DE112007000799B4

DE112007000799B4 - Drahtlose IC-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112007000799B4
Application number: DE112007000799T
Authority: DE
Inventors: Noboru Kato
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2027-03-03
Also published as: JP4998463B2; WO2007122870A1; US20090002130A1; JP5482824B2; US8384547B2; DE112007000799T5; CN101416353B; CN101416353A; JP2012168983A; JPWO2007122870A1

Abstract

Eine drahtlose IC-Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen drahtlosen IC-Chip (5) mit einer Leistungsversorgungsschaltung (7), die eine Resonanzschaltung mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz umfasst, wobei die Leistungsversorgungsschaltung (7) eine spulenförmige Elektrodenstruktur ist; und eine auf einem Träger (10) vorgesehene Strahlungsplatte (11), die extern ein Sendesignal abstrahlt, das von der Leistungsversorgungsschaltung (7) geliefert wird und/oder die ein Empfangssignal liefert, das extern zu der Leistungsversorgungsschaltung (7) übertragen wird, wobei der drahtlose IC-Chip (5) und der Träger (10) mechanisch verbunden sind, wobei die Strahlungsplatte (11) mit der Leistungsversorgungsschaltung (7) über ein elektrisches Feld verbunden ist oder die Strahlungsplatte (11) mit der Leistungsversorgungsschaltung (7) über ein Magnetfeld gekoppelt ist, und wobei die Strahlungsplatte (11) vom Beide-Flächen-Offen-Typ ist, der zumindest ein Strahlungsteil umfasst, das extern ein Sende-Empfangs-Signal austauscht, und ein Leistungsversorgungsteil (12), das ein Sende-Empfangs-Signal mit der Leistungsversorgungsschaltung (7) austauscht, wobei das Leistungsversorgungsteil (12) der Strahlungsplatte (11) derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil desselben in der Projektionsebene der spulenförmigen Elektrodenstruktur positioniert ist, und die Fläche des Leistungsversorgungsteils (12), die in der Projektionsebene der spulenförmigen Elektrodenstruktur positioniert ist, kleiner ist als die Fläche der Projektionsebene der spulenförmigen Elektrodenstruktur.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose, integrierte Schaltungsvorrichtung (IC-Vorrichtungen; IC = integrated circuit) und insbesondere auf eine drahtlose IC-Vorrichtung, die bei einem Hochfrequenzidentifikationssystem (RFID-System; RFID = Radio Frequency Identification) verwendet wird.
RFID-Systeme wurden in den letzten Jahren als Verwaltungssysteme für Artikel entwickelt. Bei den RFID-Systemen kommunizieren Leser-Schreiber-Erzeugungs-Induktionsfelder mit IC-Etiketten (hierin nachfolgend bezeichnet als drahtlose IC-Vorrichtungen), die bestimmte Informationen speichern, die zu den Artikeln durch Nichtkontaktverfahren zum Übertragen von Informationen hinzugefügt sind. Die drahtlosen IC-Vorrichtungen, die bei den RFID-Systemen verwendet werden, sind im Allgemeinen aus drahtgewickelten Spulen gebildet, die auf Substraten gebildet sind, auf denen drahtlose IC-Chips durch Ätzen oder Drucken befestigt sind.
Indes offenbart Patentdokument 1 eine drahtlose IC-Vorrichtung, die durch Neuverdrahten einer Antennenspule auf einem drahtlosen IC-Chip für eine Größenreduktion gebildet wird. Da jedoch der drahtlose IC-Chip selbst sehr klein ist, ist auch die Antenne, die auf dem Chip gebildet ist, sehr klein und weist einen niedrigeren Gewinn auf. Dementsprechend besteht insofern ein Problem, als die IC nicht getrieben wird, außer die IC hat engen Kontakt zu einem Leser-Schreiber.
Patentdokument 2 offenbart eine drahtlose IC-Vorrichtung, bei der ein drahtloser IC-Chip mit einer Antennenspule auf einem Substrat befestigt ist, das eine Strahlungsantenne aufweist, d. h. eine drahtlose IC-Vorrichtung mit einer Konfiguration, bei der die Antenne des Substrats der Antennenspule des drahtlosen IC-Chips gegenüberliegt. Da jedoch die Antenne des Substrats bei dieser Konfiguration eine geschlossene Schleife ist, ist es schwierig, zwischen der Antennenspule des drahtlosen IC-Chips und der Antenne des Substrats bei höheren Frequenzbändern als dem Ultrahochfrequenzband (UHF-Band; UHF = Ultra High Frequency) eine Impedanzanpassung zu erreichen, obwohl es möglich ist, einen ausreichenden Gewinn bei niedrigeren Frequenzbändern zu erreichen, wie z. B. 13,65 MHz.
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (Übersetzung der PCT-Anmeldung) JP 2000-276569 A
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer (Übersetzung der PCT-Anmeldung) JP 2000-311226 A
Aus der DE 69909301 T2 ist ein Hochfrequenz-Identifikationssystem bekannt, das ein RFID-Etikett verwendet, das eine integrierte Schaltung und eine Antenne aufweist. Die Antennengeometrie und -eigenschaften hängen von der gewünschten Betriebsfrequenz des RFID-Abschnitts des Etiketts ab. Ein Kondensator kann verwendet werden, der so ausgewählt wird, dass, wenn er mit der durch die Antenne bereitgestellten Induktivität gekoppelt ist, der Resonanzfrequenz der kombinierten Struktur der gewünschten Arbeits- oder Betriebsfrequenz des RFID-Systems ungefähr entspricht.
Aus der US 2005/0275539 A1 ist ein RFID-Etikett bekannt, bei dem ein IC-Chip mit einem Leistungszuführungsteil einer Antennenstruktur verbunden ist. Das Leistungszuführungsteil ist ein schmaler Abschnitt der Antennenstruktur, während Strahlungsteile derselben auf beiden Seiten des Leistungszuführungsteils eine größere Breite als das Leistungszuführungsteil aufweisen.
Die US 2002/0162894 A1 offenbart eine SIM-Karte, bei der ein Datenträgermodul, das einen Chip mit einer darauf angeordneten Spule aufweist, derart auf der Karte angeordnet ist, dass die Spule mit einer Antenne einer entsprechenden spulenförmigen Struktur einer Antenne auf der Karte gegenüberliegt.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine drahtlose IC-Vorrichtung zu schaffen, die einen höheren Antennengewinn aufweist, die in einer ausreichenden Distanz zu einem Leser-Schreiber arbeitet und die sogar bei Frequenzbändern höher als dem UHF-Band vollständig verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der drahtlose IC-Chip mit der Leistungsversorgungsschaltung versehen und die Strahlungsplatte ist von einem Beide-Seiten-Offen-Typ, die das Strahlungsteil, das extern Sende-Empfangs-Signale austauscht, und das Leistungsversorgungsteil, das mit der Leistungsversorgungsschaltung über das elektrische Feld verbunden ist, oder das mit der Leistungsversorgungsschaltung über das Magnetfeld gekoppelt ist, um Sende-Empfangs-Signale mit der Leistungsversorgungsschaltung auszutauschen, umfasst.
Dementsprechend wird der Antennengewinn erhöht, wenn das Strahlungsteil vorhanden ist, und daher ist es möglich, einen ausreichenden Gewinn sogar mit der kleinen Leistungsversorgungsschaltung zu erreichen. Folglich arbeitet der drahtlose IC-Chip in einer ausreichenden Distanz zu dem Leser-Schreiber und kann sogar bei höheren Frequenzbändern als dem UHF-Band vollständig verwendet werden. Zusätzlich dazu wird die Resonanzfrequenz annähernd durch die Leistungsversorgungsschaltung bestimmt und die Form des Strahlungsteils kann frei entworfen sein. Der Gewinn kann z. B. durch Variieren der Größe des Strahlungsteils eingestellt werden und die Mittenfrequenz kann z. B. durch Variieren der Form des Strahlungsteils fein abgestimmt werden.
Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Leistungsversorgungsteil auf der Strahlungsplatte derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil desselben in der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung positioniert ist, und dass der Bereich des Leistungsversorgungsteils kleiner ist als der der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung. Hier bezeichnet die Projektionsebene die Ebene, die von dem Umriss der Leistungsversorgungsschaltung umgeben ist, und der Bereich des Leistungsversorgungsteils bezeichnet den Bereich des metallischen Teils. Wenn das Leistungsversorgungsteil auf der Strahlungsplatte mit der Leistungsversorgungsschaltung des drahtlosen IC-Chips über das Magnetfeld gekoppelt ist, reduziert das Verkleinern des Bereichs des Leistungsversorgungsteils kleiner als den der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung den Teil der Leistungsversorgungsschaltung in seiner Größe, der den Magnetfluss verhindert, wodurch die Übertragungseffizienz von Signalen verbessert wird.
Die Längs-Länge des Leistungsversorgungsteils kann über die Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung gebildet sein. Zum Beispiel kann das Leistungsversorgungsteil eine lineare Form aufweisen. Die Strahlungsteile können an jeder Seite des Leistungsversorgungsteils vorgesehen sein. Alternativ kann das Strahlungsteil nur an einem Ende des Leistungsversorgungsteils vorgesehen sein. Ein Bereitstellen der Strahlungsteile an jeder Seite des Leistungsversorgungsteils erhöht den Pegel der kapazitiven Kopplung zwischen den Strahlungsteilen und der Leistungsversorgungsschaltung, und das Bereitstellen des Strahlungsteils nur an einem Ende des Leistungsversorgungsteils erhöht den Pegel der magnetischen Kopplung zwischen dem Strahlungsteil und der Leistungsversorgungsschaltung, um zu einer Erhöhung des Gewinns zu führen.
Eine Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen kann auf dem drahtlosen IC-Chip gebildet sein. In diesem Fall ist zumindest eines der Leistungsversorgungsteile vorzugsweise so angeordnet, um zwischen den Projektionsebenen der Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen positioniert zu sein. Das Leistungsversorgungsteil kann derart gebildet sein, dass die Längs-Länge desselben über die Projektionsebenen der Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen geht. Zum Beispiel kann das Leistungsversorgungsteil eine lineare Form aufweisen. Die Anordnung des Leistungsversorgungsteils zwischen der Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen erhöht den Leistungsversorgungsbetrag zwischen dem Leistungsversorgungsteil und den Leistungsversorgungsschaltungen.
Die Strahlungsplatte kann in der x-y-Ebene gebildet sein und kann Strahlungsteile umfassen, die sich in der x-Achsenrichtung und der y-Achsenrichtung erstrecken. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine zirkular polarisierte Welle zu empfangen, wodurch der Antennengewinn erhöht wird. Alternativ kann die Strahlungsplatte Strahlungsteile umfassen, die sich in der x-Achsenrichtung, der y-Achsenrichtung und der z-Achsenrichtung in der x-y-z-Ebene erstrecken. Die Strahlungsteile, die sich dreidimensional erstrecken, ermöglichen, dass ein effizientes Senden-Empfangen in jeder Richtung erreicht wird.
Das Strahlungsteil kann sich in einer Richtung senkrecht zu der Ebene erstrecken, auf der die Leistungsversorgungsschaltung gebildet ist. Genauer gesagt kann das Leistungsversorgungsteil in einer Ebene senkrecht zu dem Strahlungsteil vorgesehen sein, was an der Spitze des Nadelstrahlungsteils ist, und das Leistungsversorgungsteil kann mit der Leistungsversorgungsschaltung über das elektrische Feld verbunden sein oder das Leistungsversorgungsteil kann mit der Leistungsversorgungsschaltung über das Magnetfeld gekoppelt sein. In diesem Fall kann die drahtlose IC-Vorrichtung durch Einfügen des Nadelstrahlungsteils in den Artikel an einen Artikel angebracht sein.
Das Leistungsversorgungsteil und die Leistungsversorgungsschaltungen können mit einem magnetischen Körper überdeckt sein. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, ein Lecken der elektromagnetischen Energie zu verhindern, und der Kopplungspegel zwischen dem Leistungsversorgungsteil und den Leistungsversorgungsschaltungen wird erhöht, um zu einer Erhöhung des Antennengewinns zu führen.
Es ist bevorzugt, dass die elektrische Länge der Strahlungsplatte ein ganzzahliges Mehrfaches der halben Wellenlänge des Sende-Empfangs-Signals ist. Die Verwendung der Resonanz zwischen der Strahlungsplatte und der Leistungsversorgungsschaltung erhöht den Antennengewinn. Da die Frequenz jedoch praktisch durch die Leistungsversorgungsschaltung bestimmt wird, ist die elektrische Länge der Strahlungsplatte nicht unbedingt notwendigerweise ein ganzzahliges Mehrfaches der Hälfte der Wellenlänge der Resonanzfrequenz. Dies ist ein großer Vorteil, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Strahlungsplatte ein Antennenelement mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz ist.
Die Strahlungsplatte kann aus einem flexiblen Metallfilm gebildet sein. Der Metallfilm wird vorzugsweise durch einen flexiblen Film getragen. Die Strahlungsplatte, die deformiert werden kann, ist einfach zu bedienen, und der Strahlungswinkel kann in jeder Richtung variiert werden. Zusätzlich dazu, da die Resonanzfrequenz fast durch die Leistungsversorgungsschaltung bestimmt ist, wie oben beschrieben wurde, wird die Mittenfrequenz praktisch nicht variiert, z. B. wenn die Strahlungsplatte deformiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es sogar mit der kleinen Leistungsversorgungsschaltung möglich, einen höheren Antennengewinn zu erreichen, und der drahtlose IC-Chip arbeitet in einer ausreichenden Distanz zu einem Leser-Schreiber und kann sogar bei Frequenzbändern vollständig verwendet werden, die höher sind als das UHF-Band. Zusätzlich dazu, da die Resonanzfrequenz fast durch die Leistungsversorgungsschaltung des drahtlosen IC-Chips bestimmt ist, kann die Form der Strahlungsteile frei entworfen sein. Der Gewinn kann z. B. durch Variieren der Größe der Strahlungsteile eingestellt werden und die Mittenfrequenz kann z. B. werden durch Variieren der Form der Strahlungsteile fein abgestimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 umfasst Diagramme, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen: 1(A) ist eine Draufsicht und 1(B) ist eine Seitenansicht.
2 umfasst Diagramme, die eine erste Modifikation des drahtlosen IC-Chips zeigen: 2(A) ist eine perspektivische Ansicht betrachtet von einer ersten Hauptoberfläche und 2(B) ist eine perspektivische Ansicht, betrachtet von einer zweiten Hauptoberfläche.
3 umfasst Diagramme, die eine zweite Modifikation des drahtlosen IC-Chips zeigen: 3(A) ist eine Rückseitenansicht und 3(B) ist eine Querschnittsansicht.
4 ist eine Ersatzschaltung einer Leistungsversorgungsschaltung gemäß der zweiten Modifikation des drahtlosen IC-Chips.
5 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß ersten Vergleichsbeispiel zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die eine Modifikation des ersten Vergleichsbeispiels zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Verwendungsstatus gemäß dem erstem Vergleichsbeispiel zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt.
10 umfasst Diagramme, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel zeigen: 10(A) ist eine perspektivische Ansicht und 10(B) ist eine Querschnittsansicht.
11 ist eine Draufsicht, die einen Verwendungsstatus gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel zeigt.
12 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem vierten Vergleichsbeispiel zeigt.
17 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 umfasst Diagramme, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen: 18(A) ist eine entwickelte Draufsicht und 18(B) ist eine perspektivische Ansicht in einem Verwendungszustand.
19 ist eine Draufsicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem fünften Vergleichsbeispiel zeigt.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die die Hauptteile des fünften Vergleichsbeispiel zeigt.
21 ist eine perspektivische Ansicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem sechsten Vergleichsbeispiel zeigt.
22 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem siebten Vergleichsbeispiel zeigt.
23 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem achten Vergleichsbeispiel zeigt.
23A und 23B umfassen Diagramme, die eine drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen: 23(A) ist eine Draufsicht und 23(B) ist eine Seitenansicht.
Drahtlose IC-Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden hierin Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame Komponenten und Teile in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen zu identifizieren, und eine Beschreibung solcher Komponenten und Teile wird hierin weg gelassen.
(Erstes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 1)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1a gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1(A) und 1(B) gezeigt ist, ist eine Strahlungsplatte 11 auf einem Trägerfilm 10 gebildet und ein drahtloser IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an ein Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 über dem Trägerfilm 10 gehaftet. Die Strahlungsplatte 11 ist von einem Beide-Seiten-Offen-(Beide-Enden-Offen-)Typ, die den linearen Leistungsversorgungsteil 12 und relativ gesehen größere Strahlungsteile 13 umfasst. Die Strahlungsplatte 11 ist aus einem flexiblen Metalldünnfilm hergestellt, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm. Der Trägerfilm 10 ist ein flexibler, isolierender Film, der z. B. aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt ist. Der Trägerfilm 10 kann aus Papier oder synthetischem Papier hergestellt sein.
Der drahtlose IC-Chip 5 umfasst ein Signalverarbeitungsteil 6. Eine Leistungsversorgungsschaltung 7, die aus einer spulenförmigen Elektrodenstruktur gebildet ist, ist auf einer ersten Hauptoberfläche 5a gegenüberliegend zu dem Leistungsversorgungsteil 12 gebildet. Die Leistungsversorgungsschaltung 7 umfasst eine Resonanzschaltung mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz. Die Leistungsversorgungsschaltung 7 ist elektrisch mit dem Signalverarbeitungsteil 6 verbunden. Die Leistungsversorgungsschaltung 7 ist elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt. Der drahtlose IC-Chip 5 umfasst bekannte Taktschaltungen, Logikschaltungen und Speicherschaltungen und notwendige Informationen sind in den Schaltungen gespeichert. Der drahtlose IC-Chip ist in der Lage, Hochfrequenzsignale mit vorbestimmten Frequenzen zu senden und zu empfangen.
Die Strahlungsplatte 11 liefert ein Sendesignal, das von der Leistungsversorgungsschaltung 7 geliefert wird und das eine vorbestimmte Frequenz aufweist, zu den Strahlungsteilen 13 durch das Leistungsversorgungsteil 12, das elektromagnetisch mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 gekoppelt ist. Das Sendesignal wird von den Strahlungsteilen 13 zu einem externen Leser-Schreiber abgestrahlt. Zusätzlich dazu liefert die Strahlungsplatte 11 ein Empfangssignal (ein Hochfrequenzsignal, z. B. ein UHF-Band-Signal), das von dem Leser-Schreiber empfangen wird, mit den Strahlungsteilen 13, zu der Leistungsversorgungsschaltung 7 durch das Leistungsversorgungsteil 12. Die Leistungsversorgungsschaltung 7 wählt ein Empfangssignal mit einer vorbestimmten Frequenz aus den Signalen aus, die durch die Strahlungsplatte 11 empfangen werden, und überträgt das ausgewählte Empfangssignal zu dem Signalverarbeitungsteil 6 in dem drahtlosen IC-Chip 5.
Genauer gesagt wird bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1a ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von dem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, durch die Strahlungsteile 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltung 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt ist, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von der Leistungsversorgungsschaltung 7 zu den Strahlungsteilen 13 durch das Leistungsversorgungsteil 12 zu liefern. Die Informationen werden von den Strahlungsteilen 13 zu dem Leser-Schreiber abgestrahlt.
Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1a gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der drahtlose IC-Chip 5 mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 versehen, und die Strahlungsplatte 11 ist von einem Beide-Seiten-Offen-Typ, der die Strahlungsteile 13, die extern Sende-Empfangs-Signale austauschen, und das Leistungsversorgungsteil 12 umfasst, das elektromagnetisch mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 gekoppelt ist, um Sende-Empfangs-Signale mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 auszutauschen.
Dementsprechend ist der Antennengewinn bei Vorhandensein der Strahlungsteile 13 erhöht und daher ist es möglich, einen ausreichenden Gewinn sogar mit der kleinen Leistungsversorgungsschaltung 7 zu erreichen. Folglich arbeitet der drahtlose IC-Chip 5 in einer ausreichenden Distanz zu dem Leser-Schreiber und kann sogar bei höheren Frequenzbändern als dem UHF-Band vollständig verwendet werden.
Die Resonanzfrequenz ist quasi durch die Leistungsversorgungsschaltung 7 bestimmt und die Form der Strahlungsteile 13 kann frei entworfen sein. Der Gewinn kann z. B. durch Variieren der Größe der Strahlungsteile 13 eingestellt werden und die Mittenfrequenz kann z. B. durch Variieren der Form der Strahlungsteile 13 fein abgestimmt werden. Zusätzlich dazu werden die Resonanzfrequenzcharakteristika nicht variiert, sogar wenn die drahtlose IC-Vorrichtung 1a sandwichartig zwischen Büchern angeordnet ist, und die Resonanzfrequenzcharakteristika werden nicht variiert, sogar wenn die drahtlose IC-Vorrichtung 1a abgerundet ist oder die Strahlungsteile 13 in ihrer Größe variiert sind. Ferner können sich die Strahlungsteile 13 auf der Strahlungsplatte 11 in alle Richtungen im Hinblick auf die Leistungsversorgungsschaltung 7 erstrecken, wodurch der Antennengewinn erhöht wird.
Das lineare Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 ist in der Projektionsebene (dem Teil, das von dem Umriss der Leistungsversorgungsschaltung 7 umgeben ist) der Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 so angeordnet, um über der Projektionsebene zu sein. Der Bereich des Leistungsversorgungsteils 12 ist kleiner als der der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung 7. Der Bereich des Leistungsversorgungsteils 12 bezeichnet den Bereich des metallischen Teils. Da das Verkleinern des Bereichs des Leistungsversorgungsteils 12 als den der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung 7 das Teil der Leistungsversorgungsschaltung 7 verkleinert, was den Magnetfluss verhindert, wird die Übertragungseffizienz von Signalen verbessert. Zusätzlich dazu besteht kein Bedarf, den drahtlosen IC-Chip 5 an die Strahlungsplatte 11 mit höherer Genauigkeit anzubringen. Da die Strahlungsteile 13 auf jeder Seite des Leistungsversorgungsteils 12 vorgesehen sind, ist der Pegel der kapazitiven Kopplung zwischen dem Leistungsversorgungsteil 12 und der Leistungsversorgungsschaltung 7 erhöht.
Ferner, da die Strahlungsplatte 11 aus einem flexiblen Metallfilm gebildet ist, der auf dem flexiblen Trägerfilm 10 gehalten wird, kann die Strahlungsplatte 11 ohne Probleme an ein flexibles Objekt angebracht sein, wie z. B. einen Beutel, der aus Kunststofffilm hergestellt ist.
Da der drahtlose IC-Chip 5 an die Strahlungsplatte 11 durch ein Haftmittel angehaftet ist, besteht kein Bedarf zur Wärmeanhaftung unter Verwendung von Löten oder einem leitfähigen Haftmittel, und die Strahlungsplatte 11 und das Trägerbauglied (der Trägerfilm 10) können aus Materialien hergestellt sein, die schwach gegenüber Wärme sind.
Obwohl die spulenförmig gewickelte Leistungsversorgungsschaltung 7 beispielhaft ist, kann die spulenförmig gewickelte Leistungsversorgungsschaltung 7 verwendet werden oder die Leistungsversorgungsschaltung 7 kann aus einer mäanderförmigen, linearen Elektrodenstruktur gebildet sein.
(Erste Modifikation des drahtlosen IC-Chips, siehe Fig. 2)
2 umfasst Diagramme, die ein Beispiel zeigen, bei dem die mäanderförmige Leistungsversorgungsschaltung 7 auf der ersten Hauptoberfläche 5a (der Oberfläche, die an der Strahlungsplatte 11 haftet) des drahtlosen IC-Chips 5 gebildet ist, um eine Impedanzumwandlung oder einen Entwurf der Mittenfrequenz auszuführen, und eine integrierte Schaltung 6, die als Signalverarbeitungsschaltung dient, ist auf einer zweiten Hauptoberfläche 5b an der gegenüberliegenden Seite zu der ersten Hauptoberfläche 5a gebildet. Das Bilden der Leistungsversorgungsschaltung 7 auf der ersten Hauptoberfläche 5a und das Bilden der integrierten Schaltung 6 auf der zweiten Hauptoberfläche 5b ermöglichen, dass der drahtlose IC-Chip 5 in seiner Größe reduziert und in der Stärke verstärkt wird.
(Zweite Modifikation des drahtlosen IC-Chips, siehe Fig. 3 und Fig. 4)
3 umfasst Diagramme, die ein Beispiel zeigen, bei dem die Mehrschichtleistungsversorgungsschaltung 7, die aus spiralförmigen leitfähigen Strukturen 7a und 7b zusammengesetzt ist, auf der ersten Hauptoberfläche 5a (der Oberfläche, die an der Strahlungsplatte 11 haftet) des drahtlosen IC-Chips 5 gebildet ist. Ein Ende der leitfähigen Struktur 7a ist ein EIN-Anschluss und ein Ende der leitfähigen Struktur 7b ist ein AUS-Anschluss. Die leitfähige Struktur 7a überlappt die leitfähige Struktur 7b, und das andere Ende der leitfähigen Struktur 7a ist mit dem anderen Ende der leitfähigen Struktur 7b über einen Durchkontaktierungslochleiter 7c verbunden. Diese Leistungsversorgungsschaltung 7 bildet eine Ersatzschaltung, die in 4 gezeigt ist. Da die Leistungsversorgungsschaltung 7 doppelt gewickelt ist, ist die Spule selbst in der Größe reduziert und die Streukapazitäten sind parallel gebildet. Dementsprechend ist es möglich, die Resonanzfrequenz zu verringern.
(Zweites Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 5)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1b gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 5 gezeigt ist, ist die Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm hergestellt ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, auf dem Trägerfilm 10 gebildet. Die Strahlungsplatte 11 umfasst das kreuzförmige Leistungsversorgungsteil 12 und die relativ großen Strahlungsteile 13, die mit allen Enden des Leistungsversorgungsteils 12 verbunden sind und die sich in der x-Richtung und der y-Richtung erstrecken. Der drahtlose IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an den Trägerfilm 10 derart angehaftet, dass die Mitte der Leistungsversorgungsschaltung 7 mit dem Kreuzungspunkt des Leistungsversorgungsteils 12 zusammenfällt. Obwohl die Mitte der Leistungsversorgungsschaltung 7 vorzugsweise mit dem Kreuzungspunkt des Leistungsversorgungsteils 12 zusammenfällt, kann die Mitte der Leistungsversorgungsschaltung 7 etwas von dem Kreuzungspunkt des Leistungsversorgungsteils 12 verschoben sein.
Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1b sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, durch die Strahlungsteile 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltung 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt ist, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von der Leistungsversorgungsschaltung 7 zu den Strahlungsteilen 13 durch den Leistungsversorgungsteil 12 zu liefern. Die Informationen werden von den Strahlungsteilen 13 zu dem Leser-Schreiber abgestrahlt.
(Erstes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 6 bis Fig. 8)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1c gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel, wie in 6 gezeigt ist, sind die Leistungsversorgungsschaltungen 7, die aus zwei spulenförmigen Elektrodenstrukturen zusammengesetzt sind, auf der Rückfläche des drahtlosen IC-Chips 5 vorgesehen, und das lineare Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 ist zwischen den Leistungsversorgungsschaltungen 7 angeordnet.
7 zeigt eine drahtlose IC-Vorrichtung 1c' gemäß einer Modifikation des ersten Vergleichsbeispiels. Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1c' sind die Leistungsversorgungsschaltungen 7 des drahtlosen IC-Chips 5 aus zwei mäanderförmigen Elektrodenstrukturen zusammengesetzt. Die verbleibende Konfiguration ist ähnlich zu der der drahtlosen IC-Vorrichtung 1c. Es können die horizontalen, mäanderförmigen Strukturen verwendet werden oder die vertikalen mäanderförmigen Strukturen können verwendet werden.
Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1c und der drahtlosen IC-Vorrichtung 1c' sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, durch die Strahlungsteile 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltungen 7 in Schwingung zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt sind, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von den Leistungsversorgungsschaltungen 7 durch das Leistungsversorgungsteil 12 zu den Strahlungsteilen 13 zu liefern. Die Informationen werden von den Strahlungsteilen 13 zu dem Leser-Schreiber abgestrahlt.
Genauer gesagt, da das Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1c und der drahtlosen IC-Vorrichtung 1c' nicht über der Leistungsversorgungsschaltung 7 ist, ist die Turbolenz (Variation) des elektromagnetischen Feldes sehr gering und die Mittenfrequenz wird kaum variiert. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, sogar wenn die Befestigungsposition des drahtlosen IC-Chips 5 leicht verschoben wird, eine Variation bei der Mittenfrequenz zu verursachen.
Zusätzlich dazu, da der Trägerfilm 10 und die Strahlungsplatte 11 flexibel sind, kann sowohl die drahtlose IC-Vorrichtung 1c als auch die drahtlose IC-Vorrichtung 1c' in einem Zustand verwendet werden, in dem der Trägerfilm 10 auf eine Weise gekrümmt ist, wie in 8 gezeigt ist, und an einen flaschenförmigen Artikel angehaftet ist. In einem solchen Fall ist es möglich, den Vorteil zu nutzen, dass die Resonanzfrequenz quasi durch die Leistungsversorgungsschaltungen 7 bestimmt ist und die Mittenfrequenz nicht mit der variierenden Form der Strahlungsteile 13 variiert wird. Der Trägerfilm 10 kann gekrümmt sein und an einen Artikel gehaftet sein, auch bei den anderen Ausführungsbeispielen.
(Zweites Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 9)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1d gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel, wie in 9 gezeigt ist, sind die Leistungsversorgungsschaltungen 7, die aus vier spulenförmigen Elektrodenstrukturen zusammengesetzt sind, auf der Rückfläche des drahtlosen IC-Chips 5 vorgesehen, und die Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm hergestellt ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, ist auf dem Trägerfilm 10 gebildet. Die Strahlungsplatte 11 umfasst das kreuzförmige Leistungsversorgungsteil 12 und die relativ großen Strahlungsteile 13, die mit allen Enden des Leistungsversorgungsteils 12 verbunden sind. Der drahtlose IC-Chip 5 ist an den Trägerfilm 10 derart angehaftet, dass das Mittelteil der vier Leistungsversorgungsschaltungen 7 mit dem Kreuzungspunkt des Leistungsversorgungsteils 12 zusammenfällt.
Die Operationseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1d sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, durch die Strahlungsteile 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltungen 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 verbunden sind, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebskraft verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von den Leistungsversorgungsschaltungen 7 durch das Leistungsversorgungsteil 12 zu den Strahlungsteilen 13 zu liefern. Die Informationen werden von den Strahlungsteilen 13 zu dem Leser-Schreiber gestrahlt.
Genauer gesagt, da der Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1d nicht über der Leistungsversorgungsschaltung 7 ist, wie bei dem ersten Vergleichsbeispiel, ist die Turbolenz (Variation) des elektromagnetischen Feldes sehr gering und die Mittenfrequenz wird kaum variiert. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, sogar wenn die Befestigungsposition des drahtlosen IC-Chips 5 leicht verschoben ist, eine Variation bei der Mittenfrequenz zu verursachen.
(Drittes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 10 und Fig. 11)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1e gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel, wie in 10 gezeigt ist, sind die Leistungsversorgungsschaltungen 7, die aus zwei spulenförmigen Elektrodenstrukturen zusammengesetzt sind, auf der ersten Hauptoberfläche 5a des drahtlosen IC-Chips 5 vorgesehen, und das lineare Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 ist zwischen den Leistungsversorgungsschaltungen 7 angeordnet. Die Leistungsversorgungsschaltungen 7 und das Leistungsversorgungsteil 12 sind mit einem magnetischen Körper 15 abgedeckt.
Die Strahlungsplatte 11 ist aus einer Leitung auf dem Trägerfilm 10 gebildet, was eine lange Lage ist. Ein Ende der Strahlungsplatte 11 dient als das Leistungsversorgungsteil 12 und das Strahlungsteil 13 erstreckt sich von dem Leistungsversorgungsteil 12. Das Leistungsversorgungsteil 12 ist zwischen den zwei Leistungsversorgungsschaltungen 7 angeordnet. Der Teil des Trägerfilms 10, der das Leistungsversorgungsteil 12 aufweist, ist um die zweite Hauptoberfläche 5b des drahtlosen IC-Chips 5 geführt.
Die Operationseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1e sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, von dem Strahlungsteil 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltungen 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt sind, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von den Leistungsversorgungsschaltungen 7 durch den Leistungsversorgungsteil 12 zu dem Strahlungsteil 13 zu liefern. Die Informationen werden von dem Strahlungsteil 13 zu dem Leser-Schreiber gestrahlt.
Genauer gesagt sind bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1e die Leistungsversorgungsschaltungen 7 und das Leistungsversorgungsteil 12 mit dem magnetischen Körper 15 abgedeckt, der durch Dispergieren von magnetischem Pulver, wie z. B. Ferrit, in Harz erzeugt wird. Dementsprechend leckt die elektromagnetische Energie nicht aus dem magnetischen Köper 15 und der Kopplungspegel zwischen den Leistungsversorgungsschaltungen 7 und dem Leistungsversorgungsteil 12 wird erhöht, um zu einer Erhöhung des Antennengewinns zu führen. Zusätzlich dazu, wie bei dem oben beschriebenen ersten Vergleichsbeispiel, da das Leistungsversorgungsteil 12 auf der Strahlungsplatte 11 nicht über den Leistungsversorgungsschaltungen 7 ist, ist die Turbolenz (Variation) des elektromagnetischen Feldes sehr gering und die Mittenfrequenz wird kaum variiert. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, sogar wenn die Befestigungsposition des drahtlosen IC-Chips 5 etwas verschoben wird, eine Variation bei der Mittenfrequenz zu verursachen. Der drahtlose IC-Chip 5 kann in einem Mittelteil der Strahlungsplatte 11 vorgesehen sein und nicht an einem Ende der Strahlungsplatte 11.
11 zeigt ein Beispiel, bei dem die drahtlose IC-Vorrichtung 1e in ein Zertifikat 30 eingebettet ist. Es sei angenommen, dass das Zertifikat 30 aus zwei Lagen zusammengesetzt ist, die aneinander gehaftet sind. Das Bilden der Strahlungsplatte 11 auf einer der Lagen beseitigt den Bedarf, den Trägerfilm 10 bereitzustellen. Da z. B. ein Mikrochip in der verwandten Technik einen niedrigeren Antennengewinn aufweist, ist es praktisch nicht möglich, eine Kommunikation mit einem Leser-Schreiber einzurichten, außer der Mikrochip ist in Kontakt mit dem Leser-Schreiber. Das heißt, es ist notwendig, einen Abschnitt, der durch einen Pfeil A in 11 angezeigt ist, mit dem Leser-Schreiber abzutasten, und es ist schwierig, den Mikrochip in der verwandten Technik praktisch einzusetzen. Im Gegensatz dazu kann die drahtlose IC-Vorrichtung 1e verwendet werden, um den Antennengewinn zu erhöhen und Teile, die durch Pfeile B und C angezeigt sind, können mit dem Leser-Schreiber abgetastet werden, um eine Kommunikation mit dem Leser-Schreiber einzurichten. Zusätzlich dazu, da die Strahlungsplatte 11 eine geringe Dicke von einigen Mikrometern aufweisen kann, kann die drahtlose IC-Vorrichtung 1e für eine Rechnung verwendet werden, zusätzlich zu dem Zertifikat. Nicht nur die drahtlose IC-Vorrichtung 1e, sondern auch die drahtlosen IC-Vorrichtungen 1a bis 1d und verschiedene IC-Vorrichtungen, die nachfolgend beschrieben sind, können auf die obige Weise verwendet werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 12)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1f gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wie in 12 gezeigt ist, ist die Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm gebildet ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, auf dem Trägerfilm 10 gebildet und der drahtlose IC-Chip 5 ist an dem Trägerfilm 10 derart angehaftet, dass die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 das Leistungsversorgungsteil 12 überlappt. Die Strahlungsplatte 11 umfasst das lineare Leistungsversorgungsteil 12 und das relativ große Strahlungsteil 13.
Der drahtlose IC-Chip 5 ist an einem Ende der Strahlungsplatte 11 angeordnet und die elektrische Länge L der Strahlungsplatte 11 ist nicht länger als λ/2, wobei „λ” die Mittenfrequenz bezeichnet. Wenn die elektrische Länge L der Strahlungsplatte 11 gleich der halben Wellenlänge ist, ist die Energie der Strahlungsplatte 11 an den Enden derselben maximiert. Dementsprechend ermöglicht ein Koppeln der Strahlungsplatte 11 mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 an der Position, wo die maximale Energie erzeugt wird, dass der Pegel der magnetischen Kopplung erhöht wird, wodurch der Antennengewinn verbessert wird.
Die anderen Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1f sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, durch das Strahlungsteil 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltungen 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt sind, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von den Leistungsversorgungsschaltungen 7 zu dem Strahlungsteil 13 durch den Leistungsversorgungsteil 12 zu liefern. Die Informationen werden von dem Strahlungsteil 13 zu dem Leser-Schreiber gestrahlt.
(Viertes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 13)
Eine drahtlose IC-Vorrichtung 1g gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel weist eine Basiskonfiguration ähnlich zu der der drahtlosen IC-Vorrichtung 1f gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel auf, wie in 13 gezeigt ist. Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1g ist die elektrische Länge L der Strahlungsplatte 11 auf einen Wert eingestellt, der ein ganzzahliges Mehrfaches von λ/2 ist, wobei „λ” die Mittenfrequenz bezeichnet. Wenn die elektrische Länge L der Strahlungsplatte 11 ein ganzzahliges Mehrfaches der halben Wellenlänge ist, tritt eine Resonanz zwischen der Strahlungsplatte 11 und der Leistungsversorgungsschaltung 7 auf, um den Antennengewinn zu erhöhen. Die anderen Betriebseffekte sind ähnlich zu jenen bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
Die elektrische Länge L der Strahlungsplatte 11 ist jedoch vielleicht kein ganzzahliges Mehrfaches von λ/2. Anders ausgedrückt, da die Frequenz eines Signals, das von der Strahlungsplatte 11 abgestrahlt wird, praktisch durch die Resonanzfrequenz der Leistungsversorgungsschaltung 7 bestimmt wird, hängen die Frequenzcharakteristika praktisch nicht von der elektrischen Länge der Strahlungsplatte 11 ab. Es ist bevorzugt, dass die elektrische Länge der Strahlungsplatte 11 ein ganzzahliges Mehrfaches von λ/2 ist, da der Maximalgewinn erreicht wird.
(Fünftes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 14)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1h gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, wie in 14 gezeigt ist, ist die größere Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm hergestellt ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, auf dem größeren Trägerfilm 10 gebildet. Ein Teil der Strahlungsplatte 11 wird als das lineare Leistungsversorgungsteil 12 verwendet, und der verbleibende Teil der Strahlungsplatte 11 wird als das Strahlungsteil 13 verwendet. Der drahtlose IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an den Trägerfilm 10 gehaftet, derart, dass die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 das Leistungsversorgungsteil 12 überlappt.
Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1h sind ähnlich zu jenen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem dritten Ausführungsbeispiel, die oben beschrieben wurden. Genauer gesagt, da das Strahlungsteil 13 einen größeren Bereich aufweist, wird der Antennengewinn erhöht.
(Sechstes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 15)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1i gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, wie in 15 gezeigt ist, ist die größere Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm hergestellt ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, auf dem größeren Trägerfilm 10 gebildet, wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel. Das lineare Leistungsversorgungsteil 12 ist auf der Strahlungsplatte 11 mit Öffnungen 14 gebildet, die an Mittelteilen der Strahlungsplatte 11 vorgesehen sind. Der verbleibende Teil der Strahlungsplatte 11 wird wie das Strahlungsteil 13 verwendet. Der drahtlose IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an den Trägerfilm 10 derart gehaftet, dass die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 das Leistungsversorgungsteil 12 überlappt. Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1i sind ähnlich zu jenen bei dem fünften, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
(Viertes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 16)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1j gemäß einem vierten Vergleichsbeispiel, wie in 16 gezeigt ist, ist die größere Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm hergestellt ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, auf dem größeren Trägerfilm 10 gebildet. Das vermaschte Leistungsversorgungsteil 12 ist auf einem Teil der Strahlungsplatte 11 gebildet. Das Leistungsversorgungsteil 12 weist mehrere Öffnungen auf, die regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sind. Der drahtlose IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an den Trägerfilm 10 derart gehaftet, dass die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 das Leistungsversorgungsteil 12 überlappt. Die Leistungsversorgungsschaltung 7 ist mit dem Leistungsversorgungsteil 12 über das Magnetfeld gekoppelt. Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1j sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen fünften und sechsten Ausführungsbeispiel.
(Siebtes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 17)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1k gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, wie in 17 gezeigt ist, ist die Strahlungsplatte 11 in einem Winkel von 90° verzweigt. Genauer gesagt besteht die Strahlungsplatte 11 aus einem Strahlungsteil 13a, das sich in der x-Achsen-Richtung in der x-y-Ebene erstreckt, und einem Strahlungsteil 13b, das sich in der y-Achsen-Richtung erstreckt. Das lineare Leistungsversorgungsteil 12 ist an einer Erweiterung des Strahlungsteils 13a gebildet. Der drahtlose IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an dem Trägerfilm 10 derart angehaftet, dass die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 das Leistungsversorgungsteil 12 überlappt.
Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1k sind ähnlich zu jenen bei dem ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, von den Strahlungsteilen 13a und 13b empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltung 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt ist, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle zum Liefern von Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von der Leistungsversorgungsschaltung 7 zu den Strahlungsteilen 13a und 13b durch das Leistungsversorgungsteil 12 verwendet. Die Informationen werden von den Strahlungsteilen 13a und 13b zu dem Leser-Schreiber gestrahlt. Zusätzlich dazu, da sich die Strahlungsteile 13a und 13b in der x-Achsen-Richtung bzw. der y-Achsen-Richtung erstrecken, bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1k, ist es möglich, eine zirkular polarisierte Welle zu empfangen, wodurch der Antennengewinn erhöht wird.
(Achtes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 18)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1l gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, wie in 18(A) und 18(B) gezeigt ist, ist die Strahlungsplatte 11 aus den Strahlungsteilen 13a, 13b und 13c zusammengesetzt, die sich in der x-Achsen-Richtung, der y-Achsen-Richtung bzw. der z-Achsen-Richtung in der x-y-z-Ebene erstrecken. Das lineare Leistungsversorgungsteil 12 ist ungefähr in der Mitte der Strahlungsteile 13a, 13b und 13c gebildet. Der drahtlose IC-Chip 5 ist durch ein Haftmittel an den Trägerfilm 10 derart gehaftet, dass die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 das Leistungsversorgungsteil 12 überlappt.
Die drahtlose IC-Vorrichtung 1l kann z. B. auf eine solche Weise verwendet werden, dass die drahtlose IC-Vorrichtung 1l an den Ecken eines kastenförmigen Objekts haftet. Da sich die Strahlungsteile 13a, 13b und 13c dreidimensional erstrecken, wird die Richtwirkung der Antenne beseitigt und es ist somit möglich, ein effizientes Senden-Empfangen in jeder Richtung zu erreichen. Zusätzlich dazu sind die anderen Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1l ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
(Fünftes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 19 und Fig. 20)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1m gemäß einem fünften Vergleichsbeispiel, wie in 19 und 20 gezeigt ist, ist die Leistungsversorgungsschaltung 7, die aus einer spulenförmigen Elektrodenstruktur zusammengesetzt ist, auf der ersten Hauptoberfläche 5a des drahtlosen IC-Chips 5 vorgesehen. Die Strahlungsplatte 11 eines Beide-Enden-Offen-Typs ist auf dem Trägerfilm 10 gebildet. Die Strahlungsplatte 11 umfasst das Leistungsversorgungsteil 12, das dieselbe Form aufweist wie die der Leistungsversorgungsschaltung 7, und das spulenförmige Strahlungsteil 13, das sich von einem Ende des Leistungsversorgungsteils 12 erstreckt. Das Strahlungsteil 13 ist aus einer Leitung gebildet, die etwas breiter ist als das Leistungsversorgungsteil 12, und das spulenförmige Leistungsversorgungsteil 12 ist elektromagnetisch mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 gekoppelt.
Die Leistungsversorgungsschaltung 7 ist der Einfachheit halber in 19 durch eine dünne Leitung angezeigt. Zusätzlich dazu ist die Leitungsbreite der Leistungsversorgungsschaltung 7 dieselbe wie die des Leistungsversorgungsteils 12.
Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1m sind ähnlich zu jenen bei dem ersten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt wird ein Hochfrequenzsignal (z. B. ein UHF-Band-Signal), das von einem Leser-Schreiber abgestrahlt wird, von dem Strahlungsteil 13 empfangen, um die Leistungsversorgungsschaltung 7 in Resonanz zu versetzen, die elektromagnetisch mit dem Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt ist, um Energie zu dem drahtlosen IC-Chip 5 zu liefern. Andererseits wird diese Energie als eine Antriebsquelle verwendet, um Informationen, die in dem drahtlosen IC-Chip 5 gespeichert sind, von der Leistungsversorgungsschaltung 7 zu dem Strahlungsteil 13 durch das Leistungsversorgungsteil 12 zu liefern. Die Informationen werden von dem Strahlungsteil 13 zu dem Leser-Schreiber gestrahlt. Ferner ist der Bereich der Projektionsebene des Leistungsversorgungsteils 12 derselbe wie der der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung 7 bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1m, und daher wird die Effizienz der Energie, die zwischen dem Leistungsversorgungsteil 12 und der Leistungsversorgungsschaltung 7 ausgetauscht wird, verbessert. Der Bereich der Projektionsebene des Leistungsversorgungsteils 12 kann größer sein als der der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung 7, da der erhöhte Gewinn in diesem Fall erreicht wird.
(Sechstes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 21)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1n gemäß einem sechsten Vergleichsbeispiel, wie in 21 gezeigt ist, ist eine Spitze des Nadelstrahlungsteils 13 gebogen, um das helixförmige Leistungsversorgungsteil 12 in einer Ebene senkrecht zu dem Strahlungsteil 13 zu bilden. Das Leistungsversorgungsteil 12 ist an der ersten Hauptoberfläche 5a des drahtlosen IC-Chips 5 durch ein Haftmittel befestigt, um das Leistungsversorgungsteil 12 elektromagnetisch mit der Leistungsversorgungsschaltung 7 zu koppeln, die auf der ersten Hauptoberfläche 5a gebildet ist. Das Leistungsversorgungsteil 12 weist dieselbe Form auf wie die der Leistungsversorgungsschaltung 7, wie bei dem oben beschriebenen fünften Vergleichsbeispiel.
Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1n erstreckt sich das Strahlungsteil 13 in einer Richtung senkrecht zu der Ebene, auf der die Leistungsversorgungsschaltung 7 gebildet ist. Dementsprechend kann die drahtlose IC-Vorrichtung 1n an einen Artikel durch Einfügen des Nadelstrahlungsteils 13 in den Artikel angebracht werden, wie bei einem Stiftstopp. Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung in sind ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen fünften.
(Siebtes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 22)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1o gemäß einem siebten Vergleichsbeispiel, wie in 22 gezeigt ist, ist die Strahlungsplatte 11, die aus einem Metalldünnfilm gebildet ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, über dem größeren Trägerfilm 10 gebildet. Der drahtlose IC-Chip 5 ist an den Trägerfilm 10 gehaftet. Die Leistungsversorgungsschaltung 7 ist an der Rückfläche des drahtlosen IC-Chips 5 gebildet. Das Teil der Strahlungsplatte 11 gegenüberliegend zu der Leistungsversorgungsschaltung 7 funktioniert als das Leistungsversorgungsteil 12 und das verbleibende Teil derselben funktioniert als das Strahlungsteil 13.
Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1o ist die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 elektromagnetisch mit dem planaren Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt, um einen Austausch von Sende-Empfangs-Signalen zwischen der Leistungsversorgungsschaltung 7 und dem Leistungsversorgungsteil 12 zu realisieren. Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1o sind grundlegend ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
(Achtes Vergleichsbeispiel, siehe Fig. 23)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1p gemäß einem achten Vergleichsbeispiel, wie in 23 gezeigt ist, funktioniert der Metallpolkörper 35 als die Strahlungsplatte. Der drahtlose IC-Chip 5 ist an eine Endfläche des Metallpolkörpers 35 gehaftet. Das Teil gegenüberliegend zu der Leistungsversorgungsschaltung 7 funktioniert als das Leistungsversorgungsteil 12 und die gesamte Oberfläche des Metallpolkörpers 35 funktioniert als das Strahlungsteil 13.
Bei der drahtlosen IC-Vorrichtung 1p ist die Leistungsversorgungsschaltung 7 des drahtlosen IC-Chips 5 elektromagnetisch mit dem planaren Leistungsversorgungsteil 12 gekoppelt, um einen Austausch von Sende-Empfangs-Signalen zwischen der Leistungsversorgungsschaltung 7 und dem Leistungsversorgungsteil 12 zu realisieren. Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1p sind im Wesentlichen ähnlich zu jenen bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
(Neuntes Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 23A und Fig. 23B)
Bei einer drahtlosen IC-Vorrichtung 1q gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, wie in 23A und 23B gezeigt ist, ist die Strahlungsplatte 11, die aus einem flexiblen Metalldünnfilm gebildet ist, wie z. B. einer Aluminiumfolie oder einem aufgedampften Metallfilm, auf dem größeren Trägerfilm 10 gebildet. Der drahtlose IC-Chip 5 ist an den Trägerfilm 10 gehaftet. Die Leistungsversorgungsschaltung 7, die aus einer spulenförmigen Elektrodenstruktur zusammengesetzt ist, ist auf der ersten Hauptoberfläche 5a des drahtlosen IC-Chips 5 gebildet. Die zweite Hauptoberfläche 5b des drahtlosen IC-Chips 5 liegt dem Trägerfilm 10 gegenüber und das Leistungsversorgungsteil 12 ist in der Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung 7 angeordnet, um über der Projektionsebene zu sein.
Die Betriebseffekte der drahtlosen IC-Vorrichtung 1q sind ähnlich zu jenen bei dem ersten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt, da die Leistungsversorgungsschaltung 7 nicht direkt dem Leistungsversorgungsteil 12 gegenüberliegt, sondern die Leistungsversorgungsschaltung 7 dem Leistungsversorgungsteil 12 in einer vorbestimmten Distanz gegenüberliegt, die der Dicke des drahtlosen IC-Chips 5 entspricht, hat die drahtlose IC-Vorrichtung 1q den Vorteil, dass die Mittenfrequenz (f0) der Sende-Empfangs-Signale kaum verschoben wird.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die drahtlosen IC-Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf jene gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen begrenzt und können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.
Zum Beispiel können die detaillierte, interne Konfiguration des drahtlosen IC-Chips 5 und die detaillierten Formen der Strahlungsplatte 11 und des Trägerfilms 10 beliebig eingestellt sein. Zusätzlich dazu kann der drahtlose IC-Chip 5 an dem Trägerfilm 10 durch ein anderes Verfahren als ein Haftmittel befestigt sein.
Wie oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nützlich für eine drahtlose IC-Vorrichtung, die bei einem RFID-System verwendet wird. Genauer gesagt ist jede drahtlose IC-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung insofern ausgezeichnet, dass sie einen höheren Antennengewinn aufweist, in einer ausreichenden Distanz zu einem Leser-Schreiber arbeitet und vollständig in höheren Frequenzbändern als dem UHF-Band verwendet werden kann.

Claims

Eine drahtlose IC-Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen drahtlosen IC-Chip (5) mit einer Leistungsversorgungsschaltung (7), die eine Resonanzschaltung mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz umfasst, wobei die Leistungsversorgungsschaltung (7) eine spulenförmige Elektrodenstruktur ist; und eine auf einem Träger (10) vorgesehene Strahlungsplatte (11), die extern ein Sendesignal abstrahlt, das von der Leistungsversorgungsschaltung (7) geliefert wird und/oder die ein Empfangssignal liefert, das extern zu der Leistungsversorgungsschaltung (7) übertragen wird, wobei der drahtlose IC-Chip (5) und der Träger (10) mechanisch verbunden sind, wobei die Strahlungsplatte (11) mit der Leistungsversorgungsschaltung (7) über ein elektrisches Feld verbunden ist oder die Strahlungsplatte (11) mit der Leistungsversorgungsschaltung (7) über ein Magnetfeld gekoppelt ist, und wobei die Strahlungsplatte (11) vom Beide-Flächen-Offen-Typ ist, der zumindest ein Strahlungsteil umfasst, das extern ein Sende-Empfangs-Signal austauscht, und ein Leistungsversorgungsteil (12), das ein Sende-Empfangs-Signal mit der Leistungsversorgungsschaltung (7) austauscht, wobei das Leistungsversorgungsteil (12) der Strahlungsplatte (11) derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil desselben in der Projektionsebene der spulenförmigen Elektrodenstruktur positioniert ist, und die Fläche des Leistungsversorgungsteils (12), die in der Projektionsebene der spulenförmigen Elektrodenstruktur positioniert ist, kleiner ist als die Fläche der Projektionsebene der spulenförmigen Elektrodenstruktur.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs-Länge des Leistungsversorgungsteils (12) über die Projektionsebene der Leistungsversorgungsschaltung (7) gebildet ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsteile (13) an jeder Seite des Leistungsversorgungsteils (12) vorgesehen sind.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsteil nur an einem Ende des Leistungsversorgungsteils (12) vorgesehen ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen (7) auf dem drahtlosen IC-Chip (5) gebildet ist und zumindest eines der Leistungsversorgungsteile (12) angeordnet ist, um zwischen den Projektionsebenen der Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen (7) positioniert zu sein.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsversorgungsteil (12) derart gebildet ist, dass die Längs-Länge desselben über den Projektionsebenen der Mehrzahl von Leistungsversorgungsschaltungen (7) ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsplatte (11) in der x-y-Ebene gebildet ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsplatte (11) Strahlungsteile (13) umfasst, die sich in der x-Achsen-Richtung und der y-Achsen-Richtung erstrecken.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsplatte (11) Strahlungsteile (13) umfasst, die sich in der x-Achsen-Richtung, der y-Achsen-Richtung und der z-Achsen-Richtung in der x-y-z-Ebene erstrecken.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Strahlungsteil in einer Richtung senkrecht zu der Ebene erstreckt, auf der die Leistungsversorgungsschaltung (7) gebildet ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsversorgungsteil (12) und die Leistungsversorgungsschaltung (7) mit einem Magnetkörper (15) abgedeckt sind.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Länge der Strahlungsplatte (11) ein ganzzahliges Mehrfaches der halben Wellenlänge des Sende-Empfangs-Signals ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsplatte (11) aus einem flexiblen Metallfilm gebildet ist.
Die drahtlose IC-Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallfilm durch einen flexiblen Film getragen wird.