JP3779504B2 - Manufacturing method of semiconductor module - Google Patents
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Description
【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からなる半導体モジュールの製造方法に係り、特に、半導体モジュールの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無線通信用のアンテナ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、ICチップの周波数特性のほか、アンテナコイル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形成するという構成であると、ICチップの定格、アンテナコイルの仕様、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・製造せざるを得ず、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容易に製造する方法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、ICチップの入出力端子を絶縁基板上に形成されたアンテナコイルの両端部に接続して半導体モジュールを作製する方法であって、前記絶縁基板として、表裏面の相対向する部位に1個のコンデンサを構成するための1対の容量パッドが形成され、かつ当該容量パッドと前記アンテナコイルとが予めリードパターンを介して接続されたものを用い、前記アンテナコイルに接続される前記ICチップの周波数特性に応じて、前記アンテナコイルに接続される容量パッドの面積を減少し、半導体モジュールのインピーダンスを許容範囲内に調整する半導体モジュールの製造方法において、前記アンテナコイルに前記ICチップを接続するに先立ち、前記ICチップの周波数特性を測定して、当該ICチップが接続された半導体モジュールについて所要のインピーダンスを得るに必要なアンテナコイルの静電容量を算出し、当該算出値より所要の静電容量を有する容量パッドの面積を求めて、当該容量パッドの過剰分を除去し、しかる後に、前記アンテナコイルに前記ICチップを接続するという構成にした。
【0015】
これらの方法によると、ICチップの周波数特性にバラツキがあっても、絶縁基板に形成された容量パッドの面積を適宜調整することによって、半導体モジュールのインピーダンスを所要の許容値内に調整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る。
【0016】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る半導体モジュールの一例を、図1乃至図5に基づいて説明する。図1は第1実施形態例に係る半導体モジュールの表面図、図2は第1実施形態例に係る半導体モジュールに適用される絶縁基板の表面図及び裏面図、図3はICチップが搭載された絶縁基板の表面図、図4は絶縁基板の表面パターンと裏面パターンとの接続状態を示す要部断面図、図5は図3に示す半導体モジュールの等価回路を示す回路図である。
【0017】
図1から明らかなように、本例の半導体モジュール1は、表面及び裏面に図2に示す所要の回路パターンが形成された絶縁基板2と、当該絶縁基板2上に搭載されたICチップ3とから構成されている。
【0018】
絶縁基板2の表面には、図2(a)に示すように、アンテナコイル4の渦巻き部4aと、後に説明する裏面パターンを介して当該渦巻き部4aの外周端と接続されるアンテナコイル4の延出部4bと、前記渦巻き部4aの内周端及び前記延出部4bの一端より延出されたICチップ接続用のパッド部5と、前記渦巻き部4aの内周端近傍より分岐された容量パッド接続用のリード6と、1つの容量パッド7とが形成されている。また、ICチップ接続用のパッド部5が延出される前記渦巻き部4aの内周端及び前記延出部4bの一端には、それぞれ前記渦巻き部4a及び延出部4bの線幅よりも幅の広い測定用端子9,10が形成されると共に、前記延出部4bの他端及び前記渦巻き部4aの外周端には、それぞれ前記渦巻き部4a及び延出部4bの線幅よりも幅の広い接合用端子11,12が形成されている。
【0019】
一方、絶縁基板2の裏面には、図2(b)に示すように、前記容量パッド7と対向する部位にこれと同形同大の容量パッド13が形成されている。また、前記接合用端子11,12と対向する部位には、これとほぼ同形同大の接合用端子14,15が形成され、接合用端子14と容量パッド13との間には、前記リード6に対応するリード16が形成され、さらに接合用端子15とリード16との間には、これらを接続する接続リード18が形成されている。
【0020】
したがって、絶縁基板2を介してその表裏両面の相対向する部位に形成された容量パッド7と容量パッド13とによってコンデンサCが形成される。このコンデンサCの静電容量は、必要に応じて適宜の値に設定することができるが、広範な仕様の変化に対応できるようにするため、なるべく大きい方が好ましい。
【0021】
また、接合用端子11と14、並びに接合用端子12と15とは、図4に示すようにスルーホール19を介して互いに接続されており、これによって、渦巻き部3aの外周端がメインリード16を介して延出部3bに接続され、絶縁基板2の表面側の隣接した位置に両端部が配置されたアンテナコイル4が形成されると共に、当該アンテナコイル4の両端部に、容量パッド7と容量パッド13とによって構成されるコンデンサCが接続される。当該コンデンサCの静電容量は、使用されるICチップ3の周波数特性のバラツキの大きさを考慮し、定格値が同一の全てのICチップ3を利用できる値に設定される。
【0022】
なお、前記スルーホール19は、常法に従って形成できるほか、透孔を有しない絶縁基板2の表裏両面に接合用端子11,12,14,15を形成した後、これら各接合用端子11,12,14,15のいずれかに針状の工具を突き刺し、絶縁基板2を突き破ることによっても形成できる。例えば、図4に示すように、接合用端子11に針状の工具Tを突き刺すと、絶縁基板2が突き破られて絶縁基板2にスルーホール19が形成されると共に、接合用端子11の一部が当該スルーホール19に沿って変形し、これと対向に配置された接合用端子14と電気的に接続される。これと同様に、接合用端子12に針状の工具Tを突き刺すと、絶縁基板2が突き破られて絶縁基板2にスルーホール19が形成されると共に、接合用端子12の一部が当該スルーホール19に沿って変形し、これと対向に配置された接合用端子15と電気的に接続される。接合用端子14,15側から工具Tを突き刺した場合も同様である。
【0023】
ICチップ3は、図3に示すように、絶縁基板2の表面に形成されたパッド部5に接続される。ICチップ3としては、公知に属する任意のICチップを用いることができるが、半導体モジュール及びこれを用いた半導体装置の薄形化を図るためには、パッケージ化されていないベアICチップを用いることが特に好ましい。また、半導体モジュール及びこれを用いた半導体装置のより一層の薄形化を図るためには、パターンの非形成面が化学的手段又は機械的手段若しくはそれらの両手段によって研磨され薄形化されたベアICチップを用いることが特に好ましい。このICチップ3は、はんだや導電ペーストそれに導電接着剤(ACF)などを用いたフェースダウン方式によって、絶縁基板2の表面に形成されたパッド部5に接続することができる。
【0024】
前記のように構成された絶縁基板2にICチップ3を搭載した段階において、本実施形態例に係る半導体モジュール1は、図3に示すように、アンテナコイル4の一端に、容量パッド7がリード6を介して接続されると共に、アンテナコイル4の他端に、容量パッド13がリード16を介して接続されており、その等価回路は、図5に示すような構成になる。
【0025】
半導体モジュール1が有すべき静電容量は、搭載されるICチップ3の周波数特性によって異なるのであって、アンテナコイル4の両端に接続される容量パッド7,13の面積は、搭載されるICチップ3の周波数特性に応じて適宜調整される。図1の例では、アンテナコイル4の両端に接続される容量パッド7,13の面積が図2及び図3に示す容量パッド7,13の面積の約1/2程度に減少されている。容量パッド7,13の面積の調整は、トリミング等を施すことによって行うことができる。
【0026】
前記実施形態例に係る半導体モジュール1の静電容量の調整は、図6乃至図8のフローチャートに示す手順にて行うことができる。
【0027】
図6の方法では、絶縁基板2にICチップ3を搭載した後、測定用端子9,10にテスターの電極を当てて、当該半導体モジュール1のインピーダンスを測定し(手順S1)、当該測定値が予め定められた許容範囲内にあるか否か判定する(手順S2)。前記測定値が前記許容範囲内にあると判定された場合には、適正な通信特性を有することが確認されたので、半導体モジュールの容量調整は行わず、そのまま半導体モジュールの製造工程を終了する。手順S2において、インピーダンスの測定値が許容範囲内にないと判定された場合には、その測定値より当該半導体モジュールにおける適正な静電容量の値と前記容量パッドの過剰な面積分とを算出し(手順S3)、当該過剰な面積に相当する容量パッド7,13の一部をトリミングにより除去して(手順S4)、半導体モジュールの製造工程を終了する。
【0028】
また、図7の方法では、ICチップの周波数特性を測定して(手順S11)、当該ICチップが接続された半導体モジュールについて所要のインピーダンスを得るに必要なアンテナコイルの静電容量を算出した後(手順S12)、アンテナコイルとICチップとの接続を行う(手順S13)。そして、前記算出値から当該半導体モジュールにおける適正な静電容量の値と前記容量パッドの過剰な面積分とを算出して、当該過剰な面積に相当する容量パッド7,13の一部をトリミングにより除去し(手順S14)、得られた半導体モジュールのインピーダンスを測定して(手順S15)、その測定値が許容範囲内にあるか否かを判定する(手順S16)。手順S16で測定値が許容範囲内にあると判定された場合には、半導体モジュールの製造を完了し、手順S16で測定値が許容範囲内にないと判定された場合には、不良品として廃棄される。
【0029】
また、図8の方法では、ICチップの周波数特性を測定して(手順S21)、当該ICチップが接続された半導体モジュールについて所要のインピーダンスを得るに必要なアンテナコイルの静電容量を算出した後(手順S22)、当該算出値から当該半導体モジュールにおける適正な静電容量の値と前記容量パッドの過剰な面積分とを算出して、当該過剰な面積に相当する容量パッド7,13の一部をトリミングにより除去する(手順S23)。次いで、アンテナコイルとICチップとを接続し(手順S24)、得られた半導体モジュールのインピーダンスを測定して(手順S25)、その測定値が許容範囲内にあるか否かを判定する(手順S26)。手順S26で測定値が許容範囲内にあると判定された場合には、半導体モジュールの製造を完了し、手順S26で測定値が許容範囲内にないと判定された場合には、不良品として廃棄される。
【0030】
【発明の効果】
本発明の半導体モジュール製造方法は、アンテナコイルを含む所要の回路パターンが形成されかつICチップが搭載される絶縁基板に、1対の容量パッドを予め形成しておき、ICチップの周波数特性のバラツキに応じてアンテナコイルに接続される容量パッドの面積を調整することによって、半導体モジュールのインピーダンスを許容範囲内に調整するようにしたので、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の表面図である。
【図2】実施形態例に係る半導体モジュールに適用される絶縁基板の表面図及び裏面図である。
【図3】ICチップが搭載された絶縁基板の表面図である。
【図4】絶縁基板の表面パターンと裏面パターンとの接続状態を示す要部断面図である。
【図5】図3に示す半導体モジュールの等価回路を示す回路図である。
【図6】半導体モジュール製造方法の第1例を示すフローチャートである。
【図7】半導体モジュール製造方法の第2例を示すフローチャートである。
【図8】半導体モジュール製造方法の第3例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 半導体モジュール
2 絶縁基板
3 ICチップ
4 アンテナコイル
4a 渦巻き部
4b 延出部
5 パッド部
6 リード
7 容量パッド
9,10 測定用端子
11,12 接合用端子
13 容量パッド
14,15 接合用端子
16 リード
18 接続リード
19 スルーホール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor module including an IC chip and an antenna coil for wireless communication, and more particularly to means for stabilizing the communication characteristics of the semiconductor module.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a non-contact type semiconductor device in which a semiconductor module formed by connecting an antenna coil for wireless communication to an input / output terminal of an IC chip is known. This type of semiconductor device is formed into a desired shape such as a card shape, a tag shape, or a coin shape by casing the semiconductor module with a resin material or the like, and is thin and has an abundant amount of information and high security performance. Therefore, it is spreading in a wide range of fields such as transportation, distribution, and information communication.
[0003]
Conventionally, as a method for manufacturing the semiconductor module, an average frequency characteristic (rated value) of an IC chip group to be used is measured without measuring the frequency characteristic of each manufactured IC chip in order to increase the manufacturing efficiency. Based on the above, a method of designing an antenna coil capable of exhibiting predetermined communication characteristics after the casing and connecting the antenna coil of the same specification manufactured based on this design to the input / output terminal of the IC chip of the same rating It has been.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the rated values are the same, there is some variation in the frequency characteristics of the IC chip, so that the communication characteristics of the completed semiconductor module can be achieved with a configuration in which antenna coils of the same specifications are connected as in the past. As a result, the communication characteristics of the semiconductor device also inevitably vary, thereby easily causing a communication error. Therefore, it is difficult to construct a highly reliable communication system.
[0005]
In addition to the frequency characteristics of the IC chip, the communication characteristics of the semiconductor device vary depending on the specifications of the antenna coil, the casing material, the size of the casing, and the like. Design and manufacture a new antenna coil every time the rating of the IC chip, the specifications of the antenna coil, the casing material or the casing size is changed. Inevitably, it becomes difficult to inexpensively manufacture various types of semiconductor devices having different specifications.
[0006]
The present invention was made in view of such circumstances, and its object is a semiconductor module having a stable communication characteristics to provide a method of manufacturing the easily.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor module by connecting input / output terminals of an IC chip to both ends of an antenna coil formed on an insulating substrate, used as the pair of capacitance pads for constituting one capacitor at a site opposing the front and back surface is formed, and with the capacitance pads and the antenna coil is connected via a pre-read pattern, the According to the frequency characteristics of the IC chip connected to the antenna coil, in the method of manufacturing a semiconductor module, the area of the capacitor pad connected to the antenna coil is reduced and the impedance of the semiconductor module is adjusted within an allowable range. Prior to connecting the IC chip to the antenna coil, the frequency characteristics of the IC chip are measured and the IC chip is measured. Calculate the capacitance of the antenna coil necessary to obtain the required impedance for the semiconductor module to which the is connected, obtain the area of the capacitance pad having the required capacitance from the calculated value, and calculate the excess amount of the capacitance pad. After that, the IC chip is connected to the antenna coil .
[0015]
According to these methods, even if the frequency characteristics of the IC chip vary, the impedance of the semiconductor module can be adjusted within a required allowable value by appropriately adjusting the area of the capacitor pad formed on the insulating substrate. Therefore, it is possible to stabilize the communication characteristics of the semiconductor module and the semiconductor device on which the product is mounted regardless of whether the frequency characteristics of the IC chip vary or not.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an example of a semiconductor module according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a front view of a semiconductor module according to the first embodiment, FIG. 2 is a front view and a rear view of an insulating substrate applied to the semiconductor module according to the first embodiment, and FIG. 3 is an IC chip mounted thereon. 4 is a front view of the insulating substrate, FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing a connection state between the front surface pattern and the back surface pattern of the insulating substrate, and FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor module shown in FIG.
[0017]
As is apparent from FIG. 1, the
[0018]
On the surface of the
[0019]
On the other hand, on the back surface of the
[0020]
Therefore, the capacitor C is formed by the
[0021]
Further, the joining
[0022]
The through
[0023]
As shown in FIG. 3, the
[0024]
At the stage where the
[0025]
The capacitance that the
[0026]
The capacitance of the
[0027]
In the method of FIG. 6, after the
[0028]
Further, in the method of FIG. 7, after measuring the frequency characteristics of the IC chip (step S11) and calculating the capacitance of the antenna coil necessary to obtain the required impedance for the semiconductor module to which the IC chip is connected. (Procedure S12), the antenna coil and the IC chip are connected (procedure S13). Then, an appropriate capacitance value in the semiconductor module and an excess area of the capacitance pad are calculated from the calculated value, and a part of the
[0029]
Further, in the method of FIG. 8, after measuring the frequency characteristics of the IC chip (step S21) and calculating the capacitance of the antenna coil necessary to obtain the required impedance for the semiconductor module to which the IC chip is connected. (Procedure S22) A proper capacitance value in the semiconductor module and an excess area of the capacitance pad are calculated from the calculated value, and a part of the
[0030]
【The invention's effect】
According to the semiconductor module manufacturing method of the present invention, a pair of capacitance pads are formed in advance on an insulating substrate on which a required circuit pattern including an antenna coil is formed and an IC chip is mounted, and variations in frequency characteristics of the IC chip occur. The impedance of the semiconductor module is adjusted within an allowable range by adjusting the area of the capacitor pad connected to the antenna coil in accordance with the frequency of the IC chip, regardless of whether the frequency characteristics of the IC chip vary or not. It is possible to stabilize the communication characteristics of the semiconductor module, which is a product, and thus the semiconductor device on which it is mounted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a surface view of a semiconductor module according to an embodiment.
FIG. 2 is a front view and a back view of an insulating substrate applied to a semiconductor module according to an embodiment.
FIG. 3 is a surface view of an insulating substrate on which an IC chip is mounted.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing a connection state between a front surface pattern and a back surface pattern of an insulating substrate.
5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor module shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a flowchart showing a first example of a semiconductor module manufacturing method.
FIG. 7 is a flowchart showing a second example of a semiconductor module manufacturing method.
FIG. 8 is a flowchart showing a third example of a semiconductor module manufacturing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記アンテナコイルに前記ICチップを接続するに先立ち、前記ICチップの周波数特性を測定して、当該ICチップが接続された半導体モジュールについて所要のインピーダンスを得るに必要なアンテナコイルの静電容量を算出し、
当該算出値より所要の静電容量を有する容量パッドの面積を求めて、当該容量パッドの過剰分を除去し、
しかる後に、前記アンテナコイルに前記ICチップ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。 A method of manufacturing a semiconductor module by connecting input / output terminals of an IC chip to both ends of an antenna coil formed on an insulating substrate, wherein one capacitor is provided on the opposing surface of the front and back surfaces as the insulating substrate. a pair of capacitive pads for configuration form, and those with the capacity pads and the antenna coil is connected via a pre-read pattern using a frequency characteristic of the IC chip connected to the antenna coil In accordance with the method for reducing the area of the capacitor pad connected to the antenna coil and adjusting the impedance of the semiconductor module within an allowable range,
Prior to connecting the IC chip to the antenna coil, the frequency characteristic of the IC chip is measured, and the capacitance of the antenna coil necessary to obtain a required impedance for the semiconductor module to which the IC chip is connected is calculated. And
Obtain the area of the capacitance pad having the required capacitance from the calculated value, remove the excess of the capacitance pad,
Thereafter, the IC chip is connected to the antenna coil.
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