JP5477459B2 - 無線通信デバイス及び金属製物品 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信デバイス及び金属製物品、特にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線通信デバイス及び該無線通信デバイスを備えた金属製物品に関する。
近年、物品の情報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、物品に付されたＲＦＩＤタグ（無線通信デバイスとも称する）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システムが実用化されている。このＲＦＩＤタグは、所定の情報を記憶し、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップと、高周波信号の送受信を行うアンテナ（放射体）とを備えている。
金属板に近接配置しても動作可能なＲＦＩＤタグとして、特許文献１に記載されている金属対応タグが知られている。この金属対応タグは、平板状の誘電体部材にループアンテナ導体を巻き付け、該ループアンテナ導体の一部分に形成したギャップ部分にＲＦＩＤチップを搭載している。また、ループアンテナ導体のチップ搭載面とは反対面側にもギャップが形成されている。この金属対応タグは、金属板に貼着されると、誘電体部材の裏面の導体と金属板との容量結合を介してループアンテナ導体及び金属板の両者に高周波信号電流が流れる。
前記金属対応タグにおいて、金属板の表面側（タグ搭載面）での放射利得はある程度確保されるが、金属板の裏面側での放射利得が小さく、通信距離が小さいという問題点を有している。その傾向は金属板が厚くなるほど顕著であり、例えば、脚立や建築資材などの金属製物品には使用しがたいものであった。
特開２００７−２７２２６４号公報
そこで、本発明の目的は、金属板又は金属部材への搭載面のみならず搭載面とは反対面にも放射利得が大きい無線通信デバイス及び金属製物品を提供することにある。
本発明の第１の形態である無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
前記放射導体に接続されたグランド導体と、
第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
を備え、
前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属板との界面部分にて形成されており、かつ、前記導電性部材は前記グランド導体とも電気的に導通していること、
を特徴とする。
本発明の第２の形態である無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
前記放射導体に接続されたグランド導体と、
第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
を備え、
前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
を特徴とする。
本発明の第３の形態である金属製物品は、
無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
前記無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
前記放射導体に接続されたグランド導体と、
を備え、
前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属部材との界面部分にて形成されおり、かつ、前記導電性部材は前記グランド導体とも電気的に導通していること、
を特徴とする。
本発明の第４の形態である金属製物品は、
無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
前記無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
前記放射導体に接続されたグランド導体と、
を備え、
前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
を特徴とする。
本発明の第５の形態である無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第１の導体パターンが結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
を備え、
前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属板との界面部分にて形成されており、かつ、前記導電性部材は前記第２の導体パターンとも電気的に導通していること、
を特徴とする。
本発明の第６の形態である無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第２の導体パターンが結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
を備え、
前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
を特徴とする。
本発明の第７の形態である金属製物品は、
無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
前記無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
を備え、
前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第２の導体パターンが結合され、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属部材との界面部分にて形成されおり、かつ、前記導電性部材は前記第２の導体パターンとも電気的に導通していること、
を特徴とする。
本発明の第８の形態である金属製物品は、
無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
前記無線通信デバイスは、
高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
を備え、
前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第２の導体パターンが結合され、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
を特徴とする。
前記無線通信デバイスにおいては、金属板あるいは金属部材の第１面側（無線通信デバイスの搭載面側）の高周波信号電流は電流経路部を通じて第２面側に導かれるため、金属板あるいは金属部材の第１面側の放射利得のみならず、第２面側の放射利得が大きくなる。それゆえ、第１面側のみならず第２面側での通信距離を確保することができる。
本発明によれば、金属板又は金属部材への搭載面のみならず搭載面とは反対面にも放射利得が大きくなる。
無線通信デバイスを取り付けた金属製物品として脚立を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は折り畳んだ状態の裏面図である。 第１実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。 第１実施例である無線通信デバイスを構成する放射導体及びグランド導体を示す斜視図である。 第１実施例である無線通信デバイスの動作原理を示す説明図である。 指向性及び利得を示す説明図であり、（Ａ）は第１実施例、（Ｂ）は比較例を示す。 無線ＩＣ素子としての無線ＩＣチップを示す斜視図である。 無線ＩＣ素子として給電回路基板上に前記無線ＩＣチップを搭載した状態を示す斜視図である。 給電回路の一例を示す等価回路図である。 前記給電回路基板の積層構造を示す平面図である。 第２実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は底面図である。 第３実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は動作原理説明図、（Ｃ）は放射導体と及びグランド導体の斜視図である。 第４実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は放射導体及びグランド導体の斜視図である。 第５実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は放射導体及びグランド導体の斜視図である。 第６実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は動作原理説明図である。 第７実施例である無線通信デバイスを示す断面図である。 第８実施例である無線通信デバイスを示す断面図である。 第９実施例である無線通信デバイスを示す断面図である。
以下、本発明に係る無線通信デバイス及び金属製物品の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
（金属製物品の一例、図１参照）
図１に示す脚立１は、建築用金属製物品の一例であり、天板部２と折り畳み自在な脚部３とで構成されている。天板部２の裏側には無線通信デバイス１０が貼着かつかしめて強固に取り付けられている。無線通信デバイス１０は、以下に第１実施例から第９実施例として説明するように、ＲＦＩＤシステムのリーダライタと通信し、脚立１の情報管理を行う。そして、天板部（金属板）２の一部が無線通信デバイス１０の放射素子として機能する。以下に無線通信デバイス１０について詳述する。
（第１実施例、図２〜図５参照）
第１実施例である無線通信デバイス１０Ａは、ＵＨＦ帯の通信に用いられるものであり、図２に示すように、無線ＩＣ素子５０と、誘電体基板２０と、金属板３０とで構成されている。無線ＩＣ素子５０は、高周波信号を処理するもので、その詳細は図６〜図９を参照して以下に詳述する。誘電体基板２０は、エポキシなどの熱硬化性樹脂やポリイミドなどの熱可塑性樹脂、あるいは、ＬＴＣＣなどのセラミックからなり（磁性体であってもよい）、単層基板あるいは多層基板として構成されている。金属板３０は、例えば、前記脚立１の天板部２である。
誘電体基板２０は第１面（表面）及び第２面（裏面）を有する直方体形状をなし、表面には放射導体２５が設けられており、裏面にはグランド導体２６が設けられている。図３に示すように、放射導体２５とグランド導体２６とは誘電体基板２０に形成した複数の層間接続導体（ビアホール導体）２７を介して電気的に接続されている。放射導体２５及びグランド導体２６は、銅やアルミなどの金属箔からなる薄膜導体パターンとして形成されているもの、あるいは、銀や銅などの粉末を含む導電性ペーストからなる厚膜導体パターンとして形成されたものである。
放射導体２５及びグランド導体２６は、誘電体基板２０の中央部分においてギャップ２５ａ，２６ａで分離されている。放射導体２５のギャップ２５ａには突出した給電部２５ｂが形成され、該給電部２５ｂに無線ＩＣ素子５０が結合されている。この結合は電磁界結合あるいは電気的な直接結合（ＤＣ接続）である。
誘電体基板２０及び金属板３０には、それぞれ、表裏に貫通する貫通孔２１，３１が形成されている。誘電体基板２０はその裏面を絶縁性接着剤２２を介して金属板３０の表面に接着されている。さらに、誘電体基板２０は貫通孔２１，３１に挿入された導電性部材３５が、誘電体基板２０の表面部と金属板３０の裏面部とでそれぞれかしめられて強固に金属板３０に固定されている。この導電性部材３５は、金属板３０の表面と裏面とを電気的に導通する電流経路部としての機能を有している。さらに、導電性部材３５はグランド導体２６とも電気的に導通している。この導電性部材３５は、金属板３０の導電率と同等又はそれよりも高い導電率を有する材料であることが好ましい。
誘電体基板２０にはループ状電極２８が形成されている（図２（Ｂ）参照）。即ち、ループ状電極２８は、前記給電部２５ｂを起点とし、放射導体２５、グランド導体２６及び複数の層間接続導体２７からなり、ギャップ２６ａ部分では容量結合している。即ち、グランド電極２６はギッャプ２６ａ部分で金属板３０を介して容量結合している。このループ状電極２８はその周回面であるループ面が金属板３０の表面に対して垂直に配置されている。ギャップ２６ａ部分を有することで、例えば誘電体基板２０をフレキシブルな材料で形成すると、誘電体基板２０を撓ませることが容易になる。
以上の構成からなる無線通信デバイス１０Ａにおいて、無線ＩＣ素子５０から所定の高周波信号が伝達されると、図４に示すように、ループ状電極２８に沿って高周波信号電流ａが流れる。そして、グランド導体２６の層間接続導体２７よりも外側部分には高周波信号電流ａに励起されて高周波信号電流ｂが流れる。この高周波信号電流ｂによって導電性部材３５と金属板３０との界面付近領域に高周波信号電流ｃが流れる。即ち、グランド導体２６に流れる高周波信号電流ａは、導電性部材３５と金属板３０との界面部分を電流経路部として、金属板３０の裏面側に導かれる。
その結果、図５（Ａ）に示すように、放射導体２５からの金属板３０の表面側への高周波信号の放射Ａは勿論、金属板３０の裏面側への高周波信号の放射Ｂが発生する。即ち、金属板３０の表裏面からのリーダライタとの通信が可能となる。ＲＦＩＤシステムのリーダライタから放射されて金属板３０で受信された高周波信号は導電性部材３５と金属板３０との界面部分及びループ状電極２８を介して無線ＩＣ素子５０に供給され、無線ＩＣ素子５０が動作する。一方、無線ＩＣ素子５０からの応答信号はループ状電極２８及び前記界面部分を介して金属板３０に伝達されてリーダライタに放射される。
ちなみに、導電性部材３５を有しない比較例では、ループ状電極２８と金属板３０の裏面との間で高周波信号電流が伝達されないため、図５（Ｂ）に示すように、放射導体２５からの放射Ａのみであり、金属板３０の裏面から放射が生じることがない。
前記ループ状電極２８は、無線ＩＣ素子５０と金属板３０とを結合させてインピーダンスの整合回路として機能する。ループ状電極２８はその電気長などを調整することで、インピーダンスの整合をとることができる。また、ループ状電極２８のループ面が金属板３０の表面に対して垂直に配置されているので、金属板３０の表面に対して磁界が形成される。これにより、金属板３０に対して垂直に電界が誘起され、この電界ループによって磁界ループが誘起され、その連鎖により電磁界分布が広がる。このように構成することで、金属板３０を有する無線通信デバイスを実現することができる。
図４に示すように、金属板３０の貫通孔３１の内周面、具体的には、金属板３０の表裏面に貫通孔３１が開口する稜線部分にはアールが付けられていることが好ましい。高周波信号電流ｃが円滑に流れるからである。また、金属板３０の厚みは、高周波信号の波長の０．００５〜０．５倍であることが好ましい。即ち、高周波信号が９００ＭＨｚ帯であれば、０．８ｍｍ〜８ｃｍ程度の厚みである。金属板３０の材質（導電率）にもよるが、この範囲の厚みであれば、金属板３０の裏面側においても好ましい放射利得を得ることができる。
（無線ＩＣ素子、図６〜図９参照）
無線ＩＣ素子５０は、図６に示すように、高周波信号を処理する無線ＩＣチップ５１であってもよく、あるいは、図７に示すように、無線ＩＣチップ５１と所定の共振周波数を有する共振回路を含んだ給電回路基板６５とで構成されていてもよい。
図６に示す無線ＩＣチップ５１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いる。無線ＩＣチップ５１は、その裏面に入出力用端子電極５２、５２及び実装用端子電極５３，５３が設けられている。入出力用端子電極５２、５２は前記第１実施例で示した給電部２５ｂ，２５ｂと金属バンプなどを介して電気的に接続される。なお、金属バンプの材料としては、Ａｕ、はんだなどを用いることができる。
図７に示すように、無線ＩＣチップ５１と給電回路基板６５とで無線ＩＣ素子５０を構成する場合、給電回路基板６５には種々の給電回路（共振回路／整合回路を含む）を設けることができる。例えば、図８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を含む給電回路６６であってもよい。給電回路６６は、所定の共振周波数を有するとともに、無線ＩＣチップ５１のインピーダンスと金属板３０とのインピーダンスマッチングを図っている。なお、無線ＩＣチップ５１と給電回路６６とは、電気的に接続（ＤＣ接続）されていてもよいし、電磁界を介して結合されていてもよい。
給電回路６６は、無線ＩＣチップ５１から発信された所定の周波数を有する高周波信号を前記ループ状電極２８を介して金属板３０に伝達し、かつ、金属板３０で受信した高周波信号をループ状電極２８を介して無線ＩＣチップ５１に供給する。給電回路６６が所定の共振周波数を有するので、金属板３０とのインピーダンスマッチングが図りやすくなり、ループ状電極２８の電気長を短くすることができる。
次に、給電回路基板６５の構成について説明する。図６及び図７に示すように、無線ＩＣチップ５１の入出力用端子電極５２は、給電回路基板６５上に形成した給電端子電極１４２ａ、１４２ｂに、実装用端子電極５３は、実装端子電極１４３ａ、１４３ｂに金属バンプなどを介して接続される。
給電回路基板６５は、図９に示すように、誘電体あるいは磁性体からなるセラミックシート１４１ａ〜１４１ｈを積層、圧着、焼成したものである。但し、給電回路基板６５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、例えば、液晶ポリマなどのような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１４１ａには、給電端子電極１４２ａ，１４２ｂ、実装端子電極１４３ａ，１４３ｂ、ビアホール導体１４４ａ，１４４ｂ，１４５ａ，１４５ｂが形成されている。２層目〜８層目のシート１４１ｂ〜１４１ｈ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１４６ａ，１４６ｂが形成され、必要に応じてビアホール導体１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂが形成されている。
以上のシート１４１ａ〜１４１ｈを積層することにより、配線電極１４６ａがビアホール導体１４７ａ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１４６ｂがビアホール導体１４７ｂ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１４６ａ，１４６ｂの線間にキャパシタンスが形成される。
シート１４１ｂ上の配線電極１４６ａの端部１４６ａ−１はビアホール導体１４５ａを介して給電端子電極１４２ａに接続され、シート１４１ｈ上の配線電極１４６ａの端部１４６ａ−２はビアホール導体１４８ａ，１４５ｂを介して給電端子電極１４２ｂに接続される。シート１４１ｂ上の配線電極１４６ｂの端部１４６ｂ−１はビアホール導体１４４ｂを介して給電端子電極１４２ｂに接続され、シート１４１ｈ上の配線電極１４６ｂの端部１４６ｂ−２はビアホール導体１４８ｂ，１４４ａを介して給電端子電極１４２ａに接続される。
以上の給電回路６６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１４６ａ，１４６ｂ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６５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６６をループ状電極２８に結合させたとき、ループ状電極２８には逆向きの電流が励起され、金属板３０に電流を発生させることができ、その電流による電位差で金属板３０放射素子（アンテナ）として動作させることができる。
給電回路基板６５に共振／整合回路を内蔵することにより、外部の物品の影響による特性変動を抑えることができ、通信品質の劣化を防ぐことができる。また、無線ＩＣ素子５０を構成する無線ＩＣチップ５１を給電回路基板６５の厚み方向の中央側に向けて配置すれば、無線ＩＣチップ５１の破壊を防ぐことができ、無線ＩＣ素子５０としての機械的強度を向上させることができる。
（第２実施例、図１０参照）
第２実施例である無線通信デバイス１０Ｂは、図１０に示すように、金属板３０のグランド導体２６の直下に位置する部分に表裏面に貫通する貫通孔３２を形成したものである。他の構成は前記第１実施例と同様である。本第２実施例では、貫通孔３２の内周面をも電流経路部として利用している。
即ち、第１実施例の場合、金属板３０の裏面における導電性部材３５の間の領域Ｘ（図４参照）には、ループ状電極２８に流れる電流と逆向きの電流が流れるので、高周波信号電流が流れにくく、領域Ｘからは高周波信号が放射されにくい。これに対して、本第２実施例ではこの領域Ｘに貫通孔３２を形成したため、金属板３０の表面を流れる高周波信号電流が貫通孔３２の内周面に沿って裏面に導かれる。これにより、領域Ｘのうち高周波信号電流が流れにくくなる領域が狭くなり、高周波信号電流が流れる領域が増えるので（即ち、領域Ｘの中央部において高周波信号電流が流れる）、放射特性を向上させることができる。
なお、高周波信号電流は金属板３０の表層領域を伝搬するため、この貫通孔３２に導電性材料や絶縁材料が充填されていてもよい。また、金属板３０の表裏面に貫通孔３２が開口する稜線部分にアールが付けられていることが好ましいことは前述のとおりである。
（第３実施例、図１１参照）
第３実施例である無線通信デバイス１０Ｃは、図１１に示すように、誘電体基板２０の表面に設けた放射導体２５と裏面に設けたグランド導体２６とを、誘電体基板２０の端面に設けた層間接続導体２９で接続してループ状電極２８を形成している。さらに、金属板３０にはその表裏面を電気的に導通し、かつ、グランド導体２６とも電気的に導通している導電性部材３６を設けた。本第３実施例において、無線ＩＣ素子５０から伝達された高周波信号はループ状電極２８に沿って高周波信号電流ａとして流れ、導電性部材３６に沿って金属板３０の裏面に導かれ、裏面側から高周波信号が放射される。
本実施例では、第１実施例と比べて導電性部材３６間の距離を短くすることができるので、高周波信号が放射されにくい領域を狭めて、放射効率を向上させることができる。
（第４実施例、図１２参照）
第４実施例である無線通信デバイス１０Ｄは、図１２に示すように、誘電体基板２０の表面に設けた放射導体２５に開口部２５ｃとスリット２５ｄを形成し、スリット２５ｄを介して給電部２５ｂが形成されている。誘電体基板２０の裏面に設けたグランド導体２６は１枚物（ギャップ２６ａが形成されていない）であり、複数の層間接続導体２７によって放射導体２５と電気的に接続されてループ状電極２８を形成している。金属板３０の表面から裏面へ高周波信号電流を導く手段は、前記第１実施例と同様に導電性部材３５である。
本第４実施例では、無線ＩＣ素子５０から伝達された高周波信号が開口部２５ｃの周囲に沿って流れ、開口部２５ｃの周囲が磁界アンテナとして機能する。これにより、放射導体２５はグランド導体２６と電位差を有し、グランド導体２６を接地電極として放射導体２５がパッチアンテナとして機能する。このような簡易な構成によっても、金属板３０を有する無線通信デバイスを実現することができる。グランド導体２６と接続された金属板３０の裏面側からも高周波信号が放射されることは前記第１実施例で説明したとおりである。
（第５実施例、図１３参照）
第５実施例である無線通信デバイス１０Ｅは、図１３に示すように、グランド導体２６を誘電体基板２０の層間に内蔵し、かつ、両端部を誘電体基板２０の両端面から露出させたもので、このグランド導体２６は１枚物（ギャップ２６ａが形成されていない）である。本第５実施例における他の構成は前記第１実施例と同様であり、高周波信号の放射状態も第１実施例と同様である。特に、本第５実施例では、グランド導体２６を誘電体基板２０に内蔵させているため、誘電体基板２０を金属板３０に取り付けるに際して絶縁性接着剤２２を用いることなく、直接的に導電性部材３５でかしめることができる。また、グランド導体２６の両端部が誘電体基板２０の両端面から露出しているため、金属板３０の表面に流れる高周波信号電流が多くなる。
（第６実施例、図１４参照）
第６実施例である無線通信デバイス１０Ｆは、図１４に示すように、放射導体２５とグランド導体２６と層間接続導体２９で形成されるループ状電極２８は前記第３実施例と同じ構成であり、異なるのは、金属板３０の表裏面を電気的に導通する導電性部材３６がグランド導体２６と容量結合している点である。本第６実施例において、グランド導体２６を流れる高周波信号電流ａに対して、金属板３０の表面には逆向きの電流ｄが誘起され、この誘起電流ｄが導電性部材３６と貫通孔３３の界面近傍を通じて金属板３０の裏面に導かれる。このように容量結合させると、非導電性接着剤などを用いて誘電体基板２０金属板３０に容易に接着できるとともに、グランド導体２６と金属板３０とを電気的には接続しながらも、グランド導体２６と金属板３０とを断熱させることができる。
（第７実施例、図１５参照）
第７実施例である無線通信デバイス１０Ｇは、図１５に示すように、放射導体２５とグランド導体２６と層間接続導体２７で形成されるループ状電極２８は前記第１実施例と同じ構成であり、金属板３０にはグランド導体２６の直下に位置する部分に表裏に貫通する貫通孔３２を形成したものである。導電性部材３５は設けることなく、誘電体基板２０は絶縁性接着剤２２で金属板３０の表面に固定されている。
本第７実施例において、グランド導体２６を流れる高周波信号電流ａに対して、金属板３０の表面には逆向きの電流ｄが誘起され、この誘起電流ｄが貫通孔３２の内周面近傍を通じて金属板３０の裏面に導かれる。
なお、高周波信号電流ｄは金属板３０の表層領域を伝搬するため、この貫通孔３２に導電性材料や絶縁材料が充填されていてもよい。また、金属板３０の表裏面に貫通孔３２が開口する稜線部分にアールが付けられていることが好ましいことは前述のとおりである。
（第８実施例、図１６参照）
第８実施例である無線通信デバイス１０Ｈは、図１６に示すように、導電性部材３５をねじ部材とし、このねじ部材を金属板３０の裏面からグランド導体２６までねじ込んだものである。このねじ部材によって金属板３０の表面と裏面が電気的に導通され、ねじ部材の先端はグランド導体２６と電気的に導通している。他の構成は前記第１実施例と同様であり、グランド導体２６に流れる高周波信号電流はねじ部材と金属板３０との界面部分を電流経路部として金属板３０の裏面に導かれる。
（第９実施例、図１７参照）
第９実施例である無線通信デバイス１０Ｉは、図１７に示すように、前記第１実施例と同様の構成からなり、誘電体基板２０を絶縁性接着剤を介することなく導電性部材３５をかしめることで、金属板３０の表面に固定したものである。グランド導体２６は金属板３０の表面に電気的に接触することになり、導電性部材３５にも電気的に導通している。本第９実施例においても、グランド導体２６に流れた高周波信号電流は、導電性部材３５と金属板３０との界面部分を電流経路部として金属板３０の裏面に導かれる。
（他の実施例）
なお、本発明に係る無線通信デバイス及び金属製物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。
特に、無線通信デバイスが取り付けられる金属製物品は、前記脚立以外に種々の建築現場用足場材、あるいは、それ以外の広範囲な用途の金属製物品であってもよい。即ち、本来アンテナとして機能していなかった金属製物品を放射素子として利用できる。
以上のように、本発明は、無線通信デバイス及び金属製物品に有用であり、特に、金属板又は金属部材への搭載面のみならず搭載面とは反対面にも放射利得が大きくなる点で優れている。
１…脚立
２…天板部（金属板）
１０，１０Ａ〜１０Ｉ…無線通信デバイス
２０…誘電体基板
２５…放射導体
２５ｂ…給電部
２６…グランド導体
２７，２９…層間接続導体
２８…ループ状電極
３１，３２…貫通孔
３５，３６…導電性部材
５０…無線ＩＣ素子
５１…無線ＩＣチップ
６５…給電回路基板
６６…給電回路

Claims (12)

  1. 高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
    前記放射導体に接続されたグランド導体と、
    第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
    を備え、
    前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属板との界面部分にて形成されており、かつ、前記導電性部材は前記グランド導体とも電気的に導通していること、
    を特徴とする無線通信デバイス。
  2. 高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
    前記放射導体に接続されたグランド導体と、
    第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
    を備え、
    前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
    を特徴とする無線通信デバイス。
  3. 前記放射導体は、誘電体基板の第１主面に設けられており、かつ、前記無線ＩＣ素子に接続された給電部を有し、
    前記放射導体と前記グランド導体とは層間接続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又は請求項２に記載の無線通信デバイス。
  4. 前記給電部を起点とし、前記放射導体、前記グランド導体及び前記層間接続導体からなるループ状電極が形成されており、
    前記ループ状電極はそのループ面が前記金属板の第１主面に対して垂直に配置されていること、
    を特徴とする請求項３に記載の無線通信デバイス。
  5. 前記無線ＩＣ素子は、高周波信号を処理する無線ＩＣチップであること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  6. 前記無線ＩＣ素子は、高周波信号を処理する無線ＩＣチップと、所定の共振周波数を有する給電回路を含んだ給電回路基板とで構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  7. 無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
    前記無線通信デバイスは、
    高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
    前記放射導体に接続されたグランド導体と、
    を備え、
    前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属部材との界面部分にて形成されおり、かつ、前記導電性部材は前記グランド導体とも電気的に導通していること、
    を特徴とする金属製物品。
  8. 無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
    前記無線通信デバイスは、
    高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された放射導体と、
    前記放射導体に接続されたグランド導体と、
    を備え、
    前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記グランド導体が結合され、前記無線ＩＣ素子から前記放射導体及び前記グランド導体を介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
    を特徴とする金属製物品。
  9. 高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
    前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
    第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第１の導体パターンが結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
    を備え、
    前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属板との界面部分にて形成されており、かつ、前記導電性部材は前記第２の導体パターンとも電気的に導通していること、
    を特徴とする無線通信デバイス。
  10. 高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
    前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
    第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第２の導体パターンが結合され、少なくとも一部が放射素子として機能する金属板と、
    を備え、
    前記金属板は、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属板には該金属板の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
    を特徴とする無線通信デバイス。
  11. 無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
    前記無線通信デバイスは、
    高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
    前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
    を備え、
    前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第２の導体パターンが結合され、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを電気的に導通する導電性部材が設けられており、前記電流経路部が前記導電性部材と前記金属部材との界面部分にて形成されおり、かつ、前記導電性部材は前記第２の導体パターンとも電気的に導通していること、
    を特徴とする金属製物品。
  12. 無線通信デバイスと金属部材とを備えた金属製物品であって、
    前記無線通信デバイスは、
    高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と、
    前記無線ＩＣ素子に結合された薄膜又は厚膜の第１の導体パターンと、
    前記第１の導体パターンに接続された薄膜又は厚膜の第２の導体パターンと、
    を備え、
    前記金属部材は、第１及び第２主面を有し、第１主面に前記第２の導体パターンが結合され、前記無線ＩＣ素子から前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンを介して高周波信号が供給されたとき、第１主面側の高周波信号電流を第２主面側に導くための電流経路部を有しており、
    前記金属部材には該金属部材の第１主面と第２主面とを貫通する貫通孔が設けられており、前記電流経路部が前記貫通孔の周面部にて形成されていること、
    を特徴とする金属製物品。
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