CN101346853A - 天线内置组件和卡片型信息装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供内置天线的、薄型的、天线特性优异的天线内置组件和卡片型信息装置及其制造方法。其构成为：至少在一个面上安装电子元器件的、具有布线图形(120)的布线基板(110)；埋设在布线基板(110)的另一个面的磁性体(160)；以及设置在磁性体(160)上的天线图形(170)，用导电通路(200)连接布线基板(110)的布线图形(120)与天线图形(170)的天线端子电极。

Description

天线内置组件和卡片型信息装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及能够以非接触进行读取及存储的天线内置组件和卡片型信息装置及其制造方法。
背景技术
近年来，非接触IC标签不限于物流领域，在非常多的领域中有希望使用，要求实现低成本同时高性能。
另外，各种大容量的存储卡，随着其普及，广泛用于数码相机、便携式音乐播放器或便携式信息终端等便携式数字装置。
最近，为了更拓宽存储卡的应用范围，要求装有无线通信功能。
作为应对这样的要求的产品，揭示了对SD存储卡(注册商标)附加无线接口功能的产品(例如，参照特开2001-195553号公报)。
揭示的SD存储卡，除了是主要功能的作为存储媒体的功能部以外，具有无线控制部，具有由环形天线构成的天线组件通过接口与无线控制部连接的结构。而且，存储媒体即闪速存储器起到作为SD存储卡的存储用的闪速ROM的功能，同时存储使无线通信功能工作用的驱动程序。
通过这样，与天线组件连接的SD存储卡通过无线通信功能，利用由天线组件输入输出的电波，能够与外部的无线通信设备进行通信。再有，还揭示了将天线组件置于SD存储卡的壳体内的结构。
另外，揭示了小型IC卡及防止通信干扰的内置收发用线圈的IC卡(例如，参照特开平8-16745号公报)。
上述IC卡具有的结构是，在安装IC芯片及收发用线圈的基板的背面，蒸镀或粘接磁导率高、低效率高的磁性体。然后，在将IC卡安装在读取装置上进行信息收发时，利用磁性体防止因电波的电磁场的磁通、而在读取装置的例如电池等金属导体上产生的涡流而导致的功率损耗。即，通过用磁性体来屏蔽磁通，以防止因磁通而在金属导体中产生的涡流。
再有，在特开平8-16745号公报中，还揭示了一种IC卡，该IC卡是在第1印制基板上安装IC芯片，在第2印刷基板上形成收发用线圈，再用2个印刷基板夹住磁性体而构成。通过这样，据记载能够因扩大IC芯片的安装面积而实现存储容量的大容量化，或者在相同容量的情况下能够实现IC卡的形状的小型化。
但是，根据特开2001-195553公报的SD存储卡，由于外附天线组件，所以整体形状因天线组件而增大。其结果，在对便携式数字设备等电子设备安装SD存储卡时，由于必须另外多余设置天线组件部分的空间，因此对于小型化便产生问题。因此，给出了一种方法是，通过沿SD存储卡的没有设置外部连接用端子的一侧的端面，内置例如天线长度较短的、2.4GHz频带的天线，使其小型化。但是，在例如利用13.56MHz频带等的一般的IC卡中，由于天线长度较长，因此难以确保天线图形的结构及天线灵敏度。
另外，根据上述特开平8-16745号公报的IC卡，由于在印刷基板面形成IC芯片及收发用线圈，因此存在的问题是，接收电波被IC芯片反射，减弱了入射至收发用线圈的电波，用收发用线圈能够接收的距离减小。为了改善这种情况，在该特开平8-16745号公报中，给出了用磁性体分离收发用线圈及IC芯片的结构。但是，在上述结构中，由于用2片印刷基板构成，因此难以实现薄型化。特别是，在例如SD存储卡等卡片型信息装置中，由于一般外形形状是标准化的，因此如何实现薄型化是一个大问题。
本发明正是为了解决上述以往的问题而提出的，其目的在于提供内置具有优异的天线特性的天线的、薄型的天线内置组件和卡片型信息装置及其制造方法。
发明内容
为了解决上述那样的问题，本发明的天线内置组件的结构具有：至少在一个面上安装电子元器件的、具有布线图形的布线基板；埋设在布线基板的另一个面的磁性体；设置在布线基板的磁性体上的、具有天线端子电极的天线图形；以及在布线基板上连接布线图形与天线端子电极的导电通路。
再有，也可以在磁性体以外的位置设置天线端子电极。
再有，电子元器件至少包含半导体存储元件及控制元件。
根据这些结构，通过在与电子元器件的安装面相反的面上设置的布线基板的凹下部分埋设磁性体，在磁性体上形成布线图形，从而能够实现薄型的、天线特性优异的天线内置组件。
再有，在布线基板上设置外部连接端子。
再有，在布线基板上设置具有外部连接端子的连接基板。
通过这样，能够实现具有非接触型及接触型的两种功能的天线内置组件。
再有，至少在多个电子元器件存在的区域设置磁性体。
通过这样，能够防止电波从电子元器件反射，提高天线特性。
另外，本发明的卡片型信息装置具有将上述天线内置组件装入壳体内的结构。
根据该结构，可得到接触型及非接触型的、薄型的、能够适应大容量化的卡片型信息装置。
另外，本发明的天线内置组件的制造方法包含以下工序：在布线基板上形成至少在一个面上设置的布线图形及与布线图形连接的导电通路的工序；在布线基板的另一个面上埋设磁性体的工序；在布线基板的磁性体上形成具有天线端子电极的天线图形、并将天线端子电极与导电通路连接的工序；以及对布线图形安装多个电子元器件的工序。
再有，也可以在磁性体以外的位置形成天线端子电极。
再有，也可以还包含在布线基板上形成外部连接端子的工序。
根据这些方法，通过在布线基板的对于电子元器件的安装面的另一个面上埋设磁性体，在磁性体上形成布线图形，从而能够制成薄型的、天线特性优异的天线内置组件。
另外，本发明的卡片型信息装置的制造方法，包含将利用上述制造方法制造的天线内置组件装入壳体内的工序。
根据该方法，可得到接触型及非接触型的、薄型的、能够适应大容量化的卡片型信息装置。
根据本发明的天线内置组件和卡片型信息装置及其制造方法，具有即使内置天线也能够容易实现薄型化的很大的效果。
附图说明
图1(a)为本发明第1实施形态中的天线内置组件的剖视图，(b)为装入该图(a)的天线内置组件的SD存储卡的剖视图。
图2(a)所示为本发明第1实施形态中的形成天线图形的布线基板的立体图，(b)为该图(a)的A-A线剖视图，(c)为该图(a)的B-B线剖视图。
图3为说明本发明第1实施形态中的天线内置组件的制造方法的剖视图。
图4为说明本发明第1实施形态中的天线内置组件及SD存储卡的制造方法的剖视图。
图5(a)为本发明第1实施形态中的天线内置组件的变形例的剖视图，(b)为装入该图(a)的天线内置组件的SD存储卡的剖视图。
图6(a)为本发明第1实施形态中的天线内置组件的变形例的其它例子的剖视图，(b)为装入该图(a)的天线内置组件的SD存储卡的剖视图。
图7(a)为本发明第2实施形态中的天线内置组件的剖视图，(b)为装入该图(a)的天线内置组件的SD存储卡的剖视图。
图8(a)为本发明第2实施形态中的天线内置组件的变形例的剖视图，(b)为装入该图(a)的天线内置组件的SD存储卡的剖视图。
图9(a)所示为本发明第3实施形态中的形成天线图形的布线基板的变形例的立体图，(b)为该图(a)的A-A线剖视图，(c)为该图(a)的B-B线剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施形态。
另外，在以下的附图中，为了便于理解说明，将其任意放大表示。
另外，在以下的各实施形态中，作为卡片型信息装置是以SD存储卡(注册商标)为例进行说明的，但不限于此。
(第1实施形态)
图1～图6所示为本发明的第1实施形态。
图1(a)为本发明第1实施形态中的天线内置组件的剖视图，图1(b)为装入图1(a)的天线内置组件的SD存储卡的剖视图。
如图1(a)所示，天线内置组件100在例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的布线基板110的一个面上，例如用银糊料等形成布线图形120，在其上安装半导体存储器等半导体存储元件130及控制它的控制元件140和电容器(未图示)等多个电子元器件。另外，在布线基板110的另一个面的与上述半导体存储元件130及控制元件140对置的位置，至少埋设磁性体160。然后，在磁性体160上，用例如银糊料等设置天线图形170，根据需要，设置保护天线图形170的保护层180。再有，天线图形170通过布线基板110上设置的导电通路200，与布线图形120连接。
然后，在布线基板110的另一个面的端部附近，设置与外部设备连接用的具有多个连接端子的外部连接端子190。
利用上述结构，构成天线内置组件100。
再如图1(b)所示，通过将天线内置组件100装入例如聚碳酸酯/ABS合金形成的壳体210，使外部连接端子190露出，从而得到例如SD存储卡250等卡片型信息装置。
另外，控制元件140最好具有控制用天线图形170的接收发送的高频电路等，但也可以在布线基板110上设置其它的高频电路用的半导体元件而构成。
另外，天线图形170可以直接形成在布线基板110及磁性体160上，也可以例如在树脂片(兼用作为保护层180)上形成天线图形170，再粘贴设置而构成。在直接形成时，为了使磁性体160与布线基板110的另一个面的表面成为同一平面，最好将磁性体160埋设在布线基板110中。
另外，也可以在布线基板110的规定位置形成凹下部分，将磁性体160例如粘贴、或充填而埋设在该凹下部分内。这里，所谓规定位置，是例如至少半导体存储元件130及控制元件140对置的位置中存在的区域。
接着，用图2详细说明布线基板110上设置的磁性体160及天线图形170。另外，在图2中省略图示了其它的构成要素。
图2(a)所示形成天线图形的布线基板110的立体图，图2(b)为图2(a)的A-A线剖视图，图2(c)为图2(a)的B-B线剖视图。
如图2所示，在例如由PET等形成的布线基板110的另一个面上，埋设例如由铁氧体等陶瓷材料制成的磁性体160。然后，在磁性体160上，设置例如环状的天线图形170的主要部分。
再有，设置在布线基板110的磁性体160以外的位置的天线图形170的天线端子电极220与形成在布线基板110上的导电通路200连接。
这里，磁性体160是加工成片状，但也可以使用例如含有磁性体粉末的糊料，例如利用印刷等形成。另外，磁性体160在其表面直接形成天线图形170时，最好是绝缘体。
另外，在例如布线基板110的厚度为100μm～300μm时，磁性体160例如用50μm～200μm的厚度设置。因此，最好是以上述厚度对于电磁波具有很高的吸收率的、例如铁氧体、氧化铬、氧化钴、氧化镍等具有磁性的金属氧化物或陶瓷材料。另外，在对磁性体形成绝缘性覆盖膜的情况下，也可以使用具有磁性的金属材料。另外，在能够增加厚度的情况下，也可以使用将例如铁氧体粉末等磁性体粉末混合在例如合成橡胶或树脂中的片材。
根据该结构，由于入射至天线图形170的电波被磁性体160吸收，因此未到达半导体存储元件130。其结果，由于电波的入射波与半导体存储元件130产生的反射波没有干涉，因此得到无损耗的天线特性优异的天线内置组件及SD存储卡。
另外，由于将磁性体160埋设在布线基板110中而构成，因此能够使天线内置组件100实现薄型化。
另外，由于将天线图形170的天线端子电极220设置在磁性体160以外的区域，因此容易形成导电通路200，同时对于由加工困难的陶瓷材料等形成的磁性体，不需要利用例如激光等形成贯通孔而设置导电通路。其结果，能力图简化工序，同时由于没有对磁性体160形成贯通孔时的发热等，因此能够制成可靠性好的天线内置组件100。
另外，作为基板是以PET为例进行说明的，但不限于此。例如，可以使用聚苯醚树脂、BT树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、含氟树脂，酚醛树脂、聚氨基粘胶丝马來酰亚胺、氰酸盐酯树脂等热固化型树脂。另外，也可以使用氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯等热可塑性树脂。
另外，作为布线图形120及天线图形170，是以银糊料为例进行说明的，但不限于此。例如，也可以使用将铝、铜或银等混合的糊料，或者也可以使用铝或铜等的金属箔通过刻蚀形成。
图3及图4为说明本发明第1实施形态中的天线内置组件100及SD存储卡250的制造方法的剖视图。
制造工序首先如图3(a)所示，将例如厚度100μm的铁氧体等的具有规定形状的磁性体160，在例如厚度200μm的由PET形成的布线基板110的规定区域内，使用压机等，一面加热，一面加压，如图3(b)所示那样进行埋设。
这时，加热温度需要在磁性体160的奈耳温度以下或居里温度以下进行。另外，在使用不是绝缘体的导电性的磁性体160时，在埋设了磁性体160之后，用绝缘片等覆盖它。
接着，如图3(c)所示，使用例如激光法或钻孔法，在布线基板110的规定位置形成成为导电通路的贯通孔。这里，贯通孔设置在埋设磁性体160以外的区域的、连接天线图形170与天线端子电极220与布线图形120的位置。
然后，在布线基板110的一个面上，使用例如丝网印刷法，印刷银糊料，形成充填贯通孔的导电通路200，同时形成布线图形120，例如形成30μm左右的厚度。
接着，如图3(d)所示，在布线基板110的另一个面及磁性体160上，使用例如丝网印刷法，用银糊料，以例如50μm左右的厚度形成例如环状的天线图形170及天线端子电极220。这里，天线图形170也可以用铝或铜等的导电性树脂糊料形成。通过这样，天线图形170及布线图形120通过形成在布线基板110上的导电通路200进行电连接。
另外，天线图形170是以13.56MHz的频带为例表示的，但不限于此。例如也可以是偶极型的天线图形，只要是适合于必需的频带的形状即可。
接着，如图3(e)所示，为了防止因天线图形170的氧化及移动而使天线特性及可靠性降低，利用例如丝网印刷法形成例如抗蚀剂等的保护层180。另外，如果对于天线特性及可靠性没有影响，则该工序也可以省略。
接着，如图3(f)所示，在布线图形120上，利用例如倒装芯片法，安装至少一个半导体存储器等半导体存储元件130及控制它的控制元件140。这时，控制元件140也可以具有通过天线图形170进行接收发送的高频电路等。另外，也可以将高频电路等半导体元件(未图示)安装在布线图形上的其它位置。另外，为了防止因干扰等引起的误动作，也可以安装例如电容器(未图示)等。
接着，如图4(a)所示，在例如布线基板110的另一个面的端部附近，形成具有多个连接端子的外部连接端子190。然后，外部连接端子190通过例如形成在布线基板110上的、别的导电通路(未图示)与布线图形120连接。
利用以上的工序，制成内置天线的天线内置组件100。
另外在上述中，是以在磁性体160上直接形成天线图形170的例子进行说明的，但不限于此。例如也可以对PET树脂等通过对例如铜箔等形成图形来形成具有天线端子电极220的天线图形170，使其与布线基板上形成的导电通路对准位置进行粘贴而形成。
接着，如图4(b)所示，将天线内置组件100装入例如用聚碳酸酯/ABS合金等预先进行模具成型的、例如由上壳体与下壳体构成的壳体210，使外部连接端子190露出在壳体210的外部。然后，将壳体210通过例如进行超声波焊接，从而制成SD存储卡250等卡片型信息装置。
这样，通过将磁性体160埋设在布线基板110中，能够容易制制成薄型化的天线内置组件及SD存储卡。
另外，由于将天线图形的天线端子电极220设置在磁性体160以外的区域，因此不需要对贯通孔等加工困难的磁性体进行加工。其结果，由于没有对磁性体形成贯通孔时产生的热量，因此能够以低温制成布线基板110，能够制成工序简化及可靠性好的天线内置组件及SD存储卡。
图5所示为上述第1实施形态的天线内置组件100及SD存储卡250的变形例。另外，在图5所示的变形例的天线内置组件300及SD存储卡350中，对于与图1相同的构成要素，附加相同的标号进行说明。
图5(a)为天线内置组件300的剖视图，图5(b)为装入图5(a)的天线内置组件300的SD存储卡350的剖视图。
在图5中，与图1的实施形态的不同点在于，没有设置图1中见到的外部连接端子190。
即，通过天线图形170，对天线内置组件300进行供电及信息收发，其它构成与第1实施形态相同。另外，根据需要，在布线基板110上也可以设置电池等电源(未图示)。
根据该结构，能够使天线内置组件300及SD存储卡350实现薄型化，同时也能够实现小型化。
另外，特别是在SD存储卡350的情况下，由于将天线内置组件300密闭装入壳体210内，因此能够实现提高耐湿性及对于异物等混入的可靠性的卡片型信息装置。
图6所示为上述第1实施形态的再有的其它变形例。
在SD存储卡350的外形形状根据标准是相同时，也可以像图6(a)所示的天线内置组件400那样构成。图6(b)为装入天线内置组件400的SD存储卡450的剖视图。
即，由于如图6所示那样没有外部连接端子，因此能够增大布线基板110中埋设的磁性体160的面积，所以能够扩大安装多个电子元器件的面积。
其结果，通过增加例如在布线基板110的一个面上安装的半导体存储元件130的安装数，能够实现存储容量比天线内置组件300及SD存储卡350要增加的天线内置组件400及SD存储卡450。
(第2实施形态)
以下，用图7说明本发明第2实施形态中的天线内置组件及SD存储卡。
图7(a)为本发明第2实施形态中的天线内置组件500的剖视图，图7(b)为装入图7(a)的天线内置组件500的SD存储卡650的剖视图。
如图7(a)所示，天线内置组件500在例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的布线基板510的一个面上，例如用银糊料等形成布线图形520，在其上安装半导体存储器等半导体存储元件530及控制它的控制元件540和电容器(未图示)等多个电子元器件。另外，在布线基板510的另一个面的与上述半导体存储元件530及控制元件540对置的位置，至少埋设磁性体560。然后，在磁性体560上，用例如银糊料等设置天线图形570，根据需要，设置保护天线图形570的保护层580。再有，天线图形570通过布线基板510上设置的导电通路600，与布线图形520连接。
然后，将设置了与外部设备连接用的具有多个连接端子的外部连接端子590的连接基板630的基板连接电极620、与设置在布线基板510的一个面上的布线图形520，通过例如导电性粘接剂或各向异性导电片等粘接构件进行连接。
这里，连接基板630由于也可以不埋设磁性体等，因此可以使用具有高刚性的材料。例如，可以使用芳香族聚酰胺纺织布、芳香族聚酰胺无纺布、玻璃纺织布、玻璃无纺布等浸渍环氧树脂等的连接基板。
利用上述结构，构成天线内置组件500。
再如图7(b)所示，通过将天线内置组件500装入例如聚碳酸酯/ABS合金等形成的壳体610，使外部连接端子590露出，从而得到例如SD存储卡650等卡片型信息装置。
另外，控制元件540最好具有控制用天线图形570的接收发送的高频电路等，但也可以在布线基板510上设置其它的高频电路用的半导体元件而构成。
另外，天线图形570可以直接形成在布线基板510及磁性体560上，也可以例如在树脂片(兼用作为保护层580)上形成天线图形570，再粘贴设置而构成。在直接形成时，为了使磁性体560与布线基板510的另一个面的表面成为同一平面，最好将磁性体560埋设在布线基板510中。另外，也可以在布线基板510的规定位置形成凹下部分，将磁性体560例如粘贴埋设在该凹下部分内。这里，所谓规定位置，是例如至少半导体存储元件530及控制元件540存在的区域。
这样，根据本发明第2实施形态，由于能够将安装电子元器件等的布线基板配置在壳体610的凹下部分615，因此能够实现SD存储卡的更进一步薄型化。另外，通过用别的材料构成连接基板及布线基板，从而使用刚性高的连接基板使机械强度提高，得到对于变形等的可靠性提高的天线内置组件及SD存储卡。
图8所示为上述第2实施形态的另外的其它变形例。
在SD存储卡650的外形形状根据标准是相同时，也可以像图8(a)所示的天线内置组件700那样构成。图8(b)为装入天线内置组件700的SD存储卡850的剖视图。
即如图8所示，例如将半导体存储元件530埋设在树脂层720中，用树脂层720中设置的导电通路760连接树脂层720之间形成的布线740，通过这样能够形成半导体存储元件530的层叠结构。
根据该结构，在SD存储卡那样形成标准的、有限的空间内，形成层叠半导体存储元件530的结构，通过这样能够实现存储容量比天线内置组件500及SD存储卡650要增加的天线内置组件700及SD存储卡850。
(第3实施形态)
另外，在上述各实施形态中，是以在没有埋设磁性体的位置设置天线端子电极的例子进行说明的，但不限于此。例如，在使合成橡胶或树脂中含有铁氧体粉末等磁性体粉末而形成磁性体、并容易进行贯通孔等的加工时，或者在磁性体具有贯通孔等、被加工成例如片状时，也可以在磁性体上形成天线端子电极，并通过导电通路与布线图形连接。
在表示具体例子的图9中，图示了布线基板上设置的磁性体及天线图形，其它的构成要素则省略图示。
图9(a)所示为本发明各实施形态中的形成天线图形的布线基板的变形例的立体图，图9(b)为图9(a)的A-A线剖视图，图9(c)为图9(a)的B-B线剖视图。
在例如由PET等形成的布线基板910的另一个面上，埋设例如具有贯通孔(未图示)的由铁氧体等形成的磁性体960。然后，在磁性体960上，设置例如具有天线端子电极920的环状的天线图形970。
进而，在布线基板910的磁性体960上设置的天线图形970的天线端子电极920，与充填布线基板910及磁性体960中设置的贯通孔而形成的导电通路900连接。
这里，磁性体960是加工成片状，也可以使用例如含有磁性体粉末的糊料，通过例如印刷等形成。另外，天线图形970的形成方法及磁性体960对布线基板910的埋设方法等，能够用与第1实施形态中说明的同样的方法形成。
通过这样，由于能够在磁性体960上形成天线端子电极920及天线图形970，因此能够减少无磁性体部分的天线图形产生的漏磁场等。另外，由于能够扩大天线图形的接收发送面积，因此能够实现通信灵敏度提高、天线特性优异的天线内置组件及卡片型信息装置。
工业上的实用性
根据本发明的天线内置组件及卡片型信息装置，在作为非接触或兼具有非接触与接触的记录媒体的电子设备的领域中是有用的。

Claims (11)

1.一种天线内置组件，其特征在于，具有：
至少在一个面上安装电子元器件的、具有布线图形的布线基板；
埋设在所述布线基板的另一个面的磁性体；
设置在所述布线基板的所述磁性体上的、具有天线端子电极的天线图形；以及
在所述布线基板上连接所述布线图形与所述天线端子电极的导电通路。
2.如权利要求1所述的天线内置组件，其特征在于，
在所述磁性体以外的位置设置所述天线端子电极。
3.如权利要求1所述的天线内置组件，其特征在于，
所述电子元器件至少包含半导体存储元件及控制元件。
4.如权利要求1所述的天线内置组件，其特征在于，
在所述布线基板上设置外部连接端子。
5.如权利要求1所述的天线内置组件，其特征在于，
在所述布线基板上设置具有外部连接端子的连接基板。
6.如权利要求1所述的天线内置组件，其特征在于，
至少在所述多个电子元器件存在的区域设置所述磁性体。
7.一种卡片型信息装置，其特征在于，
将权利要求1所述的天线内置组件装入壳体内。
8.一种天线内置组件的制造方法，其特征在于，包含以下工序：
在布线基板上形成至少在一个面上设置的布线图形及与所述布线图形连接的导电通路的工序；
在所述布线基板的另一个面上埋设磁性体的工序；
在所述布线基板的所述磁性体上形成具有天线端子电极的天线图形、并将所述天线端子电极与所述导电通路连接的工序；以及
对所述布线图形安装多个电子元器件的工序。
9.如权利要求8所述的天线内置组件的制造方法，其特征在于，
在所述磁性体以外的位置形成所述天线端子电极。
10.如权利要求8所述的天线内置组件的制造方法，其特征在于，
还包含在所述布线基板上形成外部连接端子的工序。
11.一种卡片型信息装置的制造方法，其特征在于，
包含将利用权利要求8所述的制造方法制造的天线内置组件装入壳体内的工序。
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