(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーンアンテナおよび半導体チップを有する無線通信モジュールであって、
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップは、モールド樹脂によって一体化されると共に、伝送線路により接続され、
前記ホーンアンテナは、
前記無線通信モジュールの長さ方向の一端面に設けられた開口端と、
前記開口端と反対側で、前記伝送線路により前記半導体チップに接続されるアンテナ変換部と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向で形状が変化する側面部と、を有する、
ことを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項２】
前記ホーンアンテナの側面部は、
前記無線通信モジュールの幅方向においても、前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなる形状とされている、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信モジュール。
【請求項３】
前記ホーンアンテナの前記開口端の開口面が、前記無線通信モジュールの長さ方向の前記一端面と平行な面，または，所定の角度でカットされた面になっている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信モジュール。
【請求項４】
前記ホーンアンテナの前記開口端には、無反射コーティング層が設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線通信モジュール。
【請求項５】
前記ホーンアンテナの内部には、誘電体材料が充填されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線通信モジュール。
【請求項６】
前記ホーンアンテナの前記開口端は、矩形形状であり、
前記ホーンアンテナの前記側面部は、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向の長さが変化する第１および第２側面と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの幅方向の長さが変化する第３および第４側面と、を有し、
前記第１，第２，第３および第４側面のうち少なくとも１つの面は、メタライズされている、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信モジュール。
【請求項７】
前記アンテナ変換部は、
前記ホーンアンテナの前記誘電体材料における前記第１および第２側面がメタライズされた誘電体導波路と、
前記誘電体導波路の前記第１側面上に設けられた接地電位のベタ接地メタル、および、前記誘電体導波路を，前記ベタ接地メタル上に絶縁膜を介して設けられた前記伝送線路に接続する接続用ビアと、を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信モジュール。
【請求項８】
前記接続用ビアの周辺のＧＮＤメタルに開けられる孔は、適用する信号の波長の１／２以下のサイズの孔として形成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信モジュール。
【請求項９】
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記モールド樹脂による一体化は、ファンアウト型ウエハレベルパッケージにより行われ、
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記伝送線路は、前記ファンアウト型ウエハレベルパッケージにおける再配線により行われる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の無線通信モジュール。
【請求項１０】
ホーンアンテナおよび半導体チップを有し、前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップをモールド樹脂によって一体化すると共に、伝送線路により接続する無線通信モジュールの製造方法であって、
前記ホーンアンテナは、
前記無線通信モジュールの長さ方向の一端面に設けられた開口端と、
前記開口端と反対側で、前記伝送線路により前記半導体チップに接続されるアンテナ変換部と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向で形状が変化する側面部と、を有する、
ことを特徴とする無線通信モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記モールド樹脂による一体化を、ファンアウト型ウエハレベルパッケージにより行い、
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記伝送線路を、前記ファンアウト型ウエハレベルパッケージにおける再配線により行う、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で言及する実施例は、無線通信モジュールおよび無線通信モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、ミリ波帯以上の高周波の電磁波(高周波信号)を用いた無線通信装置，レーダー装置およびイメージング装置において、無線通信モジュールが利用されている。この無線通信モジュールは、例えば、導波管ホーンアンテナ(ホーンアンテナ)および半導体チップ(モノリシックマイクロ波集積回路：ＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated Circuit))を含んでいる。
【０００３】
無線通信装置等において使用されるホーンアンテナは、例えば、高周波信号を送受信するもので、金属導波管の口がテーパー状に広がっていく角錐(円錐)台形状とされ、ビームパターンの制御性がよく、また、高いアンテナ利得を稼ぐことが可能なものである。なお、本明細書において、「高周波信号」の文言は、例えば、ミリ波(波長が１ｍｍ〜１０ｍｍ：周波数が３０ＧＨz〜３００ＧＨz)，サブミリ波(１ｍｍ以下：３００ＧＨz以上)およびテラヘルツ波(３０μｍ〜３ｍｍ：０．１ＴＨz〜１０ＴＨz)の信号を含む。
【０００４】
無線通信モジュールにおいて、例えば、ホーンアンテナにより送受信される高周波信号は、半導体チップ(ＭＭＩＣ)により処理される。ここで、高周波信号が入力された場合、例えば、高周波信号の伝搬モードをホーンアンテナ(導波管)から平面伝送線路(マイクロストリップライン)の信号に変換して半導体チップに入力する。また、高周波信号を出力する場合、例えば、平面伝送線路を介した半導体チップからの信号を、高周波信号の伝搬モードに変換してホーンアンテナから出力する。このように、無線通信モジュール(超高周波帯モジュール)には、例えば、ホーンアンテナ，アンテナ変換部および信号伝送用の基板や半導体チップが搭載される。
【０００５】
ところで、従来、導波管ホーンアンテナを有する無線通信モジュールとしては、様々な提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７９９３５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４７４９４号公報
【特許文献３】特開平１０−２２４１４１号公報
【特許文献４】特開２００２−３５３７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、無線通信モジュールをスマートフォンやウェアラブルデバイスのような小型携帯端末に搭載することが考えられている。しかしながら、無線通信モジュールには、ホーンアンテナが含まれるため、サイズを小さく、特に、厚みを薄くすることが求められる。
【０００８】
具体的に、無線通信モジュールの厚さ(高さ)を、例えば、１ｍｍ以下とし、スマートフォン等に対して、デザインの自由度を低下させることなく、無線通信モジュールを搭載することが求められている。この無線通信モジュールのサイズの問題は、スマートフォン等の小型携帯端末に搭載する場合だけでなく、様々な装置に適用する場合も同様に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態によれば、ホーンアンテナおよび半導体チップを有する無線通信モジュールであって、前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップは、モールド樹脂によって一体化されると共に、伝送線路により接続されたる無線通信モジュールが提供される。
【００１０】
前記ホーンアンテナは、前記無線通信モジュールの長さ方向の一端面に設けられた開口端と、前記開口端と反対側で、前記伝送線路により前記半導体チップに接続されるアンテナ変換部と、側面部と、を有する。前記側面部は、前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向で形状が変化する。
【発明の効果】
【００１１】
開示の無線通信モジュールおよび無線通信モジュールの製造方法は、ホーンアンテナと半導体チップ間の信号損失を抑えつつ、厚みを薄く形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、無線通信モジュールの一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、無線通信モジュールの第１実施例を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示す無線通信モジュールにおけるホーンアンテナを説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示す無線通信モジュールにおけるホーンアンテナの寸法、並びに、ホーンアンテナ内部の誘電体の関係を説明するための図である。
【図５】図５は、無線通信モジュールの一実施形態におけるホーンアンテナのシミュレーションを説明するための図(その１)である。
【図６】図６は、無線通信モジュールの一実施形態におけるホーンアンテナのシミュレーションを説明するための図(その２)である。
【図７】図７は、無線通信モジュールの一実施形態における再配線接続部のシミュレーションを説明するための図(その１)である。
【図８】図８は、無線通信モジュールの一実施形態における再配線接続部のシミュレーションを説明するための図(その２)である。
【図９】図９は、無線通信モジュールの第２実施例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、無線通信モジュールおよび無線通信モジュールの製造方法の実施例を詳述する前に、図１を参照して、無線通信モジュールの一例、並びに、その問題点を説明する。図１は、無線通信モジュールの一例を模式的に示す図であり、例えば、３００ＧＨz程度の高周波信号を受け取る無線通信モジュール(高周波パッケージ)の一例を示すものである。
【００１４】
図１に示されるように、無線通信モジュール１００は、ホーンアンテナ(導波管ホーンアンテナ)１０５および半導体チップ(例えば、通信用のＭＭＩＣ)をモジュール筐体(金属)１０１で一体化して形成される。ホーンアンテナ１０５は、導波管部(図１における下部)１０８から開口端(図１における上面)１０９に向かってテーパー状に広がっていく角錐(または円錐)形状となっている。
【００１５】
モジュール筐体１０１の内部にはキャビティ１０２が形成され、このキャビティ１０２内に、伝送線路基板１０６に搭載された半導体チップ１０３が設けられている。また、伝送線路基板１０６の端部には、伝送線路(マイクロストリップライン)１０７が形成され、ホーンアンテナ１０５の導波管モードとマイクロストリップライン１０７の伝送モードを相互に変換する変換部１０４が設けられている。
【００１６】
ここで、図１に示されるように、無線通信モジュール１００において、例えば、ホーンアンテナ１０５の開口端１０９の幅Ｄは３ｍｍ程度、モジュール筐体１０１の長さＬは１０ｍｍ程度、そして、モジュール筐体１０１の厚さ(高さ)Ｔは１０ｍｍ程度になる。さらに、モジュール筐体１０１の幅(図１における深さ方向の長さ)も１０ｍｍ程度になる。なお、無線通信モジュール１００は、主としてミリ波帯以上の周波数を用いた無線通信装置，レーダー装置およびイメージング装置といった様々な高周波信号を使用する装置に適用される。
【００１７】
ところで、近年、無線を利用したデータ転送が様々な分野で利用されている。例えば、近距離無線通信(ＮＦＣ：Near Field Communication)などの到達距離の短い無線通信技術が普及し、その用途は多岐に及んでいる。今後の技術展開の一つとして、伝送速度を向上し、例えば、高精細映像といった大容量コンテンツのデータ転送を可能にしていくことが考えられている。その応用例として、例えば、駅の売店やコンビニエンスストアなどに、映画，音楽，スポーツ，ニュースなどの情報を配信するサーバを配置し、ユーザが自らの情報端末をかざすことで瞬時にデータを取得するダウンロードシステムなどが挙げられる。
【００１８】
ここで、ユーザの情報端末としては、例えば、スマートフォンやウェアラブルデバイスのような小型携帯端末が考えられるが、これらの小型携帯端末に搭載する電子部品は、サイズの制約が厳しくなる。具体的に、無線通信モジュールに対してもサイズの制約があり、「薄さ」に関しては、例えば、高さが１ｍｍ未満であることが求められる。なお、無線通信モジュールのサイズ(高さ、厚み)に関する制約は、スマートフォン等の小型携帯端末に搭載する場合に限定されるものではなく、様々な装置に対して適用する場合にも、サイズに関する制約は存在する。
【００１９】
すなわち、図１に示す無線通信モジュール１００(モジュール筐体１０１)は、長さＬ，厚さ(高さ)Ｔおよび幅が全て１０ｍｍ以上になる。また、例えば、ホーンアンテナ１０５の開口端１０９を、モジュール筐体１０１の側面に配置することも考えられるが、その場合でも、モジュール筐体１０１の厚さＴは、開口端１０９の幅Ｄよりも大きくなるため、１ｍｍ以下にするのは困難である。そのため、図１に示す無線通信モジュール１００をスマートフォン等の小型携帯端末に搭載するには、例えば、スマートフォン等の形状を変化させる。これは、例えば、スマートフォンの形状を厚く形成することになり、デザインの自由度を損ねるといった弊害をもたらすことになる。
【００２０】
以下、無線通信モジュールおよび無線通信モジュールの製造方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図２は、無線通信モジュールの第１実施例を模式的に示す図であり、例えば、ミリ波帯以上の高周波信号を用いた無線通信装置，レーダー装置およびイメージング装置等に適用される無線通信モジュールを示す。
【００２１】
図２において、参照符号１は無線通信モジュール、１１はモールド樹脂、１３は半導体チップ(ＭＭＩＣ)、１４はアンテナ変換部、１５はホーンアンテナ(導波管ホーンアンテナ)、１５ａは誘電体材料、そして、１５ｂ，１５ｃは側面部を示す。さらに、参照符号１６は絶縁膜、１７は伝送線路(マイクロストリップライン)、１９は開口端、そして、１９ａは無反射コーティングを示す。
【００２２】
図２に示されるように、第１実施例の無線通信モジュール１は、例えば、ファンアウト型ウエハレベルパッケージ(Fan-Out Wafer Level Package：FO-WLP)技術を適用して、ホーンアンテナ１５および半導体チップ１３がモールド樹脂１１により一体化されている。すなわち、ホーンアンテナ１５および半導体チップ１３は、ＦＯ−ＷＬＰによりモールド樹脂１１内に埋め込まれ、ホーンアンテナ１５と半導体チップ１３は、再配線によるマイクロストリップライン１７で接続されている。なお、ＦＯ−ＷＬＰによる再配線は、マイクロストリップライン１７だけでなく、例えば、再配線ベタ接地メタル(例えば、図７(a)におけるＧＮＤメタル１７’)としても利用される。
【００２３】
ホーンアンテナ１５は、無線通信モジュール１の長さ方向の一端面に設けられた開口端１９と、この開口端１９と反対側で、マイクロストリップライン１７により半導体チップ１３に接続されるアンテナ変換部１４を有する。さらに、ホーンアンテナ１５は、アンテナ変換部１４から開口端１９に向かって開口面積が広くなるように、無線通信モジュール１の厚み方向で形状が変化する側面部１５ｂ，１５ｃを有する。
【００２４】
ここで、ホーンアンテナ１５の開口端１９は、例えば、矩形形状とすることができる。すなわち、ホーンアンテナ１５は、無線通信モジュール１の幅方向においても、側面部(図５における側面部１５ｄ，１５ｅ)がアンテナ変換部１４から開口端１９に向かって開口面積が広くなる形状とするのが好ましい。
【００２５】
さらに、ホーンアンテナ１５は、誘電体材料１５ａにおける上面(第１側面)１５ｂ，下面(第２側面)１５ｃ，左面(第３側面１５ｄ)および右面(第４側面１５ｅ)を、アンテナ変換部１４および開口端１９を除いて、メタライズする(金属で覆う)のが好ましい。ただし、ホーンアンテナ１５は、例えば、第１〜第４側面の全てを金属で覆わなくても、誘電体閉じ込め効果により、アンテナとしては、十分機能する。
【００２６】
ホーンアンテナ１５の内部には、誘電率(比誘電率)の大きい誘電体材料１５ａが充填され、無線通信モジュール１の厚みを、例えば、１ｍｍ以下に抑えるようになっている。なお、誘電体材料１５ａとしては、例えば、アルミナセラミックス、高抵抗シリコン、石英、サファイア、或いは、高密度ポリエチレン(ＨＤＰＥ：High Density Polyethylene)等の有機材料などを使用することができる。
【００２７】
また、ホーンアンテナ１５の開口端１９は、無線通信モジュール１の長さ方向の一端面と平行な面とされ、その開口端１９には、無反射コーティング層１９ａが設けられている。なお、無反射コーティング層１９ａの材料は、例えば、無線通信モジュール１が使用する高周波信号が伝送される空気の誘電率と、ホーンアンテナ１５内部に充填された誘電体材料１５ａの誘電率の中間の誘電率を有している。具体的に、無反射コーティング層１９ａの材料としては、パリレンＣ(Parylene-C)、パリレンＤ(Parylene-D)、二酸化珪素(ＳiＯ2)およびグラフェン(Graphene)等を使用することができる。
【００２８】
アンテナ変換部１４は、例えば、ホーンアンテナ１５の誘電体材料１５ａにおける上面１５ｂおよび下面１５ｃがメタライズされた誘電体導波路と、そのメタライズされた上面１５ｂと同一平面を接地電位ＧＮＤとするマイクロストリップライン１７と、を有する。また、ホーンアンテナ１５のアンテナ変換部１４の上方には、例えば、ビア(図７(a)における接続用ビア１８)およびマイクロストリップライン１７を経由して、半導体チップ１３と電気的に接続することができる。なお、接続用ビア(１８)の周辺のＧＮＤメタルは、信号線と電気的に絶縁するために孔が設けられている。その孔のサイズとしては、例えば、マイクロストリップライン１７において、適用する所望の信号(高周波信号)の波長の１／２以下のサイズの孔として形成するのが好ましい。
【００２９】
このように、第１実施例の無線通信モジュールによれば、ホーンアンテナ１５と半導体チップ１３間の信号損失を抑えつつ、厚みを薄く(例えば、１ｍｍ以下に)形成することが可能になる。また、ホーンアンテナ１５は、フィードノードを半導体チップ１３の近位端面部分上またはその近傍に配置したエンドファイヤ型アンテナとして形成することができるため、厚みを増やさずに横方向(長さ方向)の長さでアンテナ利得を稼ぐことができる。さらに、ホーンアンテナ１５の内部に誘電体材料１５ａを充填することで、波長短縮効果により小型でありながら利得の高いアンテナを実現することができる。
【００３０】
図３は、図２に示す無線通信モジュールにおけるホーンアンテナを説明するための図であり、角錐ホーンアンテナの一般論を説明するためのものである。ここで、ホーンのフレアの長さＬ(Ｌh，Ｌe)を一定とし、開口寸法を変化させたとき、利得は極大値を持つ。なお、利得が最大となるホーンは、最適ホーンと呼ばれている。
【００３１】
この最適ホーンの開口面(開口端１９)における位相のずれは、Ｈ面(Ｚ＝０面)およびＥ面(Ｙ＝０面)のそれぞれで３／８波長および１／４波長であり、最適ホーンのサイズ(ａおよびｂの長さ)は、波長をλとして、次の式で表すことができる。
ａ＝(３Ｌhλ)1/2
ｂ＝(２Ｌeλ)1/2
【００３２】
上記の式に基づいて、誘電体中の波長を考慮した最適ホーンのＥ面における高さ方向のサイズｂとフレアの長さＬの関係を図４に示す。すなわち、図４は、図２に示す無線通信モジュールにおけるホーンアンテナの寸法、並びに、ホーンアンテナ内部の誘電体の関係を説明するための図である。
【００３３】
図４において、縦軸(ｂ)は、ホーンアンテナ１５の開口端１９における高さ方向のサイズ(無線通信モジュール１の厚み)に相当し、横軸(Ｌ)は、ホーンアンテナ１５の長さに相当する。また、図４において、特性曲線Ｃ１は、ホーンアンテナ１５の内部に充填した誘電体材料１５ａの比誘電率εr＝１の場合(ホーンアンテナ１５の内部の誘電体が無い場合)を示し、Ｃ２は、εr＝３の場合、そして、Ｃ３は、εr＝１０の場合を示す。なお、使用する高周波信号の波長は１ｍｍ(周波数は３００ＧＨz)とした。
【００３４】
図４における特性曲線Ｃ１に示されるように、ホーンアンテナ１５の内部の誘電体が無い場合(誘電体材料１５ａが空気または真空の場合)、εr＝１となるため、例えば、ホーンフレアＬが０．５ｍｍより長くなると、高さｂが１ｍｍを超えてしまう。すなわち、無線通信モジュール１の厚み(ｂ)を１ｍｍ以下にするには、ホーンアンテナ１５の長さ(Ｌ)を０．５ｍｍよりも短く形成することが求められ、十分な利得を稼ぐことが難しいことになる。
【００３５】
これに対して、図４における特性曲線Ｃ３に示されるように、εr＝１０の場合(例えば、ホーンアンテナ１５の内部に充填した誘電体材料１５ａがアルミナセラミックス等の場合)、ホーンフレアＬが１．５ｍｍでも、高さｂが１ｍｍを超えないことが分かる。これにより、十分な利得を稼ぐと共に、無線通信モジュール１の厚み(ｂ)を１ｍｍ以下にすることができる。なお、図４における特性曲線Ｃ２に示されるように、εr＝３の場合には、特性曲線Ｃ１とＣ３の間の特性が得られることになる。ここで、前述したように、ホーンアンテナ１５の内部に充填する誘電体材料１５ａとしては、アルミナセラミックスの他に、例えば、高抵抗シリコン、石英、サファイア、或いは、ＨＤＰＥ等の有機材料などを使用することが可能である。
【００３６】
図５および図６は、無線通信モジュールの一実施形態におけるホーンアンテナのシミュレーションを説明するための図である。ここで、図５は、シミュレーションを行ったホーンアンテナ１５を示し、図６(a)は、Ｅ面におけるアンテナの角度と利得の関係を示し、そして、図６(b)は、Ｈ面におけるアンテナの角度と利得の関係を示す。
【００３７】
なお、ホーンアンテナ１５は、最適ホーンとは異なるが、開口端１９を、横ａ(幅方向)×縦ｂ(厚み方向)が２ｍｍ×０．５ｍｍ、長さＬがＬ＝３ｍｍとし、誘電体材料１５ａを、アルミナセラミックスとした。また、ホーンアンテナ１５は、その上面１５ｂおよび下面１５ｃのみにメタル層を設け、左面１５ｄおよび右面１５ｅは、モールド樹脂１１に接するようにした。さらに、使用する高周波信号の波長は、１ｍｍ、すなわち、周波数は、３００ＧＨzとした。
【００３８】
図６(a)に示されるように、Ｅ面(Ｙ＝０面)において、例えば、角度が３０°(±１５°)といった広角の範囲で、１０ｄＢｉ以上の利得を稼ぐことが可能なのが分かる。また、図６(b)に示されるように、Ｈ面(Ｚ＝０面)において、例えば、角度が４０°(±２０°)といった広角の範囲で、７ｄＢｉ以上の利得を稼ぐことが可能なのが分かる。すなわち、図５に示す無線通信モジュール１によれば、厚みを１ｍｍ以下(ホーンアンテナ１５の開口端１９の高さを０．５ｍｍ)としつつ、高い利得を稼ぐことができる。
【００３９】
図７および図８は、無線通信モジュールの一実施形態における再配線接続部のシミュレーションを説明するための図である。ここで、図７(a)および図７(b)は、ホーンアンテナ１５のアンテナ変換部１４および伝送線路(マイクロストリップライン)１７を説明するためのものであり、図８は、挿入損失の周波数特性を示すものである。なお、図７(b)は、図７(a)におけるＧＮＤメタル１７’を透視(省略)して、下方のホーンアンテナ１５(誘電体材料１５ａ)を描いている。また、図８は、２００ＧＨz〜３３０ＧＨzの信号に対して、ホーンアンテナ１５側(Port 2)からの電力が、アンテナ変換部１４およびマイクロストリップライン１７を経由して、半導体チップ１３側(Port 1)に伝わるＳパラメータ(Ｓ21)の変化(損失)を示す。
【００４０】
図７(a)および図７(b)に示されるように、再配線接続部には、例えば、再配線により形成されたベタ接地メタル(ＧＮＤメタル)１７’が設けられ、さらに、アンテナ変換部１４の上方に、例えば、０．４ｍｍ×０．４ｍｍの孔が接続用ビア１８の周辺に形成される。さらに、ＧＮＤメタル１７’上には、例えば、膜厚が１０μｍのポリイミド等の絶縁膜を介して、所定の幅(例えば、２０μｍ)のマイクロストリップライン１７が形成される。そして、ホーンアンテナ１５のアンテナ変換部１４は、接続用ビア１８およびマイクロストリップライン１７を経由して、半導体チップ１３に接続されるようになっている。
【００４１】
なお、接続用ビア１８の周辺のＧＮＤメタルの孔の形状(横断面形状)は、０．４ｍｍ×０．４ｍｍの正方形に限定されず、例えば、円形等であってもよいが、適用する高周波信号の波長の１／２以下のサイズの孔として形成するのが好ましい。すなわち、本シミュレーションでは、適用する高周波信号の波長が１ｍｍなので、横断面形状が０．４ｍｍ×０．４ｍｍの正方形の孔を、接続用ビア１８として適用した。また、図７(b)におけるアルミナ導波管１５の部分(誘電体材料１５ａが充填されたホーンアンテナ１５におけるアンテナ変換部１４に対応する部分)の横断面形状は、０．１３６ｍｍ×０．２７６ｍｍで、上面１５ｂおよび下面１５ｃをメタライズした。
【００４２】
図８に示されるように、図７(a)および図７(b)に示す再配線接続部により、１００ＧＨz以上の帯域(例えば、２００ＧＨz〜３００ＧＨz、或いは、２１０ＧＨz〜３１０ＧＨz)において、−４ｄＢよりも小さい損失に抑えることが可能なのが分かる。すなわち、図７(a)および図７(b)に示す再配線接続部は、上面１５ｂと下面１５ｃがメタライズされた誘電体導波路(アルミナ導波管１５)から、マイクロストリップライン１７へと信号の伝搬モードを変換する変換器(アンテナ変換部１４)として有効である。そして、図７(a)および図７(b)に示す再配線接続部は、１００ＧＨz以上の広い帯域幅において、−４ｄＢといった低損失であるため、広帯域アプリケーションに適用することが可能である。
【００４３】
このように、本第１実施例の無線通信モジュール１は、ホーンアンテナ１５と半導体チップ(ＭＭＩＣ)１３の間が(マイクロストリップライン１７(再配線)で接続されるため、低損失で再現性良く製造することが可能である。そして、本第１実施例の無線通信モジュール１によれば、ホーンアンテナと半導体チップ間の信号損失を抑えつつ、厚みを薄く形成することができる。以上、詳述した構成および効果は、以下に説明する第２実施例でも同様である。
【００４４】
図９は、無線通信モジュールの第２実施例を模式的に示す図である。図９と、前述した図２の比較から明らかなように、本第２実施例の無線通信モジュール１’は、ホーンアンテナ１５の開口端１９を所定の角度αでカットされている。
【００４５】
すなわち、開口端１９の開口面が、無線通信モジュール１’の長さ方向の一端面と，角度αをなす面でカットされ、ホーンアンテナ１５の上面１５ｂと下面１５ｃが対称となるように形成されている。すなわち、ホーンアンテナ１５の形状を整えて、アンテナの指向性を対称に制御できるようになっている。なお、開口端１９を所定の角度でカットするのは、例えば、研磨装置等を使用して行うことができる。また、図２を参照して説明した第１実施例と同様に、ホーンアンテナ１５の開口端１９に対して、無反射コーティング層１９ａを設けることができるのはいうまでもない。
【００４６】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【００４７】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
ホーンアンテナおよび半導体チップを有する無線通信モジュールであって、
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップは、モールド樹脂によって一体化されると共に、伝送線路により接続され、
前記ホーンアンテナは、
前記無線通信モジュールの長さ方向の一端面に設けられた開口端と、
前記開口端と反対側で、前記伝送線路により前記半導体チップに接続されるアンテナ変換部と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向で形状が変化する側面部と、を有する、
ことを特徴とする無線通信モジュール。
【００４８】
（付記２）
前記ホーンアンテナの側面部は、
前記無線通信モジュールの幅方向においても、前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなる形状とされている、
ことを特徴とする付記１に記載の無線通信モジュール。
【００４９】
（付記３）
前記ホーンアンテナの前記開口端の開口面が、前記無線通信モジュールの長さ方向の前記一端面と平行な面，または，所定の角度でカットされた面になっている、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の無線通信モジュール。
【００５０】
（付記４）
前記ホーンアンテナの前記開口端には、無反射コーティング層が設けられている、
ことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１項に記載の無線通信モジュール。
【００５１】
（付記５）
前記ホーンアンテナの内部には、誘電体材料が充填されている、
ことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１項に記載の無線通信モジュール。
【００５２】
（付記６）
前記ホーンアンテナの前記開口端は、矩形形状であり、
前記ホーンアンテナの前記側面部は、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向の長さが変化する第１および第２側面と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの幅方向の長さが変化する第３および第４側面と、を有し、
前記第１，第２，第３および第４側面のうち少なくとも１つの面は、メタライズされている、
ことを特徴とする付記５に記載の無線通信モジュール。
【００５３】
（付記７）
前記アンテナ変換部は、
前記ホーンアンテナの前記誘電体材料における前記第１および第２側面がメタライズされた誘電体導波路と、
前記誘電体導波路の前記第１側面上に設けられた接地電位のベタ接地メタル、および、前記誘電体導波路を，前記ベタ接地メタル上に絶縁膜を介して設けられた前記伝送線路に接続する接続用ビアと、を有する、
ことを特徴とする付記６に記載の無線通信モジュール。
【００５４】
（付記８）
前記接続用ビアの周辺のＧＮＤメタルに開けられる孔は、適用する信号の波長の１／２以下のサイズの孔として形成される、
ことを特徴とする付記７に記載の無線通信モジュール。
【００５５】
（付記９）
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記モールド樹脂による一体化は、ファンアウト型ウエハレベルパッケージにより行われ、
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記伝送線路は、前記ファンアウト型ウエハレベルパッケージにおける再配線により行われる、
ことを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１項に記載の無線通信モジュール。
【００５６】
（付記１０）
ホーンアンテナおよび半導体チップを有し、前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップをモールド樹脂によって一体化すると共に、伝送線路により接続する無線通信モジュールの製造方法であって、
前記ホーンアンテナは、
前記無線通信モジュールの長さ方向の一端面に設けられた開口端と、
前記開口端と反対側で、前記伝送線路により前記半導体チップに接続されるアンテナ変換部と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向で形状が変化する側面部と、を有する、
ことを特徴とする無線通信モジュールの製造方法。
【００５７】
（付記１１）
前記ホーンアンテナの前記開口端に対して、無反射コーティング層を形成する、
ことを特徴とする付記１０に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【００５８】
（付記１２）
前記ホーンアンテナの内部に、誘電体材料を充填する、
ことを特徴とする付記１０または付記１１に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【００５９】
（付記１３）
前記ホーンアンテナの前記開口端は、矩形形状であり、
前記ホーンアンテナの前記側面部は、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの厚み方向の長さが変化する第１および第２側面と、
前記アンテナ変換部から前記開口端に向かって開口面積が広くなるように、前記無線通信モジュールの幅方向の長さが変化する第３および第４側面と、を有し、
前記第１，第２，第３および第４側面のうち少なくとも１つの面を、メタライズする、
ことを特徴とする付記１２に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【００６０】
（付記１４）
前記アンテナ変換部は、
前記ホーンアンテナの前記誘電体材料における前記第１および第２側面がメタライズされた誘電体導波路と、
前記誘電体導波路の前記第１側面上に設けられた接地電位のベタ接地メタル，および，前記ベタ接地メタル上に絶縁膜を介して設けられた接続用ビアと、を有し、
前記誘電体導波路を、前記接続用ビアを介して、前記伝送線路に接続する、
ことを特徴とする付記１３に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【００６１】
（付記１５）
前記接続用ビアを、適用する信号の波長の１／２以下のサイズの孔として形成する、
ことを特徴とする付記１４に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【００６２】
（付記１６）
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記モールド樹脂による一体化を、ファンアウト型ウエハレベルパッケージにより行い、
前記ホーンアンテナおよび前記半導体チップの前記伝送線路を、前記ファンアウト型ウエハレベルパッケージにおける再配線により行う、
ことを特徴とする付記１０乃至付記１５のいずれか１項に記載の無線通信モジュールの製造方法。
【符号の説明】
【００６３】
１，１’１００    無線通信モジュール
１１    モールド樹脂
１３，１０３    半導体チップ(ＭＭＩＣ)
１４，１０４    アンテナ変換部
１５，１０５    ホーンアンテナ(導波管ホーンアンテナ)
１５ａ    誘電体材料
１５ｂ〜１５ｅ    側面部
１６    絶縁膜
１７，１０７    伝送線路(マイクロストリップライン：再配線)
１７’    ベタ接地メタル(ＧＮＤメタル：再配線)
１９，１０９    開口端
１９ａ    無反射コーティング層
１０１    モジュール筐体
１０２    キャビティ
１０６    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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