JP2010267729A - 無線回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】無線回路ＩＣがその性能を十分に発揮することができる無線回路モジュールを提供する。
【解決手段】ベース基板３０、第１接着層４０、第１プリント回路基板５０、第２接着層６０、第２プリント回路基板７０を順に重ねて設け、第１接着層４０内に無線回路ＩＣチップ１０を配置し、第２プリント回路基板７０上にＷＬＰチップ２０を実装し、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２に形成された配線と、第２プリント回路基板７０および第２接着層６０を貫通して設けられた第２導電ビアホール群７３の導電性のビアホールと、第１プリント回路基板５０の第１配線層５２に形成された配線と、第１プリント回路基板５０および第１接着層４０を貫通して設けられた第１導電ビアホール群５３の導電性のビアホールとを介して、無線回路ＩＣチップ１０とＷＬＰチップ２０とを接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線回路ＩＣチップを備えた無線通信回路をＳｉＰ（System in Package）として実現する無線回路モジュールに関し、特に、上記無線回路ＩＣチップと、この無線回路ＩＣチップと協働して無線通信回路を構成するコイル等の機能素子をＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Scale Package）技術によって形成したＷＬＰ（Wafer Level Package）チップとをＩＣ内蔵基板とした無線回路モジュールに関する。

携帯電話等の無線通信機器において、アンテナで受信された信号は、ＬＮＡ（Low-Noise Amplifier）で増幅されたあと、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ等のＢＰＦ（Band-Pass Filter）を通して所望の信号を含んだ帯域に選別され、さらに信号処理しやすい低い周波数にダウンコンバートされ、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）でアナログ信号からデジタル信号に変換されて、ベースバンドＩＣに送られ、信号処理される。

近年では、受信した高周波信号を一度に直流付近の低い周波数までダウンコンバートするダイレクトコンバージョン方式が主流になっている。また、使用される周波数帯域数も増加の傾向にあり、一台の携帯端末にて、３バンドあるいは４バンドに対応する機種も登場している。

国内で第３世代携帯電話に使用される周波数帯域として、例えばＩＭＴ−２０００方式で定められた、８００ＭＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯という３つのバンドが存在するが、これらの全てのバンドに対応した無線回路ＩＣも開発されている。

現在の無線回路ＩＣは、アナログ高周波信号からＩ，Ｑ信号を得るまで、あるいはＩ，Ｑ信号からアナログ高周波信号を得るまでに必要となる機能回路ブロックの大部分を集積している。具体的には、ＬＮＡ（Low-Noise Amplifier），復調器（Demodulator）、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）、ＬＰＦ（Low Pass Filter)，変調器（Modulator）、可変利得増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier），ドライバアンプ等である。

無線通信回路には多くの機能素子（主に受動素子）が必要になる。受動素子の代表的なものとして、コイルやキャパシタが挙げられる。これらの受動素子には、とりわけ高いＱ値（性能指数、Quality Factor）を有することが要求される。高いＱ値の受動素子を用いることにより、無線回路の低雑音化、低消費電力化が可能となる。

無線回路ＩＣは、ＣＭＯＳ技術を用いて製造される。ＣＭＯＳ技術を用いて平面コイルを製造する場合、抵抗の大きい薄膜Ａｌ配線を用いて作るため、実現できるＱ値は１０以下となる。このことが無線回路ＩＣの性能を著しく低下させる要因になっている。

一方、フレキシブル回路基板を積層して受動素子（コイル、キャパシタ、抵抗等）を形成し、この受動素子を内蔵したフレキシブル回路基板にＬＳＩを実装する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかし、この技術は、フレキシブル回路基板に受動素子を形成するものであるため、微細加工が難しいという問題がある。例えば、デザインルールＬ／Ｓ＝７０μｍ／７０μｍ、スルーホール径が１００μｍというデザインルールによってコイルを形成すると、巨大なスペースを占有する大きなコイルとなる。そればかりでなく、寄生容量が大きくなり、結果としてコイルの自己共振周波数が低下する。

このため、２ＧＨｚや３ＧＨｚという現在または将来の携帯電話で使用される周波数帯に応用することは困難である。さらに、１つの受動素子が大きくなるため、複数個の受動素子を内蔵させると、モジュールが大型化してしまい、マルチバンド化が進む現在の機器に適用するのは難しいと言える。

また、近年、ＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Scale Package）という技術が提案されている（例えば特許文献２〜４参照）。ＷＬＣＳＰは、ウェハ上に、樹脂層形成プロセスと厚膜銅配線プロセスによって再配線層を作り込み、そのあとにダイシングにより個片化する技術である。つまり、ウェハのまま、パッケージングまでする製法である。なお、ＷＬＣＳＰ技術によって製造されたパッケージ・チップを、ＷＬＰ（Wafer Level Package）チップと言う。

このＷＬＣＳＰ技術によれば、無線回路を作り込んだ半導体ウェハ上に、微細加工によって高いＱ値を有する受動素子を作り込むことが可能である。従って、ＷＬＣＳＰ技術は、無線回路ＩＣに適したパッケージ形態であると言える。

特開２００５−０４５１１１号公報 特開２００５−１０８９２９号公報 特開２００７−２８１９２９号公報 特開２００８−０１６７０３号公報

しかしながら、機器のマルチバンド化と機能回路ブロックの集積化という背景を受けて、無線回路ＩＣを制御する、あるいは信号を入出力するために、無線回路ＩＣに必要なピン数は相当なものになる。例えば、最新のＷ−ＣＤＭＡ方式トリプルバンド対応送受信ワンチップＩＣでは、４．１３ｍｍ×４．１６ｍｍのサイズの無線回路ＩＣに対して、ピン数９６が必要になる。このため、上記多数のピンを実装基板に接続（電気的に接続）するために、ＷＬＣＳＰ技術によって無線回路ＩＣの上面に再配線層を形成しても、この再配線層による電極パッドが狭い間隔で多数配列されることになる。

一方、ＷＬＣＳＰ技術によって作られる受動素子、特にコイルは、数百μｍ角の比較的大きな面積を占有する。このため、多数のピンを接続するための再配線層による多数の電極パッドをその上面に狭い間隔で配列した現在の無線回路ＩＣでは、その上面にＷＬＣＳＰ技術による受動素子を作り込むスペースを確保することが困難である。このように、高性能なコイル等の機能素子（主に受動素子）が得られないために、無線回路ＩＣがその性能を十分に発揮できないという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、無線回路ＩＣがその性能を十分に発揮することができる無線回路モジュールを提供することを目的とするものである。

本発明の無線回路モジュールは、ベース基板、第１接着層、第１プリント回路基板、第２接着層、および第２プリント回路基板を順に重ねて設け、前記第１接着層内に無線回路ＩＣチップを配置し、前記第２プリント回路基板上に、前記無線回路ＩＣチップと協働して無線通信回路を構成する機能素子を形成したＷＬＰチップを実装し、前記第２プリント回路基板に形成された配線と、前記第２プリント回路基板および前記第２接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールと、前記第１プリント回路基板に形成された配線と、前記第１プリント回路基板および前記第１接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールとを介して、前記無線回路ＩＣチップと前記ＷＬＰチップとを電気的に接続したことを特徴とするものである。

また、本発明の他の無線回路モジュールは、ベース基板、第１接着層、および第１プリント回路基板を順に重ねて設け、前記第１接着層内に無線回路ＩＣチップを配置し、前記第１プリント回路基板上に、前記無線回路ＩＣチップと協働して無線通信回路を構成する機能素子を形成したＷＬＰチップを実装し、前記第１プリント回路基板に形成された配線と、前記第１プリント回路基板および前記第１接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールとを介して、前記無線回路ＩＣチップと前記ＷＬＰチップとを電気的に接続したことを特徴とするものである。

本発明の無線回路モジュールによれば、無線回路ＩＣチップを第１接着層に内蔵するとともに、この無線回路ＩＣチップと協働して無線通信回路を構成する機能素子を形成したＷＬＰチップをプリント回路基板に実装して、プリント回路基板の配線と、プリント回路基板および接着層を貫通する導電性のビアホールとによって両チップ間を接続することにより、ＷＬＰチップにおいては高性能のコイル等の機能素子を実現可能であるので、無線回路ＩＣチップにＷＬＣＳＰ技術による高性能な機能素子を作り込まなくても、無線回路ＩＣチップの性能を十分に発揮することができるという効果がある。

本発明の実施の形態１の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 無線回路ＩＣの構成例を説明する模式断面図である。 ＷＬＰチップの構成例を説明する模式図である。 本発明の実施の形態２の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態３の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態４の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態５の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態６の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態７の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態８の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。

以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。図１において、実施の形態１の無線回路モジュール１００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８０ａ，８０ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、このＩＣ内蔵基板に、コイル等を形成したＷＬＰチップ２０を実装したものである。ここで、ＷＬＰチップ２０は、無線回路ＩＣチップ１０と協働して無線通信回路を構成する機能素子をＷＬＣＳＰ技術により形成したチップである。

［ベース基板３０］
ベース基板３０は、絶縁性フィルム等からなる絶縁性基板である。ここでは、ベース基板３０として、ポリイミドフィルムを用いる。

［第１プリント回路基板５０］
第１プリント回路基板５０は、絶縁性フィルム等からなる絶縁性基板５１の表面に第１配線層５２を形成するとともに、この絶縁性基板５１およびその下層の第１接着層４０を貫通して、第１配線層５２を構成する配線や電極パッドの裏面と導通する第１導電ビアホール群５３を形成したものである。ここでは、絶縁性基板５１として、ポリイミドフィルムを用いる。また、第１導電ビアホール群５３を構成する導電性のビアホールとして、導電性ペーストＩＶＨ（Interstitial Via Hole）を用いる。

［第２プリント回路基板７０］
同様に、第２プリント回路基板７０は、絶縁性フィルム等からなる絶縁性基板７１の表面に第２配線層７２を形成するとともに、この絶縁性基板７１およびその下層の第２接着層６０を貫通して、第２配線層７２を構成する配線や電極パッドの裏面と導通する第２導電ビアホール群７３を形成したものである。ここでは、絶縁性基板７１として、ポリイミドフィルムを用いる。また、第２導電ビアホール群７３を構成する導電性のビアホールとして、導電性ペーストＩＶＨ（Interstitial Via Hole）を用いる。

［第１接着層４０、第２接着層６０］
第１接着層４０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性接着材からなる絶縁性接着層である。同様に、第２接着層６０も、エポキシ樹脂等の熱硬化性接着材からなる絶縁性接着層である。

［スペーサ８０ａ，８０ｂ］
スペーサ８０ａ，８０ｂは、それぞれ絶縁性フィルム等からなる絶縁性材料である。これらのスペーサ８０ａ，８０ｂとしては、ベース基板３０や絶縁性基板５１，７１と同じ材料を用いることができる。ここでは、スペーサ８０ａ，８０ｂとして、ポリイミドフィルムを使用する。スペーサ８０ａ，８０ｂの厚さは、無線回路ＩＣチップ１０の厚さに応じて、適宜設定される。

これらのスペーサ８０ａ，８０ｂは、ベース基板３０と第１プリント回路基板５０間の平坦性を確保するために設けられたものである。

［無線回路ＩＣチップ１０］
図２は無線回路ＩＣチップ１０の構成例を説明する模式断面図である。図２において、無線回路ＩＣチップ１０は、半導体基板１３と、機能回路ブロック１４と、Ａｌパッド１５と、パッシベーション膜１６と、再配線層１７と、樹脂層１８とを備えて構成されている。なお、この無線回路ＩＣチップ１０は、ＷＬＣＳＰ技術によって加工されたＷＬＰチップであるが、ＷＬＣＳＰ加工されていないＩＣチップを用いることも可能である。

半導体基板１３は、例えば、シリコン基板や、ＳｉＧｅ基板、ＧａＡｓ基板等の化合物半導体基板である。半導体基板１３の表面側には、アナログ高周波信号からＩ，Ｑ信号を得るまで、あるいはＩ，Ｑ信号からアナログ高周波信号を得るまでに必要となる機能回路ブロック１４が複数形成されている。これらの機能回路ブロック１４は、ＬＮＡ（Low-Noise Amplifier），復調器（Demodulator）、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）、ＬＰＦ（Low Pass Filter)，変調器（Modulator）、可変利得増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier），ドライバアンプ等である。

半導体基板１３上にはパッシベーション膜１６が形成されており、このパッシベーション膜１６には、Ａｌパッド１５を露出させる開口部が形成されている。そして、パッシベーション膜１６上には、ＷＬＣＳＰ技術によって、再配線層１７および樹脂層１８が形成されている。再配線層１７を構成するそれぞれの再配線は、Ａｌパッド１５を介して機能回路ブロック１４に接続されている。樹脂層１８には、再配線層１７を構成する再配線の電極パッド部を露出させる開口部１８ａが形成されている。上記再配線の電極パッド部は、この無線回路ＩＣチップ１０を無線回路モジュール１００に内蔵させたときに、第１導電ビアホール群５３の導電性のビアホールと接続する。

［ＷＬＰチップ２０］
図３はＷＬＰチップ２０の構成例を説明する模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）においてのＡ−Ａ間の断面図である。図３において、ＷＬＰチップ２０は、基板２３と、酸化膜等のパッシベーション膜２４と、第１樹脂層２５と、第１再配線層２６と、第２樹脂層２７と、第２再配線層２８と、封止樹脂層２９とを備えて構成されている。この図３のＷＬＰチップ２０は、第１再配線層２６と第２再配線層２８によってコイルを形成した例である。

図３のＷＬＰチップ２０は、基板２３上にパッシベーション膜２４を形成し、その上に第１樹脂層２５を形成し、この第１樹脂層２５上に銅めっき等により第１再配線層２６をパターニング形成し、その上に第２樹脂層２７を形成し、この第２樹脂層２７に第１再配線層２６と第２再配線層２８とを接続するためのコンタクトホールを設ける。さらに、この第２樹脂層２７上に銅めっき等により第２再配線層２８をパターニング形成し、その上に封止樹脂層２９を形成し、この封止樹脂層２９に、第２再配線層２８を構成する再配線の電極パッド部を露出させる開口部２９ａを形成する。このＷＬＰチップ２０を第２プリント回路基板７０に実装するときには、開口部２９ａにハンダバンプ２０ａを設け、上記再配線の電極パッド部を、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２を構成する電極パッドと接続する。

基板２３としては、シリコン、ガラス、セラミクス等を用いる。また、第１樹脂層２５、第２樹脂層２７、および封止樹脂層２９としては、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の感光性樹脂を用いる。なお、パッシベーション膜２４を設けない構成とすることも可能である。

このＷＬＰチップ２０において、第２再配線層２８の配線は、コイルのスパイラル部およびコイル外周端の電極パッド、ならびにコイル内周端の電極パッドを構成し、第１再配線層は、コイル内周端の電極パッドとコイル外周端の電極パッドの間を接続するアンダーパスを構成している。

このように、ＷＬＣＳＰ技術によりコイルを形成したＷＬＰチップ２０の幅および長さ寸法は、数百μｍ角である。そして、ＷＬＰチップ２０に形成したコイルのＱ値は、２０以上である。つまり、ＣＭＯＳ技術によって薄膜Ａｌで形成したコイルの４倍以上の高いＱ値が得られる。
また、ＷＬＰチップ２０の加工寸法は、半導体製造プロセスを用いているため、プリント回路基板にコイルを形成する場合よりも微細で高精度な加工が可能である。従って、ＷＬＣＳＰ技術によりコイルを形成することにより、プリント回路基板にコイルを形成した場合よりも、微細でかつ高性能（高いＱ値及び高い自己共振周波数）のコイルを実現できる。

なお、ＷＬＰチップ２０としては、コイルを形成したものの他に、コイルとキャパシタによるＬＣフィルタ回路を形成したもの、バランストランス（バラン）を形成したもの、方向性結合器を形成したもの等がある。また、ＷＬＰチップ２０に、マルチバンドのそれぞれの周波数帯域の信号を処理する複数の受動回路を形成することも可能である。

［製造手順］
実施の形態１の無線回路モジュール１００の製造手順を以下に説明する。まず、無線回路ＩＣチップ１０と、ＷＬＰチップ２０と、ベース基板３０と、第１プリント回路基板５０を構成する絶縁性基板５１と、第２プリント回路基板７０を構成する絶縁性基板７１とを用意する。

次に、ベース基板３０の表面に、第１接着層４０となる熱硬化性の樹脂シートを設ける。これを第１の構成体とする。

また、絶縁性基板５１の表面に、銅箔を配してなる片面銅貼り板からエッチングにより、第１配線層５２を構成するそれぞれの配線および電極パッドを形成するとともに、絶縁性基板５１の裏面に第１接着層４０となる熱硬化性の樹脂シートを設ける。そして、上記樹脂シート側から配線裏面に到達する複数のビアホールを形成し、これらのビアホールにそれぞれ導電性ペーストを充填して第１導電ビアホール群５３を形成する。これを第２の構成体とする。

同様に、絶縁性基板７１の表面に、銅箔を配してなる片面銅貼り板からエッチングにより、第２配線層７２を構成するそれぞれの配線および電極パッドを形成するとともに、絶縁性基板７１の裏面に第２接着層６０となる熱硬化性の樹脂シートを設ける。そして、上記樹脂シート側から配線裏面に到達する複数のビアホールを形成し、これらのビアホールにそれぞれ導電性ペーストを充填して第２導電ビアホール群７３を形成する。これを第３の構成体とする。

次に、上記第１の構成体表面と上記第２の構成体裏面の間の空間に、無線回路ＩＣチップ１０を配置するとともに、無線回路ＩＣチップ１０の両側にスペーサ８０ａおよび８０ｂをそれぞれ配置して挟み込む。つまり、並置した無線回路ＩＣチップ１０およびスペーサ８０ａ，８０ｂを、上記第１の構成体（ベース基板３０）と上記第２の構成体（第１プリント回路基板５０）によって挟み込む。さらに、上記第２の構成体表面上に上記第３の構成体（第２プリント回路基板７０）を配置する。そして、この積層配置した３つの構成体を一括して熱圧着する。さらに、ＷＬＰチップ２０を、ハンダバンプ２０ａによって第２プリント回路基板７０の第２配線層７２を構成する電極パッドに接続して実装（フリップチップ実装）する。

これにより、基板同士または基板とチップが熱硬化性の樹脂によって接合・埋没されるとともに、異なる基板に設けた配線間、および基板に設けた配線とチップ電極間が、第１導電ビアホール群５３および第２導電ビアホール群７３ならびにハンダバンプ２０ａによって電気的に接続される。

図１では、無線回路ＩＣチップ１０の電極パッド部は、第１導電ビアホール群５３を構成する導電性のビアホール、第１配線層５２を構成する配線、第２導電ビアホール群７３を構成する導電性のビアホール、第２配線層７２を構成する配線および電極パッド、ならびにハンダバンプ２０ａを介して、ＷＬＰチップ２０の電極パッド部に接続されている。

ＷＬＰチップ２０は、無線回路ＩＣチップ１０との接続経路を可能な限り短くできる第２プリント回路基板７０上の位置、つまり上記接続経路を構成する第２配線層７２の配線長および第１配線層５２の配線長を可能な限り短くできる位置に実装されることが望ましい。

なお、図１において、第２接着層６０、第２プリント回路基板７０を設けない構成とすることも可能である。つまり、第１プリント回路基板５０の第１配線層５２を構成する電極パッドにＷＬＰチップ２０を実装した構成とすることも可能である。あるいは、接着層およびプリント回路基板を３層以上の構成とすることも可能である。

また、複数のＷＬＰチップを実装した構成とすることも可能である。このように、自己共振周波数の高い高性能なコイルを形成したＷＬＰチップをはじめ、無線回路ＩＣチップ１０に必要な高性能な周辺回路を形成した様々なＷＬＰチップを必要数だけ実装することにより、無線回路ＩＣチップ１０の性能および機能を十分に発揮させることができ、これによりモジュールの高性能化および多機能化を図ることができる。

以上のように、実施の形態１によれば、無線回路ＩＣチップ１０を第１接着層４０に内蔵するとともに、この無線回路ＩＣチップ１０と協働して無線通信回路を構成する機能素子を形成したＷＬＰチップ２０を第２プリント回路基板７０に実装して、プリント回路基板の配線と、プリント回路基板および接着層を貫通する導電性のビアホールとによって両チップ間を接続することにより、ＷＬＰチップ２０においては高性能のコイル等の機能素子を実現可能であるので、無線回路ＩＣチップ１０にＷＬＣＳＰ技術による高性能な機能素子を作り込まなくても、無線回路ＩＣチップ１０の性能を十分に発揮することができる。

＜実施の形態２＞
図４は本発明の実施の形態２の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図４において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。この実施の形態２の無線回路モジュール２００は、無線回路ＩＣチップ１１と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８１ａ，８１ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、このＩＣ内蔵基板にＷＬＰチップ２１を実装したものである。

無線回路ＩＣチップ１１は、上記実施の形態１の無線回路ＩＣチップ１０（図１参照）を、裏面（機能回路ブロック形成面と逆側の面）から研削して薄肉化を図ったものである。同様に、ＷＬＰチップ２１は、基板が半導体からなる上記実施の形態１のＷＬＰチップ２０（図１参照）を、裏面から研削して薄肉化を図ったものである。これらの薄肉化は、例えば、チップにダイシングされる前のウェハに半導体製造プロセスのバックグラインドを施すことによってなされる。上記のバックグラインドによれば、基板（ウェハ）を最小３０μｍ程度まで薄肉化することができる。

さらに、スペーサ８１ａ，８１ｂは、無線回路ＩＣチップの薄肉化に応じて、上記実施の形態１のスペーサ８０ａ，８０ｂ（図１参照）を薄肉化したものである。

つまり、この実施の形態２の無線回路モジュール２００は、上記実施の形態１の無線回路モジュール１００（図１参照）において、ベース基板３０と第１プリント回路基板５０間の厚さを薄くするとともに、薄肉化したＷＬＰチップ２１を実装することによって、モジュールの薄肉化を図ったものである。

以上のように、実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、無線回路モジュールを薄くできるので、携帯電話等の無線通信機器において、高さ方向のスペースを確保できない位置に本モジュールを実装する場合に有効である。

＜実施の形態３＞
図５は本発明の実施の形態３の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図５において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。この実施の形態３の無線回路モジュール３００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベースバンドＩＣチップ１２と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８０ａ，８０ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、このＩＣ内蔵基板にＷＬＰチップ２０を実装したものである。

この実施の形態３の無線回路モジュール３００は、上記実施の形態１の無線回路モジュール１００（図１参照）において、第１接着層４０内に、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２とを、スペーサ８０ａを介して並べて配置したものである。

スペーサ８０ａの厚さは、無線回路ＩＣチップ１０およびベースバンドＩＣチップ１２の厚さに応じて、適宜設定される。このスペーサ８０ａは、ベース基板３０と第１プリント回路基板５０間の平坦性を確保するとともに、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２の接触等の不具合を回避するために設けられたものである。

なお、べースバンドＩＣチップ１２を、他のアプリケーションＩＣ等とすることも可能である。

実施の形態３の無線回路モジュール３００の製造手順を以下に説明する。まず、無線回路ＩＣチップ１０と、ベースバンドＩＣチップ１２と、ＷＬＰチップ２０と、ベース基板３０と、第１プリント回路基板５０を構成する絶縁性基板５１と、第２プリント回路基板７０を構成する絶縁性基板７１とを用意する。

次に、ベース基板３０の表面に、第１接着層４０となる熱硬化性の樹脂シートを設ける。これを第１の構成体とする。

また、絶縁性基板５１の表面に、銅めっき等により、第１配線層５２を構成するそれぞれの配線および電極パッドを形成するとともに、絶縁性基板５１の裏面に第１接着層４０となる熱硬化性の樹脂シートを設ける。そして、上記樹脂シート側から配線裏面に到達する複数のビアホールを形成し、これらのビアホールにそれぞれ導電性ペーストを充填して第１導電ビアホール群５３を形成する。これを第２の構成体とする。

同様に、絶縁性基板７１の表面に、銅めっき等により、第２配線層７２を構成するそれぞれの配線および電極パッドを形成するとともに、絶縁性基板７１の裏面に第２接着層６０となる熱硬化性の樹脂シートを設ける。そして、上記樹脂シート側から配線裏面に到達する複数のビアホールを形成し、これらのビアホールにそれぞれ導電性ペーストを充填して第２導電ビアホール群７３を形成する。これを第３の構成体とする。

次に、上記第１の構成体表面と上記第２の構成体裏面の間の空間に、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２とを、第２の構成体の裏面（第１プリント回路基板５０の裏面）に沿って並べて配置するとともに、無線回路ＩＣチップ１０の両側にスペーサ８０ａおよび８０ｂをそれぞれ配置して挟み込む。つまり、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２とを、スペーサ８０ａを介して並置し、上記第１の構成体（ベース基板３０）と上記第２の構成体（第１プリント回路基板５０）によって挟み込む。さらに、上記第２の構成体表面上に上記第３の構成体（第２プリント回路基板７０）を配置する。そして、この積層配置した３つの構成体を一括して熱圧着する。なお、ＷＬＰチップ２０の実装手順については、上記実施の形態１と同様である。

これにより、基板同士または基板とチップが熱硬化性の樹脂によって接合・埋没されるとともに、異なる基板に設けた配線間、および基板に設けた配線とチップ電極間が、第１導電ビアホール群５３および第２導電ビアホール群７３によって電気的に接続される。図５では、少なくとも、第１配線層５２の配線５２ａおよび第１導電ビアホール群５３の導電性のビアホール５３ａ，５３ｂによって、無線回路ＩＣチップ１０の電極パッド部とベースバンドＩＣチップ１２の電極パッド部とが接続されている。

以上のように、実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ベースバンドＩＣチップ１２等を、無線回路ＩＣチップ１０と同じ第１接着層４０内に並置してモジュールに内蔵させることにより、モジュールの厚さを変えずに、高性能で多機能な無線回路モジュールを実現できる。

なお、この実施の形態３の無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２等を第１接着層４０内に並置した構成を、上記実施の形態２に適用することも可能である。

＜実施の形態４＞
図６は本発明の実施の形態４の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図６において、図５（実施の形態３）と同様のものには同じ符号を付してある。図６の実施の形態４の無線回路モジュール４００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベースバンドＩＣチップ１２と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０とをなしており、このＩＣ内蔵基板にＷＬＰチップ２０を実装したものである。

つまり、この実施の形態４の無線回路モジュール４００は、上記実施の形態３の無線回路モジュール３００において、スペーサ８０ａ，８０ｂを設けず、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２とを同じ第１接着層４０内に隣接して並置したものである。無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２の隣接距離を適正化することによって、スペーサを設けなくても、ベース基板３０と第１プリント回路基板５０間の平坦性を確保できるとともに、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２の接触等の不具合を回避できる。

従って、この実施の形態４の無線回路モジュール４００は、上記実施の形態３の無線回路モジュール３００において、無線回路ＩＣチップ１０とベースバンドＩＣチップ１２とを隣接並置することによって、スペーサの省略によるモジュール構成の簡略化を図るとともに、モジュールの幅方向または長さ方向の短縮を図ったものである。

以上のように、実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、モジュールの幅または長さ寸法を短くすることができるので、携帯電話等の無線通信機器において、幅方向または長さ方向のスペースを確保できない位置に本モジュールを実装する場合に有効である。

なお、この実施の形態４のスペーサを設けない構成を、上記実施の形態１または２に適用することも可能である。

＜実施の形態５＞
図７は本発明の実施の形態５の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図７において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。図７の実施の形態５の無線回路モジュール５００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８０ａ，８０ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２に、ＷＬＰチップ２０を実装するとともに、アンテナ７２ａを形成したものである。

つまり、この実施の形態５の無線回路モジュール５００は、上記実施の形態１の無線回路モジュール１００（図１参照）において、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２を構成するものの１つとして、アンテナ７２ａを設けたものである。このアンテナ７２ａは、第２導電ビアホール群７３を構成する導電性のビアホール、第１プリント回路基板５０の第１配線層５２を構成する配線、および第１導電ビアホール群５３を構成する導電性のビアホールを介して無線回路ＩＣチップ１０に接続されている。

なお、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２に、アンテナの他に、バランストランス、方向性結合器、トラップ回路等を設けることも可能である。

アンテナは、微細加工はそれほど要求されないが、送信または受信する信号の波長によってスケールサイズを設計する必要がある。このことは、バランストランス、方向性結合器、トラップ回路等についても同様である。これらの回路は、第１プリント回路基板５０の第１配線層５２に設けること、あるいはＷＬＰチップ２０とすることも勿論可能ではあるが、必要なスペースを確保できるモジュール最上の第２配線層７２に設けることが最も容易である。例えば、１層で形成することのできないバランストランスや方向性結合器等の回路を形成する場合、またはアンテナ等の回路を多層で形成する場合には、第２配線層７２上に第３配線層を設ける。これらの回路を第２配線層７２や第３配線層に設けてもモジュールの性能を低下させることもない。

以上のように、実施の形態５によれば、微細加工はそれほど要求されないが、送信または受信する信号の波長によってスケールサイズを設計する必要があるアンテナ等の回路を、モジュール最上の第２配線層７２に設けることにより、モジュールの設計自由度を向上できる。

なお、この実施の形態５のアンテナ等を設ける構成を、上記実施の形態２から４までのいずれかに適用することも可能である。

＜実施の形態６＞
図８は本発明の実施の形態６の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図８において、図７（実施の形態５）と同様のものには同じ符号を付してある。図８の実施の形態６の無線回路モジュール６００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８０ａ，８０ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２に、ＷＬＰチップ２０を実装するとともに、アンテナ７２ａを形成し、さらにデュプレクサ（アンテナ共用器、分波器）部品６０１およびＢＰＦ（Band-Pass Filter）部品６０２を実装したものである。例えば、デュプレクサ部品の一端子が無線回路ＩＣチップのＬＮＡの入力部（パッド）と接続され、ＬＮＡの出力部（パッド）は、プリント回路、導電性のビアホールを通じ、最上部に実装されているＢＰＦの入力部（パッド）に接続される、という形態が考えられる。

従って、実施の形態６の無線回路モジュール６００は、上記実施の形態５の無線回路モジュール５００において、第２プリント回路基板７０の第２配線層７２を構成する配線あるいは電極パッド上に、デュプレクサ部品６０１およびＢＰＦ部品６０２を実装したものである。

ただし、この実施の形態６では、アンテナ７２ａは、デュプレクサ部品６０１を介して無線回路ＩＣチップ１０と接続されている。なお、デュプレクサ部品６０１またはＢＰＦ部品６０２のいずれかを実装した構成とすることも勿論可能である。

デュプレクサ部品６０１としては、例えば、誘電体デュプレクサを用いる。また、ＢＰＦ部品６０２としては、例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタあるいはＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）フィルタのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）チップ、セラミックフィルタチップを用いる。

デュプレクサ部品６０１は、例えばその一端がアンテナ７２ａに接続され、他端が無線回路ＩＣチップ１０に導通する第２配線層７２の電極パッド７２ｂに接続するように実装されている。また、ＢＰＦ部品６０２は、その一端が無線回路ＩＣチップ１０のＬＮＡ回路ブロックの出力に導通する第２配線層７２の電極パッド７２ｃに接続され、他端が無線回路ＩＣチップ１０のＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）ブロックの入力に導通する第２配線層７２の電極パッド７２ｄに接続されるように実装されている。

以上のように、実施の形態６によれば、無線回路モジュールにデュプレクサ部品６０１等を実装することにより、携帯電話等の無線通信機器の小型化を図ることができる。

なお、この実施の形態６のデュプレクサ部品等を実装する構成を、上記実施の形態２から５までのいずれかに適用することも可能である。

＜実施の形態７＞
図９は本発明の実施の形態７の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図９において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。図９の実施の形態７の無線回路モジュール７００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８０ａ，８０ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、第２プリント回路基板７０にＷＬＰチップ２０を実装するとともに、第１プリント回路基板５０にデカップリングキャパシタ５２ｂを形成したものである。

この実施の形態７の無線回路モジュール７００では、第１プリント回路基板５０の第１配線層５２を２層構造として、この第１プリント回路基板５０にデカップリングキャパシタ５２ｂが形成されている。

そして、第２プリント回路基板７０には、デカップリングキャパシタ５２ｂの上部電極をＧＮＤに導通させるための導電性のビアホール７３ａおよび電極パッド７２ｅが設けられており、第１プリント回路基板５０の絶縁性基板５１には、デカップリングキャパシタ５２ｂの下部電極を無線回路ＩＣチップ１０の電極パッド部に接続するための導電性のビアホール５３ｃが設けられている。

なお、第１プリント回路基板５０に高周波用チョークコイルを形成することも可能である。この場合、高周波用チョークコイルの一端は、導電性のビアホール７３ａおよび電極パッド７２ｅを介して電源に接続される。

以上のように、実施の形態７によれば、無線回路モジュールにデカップリングキャパシタ５２ｂ等を内蔵することにより、携帯電話等の無線通信機器の小型化を図ることができる。

なお、この実施の形態７のデカップリングキャパシタ等を内蔵する構成を、上記実施の形態２から６までのいずれかに適用することも可能である。

＜実施の形態８＞
図１０は本発明の実施の形態８の無線回路モジュールの構成例を示す模式断面図である。なお、図１０において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。図１０の実施の形態８の無線回路モジュール８００は、無線回路ＩＣチップ１０と、ベース基板３０と、第１接着層４０と、第１プリント回路基板５０と、第２接着層６０と、第２プリント回路基板７０と、スペーサ８０ａ，８０ｂとを備えてＩＣ内蔵基板をなしており、第２プリント回路基板７０に、ＷＬＰチップ２０を実装するとともに、デカップリングキャパシタ部品８０１を実装したものである。

なお、この実施の形態８の無線回路モジュール８００では、第２プリント回路基板７０上にデカップリングキャパシタ部品８０１を実装したが、第２プリント回路基板７０上に高周波用チョークコイル部品を実装することも可能である。

以上のように、実施の形態８によれば、無線回路モジュールにデカップリングキャパシタ部品８０１等を実装することにより、携帯電話等の無線通信機器の小型化を図ることができる。

なお、この実施の形態８のデカップリングキャパシタ部品等を実装する構成を、上記実施の形態２から６までのいずれかに適用することも可能である。

１０，１１ 無線回路ＩＣチップ、 １２ ベースバンドＩＣチップ、 １３ 半導体基板、 １４ 機能回路ブロック、 １５ Ａｌパッド、 １６ パッシベーション膜、 １７ 再配線層、 １８ 樹脂層、 １８ａ 開口部、 ２０ ＷＬＰチップ、 ２０ａ ハンダバンプ、 ２１ ＷＬＰチップ、 ２３ 基板、 ２４ パッシベーション膜、 ２５ 第１樹脂層、 ２６ 第１再配線層、 ２７ 第２樹脂層、 ２８ 第２再配線層、 ２９ 封止樹脂層、 ２９ａ 開口部、 ３０ ベース基板、 ４０ 第１接着層、 ５０ 第１プリント回路基板、 ５１ 絶縁性基板、 ５２ 第１配線層、 ５２ａ 配線、 ５２ｂ デカップリングキャパシタ、 ５３ 第１導電ビアホール群、 ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ 導電性のビアホール、 ６０ 第２接着層、 ７０ 第２プリント回路基板、 ７１ 絶縁性基板、 ７２ 第２配線層、 ７２ａ アンテナ、 ７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ 電極パッド、 ７３ 第２導電ビアホール群、 ７３ａ 導電性のビアホール、 ８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂ スペーサ、１００，２００，３００，４００，５００，６００ 無線回路モジュール、 ６０１ デュプレクサ部品、 ６０２ ＢＰＦ部品、 ７００，８００ 無線回路モジュール、 ８０１ デカップリングキャパシタ部品。

Claims (6)

1. ベース基板、第１接着層、第１プリント回路基板、第２接着層、および第２プリント回路基板を順に重ねて設け、
   前記第１接着層内に無線回路ＩＣチップを配置し、
   前記第２プリント回路基板上に、前記無線回路ＩＣチップと協働して無線通信回路を構成する機能素子を形成したＷＬＰチップを実装し、
   前記第２プリント回路基板に形成された配線と、前記第２プリント回路基板および前記第２接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールと、前記第１プリント回路基板に形成された配線と、前記第１プリント回路基板および前記第１接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールとを介して、前記無線回路ＩＣチップと前記ＷＬＰチップとを電気的に接続したことを特徴とする無線回路モジュール。
2. ベース基板、第１接着層、および第１プリント回路基板を順に重ねて設け、
   前記第１接着層内に無線回路ＩＣチップを配置し、
   前記第１プリント回路基板上に、前記無線回路ＩＣチップと協働して無線通信回路を構成する機能素子を形成したＷＬＰチップを実装し、
   前記第１プリント回路基板に形成された配線と、前記第１プリント回路基板および前記第１接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールとを介して、前記無線回路ＩＣチップと前記ＷＬＰチップとを電気的に接続したことを特徴とする無線回路モジュール。
3. 前記ＷＬＰチップが、基板上の樹脂層内にコイルを形成したチップであることを特徴とする請求項１または２に記載の無線回路モジュール。
4. 前記第１接着層内に、前記第１プリント配線基板の面に沿って、前記無線回路ＩＣとスペーサとベースバンドＩＣチップと並べて配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線回路モジュール。
5. 前記無線回路ＩＣおよび前記ＷＬＰチップが、それぞれの基板の裏面を研削加工して薄肉化したものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線回路モジュール。
6. 前記第２プリント回路基板にアンテナを形成し、このアンテナの一端を、前記第２プリント回路基板および前記第２接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールと、前記第１プリント回路基板に形成された配線と、前記第１プリント回路基板および前記第１接着層を貫通して設けられた導電性のビアホールとを介して、前記無線回路ＩＣチップに電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の無線回路モジュール。
   

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