JP2003218626A - アンテナ回路、アンテナ回路装置及びその製造方法 - Google Patents
アンテナ回路、アンテナ回路装置及びその製造方法Info
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Abstract
された第1の線路15を有する第1の回路層5と、複数
の磁性層6、8、10と、隣り合う第1の線路15のう
ちの一方の第1の線路15の一端部と他方の第1の線路
15の他端部とを複数の磁性層6、8、10を貫くビア
14を介して接続させると共に、同一方向に並んで複数
形成された第2の線路16を有する第4の回路層11と
によりアンテナ素子3を構成し、このアンテナ素子3の
第1の線路15と第2の線路16とが磁性層6、8、1
0を挟むように積層して誘電磁性絶縁材を厚くできるこ
とから、アンテナ素子3の体積が大きくなり優れたアン
テナ特性が得られる。
Description
性膜とを有するアンテナ回路、アンテナ回路装置及びそ
の製造方法に関する。
オーディオ・ビデオ(以下、AVと記す。)データがデ
ジタル化され、パーソナルコンピュータやモバイルコン
ピュータ等で容易に扱えるようになってきている。ま
た、音声コーデックや画像コーデック等により帯域が圧
縮され、デジタル通信やデジタル放送等を利用して、デ
ジタル化されたAVデータを容易に配信できる環境が整
ってきている。
ラー電話や、コードレスフォン等により戸外での送受信
が可能になってきている他、家庭内でも様々なホームネ
ットワークが提案されている。
としては、例えばIEEE802.11において提案されているよ
うな周波数が5GHz帯のホームネットワーク、周波数
が2.45GHz帯のLAN、Bluetoothと呼ばれる近
距離通信、ワイヤレスコミュニケーション方式等が提唱
されており、次世代ワイヤレスネットワークとして期待
されている。
に示すように、すでにパーソナルコンピュータ等に脱着
可能なカード型の無線モジュール100を用いる技術が
知られている。この無線モジュール100は、パーソナ
ルコンピュータ等に無線でAVデータ等を送受信できる
ように内部にアンテナ部101を備える、いわゆるPC
MCIA型LANカードである。
ュールの中に無線通信機能を搭載し、パーソナルコンピ
ュータ等のインターフェースに対して脱着可能にした図
27に示す超小型通信モジュール200を、特願平11
−323453号にて提案している。この超小型通信モ
ジュール200は、無線通信機能において重要なアンテ
ナ部201を回路基板内にパターン導体として備え、P
CMCIA型LANカードより劇的に小型化されてい
る。
に、例えばIEEE802.11bに提案されている周波数が2.
45GHz帯を用いた無線LANとして、パーソナルコ
ンピュータ等に用いられる。一方、超小型無線モジュー
ル200は、同じ2.45GHz帯の周波数を用いたBl
uetoothと呼ばれる近距離通信等で、例えばカード型小
型通信機器といったインターフェース等に用いられるよ
うに開発が進められている。
ジュール200では、パターン導体によるアンテナ部2
01が、いわゆるパッチ型や、逆F型等といった形状に
パターン形成されており、所望の周波数波長と、アンテ
ナ部201を形成するパターン導体に通過する電流とに
よりアンテナ部201のパターン導体が共振することか
ら、アンテナ部201をアンテナ素子として機能させる
ことになる。
た場合、パターン導体によるコイルと、周波数トリマと
を組み合わされて構成され、いわゆる微小ループアンテ
ナや、バーアンテナと呼ばれるアンテナ素子が形成され
る。この場合、コイルを小さくするほどアンテナ素子を
小型化することができ、アンテナ特性を高める目的でア
ンテナ素子のコアに磁性材が用いられる。
磁性材の高周波損失(以下、tanδと記す。)がアン
テナ特性に大きく寄与し、例えばMHz帯域〜GHz帯
域といった高周波帯域になると磁性材の透磁率μ’と
μ”との比、すなわち磁性材のtanδが大きくなり、
アンテナ特性が劣化してしまう。このため、磁性材を用
いたアンテナ素子は、例えばAMラジオや、kHz帯域
で用いる非接触ICカード等に限定されて用いられる。
は、MHz帯域〜GHz帯域で用いられる際のtanδ
が小さくなるような材料の開発も進められている。しか
しながらこの場合、tanδを小さくすると透磁率μ’
が小さくなって磁性体の特性が低下してしまい、透磁率
μ’を大きくするとtanδが大きくなってしまうとい
った問題がある。このため、高周波帯域で良好なアンテ
ナ特性を有する磁性材を得ることは大変困難であるとさ
れている。
が大きく、tanδが小さい高周波帯域のアンテナ素子
に用いられる際に優れた磁性材となる例えばCoNbZ
r系の磁性材料等を薄膜技術により磁性薄膜として成膜
できることが報告されている。(M.Yamaguchi、他、200
1 International Conference on SOLID STATE DEVICES
AND MATERIALSでのunpublished data。) このような磁性薄膜では、特開平11−261325号
公報で提案されている手法により、その膜上にパターン
導体によるコイルを形成させて高周波帯域で用いるアン
テナ素子を得ることも可能である。
体積を大きくすることで優れたアンテナ特性が得られる
ことが知られている。このため、磁性薄膜を用いたアン
テナ素子では、スパッタリングや、蒸着といった薄膜技
術により成膜された磁性薄膜の厚みが1μm程度であ
り、体積が小さくなってしまうことから、充分なアンテ
ナ特性を得ることが困難である。
膜させた場合、成膜に時間がかかることから成膜初期と
成膜後期との膜質に差が生じて磁性材の特性が劣化して
しまうことがある。薄膜技術により磁性薄膜を厚く成膜
させた場合、厚く成膜された磁性薄膜と、磁性薄膜を成
膜させた下層との密着性が劣化することがある。さら
に、薄膜技術により磁性薄膜を厚く成膜させた場合、磁
性薄膜の成膜に時間がかかることから製造歩留まりの低
下や、製造コストの向上といった問題も生じてしまう。
素子では、薄膜技術により磁性薄膜の厚みを厚くさせる
ことが難しいことから、磁性材の厚みを厚くし、その体
積を大きくすることで優れたアンテナ特性を得ることは
大変困難である。
に鑑みて提案されたものであり、アンテナ特性の優れた
アンテナ回路、アンテナ回路装置及びその製造方法を提
供することを目的に提案されたものである。
本発明に係るアンテナ回路は、誘電絶縁材からなる絶縁
層とパターン導体からなる配線層とによって構成され、
配線層に互いに平行に並ぶように複数形成された第1の
線路を有する第1の回路層と、第1の回路層上に、誘電
絶縁材からなる絶縁膜と磁性材からなる磁性膜とを交互
に積層させることで構成される磁性層と、磁性層上に、
誘電絶縁材からなる絶縁層とパターン導体からなる配線
層とによって構成され、配線層に、互いに隣り合う第1
の線路のうちの一方の第1の線路の一端部と他方の第1
の線路の他端部とを磁性層に形成された層間ビアを介し
て接続させると共に、互いに同一方向に並んで複数形成
された第2の線路を有する第2の回路層とによって構成
されている。
うに複数形成された第1の線路と、互いに隣り合う第1
の線路のうちの一方の第1の線路の一端部と他方の第1
の線路の他端部とを接続させるように複数形成された第
2の線路とが、磁性層に形成された層間ビアを介して接
続された構造になっている。
の線路と第2の線路が磁性層を挟むように積層されてい
ることから、磁性層における磁性膜の層数を増やすこ
と、すなわち磁性膜を厚くして磁性層部分の体積を大き
くすることが容易であることから、優れたアンテナ特性
が容易に得られる。
るアンテナ回路装置は、誘電絶縁材を有するベース基板
と、誘電絶縁材からなる絶縁層とパターン導体からなる
配線層とによって構成され、配線層に互いに平行に並ぶ
ように複数形成された第1の線路を有する第1の回路層
と、第1の回路層上に、誘電絶縁材からなる絶縁膜と磁
性材からなる磁性膜とを交互に積層させた構成の磁性層
と、磁性層上に、誘電絶縁材からなる絶縁層とパターン
導体からなる配線層とによって構成され、配線層に、互
いに隣り合う第1の線路のうちの一方の第1の線路の一
端部と他方の第1の線路の他端部とを磁性層に形成され
た層間ビアを介して接続させると共に、互いに同一方向
に並んで複数形成された第2の線路を有する第2の回路
層とによって構成されるアンテナ回路とを備え、アンテ
ナ回路が、ベース基板の主面上に形成されている。
互いに平行に並ぶように複数形成された第1の線路と、
互いに隣り合う第1の線路のうちの一方の第1の線路の
一端部と他方の第1の線路の他端部とを接続させるよう
に複数形成された第2の線路とを、磁性層に形成された
層間ビアを介して接続させた構造となっている。
アンテナ回路が、磁性層を第1の線路と第2の線路とに
より挟んだ構造となっていることから、アンテナ回路に
おける磁性層の磁性膜の層数を増やすこと、すなわち磁
性膜を厚くしてアンテナ回路の体積を大きくすることが
容易であり、優れたアンテナ特性が容易に得られる。
るアンテナ回路装置の製造方法は、誘電絶縁材からなる
絶縁層と、パターン導体からなる配線層とにより構成さ
れる回路層を複数形成する回路層形成工程と、誘電絶縁
材からなる絶縁膜と、磁性材からなる磁性膜とが交互に
積層された磁性層を形成する磁性層形成工程と、何れか
の回路層の配線層に、互いに平行に並ぶように複数設け
られた第1の線路を形成させる第1の線路形成工程と、
第1の線路を有する回路層以外の回路層における上記配
線層に、互いに隣り合う第1の線路のうちの一方の第1
の線路の一端部と、他方の第1の線路の他端部とを接続
させるように設けられていると共に、互いに同一方向に
複数並べられた第2の線路を形成させる第2の線路形成
工程と、第1の線路と第2の線路とを、互いに隣り合う
第1の線路のうちの一方の第1の線路の一端部と他方の
第1の線路の他端部とを第2の線路が接続させるよう
に、磁性層に形成された層間ビアにより接続させること
でアンテナ回路を形成させる回路形成工程と、アンテナ
回路を、誘電絶縁材を有するベース基板の主面上に実装
させる実装工程とを有している。
いに平行に並ぶように複数形成された第1の線路と、互
いに隣り合う第1の線路のうちの一方の第1の線路の一
端部と他方の第1の線路の他端部とを接続させる互いに
同一方向に並ぶように複数形成された第2の線路とを、
磁性層に形成された層間ビアを介して接続させることで
構成されるアンテナ回路を備えるアンテナ回路装置を製
造させる。
方法では、アンテナ回路を第1の線路と第2の線路とが
磁性層を挟むように積層させた構造に形成させることか
ら、アンテナ回路における磁性層の磁性膜の層数を増や
すこと、すなわち磁性膜を厚くしてアンテナ回路の体積
を大きくすることが容易であり、優れたアンテナ特性が
容易に得られるアンテナ回路装置を製造させる。
て、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として
図1及び図2に示すアンテナ回路装置1は、携帯通信端
末機器等に備えられた送受信部において高周波信号の処
理等を行う高周波回路を構成している。アンテナ回路装
置1は、アンテナ回路部2がアンテナ素子3を備え、ベ
ース基板4の一主面(以下、実装面と記す。)4a上に
実装された構成となっている。
面上に第1の磁性層6が積層形成され、第1の磁性層6
の主面上に第2の回路層7が積層形成され、この第2の
回路層7上に第2の磁性層8、第3の回路層9、第3の
磁性層10、第4の回路層11が順次積層された構造と
なっている。アンテナ回路部2においては、各回路層
5、7、9、11が絶縁層12と配線層13とによって
構成されている。
4の回路層11全層を貫通或いは上下層を貫通するビア
14によって電気的に層間接続されている。アンテナ回
路部2は、第1の回路層5〜第4の回路層11における
主面が例えば化学−機械研磨法(CMP:Chemical-Mechani
cal Polishing)等によって平坦化されており、第1の
回路層5に形成されたビア14上に第1の磁性層6のビ
ア14を形成するといったビア−オン−ビア(Via-on-V
ia)構造が可能とされている。また、アンテナ回路部2
は、各回路層5、7、9、11における主面が平坦化さ
れていることから、配線層13を精度良く形成すること
が可能となる。
5、7、9、11における絶縁層12が低誘電率で低い
Tanδ有すると共に、優れた高周波特性を有する誘電
絶縁材によって形成されている。具体的には、例えばベ
ンゾシクロブテン(BCB)、ポリイミド、ポリノルボ
ルネン(PNB)、液晶ポリマ(LCP)或いはエポキ
シ樹脂やアクリル系樹脂等が用いられる。この絶縁層1
2は、比較的に形成する厚み等を制御し易い、例えばス
ピンコート法、カーテンコート法、ローリコート法、デ
ィップコート法等によって形成されている。アンテナ回
路部2においては、各回路層5、7、9、11において
は、配線層13が例えばCu等の導電性の高いパターン
導体からなり、スパッタリングといった薄膜技術等によ
って成膜された金属膜にエッチング処理等でパターニン
グ処理が施されることで形成される。
8,10は、透磁率μ’が大きく、高周波損失Tanδ
が小さく、誘電率が低く、優れた高周波特性を有すると
共に、MHz帯域〜GHz帯域といった高周波帯域で優
れた磁性特性を有する誘電磁性絶縁材によって形成され
ている。具体的には、例えばCoNbZr系の誘電磁性
絶縁材料等を用いる。これらの各磁性層6、8,10
は、上述した配線層13と同様に、薄膜技術によって成
膜されている。
けられた所定の形状にパターン形成された第1の線路1
5と、第2の線路16とを各磁性層6、8、10を介し
てビア14によって接続されることで構成されている。
具体的には、第1の回路層5の配線層13の一部に互い
に平行に並ぶように複数形成された第1の線路15と、
第4の回路層11の配線層13の一部に、互いに隣り合
う第1の線路15のうちの一方の第1の線路15の一端
部と他方の第1の線路15の他端部とを接続させるよう
に互いに同一方向に並べて複数形成された第2の線路1
6とを、積層方向に繋がったビア14を介して接続させ
ることで、アンテナ素子3が構成される。具体的には、
アンテナ素子3に電流が流れる際に、第1の線路15、
第2の線路16、ビア14が電流を螺旋状に流すことに
なることから、コイルアンテナ構造のアンテナ素子3を
構成させる。
第2の線路16との間に、磁性層6、8、10を挟むよ
うな構成になっており、見かけ上、誘電磁性絶縁材が厚
くなるような構成になっている。これにより、アンテナ
素子3では、コイルアンテナ構造におけるコイルの内周
側に高周波特性に優れた誘電磁性材料を厚く備えた構成
にさせることが可能になる。
間に絶縁層18を介して構成されており、複数の配線層
17は全層を貫通或いは複数層を貫通するビア19で層
間接続されている。ベース基板4は、その表裏主面に配
線層17の一部として入出力端子部20が複数備えられ
ており、これら入出力端子部20が例えばアンテナ回路
部2や、外部電源に対する接続端子として機能する。ま
た、ベース基板4においては、複数の配線層17が、入
出力端子部20から供給された電力、コントロール信
号、高周波信号等をアンテナ回路部2へ伝達させる配線
として機能すると共に、グランド(接地電極)等として
も機能する。
料に低誘電率で低いTanδ、すなわち高周波特性に優
れた材料、例えばポリフェニレンエーテル(PPE)、
ビスマレイドトリアジン(BT−resin)、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマ(LC
P)、ポリノルボルネン(PNB)、フェノール樹脂、
ポリオレフィン樹脂等の有機材料、セラミック等の無機
材料、或いはガラスエポキシ等の有機材料と無機材料の
混合体等が用いられる。なお、ベース基板4は、一般的
な多層配線基板製造工程を経ることによって製造させる
ことも可能である。
は、アンテナ素子3が、互いに平行に並ぶように複数形
成された第1の線路15と、互いに隣り合う第1の線路
15のうちの一方の第1の線路15の一端部と他方の第
1の線路15の他端部とを接続させるように複数形成さ
れた第2の線路16とを、磁性層6、8、10を介して
ビア14により接続させた構造になっている。具体的
に、このアンテナ回路装置1おいては、アンテナ素子3
に電流が流れる際に、導体である第1の線路15、第2
の線路16、ビア14を螺旋状に電流が流れることか
ら、アンテナ素子3として第1の線路15、第2の線路
16、ビア14により、いわゆるコイルアンテナを構成
することになる。
は、アンテナ素子3が第1の線路15と第2の線路16
との間に三層の誘電磁性絶縁材からなる磁性層6、8、
10を挟んだ構造、すなわちコイルアンテナの内周側に
誘電磁性絶縁材を備える構造になり、アンテナ素子3に
おける誘電磁性絶縁材の厚みを厚くさせてアンテナ素子
3の体積を大きくさせることから、優れたアンテナ特性
が得られる。
子3の磁性層6、8、10を透磁率μ’が大きく、高周
波損失Tanδの小さい誘電磁性絶縁材で形成させてお
り、これらの磁性層6、8、10がMHz帯域〜GHz
帯域といった高周波帯域で優れた磁性特性を示すことか
ら、特に高周波帯域で優れたアンテナ特性を得ることが
可能となる。
方法について説明する。アンテナ回路装置1は、先ず、
アンテナ回路部2を作製する。アンテナ回路部2を形成
する際は、図3に示すように、ダミー基板30を用意す
る。このダミー基板30には、その主面30a上に剥離
層31が成膜されている。ダミー基板30には、高い耐
熱性を有し、その主面が高度に平坦化されている例えば
ガラス基板や、石英基板や、Si基板等を用いる。剥離
層31は、例えばスパッタリング法や化学蒸着(CDV:Ch
emical Vapor Deposition)法等によってダミー基板3
0の主面30a上の全面に亘って1000Å程度の均一
な厚みに成膜された銅やアルミニウム等の金属膜31a
と、この金属膜31a上にスピンコート法等で全面に亘
って1μm〜2μm程度の厚みに成膜されたポリイミド
樹脂等の樹脂膜31bとによって構成されている。
に、絶縁層12が均一な厚みに形成される。絶縁層12
は、従来の配線基板製造工程において一般的に知られる
誘電絶縁材を用いて成膜形成される。絶縁層12には、
上述したように、低誘電率で低いTanδを有し、高周
波特性に優れた誘電絶縁材が用いられる。絶縁層12
は、誘電絶縁材が例えばスピンコート法、カーテンコー
ト法、ロールコート法、ディップコート法等によって剥
離層31上に塗布されることで成膜形成される。
に、所定の位置に層間ビア14aとなる開口部32がパ
ターンニング処理により形成される。開口部32は、絶
縁層12にパターンニング処理が施されることによって
形成される。開口部32は、絶縁層12に感光性の絶縁
性誘電材料を用いた場合、フォトリソグラフ技術による
パターンニング処理が施されることで形成される。ま
た、開口部32は、絶縁層12に非感光性の絶縁性誘電
材料を用いた場合、フォトレジストやアルミニウム等の
マスクを用いてドライエッチングやレーザ加工等によっ
てパターンニング処理が施される。
に、エッチング処理が施されて配線溝33が形成され
る。配線溝33は、絶縁層12上に所望のパターンに対
応した開口部を有するエッチングマスクが形成され、絶
縁層12のエッチングマスク以外の領域に例えば酸素プ
ラズマによる方向性イオンエッチング法(RIE:Reactive
Ion Etching)等のドライエッチング処理が施された後
に、エッチングマスクが除去されることで形成される。
このとき、配線溝33には、第1の線路15に対応した
形状の第1の線路溝部33aも形成される。
上には、図7に示すように、金属めっき処理が施される
ことによって、金属めっき層34が形成される。金属め
っき層34は、例えば銅等、導電性の高い金属によって
形成されている。金属めっき処理は、電解めっき或いは
無電解めっきの何れを用いても良く、絶縁層12の配線
溝33が設けられている主面全面及び開口部32を金属
めっき層34が埋めて、金属めっき層34の最厚部が絶
縁層12の最厚部よりも厚くなるように施される。金属
めっき処理は、電解めっきによって金属めっき層34を
形成する場合に、剥離層31の金属膜31aが電圧印加
電極として機能することになる。
に示すように、絶縁層12が露出するまで平坦化処理が
施されることでパターン導体となり、配線層13として
形成されることになる。これにより、剥離層31上に
は、絶縁層12と配線層13とによって構成された第1
の回路層5が形成される。このとき、第1の回路層5に
は、配線層13の一部に、アンテナ素子3を構成する互
いに平行に並ぶように複数形成された第1の線路15が
形成されることになる。
高度に平坦化された主面5aを有している。平坦化処理
は、材質が異なる絶縁層12と金属めっき層34とを同
時に研磨することから、例えば化学−機械研磨法(CMP:
Chemical-Mechanical Polishing)等が用いられる。こ
のCMP法は、銅等の金属からなる金属めっき層34の
研磨レートを大きくさせるように材料に選択性をもった
研磨を施すことが可能であり研磨面を高精度に平坦化さ
せる。
2に感光性の絶縁性誘電材料を用いた場合、絶縁層12
が高精度の平坦化されているダミー基板30の主面30
a上に形成されて絶縁層12の厚みにばらつきがないこ
とから、フォトリソグラフ処理によるパターンニング像
の焦点のずれが抑制されて配線層13や層間ビア14a
を精度良く形成させることが可能となる。
は、絶縁層12に配線層13が埋め込まれた状態で形成
され、その主面5aがCMP法による平坦化処理により
高精度に平坦化されていると共に、層間ビア14aも一
括して形成されている。この層間ビア14aは、第1の
回路層5の主面5aに露出している端部も高精度の平坦
化されていることから、その上方に後述する工程で形成
される第1の磁性層6の層間ビア14bを形成した構造
にすることが可能、すなわち上述したビア−オン−ビア
(Via-on-Via)構造にすることが可能となる。このビア
−オン−ビア構造は、各回路層5、7、9、11同士の
配線層13の層間接続を最短で行えると共に、アンテナ
回路部2の小面積化も図ることが可能となる。
図10に示すように、第1の磁性層6が成膜される。こ
の第1の磁性層6を形成する際は、層間ビア14aが露
出する第1の回路層5の主面5a上に上述した誘電磁性
絶縁材からなる磁性膜35を全面に亘って1μm程度の
厚みにスパッタリング法や蒸着法等といった薄膜技術に
よって成膜させる。次に、この磁性膜35には、図11
及び図12に示すように、上述した配線層13の製造工
程と同様にして、複数形成された第1の線路15のそれ
ぞれの端部と、第1の回路層5の配線層13の所定の位
置とに接続される層間ビア14bが形成される。このよ
うにして、第1の磁性層6が形成される。
同様に、その表面に平坦化処理が施されていることか
ら、高精度に平坦化された主面6aを有している。ま
た、第1の磁性層6は、磁性膜35に層間ビア14bが
埋め込まれた状態で形成されており、第1の回路層5の
層間ビア14aと同様に、主面6aに露出している層間
ビア14bの端部も高精度の平坦化されていることか
ら、その上方に後述する工程で形成される第2の回路層
7の層間ビア14cを形成してビア−オン−ビア(Via-
on-Via)構造にすることが可能となる。
図13に示すように、第2の回路層7が形成される。第
2の回路層7は、第1の回路層5と同様の材料を用いる
と共に、同様の工程を経ることによって形成される。第
2の回路層7も、第1の回路層5と同様に、絶縁層12
と配線層13とによって構成されている。第2の回路層
7は、第1の回路層5と同様に、絶縁層12に配線層1
3が埋め込まれており、その主面7aが平坦化処理によ
り高精度に平坦化されていると共に、層間ビア14cも
一括して形成されている。そして、第2の回路層7にお
いては、第1の磁性層6に形成された複数の第1の線路
15におけるそれぞれの端部と接続する層間ビア14b
の直上に、層間ビア14cを形成させる。
の誘電絶縁材を用いた場合、絶縁層12が高精度の平坦
化された第1の磁性層6の主面6a上に形成されて厚み
にばらつきが生じないことから、フォトリソグラフ処理
によるパターンニング像の焦点のずれが抑制されて配線
層13や層間ビア14cを精度良く形成させることが可
能となる。
図14に示すように、第2の磁性層8が形成される。第
2の磁性層8は、第1の磁性層6と同様の材料を用いる
と共に、同様の工程を経ることによって形成される。第
2の磁性層8も、第1の磁性層6と同様に、磁性膜に層
間ビア14dが埋め込まれており、その主面8aが平坦
化処理により高精度に平坦化されている。そして、第2
の磁性層8においては、第2の回路層7に形成された複
数の第1の線路15におけるそれぞれの端部に繋がる層
間ビア14cの直上に、層間ビア14dを形成させる。
第2の磁性層8においても、高精度に平坦化された第2
の回路層7の主面7a上に形成されていることから、層
間ビア14dを精度良く形成させることが可能となる。
図15に示すように、第3の回路層9と第3の磁性層1
0とが順次積層形成される。これらのうち、第3の回路
層9は、第2の回路層7と同様に、第1の回路層5と同
様の材料を用いると共に、同様の工程を経ることによっ
て形成される。また、第3の回路層9には、第2の磁性
層8に形成された複数の第1の線路15におけるそれぞ
れの端部に繋がる層間ビア14dの直上に、層間ビア1
4eが形成されている。
8と同様に、第1の磁性層6と同様の材料を用いると共
に、同様の工程を経ることによって形成される。また、
第3の磁性層10には、第3の回路層9に形成された複
数の第1の線路15におけるそれぞれの端部に繋がる層
間ビア14eの直上に、層間ビア14fが形成されてい
る。
び図17に示すように、第4の回路層11が形成され
る。第4の回路層11も、第2の回路層7と同様に、第
1の回路層5と同様の材料を用いると共に、同様の工程
を経ることによって形成される。したがって、この第4
の回路層11も、第1の回路層5と同様に、絶縁層12
と、この絶縁層12に埋め込まれた状態でその主面11
aから露出する配線層13とによって構成されている。
に、互いに隣り合う第1の線路15のうちの一方の第1
の線路15の一端部と他方の第1の線路15の他端部と
を接続させるように第2の線路16が、同一方向に並べ
られて複数形成されることになる。また、第4の回路層
11には、配線層13の一部に第2の線路のそれぞれの
端部、すなわち第3の磁性層10に形成された複数の第
1の線路15におけるそれぞれの端部に繋がる層間ビア
14fの直上に、層間ビア14gが形成されることにな
る。
路16は、積層方向に直列で繋がる層間ビア14b〜層
間ビア14gにより、積層方向で相対する端部同士が接
続されることになる。そして、第1の線路15及び第2
の線路16は、積層方向に磁性層6、8、10が介在さ
れていることから、第1の回路層5〜第4の回路層11
全層に跨るアンテナ素子3を構成させることになる。な
お、層間ビア14a〜層間ビア14gは、アンテナ回路
部2におけるビア14を構成している。
一部に、受動素子であるインダクタ部36がパターン導
体によって形成されている。なお、本実施の形態におい
ては、配線層13の一部にパターン導体による回路部と
してインダクタ部36を形成しているが、このことに限
定されることはなく、例えばキャパシタ回路、レジスタ
回路、フィルタ回路等をパターン導体によって配線層1
3の一部に形成させても良い。
示すように、その主面全面を覆うレジスト層37が形成
される。このレジスト層37には、例えばソルダーレジ
ストや、上述した誘電絶縁材等を用いる。このレジスト
層37には、所定の形状にパターンニングされたマスク
を介してフォトリソグラフ処理を施すことによって所定
の位置に第4の回路層11における配線層13が臨む開
口部を形成させても良い。次に、レジスト層37には、
研磨処理が施される。この研磨処理は、例えばグライン
ダを用いた機械研磨法、ウェットエッチングによる化学
研磨法或いはこれらの研磨法を併用したCMP方等によ
って行われる。このようにして、アンテナ回路部2が形
成される。
側の主面(以下、一主面と記す。)2aには、図19に
示すように、剥離層38を介してダミー基板39が接合
される。剥離層38は、上述した剥離層31と同様の材
料、構成、工程によって成膜され、金属膜38aと樹脂
膜38bとにより構成されている。ダミー基板39に
は、上述したダミー基板30と同様に、高い耐熱性を有
し、その主面が高度に平坦化されている例えばガラス基
板や、石英基板や、Si基板等を用いる。
うに、アンテナ回路部2から剥離層31と共に除去され
る。具体的には、ダミー基板30及び剥離層31をアン
テナ回路部2ごと例えば塩酸や硝酸等の酸性溶液中に浸
漬させることで酸性溶液が剥離層31の金属膜31aを
僅かに溶解させつつ金属膜31aと樹脂膜31bとの間
に浸入していき、金属膜31aと樹脂膜31bとの間で
剥離が進行し、アンテナ回路部2の第1の回路層5側の
主面(以下、他主面と記す。)2b上に樹脂膜31bが
残留した状態でダミー基板30が除去される。このと
き、アンテナ回路部2の一主面2aには、予め保護層等
を形成しておいても良い。また、ダミー基板30は、例
えばレーザアブレーション処理によってアンテナ回路部
2から除去されるようにしても良い。
残留した樹脂膜31bは、例えば酸素プラズマによるド
ライエッチング法等によって除去される。これにより、
アンテナ回路部2の他主面2bには、ビア14が露出す
ることになる。また、アンテナ回路部2は、相対してい
たダミー基板30の主面30aが高度に平坦化されてい
ることから、その他主面2bも高度に平坦化されること
になる。
すように、その他主面2bに露出しているビア14上に
例えば半田等によるバンプ部40が形成される。バンプ
部40は、ベース基板4にアンテナ回路部2を実装する
際の電気的接続部として機能し、例えば電解めっきや無
電解めっき等によりニッケル/銅めっき層として形成し
ても良い。アンテナ回路部2では、ダミー基板39を支
持基板としていることから撓みのない状態にされてお
り、その他主面2bにバンプ部40を精度良く形成する
ことが可能となる。
うに、アンテナ回路部2から剥離層38と共に除去され
る。ダミー基板39及び剥離層38は、アンテナ回路部
2の他主面2bからダミー基板30及び剥離層31を除
去したときと同じようにしてアンテナ回路部2の一主面
2aより除去される。
ように、その他主面2bが対向するように上述したベー
ス基板4の実装面4a上に実装される。ベース基板4
は、層内にグランド等を備える配線層17と絶縁層18
とを複数有し、アンテナ回路部2が実装される実装面4
a上にレジスト等によって形成される保護層41から露
出する入出力端子部20が形成されている。
4の実装面4aで露出している入出力端子部20にバン
プ部40を介して電気的に接続されることでベース基板
4に実装されている。具体的には、バンプ部40と出入
力端子部20とが相対している状態のアンテナ回路部2
とマザー基板4との間にアンダーフィル42が充填さ
れ、例えば半田リフロー槽等で加熱されることによって
バンプ部40と入出力端子部20とが電気的に接続され
て、アンテナ回路部2がベース基板4の実装面4aに実
装される。このようにして、アンテナ素子3を備えるア
ンテナ回路部2がベース基板4に実装された構成のアン
テナ回路装置1が製造される。
法では、アンテナ回路部2において、互いに平行に並ぶ
ように複数形成された第1の線路15と、互いに隣り合
う第1の線路15のうちの一方の第1の線路15の一端
部と他方の第1の線路15の他端部とを接続させるよう
に複数形成された第2の線路16とを、磁性層6、8、
10を介してビア14により接続させた構造のアンテナ
素子3を備えるアンテナ回路装置1が製造される。具体
的には、アンテナ素子3に電流が流れる際に、電流が第
1の線路15、第2の線路16、ビア14を螺旋状に流
れることから、いわゆるコイルアンテナ構造のアンテナ
素子3をアンテナ回路部2に備えるアンテナ回路装置1
が製造される。
造方法では、アンテナ回路部2に、第1の線路15と第
2の線路16との間に三層の誘電磁性絶縁材からなる磁
性層6、8、10を挟んだ構造のアンテナ素子3、すな
わちコイルアンテナの内周側に誘電磁性絶縁材を備える
構造のアンテナ素子3を形成させることから、アンテナ
素子3における誘電磁性絶縁材の厚みを厚くさせてアン
テナ素子3の体積を大きくさせることが可能となり、優
れたアンテナ特性を有するアンテナ回路装置1が得られ
る。
アンテナ素子3における磁性層6、8、10に透磁率
μ’が大きく、高周波損失Tanδが小さい誘電磁性絶
縁材が用いられており、この誘電磁性絶縁材がMHz帯
域〜GHz帯域といった高周波帯域で優れた磁性特性を
示すことから、特に高周波帯域で優れたアンテナ特性が
得られるアンテナ素子3を有するアンテナ回路装置1が
製造される。
回路装置1がアンテナ素子3や受動素子等を備えるアン
テナ回路部2をベース基板4上に実装させた構造になっ
ているが、このことに限定されることはなく、図24に
示すように、例えばアンテナ回路装置60が主にアンテ
ナ素子61だけを備えるアンテナ回路部62を、半導体
チップ、IC(integrated circuit)チップ、LSI
(Large-scale Integrated Circuit)チップといった半
導体部品63と共にベース基板4上に実装させた構造に
なっていても良い。なお、図24においては、上述した
アンテナ回路装置1と同等な構成、部位及び製造方法に
ついての説明を省略すると共に、図面において同じ符号
を付するものとする。
は、アンテナ素子61を備えるアンテナ回路部62をコ
イルアンテナ部品として、その他の半導体部品63と同
様に、ベース基板4の実装面4a上に実装させることが
でき、例えばアンテナ回路部上に半導体部品等を実装さ
せた場合に比べて薄くすることが可能となり、半導体部
品63を含む全体の小型化が図れる。
ンテナ素子3が第1の線路15、第2の線路16がアン
テナ回路部2の配線層13の一部に形成された構成とな
っているが、このことに限定されることはなく、図25
に示すように、例えばアンテナ回路装置70におけるア
ンテナ素子71が、ベース基板72の形成面72aに露
出する配線層18の一部に第1の線路73と、アンテナ
回路部74の配線層13の一部に形成された第2の線路
75とによって構成されても良い。なお、図25におい
ては、上述したアンテナ回路装置1と同等な構成、部位
及び製造方法についての説明を省略すると共に、図面に
おいて同じ符号を付するものとする。
板72は、アンテナ回路装置1と同様に、複数の絶縁層
17とパターン導体からなる複数の配線層18とが多層
に積層されており、形成面72aに露出する配線層18
の一部に、アンテナ素子71を構成する互いに平行に並
ぶように複数形成された第1の線路73を有している。
回路部74は、アンテナ回路装置1における第1の回路
層5だけを除き、第1の磁性層6、第2の回路層7、第
2の磁性層8、第3の回路層9、第3の磁性層10、第
4の回路層11が順次積層された構成となっており、第
4の回路層11における配線層13の一部に、互いに隣
り合う第1の線路73のうちの一方の第1の線路73の
一端部と他方の第1の線路73の他端部とを接続させる
ように第2の線路75が、同一方向に並べられて複数形
成されている。
72の形成面72aより露出する第1の線路73及びア
ンテナ回路部74の配線層13の一部に形成された第2
の線路75が、積層方向に直列で繋がるビア14によ
り、積層方向で相対する端部同士が接続された構造のア
ンテナ素子71を備えることになる。なお、アンテナ素
子71においては、ベース基板72側の第1の線路73
の端部と、アンテナ回路部74側のビア14との接続は
例えばビア14側に設けたバンプ部40によって行われ
る。
素子71における第1の線路73をベース基板72側に
形成することで、アンテナ回路部74の積層数を減らす
ことが可能となり、アンテナ回路部74の厚みを薄くし
て小型化を図ることが可能となる。
よれば、アンテナ回路が互いに平行に並ぶように複数形
成された第1の線路と、互いに隣り合う第1の線路のう
ちの一方の第1の線路の一端部と他方の第1の線路の他
端部とを接続させるように複数形成された第2の線路と
を、磁性層に形成された層間ビアを介して接続させた構
造になっており、このアンテナ回路に電流が螺旋状に流
れることから、いわゆるコイルアンテナ構造のアンテナ
を備えることになる。
と第2の線路が磁性層を挟むように積層されていること
から、磁性層における磁性膜の層数を増やすこと、すな
わち磁性膜を厚くして磁性層部分の体積を大きくするこ
とが容易であることから、磁性層を厚くしてアンテナ回
路の体積を大きくすることでアンテナ特性の優れたアン
テナ回路装置が得られる。
性膜に透磁率μ’が大きく、高周波損失Tanδが小さ
い磁性材が用いられており、この磁性材がMHz帯域〜
GHz帯域といった高周波帯域で優れた磁性特性を示す
ことから、特に高周波帯域で優れたアンテナ特性が図ら
れる。
である。
部透視して示す斜視図である。
図であり、ダミー基板上に剥離層が形成された状態を示
す縦断面図である。
図であり、剥離層上に絶縁層が形成された状態を示す縦
断面図である。
図であり、絶縁層に開口部が形成された状態を示す縦断
面図である。
図であり、絶縁層に配線溝が形成された状態を示す縦断
面図である。
図であり、絶縁層上に金属めっき層が形成された状態を
示す縦断面図である。
図であり、剥離層上に第1の線路を備える第1の回路層
が形成された状態を示す縦断面図である。
図であり、配線層の一部に形成された第1の線路を示す
平面図である。
め図であり、第1の回路層上に第1の磁性層が形成され
た状態を示す縦断面図である。
め図であり、第1の磁性層に層間ビアが形成された状態
を示す縦断面図である。
め図であり、第1の磁性層に形成された層間ビアを示す
透視平面図である。
め図であり、第1の磁性層上に第2の回路層が形成され
た状態を示す縦断面図である。
め図であり、第2の回路層上に第2の磁性層が形成され
た状態を示す縦断面図である。
め図であり、第2の磁性層上に第3の回路層と第3の磁
性層とが順次積層形成された状態を示す縦断面図であ
る。
め図であり、第3の磁性層上に第2の線路を備える第4
の回路層が形成された状態を示す縦断面図である。
め図であり、配線層の一部に形成された第2の線路を示
す透視平面図である。
め図であり、第4の回路層上にレジスト層が形成された
状態を示す縦断面図である。
め図であり、アンテナ回路部の一主面に剥離層を介して
ダミー基板が接合された状態を示す縦断面図である。
め図であり、アンテナ回路部の他主面側のダミー基板と
剥離層が除去された状態を示す縦断面図である。
め図であり、アンテナ回路部の他主面上にバンプ部が形
成された状態を示す縦断面図である。
め図であり、アンテナ回路部の一主面側のダミー基板と
剥離層が除去された状態を示す縦断面図である。
め図であり、完成したアンテナ回路装置を示す縦断面図
である。
面図である。
面図である。
面図である。
部、3 アンテナ素子、4 ベース基板、5 第1の回
路層、6 第1の磁性層、7 第2の回路層、8 第2
の磁性層、9 第3の回路層、10 第3の磁性雄、1
1 第4の回路層、12,17 絶縁層、13,18
配線層、14,19 ビア、15 第1の線路、16
第2の線路、20 入出力端子部
Claims (8)
- 【請求項1】 誘電絶縁材からなる絶縁層とパターン導
体からなる配線層とによって構成され、当該配線層に互
いに平行に並ぶように複数形成された第1の線路を有す
る第1の回路層と、 上記第1の回路層上に、誘電絶縁材からなる絶縁膜と磁
性材からなる磁性膜とを交互に積層させることで構成さ
れる磁性層と、 上記磁性層上に、誘電絶縁材からなる絶縁層とパターン
導体からなる配線層とによって構成され、当該配線層
に、互いに隣り合う上記第1の線路のうちの一方の上記
第1の線路の一端部と他方の上記第1の線路の他端部と
を上記磁性層に形成された層間ビアを介して接続させる
と共に、互いに同一方向に並んで複数形成された第2の
線路を有する第2の回路層とによって構成されるアンテ
ナ回路。 - 【請求項2】 上記第1の回路層及び/又は上記第2の
回路層における上記配線層に、レジスタ回路、キャパシ
タ回路、インダクタ回路、フィルタ回路のうち、一種又
は複数種がパターン形成されている請求項1記載のアン
テナ回路。 - 【請求項3】 誘電絶縁材を有するベース基板と、 誘電絶縁材からなる絶縁層とパターン導体からなる配線
層とによって構成され、当該配線層に互いに平行に並ぶ
ように複数形成された第1の線路を有する第1の回路層
と、上記第1の回路層上に、誘電絶縁材からなる絶縁膜
と磁性材からなる磁性膜とを交互に積層させた構成の磁
性層と、上記磁性層上に、誘電絶縁材からなる絶縁層と
パターン導体からなる配線層とによって構成され、当該
配線層に、互いに隣り合う上記第1の線路のうちの一方
の上記第1の線路の一端部と他方の上記第1の線路の他
端部とを上記磁性層に形成された層間ビアを介して接続
させると共に、互いに同一方向に並んで複数形成された
第2の線路を有する第2の回路層とによって構成される
アンテナ回路とを備え、 上記アンテナ回路が、上記ベース基板の主面上に実装さ
れているアンテナ回路装置。 - 【請求項4】 上記第1の線路又は上記第2の線路が、
上記ベース基板の主面に形成されている請求項3記載の
アンテナ回路装置。 - 【請求項5】 上記第1の回路層及び/又は上記第2の
回路層における上記配線層に、レジスタ回路、キャパシ
タ回路、インダクタ回路、フィルタ回路のうち、一種又
は複数種がパターン形成されている請求項3記載のアン
テナ回路装置。 - 【請求項6】 誘電絶縁材からなる絶縁層と、パターン
導体からなる配線層とにより構成される回路層を複数形
成する回路層形成工程と、 誘電絶縁材からなる絶縁膜と、磁性材からなる磁性膜と
が交互に積層された磁性層を形成する磁性層形成工程
と、 何れかの上記回路層の上記配線層に、互いに平行に並ぶ
ように複数設けられた第1の線路を形成させる第1の線
路形成工程と、 上記第1の線路を有する上記回路層以外の上記回路層に
おける上記配線層に、互いに隣り合う上記第1の線路の
うちの一方の上記第1の線路の一端部と、他方の上記第
1の線路の他端部とを接続させるように設けられている
と共に、互いに同一方向に複数並べられた第2の線路を
形成させる第2の線路形成工程と、 上記第1の線路と上記第2の線路とを、互いに隣り合う
上記第1の線路のうちの一方の上記第1の線路の一端部
と他方の上記第1の線路の他端部とを上記第2の線路が
接続させるように、上記磁性層に形成された層間ビアに
より接続させることでアンテナ回路を形成させる回路形
成工程と、 上記アンテナ回路を、誘電絶縁材を有するベース基板の
主面上に実装させる実装工程とを有するアンテナ回路装
置の製造方法。 - 【請求項7】 上記第1の線路形成工程又は上記第2の
線路形成工程において、上記第1の線路又は上記第2の
線路を、上記ベース基板の主面に形成させる請求項6記
載のアンテナ回路装置の製造方法。 - 【請求項8】 上記回路層形成工程において、少なくと
も一層以上の回路層の上記配線層に、レジスタ回路、キ
ャパシタ回路、インダクタ回路、フィルタ回路のうち、
一種又は複数種をパターン形成させる請求項6記載のア
ンテナ回路装置の製造方法。
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