(57)【要約】【課題】電気特性が安定するとともに、通信チップ及びＳＥチップの在庫を減らして在庫管理上のリスクがない新規な構成の通信モジュールを提供する。【解決方法】相対向して配置され、互いに略平行な複数の配線層と、前記複数の配線層間に配設され、前記複数の配線層を電気的に絶縁する絶縁層と、前記絶縁層を貫通し、前記複数の配線層の少なくとも一部を電気的に接続する層間接続体と、前記絶縁層中に埋設され、前記複数の配線層の少なくとも１つの配線層と電気的に接続された通信チップ又はセキュアエレメントチップと、前記複数の配線層の最表層に位置する配線層と電気的に接続されたセキュアエレメントチップ又は通信チップと、を具えるようにして通信モジュールを構成する。【選択図】図１
2016021485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向して配置され、互いに略平行な複数の配線層と、
前記複数の配線層間に配設され、前記複数の配線層を電気的に絶縁する絶縁層と、
前記絶縁層を貫通し、前記複数の配線層の少なくとも一部を電気的に接続する層間接続体と、
前記絶縁層中に埋設され、前記複数の配線層の少なくとも１つの配線層と電気的に接続された通信チップ又はセキュアエレメントチップと、
前記複数の配線層の最表層に位置する配線層と電気的に接続されたセキュアエレメントチップ又は通信チップと、
を具えることを特徴とする、通信モジュール。
【請求項２】
前記絶縁層中に埋設され、前記複数の配線層の前記少なくとも１つの配線層と電気的に接続された受動部品を具え、
前記通信チップ又は前記セキュアエレメントチップの高さが、前記受動部品の高さよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線回線を用いた移動体端末等の通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＦＣチップなどの通信チップと、セキュアエレメントチップ（以下、「ＳＥチップ」という場合がある）とを含む通信モジュールが広く開発されている。このような通信モジュールは、基板上に通信チップ及びＳＥチップが積層され、これらが基板の電極端子にワイヤーボンディングによって電気的に接続されるとともに樹脂封止されて構成されたモジュール素子が、モジュール用基板（サブボード）等の上にはんだやワイヤー等を介して電気的に接続されている。
【０００３】
このような通信モジュールは、モジュール素子の周辺に受動部品が配設されている場合が多く、したがって、特にワイヤーを用いてモジュール素子をモジュール用基板に電気的に接続されている場合においては、ワイヤーの長さが長くなってしまい、電気特性の変動が大きくなり、且つ、通信モジュール自体も大型化するという問題があった。また樹脂封止では、外部からの電磁ノイズの影響を受けやすくなるため、シールド用の金属筐体をモジュール最上部に配置する必要があり、さらに大型化するという問題があった。
【０００４】
また、例えば、製造時あるいはその後の使用時において、通信チップあるいはＳＥチップのどちらかが不良化した場合には、それらを交換する必要が生じる。さらに、通信チップあるいはＳＥチップの仕様を変更したいような場合にも、それらを交換する必要が生じる。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の構成では、通信チップ及びＳＥチップは樹脂封止されてモジュール素子の形態を呈しているため、通信チップあるいはＳＥチップのどちらか一方が不良化したり、仕様変更する必要が生じたりした場合においても、モジュール素子ごと交換しなければならず、これら通信チップ及びＳＥチップの在庫を多数抱えなければならず、在庫管理上のリスクも多いという問題があった。
【０００６】
特許文献１には、無線回路ＩＣチップと、ベース基板と、第１接着層と、第１プリント配線基板と、第２接着層と、第２プリント配線基板と、スペーサとを有してＩＣ内蔵基板を構成し、さらにこのＩＣ内蔵基板にコイル等の受動部品を実装した無線回路モジュールが開示されている。特許文献１に記載の無線回路ＩＣチップにおいては、無線回路ＩＣチップを第１接着層内に埋設するようにしている。
【０００７】
しかしながら、無線回路ＩＣチップの機能面と受動部品の機能面とが相対向するように配設しているので、無線回路モジュールを他の基板、例えばモジュール用基板等のサブボードやマザーボード等に実装する際には、無線回路モジュールの表層に出現している電極端子に巨大なはんだやワイヤーを配設する必要があった。結果として、通信モジュールとしては巨大化してしまう結果となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２６７７２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電気特性が安定するとともに、通信チップ及びＳＥチップの在庫を減らして在庫管理上のリスクがない、小型の新規な構成の通信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明は、
相対向して配置され、互いに略平行な複数の配線層と、
前記複数の配線層間に配設され、前記複数の配線層を電気的に絶縁する絶縁層と、
前記絶縁層を貫通し、前記複数の配線層の少なくとも一部を電気的に接続する層間接続体と、
前記絶縁層中に埋設され、前記複数の配線層の少なくとも１つの配線層と電気的に接続された通信チップ又はセキュアエレメントチップと、
前記複数の配線層の最表層に位置する配線層と電気的に接続されたセキュアエレメントチップ又は通信チップと、
を具えることを特徴とする、通信モジュールに関する。
【００１１】
本発明によれば、相対向して配置され、互いに略平行な複数の配線層と、複数の配線層間に配設され、複数の配線層を電気的に絶縁する絶縁層と、絶縁層を貫通し、複数の配線層の少なくとも一部を電気的に接続する層間接続体とを有する多層配線基板を準備し、この多層配線基板の絶縁層中に通信チップ又はセキュアエレメントチップを埋設し、複数の配線層の少なくとも１つの配線層と電気的に接続して実装するようにしている。また、複数の配線層の最表層に位置する配線層上に、残りのセキュアエレメントチップ又は通信チップを電気的に接続して実装するようにしている。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、通信チップ又はセキュアエレメントチップを多層配線基板の内層に位置する配線層に実装し、残りのセキュアエレメントチップ又は通信チップを多層配線基板の表層に実装するようにしているので、これらのチップ同士は、これらチップが実装された配線層及び上述した層間接続体を介して電気的に接続されるようになる。
【００１３】
したがって、このような通信モジュールをモジュール用基板（サブボード）やマザーボード等に実装する際に、通信チップ及びセキュアエレメントチップをワイヤーボンディングによって電気的に接続する必要はなく、上記通信モジュール（の最下層に位置する配線層）をはんだ等を介して上記モジュール用基板等に実装すればよい。結果として、ワイヤーの長さが長くなることによる電気特性の変動が大きくなるという従来の問題を回避することができ、通信モジュールが大型化するという問題を回避することができる。
【００１４】
また、製造時あるいはその後の使用時において、通信チップあるいはＳＥチップのどちらかが不良化した場合や、通信チップあるいはＳＥチップの仕様を変更したいような場合にも、それらが通信モジュールの表層、すなわち最表層に位置する配線層に実装されていれば、当該実装されたチップのみを取り外すことにより、通信チップあるいはＳＥチップの交換が可能になる。したがって、従来のような、通信チップ及びＳＥチップが樹脂封止されたモジュール素子の場合のように、通信モジュール（素子）ごと交換する必要がなく、通信チップあるいはＳＥチップのみを交換すれば足りる。結果として、通信チップ及びＳＥチップの在庫を多数抱える必要はなく、在庫管理上のリスクを低減することができる。
【００１５】
なお、本発明の一例においては、絶縁層中に埋設され、複数の配線層の少なくとも１つの配線層と電気的に接続された受動部品を配設し、通信チップ又はセキュアエレメントチップの高さを、受動部品の高さよりも小さくすることができる。
【００１６】
本発明の通信モジュールでは、上記通信チップとともに無線回路を構成すべく、コイル等の受動部品を併せて配設することが多いが、この際に、上記通信チップあるいはＳＥチップの高さを上記受動部品の高さよりも小さくすることにより、通信モジュールを薄層化して小型化することができる。
【００１７】
なお、本発明における“配線層”とは、信号配線層、電源層、及びＧＮＤ層を含むものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上、本発明によれば、電気特性が安定するとともに、通信チップ及びＳＥチップの在庫を減らして在庫管理上のリスクがない、小型の新規な構成の通信モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の通信モジュールの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の通信モジュールの概略構成を示す断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の通信モジュール１０は、相対向するとともに互いに略平行な第１の配線層１１、第２の配線層１２、第３の配線層１３、第４の配線層１４、第５の配線層１５、第６の配線層１６、第７の配線層１７及び第８の配線層１８を有する。第１の配線層１１及び第２の配線層１２間には第１の絶縁層２１が配設されて電気的に絶縁されており、第２の配線層１２及び第７の配線層１７間には第２の絶縁層２２が配設されて電気的に絶縁されており、第７の配線層１７及び第８の配線層１８間には第３の絶縁層２３が配設されて電気的に絶縁されている。
【００２３】
また、第２の配線層１２及び第３の配線層１３間、第３の配線層１３及び第４の配線層１４間、第４の配線層１４及び第５の配線層１５間、第５の配線層１５及び第６の配線層１６間、並びに第６の配線層１６及び第７の配線層１７間は、第２の配線層１２及び第７の配線層１７間に配設された第２の絶縁層２２の一部によって電気的に絶縁されている。
【００２４】
さらに、第１の絶縁層２１内を貫通するようにして第１の層間接続体３１が配設され、当該第１の層間接続体３１を介して第１の配線層１１及び第２の配線層１２の少なくとも一部同士が電気的に接続されている。
【００２５】
また、第２の絶縁層２２内を貫通するようにして第２の層間接続体３２、第３の層間接続体３３、第４の層間接続体３４、第５の層間接続体３５、及び第６の層間接続体３６が配設され、第２の配線層１２及び第３の配線層１３の少なくとも一部、第３の配線層１３及び第４の配線層１４の少なくとも一部、第４の配線層１４及び第５の配線層１５の少なくとも一部、第５の配線層１５及び第６の配線層１６の少なくとも一部、並びに第６の配線層１６及び第７の配線層１７の少なくとも一部が電気的に接続されている。
【００２６】
さらに、第３の絶縁層２３内を貫通するようにして第７の層間接続体３７が配設され、当該第３の層間接続体３３を介して第７の配線層１７及び第８の配線層１８の少なくとも一部同士が電気的に接続されている。
【００２７】
以上のように、第１の配線層１１から第８の配線層１８、第１の絶縁層２１から第３の絶縁層２３、及び第１の層間接続体３１から第３の層間接続体３３は、多層配線基板を構成する。
【００２８】
第１の配線層１１から第８の配線層１８は、例えば金、銀、銅などの電気的良導体から構成することができる。第１の絶縁層２１から第３の絶縁層２３は、例えば繊維強化樹脂板（たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等から構成することができる。第１の層間接続体３１から第３の層間接続体３３は、例えば、金、銀、銅などの電気的良導体、あるいはこれら金属中にエポキシ樹脂等が混入した樹脂複合体からなるビアとして構成することができる。
【００２９】
また、第７の配線層１７上には、第２の絶縁層２１内に埋設されるようにして、通信チップ４１がランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）端子構造を用いたはんだ実装により電気的に接続されており、最表層に位置する第１の配線層１１上には、ＳＥチップ４２が電気的に接続されてＬＧＡ実装されている。なお、実装の形態はＬＧＡ実装の他に、ＢＧＡ実装等、任意の形態の実装方法を適用することができる。
【００３０】
通信チップ４１としては、ＮＦＣ（Near field controller）チップの他、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＷｉＦｉ（登録商標）などを例示することができる。
【００３１】
さらに、第７の配線層１７上には、受動部品としてコイル５１及びコンデンサ５２がはんだ実装されており、第１の配線層１１上にも、受動部品としてコイル５１及びコンデンサ５２がはんだ実装されている。これらコイル５１及びコンデンサ５２は、通信チップ４１とともに無線回路を構成する受動部品であり、あくまでも例示した受動部品であって、必要に応じて任意の部品から構成することができる。
【００３２】
第１の配線層１１から第８の配線層１８は、信号配線層及び電源層の他、ＧＮＤ層とすることもできる。
【００３３】
また、本実施形態では、配線層の数を８としたが、多層配線基板を構成するという観点から、配線層の数は２以上の任意の数とすることができる。
【００３４】
本実施形態では、通信チップ４１を多層配線基板の内層に位置する第７の配線層１７に実装し、残りのセキュアエレメントチップ４２を多層配線基板の表層に位置する第１の配線層１１に実装するようにしているので、これらのチップ同士は、これらチップが実装された第１の配線層１１及び第７の配線層１７、並びにこれら間に位置する第１の層間接続体３１から第６の層間接続体３６を介して電気的に接続されるようになる。
【００３５】
したがって、本実施形態の通信モジュール１０をモジュール用基板（サブボード）やマザーボード等に実装する際に、通信チップ４１及びセキュアエレメントチップ４２をワイヤーボンディングによって電気的に接続する必要はなく、通信モジュール（の最下層に位置する第８の配線層１８）をはんだ等を介して上記モジュール用基板等に実装すればよい。結果として、ワイヤーの長さが長くなることによる電気特性の変動が大きくなるという従来の問題を回避することができ、且つ、通信モジュール１０が大型化するという問題を回避することができる。
【００３６】
また、製造時あるいはその後の使用時において、ＳＥチップ４２が不良化した場合や、ＳＥチップ４２の仕様を変更したいような場合にも、ＳＥチップ４２は通信モジュール１０の最表層に位置する第１の配線層１１に実装されているので、ＳＥチップ４２は容易に取り外すことができる。したがって、ＳＥチップ４２の交換を容易に行うことが可能になり、従来のような、通信チップ及びＳＥチップが樹脂封止されたモジュール素子の場合のように、通信モジュール（素子）ごと交換する必要がなく、ＳＥチップ４２のみを交換すれば足りる。結果として、通信チップ４１及びＳＥチップ４２の在庫を多数抱える必要はなく、在庫管理上のリスクを低減することができる。
【００３７】
図１に示す通信モジュール１０においては、通信チップ４１を多層配線基板の内層に位置する第７の配線層１７に実装し、残りのセキュアエレメントチップ４２を多層配線基板の表層に位置する第１の配線層１１に実装するようにしているが、セキュアエレメントチップ４２を多層配線基板の内層に位置する第７の配線層１７に実装し、残りの通信チップ４１を多層配線基板の表層に位置する第１の配線層１１に実装するようにしてもよい。
【００３８】
すなわち、通信チップ４１及びＳＥチップ４２の少なくとも一方が多層配線基板中に埋設して実装され、通信チップ４１及びＳＥチップ４２の残りが多層配線基板の表層に位置すれば本実施形態の要件を満足するものである。
【００３９】
後者の場合は、製造時あるいはその後の使用時において、通信チップ４１が不良化した場合や、通信チップ４１の仕様を変更したいような場合にも、通信チップ４１は通信モジュール１０の最表層に位置する第１の配線層１１に実装されているので、通信チップ４１は容易に取り外すことができる。したがって、通信チップ４１の交換を容易に行うことが可能になり、従来のような、通信チップ及びＳＥチップが樹脂封止されたモジュール素子の場合のように、通信モジュール（素子）ごと交換する必要がなく、通信チップ４１のみを交換すれば足りる。結果として、通信チップ４１及びＳＥチップ４２の在庫を多数抱える必要はなく、在庫管理上のリスクを低減することができる。
【００４０】
また、通信チップ４１を配線層に内蔵した場合は、従来の通信チップをモールド樹脂で封止する方法と比べて、通信チップ４１が配線層に囲まれているため、配線板が電磁シールドとして働き、外部からの電磁ノイズが容易に通信チップ４１に入り込まないようになる。これによって、電磁シールド用の金属筐体が不要になる場合があり、小型化が容易になる。
【００４１】
なお、本実施形態では、通信チップ４１あるいはＳＥチップ４２を内層である第７の配線層１７に実装しているが、必要に応じて、第２の配線層１２から第８の配線層１８の任意の配線層に実装することができる。
【００４２】
また、本実施形態の通信モジュール１０では、通信チップ４１の高さｈをコイル５１の高さＨ１よりも小さくしている。したがって、通信モジュール１０を薄層化して小型化することができる。なお、通信チップ４１に代えてＳＥチップ４２を内蔵させる場合は、ＳＥチップ４２の高さをコイル５１の高さよりも小さくする。
【００４３】
さらに、図１に示すように、本実施形態の通信モジュール１０では、コイル５１に比較してコンデンサ５２の方がより小型であるので、通信チップ４１の高さｈをコンデンサ５２の高さＨ２よりも小さくすることにより、通信モジュール１０をより薄層化して小型化することができる。
【００４４】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  通信モジュール
１１  第１の配線層
１２  第２の配線層
１３  第３の配線層
１４  第４の配線層
１５  第５の配線層
１６  第６の配線層
１７  第７の配線層
１８  第８の配線層
２１  第１の絶縁層
２２  第２の絶縁層
２３  第３の絶縁層
３１  第１の層間接続体
３２  第２の層間接続体
３３  第３の層間接続体
３４  第４の層間接続体
３５  第５の層間接続体
３６  第６の層間接続体
３７  第７の層間接続体
４１  通信チップ
４２  セキュアエレメントチップ（ＳＥチップ）
５１  コイル
５２  コンデンサ
【図１】
2016021485.tif 000003