JPWO2007125948A1 - アンテナ内蔵電子回路モジュールとその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュール（１）は、配線基板（２）と、受動部品および半導体素子からなる実装モジュールと、基材の第１の面にアンテナパターン（１２）が形成された樹脂シート基板（１１）と、実装モジュールと樹脂シート基板（１１）との間に介挿された磁性体層とを有し、筐体（１６）内に収納された構成を有する。

Description

本発明は、非接触ＩＣカード、無線ＬＡＮなどに用いられるＬＡＮカードや、記録担体として使用されるＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカードなどにアンテナ機能を内蔵させたアンテナ内蔵電子回路モジュールとその製造方法に関する。
近年、メモリ素子やＣＰＵ素子を内蔵させたカード型の記録担体の応用範囲と使用の簡便性を向上させるために、無線通信機能を付加することが要望されている。このような機器として、例えば、ワイヤレス送受信機能を備えたメモリカード、アンテナ機能を備えた高周波半導体モジュールなどが開発されている。
以下に、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールについて説明する。図６は、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第１の例を示す図である。図６はＳＤメモリカードを展開した図であって、実装モジュール３０にはメモリ素子３１とＣＰＵ素子３２が実装されている。一方、アンテナ３５は、粘着体３４に導電材質をプリントして形成されている。
このように構成された実装モジュール３０とアンテナ３５とを図面中の矢印で示す方向に重ねて実装モジュールの接続線３３とアンテナ３５が接触するように位置合わせし、粘着体３４によって接着・固定している（例えば、特許文献１参照）。
このように構成したアンテナ内蔵電子回路モジュールでは、非接触によって本体機器とのデータの読み取りや保存などを行うことができる。
また、図７は、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第２の例を示す断面図である。図７は無線ＬＡＮなどに用いられる高周波用半導体モジュールであって、ベースプレート４１と、送受信用のアンテナパターン４３を備えたアンテナ基板４２と、半導体素子４８、４９と、回路基板４６と、導体リード５０とからなる。
回路基板４６は低誘電率の基材に導体として、Ｎｉ／Ａｕめっきを形成したＣｕ箔からなる配線導体５１を形成している。そして、回路基板４６および半導体素子４８、４９をベースプレート４１にＡｇペースト剤で接着固定している。さらに、片面導体付きＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープを回路基板４６に位置決めして仮止め用接着剤で固定し、ボンディングツールによりＴＡＢテープの導体リードと半導体素子４８、４９の電極を超音波圧着する。その後、ＴＡＢテープの導体リードを回路基板４６の配線導体５１に超音波圧着し、導体リード５０を残して、仮止め用接着剤とＴＡＢフィルムを取り除く。このとき、回路基板４６の配線導体５１とアンテナ基板４２のアンテナパターン４３は、ベースプレート４１などを貫通する中心導体５２により接続されている。これにより、導体リード５０は、Ａｕワイヤーに比較して断面積が大きく配線抵抗が小さいので、信号伝送損失の低減と特性の安定性を向上させることができるとしている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、上記第１の例では、半導体素子を搭載した実装モジュールとアンテナの接続ステップにおいて、アンテナを粘着体に貼着した後に、アンテナと実装モジュールの接続線を位置合わせして実装モジュールに貼着する必要がある。そのため、接触部を上方から視認することが困難なため、位置合わせなどの接続方法に課題がある。
また、上記第２の例では、ＴＡＢテープを仮固定し、ボンディング後にＴＡＢフィルムを取り除くなど、複雑な製造ステップが必要となるため生産性に課題がある。
また、これらの例のいずれも半導体素子から反射する電磁波がアンテナ特性に影響を与えることは示されておらず、その解決方法も開示されていない。特に、ＳＤカードのように筐体の大半を半導体素子が占める場合には、反射する電磁波の影響が大きく問題となり、その解決が課題となっている。
特開２００６−１８６２４号公報 特開２００３−５９９６８号公報
本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールは、第１の主面に形成され受動部品および半導体素子に接続する配線パターンと配線パターンに接続する複数の貫通電極とを有する配線基板と、配線基板に実装された受動部品および半導体素子からなる実装モジュールと、基材の第１の主面にアンテナパターンが形成され、アンテナパターンの第１の端子は基材に設けた開口に突出して形成され、かつアンテナパターンの第２の端子は基材外周の一つの辺から突出して形成された樹脂シート基板と、実装モジュールの配線基板の第２の主面と樹脂シート基板の基材の第２の主面との間に介挿された磁性体層とを有し、実装モジュールの貫通電極を介して半導体素子と樹脂シート基板の第１の端子および第２の端子とが電気的に接続され、かつ実装モジュールと樹脂シート基板が筐体内に収納されている構成を備える。
この構成により、磁性体粒子を含有する磁性体層が実装モジュールによる電磁波の反射の影響などを防止することができるため、アンテナ感度が変化することがなく、安定で、かつ一定の通信距離を確保することができる。
また、本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法は、第１の主面に形成され受動部品および半導体素子に接続する配線パターンと配線パターンに接続する複数の貫通電極とを有する配線基板に受動部品および半導体素子を実装する実装モジュール形成ステップと、基材の第１の主面にアンテナパターンを形成し、アンテナパターンの第１の端子は基材に設けた開口に突出して形成し、かつアンテナパターンの第２の端子は基材外周の一つの辺から突出して形成する樹脂シート基板形成ステップと、樹脂シート基板の基材の第２の主面と配線基板の第２の主面間を磁性体層を介して接着するとともに、アンテナパターンの第１の端子と第２の端子をそれぞれ実装モジュールの貫通電極に接続する端子接続ステップと、実装モジュールおよび樹脂シート基板を筐体内に収納するステップと、を含む。
この方法により、製造ステップを連続的にすることができ、大幅な生産性の向上が図れる。
図１Ａは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールを説明する図である。 図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線で切断した断面図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図である。 図２Ｄは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する図である。 図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線で切断した断面図である。 図３Ｃは、本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する断面図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第２ステップを説明する図である。 図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線で切断した断面図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第３ステップを説明する図である。 図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線で切断した断面図である。 図６は、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第１の例を示す図である。 図７は、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第２の例を示す断面図である。
符号の説明
１ アンテナ内蔵電子回路モジュール
２ 配線基板
２ａ，１１ａ 第１の主面
２ｂ，１１ｂ 第２の主面
３ 配線パターン
４ 外部接続端子
５ａ，５ｂ 貫通電極
６，８，４８，４９ 半導体素子
７，９ 電極
１０ 受動部品
１１ 樹脂シート基板
１２，４３ アンテナパターン
１２ａ Ｃｕ箔
１３ 開口（第１の開口）
１４ 磁性体層
１５ａ 第１の端子
１５ｂ 第２の端子
１６ 筐体
１７，３０ 実装モジュール
１９ 圧力
２０ 一体化構造体
２２ キャリアテープ
２３ 第２の開口
２４ 切断線
３１ メモリ素子
３２ ＣＰＵ素子
３３ 接続線
３４ 粘着体
３５ アンテナ
４１ ベースプレート
４２ アンテナ基板
４６ 回路基板
５０ 導体リード
５１ 配線導体
以下、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１Ａと図１Ｂは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールを説明する図である。図１Ａは、アンテナ内蔵電子回路モジュール１の裏面から見た図であり、内部が見えるように筐体の下面を省略して示している。また、図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線で切断した断面図である。
図１Ａと図１Ｂに示すように、アンテナ内蔵電子回路モジュール１は、実装モジュール（図示せず）、樹脂シート基板１１とそれらの間に介挿された磁性体層１４を、筐体１６に内蔵した構成を有する。そして、実装モジュールは、配線基板２の第１の主面２ａに形成された配線パターン３上の電極端子に実装された受動部品１０や半導体素子６、８の電極７、９と、第２の主面２ｂに設けた外部接続端子４で構成されている。ここで、本実施の形態では、半導体素子８は、例えばＣＰＵを含む制御回路用半導体素子で、半導体素子６はフラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ、ＭＲＡＭやＲＲＡＭなどの半導体記憶素子であり、受動部品１０は、コンデンサ、抵抗やコイルなどである。
また、樹脂シート基板１１は、基材の第１の主面１１ａに第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂを有するアンテナパターン１２を備えている。そして、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａは、基材の開口１３に突出し、第２の端子１５ｂは基材外周の１辺から突出して設けられている。さらに、実装モジュールの配線基板２の第２の主面２ｂと樹脂シート基板１１の基材の第２の主面１１ｂ間は、磁性体層１４を介して接着固定され、筐体１６に、少なくとも配線基板２の外部接続端子４を露出させて内蔵されている。このとき、磁性体層１４は、樹脂シート基板１１の基材の第２の主面１１ｂにアンテナパターン１２の外形寸法よりやや大きな形状で、かつ基材の開口１３以外の部分に設けられている。
また、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂは、配線基板２に設けた貫通電極５ａ、５ｂを介して、例えば導電性接着剤などで配線パターン３と接続されている。上記接続は、導電性接着剤以外に、はんだ付けなどで行ってもよい。
なお、図１Ａや図１Ｂでは、配線基板２の第２の主面２ｂには外部接続端子４が形成された例で示しているが、これに限られない。例えば、外部接続端子４はデータの送受信や電力の供給を接触型で行うための端子であるので、アンテナパターンを介してデータの送受信や電力の供給を非接触型で行う場合には、必ずしも必要ではない。
ここで、配線基板２としては、ガラス繊維やケブラーなどの有機物からなる繊維にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを含浸して硬化させた基板を用いたものや、ＢＴレジン、液晶ポリマーを用いたものなど、種々の樹脂基板を用いることができる。
また、樹脂シート基板１１の基材としては、ポリエステル、ポリイミドなど、種々の基材を用いることができる。
また、磁性体層１４としては、例えばフェライト粉などの磁性体粒子をエポキシ樹脂などの樹脂を混合し含有した磁性体ペーストを印刷して、例えば１０μｍ〜５０μｍの厚みに形成した磁性体シートを用いることができる。これにより、必要とされる電磁波の吸収に対応して、任意の厚みの磁性体層を形成できるため、さらにアンテナ特性を向上できる。なお、フェライトなどの磁性体粒子からなる磁性体セラミックシートを貼り付けてもよく、薄型で、半導体素子への電磁波の入射を遮蔽する効果の高い構成とできる。
さらに、アンテナパターン１２は、樹脂シート基板１１の基材に、例えばＣｕ箔を貼り付けフォトリソグラフィプロセスとエッチングプロセスにより形成される。これにより、導電性ペーストを用いて印刷法により形成する方法と比べて微細なアンテナパターン１２の形成が容易で、例えば１３．５６ＭＨｚ帯の長いアンテナ長の要求にも対応が可能となる。
本発明によれば、磁性体層により実装モジュールの半導体素子への電磁波の入射を遮蔽することにより、半導体素子からの電磁波の反射を防止し、安定したアンテナ感度で、かつ一定の通信距離で送受信できるアンテナ内蔵電子回路モジュールを実現できる。
以下、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図２Ａから図２Ｄは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図である。
まず、図２Ａに示すように、配線基板２に、例えば型成型、ドリリング法やレーザー法などで第１の主面２ａから第２の主面２ｂに貫通孔を形成し、貫通孔に、例えばめっき法や導電ペーストを用いて印刷法で充填して貫通電極５ａ、５ｂを形成する。そして、配線基板２の第１の主面２ａに配線パターン３、第２の主面２ｂに外部接続端子４を、例えばフォトリソグラフィ法などを用いて形成する。さらに、配線パターン３の所定の位置に設けた電極端子と、例えば半導体記憶素子である半導体素子６、制御回路用半導体素子である半導体素子８および受動部品１０を実装して実装モジュール１７を形成する。このとき、半導体素子６、８には、例えばはんだバンプ、金バンプやスタッドバンプなどの電極７、９が予め形成され、配線基板２の電極端子にフリップチップ実装される。
また、基材の第１の主面１１ａに、例えばＣｕ箔などを貼り付けた後、エッチングにより所定の形状の第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂを有するアンテナパターン１２を形成する。そして、基材の第２の主面１１ｂに、例えば印刷法で磁性体層１４を形成して樹脂シート基板１１を作製する。このとき、樹脂シート基板１１の基材には、その第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂを貫通する開口１３が形成されている。そして、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａは開口１３に突出し、第２の端子１５ｂは樹脂シート基板１１外周の一辺から突出した状態で設けられている。
つぎに、図２Ｂに示すように、実装モジュール１７の配線基板２の第２の主面２ｂに、接着剤（図示せず）などを用いて樹脂シート基板１１の基材の第２の主面１１ｂに形成した磁性体層１４を接着する。このとき、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａを貫通電極５ａに、第２の端子１５ｂを貫通電極５ｂに、それぞれ位置合わせする。そして、この状態で、第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂに、例えばボンディング治具などにより圧力１９を加えて、貫通電極５ａ、５ｂに圧着する。
なお、予め貫通電極５ａ、５ｂの上にめっき法で、例えばＮｉ、Ａｕなどの金属皮膜（図示せず）を設け、耐環境性を向上させていてもよい。また、第１の端子１５ａ、第２の端子１５ｂと貫通電極５ａ、５ｂとの間を、はんだや導電性接着剤で接続し、接続抵抗や接続強度などの信頼性を向上させてもよい。
上記ステップにより、図２Ｃに示す、実装モジュール１７と樹脂シート基板１１とを合体した一体化構造体２０が作製される。
つぎに、図２Ｄに示すように、一体化構造体２０の少なくとも外部接続端子４を露出させて筐体１６内に収納する。これにより、本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールが作製される。
なお、図２Ｄにおいて、配線基板２の第２の主面２ｂに外部接続端子４を形成し、外部接続端子４を露出させて筐体１６内に収納した例で説明したが、これに限られない。例えば、非接触型で使用する場合には、この外部接続端子４は形成しなくてもよい。これにより、防塵性や耐湿性などの信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態に用いられるアンテナパターンが形成された樹脂シート基板の製造方法について詳細に説明する。
図３Ａから図５Ｂは、本発明の実施の形態に用いられるアンテナパターンが形成された樹脂シート基板の製造方法を説明する図である。図３Ａはアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線で切断した断面図、図３Ｃはアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する断面図である。また、図４Ａはアンテナ基板の製造方法の第２ステップを説明する図で、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線で切断した断面図である。また、図５Ａはアンテナ基板の製造方法の第３ステップを説明する図で、図５Ｂは図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線で切断した断面図である。
図３Ａと図３Ｂは、スプロケットホールを有する連続したキャリアテープ２２である。キャリアテープ２２には、例えば、第１の開口１３が１個に対して実装モジュールの外周となる長方形状の第２の開口２３が４個の割合で形成されている。
なお、第２の開口２３として、隣接する第１の開口１３の間に２個の開口を設けた例で説明したが、まとめて１個の開口としてもよい。
つぎに、図３Ｃに示すように、アンテナパターンを形成するための、例えば３０μｍ厚のＣｕ箔１２ａを、キャリアテープ２２の一方の面に接着する。
つぎに、図４Ａと図４Ｂに示すように、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、Ｃｕ箔１２ａの上に選択的にフォトレジスト膜を形成し、Ｃｕ箔１２ａをエッチングして、アンテナパターン１２を形成する。このとき、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａは、第１の開口１３に突出するよう形成され、第２の端子１５ｂは、第２の開口２３に突出するように形成される。
なお、例えば１３．５６ＭＨｚ帯を用いる場合、アンテナパターン１２は、図４Ａに示すように、第２の開口２３で囲まれた領域内に渦巻状に形成されるが、これに限られず、使用する帯域により各種アンテナパターンで形成される。
つぎに、図５Ａに示すように、キャリアテープ２２のアンテナパターン１２が形成された領域の反対面に、少なくとも渦巻状のアンテナパターン１２を覆うように磁性体層１４を形成する。これにより、図５Ｂに示すように、磁性体層１４は、少なくともアンテナパターン１２は覆い、第１の開口１３、第２の開口２３を除く領域に形成される。このとき、磁性体層１４は、磁性体粒子を分散させたペーストを塗布する方法、または磁性体粒子を分散させたシートを接着剤で接着する方法によって形成することができる。
なお、磁性体粒子の表面を絶縁性の被膜で被覆して磁性体層を形成してもよい。これにより、樹脂シート基板１１の絶縁性をさらに向上させることができる。
つぎに、図５Ｂの第２の開口２３に沿って示す切断線２４により、アンテナパターン１２が形成されたキャリアテープ２２を切断・分割することによって樹脂シート基板１１が作製される。
本発明の製造方法によれば、低コストで生産よくアンテナ内蔵電子回路モジュールを作製できる。
なお、本実施の形態では、キャリアテープから樹脂シート基板を切断・分割して、実装モジュールに固定する例で説明したが、これに限られない。例えば、実キャリアテープの樹脂シート基材と対向して実装モジュールを接着固定した後に、キャリアテープを切断・分割して樹脂シート基板を備えたアンテナ内蔵電子回路モジュールを作製してもよい。これにより、連続して作製できるため、さらに低コストで高い生産性でアンテナ内蔵電子回路モジュールが作製できる。
本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールは、薄型、高密度、高信頼性が要望される、ＳＤメモリカードなどの半導体記憶装置や無線ＬＡＮなどの電子装置において有用である。
本発明は、非接触ＩＣカード、無線ＬＡＮなどに用いられるＬＡＮカードや、記録担体として使用されるＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカードなどにアンテナ機能を内蔵させたアンテナ内蔵電子回路モジュールとその製造方法に関する。
近年、メモリ素子やＣＰＵ素子を内蔵させたカード型の記録担体の応用範囲と使用の簡便性を向上させるために、無線通信機能を付加することが要望されている。このような機器として、例えば、ワイヤレス送受信機能を備えたメモリカード、アンテナ機能を備えた高周波半導体モジュールなどが開発されている。
以下に、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールについて説明する。図６は、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第１の例を示す図である。図６はＳＤメモリカードを展開した図であって、実装モジュール３０にはメモリ素子３１とＣＰＵ素子３２が実装されている。一方、アンテナ３５は、粘着体３４に導電材質をプリントして形成されている。
このように構成された実装モジュール３０とアンテナ３５とを図面中の矢印で示す方向に重ねて実装モジュールの接続線３３とアンテナ３５が接触するように位置合わせし、粘着体３４によって接着・固定している（例えば、特許文献１参照）。
このように構成したアンテナ内蔵電子回路モジュールでは、非接触によって本体機器とのデータの読み取りや保存などを行うことができる。
また、図７は、従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第２の例を示す断面図である。図７は無線ＬＡＮなどに用いられる高周波用半導体モジュールであって、ベースプレート４１と、送受信用のアンテナパターン４３を備えたアンテナ基板４２と、半導体素子４８、４９と、回路基板４６と、導体リード５０とからなる。
回路基板４６は低誘電率の基材に導体として、Ｎｉ／Ａｕめっきを形成したＣｕ箔からなる配線導体５１を形成している。そして、回路基板４６および半導体素子４８、４９をベースプレート４１にＡｇペースト剤で接着固定している。さらに、片面導体付きＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープを回路基板４６に位置決めして仮止め用接着剤で固定し、ボンディングツールによりＴＡＢテープの導体リードと半導体素子４８、４９の電極を超音波圧着する。その後、ＴＡＢテープの導体リードを回路基板４６の配線導体５１に超音波圧着し、導体リード５０を残して、仮止め用接着剤とＴＡＢフィルムを取り除く。このとき、回路基板４６の配線導体５１とアンテナ基板４２のアンテナパターン４３は、ベースプレート４１などを貫通する中心導体５２により接続されている。これにより、導体リード５０は、Ａｕワイヤーに比較して断面積が大きく配線抵抗が小さいので、信号伝送損失の低減と特性の安定性を向上させることができるとしている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、上記第１の例では、半導体素子を搭載した実装モジュールとアンテナの接続ステップにおいて、アンテナを粘着体に貼着した後に、アンテナと実装モジュールの接続線を位置合わせして実装モジュールに貼着する必要がある。そのため、接触部を上方から視認することが困難なため、位置合わせなどの接続方法に課題がある。
また、上記第２の例では、ＴＡＢテープを仮固定し、ボンディング後にＴＡＢフィルムを取り除くなど、複雑な製造ステップが必要となるため生産性に課題がある。
また、これらの例のいずれも半導体素子から反射する電磁波がアンテナ特性に影響を与えることは示されておらず、その解決方法も開示されていない。特に、ＳＤカードのように筐体の大半を半導体素子が占める場合には、反射する電磁波の影響が大きく問題となり、その解決が課題となっている。
特開２００６−１８６２４号公報 特開２００３−５９９６８号公報
本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールは、第１の主面に形成され受動部品および半導体素子に接続する配線パターンと配線パターンに接続する複数の貫通電極とを有する配線基板と、配線基板に実装された受動部品および半導体素子からなる実装モジュールと、基材の第１の主面にアンテナパターンが形成され、アンテナパターンの第１の端子は基材に設けた開口に突出して形成され、かつアンテナパターンの第２の端子は基材外周の一つの辺から突出して形成された樹脂シート基板と、実装モジュールの配線基板の第２の主面と樹脂シート基板の基材の第２の主面との間に介挿された磁性体層とを有し、実装モジュールの貫通電極を介して半導体素子と樹脂シート基板の第１の端子および第２の端子とが電気的に接続され、かつ実装モジュールと樹脂シート基板が筐体内に収納されている構成を備える。
この構成により、磁性体粒子を含有する磁性体層が実装モジュールによる電磁波の反射の影響などを防止することができるため、アンテナ感度が変化することがなく、安定で、かつ一定の通信距離を確保することができる。
また、本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法は、第１の主面に形成され受動部品および半導体素子に接続する配線パターンと配線パターンに接続する複数の貫通電極とを有する配線基板に受動部品および半導体素子を実装する実装モジュール形成ステップと、基材の第１の主面にアンテナパターンを形成し、アンテナパターンの第１の端子は基材に設けた開口に突出して形成し、かつアンテナパターンの第２の端子は基材外周の一つの辺から突出して形成する樹脂シート基板形成ステップと、樹脂シート基板の基材の第２の主面と配線基板の第２の主面間を磁性体層を介して接着するとともに、アンテナパターンの第１の端子と第２の端子をそれぞれ実装モジュールの貫通電極に接続する端子接続ステップと、実装モジュールおよび樹脂シート基板を筐体内に収納するステップと、を含む。
この方法により、製造ステップを連続的にすることができ、大幅な生産性の向上が図れる。
以下、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１Ａと図１Ｂは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールを説明する図である。図１Ａは、アンテナ内蔵電子回路モジュール１の裏面から見た図であり、内部が見えるように筐体の下面を省略して示している。また、図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線で切断した断面図である。
図１Ａと図１Ｂに示すように、アンテナ内蔵電子回路モジュール１は、実装モジュール（図示せず）、樹脂シート基板１１とそれらの間に介挿された磁性体層１４を、筐体１６に内蔵した構成を有する。そして、実装モジュールは、配線基板２の第１の主面２ａに形成された配線パターン３上の電極端子に実装された受動部品１０や半導体素子６、８の電極７、９と、第２の主面２ｂに設けた外部接続端子４で構成されている。ここで、本実施の形態では、半導体素子８は、例えばＣＰＵを含む制御回路用半導体素子で、半導体素子６はフラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ、ＭＲＡＭやＲＲＡＭなどの半導体記憶素子であり、受動部品１０は、コンデンサ、抵抗やコイルなどである。
また、樹脂シート基板１１は、基材の第１の主面１１ａに第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂを有するアンテナパターン１２を備えている。そして、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａは、基材の開口１３に突出し、第２の端子１５ｂは基材外周の１辺から突出して設けられている。さらに、実装モジュールの配線基板２の第２の主面２ｂと樹脂シート基板１１の基材の第２の主面１１ｂ間は、磁性体層１４を介して接着固定され、筐体１６に、少なくとも配線基板２の外部接続端子４を露出させて内蔵されている。このとき、磁性体層１４は、樹脂シート基板１１の基材の第２の主面１１ｂにアンテナパターン１２の外形寸法よりやや大きな形状で、かつ基材の開口１３以外の部分に設けられている。
また、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂは、配線基板２に設けた貫通電極５ａ、５ｂを介して、例えば導電性接着剤などで配線パターン３と接続されている。上記接続は、導電性接着剤以外に、はんだ付けなどで行ってもよい。
なお、図１Ａや図１Ｂでは、配線基板２の第２の主面２ｂには外部接続端子４が形成された例で示しているが、これに限られない。例えば、外部接続端子４はデータの送受信や電力の供給を接触型で行うための端子であるので、アンテナパターンを介してデータの送受信や電力の供給を非接触型で行う場合には、必ずしも必要ではない。
ここで、配線基板２としては、ガラス繊維やケブラーなどの有機物からなる繊維にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを含浸して硬化させた基板を用いたものや、ＢＴレジン、液晶ポリマーを用いたものなど、種々の樹脂基板を用いることができる。
また、樹脂シート基板１１の基材としては、ポリエステル、ポリイミドなど、種々の基材を用いることができる。
また、磁性体層１４としては、例えばフェライト粉などの磁性体粒子をエポキシ樹脂などの樹脂を混合し含有した磁性体ペーストを印刷して、例えば１０μｍ〜５０μｍの厚みに形成した磁性体シートを用いることができる。これにより、必要とされる電磁波の吸収に対応して、任意の厚みの磁性体層を形成できるため、さらにアンテナ特性を向上できる。なお、フェライトなどの磁性体粒子からなる磁性体セラミックシートを貼り付けてもよく、薄型で、半導体素子への電磁波の入射を遮蔽する効果の高い構成とできる。
さらに、アンテナパターン１２は、樹脂シート基板１１の基材に、例えばＣｕ箔を貼り付けフォトリソグラフィプロセスとエッチングプロセスにより形成される。これにより、導電性ペーストを用いて印刷法により形成する方法と比べて微細なアンテナパターン１２の形成が容易で、例えば１３．５６ＭＨｚ帯の長いアンテナ長の要求にも対応が可能となる。
本発明によれば、磁性体層により実装モジュールの半導体素子への電磁波の入射を遮蔽することにより、半導体素子からの電磁波の反射を防止し、安定したアンテナ感度で、かつ一定の通信距離で送受信できるアンテナ内蔵電子回路モジュールを実現できる。
以下、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図２Ａから図２Ｄは、本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図である。
まず、図２Ａに示すように、配線基板２に、例えば型成型、ドリリング法やレーザー法などで第１の主面２ａから第２の主面２ｂに貫通孔を形成し、貫通孔に、例えばめっき法や導電ペーストを用いて印刷法で充填して貫通電極５ａ、５ｂを形成する。そして、配線基板２の第１の主面２ａに配線パターン３、第２の主面２ｂに外部接続端子４を、例えばフォトリソグラフィ法などを用いて形成する。さらに、配線パターン３の所定の位置に設けた電極端子と、例えば半導体記憶素子である半導体素子６、制御回路用半導体素子である半導体素子８および受動部品１０を実装して実装モジュール１７を形成する。このとき、半導体素子６、８には、例えばはんだバンプ、金バンプやスタッドバンプなどの電極７、９が予め形成され、配線基板２の電極端子にフリップチップ実装される。
また、基材の第１の主面１１ａに、例えばＣｕ箔などを貼り付けた後、エッチングにより所定の形状の第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂを有するアンテナパターン１２を形成する。そして、基材の第２の主面１１ｂに、例えば印刷法で磁性体層１４を形成して樹脂シート基板１１を作製する。このとき、樹脂シート基板１１の基材には、その第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂを貫通する開口１３が形成されている。そして、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａは開口１３に突出し、第２の端子１５ｂは樹脂シート基板１１外周の一辺から突出した状態で設けられている。
つぎに、図２Ｂに示すように、実装モジュール１７の配線基板２の第２の主面２ｂに、接着剤（図示せず）などを用いて樹脂シート基板１１の基材の第２の主面１１ｂに形成した磁性体層１４を接着する。このとき、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａを貫通電極５ａに、第２の端子１５ｂを貫通電極５ｂに、それぞれ位置合わせする。そして、この状態で、第１の端子１５ａと第２の端子１５ｂに、例えばボンディング治具などにより圧力１９を加えて、貫通電極５ａ、５ｂに圧着する。
なお、予め貫通電極５ａ、５ｂの上にめっき法で、例えばＮｉ、Ａｕなどの金属皮膜（図示せず）を設け、耐環境性を向上させていてもよい。また、第１の端子１５ａ、第２の端子１５ｂと貫通電極５ａ、５ｂとの間を、はんだや導電性接着剤で接続し、接続抵抗や接続強度などの信頼性を向上させてもよい。
上記ステップにより、図２Ｃに示す、実装モジュール１７と樹脂シート基板１１とを合体した一体化構造体２０が作製される。
つぎに、図２Ｄに示すように、一体化構造体２０の少なくとも外部接続端子４を露出させて筐体１６内に収納する。これにより、本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールが作製される。
なお、図２Ｄにおいて、配線基板２の第２の主面２ｂに外部接続端子４を形成し、外部接続端子４を露出させて筐体１６内に収納した例で説明したが、これに限られない。例えば、非接触型で使用する場合には、この外部接続端子４は形成しなくてもよい。これにより、防塵性や耐湿性などの信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態に用いられるアンテナパターンが形成された樹脂シート基板の製造方法について詳細に説明する。
図３Ａから図５Ｂは、本発明の実施の形態に用いられるアンテナパターンが形成された樹脂シート基板の製造方法を説明する図である。図３Ａはアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線で切断した断面図、図３Ｃはアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する断面図である。また、図４Ａはアンテナ基板の製造方法の第２ステップを説明する図で、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線で切断した断面図である。また、図５Ａはアンテナ基板の製造方法の第３ステップを説明する図で、図５Ｂは図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線で切断した断面図である。
図３Ａと図３Ｂは、スプロケットホールを有する連続したキャリアテープ２２である。キャリアテープ２２には、例えば、第１の開口１３が１個に対して実装モジュールの外周となる長方形状の第２の開口２３が４個の割合で形成されている。
なお、第２の開口２３として、隣接する第１の開口１３の間に２個の開口を設けた例で説明したが、まとめて１個の開口としてもよい。
つぎに、図３Ｃに示すように、アンテナパターンを形成するための、例えば３０μｍ厚のＣｕ箔１２ａを、キャリアテープ２２の一方の面に接着する。
つぎに、図４Ａと図４Ｂに示すように、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、Ｃｕ箔１２ａの上に選択的にフォトレジスト膜を形成し、Ｃｕ箔１２ａをエッチングして、アンテナパターン１２を形成する。このとき、アンテナパターン１２の第１の端子１５ａは、第１の開口１３に突出するよう形成され、第２の端子１５ｂは、第２の開口２３に突出するように形成される。
なお、例えば１３．５６ＭＨｚ帯を用いる場合、アンテナパターン１２は、図４Ａに示すように、第２の開口２３で囲まれた領域内に渦巻状に形成されるが、これに限られず、使用する帯域により各種アンテナパターンで形成される。
つぎに、図５Ａに示すように、キャリアテープ２２のアンテナパターン１２が形成された領域の反対面に、少なくとも渦巻状のアンテナパターン１２を覆うように磁性体層１４を形成する。これにより、図５Ｂに示すように、磁性体層１４は、少なくともアンテナパターン１２は覆い、第１の開口１３、第２の開口２３を除く領域に形成される。このとき、磁性体層１４は、磁性体粒子を分散させたペーストを塗布する方法、または磁性体粒子を分散させたシートを接着剤で接着する方法によって形成することができる。
なお、磁性体粒子の表面を絶縁性の被膜で被覆して磁性体層を形成してもよい。これにより、樹脂シート基板１１の絶縁性をさらに向上させることができる。
つぎに、図５Ｂの第２の開口２３に沿って示す切断線２４により、アンテナパターン１２が形成されたキャリアテープ２２を切断・分割することによって樹脂シート基板１１が作製される。
本発明の製造方法によれば、低コストで生産よくアンテナ内蔵電子回路モジュールを作製できる。
なお、本実施の形態では、キャリアテープから樹脂シート基板を切断・分割して、実装モジュールに固定する例で説明したが、これに限られない。例えば、実キャリアテープの樹脂シート基材と対向して実装モジュールを接着固定した後に、キャリアテープを切断・分割して樹脂シート基板を備えたアンテナ内蔵電子回路モジュールを作製してもよい。これにより、連続して作製できるため、さらに低コストで高い生産性でアンテナ内蔵電子回路モジュールが作製できる。
本発明のアンテナ内蔵電子回路モジュールは、薄型、高密度、高信頼性が要望される、ＳＤメモリカードなどの半導体記憶装置や無線ＬＡＮなどの電子装置において有用である。
本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールを説明する図 図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線で切断した断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法を説明する断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する図 図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線で切断した断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第１ステップを説明する断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第２ステップを説明する図 図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線で切断した断面図 本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の製造方法の第３ステップを説明する図 図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線で切断した断面図 従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第１の例を示す図 従来のアンテナ内蔵電子回路モジュールの第２の例を示す断面図
符号の説明
１ アンテナ内蔵電子回路モジュール
２ 配線基板
２ａ，１１ａ 第１の主面
２ｂ，１１ｂ 第２の主面
３ 配線パターン
４ 外部接続端子
５ａ，５ｂ 貫通電極
６，８，４８，４９ 半導体素子
７，９ 電極
１０ 受動部品
１１ 樹脂シート基板
１２，４３ アンテナパターン
１２ａ Ｃｕ箔
１３ 開口（第１の開口）
１４ 磁性体層
１５ａ 第１の端子
１５ｂ 第２の端子
１６ 筐体
１７，３０ 実装モジュール
１９ 圧力
２０ 一体化構造体
２２ キャリアテープ
２３ 第２の開口
２４ 切断線
３１ メモリ素子
３２ ＣＰＵ素子
３３ 接続線
３４ 粘着体
３５ アンテナ
４１ ベースプレート
４２ アンテナ基板
４６ 回路基板
５０ 導体リード
５１ 配線導体

Claims (7)

  1. 第１の主面に形成され受動部品および半導体素子に接続する配線パターンと前記配線パターンに接続する複数の貫通電極とを有する配線基板と、前記配線基板に実装された前記受動部品および前記半導体素子からなる実装モジュールと、
    基材の第１の主面にアンテナパターンが形成され、前記アンテナパターンの第１の端子は前記基材に設けた開口に突出して形成され、かつ前記アンテナパターンの第２の端子は前記基材外周の一つの辺から突出して形成された樹脂シート基板と、
    前記実装モジュールの前記配線基板の第２の主面と前記樹脂シート基板の前記基材の第２の主面との間に介挿された磁性体層とを有し、
    前記実装モジュールの前記貫通電極を介して前記半導体素子と前記樹脂シート基板の前記第１の端子および前記第２の端子とが電気的に接続され、かつ前記実装モジュールと前記樹脂シート基板が筐体内に収納されていることを特徴とするアンテナ内蔵電子回路モジュール。
  2. 前記樹脂シート基板の前記アンテナパターン形成面の反対側の第２の主面に前記磁性体層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵電子回路モジュール。
  3. 前記磁性体層がフェライトからなる磁性体セラミックシートまたは磁性体粒子を樹脂に含有させた磁性体シートからなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵電子回路モジュール。
  4. 前記半導体素子が、半導体記憶素子と制御回路用半導体素子からなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵電子回路モジュール。
  5. 前記配線基板は、前記配線パターンに接続された外部接続端子を有し、前記外部接続端子は前記筐体から露出していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵電子回路モジュール。
  6. 第１の主面に形成され受動部品および半導体素子に接続する配線パターンと前記配線パターンに接続する複数の貫通電極とを有する配線基板に前記受動部品および前記半導体素子を実装する実装モジュール形成ステップと、
    基材の第１の主面にアンテナパターンを形成し、前記アンテナパターンの第１の端子は前記基材に設けた開口に突出して形成し、かつ前記アンテナパターンの第２の端子は前記基材外周の一つの辺から突出して形成する樹脂シート基板形成ステップと、
    前記樹脂シート基板の前記基材の第２の主面と前記配線基板の第２の主面間を磁性体層を介して接着するとともに、前記アンテナパターンの前記第１の端子と前記第２の端子をそれぞれ前記実装モジュールの前記貫通電極に接続する端子接続ステップと、
    前記実装モジュールおよび前記樹脂シート基板を筐体内に収納するステップと、
    を含むことを特徴とするアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法。
  7. 前記アンテナパターンがキャリアテープに連続して形成され、前記端子接続ステップ前に、前記キャリアテープを個々のアンテナパターンを有する前記樹脂シート基板に切断・分割するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ内蔵電子回路モジュールの製造方法。
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