JP4333821B2 - 無線icデバイス - Google Patents
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Description
(1)RF−ID用の周波数で放射電極として作用するとともに前記RF−ID用の周波数とは異なる周波数で共振する共振電極として作用する放射・共振共用電極を基材に備え、前記放射・共振共用電極に導通または電磁界結合するRF−ID用の無線ICを前記基材に実装した構造とする。
(1)放射・共振共用電極はRF−ID用の周波数で放射電極として作用し、且つRF−ID用の周波数とは異なる周波数で共振するので、RF−IDタグと共振タグの複合タグとして作用する。その際、RF−IDタグ用のアンテナと共振タグ用のアンテナとを個別に設ける必要がないので全体に小型化できる。しかもRF−IDタグ用アンテナと共振タグ用アンテナ同士の干渉による放射特性の劣化がないので放射特性に優れた無線ICデバイスが構成できる。
図2は第1の実施形態に係る無線ICデバイスの構成を示す図である。図2(A)はその平面図、図2(B)は図2(A)におけるa−b間の断面図である。この無線ICデバイス101は基材(絶縁シート)21に所定の各種電極を形成するとともに無線ICチップからなる無線IC31を搭載したものである。
図3(A)は無線IC31を実装する前の状態を示している。交差線路電極25と、基材21を介してそれに交差する線路電極部22との間(A部)に容量が生じているが、RF−IDの周波数帯ではその容量によるインピーダンスが非常に低い。また容量電極部23−24間の容量についても同様にRF−IDの周波数帯ではそのインピーダンスが非常に低い。そのため、RF−IDタグの周波数帯(たとえばUHF帯である900MHz)においては図3(B)のように線路電極部22、容量電極部23,24、および交差線路電極25が連続した1つの放射・共振共用電極20として作用する。この放射・共振共用電極20ともう1つの放射電極33とがダイポールアンテナとして作用する。
図4は第2の実施形態に係る無線ICデバイスの平面図である。図2に示した例ではスパイラル状の線路電極部22の一辺および基材21の一辺に沿って直線状の放射電極33を形成したが、この図4に示す例では放射電極33の形状をそれとは異ならせたものである。図4(A)の例では、放射電極33aを線路電極部22の一辺および基材21の一辺に沿って往復するように折り返した形状としている。
図4(A)に示した構造では基材21の面積をほとんど増大させることなく放射電極33aの等価的な線路長(電気長)を稼ぐことができ、RF−IDタグの必要な周波数を得るのに要する基材21の面積をその分縮小化できる。
図5は第3の実施形態に係る無線ICデバイスの構造を示す図であり、(A)は平面図、(B)はその主要部の断面図である。図2に示した例では基材21の上面と下面にそれぞれ各種電極を形成して、基材21を挟んで対向する容量電極部に容量を構成したが、この図5に示す例では基材21の上面だけを利用して回路を構成している。すなわち基材21の上面にスパイラル形状の線路電極部22、およびその内周端に連続する容量電極部23をそれぞれ形成し、これらの電極上に絶縁層27を被覆して、その絶縁層27の上面で容量電極部23に対向する位置に容量電極部24を形成している。また、絶縁層27の上面で容量電極部24と線路電極部22の外周端との間を接続する交差線路電極25を形成している。そして交差線路電極25の端部と線路電極部22の外周端との間をパンチングして表裏接続部26としている。放射電極33については基材21の上面であっても、絶縁層27の上面であってもよい。但し、基材21の上面に形成する場合には、放射電極33の少なくとも無線ICの実装箇所に絶縁層27の開口部を設けておく。
図6は第4の実施形態に係る無線ICデバイスの平面図、図7はこの無線ICデバイス104で用いる電磁結合モジュール30の断面図である。
図8は第5の実施形態に係る無線ICデバイスの平面図である。この第5の実施形態に係る無線ICデバイス105は、2つの共振タグ用の放射・共振共用電極20a,20bをRF−ID用の放射電極に兼用したものである。
図9は第6の実施形態に係る無線ICデバイスの部分平面図である。第1〜第5のいずれの実施形態でもシート状の基材に構成して、それを物品に貼付すること等によって利用するように構成したが、この第6の実施形態に係る無線ICデバイス106は、たとえば移動体通信システムの端末装置(携帯電話)の実装基板に構成したものである。
図10は第7の実施形態に係る無線ICデバイスの平面図である。第1〜第6の実施形態ではいずれも容量電極部を、スパイラル形状をなす線路電極部の内部に配置したが、この図10に示す例では、スパイラル形状をなす線路電極部の外部に容量電極部を配置している。すなわち基材21の上面にスパイラル状の線路電極部22およびその外周端から連続する容量電極部23を形成し、基材21の下面には、容量電極部23に対向する位置に容量電極部24を形成するとともに、その容量電極部24と線路電極部22の内周端に対向する位置まで延びる交差線路電極25を形成している。そしてこの交差線路電極25の端部と線路電極部22の内周端とを表裏導通させている。このような構成によって、線路電極部22、容量電極部23,24、および交差線路電極25からなる放射・共振共用電極20が共振タグの共振回路として作用する。
図11は第8の実施形態に係る無線ICデバイスの平面図である。基材21の上面には、全体にループ状で且つ部分的にメアンダ状に形成した放射・共振共用電極20を形成している。また基材21の上面にはL字型の放射電極33を形成している。この放射電極33の端部と放射・共振共用電極20の一部とにそれぞれ端子電極が導通するように無線IC31を実装している。放射・共振共用電極20はループアンテナとして作用し、閉ループを構成しているので、その分布定数的なインダクタンス成分とキャパシタンス成分とによって共振周波数が定まり、この共振周波数を共振タグの周波数に設定している。したがって放射・共振共用電極20は共振タグの共振回路として作用する。一方、RF−IDタグの周波数帯では、放射・共振共用電極20一様な金属板状の放射電極として作用し、放射電極33とともにダイポールアンテナを構成する。
13−インダクタ導体
14−キャパシタ電極
20−放射・共振共用電極
21−基材
22−線路電極部
23,24−容量電極部
25−交差線路電極
26−表裏接続部
27−絶縁層
30−電磁結合モジュール
31−無線IC
32−給電回路基板
33−放射電極
34−無線ICチップ
40−実装基板
41−グランド電極
42−非グランド領域
101〜108−無線ICデバイス
Claims (10)
- RF−ID用の周波数で放射電極として作用するとともに前記RF−ID用の周波数とは異なる周波数で共振する共振電極として作用する放射・共振共用電極を基材に備え、前記放射・共振共用電極に導通または電磁界結合するRF−ID用の無線ICを前記基材に実装してなる無線ICデバイス。
- 前記放射・共振共用電極は、線路電極部と、当該線路電極部の両端間に容量を形成する容量電極部とから成る、請求項1に記載の無線ICデバイス。
- 前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する2つの容量電極から成り、前記線路電極部は前記容量電極部の周囲を複数回周回するスパイラル形状を成し、前記スパイラル形状を成す線路電極部の内周端に接続される容量電極に対向する容量電極と前記スパイラル形状をなす線路電極部の外周端との間を接続する交差線路電極を前記基材に備え、前記交差線路電極の近傍に前記無線ICを実装した、請求項2に記載の無線ICデバイス。
- 前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する2つの容量電極から成り、前記2つの容量電極のうち一方の容量電極の近傍に前記無線ICを実装した、請求項2に記載の無線ICデバイス。
- 前記基材に前記放射・共振共用電極を1対設けるとともに、前記無線ICが前記1対の放射・共振共用電極のそれぞれに導通または結合した、請求項1〜4のうちいずれか1項の記載の無線ICデバイス。
- 前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を前記基材に備え、前記無線ICが前記放射・共振共用電極および前記放射電極に導通または電磁界結合した、請求項1〜4のうちいずれか1項の記載の無線ICデバイス。
- 前記スパイラル形状をなす前記線路電極部の内側に前記容量電極部を配置し、前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の外側に、前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を配置した、請求項3に記載の無線ICデバイス。
- 前記放射電極の線路長を前記RF−ID用の周波数でのほぼ1/4波長に対応させ、前記放射・共振共用電極の共振周波数を前記RF−ID用の周波数より低い周波数とした、請求項6または7に記載の無線ICデバイス。
- 前記無線ICは、前記放射・共振共用電極に導通する無線ICチップである、請求項1〜8のうちいずれかに記載の無線ICデバイス。
- 前記無線ICは、インダクタを含む整合回路を備えた給電回路基板と、当該給電回路基板の上面に搭載されて前記整合回路に導通する無線ICチップと、から成る電磁結合モジュールである、請求項1〜8のうちいずれかに記載の無線ICデバイス。
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