WO2011102194A1 - 複合プリント配線基板及び無線通信システム - Google Patents

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radiator
printed wiring
wiring board
conductor
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誠 武岡
白木　浩司
伸郎 池本
雄也 道海
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株式会社村田製作所
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    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components

Definitions

  • the present invention relates to a composite printed wiring board and a wireless communication system, and more particularly to a composite printed wiring board and a wireless communication system used in an RFID (Radio Frequency Identification) system.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the RFID tag includes a wireless IC chip that stores predetermined information and processes predetermined wireless signals, and an antenna (radiator) that transmits and receives high-frequency signals.
  • Patent Document 1 describes an RFID tag that uses a ground electrode of a printed wiring board as an antenna. This RFID tag is provided with a loop electrode for matching impedance between the wireless IC chip and the ground electrode. Therefore, an RFID tag with a small signal loss can be realized with a simple configuration.
  • a composite printed wiring board is sometimes used as a printed wiring board in accordance with an increase in functionality and functionality of electronic devices.
  • the composite printed wiring board is composed of a large mother board (main board) and a child board (sub board) configured as a specific functional block, and the child board is mounted on the mother board.
  • information management for each board can be performed by attaching RFID tags to the parent board and the child board, respectively.
  • RFID tags as the number of substrates are required, which complicates the matching circuit and increases the size of each substrate.
  • the load on the RFID system such as signal processing increases, resulting in system complexity and cost increase.
  • an object of the present invention is to provide a composite printed wiring board and a wireless communication system that have a simple configuration, can improve the radiation gain, and are suitable for an RFID system.
  • the composite printed wiring board according to the first aspect of the present invention is A parent board and a child board mounted on the parent board;
  • the child board is provided with a wireless IC element for processing a high-frequency signal, a loop electrode coupled to the wireless IC element, and a first radiator coupled to the loop electrode,
  • the parent substrate is provided with a second radiator coupled to the loop electrode through an electromagnetic field; It is characterized by.
  • the wireless communication system is A composite printed wiring board comprising a parent board and a child board mounted on the parent board,
  • the child board is provided with a wireless IC element for processing a high-frequency signal, a loop electrode coupled to the wireless IC element, and a first radiator coupled to the loop electrode,
  • the parent substrate is provided with a second radiator coupled to the loop electrode via an electromagnetic field; It is characterized by.
  • the wireless IC element is coupled to the first radiator via a loop electrode, and the first radiator functions as an antenna. Further, the wireless IC element is also coupled to the second radiator through a loop electrode, and the second radiator also functions as an antenna.
  • the loop electrode functions as an impedance matching circuit for the first and second radiators. That is, the wireless IC element is operated via the loop electrode by the high-frequency signal received by the second radiator in addition to the first radiator, and the response signal from the wireless IC element is first transmitted via the loop electrode. And emitted from the second radiator to the outside. Therefore, the information of the child board and the parent board can be managed by the wireless IC element provided on the child board, and there is no need to arrange a plurality of wireless IC elements. Further, since the second radiator of the parent substrate is also used for transmission and reception, the radiation gain is improved.
  • the composite printed wiring board can be suitably used for an RFID system with a simple configuration and improved radiation gain.
  • FIG. 3A is a front view
  • FIG. 3B is a rear view
  • FIG. 3C is an XX enlarged sectional view
  • the composite printed wiring board 1 includes a parent board 10 having a relatively large area and a child board 20 having a relatively small area mounted on the parent board 10. It consists of and.
  • the parent substrate 10 is a multilayer substrate including a base material layer 11 having a second radiator 15 formed on the surface and a base material layer 12 having a plurality of terminal electrodes 16 formed thereon.
  • the daughter board 20 is a multilayer board including a base material layer 21 having a first radiator 25 formed on the surface and a base material layer 22 having planar conductors 26a and 26b formed on the surface, and the surface (on the base material layer 22). Is equipped with a wireless IC element 50.
  • Each base material layer of the parent substrate 10 and the child substrate 20 is made of a known glass epoxy material.
  • the first and second radiators 25 and 15 function as antennas as will be described below, but the ground conductors of electronic components (see FIG. 6) mounted on the parent substrate 10 and the child substrate 20. May function as
  • the wireless IC element 50 processes a high-frequency signal, and details thereof will be described in detail below with reference to FIGS.
  • each of the planar conductors 26 a and 26 b is electrically connected to a first terminal electrode and a second terminal electrode (not shown) of the wireless IC element 50 and is built therein.
  • the first radiator 25 is electrically connected via an interlayer conductor 23 (via hole conductor).
  • the planar conductors 26a and 26b, the interlayer conductor 23, and a part of the first radiator 25 constitute a loop electrode 27. Yes.
  • a part of the first radiator 25 refers to a conductor portion that connects a connection point with the interlayer conductor 23.
  • a plurality of terminal electrodes 28 are formed on the back surface of the daughter board 20, and the terminal electrodes 28 are electrically connected to the first radiator 25 through interlayer conductors 29 (via hole conductors).
  • the parent substrate 10 has a plurality of terminal electrodes 16 opposed to the terminal electrodes 28 formed on the surface thereof, and the terminal electrodes 16 are second radiators through interlayer conductors 17 (via hole conductors). 15 is electrically connected.
  • the sub board 20 is electrically connected and fixed on the main board 10 with the terminal electrode 28 and the terminal electrode 16 connected by a bonding material 31 such as solder or a conductive pin.
  • the loop electrode 27 is electrically connected to the first radiator 25 (DC connection) and electrically connected to the second radiator 15 (DC connection). And coupled via an electromagnetic field M.
  • the loop electrode 27 and the first radiator 25 may be separated from each other, and the loop electrode 27 and the first radiator 25 may be coupled via an electromagnetic field.
  • the first radiator 25 and the second radiator 15 may be separated from each other, and the loop electrode 27 and the second radiator 15 may be coupled only via the electromagnetic field M. That is, the main coupling between the loop electrode 27 and the second radiator is coupling via an electromagnetic field M (meaning an electric field, a magnetic field, or both).
  • the first and second radiators 25 and 15 are electrically connected (DC connection) via the interlayer conductors 17 and 29 and the bonding material 31, but may not be electrically connected. In this case, the first and second radiators 25 and 15 are electromagnetically coupled mainly via the capacitor C. As described above, the first and second radiators 25 and 15 are electrically connected or electromagnetically coupled to increase the transmission efficiency of the high-frequency signal between the loop electrode 27 and the second radiator 15. can do.
  • the loop electrode 27 is coupled to the first and second radiators 25 and 15 so that the first and second radiations are emitted from the reader / writer of the RFID system.
  • the high frequency signal received by the radiators 25 and 15 is supplied to the wireless IC element 50 via the loop electrode 27, and the wireless IC element 50 operates.
  • a response signal from the wireless IC element 50 is transmitted to the first and second radiators 25 and 15 via the loop electrode 27 and radiated to the reader / writer.
  • the loop electrode 27 combines the wireless IC element 50 and the first radiator 25 to function as an impedance matching circuit, and combines the wireless IC element 50 and the second radiator 15 to match the impedance. Functions as a circuit.
  • the impedance of the loop electrode 27 can be adjusted by adjusting its electrical length, electrode width, and the like.
  • the loop electrode 27 has a loop surface (shown in FIG. 3D) formed in a direction perpendicular to the first and second radiators 25 and 15.
  • the loop surface may be formed to be positioned horizontally with respect to the first and second radiators 25 and 15. That is, a loop electrode may be formed on the surface of the base material layer.
  • the sub board 20 provided with the radio IC element 50 and the loop electrode 27 is mounted on the main board 10, so that the sub board 20 and the main board can be formed by one radio IC element 50. 10 information can be managed, and it is not necessary to arrange a plurality of wireless IC elements 50. Furthermore, since not only the first radiator 25 of the daughter board 20 but also the second radiator 15 of the parent board 10 are used for transmission and reception, the area of the radiator is increased and the radiation gain is improved.
  • the loop electrode 27 is disposed at the end of the second radiator 15 (or may be in the vicinity thereof), the high frequency signal between the loop electrode 27 and the second radiator 15 is provided.
  • the first radiator 25 and the second radiator 15 are electrically connected via the interlayer conductors 17 and 29 and the bonding material 31 and are also thermally connected. Heat can be efficiently radiated by the parent substrate 10 having a large area.
  • FIG. 1 A large number of IC circuit components 35 and chip-type electronic components 36 are mounted on the parent substrate 10. An IC circuit component 37 is also mounted on the sub board 20.
  • FIG. FIG. 7 shows a modification of the sub board 20 in which the planar conductors 26 a and 26 b constituting the loop electrode 27 are formed on the back surface of the sub board 20. That is, the planar conductors 26a and 26b formed on the back surface are electrically connected to the first and second terminal electrodes of the wireless IC element 50 via the interlayer conductor 32 (via hole conductor), respectively, and the interlayer conductor 33 ( It is electrically connected to the first radiator 25 via a via-hole conductor).
  • the first radiator 25 is coupled to the second radiator 15 with the same configuration as that shown in FIG.
  • the surface of the sub-board 20 is effectively used as a mounting surface for other elements. it can.
  • the wireless IC element 50 may be a wireless IC chip 51 that processes a high-frequency signal as shown in FIG. 8, or a resonant circuit having a predetermined resonance frequency with the wireless IC chip 51 as shown in FIG. It may be comprised with the electric power feeding circuit board 65 containing.
  • the wireless IC chip 51 shown in FIG. 8 includes a clock circuit, a logic circuit, a memory circuit, etc., and stores necessary information.
  • the wireless IC chip 51 is provided with input / output terminal electrodes 52 and 52 and mounting terminal electrodes 53 and 53 on the back surface thereof.
  • the input / output terminal electrodes 52 and 52 are the first and second terminal electrodes shown in the first embodiment, and are electrically connected to the planar conductors 26a and 26b through metal bumps or the like.
  • Au, solder, etc. can be used as a material of a metal bump.
  • the wireless IC element 50 when the wireless IC element 50 includes the wireless IC chip 51 and the power supply circuit board 65, various power supply circuits (including resonance circuits / matching circuits) may be provided on the power supply circuit board 65.
  • the feeder circuit 66 includes inductance elements L1 and L2 having inductance values different from each other and magnetically coupled in opposite phases to each other (indicated by a mutual inductance M). May be.
  • the power feeding circuit 66 has a predetermined resonance frequency, and aims at impedance matching between the impedance of the wireless IC chip 51 and the first and second radiators 25 and 15. Note that the wireless IC chip 51 and the power feeding circuit 66 may be electrically connected (DC connection) or may be coupled via an electromagnetic field.
  • the power feeding circuit 66 transmits a high-frequency signal having a predetermined frequency transmitted from the wireless IC chip 51 to the first and second radiators 25 and 15 via the loop electrode 27, and the first and second The high frequency signal received by the radiators 25 and 15 is supplied to the wireless IC chip 51 via the loop electrode 27. Since the power feeding circuit 66 has a predetermined resonance frequency, impedance matching with the first and second radiators 25 and 15 is facilitated, and the electrical length of the loop electrode 27 can be shortened.
  • the input / output terminal electrode 52 of the wireless IC chip 51 is provided on the power supply terminal electrodes 142a and 142b formed on the power supply circuit board 65, and the mounting terminal electrode 53 is provided on the mounting terminal electrode 143a. , 143b through metal bumps or the like.
  • the feeder circuit board 65 is obtained by laminating, pressing and firing ceramic sheets 141a to 141h made of a dielectric or magnetic material.
  • the insulating layer constituting the power supply circuit board 65 is not limited to the ceramic sheet, and may be a thermosetting resin such as a liquid crystal polymer or a resin sheet such as a thermoplastic resin.
  • power supply terminal electrodes 142a and 142b, mounting terminal electrodes 143a and 143b, and via-hole conductors 144a, 144b, 145a, and 145b are formed on the uppermost sheet 141a.
  • wiring electrodes 146a and 146b constituting the inductance elements L1 and L2 are formed, and via hole conductors 147a, 147b, 148a and 148b are formed as necessary. ing.
  • the inductance element L1 in which the wiring electrode 146a is spirally connected by the via-hole conductor 147a is formed, and the inductance in which the wiring electrode 146b is spirally connected by the via-hole conductor 147b.
  • Element L2 is formed.
  • a capacitance is formed between the wiring electrodes 146a and 146b.
  • the end 146a-1 of the wiring electrode 146a on the sheet 141b is connected to the power supply terminal electrode 142a via the via hole conductor 145a, and the end 146a-2 of the wiring electrode 146a on the sheet 141h is connected via the via hole conductors 148a and 145b. Connected to the power supply terminal electrode 142b.
  • the end 146b-1 of the wiring electrode 146b on the sheet 141b is connected to the power supply terminal electrode 142b via the via hole conductor 144b, and the end 146b-2 of the wiring electrode 146b on the sheet 141h is connected via the via hole conductors 148b and 144a. Connected to the power supply terminal electrode 142a.
  • the inductance elements L1 and L2 are wound in opposite directions, so that the magnetic fields generated by the inductance elements L1 and L2 are canceled. Since the magnetic field is canceled out, it is necessary to lengthen the wiring electrodes 146a and 146b to some extent in order to obtain a desired inductance value. As a result, the Q value is lowered, so that the steepness of the resonance characteristic is lost, and the band is widened near the resonance frequency.
  • the inductance elements L1 and L2 are formed at different positions on the left and right when the feeder circuit board 65 is seen through the plane.
  • the magnetic fields generated by the inductance elements L1 and L2 are opposite to each other.
  • the feeding circuit 66 is coupled to the loop electrode 27, a reverse current is excited in the loop electrode 27, and current can be generated in the first and second radiators 25 and 15.
  • the first and second radiators 25 and 15 can be operated as an antenna by the potential difference due to the current.
  • the resonance / matching circuit By incorporating the resonance / matching circuit in the power supply circuit board 65, characteristic fluctuations due to the influence of external articles can be suppressed, and deterioration in communication quality can be prevented. Further, if the wireless IC chip 51 constituting the wireless IC element 50 is arranged toward the center in the thickness direction of the power supply circuit board 65, the wireless IC chip 51 can be prevented from being broken, and the machine as the wireless IC element 50 can be prevented. Strength can be improved.
  • the composite printed wiring board and the wireless communication system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist.
  • the first and / or second radiators may be built in two layers on the daughter board or the mother board, or may be provided on the surface of the daughter board or the mother board, and the shape thereof is arbitrary. It is.
  • the present invention is useful for composite printed wiring boards and wireless communication systems, and is particularly excellent in that it has a simple configuration and improves the radiation gain.

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Abstract

　簡易な構成からなり、放射利得の向上を図ることができ、ＲＦＩＤシステムに好適な複合プリント配線基板及び無線通信システムを得る。　親基板（１０）と該親基板（１０）に搭載された子基板（２０）とを備えた複合プリント配線基板。子基板（２０）には、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子（５０）と、無線ＩＣ素子（５０）に結合されたループ状電極（２７）と、ループ状電極（２７）に結合された第１放射体（２５）と、が設けられている。親基板（１０）には、ループ状電極（２７）と電磁界を介して結合された第２放射体（１５）が設けられている。

Description

複合プリント配線基板及び無線通信システム
　本発明は、複合プリント配線基板及び無線通信システム、特にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる複合プリント配線基板及び無線通信システムに関する。
　近年、物品の情報管理システムとして、誘導磁界を発生するリーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグとを電磁界を利用した非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。このＲＦＩＤタグは、所定の情報を記憶し、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップと、高周波信号の送受信を行うアンテナ（放射体）とを備えている。
　ＲＦＩＤシステムは各種電子機器に内蔵されるプリント配線基板の情報管理に用いられることがある。例えば、特許文献１には、プリント配線基板のグランド電極をアンテナとして利用したＲＦＩＤタグが記載されている。このＲＦＩＤタグには無線ＩＣチップとグランド電極との間にインピーダンスを整合させるためのループ状電極が設けられている。それゆえ、簡易な構成で信号ロスの小さなＲＦＩＤタグを実現できる。
　ところで、近年では、電子機器の高機能化や多機能化に伴い、プリント配線基板として複合プリント配線基板が用いられることがある。複合プリント配線基板は、大型の親基板（メインボード）と、特定の機能ブロックとして構成された子基板（サブボード）とで構成され、子基板は親基板上に搭載される。複合プリント配線基板にあっては、親基板及び子基板にそれぞれＲＦＩＤタグを付けておけば、基板ごとの情報管理が可能である。しかし、基板の数だけＲＦＩＤタグが必要となり、整合回路の複雑化や各基板の大型化を招く。また、ＲＦＩＤタグの数が多くなると、その信号処理などＲＦＩＤシステムにかかる負荷が大きくなり、システムの複雑化や高コスト化を招く。
国際公開番号ＷＯ２００９／０１１１４４
　そこで、本発明の目的は、簡易な構成からなり、放射利得の向上を図ることができ、ＲＦＩＤシステムに好適な複合プリント配線基板及び無線通信システムを提供することにある。
　本発明の第１の形態である複合プリント配線基板は、
　親基板と該親基板に搭載された子基板とを備え、
　前記子基板には、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、該無線ＩＣ素子に結合されたループ状電極と、該ループ状電極に結合された第１放射体と、が設けられており、
　前記親基板には、前記ループ状電極と電磁界を介して結合された第２放射体が設けられていること、
　を特徴とする。
　本発明の第２の形態である無線通信システムは、
　親基板と該親基板に搭載された子基板とからなる複合プリント配線基板を備え、
　前記子基板には、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、該無線ＩＣ素子に結合されたループ状電極と、該ループ状電極に結合された第１放射体と、が設けられており、
　前記親基板には、前記ループ状電極と電磁界を介して結合された第２放射体が設けられていること、
　を特徴とする。
　前記複合プリント配線基板において、無線ＩＣ素子は第１放射体とループ状電極を介して結合し、第１放射体がアンテナとして機能する。さらに、無線ＩＣ素子は第２放射体ともループ状電極を介して結合し、第２放射体もアンテナとして機能する。この場合、ループ状電極は第１及び第２放射体に対するインピーダンスの整合回路として機能する。即ち、第１放射体に加えて第２放射体で受信された高周波信号によってループ状電極を介して無線ＩＣ素子が動作され、該無線ＩＣ素子からの応答信号がループ状電極を介して第１及び第２放射体から外部に放射される。従って、子基板に設けた無線ＩＣ素子にて子基板及び親基板の情報を管理することができ、複数の無線ＩＣ素子を配置する必要がなくなる。また、親基板の第２放射体も送受信に用いられるために放射利得が向上する。
　本発明によれば、複合プリント配線基板を簡単な構成で、かつ、放射利得の向上を図ってＲＦＩＤシステムに好適に用いることができる。
第１実施例である複合プリント配線基板を示す斜視図である。 前記複合プリント配線基板を示す分解斜視図である。 前記複合プリント配線基板を構成する子基板を示し、（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図、（Ｃ）はＸ－Ｘ拡大断面図、（Ｄ）はＹ－Ｙ拡大断面図である。 前記複合プリント配線基板を示す断面図である。 親基板と子基板にそれぞれ設けた放射体の結合関係を示す説明図である。 前記複合プリント配線基板に種々の電子部品を搭載した状態を示す斜視図である。 子基板の変形例を示す断面図である。 無線ＩＣ素子としての無線ＩＣチップを示す斜視図である。 無線ＩＣ素子として給電回路基板上に前記無線ＩＣチップを搭載した状態を示す斜視図である。 給電回路の一例を示す等価回路図である。 前記給電回路基板の積層構造を示す平面図である。
　以下、本発明に係る複合プリント配線基板及び無線通信システムの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施例、図１～図６参照）
　第１実施例である複合プリント配線基板１は、図１及び図２に示すように、面積が比較的大きい親基板１０と、該親基板１０上に搭載された面積が比較的小さい子基板２０とから構成されている。親基板１０は、表面に第２放射体１５を形成した基材層１１と、複数の端子電極１６を形成した基材層１２を含む多層基板である。子基板２０は、表面に第１放射体２５を形成した基材層２１と、表面に平面導体２６ａ，２６ｂを形成した基材層２２を含む多層基板であり、表面（基材層２２上）には無線ＩＣ素子５０が搭載されている。親基板１０及び子基板２０の各基材層はともに周知のガラスエポキシ材料から形成されている。また、第１及び第２放射体２５，１５は、以下に説明するようにアンテナとして機能するものであるが、親基板１０や子基板２０に搭載される電子部品（図６参照）のグランド導体として機能してもよい。
　無線ＩＣ素子５０は、高周波信号を処理するもので、その詳細は図８～図１１を参照して以下に詳述する。
　図３に示すように、子基板２０において、平面導体２６ａ，２６ｂはその一端が無線ＩＣ素子５０の図示しない第１端子電極及び第２端子電極に電気的に接続され、かつ、内蔵されている第１放射体２５とは層間導体２３（ビアホール導体）を介して電気的に接続されている。図３（Ｄ）のＹ－Ｙ拡大断面図に最もよく示されているように、平面導体２６ａ，２６ｂと層間導体２３と第１放射体２５の一部とでループ状電極２７が構成されている。ここで、第１放射体２５の一部とは、層間導体２３との接続点を結ぶ導体部分をいう。また、子基板２０の裏面には複数の端子電極２８が形成されており、該端子電極２８は層間導体２９（ビアホール導体）を介して第１放射体２５に電気的に接続されている。
　親基板１０は、図４に示すように、その表面に前記端子電極２８と対向する複数の端子電極１６が形成され、該端子電極１６は層間導体１７（ビアホール導体）を介して第２放射体１５と電気的に接続されている。そして、子基板２０は親基板１０上に、端子電極２８を端子電極１６にはんだや導電ピンなどの接合材３１によって電気的に接続・固定される。
　図５に示すように、前記ループ状電極２７は、第１放射体２５とは電気的に接続（ＤＣ接続）されており、かつ、第２放射体１５とは電気的に接続（ＤＣ接続）されるとともに電磁界Ｍを介して結合されている。ループ状電極２７と第１放射体２５とを電気的に接続することで、高周波信号の伝達効率を向上させることができる。なお、ループ状電極２７と第１放射体２５を離間させて、ループ状電極２７と第１放射体２５とを電磁界を介して結合していてもよい。また、同様に、第１放射体２５と第２放射体１５とを離間させて、ループ状電極２７と第２放射体１５とを電磁界Ｍを介してのみ結合させてもよい。すなわち、ループ状電極２７と第２放射体の主たる結合は、電磁界Ｍ（電界、磁界又はその両方を意味する）を介しての結合である。
　また、第１及び第２放射体２５，１５は層間導体１７，２９や接合材３１を介して、電気的に接続（ＤＣ接続）されているが、電気的に接続されていなくてもよい。この場合は、第１及び第２放射体２５，１５は主に容量Ｃを介して電磁界結合されることになる。このように、第１及び第２放射体２５，１５を電気的に接続させたり、電磁界結合させたりすることで、ループ状電極２７と第２放射体１５との高周波信号の伝達効率を高くすることができる。
　以上の構成からなる複合プリント配線基板１においては、ループ状電極２７が第１及び第２放射体２５，１５と結合していることにより、ＲＦＩＤシステムのリーダライタから放射されて第１及び第２放射体２５，１５で受信された高周波信号がループ状電極２７を介して無線ＩＣ素子５０に供給され、無線ＩＣ素子５０が動作する。一方、無線ＩＣ素子５０からの応答信号がループ状電極２７を介して第１及び第２放射体２５，１５に伝達されてリーダライタに放射される。
　前記ループ状電極２７は、無線ＩＣ素子５０と第１放射体２５とを結合させてインピーダンスの整合回路として機能し、かつ、無線ＩＣ素子５０と第２放射体１５とを結合させてインピーダンスの整合回路として機能する。ループ状電極２７はその電気長や電極幅などを調整することで、インピーダンスの整合をとることができる。このループ状電極２７はループ面（図３（Ｄ）に示されている）が第１及び第２放射体２５，１５に対して垂直方向に形成されている。それ以外にループ面は第１及び第２放射体２５，１５に対して水平に位置するように形成されていてもよい。即ち、基材層の表面にループ状電極が形成されていてもよい。
　前記複合プリント配線基板１においては、無線ＩＣ素子５０及びループ状電極２７を設けた子基板２０を親基板１０上に搭載することで、１個の無線ＩＣ素子５０にて子基板２０及び親基板１０の情報を管理することができ、複数の無線ＩＣ素子５０を配置する必要がなくなる。さらに、子基板２０の第１放射体２５だけでなく親基板１０の第２放射体１５も送受信に用いられるために、放射体の面積が増え、放射利得が向上する。
　また、ループ状電極２７が第２放射体１５の端部（又はその近傍であってもよい）に位置するように配置されているため、ループ状電極２７と第２放射体１５との高周波信号の伝達効率が高くなる。さらに、第１放射体２５と第２放射体１５とが層間導体１７，２９や接合材３１を介して電気的に接続され、熱的にも接続されているため、面積の小さな子基板２０の熱を面積の大きな親基板１０によって効率よく放熱することができる。
　前記複合プリント配線基板上には種々の電子部品が搭載され、コンピュータなどの電子機器に内蔵される。そのような例を図６に示す。親基板１０上にはＩＣ回路部品３５やチップタイプの電子部品３６が多数搭載されている。また、子基板２０上にもＩＣ回路部品３７が搭載されている。
　（子基板の変形例、図７参照）
　図７に子基板２０の変形例を示し、ループ状電極２７を構成する平面導体２６ａ，２６ｂを子基板２０の裏面に形成したものである。即ち、裏面に形成された平面導体２６ａ，２６ｂは、層間導体３２（ビアホール導体）を介して無線ＩＣ素子５０の第１及び第２端子電極にそれぞれ電気的に接続され、かつ、層間導体３３（ビアホール導体）を介して第１放射体２５に電気的に接続されている。なお、図７では図示していないが、第１放射体２５は図４に示したのと同様の構成で第２放射体１５と結合されている。
　図７に示した子基板２０において、平面導体２６ａ，２６ｂは無線ＩＣ素子５０の搭載層とは異なる層に形成されているため、子基板２０の表面を他の素子の搭載面として有効に活用できる。
　（無線ＩＣ素子、図８～図１１参照）
　無線ＩＣ素子５０は、図８に示すように、高周波信号を処理する無線ＩＣチップ５１であってもよく、あるいは、図９に示すように、無線ＩＣチップ５１と所定の共振周波数を有する共振回路を含んだ給電回路基板６５とで構成されていてもよい。
　図８に示す無線ＩＣチップ５１は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされている。無線ＩＣチップ５１は、その裏面に入出力用端子電極５２、５２及び実装用端子電極５３，５３が設けられている。入出力用端子電極５２、５２は前記第１実施例で示した第１及び第２端子電極であって、前記平面導体２６ａ，２６ｂと金属バンプなどを介して電気的に接続される。なお、金属バンプの材料としては、Ａｕ、はんだなどを用いることができる。
　図９に示すように、無線ＩＣチップ５１と給電回路基板６５とで無線ＩＣ素子５０を構成する場合、給電回路基板６５には種々の給電回路（共振回路／整合回路を含む）を設けることができる。例えば、図１０に等価回路として示すように、互いに異なるインダクタンス値を有し、かつ、互いに逆相で磁気結合（相互インダクタンスＭで示す）されているインダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２を含む給電回路６６であってもよい。給電回路６６は、所定の共振周波数を有するとともに、無線ＩＣチップ５１のインピーダンスと第１及び第２放射体２５，１５とのインピーダンスマッチングを図っている。なお、無線ＩＣチップ５１と給電回路６６とは、電気的に接続（ＤＣ接続）されていてもよいし、電磁界を介して結合されていてもよい。
　給電回路６６は、無線ＩＣチップ５１から発信された所定の周波数を有する高周波信号を前記ループ状電極２７を介して第１及び第２放射体２５，１５に伝達し、かつ、第１及び第２放射体２５，１５で受信した高周波信号をループ状電極２７を介して無線ＩＣチップ５１に供給する。給電回路６６が所定の共振周波数を有するので、第１及び第２放射体２５，１５とのインピーダンスマッチングが図りやすくなり、ループ状電極２７の電気長を短くすることができる。
　次に、給電回路基板６５の構成について説明する。図８及び図９に示すように、無線ＩＣチップ５１の入出力用端子電極５２は、給電回路基板６５上に形成した給電端子電極１４２ａ、１４２ｂに、実装用端子電極５３は、実装端子電極１４３ａ、１４３ｂに金属バンプなどを介して接続される。
　給電回路基板６５は、図１１に示すように、誘電体あるいは磁性体からなるセラミックシート１４１ａ～１４１ｈを積層、圧着、焼成したものである。但し、給電回路基板６５を構成する絶縁層はセラミックシートに限定されるものではなく、例えば、液晶ポリマなどのような熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のような樹脂シートであってもよい。最上層のシート１４１ａには、給電端子電極１４２ａ，１４２ｂ、実装端子電極１４３ａ，１４３ｂ、ビアホール導体１４４ａ，１４４ｂ，１４５ａ，１４５ｂが形成されている。２層目～８層目のシート１４１ｂ～１４１ｈには、それぞれ、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を構成する配線電極１４６ａ，１４６ｂが形成され、必要に応じてビアホール導体１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂが形成されている。
　以上のシート１４１ａ～１４１ｈを積層することにより、配線電極１４６ａがビアホール導体１４７ａにて螺旋状に接続されたインダクタンス素子Ｌ１が形成され、配線電極１４６ｂがビアホール導体１４７ｂにて螺旋状に接続されたインダクタンス素子Ｌ２が形成される。また、配線電極１４６ａ，１４６ｂの線間にキャパシタンスが形成される。
　シート１４１ｂ上の配線電極１４６ａの端部１４６ａ－１はビアホール導体１４５ａを介して給電端子電極１４２ａに接続され、シート１４１ｈ上の配線電極１４６ａの端部１４６ａ－２はビアホール導体１４８ａ，１４５ｂを介して給電端子電極１４２ｂに接続される。シート１４１ｂ上の配線電極１４６ｂの端部１４６ｂ－１はビアホール導体１４４ｂを介して給電端子電極１４２ｂに接続され、シート１４１ｈ上の配線電極１４６ｂの端部１４６ｂ－２はビアホール導体１４８ｂ，１４４ａを介して給電端子電極１４２ａに接続される。
　以上の給電回路６６において、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ逆方向に巻かれているため、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２で発生する磁界が相殺される。磁界が相殺されるため、所望のインダクタンス値を得るためには配線電極１４６ａ，１４６ｂをある程度長くする必要がある。これにてＱ値が低くなるので共振特性の急峻性がなくなり、共振周波数付近で広帯域化することになる。
　インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は、給電回路基板６５を平面透視したときに、左右の異なる位置に形成されている。また、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２で発生する磁界はそれぞれ逆向きになる。これにて、給電回路６６をループ状電極２７に結合させたとき、ループ状電極２７には逆向きの電流が励起され、第１及び第２放射体２５，１５に電流を発生させることができ、その電流による電位差で第１及び第２放射体２５，１５をアンテナとして動作させることができる。
　給電回路基板６５に共振／整合回路を内蔵することにより、外部の物品の影響による特性変動を抑えることができ、通信品質の劣化を防ぐことができる。また、無線ＩＣ素子５０を構成する無線ＩＣチップ５１を給電回路基板６５の厚み方向の中央側に向けて配置すれば、無線ＩＣチップ５１の破壊を防ぐことができ、無線ＩＣ素子５０としての機械的強度を向上させることができる。
　（他の実施例）
　なお、本発明に係る複合プリント配線基板及び無線通信システムは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
　例えば、第１及び／又は第２放射体は、子基板や親基板に２層にわたって内蔵されていてもよく、あるいは、子基板や親基板の表面に設けられていてもよく、その形状は任意である。
　以上のように、本発明は、複合プリント配線基板及び無線通信システムに有用であり、特に、簡易な構成からなり、放射利得が向上する点で優れている。
　１…複合プリント配線基板
　１０…親基板
　１５…第２放射体
　２０…子基板
　２３…層間導体
　２５…第１放射体
　２６ａ，２６ｂ…平面導体
　２７…ループ状電極
　３２，３３…層間導体
　５０…無線ＩＣ素子
　５１…無線ＩＣチップ
　６５…給電回路基板
　６６…給電回路

Claims (11)

  1. 　親基板と該親基板に搭載された子基板とを備え、
    　前記子基板には、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、該無線ＩＣ素子に結合されたループ状電極と、該ループ状電極に結合された第１放射体と、が設けられており、
    　前記親基板には、前記ループ状電極と電磁界を介して結合された第２放射体が設けられていること、
    　を特徴とする複合プリント配線基板。
  2. 　前記第１放射体はグランド導体であること、を特徴とする請求項１に記載の複合プリント配線基板。
  3. 　前記第２放射体はグランド導体であること、を特徴とする請求項１に記載の複合プリント配線基板。
  4. 　前記ループ状電極は前記第１放射体と電気的に接続されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  5. 　前記第１放射体と前記第２放射体とは電気的に接続されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  6. 　前記ループ状電極は前記第２放射体の端部又はその近傍に位置するように配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  7. 　前記子基板は多層基板からなり、前記無線ＩＣ素子と前記第１放射体はそれぞれ該多層基板の異なる層に設けられており、
    　前記ループ状電極は、
    　　前記無線ＩＣ素子と同一層に設けられかつ該無線ＩＣ素子の第１端子に電気的に接続された第１平面導体と、
    　　前記第１平面導体と前記第１放射体とを電気的に接続する第１層間導体と、
    　　前記無線ＩＣ素子と同一層に設けられかつ該無線ＩＣ素子の第２端子に電気的に接続された第２平面導体と、
    　　前記第２平面導体と前記第１放射体とを電気的に接続する第２層間導体と、
    　　前記第１放射体のうち、前記第１層間導体との接続点と前記第２層間導体との接続点を結ぶ導体部分と、で構成されていること、
    　を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  8. 　前記子基板は多層基板からなり、前記無線ＩＣ素子と前記第１放射体はそれぞれ該多層基板の異なる層に設けられており、
    　前記ループ状電極は、
    　　前記無線ＩＣ素子と異なる層に設けられかつ該無線ＩＣ素子の第１端子に第３層間導体を介して電気的に接続された第３平面導体と、
    　　前記第３平面導体と前記第１放射体とを電気的に接続する第４層間導体と、
    　　前記無線ＩＣ素子と異なる層に設けられかつ該無線ＩＣ素子の第２端子に第５層間導体を介して電気的に接続された第４平面導体と、
    　　前記第４平面導体と前記第１放射体とを電気的に接続する第６層間導体と、
    　　前記第１放射体のうち、前記第４層間導体との接続点と前記第６層間導体との接続点を結ぶ導体部分と、で構成されていること、
    　を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  9. 　前記無線ＩＣ素子は、高周波信号を処理する無線ＩＣチップであること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  10. 　前記無線ＩＣ素子は、高周波信号を処理する無線ＩＣチップと、所定の共振周波数を有する給電回路を含んだ給電回路基板とで構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の複合プリント配線基板。
  11. 　親基板と該親基板に搭載された子基板とからなる複合プリント配線基板を備え、
    　前記子基板には、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、該無線ＩＣ素子に結合されたループ状電極と、該ループ状電極に結合された第１放射体と、が設けられており、
    　前記親基板には、前記ループ状電極と電磁界を介して結合された第２放射体が設けられていること、
    　を特徴とする無線通信システム。
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