JP3982268B2 - アンテナ回路装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン導体と磁性膜とを有するアンテナ回路部を備えるアンテナ回路装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、音楽、音声、画像等といったオーディオ・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。
【０００３】
これらのＡＶデータ通信においては、セルラー電話や、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。
【０００４】
このようなＡＶデータ通信のネットワークとしては、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。
【０００５】
ワイヤレスネットワークとしては、図２６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ＰＣＭＣＩＡ型ＬＡＮカードである。
【０００６】
また、発明者らは、いわゆるメモリーモジ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、ＰＣＭＣＩＡ型ＬＡＮカードより劇的に小型化されている。
【０００７】
上述した、無線モジュール１００は、主に、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、超小型通信モジュール２００は、同じ２．４５ＧＨｚ帯の周波数を用いたBluetooth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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した超小型通信モジュール２００では、パターン導体によるアンテナ部２０１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。
【０００９】
また、アンテナ素子を集中定数的に見立てた場合、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。
【００１０】
この磁性材を用いたアンテナ素子の場合、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。
【００１１】
アンテナ素子に用いられる磁性材としては、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。
【００１２】
一方、半導体技術においては、透磁率μ’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ＣｏＮｂＺｒ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、2001 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。
【００１３】
ところで、アンテナ素子においては、その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。
【００１４】
そこで、薄膜技術により磁性薄膜を厚く成膜させた場合、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。
【００１５】
以上のように、磁性薄膜を用いたアンテナ素子では、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。
【００１６】
そこで、本発明は、このような従来の事情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部を備える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。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係るアンテナ回路装置は、誘電絶縁材からなる絶縁層を介して複数の配線層が構成された多層配線回路基板であり、当該配線層に一方の主面に露出する入出力端子部が形成されたベース基板と、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部とを備え、上記アンテナ回路部は、上記ベース基板に対向する面に、上記第１の回路層又は上記第２の回路層の配線層に電気的に接続されたバンプを介して上記ベース基板の上記入出力部と電気的に接続され、上記ベース基板の上記配線層に実装されている。
【００２１】
このアンテナ回路装置は、アンテナ回路部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となっている。
【００２２】
したがって、このアンテナ回路装置では、アンテナ回路部が、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、アンテナ回路部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部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。
【００２３】
また、上述した目的を達成する本発明に係るアンテナ回路装置の製造方法は、第１のダミー基板に剥離層を介して積層され、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、平坦化処理で主面が平坦化された回路層を複数形成する回路層形成工程と、平坦化処理で平坦化された上記回路層の主面上に、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、上記第１のダミー基板を積層した面とは反対側の面に、剥離層を介して第２のダミー基板を積層して第１のダミー基板を除去し、上記アンテナ回路部の上記第１の線路を有する第１の回路層に、ベース基板と対向してバンプを形成させるバンプ形成工程と、バンプを介して、上記アンテナ回路を、誘電絶縁材からなる絶縁層を介して複数の配線層が形成された多層配線回路基板であり、当該配線層に一方の主面に露出する入出力端子部が形成されたベース基板の当該配線層に実装させる実装工程とを有している。
【００２４】
このアンテナ回路装置の製造方法では、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部を備えるアンテナ回路装置を製造させる。
【００２５】
したがって、このアンテナ回路装置の製造方法では、アンテナ回路部を第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、アンテナ回路部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部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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、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。
【００２７】
アンテナ回路部２は、第１の回路層５の主面上に第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。
【００２８】
アンテナ回路部２は、第１の回路層５〜第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-Mechanical 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-Via）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。
【００２９】
アンテナ回路部２においては、各回路層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１２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。
【００３０】
アンテナ回路部２において、各磁性層６、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。
【００３１】
アンテナ素子３は、配線層１３の一部に設けられた所定の形状にパターン形成された第１の線路１５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１６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。
【００３２】
このアンテナ素子３は、第１の線路１５と第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。
【００３３】
ベース基板４は、複数の配線層１７が各層間に絶縁層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。
【００３４】
ベース基板４においては、絶縁層１８の材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（ＬＣＰ）、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。
【００３５】
以上のような構成のアンテナ回路装置１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。
【００３６】
これにより、このアンテナ回路装置１では、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。
【００３７】
このアンテナ回路装置１では、アンテナ素子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。
【００３８】
次に、上述したアンテナ回路装置１の製造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:Chemical Vapor Deposition）法等によってダミー基板３０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。
【００３９】
次に、剥離層３１上には、図４に示すように、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。
【００４０】
次に、絶縁層１２には、図５に示すように、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。
【００４１】
次に、絶縁層１２には、図６に示すように、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。
【００４２】
次に、配線溝３３が形成された絶縁層１２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。
【００４３】
次に、金属めっき層３４は、図８及び図９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。
【００４４】
この第１の回路層５は、平坦化処理により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。
【００４５】
この第１の回路層５においては、絶縁層１２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３０ａ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。
【００４６】
このようにして形成された第１の回路層５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。
【００４７】
次に、第１の回路層５の主面５ａ上には、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。
【００４８】
この第１の磁性層６も、第１の回路層５と同様に、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。
【００４９】
次に、第１の磁性層６の主面６ａ上には、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１３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。
【００５０】
第２の回路層７では、絶縁層１２に感光性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。
【００５１】
次に、第２の回路層７の主面７ａ上には、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。
【００５２】
次に、第２の磁性層８の主面８ａ上には、図１５に示すように、第３の回路層９と第３の磁性層１０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１４ｅが形成されている。
【００５３】
一方、第３の磁性層１０は、第２の磁性層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。
【００５４】
次に、第３の磁性層１０上には、図１６及び図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１１ａから露出する配線層１３とによって構成されている。
【００５５】
第４の回路層１１には、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。
【００５６】
これにより、第１の線路１５及び第２の線路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。
【００５７】
この第４の回路層１１には、配線層１３の一部に、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１３の一部に形成させても良い。
【００５８】
次に、第４の回路層１１上には、図１８に示すように、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。
【００５９】
次に、アンテナ回路部２のレジスト層３７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。
【００６０】
次に、ダミー基板３０は、図２０に示すように、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。
【００６１】
次に、アンテナ回路部２に他主面２ｂ上に残留した樹脂膜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。
【００６２】
次に、アンテナ回路部２には、図２１に示すように、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。
【００６３】
次に、ダミー基板３９は、図２２に示すように、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。
【００６４】
次に、アンテナ回路部２は、図２３に示すように、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４ａ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。
【００６５】
そして、アンテナ回路部２は、ベース基板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と入出力端子部２０とが相対している状態のアンテナ回路部２とベース基板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。
【００６６】
以上のようなアンテナ回路装置１の製造方法では、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。
【００６７】
これにより、このアンテナ回路装置１の製造方法では、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。
【００６８】
このアンテナ回路装置１の製造方法では、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。
【００６９】
上述した実施の形態においては、アンテナ回路装置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。
【００７０】
このような構成のアンテナ回路装置６０では、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。
【００７１】
また、上述した実施の形態においては、アンテナ素子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１７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。
【００７２】
アンテナ回路装置７０において、ベース基板７２は、アンテナ回路装置１と同様に、複数の絶縁層１８とパターン導体からなる複数の配線層１７とが多層に積層されており、形成面７２ａに露出する配線層１７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。
【００７３】
アンテナ回路装置７０において、アンテナ回路部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。
【００７４】
このアンテナ回路装置７０は、ベース基板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。
【００７５】
このアンテナ回路装置７０では、アンテナ素子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。
【００７６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、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。
【００７７】
したがって、本発明によれば、第１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、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。
【００７８】
本発明によれば、アンテナ回路における磁性膜に透磁率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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンテナ回路装置を示す縦断面図である。
【図２】同アンテナ回路装置に備わるアンテナ素子を一部透視して示す斜視図である。
【図３】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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４】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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５】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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６】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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７】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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８】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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９】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１０】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１１】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１２】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１３】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１４】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１５】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１６】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１７】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１８】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図１９】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図２０】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図２１】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図２２】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、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。
【図２３】同アンテナ回路装置の製造工程を説明するため図であり、完成したアンテナ回路装置を示す縦断面図である。
【図２４】同アンテナ回路装置の他の構成例を示す縦断面図である。
【図２５】同アンテナ回路装置の他の構成例を示す縦断面図である。
【図２６】無線モジュールの内部構造を模式的に示す平面図である。
【図２７】超小型通信モジュールを示す平面図である。
【符号の説明】
１，６０，７０ アンテナ回路装置、２ アンテナ回路部、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、１１ 第４の回路層、１２，１８ 絶縁層、１３，１７ 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 (6)

1. 誘電絶縁材からなる絶縁層を介して複数の配線層が形成された多層配線回路基板であり、当該配線層に一方の主面に露出する入出力端子部が形成されたベース基板と、
   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部とを備え、
   上記アンテナ回路部は、上記ベース基板に対向する面に、上記第１の回路層又は上記第２の回路層の配線層に電気的に接続されたバンプを介して上記ベース基板の上記入出力端子部と電気的に接続され、上記ベース基板の上記配線層に実装されているアンテナ回路装置。
2. 上記第１の線路又は上記第２の線路が、上記ベース基板の上記アンテナ回路部と対向する主面の配線層に形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ回路装置。
3. 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は、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又は請求項２記載のアンテナ回路装置。
4. 第１のダミー基板に剥離層を介して積層され、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、平坦化処理で主面が平坦化された回路層を複数形成する回路層形成工程と、
   平坦化処理で平坦化された上記回路層の主面上に、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部を形成させる回路形成工程と、
   上記第１のダミー基板を積層した面とは反対側の面に、剥離層を介して第２のダミー基板を積層して第１のダミー基板を除去し、上記アンテナ回路部の上記第１の線路を有する第１の回路層に、ベース基板と対向してバンプを形成させるバンプ形成工程と、
   上記バンプを介して、上記アンテナ回路部を、誘電絶縁材からなる絶縁層を介して複数の配線層が形成された多層配線回路基板であり、当該配線層に一方の主面に露出する入出力端子部が形成されたベース基板の当該配線層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。
5. 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、上記ベース基板の上記アンテナ回路部と対向する主面の配線層に形成させる請求項４記載のアンテナ回路装置の製造方法。
6. 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４又は請求項５記載のアンテナ回路装置の製造方法。

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