CN103119785A - 无线通信器件 - Google Patents

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Abstract

本发明获得一种包括起到偶极子型天线作用的两个辐射元件、且尺寸较小的无线通信器件。该无线通信器件包括：起到偶极子型天线的作用的第一辐射元件（11）及第二辐射元件（12）；分别与第一及第二辐射元件（11）、（12）进行耦合的供电电路（无线IC芯片（20））；以及设置无线IC芯片（20）的供电基板（40）。第一辐射元件（11）设置在供电基板（40）内。第二辐射元件（12）设置在不同于供电基板（40）的基材（印刷布线板（60））上。

Description

无线通信器件
技术领域
本发明涉及无线通信器件，尤其涉及在RFID(Radio FrequencyIdentification：射频识别)系统中使用的无线通信器件。
背景技术
近年来，作为物品的信息管理系统，使产生感应磁场的读写器与附加在物品上的RFID标签（也称为无线通信器件）以利用电磁场的非接触方式进行通信、从而传输规定的信息的RFID系统已实际应用。该RFID标签包括：无线IC芯片，该无线IC芯片存储规定的信息，并对规定的无线信号进行处理；以及天线，该天线收发高频信号。
作为这种RFID标签所使用的天线，已知有专利文献1、2、3所记载的偶极子型天线。尽管偶极子型天线能确保较大的通信距离，但存在尺寸较大的问题。近年来，有“即使通信距离稍许变短，也希望RFID标签的尺寸减小”这样的要求，而现有的偶极子型天线难以满足该要求。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004－104344号公报
专利文献2：日本专利特表2009-524363号公报
专利文献3：国际公开第2007-013168号
发明内容
发明所要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种包括起到偶极子型天线作用的两个辐射元件、且尺寸较小的无线通信器件。
解决技术问题所采用的技术方案
作为本发明的实施方式1的无线通信器件，包括：
第一辐射元件及第二辐射元件，该第一辐射元件及第二辐射元件起到偶极子型天线的作用；供电电路，该供电电路分别与上述第一辐射元件及上述第二辐射元件进行耦合；以及供电基板，该供电基板设有上述供电电路，
其特征在于，
上述第一辐射元件设置在上述供电基板内，
上述第二辐射元件设置在不同于上述供电基板的基材上。
作为本发明的实施方式2的无线通信器件，包括：
第一辐射元件及第二辐射元件，该第一辐射元件及第二辐射元件起到偶极子型天线的作用；供电电路，该供电电路分别与上述第一辐射元件及上述第二辐射元件进行耦合；以及供电基板，该供电基板设有上述供电电路
其特征在于，
上述第一辐射元件设置在上述供电基板内，
上述供电基板具有与上述第二辐射元件进行耦合的供电端子。
在作为实施方式1及实施方式2的无线通信器件中，第一辐射元件及第二辐射元件通过分别与供电电路进行耦合，从而起到偶极子型天线的作用，并确保了所需的通信距离。第一辐射元件设置在设有供电电路的供电基板内，且尺寸较小。由于第二辐射元件设置在不同于供电基板的基材上（实施方式1），或者、供电基板的供电端子与第二辐射元件进行耦合（实施方式2），因此能将第二辐射元件以较大的尺寸设置在诸如母板等具有较为宽大的面积的其他基材上。由此，得以较小的尺寸构成由包含供电电路及第一辐射元件的供电基板组成的无线通信器件的主体部分。
发明的效果
根据本发明，将起到偶极子型天线作用的第一辐射元件及第二辐射元件中的第二辐射元件与无线通信器件分开设置，因此，无线通信器件本身的尺寸得以减小。
附图说明
图1示出了作为实施例1的无线通信器件，图1（A）是立体图，图1（B）是表示功能的框图，图1（C）是等效电路图。
图2示出了作为上述实施例1的无线通信器件，图2（A）是从表面侧观察时的立体图，图2（B）是从背面侧观察时的立体图。
图3是作为上述实施例1的无线通信器件的分解立体图。
图4示出了作为实施例2的无线通信器件，图4（A）是功能框图，图4（B）是等效电路图。
图5是作为实施例3的无线通信器件的等效电路图。
图6是作为实施例4的无线通信器件的分解立体图。
图7是作为实施例5的无线通信器件的剖视图。
图8是表示无线通信器件的安装例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的无线通信器件的实施例进行说明。另外，在各图中，对共同的构件、部分标注相同的标号，并省略重复说明。
作为实施例1的无线通信器件1A应用于UHF（Ultra High Frequency：特高频）频带的RFID系统，如图1所示，其由第一辐射元件11及第二辐射元件12、起到供电电路作用的无线IC芯片20、及匹配电路30构成。第一辐射元件11和匹配电路30内置在供电基板40内，并且无线IC芯片20装载在供电基板40上。无线IC芯片20具有处理高频信号的功能，并作为硅半导体集成电路芯片得以构成，其包含时钟电路、逻辑电路、及存储器电路等，存储所需的信息。该无线IC芯片20与第一辐射元件11进行耦合，并经由匹配电路30与第二辐射元件12进行耦合。
如图1（C）所示，匹配电路30构成并联谐振电路，该并联谐振电路由电感器L1和电容器C1组成，以实现无线IC芯片20与第二辐射元件12的阻抗匹配。另外，也可以在无线IC芯片20与第一辐射元件11之间设置用于实现相互阻抗匹配的匹配电路。
如图1（C）所示，第一辐射元件11构成串联谐振电路，该串联谐振电路由电感器L2、电容器C2、及电感器L3组成。第二辐射元件12以较为宽大的面积且呈长条状地设置在不同于上述供电基板40的基材上、例如装入移动电话中的印刷布线板60上。第二辐射元件12的一端通过焊料等与以下进行说明的设置在供电基板40的背面的供电端子50（参照图3）相连接。
如图3所示，供电基板40作为将多个电介质层或磁性体层进行层叠而成的多层基板得以构成。在第一层41a的表面上形成有连接电极42a～42d，在第二层41b的表面上形成有线圈图案43、44和与该线圈图案44的端部相连接的电容器图案45，在第三层41c的表面上形成有电容器图案46、47。而且，在第四层41d的表面上形成有电容器图案48和线圈图案49，在第四层41d的背面上形成有供电端子50和NC端子51。
通过将上述各层41a～41d进行层叠，从而使连接电极42a经由通孔导体52a与线圈图案43的一端相连接，并经由通孔导体52b与电容器图案46相连接。连接电极42b经由通孔导体52c与线圈图案44的一端相连接。此外，线圈图案43的另一端经由通孔导体52d、52e与电容器图案48相连接。电容器图案47经由通孔导体52f与线圈图案49的一端相连接。电容器图案48经由通孔导体52g与供电端子50相连接。NC端子51仅与线圈图案49相对，并且线圈图案49的端部开路。
线圈图案43形成电感器L1，线圈图案44形成电感器L2，线圈图案49形成电感器L3。相对的电容器图案46、48形成电容器C1，相对的电容器图案45、47形成电容器C2。
另外，作为构成供电基板40的电介质层或磁性体层能够使用各种陶瓷材料，也可以是树脂材料。在利用陶瓷材料形成供电基板40的情况下，设置在各层的导体图案能通过印刷导电性糊料而得以形成。在利用树脂材料形成供电基板40的情况下，导体图案能利用金属箔或金属膜并通过蚀刻等得以形成。
即，本实施例1中，供电基板40是多层基板，第一辐射元件11和匹配电路30内置在供电基板40内。其中，无需将上述线圈图案全部内置在供电基板40内。
无线IC芯片20具有用于将高频信号作为电位差来进行接收的输入输出电极21a、21b（参照图1（B））。该输入输出电极21a、21b通过焊料凸点等与设置在供电基板40上的连接电极42a、42b相连接，一个输入输出电极21a与第一辐射元件11（电感器L2）相连接，另一个输入输出电极21b经由匹配电路30（电感器L1、电容器C1、及供电端子50）与第二辐射元件12相连接。
在本无线通信器件1A中，第一辐射元件11及第二辐射元件12与无线IC芯片20相连接，以起到偶极子型天线的作用。在距离RFID系统的读写器较远时，主要使用第二辐射元件12来收发高频信号。在距离较近时，主要利用第一辐射元件11来收发高频信号。
第一辐射元件11内置在供电基板40内，第二辐射元件12设置在不同于供电基板40的印刷布线板60上，因此，无线通信器件1A的实际尺寸只需供电基板40的尺寸即可，从而实现了小型化。此外，虽然供电基板40装载在第二辐射元件12上，而仅使供电端子50与第二辐射元件12相连接（一处连接），因此装载位置精度有所缓和。
（实施例2，参照图4）
如图4所示，在作为实施例2的无线通信器件1B中，将无线IC芯片20的输入输出电极21a、21b与匹配电路30相连接。匹配电路30除了上述实施例1所示的电感器L1和电容器C1以外，还具有电感器L4。无线IC芯片20的一个输入输出电极21a与电感器L4、L2的连接点相连接，另一个输入输出电极21b与电感器L4和并联谐振电路（电感器L1和电容器C1）的连接点相连接。
本实施例2的其他结构与上述实施例1相同，其作用效果也与实施例1中的说明的相同。附加在匹配电路30中的电感器L4起到用于调节第一辐射元件11与第二辐射元件12的耦合度的元件的作用。
（实施例3，参照图5）
如图5所示，作为实施例3的无线通信器件1C改变了匹配电路30的结构。匹配电路30包括：由电感器L5和电容器C3组成的串联谐振电路；以及由电感器L6和电容器C4组成的串联谐振电路，两个谐振电路通过电感器L7相连接。电感器L5、L6朝互相相反的方向卷绕并相邻配置，以相互进行电磁场耦合。而且，上述实施例2所示的耦合度调节用的电感器L4连接在第一辐射元件11与供电端子50之间。
无线IC芯片20的一个输入输出电极21a与电感器L6的一端相连接，另一个输入输出电极21b与电感器L5的一端相连接。此外，电容器C4与电感器L4的连接点与第一辐射元件11（电感器L2）相连接，电容器C3与电感器L4的连接点经由供电端子50与第二辐射元件12相连接。
本实施例3的其他结构与上述实施例1相同，其作用效果也与实施例1中说明的相同。在匹配电路30中，由于第一及第二辐射元件11、12在两个串联谐振电路所具有的互不相同的谐振频率下进行动作，因此能使通信频带变宽。此外，电感器L4用于调节第一辐射元件11与第二辐射元件12的耦合度，这点与上述实施例2相同。电感器L7使从供电端子观察的阻抗匹配。
（实施例4，参照图6）
如图6所示，在作为实施例4的无线通信器件1D中，将供电端子50内置于供电基板40的最下层，并使供电基板40的背面紧贴在第二辐射元件12上，从而使供电端子50与第二辐射元件12经由电容C5进行耦合。供电端子50形成在供电基板40的第五层41e的表面上。图6所示的供电基板40的其他结构与图3相同。
本实施例4中，匹配电路30与第二辐射元件12经由电容C5进行耦合，除此之外，包括与上述实施例1相同的结构。因此，实施例4的作用效果基本与实施例1相同，特别的，由于电容C5、抗浪涌性能有所提高。
（实施例5，参照图7）
如图7所示，在作为实施例5的无线通信器件1E中，将无线IC芯片20配置在构成为多层的供电基板40的中层部，将第一辐射元件11配置在上层部，将匹配电路30配置在下层部。无线通信器件1E通过粘接剂层62粘接在印刷布线板60上。作为等效电路，与图1（C）所示的实施例1相同。因此，本实施例5的作用效果与实施例1基本相同。尤其是，实施例5中，由于第一辐射元件11配置在供电基板40的表面侧，因此，能提高将读写器的天线靠近无线通信器件1E时的通信性能。此外，通过将无线IC芯片20夹置在匹配电路30与第一辐射元件11之间，从而提高匹配电路30与第一辐射元件11的隔离性。另外，图7的剖视图中，为了避免烦杂，省略了阴影的图示。电极51用于安装，即使没有也起到RFID标签的作用。在此情况下，也能增大电极（供电端子）50，从而使安装位置精度有所缓和。
（安装例，参照图8）
上述各实施例中，利用将无线通信器件1A～1E安装在印刷布线板60上的方式进行了说明。除此之外，可以将无线通信器件安装在各种物品或物品的包装体上。图8示出了将无线通信器件1A安装在食品包装袋70上的方式。包装袋70在整个面上蒸镀有铝，无线通信器件1A粘接在接缝部71即铝蒸镀膜72（起到第二辐射元件的作用）的边缘部上。
(其他实施例)
另外，本发明所涉及的无线通信器件不限于上述实施例，在其要点范围内能进行各种变更。
尤其是，第一辐射元件或匹配电路能由各种电路元件构成，并不限于各实施例所示的利用电感器、电容器的电路结构。第二辐射元件也能形成为弯曲状、线圈状等各种形状。此外，第一辐射元件及第二辐射元件与无线IC芯片的耦合可以是磁场耦合、电容耦合、电场耦合、电磁场耦合或直流耦合中的任一种。
无线IC芯片也可以具有四个输入输出电极以能应对两组偶极子型天线。此外，供电基板可以采用作为单体独立的基板的方式，也可以将用于使设置在无线IC芯片的安装面上的端子与印刷布线板的连接盘相连接的再布线层兼作基板。
工业上的实用性
如上所述，本发明适用于无线通信器件，尤其在能使无线通信器件小型化这点上较优。
标号说明
1A～1E…无线通信器件
11…第一辐射元件
12…第二辐射元件
20…无线IC芯片（供电电路）
30…匹配电路
40…供电基板
50…供电端子
60…印刷布线板（基材）

Claims (7)

1.一种无线通信器件，包括：
第一辐射元件及第二辐射元件，该第一辐射元件及第二辐射元件起到偶极子型天线的作用；供电电路，该供电电路分别与所述第一辐射元件及所述第二辐射元件进行耦合；以及供电基板，该供电基板设有所述供电电路，
其特征在于，
所述第一辐射元件设置在所述供电基板内，
所述第二辐射元件设置在不同于所述供电基板的基材上。
2.一种无线通信器件，包括：
第一辐射元件及第二辐射元件，该第一辐射元件及第二辐射元件起到偶极子型天线的作用；供电电路，该供电电路分别与所述第一辐射元件及所述第二辐射元件进行耦合；以及供电基板，该供电基板设有所述供电电路，
其特征在于，
所述第一辐射元件设置在所述供电基板内，
所述供电基板具有与所述第二辐射元件进行耦合的供电端子。
3.如权利要求1或权利要求2所述的无线通信器件，其特征在于，
在所述供电电路与所述第二辐射元件之间、连接有设置在所述供电基板内的匹配电路。
4.如权利要求1至3中任一项所述的无线通信器件，其特征在于，
所述供电基板是多层基板，所述第一辐射元件包含线圈图案，该线圈图案的至少一部分内置在所述多层基板内。
5.如权利要求1至4中任一项所述的无线通信器件，其特征在于，
所述供电电路作为处理高频信号的无线IC芯片得以构成。
6.如权利要求3至5中任一项所述的无线通信器件，其特征在于，
所述供电电路配置在所述供电基板的中层部，所述第一辐射元件配置在上层部，所述匹配电路配置在下层部。
7.如权利要求1至6中任一项所述的无线通信器件，其特征在于，
所述第一辐射元件及所述第二辐射元件与所述供电电路的耦合是磁场耦合、电容耦合、电场耦合、电磁场耦合或直流耦合中的任一种。
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