JP4214542B2 - Method for manufacturing antenna-mounted communication IC unit - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、小形の携帯用通信端末や、非接触形のICカード等に特に好適に使用することができるアンテナ搭載形の通信用ICユニットの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
小形の携帯用通信端末や、非接触形のICカード等には、使用周波数に適合するアンテナが組み込まれている。
【0003】
従来のアンテナは、適当な平面状の基材上に2次元のコイルとして形成され、通信用のICモジュールと組み合わせることにより、外部からの到来電波を受信してICモジュールに作動用の電力を供給したり、外部機器との間において情報伝達用の電波を送受信したりすることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、アンテナは、単なる2次元に形成されているため、パターンサイズを十分に小さくして必要な高インダクタンスを実現することが難しく、回路設計が困難になる場合が少なくない上、通信用のICモジュールに一体に搭載して小形化することが極めて困難であるという問題があった。
【0005】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、基材上に形成する第1のコイル上に絶縁膜を介して第2のコイルを積層することによって、パターンサイズを十分に小さくして必要な高インダクタンスを実現し、通信用のICモジュールに容易に搭載することができるアンテナ搭載形の通信用ICユニットの製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、複数の通信用のICモジュールを規則的に配列するウェハと、ウェハ上の各ICモジュールに対応するようにして複数の多層アンテナを配列するアンテナシートとを一体に接合し、アンテナシートとともにウェハをICモジュールごとにダイシングすることを特徴とするアンテナ搭載形の通信用ICユニットの製造方法であって、アンテナシートの各多層アンテナは、基材と、基材上に形成する第1のコイルと、絶縁膜を介して第1のコイル上に積層する第2のコイルとを備え、第1、第2のコイルは、磁束の発生方向が同一となるようにそれぞれ基材、絶縁膜上に螺旋状に形成して直列接続することをその要旨とする。
【0011】
なお、アンテナシートは、ウェハ上に形成してもよく、ウェハと別体に形成し、ウェハに接合してもよい。
【0012】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、各多層アンテナの第1のコイルは、基材上に形成され、第2のコイルは、絶縁膜を介して第1のコイル上に積層されている。そこで、第1、第2のコイルは、磁束の発生方向が同一方向となるようにそれぞれ基材、絶縁膜上に螺旋状に形成して直列接続することにより、パターンサイズを十分に小さくするとともに、全体として、必要な高インダクタンスを容易に実現することができる。
【0013】
基材は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂を含む任意のプラスチック樹脂の他、セラミックスや、マイカ、ガラスなどの絶縁板、絶縁フィルム、絶縁シート、絶縁膜等を使用することができるが、絶縁性、高周波特性、ICモジュールに対する接合性などの観点から、殊に可撓性のポリイミド樹脂フィルムが好適である。また、絶縁膜は、任意のフォトレジスト材料、たとえばポリイミド樹脂系フォトレジスト材料により、印刷や塗布等の手法によって絶縁性のレジスト膜として形成することができる。ただし、基材、絶縁膜は、双方ともに同一仕様の絶縁性のレジスト膜としてもよい。
【0014】
第1、第2のコイルは、金属を含む任意の導電性材料により、それぞれ基材、絶縁膜に対し、メッキ、印刷、エッチング、蒸着等の手法によって形成することができる。なお、第1、第2のコイルは、複数を並列させるとともに絶縁膜を貫通させて形成するビアホール(via hole)を介して直列接続することにより、接続部分の信頼性を向上させることができる。
【0015】
第1、第2のコイルは、それぞれ基材、絶縁膜の中央部に設定する空間領域のまわりに形成することにより、有効開口面積を最大にしてアンテナとしての動作効率を向上させることができる。
【0016】
2層以上の絶縁膜、第2のコイルを第1のコイル上に形成するときは、第1、第2のコイルは、全体として、パターンサイズを一層小さくして必要な高インダクタンスを得ることができる。
【0017】
最上層の第2のコイルは、保護膜を介して保護することにより、機械的な損傷による断線や、酸化による劣化、湿度による絶縁劣化等を有効に防止することができる。なお、保護膜は、基材や絶縁膜と同等の絶縁フィルムまたは絶縁性のレジスト膜を使用することができる。
【0018】
アンテナ搭載形の通信用ICユニットは、多層アンテナを通信用のICモジュールに一体に接合することにより、容易に実現することができる。なお、ICモジュールは、多層アンテナの最下層の基材の下面に接合してもよく、適当な絶縁膜または絶縁性の保護膜を介し、最上層の第2のコイル上に接合してもよい。このとき、多層アンテナの端子は、基材の下面、あるいは、最上層の絶縁膜または保護膜上に引き出し、ICモジュールの端子に直接接合することが好ましい。
【0019】
複数のアンテナ搭載形の通信用ICユニットは、複数の通信用のICモジュールを配列するウェハと、複数の多層アンテナを配列するアンテナシートとを一体に接合することにより、ウェハ上に一挙に作ることができ、アンテナシートとともにウェハをICモジュールごとにダイシングすることにより、通信用ICユニットを容易に量産することができる。なお、ダイシングとは、ウェハをICモジュールごとに分割して切断することをいう。
【0020】
ウェハ上にアンテナシートを形成するときは、ICモジュールの製造工程と多層アンテナの製造工程とを連続させることができ、ウェハと別体にアンテナシートを形成すれば、双方の製造工程を並列して同時進行させることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0022】
多層アンテナAは、基材11と、基材11上に形成する第1のコイル21と、絶縁膜12を介して第1のコイル21上に積層する第2のコイル22とを備えてなる(図1、図2)。
【0023】
基材11、絶縁膜12は、それぞれの中央部に空間領域Kが設定されており、第1、第2のコイル21、22は、それぞれ基材11、絶縁膜12上において、空間領域Kのまわりに螺旋状に形成されている。ただし、第2のコイル22は、第1のコイル21より巻数が少なく、小さいパターンサイズに形成されている。また、第2のコイル22は、絶縁膜12に積層する保護膜13を介して保護されており、保護膜13上には、多層アンテナAの端子A1 、A2 が形成されている。
【0024】
端子A1 は、保護膜13上の複数のビアホール33a、33a…、互いに接続された絶縁膜12上のランド34a、複数のビアホール34b、34b…、基材11上のランド31aを介し、基材11上の第1のコイル21の外周端に接続されている。第1のコイル21は、外周端から内側に時計回りに形成され、内周端は、基材11上のランド31b、絶縁膜12上の複数のビアホール32a、32a…を介し、絶縁膜12上の第2のコイル22の内周端に接続されている。また、第2のコイル22は、内周端から外側に時計回りに形成され、外周端は、絶縁膜12上のランド32b、保護膜13上の複数のビアホール33b、33b…を介して端子A2 に接続されている。すなわち、第1、第2のコイル21、22は、共通の電流による磁束の発生方向が同一方向となるように直列接続されている。
【0025】
各組のビアホール33a、33a…、34b、34b…、32a、32a…、33b、33b…は、それぞれ保護膜13または絶縁膜12上において並列接続され、対応するランド34a、31a、31b、32bに接合されている(図3)。ただし、図3には、ビアホール32a、32a…、ランド31bの組合せが図示されている。
【0026】
多層アンテナAは、端子A1 、A2 を介して通信用のICモジュールBに接続することにより(図1)、外部からの到来電波を受信し、外部に送信電波を送信するアンテナとして作動させることができる。このとき、多層アンテナAと組み合わせる共振用の容量は、多層アンテナAのインダクタンスを十分大きくすることにより、ICモジュールB内の等価容量のみを利用することができ、外付けのコンデンサを設ける必要がない。なお、多層アンテナAの外形寸法は、ICモジュールBのそれと統一し、最小に設定することが好ましい。
【0027】
以上の説明において、第2のコイル22の巻数やパターンサイズ、第1のコイル21上に積層する絶縁膜12、第2のコイル22の積層数は、それぞれ第1のコイル21との合計の所要インダクタンスに応じて適宜に設定変更することができる。すなわち、絶縁膜12、第2のコイル22は、基材11、第1のコイル11上に2層以上の多層に積層してもよい。また、第1、第2のコイル21、22の巻き方向、接続形態は、第1、第2のコイル21、22からの磁束の発生方向が同一方向であればよく、図示以外の任意の形態に変更してもよい。
【0028】
なお、多層アンテナAは、図1に拘らず、ICモジュールBから十分に分離させて配設し、適当な導線を介して両者を電気的に接続してもよい。
【0029】
【他の実施の形態】
多層アンテナAは、通信用のICモジュールBと同一サイズに形成し、ICモジュールBと一体に接合して、アンテナ搭載形の通信用ICユニットCを形成することができる(図1)。ICモジュールBは、異方性の導電接着剤や、はんだ等によって保護膜13上に固定され、端子A1 、A2 に電気的に接続されている。ただし、保護膜13上の端子A1 、A2 は、ICモジュールBの端子配列に合わせて配列するものとする。また、図1において、端子A1 、A2 を基材11の下面に形成し、ICモジュールBを基材11の下面側に接合してもよい。
【0030】
通信用ICユニットCは、複数のICモジュールB、B…を規則的に配列するウェハWと、複数の多層アンテナA、A…を配列するアンテナシートASとを一体に接合して、一挙に量産することができる(図4)。ただし、図4(B)は、同図(A)のY−Y線矢視相当断面図である。
【0031】
アンテナシートASは、図1の多層アンテナA、A…を配列しており、たとえば図5の製造工程に従って製造される。すなわち、ウェハW上のICモジュールB、B…の配列に合わせて、基材11上に複数の第1のコイル21、21…を配列して形成し、第1のコイル21、21…上に絶縁性のレジスト膜からなる絶縁膜12を形成し、第1のコイル21、21…に対応させて絶縁膜12上に第2のコイル22、22…を形成する。次に、第2のコイル22、22…上に保護膜13を形成し、第2のコイル22、22…に対応させて保護膜13上に端子A1 、A1 …、A2 、A2 …を形成してアンテナシートASを完成させる。ただし、基材11上のランド31a、31b、絶縁膜12上のビアホール32a、32a…、34b、34b…、ランド32b、34a、保護膜13上のビアホール33a、33a…、33b、33b…は、それぞれ、第1のコイル21、第2のコイル22、端子A1 、A2 とともに形成するものとする。
【0032】
このようにしてウェハWと別体に形成するアンテナシートASは、たとえば異方性の導電接着剤を介してウェハWに接合し(図4(B))、端子A1 、A2 を介して各多層アンテナA、ICモジュールBを電気的に接続することにより、ウェハW上に通信用ICユニットC、C…を形成することができる。なお、このときのアンテナシートASは、保護膜13、端子A1 、A1 …、A2 、A2 …側をウェハWに接合するものとする。そこで、アンテナシートASとともにウェハWをICモジュールB、B…ごとにダイシングし、アンテナ搭載形の通信用ICユニットC、C…を量産することができる。
【0033】
なお、アンテナシートASは、ICモジュールB、B…を配列するウェハW上に直接形成してもよい。すなわち、ウェハW上に基材11を形成し、ウェハW上のICモジュールB、B…に対応させて基材11上に第1のコイル21、21…を配列して形成するとともに、基材11を貫通させてビアホール形の端子A1 、A1 …、A2 、A2 …を形成する。以後、図5の製造工程に準じて第1のコイル21、21…上に絶縁膜12、第2のコイル22、22…、保護膜13を順に積層して形成すればよい。アンテナシートAS内の各多層アンテナAは、基材11上のビアホール形の端子A1 、A2 を介し、ウェハW内の対応するICモジュールBに接続することができる。
【0034】
このようなアンテナ搭載形の通信用ICユニットCは、多層アンテナAのパターンサイズがICモジュールBと同一であり、小形の携帯用通信端末やICカード等にコンパクトに組み込むことができる。
【0035】
以上の説明において、基材11、絶縁膜12には、それぞれフェライトなどの高磁性材料を混入し、埋設するなどの手段により、第1、第2のコイル21、22のインダクタンスを一層大きくすることができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、各多層アンテナは、基材上の第1のコイルに絶縁膜を介して第2のコイルを積層することによって、第1、第2のコイルを磁束の発生方向が同一方向となるように直列接続して一体のコイルとして作動させることができるから、パターンサイズを最小にして必要な高インダクタンスを容易に実現することができ、通信用のICモジュールに容易に搭載することができるという優れた効果がある。
【0037】
また、多層アンテナを通信用のICモジュールに一体に接合することにより、アンテナ搭載形の通信用ICユニットを容易に実現することができる。
【0038】
さらに、複数の通信用のICモジュールを配列するウェハと、複数の多層アンテナを配列するアンテナシートとを一体に接合してダイシングすることによって、アンテナ搭載形の通信用ICユニットを容易に量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 多層アンテナの分解斜視説明図
【図2】 多層アンテナの等価回路図
【図3】 図1のX−X線矢視相当拡大断面図
【図4】 製造工程説明図(1)
【図5】 製造工程説明図(2)
【符号の説明】
K…空間領域
A…多層アンテナ
AS…アンテナシート
B…ICモジュール
C…通信用ICユニット
W…ウェハ
11…基材
12…絶縁膜
13…保護膜
21…第1のコイル
22…第2のコイル
31a、31b、32b、34a…ランド
32a、33a、33b、34b…ビアホール[0001]
The present invention relates to a method for manufacturing an antenna-mounted communication IC unit that can be particularly suitably used for a small portable communication terminal, a non-contact IC card, and the like.
[0002]
[Prior art]
Small portable communication terminals, non-contact type IC cards, and the like have built-in antennas that match the operating frequency.
[0003]
A conventional antenna is formed as a two-dimensional coil on a suitable flat substrate, and when combined with an IC module for communication, receives incoming radio waves from outside and supplies operating power to the IC module. Or transmitting / receiving radio waves for information transmission to / from external devices.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional technique, since the antenna is simply formed in two dimensions, it is difficult to realize a necessary high inductance by sufficiently reducing the pattern size, and circuit design is often difficult. However, there is a problem that it is extremely difficult to downsize by mounting it integrally on an IC module for communication.
[0005]
Therefore, in view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to sufficiently reduce the pattern size by laminating the second coil via the insulating film on the first coil formed on the substrate. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an antenna-mounted communication IC unit that realizes a necessary high inductance and can be easily mounted on a communication IC module.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the structure of the present invention includes a wafer in which a plurality of IC modules for communication are regularly arranged, and an antenna sheet in which a plurality of multilayer antennas are arranged so as to correspond to each IC module on the wafer. Are integrated, and the wafer is diced together with the antenna sheet for each IC module, the antenna mounting communication IC unit manufacturing method, each multilayer antenna of the antenna sheet, A first coil formed on the substrate and a second coil stacked on the first coil via an insulating film are provided, and the first and second coils have the same magnetic flux generation direction. Thus, the gist is to form a spiral on the base material and the insulating film and connect them in series.
[0011]
Note that the antenna sheet may be formed on the wafer, formed separately from the wafer, and bonded to the wafer.
[0012]
[Action]
According to the configuration of the invention, the first coil of each multilayer antenna is formed on the base material, and the second coil is laminated on the first coil via the insulating film. Therefore, the first and second coils are spirally formed on the base material and the insulating film so that the magnetic flux is generated in the same direction, and connected in series, thereby sufficiently reducing the pattern size. As a whole, the required high inductance can be easily realized.
[0013]
In addition to any plastic resin including epoxy resin and polyimide resin, the substrate can be ceramics, insulating plates such as mica and glass, insulating films, insulating sheets, insulating films, etc. A flexible polyimide resin film is particularly preferable from the viewpoints of characteristics, bondability to an IC module, and the like. Further, the insulating film can be formed as an insulating resist film by a method such as printing or coating using an arbitrary photoresist material, for example, a polyimide resin-based photoresist material. However, both the base material and the insulating film may be insulating resist films having the same specifications.
[0014]
The first and second coils can be formed of any conductive material including a metal by a technique such as plating, printing, etching, and vapor deposition on the base material and the insulating film, respectively. In addition, the reliability of a connection part can be improved by connecting in series via the via hole (via hole) which makes a 1st, 2nd coil parallel and forms the insulating film so that it may penetrate.
[0015]
The first and second coils can be formed around the space region set in the center of the base material and the insulating film, respectively, so that the effective opening area can be maximized and the operation efficiency as an antenna can be improved.
[0016]
When two or more layers of insulating films and the second coil are formed on the first coil, the first and second coils as a whole can further reduce the pattern size to obtain the required high inductance. it can.
[0017]
By protecting the uppermost second coil through a protective film, disconnection due to mechanical damage, deterioration due to oxidation, insulation deterioration due to humidity, and the like can be effectively prevented. In addition, the protective film can use the insulating film equivalent to a base material and an insulating film, or an insulating resist film.
[0018]
An antenna-mounted communication IC unit can be easily realized by integrally joining a multilayer antenna to a communication IC module. The IC module may be bonded to the lower surface of the lowermost base material of the multilayer antenna, or may be bonded to the uppermost second coil via an appropriate insulating film or insulating protective film. . At this time, it is preferable that the terminals of the multilayer antenna are drawn out on the lower surface of the base material or on the uppermost insulating film or protective film and directly joined to the terminals of the IC module.
[0019]
A plurality of antenna-mounted communication IC units can be formed on the wafer at once by integrally bonding a wafer on which a plurality of communication IC modules are arranged and an antenna sheet on which a plurality of multilayer antennas are arranged. By dicing the wafer together with the antenna sheet for each IC module, the communication IC unit can be easily mass-produced. Dicing refers to dividing a wafer into IC modules and cutting them.
[0020]
When the antenna sheet is formed on the wafer, the manufacturing process of the IC module and the manufacturing process of the multilayer antenna can be continued. If the antenna sheet is formed separately from the wafer, both manufacturing processes are performed in parallel. Can proceed simultaneously.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
The multilayer antenna A includes a
[0023]
The
[0024]
The terminal A1 is connected to the
[0025]
The via
[0026]
The multilayer antenna A can be operated as an antenna that receives incoming radio waves from the outside and transmits transmission radio waves to the outside by connecting to the communication IC module B via the terminals A1 and A2 (FIG. 1). it can. At this time, the resonance capacitance combined with the multilayer antenna A can use only the equivalent capacitance in the IC module B by sufficiently increasing the inductance of the multilayer antenna A, and there is no need to provide an external capacitor. . It should be noted that the outer dimensions of the multilayer antenna A are preferably set to the same as that of the IC module B and set to the minimum.
[0027]
In the above description, the number of turns and pattern size of the
[0028]
Note that the multi-layer antenna A may be disposed sufficiently separated from the IC module B regardless of FIG. 1 and electrically connected to each other via an appropriate conductor.
[0029]
[Other embodiments]
The multilayer antenna A can be formed in the same size as the communication IC module B, and can be integrally joined to the IC module B to form an antenna-mounted communication IC unit C (FIG. 1). The IC module B is fixed on the
[0030]
The communication IC unit C is mass-produced at once by integrally joining a wafer W on which a plurality of IC modules B, B... Are regularly arranged and an antenna sheet AS on which a plurality of multilayer antennas A, A. (FIG. 4). However, FIG. 4B is a cross-sectional view corresponding to the arrowed line YY in FIG.
[0031]
The antenna sheet AS is arranged with the multilayer antennas A, A... Of FIG. 1, and is manufactured, for example, according to the manufacturing process of FIG. That is, a plurality of
[0032]
The antenna sheet AS thus formed separately from the wafer W is bonded to the wafer W via, for example, an anisotropic conductive adhesive (FIG. 4B), and each multilayer is connected via the terminals A1 and A2. The communication IC units C, C... Can be formed on the wafer W by electrically connecting the antenna A and the IC module B. In this case, the antenna sheet AS is bonded to the wafer W at the
[0033]
The antenna sheet AS may be directly formed on the wafer W on which the IC modules B, B. That is, the
[0034]
Such an antenna-mounted communication IC unit C has the same pattern size as that of the IC module B of the multilayer antenna A, and can be compactly incorporated into a small portable communication terminal, IC card or the like.
[0035]
In the above description, the inductance of the first and
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, each multi-layer antenna is configured such that the first and second coils are magnetically fluxed by stacking the second coil via the insulating film on the first coil on the substrate. Can be operated as an integral coil by connecting them in series so that the direction of generation is the same direction, the required high inductance can be easily realized by minimizing the pattern size, and the communication IC module There is an excellent effect that it can be easily mounted.
[0037]
Further, by integrally joining the multilayer antenna to the communication IC module, an antenna-mounted communication IC unit can be easily realized.
[0038]
Furthermore, by mass joining a wafer on which a plurality of communication IC modules are arranged and an antenna sheet on which a plurality of multi-layer antennas are arranged together, dicing can be easily mass-produced. Can do.
[Brief description of the drawings]
1 is an exploded perspective view of a multi-layer antenna. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the multi-layer antenna. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view corresponding to the line XX in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a manufacturing process explanatory diagram (2).
[Explanation of symbols]
K ... Spatial area A ... Multi-layer antenna AS ... Antenna sheet B ... IC module C ... Communication IC unit W ...
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