DE212019000289U1

DE212019000289U1 - Drahtloskommunikationsvorrichtung

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Publication number: DE212019000289U1
Application number: DE212019000289.7U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: WO2020012725A1; US11545732B2; US20210083361A1; CN213878432U; JPWO2020012725A1; JP6658976B1

Abstract

Eine Drahtloskommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen eines Kommunikationssignals, wobei die Drahtloskommunikationsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
ein Basismaterial;
eine Antennenstruktur, die auf dem Basismaterial gebildet ist;
einen Versorgungsschaltkreis, der mit der Antennenstruktur verbunden ist; und
einen LC-Schwingkreis, der an die Antennenstruktur angrenzt und bei einer Frequenz schwingt, die höher ist als eine Frequenz des Kommunikationssignals.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drahtloskommunikationsvorrichtung, die mit einer Antenne versehen ist, insbesondere auf eine Drahtloskommunikationsvorrichtung wie etwa ein RFID-Tag (bzw. RFID-Kennung oder RFID-Etikett, RFID = Radio Frequency Identification, Hochfrequenzidentifizierung), das eine Nahbereichskommunikation über ein induziertes elektromagnetisches Feld oder eine elektromagnetische Welle ausführt.
Stand der Technik
Das RFID-Tag, das eine Art einer Drahtloskommunikationsvorrichtung ist, wird in unterschiedlichen Situationen eingesetzt, da es mit einem Leser/Schreiber kommuniziert, um vorbestimmte Informationen auf kontaktfreie Weise zu lesen bzw. zu schreiben. Indem die RFID-Tags an Produkten angebracht werden, kann beispielsweise das Bezahlen an der Selbstbedienungskasse (der sogenannte Self-Checkout) problemlos durchgeführt werden. Zusätzlich dazu wird die Verwaltung des Verkaufs- und Vertriebsstatus reibungslos durchgeführt, z. B. die Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit und das Marketing.
Andererseits wird eine große Vielzahl von Produkten in Geschäften wie etwa Gemischtwarenläden (sogenannte Convenience Stores) und Supermärkten gehandhabt, wobei einige der Lebensmittel als Produkte unmittelbar nach dem Kauf erwärmt werden, um vom Käufer mit nach Hause genommen zu nehmen oder sofort an Ort und Stelle gegessen oder getrunken zu werden. Beispielsweise können Lunchboxen (bzw. Brotdosen) und Fertiggerichte in einem Geschäft mit einem Gerät zur Erwärmung mithilfe elektromagnetischer Wellen, einem sogenannten „Mikrowellenherd“, erwärmt werden.
Wird ein Produkt mit einem RFID-Tag in einem Mikrowellenherd erwärmt, können jedoch die folgenden Probleme auftreten.
Als Frequenz des Kommunikationssignals des RFID-Tags werden hauptsächlich das LF-Band von 135 kHz oder weniger, das HF-Band von 13,56 MHz oder dergleichen, das UHF-Band von 860 MHz bis 960 MHz und das Mikrowellenband von 2,45 GHz oder dergleichen verwendet. Gegenwärtig ist das RFID-Tag von der Art, die an Nahrungsmittel angebracht wird, ein RFID-Tag, das das UHF-Band verwendet. Bei dem RFID-Tag, das das UHF-Band verwendet, ist ein Metallmaterial wie etwa eine Antennenstruktur, welche ein Metallfilmkörper ist, auf einem Basismaterial, etwa Papier oder Harz, gemeinsam mit einem RFIC-Element (RFIC = Radio-Frequency Integrated Circuit, integrierte Hochfrequenzschaltung) gebildet.
Wird ein Produkt mit einem solchen RFID-Tag in einem Mikrowellenherd erhitzt, dann wird die Energie der elektromagnetischen Wellen aus dem Mikrowellenherd durch das RFID-Tag und das Produkt absorbiert. Aufgrund eines oder mehrerer der folgenden Gründe bewirkt dies ein Risiko einer Entzündung an dem RFID-Tag oder dem Produktteil, an dem das RFID-Tag angebracht ist:

- Entladung an einer Stelle, an der die elektrische Feldstärke in dem oben genannten Metallmaterialteil hoch ist,
- Wärmeerzeugung und Sublimation von Metallmaterial aufgrund eines Überstroms, der durch das Metallmaterialteil fließt, und
- Wärmeentwicklung des Basismaterials des RFID-Tags.

Im Einzelnen emittiert der in einem Lebensmittelgeschäft eingebaute Mikrowellenherd eine elektromagnetische Welle von 3 kW in seine Kammer, und das RFID-Tag wird sofort nach Beginn der Erwärmung erhitzt, so dass man dann, wenn die Bedingungen erfüllt sind, sagen kann, dass die oben genannte Entzündungsgefahr hoch ist.
Eine Konfiguration einem „flammenhemmenden Tag“ wurde vorgeschlagen, um die Entzündungsgefahr bei dem wie oben beschriebenen „RFID-Tag“ zu verringern (siehe Patentdokument 1).
Liste der zitierten Dokumente
Patentdokument
[Patentdokument 1]
Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-338563
Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Problemstellung
Das in Patentdokument 1 offenbarte „flammenhemmende Tag“ weist ein Basismaterial auf, das aus einem flammenhemmenden Material gebildet ist, auf das ein IC-Chip und eine Antennenstruktur montiert sind. Daher wird die Entzündung des Basismaterials unterdrückt. Jedoch besteht die Möglichkeit, dass der auf dem Basismaterial gebildete Metallmaterialabschnitt sich temporär fortlaufend entlädt, wobei das Tag keine Konfiguration aufweist, die dazu in der Lage ist, das Risiko der Entzündung des Basismaterials und die Möglichkeit der Entzündung des Produkts zuverlässig zu verhindern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Drahtloskommunikationsvorrichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, eine Entzündung oder Verbrennung auch in einer Situation zu verhindern, in der dieselbe an einem Nahrungsmittel oder dergleichen angebracht ist und eine elektrische Hochfrequenzleistung zum Erwärmen des Nahrungsmittels empfängt.
Lösung der Problemstellung
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist eine Drahtloskommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen eines Kommunikationssignals und umfasst ein Basismaterial, eine Antennenstruktur, die auf dem Basismaterial gebildet ist, einen Versorgungsschaltkreis, der mit der Antennenstruktur verbunden ist, und einen LC-Schwingkreis, an der Antennenstruktur angrenzt und bei einer Frequenz schwingt, die höher ist als eine Frequenz des Kommunikationssignals.
Da gemäß der obigen Struktur der LC-Schwingkreis an der Antennenstruktur angrenzt, schwingt - bei einer Frequenz, die höher ist als die Frequenz des Kommunikationssignals, z. B. eine Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen - die Antennenstruktur nicht und es ist weniger wahrscheinlich, dass der Strom induziert wird.
Das heißt, es ist weniger wahrscheinlich, dass die Antennenstruktur die Energie der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen empfängt. Ferner schwingt der LC-Schwingkreis bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen, so dass der LC-Schwingkreis selbst und die Antennenstruktur oder das Basismaterial, die an denselben angrenzen, erwärmt werden. Die Antennenstruktur oder das Basismaterial werden dazu erwärmt, geschmolzen und abgetrennt zu werden oder durch Sublimation abgetrennt zu werden. Das heißt, die Antennenstruktur wird an einem Abschnitt („LC-Schwingkreis-Angrenzungsabschnitt“) separiert, an den der LC-Schwingkreis angrenzt. Wenn die Antennenstruktur an dem LC-Schwingkreis-Angrenzungsabschnitt separiert ist, tritt die Resonanz (harmonische Resonanz) nicht länger an der Antennenstruktur mit der oben erwähnten Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auf, so dass die Wärmeerzeugung der Antennenstruktur nicht beibehalten wird und der Temperaturanstieg aufgrund der harmonischen Resonanz gestoppt wird. Daher wird verhindert, dass die Drahtloskommunikationsvorrichtung oder der Produktabschnitt, an dem die Drahtloskommunikationsvorrichtung angebracht ist, schmilzt oder sich verformt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Drahtloskommunikationsvorrichtung zu erhalten, die dazu in der Lage ist, auch in einer Situation, in der dieselbe an einem Nahrungsmittel oder dergleichen angebracht ist und eine hochfrequente elektrische Leistung zum Erwärmen eines Nahrungsmittels empfängt, eine Entzündung und Verbrennung zu verhindern.
Figurenliste

1(A) ist eine Draufsicht auf ein RFID-Tag 101 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und 1(B) und 1(C) sind Diagramme, die Intensitätsverteilungen von Strömen zeigen, die durch eine Antennenstruktur des RFID-Tags 101 fließen. 1(D) ist eine Draufsicht auf ein RFID-Tag, die einen Zustand der Antennenstruktur nach einer Aufschmelzung durch Schmelzen oder einer Abtrennung durch Sublimation zeigt.
2(A), 2(B), 2(C) und 2(D) sind Diagramme, die ein Beispiel eines Resonanzschwingungstyps bei der Frequenz des Kommunikationssignals oder eines Resonanzschwingungstyps bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen zeigen.
3(A) ist eine Draufsicht auf ein RFID-Tag 102 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und 3(B) ist eine Draufsicht auf ein RFID-Tag als Vergleichsbeispiel.
4(A) und 4(B) sind Diagramme, die Intensitätsverteilungen von Strömen zeigen, die durch die Antennenstrukturen 2A und 2B fließen, aufgelegt auf eine Draufsicht des RFID-Tags 102 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
5 ist ein Diagramm, das eine Struktur eines LC-Schwingkreises 20 zeigt.
6 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm des LC-Schwingkreises 20.
7 ist ein Diagramm, das Frequenzeigenschaften eines Reflexionskoeffizienten S11 zeigt, wenn die Antennenstrukturen 2A und 2B von Kontaktstellenstrukturen 6a und 6b, auf denen ein RFIC-Package 3 montiert ist, aus betrachtet werden, bei dem RFID-Tag 102 oder dem RFID-Tag als Vergleichsbeispiel.
8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Konfiguration des RFIC-Package 3 zeigt, welches auf die Kontaktstellenstrukturen 6 (6a, 6b) der Antennenstrukturen 2A und 2B montiert ist.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Produkts mit einem RFID-Tag zeigt, und ist eine Perspektivansicht einer Lunchbox 201 mit dem RFID-Tag 102.
10(A) und 10(B) sind Draufsichten auf ein RFID-Tag 103 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
11 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Antennenstruktur eines herkömmlichen RFID-Tags einschließlich der Antennenstrukturen 2A und 2B mit einer Mäanderleitungsform zeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Zuerst werden die Konfigurationen unterschiedlicher Aspekte der Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung eines ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Drahtloskommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen eines Kommunikationssignals, wobei die Drahtloskommunikationsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Basismaterial; eine Antennenstruktur, die auf dem Basismaterial gebildet ist; einen Versorgungsschaltkreis, der mit der Antennenstruktur verbunden ist; und einen LC-Schwingkreis, der an der Antennenstruktur angrenzt und bei einer Frequenz schwingt, die höher ist als eine Frequenz des Kommunikationssignals.
Da gemäß der obigen Struktur der LC-Schwingkreis an der Antennenstruktur angrenzt, schwingt - bei einer Frequenz, die höher ist als die Frequenz des Kommunikationssignals, z. B. eine Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen - die Antennenstruktur nicht und es ist weniger wahrscheinlich, dass der Strom induziert wird. Das heißt, es ist weniger wahrscheinlich, dass die Antennenstruktur die Energie der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen empfängt. Ferner schwingt der LC-Schwingkreis bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen, so dass der LC-Schwingkreis selbst und die Antennenstruktur oder das Basismaterial, die an denselben angrenzen, erwärmt werden. Die Antennenstruktur oder das Basismaterial werden dazu erwärmt, geschmolzen und abgetrennt zu werden oder durch Sublimation abgetrennt zu werden. Das heißt, die Antennenstruktur wird an dem LC-Schwingkreis-Angrenzungsabschnitt separiert. Wenn die Antennenstruktur an dem LC-Schwingkreis-Angrenzungsabschnitt separiert ist, tritt die Resonanz (harmonische Resonanz) nicht länger an der Antennenstruktur mit der oben erwähnten Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auf, so dass die Wärmeerzeugung der Antennenstruktur nicht beibehalten wird und der Temperaturanstieg aufgrund der harmonischen Resonanz gestoppt wird. Daher wird verhindert, dass die Drahtloskommunikationsvorrichtung oder der Produktabschnitt, an dem die Drahtloskommunikationsvorrichtung angebracht ist, schmilzt oder sich verformt.
Bei der Drahtloskommunikationsvorrichtung eines zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Antennenstruktur eine Struktur, die eine Elektrisches-Feld-Antenne vom Dipoltyp definiert, deren Versorgungsende mit dem Versorgungsschaltkreis verbunden ist und deren Spitze ein offenes Ende ist, und der LC-Schwingkreis ist angrenzend an einen Zwischenabschnitt zwischen dem Versorgungsende und dem offenen Ende angeordnet.
Bei der Drahtloskommunikationsvorrichtung eines dritten Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung tritt die harmonische Resonanz an der Antennenstruktur bei einer Frequenz auf, die höher ist als eine Resonanzfrequenz bei der Frequenz des Kommunikationssignals, und der LC-Schwingkreis ist angrenzend an einen Abschnitt (der Maximalpunkt des harmonischen Stromes) der Antennenstruktur angeordnet, wo ein harmonischer Strom aufgrund der harmonischen Resonanz konzentriert ist.
Bei der Drahtloskommunikationsvorrichtung eines vierten Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Resonanz bei der Frequenz des Kommunikationssignals eine 1/4-Wellenlänge-Resonanz und die harmonische Resonanz ist eine 1/2-Wellenlänge-Resonanz oder eine 3/4-Wellenlänge-Resonanz.
Bei der Drahtloskommunikationsvorrichtung eines fünften Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Antennenstruktur eine Mäanderleitungsform auf und der LC-Schwingkreis ist zwischen einander zugewandten Leiterstrukturen der Antennenstruktur angeordnet.
Bei der Drahtloskommunikationsvorrichtung des sechsten Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Frequenz des Kommunikationssignals eine Frequenz in einem UHF-Band und die Frequenz der harmonischen Resonanz ist eine Frequenz von 2,4 GHz oder mehr und 2,5 GHz oder weniger.
Gemischtwarenläden und Supermärkte, die Produkte mit Drahtloskommunikationsvorrichtungen verkaufen, handhaben eine Vielzahl von Produkten, z. B. Lebensmittel und Dinge des täglichen Bedarfs. In den letzten Jahren wurden in Gemischtwarenläden verschiedene Experimente zur praktischen Nutzung von „unbemannten Gemischtwarenläden“ durchgeführt, wobei die Abrechnung und das Eintüten von gekauften Produkten automatisiert werden.
Um die Produktabrechnung in „unbemannten Gemischtwarenläden“ zu automatisieren, wird erwogen, an „RFID-Tags“, also Drahtloskommunikationsvorrichtungen, alle Produkte anzubringen. Wenn in dem „unbemannten Gemischtwarenladen“ ein Einkaufskorb, der Produkte mit „RFID-Tags“ enthält, auf den Kassentisch gelegt wird, werden die Informationen aus den „RFID-Tags“ ausgelesen und der Produktpreis wird angezeigt. Der Käufer kann entweder zur Bezahlung des Produktpreises Bargeld in den Geldschlitz einwerfen oder eine Kreditkarte einführen, um die Zahlung abzuschließen und das Produkt automatisch in die Einkaufstüte eingepackt zu erhalten, um den Kauf des Produkts in dem „unbemannten Gemischtwarenladen“ abzuschließen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele als spezifische Beispiele der Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Produkte, an denen die Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht wird, umfassen alle Produkte, die in Einzelhandelsgeschäften wie etwa sogenannten „Gemischtwarenläden“ und „Supermärkten“ gehandhabt werden.
Die Vorrichtung zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen, die in dem folgenden Ausführungsbeispiel beschrieben wird, wird als sogenannter „Mikrowellenherd“ beschrieben, der eine dielektrische Erwärmung ausführt, jedoch ist die Vorrichtung zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen bei der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Erwärmung, die eine Funktion zum Ausführen einer dielektrischen Erwärmung aufweist. Ferner wird bei dem folgenden Ausführungsbeispiel das an dem obigen Produkt angebrachte RFID-Tag als Beispiel der Drahtloskommunikationsvorrichtung beschrieben.
Im Folgenden wird eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung der Reihe nach gezeigt. Den gleichen Teilen werden in den Zeichnungen, auf die in jedem Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird, dieselben Bezugszeichen gegeben. Unter Berücksichtigung der Einfachheit der Erläuterung oder des Verständnisses der Hauptpunkte werden die Ausführungsbeispiele zur Verdeutlichung separat gezeigt, jedoch ist eine teilweise Ersetzung oder Kombination von Konfigurationen, die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gezeigt werden, möglich. Bei dem zweiten und den darauffolgenden Ausführungsbeispielen werden Beschreibungen von Gegenständen ausgelassen, die diese mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsam haben, und es werden lediglich unterschiedliche Punkte beschrieben. Im Einzelnen wird dieselbe operative Wirkung durch dieselbe Konfiguration nicht fortlaufend für jedes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1(A) ist eine Draufsicht auf ein RFID-Tag 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und 1 (B) und 1(C) sind Diagramme, die die Intensitätsverteilungen von Strömen zeigen, die durch die Antennenstruktur des RFID-Tags 101 fließen. Ferner ist 1(D) eine Draufsicht auf das RFID-Tag 101, die einen Zustand der Antennenstruktur nach der Abtrennung durch Schmelzen oder durch Sublimation zeigt.
Wie in 1(A) gezeigt ist, umfasst das RFID-Tag 101 ein isolierendes oder dielektrisches Basismaterial 1, Antennenstrukturen 2A und 2B, die auf dem Basismaterial 1 gebildet sind, und einen Versorgungsschaltkreis 90, der den Antennenstrukturen 2A und 2B Leistung zuführt.
Das RFID-Tag 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist dazu konfiguriert, eine Drahtloskommunikation (Senden/Empfangen) mit einem Hochfrequenzsignal einschließlich der Frequenz (Trägerfrequenz) des Kommunikationssignals in dem UHF-Band auszuführen. Das UHF-Band ist ein Frequenzband von 860 MHz bis 960 MHz. Die Frequenz des Kommunikationssignals in dem UHF-Band ist hier ein Beispiel der „Frequenz des Kommunikationssignals“ bei der vorliegenden Erfindung.
Der Versorgungsschaltkreis 90 ist beispielsweise ein RFIC-Element, ein RFIC-Package oder dergleichen, das später veranschaulicht wird. Bei dem RFID-Tag 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird ein flexibles Filmmaterial oder ein flammenhemmendes Filmmaterial als das Basismaterial 1 verwendet. Die äußere Form des Basismaterials 1 ist in einer Draufsicht rechteckig. Wenn das Basismaterial 1 ein normales Filmmaterial ist, das nicht flammenhemmend ist, kann die Dicke des Basismaterials 1 bis zu 38 µm betragen. Als Folge schmilzt das Basismaterial 1 und verformt sich, bevor es brennt, wodurch es möglich wird, dass die Form des Basismaterials nicht beibehalten bleibt.
Wenn ein flammenhemmender Film für das Basismaterial 1 verwendet wird, wird als das eingesetzt flammenhemmende Filmmaterial beispielsweise ein Film verwendet, der durch Hinzufügen eines Halogen-basierten flammenhemmenden Materials oder Beschichten eines flammenhemmenden Beschichtungsmaterials zu einem bzw. auf ein Harzmaterial, z. B. PET-Harz (PET = Polyethylenterephthalat) oder PPS-Harz (PPS = Polyphenylensulfid), erhalten wird. Ferner ist es möglich, als das Material des Basismaterials 1 ein Harzmaterial mit einer hohen Funktionsfähigkeit in Bezug auf eine Wärmewiderstandsfähigkeit, eine Hydrolysewiderstandsfähigkeit und eine chemische Widerstandsfähigkeit zu verwenden, z. B. PEN-Harz (PEN = Polyethylennaphthalat) mit Wärmewiderstandsfähigkeit. Das Basismaterial 1 benötigt nicht notwendigerweise ein flammenhemmendes Material und kann beispielsweise aus einem Papiermaterial bestehen.
Die durch einen Film eines leitfähigen Materials, z. B. Aluminiumfolie oder Kupferfolie, gebildeten Antennenstrukturen 2A und 2B sind auf der Oberfläche des Basismaterials 1 gebildet. Ferner ist der Versorgungsschaltkreis 90 elektrisch mit den Antennenstrukturen 2A und 2B verbunden, die auf der Oberfläche des Basismaterials 1 gebildet sind.
Wie in 1(A) gezeigt ist, erstrecken sich die Antennenstrukturen 2A und 2B von dem Versorgungsschaltkreis 90 in entgegengesetzte Richtungen. Die Antennenstruktur 2A, 2B ist eine Struktur, die eine Elektrisches-Feld-Antenne vom Dipoltyp definiert, deren Versorgungsende FE mit dem Versorgungsschaltkreis 90 verbunden ist und deren Spitze ein offenes Ende OE ist.
Die Wellenform einer in 1(B) gezeigten Stromverteilung zeigt eine Stromverteilung in einer Grundwellenresonanz, wobei eine Stehwelle mit einer 1/4-Wellenlänge in der ersten Antennenstruktur 2A sowie der zweiten Antennenstruktur 2B erzeugt wird. Eine Grundwellenresonanz tritt auf diese Weise an dem RFID-Tag 101 bei der Frequenz des Kommunikationssignals auf. Wie oben beschrieben ist, agieren die Antennenstrukturen 2A und 2B des RFID-Tags 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels während einer Kommunikation als RFID-Tag als Elektrisches-Feld-Antenne vom Dipoltyp.
Die Wellenform der in 1(C) gezeigten Stromverteilung zeigt eine Stromverteilung in einer harmonischen Resonanz, wobei eine Stehwelle mit einer 3/4-Wellenlänge in der ersten Antennenstruktur 2A und der zweiten Antennenstruktur 2B erzeugt wird. Eine harmonische Resonanz tritt auf diese Weise an dem RFID-Tag 101 bei einer Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auf.
Das RFID-Tag 101 umfasst einen LC-Schwingkreis 20, der angrenzend an eine Angrenzungsposition PP der Antennenstrukturen 2A und 2B ist. Der LC-Schwingkreis 20 schwingt bei einer Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen, was eine höhere Frequenz als die Frequenz des Kommunikationssignals ist.
Wie oben beschrieben ist, liegt die Frequenz des Kommunikationssignals bei diesem Beispiel in einem Frequenzband von 860 MHz bis 960 MHz, und die Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen ist beispielsweise eine Frequenz von 2,4 GHz oder mehr und 2,5 GHz oder weniger.
Da, wie in 1(C) gezeigt ist, der LC-Schwingkreis 20 an die Antennenstrukturen 2A und 2B angrenzt, tritt eine harmonische Resonanz an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf, und es ist weniger wahrscheinlich, dass der Strom induziert wird. Das heißt, es ist weniger wahrscheinlich, dass die Antennenstrukturen 2A und 2B die Energie der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen empfangen. Wenn der LC-Schwingkreis 20 ferner bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen schwingt, werden der LC-Schwingkreis 20 selbst und die Antennenstrukturen 2A und 2B oder das Basismaterial 1, die an denselben angrenzen, erwärmt. Die Antennenstrukturen 2A und 2B des Basismaterials 1 werden durch Schmelzen oder durch Sublimation an der Angrenzungsposition PP durch die Erwärmung abgetrennt. 1(D) zeigt einen Zustand, nachdem die Antennenstrukturen 2A und 2B an der Angrenzungsposition PP auf diese Weise separiert worden sind.
Wie in 1(C) gezeigt ist, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Angrenzungsposition PP außerdem ein Harmonischer-Strom-Konzentrationsabschnitt, wo die Stromdichte bei der Frequenz der harmonischen Resonanz zunimmt. Die Stromdichte dieser Angrenzungsposition PP ist höher als die von anderen Positionen. Daher erhöht sich der Kopplungsgrad zwischen dem LC-Schwingkreis 20 und den Antennenstrukturen 2A und 2B, und die Resonanzfrequenz der Antennenstrukturen 2A und 2B verschiebt sich effektiver. Folglich tritt eine harmonische Resonanz an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf.
Wie in 1(D) gezeigt ist, ist dann, wenn die Antennenstrukturen 2A und 2B an der Angrenzungsposition PP separiert sind, die effektive Länge der Antennenstrukturen 2A und 2B kurz, so dass die Antennenstrukturen 2A und 2B nicht als Antennenstruktur (strahlendes Element) agieren. In diesem Zustand kann die in 1(C) gezeigte harmonische Resonanz nicht beibehalten werden, und selbst dann, wenn die Strahlung der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen fortgesetzt wird, fließt der oben erwähnte harmonische Strom nicht in den Antennenstrukturen 2A und 2B, und der Temperaturanstieg wird gestoppt und eine Entzündung tritt nicht auf.
Bei dem oben gezeigten Beispiel tritt an den Antennenstrukturen 2A und 2B eine Grundwellenresonanz bei der Frequenz des Kommunikationssignals mit einer 1/4-Wellenlänge auf, und die harmonische Resonanz (dritte harmonische Resonanz) tritt bei der Frequenz zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen mit einer 3/4-Wellenlänge auf. Wie unten veranschaulicht wird, gibt es jedoch andere Kombinationen der Resonanzmode bei der Frequenz des Kommunikationssignals und der Resonanzmode bei der Frequenz zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen.
2(A), 2(B), 2(C) und 2(D) sind Diagramme, die Beispiele einer Resonanzmode bei der Frequenz des Kommunikationssignals oder einer Resonanzmode bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nach Stromverteilung und Spannungsverteilung zeigen. Bei einer in 2(A) gezeigten Resonanzmode, welche die bereits in 1(B) gezeigte Resonanzmode ist, tritt eine Grundwellenresonanz bei einer Resonanzfrequenz fo mit einer 1/4-Wellenlänge von dem Versorgungsende zu dem offenen Ende auf. Bei einer in 2(B) gezeigten Resonanzmode tritt eine harmonische Resonanz bei einer Resonanzfrequenz 2fo mit einer 1/2-Wellenlänge von dem Versorgungsende zu dem offenen Ende auf. Bei einer in 2(C) gezeigten Resonanzmode, welche die bereits in 1(C) gezeigte Resonanzmode ist, tritt eine harmonische Resonanz bei einer Resonanzfrequenz 3fo mit einer 3/4-Wellenlänge von dem Versorgungsende zu dem offenen Ende auf. Bei einer in 2(D) gezeigten Resonanzmode tritt eine harmonische Resonanz bei einer Resonanzfrequenz 4fo mit einer Wellenlänge von dem Versorgungsende zu dem offenen Ende auf.
Unter der Bedingung, dass Resonanzmoden höherer Ordnung, wie sie in 2(B), 2(C) und 2(D) gezeigt sind, bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auftreten, wird ein Hochstromdichtebereich HC mit einer hohen Stromdichte auf den Antennenstrukturen 2A und 2B erzeugt. Wenn der LC-Schwingkreis 20 angrenzend and den Hochstromdichtebereich HC angeordnet ist, das heißt, wenn die Angrenzungsposition PP auf den Hochstromdichtebereich HC gesetzt ist, nimmt der Kopplungsgrad zwischen dem LC-Schwingkreis 20 und den Antennenstrukturen 2A und 2B zu und die harmonische Resonanz tritt an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein RFID-Tag mit einer mäanderleitungsförmigen Antennenstruktur gezeigt.
Im Hinblick auf Grundresonanz und harmonische Resonanz wird zuerst der Unterschied zwischen einem RFID-Tag mit einer mäanderleitungsförmigen Antennenstruktur und einem RFID-Tag mit einer linearen Antennenstruktur beschrieben, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
11 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Antennenstruktur eines herkömmlichen RFID-Tags zeigt, wobei die Antennenstrukturen 2A und 2B in einer Mäanderleitungsform vorliegen. 11 zeigt eine Induktivitätskomponente L der Leiterstruktur und eine Kapazitätskomponente C zwischen angrenzenden Leiterstrukturen. Als Verfahren zum Verkleinern der Antenne ist es gebräuchlich, die Antennenstruktur in einer Mäanderleitungsform zu gestalten, jedoch sind die Auswirkungen der Gestaltung der Antennenstruktur in einer Mäanderleitungsform zwischen der Grundwellenresonanz und der harmonischen Resonanz der Antennenstrukturen 2A und 2B unterschiedlich. Das heißt, wenn die Antennenstruktur in einer Mäanderleitungsform gestaltet ist, nehmen die Induktivitätskomponente L und die Kapazitätskomponente C aufgrund der angrenzenden Anordnung zwischen den Leiterstrukturen zu, und die Resonanzfrequenz verschiebt sich in einen niedrigen Frequenzbereich. Bei der Grundwellenresonanz tritt der Maximalpunkt des Stromes oder der Spannung lediglich an einer Stelle auf, bei der harmonischen Resonanz tritt der Maximalpunkt des Stromes oder der Spannung jedoch an einer Mehrzahl von Stellen auf. Daher wird die harmonische Resonanz im Vergleich zu der Grundwellenresonanz stark durch die Induktivitätskomponente L und die Kapazitätskomponente C beeinflusst. Daher weist die harmonische Resonanz im Vergleich zu der Grundwellenfrequenz aufgrund der oben erwähnten Mäanderleitungsform eine größere Verschiebung der Resonanzfrequenz zur niedrigen Frequenz auf. Beispielsweise werden die Bedingungen für gewöhnlich so, dass eine Grundwellenresonanz an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz des Kommunikationssignals in dem UHF-Band von 860 MHz bis 960 MHz auftritt, und eine harmonische Resonanz (zweite harmonische Resonanz) bei einer Frequenz von 2,45 GHz zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auftritt.
3(A) ist eine Draufsicht auf das RFID-Tag 102 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und 3(B) ist eine Draufsicht auf das RFID-Tag als Vergleichsbeispiel.
Wie in 3(A) gezeigt ist, umfasst das RFID-Tag 102 ein isolierendes Basismaterial 1, Antennenstrukturen 2A und 2B, die auf dem Basismaterial 1 gebildet sind, und ein RFIC-Package 3, das mit den Antennenstrukturen 2A und 2B verbunden ist. Die Antennenstrukturen 2A und 2B sind mäanderleitungsförmig und sind derart konfiguriert, dass die erste Antennenstruktur 2A in einer Mäanderleitungsform, welche eine Mehrzahl von zurückgefalteten Abschnitten FP aufweist und von der ersten Kontaktstellenstruktur 6a mäandert, auf der das RFIC-Package 3 montiert ist, und die zweite Antennenstruktur 2B in einer Mäanderleitungsform, die eine Mehrzahl von zurückgefalteten Abschnitten aufweist und von der zweiten Kontaktstelle 6b mäandert, auf der das RFIC-Package 3 montiert ist, verlaufen. Das heißt, die mäanderleitungsförmige erste Antennenstruktur 2A verläuft von der ersten Kontaktstellenstruktur 6a hin zu einem Ende in der Längsrichtung des Basismaterials 1 (in der -X-Richtung). Ferner verläuft die mäanderleitungsförmige zweite Antennenstruktur 2B von der zweiten Kontaktstellenstruktur 6b hin zu dem anderen Ende in der Längsrichtung des Basismaterials 1 (in der +X-Richtung).
Mit der obigen Konfiguration agieren die Antennenstrukturen 2A und 2B als Elektrisches-Feld-Antenne vom Dipoltyp.
Der zurückgefaltete Abschnitt FP der Antennenstrukturen 2A und 2B ist ein Abschnitt, bei dem die Verlaufsrichtung der Antennenstrukturen 2A und 2B umgekehrt ist. Die Antennenstrukturen 2A und 2B umfassen die Leiterstrukturen OP, die einander dadurch zugewandt sind, dass sie an dem zurückgefalteten Abschnitt FP zurückgefaltet sind.
Die Antennenstrukturen 2A und 2B bestehen aus einem Metallmaterial mit einer hohen Leitfähigkeit, z. B. eine Aluminiumelektrode oder eine Kupferelektrode. Als Antennenstrukturen 2A und 2B kann außer einem Metallmaterial außerdem ein kohlenstoffbasiertes Material verwendet werden.
In den Antennenstrukturen 2A und 2B ist ein Leiterstrukturzwischenraumabschnitt zwischen der Leiterstruktur OP und der Leiterstruktur OP gebildet, die aneinander angrenzen, und der LC-Schwingkreis 20 ist in einer dieser Mehrzahl von Leiterstrukturzwischenraumabschnitten angeordnet. Das in 3(B) gezeigte RFID-Tag als Vergleichsbeispiel weist keinen LC-Schwingkreis 20 auf.
4(A) und 4(B) sind Ansichten, die Intensitätsverteilungen von Strömen zeigen, die durch die Antennenstrukturen 2A und 2B fließen, aufgelegt auf die Draufsicht des RFID-Tags 102 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Wellenform der in 4(A) gezeigten Stromverteilung zeigt die Stromverteilung in einer Grundwellenresonanz, wobei eine Stehwelle mit einer 1/4-Wellenlänge in der ersten Antennenstruktur 2A und der zweiten Antennenstruktur 2B erzeugt wird. Die Grundwellenresonanz tritt auf diese Weise bei der Frequenz des Kommunikationssignals des RFID-Tags 102 auf. Wie oben beschrieben ist, agieren die Antennenstrukturen 2A und 2B des RFID-Tags 102 des vorliegenden Ausführungsbeispiels während einer Kommunikation als RFID-Tag als Elektrisches-Feld-Antenne vom Dipoltyp.
Während einer solchen Kommunikation als RFID-Tag schwingt der LC-Schwingkreis 20 nicht, so dass dieser fast keine Auswirkung auf die Antennenstrukturen 2A und 2B hat.
Die Wellenform der in 4(B) gezeigten Stromverteilung zeigt die Stromverteilung in einer harmonischen Resonanz, wobei eine Stehwelle mit einer 3/4-Wellenlänge in der ersten Antennenstruktur 2A und der zweiten Antennenstruktur 2B erzeugt wird. Eine harmonische Resonanz tritt auf diese Weise an dem RFID-Tag 102 bei einer Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auf.
Wie in 4(B) gezeigt ist, tritt dadurch, dass der LC-Schwingkreis 20 an den Antennenstrukturen 2A und 2B angrenzt, die harmonische Resonanz an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf, und es ist weniger wahrscheinlich, dass der Strom induziert wird. Das heißt, es ist weniger wahrscheinlich, dass die Antennenstrukturen 2A und 2B die Energie der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen empfangen. Ferner schwingt der LC-Schwingkreis 20 bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen, so dass der LC-Schwingkreis 20 selbst und die Antennenstrukturen 2A und 2B oder das Basismaterial 1, die an diesen angrenzen, erwärmt werden. Die Antennenstrukturen 2A und 2B oder das Basismaterial 1 werden durch Schmelzen oder durch Sublimation an der oben erwähnten Angrenzungsposition PP durch die Erwärmung abgetrennt. 4(B) zeigt einen Zustand, nachdem die Antennenstrukturen 2A und 2B an der Angrenzungsposition PP auf diese Weise separiert worden sind.
Bei dem in 4(B) gezeigten vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Angrenzungsposition PP auch ein Harmonischer-Strom-Konzentrationsabschnitt, bei dem die Stromdichte bei der Frequenz der harmonischen Resonanz zunimmt. Die Stromdichte dieser Angrenzungsposition PP ist höher als die von anderen Positionen. Daher nimmt der Kopplungsgrad zwischen dem LC-Schwingkreis 20 und den Antennenstrukturen 2A und 2B zu, und die harmonische Resonanz tritt an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf.
5 ist ein Diagramm, das eine Struktur des LC-Schwingkreises 20 zeigt. Der LC-Schwingkreis 20 besteht aus zwei schleifenförmigen Leiterstrukturen 21 und 22, von denen jede ein offenes Ende aufweist. Das offene Ende der schleifenförmigen Leiterstruktur 21 und das offene Ende der schleifenförmigen Leiterstruktur 22 sind auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Das heißt, er ist ein duplizierter Geteilter-Ring-Resonator.
6 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm des LC-Schwingkreises 20. Wie oben beschrieben ist, weist der LC-Schwingkreis 20 eine Struktur auf, bei der ein Schwingkreis aus einem Induktor L1 und einem Kondensator C1 und ein Schwingkreis aus einem Induktor L2 und einem Kondensator C2 miteinander gekoppelt sind.
Bei dem RFID-Tag 102 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein an den LC-Schwingkreis 20 angrenzender Bereich der Antennenstrukturen 2A und 2B lang, so dass die Antennenstrukturen 2A und 2B und der LC-Schwingkreis 20 effizienter gekoppelt werden können.
7 ist ein Diagramm, das die Frequenzeigenschaften des Reflexionskoeffizienten S11 zeigt, wenn die Antennenstrukturen 2A und 2B von den Kontaktstellenstrukturen 6a und 6b, auf denen das RFIC-Package 3 montiert ist, aus betrachtet werden, bei dem RFID-Tag 102 oder dem RFID-Tag als Vergleichsbeispiel. In 7 zeigt eine Kurve A die Eigenschaften des RFID-Tags 102, und eine Kurve B zeigt die Eigenschaften des in 3 gezeigten RFID-Tags als Vergleichsbeispiel. In 7 ist eine Frequenz fo die Grundresonanzfrequenz der Antennenstrukturen 2A und 2B und die Frequenz des Kommunikationssignals. Ferner ist eine Frequenz fr die Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises 20 und die Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen.
Frequenzen 3fo und 3fo' sind harmonische Resonanzfrequenzen mit der 3/4-Wellenlänge-Resonanz. Wenn der LC-Schwingkreis 20 nicht vorhanden ist, wird die harmonische Resonanzfrequenz 3fo zu 3fo' reduziert, indem der LC-Schwingkreis 20 hinzugefügt wird. Da die harmonische Resonanzfrequenz in der Richtung weg von der Frequenz fr der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen abnimmt, tritt die harmonische Resonanz daher an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz fr der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf.
8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Konfiguration des RFIC-Package 3 zeigt, das auf die Kontaktstellenstrukturen (6, 6a, 6b) der Antennenstrukturen 2A und 2B montiert ist. Wie in 8 gezeigt ist, besteht das RFIC-Package 3 bei dem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Mehrschichtsubstrat, das drei Schichten umfasst. Im Einzelnen besteht das Mehrschichtsubstrat des RFIC-Package 3 aus einem Harzmaterial, wie etwa Polyimid oder einem Flüssigkristallpolymer, und umfasst drei flexible isolierende Lagen 12A, 12B und 12C, die laminiert sind. Jede der isolierenden Lagen 12A, 12B und 12C weist in einer Draufsicht eine im Wesentlichen vierseitige Form auf und weist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Das in 8 gezeigte RFIC-Package 3 zeigt einen Zustand, in dem das in 3(A) gezeigte RFIC-Package 3 auf den Kopf gestellt ist und die drei Schichten zerlegt sind.
Wie in 8 gezeigt ist, weist das RFIC-Package 3 einen RFIC-Chip 9, eine Mehrzahl von Induktivitätselementen 10A, 10B, 10C, 10D und externe Verbindungsanschlüsse 11 (11a, 11b) auf, die mit den Antennenstrukturen 2A und 2B verbunden sind, welche an gewünschten Positionen auf einem Dreischichtsubstrat (isolierende Lagen 12A, 12B, 12C) gebildet sind.
Die externen Verbindungsanschlüsse 11a und 11b sind auf der ersten isolierenden Lage 12A gebildet, welche die tiefste Schicht ist (das Substrat, das auf die Antennenstrukturen 2A und 2B zeigt), und sind an Positionen gebildet, die auf die Kontaktstellenstrukturen 6a und 6b der Antennenstrukturen 2A und 2B zeigen. Die fehlenden Induktivitätselemente 10A, 10B, 10C, 10D sind in Gruppen à zwei separiert und auf der zweiten isolierenden Lage 12B und der dritten isolierenden Lage 12C gebildet. Das heißt, das erste Induktivitätselement 10A und das zweite Induktivitätselement 10B sind auf der dritten isolierenden Lage 12C gebildet, welche die oberste Schicht (die in 8 unten gezeigte Schicht) ist, und das dritte Induktivitätselement 10C und das vierte Induktivitätselement 10D sind auf der zweiten isolierenden Lage 12B gebildet, welche eine Zwischenschicht ist.
Bei dem RFIC-Package 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bestehen die externen Verbindungsanschlüsse 11a, 11b und die vier Induktivitätselemente 10A, 10B, 10C, 10D aus einer Leiterstruktur, die aus einem leitfähigen Material wie etwa einer Aluminiumfolie oder einer Kupferfolie besteht.
Wie in 8 gezeigt ist, ist der RFIC-Chip 9 auf die dritte isolierende Lage 12C, welche die oberste Schicht ist, in dem mittleren Abschnitt in der Längsrichtung (X-Richtung in 8) montiert. Der RFIC-Chip 9 weist eine Struktur auf, bei der ein HF-Schaltkreis auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist, das aus einem Halbleiter wie etwa Silizium besteht. Das erste Induktivitätselement 10A, das in einer Spiralform auf einer Seite in der Längsrichtung (die Seite in der +X-Richtung in 8) auf der dritten isolierenden Lage 12C gebildet ist, ist mit einem Eingang/Ausgang-Anschluss 9a des RFIC-Chips 9 über eine Kontaktstelle 10Aa verbunden. Das zweite Induktivitätselement 10B, das in einer Spiralform auf der anderen Seite in der Längsrichtung (die Seite in der -X-Richtung in 8) auf der dritten isolierenden Lage 12C gebildet ist, ist mit dem anderen Eingang/Ausgang-Anschluss 9b des RFIC-Chips 9 über eine Kontaktstelle 10Ba verbunden.
Das dritte Induktivitätselement 10C in einer Spiralform ist auf einer Seite in der Längsrichtung (die Seite in der +X-Richtung in 8) auf der zweiten isolierende Lage 12B gebildet, welche eine Zwischenschicht ist, und das vierte Induktivitätselement 10D in einer Spiralform ist auf der anderen Seite in der Längsrichtung (die Seite in der -X-Richtung in 8) auf der zweiten isolierenden Lage 12B gebildet. Das äußere periphere Ende des dritten Induktivitätselements 10 in der Spiralform und das äußere periphere Ende des vierten Induktivitätselements 10D in der Spiralform sind direkt verbunden. Andererseits ist eine Kontaktstelle 10Ca, welche das innere periphere Ende des dritten Induktivitätselements 10C ist, mit einer Kontaktstelle 10Ab, welche das innere periphere Ende des ersten Induktivitätselements 10A in einer Spiralform auf der dritten isolierende Lage 12C ist, über einen Zwischenschichtverbindungsleiter wie etwa einen Durchkontaktierungsleiter, der die zweite isolierende Lage 12B durchdringt, verbunden. Ferner ist die Kontaktstelle 10Ca, welche das innere periphere Ende des dritten Induktivitätselements 10C ist, mit einem ersten externen Verbindungsanschluss 11a auf der ersten isolierenden Lage 12A über einen Zwischenschichtverbindungsleiter verbunden, z. B. einen Durchgangslochleiter, der die erste isolierende Lage 12A, welche die tiefste Schicht ist, durchdringt.
Eine Kontaktstelle 10Da, welche das innere periphere Ende des vierten Induktivitätselements 10D ist, ist mit einer Kontaktstelle 10Bb, welche das innere periphere Ende des zweiten Induktivitätselements 10B in einer Spiralform auf der dritten isolierenden Lage 12C ist, über einen Zwischenschichtverbindungsleiter wie etwa einen Durchgangslochleiter, der die zweite isolierende Lage 12B durchdringt, verbunden. Ferner ist die Kontaktstelle 10Da, welche das innere periphere Ende des vierten Induktivitätselements 10D ist, mit einem zweiten externen Verbindungsanschluss 11b auf der ersten isolierenden Lage 12A über einen Zwischenschichtverbindungsleiter verbunden, z. B. einen Durchgangslochleiter, der die erste isolierende Lage 12A durchdringt, welche die tiefste Lage ist.
Der erste externe Verbindungsanschluss 11a auf der ersten isolierenden Lage 12A ist so angeordnet, dass derselbe mit der ersten Kontaktstellenstruktur 6a der ersten Antennenstruktur 2A, die auf dem Basismaterial 1 gebildet ist, verbunden ist. Ferner ist der zweite externe Verbindungsanschluss 11b auf der ersten isolierenden Schicht 12A so angeordnet, dass derselbe mit der zweiten Kontaktstellenstruktur 6b der zweiten Antennenstruktur 2B, die auf dem Basismaterial 1 gebildet ist, verbunden ist.
Ferner ist die zweite isolierende Lage 12B, welche eine Zwischenschicht ist, mit einem Durchgangsloch 13 gebildet, in welchem der RFIC-Chip 9, der auf der dritten isolierenden Lage 12C montiert ist, untergebracht ist. Der RFIC-Chip 9 ist zwischen dem ersten Induktivitätselement 10A und dem zweiten Induktivitätselement 10B angeordnet und zwischen dem dritten Induktivitätselement 10C und dem vierten Induktivitätselement 10D angeordnet. Daher fungiert der RFIC-Chip 9 als eine Abschirmung, und eine Magnetfeldkopplung und eine Elektrisches-Feld-Kopplung zwischen dem ersten Induktivitätselement 10A und dem zweiten Induktivitätselement 10B werden unterdrückt. Gleichermaßen werden eine Magnetfeldkopplung und eine Elektrisches-Feld-Kopplung zwischen dem dritten Induktivitätselement 10C und dem vierten Induktivitätselement 10D unterdrückt. Folglich wird bei dem RFIC-Package 3 die Verengung eines Durchlassbandes des Kommunikationssignals unterdrückt, und das Durchlassband wird verbreitert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das RFIC-Package 3 auf die Antennenstrukturen 2A und 2B montiert, jedoch kann der RFIC-Chip 9 auch direkt auf die Antennenstrukturen 2A und 2B montiert sein. Ferner können hier die Induktoren, die als die Mehrzahl von Induktivitätselementen 10A, 10B, 10C, 10D in dem RFIC-Package 3 gebildet sind, durch eine schleifenförmige Struktur auf dem Basismaterial 1 ausgebildet sein.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Produktes mit einem RFID-Tag zeigt, und ist eine Perspektivansicht einer Lunchbox 201 mit dem RFID-Tag 102.
Auch wenn die Lunchbox 201 mit den RFID-Tag 102 in einem Mikrowellenherd erwärmt wird, kann auf diese Weise die Entzündung des RFID-Tags 102 und ferner das Schmelzen und Verformen eines Einpackfilmes der Lunchbox mit dem RFID-Tag 102 verhindert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein RFID-Tag, bei der die Anordnungsposition des LC-Schwingkreises sich von der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigten Beispiel unterscheidet, gezeigt.
10(A) und 10(B) sind Draufsichten auf ein RFID-Tag 103 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Das RFID-Tag 103 umfasst ein isolierendes Basismaterial 1, Antennenstrukturen 2A und 2B, die auf dem Basismaterial 1 gebildet sind, und ein RFIC-Package 3, das mit den Antennenstrukturen 2A und 2B verbunden ist. Die Anordnungsposition des LC-Schwingkreises 20 unterscheidet sich von der des in 4(A) und 4(B) gezeigten RFID-Tags 102. Außerdem sind die Moden der harmonischen Resonanz unterschiedlich.
Die Wellenform der in 10(A) gezeigten Stromverteilung zeigt die Stromverteilung in einer Grundwellenresonanz, wobei eine Stehwelle mit einer 1/4-Wellenlänge in der ersten Antennenstrukturen 2A und der zweiten Antennenstruktur 2B erzeugt wird. Die Grundwellenresonanz tritt auf diese Weise bei der Frequenz des Kommunikationssignals des RFID-Tags 103 auf.
Die Wellenform der in 10(B) gezeigten Stromverteilung zeigt die Stromverteilung in einer harmonischen Resonanz, wobei eine Stehwelle mit einer 1/2-Wellenlänge in der ersten Antennenstruktur 2A und der zweiten Antennenstruktur 2B erzeugt wird. Auf diese Weise tritt die harmonische Resonanz an dem RFID-Tag 103 bei einer Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auf.
Bei dem RFID-Tag 103 ist der LC-Schwingkreis 20 an einer Position angeordnet, wo die Stromdichte bei der harmonischen Resonanzmode der 1/2-Wellenlängenresonanz hoch ist, wie in 10(B) gezeigt ist.
Da, wie in 10(B) gezeigt ist, der LC-Schwingkreis 20 an den Antennenstrukturen 2A und 2B angrenzt, tritt die harmonische Resonanz an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei einer Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auf, und es ist weniger wahrscheinlich, dass der Strom induziert wird. Das heißt, es ist weniger wahrscheinlich, dass die Antennenstrukturen 2A und 2B die Energie der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen empfangen. Wenn ferner der LC-Schwingkreis 20 bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen schwingt, werden der LC-Schwingkreis 20 selbst und die Antennenstruktur 2A und 2B oder das Basismaterial 1, die an denselben angrenzen, erwärmt. Die Antennenstrukturen 2A und 2B oder das Basismaterial 1 werden durch Schmelzen oder durch Sublimation an der oben erwähnten Angrenzungsposition PP durch die Erwärmung abgetrennt. 10(B) zeigt einen Zustand, nachdem die Antennenstrukturen 2A und 2B an der Angrenzungsposition auf diese Weise separiert worden sind.
Wie in 10(B) gezeigt ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Angrenzungsposition PP ein Konzentrationsabschnitt eines harmonischen Stromes, wo die Stromdichte bei der Frequenz der harmonischen Resonanz zunimmt. Daher ist die Separationsleistung an der Angrenzungsposition PP der Antennenstrukturen 2A und 2B durch eine Bestrahlung mit der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen hoch.
Wie oben beschrieben und in einigen Beispielen gezeigt ist, sind die Antennenstrukturen 2A und 2B an der Zwischenposition separiert, so dass die harmonische Resonanz an den Antennenstrukturen 2A und 2B bei der Frequenz der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen nicht auftritt. Der LC-Schwingkreis 20 kann an der obigen Separationsposition angeordnet sein. Ferner ist es im Einzelnen bevorzugt, dass der LC-Schwingkreis 20 an einer Stelle angeordnet ist, an der die Resonanz durch einen Empfang der Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auftritt, so dass der harmonische Strom konzentriert wird.
Der LC-Schwingkreis 20 kann lediglich auf einer der ersten Antennenstruktur 2A oder der zweiten Antennenstruktur 2B bereitgestellt werden. Selbst in diesem Fall, wenn die Antennenstrukturen 2A und 2B an der Angrenzungsposition des LC-Schwingkreises 20 separiert sind, wird die effektive Länge der Antennenstrukturen 2A und 2B kurz, die harmonische Resonanz wird nicht beibehalten und eine Wärmeerzeugung durch den harmonischen Strom wird gestoppt.
Ferner ist der LC-Schwingkreis 20 nicht auf einen derartigen beschränkt, bei dem eine Grundwellenresonanz bei der Frequenz einer Mikrowelle zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen auftritt, und kann eine Konfiguration aufweisen, bei der eine harmonische Resonanz auftritt.
In 3(A) und 3(B) und 10 und dergleichen ist ferner ein Beispiel gezeigt, bei dem die Formen der in dem RFID-Tag enthaltenen ersten Antennenstruktur 2A und zweiten Antennenstruktur 2B in Bezug auf den Versorgungspunkt (Position des RFIC-Package 3) punktsymmetrisch sind. Jedoch kann die Beziehung zwischen den Formen der zwei Antennenstrukturen 2A und 2B liniensymmetrisch mit dem Einspeisungspunkt als Mitte sein. Ferner kann sie asymmetrisch sein.
Wie in oben unter Verwendung spezifischer Konfigurationen bei jedem Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist es gemäß diesen Ausführungsbeispielen dann möglich, wenn das Produkt mit dem RFID-Tag durch die Vorrichtung zur Erwärmung durch elektromagnetische Wellen erwärmt wird, eine Entzündung des RFID-Tags und sogar ein Schmelzen und Verformen von Baugliedern bei Produkten, an denen die RFID-Tags angebracht sind, zu verhindern. Daher stellt die vorliegende Erfindung Drahtloskommunikationsvorrichtungen bereit, die es ermöglichen, ein System zum Automatisieren der Abrechnung und des Eintütens gekaufter Produkte in Geschäften wie etwa Gemischtwarenläden, die eine große Vielzahl an Produkten wie etwa Nahrungsmittel und Dinge des täglichen Bedarfs handhaben, aufzubauen, und große Fortschritte in Bezug auf die praktische Anwendung von „unbemannten Gemischtwarenläden“ erzielen können.
Die Beschreibung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist in allen Belangen ein Beispiel und nicht einschränkend. Modifizierungen und Änderungen können von Fachleuten soweit angemessen getätigt werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obigen Ausführungsbeispiele, sondern durch die Schutzansprüche aufgezeigt. Ferner umfasst der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung Modifizierungen der Ausführungsbeispiele in dem Schutzumfang, der dem Schutzumfang der Schutzansprüche entspricht.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist als Drahtloskommunikationsvorrichtung, welche an einem Produkt angebracht ist, vielfältig einsetzbar und nützlich ist, und ist insbesondere notwendig zur Realisierung eines „unbemannten Gemischtwarenladens“.
Bezugszeichenliste

FE: Versorgungsschaltkreisverbindungsende
FP: Gefalteter Teil
HC: Hochstromdichtebereich
OE: Offenes Ende
OP: einander zugewandte Leiterstrukturen
PP: angrenzende Position
1: Basismaterial
2A: erste Antennenstruktur
2B: zweite Antennenstruktur
3: RFIC-Package
6: Kontaktstellenstruktur
6a: erste Kontaktstellenstruktur
6b: zweite Kontaktstellenstruktur
9: RFIC-Chip
9a, 9b: Eingang/Ausgang-Anschluss
10A: erstes Induktivitätselement
10B: zweites Induktivitätselement
10C: drittes Induktivitätselement
10D: viertes Induktivitätselement
10Aa, 10Ab, 10Ba, 10Bb, 10Ca, 10Da: Kontaktstelle
11: externer Verbindungsanschluss
11a: erster externer Verbindungsanschluss
11b: zweiter externer Verbindungsanschluss
12A: erste isolierende Lage
12B: zweite isolierende Lage
12C: dritte isolierende Lage
13: Durchgangsloch
20: LC-Schwingkreis
21, 22: schleifenförmige Leiterstruktur
90: Versorgungsschaltkreis
101,102,103: RFID-Tag
201: Lunchbox

Claims

Eine Drahtloskommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen eines Kommunikationssignals, wobei die Drahtloskommunikationsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: ein Basismaterial; eine Antennenstruktur, die auf dem Basismaterial gebildet ist; einen Versorgungsschaltkreis, der mit der Antennenstruktur verbunden ist; und einen LC-Schwingkreis, der an die Antennenstruktur angrenzt und bei einer Frequenz schwingt, die höher ist als eine Frequenz des Kommunikationssignals.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Antennenstruktur eine Struktur ist, die eine Elektrisches-Feld-Antenne vom Dipoltyp definiert, deren Versorgungsende mit dem Versorgungsschaltkreis verbunden ist und deren Spitze ein offenes Ende ist, und der LC-Schwingkreis angrenzend an einen Zwischenabschnitt von dem Versorgungsende zu dem offenen Ende angeordnet ist.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der eine harmonische Resonanz an der Antennenstruktur bei einer Frequenz auftritt, die höher ist als eine Resonanzfrequenz bei der Frequenz des Kommunikationssignals, und der LC-Schwingkreis angrenzend an einen Abschnitt der Antennenstruktur angeordnet ist, wo ein harmonischer Strom aufgrund der harmonischen Resonanz konzentriert ist.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der eine Resonanz bei der Frequenz des Kommunikationssignals eine 1/4-Wellenlänge-Resonanz ist, und die harmonische Resonanz eine 1/2-Wellenlänge-Resonanz oder eine 3/4-Wellenlänge-Resonanz ist.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der die Antennenstruktur eine Mäanderleitungsform aufweist, und der LC-Schwingkreis zwischen einander zugewandten Leiterstrukturen der Antennenstruktur angeordnet ist.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der die Frequenz des Kommunikationssignals eine Frequenz in einem UHF-Band ist, und die Frequenz der harmonischen Resonanz eine Frequenz von 2,4 GHz oder mehr und 2,5 GHz oder weniger ist.