JP5029253B2 - Wireless IC device - Google Patents
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Description
本発明は無線ICデバイスに関し、詳しくは、例えばRF−ID(Radio Frequency Identification)システムに用いられる非接触型無線ICメディアや非接触型無線ICタグ等の無線ICデバイスに関する。 The present invention relates to a wireless IC device, and more particularly, to a wireless IC device such as a non-contact wireless IC medium or a non-contact wireless IC tag used for an RF-ID (Radio Frequency Identification) system.
従来、無線ICチップが実装されている無線ICデバイスが種々提案されている。 Conventionally, various wireless IC devices on which a wireless IC chip is mounted have been proposed.
例えば特許文献1には、図6(a)の断面図に示すように、剥離シート101に導電ペーストや導電インキ等でアンテナ部103を形成し、アンテナ部103と電気的に導通するように無線ICチップ109を実装した後、図6(b)の断面図に示すように、接着シート111を密着させ、図6(c)の断面図に示すように、剥離シート101を引き剥がすことにより製造される非接触型無線ICメディアが開示されている。
この非接触型無線ICメディアは、接着シート111が物品に貼り付けられる。このとき、無線ICチップ109は接着シート111上に実装されているだけであるため、無線ICチップ109が外部に突出し、むき出しになった状態で、物品の外表面に貼り付けられて使用される。外部にむき出しになっている無線ICチップ109は、外部からの物理的接触により脱落、破損する危険性が大きい。特にアンテナ部103のうち無線ICチップ109に接続される配線部分の一部が、宙に浮いた状態になっており、破壊(断線)しやすく、概して接合信頼性が低い構造である。
In this non-contact type wireless IC medium, an
また、無線ICチップ109と、アンテナ部103を形成した接着シート111とが直接的に接合されている。接着シート111を被接着体に貼り付けする際、被接着体の表面に凹凸や曲面が存在すると接着シート111の変形に無線ICチップ109が追従しなければならず、無線ICチップ109への負荷が大きい。そのため、無線ICチップ109の破壊の危険性が高く、また、無線ICチップ109が破壊しないためには接着シート111の貼付箇所に制約が多く、概して汎用性が低い構造である。
Further, the
また、アンテナ部103が実質的に平面形状であるため、指向性が広くない。
Moreover, since the
本発明は、かかる実情に鑑み、無線ICチップの接合信頼性が高く、貼り付け箇所の制約が少なく、小型化してもアンテナの指向性を広くすることができる、無線ICデバイスを提供しようとするものである。 In view of such a situation, the present invention intends to provide a wireless IC device that has high reliability of bonding of a wireless IC chip, has few restrictions on attachment points, and can widen the directivity of an antenna even if it is downsized. Is.
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した無線ICデバイスを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a wireless IC device configured as follows.
無線ICデバイスは、(a)インダクタンス素子を備えた共振回路及び/又は整合回路のうち少なくとも一つを含み、一方主面側に凹部が形成された給電回路基板と、(b)前記給電回路基板の前記凹部内に実装された無線ICチップと、(c)前記給電回路基板の前記一方主面及び前記凹部と前記給電回路基板の側面の少なくとも一部とを覆うように配置された基材と、(d)前記基材に形成され、前記給電回路基板の前記インダクタンス素子、前記共振回路及び前記整合回路のうち少なくとも一つと電磁界結合し、前記凹部の少なくとも一部を覆う放射板とを備える。 The wireless IC device includes (a) a power supply circuit board including at least one of a resonance circuit and / or a matching circuit including an inductance element, and having a recess formed on one main surface side; and (b) the power supply circuit board. A wireless IC chip mounted in the recess, and (c) a base material arranged to cover the one main surface of the feeder circuit board and the recess and at least a part of the side surface of the feeder circuit board; (D) a radiation plate formed on the base material, electromagnetically coupled to at least one of the inductance element, the resonance circuit, and the matching circuit of the feeder circuit board and covering at least a part of the recess. .
上記構成において、無線ICチップは、給電回路基板の凹部に配置され、その凹部が基材で覆われている。無線ICチップは、周りが給電回路基板と基材とで取り囲まれ、保護されており、外部からの衝撃は無線ICチップに直接加わらない。そのため、外部からの物理的接触等による無線ICチップの脱落、破損の危険性が低く、無線ICチップの接合信頼性が高い。 In the above configuration, the wireless IC chip is disposed in the recess of the power supply circuit board, and the recess is covered with the base material. The wireless IC chip is surrounded and protected by a power supply circuit board and a base material, and external impact is not directly applied to the wireless IC chip. Therefore, the risk of the wireless IC chip falling off or being damaged due to physical contact from the outside is low, and the joining reliability of the wireless IC chip is high.
また、基材が物品に貼り付けられて変形しても、無線ICチップが基材の変形に追従する必要がないようにすることができる。これによって、無線ICデバイスの貼り付け箇所の制約を少なくし、汎用性を高めることができる。 Further, even when the base material is attached to the article and deformed, the wireless IC chip need not follow the deformation of the base material. As a result, restrictions on the location where the wireless IC device is attached can be reduced, and versatility can be improved.
また、給電回路基板が物品側に配置され、基材が物品と反対側に配置され、物品と基材との間に給電回路基板が挟まれるようにして、無線ICデバイスを物品に貼り付けると、信号の送受信に関わる放射板は、給電回路基板及び物品とは反対側、すなわち無線ICデバイスの外部に突出するように配置されるため、放射板を給電回路基板と同程度まで小型化しても放射特性を広くすることができ、指向性の設計自由度も向上する。 Further, when the wireless IC device is attached to the article such that the feeder circuit board is disposed on the article side, the base material is disposed on the opposite side of the article, and the feeder circuit board is sandwiched between the article and the substrate. The radiation plate for signal transmission / reception is arranged so as to protrude on the opposite side of the power supply circuit board and the article, that is, the outside of the wireless IC device. Therefore, even if the radiation plate is downsized to the same extent as the power supply circuit board. Radiation characteristics can be widened, and directivity design freedom is improved.
好ましくは、前記放射板は、前記給電回路基板の前記側面の少なくとも一部を覆う。 Preferably, the radiation plate covers at least a part of the side surface of the feeder circuit board.
この場合、放射特性をより広くすることができ、指向性の設計自由度もより向上する。また、放射板が給電回路基板の側面を覆う部分を給電回路基板との電磁界結合に用いることができるので、電磁界結合の制約が少なくなり、設計自由度が向上する。 In this case, the radiation characteristic can be made wider, and the directivity design freedom is further improved. Further, since the portion where the radiation plate covers the side surface of the power supply circuit board can be used for electromagnetic field coupling with the power supply circuit board, restrictions on electromagnetic field coupling are reduced, and the degree of freedom in design is improved.
好ましくは、前記放射板は、前記基材の前記給電回路基板から遠い側の主面に形成されている。 Preferably, the radiation plate is formed on a main surface of the base material on the side far from the feeder circuit board.
放射板と給電回路基板とは電磁界結合するため、放射板と給電回路とが基材の同じ側に配置されていなくても構わない。物品と基材との間に給電回路基板が挟まれるようにして、無線ICデバイスを物品に貼り付けると、基材で給電回路基板を覆い、保護することができる上、放射板が無線ICデバイスの外部方向へ向いているため、放射特性を向上させることができる。 Since the radiation plate and the feeder circuit board are electromagnetically coupled, the radiation plate and the feeder circuit may not be arranged on the same side of the base material. When a wireless IC device is attached to an article so that the power supply circuit board is sandwiched between the article and the base material, the power supply circuit board can be covered and protected by the base material, and the radiation plate is a wireless IC device. Therefore, the radiation characteristic can be improved.
好ましくは、前記給電回路基板は、複数層が積層された多層基板で形成されている。 Preferably, the feeder circuit board is formed of a multilayer board in which a plurality of layers are laminated.
この場合、多層基板の内部に受動素子を内蔵することにより、給電回路基板を小型化することができる。 In this case, the feeder circuit board can be reduced in size by incorporating passive elements inside the multilayer board.
好ましくは、前記基材は、フレキシブル基板で形成されている。 Preferably, the base material is formed of a flexible substrate.
給電回路基板の凹部を覆う基材として、PETフィルムのようなフレキシブル基板を用いると、どのような形状の給電回路基板も覆うことができ、耐衝撃性や耐環境性を向上させることができる。 When a flexible substrate such as a PET film is used as a base material that covers the recesses of the power supply circuit board, any shape of the power supply circuit board can be covered, and impact resistance and environmental resistance can be improved.
本発明は、上記いずれかの構成の無線ICデバイスが貼り付けられた無線ICデバイス付き物品を提供する。 The present invention provides an article with a wireless IC device to which the wireless IC device having any one of the above configurations is attached.
無線ICデバイス付き物品は、無線ICデバイスの前記基材の前記給電回路基板側の主面が物品に貼り付けられ、前記基材と前記物品との間に前記給電回路基板が配置されている。 In the article with a wireless IC device, a main surface of the base material of the wireless IC device on the power feeding circuit board side is attached to the article, and the power feeding circuit board is disposed between the base material and the article.
この物品は、基材で給電回路基板を覆い、保護することができる上、放射板が無線ICデバイスの外部方向へ向いているため、放射特性が向上する。 In this article, the power supply circuit board can be covered and protected with a base material, and the radiation characteristics are improved because the radiation plate faces the outside of the wireless IC device.
本発明によれば、無線ICチップに外部からの衝撃等が直接加わらないようにすることができ、アンテナの指向性を広くすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an external impact or the like from being directly applied to the wireless IC chip, and it is possible to widen the directivity of the antenna.
以下、本発明の実施の形態として実施例を図1〜図5を参照しながら説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to FIGS.
<実施例1> 実施例1の無線ICデバイス10について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、無線ICデバイス10の断面図である。図2(a)は、図1の線A−A線に沿って切断した断面図である。図2(b)は、図1の線B−B線に沿って切断した断面図である。
First Embodiment A
図1に示すように、無線ICデバイス10は、給電回路基板12に凹部14が形成され、この凹部14内には無線ICチップ18が収納され、実装されている。給電回路基板12には、放射板22が形成されたシート状の基材20が接合されている。基材20は、図1及び図2に示すように、中心部が給電回路基板12の上面12a及び凹部14と側面12sとを覆うように折り曲げられている。基材20の周辺部20sは、給電回路基板12の下面12bと同一面に揃うように折り曲げられ、不図示の物品に貼り付けられる。このとき給電回路基板12の下面12bは物品に接する。
As shown in FIG. 1, in the
例えばRF−IDシステムでは、物品に貼り付けられた無線ICデバイス10に対して、外部から不図示のリーダライタを用い、放射板22を介して無線ICチップ18と通信し、無線ICチップ18に格納されたデータを非接触で読み出す。
For example, in the RF-ID system, a
給電回路基板12は、例えばセラミックや樹脂の複数層が積層された多層基板であり、その内部には面内導体13aや層間接続導体13bによってインダクタンス素子を含む給電回路が形成されている。例えば、セラミックの場合には、LTCC、HTCC、フェライトであり、樹脂の場合はLCP等である。多層基板の内部に受動素子を内蔵することで、給電回路基板を小型化することができる。
The power
給電回路は、無線ICチップ18が動作する動作周波数に対応する共振周波数を有する共振回路を含む。給電回路は、放射板22と無線ICチップ18との特性インピーダンスを整合する整合回路を有していてもよい。
The power feeding circuit includes a resonance circuit having a resonance frequency corresponding to the operating frequency at which the
なお、給電回路基板は、単層の基板であってもよい。また、給電回路基板の表面のみに給電回路が形成されていてもよい。 Note that the power supply circuit board may be a single-layer board. Further, the power feeding circuit may be formed only on the surface of the power feeding circuit board.
図1及び図2(b)に示すように、給電回路基板12の上面12a側には、少なくとも一つの凹部14が形成され、凹部14を取り囲む桟部に、給電回路の結合用電極16と接着用電極17とが露出している。なお、結合用電極16は、凹部14を取り囲む桟部の4辺のうち一部にのみ配置していてもよい。また、接着用電極17を無くしてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2B, at least one
図1に示すように、給電回路基板12の凹部14の底面14aに露出する電極15には、無線ICチップ18が、Auバンプ、Agバンプ、はんだバンプなどを利用するフリップチップ接合やAgナノ接合によって、接合材19を介して実装されている。ダイボンディング、ワイヤボンディングによる接合を利用したり、これらの接合を組み合わせたりして実装してもよい。無線ICチップ18の上面18aは、隙間23を設けて、基材20又は放射板22で覆われている。
As shown in FIG. 1, the
図示していないが、無線ICチップ18の接合信頼性をより強固にするため、無線ICチップ18と給電回路基板12との間の隙間19sに、アンダーフィル樹脂を充填し、無線ICチップ18と給電回路基板12との電気的接続の保持を強化してもよい。
Although not shown, in order to further strengthen the bonding reliability of the
基材20はシート状であり、例えば、紙、PETフィルム、フレキシブル樹脂などの絶縁性材料を用いる。
The
基材20をPETフィルムなどのフレキシブル基板で形成すると、耐衝撃性や耐環境性を向上させることができるので、好ましい。すなわち、フレキシブル基板は、どのような形状の給電回路基板12も覆うことができるので、給電回路基板12にそり等があった場合でも、給電回路基板12の凹部14を確実に覆い、給電回路基板12に確実に接合することができる。また、表面に凹凸やうねりのある物品にも、無線ICデバイス10を貼り付けることができる。
It is preferable to form the
基材20は、給電回路基板12に対向する下面20bに、導電材料により放射板22が形成されている。放射板22は、例えばAg粒子含有樹脂の印刷、インクジェットやフォトリソグラフィによる微細配線などにより形成する。
In the
放射板22は、給電回路基板12の凹部14を覆う位置と、給電回路基板12の結合用電極16に対向する位置とに形成され、放射板22は結合用電極16と電磁界により結合している。放射板22と結合用電極16とを電磁界により結合させることができれば、放射板22が結合用電極16に対向しない構成とすることも可能である。
The
基材20の主面20a,20bのうち給電回路基板12と同じ側、すなわち下面20bに放射板22が形成されていると、給電回路基板12の結合用電極16と放射板22との電磁界による結合を安定化させやすい。
If the
放射板22は、適宜なアンテナ形状を含むように形成され、給電回路基板12の結合用電極16から電磁界結合を介して供給された例えばUHF帯の送信信号を空中に放射し、かつ、受け取った受信信号を、電磁界結合を介して給電回路基板12の給電回路に供給する。
The
給電回路基板12の上面12aと、基材20の下面20b又は放射板22との間は、絶縁性の粘着シート(市販シールの粘着面の粘着性薄膜)、接着材等の不図示の接合材を介して、接合されている。絶縁性の接合材を介して、給電回路基板12の上面12aに露出する結合用電極16と放射板22とが電磁界により結合し、給電回路基板12の結合用電極と放射板22とは直流的に導通しない。
Between the
放射板22と給電回路基板12の結合用電極16とを電磁界により結合すると、放射板22と給電回路基板12の結合用電極16とを導体で電気的に接続する場合よりも、給電回路基板12と放射板22との位置合わせの精度を緩和することができるので、製造が容易になり、量産しやすい。また、無線ICチップ18は、絶縁性の接合材により放射板22から絶縁され、直流的な導通がないので、放射板22からの静電気などにより無線ICチップ18が破壊されることを防ぐことができる。
When the
無線ICデバイス10の無線ICチップ18は、給電回路基板12の凹部14内に実装され、基材20で覆われ、外部に露出しないため、外部からの物理的接触を受けない。また、無線ICチップ18は基材20や放射板22に接していないため、基材20側からの衝撃や変形は、無線ICチップ18に直接加わらない。そのため、無線ICチップ18が脱落、破損する危険性が低く、無線ICチップ18の接合信頼性が高い。
The
また、基材20の周辺部20sが物品の凹凸面や曲面に貼り付けられる際に変形しても、給電回路基板12の凹部14に実装された無線ICチップ18は、基材20の変形に追従する必要がない。そのため、無線ICデバイス10は、貼り付け箇所の制約が少なく、汎用性が高い。
Further, even if the
さらに、シート状の基材20で給電回路基板12を覆うため、クッション効果を有し、外部からの衝撃に強い。
Furthermore, since the power
無線ICデバイス10は、基材20の周辺部20sの下面20bが物品に貼り付けられた状態で使用される。このとき、物品と基材20との間に給電回路基板12が挟まれ、信号の送受信に関わる放射板22は、給電回路基板12の上面12a側、すなわち物品とは反対側に配置され、物品から離れた位置に配置される。そのため、物品と給電回路基板との間に放射板が配置される場合と比べると、放射板22を給電回路基板12と同程度まで小型化しても放射特性を広くすることができ、指向性の設計自由度も向上する。
The
<実施例2> 図3の断面図に示すように、実施例2の無線ICデバイス10aは、大略、実施例1と同様に構成されている。以下では、実施例1との相違点を中心に説明し、実施例1と同じ構成部分には同じ符号を用いる。
Example 2 As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the
図3に示すように、基材20に形成された放射板22aは、給電回路基板12の上面12a及び凹部14に対向する部分に加え、給電回路基板12の側面12sに対向する部分22sにも形成されている。
As shown in FIG. 3, the
このように放射板22が給電回路基板12の側面12sを覆うことにより、放射板22aの放射特性がより広くなり、指向性の設計自由度がより向上する。
Thus, when the
また、無線ICデバイス10aは、実施例1と異なり、給電回路基板12の内部に給電回路の結合用電極16aが配置され、結合用電極16aは給電回路基板12の上面12aに露出していない。結合用電極16aと放射板22とは、電磁界により結合される。結合用電極16aが外部に露出していないので、給電回路基板12と基材20との接合に用いる接合材は、導通/絶縁性を問わない。
In addition, unlike the first embodiment, the
放射板22の給電回路基板12の側面12sに対向する部分22sは、給電回路基板内の結合用電極16aと電磁界により結合させることも可能である。そのため、電磁界結合の制約が少なくなり、設計自由度が向上する。
A
<実施例3> 図4の断面図に示すように、実施例3の無線ICデバイス10bは、実施例2の無線ICデバイス10aと、略同じ構成である。
Example 3 As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the
実施例3の無線ICデバイス10bは、実施例2の無線ICデバイス10aと異なり、放射板22bが、基材20の給電回路基板12とは反対側の上面20aに形成されている。放射板22bは、基材20の給電回路基板12と同じ側の下面20bに形成されていなくても、給電回路基板12の結合用電極16aと電磁界による結合する。放射板22bは、実施例1と同様に、給電回路基板12の側面12sを覆う部分22tを有する。
Unlike the
実施例3の無線ICデバイス10bは、放射板22bが無線ICデバイス10bの外部方向へ向いているため、放射特性を向上させることができる。なお、結合用電極16aは、実施例1に記載のように、凹部14を取り囲む桟部表面に露出していても構わない。
The
<実施例4> 実施例4の無線ICデバイス付き物品1について、図5を参照しながら説明する。 <Example 4> The article | item 1 with a wireless IC device of Example 4 is demonstrated referring FIG.
図5の断面図に示すように、実施例4の無線ICデバイス付き物品1は、実施例3の無線ICデバイス10bの基材20の周辺部22sが、粘着層4を介して物品2に貼り付けられている。粘着層4には、基材20と給電回路基板12とを接合する接合材と同じものを用いても、異なるものを用いてもよい。無線ICデバイス10bと無線ICデバイス付き物品1とを連続的に製造する場合には、同じ接合材を用いると、工程を簡略化することが可能である。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, in the article 1 with the wireless IC device of Example 4, the
<まとめ> 以上に説明したように、無線ICチップは、給電回路基板の凹部に配置され、その凹部が基材で覆われているので、外部から物理的接触を受けないため、無線ICチップが脱落したり、破損する危険性が低く、無線ICチップの接合信頼性が高い。 <Summary> As described above, the wireless IC chip is disposed in the concave portion of the power supply circuit board, and the concave portion is covered with the base material. There is a low risk of dropping or breaking, and the bonding reliability of the wireless IC chip is high.
無線ICデバイスが物品に貼り付けられたとき、放射板は給電回路基板よりも外側(物品と反対側)に配置されるため、放射板が給電回路基板よりも内側(物品側)に配置される場合と比べると、給電回路基板と同程度まで放射板を小型化しても放射特性が向上する。さらに、放射板が給電回路基板の上面から側面までを覆うようにすると、放射特性をより広くすることができ、指向性の設計自由度もより向上する。 When the wireless IC device is attached to an article, the radiation plate is arranged outside (the side opposite to the article) from the power supply circuit board, so the radiation plate is arranged inside (the article side) from the power supply circuit board. Compared to the case, the radiation characteristics are improved even if the radiation plate is downsized to the same extent as the feeder circuit board. Furthermore, if the radiation plate covers from the upper surface to the side surface of the feeder circuit board, the radiation characteristics can be made wider, and the degree of freedom in design of directivity is further improved.
また、無線ICデバイスのシート状の基材の周辺部を物品に貼り付けたとき、給電回路基板の凹部に実装された無線ICチップは基材の変形に追従する必要がないため、貼り付け箇所の制約が少なく、汎用性が高い。 In addition, when the peripheral part of the sheet-like base material of the wireless IC device is attached to an article, the wireless IC chip mounted in the recess of the power supply circuit board does not need to follow the deformation of the base material. There are few restrictions, and versatility is high.
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications.
例えば、放射板と給電回路基板とが電磁波ではなく、電界だけ、磁界だけを利用して、電磁界結合されてもよい。また、基材又は放射板と無線ICチップとが接するようにしても構わない。 For example, the radiation plate and the feeder circuit board may be electromagnetically coupled using not only electromagnetic waves but only electric fields or magnetic fields. Moreover, you may make it a base material or a radiation plate and a radio | wireless IC chip contact.
1 無線ICデバイス付き物品
2 物品
10,10a,10b 無線ICデバイス
12 給電回路基板
12a 上面(一方主面)
12b 下面
12s 側面
14 凹部
16,16a 結合用電極
18 無線ICチップ
20 基材
22,22a,22b 放射板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Article with
Claims (6)
前記給電回路基板の前記凹部内に実装された無線ICチップと、
前記給電回路基板の前記一方主面及び前記凹部と前記給電回路基板の側面の少なくとも一部とを覆うように配置された基材と、
前記基材に形成され、前記給電回路基板の前記共振回路及び前記整合回路のうち少なくとも一つと電磁界結合し、前記凹部の少なくとも一部を覆う放射板と、
を備えたことを特徴とする、無線ICデバイス。 A power supply circuit board including at least one of a resonance circuit and / or a matching circuit including an inductance element, and having a recess formed on one main surface side;
A wireless IC chip mounted in the recess of the feeder circuit board;
A base material disposed so as to cover the one main surface and the concave portion of the feeder circuit board and at least a part of a side surface of the feeder circuit board;
A radiation plate formed on the substrate, electromagnetically coupled to at least one of the resonance circuit and the matching circuit of the feeder circuit board, and covering at least a part of the recess;
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