JP5896065B2 - 無線ｉｃデバイスおよび無線ｉｃデバイス用部品 - Google Patents

無線ｉｃデバイスおよび無線ｉｃデバイス用部品 Download PDF

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Description

本発明は、無線ＩＣデバイスおよび無線ＩＣデバイス用部品、特に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線ＩＣデバイスおよび無線ＩＣデバイス用部品に関する。
従来、物品の管理システムとして、誘導電磁界を発生するリーダライタと物品や容器などに付された所定の情報を記憶したＩＣチップ（ＩＣタグ、無線ＩＣチップとも称する）とを非接触方式で通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが開発されている。ＩＣチップはアンテナ、即ち、放射板と結合されることによりリーダライタとの通信が可能になる。
特許文献１には、無線ＩＣと、一対の端部を有する環状電極と、該環状電極の一対の端部に設けられた整合部を有し、ダイポール型の放射板を環状電極の電流最大点に接続した無線ＩＣデバイスが記載されている。無線ＩＣは整合部と結合し、環状電極と放射板とは電磁界結合している。環状電極は無線ＩＣと放射板とを結合する。
ところで、前記無線ＩＣデバイスにおいては、環状電極（結合電極）を用いることにより、無線ＩＣの実装精度を緩和でき、放射特性の向上を図ることができる。しかし、このような環状電極（結合電極）は、インピーダンスを補完する誘導性リアクタンスを有し、その電気長が長いと、誘導性リアクタンスの値が大きくなって無線ＩＣと放射板とのインピーダンスマッチングがとれなくなってしまうという問題点が明らかとなった。
実用新案登録第３１４８１６８号公報
そこで、本発明の目的は、結合電極の電気長を長くして、及び／又は、無線ＩＣと放射板とのインピーダンスを良好にマッチングさせて、結合電極と放射板とをより良好に結合させることのできる無線ＩＣデバイスおよび無線ＩＣデバイス用部品を提供することにある。
本発明の一形態である無線ＩＣデバイスは、
無線ＩＣと、
前記無線ＩＣと直接又は給電回路を介して結合される結合部を有するとともに、互いに対向している一対の端部によって形成された容量結合部を有するループ状の結合電極と、
前記結合電極が設けられた誘電体基板と、
前記誘電体基板の裏面で前記結合電極に対向しており、前記結合電極と結合している放射板と、
を備え、
前記結合電極は、幅広の帯状体として、前記誘電体基板に沿わせて形成されており、
前記結合電極のループ面が前記放射板に対してほぼ垂直となるように配置されていて、かつ、前記一対の端部は前記誘電体基板の前記裏面でオーバーラップして容量結合していること、
を特徴とする。
前記無線ＩＣデバイスにおいて、結合電極は互いに容量結合している一対の端部を通じて環状の電極を形成している。結合電極は、その電気長による誘導性リアクタンス（ＸL：ｊωＬ）及び容量結合している一対の端部による容量性リアクタンス（ＸC：１／ｊωＣ）を有する。これらの誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとは逆位相なので、結合電極の電気長が長くなることによるインピーダンスは大きくなりすぎることはない。即ち、結合電極の電気長が長くなっても、無線ＩＣと放射板とのインピーダンスをマッチングさせることができる。換言すれば、結合電極は一対の端部が容量結合して容量性リアクタンスを有するので、所定のインピーダンスを得るためには、大きな誘導性リアクタンスが必要となり、結合電極の電気長を長くすることができる。電気長が長くなれば、結合電極は放射板からの磁界をより多く受けることになり、結合電極と放射板とはより強く磁気結合する。
無線ＩＣがチップタイプであって結合電極と直接に結合する場合、結合電極が無線ＩＣチップと放射板とのインピーダンスをマッチングさせる。また、無線ＩＣは、給電回路（共振回路及び／又は整合回路）を有する給電回路基板を介して結合電極と間接的に結合してもよい。この場合、給電回路が無線ＩＣとのインピーダンスマッチングをとり、結合電極が給電回路と放射板とのインピーダンスマッチングをとる。
前記結合電極は、対向端部により放射板に容量結合される場合、無線ＩＣの結合電極の放射板に対する実装精度はそれほど厳密なものではない。また、無線ＩＣが給電回路基板に搭載される場合であっても同様である。
また、所定の共振周波数を有する共振回路及び／又は整合回路からなる給電回路により、リーダライタとの通信に使用する信号の周波数を実質的に決定することができる。この給電回路を、使用する無線ＩＣや放射板のインピーダンスに合わせて設計することにより、種々のインピーダンスに対応することができ、インピーダンス整合可能な周波数帯域を広くすることができる。また、給電回路と放射板とに結合するように結合電極を配置すれば、結合電極を介して放射板より効率的に信号を送信することができ、信号の放射特性が向上する。
また、本発明の他の形態は、無線ＩＣデバイス用部品であって、
無線ＩＣと、
前記無線ＩＣと直接又は給電回路を介して結合される結合部を有するとともに、互いに対向している一対の端部によって形成された容量結合部を有するループ状の結合電極と、
放射板に対向配置される裏面を有し、前記結合電極が設けられた誘電体基板と、
を備え、
前記結合電極は、幅広の帯状体として、前記誘電体基板に沿わせて形成されており、
前記結合電極のループ面が前記放射板に対してほぼ垂直となるように配置されていて、かつ、前記一対の端部は前記誘電体基板の前記裏面でオーバーラップして容量結合していること、
を特徴とする。
本発明によれば、結合電極の電気長を長くすることができ、あるいは、無線ＩＣと放射板とのインピーダンスを良好にマッチングさせることができ、結果的に結合電極を放射板とより良好に結合させることができる。
第１実施例である無線ＩＣデバイスを示す斜視図である。 無線ＩＣデバイスの電磁界分布を示す模式図である。 第２実施例である無線ＩＣデバイス用部品を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は斜視図である。 第３実施例である無線ＩＣデバイス用部品を示す斜視図である。 第４実施例である無線ＩＣデバイスを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は分解斜視図である。 第４実施例である無線ＩＣデバイスの要部を示す断面図である。 結合電極の変形例を示す平面図である。 結合電極の放射板に対する他の配置を示す立面図である。 第５実施例である無線ＩＣデバイスを構成する結合電極を示し、（Ａ）は給電回路基板を搭載した状態を示す平面図、（Ｂ）は給電回路基板を取り外した状態を示す平面図である。 第５実施例である無線ＩＣデバイスの給電回路を示す等価回路図である。 第５実施例である無線ＩＣデバイスを構成する給電回路基板上に無線ＩＣチップを搭載した状態を示す斜視図である。 給電回路基板の積層構造を示す平面図である。 給電回路基板に結合電極を形成した例を示す斜視図である。 第６実施例である無線ＩＣデバイスの概略構成を示す斜視図である。 第６実施例である無線ＩＣデバイスを示す斜視図である。 無線ＩＣデバイスの変形例を示す断面図である。 第７実施例である無線ＩＣデバイス用部品を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は結合電極の展開図である。 第８実施例である無線ＩＣデバイス用部品を示す斜視図である。 第９実施例である無線ＩＣデバイス用部品を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は結合電極の斜視図である。 第１０実施例である無線ＩＣデバイス用部品を示す断面図である。
以下、本発明に係る無線ＩＣデバイスおよび無線ＩＣデバイス用部品の実施例について添付図面を参照して説明する。本明細書において、無線ＩＣデバイスとは放射板を含めたものをいい、無線ＩＣデバイス用部品とは、無線ＩＣデバイスから放射板を省略したものをいう。放射板を物品側に設けておき、該放射板に無線ＩＣデバイス用部品を結合させることで無線ＩＣデバイスとして構成される。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施例、図１及び図２参照）
第１実施例である無線ＩＣデバイスは、図１に示すように、所定周波数の送受信信号を処理する無線ＩＣチップ５と、ＰＥＴフィルムなどの基材１１０上に形成した放射板１１５と、ＰＥＴフィルムなどの基材（図示せず）上に形成した結合電極１２５にて構成されている。
結合電極１２５は、無線ＩＣチップ５と結合される一対の結合部１２６ａ，１２６ｂを有するとともに、切欠かれた一対の対向端部１２６ｃ，１２６ｄを有している。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が設けられている。そして、一対の入出力端子電極が結合電極１２５の一対の結合部１２６ａ，１２６ｂ上に、導電性接合剤などを介して実装される。
放射板１１５は、例えば、基材１１０のほぼ全面にアルミ箔、銅箔などの導電材からなる金属薄板を貼着したものである、前記結合電極１２５は、この放射板１１５に対して、対向端部１２６ｃ，１２６ｄを対向させてほぼ垂直に配置されている。結合電極１２５は対向端部１２６ｃ，１２６ｄが互いに対向して容量結合することで電気的に環状の電極を形成している。また、対向端部１２６ｃ，１２６ｄを含む下辺部分で放射板１１５と容量結合及び磁気結合している。なお、放射板１１５は、予め結合電極１２５と組み合わされることなく、物品の一部として設けられていてもよい。
結合電極１２５は、結合部１２６ａ，１２６ｂから対向端部１２６ｃ，１２６ｄ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、かつ、位相を整合させる整合部としても機能する。また、さらに、結合電極１２５は、無線ＩＣチップ５のインピーダンスと放射板１１５のインピーダンスとのマッチングを図っている。
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は結合電極１２５を介して放射板１１５に伝達し、かつ、放射板１１５で受信した信号は結合電極１２５で所定の周波数を有する信号が選択され、無線ＩＣチップ５に供給される。それゆえ、この無線ＩＣデバイスは、放射板１１５で受信した信号によって無線ＩＣチップ５が動作され、該無線ＩＣチップ５からの応答信号が放射板１１５から外部に放射される。
本無線ＩＣデバイスにおいて、結合電極１２５と放射板１１５とが容量結合及び磁気結合して無線ＩＣチップ５と放射板１１５とを結合させ、無線ＩＣチップ５とＲＦＩＤシステムとが非接触方式で通信する。結合電極１２５と放射板１１５との間のエネルギーの伝達は磁気結合が主である。
本無線ＩＣデバイスでは、結合電極１２５の対向端部１２６ｃ，１２６ｄと放射板とが対向して容量結合している。このように容量結合することで、結合電極１２５の対向端部１２６ｃ，１２６ｄは放射板１１５を介して電気的に接続され、電気的に環状の電極を形成する。
結合電極１２５は、その電気長による誘導性リアクタンス（ＸL：ｊωＬ）及び結合電極１２５と放射板１１５による容量性リアクタンス（ＸC：１／ｊωＣ）を有する。これらの誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとは逆位相なので、結合電極１２５の電気長が長くなることによるインピーダンスは大きくなりすぎることはない。即ち、結合電極１２５の電気長が長くなっても、無線ＩＣチップ５と放射板１１５とのインピーダンスをマッチングさせることができる。そして、結合電極１２５の電気長を長くすることで、結合電極１２５と放射板１１５との磁気結合を高めることができる。
本第１実施例では、結合電極１２５のループ面、即ち、無線ＩＣチップ５に対してループを描いている面が、放射板１１５に対して垂直になるように配置することで、放射板１１５に対して平行に磁界が形成される。これにより、放射板１１５に対して垂直に電界が形成され、この電界ループにより磁界が誘起され、この連鎖により電磁界分布が広がる。この結果、無線ＩＣデバイスを金属面に配置しても無線ＩＣデバイスとして機能させることができる。また、金属面を放射板として機能させることもできる。
図２は、結合電極１２５によって生じる電磁界分布（磁界Ｈを破線で示し、電界Ｅを細線で示す）を模式的に示している。環状の結合電極１２５は磁界アンテナとして作用し、結合電極１２５によって磁界Ｈは放射板１１５に対して垂直な電界Ｅを誘起し、この電界Ｅによって磁界Ｈを誘起し、その連鎖により電磁界分布が広がる。なお、ここでは結合電極１２５を送信アンテナとして説明したが、アンテナの可逆性により、結合電極１２５は受信アンテナとして同様に作用する。即ち、電磁界が磁界Ｈを誘起し、この磁界Ｈが放射板１１５の面に対して垂直な電界Ｅを誘起し、この電界Ｅが放射板１１５の面に対して平行な磁界Ｈを発生させて結合電極１２５と結合する。
このように、無線ＩＣデバイス用部品は、それを搭載する部品が金属であっても機能させることができ、金属以外の物品、例えば、血液、味噌、食塩水、石鹸水などの電解液であっても同様に作用する。なお、無線ＩＣデバイス用部品を搭載する物品が金属や電解液などであると、電流が物品の表面を通ることができるので、無線ＩＣデバイス用部品を搭載した面と反対側から送受信を行うことができる。
なお、無線ＩＣデバイスの使用周波数は、例えばＵＨＦ帯（８５０〜９７０ＭＨｚ）を用いることができる。
以上のように、本無線ＩＣデバイスにあっては、結合電極１２５で信号の共振周波数を設定するため、無線ＩＣデバイス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板１１５などの設計変更をする必要がなくなる。そして、放射板１１５から放射する送信信号の周波数及び無線ＩＣチップ５に供給する受信信号の周波数は、結合電極１２５の共振周波数に実質的に相当する。結合電極１２５において送受信信号の周波数が決まるため、放射板１１５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。
（第２実施例、図３参照）
第２実施例である無線ＩＣデバイス用部品は、図３に示すように、結合電極１３５を備え、この結合電極１３５は、無線ＩＣチップ５と結合される一対の結合部１３６ａ，１３６ｂを有するとともに、一対の対向端部１３６ｃ，１３６ｄを有している。そして、対向端部１３６ｃ，１３６ｄは互いに容量結合している。
結合電極１３５は対向端部１３６ｃ，１３６ｄが容量結合することで電気的に環状の電極を形成し、磁界アンテナとして機能する。この無線ＩＣデバイス用部品は、結合電極１３５が前記第１実施例に示した結合電極１２５と同様に放射板１１５と結合することで、無線ＩＣデバイスとして機能する。
結合電極１３５は、その電気長による誘導性リアクタンス（ＸL：ｊωＬ）及び容量結合した一対の対向端部１３６ｃ，１３６ｄによる容量性リアクタンス（ＸC：１／ｊωＣ）を有する。これらの誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとは逆位相なので、結合電極１３５の電気長が長くなることによるインピーダンスは大きくなりすぎることはない。即ち、結合電極１３５の電気長が長くなっても、無線ＩＣチップ５と放射板１１５とのインピーダンスをマッチングさせることができる。そして、結合電極１３５の電気長を長くすることで、結合電極１３５と放射板１１５との磁気結合を高めることができる。
また、第１実施例と同様に、ループ面が放射板１１５に対して垂直に配置されているので、金属面に配置しても無線ＩＣデバイスとして機能させることができる。
（第３実施例、図４参照）
第３実施例である無線ＩＣデバイス用部品は、図４に示すように、側面視でコ字形状の結合電極１４５を備えたものである。この結合電極１４５は、樹脂製の図示しない基材の表面から裏面にわたって設けられており、表面に開口部１４７及び開口部１４７と連結するスリット１４８を有する。開口部１４７及びスリット１４８が、無線ＩＣチップ５と結合される一対の結合部１４６ａ，１４６ｂを形成している。また、結合電極１４５は対向端部１４６ｃ，１４６ｄを有し、対向端部１４６ｃ，１４６ｄは互いに容量結合している。
結合電極１４５は、対向端部１４６ｃ，１４６ｄが容量結合することで電気的に環状の電極を形成し、磁界アンテナとして機能するとともに放射板１１５と結合している。本第３実施例の作用効果は前記第２実施例と同様である。
本第３実施例の結合電極１４５は、対向端部１４６ｃ，１４６ｄの電位差が大きいので、一定の距離が離れていても、容量結合することができる。
（第４実施例、図５〜図８参照）
第４実施例である無線ＩＣデバイスは、図５に示すように、所定周波数の送受信信号を処理する無線ＩＣチップ５と、ＰＥＴフィルムなどの基材１０上に形成した放射板１５と、ＰＥＴフィルムなどの基材２０上に形成した結合電極２５にて構成されている。
結合電極２５は、無線ＩＣチップ５と結合される一対の結合部２６ａ，２６ｂを有するとともに、切欠かれた一対の対向端部２６ｃ，２６ｄを有している。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が設けられている。そして、一対の入出力端子電極が結合電極２５の一対の結合部２６ａ，２６ｂ上に、図６に示すように、導電性接合剤６を介して実装される。
放射板１５は、両側にミアンダ状に延在するダイポール型の形状とされており、中央部分１５ａが結合電極２５の対向端部２６ｃ，２６ｄと重なり合って容量結合している。対向端部２６ｃ，２６ｄと放射板１５とが容量結合することにより、対向端部２６ｃ，２６ｄは放射板１５を介して電気的に接続され、結合電極２５は環状の電極となる。放射板１５及び結合電極２５は、アルミ箔、銅箔などの導電材からなる金属薄板を基材１０，２０上に貼着してパターニングしたり、あるいは、基材１０，２０上にＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどの導電性ペーストを塗布したり、めっき処理により設けた膜をパターニングすることにより形成されている。
結合電極２５は、結合部２６ａ，２６ｂから対向端部２６ｃ，２６ｄ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、かつ、位相を整合させる整合部としても機能する。また、放射板１５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。さらに、結合電極２５は、無線ＩＣチップ５のインピーダンスと放射板１５のインピーダンスとのマッチングを図っている。
従って、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は結合電極２５を介して放射板１５に伝達し、かつ、放射板１５で受信した信号は結合電極２５で所定の周波数を有する信号が選択され、無線ＩＣチップ５に供給される。それゆえ、この無線ＩＣデバイスは、放射板１５で受信した信号によって無線ＩＣチップ５が動作され、該無線ＩＣチップ５からの応答信号が放射板１５から外部に放射される。
本無線ＩＣデバイスにおいて、結合電極２５と放射板１５とが容量結合して無線ＩＣチップ５と放射板１５とを結合させ、無線ＩＣチップ５とＲＦＩＤシステムとが非接触方式で通信する。結合電極２５と放射板１５との間のエネルギーの伝達は磁気結合が主である。
結合電極２５は、その電気長による誘導性リアクタンス（ＸL：ｊωＬ）及び結合電極２５と放射板１５による容量性リアクタンス（ＸC：１／ｊωＣ）を有する。これらの誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとは逆位相なので、結合電極２５の電気長が長くなることによるインピーダンスは大きくなりすぎることはない。即ち、結合電極２５の電気長が長くなっても、無線ＩＣチップ５と放射板１５とのインピーダンスをマッチングさせることができる。インピーダンスマッチングは、無線ＩＣチップ５と結合電極２５の一方の端子との間でリアクタンスを複素共役にし、結合電極２５の他方の端子と放射板１５との間でリアクタンスを複素共役にすることにより、行われる。
換言すれば、結合電極２５は放射板１５と容量結合して容量性リアクタンスを有するので、所定のインピーダンスを得るためには、大きな誘導性リアクタンスが必要となり、結合電極２５の電気長を長くすることができる。電気長が長くなれば、結合電極２５は放射板１５からの磁界をより多く受けることになり、結合電極２５と放射板１５とはより強く磁気結合する。
また、結合電極２５は、対向端部２６ｃ，２６ｄにより放射板１５に容量結合されるため、結合電極２５の放射板１５に対する実装精度はそれほど厳密なものではない。
結合電極２５からは、その信号の一部が無線ＩＣデバイスの外部に磁界として放射され、かつ、放射板１５からも信号が外部に電界として放射される。このとき、結合電極２５の共振周波数を放射板１５の共振周波数よりも低い周波数になるように設計することにより、放射特性を広帯域化することができる。そして、放射板１５は電界を利用して遠距離での通信が可能であり、結合電極２５は磁界を利用して近距離での通信が可能である。
また、結合電極２５の３辺と放射板１５とは近接しており、この近接部分で副次的な電磁界結合が発生し、結合電極２５と放射板１５との結合をさらに強くすることができ、無線ＩＣデバイスの放射利得の向上や放射特性のさらなる広帯域化を図ることができる。
以上のように、無線ＩＣデバイスにあっては、結合電極２５で信号の共振周波数を設定するため、無線ＩＣデバイス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板１５などの設計変更をする必要がなくなる。そして、放射板１５から放射する送信信号の周波数及び無線ＩＣチップ５に供給する受信信号の周波数は、結合電極２５の共振周波数に実質的に相当する。結合電極２５において送受信信号の周波数が決まるため、放射板１５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。
また、放射板１５はダイポール型に限らず、以下の第６実施例に示すような広い面積の放射板６５（図１４及び図１５参照）を用いることもできる。この場合、前記基材２０が放射板６５上に貼着されることになる。放射板６５は物品の一部であってもよい。さらに、放射板１５の中央部分１５ａは図５に示した幅寸法よりも細くても広くてもよく、あるいは、結合電極２５が放射板１５の中央部よりも左右いずれかに片寄って配置されていてもよい。
なお、結合電極２５は本第４実施例のように矩形状ではなく、楕円形状など種々の形状であってもよい。例えば、結合電極２５は、図７に示すように、複数に折り曲げられていてもよい。この点は以下に説明する他の実施例においても同様である。
また、図８に示すように、結合電極２５を放射板１５に対して垂直に配置し、一対の対向端部２６ｃ，２６ｄを放射板１５と容量結合させてもよい。このように、結合電極２５のループ面を放射板１５に対して垂直に配置することで、放射板１５に対して平行に磁界が形成される。これにより、放射板１５に対して垂直に電界が形成され、この電界ループにより磁界ループが誘起され、この連鎖により電磁界分布が広がる。この結果、無線ＩＣデバイスを金属面に配置しても無線ＩＣデバイスとして機能させることができる。なお、結合電極２５の対向端部２６ｃ，２６ｄを金属面に対向させ、容量結合させることにより、金属面を放射板１５として機能させてもよい。
（第５実施例、図９〜図１３参照）
ところで、無線ＩＣチップ５は、図９に示すように、給電回路基板１に搭載されていてもよい。このように無線ＩＣチップ５を給電回路基板１に搭載した例を第５実施例として説明する。なお、放射板は図示しないが、第４実施例で示したミアンダ状の放射板１５、あるいは以下の第６実施例に示すような広い面積の放射板６５を用いることができ、結合電極２５の対向端部は放射板１５，６５と容量結合する。
給電回路基板１は、図１０に等価回路として示すように、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（詳細は図１２を参照して以下に説明する）を備えている。
無線ＩＣチップ５は、図１１に示すように、入出力端子電極が給電回路基板１上に形成した給電端子電極４２ａ，４２ｂの一端部に、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。
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が処理する周波数に共振し、かつ、結合電極２５の結合部２６ａ，２６ｂと電磁界結合する。また、給電回路１１は無線ＩＣチップ５のインピーダンスと放射板１５のインピーダンスとのマッチングを図っている。
従って、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結合電極２５を介して放射板１５に伝達し、かつ、放射板１５で受信して結合電極２５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。それゆえ、この無線ＩＣデバイスは、放射板１５で受信した信号によって無線ＩＣチップ５が動作され、該無線ＩＣチップ５からの応答信号が放射板１５から外部に放射される。即ち、給電回路１１の共振周波数は放射板１５により送受信される信号の周波数に実質的に相当している。
結合電極２５の作用は前記第４実施例で説明したとおりであり、本第５実施例の作用効果も第４実施例と同様である。
ここで、給電回路基板１の構成について図１２を参照して説明する。給電回路基板１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。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１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、給電回路を結合電極２５の結合部２６ａ，２６ｂに結合させたとき、結合部２６ａ，２６ｂには逆向きの電流が励起され、結合電極２５にて放射板１５へ信号を送受信することができる。
給電回路基板１を用いた第５実施例においては、図１３に示すように、給電回路基板１の裏面に結合電極２５を形成してもよい。この給電回路基板１にあっては、結合電極２５を前記放射板１５あるいは放射板６５に対向させて配置し、その対向端部２６ｃ，２６ｄを放射板１５と容量結合させればよい。また、結合電極２５が放射板１５，６５に対して垂直に位置するように配置してもよい。
前記給電回路基板１はフレキシブルな基板であってもよい。基板１がフレキシブルであれば、基板１を物品の湾曲した表面に沿って貼着することができる。さらに、放射板１５が物品の一部である場合、放射板１５と対向する対向端部２６ｃ，２６ｄが給電回路基板１の一面で離間しているので、湾曲した表面に沿って貼着しても結合電極２５を撓ませることなく、結合させることができる。
（第６実施例、図１４〜図１６参照）
第６実施例である無線ＩＣデバイスは、図１４にその概略を示し、図１５に詳細に示すように、結合電極５５を幅広の帯状体としてフレキシブルなポリウレタン製の誘電体基板５０の表面に沿わせて形成したもので、一対の結合部５６ａ，５６ｂには無線ＩＣチップ５（無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板１であってもよい）が実装されており、一対の対向部５６ｃ，５６ｄは誘電体からなる基材６０の裏面に形成した幅広の放射板６５に対向して該放射板６５と容量結合している。対向端部５６ｃ，５６ｄと放射板６５とが容量結合することにより、対向端部５６ｃ，５６ｄは放射板６５を介して電気的に接続され、結合電極５５は環状の電極となる。また、第１実施例で説明したように、結合電極５５のループ面を放射板６５に対して垂直に配置することで、無線ＩＣデバイスを金属面に配置することができ、金属面を放射板として機能させることもできる。
本第６実施例において、結合電極５５の対向端部５６ｃ，５６ｄは、誘電体からなる基材６０を介して放射板６５と対向して容量結合している。その作用効果は前記第１実施例で説明したとおりである。第６実施例においては、基材６０や放射板６５は無線ＩＣデバイスの専用品として構成されている必要はなく、結合電極５５の誘電体基板５０が貼着される物品の一部であってもよい。放射板６５は金属製であれば、電気機器、電子機器のグランド電極などであってもよい。特に、誘電体基板５０がフレキシブルであり、かつ、結合電極５５は左右に分割されているため、湾曲しやすく、物品の湾曲した表面に沿って貼着することができる。
なお、本第６実施例は、図１６に示すように、結合電極５５を前記第５実施例に示した給電回路基板１に給電回路１１とともに内蔵させてもよい。あるいは結合電極５５を給電回路基板１の裏面に形成してもよい。結合電極５５を給電回路基板１に内蔵させた場合、結合電極５５の対向端部５６ｃ，５６ｄは基板１の誘電体層を介して放射板６５と容量結合することになる。また、結合電極５５と放射板６５と非導電性の接着材で接着させることにより、結合電極５５と放射板６５とを容量結合させてもよい。
（第７実施例、図１７参照）
第７実施例である無線ＩＣデバイス用部品は、図１７に示すように、結合電極７５を幅広の帯状体としてフレキシブルなポリウレタン製の誘電体基板（図示せず）に沿わせて形成したもので、一対の結合部７６ａ，７６ｂは無線ＩＣチップ５（無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板であってもよい）が実装されており、一対の対向端部７６ｃ，７６ｄを有している。そして、対向端部７６ｃ，７６ｄは基材の裏面でオーバーラップして互いに容量結合している。
結合電極７５は対向端部７６ｃ，７６ｄが容量結合することで電気的に環状の電極を形成し、磁界アンテナとして機能する。この無線ＩＣデバイス用部品は、結合電極７５が放射板と結合することで、無線ＩＣデバイスとして機能する。その作用効果は第２実施例と同様である。
また、第１実施例で説明したように、結合電極７５のループ面を放射板に対して垂直に配置することで、無線ＩＣデバイスを金属面に配置することができ、金属面を放射板として機能させることができる。
（第８実施例、図１８参照）
第８実施例である無線ＩＣデバイス用部品は、図１８に示すように、結合電極８５をフレキシブルな誘電体基板８０に沿って該基板８０の上面から両端面さらに下面に沿わせて形成したものである。結合電極８５は平面視で長辺方向と短辺方向とを有し、上面のほぼ中央部には屈曲したスリット８７が形成されている。一対の結合部８６ａ，８６ｂは、スリット８７の中央部であって、短辺方向に対向しており、無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板１（図１１及び図１２参照）が実装されている。なお、ここでは無線ＩＣチップ５は樹脂材７にて封止されている。また、無線ＩＣチップ５を結合部８６ａ，８６ｂに直接実装するようにしてもよい。
さらに、結合電極８５は、誘電体基板８０の下面において該下面の中央部でスリット８８によって一対の対向端部８６ｃ，８６ｄが形成されている。本第８実施例において、結合電極８５は対向端部８６ｃ，８６ｄが容量結合することで電気的に環状電極を形成し、磁界アンテナとして機能する。この無線ＩＣデバイス用部品は、結合電極８５が放射板と結合することで、無線ＩＣデバイスとして機能する。その作用効果は第７実施例と同様である。
特に、本第８実施例においては、結合電極８５が平面視で長辺方向と短辺方向を有し、結合部８６ａ，８６ｂが短辺方向に対向しているため、結合電極８５が撓んでも（誘電体基板８０がフレキシブルであると長辺方向に撓みやすい）、該撓み応力が給電回路基板１や無線ＩＣチップ５に作用して基板１やチップ５が破壊、脱落することを防止できる。
（第９実施例、図１９参照）
第９実施例である無線ＩＣデバイス用部品は、図１９に示すように、基本的には第８実施例と同じ構成からなり、異なるのは結合部８６ａ，８６ｂと一対の対向端部８６ｃ，８６ｄとが、平面視で異なる位置に配置されている点である。結合部８６ａ，８６ｂには無線ＩＣチップ５が直接実装されていてもよく、あるいは、第８実施例に示したように、無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板１が実装されていてもよい。
本第９実施例での作用効果は第８実施例と同様である。ところで、対向端部８６ｃ，８６ｄは切り欠かれているため、この切欠き部分で誘電体基板８０に曲がりが生じやすい。本第９実施例では、対向端部８６ｃ，８６ｄが結合部８６ａ，８６ｂとは平面視で異なる位置に配置されているので、対向端部８６ｃ，８６ｄで生じた曲げ応力が結合部８６ａ，８６ｂに伝達されにくくなり、結合部８６ａ，８６ｂに実装された無線ＩＣチップ５や給電回路基板１への影響を抑制できる。
（第１０実施例、図２０参照）
第１０実施例である無線ＩＣデバイス用部品は、図２０に示すように、誘電体基板８０のほぼ中央部に上下に貫通する穴部８１を形成し、無線ＩＣチップ５を穴部８１に収容し、該無線ＩＣチップ５を穴部８１に臨む結合部８６ａ，８６ｂに結合させたものである。また、結合部８６ａ，８６ｂには前記給電回路基板１を穴部８１に収容した状態で実装するようにしてもよい。
結合電極８５の構成は第９実施例と同様である。従って、本第１０実施例の作用効果は第９実施例と同様である。特に、本第１０実施例では、無線ＩＣチップ５を誘電体基板８０に内蔵させたために、無線ＩＣチップ５を外部からの衝撃から保護することができ、無線ＩＣデバイス用部品の小型化を図ることもできる。また、対向端部８６ｃ，８６ｄが結合部８６ａ，８６ｂとは平面視で異なる位置に配置されているので、結合部８６ａ，８６ｂが臨む穴部８１の下面側を結合電極８５で封止することができる。なお、穴部は貫通穴ではなく、無線ＩＣチップ５を収容できる大きさのキャビティ（収容部）であってもよい。
（他の実施例）
なお、本発明に係る無線ＩＣデバイス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。
例えば、前記実施例に示した放射板や基材の材料はあくまで例示である、必要な特性を有する材料であれば、任意のものを使用することができる。また、無線ＩＣチップを電極に接続するのに、金属バンプ以外の処理を用いてもよい。
さらに、無線ＩＣは給電回路基板内の素子として作製しても構わない。給電回路基板内に無線ＩＣを形成することにより、無線ＩＣと給電回路との接続部における寄生成分をなくすことができ、無線ＩＣデバイスの特性を向上させることができる。また、無線ＩＣデバイスの低背化も可能である。さらに、給電回路と結合電極との結合部の形状や配置を変更することにより、給電回路と結合電極との結合を電界のみあるいは磁界のみにすることも可能である。また、結合部は一対の端部でなくてもよく、無線ＩＣ又は給電回路が結合できるのであれば、直線状の部分でもよい。また、結合電極の対向する一対の端部、または、放射板と対向する対向端部は、他の電極を介して容量結合していてもよい。
以上のように、本発明は、無線ＩＣデバイスおよび無線ＩＣデバイス用部品に有用であり、特に、結合電極を放射板とより良好に結合させる点で優れている。
１…給電回路基板
５…無線ＩＣチップ
１１…給電回路
１５，６５，１１５…放射板
２５，５５，７５，８５，１２５，１３５，１４５…結合電極
２６ａ，２６ｂ，５６ａ，５６ｂ，７６ａ，７６ｂ，８６ａ，８６ｂ，１２６ａ，１２６ｂ，１３６ａ，１３６ｂ，１４６ａ，１４６ｂ…結合部
２６ｃ，２６ｄ，５６ｃ，５６ｄ，７６ｃ，７６ｄ，８６ｃ，８６ｄ，１２６ｃ，１２６ｄ，１３６ｃ，１３６ｄ，１４６ｃ，１４６ｄ…対向端部
５０，８０…誘電体基板

Claims (8)

  1. 無線ＩＣと、
    前記無線ＩＣと直接又は給電回路を介して結合される結合部を有するとともに、互いに対向している一対の端部によって形成された容量結合部を有するループ状の結合電極と、
    前記結合電極が設けられた誘電体基板と、
    前記誘電体基板の裏面で前記結合電極に対向しており、前記結合電極と結合している放射板と、
    を備え、
    前記結合電極は、幅広の帯状体として、前記誘電体基板に沿わせて形成されており、
    前記結合電極のループ面が前記放射板に対してほぼ垂直となるように配置されていて、かつ、前記一対の端部は前記誘電体基板の前記裏面でオーバーラップして容量結合していること、
    を特徴とする無線ＩＣデバイス。
  2. 前記結合電極は前記放射板に容量結合されていること、を特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
  3. 前記無線ＩＣは給電回路基板に搭載されており、該給電回路基板は共振回路及び／又は整合回路を有していること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
  4. 前記共振回路の共振周波数は前記放射板により送受信される信号の周波数に実質的に相当していること、を特徴とする請求項３に記載の無線ＩＣデバイス。
  5. 前記給電回路基板はフレキシブルな基板であること、を特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線ＩＣデバイス。
  6. 前記放射板は物品の一部であること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
  7. 前記誘電体基板はフレキシブルであること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
  8. 無線ＩＣと、
    前記無線ＩＣと直接又は給電回路を介して結合される結合部を有するとともに、互いに対向している一対の端部によって形成された容量結合部を有するループ状の結合電極と、
    放射板に対向配置される裏面を有し、前記結合電極が設けられた誘電体基板と、
    を備え、
    前記結合電極は、幅広の帯状体として、前記誘電体基板に沿わせて形成されており、
    前記結合電極のループ面が前記放射板に対してほぼ垂直となるように配置されていて、かつ、前記一対の端部は前記誘電体基板の前記裏面でオーバーラップして容量結合していること、
    を特徴とする無線ＩＣデバイス用部品。
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