特許 6591909 アンテナモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6591909

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】アンテナモジュール

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/14 20060101AFI20191007BHJP

   H01Q 23/00 20060101ALI20191007BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20191007BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20191007BHJP

   H01L 23/00 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/14 H

   H01Q23/00

   H05K1/14 G

   H05K1/02 R

   H01L23/02 C

   H01L23/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-32415(P2016-32415)

(22)【出願日】2016年2月23日

(65)【公開番号】特開2017-28245(P2017-28245A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年10月10日

(31)【優先権主張番号】特願2015-147321(P2015-147321)

(32)【優先日】2015年7月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 敬三

【審査官】 小林 大介

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０８４４９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０４５０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３８５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２８３３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３５３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２８７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２１２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３５０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５０１０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ １／１４

Ｈ０１Ｌ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下面に半導体素子が搭載されるとともに上面に沿って下部アンテナパターンを有する制御基板と、該制御基板の上面外周部に所定厚みの半田を介して接合されており、中央部に前記下部アンテナパターン上をキャビティとするための開口部を有する枠状のフレーム基板と、該フレーム基板の上面に前記開口部を覆うように所定厚みの半田を介して接合されており、上面に沿って前記開口部上に上部アンテナパターンを有するアンテナ基板と、を具備して成るアンテナモジュールであって、前記制御基板と前記フレーム基板との間および前記フレーム基板と前記アンテナ基板との間を接合する前記半田内に、該半田に溶融しない材料から成り、前記所定厚みに対応した直径を有する球状粒子が含有されているとともに、前記フレーム基板下における前記制御基板の上面に設けられた第１の位置確認マークと、該第１の位置確認マークが前記アンテナ基板の上面側から見えるように前記アンテナ基板および前記フレーム基板を連通して設けられた第１の位置確認孔と、前記アンテナ基板上面に設けられた上面側基準マークと、を具備しており、前記キャビティ内における前記制御基板の上面に設けられた第２の位置確認マークと、該第２の位置確認マークが前記アンテナ基板の上面側から見えるように前記アンテナ基板に設けられた第２の位置確認孔と、を具備していることを特徴とするアンテナモジュール。

【請求項2】

前記第２の位置確認マークおよび第２の位置確認孔が前記キャビティにおける中央部および外周部の複数個所に設けられていることを特徴とする請求項１記載のアンテナモジュール。

【請求項3】

前記フレーム基板の上面に設けられた第３の位置確認マークと、該第３の位置確認マークが前記アンテナ基板の上面側から見えるように前記アンテナ基板に設けられた第３の位置確認孔と、を具備することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のアンテナモジュール。

【請求項4】

前記フレーム基板上における前記アンテナ基板の下面に設けられた第４の位置確認マークと、該第４の位置確認マークが前記制御基板の下面側から見えるように前記制御基板および前記フレーム基板を連通して設けられた第４の位置確認孔と、前記制御基板の下面に設けられた下面側基準マークと、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナモジュール。

【請求項5】

前記フレーム基板の下面に設けられた第５の位置確認マークと、該第５の位置確認マークが前記制御基板の下面側から見えるように前記制御基板に設けられた第５の位置確認孔
と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナモジュール。

【請求項6】

前記制御基板と前記フレーム基板と前記アンテナ基板とを連通して設けられた第６の位置確認孔を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナモジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のアンテナモジュールの例を図４に示す。アンテナモジュールは、主として制御基板８１と、フレーム基板８２と、アンテナ基板８３と、半導体素子８４とから構成されている。

【0003】

制御基板８１は、絶縁板８５の上下面に配線導体８６と絶縁層８７とを交互に複数積層して成り、その上下面にソルダーレジスト層８８が被着されている。制御基板８１の上面中央部には、半導体素子８４が搭載されている。また制御基板８１の上面外周部には、フレーム基板８２が接合されている。制御基板８１の上面中央部には、複数の半導体素子接続パッド８９が形成されている。半導体素子接続パッド８９には、半導体素子８４の電極が半田９０を介して接続されている。制御基板８１の上面外周部には複数のフレーム基板接続パッド９１が形成されている。フレーム基板接続パッド９１には、フレーム基板８２が半田９２を介して接合されている。制御基板８１の下面には、複数の外部接続パッド９３が形成されている。外部接続パッド９３は、図示しない外部の電気回路基板に接続される。半導体素子接続パッド８９とフレーム基板接続パッド９１と外部接続パッド９３とは、所定のもの同士が配線導体８６により電気的に接続されている。

【0004】

フレーム基板８２は、絶縁板９４に配線導体９５を配設して成り、その上下面にソルダーレジスト層９６が被着されている。フレーム基板８２は、その中央部に半導体素子８４を収容する開口部８２ａを有する枠状である。フレーム基板８２の下面には、制御基板接続パッド９７が形成されている。制御基板接続パッド９７は、フレーム基板接続パッド９１に半田９２を介して接合されている。フレーム基板８２の上面には、アンテナ基板接続パッド９８が形成されている。アンテナ基板接続パッド９８には、アンテナ基板８３が半田９９を介して接合されている。制御基板接続パッド９７とアンテナ基板接続パッド９８とは、配線導体９５を介して電気的に接続されている。

【0005】

アンテナ基板８３は、複数の絶縁層１００と配線導体１０１とを積層して成り、その上下面にソルダーレジスト層１０２が被着されている。アンテナ基板８３は、フレーム基板８２の開口部８２ａを覆うようにしてフレーム基板８２の上面に接合されている。アンテナ基板８３は、その上面に沿って複数のアンテナパターン１０３を有している。アンテナパターン１０３を介して外部からの電波を受信したり、外部に電波を送信したりする。アンテナ基板８３は、その下面外周部にフレーム基板接続パッド１０４を有している。フレーム基板接続パッド１０４は、アンテナ基板接続パッド９８に半田９９を介して接合されている。

【0006】

半導体素子８４は、高周波素子であり、アンテナパターン１０３で受信した高周波信号が入力される。あるいは、アンテナパターン１０３から送信する高周波信号を出力する。

【0007】

ところで、この従来のアンテナモジュールによれば、制御基板８１とフレーム基板８２との間およびフレーム基板８２とアンテナ基板８３との間がそれぞれ半田９２および９９を介して接合されていることから、半田９２や９９の厚みにばらつきが発生する。そのため、制御基板８１とフレーム基板８２とのギャップＧ１，Ｇ２およびフレーム基板８２とアンテナ基板８３とのギャップＧ３，Ｇ４が一定の大きさとならず、制御基板８１とアンテナ基板８３との距離や平行度がばらついたものとなりやすかった。制御基板８１とアンテナ基板８３との距離や平行度にばらつきが発生すると、アンテナモジュールにおける周波数特性が大きくばらついたものとなり、所望の周波数帯域における高周波信号の送受信を良好に行うことができなくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−３２７６４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、制御基板とアンテナ基板との間の距離や平行度に大きなばらつきが発生することがなく、それにより所望の周波数帯域における高周波信号の送受信を良好に行うことが可能なアンテナモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のアンテナモジュールは、上面中央部に半導体素子が搭載された制御基板と、該制御基板の上面外周部に所定厚みの半田を介して接合されており、中央部に前記半導体素子を収容する開口部を有する枠状のフレーム基板と、該フレーム基板の上面に前記開口部を覆うように所定厚みの半田を介して接合されており、上面に沿ってアンテナパターンを有するアンテナ基板と、を具備して成るアンテナモジュールであって、前記制御基板と前記フレーム基板との間および前記フレーム基板と前記アンテナ基板との間を接合する前記半田内に、該半田に溶融しない材料から成り、前記所定厚みに対応した直径を有する球状粒子が含有されていることを特徴とするものである。

【0011】

本発明のアンテナモジュールは、下面に半導体素子が搭載されるとともに上面に沿って下部アンテナパターンを有する制御基板と、該制御基板の上面外周部に所定厚みの半田を介して接合されており、中央部に前記下部アンテナパターン上をキャビティとするための開口部を有する枠状のフレーム基板と、該フレーム基板の上面に前記開口部を覆うように所定厚みの半田を介して接合されており、上面に沿って前記開口部上に上部アンテナパターンを有するアンテナ基板と、を具備して成るアンテナモジュールであって、前記制御基板と前記フレーム基板との間および前記フレーム基板と前記アンテナ基板との間を接合する前記半田内に、該半田に溶融しない材料から成り、前記所定厚みに対応した直径を有する球状粒子が含有されているとともに、前記フレーム基板下における前記制御基板の上面に設けられた第１の位置確認マークと、該第１の位置確認マークが前記アンテナ基板の上面側から見えるように前記アンテナ基板および前記フレーム基板を連通して設けられた第１の位置確認孔と、前記アンテナ基板上面に設けられた上面側基準マークと、を具備しており、前記キャビティ内における前記制御基板の上面に設けられた第２の位置確認マークと、該第２の位置確認マークが前記アンテナ基板の上面側から見えるように前記アンテナ基板に設けられた第２の位置確認孔と、を具備していることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明のアンテナモジュールによれば、制御基板とフレーム基板との間およびフレーム基板とアンテナ基板との間を接合する半田内に、半田に溶融しない材料から成り、所定の厚みに対応した直径を有する球状粒子が含有されていることから、制御基板とアンテナ基板との間に距離のばらつきや傾きが発生することがない。その結果、安定した送受信特性を有するアンテナモジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明のアンテナモジュールの実施形態の一例を示す概略断面図である。

【図2】図２は、本発明のアンテナモジュールの実施形態の別の例を示す概略断面図である。

【図3】図３は、図２に示すアンテナモジュールの変形例を示す概略断面図である。

【図4】図４は、従来のアンテナモジュールの例を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態の一例を図１に示す。本例のアンテナモジュールは、主として制御基板１と、フレーム基板２と、アンテナ基板３と、半導体素子４とから構成されている。

【0015】

制御基板１は、絶縁板５の上下面に配線導体６と絶縁層７とを交互に複数積層して成り、その上下面にソルダーレジスト層８が被着されている。制御基板１の上面中央部に半導体素子４が搭載されている。また制御基板１の上面外周部には、フレーム基板２が接合されている。

【0016】

絶縁板５は、ガラス−エポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成る。絶縁板５の厚みは、０．１〜０．８ｍｍ程度である。絶縁板５には、複数のスルーホール５ａが形成されている。スルーホール５ａの直径は、７５〜２００μｍ程度である。絶縁板５の上下面およびスルーホール５ａの内壁には配線導体６が被着されている。絶縁板５に被着された配線導体６は、銅箔および銅めっき層から成り、５〜４２μｍ程度の厚みである。配線導体６が被着されたスルーホール５ａの内部は、孔埋め樹脂５ｂにより充填されている。孔埋め樹脂５ｂは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させて成る。

【0017】

絶縁層７は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。絶縁層７の厚みは、２５〜５０μｍ程度である。絶縁層７には、複数のビアホール７ａが形成されている。ビアホール７ａの直径は、３０〜１００μｍ程度である。各絶縁層７の表面およびビアホール７ａ内には配線導体６が被着されている。絶縁層７に被着された配線導体６は、銅めっき層から成り、５〜４２μｍ程度の厚みである。

【0018】

ソルダーレジスト層８は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層８の厚みは、２５〜５０μｍ程度である。ソルダーレジスト層８は、配線導体６の一部を後述する半導体素子接続パッド９やフレーム基板接続パッド１１、外部接続パッド１３として露出させる複数の開口部を有している。

【0019】

制御基板１の上面中央部には、複数の半導体素子接続パッド９が形成されている。半導体素子接続パッド９は、ソルダーレジスト層８から露出している。半導体素子接続パッド９の直径は、８０〜１５０μｍ程度である。半導体素子接続パッド９には、半導体素子４の電極が半田１０を介して接続されている。半田１０は、例えば錫−銀合金や錫−銀−銅合金から成る。

【0020】

制御基板１の上面外周部には、複数のフレーム基板接続パッド１１が形成されている。フレーム接続パッド１１は、ソルダーレジスト層８から露出している。フレーム基板接続パッド１１の直径は、３００〜６００μｍ程度である。フレーム基板接続パッド１１には、フレーム基板２が半田１２を介して接合されている。半田１２は、例えば錫−銀合金や錫−銀−銅合金から成り、その内部に球状粒子Ｓが含有されている。

【0021】

制御基板１の下面には、複数の外部接続パッド１３が形成されている。外部接続パッド１３は、ソルダーレジスト層８から露出している。外部接続パッド１３の直径は、３００〜６００μｍ程度である。外部接続パッド１３は、図示しない外部の電気回路基板に接続される。半導体素子接続パッド９とフレーム基板接続パッド１１と外部接続パッド１３とは、所定のもの同士が配線導体６により電気的に接続されている。

【0022】

フレーム基板２は、絶縁板１４に配線導体１５を配設して成り、その上下面にソルダーレジスト層１６が被着されている。フレーム基板２は、その中央部に半導体素子４を収容する開口部２ａを有する枠状である。

【0023】

絶縁板１４は、ガラス−エポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成る。絶縁板１４の厚みは、０．１〜０．８ｍｍ程度である。絶縁板１４には、複数のスルーホール１４ａが形成されている。スルーホール１４ａの直径は、１００〜２００μｍ程度である。絶縁板１４の上下面およびスルーホール１４ａの内壁には配線導体１５が被着されている。絶縁板１４に被着された配線導体１５は、銅箔および銅めっき層から成り、５〜２５μｍ程度の厚みである。配線導体１５が被着されたスルーホール１４ａの内部は、孔埋め樹脂１４ｂにより充填されている。孔埋め樹脂１４ｂは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させて成る。

【0024】

ソルダーレジスト層１６は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層１６の厚みは、２５〜５０μｍ程度である。ソルダーレジスト層１６は、配線導体１５の一部を後述する制御基板接続パッド１７やアンテナ基板接続パッド１８として露出させる複数の開口部を有している。

【0025】

フレーム基板２の下面には、制御基板接続パッド１７が形成されている。制御基板接続パッド１７は、ソルダーレジスト層１６から露出している。制御基板接続パッド１７の直径は、３００〜６００μｍ程度である。制御基板接続パッド１７は、制御基板１のフレーム基板接続パッド１１に半田１２を介して接合されている。これにより制御基板１とフレーム基板２とが機械的に接合されるとともに制御基板１の配線導体６とフレーム基板２の配線導体１５とが電気的に接続される。

【0026】

フレーム基板２の上面には、アンテナ基板接続パッド１８が形成されている。アンテナ基板接続パッド１８は、ソルダーレジスト層１６から露出している。アンテナ基板接続パッド１８の直径は、３００〜６００μｍ程度である。アンテナ基板接続パッド１８には、アンテナ基板３が半田１９を介して接合されている。半田１９は、例えば錫−銀合金や錫−銀−銅合金から成り、その内部に球状粒子Ｓが含有されている。制御基板接続パッド１７とアンテナ基板接続パッド１８とは、配線導体１５を介して電気的に接続されている。

【0027】

アンテナ基板３は、複数の絶縁層２０と配線導体２１とを積層して成り、その上下面にソルダーレジスト層２２が被着されている。アンテナ基板３は、フレーム基板２の開口部２ａを覆うようにしてフレーム基板２の上面に接合されている。

【0028】

絶縁層２０は、ガラスーエポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成る。あるいはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。絶縁層２０の厚みは２５〜１００μｍ程度である。絶縁層２０には、ビアホール２０ａが形成されている。ビアホール２０ａの直径は、３０〜１００μｍ程度である。絶縁層２０の表面およびビアホール２０ａ内には、配線導体２１が被着されている。配線導体２１は、銅めっき層から成り、５〜２５μｍ程度の厚みである。

【0029】

ソルダーレジスト層２２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層２２の厚みは、２５〜５０μｍ程度である。ソルダーレジスト層２２は、配線導体２１の一部を後述するフレーム基板接続パッド２４として露出させる複数の開口部を有している。

【0030】

アンテナ基板３は、その上面に沿って複数のアンテナパターン２３を有している。アンテナパターン２３は、１辺が０．５〜５ｍｍ程度の方形であり、外部からの高周波信号の電波を受信する。あるいは外部へ高周波信号の電波を送信する。

【0031】

アンテナ基板３は、その下面外周部にフレーム基板接続パッド２４を有している。フレーム基板接続パッド２４は、ソルダーレジスト層２２から露出している。フレーム基板接続パッド２４の直径は３００〜６００μｍ程度である。フレーム基板接続パッド２４は、フレーム基板２のアンテナ基板接続パッド１８に半田１９を介して接合されている。これによりフレーム基板２とアンテナ基板３とが機械的に接合されるとともに、フレーム基板２の配線導体１５とアンテナ基板３の配線導体２１とが電気的に接続される。

【0032】

半導体素子４は、高周波素子であり、アンテナパターン２３で受信した高周波信号が入力される。あるいは、アンテナパターン２３から送信する高周波信号を出力する。

【0033】

ところで、本例のアンテナモジュールにおいては、上述したように、制御基板１とフレーム基板２とを接合する半田１２およびフレーム基板２とアンテナ基板３とを接合する半田１９内に球状粒子Ｓが含有されている。球状粒子Ｓは、半田１２や１９に溶融しない金属や樹脂、セラミック材料から成る。球状粒子Ｓの直径は、例えば３０〜１００μｍ程度の範囲で均一である。このような球状粒子Ｓが半田１２および１９中に含有されることで、半田１２および１９の厚みを球状粒子Ｓの直径に対応した厚みとすることができる。そのため、制御基板１とフレーム基板２とのギャップＧ１，Ｇ２およびフレーム基板２とアンテナ基板３とのギャップＧ３，Ｇ４が一定の大きさとなる。したがって、制御基板１とアンテナ基板３との間に距離のばらつきや傾きが発生することがない。その結果、所望の周波数帯域における良好な送受信が可能な安定した送受信特性を有するアンテナモジュールを提供することができる。

【0034】

次に、本発明の実施形態の別の例を図２に示す。本例のアンテナモジュールは、主として制御基板４１と、フレーム基板４２と、アンテナ基板４３と、半導体素子４４とから構成されている。

【0035】

制御基板４１は、絶縁板４５の上下面に配線導体４６と絶縁層４７とを交互に複数積層して成り、その上下面にソルダーレジスト層４８が被着されている。制御基板４１の下面中央部に半導体素子４４が搭載されている。また制御基板４１の上面外周部には、フレーム基板４２が接合されている。

【0036】

絶縁板４５は、上述の絶縁板５と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。絶縁板４５には、スルーホール４５ａが形成されている。スルーホール４５ａの直径は上述のスルーホール５ａと同様である。絶縁板４５の上下面およびスルーホール４５ａの内壁には、配線導体４６が被着されている。これらの配線導体４６は、上述の絶縁板５における配線導体６と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。スルーホール４５ａの内部は、孔埋め樹脂４５ｂにより充填されている。孔埋め樹脂４５ｂは、上述の孔埋め樹脂４ｂと同様の材料から成る。

【0037】

絶縁層４７は、上述の絶縁層７と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。絶縁層４７には、ビアホール４７ｂが形成されている。ビアホール４７ｂの直径は、上述のビアホール７ｂと同様である。各絶縁層４７の表面およびビアホール４７ａ内には配線導体４６が被着されている。これらの配線導体４６は、上述の絶縁層７における配線導体６と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。

【0038】

ソルダーレジスト層４８は、上述のソルダーレジスト層８と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。ソルダーレジスト層４８は、配線導体４６の一部を後述する半導体素子接続パッド４９やフレーム基板接続パッド５３、外部接続パッド５１として露出させる複数の開口部を有している。

【0039】

制御基板４１の下面中央部には、複数の半導体素子接続パッド４９が形成されている。半導体素子接続パッド４９は、ソルダーレジスト層４８から露出している。半導体素子接続パッド４９の直径は、上述の半導体素子接続パッド９と同様である。半導体素子接続パッド４９には、半導体素子４４の電極が半田５０を介して接続されている。半田５０は、上述の半田１０と同様の材料から成る。

【0040】

制御基板４１の下面外周部には、複数の外部接続パッド５１が形成されている。外部接続パッド５１は、ソルダーレジスト層４８から露出している。外部接続パッド５１の直径は、上述した外部接続パッド１３と同様である。外部接続パッド５１には、図示しない外部の電気回路基板に接続するための半田ボール５２が溶着されている。半田ボール５２は、例えば錫−銀合金や錫−銀−銅合金から成る。

【0041】

制御基板４１の上面外周部には、複数のフレーム基板接続パッド５３が形成されている。フレーム基板接続パッド５３は、ソルダーレジスト層４８から露出している。フレーム基板接続パッド５３の直径は、上述のフレーム基板接続パッド１１と同様である。フレーム基板接続パッド５３には、フレーム基板４２が半田５４を介して接合されている。半田５４は、上述の半田１２と同様の材料から成り、その内部に球状粒子Ｓが含有されている。

【0042】

制御基板４１の上面側中央部の表面および内部に下部アンテナパターン５５が形成されている。下部アンテナパターン５５は、１辺が０．５〜５ｍｍ程度の方形であり、外部からの高周波信号の電波を受信する。あるいは外部へ高周波信号の電波を送信する。半導体素子接続パッド４９と外部接続パッド５１とフレーム基板接続パッド５３と下部アンテナパターン５５とは、所定のもの同士が配線導体４６により電気的に接続されている。

【0043】

フレーム基板４２は、絶縁板５６に配線導体５７を配設して成り、その上下面にソルダーレジスト層５８が被着されている。フレーム基板４２は、その中央部にキャビティＣを形成するための開口部４２ａを有する枠状である。

【0044】

絶縁板５６は、上述した絶縁板１４と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。絶縁板５６には、複数のスルーホール５６ａが形成されている。スルーホール５６ａの直径は、上述したスルーホール１４ａ同様である。絶縁板５６の上下面およびスルーホール５６ａの内壁には配線導体５７が被着されている。配線導体５７は、上述の配線導体１５と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。配線導体５７が被着されたスルーホール５６ａの内部は、孔埋め樹脂５６ｂにより充填されている。孔埋め樹脂５６ｂは、上述の孔埋め樹脂１４ｂと同様の材料から成る。

【0045】

ソルダーレジスト層５８は、上述のソルダーレジスト層１６と同様の材料から成り、同様の厚みを有している。ソルダーレジスト層５８は、配線導体５７の一部を後述する制御基板接続パッド５９やアンテナ基板接続パッド６０として露出させる複数の開口部を有している。

【0046】

フレーム基板４２の下面には、制御基板接続パッド５９が形成されている。制御基板接続パッド５９は、ソルダーレジスト層５８から露出している。制御基板接続パッド５９の直径は、上述の制御基板接続パッド１７と同様である。制御基板接続パッド５９は、制御基板４１のフレーム基板接続パッド５３に半田５４を介して接合されている。これにより制御基板４１とフレーム基板４２とが機械的に接合されるとともに制御基板４１の配線導体４６とフレーム基板４２の配線導体５７とが電気的に接続される。

【0047】

フレーム基板４２の上面には、アンテナ基板接続パッド６０が形成されている。アンテナ基板接続パッド６０は、ソルダーレジスト層５８から露出している。アンテナ基板接続パッド６０の直径は、上述のアンテナ基板接続パッド１８と同様である。アンテナ基板接続パッド６０には、アンテナ基板４３が半田６１を介して接合されている。半田６１は、上述の半田１９と同様の材料から成り、その内部に球状粒子Ｓが含有されている。制御基板接続パッド５９とアンテナ基板接続パッド６０とは、配線導体５７を介して電気的に接続されている。

【0048】

アンテナ基板４３は、絶縁板６２に配線導体６３を配設して成り、その上下面にソルダーレジスト層６４が被着されている。アンテナ基板４３は、フレーム基板４２の開口部４２ａを覆うようにしてフレーム基板４２の上面に接合されている。

【0049】

絶縁板６２は、ガラス−エポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成る。絶縁板６２の厚みは、０．０２〜０．８ｍｍ程度である。絶縁板６２の上下面には配線導体６３が被着されている。配線導体６３は、銅箔から成り、５〜３６μｍ程度の厚みである。

【0050】

ソルダーレジスト層６４は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の絶縁フィラーを分散させた電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層６４の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。ソルダーレジスト層６４は、配線導体６３の一部を後述するフレーム基板接続パッド６５として露出させる複数の開口部を有している。

【0051】

アンテナ基板４３は、その上下面に沿って上部アンテナパターン６６を有している。上部アンテナパターン６６は、１辺が０．５〜５ｍｍ程度の方形であり、外部からの高周波信号の電波を受信する。あるいは外部へ高周波信号の電波を送信する。

【0052】

アンテナ基板４３は、その下面外周部にフレーム基板接続パッド６５を有している。フレーム基板接続パッド６５は、ソルダーレジスト層６４から露出している。フレーム基板接続パッド６５の直径は、上述のフレーム基板接続パッド２４と同様である。フレーム基板接続パッド６５は、フレーム基板４２のアンテナ基板接続パッド６０に半田６１を介して接合されている。これによりフレーム基板４２とアンテナ基板４３とが機械的に接合されるとともに、フレーム基板４２の配線導体５７とアンテナ基板４３の配線導体６３とが電気的に接続される。

【0053】

半導体素子４４は、高周波素子であり、下部アンテナパターン５５および上部アンテナパターン６６で受信した高周波信号が入力される。あるいは、下部アンテナパターン５５および上部アンテナパターン６６から送信する高周波信号を出力する。

【0054】

ところで、本例のアンテナモジュールにおいても、制御基板４１とフレーム基板４２とを接合する半田５４およびフレーム基板４２とアンテナ基板４３とを接合する半田６１内に球状粒子Ｓが含有されている。球状粒子Ｓは、半田５４や６１に溶融しない金属や樹脂、セラミック材料から成る。球状粒子Ｓの直径は、例えば３０〜１００μｍ程度の範囲で均一である。このような球状粒子Ｓが半田５４および６１中に含有されることで、半田５４および６４の厚みを球状粒子Ｓの直径に対応した厚みとすることができる。そのため、制御基板４１とフレーム基板４２とのギャップＧ１，Ｇ２およびフレーム基板４２とアンテナ基板４３とのギャップＧ３，Ｇ４が一定の大きさとなる。したがって、制御基板４１とアンテナ基板４３との間に距離のばらつきや傾きが発生することがない。その結果、所望の周波数帯域における良好な送受信が可能な安定した送受信特性を有するアンテナモジュールを提供することができる。

【0055】

なお、本例のアンテナモジュールにおいては、制御基板４１に下部アンテナパターン５５が形成されているとともにアンテナ基板４３に上部アンテナパターン６６が形成されている。この場合、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との水平方向の位置関係と垂直方向の位置関係が所定の範囲内にあることが要求される。また、下部アンテナパターン５５および上部アンテナパターン６６と開口部４２ａとの位置関係が所定の位置関係にあることが要求される。そのため、これらの位置関係を確認する手段を設けることが好ましい。本例のアンテナモジュールにそのような確認手段を設けた変形例を図３に示す。なお、図３に示すアンテナモジュールにおいて、図２に示したアンテナモジュールと同様の箇所には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0056】

図３に示す変形例では、第１〜第５の位置確認マーク６７〜７１と、第１〜第６の位置確認孔７２〜７７と、上面側基準マーク７８および下面側基準マーク７９とを備えている。なお、第１の位置確認マーク６７は第１の位置確認孔７２に、第２の位置確認マーク６８は第２の位置確認孔７３に、第３の位置確認マーク６９は第３の位置確認孔７４に、第４の位置確認マーク７０は第４の位置確認孔７５に、第５の位置確認マーク７１は第５の位置確認孔７６に対応している。また、上面側基準マーク７８は、第１〜第３の位置確認孔７２〜７４の周囲にそれぞれ形成されており、下面側基準マーク７９は、第４，第５の位置確認マーク７５，７６の周囲にそれぞれ形成されている。なお、作図の都合上、第２の位置確認孔７３の周囲の上面側基準マーク７８は図示していない。

【0057】

第１の位置確認マーク６７は、フレーム基板４２の下における制御基板４１の上面に設けられている。第１の位置確認マーク６７は、配線導体４６と同じ導体層により形成されている。第１の位置確認マーク６７は、下部アンテナパターン５５と同時に形成されている。そのため、第１の位置確認マーク６７と下部アンテナパターン５５とは、相互に高い位置精度で形成されている。第１の位置確認マーク６７は例えば円形の島状パターンである。あるいは、第１の位置確認マーク６７は、十字形の島状パターンである。第１の位置確認マーク６７が円形の場合、その直径は５０〜２００μｍ程度である。第１の位置確認マーク６７が十字形の場合、その線幅は１０〜５０μｍ程度である。

【0058】

第１の位置確認孔７２は、アンテナ基板４３およびフレーム基板４２を連通して第１の位置確認マーク６７の直上に設けられている。第１の位置確認孔７２は上面視で円形の孔である。第１の位置確認孔７２の直径は１００〜３００μｍ程度である。この第１の位置確認孔７２を介して第１の位置確認マーク６７がアンテナ基板４３の上面側から見えるようになっている。なお、第１の位置確認孔７２の直径は、第１の位置確認マーク６７が円形である場合、第１の位置確認マーク６７の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。さらには、第１の位置確認孔７２の直径は、アンテナ基板４３部分の直径がフレーム基板４２部分の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。

【0059】

上面側基準マーク７８は、配線導体６３と同じ導体層から成り、絶縁板６２の上面に形成されている。上面側基準マーク７８は、上部アンテナパターン６６と同時に形成されている。そのため、上面側基準マーク７８と上部アンテナパターン６６とは、相互に高い位置精度で形成されている。第１の位置確認孔７２の周囲に形成された上面側基準マーク７８は、例えば第１の位置確認孔７２を中心として互いに９０゜の隣接角度で四方に延びる４本の帯状パターンから成る。各帯状パターンは、幅が１０〜５０μｍ程度、長さが５０〜５００μｍ程度である。

【0060】

そして、第１の位置確認孔７２を介して第１の位置確認マーク６７を画像認識装置により撮影することにより第１の位置確認マーク６７の重心の位置座標を確認するとともに第１の位置確認孔７２周辺の上面側基準マーク７８を画像認識装置で撮影することによりその上面側基準マーク７８の重心の位置座標を確認する。これらの重心位置座標を比較することにより、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との水平方向の位置関係を確認することができる。また、画像認識装置の焦点深度により上面側基準マーク７８と第１の位置確認マーク６７との間の高さを測定することにより、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との垂直方向の位置関係を確認することができる。

【0061】

第２の位置確認マーク６８は、キャビティＣ内における制御基板４１の上面に設けられている。第２の位置確認マーク６８は、配線導体４６と同じ導体層により形成されている。第２の位置確認マーク６８は、下部アンテナパターン５５と同時に形成されている。そのため、第２の位置確認マーク６８と下部アンテナパターン５５とは、相互に高い位置精度で形成されている。第２の位置確認マーク６８は例えば円形の島状パターンである。あるいは、第２の位置確認マーク６８は、十字形の島状パターンである。第２の位置確認マーク６８が円形の場合、その直径は５０〜２００μｍ程度である。第２の位置確認マーク６８が十字形の場合、その線幅は１０〜５０μｍ程度である。

【0062】

第２の位置確認孔７３は、アンテナ基板４３を貫通して第２の位置確認マーク６８の直上に設けられている。第２の位置確認孔７３は上面視で円形の孔である。第２の位置確認孔７３の直径は１００〜３００μｍ程度である。この第２の位置確認孔７３を介して第２の位置確認マーク６８がアンテナ基板４３の上面側から見えるようになっている。なお、第２の位置確認孔７３の直径は、第２の位置確認マーク６８が円形である場合、第２の位置確認マーク６８の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。

【0063】

第２の位置確認孔７３の周囲に形成された上面側基準マーク７８は、作図の都合で図示されていないが、例えば第２の位置確認孔７３を中心として互いに９０゜の隣接角度で四方に延びる４本の帯状パターンから成る。各帯状パターンは、幅が１０〜５０μｍ程度、長さが５０〜５００μｍ程度である。

【0064】

そして、第２の位置確認孔７３を介して第２の位置確認マーク６８を画像認識装置により撮影することにより第２の位置確認マーク６８の重心の位置座標を確認するとともに第２の位置確認孔７３周辺の上面側基準マーク７８を画像認識装置で撮影することによりその上面側基準マーク７８の重心の位置座標を確認する。これらの重心位置座標を比較することにより、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との水平方向の位置関係を確認することができる。また、画像認識装置の焦点深度により上面側基準マーク７８と第２の位置確認マーク６８との間の高さを測定することにより、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との垂直方向の位置関係を確認することができる。なお、第２の位置確認マーク６８および第２の位置確認孔７３をキャビティＣにおける中央部および外周部の複数個所に設けておくと、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との垂直方向の位置関係を広範囲で確認することができる。したがって、第２の位置確認マーク６８および第２の位置確認孔７３をキャビティＣにおける中央部および外周部の複数個所に設けておくことが好ましい。

【0065】

第３の位置確認マーク６９は、フレーム基板４２の上面に設けられている。第３の位置確認マーク６９は、配線導体５７と同じ導体層により形成されている。第３の位置確認マーク６９は例えば円形の島状パターンである。あるいは、第３の位置確認マーク６９は、十字形の島状パターンである。第３の位置確認マーク６９が円形の場合、その直径は５０〜２００μｍ程度である。第３の位置確認マーク６９が十字形の場合、その線幅は１０〜５０μｍ程度である。

【0066】

第３の位置確認孔７４は、アンテナ基板４３を貫通して第３の位置確認マーク６９の直上に設けられている。第３の位置確認孔７４は上面視で円形の孔である。第３の位置確認孔７４の直径は１００〜３００μｍ程度である。この第３の位置確認孔７４を介して第３の位置確認マーク６９がアンテナ基板４３の上面側から見えるようになっている。なお、第３の位置確認孔７４の直径は、第３の位置確認マーク６９が円形である場合、第３の位置確認マーク６９の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。

【0067】

第３の位置確認孔７４の周囲に形成された上面側基準マーク７８は、例えば第３の位置確認孔７４を中心として互いに９０゜の隣接角度で四方に延びる４本の帯状パターンから成る。各帯状パターンは、幅が１０〜５０μｍ程度、長さが５０〜５００μｍ程度である。

【0068】

そして、第３の位置確認孔７４を介して第３の位置確認マーク６９を画像認識装置により撮影することにより第３の位置確認マーク６９の重心の位置座標を確認するとともに第３の位置確認孔７４周辺の上面側基準マーク７８を画像認識装置で撮影することによりその上面側基準マーク７８の重心の位置座標を確認する。これらの重心位置座標を比較することにより、上部アンテナパターン６６とキャビティＣとの水平方向の位置関係を確認することができる。

【0069】

第４の位置確認マーク７０は、フレーム基板４２の上におけるアンテナ基板４３の下面に設けられている。第４の位置確認マーク７０は、配線導体６３と同じ導体層により形成されている。第４の位置確認マーク７０は、上部アンテナパターン６６と同時に形成されている。そのため、第４の位置確認マーク７０と上部アンテナパターン６６とは、相互に高い位置精度で形成されている。第４の位置確認マーク７０は例えば円形の島状パターンである。あるいは、第４の位置確認マーク７０は、十字形の島状パターンである。第４の位置確認マーク７０が円形の場合、その直径は５０〜２００μｍ程度である。第１の位置確認マーク７０が十字形の場合、その線幅は１０〜５０μｍ程度である。

【0070】

第４の位置確認孔７５は、制御基板４１およびフレーム基板４２を連通して第４の位置確認マーク７０の直下に設けられている。第４の位置確認孔７５は下面視で円形の孔である。第４の位置確認孔７５の直径は１００〜３００μｍ程度である。この第４の位置確認孔７５を介して第４の位置確認マーク７０が制御基板４１の下面側から見えるようになっている。なお、第４の位置確認孔７５の直径は、第４の位置確認マーク７０が円形である場合、第４の位置確認マーク７０の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。さらには、第４の位置確認孔７５の直径は、制御基板４１部分の直径がフレーム基板４２部分の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。

【0071】

下面側基準マーク７９は、配線導体４６と同じ導体層から成り、最下層の絶縁層４７の下面に形成されている。下面側基準マーク７９は、下部アンテナパターン５５と同時に形成されている。そのため、下面側基準マーク７９と下部アンテナパターン５５とは、相互に高い位置精度で形成されている。第４の位置確認孔７５の周囲に形成された下面側基準マーク７９は、例えば第４の位置確認孔７５を中心として互いに９０゜の隣接角度で四方に延びる４本の帯状パターンから成る。各帯状パターンは、幅が１０〜５０μｍ程度、長さが５０〜５００μｍ程度である。

【0072】

そして、第４の位置確認孔７５を介して第４の位置確認マーク７０を画像認識装置により撮影することにより第４の位置確認マーク７０の重心の位置座標を確認するとともに第４の位置確認孔７５周辺の下面側基準マーク７９を画像認識装置で撮影することによりその下面側基準マーク７９の重心の位置座標を確認する。これらの重心位置座標を比較することにより、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との水平方向の位置関係を確認することができる。また、画像認識装置の焦点深度により下面側基準マーク７９と第４の位置確認マーク７０との間の高さを測定することにより、下部アンテナパターン５５と上部アンテナパターン６６との垂直方向の位置関係を確認することができる。

【0073】

第５の位置確認マーク７１は、フレーム基板４２の下面に設けられている。第５の位置確認マーク７１は、配線導体５７と同じ導体層により形成されている。第５の位置確認マーク７１は例えば円形の島状パターンである。あるいは、第５の位置確認マーク７１は、十字形の島状パターンである。第５の位置確認マーク７１が円形の場合、その直径は５０〜２００μｍ程度である。第５の位置確認マーク７１が十字形の場合、その線幅は１０〜５０μｍ程度である。

【0074】

第５の位置確認孔７６は、制御基板４１を貫通して第５の位置確認マーク７１の直下に設けられている。第５の位置確認孔７６は下面視で円形の孔である。第５の位置確認孔７６の直径は１００〜３００μｍ程度である。この第５の位置確認孔７６を介して第５の位置確認マーク７１が制御基板４１の下面側から見えるようになっている。なお、第５の位置確認孔７６の直径は、第５の位置確認マーク７１が円形である場合、第５の位置確認マーク７１の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。

【0075】

第５の位置確認孔７６の周囲に形成された下面側基準マーク７９は、例えば第５の位置確認孔７６を中心として互いに９０゜の隣接角度で四方に延びる４本の帯状パターンから成る。各帯状パターンは、幅が１０〜５０μｍ程度、長さが５０〜５００μｍ程度である。

【0076】

そして、第５の位置確認孔７６を介して第５の位置確認マーク７１を画像認識装置により撮影することにより第５の位置確認マーク７１の重心の位置座標を確認するとともに第５の位置確認孔７６周辺の下面側基準マーク７９を画像認識装置で撮影することによりその下面側基準マーク７９の重心の位置座標を確認する。これらの重心位置座標を比較することにより、下部アンテナパターン６６とキャビティＣとの水平方向の位置関係を確認することができる。

【0077】

第６の位置確認孔７７は、制御基板４１とフレーム基板４２とアンテナ基板４３とを連通して設けられている。第６の位置確認孔７７は上面視で円形の孔である。第６の位置確認孔７７の直径は１００〜５００μｍ程度である。第６の位置確認孔７７の直径は、フレーム基板４２部分の直径が制御基板４１部分の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましく、アンテナ基板４３部分の直径がフレーム基板４２部分の直径より５０〜２００μｍ程度大きいことが好ましい。そして、第６の位置確認孔７７を例えば上面側から画像認識装置により撮影して制御基板４１とフレーム基板４２とアンテナ基板４３とにおける第６の位置確認孔７７の重心位置座標を確認し、これらの重心位置座標を比較することにより、制御基板４１とフレーム基板４２とアンテナ基板４３との水平方向の位置関係を確認することができる。また、画像認識装置の焦点深度により制御基板４１上面とフレーム基板４２上面とアンテナ基板４３上面との間の高さを測定することにより制御基板４１とフレーム基板４２とアンテナ基板４３との垂直方向の位置関係を確認することができる。

【0078】

なお、第１〜第５の位置確認マーク６７〜７１と、第１〜第６の位置確認孔７２〜７７と、上面側基準マーク７８および下面側基準マーク７９との全てを備えている必要はない。しかしながら、少なくとも第１の位置確認マーク６７と、第１の位置確認孔７２と、これに対応する上面側基準マーク７８とを備えていることが好ましい。加えて第２の位置確認マーク６８と、第２の位置確認孔７３と、これに対応する上面側基準マーク７８とを備えていると、より好ましい。さらに加えて第３の位置確認マーク６９と、第３の位置確認孔７４と、これに対応する上面側基準マーク７８とを備えていると、さらに好ましい。

【0079】

また、上述した変形例においては、第１〜第５の位置確認マーク６７〜７１は円形あるいは十字形の島状パターンであったが、これに限られるものではない。第１〜第５の位置確認マーク６７〜７１は、三角形や四角形等他の形状であってもかまわないし、抜きパターンであってもかまわない。

【0080】

さらに、上述した変形例においては、上面側基準マーク７８および下面側基準マーク７９は、第１〜第５の位置確認孔７２〜７６を中心として互いに９０゜の隣接角度で四方に延びる４本の帯状パターンから形成されていたが、これに限られるものではない。上面側基準マーク７８および下面側基準マーク７９は、第１〜第５の位置確認孔７２〜７６を取り囲む円形や四角形等他の形状であってもかまわないし、島状パターンまたは抜きパターンの何れであってもかまわない。さらにまた、上述の変形例では、第１〜第５の位置確認孔７２〜７６の各々に対応して上面側基準マーク７８または下面側基準マーク７９を配置したが、必ずしも全ての第１〜第５の位置確認孔７２〜７６に対応して上面側基準マーク７８または下面側基準マーク７９を配置する必要はない。離れた位置に形成された上面側基準マーク７８または下面側基準マーク７９の重心位置座標を基にして水平方向の位置関係を算出することも可能である。

【符号の説明】

【0081】

１，４１・・・・・・・・・制御基板
２，４２・・・・・・・・・フレーム基板
２ａ，４２ａ・・・・・・・開口部
３，４３・・・・・・・・・アンテナ基板
４，４４・・・・・・・・・半導体素子
１２，１９，５４，６１・・・半田
２３，５５，６６・・・・・・アンテナパターン
６７〜７１・・・・・・・・・第１〜第５の位置確認マーク
７２〜７７・・・・・・・・・第１〜第６の位置確認孔
７８，７９・・・・・・・・・基準マーク
Ｃ・・・・・・・・・・・・キャビティ
Ｓ・・・・・・・・・・・・球状粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】