JP4899446B2 - 複合電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複合電子部品及びその製造方法に関し、特に、磁性基板を用いて構成されたアンテナその他の複合電子部品及びその製造方法に関するものである。

近年、デジタル電子機器をはじめとする高周波を利用する電子機器の普及が進んでおり、特に準マイクロ波帯を利用する移動体通信機器の普及がめざましく、例えば携帯電話などでは、小型化・軽量化の要求が強い。それにともない電子部品も高密度実装化の方向での開発が進められている。しかし、このような高密度実装下においては、部品間・配線間における電磁結合などが、機器の正常な動作を妨げていることが少なくない。パソコン等では、高クロック化により、輻射ノイズが発生し易くなっており、このようなノイズは、周辺部品・周辺機器に対して悪影響をおよぼしやすく、対応が必要な状況にある。

これらの問題に対応するため、例えば特許文献１では、ＲＦＩＤシステムにおけるリーダ／ライタ用アンテナにおいて、アンテナコイルとアンテナコイルが設置される金属ケース等の導電性物品の金属面との間に、軟磁性材や導電材を設けることにより、導電性物品に侵入する磁束を遮断し、その影響を抑制する方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、特許文献２では、平面内で渦巻き状に巻回された導体からなるコイル本体と、コイル本体により包囲される中央部に一端が位置しコイル本体の一部を横断して他端がコイル本体の外部に位置するように、コイル本体の片面に接着された板状又はシート状の磁芯部材とを備えたタグ用アンテナコイルが提案されている（特許文献２参照）。このタグ用アンテナコイルによれば、磁芯部材がコイル本体の一部を横断して接着されるので、アンテナコイルのＱ値を高めることができる。また、導体により形成されたコイル本体に流れる電流により生じる磁束はその磁芯部材を通過するループを描き、その磁束方向は物品の表面と平行になるため、物品の金属により形成されている表面にこのタグ用アンテナコイルを取付けても、その物品表面の金属に生じる渦電流は抑制され、このアンテナコイルを確実に作動させることができる。

さらにまた、磁性粉末をゴムや樹脂に分散・混合した複合磁性シートが電波吸収体として実用化されている。これらの複合磁性シートは電波吸収性能を高く得るために、いかに透磁率を高くするかがポイントであることが知られている。

これら複合磁性シートに使われる磁性材料としては、金属磁性粉末を扁平化したものがよく使われる。扁平化した磁性フィラーを使う理由としては、一定方向にフィラーを配列することにより、その方向での反磁界係数を小さくできるため透磁率を高くすることが可能になると考えられているためであり、実際そのような結果を示しているからである。金属磁性粉末である理由としては、アトライタやボールミル等により扁平処理ができることにある。フェライトのようなセラミックス粉末では、粒子が粉々に粉砕されてしまい扁平化ができない。

上述のような電波吸収体においても、磁性体を用いたものやカーボンを複合化した誘電体を用いたものなどがある。電波吸収体においては、透磁率と共に誘電率が電磁境界面の反射係数と吸収体内部での波長に影響するため、所望の特性を得る目的のためフェライトの誘電率を下げることが必要になる場合がある。そのような状況で比較的透磁率を下げることなく、見かけの誘電率を下げる方法として、多孔質化させた磁性材料を使用し、あるいは強度等の改善のため樹脂やガラスを含浸された材料が提案されている（例えば、特許文献３）。特許文献３は、磁性体原料と、バインダと、球状又は粉粒体状で、バインダに対する接着性を有する焼失材とを配合した磁性焼結体用の配合磁性体原料を形成し、この成形体を焼成して１０〜８０ｖｏｌ％の空孔を含む磁性焼結体を形成した後、磁性焼結体の空孔に樹脂又はガラスを充填することにより、低誘電率を実現するとともに、吸水性を低く抑え、かつ、機械的強度を確保している。

特開２００４−１６６１７５号公報 特開２００３−１０８９６６号公報 特開２００４−１４６８０１号公報

特許文献３に開示された複合磁性体は、電波吸収体を専ら想定しており、ドクターブレード法により作製された厚さ１００μｍ程度のセラミックスグリーンシートを積層して２ｍｍ程度の厚さとした後に焼成している。この程度の厚さであれば十分に焼成することができるが、例えば１００μｍ以下、さらには５０μｍ以下と厚さの薄い複合磁性体の要求があり、この程度の厚さになると健全な多孔体を得ることが容易でない。また、仮に焼成できたとしても、可撓性が不足してハンドリングが容易でない。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、厚さが薄く、かつ樹脂が含浸された多孔体からなる可撓性に優れた複合多孔体を磁性基板として用いて構成された複合電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記目的を達成するために、金属箔上で多孔体を形成することを検討した。金属箔が、支持体となり健全な多孔体を得ることが容易になると考えたためである。ところが、金属箔上で多孔体を得るべく焼結を行ったところ、焼結体に割れが生じてしまった。これは、支持体の存在により焼結の過程に生じる収縮が制限されたためと解される。そこで、所謂焼結の初期段階であるネックの形成に留めたところ、健全な粒子構造体を得ることが可能となるとともに、当該粒子のもつ物理特性を発揮した複合多孔体を得ることができた。

本発明は以上の知見に基づくものであり、本発明の上記目的は、複合多孔体と、少なくとも前記複合多孔体の表面に形成された導電パターンとを備え、前記複合多孔体は、磁性体からなる粒子がネックにより結合され、外部に連通する空孔を有する粒子構造体と、前記粒子構造体の前記空孔に充填された樹脂相とを備えることを特徴とする複合電子部品によって達成される。

本発明において、前記粒子構造体は、前記粒子が連続したネットワーク状の構造を有することが好ましい。また、前記粒子構造体の空孔率が２０〜８０％であることが好ましい。

本発明においては、前記導電パターンがスパイラル状に形成されていてもよく、ヘリカル状に形成されていてもよい。このように構成された導電パターンは、アンテナコイルとして用いることができる。

本発明の複合電子部品は、前記導電パターンと電気的に接続された受動素子をさらに備え、前記受動素子は、前記複合多孔体の表面又は裏面に実装されていることが好ましい。このような複合電子部品は、アンテナモジュールとして用いることができる。

本発明の複合電子部品はまた、前記導電パターンと電気的に接続された半導体ＩＣチップをさらに備えることが好ましい。ここで、前記半導体ＩＣチップは、前記複合多孔体の表面又は裏面に実装されていてもよく、前記複合多孔体に形成されたキャビティ内に実装されていてもよく、前記複合多孔体の内部に埋め込まれていてもよい。このような複合電子部品は、さらに高機能なアンテナモジュールとして用いることができる。

このように、本発明の複合電子部品は、アンテナ装置であることが好ましい。複合多孔体からなる基板の透磁率は非常に高く、アンテナに与えるノイズの影響を十分抑制することができるからである。また、非常に薄くフレキシブルな基板上にアンテナの導電パターンを形成することができると共に、各種チップ部品も実装できるので、このアンテナ装置が実装される電子機器の小型・薄型化に貢献できるからである。また、ハンドリング性が良く、そのフレキシブル性が高いことから、平面でない電子機器の筐体面にアンテナを密着させて配置することも可能であり、設計の自由度を高めることができる。

本発明の上記目的はまた、少なくとも磁性体の粒子及びバインダを溶媒中に溶解及び分散させて得られる塗料を金属箔に塗布する工程と、前記金属箔に塗布された前記塗料の脱バインダ処理を行う工程と、前記磁性体の粒子の結合処理を行うことにより粒子構造体を生成する工程と、前記粒子構造体に樹脂を積層する工程と、前記樹脂を加熱しながら加圧することにより前記粒子構造体に前記樹脂を含浸させ且つ硬化させる工程と、前記樹脂が含浸された前記粒子構造体の表面に導電パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする複合電子部品の製造方法によっても達成される。

本発明において、前記導電パターンを形成する工程は、前記粒子構造体の表面に形成された導電膜を選択的に除去する工程を含むことが好ましい。

本発明によれば、導電金属基体上に、樹脂が含浸された磁性体の粒子構造体を形成するので、薄型で可撓性に富み、高透磁率の磁性基板を提供ことができる。このような基板を利用したアンテナその他の複合電子部品も同様に、薄型で十分なフレキシブル性があり、輻射ノイズの影響を低減することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合電子部品の構成を示す略外観斜視図である。

図１に示すように、この複合電子部品１００は、複合多孔体１０と、複合多孔体１０の表面に形成された導電パターン２０とを備えている。導電パターン２０は、例えば、複合多孔体１０の表面全体に形成された金属箔をエッチング等の方法により選択的に除去することにより形成されたものである。本実施形態の導電パターン２０はスパイラル状であり、終端部には端子電極２０ａが形成されている。このように形成された導電パターン２０は、例えばＲＦＩＤ用アンテナコイルとして用いることができる。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った複合電子部品の側面断面図である。

図２に示すように、複合多孔体１０は、多孔体本体１と金属箔４とが積層した構造を有している。多孔体本体１は、粒子構造体２と樹脂相３とから構成されている。

粒子構造体２は、複数の粒子Ｐが相互に結合した構造を有している。つまり、粒子構造体２は、粒子Ｐが連続したネットワーク状の構造を有している。詳しくは後述するが、粒子Ｐ同士の結合は、所定温度に加熱保持することにより得ることができる。この加熱保持は、当該粒子Ｐから緻密な焼結体を得るための焼成条件に比べて軽微な条件で行われる。軽微な条件とは、加熱温度が低いか、又は保持時間が短い場合を含む。また、粒子構造体２は、外部と連通する開空孔（open pore）を有する多孔体である。ただし、微視的に見た場合、閉空孔（closed pore）の存在を全く否定するものではない。粒子構造体２の空孔率は、２０〜８０ｖｏｌ％（体積％）であることが好ましい。空孔率が２０ｖｏｌ％未満では空孔に充填される樹脂の量が不足して、複合多孔体１０に十分な可撓性を付与することが困難になる。また、空孔率が８０ｖｏｌ％を超えると磁性体からなる粒子Ｐの量が不足して、所望する磁気特性を得ることが困難になる。より好ましい空孔率は２５〜７０ｖｏｌ％、さらに好ましい空孔率は３０〜６５ｖｏｌ％である。また、本発明の粒子構造体２は、１００μｍ以下の厚さ、さらには５０μｍ以下の厚さとしても、クラックの発生を防止することができる。

樹脂相３は、粒子構造体２の空孔に充填された樹脂材料によって構成される。樹脂材料は、粒子構造体２の空孔に含浸によって充填することができる。粒子構造体２の空孔は開空孔であるから、そこに充填される樹脂材料は粒子構造体２内において連続した経路をなしている。

ところで、可撓性のある複合材料として、例えば樹脂中に高透磁率の酸化物磁性粒子（フィラー）を分散させたものが知られている。この複合材料は、樹脂中に酸化物磁性粒子が分散し、ほとんどの酸化物磁性粒子間に非磁性材料である樹脂が存在してしまうため酸化物磁性粒子の透磁率が生かせず、複合材料としては、透磁率の低いものとなってしまう。反磁界係数を小さくするためには、高透磁率の金属磁性粒子を使用することが考えられるが、複合材料中における絶縁性を低下させてしまい、実用上使いにくいものとなってしまう。また、酸化物磁性粒子の充填量を増やすことにより、複合材料としての透磁率を向上させることも考えられるが、材料自体が脆くなり、割れ欠け等で工程中に不具合を生じてしまう。したがって、充填量を増やすことにも限界がある。

以上に対して、本実施の形態による複合多孔体１０は、粒子Ｐが結合し、ネットワーク状の構造を有する粒子構造体２を備えていることから、粒子Ｐを磁性体から構成した場合には、反磁界係数を低減して高透磁率化を図ることができる。

また、粒子構造体２のみでは可撓性を出すことが困難であるが、その空孔内に樹脂を充填することにより、所定の可撓性を持たせることができる。可撓性、特に製造工程中に要求される可撓性については、第１の導電金属基体としての金属箔４上に多孔体本体１を形成することも寄与している。この点については、後述する複合多孔体１０の製造方法の説明においてさらに言及する。

（粒子Ｐ）
粒子Ｐは、磁性体から構成することができる。磁性体としては、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ｍｎ−Ｍｇ系、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライトや高周波での使用に適した六方晶系フェライト等、公知のフェライト材料から構成することができる。磁性体としては、以上の酸化物に限らず、金属磁性体を用いることができる。金属磁性体としては、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏ、並びにこれらの合金を広く用いることができる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金である。

以上の粒子Ｐは、その粒径が０．１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましく、０．３〜３μｍの範囲内にあることがさらに好ましい。また、粒子Ｐの含有量は、後述する充填樹脂と粒子Ｐの合計を１００ｖｏｌ％としたとき、２０〜８０ｖｏｌ％の範囲とすることが好ましく、３０〜７５ｖｏｌ％とすることがより好ましく、３５〜７０ｖｏｌ％とすることがさらに好ましい。

（充填樹脂）
粒子構造体２の空孔内に充填される樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の双方が利用可能であり、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルベンジルエーテル化合物樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネートエステル系樹脂、ポリイミド、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等があり、それら単独もしくは複数種類を用いることができる。また、複合多孔体１０の形態が、シートやフィルムを構成する場合には、上記の材料が使用可能なことは言うまでもないが、それ以外にアクリルゴム、エチレンアクリルゴム等のゴム材料もしくはゴム成分を一部含むような樹脂材料であっても良い。また、充填する樹脂は、必ずしも液状のものである必要が無く、加熱により溶融するものであれば使用可能である。スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれるような高耐熱樹脂のように溶剤に溶解しにくい樹脂も使用することができる。このように本発明によれば、充填する樹脂の選択肢が広いため、耐熱性の向上等の種々の特性に対応することができる。

（金属箔４）
第１の導電金属基体としての金属箔４には、銅箔、ニッケル箔、アルミ箔、金箔、これら金属元素を複数含んだ合金箔、及びこれらと他の金属とのクラッド箔を用いることができる。ここで、クラッド箔とは、異材質金属を貼り合わせた箔であり、例えば、銅箔にニッケルを貼り合わせたものがある。このクラッド箔の組み合わせ相手は貼り合わせ可能な金属であれば何でもよい。本発明は金のような貴金属からなる箔を用いることもできるが、コストの点では卑金属を用いることが好ましい。箔は、電解によって作製されたものであっても圧延により作製されたものであっても差し支えない。金属箔４の厚さは、一般に５００μｍ以下の厚さを有するが、１００μｍ以下、特に５０μｍ以下とすることが薄い複合多孔体１０を得る上で好ましい。本実施の形態による金属箔４は、その表面に酸化膜が形成されている。この酸化膜の存在により、酸化物から構成される多孔体本体１との接合力を確保することができる。この金属箔４は、複合多孔体１０が、電子部品として使用される場合に、導電経路として機能することができる。

複合多孔体１０において、金属箔４が積層されていない粒子構造体２の面に第２の導電金属基体を積層することができる。この第２の導電金属基体は、金属箔４を貼り付けてもよいし、めっき、スパッタリング、蒸着等の薄膜形成プロセスによる金属膜としてもよい。金属膜としては、金属箔４と同様のものを用いることができる。金属膜としては、めっき、スパッタ、蒸着、又はＣＶＤにより形成される金属膜が用いられる。めっきにより形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、錫等及びそれらを含んだ合金がある。スパッタにより形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、錫等及びそれらを含んだ合金がある。蒸着により形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、錫等がある。ＣＶＤにより形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金等及びそれらを含んだ合金がある。そのほか、金属ナノペーストを用いて金属膜を形成することもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、厚さが薄く、かつ樹脂が含浸された高透磁率な多孔体本体１を含む可撓性に優れた複合多孔体１０を電子部品の基板として用いるので、輻射ノイズの影響を十分に抑制することができ、非常に薄型でありながらハンドリングも容易な複合電子部品を実現することができる。

次に、以上のように構成された複合電子部品１００の製造方法について説明する。複合電子部品１００の製造においては、まず複合多孔体１０が作製される。

図３は、複合多孔体１０の製造工程を示す図である。
（塗料作製）
複合多孔体１０の製造では、まず、粒子Ｐ、バインダ樹脂及び樹脂粉体を溶媒中へ溶解及び分散させ、塗料を作製する。ここで、樹脂粉体は、後述するように、粒子構造体２に空孔を形成するためのものであり、得るべき空孔率によって添加量、粒径が適宜決められる。ただし、本発明において樹脂粉体は必須の要素ではなく、適宜加熱条件をコントロールすることにより、樹脂粉体がなくても粒子構造体２に空孔を形成することが可能である。なお、塗料中に、分散剤、可塑剤等を添加しても差し支えない。

ここで、樹脂粉体は、後述する脱バインダ時に分解可能なものであればよく、例えば、架橋ポリスチレン、架橋アクリル、架橋メタクリル酸メチル、ナイロン等から構成されている。また、樹脂粉体は、粒子Ｐ及びバインダ樹脂を含む塗料原料中において、使用溶剤に溶解しない程度の耐溶剤性を有するものであればよい。このような樹脂粉体は中空であってもよい。

塗料の作製方法としては、一般的なセラミックス基板を作製する場合に用いるグリーンシート作製用の塗料を作る場合と同じ方法であり、塗料作製装置を使って塗料化する。塗料作製装置としては、ボールミル、ビーズミルといった一般的なものを用いることができる。

（塗工）
次に、ドクターブレード法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の公知の方法を用いて、作製した塗料を金属箔４上に塗工・乾燥させて、金属箔４上に塗膜５を形成する。

（脱バインダ）
続いて、金属箔４上に塗膜５が作製されたシートに脱バインダ処理を施す。脱バインダは、塗膜５中に含まれるバインダ樹脂及び樹脂粉体を除去するために行う。脱バインダは、３００〜６００℃程度の温度に所定時間保持すればよい。なお、脱バインダは、次工程の粒子結合処理の昇温過程で実施することが好ましい。また、バインダ樹脂及び樹脂粉体が除去されることにより、粒子Ｐ間に空孔（開空孔）が形成される。

脱バインダを行う雰囲気は、粒子Ｐの材質によって選択されるべきである。すなわち、粒子Ｐが酸化物の場合には、脱バインダ処理を酸化性雰囲気で行い、金属箔４を酸化することが推奨される。一般に、酸化物と金属とは加熱によって反応しない。そこで、金属箔４の表面を酸化することにより、次工程である粒子結合処理において、酸化物で構成される粒子構造体２と金属箔４との接合を促進するのである。ただし、この酸化性雰囲気中の処理は金属箔４の表層部が酸化する程度のものとするのが好ましい。金属箔４が導電層として機能するものだからである。酸化性雰囲気としては、大気、所定分圧の酸素を含む不活性ガス等が掲げられる。粒子Ｐが酸化物ではなく金属から構成される場合には、金属箔４との接合が加熱により促進されるため、不活性ガス雰囲気で脱バインダを行うことが推奨される。金属箔４の酸化防止のためである。

（粒子結合処理）
脱バインダの後に、粒子Ｐを結合する処理（粒子結合処理）を行う。この粒子結合処理の温度、雰囲気は、結合すべき粒子Ｐを構成する材料に適した条件で行う。一般的な処理温度としては、６００〜１２００℃である。粒子結合処理の雰囲気は、金属箔４が酸化されない雰囲気とすることが好ましい。例えば、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気とすればよい。

この粒子結合処理は、粒子Ｐが互いにその接触領域において反応することにより、粒子構造体２が金属箔４上に形成される。この粒子構造体２は、脱バインダによって粒子Ｐ間に形成された空孔が残存している。

粒子結合処理の条件としては、粒子Ｐ同士が完全に拡散、反応するような条件とすることは避けるべきであり、粒子Ｐが連続体を形成できる程度の反応が生じればよい。すなわち、粒子Ｐ間でネックの形成が生じる程度の条件でよい。なお、粒子結合処理を促進するためにガラス成分を添加しても良いことは言うまでもない。ガラス成分を用いることにより、粒子結合処理の温度を低くできるか、処理時間を短縮できる。ガラス成分としては、結晶化ガラスでも非晶質ガラスでも一般的なガラスであれば使用可能である。例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を含むものが挙げられ、具体的には、ＳｉＯ_２−ＢａＯ系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３系のガラスやＢｉ系のガラス及びそれらを主成分とするガラスなどが利用可能である。

ところで、本実施の形態では、金属箔４上で粒子結合処理を行う。この粒子結合処理の際の粒子Ｐの挙動について、図４に基づいて説明する。

図４は、粒子結合処理前（上段）及び後（下段）の金属箔４近傍の状態を模式的に示している。金属箔４上には、多数の粒子Ｐが存在している。この状態で粒子結合処理、つまり所定温度で加熱保持すると、粒子Ｐ同士が反応するために、その占有体積は減少する。所謂、収縮である。通常の焼成では、この収縮は等方的である。しかし、本実施の形態の場合には、金属箔４に垂直な方向（図中、矢印Ｚ）の収縮に比べて金属箔４に平行な方向（図中、矢印Ｘ）の収縮は小さい。これは、金属箔４と接触している粒子Ｐは、所定温度での加熱保持によって、金属箔４とその表面で結合し、金属箔４に平行な方向への収縮が制限されるためである。加熱保持の温度を高くすると、金属箔４に平行な方向へ収縮が進行するため、粒子構造体２には、クラックが入ってしまう。このクラックを防止するためにも、前述したように、粒子結合処理における加熱条件は軽微なものとする。加熱の保持時間によっても変動するが、１つの基準として、緻密な焼結体を得るための保持温度を１（℃）、粒子結合処理における保持温度をＴ２（℃）とすると、Ｔ２＝（０．７〜０．９）Ｔ１とすることが好ましい。さらに好ましい粒子結合処理における保持温度Ｔ２は、Ｔ２＝（０．７５〜０．８５）Ｔ１である。

なお、粒子Ｐとして酸化物を用い、脱バインダを酸化性雰囲気で行うと、金属箔４の上面（表面）には、脱バインダ処理により形成された酸化膜ＯＬが存在しており、最下層の粒子Ｐは、酸化膜ＯＬを介して金属箔４と接触している。この場合であっても、上記と同様に、粒子結合処理の過程で金属箔４に平行な方向（図中、矢印Ｘ）の収縮が制限される。

本実施の形態は、以上のように、粒子結合処理工程を経ることにより、粒子構造体２が、金属箔４の表面に接合される。したがって、以後の製造工程における粒子構造体２の可撓性を向上し、そのハンドリング性を確保することができる。一般に焼成過程でクラックが入ることが多いため、薄い多孔体を焼成により作製することは困難である。しかし、本実施の形態では、金属箔４を支持体として粒子構造体２を形成し、しかも通常の焼成よりも軽微な条件で粒子Ｐの結合を行うために、１００μｍ以下、特に５０μｍ以下といった薄い粒子構造体２を製造することができる。このような薄い粒子構造体２の製造が可能で
あるため、金属箔４を含めた複合多孔体１０の厚さを０．２ｍｍ以下、さらには０．１ｍｍ以下とすることができる。

（樹脂フィルム積層）
次に、粒子構造体２へ「樹脂フィルム接合金属箔７」を積層する。この樹脂フィルム接合金属箔７は、金属箔７２に樹脂フィルム７１が接合されたものである。金属箔７２は、最終的に導電パターン２０の形成に用いられるものであり、金属箔４と同じ材料を用いることが好ましく、銅箔、ニッケル箔、アルミ箔、金箔、これら金属元素を複数含んだ合金箔、及びこれらと他の金属とのクラッド箔を用いることができる。また、樹脂フィルム６は、粒子構造体２の空孔に含浸可能な樹脂から構成されていればよく、例えば、Ｂステージ状態（半硬化状態）の熱硬化性樹脂、又は、加熱溶融可能な熱可塑性樹脂を用いる。また、樹脂フィルム６は、少量の熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂に混合した樹脂であってもよく、これらの樹脂に種々の分散剤、可塑剤、難燃剤、添加剤等を配合したものであってもよい。

（樹脂含浸）
樹脂フィルム接合金属箔７を粒子構造体２に積層した状態で、樹脂フィルム接合金属箔７を加熱しながら加圧する。この処理により、樹脂フィルム７１は溶融し、かつ粒子構造体２の空孔内に溶融した樹脂が含浸される。この処理は、例えば、加熱プレス、加熱ラミネートにより行うことができる。また、この処理は、大気中で行うことも可能ではあるが、粒子構造体２に樹脂を含浸させやすくするために真空中で行うことが好ましい。加熱条件としては、樹脂フィルム７１が硬化もしくは溶融する温度で行う。樹脂フィルム７１が硬化もしくは溶融する温度としては、１００〜４００℃程度の条件が考えられる。

以上のような工程を経ることにより、複合多孔体１０が完成する。このように作製された複合多孔体１０は、粒子Ｐが連続し、連続した粒子Ｐ間には低透磁率である樹脂が存在しないために、高透磁率化を図ることができる。

その後、作製された複合多孔体１０の表面に形成された金属箔７２をエッチング等の方法により選択的に除去することにより、図２に示したような複合多孔体１０の表面に導電パターン２０が形成された複合電子部品１００が完成する。

以上説明したように、本実施形態によれば、複合多孔体１０の粒子Ｐが、磁性フェライトから構成される場合、粒子構造体２の空孔を樹脂で充填しているため、誘電率を下げることができる。また、その樹脂中に高誘電体からなる粒子を分散させることによって、誘電率を上げることも可能であり、充填樹脂の設計により、誘電特性を制御することができる。充填樹脂中に添加する誘電体フィラーとしては、孔の形状以下の粒子サイズであれば良く、所望する誘電特性に沿って選ばれるものである。例えば、誘電率を高くする場合には、誘電率が高く、誘電率が１００以上となるようなＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３、ＢａｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３を単独又は主成分とする複合酸化物を用いることができる。また、カーボンを分散混合させたものを含浸して、誘電率コントロールすることもできる。

複合多孔体１０の製造方法は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の方法を適用することができる。

例えば、上記の実施の形態では、粒子Ｐ、バインダ樹脂及び樹脂粉体を溶媒中へ溶解及び分散させ、塗料を作製したが、樹脂粉体を加えなくてもよい。

また、上記実施形態においては、金属箔７２に樹脂フィルム７１が接合された樹脂フィルム接合金属箔７を、粒子構造体２に積層して、上記と同様に加熱、加圧を施す樹脂含浸処理を行うことにより、粒子構造体２の表面及び裏面に第１の導電金属基体としての金属箔４、第２の導電金属基体としての金属箔７２がそれぞれ形成された複合多孔体１０を作製しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方法により作製することもできる。

例えば、図５に示すように、図２に示した金属箔４上に粒子構造体２が作製されたシートを２枚準備し、粒子構造体２が対向するように配置するとともに、両者の間に、Ｂステージ状態あるいは含浸可能な完全硬化前の樹脂フィルム６を配置し、加熱しながら加圧する。この場合、図５に示すように、２層分の厚さを有する粒子構造体２が配置された複合多孔体３０を作製できる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る複合電子部品の構成を示す略外観斜視図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿った複合電子部品の側面断面図である。

図６及び図７に示すように、本実施形態の複合電子部品２００は、導電パターン２０がヘリカル状に形成されている点に特徴を有している。そのため、複合多孔体１０は多層構造を有し、各層に形成された不完全なループパターンの端部同士がビアホール電極２１で接続されることにより、立体的なヘリカルパターンが実現されている。表面の独立した端子電極２０ａは、最下層のループパターンの端部とビアホール電極２１を介して接続されている。その他の点については第１の実施形態と同様であるため、同じ構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。このように形成された導電パターン２０も、例えばＲＦＩＤ用アンテナコイルとして用いることができる。

次に、以上のように構成された複合電子部品２００は、図３に示した製造工程により作製された複合多孔体１０の表面に、樹脂が含浸された粒子構造体２を積層した後、その表面に導電パターン２０を形成すると共に、必要に応じてビアホール電極２１を形成する積層工程を数回繰り返すことにより作製することができる。ここで、樹脂が含浸された粒子構造体２の積層の方法は限定されない。例えば、樹脂硬化済みの粒子構造体２同士を接着剤により接合して積層することができる。また、接着剤を用いることなく、粒子構造体２の含浸樹脂を利用して接合することもできる。例えば、熱可塑性樹脂を用いている場合には、樹脂硬化済みの粒子構造体２同士を貼り合せた状態で、加熱、冷却することにより接合することができる。また、樹脂が硬化していない状態で粒子構造体２を積層し、含浸樹脂の接着力を利用して貼り付けることもできる。この場合、粒子構造体２が金属箔４に接合された状態で粒子構造体２同士を貼り合せ、含浸樹脂硬化による接合後に金属箔４を除去すればよい。積層された各層（複合多孔体）は、材料組成や各種特性が異なるものを組み合わせてもよいし、同じものを積層してもよい。

また、このとき加工プロセスは、通常のプリント基板の加工プロセスを用いることができる。例えば、導電パターン２０の形成では、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法を用いることができる。また、ビアホール電極２１の形成では、例えば、レーザ加工、エッチング等を用いることができる。したがって、低コスト且つ比較的短期間で作製することが可能である。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る複合電子部品の構成を示す略外観斜視図である。

図８に示すように、この複合電子部品３００の特徴は、複合多孔体１０の表面に半導体ＩＣチップ２２、キャパシタなどの受動素子２３といった電子部品が実装されたものである。その他の点については第１の実施形態と同様であるため、同じ構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。このように構成された複合電子部品３００は、例えばＲＦＩＤ用アンテナモジュールとして機能することができる。

図９乃至１１は、複合多孔体１０へのチップ部品の実装形態を示す略断面図である。

図９（ａ）の実施形態では、半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３が複合多孔体１０の表面に実装されている。複合多孔体１０は多層構造を有し、半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は、内層（あるいは表層）の配線層２５を経由して複合多孔体１０の表面に形成されたスパイラル状の導電パターン２０と電気的に接続される。

図９（ｂ）の実施形態では、半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は複合多孔体１０の裏面に実装されている。そのため、複合多孔体の裏面の中央部にある金属箔４はエッチング等の手法により選択的に除去され、多孔体本体１が露出した領域に半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３が実装される。複合多孔体１０は多層構造を有し、半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は、内層（あるいは表層）の配線層２５を経由して複合多孔体１０の表面に形成されたスパイラル状の導電パターン２０と電気的に接続される。

図１０（ａ）の実施形態では、予め複合多孔体１０の表面の中央部にキャビティ１０Ｃを形成し、このキャビティ１０Ｃ内に半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３が実装されている。キャビティは、例えば多孔体本体のエッチングにより形成することができる。半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３が実装されたキャビティ１０Ｃ内は樹脂２４で埋められ、これらの電子部品は基板に内蔵される。このときの樹脂２４としては、粒子構造体２の含浸樹脂と同一の材料を用いることが好ましいが、他の樹脂を用いることもできる。半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は、内層の配線層２５を経由して複合多孔体１０の表面に形成されたスパイラル状の導電パターン２０と電気的に接続される。

図１０（ｂ）の実施形態では、予め複合多孔体１０の裏面の中央部にキャビティ１０Ｃを形成し、このキャビティ１０Ｃ内に半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３が実装されている。そのため、複合多孔体の裏面の中央部にある金属箔４はエッチング等の手法により選択的に除去され、多孔体本体１が露出した領域をエッチングすることにより形成することができる。半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３が実装されたキャビティ１０Ｃ内は樹脂２４で埋められ、これらの電子部品は基板に内蔵される。このときの樹脂２４としては、粒子構造体２の含浸樹脂と同一の材料を用いることが好ましいが、他の樹脂を用いることもできる。半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は、内層の配線層２５を経由して複合多孔体１０の表面に形成されたスパイラル状の導電パターン２０と電気的に接続される。

図１１（ａ）の実施形態では、予め複合多孔体１０内に半導体ＩＣチップ２２が埋め込まれるとともに、受動素子２３が複合多孔体１０の表面に実装されている。そのため、複合多孔体１０は多層構造を有しており、半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は、内層（あるいは表層）の配線層２５を経由して複合多孔体１０の表面に形成されたスパイラル状の導電パターン２０と電気的に接続される。

図１１（ｂ）の実施形態では、予め複合多孔体１０内に半導体ＩＣチップ２２が埋め込まれるとともに、複合多孔体１０の裏面に受動素子２３が実装されている。そのため、複合多孔体の裏面の中央部にある金属箔４はエッチング等の手法により選択的に除去され、多孔体本体１が露出した領域に受動素子２３が実装される。また、複合多孔体１０は多層構造を有しており、半導体ＩＣチップ２２及び受動素子２３は、内層（あるいは表層）の配線層２５を経由して複合多孔体１０の表面に形成されたスパイラル状の導電パターンと電気的に接続される。

なお、図１１（ａ）に示した複合電子部品は、例えば図１２に示す工程により製造することができる。この工程では、まず複合多孔体１０の表面に半導体ＩＣチップ２２をフェースアップの状態で搭載し、その上にプリプレグ等の樹脂シート８を積層する（図１２（ａ））。次に、樹脂シート８にビアホール電極２６を形成すると共に、樹脂シート８の表面に導電パターン２０を形成し、さらにその上に樹脂が含浸された粒子構造体２からなる新たな複合多孔体を積層する（図１２（ｂ））。これにより、半導体ＩＣチップ２２は複合多孔体１０内に埋め込まれた状態となり、多層構造の複合多孔体の内層に配線層２５が形成された状態となる。その後、複合多孔体１０にビアホール電極２６を形成すると共に、複合多孔体１０の表面にスパイラル状の導電パターン２０を形成し、さらにその上方に受動素子２３を実装することにより、図１１（ａ）に示した複合電子部品が完成する（図１２（ｃ））。

図１１（ｂ）に示した複合電子部品も、図１２に示した工程と同様の工程により製造することができる。その際、半導体ＩＣ２２はフェースアップの状態で複合多孔体１０に埋め込まれ、多層構造の複合多孔体の内層に形成された配線層２５を経由して、表面のスパイラル状の導電パターン及び裏面の受動素子２３と電気的に接続される。

このように、複合多孔体１０へのチップ部品の実装形態としては種々の形態が考えられるが、いずれの場合も、基板の透磁率が非常に高いことから、ノイズの影響を十分抑制することができる。また、非常に薄くフレキシブルな基板上に所望の導電パターンを形成すると共に、各種チップ部品を実装しているので、この複合電子部品が実装される電子機器の小型・薄型化に貢献できる。また、その製造においては、一般的なプリント基板と同じ加工方法を用いることができ、低コスト且つ比較的短時間で作製することができる。また、ハンドリング性が良く、そのフレキシブル性が高いことから、平面でない電子機器の筐体面に密着させて配置することも可能であり、設計の自由度を高めることができる。

本発明は、以上の各実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、複合電子部品の一例としてＲＦＩＤ用アンテナコイルやＲＦＩＤ用アンテナモジュールといったアンテナ装置を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、あらゆる電子部品に適用することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合電子部品の構成を示す略外観斜視図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った複合電子部品の側面断面図である。 図３は、複合多孔体１０の製造工程を示す図である。 図４は、粒子結合処理前（上段）及び後（下段）の金属箔４近傍の状態を模式的に示している。 図５は、複合多孔体３０の製造工程を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る複合電子部品の構成を示す略外観斜視図である。 図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿った複合電子部品の側面断面図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る複合電子部品の構成を示す略外観斜視図である。 図９は、複合多孔体１０へのチップ部品の実装形態を示す略断面図であって、（ａ）は表面実装タイプ、（ｂ）は裏面実装タイプを示している。 図１０は、複合多孔体１０へのチップ部品の実装形態を示す略断面図であって、（ａ）は表面キャビティ実装タイプ、（ｂ）は裏面キャビティ実装タイプを示している。 図１１は、複合多孔体１０へのチップ部品の実装形態を示す略断面図であって、（ａ）はＩＣ埋め込み表面実装タイプ、（ｂ）はＩＣ埋め込み裏面実装タイプを示している。 図１２は、図１１（ａ）に示したＩＣ埋め込み表面実装タイプの複合電子部品の製造工程を示す図である。

符号の説明

１ 多孔体本体
２ 粒子構造体
３ 樹脂相
４ 金属箔
５ 塗膜
６ 樹脂フィルム
７ 樹脂フィルム接合金属箔
８ 樹脂シート
１０ 複合多孔体
１０Ｃ キャビティ
２０ 導電パターン
２０ａ 端子電極
２１ ビアホール電極
２２ 半導体ＩＣチップ
２３ 受動素子
２４ 樹脂
２５ 配線層
２６ ビアホール電極
３０ 複合多孔体
７１ 樹脂フィルム
７２ 金属箔
１００ 複合電子部品
２００ 複合電子部品
３００ 複合電子部品
ＯＬ 酸化膜
Ｐ 粒子

Claims (12)

1. 複合多孔体と、少なくとも前記複合多孔体の表面に形成された導電パターンと、前記導電パターンと電気的に接続された半導体ＩＣチップとを備え、
   前記複合多孔体は、多孔体本体と配線層とが交互に積層された多層構造を有し、
   前記多孔体本体は、磁性体からなる粒子がネックにより結合され、外部に連通する空孔を有する粒子構造体と、前記粒子構造体の前記空孔に充填された樹脂相とを備え、
   前記半導体ＩＣチップは、前記複合多孔体内に埋め込まれていることを特徴とする複合電子部品。
2. 前記半導体ＩＣチップは、前記複合多孔体の表面又は裏面に形成されたキャビティ内に実装されており、
   前記キャビティ内は前記樹脂相と同一材料の樹脂で埋められていることを特徴とする請求項１に記載の複合電子部品。
3. 前記複合多孔体は、積層された第１及び第２の複合多孔体からなり、
   前記第１の複合多孔体と前記第２の複合多孔体との間には樹脂層が設けられており、
   前記半導体ＩＣチップは、前記樹脂層内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合電子部品。
4. 前記多孔体本体の厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の複合電子部品。
5. 前記粒子構造体は、前記粒子が連続したネットワーク状の構造を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複合電子部品。
6. 前記粒子構造体の空孔率が２０〜８０％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複合電子部品。
7. 前記導電パターンがスパイラル状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の複合電子部品。
8. 前記導電パターンがヘリカル状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の複合電子部品。
9. 前記導電パターンと電気的に接続された受動素子をさらに備え、前記受動素子は、前記半導体ＩＣチップと共に前記複合多孔体内に埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか1項に記載の複合電子部品。
10. 複合多孔体を形成する工程と、
    前記複合多孔体の表面又は裏面の中央部にキャビティを形成する工程と、
    前記キャビティ内に半導体ＩＣチップを実装する工程と、
    前記キャビティ内に樹脂を充填して前記半導体ＩＣチップを前記複合多孔体内に埋め込む工程とを備え、
    前記複合多孔体を形成する工程は、
    少なくとも磁性体の粒子及びバインダを溶媒中に溶解及び分散させて得られる塗料を金属箔に塗布する工程と、
    前記金属箔に塗布された前記塗料の脱バインダ処理を行う工程と、
    前記磁性体の粒子の結合処理を行うことにより粒子構造体を生成する工程と、
    前記粒子構造体に樹脂を積層する工程と、
    前記樹脂を加熱しながら加圧することにより前記粒子構造体に前記樹脂を含浸させ且つ硬化させる工程と、
    前記樹脂が含浸された前記粒子構造体の表面に導電パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする複合電子部品の製造方法。
11. 第１及び第２の複合多孔体を形成する工程と、
    第１の複合多孔体の表面に半導体ＩＣチップを搭載し、その上に樹脂シートを積層する工程と、
    前記樹脂シートにビアホール電極を形成すると共に前記樹脂シートの表面に導電パターンを形成する工程と、
    前記樹脂シートの上に樹脂が含浸された粒子構造体からなる第２の複合多孔体を積層する工程とを備え、
    前記第１及び第２の複合多孔体の各々を形成する工程は、
    少なくとも磁性体の粒子及びバインダを溶媒中に溶解及び分散させて得られる塗料を金属箔に塗布する工程と、
    前記金属箔に塗布された前記塗料の脱バインダ処理を行う工程と、
    前記磁性体の粒子の結合処理を行うことにより粒子構造体を生成する工程と、
    前記粒子構造体に樹脂を積層する工程と、
    前記樹脂を加熱しながら加圧することにより前記粒子構造体に前記樹脂を含浸させ且つ硬化させる工程と、
    前記樹脂が含浸された前記粒子構造体の表面に導電パターンを形成する工程を含み、
    前記導電パターンを形成する工程は、前記粒子構造体の表面に形成された導電膜を選択的に除去する工程を含むことを備えることを特徴とする複合電子部品の製造方法。
12. 前記導電パターンを形成する工程は、前記粒子構造体の表面に形成された導電膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の複合電子部品の製造方法。

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