場合には、手順Ｓ−１０に移行し、作製された半導体モジュール１０が機構部５２により廃棄部８に搬送される。なお、検査部５で得られた検査結果は、制御部５１を介して主制御部２にアップロードされ、主制御部２は、当該ＩＣ特性測定部３よりアップロードされた測定データと演算により求めた半導体モジュールの通信特性とを比較し、差がある場合にはそれらが一致するように最適仕様のアンテナコイルを求める演算式を修正する。これによって、所定の通信特性を有する半導体モジュールを連続的に製造することができる。
【００３０】
本例の製造装置によると、コイル接続部４において、個々のＩＣチップ６の周波数特性に応じた最適なアンテナコイル７を巻線して接続するので、ＩＣチップ７の周波数特性のバラツキの有無及びその大小に関わりなく製品である半導体モジュール１０ひいてはこれを搭載した半導体装置の通信特性を安定化することができ、ＩＣカード等の半導体装置を用いた信頼性の高い情報通信システムを構築することができる。
【００３１】
また、本例の製造装置によると、検査部５から半導体モジュール１０の検査結果を主制御部２にフィードバックし、主制御部２が当該検査部５からフィードバックされた検査結果に基づいて最適なアンテナコイル７の仕様を演算する演算式を修正するようにしたので、使用するＩＣチップ６やコイル用線材４９の仕様がある程度変化しても、それに応じて最適なアンテナコイル７を連続的に製造することができ、アンテナコイルの再設計が不要であることから所望の半導体モジュール１０ひいては半導体装置を高能率に製造することができる。
【００３２】
さらに、本例の製造装置によると、主制御部２に付属する入力手段２１からアンテナコイル７の元になる線材４９の物性値並びに半導体モジュール１０のケーシング部材の物性値を入力することによってアンテナコイル７の最適仕様を自動的に求めることができ、かつ巻線機構部３２にて自動的に最適仕様のアンテナコイル７を巻線することができるので、アンテナコイル７の再設計も容易に行うことができ、仕様が異なる多種類の半導体装置を安価に製造することができる。
【００３３】
なお、前記実施形態例においては、コイル接続部４に多数のコイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｐが輪状に立設された巻線機構部４３を備え、コイル用線材４９が最後に巻回されるコイル巻回用ピンを変更することによって巻線数が異なるアンテナコイル７を製造するようにしたが、かかる構成に代えて、図５に示すように、ＩＣチップ設定部４４の周囲に４本のコイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｄが平行に立設され、かつこれらの各コイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｄの設定位置に沿って１本の調整用ピン４６ｅが往復移動する構成の巻線機構部４３を備え、コイル用線材４９が最後に巻回される調整用ピン４６ｅの位置を変更することによって巻線数が異なるアンテナコイル７を製造することもできる。本例の場合にも、４本のコイル巻回用ピン４６ａ〜４６ｄのうちの１本（図５の例では、コイル巻回用ピン４６ｂ）には弾性が付与されており、巻回されたアンテナコイル７に一定の張力を付与できるようになっている。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によると、巻線機構部において、ＩＣ特性測定部を通過した個々のＩＣチップの周波数特性に応じた最適仕様のアンテナコイルを巻線することができるので、ＩＣチップの周波数特性のバラツキの有無及びその大小に関わりなく、製品である半導体モジュールひいてはこれを搭載した半導体装置の通信特性を安定化することができ、ＩＣカード等の半導体装置を用いた信頼性の高い情報通信システムを構築することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によると、アンテナコイルの元になる線材の物性値のみならず、半導体モジュールのケーシング部材の物性値を加味してアンテナコイルの仕様を自動的に求めるので、通信特性が安定したＩＣカード等の半導体装置を得ることができる。また、主制御部に入力するデータを変更するだけで各条件に合致したアンテナコイルを自動的に設計して製造することができるので、アンテナコイルの再設計が容易で、仕様が異なる多種類の半導体装置を安価に製造することができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によると、半導体モジュールの検査結果を主制御部にフィードバックして、アンテナコイルの最適仕様を演算する演算式を修正するようにしたので、使用するＩＣチップやコイル用線材の仕様がある程度変化しても、それに応じて最適なアンテナコイルを連続的に製造することができ、アンテナコイルの再設計が不要であることから所望の半導体モジュールひいては半導体装置を高能率に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る半導体モジュール製造装置のブロック図である。
【図２】実施形態例に係る半導体モジュール製造装置に備えられるコイル接続部の平面図である。
【図３】実施形態例に係る半導体モジュール製造装置に備えられるコイル接続部の側面図である。
【図４】実施形態例に係る半導体モジュール製造装置による半導体モジュールの製造手順を示すフローチャートである。
【図５】実施形態例に係る半導体モジュール製造装置に備えられるコイル接続部の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  半導体モジュール製造装置
２  主制御部
３  ＩＣ特性測定部
４  コイル接続部
５  検査部
６  ＩＣチップ
７  アンテナコイル
８  廃棄部
９  カード化工程
１０  半導体モジュール
２１  入力手段
２２  表示手段
３１  制御部
３２  機構部
３３  テスタ
４１  制御部
４２  接続機構部
４３  巻線機構部
４４  ＩＣチップ設定部
４５  コイル用線材保持部
４６ａ〜４６ｐ  コイル巻回用ピン
４７  給線口
４８  接続ヘッド
４９  コイル用線材
５１  制御部
５２  機構部
５３  リーダライタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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