JP2014029980A

JP2014029980A - アンテナ基板

Info

Publication number: JP2014029980A
Application number: JP2012286490A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osumi; 孝一大隅; Sumiko Noguchi; 澄子野口; Yuki Kosuge; 悠輝小菅
Original assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP5955215B2; TW201413901A; TWI578480B

Abstract

【課題】
高周波信号を正常に送信することが可能なアンテナ基板を提供することを課題とする。
【解決手段】
スルーホール２を有する第１の厚みのコア絶縁板１の一方の主面にグランド用導体３を設けるとともに該グランド用導体３上を含む前記一方の主面上に前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みのビルドアップ絶縁層４とビルドアップ配線層６とを交互に積層し、前記コア絶縁板１の他方の主面に前記グランド用導体３と対向するとともに前記ビルドアップ配線層６に前記スルーホール２を介して電気的に接続されたアンテナパッド７を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板中にアンテナパッドとグランド用導体とを対向するように設けたアンテナ基板に関するものである。

従来、アンテナ基板として、図３に示すように、多層配線基板の一方の主面側にアンテナパッド２７を設けるとともに他方の主面側にアンテナパッド２７に接続される半導体素子Ｓが搭載されるアンテナ基板３０が知られている。このアンテナ基板３０は、スルーホール２２を有するコア絶縁板２１の両主面に、ビアホール２５を有するビルドアップ絶縁層２４とビルドアップ配線層２６とが交互に複数層積層されている。アンテナパッド２７は、一方の主面側の最表層のビルドアップ配線層２６に設けられている。また、この一方の主面側のコア絶縁板２１の主面には、アンテナパッド２７と対向するようにしてグランド用導体２３が配置されている。このグランド用導体２３は、アンテナパッド２７から放射される電波を反射させる反射用導体であり、それによりアンテナパッド２７から放射される電波がアンテナ基板３０の一方の主面側から外部に効率よく放射されるようになっている。なお、アンテナパッド２７とグランド用導体２３とは、複数のビルドアップ絶縁層２４を挟んで対向しており、それによりアンテナパッド２７とグランド用導体２３との間に適度な間隔が確保されている。アンテナパッド２７とグランド用導体２３との間隔が狭すぎると、両者間に大きな蓄電体が形成されて、電波の放射の障害となってしまう。

アンテナ基板３０の他方の主面側の最表層のビルドアップ配線層２６には、半導体素子Ｓと接続される複数の半導体素子接続パッド２９が形成されている。そして、これらの半導体素子接続パッド２９の一つとアンテナパッド２７とが、互いに上下に重なるように形成されたビアホール２５およびスルーホール２２を介して電気的に接続されている。これらのスルーホール２２内およびビアホール２５内には、スルーホール導体２２ａおよびビア導体２５ａが形成されている。また、上下に重なりあったビア導体２５ａ同士の間にはビアランド２５ｂが形成されている。ビアランド２５ｂは、ビア導体２５ａと一体的に形成されており、その直径がビアホール２５の直径よりも若干大きなものとなっている。このようにビアランド２５ｂの直径がビアホール２５の直径よりも若干大きくなっていることによって、上下に位置するビアホール２５同士の位置が互いに若干ずれしたとしてもこれらの間を確実に接続することが可能となっている。さらに、スルーホール導体２２ａの両端にはスルーホールランド２２ｂが形成されている。スルーホールランド２２ｂは、スルーホール導体２２ａと一体的に形成されており、その直径がスルーホール２２の直径よりも若干大きなものとなっている。このようにスルーホールランド２２ｂの直径がスルーホール２２の直径よりも若干大きなものとなっていることによって、スルーホール２２と上下に位置するビアホール２５との位置が互いに若干ずれたとしても、これらの間を確実に接続することが可能となっている。

そして、このアンテナ基板３０においては、半導体素子Ｓからスルーホール２２およびビアホール２５を介してアンテナパッド２７に高周波信号を給電することで、高周波信号がアンテナパッド２７から電波として放射される。

ところで、このようなアンテナ基板３０は、通信機器に組み込まれ、例えば音声や映像などの高周波信号を離れた場所にある別の通信機器に送信する用途等に用いられる。ところが、近年、これらの通信機器を、より広範囲で送受信可能とすることが求められている。この要求に対応するためには、高周波信号をより高出力で放射する必要がある。

しかしながら、高出力化が進むにつれて、アンテナパッド２７から放射された電波のうち、アンテナ基板３０の内部方向に放射された電波の一部をアンテナパッド２７とスルーホールランド２２ｂとを接続するビア導体２５ａ同士の間に介在するビアランド２５ｂのうち、グランド用導体２３よりもアンテナパッド２７側にあるビアランド２５ｂが受信してしまう場合がある。その結果、ビアランド２５ｂが受信した電波の一部が、アンテナパッド２７から放射される電波にノイズとして混成されてしまい、音声や映像などの高周波信号を正常に送信することが出来ない場合がある。

特開平５−１８３３２８号公報

本発明は、アンテナパッドから放射される電波に混成されるノイズを低減することで、高周波信号を正常に送信することが可能なアンテナ基板を提供することを課題とする。

本発明のアンテナ基板は、スルーホールを有する第１の厚みのコア絶縁板の一方の主面にグランド用導体を設けるとともに該グランド用導体上を含む前記一方の主面上に前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みのビルドアップ絶縁層とビルドアップ配線層とを交互に積層し、前記コア絶縁板の他方の主面に前記グランド用導体と対向するとともに前記ビルドアップ配線層に前記スルーホールを介して電気的に接続されたアンテナパッドを設けたことを特徴とするものである。

本発明のアンテナ基板は、スルーホールを有するコア絶縁板の一方の主面にグランド用導体を設けるとともに、コア絶縁板の他方の主面にグランド用導体と対向するアンテナパッドが形成されている。即ち、アンテナパッドとグランド用導体とは、コア絶縁板を挟んで対向している。コア絶縁板は、その厚みを厚くしたとしてもスルーホール導体の途中にランドを設ける必要はない。したがって、グランド用導体よりもアンテナパッド側に不要なランドを介在させることなく、アンテナパッドとグランド用導体との間に十分な間隔を確保することができる。このため、アンテナパッドから放射される電波にランドに起因するノイズが混成されることを防止することができ、音声や映像などの高周波信号を正常に送信することが可能なアンテナ基板を提供することができる。

図１は、本発明のアンテナ基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。図２は、本発明のアンテナ基板の別の実施の形態の一例を示す概略断面図である。図３は、従来のアンテナ基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。

次に、本発明の実施形態の一例を、図１を基に説明する。図１に示すように本例のアンテナ基板１０は、スルーホール２を有するコア絶縁板１の一方の主面側のみにビアホール５を有するビルドアップ絶縁層４とビルドアップ配線層６とを交互に積層して成る。この一方の主面側の最表層のビルドアップ配線導体６には、半導体素子Ｓの電極Ｔと接続される半導体素子接続パッド９が形成されている。また、コア絶縁板１の一方の主面には、グランド用導体３が配置されている。さらに、コア絶縁板１の他方の主面には、グランド用導体３と対向するようにしてアンテナパッド７が形成されている。そして、このアンテナパッド７と半導体素子接続パッド９の一つとが、互いに上下に重なるように形成されたスルーホール２およびビアホール５を介して互いに電気的に接続されている。さらに、両主面側の最表面にソルダーレジスト層８が被着されている。

上述のスルーホール２内およびビアホール５内には、スルーホール導体２ａおよびビア導体５ａが形成されている。上下に重なりあったビア導体５ａ同士の間にはビアランド５ｂが形成されている。また、スルーホール導体２ａの両端にはスルーホールランド２ｂが形成されている。そして、半導体素子接続パッド９と半導体素子Ｓの電極Ｔとが、半田バンプを介して電気的に接続され、半導体素子Ｓからビアホール５およびスルーホール２を介してアンテナパッド７に高周波信号を給電することで、高周波信号がアンテナパッド７から電波として放射される。

コア絶縁板１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。コア絶縁板１の厚みは１５０〜４００μｍ程度であることが好ましい。１５０μｍよりも小さいと、アンテナパッド７とグランド用導体３との間で蓄電体を形成してしまい、アンテナパッド７から電波を正常に放射する障害となってしまう。また、４００μｍよりも大きいと、スルーホール導体２ａを形成するためにスルーホール２開口径を大きくする必要が生じてしまい、高密度配線化の妨げになってしまう。

スルーホール２はφ１００〜１５０μｍ程度であり、例えばドリル加工により形成されている。また、スルーホール導体２ａは、銅めっき層から成り、スルーホール２内壁に、例えば無電解銅めっき法により銅めっき層を被着した後に、電解銅めっき法により銅めっき層を析出させることで形成されている。

スルーホールランド２ｂおよびグランド用導体３およびアンテナパッド７は、主にめっき法により銅などの金属で形成されており、例えば周知のセミアディティブ法により５〜２５μｍ程度の厚みで形成されている。

アンテナパッド７は、半導体素子Ｓから給電される高周波信号を電波として放射するアンテナとして機能する。アンテナパッド７は所定の面積を有する円形や方形、多角形であり、その大きさは、例えば方形である場合、一辺が０．３〜１．５ｍｍ程度である。

グランド用導体３は、アンテナパッド７と対向するベタ状のパターンであり、アンテナパッド７から放射された電波のうち、アンテナ基板１０内部方向に放射された電波を、外部に向けて反射させる反射板として機能する。

このとき、アンテナパッド７とグランド用導体３とは、厚みが１５０〜４００μｍ程度のコア絶縁板１を挟んで対向している。コア絶縁板１は、その厚みを１５０〜４００μｍ程度と厚くしたとしてもスルーホール導体２ａの途中にランドを設ける必要はない。したがって、グランド用導体３よりもアンテナパッド７側に不要なランドを介在させることなく、アンテナパッド７とグランド用導体３との間に十分な間隔を確保することができる。

ビルドアップ絶縁層４は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料を熱硬化して成る。ビルドアップ絶縁層４の厚みは、３０〜７０μｍであることが好ましい。なお、ビアホール５はレーザ加工により形成されている。ビアホール５には、ビアランド５ｂなどのビルドアップ配線層６を構成する導体の一部がビア導体５ａとして充填されており、それによりビルドアップ絶縁層６の上下の導通をとっている。

ビルドアップ配線層６は主にめっき法により銅などの金属で形成された配線で、例えば周知のセミアディティブ法で形成され、半導体素子Ｓとアンテナパッド７との間で電力や信号を供給する経路として機能する。

なお、ビルドアップ絶縁層４およびビルドアップ配線層６は、コア絶縁板１上のグランド用導体３が形成された一方の主面上にのみ被着形成される。このため、例えばビルドアップ絶縁層４が熱硬化されるときに熱収縮が生じて加工中のアンテナ基板１０に反りが生じる恐れがある。これを回避するため、複数層のビルドアップ配線層６を順次形成していく際に、前述のアンテナパッド７となる金属上面にも同時にめっきを析出させて厚みを増加させていく。これにより、ビルドアップ絶縁層４およびビルドアップ配線層６が形成されない他方の主面側に剛性を付与することが可能となり、ビルドアップ絶縁層４の熱収縮によるアンテナ基板１０の反りを抑制することができる。そして、全てのビルドアップ配線層６の形成が終了した後で、アンテナパッド７となる金属上面のめっきをエッチングや研磨などにより所定の厚みまで薄くしてやれば良い。

ソルダーレジスト層８は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂を硬化させた電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層８は、ビルドアップ配線層６の一部を半導体素子接続パッド９として露出させる開口部８ａを有しているとともに、ビルドアップ配線層６の残余の部分を被覆している。これにより半導体素子接続パッド９に半導体素子Ｓの電極Ｔを接続可能とするとともにビルドアップ配線層６の残余の部分を外部環境より保護している。

このように、本発明によるアンテナ基板１０は、コア絶縁板１の一方の主面にグランド用導体３が形成されており、グランド用導体３と対向するコア絶縁板１の他方の主面にアンテナパッド７が形成されているため、グランド用導体３よりもアンテナパッド７側に不要なランドを介在させることなく、グランド用導体３とアンテナパッド７との間に十分な間隔を確保することができる。したがって、アンテナパッド７から放射される電波にランドに起因するノイズが混成されることを防止することができ、音声や映像などの高周波信号を正常に送信することが可能なアンテナ基板１０を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施形態の一例では、コア絶縁板１は単層構造であるが、図２に示すように、同一または異なる電気絶縁材料から成る複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃを多層に積層した多層構造であってもよい。このような多層構造にすることにより、例えば、コア絶縁板１１を構成する絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ間におけるグランド用導体１３よりもアンテナパッド１７側以外の箇所にコア配線層１８を形成することができる。これにより、ビルドアップ絶縁層１４の層数を増やすことなく、高密度な配線形成が可能になるとともに、コア絶縁板１１の剛性が高いアンテナ基板２０を提供することができる。また、上述の実施形態の一例では、アンテナパッド７は、コア絶縁板１の他方の主面に直接形成されているが、図２に示すように、コア絶縁板１１の他方の主面に１層積層されたビルドアップ絶縁層１４の主面に形成してもよい。このように、コア絶縁板１１の上側にビルドアップ絶縁層１４を１層積層することにより、コア絶縁板１１の下面に積層されたビルドアップ絶縁層１４が製造時の熱履歴で伸縮することに起因して発生する反りを緩和することができるので反りの小さいアンテナ基板２０を提供することができる。

１コア絶縁板
２スルーホール
３グランド用導体
４ビルドアップ絶縁層
６ビルドアップ配線層
７アンテナパッド
１０アンテナ基板

Claims

スルーホールを有する第１の厚みのコア絶縁板の一方の主面にグランド用導体を設けるとともに該グランド用導体上を含む前記一方の主面上に前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みのビルドアップ絶縁層とビルドアップ配線層とを交互に積層し、前記コア絶縁板の他方の主面に前記グランド用導体と対向するとともに前記ビルドアップ配線層に前記スルーホールを介して電気的に接続されたアンテナパッドを設けたことを特徴とするアンテナ基板。
前記コア絶縁板の厚みが１５０〜４００μｍであり、前記ビルドアップ絶縁層の厚みが３０〜７０μｍであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ基板。
前記コア絶縁板の他方の主面にビルドアップ絶縁層が積層されているとともに該ビルドアップ絶縁層上に前記アンテナパッドが設けられていることを特徴とする請求項１および２に記載のアンテナ基板。
前記コア絶縁板が、複数の絶縁層により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のアンテナ基板。