JP2011130329A - 電子回路装置、その電子回路基板および電子回路チップ - Google Patents

電子回路装置、その電子回路基板および電子回路チップ Download PDF

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Abstract

【課題】従来のワイヤレスＴＳＶなどに比較して、電子回路基板と電子回路チップとが強力に無線通信することができる電子回路装置を提供する。
【解決手段】電子回路基板１１０の上面に導体で形成されている輻射配線２１０が八木アンテナ２００の輻射器として機能し、輻射配線２１０の下方で電子回路基板１１０の下面に導体で形成されている反射部材２２０が反射器として機能し、輻射配線２１０の上面に絶縁層２３１を各々介して積層されている導体からなる導波部材２３０が導波器として機能する。そして、電子回路基板１１０に積載された状態で輻射配線２１０の上方に位置する導体で形成されている電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１が無線信号を送受信する。このため、従来のワイヤレスＴＳＶなどに比較して、電子回路基板１１０と電子回路チップ１２０とが強力に無線通信することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路基板の上面に少なくとも一個の電子回路チップを積載した構造の電子回路装置に関し、特に、電子回路基板と電子回路チップとが無線通信する電子回路装置、その電子回路基板および電子回路チップに関する。
現在、電子回路の実装密度を向上させるため、電子回路基板の上面に複数の電子回路チップを積層した構造の電子回路装置がある。このような電子回路装置の一従来例を図５および図６を参照して以下に説明する。
ここで例示する電子回路装置３００は、図５に示すように、電子回路基板３１０の上面に複数の電子回路チップ３２０を積層した構造に形成されている。電子回路基板３１０は、プリント配線などにより上面と下面とに各種の配線３１１が形成されている。電子回路チップ３２０は、内部に各種の電子回路が形成されている(図示せず)。
そして、電子回路基板３１０および電子回路チップ３２０の外周部には、接続端子３１２，３２２が銅箔などの導体で形成されている。これらの接続端子３１２，３２２に、上述の配線３１１や電子回路が適宜接続されている。
そして、この電子回路基板３１０および電子回路チップ３２０の接続端子３１２，３２２がボンディングワイヤ３２３でワイヤボンディングされている。なお、電子回路基板３１０および複数の電子回路チップ３２０は、絶縁性の接着層３２４で接合されている。
上述のような構成において、上述のような構造の電子回路装置３００では、電子回路基板３１０および電子回路チップ３２０の信号通信は、外周部の接続端子３１２，３２２に接続されているボンディングワイヤ３２３で実行される。
なお、このような電子回路装置３００では、電子回路基板３１０および電子回路チップ３２０の電源とアースとの接続も、外周部の接続端子３１２，３２２に接続されているボンディングワイヤ３２３で実行されている。
しかし、上述のような構造の電子回路装置３００では、接続端子３１２，３２２を外周部にしか形成できない。このため、接続端子３１２，３２２の個数が制限されている。従って、電子回路基板３１０と複数の電子回路チップ３２０との通信チャネルの個数も制限されている。
このような課題を解決するため、電子回路基板と積層された複数の電子回路チップとが無線通信端子で無線通信するワイヤレスＴＳＶ（Through-Silicon via）が提案されている。
ワイヤレスＴＳＶでは、電子回路基板に積層された複数の電子回路チップが、上下方向で重複する位置に形成された無線通信端子で磁界結合により無線通信する。このため、外周部以外にも無線通信端子を形成することにより、通信チャネルを増加することができる。
さらに、複数の電子回路チップの無線通信のクロストークを防止する提案もある。その電子回路装置では、送信コイルを下のチップに、受信コイルを上のチップに設けて、チップ間の距離をＸ、通信チャネル間の距離（すなわち、コイル中心間の水平距離）をＹとしたとき、所定のＹoにおいて、送信コイルに起因する受信コイル内の磁束密度が０になる位置が存在する。
すなわち、Ｙが小さいと大きなクロストークが発生し、Ｙが大きいと逆符号の小さなクロストークが発生するため、その途中で磁束密度Ｂを受信コイル内で積分した値が０になる位置が必ず存在することになる。
この位置においては原理的にクロストークが発生しない。従って、基板間通信を誘導性結合によって実現する場合に、複数の通信チャネルを近接して並列に並べてもクロストークの発生を実際上無視できる程度に小さくすることができる電子回路を提供することができる（特許文献１）。
特開２００６−６６４５４号公報
しかし、上述したワイヤレスＴＳＶは、実際には電子回路基板と電子回路チップとが良好に無線通信することが困難である。特に、通信チャネルを増加させるために高密度に無線通信端子を配列すると、クロストークが発生しやすい。特許文献１の技術では、クロストークの防止を目的としているが、制限が多々あり実用的でない。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、従来のワイヤレスＴＳＶなどに比較して、電子回路基板と電子回路チップとが強力に無線通信することができる電子回路装置、その電子回路基板および電子回路チップ、を提供するものである。
本発明の電子回路装置は、電子回路基板の上面に少なくとも一個の電子回路チップを積載した構造の電子回路装置であって、電子回路基板の上面の少なくとも一つの所定位置に導体で形成されていて八木アンテナの輻射器として機能する輻射配線と、輻射配線の下方で電子回路基板の下面に導体で形成されていて八木アンテナの反射器として機能する反射部材と、輻射配線の上面に絶縁層を各々介して積層されている導体で形成されていて八木アンテナの導波器として機能する少なくとも一つの導波部材と、電子回路基板に積載された状態で輻射配線の上方に位置する導体で形成されていて無線信号を送受信する電子回路チップの無線通信端子と、を有する。
従って、本発明の電子回路装置では、電子回路基板の上面の少なくとも一つの所定位置に導体で形成されている輻射配線が八木アンテナの輻射器として機能する。輻射配線の下方で電子回路基板の下面に導体で形成されている反射部材が八木アンテナの反射器として機能する。輻射配線の上面に絶縁層を各々介して積層されている少なくとも一つの導体からなる導波部材が八木アンテナの導波器として機能する。そして、電子回路基板に積載された状態で輻射配線の上方に位置する導体で形成されている電子回路チップの無線通信端子が無線信号を送受信する。このため、電子回路基板に輻射配線と反射部材と導波部材とで形成されている八木アンテナと、電子回路チップの無線通信端子とが、無線信号を送受信する。
また、上述のような電子回路装置において、輻射配線の上面に複数の絶縁層と複数の導波部材とが交互に積層されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、輻射配線がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、輻射配線がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、反射部材が導体の層膜で形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、反射部材がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、反射部材がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、導波部材が導体の層膜で形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、導波部材がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、導波部材がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、無線通信端子が導体の層膜で形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、無線通信端子がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、無線通信端子がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、無線通信端子が、輻射配線と反射部材と少なくとも一つの導波部材とで八木アンテナとして形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、輻射配線がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、輻射配線がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、反射部材が導体の層膜で形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、反射部材がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、反射部材がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、導波部材が導体の層膜で形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、導波部材がループ形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、導波部材がコイル形状に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、電子回路基板の上面に複数の電子回路チップが積層されており、電子回路基板に積載された状態で輻射配線の上方に位置する無線通信端子が複数の電子回路チップの各々に形成されていてもよい。
また、上述のような電子回路装置において、電子回路基板は、輻射配線と反射部材と導波部材からなる複数の八木アンテナが前後左右に配列されており、電子回路チップは、複数の八木アンテナに個々に対応した複数の無線通信端子が前後左右に配列されていてもよい。
本発明の電子回路基板は、本発明の電子回路装置の電子回路基板であって、電子回路基板の上面の少なくとも一つの所定位置に導体で形成されていて八木アンテナの輻射器として機能する輻射配線と、輻射配線の下方で電子回路基板の下面に導体で形成されていて八木アンテナの反射器として機能する反射部材と、輻射配線の上面に絶縁層を各々介して積層されている導体で形成されていて八木アンテナの導波器として機能する少なくとも一つの導波部材と、を有する。
本発明の電子回路チップは、本発明の電子回路装置の電子回路チップであって、電子回路基板に積載された状態で輻射配線の上方に位置する導体で形成されていて無線信号を送受信する無線通信端子を有し、無線通信端子が、輻射配線と反射部材と少なくとも一つの導波部材とで八木アンテナとして形成されている。
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
さらに、本発明では前後左右上下の方向を規定しているが、これは本発明の構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
本発明の電子回路装置では、電子回路基板に輻射配線と反射部材と導波部材とで形成されている八木アンテナと、電子回路チップの無線通信端子とが、無線信号を送受信することができる。このため、従来のワイヤレスＴＳＶなどに比較して、電子回路基板と電子回路チップとが強力に無線通信することができる。特に、八木アンテナは指向性が強力なので、複数の八木アンテナおよび無線通信端子を電子回路基板および電子回路チップに高密度に配列しても、無線通信のクロストークを良好に防止することができる。
本発明の実施の形態の電子回路装置の内部構造を示す模式的な縦断正面図である。 電子回路基板に形成された八木アンテナの構造を示す模式図である。 八木アンテナの内部構造を示す模式的な斜視図である。 電子回路基板の外観を示す平面図である。 一従来例の電子回路装置の内部構造を示す模式的な縦断正面図である。 電子回路基板の外観を示す平面図である。
本発明の実施の一形態を図１ないし図４を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
本発明の電子回路装置１００は、図１に示すように、電子回路基板１１０の上面に少なくとも一個の電子回路チップ１２０を積載した構造の電子回路装置１００であって、電子回路基板１１０の上面の少なくとも一つの所定位置に導体で形成されていて八木アンテナ２００の輻射器として機能する輻射配線２１０と、輻射配線２１０の下方で電子回路基板１１０の下面に導体で形成されていて八木アンテナ２００の反射器として機能する反射部材２２０と、輻射配線２１０の上面に絶縁層２３１を各々介して積層されている導体で形成されていて八木アンテナ２００の導波器として機能する少なくとも一つの導波部材２３０と、電子回路基板１１０に積載された状態で輻射配線２１０の上方に位置する導体で形成されていて無線信号を送受信する電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１と、を有する。
より詳細には、本実施の形態の電子回路装置１００では、図１ないし図３に示すように、輻射配線２１０の上面に複数の絶縁層２３１と複数の導波部材２３０とが交互に積層されている。
また、輻射配線２１０は、例えば、プリント配線により矩形のループ形状に銅箔などの導体で形成されている。また、反射部材２２０は、銅箔などの導体の層膜で形成されている。導波部材２３０も、銅箔などの導体の層膜で形成されている。
なお、図示するように、反射部材２２０は、輻射配線２１０より一回り大型の矩形に形成されており、導波部材２３０は、輻射配線２１０より一回り小型の矩形に形成されている。
輻射配線２１０は、通信周波数の１／２λの直径のループ形状に形成されている。また、絶縁層２３１は、例えば、１０〜３０μｍの層厚に形成されており、導波部材２３０は、例えば、５μｍの層厚に形成されている。
電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１も、銅箔などの導体の層膜で形成されている。なお、この無線通信端子１２１は、例えば、輻射配線２１０と同等なサイズの矩形に形成されている。
電子回路基板１１０は、いわゆるインターポーザ基板などからなり、プリント配線などにより上面と下面とに各種の配線１１１が形成されており、特定の配線１１１に上述の輻射配線２１０も接続されている。電子回路チップ１２０は、内部に各種の電子回路が形成されており(図示せず)、特定の電子回路に上述の無線通信端子１２１が接続されている。
本実施の形態の電子回路装置１００では、電子回路基板１１０の上面に複数の電子回路チップ１２０が積層されており、電子回路基板１１０に積載された状態で輻射配線２１０の上方に位置する無線通信端子１２１が複数の電子回路チップ１２０の各々に形成されている。
さらに、電子回路基板１１０は、図４に示すように、輻射配線２１０と反射部材２２０と導波部材２３０からなる複数の八木アンテナ２００が前後左右に配列されており、電子回路チップ１２０は、複数の八木アンテナ２００に個々に対応した複数の無線通信端子１２１が前後左右に配列されている。
なお、本実施の形態の電子回路装置１００でも、従来と同様に、電子回路基板１１０および電子回路チップ１２０の外周部に、接続端子１１２，１２２が銅箔などの導体で形成されている。
そして、これらの接続端子１１２，１２２がボンディングワイヤ１２３でワイヤボンディングされている。また、電子回路基板１１０および複数の電子回路チップ１２０は、絶縁性の接着層１２４で接合されている。
なお、電子回路基板１１０には、複数の電子回路チップ１２０との無線通信を実現するため、例えば、無線通信チップが搭載されて八木アンテナ２００に結線されていたり、電子回路基板１１０とは別体の無線通信装置が八木アンテナ２００に結線されている(図示せず)。
上述のような構成において、本実施の形態の電子回路装置１００では、図２に示すように、電子回路基板１１０の上面に導体で形成されている輻射配線２１０が八木アンテナ２００の輻射器として機能する。
また、輻射配線２１０の下方で電子回路基板１１０の下面に導体で形成されている反射部材２２０が八木アンテナ２００の反射器として機能する。さらに、輻射配線２１０の上面に絶縁層２３１を各々介して積層されている複数の導波部材２３０が八木アンテナ２００の導波器として機能する。
そして、電子回路基板１１０に積載された状態で輻射配線２１０の上方に位置する導体で形成されている電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１が無線信号を送受信する。
このため、本実施の形態の電子回路装置１００では、電子回路基板１１０に輻射配線２１０と反射部材２２０と導波部材２３０とで形成されている八木アンテナ２００と、電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１とが、無線信号を送受信することができる。
電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１と無線通信するデバイスとして八木アンテナ２００が電子回路基板１１０に形成されているので、従来のワイヤレスＴＳＶなどに比較して、電子回路基板１１０と電子回路チップ１２０とが強力に無線通信することができる。
特に、電子回路基板１１０の上面に複数の電子回路チップ１２０が積層されており、電子回路基板１１０に積載された状態で輻射配線２１０の上方に位置する無線通信端子１２１が複数の電子回路チップ１２０の各々に形成されている。このため、電子回路基板１１０は積層されている複数の電子回路チップ１２０の全部と良好に無線通信することができる。
しかも、八木アンテナ２００は指向性が強力なので、複数の八木アンテナ２００および無線通信端子１２１を電子回路基板１１０および電子回路チップ１２０に高密度に配列しても、無線通信のクロストークを良好に防止することができる。
特に、輻射配線２１０の上面に複数の絶縁層２３１と複数の導波部材２３０とが交互に積層されている。このため、簡単な構造で指向性が良好な八木アンテナ２００が形成されている。
なお、本実施の形態の電子回路装置１００では、電子回路基板１１０および電子回路チップ１２０の電源とアースとは、外周部の接続端子１１２，１２２によりボンディングワイヤ１２３で接続されている。
このため、大出力の通電が必要な電源とアースは、従来と同様に外周部の接続端子１１２，１２２によりボンディングワイヤ１２３で通電され、小出力で充分な信号通信は、電子回路基板１１０の八木アンテナ２００と電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１で実行される。
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では電子回路基板１１０の輻射配線２１０がループ形状に形成されていることを例示した。しかし、この輻射配線がコイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。
また、上記形態では反射部材２２０が導体の層膜からなることを例示した。しかし、この反射部材が、導体でループ形状に形成されていてもよく、コイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。
同様に、上記形態では導波部材２３０が導体の層膜からなることを例示した。しかし、この導波部材が、導体でループ形状に形成されていてもよく、コイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。なお、上記形態では輻射配線２１０に複数の導波部材２３０が積層されていることを例示した。しかし、この導波部材が一つでもよい(図示せず)。
さらに、上記形態では電子回路チップ１２０の無線通信端子１２１が導体の層膜からなることを例示した。しかし、この無線通信端子が、導体でループ形状に形成されていてもよく、コイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。
また、電子回路チップの無線通信端子が、輻射配線と反射部材と少なくとも一つの導波部材とで八木アンテナとして形成されていてもよい(図示せず)。このような電子回路装置の電子回路チップにおいて、八木アンテナの輻射配線がループ形状やコイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。
さらに、上述のような電子回路装置の電子回路チップにおいて、八木アンテナの反射部材が導体の層膜で形成されていてもよく、反射部材がループ形状やコイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。
また、上述のような電子回路装置において、八木アンテナの導波部材が導体の層膜で形成されていてもよく、導波部材がループ形状やコイル形状に形成されていてもよい(図示せず)。
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
１００ 電子回路装置
１１０ 電子回路基板
１１１ 配線
１１２，１２２ 接続端子
１２０ 電子回路チップ
１２１ 無線通信端子
１２３ ボンディングワイヤ
１２４ 接着層
２００ 八木アンテナ
２１０ 輻射配線
２２０ 反射部材
２３０ 導波部材
２３１ 絶縁層
３００ 電子回路装置
３１０ 電子回路基板
３１１ 配線
３１２，３２２ 接続端子
３２０ 電子回路チップ
３２３ ボンディングワイヤ
３２４ 接着層

Claims (27)

  1. 電子回路基板の上面に少なくとも一個の電子回路チップを積載した構造の電子回路装置であって、
    前記電子回路基板の上面の少なくとも一つの所定位置に導体で形成されていて八木アンテナの輻射器として機能する輻射配線と、
    前記輻射配線の下方で前記電子回路基板の下面に導体で形成されていて前記八木アンテナの反射器として機能する反射部材と、
    前記輻射配線の上面に絶縁層を各々介して積層されている導体で形成されていて前記八木アンテナの導波器として機能する少なくとも一つの導波部材と、
    前記電子回路基板に積載された状態で前記輻射配線の上方に位置する導体で形成されていて無線信号を送受信する前記電子回路チップの無線通信端子と、
    を有する電子回路装置。
  2. 前記輻射配線の上面に複数の前記絶縁層と複数の前記導波部材とが交互に積層されている請求項１に記載の電子回路装置。
  3. 前記輻射配線がループ形状に形成されている請求項１または２に記載の電子回路装置。
  4. 前記輻射配線がコイル形状に形成されている請求項１または２に記載の電子回路装置。
  5. 前記反射部材が導体の層膜で形成されている請求項１ないし４の何れか一項に記載の電子回路装置。
  6. 前記反射部材がループ形状に形成されている請求項１ないし４の何れか一項に記載の電子回路装置。
  7. 前記反射部材がコイル形状に形成されている請求項１ないし４の何れか一項に記載の電子回路装置。
  8. 前記導波部材が導体の層膜で形成されている請求項１ないし７の何れか一項に記載の電子回路装置。
  9. 前記導波部材がループ形状に形成されている請求項１ないし７の何れか一項に記載の電子回路装置。
  10. 前記導波部材がコイル形状に形成されている請求項１ないし７の何れか一項に記載の電子回路装置。
  11. 前記無線通信端子が導体の層膜で形成されている請求項１ないし１０の何れか一項に記載の電子回路装置。
  12. 前記無線通信端子がループ形状に形成されている請求項１ないし１０の何れか一項に記載の電子回路装置。
  13. 前記無線通信端子がコイル形状に形成されている請求項１ないし１０の何れか一項に記載の電子回路装置。
  14. 前記無線通信端子が、前記輻射配線と前記反射部材と少なくとも一つの前記導波部材とで前記八木アンテナとして形成されている請求項１ないし１０の何れか一項に記載の電子回路装置。
  15. 前記輻射配線がループ形状に形成されている請求項１４に記載の電子回路装置。
  16. 前記輻射配線がコイル形状に形成されている請求項１４に記載の電子回路装置。
  17. 前記反射部材が導体の層膜で形成されている請求項１４ないし１６の何れか一項に記載の電子回路装置。
  18. 前記反射部材がループ形状に形成されている請求項１４ないし１６の何れか一項に記載の電子回路装置。
  19. 前記反射部材がコイル形状に形成されている請求項１４ないし１６の何れか一項に記載の電子回路装置。
  20. 前記導波部材が導体の層膜で形成されている請求項１４ないし１９の何れか一項に記載の電子回路装置。
  21. 前記導波部材がループ形状に形成されている請求項１４ないし１９の何れか一項に記載の電子回路装置。
  22. 前記導波部材がコイル形状に形成されている請求項１４ないし１９の何れか一項に記載の電子回路装置。
  23. 前記電子回路基板の上面に複数の前記電子回路チップが積層されており、
    前記電子回路基板に積載された状態で前記輻射配線の上方に位置する前記無線通信端子が複数の前記電子回路チップの各々に形成されている請求項１ないし２２の何れか一項に記載の電子回路装置。
  24. 前記電子回路基板は、前記輻射配線と前記反射部材と前記導波部材からなる複数の八木アンテナが前後左右に配列されており、
    前記電子回路チップは、複数の前記八木アンテナに個々に対応した複数の無線通信端子が前後左右に配列されている請求項１ないし２３の何れか一項に記載の電子回路装置。
  25. 請求項１に記載の電子回路装置の電子回路基板であって、
    前記電子回路基板の上面の少なくとも一つの所定位置に導体で形成されていて八木アンテナの輻射器として機能する輻射配線と、
    前記輻射配線の下方で前記電子回路基板の下面に導体で形成されていて前記八木アンテナの反射器として機能する反射部材と、
    前記輻射配線の上面に絶縁層を各々介して積層されている導体で形成されていて前記八木アンテナの導波器として機能する少なくとも一つの導波部材と、
    を有する電子回路基板。
  26. 請求項１に記載の電子回路装置の電子回路チップであって、
    前記電子回路基板に積載された状態で前記輻射配線の上方に位置する導体で形成されていて無線信号を送受信する無線通信端子を有する電子回路チップ。
  27. 前記無線通信端子が、前記輻射配線と前記反射部材と少なくとも一つの前記導波部材とで前記八木アンテナとして形成されている請求項２５に記載の電子回路チップ。
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