CN103594455A - 无线ic器件 - Google Patents

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道海雄也
白木浩司
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明的目的在于获得一种能够避免绝缘破坏的可靠性高的高频器件及无线IC器件。高频器件包括：无线IC芯片（10）和基板（20），该基板（20）与该无线IC芯片（10）相耦合，并与辐射板（31）、（32）电连接，基板（20）中配置有电感L和/或电容C作为静电应对元件。电感L并联连接在无线IC芯片（10）与辐射板（31）、（32）之间，且在静电频率下的阻抗比无线IC芯片（10）的阻抗要小。

Description

无线IC器件
本申请是申请日为“2009年12月9日”、申请号为“200980144613.X”、题为“高频器件及无线IC器件”的分案申请。
技术领域
本发明涉及高频器件及无线IC器件，特别涉及用于RFID（RadioFrequency Identification：射频标识）系统的高频器件及无线IC器件。
背景技术
近年来，作为物品的管理系统，正在开发一种使产生电磁波的读写器与贴在物品或容器等上的储存预定信息的无线IC（称作IC标签、无线IC芯片、高频器件等）以非接触方式进行通信、从而对信息进行传输的RFID系统。无线IC与天线（辐射板）相耦合，从而可与读写器进行通信。
这类无线IC一般是利用非专利文献1中记载的辊轧（roll-to-roll）制造的。然而，对于辊轧，非专利文献1中也有记载，由于使用PET薄膜，因而会产生静电，可能会导致无线IC被静电破坏。另外，即使对于天线，也可能会因在其两端部产生电位差而被静电破坏。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：永井定夫[利用辊轧的RFID的安装技术]，MATERIALSTAGE技术信息协会VOL.7，NO.92007
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够避免绝缘破坏的可靠性较高的高频器件及无线IC器件。
为了达到以上目的，本发明的实施方式1的高频器件的特征在于，包括：无线IC以及基板，该基板与该无线IC相耦合并与辐射板电连接，在上述基板中配置有静电应对元件。
本发明的实施方式2的无线IC器件的特征在于，包括：无线IC、辐射板、以及基板，该基板与上述无线IC相耦合并与上述辐射板电连接，在上述基板中配置有静电应对元件。
作为静电应对元件，能够适用并联连接在无线IC和辐射板之间的电感和/或串联连接在无线IC和辐射板之间的电容。对于电感，最好其在静电频率下的阻抗比无线IC的阻抗要小。
根据本发明，由于基板中具备静电应对元件，因此能够防止无线IC和天线被制造工序中不可避免而生成的静电所破坏。
附图说明
图1是表示高频器件的实施方式1的等价电路图。
图2是表示高频器件的实施方式2的等价电路图。
图3是表示高频器件的实施方式3的等价电路图。
图4是表示频率与电抗的关系的曲线图。
图5是表示所述实施方式1的基板的第一例的说明图。
图6是表示所述实施方式1的基板的第二例的说明图。
图7是表示所述实施方式2的基板的一个例子的说明图。
图8是表示所述实施方式3的基板的一个例子的说明图。
图9是表示无线IC器件的实施方式1的立体图。
图10是表示无线IC器件的实施方式2的立体图。
图11是表示图10所示的无线IC器件的主要部分的立体图。
附图标记
10…无线IC芯片
20（20A，20B，20C） 基板
31～35 辐射板
35a 端部
35b 环状电极
35c 偶极电极
L 电感
C 电容
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的高频器件及无线IC器件的实施方式。另外，在各图中，对于相同构件、部分标注共用的符号，省略重复的说明。
（高频器件的实施方式，参照图1至图4）
本发明所涉及的高频器件包括无线IC和基板，该基板与该无线IC相耦合并与辐射板电连接，上述基板中配置有静电应对元件。如众所周知的那样，无线IC包括时钟电路、逻辑电路、及存储器电路等，存储有所需要的信息，设有输入端子电极和输出端子电极。以下，说明高频器件的实施方式1、实施方式2、及实施方式3。
如图1所示，实施方式1包括无线IC芯片10和基板20A，基板20A中内置有作为静电应对元件的电感L。电感L并联连接在无线IC芯片10的输入输出端子电极11、12与辐射板31、32之间。
将电感L在静电频率（通常为200MHz以下）下的阻抗设定得比无线IC芯片10的阻抗要小。因此，通过辐射板31、32进入的静电通过电感L，而不会进入无线IC芯片10，从而防止无线IC芯片10被静电破坏。
此外，电感L的特性也能表现如下。即，对于静电频率下电感L的感抗（XL）产生的阻抗（ZL），会比无线IC芯片10的容抗（XC）产生的阻抗（ZC）要小。另外，对于UHF频带中电感L的感抗（XL）产生的阻抗（ZL），会比无线IC芯片10的容抗（XC）产生的阻抗（ZC）要大。
阻抗包含实部（R：电阻）和虚部（X:电抗）。而且，无线IC芯片10具有电容（C）分量。对于虚部，感抗（XL）产生的阻抗（ZL）是根据ZL＝ωL决定的，因此如图4所示，随着频率的增高而变大。另一方面，容抗（XC）产生的阻抗（ZC）是由ZC=1/ωC决定的，因此随着频率增高而减小。由此，在静电频带中，感抗（XL）产生的阻抗（ZL）比容抗（XC）产生的阻抗（ZC）要小，在UHF频带中，感抗（XL）产生的阻抗（ZL）比容抗（XC）产生的阻抗（ZC）要大。
此外，对于实部，由于无线IC芯片10在静电频率下不起动，因此在静电频带中无线IC芯片10的电阻（RC）为无限大。在UHF频带中，无线IC芯片10起动，具有10欧、20欧等的电阻（RC）。对于电感L，在静电频率下具有数毫欧～数百毫欧的电阻（RL），在UHF频带中具有数十毫欧～数欧的电阻（RL）。其原因在于，集肤效应会导致电阻（RL）随着频率的升高而增大，但电阻（RL）不会因频带而发生较大的变化。此外，在UHF频带中，如上所述，电感L的感抗（XL）产生的阻抗（ZL）与无线IC芯片10的容抗（XC）产生的阻抗（ZC）相比足够大。
即，在静电频带中，无线IC芯片10的阻抗比电感L的阻抗要大，因而信号通过电感L，防止无线IC芯片10被静电破坏。另外，在UHF频带中，电感L的阻抗比无线IC芯片10的阻抗要大，因而信号会通过无线IC芯片10。此外，电感L的实部必须有数十毫欧～数欧的理由是，若不是数十毫欧以上，则噪声不能被转换成热从而被消耗，若不是数欧以下，则传导效率变低。
在未配置有电感L的情况下，即，在未实施静电应对的情况下，无线IC芯片10的耐静电电压特性为300V。在将电感L的电感值设为120nH的情况下，耐静电电压特性为700V，在将电感L的电感值设为30nH的情况下，可将耐静电电压特性提高至2800V。
如图2（A）所示，实施方式2包括无线IC芯片10和基板20B，基板20B中内置有作为静电应对元件的两个电容C。电感C串联连接在无线IC芯片10的输入输出端子电极11、12与辐射板31、32之间。另外，如图2(B)所示，电容C也可由多个电极形成。而且，如图2（C）所示，也可耦合电容C1、C2。在这些高频器件中，通过辐射板31、32进入的静电会被电容C、C1、C2遮挡，而不会进入无线IC芯片10，从而防止无线IC芯片10被静电破坏。
如图3所示，实施方式3包括无线IC芯片10和基板20C，基板20C中内置有作为静电应对元件的电感L及电容C。电感L并联连接在无线IC芯片10的输入输出端子电极11、12与辐射板31、32之间，电容C串联连接在无线IC芯片10的输入输出端子电极11、12与辐射板31、32之间。电感L及电容C的功能与上述实施方式1及实施方式2相同。
然而，作为高频器件的结构，如图1、图2、及图3所示那样，可包括无线IC芯片10和基板20（20A、20B、20C），或也可将无线IC的电路和基板20的电路（电感L或电容C）内置于一块基板，以构成一体。或者，除了无线IC芯片10和基板20以外，还可以配置有包括与RFID系统的使用频率进行谐振的谐振电路的供电电路基板。或者，还可将无线IC与供电电路基板构成一体。或者，还可将无线IC、静电应对元件、及供电电路配置于一块基板，以构成一体。
如上述实施例1～实施例3所示，在辐射板31、32的端部与各基板20A、20B、及20C相耦合的结构中，信号的传输路径为一个，能够高效地将信号传输至无线IC芯片10，因此能够较好地获得防止静电破坏的效果。另外，图2、图3等所示的左右一对电容C、C1、C2的电容值相同。通过让左右一对电容C、C1、C2的电容值相等，使得能够保持无线IC芯片10的平衡性。
（基板的具体例，参照图5至图8）
以下，参照图5～图8说明上述实施方式1、2、及3中的基板20A、20B、及20C的具体例。
如图5所示，对于实施方式1的基板20A的第一例，层叠有多枚分别形成有电极的片材41a～41i，各片材是陶瓷制的或树脂制的。陶瓷制的基板具有刚性。树脂制的基板具有柔性，适用于利用辊轧的制法。
片材41a中形成有电极42a～42d和通孔导体43。片材41b中形成有通孔导体43。片材41c中形成有电极44a、44b和通孔导体43。片材41d～片材41g中分别形成有电极45～48和通孔导体43。片材41h中形成有通孔导体43。片材41i中形成有电极49和通孔导体43。
通过层叠各片材41a～41i，从而各电极通过通孔导体43来相互电连接，由电极45～48形成上述电感L。片材41a上的电极42a、42b分别与无线IC芯片10的输入端子电极11及输出端子电极12相连接。此外，片材41a上的电极42c、42d与无线IC芯片10的安装用端子电极（未图示）相连接。片材41i示出基板20A的背面，其电极49与辐射板31、32相连接。
如图6所示，对于实施方式1的基板20A的第二例，层叠有多枚分别形成有电极的片材51a～51i，各片材是陶瓷制的或树脂制的。
片材51a中形成有电极52a～52d和通孔导体53。片材51b中形成有电极54a、54b和通孔导体53。片材51c中形成有电极55a、55b和通孔导体53。片材51d～片材51g中分别形成有电极56～59和通孔导体53。片材51h中形成有通孔导体53。片材51i中形成有电极60和通孔导体53。
通过层叠各片材51a～51i，从而各电极通过通孔导体53来相互电连接，由电极56～59形成上述电感L。片材51a上的电极52a、52b分别与无线IC芯片10的输入端子电极11及输出端子电极12相连接。此外，片材51a上的电极52c、52d与无线IC芯片10的安装用端子电极（未图示）相连接。片材51i示出基板20A的背面，其电极60与辐射板31、32相连接。
实施方式2的基板20B的一个例子具有图2（B）所示的等价电路，因此，如图7所示，层叠有多枚分别形成有电极的片材61a～61e，各片材是陶瓷制的或树脂制的。
片材61a中形成有电极62a～62d和通孔导体63。片材61b～61e中分别形成有电极64a～67a，64b～67b，和通孔导体63。
通过层叠各片材61a～61e，从而各电极通过通孔导体63来相互电连接，在电极64a～67a之间及电极64b～67b之间分别形成上述电容C。片材61a上的电极62a、62b分别与无线IC芯片10的输入端子电极11及输出端子电极12相连接。此外，片材61a上的电极62c、62d与无线IC芯片10的安装用端子电极（未图示）相连接。形成于片材61e的通孔导体63与辐射板31、32相连接。
如图8所示，实施方式3的基板20C的一个例子中层叠有片材71a～71k，各片材是陶瓷制的或树脂制的
片材71a中形成有电极72a～72d和通孔导体73。片材71b中形成有电极74a、74b。片材71c中形成有电极75a、75b和通孔导体73。片材71d中形成有通孔导体73。片材71e中形成有电极76a、76b和通孔导体73。片材71f～片材71i中分别形成有电极77～80和通孔导体73。片材71j中形成有通孔导体73。片材71k中形成有电极81和通孔导体73。
通过层叠各片材71a～71k，从而各电极通过通孔导体73来相互电连接，在电极74a、75a之间及电极74b、75b之间分别形成上述电容C，由电极77～80形成上述电感L。片材71a上的电极72a、72b分别与无线IC芯片10的输入端子电极11及输出端子电极12相连接。此外，片材71a上的电极72c、72d与无线IC芯片10的安装用端子电极（未图示）相连接。片材71k示出基板20C的背面，其电极81与辐射板31、32相连接。
上述基板20A、20B、20C包括静电应对元件即电感L和/或电容C，因此能够防止无线IC芯片10被静电破坏。此外，由于含有多层电极层，因此能够吸收将这些基板安装于辐射板31、32时的冲击。而且，因在俯视时多层电极层重叠，因此能进一步提高该冲击吸收效果。
（无线IC器件的实施方式，参照图9～图11）
接着，本发明的无线IC器件是将所示高频器件与辐射板相连接的器件。除了可以利用焊料等将高频器件电连接至辐射板，还可利用粘接剂等将其粘着于辐射板。以下，说明无线IC器件的实施方式1及实施方式2。
如图9所示，实施方式1使安装有无线IC芯片10的基板20（20A、20B、20C）与辐射板33、34相连接，上述电感L和/或上述电容C与辐射板33、34相耦合。辐射板33、34是偶极型的。
如图10及图11所示，实施方式2是使安装有无线IC芯片10的基板20（20A、20B、20C）与辐射板35相连接。辐射板35在一对端部35a与所示电感L和/或电容C相耦合。辐射板35包括：环状电极35b，该环状电极35b包含端部35a；以及蜿蜒状的偶极电极35c，该蜿蜒状的偶极电极35c与上述环状电极35b相耦合。
在图9及图10所示的无线IC器件中，不仅防止了无线IC芯片10被静电破坏，还在电感L与辐射板33、34、35的一对端部相互电连接的情况下，即使在辐射板33、34、35的两端部产生电位差，也能通过基板20形成闭合电路，因此不会产生绝缘破坏。另外，偶极型使增益得到提高。
此外，通过设定由环状电极35b和上述电感L和/或上述电容C形成的谐振频率，使其实质相当于RFID的使用高频信号的频率，从而还能够与辐射板35的尺寸、形状等无关地与读写器进行通信，另外，通过不受限于环状电极35b的形状来调整电感L的电感值、电容值，从而能够设定为预定的谐振频率。
在由电感L和环状电极决定谐振频率的情况下，使UHF频带的电感L的阻抗（XL）比无线IC的输入输出端子电极间形成的电容的阻抗（XC）要大，在比所需频带的频率要低的一侧设定谐振点，通过使电感L与环状电极耦合，从而获得预定的谐振点。由此，只要改变基板20就能在所需频带获得谐振点。对于谐振频率，若环状电极的电感值较大则只需减小电感L的电感值即可，若环状电极的电感值较小则只需增大电感L的电感值即可。另外，在利用电容C和环状电极决定谐振频率的情况下，相反地，也可在比所需频带的频率要高的一侧设定谐振点。
（其他实施例）
另外，本发明所涉及的高频器件及无线IC器件不限于上述实施例，在其要点的范围内可以进行各种变更是毋庸置疑的。
工业上的实用性
如上所述，本发明可用于RFID系统中所使用的高频器件及无线IC器件，特别在能够避免绝缘破坏和提高可靠性方面较优异。

Claims (2)

1.一种无线IC器件，其特征在于，包括：
无线IC；
辐射板；以及
基板，该基板与所述无线IC相耦合并与所述辐射板电连接；
其中
在所述基板中设置有静电应对元件；且
所述辐射板包括至少在一对端部与所述静电应对元件相耦合的环状电极。
2.如权利要求1所述的无线IC器件，其特征在于，
所述辐射板包括与所述环状电极相耦合的偶极电极。
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