JP4525869B2 - 無線ｉｃデバイス - Google Patents

Description

本発明は、無線ＩＣと放射電極パターンとを含んで構成される無線ＩＣデバイス、特にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線ＩＣデバイスに関する。

近年、物品の管理システムとして、誘導磁界を発生するリーダライタと、物品に付され、所定の情報を記憶したＩＣタグ（以下、無線ＩＣデバイスと称する）とを電磁界を利用した非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが開発されている。

このＲＦＩＤシステムに用いられる無線ＩＣデバイスは、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップと、無線信号の送受信を行う放射電極パターンとを備えており、たとえば国際公開番号ＷＯ２００７／０８３５７４（特許文献１）に記載のものが知られている。

特許文献１の無線ＩＣデバイスは、無線ＩＣチップと、該無線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備えた給電回路基板と、該給電回路基板の下面に貼着されており、給電回路から供給された送信信号を放射し、受信信号を受けて給電回路に供給する放射電極パターンとを備えており、給電回路基板の共振回路の共振周波数は送受信信号の周波数に実質的に相当するように設計されていて、極めて安定した周波数特性を有するものである。

特許文献１に記載された無線ＩＣデバイスにおいて、放射電極パターンにて送受される無線信号の周波数は、給電回路基板の給電回路にて実質的に決められているため、放射電極パターンの大きさや形状にはほとんど依存しない。また、特許文献１には、放射電極パターンへの無線ＩＣチップの実装性を向上させることができる手法として、リジッドな給電回路基板に無線ＩＣチップを実装し、この給電回路と放射電極パターンとを磁界または電界を介して結合させる手法が開示されている。

しかしながら、給電回路基板と放射電極パターンとを磁界または電界を介して結合させる場合、放射電極パターンに給電回路基板を搭載する際の位置精度が低下してしまうと、給電回路から放射電極パターンへの、あるいは、放射電極パターンから給電回路への信号エネルギーの伝達効率、つまりは、無線ＩＣチップから放射電極パターンへの、あるいは、放射電極パターンから無線ＩＣチップへの信号伝達効率が低下することがある。

国際公開番号ＷＯ２００７／０８３５７４

本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線ＩＣから放射電極パターンへの、あるいは、放射電極パターンから無線ＩＣへの信号エネルギーの伝達効率を向上させることが可能な無線ＩＣデバイスを提供することにある。

すなわち、本発明の一形態である無線ＩＣデバイスは、無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣに接続された補助電極パターンと、前記補助電極パターンに結合されており、前記無線信号を放射する放射電極パターンとを備えており、前記補助電極パターンの一部が前記放射電極パターンにおける電圧最大部に容量を介して結合されていることを特徴とする。

本発明の無線ＩＣデバイスによれば、補助電極パターンの一部が放射電極パターンにおける電圧最大部、すなわち放射電極パターンに信号が給電されたときに電圧がほぼ最大になる点付近に容量結合されているので、無線ＩＣから放射電極パターンへの、あるいは、放射電極パターンから無線ＩＣへの信号エネルギーの伝達効率を向上させることができる。

実施例１に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助電極パターンの概略平面図、（Ｃ）は電磁結合モジュールの概略平面図、（Ｄ）は補助デバイスの概略平面図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（Ｃ）は電磁結合モジュールの概略断面図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの給電回路を示す等価回路図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの電磁結合モジュールを示す概略斜視図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの放射利得の周波数特性を示すグラフである。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの給電回路基板の積層構造を示す分解平面図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの変形例を示す概略平面図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスの他の変形例を示す概略平面図である。 実施例１に係る無線ＩＣデバイスのさらに他の変形例を示す概略平面図である。 実施例２に係る無線ＩＣデバイスの補助デバイスの概略平面図である。 実施例３に係る無線ＩＣデバイスの補助デバイスの概略平面図である。 実施例４に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助デバイスの概略平面図、（Ｃ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図である。 実施例５に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助デバイスの概略平面図、（Ｃ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図である。 実施例６に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助デバイスの概略平面図、（Ｃ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図である。 実施例７に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助デバイスの概略平面図、（Ｃ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図である。 実施例８に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助デバイスの概略平面図、（Ｃ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図である。 実施例９に係る無線ＩＣデバイスの概略図であり、（Ａ）は放射電極パターンの概略平面図、（Ｂ）は補助デバイスの概略平面図、（Ｃ）は無線ＩＣデバイスの概略平面図である。 実施例１０に係る無線ＩＣデバイスの要部の概略断面図である。

以下、本発明の無線ＩＣデバイスを具体的な実施例に基づいて説明する。なお、実施例、変形例を示すそれぞれの図において、同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施例１、図１〜図９参照）
図１および図２に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス１３０は、無線信号を処理する無線ＩＣチップ５を含んだ電磁結合モジュール１２０と、電磁結合モジュール１２０に接続された補助電極パターン１１０と、補助電極パターン１１０に結合されており、無線信号を放射する放射電極パターン１００とを備えている。

具体的には、図１（Ａ）に示すように、放射電極パターン１００は、ループ型に形成された所定の共振周波数ｆ１を有する磁界放射電極１０３と、ダイポール型に形成された所定の共振周波数ｆ２を有する電界放射電極１０５とが、結合部１０４を介して結合してなる磁界−電界の結合型のアンテナパターンとして形成されている。磁界放射電極１０３および電界放射電極１０５は、第２支持体１０１上に金属材料を所定形状にパターニングすることによって形成されている。

磁界放射電極１０３は、直線部１０３ａ、直線部１０３ｂ、直線部１０３ｃ、直線部１０３ｄおよび直線部１０３ｅを環状に接続してなるループ型に形成されており、直線部１０３ａの開放側端部と直線部１０３ｅの開放側端部とは、所定の間隔１０６を介して対向している。また、電界放射電極１０５は、幅広部１０５ａ、直線部１０５ｂおよび幅広部１０５ｃを直線状に接続してなるダイポール型に形成されている。

ここで、磁界放射電極１０３の共振周波数ｆ１は、電界放射電極１０５の共振周波数ｆ２と異なっていることが好ましい。すなわち、共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２とが異なっており（ｆ１≠ｆ２）かつ磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とが結合していると、放射電極パターン１００の周波数特性を広帯域化することができる。なお、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５との結合は、電気的に直接結合していてもよいし、磁界や電界を介して結合していてもよい。なお、放射電極パターン１００を構成する磁界放射電極１０３および電界放射電極１０５はそれぞれ無線信号の周波数付近で共振するアンテナパターンであって、磁界放射電極１０３は、主として磁界を無線信号の送受信に利用する放射電極であって、その電気長Ｌ１（ループ状の磁界放射電極１０３の一方端から他方端までの電気長）は共振周波数ｆ１における波長λ１に相当する（Ｌ１＝λ１）。また、電界放射電極１０５は、主として電界を無線信号の送受信に利用する放射電極であって、その電気長Ｌ２（ダイポール型の電界放射電極１０５の一方端から他方端までの電気長）は共振周波数ｆ２における波長λ２の二分の一に相当する（Ｌ２＝λ２／２）ように設計されている。

補助電極パターン１１０は、図１（Ｂ）に示すように、第１支持体１１１上に設けられた金属材料によってパターニングされたループ状電極１１２からなる。そして、ループ状電極１１２は、直線部１１２ａ、直線部１１２ｂ、直線部１１２ｃ、直線部１１２ｄおよび直線部１１２ｅを環状に接続してなるループ型に形成されており、直線部１１２ａの開放側端部と直線部１１２ｅの開放側端部とは、所定の間隔１１６を介して対向している。

なお、補助電極パターンを構成する第１支持体や放射電極パターンを構成する第２支持体は、プリント配線板のようなリジッドな基板だけではなく、ＰＥＴフィルムのようなフレキシブルの基板であってもよい。同様に、補助電極パターンを構成するループ状電極や放射電極パターンを構成する磁界放射電極や電界放射電極自体も、焼結金属や金属板のようなリジッドのものだけではなく、金属箔のようなフレキシブルのものであってもよい。さまざまな物品への用途を考慮すると、第１支持体および第２支持体は、ＰＥＴフィルムのようなフレキシブルなシートであることが好ましい。

また、図１（Ｃ）に示す電磁結合モジュール１２０は、図１（Ｄ）に示すように、ループ状電極１１２における直線部１１２ａの開放側端部と直線部１１２ｅの開放側端部付近、すなわち間隔１１６を挟んで対向する端部付近に配置され、補助デバイス１１８を構成している。すなわち、補助デバイス１１８は、第１支持体１１１上に形成されたループ状電極１１２と、さらにその所定位置に搭載された電磁結合モジュール１２０とからなる。

そして、図２（Ａ）に示すように、補助デバイス１１８は、補助電極パターン１１０におけるループ状電極１１２の一部が、放射電極パターン１００における電圧最大部に容量を介して結合されるよう、放射電極パターン１００に貼り付けられている。つまり、ループ状電極１１２の一部が磁界放射電極１０３における電圧最大部と容量結合するように、第２支持体１０１に第１支持体１１１が貼り合わされている。具体的には、補助デバイス１１８は、放射電極パターン１００のうち、無線信号が給電されたときに電圧がほぼ最大になる点（電圧最大点）付近に容量結合している。つまり、ループ状電極１１２の直線部１１２ａおよび直線部１１２ｅが、磁界放射電極１０３の直線部１０３ａおよび直線部１０３ｅとそれぞれ容量結合している。ここで、磁界放射電極１０３の直線部１０３ａおよび直線部１０３ｅは、磁界放射電極１０３の開放端部の近傍（間隔１０６を介して対向する部分）であり、無線信号が給電されたときに電圧がほぼ最大になる領域であるため、この領域で補助電極パターン１１０と放射電極パターン１０１とが容量結合していれば、無線ＩＣチップ５から放射電極パターン１０１への、あるいは、放射電極パターン１０１から無線ＩＣチップ５への信号エネルギーの伝達効率を向上させることができる。

本実施例において、補助電極パターン１１０のループ状電極１１２は、磁界放射電極１０３および電界放射電極１０５の両方に電気的に跨って配置されている。上述したように、ループ状電極１１２は、その直線部１１２ａおよび１１２ｅが磁界放射電極１０３の直線部１０３ａおよび１０３ｅにそれぞれ容量結合するように配置されており、さらに、ループ状電極１１２の直線部１１２ｃは磁界放射電極１０３の直線部１０３ｃに磁界結合するように配置されている。そして、磁界放射電極１０３の直線部１０３ｃは電界放射電極１０５の直線部１０５ｂと結合部１０４を介して結合されており、磁界放射電極１０３の直線部１０３ｃにおける電流値は電界放射電極１０５の中央部分の電流値と実質的に同等であるため、本実施例においても、補助電極パターン１１０のループ状電極１１２は、磁界放射電極１０３および電界放射電極１０５の両方に電気的に跨って配置されているということができる。

そして、補助電極パターン１１０のループ状電極１１２は、無線信号が給電されたときに電流値が最大となる部分（電流最大部）と電圧値が最大となる部分（電圧最大部）を有している。すなわち、ループ状電極１１２の開放端部近傍（直線部１１２ａや直線部１１２ｅの近傍）は電圧最大部となり、それに対向する部分、つまり直線部１１２ｃは電流最大部となる。

他方、磁界放射電極１０３も無線信号が給電されたときに電圧値が最大となる部分（電圧最大部）を有しており、電界放射電極１０５も無線信号が給電されたときに電流値が最大となる部分（電流最大部）を有している。すなわち、磁界放射電極１０３においては、間隔１０６を挟んで対向する部分、つまり直線部１０３ａおよび直線部１０３ｅ近傍が電圧最大部となり、間隔１０６に対向する部分、つまり直線部１０３ｃ近傍が電流最大部となる。また、電界放射電極１０５においては、その両端部（幅広部１０５ａおよび幅広部１０５ｃ）近傍が電圧最大部となって、その中央部（直線部１０５ｂ）近傍が電流最大部となる。

本実施例では、磁界放射電極１０３のうち電界放射電極１０５と結合する部分は、電界放射電極１０５の電流最大部と電流値がほぼ等しいので、補助電極パターン１１０を構成するループ状電極１１２の電流最大部は、電界放射電極１０５における電流最大部に磁界結合されており、補助電極パターン１１０を構成するループ状電極１１２の電圧最大部は磁界放射電極１０３における電圧最大部に容量結合されるよう構成されている。その結果、信号のエネルギー伝達効率が大幅に向上し、放射電極パターン１００への補助デバイス１１８の搭載位置が多少変動しても、十分に信号エネルギーが伝達される。

電磁結合モジュール１２０は、図２（Ｃ）に示したように、無線ＩＣチップ５が、はんだ等の接合剤７を介して、少なくとも１つのコイルパターンを含んだ給電回路を含んだ給電回路基板１０に搭載されており、さらに無線ＩＣチップ５が樹脂等の封止部材１５によって封止された構造を有している。

給電回路基板１０は、図３に等価回路として示すように、互いに異なるインダクタンス値を有し、かつ、互いに逆相で磁気結合（相互インダクタンスＭで示す）されているインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を含む共振回路・整合回路を有する給電回路１１を備えている。

無線ＩＣチップ５は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされており、裏面に図示しない一対の入出力端子電極および一対の実装用端子電極が設けられている。図４に示すように、入出力端子電極は給電回路基板１０上に形成した給電端子電極４２ａ，４２ｂに、実装用端子電極は実装電極４３ａ，４３ｂに金属バンプなどを介して電気的に接続されている。なお、無線ＩＣチップはチップ状のものではなく、補助電極パターン１１０と一体的に形成されているものであってもよい。

給電回路１１に含まれるインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は逆相で磁気結合して無線ＩＣチップ５が処理する信号の周波数に共振する。そして、電磁結合モジュール１２０は補助電極パターン１１０の所定位置に接着剤等を介して搭載され、その給電回路１１が補助電極パターン１１０のループ状電極１１２における直線部１１２ａの開放端部、直線部１１２ｅの開放端部と電磁界結合している。給電回路１１は、無線ＩＣチップ５のインピーダンス（通常５０Ω）と放射電極パターン１００のインピーダンス（空間のインピーダンス３７７Ω）とのマッチングを図るよう構成されていることが望ましい。

したがって、給電回路１１は、無線ＩＣチップ５から発信された所定の周波数を有する送信信号を、補助電極パターン１１０を介して放射電極パターン１００に伝達し、かつ、放射電極パターン１００で受信し、補助電極パターン１１０を経由した信号から所定の周波数を有する受信信号を選択し、無線ＩＣチップ５に供給する、といった役割を担う。それゆえ、無線ＩＣデバイス１３０は、放射電極パターン１００で受信した信号によって無線ＩＣチップ５が動作され、無線ＩＣチップ５からの応答信号が放射電極パターン１００から外部に放射される。

放射電極パターン１００を構成する磁界放射電極１０３は、直線部１０３ａの開放端部から直線部１０３ｅの開放端部までの所定の長さを有し、この電気長に相当する所定の共振周波数を有している。また、電界放射電極１０５も同様にその電気長に相当する所定の共振周波数を有している。ここで、磁界放射電極１０３の共振周波数をｆ１、電界放射電極１０５の共振周波数をｆ２としたとき、ｆ１がｆ２よりも低い共振周波数となるように設計することが好ましい。すなわち、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とをそれぞれ単体でみたとき、磁界放射電極１０３の電気長を電界放射電極１０５の電気長と同じかそれより長く設計することが好ましい。

さらに、本実施例では、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とは、結合部１０４を介して電気的に導通するように接続されている。磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とは、磁界放射電極１０３に流れる電流および電界放射電極１０５に流れる電流が最大となる点を接続部とすることが好ましい。これにより、電磁結合モジュール１２０から送信された信号は、磁界放射電極１０３を伝播し、電界放射電極１０５に伝達され、両者の電流が最大となる点を接続点とすることにより両者の結合をより強くすることができ、信号の伝達効率を向上させることができる。

そして、磁界放射電極１０３からは、その信号の一部が無線ＩＣデバイス１３０の外部に磁界として放射され、かつ、電界放射電極１０５からも信号が外部に電界として放射される。

図５には、本実施例である無線ＩＣデバイス１３０の放射利得の周波数特性が示されている。図５から明らかなように、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とが結合している状態での磁界放射電極１０３による共振周波数と、電界放射電極１０５による共振周波数との間の周波数帯域１００ＭＨｚという広帯域にわたって１．５ｄＢ以上の高い放射利得が得られていることが分かる。なお、図５におけるマーカ１とマーカ２は、それぞれＵＨＦ帯のＲＦＩＤの上限と下限の使用周波数を示している。

さらに、無線ＩＣデバイス１３０が送受信する信号の周波数をｆ０としたとき、ｆ０がマーカ１の周波数ｆ１’（０．８６ＧＨｚ）とマーカ２の周波数ｆ２’（０．９６ＧＨｚ）との間になるように設定することにより、所定の信号周波数ｆ０において十分な放射利得を得ることができる。また、磁界放射電極１０３および電界放射電極１０５の製造上のばらつきにより周波数ｆ１’，ｆ２’が多少変動したとしても、二つの周波数ｆ１’，ｆ２’間では無線ＩＣデバイスとして問題なく動作させることができるため、無線ＩＣデバイスとしての信頼性が向上する。

ところで、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とは結合部１０４を介して接続されているため、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とが結合することにより放射電極パターン１００の共振周波数ｆ２が単体での設計値よりも低くなる。このため、磁界放射電極１０３の単体での共振周波数ｆ１は、電界放射電極１０５の共振周波数ｆ２よりも低くなるように設計することが好ましい。それにより、無線ＩＣデバイス１３０に周波数ｆ１’，ｆ２’の帯域内において十分な放射特性を持たせることができる。また、磁界放射電極１０３の単体での共振周波数ｆ１は、給電回路１１の有する共振回路の共振周波数よりも高く設計することが好ましい。前述のように、磁界放射電極１０３が電界放射電極１０５と結合することにより磁界放射電極１０３の共振周波数ｆ１が低くなる。そのため、磁界放射電極１０３の単体での共振周波数ｆ１を共振回路の共振周波数ｆ０よりも高く設計しておくことにより、無線ＩＣデバイス１３０が動作している際、つまり、磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５とが結合している状態では、共振周波数ｆ０を周波数ｆ１’，ｆ２’の帯域内に設定することができ、高い放射利得を有した状態で安定した通信を行うことができる。なお、電界放射電極１０５の共振周波数ｆ２は、信号の波長λに対して、λ／２未満であることが好ましい。

以上のように、無線ＩＣデバイス１３０にあっては、給電回路基板１０に設けた給電回路１１で信号の共振周波数が設定されており、その共振周波数は、磁界放射電極１０３の共振周波数と電界放射電極１０５の共振周波数の間に位置しているため、無線ＩＣデバイス１３０を種々の物品に取り付けてもそのままで動作し、放射特性の変動が抑制され、個別の物品ごとに放射電極パターン１００の設計変更をする必要がなくなる。そして、放射電極パターン１００から放射する送信信号の周波数および無線ＩＣチップ５に供給する受信信号の周波数は、給電回路基板１０における給電回路１１の共振周波数に実質的に相当する。給電回路基板１０において送受信信号の周波数が決まるため、磁界放射電極１０３および電界放射電極１０５の形状やサイズ、配置関係などによらず、例えば、無線ＩＣデバイス１３０を丸めたり、誘電体で挟んだりしても、周波数特性が変化することなく、安定した周波数特性が得られる。

なお、結合部１０４における磁界放射電極１０３と電界放射電極１０５との結合度は、結合部１０４における電極の幅および間隔が影響する。すなわち、その幅および間隔が大きくなると結合度は小さくなる。

次に、給電回路基板１０の構成について図６を参照して説明する。給電回路基板１０は、誘電体あるいは磁性体からなるセラミックシート４１ａ〜４１ｈを積層、圧着、焼成したものである。ただし、給電回路基板１０を構成する絶縁層はセラミックシートに限定されるものではなく、たとえば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のような樹脂シートであってもよい。最上層のシート４１ａには、給電端子電極４２ａ，４２ｂ、実装電極４３ａ，４３ｂ、ビアホール導体４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂが形成されている。２層目〜８層目のシート４１ｂ〜４１ｈには、それぞれ、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を構成する配線電極４６ａ，４６ｂが形成され、必要に応じてビアホール導体４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂが形成されている。

以上のシート４１ａ〜４１ｈを積層することにより、配線電極４６ａがビアホール導体４７ａにて螺旋状に接続されたインダクタンス素子Ｌ１が形成され、配線電極４６ｂがビアホール導体４７ｂにて螺旋状に接続されたインダクタンス素子Ｌ２が形成される。また、配線電極４６ａ，４６ｂの線間にキャパシタンスが形成される。

シート４１ｂ上の配線電極４６ａの端部４６ａ−１はビアホール導体４５ａを介して給電端子電極４２ａに接続され、シート４１ｈ上の配線電極４６ａの端部４６ａ−２はビアホール導体４８ａ，４５ｂを介して給電端子電極４２ｂに接続される。シート４１ｂ上の配線電極４６ｂの端部４６ｂ−１はビアホール導体４４ｂを介して給電端子電極４２ｂに接続され、シート４１ｈ上の配線電極４６ｂの端部４６ｂ−２はビアホール導体４８ｂ，４４ａを介して給電端子電極４２ａに接続される。

以上の給電回路１１において、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ逆方向に巻かれているため、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２で発生する磁界が相殺される。磁界が相殺されるため、所望のインダクタンス値を得るためには配線電極４６ａ，４６ｂをある程度長くする必要がある。これにてＱ値が低くなるので共振特性の急峻性がなくなり、共振周波数付近で広帯域化することになる。

インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は、給電回路基板１０を平面透視したときに、左右の異なる位置に形成されている。また、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２で発生する磁界はそれぞれ逆向きになる。これにて、給電回路１１を磁界放射電極１０３の直線部１０３ａおよび直線部１０３ｅに結合させたとき、直線部１０３ａおよび直線部１０３ｅには逆向きの電流が励起され、磁界放射電極１０３にて電界放射電極１０５へ信号を送受信することができる。

なお、本実施例では、放射電極パターン１００への補助デバイス１１８の搭載位置は、図２（Ａ）で示した位置に限定されるものではない。

たとえば、図７に示すように、無線ＩＣデバイス１３０ａにおいて、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を、放射電極パターン１００を構成する磁界放射電極１０３の直線部１０３ｄと電界放射電極１０５の幅広部１０５ｃとを跨ぐように配置してもよい。この場合、ループ状電極１１２の直線部１１２ｃが電界放射電極１０５の電界最大部である幅広部１０５ｃと容量結合しており、ループ状電極１１２の直線部１１２ａおよび直線部１１２ｅが磁界放射電極１０３の直線部１０３ｄと電界および磁界を介して結合している。

また、図８に示すように、無線ＩＣデバイス１３０ｂにおいて、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を、放射電極パターン１００を構成する磁界放射電極１０３の直線部１０３ｂと電界放射電極１０５の幅広部１０５ａとを跨ぐように配置してもよい。この場合、ループ状電極１１２の直線部１１２ｂが電界放射電極１０５の電界最大部である幅広部１０５ａと容量結合しており、ループ状電極１１２の直線部１１２ｄが磁界放射電極１０３の直線部１０３ｂと電界および磁界を介して結合している。

また、図９に示すように、無線ＩＣデバイス１３０ｃにおいて、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を、ループ状電極１１２の直線部１１２ａおよび直線部１１２ｅが放射電極パターン１００を構成する磁界放射電極１０３の電界最大部である直線部１０３ａおよび１０３ｅと容量結合するように、放射電極パターン１００に配置してもよい。

（実施例２、図１０参照）
本実施例の構成部品である補助デバイス２１０は、図１０に示すように、実施例１の構成部品である補助デバイス１１８とは、補助電極パターン２１１を構成するループ状電極２１２の形状が異なっている。つまり、ループ状電極２１２の形状は、正方形状に限定されるものではなく、本実施例のように横長の長方形状であってもよい。また、縦長の長方形状やひし形状、丸状、楕円状であってもよい。

（実施例３、図１１参照）
本実施例の構成部品である補助デバイス２２０は、図１１に示すように、実施例１の構成部品である補助デバイス１１８とは、補助電極パターン２１１を構成するループ状電極２１３の形状が異なっている。つまり、ループ状電極２１３の形状は、本実施例のように、その一部がミアンダ状に形成されていてもよい。なお、ループ状電極の一部にはコンデンサや抵抗が直列あるいは並列に挿入されていてもよい。また、ループ状電極は、コイル電極を積層してなる積層構造を有していてもよい。

（実施例４、図１２参照）
図１２に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス２３０は、磁界放射電極２３３および電界放射電極２３４が結合部２３５を介して結合してなる放射電極パターン２３１に、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を搭載したものである。本実施例のように、電界放射電極２３４は、ほぼ同一幅の直線部２３４ａ、直線部２３４ｂおよび直線部２３４ｃから構成されており、かつ、直線部２３４ｂに対して直線部２３４ａおよび直線部２３４ｃが９０°折れ曲がった構造を有していてもよい。

（実施例５、図１３参照）
図１３に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス２４０は、磁界放射電極２４３および電界放射電極２４４が結合部２４５を介して結合してなる放射電極パターン２４１に、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を搭載したものである。本実施例のように、電界放射電極２４４は、ほぼ同一幅の直線状の電極であってもよい。

（実施例６、図１４参照）
図１４に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス２５０は、磁界放射電極２５３および電界放射電極２５４が２つの結合部２５５ａおよび２５５ｂを介して結合してなる放射電極パターン２５１に、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を搭載したものである。このように、磁界放射電極２５３と電界放射電極２５４とを結合させるための結合部は複数個所設けられていてもよい。

（実施例７、図１５参照）
図１５に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス２６０は、磁界放射電極２６３および電界放射電極２６４からなる放射電極パターン２６１に、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を搭載したものである。磁界放射電極２６３は、直線部２６３ａ、直線部２６３ｂ、直線部２６３ｃ、直線部２６５ａ、直線部２６４ｂ、直線部２６５ｂ、直線部２６３ｄ、直線部２６３ｅおよび直線部２６３ｆで構成されており、電界放射電極２６４は、直線部２６４ａ、直線部２６４ｂおよび直線部２６４ｃで構成されている。すなわち、直線部２６４ｂは磁界放射電極２６３と電界放射電極２６４に共通の電極部である。この場合、直線部２６５ａおよび直線部２６５ｂの間隔が大きくなると磁界放射電極２６３と電界放射電極２６４の結合度は大きくなる。

（実施例８、図１６参照）
図１６に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス２７０は、磁界放射電極２７３および電界放射電極２７４からなる放射電極パターン２７１に、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を搭載したものである。磁界放射電極２７３は、直線部２７３ａ、直線部２７３ｂ、直線部２７４ｂ、直線部２７３ｃおよび直線部２７３ｄで構成されており、電界放射電極２７４は、直線部２７４ａ、直線部２７４ｂおよび直線部２７４ｃで構成されている。すなわち、直線部２７４ｂは磁界放射電極２７３と電界放射電極２７４に共通の電極部である。この場合も、直線部２７３ａおよび直線部２７３ｃの間隔が大きくなると磁界放射電極２７３と電界放射電極２７４の結合度は大きくなる。

（実施例９、図１７参照）
図１７に示すように、本実施例の無線ＩＣデバイス２８０は、磁界放射電極２８３および電界放射電極２８４からなる放射電極パターン２８１に、ループ状電極１１２に電磁結合モジュール１２０を結合してなる補助デバイス１１８を搭載したものである。磁界放射電極２８３は、直線部２８３ａ、直線部２８３ｂ、直線部２８４ｂ、直線部２８３ｃおよび直線部２８３ｄで構成されており、電界放射電極２８４は、ミアンダ部２８４ａ、直線部２８４ｂおよびミアンダ部２８４ｃで構成されている。すなわち、直線部２８４ｂは磁界放射電極２８３と電界放射電極２８４に共通の電極部である。この場合も、直線部２８３ａおよび直線部２８３ｃの間隔が大きくなると磁界放射電極２８３と電界放射電極２８４の結合度は大きくなる。このように、電界放射電極２８４の両端部をミアンダ状に形成することにより、放射電極パターン２８１全体のサイズを小型化することができる。

（実施例１０、図１８参照）
図１８に示すように、補助デバイス２２５は、第１支持体１１１上のループ状電極１１２に無線ＩＣチップ５を搭載したものであっても構わない。つまり、給電回路基板を用いず、ループ状電極１１２の直線部１１２ａおよび直線部１１２ｅの端部に無線ＩＣチップ５の入出力電極をはんだ等の接合剤６を介して搭載しても構わない。この場合、補助電極パターンを構成するループ状電極１１２は、無線ＩＣチップ５の入出力インピーダンスと放射電極パターンのインピーダンスをマッチングさせるよう、整合回路の機能を有していることが好ましい。

以上のように、本発明は、無線ＩＣデバイスに有用であり、特に、無線ＩＣと放射電極パターン間での信号エネルギーの伝達効率が向上する点で優れている。

５…無線ＩＣチップ
１００，２３１，２４１，２５１，２６１，２７１，２８１…放射電極パターン
１０１…第２支持体
１１１…第１支持体
１０３，２３３，２４３，２５３，２６３，２７３，２８３…磁界放射電極
１０５，２３４，２４４，２５４，２６４，２７４，２８４…電界放射電極
１１０，２１１…補助電極パターン
１１２，２１２，２１３…ループ状電極
１１８，２１０，２２０，２２５…補助デバイス
１２０…電磁結合モジュール
１３０，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２８０…無線ＩＣデバイス

Claims (8)

1. 無線信号を処理する無線ＩＣと、
   前記無線ＩＣに接続された補助電極パターンと、
   前記補助電極パターンに結合されており、前記無線信号を放射する放射電極パターンと、を備えており、
   前記補助電極パターンの一部が前記放射電極パターンにおける電圧最大部に容量を介して結合されていることを特徴とする、無線ＩＣデバイス。
2. 前記放射電極パターンは、所定の共振周波数ｆ１を有する磁界放射電極と所定の共振周波数ｆ２を有する電界放射電極とが互いに結合してなるアンテナパターンである、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
3. 前記補助電極パターンは第１支持体上に形成されたループ状電極からなり、前記放射電極パターンは第２支持体上に形成された前記磁界放射電極および前記電界放射電極からなる、請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
4. 前記ループ状電極の一部が前記磁界放射電極における電圧最大部と容量を介して結合するように、前記第２支持体に前記第１支持体が貼り合わされている、請求項３に記載の無線ＩＣデバイス。
5. 前記ループ状電極は、前記磁界放射電極および前記電界放射電極の両方に電気的に跨って配置されている、請求項４に記載の無線ＩＣデバイス。
6. 前記ループ状電極は電流最大部と電圧最大部を有していて、前記ループ状電極の前記電流最大部は、前記電界放射電極における電流最大部に磁界結合されており、前記ループ状電極の前記電圧最大部は前記磁界放射電極における電圧最大部に容量結合されている、請求項５に記載の無線ＩＣデバイス。
7. 前記無線ＩＣは、少なくとも１つのコイルパターンを含んだ給電回路を有する給電回路基板を介して、前記補助電極パターンに接続されている、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
8. 前記給電回路は所定の共振周波数を有しており、前記無線信号の周波数は、前記給電回路の前記共振周波数に実質的に相当する、請求項７に記載の無線ＩＣデバイス。

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