CN101460964A - 无线ic器件和无线ic器件用复合元件 - Google Patents

Abstract

本发明得到具有稳定的频率特性的无线IC器件和无线IC器件用复合元件。无线IC器件配备有无线IC芯片(5)；装有无线IC芯片(5)的、具有含电感元件(L1)和(L2)的馈电电路的馈电电路基板(10f)；及与馈电电路的电感元件(L1)和(L2)电磁场耦合的辐射片。在馈电电路基板(10f)形成由高磁导率磁性材料构成的高磁导率磁性体部(100)，并将电感元件(L1)和(L2)的一部分设置在高磁导率磁性体部(100)。

Description

无线IC器件和无线IC器件用复合元件

技术领域

本发明涉及无线IC器件，尤其涉及用于RFID(Radio FrequencyIdentification：射频标识)系统的无线IC器件和用于此无线IC器件的无线IC器件用复合元件。

背景技术

近年，作为物品管理系统，开发出用非接触方式使产生感应电磁场的读写器与附带在物品上的、已存储预定的信息的无线标牌(下文称为无线IC器件)进行通信以传输信息的RFID系统。

作为用于此RFID系统的无线IC器件，已知例如专利文献1、2中记载的器件。

即，如图32所示，提供的无线IC器件包含：在由PET(polyethyleneterephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯)构成的支承膜305上用铝箔形成的空心线型天线图案304；通过Au凸块302直接与天线图案304的预定位置连接的无线IC芯片301；及设置成覆盖Au凸块302以确保无线IC芯片301的接合强度的树脂层303。

专利文献1：美国专利第6406990号说明书

专利文献2：美国专利第6664645号说明书

该无线IC器件中，将无线IC芯片301通过Au凸块302直接与天线图案304连接，需要将无线IC芯片301在与其相比、面积非常大的支承膜305上定位。然而，在大面积的支承膜305高精度地安装微小的无线IC芯片301是非常困难的，这时产生错位或Au凸块的规模产生偏差时，存在天线的谐振频率特性变化的问题。另外，该无线IC器件的频率特性实质上取决于天线图案304的形状和规模，所以天线图案304卷成团或夹在电介体中(例如夹入书籍中)的情况下，其特性容易变化。

又，该无线IC器件的收发信号的谐振频率基本上取决于天线图案的电长度。例如用空心线型的天线图案处理13.5MHz频段的收发信号时，需要约4.5微亨(μH)的电感值，天线图案变大。

发明内容

本发明是基于上述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种具有稳定的频率特性的小型无线IC器件和无线IC器件用复合元件。

即，本发明的无线IC器件中，配备有无线IC芯片；装有所述无线IC芯片的、具有含电感元件的馈电电路的馈电电路基板；及与所述馈电电路的所述电感元件电磁场耦合的辐射片，其中至少在所述馈电电路基板的一部分形成由高磁导率磁性材料构成的高磁导率磁性体部，并将所述电感元件的至少一部分设置在所述高磁导率磁性体部。

根据本发明，将无线IC芯片装载在馈电电路基板上，所以能高精度地将无线IC芯片装载在电路基板上，另外由于利用电磁场耦合将馈电电路基板与辐射片连接，通过使由无线IC芯片和馈电电路基板组成的复合元件直接配置在辐射片上或配置成接近辐射片，能方便地进行安装。

又，发送信号和接收信号的频率实质上取决于设置在馈电电路基板上的馈电电路，所以即使例如将辐射片卷成团或夹在电介体中，频率特性实质上也不变，可得到稳定的频率特性。

而且，由于将构成馈电电路的电感元件形成于高磁导率磁性体部，所以能使电感元件的Q值提高，即使电感元件的规模小型化，也能得到稳定的频率特性，并且可力图使馈电电路基板小型化，进而使谋求无线IC器件小型化。

附图说明

图1是示出本发明实施例1的无线IC器件的立体图。

图2是实施例1的无线IC器件的剖视图。

图3是实施例1的无线IC器件的等效电路图。

图4是示出实施例1的无线IC器件的馈电电路基板的分解立体图。

图5是示出本发明实施例2的无线IC器件的剖视图。

图6是实施例2的无线IC器件的等效电路图。

图7是实施例2的无线IC器件的分解立体图。

图8是实施例2的无线IC器件的变换例的等效电路图。

图9是本发明实施例3的无线IC器件用复合元件的外观立体图。

图10是示出实施例3的无线IC器件的馈电电路基板的分解立体图。

图11是实施例3的无线IC器件的等效电路图。

图12是进一步详细示出实施例3的无线IC器件的馈电电路基板的分解立体图。

图13是示出实施例3的无线IC器件的辐射片配置例的外观立体图。

图14是本发明实施例4的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的分解立体图。

图15是实施例4的无线IC器件的外观立体图。

图16是本发明实施例5的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的分解立体图。

图17是实施例5的无线IC器件的外观立体图。

图18是实施例5的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的外观立体图。

图19是本发明实施例6的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的分解立体图。

图20是实施例6的无线IC器件的外观立体图。

图21是本发明实施例7的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的分解立体图。

图22是实施例7的无线IC器件的外观立体图。

图23是本发明实施例8的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的分解立体图。

图24是实施例8的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的外观立体图。

图25是实施例8的无线IC器件(无线IC器件用复合元件)的变换例的外观立体图。

图26是本发明实施例9的无线IC器件的立体图。

图27是本发明实施例10的无线IC器件的立体图。

图28是本发明应用例1的无线IC器件的外观立体图。

图29是本发明应用例2的无线IC器件的外观立体图。

图30是本发明应用例3的无线IC器件的外观立体图。

图31是本发明应用例4的无线IC器件的俯视图。

图32是示出一例现有无线IC器件的概要剖视图。

具体实施方式

本发明的无线IC器件配备有：(1)无线IC芯片；(2)装有无线IC芯片的、具有含电感元件的馈电电路的馈电电路基板；及(3)与馈电电路基板的电感元件电磁场耦合的辐射片，其中，特别是在馈电电路基板的至少一部分形成由高磁导率磁性材料构成的高磁导率磁性体部，并将电感元件的至少一部分设置在高磁导率磁性体部。

即，本发明的无线IC器件中，将无线IC芯片装载在馈电电路基板上，通过馈电电路基板与辐射片连接。这里，由于馈电电路基板与辐射片相比面积很小，所以能将无线IC芯片高精度地装载在馈电电路基板上。

而且，馈电电路基板包含具有决定收发信号的中心频率的功能、对无线IC芯片和辐射片的阻抗进行匹配的功能等的馈电电路，馈电电路基板的馈电电路实质上决定发送信号的中心频率和/或接收信号的中心频率。即，由于在高精度装载有无线IC芯片的馈电电路基板中决定收发信号的频率，所以不管辐射片的形状、规模、配置位置等，即使例如将无线IC器件卷成团或夹在电介体中，频率特性也不变，可得到稳定的频率特性。再者，“实质上决定”是指由于馈电电路基板与辐射片的位置关系等会使频率产生微小的偏移。

又，由于将辐射片通过电磁场耦合与馈电电路基板的馈电电路连接，所以即使不利用Au等的凸块连接，也能从馈电电路基板对辐射片提供发送信号和/或从辐射片对馈电电路提供接收信号，极容易形成辐射片与馈电电路基板的连接。其结果，能使无线IC器件的制造工序简化，而且频率特性波动变小，能够提高生产效率并且能够确保稳定的频率特性。即，馈电电路基板与辐射片的连接也可不采用利用Au凸块的超声波接合等，而仅用树脂等粘接剂进行连接，尤其在此情况下可采用有磁性的粘接剂。还可将馈电电路基板配置成接近辐射片，而非直接与辐射片连接。

进一步地，本发明无线IC器件中，由于将构成馈电电路的电感元件形成在由高磁导率磁性材料构成的磁性体部，所以能使电感元件的Q值提高，即使电感元件的规模小型化，也能得到具有足够的电感值的元件及稳定的频率特性。本发明无线IC器件中，优选利用如螺旋状那样的盘卷状电感器图案形成构成馈电电路的电感元件。另外，优选在馈电电路基板的内部形成电感器图案，使其盘卷轴垂直于辐射片。即，优选利用在电感器图案的盘卷轴方向上产生的磁通使馈电电路与辐射片连接。

优选在馈电电路基板上形成由低磁导率磁性材料或非磁性材料构成的非磁性体部，并将电感器图案中与所述辐射片相邻的盘卷部形成在非磁性体部。这样，将电感器图案中至少与辐射片相邻的盘卷部形成在非磁性体部时，电感器图案所产生的磁场不封闭在高磁导率磁性体部内，使得从馈电电路至辐射片的信号传输效率及从辐射片至馈电电路的信号传输效率提高。

再者，本发明中，不具体限定高磁导率磁性体和低磁导率磁性体的磁导率，只要相对地具有磁导率差即可。具体而言，高磁导率磁性体适合使用磁导率约15以上的材料，低磁导率磁性体适合使用磁导率约未满15的材料。

又，可利用如螺旋状那样的盘卷状电感器图案形成构成馈电电路的电感元件，并在所述馈电电路基板的内部形成该电感器图案使其盘卷轴平行于所述辐射片。即，也能利用在与电感器图案的盘卷状方向垂直的方向上产生的磁通使馈电电路与辐射片连接。

再者，优选馈电电路基板的电感元件是盘卷状电感器图案，即优选是盘卷状电极图案，这是因为螺旋状等盘卷状电极图案尤其在13.5MHz频段那样的较低频段中容易控制磁通。如果频率变高，也可取为蛇曲状。再者，由于馈电电路与辐射片的耦合利用电磁场耦合，优选做成不妨碍馈电电路基板的电感器图案即盘卷状电极图案所产生的磁通的变化，例如辐射片中最好在接收电感器图案的磁通的部分(馈电部)形成开口部。由此，可使信号能量传输效率提高，并且能减小馈电电路基板与辐射片粘合时的错位造成的频率波动。另外，由于信号传输效率提高，因此优选形成盘卷状电极图案的盘卷宽度使其往辐射片逐渐变大。

优选使馈电电路基板上所构成的馈电电路包含所述电感元件和电容元件来构成具有预定的谐振频率的LC谐振电路。利用该LC谐振电路，能够决定收发信号的中心频率，还能使无线IC芯片与辐射片之间的阻抗进行匹配，并能用馈电电路基板中LC谐振电路的谐振频率实质上决定发送信号和/或接收信号的中心频率。

LC谐振电路可以是LC串联谐振电路或LC并联谐振电路，或者也可以包含多个LC串联谐振电路或多个LC并联谐振电路而构成。用能够由电容器图案和电感器图案形成的集总常数型谐振电路构成谐振电路时，收发信号在5GHz以下的低频段中能方便地设计谐振电路，并且不易受到来自辐射片等其它元件的影响。又，用多个谐振电路构成谐振电路时，通过对各谐振电路进行电磁场耦合，特别是使各电感元件相互电磁场耦合，能够力图频段的宽带化。

构成馈电电路的电容元件可作为电容器图案内置于馈电电路基板，也可作为芯片型陶瓷电容器那样的表面安装元件装载在馈电电路基板。

优选将构成馈电电路的电容元件配置在无线IC芯片的后级且配置在无线IC芯片与所述电感元件之间，以便保护无线IC芯片免受电涌等。

优选将设置在馈电电路基板的电容器图案和电感器图案配置在平行于所述辐射片的方向上并与所述辐射片相邻。这样配置，除利用馈电电路的电感器图案的磁场耦合外，还利用电容器图案的电场耦合，能够使辐射片与馈电电路连接，从而能提高收发信号的能量传输效率。还可配置反射器和/或引向器，以便对由电感器图案形成磁场的部分付予磁场方向性。通过设置反射器和引向器，能方便地调整从馈电电路至辐射片的辐射特性或方向性，能够排除来自外部的电磁影响，力图谐振特性的稳定化。

由于辐射片与馈电电路基板的连接主要利用辐射片与馈电电路中的电感器图案之间的电磁场耦合，因此辐射片优选由铁等磁性金属材料构成。但是，辐射片的材质不限于磁性金属材料，也可采用银或铜那样的非磁性金属材料。另外，辐射片既能通过将包含金属材料的金属糊或含金属的墨印刷在物品上来形成，也可采用物品的金属部分。其形状可为薄膜状、棒状、螺旋线圈状、圆形、筒状等各种形状。又，通过适当调整辐射片的规模，能适当调节信号的传输距离。

再者，馈电电路基板可将电感元件的至少一部分、优选主要部分形成在高磁导率磁性体部。高磁导率磁性体部优选在馈电电路基板的制法方面形成层状，但不限于层状。又，馈电电路基板优选是对作为高磁导率磁性体部的高磁导率磁性体层层叠具有预定介电常数的电介质层而形成的多层基板。此情况下，将电容器图案和电感器图案形成在多层基板的表面和/或内部。通过用多层基板构成谐振电路，能将构成谐振电路的元件(电极图案等)不仅形成在电路基板的表面而且形成在内部，可力图基板的小型化。另外，谐振电路元件的布局自由度变高，可力图提高谐振电路的性能。多层基板可以是层叠多个树脂层而形成的树脂多层基板，或者也可以是层叠多个陶瓷层而形成的陶瓷多层基板。还可以是利用薄膜形成技术的薄膜多层基板。其为陶瓷多层基板的情况下，陶瓷层优选用能与银或铜等低熔点金属同时烧成的低温烧结陶瓷材料。这是因为能将电阻值小的银或铜作为谐振电路构件来使用。

另一方面，馈电电路基板也可以是由高磁导率磁性体部构成的单层基板。此情况下，将电容器图案和/或电感器图案形成在单层基板的表面。单层基板是高磁导率磁性体时，单层基板的材料可为树脂，也可为陶瓷。电容器图案的电容可在形成于单层基板的表面和背面的平面状电极之间形成，或者可在平行配置于单层基板的一个面的电极之间形成。

特别地，馈电电路基板优选是层叠多个陶瓷层而形成的陶瓷多层基板。可高精度内置电容器图案和电感器图案，并能例如使用磁性体陶瓷材料形成具有所要的电感值的电感器图案。另外，由于陶瓷电路基板是刚性电路基板，可在机械上保护无线IC芯片，而且容易安装无线IC芯片。

优选馈电电路基板是刚性电路基板，并用柔性金属膜形成辐射片。进一步优选将柔性金属膜保持在柔性树脂膜中。能够对刚性电路基板稳定地安装无线IC芯片。与此相反，辐射片优选用柔性金属膜形成。辐射片为柔性时，可将无线IC芯片粘贴在任意形状的物品上。进一步将柔性金属膜保持在柔性树脂膜中时，则无线IC器件本身容易操作。尤其是用膜覆盖全部无线IC芯片、馈电电路和辐射片时，则能在外部环境下保护它们。再者，关于馈电电路基板，不一定需为刚性，也可用有机树脂材料(例如聚酰亚胺或液晶聚合物)作为柔性基板来构成。

辐射片的电长度优选是收发信号的谐振频率的半波长的整数倍。辐射片的电长度为谐振频率的半波长的整数倍时，增益最大。但是，由于频率实质上取决于谐振电路，所以辐射片的电长度不一定需为谐振频率的半波长的整数倍。这与辐射片是具有特定谐振频率的天线元件的情况相比，是很大的优点。

又，本发明提供一种无线IC器件用的复合元件，其中配备有(1)无线IC芯片；及(2)装有无线IC芯片的、具有含电感元件的馈电电路的馈电电路基板，并在馈电电路基板的至少一部分形成由高磁导率磁性材料构成的高磁导率磁性体部，还将电感元件的至少一部分设在高磁导率磁性体部。即，通过将该复合元件粘贴在任意物品的金属部分，能够将该物品作为无线IC器件来使用。

本发明的无线IC器件中，可将辐射片配置在馈电电路基板的表面和背面。通过用2快辐射片将馈电电路基板夹在中间，能将从馈电电路辐射的能量传给表面和背面各自的辐射片，可使增益提高。

又，无线IC芯片与馈电电路基板的连接能采用各种方式。例如。可在无线IC芯片设置芯片侧电极图案，并且在馈电电路基板设置基板侧电极图案(下文有时称为第1基板侧电极图案)，并将芯片测电极图案与第1基板侧电极图案利用直流(DC)连接。此情况下，可用焊锡、导电性树脂、金凸块等进行连接。

或者，也可利用电容耦合或磁耦合使芯片侧电极图案与第1基板侧电极图案之间连接。如果是基于电容耦合或磁耦合的连接，则不必使用焊锡或导电性树脂，用树脂等粘接剂粘贴即可。此情况下，不必将芯片侧电极图案和第1基板侧电极图案形成在无线IC芯片的表面、馈电电路基板的表面。例如，可在芯片侧电极图案的表面形成树脂膜，或可将第1基板侧电极图案形成在多层基板的内层。

电容耦合的情况下，优选第1基板侧电极图案的面积大于芯片侧电极图案的面积。即使将无线IC芯片装载到馈电电路基板时的位置精度有些偏差，也能缓解两个电极图案之间形成的电容的波动。而且，虽然很难在小的无线IC芯片上形成大面积的电极图案，但由于馈电电路基板比较大，所以在馈电电路基板上形成大面积的电极图案无任何障碍。

磁耦合的情况下，与电容耦合时相比，对馈电电路基板装载无线IC芯片的精度要求并不那么高，所以更容易装载。又，芯片侧电极图案和第1基板侧电极图案优选分别为盘卷状电极图案。其为螺旋状等盘卷状电极图案时，容易设计。如果频率变高，则采用蛇曲状较为有效。

本发明的无线IC器件中，将辐射片采用具有与外部进行收发信号的交换的辐射部、和与馈电电路(谐振电路)进行收发信号的交换的馈电部的两面(两端)开放型时，辐射部使天线增益提高，即便是小的馈电电路图案也能得到充分的增益，无线IC器件可与读写器在充分的距离进行工作，而且即便是在UHF(ultrahigh frequency：特高频)频段以上的频段也能充分使用。又，馈电电路图案大致决定谐振频率，可自由设定辐射部的形状，能够按照辐射部的规模等调整增益，并能够按照辐射部的形状等微调中心频率。

又，可将辐射片的馈电部的至少一部分配置成位于构成馈电电路的电感器图案的投影面内，而且馈电部的面积小于电感器图案的投影面的面积。这里，投影面指由电感器图案的外形线包围的面，馈电部的面积指辐射片的金属部分的面积。由于通过磁场将辐射片的馈电板与电感器图案耦合，所以馈电部的面积小于电感器图案的投影面的面积时，妨碍馈电电路图案的磁通的部分变小，信号传输效率提高。

又，馈电部可形成为例如直线状使其长边方向的长度跨越电感器图案的投影面。而且，可将辐射片的辐射部分别设在馈电部的两端，或可仅设在馈电部的一端。将辐射部设在馈电部的两端时，其与电感器图案的电容耦合性变强。将辐射部仅设在馈电部的一端时，其与电感器图案的磁耦合性变强，增益变大。

又，可在馈电电路基板形成多个由电感器图案、电容器图案构成的馈电电路图案，此情况下，最好将辐射片的馈电部配置成位于多个馈电电路图案的各投影面之间。可将馈电部形成为例如直线状，使其长边方向的长度跨越多个馈电电路图案的各投影面之间。将馈电部配置在多个馈电电路图案之间，则馈电部与馈电电路图案之间的供电量变大。

又，可使辐射片具有形成在x-y平面内并分别往x轴方向和y轴方向延伸的辐射部，可接收圆极化波，使天线增益提高。另一方面，辐射片也可具有在x-y-z空间分别往x轴方向、y轴方向、z轴方向延伸的辐射部。辐射部以三维方式延伸时，从任一方向都能进行效率良好地收发。

又，辐射片的辐射部可往垂直于馈电电路图案形成面的方向延伸。即，可在针状辐射部的前端且在垂直于该辐射部的面内设置馈电部，并通过电场或磁场将该馈电部与馈电电路图案连接。能以物品中插入针状辐射部的状态将无线IC器件安装于物品。

又，可用磁性体覆盖馈电部和馈电电路图案。这样覆盖，能防止电磁能量泄漏，提高馈电部与馈电电路图案的耦合度，带来天线增益的提高。

实施例

下面，参照附图说明本发明的无线IC器件的实施例。此外，下面说明的各实施例中对共同的部件、部分标注相同的标号，并省略重复的说明。

(实施例1、参照图1～图4)

作为实施例1的无线IC器件1a是配备有单极型辐射片的器件，如图1和图2所示采用如下结构，即包含无线IC芯片5、上表面装载有无线IC芯片5的馈电电路基板10a、及粘贴有馈电电路基板10a的辐射片20。无线IC芯片5包含时钟电路、逻辑电路、存储器电路，来存储需要的信息，并直接与内置于馈电电路基板10a的馈电电路16直流连接。

馈电电路基板10a是用高磁导率的磁性体陶瓷材料形成的陶瓷多层基板，馈电电路16是将具有预定的频率的发送信号对辐射片20提供用的电路和/或从由辐射片20收到的信号中选择具有预定的频率的接收信号并将其对无线IC芯片5提供用的电路，馈电电路16具有在收发信号频率谐振的谐振电路。

如图2和图3所示，馈电电路基板10a中内置由包含螺旋形电感元件L和电容元件C1、C2的集总常数型LC串联谐振电路构成的馈电电路16。详细而言，如图4所示，馈电电路基板10a将由高磁导率磁性体构成的陶瓷片11A～11G层叠、压合、烧成，其中包含形成连接用电极12和通路孔导体13a的片11A、形成电容器电极14a的片11B、形成电容器电极14b和通路孔导体13a的片11C、形成通路孔导体13c的片11D、形成导体图案15a和通路孔导体13d的片11E、形成通路孔导体13e的片11F(1片或多片)、及形成导体图案15b的片11G。再者，利用以往使用的片层叠法、厚膜印刷法等多层基板制作工序，能方便地得到各陶瓷片11A～11G。

通过层叠上述片11A～11G，形成螺旋盘卷轴与辐射片20平行的电感元件L1、及电容器电极14b与该电感元件L的两端连接且电容器电极14a通过通路孔导体13a与连接用电极12连接的电容元件C1、C2。然后，将作为基板侧电极图案的连接用电极12通过焊锡凸块6，利用直流连接，与无线IC芯片5的芯片侧电极图案(未示出)连接。

即，从构成馈电电路16的元件中作为盘卷状电极图案的电感元件L通过磁场对辐射片20提供发送信号，并通过磁场对电感元件L提供来自辐射片20的接收信号。因此，馈电电路基板10a中，最好布局成使得构成谐振电路的电感元件L和电容元件C1、C2中使电感元件L接近辐射片20。

辐射片20既可以是由铁那样的磁性体构成的；又可以是由铝箔、铜箔等非磁性体构成的长条体，即两端开放型金属体，且形成在PET等绝缘性的柔性的树脂膜21上。将馈电电路基板10a的下表面通过磁性或绝缘性的粘接层18粘贴在辐射片20上。

示出一例其规模：无线IC芯片5的厚度为50微米(μm)～100微米，焊锡凸块6的厚度为约20微米，馈电电路基板10a的厚度为200微米～500微米，粘接层18的厚度为0.1微米～10微米，辐射片20的厚度为1微米～50微米，膜21的厚度为10微米～100微米。又，无线IC芯片5的规模(面积)为0.4毫米(mm)×0.4毫米、0.9毫米×0.8毫米等多种。馈电电路基板10a的规模(面积)可用与无线IC芯片5相同的规模至3毫米×3毫米左右的规模来构成。

图3示出无线IC器件1a的等效电路。该无线IC器件1a在辐射片20接收从未示出的读写器发射的高频信号(例如UHF频段)，使与辐射片20主要以磁方式耦合的馈电电路16(由电感元件L和电容元件C1、C2组成的LC串联谐振电路)谐振，仅将预定频段的接收信号对无线IC芯片5提供。另一方面，从该接收信号取出预定的能量，将此能量当作驱动源，使无线IC芯片5中存储的信息利用馈电电路16与预定频率匹配后，从馈电电路16的电感元件L通过磁场耦合对辐射片20传输发送信号，并从辐射片20对读写器进行发送、传输。

再者，馈电电路16与辐射片20的耦合主要是通过磁场的耦合，但也可存在通过电场的耦合(电磁场耦合)。

作为实施例1的无线IC器件1a中，将无线IC芯片5直接直流连接在内置有馈电电路16的馈电电路基板10a上，馈电电路基板10a，其面积与无线IC芯片5大致相同，且是刚性的，所以与现有技术那样装载在大面积的柔性膜上相比，能将无线IC芯片5精度极高地定位并装载。而且，馈电电路基板10a由磁性体陶瓷材料构成，具有耐热性，所以能将无线IC芯片5锡焊在馈电电路基板10a上。即，由于不像以往那样使用超声波接合法，所以是价廉的，且不会有超声波接合时施加的压力损坏无线IC芯片5的情况，还能利用焊锡回流时的自对准作用。

又，馈电电路16中，由电感元件L和电容元件C1、C2构成的谐振电路决定谐振频率特性。从辐射片20辐射的信号的谐振频率实质上相当于馈电电路16的自谐振频率，信号的最大增益实质上取决于馈电电路16的规模、形状、馈电电路16与辐射片20的距离及媒质中的至少一项。具体而言，本实施例1中，辐射片20的电长度采用谐振频率(频率的波长)λ的1/2。但是，辐射片20的电长度可以不是λ/2的整数倍。即，本发明中，由于从辐射片20辐射的信号的频率实质上取决于谐振电路(馈电电路16)的谐振频率，所以对频率特性而言，实质上并不依赖于辐射片20的电长度。辐射片20的电长度为λ/2的整数倍时，增益最大，所以较佳。

如上所述，由于馈电电路16的谐振频率特性取决于馈电电路基板10a中内置的由电感元件L和电容元件C1、C2构成的谐振电路，所以即使将无线IC器件1a夹在书籍之间，谐振频率特性也不变。另外，即使将无线IC器件1a卷成团使辐射片20的形状变化或使辐射片20的规模变化，谐振频率特性也不变。又，由于将构成电感元件L的盘卷状电极图案的盘卷轴形成得与辐射片20平行，所以具有中心频率不变的优点。又，由于在无线IC芯片5的后级插入电容元件C1、C2，所以利用该元件C1、C2能截断低频电涌，保护无线IC芯片5免受电涌。

又，由于馈电电路基板10a是刚性的多层基板，所以便于焊接无线IC芯片5时的操作。而且，利用保持在柔性膜21中的柔性金属膜形成辐射片20，所以能将其无任何障碍粘贴在如塑料薄膜制的柔软小袋或PET瓶那样的圆柱体上。

再者，本发明中，谐振电路可兼作使无线IC芯片的阻抗与辐射片的阻抗匹配用的匹配电路。或者，馈电电路也可还具有与由电感元件和电容元件构成的谐振电路分开设置的匹配电路。要对谐振电路添加匹配电路功能时，会使谐振电路的设计变得复杂。与谐振电路分开地设置匹配电路时，能分别独立设计谐振电路、匹配电路。

(实施例2、参照图5～图7)

如图5所示，作为实施例2的无线IC器件1b是具有单极型辐射片的器件，其构成由内置于馈电电路基板10b的电感元件L和电容元件C的LC串联谐振电路组成的馈电电路16。如图6所示，将构成电感元件L的盘卷状电极图案的盘卷轴形成得与辐射片20垂直，馈电电路16与辐射片20主要以磁方式耦合。

详细而言，如图7所示，馈电电路基板10b将由高磁导率磁性体构成的陶瓷片31A～31F层叠、压合、烧成，其中包含：形成连接用电极32和通路孔导体33a的片31A；形成电容器电极34a和通路孔导体33b的片31B；形成电容器电极34b和通路孔导体33c、33b的片31C；形成导体图案35a和通路孔导体33d、33b的片31D(1片或多片)；形成导体图案35b和通路孔导体33e、33b的片31E(1片或多片)；及形成导体图案35c片31F。通过层叠上述片31A～31F，得到由对螺旋盘卷轴与辐射片20垂直的电感元件L串联连接电容元件C的LC串联谐振电路组成的馈电电路16。将电容器电极34a通过通路孔导体33a与连接用电极32连接，进而通过焊锡凸块6与无线IC芯片5连接，并将电感元件L的一端通过通路孔导体33b与连接用电极32连接，进而通过焊锡凸块6与无线IC芯片5连接。

本实施例2的作用效果基本上与实施例1相同。即，该无线IC器件1b在辐射片20接收从未示出的读写器发射的高频信号(例如UHF频段)，使与辐射片20主要以磁方式耦合的馈电电路16(由电感元件L和电容元件C组成的LC串联谐振电路)谐振，仅将预定频段的接收信号对无线IC芯片5提供。另一方面，从该接收信号取出预定的能量，将此能量当作驱动源，使无线IC芯片5中存储的信息利用馈电电路16与预定频率匹配后，从馈电电路16的电感元件L通过磁场耦合对辐射片20传输发送信号，并从辐射片20对读写器进行发送、传输。

尤其是本实施例2中，由于将盘卷状电极图案的盘卷轴形成得与辐射片20垂直，所以对辐射片20的磁通分量增加，使信号能量传输效率提高，具有增益大的优点。

再者，如图8中作为等效电路所示，也能使构成设置在馈电电路基板10c内的电感元件L的盘卷状电极图案的盘卷宽度(盘卷直径)往辐射片20逐渐变大。该无线IC器件1c中，由于将电感元件L的盘卷状电极图案的盘卷宽度(盘卷直径)形成得往辐射片20逐渐变大，因此信号的传输效率提高。

(实施例3、参照图9～图13)

如图9所示，作为实施例3的无线IC器件1d是在用高磁导率磁性体部构成的馈电电路基板10d的第1主面110装载有无线IC芯片5、在第2主面120配备有辐射片(图中省略)的无线IC芯片。但是，图9所示的是由无线IC芯片5和馈电电路基板10d组成的无线IC器件用复合元件。

如图10所示，馈电电路基板10d内置有构成电容元件C1和C2的电容器电极以及电感元件L1和L2，并具有层叠由高磁导率磁性体陶瓷材料形成的高磁导率磁性体层100而形成的多层结构。

该无线IC器件1d如图11中作为等效电路所示，馈电电路16具有相互磁场耦合(用符号M表示)的电感元件L1、L2，电感元件L1的一端通过电容元件C1和连接用电极131a与无线IC芯片5连接，并通过电容元件C2与电感元件L2的一端连接。另外，电感元件L1、L2的另一端分别通过连接用电极131b与无线IC芯片5连接。换句话说，馈电电路16采用如下结构，即包含由电感元件L1和电容元件C1组成的LC串联谐振电路、及由电感元件L2和电容元件C2组成的LC串联谐振电路，且电感元件L1、L2两者与辐射片20磁耦合。

进一步详细说明馈电电路基板10d，如图12所示，将连接用电极131a通过通路孔导体132a与电容器电极133连接，并且电容器电极133与电容器电极134对置来形成电容元件C1。电容器电极134又与电容器电极135对置来形成电容元件C2。将连接用电极131b通过通路孔导体132b与分叉成二支状的导体图案136a、137a连接，导体图案136a通过通路孔导体132c与导体图案136b连接，又通过通路孔导体132d与导体图案136c连接，进而通过通路孔导体132e与导体图案136d连接，该导体图案136d通过通路孔导体132f与电容器电极134连接。

另一方面，将导体图案137a通过通路孔导体132g与导体图案137b连接，又通过通路孔导体132h与导体图案137c连接，进而通过通路孔导体132i与电容器电极135连接。导体图案136a、136b、136c构成电感元件L1，导体图案137a、137b、137c构成电感元件L2。

再者，图12中省略示出由高磁导率磁性体陶瓷材料构成的高磁导率磁性体层，并且为了简化，使构成电感元件L1和L2的导体图案的层数采用3层来记载。

该无线IC器件1d在辐射片20接收从未示出的读写器发射的高频信号(例如UHF频段)，使与辐射片20主要以磁方式耦合的馈电电路16(由电感元件L1和电容元件C1组成的LC串联谐振电路及由电感元件L2和电容元件C2组成的LC串联谐振电路)谐振，仅将预定频段的接收信号对无线IC芯片5提供。另一方面，从该接收信号取出预定的能量，将此能量当作驱动源，把无线IC芯片5中存储的信息利用馈电电路16与预定频率匹配后，从馈电电路16的电感元件L1、L2通过磁场耦合对辐射片20传输发送信号，并从辐射片20对读写器进行发送、传输。

尤其是本实施例3中，将电容器电极133、134、135和电感器导体图案136a～136c、137a～137c配置成平行于辐射片20。所以，利用电感器导体图案136a～136c、137a～137c形成的磁场不被电容器电极133、134、135遮蔽，使电感器导体图案136a～136c、137a～137c的辐射特性提高。

再者，本实施例3中，如图13(A)所示，将辐射片20粘贴在馈电电路基板10d的第2主面120使其一端与电感器导体图案对置，但也可如图13(B)所示，粘贴在第1主面110使其与电感器导体图案对置。或者，如图13(C)所示，可粘贴在连接第1主面110和第2主面120的侧面130。

(实施例4、参照图14和图15)

如图14所示，作为实施例4的无线IC器件1e中，馈电电路基板10e在其第1主面110装载无线IC芯片5，并具有在由高磁导率磁性体陶瓷材料构成的高磁导率磁性体层100的一侧、另一侧分别层叠由低磁导率磁性体陶瓷材料或非磁性陶瓷材料构成的非磁性体层101、102的多层结构。再者，馈电电路基板10e中，电容元件C1和C2、电感元件L1和L2的结构和等效电路与实施例3的相同。

而且，如图15所示那样在馈电电路基板10e的第1主面110和/或第2主面120的预定位置分别设置辐射片作为辐射片20a、20b。如图15所示，各辐射片20a、20b的延伸方向可为相互正交的方向。

馈电电路基板10e中，将构成电感元件L1和L2的电感器导体图案中的第1主面侧盘卷部和第2主面侧盘卷部分别形成在非磁性体层101、102。因而，由电感器导体图案形成的磁通通过非磁性体101、102效率良好地传播到辐射片20a、20b，使增益提高。又，由于将电容元件C1和C2形成在非磁性体层102，因此若该层采用介电常数大的层，则能形成电容量大的电容元件。

(实施例5、参照图16～图18)

如图16和图18所示，作为实施例5的无线IC器件1f中，馈电电路基板10f在其第1主面110装载无线IC芯片5，并具有在由高磁导率磁性体陶瓷材料构成的高磁导率磁性体层100的一侧、另一侧分别层叠由低磁导率磁性体陶瓷材料或非磁性陶瓷材料构成的非磁性体层101、102的多层结构。再者，馈电电路基板10f中，电容元件C1和C2、电感元件L1和L2的结构和等效电路与实施例3的相同。而且，如图17所示，将辐射片20设置在馈电电路基板10f的第2主面120的预定位置。

馈电电路基板10f中，将构成电感元件L1和L2的电感器导体图案中的第2主面侧盘卷部形成在非磁性体层102。还在第1主面110侧设置非磁性体层101，但不在该层形成电感器导体图案。因而，由电感器导体图案形成的磁通由于磁导率不同，从非磁性体层101侧反射，并通过非磁性体层102效率良好地传播到辐射片20，使增益提高。即，通过做成这种结构，能够对磁通付予方向性(第2主面方向的方向性)。又，由于将电容元件C1和C2形成在非磁性体层102，因此若该层采用介电常数大的层，则能形成电容量大的电容元件。

(实施例6、参照图19和图20)

如图19所示，作为实施例6的无线IC器件1g中，馈电电路基板10g在其第1主面110装载无线IC芯片5，并具有在由高磁导率磁性体陶瓷材料构成的高磁导率磁性体层100的一侧层叠由低磁导率磁性体陶瓷材料或非磁性陶瓷材料构成的非磁性体层103的多层结构。再者，馈电电路基板10g中，电容元件C1和C2、电感元件L1和L2的结构和等效电路与实施例3的相同。而且，如图20所示，将辐射片20设置在馈电电路基板10g的第2主面120的预定位置。

馈电电路基板10g中，将构成电感元件L1和L2的电感器导体图案中的第2主面侧盘卷部形成在非磁性体层103。因而，由电感器导体图案形成的磁通在第2主面120侧通过非磁性体层103效率良好地传播到辐射片20，使增益提高。由电感器导体图案形成的磁通还在第1主面110侧被封闭在高磁导率磁性体层100。即，通过做成这种结构，能够对磁通付予方向性(第2主面方向的方向性)。又，由于将大部分电感器导体图案形成在高磁导率磁性体层100，电感元件的Q值提高，即使电感元件的规模小型化，也能得到具有充分电感值的电感元件，并得到稳定的频率特性。又，由于将电容元件C1和C2形成在非磁性体层103，因此若该层采用介电常数大的层，则能形成电容量大的电容元件。

(实施例7、参照图21和图22)

如图21所示，作为实施例7的无线IC器件1h中，馈电电路基板10h在其第1主面110装载无线IC芯片5，并具有在由高磁导率磁性体陶瓷材料构成的高磁导率磁性体层100的另一侧层叠由低磁导率磁性体陶瓷材料或非磁性陶瓷材料构成的非磁性体层104的多层结构。再者，馈电电路基板10h中，电容元件C1和C2、电感元件L1和L2的结构和等效电路与实施例3的相同。而且，如图22所示，将辐射片20设置在馈电电路基板10h的第1主面110的预定位置。

馈电电路基板10h中，将构成电感元件L1和L2的电感器导体图案中的第1主面侧盘卷部形成在非磁性体层104。因而，由电感器导体图案形成的磁通在第1主面110侧通过非磁性体层104效率良好地传播到辐射片20，使增益提高。电感器导体图案形成的磁通还在第2主面120侧被封闭在高磁导率磁性体层100。即，通过做成这种结构，能够对磁通付予方向性(第1主面方向的方向性)。

(实施例8、参照图23～图25)

如图23所示，作为实施例8的无线IC器件1i中，馈电电路基板10i在其第1主面110装载无线IC芯片5，并具有层叠由高磁导率磁性体陶瓷材料构成的多个高磁导率磁性体层100的多层结构。再者，馈电电路基板10i中，电容元件C1和C2、电感元件L1和L2的结构和等效电路与实施例3的相同。而且，辐射片虽未图示，与实施例3相同地，能设置在第1主面、第2主面或侧面的任意位置。

如图23和图24所示，馈电电路基板10i中，以当作由芯片型陶瓷电容器组成的表面安装元件的方式来构成电容元件C1和C2。通过以当作表面安装元件的方式来构成电容元件，可提高其电容值选择的自由度，即使需要大电容值的情况下也能充分应对。

又，即使用表面安装元件来构成电容元件时，如图25的馈电电路基板10i’所示，也可采用具有高磁导率磁性体层100与非磁性体层101和102的层叠结构的馈电电路基板。

(实施例9、参照图26)

作为实施例26的无线IC器件1j，如图26所示，在树脂膜21的表面将做成双闭环形状的辐射片22设置成左右对称的形状，并在该辐射片22的内侧环的中央部配置装载有无线IC芯片5的馈电电路基板10j。再者，馈电电路基板10j可以是之前已说明的馈电电路基板10a～10h中的任一个。

本实施例9中，将馈电电路基板10j配置得接近辐射片22，而不与辐射片22粘贴。又，由于将辐射片22做成环状，所以辐射片22的直线长度变短。此结构中，馈电电路基板10j与辐射片22受到电磁场耦合，与上述各实施例相同地进行信号的收发，能与读写器通信。而且，将馈电电路基板10j配置在辐射片22的大致中心部即可，不要求那么高的位置精度。

(实施例10、参照图27)

作为实施例10的无线IC器件1k，如图27所示，在树脂膜21的表面将组合蛇曲状、环状、和盘卷状的形状的辐射片23设置成左右对称的形状，并在该辐射片23的内侧环的中央部配置装载有无线IC芯片5的馈电电路基板10k。再者，馈电电路基板10k可以是之前已说明的馈电电路基板10a～10h中的任一个。

本实施例10中，将馈电电路基板10k配置得接近辐射片23，而不与辐射片23粘贴。又，由于辐射片22组合蛇曲状、环状、和盘卷状，所以辐射片23的直线长度变短。此结构中，馈电电路基板10k与辐射片23受到电磁场耦合，与上述各实施例相同地进行信号的收发，能与读写器通信。而且，与上述实施例9相同，对馈电电路基板10k的配置不要求那么高的位置精度。

(应用例1、参照图28)

无线IC器件1a如图28中作为应用例1所示，优选辐射片20为细长的形状，并使粘贴馈电电路基板10a的部位20’的面积大于电路基板10a。通过做成这种结构，无需要求对粘贴时的位置精度很严格，即得到稳定的电特性。再者，无线IC器件1a的其它结构，即馈电电路基板10a的内部结构与实施例1相同。

(应用例2、参照图29)

无线IC器件11如图29中作为应用例2所示，在大面积、柔性的具有绝缘性的树脂膜21上用铝箔等形成大面积的辐射片20，所以能将装载有无线IC芯片5的馈电电路基板10a粘接在辐射片20的任意位置。

再者，无线IC器件11的其它结构，即馈电电路基板10a的内部结构与实施例1相同。因而，本应用例2的作用效果基本上与实施例1相同；此外，还具有对馈电电路基板10a的粘接位置不要求那么高的精度的优点。

(应用例3、参照图30)

无线IC器件1m如图30中作为应用例3所示，将用铝箔等形成的大面积的辐射片20做成网状。可将网形成在辐射片20的整个面，或者也可局部形成。

其它结构与实施例1相同，除对馈电电路基板10a的粘接位置不要求高精度的优点外，还由于盘卷状电极图案的磁通穿通网的开口部，馈电电路基板10a产生的磁通的变化(减小)少，较多的磁通能通过辐射片20。因而，能使信号能量的传输效率提高，并且能减小由贴合造成的频率偏移。

(应用例4、参照图31)

无线IC器件1n如图31中作为应用例4所示，将辐射片20c盘卷成螺旋状。本发明中，可将辐射片的形状做成螺旋状，从而可利用辐射片的电感值的提高，在比较小的面积上改善增益。

工业上的实用性

综上所述，本发明对无线IC器件有用，尤其在具有稳定的频率特性这一点上有优势。

Claims (16)

1.一种无线IC器件，配备有：

无线IC芯片；

装有所述无线IC芯片且具有含电感元件的馈电电路的馈电电路基板；以及

与所述馈电电路的所述电感元件进行电磁场耦合的辐射片，

该无线IC器件的特征在于，

至少在所述馈电电路基板的一部分形成由高磁导率磁性材料构成的高磁导率磁性体部，并将所述电感元件的至少一部分设置在所述高磁导率磁性体部。

2.如权利要求1所述的无线IC器件，其特征在于，

由盘卷状电感器图案形成所述电感元件，

在所述馈电电路基板形成所述电感器图案，使该电感器图案的盘卷轴垂直于所述辐射片。

3.如权利要求2所述的无线IC器件，其特征在于，

在所述馈电电路基板形成由低磁导率磁性材料或非磁性材料构成的非磁性体部，

将所述电感器图案中与所述辐射片相邻的盘卷部形成在所述非磁性体部。

4.如权利要求1所述的无线IC器件，其特征在于，

由盘卷状电感器图案形成所述电感元件，

在所述馈电电路基板形成所述电感器图案，使该电感器图案的盘卷轴平行于所述辐射片。

5.如权利要求1至4的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

所述馈电电路包含电容元件和所述电感元件，并构成具有预定的谐振频率的LC谐振电路。

6.如权利要求5所述的无线IC器件，其特征在于，

所述馈电电路的结构为包含多个所述LC谐振电路。

7.如权利要求5或6所述的无线IC器件，其特征在于，

所述电容元件作为电容器图案而被内置于所述馈电电路基板。

8.如权利要求5或6所述的无线IC器件，其特征在于，

将所述电容元件作为表面安装元件而被装载在所述馈电电路基板。

9.如权利要求5至8的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

将所述电容元件配置在所述无线IC芯片的后级且配置在所述无线IC芯片与所述电感元件之间。

10.如权利要求7至9的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

将所述电容器图案和所述电感器图案配置在平行于所述辐射片的方向上并与所述辐射片相邻。

11.如权利要求1至10的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

所述辐射片由磁性金属材料构成。

12.如权利要求1至11的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

所述馈电电路基板是层叠多个陶瓷层而形成的陶瓷多层基板。

13.如权利要求1至12的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

所述馈电电路基板是刚性电路基板，并用柔性金属膜形成所述辐射片。

14.如权利要求13所述的无线IC器件，其特征在于，

将所述柔性金属膜保持在柔性树脂膜中。

15.如权利要求1至14的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，

所述辐射片的电长度是所述谐振频率的半波长的整数倍。

16.一种无线IC器件，配备有：

无线IC芯片；以及

装有所述无线IC芯片且具有含电感元件的馈电电路的馈电电路基板；

该无线IC器件的特征在于，

至少在所述馈电电路基板的一部分形成由高磁导率磁性材料构成的高磁导率磁性体部，并将所述电感元件的至少一部分设置在所述高磁导率磁性体部。

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