JP2009025855A

JP2009025855A - 無線ｉｃデバイス

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Publication number: JP2009025855A
Application number: JP2007185199A
Authority: JP
Inventors: Takeya Doukai; 雄也道海
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: JP5092600B2

Abstract

【課題】全体のサイズを縮小化し且つ放射特性を向上させて、リーダ・ライタのアンテナとの信号の伝達効率を高めた無線ＩＣデバイスを構成する。
【解決手段】給電回路基板４とそれに搭載する無線ＩＣチップ５とによって電磁結合モジュール１を構成し、螺旋状導体７の内部に、螺旋の中心軸と平行な直線状導体２を配置し、給電用導体８ａ，８ｂに螺旋状導体７及び直線状導体２のそれぞれの一方端を接続し、螺旋状導体７および直線状導体２の他方端をそれぞれ開放する。螺旋状導体７、直線状導体２、及び給電用導体８ａ、８ｂはモールド樹脂９によりモールドし、その上面に、給電回路基板４と無線ＩＣチップ５からなる電磁結合モジュール１を貼着することによって無線ＩＣデバイス１０を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁波により非接触でデータ通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに適用する無線ＩＣデバイスに関する。

近年物品の管理システムとして、誘導電磁界を発生するリーダ・ライタと物品に付された所定の情報を記憶した無線ＩＣデバイスとで非接触通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが利用されている。

図１はその特許文献１に示されている、ＩＣタグ用アンテナにＩＣタグラベルを装着した非接触ＩＣタグ（無線ＩＣデバイス）の例を示す図である。

この無線ＩＣデバイスＴ０は、誘電体基板８４の片面に、左右一対の主アンテナ素子８１、８１と、補助アンテナ素子８２と、左右一対の整合部８３，８３とが形成されてなる。

主アンテナ素子８１，８１は導体線がメアンダライン状に形成されたメアンダ型アンテナであって、誘電体基板８４に左右対称に配置されている。主アンテナ素子８１，８１は誘電体基板８４の両端エリアを占有しており、これら左右一対の主アンテナ素子８１，８１間に補助アンテナ素子８２が配置されている。

各整合部８３，８３はメアンダライン状に形成された導体線（インダクタ）である。整合部８３，８３の各一端部はそれぞれ主アンテナ素子８１，８１の内側端部に接続されていて、この整合部８３，８３の各他端部に無線ＩＣチップ８６が搭載されている。
特開２００５−２４４７７８号公報

しかしながら、特許文献１の非接触ＩＣタグには以下のような問題点がある。

（ａ）無線ＩＣと主アンテナとのインピーダンス整合を行うための整合部を主アンテナと同一平面上に配置しているため、無線タグのサイズが大きくなる。また、主アンテナのサイズや形状により整合部のサイズも変化するため、仕様に合わせて無線タグサイズを変更する必要がある。

（ｂ）微小ダイポール形状であるため、小型化に伴い特性が大きく劣化するので小型化しにくい。

（ｃ）ダイポールアンテナに準拠した構造であるため、導体が近くにあると利得が大きく劣化してしまう。

そこで、本発明の目的は、全体のサイズを縮小化し且つ放射特性を向上させて、リーダ・ライタのアンテナとの信号の伝達効率を高めた無線ＩＣデバイスを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の無線ＩＣデバイスは以下のように構成する。

（１）無線ＩＣチップと、インダクタンス素子を含み、前記無線ＩＣチップに導通するとともに外部回路に結合する給電回路基板とからなる電磁結合モジュールと、前記電磁結合モジュールと結合する螺旋状の導体からなる第１の放射体と、前記第１の放射体の内部に、螺旋中心軸に平行に配置された第２の放射体と、を備えて無線ＩＣデバイスとする。

（２）前記給電回路基板内には共振回路を形成する。

（３）前記給電回路基板内には整合回路を形成する。

（４）前記第１の放射体の一方端は前記電磁結合モジュールの第１の結合部に結合し、他方端は開放し、前記第２の放射体の一方端は前記電磁結合モジュールの第２の結合部に結合し、他方端は開放する。

（５）例えば前記第１の放射体の螺旋中心軸と、前記電磁結合モジュールの主面とは略平行に配置する。

（６）また、例えば前記第１の放射体の螺旋中心軸と、前記電磁結合モジュールの主面とは略垂直に配置する。

（７）前記第２の放射体の一部を螺旋形状にしてもよい。

（８）前記第１の放射体の螺旋形状部分と前記第２の放射体の螺旋形状部分とは接続してもよい。

（９）また、例えば前記第１の放射体は、螺旋の中心軸が互いに異なる向きに配置した複数の放射体で構成する。

（１０）前記第１の放射体は、所定範囲に広がる導体表面または導体表面の近傍に配置してもよい。

（１１）前記導体は例えば電子機器内の回路基板に形成された電極パターンとする。

（１２）また前記導体は例えば電子機器内のコンポーネントに設けられた金属板とする。

（１３）前記給電回路基板は、例えば複数の電極層を備えた多層基板で構成する。

（１４）前記給電回路基板は、例えば電極パターンを形成したフレキシブル基板で構成する。

（１５）前記第１の放射体及び前記第２の放射体は、例えば複数の電極層を備えた多層基板で構成する。

（１６）前記給電回路基板、前記第１の放射体、及び前記第２の放射体は、例えば複数の電極層を備えた１つの多層基板で構成する。

（１７）前記第１の放射体、及び前記第２の放射体に複数の異なる通信システム用の電磁結合モジュールを結合させるようにしても良い。

本発明によれば、以下の効果を奏する。

（１）螺旋状及びこの螺旋状の導体の内部に螺旋中心軸に平行に配置された導体からなる２つの放射体の内部またはその近傍に電磁界分布の密な部分を作ることができ、小型で広帯域且つ高利得な無線ＩＣデバイスが得られる。

（２）前記給電回路基板内に共振回路を設けることによって、ＲＦＩＤシステムで用いる周波数の信号のエネルギーの授受（送受信）を高効率のもとで行なうことができる。また、放射体の形状やサイズを考慮して最適な共振周波数に設定することができる。これにより無線ＩＣデバイスの放射特性を向上させることができる。

（３）前記給電回路基板内に整合回路を設けることによって、ＲＦＩＤシステムで用いる周波数の信号のエネルギーの授受（送受信）を高効率のもとで行なうことができる。

（４）２つの放射体が直接導通していないため、アンテナからの静電気に対しての耐性が高い。

（５）第１の放射体の螺旋中心軸が第１の放射体の長軸方向になる場合に、第１の放射体の螺旋中心軸と電磁結合モジュールとを略並行に配置することによって、電磁結合モジュールの厚み方向寸法が大きくなることがない。

（６）第１の放射体の螺旋中心軸が第１の放射体の短軸方向になる場合に、第１の放射体の螺旋中心軸と電磁結合モジュールとを略垂直に配置することによって、電磁結合モジュールの厚み方向寸法が大きくなることがない。

（７）第２の放射体の一部を螺旋形状とすることによって、第１及び第２の結合部からみたインピーダンスの実部と虚部とを容易に調整することができ、電磁結合モジュールとの整合をとりやすくなる。

（８）電磁結合モジュールの結合部から螺旋状の導体を見たインピーダンスが誘導性になるため、電磁結合モジュールの結合部が容量性である場合に整合がとりやすくなる。

（９）それぞれの螺旋の中心軸が異なる２つの放射体を配置することにより、互いに指向性の悪い方向をカバーすることができ、指向性の設計自由度の高い無線ＩＣデバイスが得られる。

（１０）放射体を導体又は導体の表面近傍に配置することにより、その導体も放射体として作用するので放射特性が向上し且つ高利得な無線ＩＣデバイスが得られる。

また、無線ＩＣデバイスが金属で囲まれた物品の内部に配置されていても、電磁波はその金属を伝搬して外部に電磁波を放射するので、高利得な無線ＩＣデバイスが得られる。

特に、第１の放射体の螺旋中心軸を導体に対して略垂直に配置すれば、第１の放射体により生じる磁界が導体に対して略垂直を向くことになり、無線ＩＣデバイスと導体との結合が強くなり、上記の作用効果を高めることができる。

（１１）前記導体を、電子機器内の回路基板に形成された電極パターンとすることによって、電子機器に備える回路基板をそのまま利用でき、且つ電磁結合モジュール及び導体の実装が容易となる。

（１２）前記導体を、電気機器内の例えば液晶表示パネル等のコンポーネントに設けられた金属板とすることによって、電子機器内に設けられるコンポーネントをそのまま利用することができ、大型化・コストアップすることもない。

（１３）給電回路基板を、複数の電極層を備えた多層基板で構成することにより、整合回路の専有面積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる。

（１４）給電回路基板を、電極パターンを形成したフレキシブル基板で構成することによって、電極形成回数が少なく、安価に構成できる。また全体に薄型化できる。

（１５）２つの放射体を、複数の電極層を備えた多層基板で構成することにより、放射体の専有面積及び体積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる。

（１６）給電回路基板及び２つの放射体を、複数の電極層を備えた１つの多層基板で構成することにより、全体の専有面積及び体積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる。

（１７）２つの放射体に複数の異なる通信システム用の電磁結合モジュールを結合させることによって、その無線ＩＣデバイスを複数の通信システムに兼用でき、組み込み先の装置全体の小型化が図れる。

《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの構成を図２〜図５を参照して説明する。

図２は第１の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。この無線ＩＣデバイス１０は、電磁結合モジュール１、第１の放射体である螺旋状導体７、給電用導体８ａ，８ｂ、モールド樹脂９、及び螺旋状導体７の螺旋中心軸に対して平行に配置した、第２の放射体である直線状導体２で構成している。給電用導体８ａ，８ｂはそれぞれ螺旋状導体７、直線状導体２の一方の端子に接続している。また、螺旋状導体７及び直線状導体２の給電用電体８ａ、８ｂに接続されていない側の端部はそれぞれ開放している。

上記電磁結合モジュール１は給電回路基板４とそれに搭載した無線ＩＣチップ５とで構成している。

螺旋状導体７、直線状導体２、及び給電用導体８ａ、８ｂはモールド樹脂９の内部に埋設していて、モールド樹脂９の外面には露出していない。このモールド樹脂９の上面に電磁結合モジュール１を搭載（貼着）することによって電磁界的に結合させる。

なお、給電用導体８ａ，８ａのみモールド樹脂９の外面に露出していても良い。

図３は図２に示した無線ＩＣデバイス１０の分解斜視図である。螺旋状導体７は垂直方向と鉛直方向に延びる導体の集合体である。また、螺旋状導体７の内側には、螺旋中心軸に対して平行に延びる直線状導体２を配置している。螺旋状導体７の一方端は給電用導体８ａに接続し、他方端は開放している。また、直線状導体２の一方端は給電用導体８ｂに接続し、他方端は開放している。電磁結合モジュール１は給電用導体８ａ、８ｂに対して容量性結合する。

図４は、電磁結合モジュール１の分解斜視図である。給電回路基板４はそれぞれに電極パターンを形成した誘電体層を積層してなる多層基板で構成している。誘電体層４１Ａには無線ＩＣチップ実装用ランド３５ａ〜３５ｄを形成している。誘電体層４１Ｂにはインダクタ電極４３ａ，４４ｅを形成している。誘電体層４１Ｃにはインダクタ電極４３ｂ，４４ｄを形成している。誘電体層４１Ｄにはインダクタ電極４３ｃ，４２ａ，４４ｃを形成している。誘電体層４１Ｅにはインダクタ電極４３ｄ，４２ｂ，４４ｂを形成している。誘電体層４１Ｆにはインダクタ電極４３ｅ，４２ｃ，４４ａを形成している。誘電体層４１Ｇにはインダクタ電極４２ｄを形成している。さらに誘電体層４１Ｈにはキャパシタ電極５１，５２を形成している。

各誘電体層の電極間は図に示す通り、所定箇所をビアホールで導通させている。

この多層基板の材料としてはセラミックや液晶ポリマ（ＬＣＰ）等の樹脂を用いることができる。

無線ＩＣチップ５は上記無線ＩＣチップ実装用ランド３５ａ〜３５ｄに実装する。

図５は、給電用導体８ａ，８ｂとの間に生じるキャパシタを含む給電回路基板４の等価回路図である。ここでインダクタＬ１は図４に示したインダクタ電極４２ａ〜４２ｃによるインダクタ、インダクタＬ２は図４に示したインダクタ電極４３ａ〜４３ｅからなるインダクタ、インダクタＬ３は図４に示したインダクタ電極４４ａ〜４４ｅからなるインダクタである。またキャパシタＣ１，Ｃ２は図４に示したキャパシタ電極５１，５２とその下部に配置される給電用導体８ａ，８ｂとの間に生じるキャパシタである。このキャパシタＣ１，Ｃ２とにより給電回路基板４内の共振回路は放射体となる螺旋状導体７と電磁界結合している。

なお、給電回路基板４内に形成する素子としては、インダクタンス素子のみでも良い。その場合、インダクタンス素子と螺旋状導体７及び直線状導体２とを直接結合させても、絶線して配置しても良い。インダクタンス素子は無線ＩＣチップと螺旋状導体及び直線状導体とのインピーダンス整合機能を持っている。

上記の通り、給電回路基板４によって無線ＩＣチップ５と螺旋状導体７及び直線状導体２との間のインピーダンス整合を図ると共に、螺旋状導体７及び直線状導体２が放射体として作用するための共振周波数を所望の値に設定する。

このとき、螺旋状導体７の形状やサイズを考慮して共振周波数を設定しても構わない。その場合、無線ＩＣデバイスの放射特性を向上させることができる。

給電回路基板４上に前記無線ＩＣチップ５を搭載してなる無線ＩＣデバイス１は、図示しないリーダ・ライタから放射される高周波信号（例えばＵＨＦ周波数帯）を螺旋状導体７及び直線状導体２で受信し、給電回路基板４内の共振回路を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、この受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を、共振回路にて所定の周波数に整合させた後、螺旋状導体７及び直線状導体２に伝え、この螺旋状導体７及び直線上導体２からリーダ・ライタに送信・転送する。

給電回路基板４においては、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２で構成された共振回路にて共振周波数が決定される。螺旋状導体７及び直線状導体２から放射される信号の周波数は、共振回路の自己共振周波数によって実質的に決まる。

上記の通り無線ＩＣデバイスを構成することにより、螺旋状導体７及び直線状導体２からなる放射体の内部またはその近傍に電磁界分布の密な部分を作ることができ、小型で広帯域且つ高利得な無線ＩＣデバイスが得られる。

また、給電回路基板を、複数の電極層を備えた多層基板で構成することにより、整合回路の占有面積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる。

また、電磁結合モジュール１が螺旋状導体及び螺旋状導体の内部に螺旋中心軸に平行に配置された直線状導体からなる放射体から直流的に絶縁されるので、無線ＩＣチップが静電破壊されることなく、静電気に対する耐性を高めることができる。

上記無線ＩＣデバイスを取り付けるべき物品が金属体である場合でも、その物品と螺旋状導体７及び直線状導体２とは電気的に導通させる必要はなく、モールド樹脂９によりモールドされたまま物品の上面に貼着する。

図２に示した螺旋状導体７及び直線状導体２は給電用導体８ａ、８ｂを介して給電されるヘリカルアンテナとして作用するので、螺旋状導体７の内部及び直線状導体２の周囲を通過し且つ螺旋状導体７の外側を回るループを描く磁界が発生し、この磁界が金属体表面に対して垂直に通過することによって金属体の面内方向に電界が誘起され、その金属体も放射体として作用する。また、その金属体が無線ＩＣデバイス１０より広い面積を有した場合、で無線ＩＣデバイス１０単体の場合より放射利得を大幅に高めることができる。

なお、螺旋状導体７の螺旋中心軸が螺旋状導体７の長軸方向になる場合に、螺旋状導体７の螺旋中心軸と電磁結合モジュール１とを略並行に配置することによって、無線ＩＣデバイス１０の厚み方向寸法が大きくなることがない。

《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。図２に示した無線ＩＣデバイスと異なるのは、螺旋状導体７及び直線状導体２に対する電磁結合モジュール１の向きである。この無線ＩＣデバイス１１は給電回路基板４に無線ＩＣチップ５を実装してなる電磁結合モジュール１、螺旋状導体７、直線状導体２、及び給電用導体８ａ，８ｂを備えている。螺旋状導体７、直線状導体２、及び給電用導体８ａ，８ｂはモールド樹脂９によって樹脂モールドしている。電磁結合モジュール１はモールド樹脂９の図における上面に貼着することによって、給電用導体８ａ，８ｂと容量結合する。

このように、螺旋状導体７の螺旋中心軸と電磁結合モジュール１とを略垂直に配置することによって、螺旋状導体７の構造を簡素化することができる。

図７は、第２の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの導体板に対する取り付け状態を示す斜視図であり、図８は無線ＩＣデバイスが取り付けられた導体板表面の電流強度分布の例を示す図である。

導体板３０は所定範囲に広がる金属板であり、物品の一部または物品に取り付けるものである。この例ではそのコーナー部分に無線ＩＣデバイス１１を取り付けている。導体板３０に対して、モールド樹脂９によりモールドされたままの無線ＩＣデバイス１１を接着剤で貼着している。

図７（Ａ）は全体図、図７（Ｂ）はその無線ＩＣデバイス１１付近の拡大図である。このように、螺旋状導体の軸が導体板３０の面に対して垂直になるように取り付けている。

図８は導体板３０の表面における電流強度［Ａ／ｍ］を濃度で表したものである。このように無線ＩＣデバイス１１を中心としてそこから波面が拡がるように電流密度が分布している。このことで導体板３０の表面を電磁波が伝搬しているものと見なせる。

そのため、例えば金属体からなる物品の内部に無線ＩＣデバイスを配設しても、金属表面を電磁波が伝搬して物品の外部にも電磁波が輻射することになる。そのため、例えば、コンテナや金庫といった、外部に無線ＩＣデバイスを取り付けると無線ＩＣデバイスが破損してしまう可能性がある物品に対しても、その内部に取り付けることによって、無線ＩＣデバイスとしての機能を損なうことがない。

《第３の実施形態》
図９は第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図である。この無線ＩＣデバイス１２は、電磁結合モジュール１、螺旋状導体７ａ、直線状導体２ａ及び給電用導体８０ａ，８０ｂを備えている。この例で給電用導体８０ａ，８０ｂがそれぞれ螺旋状導体７ａの一部と接続し、直線状導体２ａは螺旋状導体７ａの一方の端部に接続されている。

上記構成であっても、螺旋状導体７ａは放射体として作用し、高利得な無線ＩＣデバイスが得られる。

上記の通り、螺旋状導体７ａの一部に電磁結合モジュール１の２つの結合部がタップ給電のように結合することによって、その２つの結合部から螺旋状導体７を見たインピーダンスが誘導性になるため、電磁結合モジュール１の結合部が容量性である場合に整合がとりやすくなる。

なお、図２に示したものと同様に、螺旋状導体７ａ、直線状導体２ａ、給電用導体８０ａ，８０ｂは、その周囲全体をモールド樹脂で樹脂モールドしても良い。

《第４の実施形態》
図１０は第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図である。図９に示したものと異なり、この無線ＩＣデバイス１３は、螺旋状導体が非連続である。但し、螺旋の向きは等しい。この螺旋状導体７ｂ，７ｃの各々の螺旋の一部が給電用導体８０ｃ，８０ｄに結合し、電磁結合モジュール１とそれぞれの螺旋が結合している。また、直線状導体２ｂはこの螺旋状導体７ｂ，７ｃの何れか一方（この実施形態では螺旋状導体７ｂ）と導通している。その他の構造は図９に示したものと同様である。

上記構造であっても、螺旋状導体７ｂ，７ｃは放射体として作用し、高利得な無線ＩＣデバイスが得られる。

上記の通り、導通した螺旋状導体７ｂ，７ｃに対して電磁結合モジュール１の２つの結合部を結合させることによって、その２つの結合部から螺旋状の導体を見たインピーダンスが容量性になるため、電磁結合モジュール１の結合部が誘導性である場合に整合がとりやすくなる。

また、螺旋状導体７ｂ，７ｃ、直線状導体２ｂの大きさを選択することによりインピーダンスの実部と虚部を比較的容易に調整することができる。

なお、図２に示したものと同様に、螺旋状導体７ｂ，７ｃ、直線状導体２ｂ、給電用導体８０ｃ，８０ｄは、その周囲全体をモールド樹脂で樹脂モールドしても良い。

《第５の実施形態》
図１１は第５の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図である。図９、図１０に示したものと異なり、この無線ＩＣデバイス１４は、２つの螺旋状導体７ｄ，７ｄの中心軸の向きが互いに異なっていることである。また、直線状導体２ｃ，２ｃは二つの螺旋状導体７ｄ，７ｄのそれぞれの螺旋中心軸に平行になるように内部に配置している。また、螺旋状導体７ｄの一方端は給電用導体８０ｅに導通し、他方端は開放している。直線状導体２ｃの一方端は給電用導体８０ｆに導通し、他方端は開放している。その他の構成は図９，図１０に示したものと同様である。

上記の通り、２つの螺旋状導体７ｄ，７ｄの中心軸を異なる向きに配置することによって、指向性の設定が容易となる。すなわち一方の螺旋状導体７ｄによる指向特性と他方の螺旋状導体７ｄによる指向特性とがそれぞれに有効であるので、その合成により、ほぼ無指向性を得ることができる。

なお、図２に示したものと同様に、直線状導体２ｃ，２ｃ、螺旋状導体７ｄ，７ｄ及び給電用導体８０ｅ，８０ｆは、その周囲全体をモールド樹脂で樹脂モールドしても良い。

《第６の実施形態》
図１２（Ａ）は第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの外観斜視図であり、図１２（Ｂ）はその透視斜視図である。この無線ＩＣデバイス１５は図１２（Ａ）に示す通りアンテナモジュール２１とそれに貼着した無線ＩＣチップ５とからなる。

アンテナモジュール２１は図１２（Ｂ）に示す通り、螺旋状導体７と直線状導体２と、これら２つの導体と無線ＩＣチップ５との間のインピーダンス整合及び共振周波数の設定等を行う給電回路部６とを備えている。

図１３は図１２に示した無線ＩＣデバイス１５の分解斜視図である。給電回路部６は、インダクタ電極４２ａ〜４２ｄ，４３ａ〜４３ｅ，４４ａ〜４４ｅとから構成している。

図１４は上記給電回路部６の等価回路図である。ここでインダクタＬ１は図１３に示したインダクタ電極４２ａ〜４２ｄによるインダクタ、インダクタＬ２は図１３に示したインダクタ電極４３ａ〜４２ｅからなるインダクタ、インダクタＬ３は図１３に示したインダクタ電極４４ａ〜４４ｅからなるインダクタである。

このように給電回路部６はインダクタＬ１〜Ｌ３と各インダクタ間あるいは１つのインダクタ電極間で発生する浮遊容量とで無線ＩＣチップ５と螺旋状導体７及び直線状導体２との間のインピーダンス整合をとると共に、螺旋状導体７及び直線状導体２の共振周波数を無線ＩＣデバイス１５で用いる周波数に調整する。

上記給電回路部６、螺旋状導体７、及び直線状導体２は、共に多層基板に構成している。すなわち、各電極パターンを形成した誘電体層を積層し、焼成することによってアンテナモジュール２１を構成している。

上記の通り、放射体を多層基板で構成することにより、さらにはそれと共に給電回路部を多層基板で構成することにより、放射体の占有面積及び体積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる。

また、無線ＩＣチップが螺旋状導体からなる放射体から直流的に絶縁されるので、無線ＩＣチップが静電破壊されることなく、静電気に対する耐性を高めることができる。

なお、本実施形態においても第１の実施形態のように給電回路部６と螺旋上導体７との間に給電用導体を配置しても構わない。

図１５はこの第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイスを導体板に取り付けた例を示す斜視図である。導体板３０は所定範囲に広がる金属板、または金属膜を備えたシートや板であり、この例では無線ＩＣデバイス１５をその端部付近に貼着している。

《第７の実施形態》
図１６（Ａ）は第７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの外観斜視図であり、図１６（Ｂ）はその透視斜視図である。この無線ＩＣデバイス１６は図１６（Ａ）に示す通りアンテナモジュール２２とそれに貼着した無線ＩＣチップ５とから構成している。

アンテナモジュール２２は図１６（Ｂ）に示す通り、螺旋状導体７、直線状導体２と、これら２つの導体と無線ＩＣチップ５との間のインピーダンス整合及び共振周波数の設定等を行う給電回路部６とを備えている。

図１７は、図１６に示した無線ＩＣデバイス１６の分解斜視図である。給電回路部６は、キャパシタ電極３６ａ〜３６ｄと、インダクタ電極４２ａ〜４２ｄ，４３ａ〜４３ｅ，４４ａ〜４４ｅとから構成している。この給電回路部６の等価回路は図１４に示した回路に等しい。

上記給電回路部６、螺旋状導体７、及び直線状導体２は、共に多層基板に構成している。すなわち、各層に電極パターンを形成した誘電体層を積層し、焼成することによって、アンテナモジュール２２を構成している。

このように、放射体を多層基板で構成することにより、さらにはそれとともに給電回路部を多層基板で構成することにより、放射体の占有面積および体積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる。

この第７に係る無線ＩＣデバイスを導体板に取り付けた例を示す斜視図は図１５と同様である。

《第８の実施形態》
図１８（Ａ）は第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図であり、図１８（Ｂ）はその透視斜視図である。この無線ＩＣデバイス１７は図１８に示す通りアンテナモジュール２３とそれに貼着した無線ＩＣチップ５とから構成している。

アンテナモジュール２３は図１８（Ｂ）に示す通り、螺旋軸の向きが異なる螺旋状導体７ｄ，７ｄと直線状導体２ｃ，２ｃとを備えている。また、この螺旋状導体７ｄ，７ｄ及び直線状導体２ｃ，２ｃ、これらの放射体と無線ＩＣチップ５との間のインピーダンス整合及び共振周波数の設定等を行う給電回路部６とを備えている。

この無線ＩＣデバイス１７の分解斜視図は図１３とほぼ同様であり、等価回路は図１４と同様である。

上記第６・第７の実施形態と同様に、放射体を多層基板で構成することにより、さらにはそれと共に給電回路部を多層基板で構成することにより、放射体の占有面積及び体積を小さくすることができ、無線ＩＣデバイスの小型化が図れる
また、無線ＩＣチップが螺旋状導体からなる放射体から直流的に絶縁されるので、無線ＩＣチップが静電破壊されることなく、静電気に対する耐性を高めることができる。

この第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１７を導体板に取り付けた例を示す斜視図は図１５とほぼ同様である。

《第９の実施形態》
図１９、図２０は第９の実施形態に係る２つの無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。

この無線ＩＣデバイス１８，１９はいずれも電磁結合モジュール１、螺旋状導体７、直線状導体２、モールド樹脂９、及び給電用導体８ａ、８ｂで構成している。電磁結合モジュール１は給電回路基板４とそれに搭載した無線ＩＣチップ５とで構成している。また、螺旋状導体７、直線状導体２、及び給電用導体８ａ，８ｂはモールド樹脂９の内部に埋設していて、モールド樹脂９の外面には電極を露出していない。このモールド樹脂９の上面に電磁結合モジュール１を搭載（貼着）することによって電磁界的に結合させている。

電磁結合モジュール１は、給電回路基板４と無線ＩＣチップ５とで構成している。図２に示したものと異なり、この給電回路基板４は電極パターンを表面に形成したフレキシブル基板で構成している。このフレキシブル基板にはＰＥＴフィルムを用いることができる。

図１９の例では、フレキシブル基板の上面に無線ＩＣチップ５と導通する２つのキャパシタ電極を形成している。このキャパシタ電極は給電用導体８ａ，８ｂとの間に容量を形成し、容量結合する。

図２０の例では、フレキシブル基板の上面に無線ＩＣチップ５と導通する２つのインダクタ電極を形成している。このインダクタ電極は給電用導体８ａ，８ｂと電磁界結合する。

何れの構成でも、給電回路基板４を、電極パターンを形成したフレキシブル基板で構成することによって、電極形成回数が少なくなるので全体に安価に構成できる。また、全体に薄型化できる。

《第１０の実施形態》
図２１は無線ＩＣデバイスを備えたノート型パソコンの斜視図であり、図２２はこのノート型パソコン内部の回路基板の主要部の断面図である。ノート型パソコン内の回路基板３１には、電子部品３３、３４と共に、無線ＩＣチップ５とアンテナモジュール２４とからなる無線ＩＣデバイス２０を取り付けている。回路基板３１の上面には所定面積に広がる電極パターン３２を形成している。この電極パターン３２はアンテナモジュール２４内の螺旋状導体と結合して放射体として作用する。そのため、無指向性で且つ高利得な、無線ＩＣデバイスが得られる。

このように、電子機器内の回路基板に形成された電極パターンを、放射体として作用する導体として利用することによって、電子機器に備える回路基板をそのまま利用でき、且つ電磁結合モジュール及び導体の実装が容易となる。

また、その他の例として、図２１に示したノート型パソコンの内部で液晶パネルの背面に設けられている金属パネルに無線ＩＣデバイスを貼付して、その金属パネルをアンテナの放射体として作用させるようにしても良い。これにより、電子機器内に設けられるコンポーネントをそのまま利用することができ、大型化・コストアップすることもない。

なお、各実施形態で示した無線ＩＣデバイスに備える螺旋状導体はヘリカルアンテナとして作用させることができるので、無線ＩＣデバイス用途以外での通信用アンテナとして用いても良い。例えば、円偏波の電磁波を受信するＧＰＳアンテナとして用いるようにしても良い。その場合、螺旋状導体の所定距離離れた２ヶ所に対して別途他の通信システム用の電磁結合モジュールを結合するように設けることで実現できる。

特許文献１に示されている無線ＩＣデバイスの構成を示す図である。第１の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。第１の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの分解斜視図である。第１の実施例に係る無線ＩＣデバイスの給電回路基板の構成及び無線ＩＣチップとの関係を示す分解斜視図である。給電回路基板の等価回路図である。第２の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。導体板に対する無線ＩＣデバイスの取り付け状態を示す斜視図である。導体板表面の電流強度分布の例を示す図である。第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図である。第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図である。第５の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図である。第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図及び透視斜視図である。第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの分解斜視図である。給電回路基板の等価回路図である。無線ＩＣデバイスを導体板に取り付けた例を示す斜視図である。第７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図及び透視斜視図である。第７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの分解斜視図である。第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの斜視図及び透視斜視図である。第９の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。第９の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの透視斜視図である。第１０の実施形態に係る無線ＩＣデバイスを備えたノート型パソコンの斜視図である。第１０の実施形態に係る無線ＩＣデバイスを備えたノート型パソコン内部の回路基板の主要部の断面図である。

符号の説明

１…電磁結合モジュール
２、２ａ〜２ｃ…直線状導体
４…給電回路基板
５…無線ＩＣチップ
６…給電回路部
７、７ａ〜７ｄ…螺旋状導体
８ａ、８ｂ…給電用導体
９…モールド樹脂
１０〜２０…無線ＩＣデバイス
２１〜２４…アンテナモジュール
３０…導体板
３１…回路基板
３２…電極パターン
３３、３４…電極パターン
３５ａ〜３５ｄ…無線ＩＣチップ実装用ランド
３６ａ、３６ｂ…キャパシタ電極
４１Ａ〜４１Ｈ…誘電体層
４２〜４４…インダクタ電極
５１、５２…キャパシタ電極
８０ａ〜８０ｆ…給電用導体
Ｃ１、Ｃ２…キャパシタ
Ｌ１〜Ｌ３…インダクタ

Claims

無線ＩＣチップと、インダクタンス素子を含み、前記無線ＩＣチップに導通すると共に外部回路に結合する給電回路基板とからなる電磁結合モジュールと、
前記電磁結合モジュールと結合する螺旋状の導体からなる第１の放射体と、
前記第１の放射体の内部に、螺旋中心軸に平行に配置された第２の放射体と、
を備えたことを特徴とする無線ＩＣデバイス
前記給電回路基板内に共振回路を備えた請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板内に整合回路を備えた請求項１または２に記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体の一方端が前記電磁結合モジュールの第１の結合部に結合され、他方端が開放され、
前記第２の放射体の一方端が前記電磁結合モジュールの第２の結合部に結合され、他方端が開放された、請求項１〜３に記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体の螺旋中心軸と、前記電磁結合モジュールの主面とが略平行に配置された請求項１〜４に記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体の螺旋中心軸と、前記電磁結合モジュールの主面とが略垂直に配置された請求項１〜４に記載の無線ＩＣデバイス。
前記第２の放射体の一部が螺旋形状である請求項１〜６の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体の螺旋形状部分と前記第２の放射体の螺旋形状部分とが接続された請求項７に記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体は、螺旋の中心軸が互いに異なる向きに配置した複数の放射体で構成した請求項１〜８の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体を所定範囲に広がる導体表面または導体表面の近傍に配置された請求項１〜９の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記導体は電子機器内の回路基板に形成された電極パターンである請求項１０に記載の無線ＩＣデバイス。
前記導体は電子機器内のコンポーネントに設けられた金属板である請求項１０に記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板を、複数の電極層を備えた多層基板で構成した請求項１〜１２の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板を、電極パターンを形成したフレキシブル基板で構成した請求項１〜１３の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体及び前記第２の放射体を、複数の電極層を備えた多層基板で構成した請求項１〜１４の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板、前記第１の放射体、及び前記第２の放射体を、複数の電極層を備えた１つの多層基板で構成した請求項１〜１２の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。
前記第１の放射体、及び前記第２の放射体に複数の異なる通信システム用の電磁結合モジュールを結合させた請求項１〜１６の何れかに記載の無線ＩＣデバイス。