JP4367540B2 - 無線icデバイス用部品 - Google Patents
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Description
部に形成される。共振回路を多層基板で構成することにより、共振回路を構成する素子(電極パターンなど)を基板の表面のみならず内部にも形成することができ、基板の小型化を図ることができる。また、共振回路素子のレイアウトの自由度が高くなり、共振回路の高性能化を図ることも可能になる。多層基板は、複数の樹脂層を積層してなる樹脂多層基板であってもよく、あるいは、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板であってもよい。また、薄膜形成技術を利用した薄膜多層基板であってもよい。セラミック多層基板である場合、セラミック層は低温焼結セラミック材料で形成することが好ましい。抵抗値の低い銀や銅を共振回路部材として用いることができるからである。
。
第1実施例である無線ICデバイス1aは、モノポールタイプであり、図1及び図2に示すように、無線ICチップ5と、上面に無線ICチップ5を搭載した給電回路基板10と、該給電回路基板10を貼着した放射板20とで構成されている。無線ICチップ5は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路を含み、必要な情報がメモリされており、給電回路基板10に内蔵された給電回路16と直接的にDC接続されている。
い。貼着時の位置精度に厳しさが要求されず、安定した電気的特性が得られる。
板20のサイズを変化させても、共振周波数特性が変化することはない。また、インダクタンス素子Lを構成するコイル状電極パターンは、その巻回軸が放射板20と平行に形成されているため、中心周波数が変動しないという利点を有している。また、無線ICチップ5の後段に、キャパシタンス素子C1,C2が挿入されているため、この素子C1,C2で低周波数のサージをカットすることができ、無線ICチップ5をサージから保護できる。
第2実施例である無線ICデバイス1bは、図8に示すように、放射板20を90度に分岐させたものである。即ち、放射板20をx−y平面内においてx軸方向に延在する放射部20aとy軸方向に延在する放射部20bにて構成し、放射部20aの延長線上を給電部20dとし、該給電部20d上に無線ICチップ5を搭載した給電回路基板10が貼着されている。
第3実施例である無線ICデバイス1cは、図9(A),(B)に示すように、放射板20をx−y−z空間において、x軸方向、y軸方向、z軸方向に延在する放射部20a,20b,20cにて構成し、放射部20aの延長線上を給電部20dとし、該給電部20d上に無線ICチップ5を搭載した給電回路基板10が貼着されている。
第4実施例である無線ICデバイス1dは、図10に示すように、広い面積のフレキシブルな絶縁性を有するプラスチックフィルム21上に広い面積の放射板20をアルミ箔などで形成したもので、無線ICチップ5を搭載した給電回路基板10が放射板20の任意の位置に接着されている。
あり、さらに、給電回路基板10の接着位置にそれほど高い精度が要求されない利点を有している。
第5実施例である無線ICデバイス1eは、図11に示すように、アルミ箔などで形成した広い面積の放射板20をメッシュ状としたものである。メッシュは放射板20の全面に形成されていてもよく、あるいは、部分的に形成されていてもよい。
第6実施例である無線ICデバイス1fは、図12に示すように、フィルム21上の給電回路基板10との接合面を含めてそれ以外の面(ここでは全面)に放射板20を介して接着剤18が塗布されている。この接着剤18にて無線ICデバイス1fを物品の任意の部分に貼着可能である。
第7実施例である無線ICデバイス1gは、図13に等価回路として示すように、給電回路基板10に給電回路16としてコイル状電極パターンからなるインダクタンス素子Lを内蔵したものである。LC並列共振回路を構成するキャパシタンス素子Cはインダクタンス素子Lの導体パターン間の浮遊容量(分布定数型の容量)として形成される。
第8実施例である無線ICデバイス1hは、図14に等価回路として示すように、ダイポールタイプの給電回路16及び放射板20を備えたデバイスであり、給電回路基板に二つのLC並列共振回路からなる給電回路16を内蔵している。インダクタンス素子L1及びキャパシタンス素子C1は無線ICチップ5の第1ポート側に接続され、インダクタンス素子L2及びキャパシタンス素子C2は無線ICチップ5の第2ポート側に接続され、それぞれ、放射板20,20と対向している。インダクタンス素子L1とキャパシタンス素子C1の端部は開放端とされている。なお、第1ポートと第2ポートは差動回路のI/
Oを構成している。
第9実施例である無線ICデバイス1iは、図15に等価回路として示すように、ダイポールタイプの給電回路16及び放射板20を備えたデバイスであり、給電回路基板に二つのLC直列共振回路からなる給電回路16を内蔵している。各インダクタンス素子L1,L2は放射板20,20と対向し、各キャパシタンス素子C1,C2はグランドに接続される。
第10実施例である無線ICデバイス1jは、図16に示すように、モノポールタイプであり、給電回路基板10に内蔵したインダクタンス素子Lとキャパシタンス素子CとでLC直列共振回路からなる給電回路16を構成したものである。図17に示すように、インダクタンス素子Lを構成するコイル状電極パターンは、その巻回軸が放射板20と垂直に形成され、給電回路16は放射板20と主として磁気的に結合している。
aを介して接続用電極32に接続され、さらに半田バンプ6を介して無線ICチップ5と接続され、インダクタンス素子Lの一端はビアホール導体33bを介して接続用電極32に接続され、さらに半田バンプ6を介して無線ICチップ5と接続される。
第11実施例である無線ICデバイス1kは、図19に等価回路として示すように、前記第10実施例で示したインダクタンス素子Lのコイル状電極パターンの巻回幅(コイル径)を放射板20に向かって徐々に大きく形成したものである。他の構成は前記第10実施例と同様である。
第12実施例である無線ICデバイス1lは、図20に等価回路として示すように、ダイポールタイプであり、給電回路基板10に二つのLC直列共振回路からなる給電回路16を内蔵したものである。
16(インダクタンス素子L1とキャパシタンス素子C1からなるLC直列共振回路及びインダクタンス素子L2とキャパシタンス素子C2からなるLC直列共振回路)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、給電回路16にて所定の周波数に整合させた後、給電回路16のインダクタンス素子L1,L2から、磁界結合を介して放射板20に送信信号を伝え、放射板20からリーダライタに送信、転送する。
第13実施例である無線ICデバイス1mは、図22に示すように、セラミックあるいは耐熱性樹脂からなるリジッドな単層の給電回路基板50の表面にコイル状電極パターン、即ち、スパイラル型のインダクタンス素子からなる給電回路56を設けたものである。給電回路56の両端部は無線ICチップ5と半田バンプを介して直接的に接続され、給電回路基板50は放射板20を保持するフィルム21上に接着剤にて貼着されている。また、給電回路56を構成する互いに交差する導体パターン56aと導体パターン56b,56cは図示しない絶縁膜によって隔てられている。
第14実施例である無線ICデバイス1nは、図23に示すように、給電回路56のコイル状電極パターンを給電回路基板50に内蔵したものである。給電回路基板50は、図24に示すように、誘電体からなるセラミックシート51A〜51Dを積層、圧着、焼成したもので、接続用電極52とビアホール導体53aを形成したシート51A、導体パターン54aとビアホール導体53b,53cを形成したシート51B、導体パターン54bを形成したシート51C、無地のシート51D(複数枚)からなる。
第15実施例である無線ICデバイス1oは、図25に等価回路として示すように、無線ICチップ5と給電回路基板10とを容量結合したものであり、給電回路基板10と放射板20とはDC接続により接続されている。給電回路基板10には、二つのLC直列共振回路からなる給電回路16を内蔵している。インダクタンス素子L1,L2はその巻回軸が放射板20と垂直に位置し、一端はキャパシタンス素子C1,C2を構成するキャパシタ電極65a,65b(図26参照)に接続され、他端は基板10の底面側表面に設けられた接続用電極62により互いに直結されている。また、キャパシタンス素子C1,C2を構成するキャパシタ電極66a,66b(図26参照)は無線ICチップ5の裏面に形成されている。
第16実施例である無線ICデバイス1pは、図27に等価回路として示すように、給電回路基板10と放射板20とを容量結合したものである。給電回路基板10には、二つのLC直列共振回路からなる給電回路16を内蔵している。インダクタンス素子L1,L2の一端は無線ICチップ5に接続され、他端は基板10の表面に設けられたキャパシタンス素子C1,C2を構成するキャパシタ電極72a,72b(図28参照)に接続されている。また、キャパシタンス素子C1,C2を構成するいま一つのキャパシタ電極は放射板20の端部20a,20bが担っている。
送信、転送する。
第17実施例である無線ICデバイス1qは、図29に等価回路として示すように、給電回路16が互いに磁気結合するインダクタンス素子L1,L2を備え、インダクタンス素子L1はキャパシタンス素子C1a,C1bを介して無線ICチップ5と接続され、かつ、インダクタンス素子L2とキャパシタンス素子C2a,C2bを介して並列に接続されている。換言すれば、給電回路16は、インダクタンス素子L1とキャパシタンス素子C1a,C1bとからなるLC直列共振回路と、インダクタンス素子L2とキャパシタンス素子C2a,C2bとからなるLC直列共振回路を含んで構成されており、各共振回路は図29でMで示される磁界結合によって結合されている。そして、インダクタンス素子L1,L2の双方が放射板20と磁気的に結合している。
第18実施例である無線ICデバイス1rは、図32に等価回路として示すように、給電回路16が互いに高い結合度をもって磁気結合するインダクタンス素子L1,L2を備えている。インダクタンス素子L1は無線ICチップ5に設けたインダクタンス素子L5と磁気結合し、インダクタンス素子L2はキャパシタンス素子C2とでLC直列共振回路を形成している。また、キャパシタンス素子C1は放射板20と容量結合し、キャパシタンス素子C1,C2の間にいま一つのキャパシタンス素子C3が挿入されている。
第19実施例である無線ICデバイス1sは、図35に等価回路として示すように、給電回路16が互いに高い結合度をもって磁気結合するインダクタンス素子L1,L2,L
3を備えている。インダクタンス素子L1は無線ICチップ5に設けたインダクタンス素子L5と磁気結合し、インダクタンス素子L2はキャパシタンス素子C1a,C1bとでLC直列共振回路を形成し、インダクタンス素子L3はキャパシタンス素子C2a,C2bとでLC直列共振回路を形成している。また、インダクタンス素子L1,L2,L3はそれぞれ放射板20と磁気結合している。
第20実施例である無線ICデバイス1tは、給電回路基板110を単層基板で構成したものであり、その等価回路は図3と同様である。即ち、給電回路16はインダクタンス素子Lの両端にキャパシタンス素子C1,C2が接続されたLC直列共振回路にて構成されている。給電回路基板110は、誘電体からなるセラミック基板であり、図37に示すように、表面にはキャパシタ電極111a,111bが形成され、裏面にはキャパシタ電極112a,112bと導体パターン113が形成されている。キャパシタ電極111a,112aにてキャパシタンス素子C1が形成され、キャパシタ電極111b,112bにてキャパシタンス素子C2が形成される。
第21実施例である無線ICデバイス1uは、インダクタンス素子Lをミアンダ状のライン電極パターンで形成したものであり、その等価回路は図3と同様である。即ち、給電回路16はインダクタンス素子Lの両端にキャパシタンス素子C1,C2が接続されたLC直列共振回路にて構成されている。給電回路基板110は、誘電体からなるセラミックの単層基板であり、図43に示すように、表面にはキャパシタ電極121a,121bが形成され、裏面にはキャパシタ電極122a,122bとミアンダ状の導体パターン123が形成されている。キャパシタ電極121a,122aにてキャパシタンス素子C1が形成され、キャパシタ電極121b,122bにてキャパシタンス素子C2が形成される。
第22実施例である無線ICデバイス1vは、図44に等価回路として示すように、給電回路16が互いに磁気結合(符号Mで示す)するインダクタンス素子L1,L2を備え、インダクタンス素子L1は一端がキャパシタンス素子C1及び接続用電極131aを介して無線ICチップ5と接続されるとともに、キャパシタンス素子C2を介してインダクタンス素子L2の一端と接続されている。また、インダクタンス素子L1,L2の他端はそれぞれ接続用電極131bを介して無線ICチップ5と接続されている。換言すれば、給電回路16は、インダクタンス素子L1とキャパシタンス素子C1とからなるLC直列共振回路と、インダクタンス素子L2とキャパシタンス素子C2とからなるLC直列共振回路を含んで構成されており、インダクタンス素子L1,L2の双方が放射板20と磁気的に結合している。
16(インダクタンス素子L1とキャパシタンス素子C1からなるLC直列共振回路及びインダクタンス素子L2とキャパシタンス素子C2からなるLC直列共振回路)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、給電回路16にて所定の周波数に整合させた後、給電回路16のインダクタンス素子L1,L2から、磁界結合を介して放射板20に送信信号を伝え、放射板20からリーダライタに送信、転送する。
第23実施例である無線ICデバイスは、図44に示した等価回路を有する給電回路16を備えた給電回路基板10にて構成されている。この給電回路基板10は、図46に示すように、図45に示した給電回路基板10と基本的に同様の構成を有し、さらに、インダクタ導体パターン136a〜136c,137a〜137cによって磁界が形成される部分に、反射器(反射パターン)138及び導波器(導波パターン)139を設けたものである。反射器138や導波器139は給電回路16から放射板20への放射特性や指向性を容易に調整することができ、外部からの電磁気的な影響を極力排除して共振特性の安定化を図ることができる。本第23実施例の作用効果は前記第22実施例と同様である。
第24実施例である無線ICデバイス1wは、給電回路150を逆Fアンテナ構成で形成した分布定数型共振回路によって形成したものであり、図47に示す等価回路を有している。詳しくは、図48に示すように、セラミックの多層基板からなる給電回路基板140は、第1面140aに設けたハイ側電極151と内蔵されたキャパシタ電極152と第2面140bに設けたロー側電極153とを備えている。ハイ側電極151は放射板20と磁界結合及び容量結合により電気的に接続されるとともに、給電ピン154にて無線ICチップ5のハイ側端子に接続されている。ロー側電極153は無線ICチップ5のロー側端子に接続され、かつ、短絡ピン155を介してハイ側電極151に接続されている。キャパシタ電極152はハイ側電極151と対向して容量を形成し、短絡ピン156を介してロー側電極153に接続されている。
第25実施例である無線ICデバイス1xは、給電回路160を逆Fアンテナ構成で形成した分布定数型共振回路によって形成したものであり、図49に示す等価回路を有している。詳しくは、図50に示すように、セラミックの多層基板からなる給電回路基板140は、第1面140aに設けたハイ側電極161と第2面140bに設けたロー側電極162とを備えている。ハイ側電極161は放射板20と磁界結合及び容量結合により電気的に接続されるとともに、給電ピン163にて無線ICチップ5のハイ側端子に接続されている。ロー側電極162は無線ICチップ5のロー側端子に接続され、かつ、短絡ピン164を介してハイ側電極161に接続されている。
第26実施例である無線ICデバイス1yは、給電回路170を逆Lアンテナ構成で形成した分布定数型共振回路によって形成したものであり、図51に示す等価回路を有している。詳しくは、図52に示すように、セラミックの多層基板からなる給電回路基板140は、第1面140aに設けたハイ側電極171と第2面140bに設けたロー側電極172とを備えている。ハイ側電極171は放射板20と磁界結合及び容量結合により電気的に接続されるとともに、給電ピン173にて無線ICチップ5のハイ側端子に接続されている。ロー側電極172は無線ICチップ5のロー側端子に接続されている。
第27実施例である無線ICデバイス1zは、給電回路180を逆Lアンテナ構成で形成した分布定数型共振回路によって形成したものであり、図53に示す等価回路を有している。詳しくは、図54に示すように、セラミックの多層基板からなる給電回路基板140は、第1面140aに設けたハイ側電極181と内蔵されたキャパシタ電極182と第2面140bに設けたロー側電極183とを備えている。ハイ側電極181は放射板20と磁界結合及び容量結合により電気的に接続されている。キャパシタ電極182はハイ側電極181と対向して容量を形成し、給電ピン184にて無線ICチップ5のハイ側端子に接続されている。ロー側電極183は無線ICチップ5のロー側端子に接続され、かつ、短絡ピン185を介してハイ側電極181に接続されている。
第28実施例である無線ICデバイス2aは、図55に示すように、無線ICチップ5と給電回路基板10とをリジッドな配線基板8上に搭載、並置し、給電回路基板10を接着剤18にて放射板20に貼着したものである。給電回路基板10は、例えば、図2に示した給電回路16を内蔵したもので、無線ICチップ5とは配線基板8上に設けた複数の
導体9によって電気的に接続されている。
第29実施例である無線ICデバイス2bは、図56に示すように、前記第28実施例に対して配線基板8にいま一つの放射板20を貼着し、一対の放射板20,20にて無線ICチップ5、給電回路基板10及び配線基板8を挟み込んだものである。その作用は第28実施例と同様であり、特に、給電回路16と放射板20,20との磁気結合効率が向上する。
第30実施例である無線ICデバイス2cは、図57に示すように、樹脂フィルム21の表面に二重の閉ループ形状とした放射板22を左右対称形状に設け、該放射板22の内側ループの中央部に、無線ICチップ5を搭載した給電回路基板10を配置したものである。
第31実施例である無線ICデバイス2dは、図58に示すように、樹脂フィルム21の表面にミアンダ形状とループ形状とうず巻き形状を組み合わせた放射板23を左右対称形状に設け、該放射板23の内側ループの中心部に、無線ICチップ5を搭載した給電回路基板10を配置したものである。
なお、本発明に係る無線ICデバイス用部品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
5…無線ICチップ
6…半田バンプ
8…配線基板
10,50,110,140…給電回路基板
16,56,150,160,170,180…給電回路
20,22,23…放射板
21…フィルム
L、L1,L2,L3,L5…インダクタンス素子
C,C1,C2,C3,C1a,C1b,C2a,C2b…キャパシタンス素子
138…反射器
139…導波器
Claims (16)
- 無線ICチップと、
前記無線ICチップと接続され、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を設けた給電回路基板と、
を備えた、送信信号を放射し、及び/又は、受信信号を受ける無線ICデバイスに用いられる部品であって、
前記送信信号及び/又は受信信号の周波数は、前記共振回路の共振周波数に実質的に相当すること、
を特徴とする無線ICデバイス用部品。 - 前記無線ICチップと前記給電回路基板は、配線基板上に並置されるとともに、該配線基板上に設けた導体を介して接続されていることを特徴とする請求項1に記載の無線ICデバイス用部品。
- 無線ICチップと、
前記無線ICチップを搭載し、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を設けた給電回路基板と、
を備えた、送信信号を放射し、及び/又は、受信信号を受ける無線ICデバイスに用いられる部品であって、
前記送信信号及び/又は受信信号の周波数は、前記共振回路の共振周波数に実質的に相当すること、
を特徴とする無線ICデバイス用部品。 - 前記共振回路は分布定数型共振回路であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記共振回路はコンデンサパターンとインダクタパターンとで構成された集中定数型共振回路であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記集中定数型共振回路はLC直列共振回路又はLC並列共振回路であることを特徴とする請求項5に記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記集中定数型共振回路は複数のLC直列共振回路又は複数のLC並列共振回路を含んで構成されていることを特徴とする請求項6に記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記コンデンサパターンは、前記無線ICチップの後段であって、前記無線ICチップと前記インダクタパターンとの間に配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記インダクタパターンによって磁界が形成される部分に反射器及び/又は導波器が配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記給電回路基板は複数の誘電体層又は磁性体層を積層してなる多層基板であり、前記コンデンサパターンと前記インダクタパターンは前記多層基板の表面及び/又は内部に形成されていること、を特徴とする請求項5ないし請求項9のいずれかに記載の無線IC
デバイス用部品。 - 前記給電回路基板は誘電体又は磁性体の単層基板であり、前記コンデンサパターン及び/又はインダクタパターンは前記単層基板の表面に形成されていること、を特徴とする請求項5ないし請求項9のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記無線ICチップにチップ側電極パターンが設けられており、かつ、前記給電回路基板に第1基板側電極パターンが設けられており、前記無線ICチップと前記給電回路基板とは前記チップ側電極パターンと前記第1基板側電極パターンとのDC接続により接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記無線ICチップにチップ側電極パターンが設けられており、かつ、前記給電回路基板に第1基板側電極パターンが設けられており、前記無線ICチップと前記給電回路基板とは前記チップ側電極パターンと前記第1基板側電極パターンとの間の容量結合により接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記チップ側電極パターン及び前記第1基板側電極パターンはそれぞれ互いに平行な平面電極パターンであり、前記無線ICチップと前記給電回路基板とは絶縁性接着層を介して接合されていること、を特徴とする請求項13に記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記無線ICチップにチップ側電極パターンが設けられており、かつ、前記給電回路基板に第1基板側電極パターンが設けられており、前記無線ICチップと前記給電回路基板とは前記チップ側電極パターンと前記第1基板側電極パターンとの間の磁気結合により接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の無線ICデバイス用部品。
- 前記チップ側電極パターン及び前記第1基板側電極パターンはそれぞれコイル状電極パターンであり、前記無線ICチップと前記給電回路基板とは絶縁性接着層を介して接合されていること、を特徴とする請求項15に記載の無線ICデバイス用部品。
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