JP5170109B2 - 電子装置、アンテナおよび物品 - Google Patents

電子装置、アンテナおよび物品 Download PDF

Info

Publication number
JP5170109B2
JP5170109B2 JP2009548825A JP2009548825A JP5170109B2 JP 5170109 B2 JP5170109 B2 JP 5170109B2 JP 2009548825 A JP2009548825 A JP 2009548825A JP 2009548825 A JP2009548825 A JP 2009548825A JP 5170109 B2 JP5170109 B2 JP 5170109B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
feeding point
rfid tag
conductor portion
antenna element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009548825A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009087755A1 (ja
Inventor
長久 古谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of JPWO2009087755A1 publication Critical patent/JPWO2009087755A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5170109B2 publication Critical patent/JP5170109B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07771—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card the record carrier comprising means for minimising adverse effects on the data communication capability of the record carrier, e.g. minimising Eddy currents induced in a proximate metal or otherwise electromagnetically interfering object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2283—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles mounted in or on the surface of a semiconductor substrate as a chip-type antenna or integrated with other components into an IC package
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details
    • H01Q9/065—Microstrip dipole antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole

Description

本発明は、無線で通信する電子装置、アンテナ、および電子装置が取り付けられた物品に関する。
無線で通信する電子装置には、通信方式に対応した構成のアンテナが備えられており、通信方式の多様化に対応して様々なアンテナが開発されている。
例えば、物に関するさまざまな情報をＩＣチップ内に記録しておき、それを無線で読み出すＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の技術は、在庫管理、商品管理、および流通管理といった物の管理を目標に開発が進められている。ＲＦＩＤシステムでは、対象物に付するＲＦＩＤタグは対象物の情報を蓄積したメモリやアンテナを有しており、ホストコンピュータに接続されたリーダライタは、無線信号を介してＲＦＩＤタグから情報を読出しホストコンピュータに送信する。またこの逆に、リーダライタがホストコンピュータから送信されてきた情報を、無線信号を介してＲＦＩＤタグのメモリに書き込む。ＲＦＩＤシステムによって対象物のトレーサビリティが向上する。また、今までの文字や記号の表示による管理に比べて作業労力が軽減される。
対象物に取り付けられるＲＦＩＤタグにはできるだけ小型であること、あるいは薄いことが求められており、ＲＦＩＤタグに使用されるアンテナは、一般的にストリップラインで構成されている。ストリップラインで構成されたアンテナをマイクロストリップアンテナと称する。主なアンテナとしてはダイポールアンテナ、ホールデッドダイポールアンテナ、パッチアンテナやボータイアンテナがある。
図１は、従来技術のマイクロストリップアンテナの構成例を示す外観図であり、図２は、図１に示すアンテナの動作を説明する図である。図２のパート（Ａ）はアンテナが電界とともに模式的に示され、パート（Ｂ）は電界強度がグラフ化して示されている。また、図３は、図１に示すアンテナの電界分布および磁界分布を示す図である。図３のパート（Ａ）には、アンテナをアンテナ素子に垂直な方向から見た電界分布が示され、パート（Ｂ）には磁界分布が示されている。
図１に示すアンテナＡ１は、方形マイクロストリップアンテナであり、グランド３、誘電体基板４、およびアンテナ素子１を有している。アンテナ素子１の給電点２には給電線５が接続されており、給電線５は誘電体基板４を貫通している。高周波信号は給電線５を介して給電点２からアンテナ素子１に供給され、電波として放射される。このとき、図２のパート（Ａ）に示すように、アンテナ素子１と、グランド３内部に仮想的に想定されるアンテナ素子の写像９との間に、矢印７に沿って電界が生じる。またある瞬間において、アンテナ素子１と写像９との間に、図２のパート（Ｂ）に矢印１０で示すように電界が生じており、電界強度はパート（Ｂ）のグラフに示す通りである。また、アンテナ素子１の周囲には、図３のパート（Ａ）に示す矢印１１に沿って電界が生じ、図３のパート（Ｂ）に示す矢印１２に沿って磁界が生じる。
ＲＦＩＤタグは広範な種類の対象物に取り付けられるものであり、対象物が電波に影響を与えやすい金属製であったり、有機体や液体であったりする場合もある。したがって、ＲＦＩＤタグを構成するアンテナには、（１）小型であること、および（２）金属、有機体、または液体に近接して設置されても特性が十分に維持できることが求められている。特に（２）について、リーダライタからの電波を受信するＲＦＩＤタグのアンテナは、特性がＲＦＩＤタグが取り付けられる環境に依存しないことが理想である。しかし実際には、ＲＦＩＤタグに金属が近づけられた状態や、ＲＦＩＤタグ自体が金属に取り付けられる場合にはアンテナの特性が著しく劣化し、リーダライタとの通信可能距離を確保することができなくなる。
そこで、図１に示すマイクロストリップアンテナの応用例として、布タグと呼ばれるＲＦＩＤタグ（例えば、非特許文献１参照）や、ＫＵ−Ｔａｇと呼ばれるＲＦＩＤタグが提案されている（例えば、非特許文献２から５参照）。これらのＲＦＩＤタグは、取り付け面をグランド面とする原理によって、取り付け面の材料に影響を受けないようにしている。
図４および図５は、従来技術のＲＦＩＤタグを示す外観図である。図４には、取り付け面をグランド面とするＲＦＩＤタグが示され、図５には、さらに、１つのアンテナエレメントの２箇所に半導体チップが接続された、ＫＵ−Ｔａｇの例が示されている。
図４に示すＲＦＩＤタグＴ２は、方形マイクロストリップアンテナで構成されており、より詳細には、アンテナエレメント２４、グランド２６、アンテナエレメント２４とグランド２６の間に配置される第１誘電体基板２５、ＲＦＩＤタグＴ２が取り付けられる対象物とグランド２６との間に介在する第２誘電体基板２７、および、アンテナエレメント２４上の給電点２１とグランド２６上の給電点２３とに電気的に接続されアンテナを介して無線で通信する半導体チップ２２を備えている。半導体チップ２２からはアンテナエレメント２４とグランド２６に対し信号が供給される（不平衡給電）。ＲＦＩＤタグＴ２は、アンテナエレメント２４とグランド２６のうち、グランド２６の側を対象物に向けて取り付けることで、対象物の材料の影響を抑えている。
図５に示すＲＦＩＤタグＴ３は、アンテナエレメント３１、グランド３３、アンテナエレメント３１とグランド３３の間に配置される第１誘電体基板３２、ＲＦＩＤタグＴ３が取り付けられる対象物とグランド３３との間に介在する第２誘電体基板３５、および半導体チップ２９を備えている点が図４のＲＦＩＤタグＴ２と同様であるが、方形のアンテナエレメント３１が有する１辺の２箇所に、半導体チップ２９が電気的に接続される点がＲＦＩＤタグＴ２とは異なる。半導体チップ２９からはアンテナエレメント３１に対し給電パターン２８，３０を経由して信号が供給される（平衡給電）。ＲＦＩＤタグＴ３も、グランド３３の側を対象物に向けて取り付けられることで、対象物の材料の影響が抑えられている。
また、対象物の材料の影響を抑えたアンテナとして、金属面に近接した状態ではスロットアンテナとして機能し、金属面から離れると通常構成のアンテナとして機能するアンテナが提案されている（例えば特許文献１および２参照）。
http://www2.nict.go.jp/pub/whatsnew/press/h17/060224/060224.html http://www.ittc.ku.edu/~deavours/kutag.html http://www1.rfidjournal.com/article/articleprint/2275/-1/1/ http://www.ittc.ku.edu/publications/KU-Tag_flyer.pdf http://www.ittc.ku.edu/~deavours/pubs/ccct06.pdf 米国特許第６９１４５６２号明細書 米国特許第６５０１４３５号明細書
しかしながら、図４および図５に示すＲＦＩＤタグは、必ずしも金属面に取り付けられるとは限らず、たとえば、金属以外の材料に取り付けられた場合には、ＲＦＩＤタグのグランドが周囲のグランド電位に対しショートした状態とはならない。つまり、ＲＦＩＤタグのグランドにおけるインピーダンスは常に周囲のグランド電位に対しショートしているとは限らず、依然として対象物の材料条件に左右される。このため、アンテナの特性を損なわない程度にグランドを広げようとすると、ＲＦＩＤタグの大きさが増大し実用可能な範囲を超えてしまう。ＲＦＩＤタグは一般的には、名刺サイズあるいはそれ以下の大きさが実用上望ましいが、図４および図５に示すＲＦＩＤタグでこの大きさを実現することは困難である。
また、金属面に近接した状態ではスロットアンテナとして機能し、金属面から離れると通常構成のアンテナとして機能するアンテナは構成が複雑であり小型化することも困難である。そしてこの問題は、ＲＦＩＤタグに限らず、アンテナを介して無線通信を行う電子機器に共通の問題である。
上記事情に鑑み、本明細書に記載する１つまたは複数の実施形態は、取り付けられる対象物の材料の影響を受けにくく、対象物が金属でも特性の劣化が抑えられ、かつ小型化することが可能な電子装置、アンテナ、および、この電子装置が取り付けられた物品を提供する。
上記目的を達成する電子装置の基本形態は、第１の給電点が設けられ平面状に広がった第１の導体部と、
第２の給電点が設けられた、上記第１の導体部と向き合って平面状に広がりこの第１の導体部とは給電点の位置も含めて面対称に配置された第２の導体部とを備えたアンテナ；および
上記第１の給電点および上記第２の給電点に、互いに逆極性の信号を供給することによって上記アンテナを介した通信を行う半導体素子；
を備えている。
この基本形態によれば、第１の導体部と第２の導体部とが互いに向き合い面対称に配置されており、第１の給電点および第２の給電点に対し互いに逆極性の信号が供給されるので、第１の導体部と第２の導体部とから電波が放射される。この場合には、第１の導体部と第２の導体部との中間に仮想的なグランド面が形成される。また、この電子装置が金属材料に取り付けられた場合には、第１の導体部と第２の導体部のうち金属材料に向いた導体部がグランドとして機能し、従来と同様のマイクロストリップアンテナとして動作する。第１の導体部と第２の導体部は通信周波数帯域に応じた大きさに形成されており、グランド面としては小さいが、金属材料に取り付けられた場合には、この金属材料部分をグランドとして機能させるのでグランドは十分に確保される。したがって、取り付けられる対象物の材料の影響を受けにくく、対象物が金属でも特性の劣化が抑えられ、かつ小型化することが可能となる。
上記基本形態に対し、更に上記第１の導体部と上記第２の導体部とに挟まれた板状の誘電体部を備えた応用形態は好適である。
この好適な応用形態によれば、誘電体部を用いることで例えば空気の場合に比べてアンテナが小型化できる。また、第１の導体部と第２の導体部との位置関係が簡単かつ確実に保持される。
上記基本形態に対し、上記アンテナが、
上記第１の導体部と上記第２の導体部とに挟まれた板状の誘電体部と、
上記誘電体部内に挟まれて、上記第１の導体部と上記第２の導体部との中間に位置した導体層とを備えたものであってもよい。
電子装置が金属から離れた状態では第１の導体部と上記第２の導体部との中間がグランド電位となるので、この応用形態のように導体層を配置することができる。また、電子装置の近傍に金属がある場合でも、電波の放射パターンの対称面が第１の導体部と上記第２の導体部との中間に位置するので電波の方向性が限定されにくい。
上記基本形態に対し、上記アンテナにおいて、
上記第１の導体部が、上記第１の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
上記第２の導体部が、上記第２の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
更に、上記第１の給電点から上記第１の導体部の外側へと突出した、上記第１の給電点に信号を伝達する第１の給電パターンと、
上記第２の給電点から上記第２の導体部の外側へと突出した、上記第２の給電点に信号を伝達する第２の給電パターンとを備えた応用形態は好適である。
この好適な応用形態によれば、半導体素子を、第１の給電点および第２の給電点から等距離の位置に配置することが容易である。
また、上記基本形態に対し、上記アンテナにおいて、
上記第１の導体部が、上記第１の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
上記第２の導体部が、上記第２の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
更に、上記第１の給電点から上記第１の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され上記第１の給電点に信号を伝達する第１の給電パターンと、
上記第２の給電点から上記第２の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され上記第２の給電点に信号を伝達する第２の給電パターンとを備えた応用形態は好適である。
第１の給電パターンおよび第２の給電パターンに静電容量を介して信号が伝達されるので半導体素子の密封が可能であり、耐久性を高めることができる。
上記アンテナが給電パターンを備えた応用形態に対し、更に、一部が上記第１の給電パターンと向き合って配置されることで、この第１の給電パターンと静電容量を介して電気的に接続され、上記半導体素子から発せられる信号をこの第１の給電パターンに供給する第１の素子接続部と、
上記第２の給電パターンと向き合うとともに上記第１の素子接続部と並んで配置されることで、この第２の給電パターンと静電容量を介して電気的に接続され、上記半導体素子から発せられる信号をこの第２の給電パターンに供給する第２の素子接続部とを備え、
上記半導体素子が、上記第１の素子接続部および上記第２の素子接続部に掛け渡されたものである応用形態は好適である。
この好適な応用形態によれば、半導体素子を接続するためのワイヤ等を省略できる。
誘電体部を備えた応用形態に対し、上記誘電体部が、上記第１の導体部における上記第１の給電点と上記第２の導体部における上記第２の給電点との間に孔が設けられたものであり、
上記半導体素子が上記孔に収容されたものである応用形態は好適である。
この好適な応用形態によれば、給電点が導体部の縁にない場合でも、半導体素子を２つの給電点に対し等距離かつ最短距離の位置に配置することができる。
上記基本形態に対し、更に上記第１の導体部と上記第２の導体部との面対称性における対称面に対して面対称に上記第１の導体部の縁の一部と上記第２の導体部の縁の一部とを短絡する短絡部を備えた応用形態は好適である。
この好適な応用形態によれば、例えば逆Ｆ型アンテナの基本特性を有しつつ、取り付ける対象の材料から受ける影響が抑えられる。
また、上記目的を達成するアンテナの基本形態は、第１の給電点が設けられ平面状に広がった第１の導体部と、
第２の給電点が設けられた、上記第１の導体部と向き合って平面状に広がりこの第１の導体部とは給電点の位置も含めて面対称に配置された第２の導体部とを備えている。
このアンテナの基本形態は、上述した電子装置に好適である。
また、上記目的を達成する物品の基本形態は、物品本体と、
上記物品本体に取り付けられ、この物品本体の属性を表す情報を外部と受送信する電子装置とを備え、
上記電子装置が、
第１の給電点が設けられ平面状に広がった第１の導体部と、
第２の給電点が設けられた、上記第１の導体部と向き合って平面状に広がりこの第１の導体部とは給電点の位置も含めて面対称に配置された第２の導体部とを備えたアンテナ；および
上記第１の給電点および上記第２の給電点に、互いに逆極性の信号を供給することによって上記アンテナを介した通信を行う半導体素子；
を備えている。
この物品の基本形態によれば、物品本体に取り付けられる電子装置が特性の劣化が抑えられつつも小型化しており、物品本体の機能および概観を損なうことなく情報の通信ができる。
なお、上記基本形態にいうアンテナおよび物品については、ここではその基本形態のみを示すのに留めるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいうアンテナおよび物品には、上記の基本形態のみではなく、前述した電子装置の各応用形態に対応する各種の応用形態が含まれる。
以上説明したように、電子装置、アンテナおよび物品の上記基本形態によれば、通信の特性が、取り付けられる対象物品本体の材料の影響を受けにくく、物品本体が金属でも特性劣化が抑えられる。しかも、電子装置の小型化が可能である。
従来技術のマイクロストリップアンテナの構成例を示す外観図である。 図１に示すアンテナの動作を説明する図である。 図１に示すアンテナの電界分布および磁界分布を示す図である。 取り付け面をグランド面とする従来技術のＲＦＩＤタグを示す外観図である。 １つのアンテナエレメントの２箇所に半導体チップが接続された、従来技術のＫＵ−Ｔａｇの例を示す外観図である。 電子装置の具体的な第１実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。 図６に示すＲＦＩＤタグが密着して取り付けられた物品の一部を示す図である。 図６に示すＲＦＩＤタグが近傍に取り付けられた物品の一部を示す図である。 電子装置の具体的な第２実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。 図９に示すＲＦＩＤタグが密着して取り付けられた物品の一部を示す図である。 図９に示すＲＦＩＤタグが近傍に取り付けられた物品の一部を示す図である。 電子装置の具体的な第３実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。 図１２に示すＲＦＩＤタグのＡーＡ’線断面図である。 図１２に示すＲＦＩＤタグのＢーＢ’線断面図である。 電子装置の具体的な第４実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。 図１５に示すＲＦＩＤタグのＣーＣ’線断面図である。 図１５に示すＲＦＩＤタグのＤーＤ’線断面図である。 電子装置の具体的な第５実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。 図１８に示すＲＦＩＤタグのＥーＥ’線断面図である。 図１８に示すＲＦＩＤタグのＦーＦ’線断面図である。 電子装置の具体的な第６実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。 図２１に示すＲＦＩＤタグのＧーＧ’線断面図である。 図２１に示すＲＦＩＤタグのＨーＨ’線断面図である。 電子装置の具体的な第７実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。 図２４に示す断面とは垂直な断面を示す断面図である。 電子装置の具体的な第８実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。 図２６に示す断面とは垂直な断面を示す断面図である。 従来の一般的なマイクロストリップアンテナを説明する模式図である。 図２８に示すマイクロストリップアンテナに短絡板を設けて面積を半分としたアンテナを説明する模式図である。 電子装置の具体的な第９実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。 従来の一般的な板状逆Ｆアンテナを説明する模式図である。 電子装置の具体的な第１０実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。 従来の一般的な帯状の逆Ｆアンテナを説明する模式図である。 電子装置の具体的な第１１実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。
基本形態および応用形態について上記説明した電子装置、アンテナ、および物品に対する具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。
図６は、電子装置の具体的な第１実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。図６のパート（Ａ）にはＲＦＩＤタグの斜視図が示されており、パート（Ｂ）には側面図が示されている。
図６に示すＲＦＩＤタグＴ４は、アンテナＡ４、アンテナＡ４を介して外部と無線で通信する半導体チップ４２、および、半導体チップ４２とアンテナＡ４とを電気的に接続する２つのリード線４２１，４２３を備えている。アンテナＡ４は、平面状に広がった第１アンテナエレメント４４、第１アンテナエレメント４４と向き合って平面状に広がった第２アンテナエレメント４６、および、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６とに挟まれた板状の誘電体基板４５を備えている。
ここで、アンテナＡ４は、上述した基本形態におけるアンテナの一例に相当し、第１アンテナエレメント４４は、上述した基本形態における第１の導体部の一例に相当し、第２アンテナエレメント４６は、上述した基本形態における第２の導体部の一例に相当し、誘電体基板４５は、上述した応用形態における誘電体部の一例に相当し、半導体チップ４２は、上述した基本形態における半導体素子部の一例に相当する。
第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６は、第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６との中間に位置する仮想的な対称面４７に対し、互いに面対称に配置されている。より詳細には、第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６は、互いに略同一の形状を有するとともに略同一の大きさを有しており、対称面４７に対し対称となる姿勢に配置されている。さらに詳細には、第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６は方形である。また、第１アンテナエレメント４４には第１の給電点４１が設けられ、第２アンテナエレメント４６には第２の給電点４３が設けられており、半導体チップ４２はリード線４２１，４２３を介して、第１の給電点４１および第２の給電点４３にそれぞれ電気的に接続されている。第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６とは、第１の給電点４１および第２の給電点４３の位置も含めて面対称に配置されている。
ＲＦＩＤタグＴ４において、半導体チップ４２は、誘電体基板４５内部に埋め込まれており、第１の給電点４１と第２の給電点４３に対し等距離かつ最短の位置、すなわち第１の給電点４１と第２の給電点４３の中央に配置されている。半導体チップ４２が受信する場合には、第１の給電点４１および第２の給電点４３から半導体チップ４２に電気信号が伝送されてくる。この電気信号の電力によって半導体チップ４２が動作する。またこの逆に、半導体チップ４２が送信する場合、半導体チップ４２は第１の給電点４１および第２の給電点４３に、互いに逆極性の電気信号を供給する。半導体チップ４２はメモリを有しており、図示しないリーダライタからアンテナＡ４を介して受信した情報を記憶し、また、記憶した情報をメモリから読み出し、アンテナＡ４を介してリーダライタに送信する。ＲＦＩＤタグＴ４が後述する物品本体に取り付けられた場合、ＲＦＩＤタグＴ４、より詳細には半導体チップ４２が物品本体の属する情報を保持し、アンテナＡ４を介して外部のリーダライタと情報の送受信を行うことができる。
図６に示すＲＦＩＤタグＴ４は、例えば、リード線４２１，４２３が接続された半導体チップ４２を樹脂材料に埋め込んで板状の誘電体基板４５を形成し、この誘電体基板４５の表裏面に金属膜を形成し、この金属膜をエッチングをして第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６を形成することによって、製造できる。また、図示は省略するが、ＲＦＩＤタグＴ４は、全体がさらに樹脂等によってコーティングされていてもよい。第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６で誘電体基板４５を挟んだ構造とすることにより、ＲＦＩＤタグＴ４を小型化、薄型化した場合でも、第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６との位置関係が簡単かつ確実に保持される。第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６における第１の給電点４１および第２の給電点４３の位置は、アンテナＡ４のインピーダンス特性に影響を与えるが、給電点４１，４３の位置の設定については後述する。
図７は、図６に示すＲＦＩＤタグが密着して取り付けられた物品の一部を示す図である。図７のパート（Ａ）には物品の一部斜視図が示されており、パート（Ｂ）にはＲＦＩＤタグの側面が物品本体の一部断面とともに示されている。
図７に示す物品Ｍ４は、物品本体４８、物品本体４８に取り付けられたＲＦＩＤタグＴ４とを備えている。
ここで、物品本体４８は金属性の置物であり、ＲＦＩＤタグＴ４は、置物の製造者識別符号や製造ロット番号といった、物品本体４８の属性を表す情報を外部と受送信する。ＲＦＩＤタグＴ４は、第２アンテナエレメント４６の側が金属製の物品本体４８に密着した状態となっている。この状態では、第２アンテナエレメント４６が物品本体４８と接して電気的に一体となりグランドとして機能する。仮に、ＲＦＩＤタグＴ４の表面に樹脂等によるコーティングが施されている場合でも、図７に示す状態では、第２アンテナエレメント４６と物品本体４８とがコーティングの層を介して非常に近接した状態であり、第２アンテナエレメント４６は、物品本体４８と交流的にショートの状態となり、物品本体４８と電気的に一体となりグランドとして機能する。したがって、図７に示す状態で、ＲＦＩＤタグＴ４のアンテナＡ４（図６参照）は、第１アンテナエレメント４４を電波放射用のアンテナエレメントとし、第２アンテナエレメント４６および物品本体４８をグランド面とした、マイクロストリップアンテナとして動作する。すなわち、図１および図４に示した従来技術のアンテナと同様に動作し、半導体チップ４２からの給電の状態は不平衡給電状態となる。ＲＦＩＤタグＴ４における、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６の大きさ、形状、および給電点４１，４３の位置は、ＲＦＩＤタグＴ４が図７に示す状態でマイクロストリップアンテナとして動作する場合の特性に合わせて最適化されている。より詳細には、例えば、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６における給電点４１，４３の位置は、図７に示す状態におけるアンテナのインピーダンスが、半導体チップ４２の入出力インピーダンスと整合する位置に設定されている。
ここで、ＲＦＩＤタグＴ４が物品に、例えば紐でぶら下げられるなどのように距離をおいた状態で取り付けられた場合や、ＲＦＩＤタグＴ４が物品の非導電性の部分に密着した場合には、ＲＦＩＤタグＴ４の周囲に金属等導電性の物体が存在しない状態となる。先に説明した図６がこの状態を示すものとして説明を続ける。図６に示す、周囲に導電性の物体が存在しない状態で、ＲＦＩＤタグＴ４は、対称面４７の位置に面状の仮想グランドを想定したマイクロストリップアンテナとして動作する。このとき、半導体チップ４２からの給電の状態は平衡給電状態となり、また、アンテナＡ４は仮想グランドすなわち対称面４７に対して対照的な電波の放射パターンを有する。言い換えると、アンテナＡ４は、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６の双方から電波が放射される。このため、一方の向きを中心として電波が放射される従来のアンテナと異なり、電波の方向性が限定されない。
図８は、図６に示すＲＦＩＤタグが近傍に取り付けられた物品の一部を示す図である。図８のパート（Ａ）には物品の一部斜視図が示されており、パート（Ｂ）にはＲＦＩＤタグの側面が物品本体の一部断面とともに示されている。
ＲＦＩＤタグＴ４は、先の図６に示した状態で自由空間における挙動を示し、図７に示した状態でアンテナエレメントの一方が自由空間にあり、他方がグランドの場合の挙動を示す。図８に示す、金属製の物品本体４８に密着しない程度に近づいた状態で、ＲＦＩＤタグＴ４は、図６で説明した挙動と図７で説明した挙動の中間的な挙動を示す。より詳細には、図８に示す状態では、第２アンテナエレメント４６と物品本体４８の間に、浮遊容量１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６からなる寄生容量が生じ、浮遊容量１１１〜１１６を介して第２アンテナエレメント４６とグランドとが接続された状態となる。この状態では、アンテナの仮想グランド５０が物品本体４８寄り、より厳密には、ＲＦＩＤタグＴ４と物品本体４８との距離に応じ物品本体４８寄りの位置に想定される。このため、上述した中間的な挙動を示すと考えられる。
ＲＦＩＤタグＴ４と物品本体との関係は、物品本体への取り付けられ方によっては、図６、図７、および図８に示すいずれの状態にもなり得る。ＲＦＩＤタグＴ４によれば、第１アンテナエレメント４４と第２アンテナエレメント４６とが互いに向き合い面対称に配置されているため、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６に対し互いに逆極性の信号を供給することによって、図６に示す状態では、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６の中間に仮想的なグランド面が形成され、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６の双方から電波が十分な強度で放射される。また、図７に示すようにＲＦＩＤタグＴ４が金属材料からなる物品本体４８に密着するように取り付けられた場合には、第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６のうち金属材料に向いた方がグランドとして機能し、従来と同様のマイクロストリップアンテナとして動作する。第１アンテナエレメント４４および第２アンテナエレメント４６は通信周波数帯域に応じた大きさに形成されているためグランド面としては小さいが、物品本体をグランドとして機能させるのでグランドが十分に確保される。したがって、電波が十分な強度で放射される。さらに、図８に示すように、金属材料に密着しないものの、近傍に取り付けられた中間的な状態でも、ＲＦＩＤタグＴ４は図６に示す状態と図７に示す状態との中間的な状態で動作するので、電波が十分な強度で放射される。したがって、ＲＦＩＤタグＴ４によれば、取り付けられる対象物の材料の影響を受けにくく、図６、図７、および図８に示す状態に亘って十分な強度の電波を放射することができ、十分な通信距離を確保することが可能である。また、一方のアンテナエレメントを大型にする必要がないので、ＲＦＩＤタグＴ４全体として小型化が可能である。
次に、電子装置の具体的な第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素については説明を省略し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図９は、電子装置の具体的な第２実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。図９のパート（Ａ）にはＲＦＩＤタグの斜視図が示されており、パート（Ｂ）には側面図が示されている。
図９に示すＲＦＩＤタグＴ５も、図６に示すＲＦＩＤタグＴ４と同様に、アンテナＡ５、半導体チップ５２、および、リード線５２１，５２３を備えており、アンテナＡ５は、第１アンテナエレメント５４、第２アンテナエレメント５８、および、誘電体基板５５１を備えている。ただし、図９に示すＲＦＩＤタグＴ５は、誘電体基板５５１内に挟まれた導体層５６を備えている点が、図６に示すＲＦＩＤタグＴ４と異なる。より詳細には、誘電体基板５５１は、２つの板状の誘電体部５５，５７で導体層５６を挟んだ構造を有しており、導体層５６は、第１アンテナエレメント５４と第２アンテナエレメント５８との中央に配置されている。導体層５６には、半導体チップ５２との干渉を避けるため孔５９が形成されており、半導体チップ５２は孔５９の中に配置されている。
図１０は、図９に示すＲＦＩＤタグが密着して取り付けられた物品の一部を示す図である。図１０のパート（Ａ）には物品の一部斜視図が示されており、パート（Ｂ）にはＲＦＩＤタグの側面が物品本体の一部断面とともに示されている。
図１０に示す状態では、第２アンテナエレメント４６が物品本体６０と接して電気的に一体となりグランドとして機能する。このときＲＦＩＤタグＴ５のアンテナＡ５（図９参照）は、図７で説明した場合と同様に、第１アンテナエレメント５４を電波放射用のアンテナエレメントとし、第２アンテナエレメント５８および物品本体６０をグランド面とした、マイクロストリップアンテナとして動作する。
図１１は、図９に示すＲＦＩＤタグが近傍に取り付けられた物品の一部を示す図である。図１１のパート（Ａ）には物品Ｍ５の一部斜視図が示されており、パート（Ｂ）にはＲＦＩＤタグの側面が物品本体の一部断面とともに示されている。
図１１に示すように、ＲＦＩＤタグＴ５が物品本体の近傍に取り付けられた場合には、第２アンテナエレメント５８と物品本体６１の間に、浮遊容量１１７，１１８，１１９，１２０，１２１，１２２からなる寄生容量が生じ、浮遊容量１１７〜１２２を介して第２アンテナエレメント５８とグランドとが接続された状態となる。この状態では、アンテナの仮想グランド５０が物品本体６１寄りの位置に想定されるが、第１アンテナエレメント５４と第２アンテナエレメント５８との中間に配置された導体層５６がより支配的となる。したがって、アンテナＡ５は導体層５６に対して対照的な電波の放射パターンを有し、電波の方向性が限定されにくい。
次に、電子装置の具体的な第３実施形態について説明する。以下の第３実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素については説明を省略し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図１２、図１３および図１４は、電子装置の具体的な第３実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。図１２のパート（Ａ）にはＲＦＩＤタグの斜視図が示されており、パート（Ｂ）には側面図が示されている。また図１３は、図１２に示すＲＦＩＤタグのＡーＡ’線断面図であり、図１４は、図１２に示すＲＦＩＤタグのＢーＢ’線断面図である。なお、断面図では部材の見易さのためハッチングを省略している。
図１２から図１４までに示すＲＦＩＤタグＴ７も、図６に示すＲＦＩＤタグＴ４と同様に、アンテナＡ７、半導体チップ７２、および、リード線７２１，７２３を備えており、アンテナＡ７は、第１アンテナエレメント７６、第２アンテナエレメント７８、および、誘電体基板７７を備えている。ただし、図１２から図１４までに示すＲＦＩＤタグＴ７では、第１アンテナエレメント７６が第１の給電点７６１を平面状の広がりの縁に有しており、第２アンテナエレメント７８が第２の給電点７８１を平面状の広がりの縁に有している点が、図６に示すＲＦＩＤタグＴ４と異なる。さらに、図１２に示すＲＦＩＤタグＴ７では、アンテナＡ７が、第１の給電点７６１から第１アンテナエレメント７６の外側へと突出した第１の給電パターン７４と、第２の給電点７８１から第２アンテナエレメント７８の外側へと突出した第２の給電パターン７５とを備えている点が、ＲＦＩＤタグＴ４と異なる。第１の給電パターン７４および第２の給電パターン７５にはリード線７２１，７２３が接続されるリード接続点７１，７３が設けられており、半導体チップ７２から一方のリード線７２１を介してリード接続点７１まで伝達されてきた信号は、第１の給電パターン７４を介して、第１アンテナエレメント７６における第１の給電点７６１に伝達される。また、半導体チップ７２から他方のリード線７２３を介してリード接続点７３まで伝達されてきた信号は、第２の給電パターン７５を介して、第２アンテナエレメント７８の第２の給電点７８１に伝達される。第１の給電パターン７４と第２の給電パターン７５は互いに同じ長さに形成されており、信号の伝播時間が同一である。図１２に示すＲＦＩＤタグＴ７によれば、半導体チップ７２は、第１アンテナエレメント７６および第２アンテナエレメント７８からそれぞれ突出した第１の給電パターン７４と第２の給電パターン７５との間に半導体チップ７２を配置することができる。したがって、半導体チップ７２を、第１の給電点７６１および第２の給電点７８１に対し等距離の位置に配置することが容易である。
次に、電子装置の具体的な第４実施形態について説明する。以下の第４実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素については同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図１５、図１６および図１７は、電子装置の具体的な第４実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。図１５のパート（Ａ）にはＲＦＩＤタグの斜視図が示されており、パート（Ｂ）には側面図が示されている。また図１６は、図１５に示すＲＦＩＤタグのＣーＣ’線断面図であり、図１７は、図１５に示すＲＦＩＤタグのＤーＤ’線断面図である。なお、断面図では部材の見易さのためハッチングを省略している。
図１５から図１７までに示すＲＦＩＤタグＴ８も、図１２から図１４までに示すＲＦＩＤタグＴ７と同様に、アンテナＡ８、半導体チップ７２を備えており、アンテナＡ８は、第１アンテナエレメント８６、第２アンテナエレメント８８、誘電体基板７７、第１の給電パターン８３、および、第２の給電パターン８４を備えており、第１の給電パターン８３および第２の給電パターン８４は、第１アンテナエレメント８６および第２アンテナエレメント８８の給電点８６１，８８１から突出している。ただし、図１５から図１７までに示すＲＦＩＤタグＴ８の第１の給電パターン８３は静電容量を介して信号が供給され第１の給電点８６１に信号を伝達し、第２の給電パターン８４は静電容量を介して信号が供給され第２の給電点８８１に信号を伝達する点が図１２に示すＲＦＩＤタグＴ７と異なる。より詳細には、ＲＦＩＤタグＴ８では、第１の給電パターン８３が、先端部分に第１コンデンサ電極８１を有しており、第２の給電パターン８４が先端部分に第２コンデンサ電極８２を有している。第１コンデンサ電極８１と第２コンデンサ電極８２とは、第１の給電パターン８３および第２の給電パターン８４の途中からそれぞれ互いに逆向きに延びている。さらに、ＲＦＩＤタグＴ８は、第１アンテナエレメント８６と第２アンテナエレメント８８の中間の高さに、半導体チップ７２が接続される２つのチップマウント電極８５，８９が並んで設けられている点が図１２に示すＲＦＩＤタグＴ７と異なる。第１のチップマウント電極８５は、その一部が第１コンデンサ電極８１と向き合って配置されており、静電容量８７を介して第１コンデンサ電極８１と電気的に接続されている。また、第２のチップマウント電極８９は、その一部が第２コンデンサ電極８２と向き合って配置されており、静電容量９０を介して第２コンデンサ電極８２と電気的に接続されている。第１コンデンサ電極８１を含んだ第１の給電パターン８３の長さと、第２コンデンサ電極８２を含んだ第２の給電パターン８４の長さとは同一となるように形成されている。半導体チップ７２は、第１のチップマウント電極８５および第２のチップマウント電極８９の双方に掛け渡されるように載せられ、リード線を用いず直接に接続されている。ＲＦＩＤタグＴ７では、半導体チップ７２から発せられる信号のうちの一方は、第１のチップマウント電極８５から静電容量８７を介して第１の給電パターン８３の第１コンデンサ電極８１へ供給される。信号の他方は第２のチップマウント電極８９から静電容量９０を介して第２の給電パターン８４の第２コンデンサ電極８２へ供給される。このようにして、半導体チップ７２から第１アンテナエレメント８６および第２アンテナエレメント８８に信号が供給される。またこの逆に、第１アンテナエレメント８６および第２アンテナエレメント８８から半導体チップ７２に信号および電力が供給される。第１のチップマウント電極８５が、上述した応用形態における第１の素子接続部の一例に相当し、第２のチップマウント電極８９が、上述した応用形態における第２の素子接続部の一例に相当する。
次に、上記第３実施形態の要素と第２実施形態の要素とを併せ持った、電子装置の具体的な第５実施形態について説明する。以下の第５実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた第３実施形態における各要素と同一の要素については同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図１８、図１９および図２０は、電子装置の具体的な第５実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。図１８のパート（Ａ）にはＲＦＩＤタグの斜視図が示されており、パート（Ｂ）には側面図が示されている。また図１９は、図１８に示すＲＦＩＤタグのＥーＥ’線断面図であり、図２０は、図１８に示すＲＦＩＤタグのＦーＦ’線断面図である。
図１８から図２０まで示すＲＦＩＤタグＴ９は、アンテナＡ９の誘電体基板９７内に挟まれた導体層９９を備えている点が図１２に示す第３実施形態のＲＦＩＤタグＴ７と異なる。誘電体基板９７は、誘電体部９８の一部に導体層９９を挟んだ構造となっている。ＲＦＩＤタグＴ９は、第１の給電パターン７４と第２の給電パターン７５との間に半導体チップ７２を配置することができるので、導体層９９に孔を設ける必要がないので、製造が容易である。
次に、上記第４実施形態の要素と第２実施形態の要素とを併せ持った、電子装置の具体的な第６実施形態について説明する。以下の第６実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた第４実施形態における各要素と同一の要素については同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図２１、図２２および図２３は、電子装置の具体的な第６実施形態であるＲＦＩＤタグを示す図である。図２１のパート（Ａ）にはＲＦＩＤタグの斜視図が示されており、パート（Ｂ）には側面図が示されている。また図２２は、図２１に示すＲＦＩＤタグのＧーＧ’線断面図であり、図２３は、図２１に示すＲＦＩＤタグのＨーＨ’線断面図である。
図２１から図２３まで示すＲＦＩＤタグＴ１０は、アンテナＡ１０の誘電体基板１００内に挟まれた導体層１０２を備えている点が図１５に示す第４実施形態のＲＦＩＤタグＴ８と異なる。誘電体基板１００は、誘電体部１０１の一部に導体層１０２を挟んだ構造となっている。ＲＦＩＤタグＴ１０でも、半導体チップ７２は、第１のチップマウント電極８５および第２のチップマウント電極８９の双方に掛け渡されるように載せられ、リード線を用いず直接に接続されている。
次に、上記第１実施形態のＲＦＩＤタグＴ４に対し、半導体チップの取り付け方が異なる、電子装置の具体的な第７実施形態について説明する。以下の第７実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた第１実施形態における各要素と同一の要素については同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図２４および図２５は、電子装置の具体的な第７実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。図２４にはＲＦＩＤタグのアンテナの給電点を通る断面が示され、図２５には、アンテナの給電点を通り、図２４に示す断面とは垂直な断面が示されている。
図２４に示すＲＦＩＤタグＴ１１は、半導体チップ７２およびアンテナＡ１１を備え、アンテナＡ１１が、第１アンテナエレメント１５４、第２アンテナエレメント１５５、および誘電体基板１５８を備えている点が、第１実施形態のＲＦＩＤタグＴ４と同じである。しかし、図２４に示すＲＦＩＤタグＴ１１には、アンテナの２つの給電点４１，４３の間に、半導体チップ７２を収容する収容孔１５７が、第１アンテナエレメント１５４、誘電体基板１５８、および第２アンテナエレメント１５５を貫通して設けられている点が第１実施形態のＲＦＩＤタグＴ４と異なる。収容孔１５７が上述した応用形態における孔の一例に相当する。また、図２４に示すＲＦＩＤタグＴ１１の収容孔１５７内には、第１の給電点４１および第２の給電点４３に掛け渡されたリード電極部材１５１が設けられている点が第１実施形態のＲＦＩＤタグＴ４と異なる。詳細には、リード電極部材１５１は、２つの電極が絶縁部１５１ｃを挟んで一体に形成されたものであり、両端に、第１の給電点４１および第２の給電点４３に係止するかぎ状部１５１ａ，１５１ｂが設けられている。図２４に示すＲＦＩＤタグＴ１１を製造するには、まず、リード電極部材１５１に、半導体チップ７２をはんだ接続等により取り付け、半導体チップ７２が取り付けられた状態のリード電極部材１５１を収容孔１５７内に挿入し、かぎ状部１５１ａ，１５１ｂを第１の給電点４１および第２の給電点４３に係止させるように、リード電極部材１５１を収容孔１５７内に固定する。この後、収容孔１５７の開口を導電性のシール部材１５２，１５３で塞ぐ。図２４に示すＲＦＩＤタグＴ１１によれば、誘電体基板１５８に半導体チップ７２を埋め込んで形成する必要がなく、またリード線を用いる必要がないので製造が簡単になる。
収容孔を形成し、この中にリード電極部材を挿入することは、図２４に示すように給電点がアンテナエレメントの中ほどに位置する場合に限らず、給電点がアンテナエレメントの縁に位置する場合にも適用できる。
次に、上記第７実施形態のＲＦＩＤタグＴ４に対し、給電点がアンテナエレメントの縁に位置する、電子装置の具体的な第８実施形態について説明する。以下の第８実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた第７実施形態における各要素と同一の要素については同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図２６および図２７は、電子装置の具体的な第８実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。図２６にはＲＦＩＤタグのアンテナの給電点を通る断面が示され、図２７には、アンテナの給電点を通り、図２６に示す断面とは垂直な断面が示されている。
図２６および図２７に示すＲＦＩＤタグＴ１２は、アンテナＡ１２における第１の給電点１４１および第２の給電点１４３が第１アンテナエレメント１５４、および第２アンテナエレメント１５５の縁に位置している。この場合、収容孔１６４は、アンテナエレメント１５４，１５５がない部分に形成される。したがって、収容孔１６４は誘電体基板１５８のみを貫通する。図２６に示すＲＦＩＤタグＴ１２を製造するには、まず、リード電極部材１５１に、半導体チップ７２をはんだ接続等により取り付け、半導体チップ７２が取り付けられた状態のリード電極部材１５１を収容孔１６４内に挿入し、リード電極部材１５１の両端を第１の給電点１４１および第２の給電点１４３に係止させるように、リード電極部材１５１を収容孔６４内に固定する。この後、収容孔１６４の開口を導電性のシール部材で塞いでもよく、またはんだ接続することも可能である。図２６および図２７に示すＲＦＩＤタグＴ１２は、第１アンテナエレメント１５４、および第２アンテナエレメント１５５に孔を形成する必要がない。
具体的な実施形態で説明した、電子装置、アンテナ、および物品の基本形態および応用形態は、短絡部を備えることによってアンテナエレメントの面積を半分にした構造にも適用可能である。
図２８は、従来の一般的なマイクロストリップアンテナを説明する模式図である。
図２８に示すマイクロストリップアンテナＡ１３は、アンテナエレメント２０６とグランド２０２の間に誘電体基板２０１を挟んだ構造であり、アンテナエレメント２０６には、中央からずれた位置に給電点２０４が位置している。給電点２０４に信号が供給されると、アンテナエレメント２０６の電界はグラフ２０３で示すようになる。このとき、アンテナエレメント２０６の中央部分は電界が０のまま変動しないので、グランド２０２と接続しても周波数特性は変化しない。したがって、アンテナエレメント２０６の中央部分の位置２０５に、アンテナエレメント２０６とグランド２０２とを短絡する短絡板を配置し、アンテナエレメント２０６の面積を半分とすることができる。
図２９は、図２８に示すマイクロストリップアンテナに短絡板を設けて面積を半分としたアンテナを説明する模式図である。
図２９に示すアンテナＡ１４は、図では模様が施された短絡板２０９を備え、これによって、アンテナエレメント２１１の面積が図２８に示すアンテナの場合の半分となっている。このアンテナＡ１４の電界は、グラフ２０７で示すようになり、図２８に示すアンテナと同一の周波数特性を維持することができる。
図３０は、電子装置の具体的な第９実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。
図３０に示すＲＦＩＤタグＴ１５は、アンテナＡ１５、および、アンテナＡ１５を介して外部と無線で通信する半導体チップ２１４を備えている。アンテナＡ１５は、短絡板付矩形パッチアンテナとも呼ばれており、平面状に広がった第１アンテナエレメント２１６、第１アンテナエレメント２１６と向き合って平面状に広がった第２アンテナエレメント２２０、および、第１アンテナエレメント２１６および第２アンテナエレメント２２０とに挟まれた板状の誘電体基板２１９を備えている。誘電体基板２１９の厚さは、図２９に示すマイクロストリップアンテナにおける誘電体基板２０１の２倍である。第１アンテナエレメント２１６と第２アンテナエレメント２２０は、第１アンテナエレメント２１６と第２アンテナエレメント２２０との中間に位置する仮想的な対称面２１８に対し、互いに面対称に配置されている。そして、ＲＦＩＤタグＴ１５のアンテナＡ１５には、第１アンテナエレメント２１６の縁の一部と、第２アンテナエレメント２２０の縁の一部とを対称面２１８に対して面対称に短絡する短絡部２１２が備えられている。より詳細には、短絡部２１２は、第１アンテナエレメント２１６の縁の一部と、第２アンテナエレメント２２０の縁のうち、第１アンテナエレメント２１６の縁と対称面２１８に対し面対称の位置とを短絡している。
図３０に示すＲＦＩＤタグＴ１５は、通信の特性が、取り付けられる対象物品の材料の影響を受けにくく、取り付けられる物品本体が金属でも特性劣化が抑えられる。しかも、更なる小型化が可能となる。
図２９に示す短絡板付矩形パッチアンテナを更に発展させた応用例として、板状逆Ｆアンテナが知られている。
図３１は、従来の一般的な板状逆Ｆアンテナを説明する模式図である。
図３１に示すアンテナＡ１６は、アンテナエレメント２３６とグランド２３５とで誘電体部２３４を挟んだ構造を有しており、アンテナエレメント２３６の縁の一部がグランド２３５と接続されている。アンテナエレメント２３６内の給電点２３１には、半導体チップ２３２から信号が供給される。板状逆Ｆアンテナでは誘電体部が空気であってもよい。
図３２は、電子装置の具体的な第１０実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。
図３２に示すＲＦＩＤタグＴ１７は、アンテナＡ１７、および、アンテナＡ１７を介して外部と無線で通信する半導体チップ２３８を備えている。アンテナＡ１７は、２つの板状逆Ｆアンテナを対称に合わせた構造を有しており、平面状に広がった第１アンテナエレメント２４４、第１アンテナエレメント２４４と向き合って平面状に広がった第２アンテナエレメント２４０、および、第１アンテナエレメント２４４および第２アンテナエレメント２４０とに挟まれた誘電体２４１とを備えている。ただし、ここで誘電体２４１は空気である。第１アンテナエレメント２４４と第２アンテナエレメント２４０とは対称面２４３に対し面対称に設けられている。また、ＲＦＩＤタグＴ１７のアンテナＡ１７には、第１アンテナエレメント２４４の縁の一部と、第２アンテナエレメント２４０の縁のうち、第１アンテナエレメント２４４の縁と面対称の位置と、を短絡する短絡部２４５が備えられている。
図３２に示すＲＦＩＤタグＴ１７は、通信の特性が、取り付けられる対象物品の材料の影響を受けにくく、取り付けられる物品本体が金属でも特性劣化が抑えられる。しかも、更なる小型化が可能となる。
図３１に示す板状逆Ｆアンテナを更に発展させた応用例として、帯状の逆Ｆアンテナが知られている。
図３３は、従来の一般的な帯状の逆Ｆアンテナを説明する模式図である。
図３３に示すアンテナＡ１８は、グランド２５２と、略平行に配置されたアンテナエレメント２５４とを備えており、アンテナエレメント２５４の縁が短絡部２５１によってグランド２５２と接続されている。アンテナエレメント２５４内の給電点２５３に信号が供給される。
図３４は、電子装置の具体的な第１１実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。
図３４に示すＲＦＩＤタグＴ１９は、アンテナＡ１９、および、アンテナＡ１９を介して外部と無線で通信する半導体チップ２５７を備えている。アンテナＡ１９は、２つの帯状の逆Ｆアンテナを対称に合わせた構造を有しており、幅の狭い平面状すなわち帯状に広がった第１アンテナエレメント２６１、および、第１アンテナエレメント２６１と向き合って帯状に広がった第２アンテナエレメント２５５を備えている。第１アンテナエレメント２６１と第２アンテナエレメント２５５とは対称面２６０に対し面対称に設けられており、第１アンテナエレメント２６１および第２アンテナエレメント２５５には、給電点２５６，２５８が対称面２６０に対し面対称の位置に設けられている。また、ＲＦＩＤタグＴ１９のアンテナＡ１９には、第１アンテナエレメント２６１の縁の一部と第２アンテナエレメント２５５の縁の一部とを対称面２６０に対し面対称に短絡する短絡部２５９が備えられている。
図３４に示すＲＦＩＤタグＴ１９は、通信の特性が、取り付けられる対象物品の材料の影響を受けにくく、取り付けられる物品本体が金属でも特性劣化が抑えられる。
なお、具体的な各実施形態に対する上記説明では、「課題を解決するための手段」で説明した基本形態における電子装置の一例としてＲＦＩＤタグが示されているが、この電子装置は、ＲＦＩＤタグ以外にも無線で通信する各種装置であってもよい。
また、具体的な各実施形態に対する上記説明では、「課題を解決するための手段」で説明した基本形態における第１の導体部および第２の導体部の一例として方形や帯状のアンテナエレメントが示されているが、この導体部は、方形および帯状以外の、例えば円状であってよい。
また、具体的な各実施形態に対する上記説明では、「課題を解決するための手段」で説明した基本形態における物品本体の一例として金属性の置物が示されているが、この物品本体は、金属性の置物以外にも、非金属製の置物、日用品、家庭用機械機器、産業用機械機器、部品、衣服、食品、包装容器、各種原材料といった種々のものであってよい。

Claims (5)

  1. 第１の給電点が設けられ平面状に広がった第１の導体部と、
    第２の給電点が設けられた、前記第１の導体部と向き合って平面状に広がり該第１の導体部とは給電点の位置も含めて面対称に配置された第２の導体部とを備えたアンテナ；および
    前記第１の給電点および前記第２の給電点に、互いに逆極性の信号を供給することによって前記アンテナを介した通信を行う半導体素子；
    を備え、
    前記アンテナは、
    前記第１の導体部が、前記第１の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
    前記第２の導体部が、前記第２の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
    前記第１の給電点から前記第１の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され前記第１の給電点に信号を伝達する第１の給電パターンと、
    前記第２の給電点から前記第２の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され前記第２の給電点に信号を伝達する第２の給電パターンとを備えたことを特徴とする電子装置。
  2. 一部が前記第１の給電パターンと向き合って配置されることで、該第１の給電パターンと静電容量を介して電気的に接続され、前記半導体素子から発せられる信号を該第１の給電パターンに供給する第１の素子接続部と、
    前記第２の給電パターンと向き合うとともに前記第１の素子接続部と並んで配置されることで、該第２の給電パターンと静電容量を介して電気的に接続され、前記半導体素子から発せられる信号を該第２の給電パターンに供給する第２の素子接続部とを備え、
    前記半導体素子が、前記第１の素子接続部および前記第２の素子接続部に掛け渡されたものであることを特徴とする請求項１項記載の電子装置。
  3. 前記第１の導体部と前記第２の導体部との面対称性における対称面に対して面対称に前記第１の導体部の縁の一部と前記第２の導体部の縁の一部とを短絡する短絡部を備えたことを特徴とする請求項１項記載の電子装置。
  4. 第１の給電点が設けられ平面状に広がった第１の導体部と、
    第２の給電点が設けられた、前記第１の導体部と向き合って平面状に広がり該第１の導体部とは給電点の位置も含めて面対称に配置された第２の導体部とを備え、
    前記第１の導体部が、前記第１の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
    前記第２の導体部が、前記第２の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
    前記第１の給電点から前記第１の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され前記第１の給電点に信号を伝達する第１の給電パターンと、
    前記第２の給電点から前記第２の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され前記第２の給電点に信号を伝達する第２の給電パターンとを備えたことを特徴とするアンテナ。
  5. 物品本体と、
    前記物品本体に取り付けられ、該物品本体の属性を表す情報を外部と受送信する電子装置とを備え、
    前記電子装置が、
    第１の給電点が設けられ平面状に広がった第１の導体部と、
    第２の給電点が設けられた、前記第１の導体部と向き合って平面状に広がり該第１の導体部とは給電点の位置も含めて面対称に配置された第２の導体部とを備えたアンテナ；および
    前記第１の給電点および前記第２の給電点に、互いに逆極性の信号を供給することによって前記アンテナを介した通信を行う半導体素子；
    を備え、
    前記アンテナは、
    前記第１の導体部が、前記第１の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
    前記第２の導体部が、前記第２の給電点を平面状の広がりの縁に有するものであり、
    前記第１の給電点から前記第１の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され前記第１の給電点に信号を伝達する第１の給電パターンと、
    前記第２の給電点から前記第２の導体部の外側へと突出した、静電容量を介して信号が供給され前記第２の給電点に信号を伝達する第２の給電パターンとを備えたことを特徴とする物品。
JP2009548825A 2008-01-07 2008-01-07 電子装置、アンテナおよび物品 Expired - Fee Related JP5170109B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/050032 WO2009087755A1 (ja) 2008-01-07 2008-01-07 電子装置、アンテナおよび物品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009087755A1 JPWO2009087755A1 (ja) 2011-05-26
JP5170109B2 true JP5170109B2 (ja) 2013-03-27

Family

ID=40852880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009548825A Expired - Fee Related JP5170109B2 (ja) 2008-01-07 2008-01-07 電子装置、アンテナおよび物品

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8188931B2 (ja)
JP (1) JP5170109B2 (ja)
WO (1) WO2009087755A1 (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201001800A (en) * 2008-06-27 2010-01-01 Asustek Comp Inc Antenna apparatus
JP5139239B2 (ja) * 2008-11-17 2013-02-06 富士通株式会社 Ｒｆｉｄタグ
JP4920730B2 (ja) * 2009-09-15 2012-04-18 東芝テック株式会社 Ｒｆタグ通信用アンテナ装置およびｒｆタグリーダライタ
KR101639406B1 (ko) * 2010-01-04 2016-07-13 엘지전자 주식회사 이동 단말기
EP2458530B1 (en) * 2010-11-30 2014-04-02 Nxp B.V. Transponder tagged object and method for its manufacturing
CN102820531B (zh) * 2011-06-08 2016-09-28 刘智佳 具有补偿结构的rfid标签天线、rfid标签及系统
CA2838613C (en) * 2011-06-09 2015-12-01 Adc Telecommunications, Inc. Antenna module having integrated radio frequency circuitry
TWI462023B (zh) * 2012-02-08 2014-11-21 Favite Inc 可耦合金屬的電子標籤(tag)
US9053400B2 (en) 2012-04-11 2015-06-09 Impinj, Inc. RFID integrated circuits with antenna contacts on multiple surfaces
US10311351B1 (en) 2012-04-11 2019-06-04 Impinj, Inc. RFID integrated circuits with antenna contacts on multiple surfaces
WO2013154603A1 (en) 2012-04-11 2013-10-17 Impinj, Inc. Rfid integrated circuits and tags with antenna contacts on multiple surfaces
US20140144992A1 (en) * 2012-09-10 2014-05-29 Impinj, Inc. Rfid integrated circuits and tags with antenna contacts on multiple surfaces
JP6259559B2 (ja) * 2012-08-31 2018-01-10 富士通株式会社 Ｒｆｉｄタグスライド装置、ｒｆｉｄシステム、ならびにｒｆｉｄタグデータの読み取りおよび書き込み方法
US20140070010A1 (en) * 2012-09-10 2014-03-13 Impinj, Inc. Rfid integrated circuits with antenna contacts on multiple surfaces
JP6348396B2 (ja) * 2014-10-07 2018-06-27 株式会社Ｓｏｋｅｎ アンテナ装置
EP3370303B1 (en) * 2016-10-21 2021-12-08 KYOCERA Corporation Substrate for tags, rfid tag and rfid system
JP6705435B2 (ja) * 2017-10-27 2020-06-03 Tdk株式会社 パッチアンテナ及びこれを備えるアンテナモジュール
CN108963473B (zh) * 2018-07-23 2020-10-02 深圳Tcl新技术有限公司 信号传输装置和智能电视

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07288423A (ja) * 1993-07-30 1995-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 移動無線用アンテナ
JPH11112226A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Kokusai Electric Co Ltd 偏波面切替えアンテナ
US5955995A (en) * 1997-01-21 1999-09-21 Texas Instruments Israel Ltd. Radio frequency antenna and method of manufacture thereof
EP1339132A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-27 Alps Electric Co., Ltd. Patch antenna
JP2005191705A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Sharp Corp 無線タグ及びそれを用いたｒｆｉｄシステム
JP2006135773A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Alps Electric Co Ltd アンテナ装置
JP2006319964A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Ncr Internatl Inc Ｒｆｉｄタグ用のパッチ・アンテナ
JP2006319496A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Hitachi Ltd Ｒｆｉｄタグ
JP2007124328A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Shinko Electric Ind Co Ltd アンテナおよび配線基板

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4751513A (en) * 1986-05-02 1988-06-14 Rca Corporation Light controlled antennas
US5608414A (en) * 1995-06-30 1997-03-04 Martin Marietta Corp. Heat rejecting spacecraft array antenna
FI113212B (fi) * 1997-07-08 2004-03-15 Nokia Corp Usean taajuusalueen kaksoisresonanssiantennirakenne
JPH11261330A (ja) 1998-03-10 1999-09-24 Hitachi Ltd 非接触ｉｃカードアンテナ
JP2001060902A (ja) * 1999-08-23 2001-03-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 非接触ｉｃカード装置
US6483473B1 (en) * 2000-07-18 2002-11-19 Marconi Communications Inc. Wireless communication device and method
US6914562B2 (en) * 2003-04-10 2005-07-05 Avery Dennison Corporation RFID tag using a surface insensitive antenna structure
JPWO2006049068A1 (ja) * 2004-11-08 2008-05-29 松下電器産業株式会社 アンテナ装置およびそれを用いた無線通信システム
US7504998B2 (en) * 2004-12-08 2009-03-17 Electronics And Telecommunications Research Institute PIFA and RFID tag using the same
JP2006311372A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Hitachi Ltd 無線ｉｃタグ
JP4901525B2 (ja) * 2006-04-17 2012-03-21 富士フイルム株式会社 アンテナ内蔵基板
US7825867B2 (en) * 2007-04-26 2010-11-02 Round Rock Research, Llc Methods and systems of changing antenna polarization

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07288423A (ja) * 1993-07-30 1995-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 移動無線用アンテナ
US5955995A (en) * 1997-01-21 1999-09-21 Texas Instruments Israel Ltd. Radio frequency antenna and method of manufacture thereof
JPH11112226A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Kokusai Electric Co Ltd 偏波面切替えアンテナ
EP1339132A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-27 Alps Electric Co., Ltd. Patch antenna
JP2005191705A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Sharp Corp 無線タグ及びそれを用いたｒｆｉｄシステム
JP2006135773A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Alps Electric Co Ltd アンテナ装置
JP2006319496A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Hitachi Ltd Ｒｆｉｄタグ
JP2006319964A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Ncr Internatl Inc Ｒｆｉｄタグ用のパッチ・アンテナ
JP2007124328A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Shinko Electric Ind Co Ltd アンテナおよび配線基板

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009087755A1 (ja) 2011-05-26
US20100253583A1 (en) 2010-10-07
WO2009087755A1 (ja) 2009-07-16
US8188931B2 (en) 2012-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5170109B2 (ja) 電子装置、アンテナおよび物品
CN109495611A (zh) 用于便携式电子设备的集成天线
CN103500873B (zh) 无线ic器件及无线ic模块
JP5703977B2 (ja) 無線通信デバイス付き金属物品
JP2006319964A (ja) Ｒｆｉｄタグ用のパッチ・アンテナ
US20080122629A1 (en) Radio frequency identification tag
US20110114735A1 (en) RFID Tag
JP2012253699A (ja) 無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品
JP4742141B2 (ja) 電子タグ
JPWO2019065957A1 (ja) 無線通信デバイス
KR20130060327A (ko) 무선-주파수 식별 회로를 플렉시블 회로들 내로 집적시키기 위한 시스템들 및 방법들
JP2005149298A (ja) 無線タグ及びそれを備えた物品並びにｒｆｉｄシステム
CN102187518B (zh) 天线及无线ic器件
JP2011155627A (ja) 無線タグ
US7671809B2 (en) Antenna device with ion-implanted antenna pattern
JP2018085703A (ja) 線状アンテナ及び電子機器
JPWO2012157596A1 (ja) 無線ｉｃデバイス
JP2009044246A (ja) アンテナ及びｉｃタグ
JP5187083B2 (ja) Ｒｆｉｄタグ、ｒｆｉｄシステム及びｒｆｉｄタグ製造方法
KR101459768B1 (ko) 안테나
US9722299B2 (en) Antenna assembly, wireless communication device and method of manufacturing same
JP5630499B2 (ja) アンテナ装置及び無線通信デバイス
JP2017092536A (ja) アンテナ装置、及び、ｒｆｉｄタグ
JPWO2007017967A1 (ja) 無線ｉｃタグ
JP2008205711A (ja) Ｒｆｉｄタグ

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120605

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120806

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121217

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees