JP7111263B2 - Ｒｆｉｃモジュール及びｒｆｉｄタグ - Google Patents

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Description

本発明は、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）モジュール及びそれを備えるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）タグに関する。
物品に付されたＲＦＩＤタグと、そのＲＦＩＤタグに対して読み書きするリーダライタとで構成されるＲＦＩＤシステムは、物品の情報管理システムとして用いられている。
特許文献１には、アンテナとして作用させる導体と、その導体に結合するＲＦＩＣモジュールとを備えたＲＦＩＤタグが示されている。このようなＲＦＩＤタグは、所定の情報を記憶し、かつ所定の無線信号を処理するＲＦＩＣチップと、高周波信号の送受信を行うアンテナ素子（放射体）とを備え、管理対象となる種々の物品（或いはその包装材）に貼着して使用される。
国際公開第２０１６／０８４６５８号
特許文献１に示される、パッシブ動作するＲＦＩＤタグ等、従来のパッシブタグの基本的な機能は、ＩＤ情報が書き込まれたＲＦＩＣを備え、通信相手側の装置であるリーダライタからのコマンドに応答して、ＩＤ情報を返信することである。パッシブタグにおいては、ＩＤ情報を返信するだけの単純な動作を行うだけであるので、基本的には、１チップのＲＦＩＣと放射素子とで構成された単機能のＲＦＩＤタグである。
これに対して、本発明の目的は、ＲＦＩＤタグの機能性及びＲＦＩＤタグ付き物品の機能性を高めることに適した、ＲＦＩＣモジュール及びそれを備えるＲＦＩＤタグを提供することにある。
本開示の一例としてのＲＦＩＣモジュールは、基板と、この基板に搭載され、パッシブな通信を行うＲＦＩＣと、このＲＦＩＣが接続されるＲＦＩＣ側端子電極と、前記基板に形成されて、それぞれアンテナに直接接続又は容量結合されるアンテナ側電極と、前記基板に形成されて、前記ＲＦＩＣ側端子電極及び前記アンテナ側端子電極に接続されるインピーダンス整合回路と、前記基板に設けられた、前記ＲＦＩＣ以外の付与回路と、を備える。
また、本開示の一例としてのＲＦＩＤタグは、放射素子とＲＦＩＣモジュールとを備える。このＲＦＩＣモジュールの構成は上記のとおりである。
本発明によれば、ＲＦＩＤタグの機能性、及びＲＦＩＤタグ付き物品の機能性を高めることに適したＲＦＩＣモジュール及びそれを備えるＲＦＩＤタグが得られる。
図１（Ａ）は第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ２０１の平面図である。図１（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグ２０１が備えるＲＦＩＣモジュール１０１の搭載部分の拡大平面図である。 図２はＲＦＩＣモジュール１０１の断面図である。 図３はＲＦＩＣモジュール１０１の基板１の各層に形成されている導体パターンを示す平面図である。 図４はＲＦＩＣモジュール１０１の回路図である。 図５は、第３インダクタＬ３、第４インダクタＬ４及び第５インダクタＬ５と、アンテナの導体パターン６１，６２との間に生じる容量を示す図である。 図６（Ａ）は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ２０２の平面図である。図６（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグ２０２が備えるＲＦＩＣモジュール１０２Ａの搭載部分の拡大平面図である。 図７はＲＦＩＤタグ２０２の回路図である。 図８は第２の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０２Ｂの回路図である。 図９は第３の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０３Ａの回路図である。 図１０は第３の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０３Ｂの回路図である。 図１１は第４の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０４の回路図である。 図１２は、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路及び導体パターン６１，６２の関係を示す回路図である。 図１３はインピーダンス整合回路により生じる２つの共振周波数について示す図である。 図１４は第５の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０５の回路図である。 図１５は第６の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０６及びＲＦＩＤタグ２０６の構成を示すブロック図である。 図１６は第７の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０７及びＲＦＩＤタグ２０７の構成を示すブロック図である。 図１７（Ａ）は、第８の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０８Ａ及びＲＦＩＤタグ２０８Ａの構成を示すブロック図である。図１７（Ｂ）は第８の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０８Ｂ及びＲＦＩＤタグ２０８Ｂの構成を示すブロック図である。図１７（Ｃ）は第８の実施形態に係る更に別のＲＦＩＣモジュール１０８Ｃ及びＲＦＩＤタグ２０８Ｃの構成を示すブロック図である。 図１８（Ａ）は第９の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０９Ａ及びＲＦＩＤタグ２０９Ａの構成を示すブロック図である。図１８（Ｂ）は第９の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０９Ｂ及びＲＦＩＤタグ２０９Ｂの構成を示すブロック図である。 図１９（Ａ）は第１０の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１１０Ａ及びＲＦＩＤタグ２１０Ａの構成を示すブロック図である。図１９（Ｂ）は第１０の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１１０Ｂ及びＲＦＩＤタグ２１０Ｂの構成を示すブロック図である。
《第１の実施形態》
図１（Ａ）は第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ２０１の平面図である。図１（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグ２０１が備えるＲＦＩＣモジュール１０１の搭載部分の拡大平面図である。
ＲＦＩＤタグ２０１は、アンテナ６と、このアンテナ６に結合するＲＦＩＣモジュール１０１とを有する。アンテナ６は絶縁体フィルム６０と、この絶縁体フィルム６０に形成された導体パターン６１，６２とで構成される。絶縁体フィルム６０は例えばポリエチレンテレフタレート（PET）のフィルムであり、導体パターン６１，６２は例えばアルミニウム箔のパターンである。
導体パターン６１は導体パターン６１Ｐ，６１Ｌ，６１Ｃで構成され、導体パターン６２は導体パターン６２Ｐ，６２Ｌ，６２Ｃで構成される。導体パターン６１，６２はダイポールアンテナを構成する。
導体パターン６１Ｐ，６２ＰにはＲＦＩＣモジュール１０１が搭載される。導体パターン６１Ｌ，６２Ｌはメアンダライン形状であって、インダクタンス成分の高い領域として作用する。また、導体パターン６１Ｃ，６２Ｃは平面形状であって、キャパシタンス成分の高い領域として作用する。このように、アンテナの導体パターン６１，６２の、電流強度の高い領域のインダクタンス成分を大きくし、電圧強度の高い領域のキャパシタンス成分を大きくすることで、アンテナの導体パターン６１，６２の形成領域を縮小化している。
図２はＲＦＩＣモジュール１０１の断面図である。このＲＦＩＣモジュール１０１は、基板１と、この基板１に実装されるＲＦＩＣ２及びチップキャパシタＣＣ１とを備える。このチップキャパシタＣＣ１は本発明における回路素子の一例である。基板１は例えばポリイミド等のフレキシブル基板である。ＲＦＩＣ２及びチップキャパシタＣＣ１が実装された基板１の上面には保護膜３が被覆されている。この保護膜３は例えばポリウレタン等のエラストマーや、エチレン酢酸ビニル（EVA）のようなホットメルト剤である。基板１の下面にはカバーレイフィルム４が設けられている。このカバーレイフィルム４は例えばポリイミドフィルムである。したがって、基板１、保護膜３、カバーレイフィルム４のいずれもが柔らかく、このＲＦＩＣモジュール１０１全体が柔らかい。
図３はＲＦＩＣモジュール１０１の基板１に形成されている導体パターンを示す平面図である。図３において上部は基板１の上面に形成されている導体パターンの平面図であり、図３の下部は基板１の下面に形成されている導体パターンの平面図である。
基板１の上面には、ＲＦＩＣ側第１端子電極３１、ＲＦＩＣ側第２端子電極３２、第１インダクタＬ１の主要部の導体パターンＬ１１、及び第２インダクタＬ２の主要部の導体パターンＬ２１が形成されている。ＲＦＩＣ側第１端子電極３１は上記導体パターンＬ１１の一方端に繋がっていて、ＲＦＩＣ側第２端子電極３２は上記導体パターンＬ２１の一方端に繋がっている。これら導体パターンは例えば銅箔をフォトリソグラフィによってパターンニングしたものである。
基板１の下面には、アンテナ６の導体パターン６１Ｐ，６２Ｐに容量結合されるアンテナ側第１端子電極１１及びアンテナ側第２端子電極１２が形成されている。また、基板１の下面には、第１インダクタＬ１の一部の導体パターンＬ１２、第２インダクタＬ２の一部の導体パターンＬ２２、第３インダクタＬ３の導体パターン、第４インダクタＬ４の導体パターン及び第５インダクタＬ５の導体パターン（二点鎖線で囲む導体パターン）が形成されている。これら導体パターンも例えば銅箔をフォトリソグラフィによってパターンニングしたものである。
上記第１インダクタＬ１の一部の導体パターンＬ１２の一方端及び第３インダクタＬ３の導体パターンの一方端は上記アンテナ側第１端子電極１１に繋がっている。同様に、上記第２インダクタＬ２の一部の導体パターンＬ２２の一方端及び第４インダクタＬ４の導体パターンの一方端は上記アンテナ側第２端子電極１２に繋がっている。第３インダクタＬ３の導体パターンの他方端と、第４インダクタＬ４の導体パターンの他方端との間には第５インダクタＬ５の導体パターンが繋がっている。
第１インダクタＬ１の導体パターンＬ１２の他方端と第１インダクタＬ１の主要部の導体パターンＬ１１の他方端とはビア導体Ｖ１を介して接続されている。同様に、第２インダクタＬ２の導体パターンＬ２２の他方端と第２インダクタＬ２の主要部の導体パターンＬ２１の他方端とはビア導体Ｖ２を介して接続されている。
上記ＲＦＩＣ側第１端子電極３１及びＲＦＩＣ側第２端子電極３２にＲＦＩＣ２が搭載されている。つまり、ＲＦＩＣ２の端子２１がＲＦＩＣ側第１端子電極３１に接続されていて、ＲＦＩＣ２の端子２２がＲＦＩＣ側第２端子電極３２に接続されている。また、ＲＦＩＣ側第１端子電極３１及びＲＦＩＣ側第２端子電極３２にチップキャパシタＣＣ１が搭載されて、チップキャパシタＣＣ１がＲＦＩＣ側第１端子電極３１とＲＦＩＣ側第２端子電極３２との間に接続されている。
第１インダクタＬ１及び第３インダクタＬ３は基板１の異なる層にそれぞれ形成され、且つコイル開口が重なる関係に配置されている。同様に、第２インダクタＬ２及び第４インダクタＬ４は基板１の異なる層にそれぞれ形成され、且つコイル開口が重なる関係に配置されている。そして、第２インダクタＬ２及び第４インダクタＬ４と、第１インダクタＬ１及び第３インダクタＬ３とは、ＲＦＩＣ２及びチップキャパシタＣＣ１の搭載位置を基板１の面に沿って挟む位置関係に配置されている。
さらに、ＲＦＩＣ側第１端子電極３１から第３インダクタＬ３の他端までの巻回方向と、ＲＦＩＣ側第２端子電極３２から第４インダクタＬ４の他端までの巻回方向とは同方向である。図３に示す向きではいずれも右旋方向である。このことは、第１インダクタＬ１と第３インダクタＬ３との組と、第２インダクタＬ２と第４インダクタＬ４との組とが、ＲＦＩＣ２の搭載位置を挟んで１８０°回転対称関係にある、と言うこともできる。
図４はＲＦＩＣモジュール１０１の回路図である。ＲＦＩＣモジュール１０１は、パッシブな通信を行うＲＦＩＣ２と、インピーダンス整合回路７とで構成されている。インピーダンス整合回路７は、ＲＦＩＣ側第１端子電極３１、ＲＦＩＣ側第２端子電極３２、アンテナ側第１端子電極１１及びアンテナ側第２端子電極１２に接続される。インピーダンス整合回路７は、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２、第３インダクタＬ３、第４インダクタＬ４、第５インダクタＬ５及びチップキャパシタＣＣ１を含んで構成される。チップキャパシタＣＣ１は、ＲＦＩＣ側第１端子電極３１とＲＦＩＣ側第２端子電極３２との間に接続される。
第１インダクタＬ１は、図３に示した導体パターンＬ１１，Ｌ１２で構成され、第２インダクタＬ２は、図３に示した導体パターンＬ２１，Ｌ２２で構成される。第１インダクタＬ１はアンテナ側第１端子電極１１とＲＦＩＣ側第１端子電極３１との間に接続されている。第２インダクタＬ２はアンテナ側第２端子電極１２とＲＦＩＣ側第２端子電極３２との間に接続されている。第３インダクタＬ３の一端はアンテナ側第１端子電極１１に接続されていて、第４インダクタＬ４の一端はアンテナ側第２端子電極１２に接続されていて、第５インダクタＬ５は第３インダクタＬ３の他端と第４インダクタＬ４の他端との間に接続されている。
図５は、第３インダクタＬ３、第４インダクタＬ４及び第５インダクタＬ５と、アンテナの導体パターン６１，６２との間に生じる容量を示す図である。図５中のキャパシタＣａはアンテナの導体パターン６１，６２間に生じる容量成分である。また、キャパシタＣ１１はアンテナの導体パターン６１とアンテナ側第１端子電極１１との間に生じる容量成分であり、キャパシタＣ１２はアンテナの導体パターン６２とアンテナ側第２端子電極１２との間に生じる容量成分である。インダクタＬ３，Ｌ４のインダクタンスと、キャパシタＣａ，Ｃ１１，Ｃ１２のキャパシタンスとで並列共振回路が構成される。この共振回路の共振周波数はＲＦＩＤタグの通信周波数帯の中心周波数に合わせている。
本実施形態において、チップキャパシタＣＣ１は、インピーダンス整合回路７の一部である。図５に示したキャパシタＣａ，Ｃ１１，Ｃ１２のキャパシタンスは、ＲＦＩＣモジュール１０１の導体パターンの構成によって定まり、一定である。一方、基板１に搭載されるＲＦＩＣ２の特性は必ずしも一定ではない。このような状況下で、ＲＦＩＣ２の入出力部のインピーダンスと導体パターン６１，６２によるアンテナとのインピーダンス整合を適正に行うために、ＲＦＩＣ２の特性に応じたキャパシタンスのチップキャパシタＣＣ１を選定すればよい。したがって、本実施形態によれば、入出力部のインピーダンスの異なる複数種のＲＦＩＣ２を採用可能となる。
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、アンテナの特性に応じたチップキャパシタを実装可能としたＲＦＩＣモジュール及びＲＦＩＤタグの例を示す。
図６（Ａ）は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ２０２の平面図である。図６（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグ２０２が備えるＲＦＩＣモジュール１０２Ａの搭載部分の拡大平面図である。
ＲＦＩＤタグ２０２は、アンテナ６と、このアンテナ６に結合するＲＦＩＣモジュール１０２Ａとを有する。アンテナ６は、絶縁体フィルム６０と、この絶縁体フィルム６０に形成された導体パターン６１，６２とで構成される。
第１の実施形態で示した例と同様に、導体パターン６１は導体パターン６１Ｐ，６１Ｌ，６１Ｃで構成され、導体パターン６２は導体パターン６２Ｐ，６２Ｌ，６２Ｃで構成される。導体パターン６１，６２はダイポールアンテナを構成する。
導体パターン６１Ｐ，６２ＰにはＲＦＩＣモジュール１０２Ａ及びチップキャパシタＣＣ２が搭載される。このチップキャパシタＣＣ２は本発明における回路素子の一例である。
図７はＲＦＩＤタグ２０２の回路図である。ＲＦＩＣモジュール１０２ＡはＲＦＩＣ２と、インピーダンス整合回路７とで構成されている。インピーダンス整合回路７は、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２、第３インダクタＬ３、第４インダクタＬ４及び第５インダクタＬ５を含んで構成される。チップキャパシタＣＣ２は、導体パターン６１の根元部と導体パターン６２の根元部との間に接続される。
上記チップキャパシタＣＣ２は、図５に示した、アンテナの導体パターン６１，６２間に生じる容量成分であるキャパシタＣａに並列接続される。
第２の実施形態において、図５に示したキャパシタＣａ，Ｃ１１，Ｃ１２のキャパシタンスは、ＲＦＩＣモジュール１０２Ａの導体パターンの構成によって定まり、一定である。一方、アンテナ６とＲＦＩＣモジュール１０２Ａとは個別の部品であり、独立して設計できる。本実施形態によれば、導体パターン６１，６２間に生じる容量成分であるキャパシタＣａの値をチップキャパシタＣＣ２のキャパシタンスによって変更できるので、アンテナ６の導体パターン６１，６２は必ずしも一定でなくてもよい。つまり、このような状況下で、導体パターン６１，６２に応じたキャパシタンスのチップキャパシタＣＣ２を選定して実装すればよい。
図８は第２の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０２Ｂの回路図である。ＲＦＩＣモジュール１０２ＢはＲＦＩＣ２と、インピーダンス整合回路７とで構成されている。インピーダンス整合回路７は、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２、第３インダクタＬ３、第４インダクタＬ４、第５インダクタＬ５及びチップキャパシタＣＣ２を含んで構成される。チップキャパシタＣＣ２は、アンテナ側第１端子電極１１とアンテナ側第２端子電極１２との間に接続される。この本実施形態によれば、アンテナ側第１端子電極１１とアンテナ側第２端子電極１２との間のキャパシタンスをチップキャパシタＣＣ２のキャパシタンスによって変更できるので、アンテナ６の導体パターン６１，６２は必ずしも一定でなくてもよい。つまり、このような状況下で、導体パターン６１，６２に応じたキャパシタンスのチップキャパシタＣＣ２を選定して実装すればよい。
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、センサ及び電池を備えるＲＦＩＣモジュールの例を示す。
図９は第３の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０３Ａの回路図である。このＲＦＩＣモジュール１０３Ａは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、付与回路１０、センサ９及び電池１９で構成されている。
図１０は第３の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０３Ｂの回路図である。このＲＦＩＣモジュール１０３Ｂは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、付与回路１０、センサ９及び電池１９で構成されている。図９に示した例とは異なり、付与回路１０はＲＦＩＣ２とインピーダンス整合回路７との間に設けられている。
図９、図１０において、センサ９は、例えば温度、湿度、加速度、傾き、圧力、曲げ歪み、受光量、受光波長、音量、受音周波数、各種ガス、静電気等の外部環境の被測定変量を検出するセンサである。付与回路１０はＲＦＩＣモジュール１０３ＡにＩＤ情報の返信以外の機能を付与する回路である。付与回路１０は電池１９を電源として動作し、センサ９による外部環境の被測定変量に応じて動作する。
図９に示すＲＦＩＣモジュール１０３Ａにおいて、センサ９による被測定変量が所定の範囲内に入ったとき、または所定の範囲外に出たとき、ＲＦＩＣ２の動作の有効／無効を切り替える。つまり、付与回路１０の制御によって、ＲＦＩＣ２のイネーブル端子の電位を切り替える。
図１０に示すＲＦＩＣモジュール１０３Ｂにおいては、センサ９による被測定変量が所定の範囲内に入ったとき、または所定の範囲外に出たとき、ＲＦＩＣ２の動作の有効／無効を切り替える。つまり、付与回路１０を介して、ＲＦＩＣ２とインピーダンス整合回路７とを接続するか否かを切り替える。
第３の実施形態では、例えば、センサ９が温度センサであって、外部環境が通常の室温状態であるとき、ＲＦＩＣ２を有効にする。このことにより、ＲＦＩＤタグが付与された物品が冷凍状態や冷蔵状態であるとき、その物品については等価的に存在しないものとして扱える。逆に、室温にある物品について、そのＲＦＩＤタグを無効化することも可能である。
また、例えばセンサ９が加速度センサであって、このＲＦＩＤタグが付与された物品が静止状態であるとき、ＲＦＩＣ２を有効にする。このことにより、ＲＦＩＤタグが付与された物品が振動状態や回転状態であるとき、その物品については等価的に存在しないものとして扱える。逆に、静止状態にある物品について、そのＲＦＩＤタグを無効化することも可能である。
その他のセンサを備える場合も同様にして、被測定変量に応じて、ＲＦＩＤタグ付き物品のＲＦＩＤタグの有効／無効を切り替えることができる。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、インピーダンス整合回路の特性を付与回路によって切り替えるように構成したＲＦＩＣモジュールの例を示す。
図１１は第４の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０４の回路図である。ＲＦＩＣモジュール１０４は、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、付与回路１０及びセンサ９で構成されている。
インピーダンス整合回路７は、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２、第３インダクタＬ３及び第４インダクタＬ４を含んで構成される。付与回路１０は、これまでに示したインピーダンス整合回路のインダクタＬ５に相当する位置に接続されている。
図１１において、センサ９は、例えば温度、湿度、加速度、傾き、圧力、曲げ歪み、受光量、受光波長、音量、受音周波数、各種ガス、静電気等の外部環境の被測定変量を検出するセンサである。付与回路１０は、センサ９による外部環境の被測定変量に応じて動作する。
図１１に示すＲＦＩＣモジュール１０４において、センサ９による被測定変量が所定の範囲内に入ったとき、または所定の範囲外に出たとき、インダクタＬ３とインダクタＬ４との間に接続されるインダクタンスを切り替える。このことにより、下記のとおり、インピーダンス整合回路７の特性を切り替える。なお、この例では、付与回路１０は、通信相手側アンテナとの近接状態で、インピーダンス整合回路７のインダクタＬ１～Ｌ４に誘導される起電力を整流平滑することで電源電圧を生成するが、電源用の電池を備えてもよい。
図１２は、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７及び導体パターン６１，６２の関係を示す回路図である。図１３はインピーダンス整合回路により生じる２つの共振周波数について示す図である。
ＲＦＩＣ２には寄生容量（浮遊容量）Ｃｐが存在し、ＲＦＩＣモジュールには２つの共振が生じる。１つ目の共振は導体パターン６１，６２、インダクタＬ３、インダクタＬ４及びインダクタＬ５で構成される電流経路に生じる共振であり、２つ目の共振はインダクタＬ１～Ｌ５及び寄生容量Ｃｐで構成される電流経路（電流ループ）に生じる共振である。この２つの共振は、各電流経路に共有されるインダクタＬ３，Ｌ４，Ｌ５によって結合され、２つの共振にそれぞれ対応する２つの電流ｉ１及びｉ２は図１２に示すように流れる。
上記１つ目の共振周波数及び２つ目の共振周波数のいずれも、インダクタＬ３～Ｌ５の影響を受ける。１つ目の共振周波数と２つ目の共振周波数との間には数１０ＭＨｚ（具体的には５～５０ＭＨｚ程度）の差を生じさせている。これらの共振周波数特性は図１３において曲線Ａ及び曲線Ｂで表現される。このような共振周波数を有する２つの共振を結合させることで、図１３において曲線Ｃで示すような広帯域の共振周波数特性が得られる。
図１１に示した付与回路１０は、図１２におけるインダクタＬ５のインダクタンスを制御する。そのことにより、上記２つの共振周波数を制御されて、図１３に示した２つの共振特性曲線Ａ，Ｂの中心周波数が変位し、特性曲線Ｃの帯域幅が制御される。
したがって、センサ９の検出結果に応じて帯域幅が切り替わる。例えば、センサ９は水分量を検出するセンサであり、アンテナ周辺の水分量が一定の量を超えたことを検出すれば、帯域幅を広げる。このことにより、水分によるアンテナのインピーダンス変動に対応して整合を保つ。
《第５の実施形態》
第５の実施形態では、ＲＦＩＤタグが用いるアンテナ又はインピーダンス整合回路を流用する付与回路を備えるＲＦＩＣモジュールの例を示す。
図１４は第５の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０５の回路図である。このＲＦＩＣモジュール１０５は、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、付与回路１０及び電池１９で構成されている。付与回路１０はＲＦＩＣ２とインピーダンス整合回路７との接続部に接続されている。
上記付与回路１０は、インピーダンス整合回路７を介してアンテナ側第１端子電極１１及びアンテナ側第２端子電極１２に接続されるアンテナを用いて、所定の動作を行う。例えば、次のような動作を行う。
（１）ＲＦＩＣ２によるＲＦＩＤタグ動作とは別のＲＦＩＤ動作を行う。
（２）インピーダンス整合回路７のインダクタＬ１～Ｌ５をコイルアンテナとして流用し、通信を行う。
（３）インピーダンス整合回路７のインダクタＬ１～Ｌ５に誘導される起電力を整流平滑することで直流電圧を生成し、電池１９を充電する。
（４）アンテナ側第１端子電極１１及びアンテナ側第２端子電極１２に接続されるアンテナに誘起される電圧を整流平滑することで直流電圧を生成し、電池１９を充電する。
なお、電池１９は電気二重層コンデンサ等のキャパシタであってもよい。
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、フィルタ回路を有するＲＦＩＣモジュール、及び、そのＲＦＩＣモジュールを備えるＲＦＩＤタグの例を示す。
図１５は第６の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０６及びＲＦＩＤタグ２０６の構成を示すブロック図である。このＲＦＩＣモジュール１０６は、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７及びフィルタ回路１３を有する。ＲＦＩＤタグ２０６はＲＦＩＣモジュール１０６とアンテナ６とで構成されている。フィルタ回路１３はＬＣ回路で構成され、通信信号の周波数通過させ、不要周波数帯の信号を減衰させるローパスフィルタやバンドパスフィルタである。このフィルタ回路１３は本発明における回路素子の一例である。
ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７及びアンテナ６の構成はこれまでに示した例と同様である。このように付与回路としてフィルタ回路を備えてもよい。
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、エネルギーハーベスティング回路を有するＲＦＩＣモジュール、及び、そのＲＦＩＣモジュールを備えるＲＦＩＤタグの例を示す。
図１６は第７の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０７及びＲＦＩＤタグ２０７の構成を示すブロック図である。このＲＦＩＣモジュール１０７は、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、整流回路１４及び電源ＩＣ１５を有する。ＲＦＩＤタグ２０７はＲＦＩＣモジュール１０７、送信アンテナ６Ｔｘ及び受電アンテナ６Ｒｘで構成されている。送信アンテナ６Ｔｘは送信信号Ｔｘを送信し、受電アンテナ６Ｒｘは受電信号Ｒｘを受電する。
整流回路１４は受電アンテナ６Ｒｘに誘起される受電信号Ｒｘの電圧または誘導される電流を整流して直流電力を生成する。電源ＩＣ１５は整流回路１４から出力される直流電力を基に、所定の安定化された電源電圧に変換し、ＲＦＩＣ２等に供給する。整流回路１４と電源ＩＣ１５とで、エネルギーハーベスティング回路が構成されている。
受電アンテナ６Ｒｘは、例えばワイヤレス電力伝送（WPT）で利用される周波数帯の信号を受ける。例えば、２０．０５ｋＨｚ～３８ｋＨｚ、４２ｋＨｚ～５８ｋＨｚ、６２ｋＨｚ～１００ｋＨｚ、４２５ｋＨｚ～５２４ｋＨｚ、６，７６５ｋＨｚ～６，７９５ｋＨｚ等の周波数の信号を受ける。上記整流回路１４は利用する周波数帯で共振する共振回路、又は利用する周波数帯で整合する整合回路を備える。
このように、付与回路としてエネルギーハーベスティング回路を備えてもよい。
《第８の実施形態》
第８の実施形態では、増幅回路を有するＲＦＩＣモジュール、及び、そのＲＦＩＣモジュールを備えるＲＦＩＤタグの例を示す。
図１７（Ａ）は、第８の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０８Ａ及びＲＦＩＤタグ２０８Ａの構成を示すブロック図である。図１７（Ｂ）は第８の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０８Ｂ及びＲＦＩＤタグ２０８Ｂの構成を示すブロック図である。図１７（Ｃ）は第８の実施形態に係る更に別のＲＦＩＣモジュール１０８Ｃ及びＲＦＩＤタグ２０８Ｃの構成を示すブロック図である。
図１７（Ａ）に示すＲＦＩＣモジュール１０８Ａは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、整流回路１４、電源ＩＣ１５及び増幅器１７を有する。ＲＦＩＤタグ２０８ＡはＲＦＩＣモジュール１０８Ａ、送信アンテナ６Ｔｘ及び受電アンテナ６Ｒｘで構成されている。
整流回路１４は受電アンテナ６Ｒｘに誘起される電圧または誘導される電流を整流して直流電力を生成する。電源ＩＣ１５は整流回路１４から出力される直流電力を基に、所定の安定化された電源電圧に変換し、増幅器１７に供給する。整流回路１４と電源ＩＣ１５とで、エネルギーハーベスティング回路が構成されている。
増幅器１７はＲＦＩＣ２から出力され、インピーダンス整合回路７を介して入力される送信信号を電力増幅して送信アンテナ６Ｔｘへ出力する。
このように付与回路として、増幅器１７及びそれに対して電力を供給するエネルギーハーベスティング回路１６を備えてもよい。
図１７（Ｂ）に示すＲＦＩＣモジュール１０８Ｂは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、増幅器１７及び電源端子５を有する。ＲＦＩＤタグ２０８ＢはＲＦＩＣモジュール１０８Ｂ及び送信アンテナ６Ｔｘで構成されている。
電源端子５は外部から直流電源電圧を入力し、増幅器１７へ電源電圧を供給する。増幅器１７はＲＦＩＣ２から出力され、インピーダンス整合回路７を介して入力される送信信号を電力増幅して送信アンテナ６Ｔｘへ出力する。
このように増幅器１７のような付与回路に対して外部から電源電圧を供給する電源端子５を備えてもよい。
図１７（Ｃ）に示すＲＦＩＣモジュール１０８Ｃは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、増幅器１７及び電池１９を有する。ＲＦＩＤタグ２０８ＣはＲＦＩＣモジュール１０８Ｃ及び送信アンテナ６Ｔｘで構成されている。
電池１９は増幅器１７へ電源電圧を供給する。増幅器１７はＲＦＩＣ２から出力され、インピーダンス整合回路７を介して入力される送信信号を電力増幅して送信アンテナ６Ｔｘへ出力する。
このように増幅器１７のような付与回路に対して電源電圧を供給する電池１９を備えてもよい。
《第９の実施形態》
第９の実施形態では、スイッチまたはデュプレクサを有するＲＦＩＣモジュール、及び、そのＲＦＩＣモジュールを備えるＲＦＩＤタグの例を示す。
図１８（Ａ）は第９の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１０９Ａ及びＲＦＩＤタグ２０９Ａの構成を示すブロック図である。図１８（Ｂ）は第９の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１０９Ｂ及びＲＦＩＤタグ２０９Ｂの構成を示すブロック図である。
図１８（Ａ）に示すＲＦＩＣモジュール１０９Ａは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、エネルギーハーベスティング回路１６及びスイッチ４１を有する。ＲＦＩＤタグ２０９ＡはＲＦＩＣモジュール１０９Ａ及びアンテナ６で構成されている。
エネルギーハーベスティング回路１６は、図１７（Ａ）に示した整流回路１４と電源ＩＣ１５とが１つのＩＣで構成された回路である。スイッチ４１は送信信号をアンテナ６へ供給する状態と、受電信号をエネルギーハーベスティング回路１６へ供給する状態とを切り替える回路であり、ＲＦＩＣ２からの制御信号により切り替える。
図１８（Ｂ）に示すＲＦＩＣモジュール１０９Ｂは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７、エネルギーハーベスティング回路１６及びデュプレクサ４２を有する。ＲＦＩＤタグ２０９ＢはＲＦＩＣモジュール１０９Ｂ及びアンテナ６で構成されている。
エネルギーハーベスティング回路１６は、図１７（Ａ）に示した整流回路１４と電源ＩＣ１５とが１つのＩＣで構成された回路である。デュプレクサ４２は２つの周波数フィルタ回路で構成され、送信信号（送信周波数の信号）をアンテナ６へ供給し、かつ受電信号（受電周波数の信号）をエネルギーハーベスティング回路１６へ供給する。
このように、スイッチ４１又はデュプレクサ４２を設けることで、送信信号の送信と受電信号の受電とを単一のアンテナで行ってもよい。
《第１０の実施形態》
第１０の実施形態では、メモリまたはセンサを有するＲＦＩＣモジュール、及び、そのＲＦＩＣモジュールを備えるＲＦＩＤタグの例を示す。
図１９（Ａ）は第１０の実施形態に係るＲＦＩＣモジュール１１０Ａ及びＲＦＩＤタグ２１０Ａの構成を示すブロック図である。図１９（Ｂ）は第１０の実施形態に係る別のＲＦＩＣモジュール１１０Ｂ及びＲＦＩＤタグ２１０Ｂの構成を示すブロック図である。
図１９（Ａ）に示すＲＦＩＣモジュール１１０Ａは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７及びメモリ１８を有する。このメモリ１８はＲＦＩＣ２とは別部品のチップ部品である。ＲＦＩＤタグ２１０ＡはＲＦＩＣモジュール１１０Ａ及びアンテナ６で構成されている。ＲＦＩＣ２はＩＤの送信を行い、またメモリ１８に対してデータの読み書きを行う。
図１９（Ｂ）に示すＲＦＩＣモジュール１１０Ｂは、ＲＦＩＣ２、インピーダンス整合回路７及びセンサ９を有する。このセンサ９は所定の変量を検出するセンサ部品又はセンサ回路である。ＲＦＩＤタグ２１０ＢはＲＦＩＣモジュール１１０Ｂ及びアンテナ６で構成されている。ＲＦＩＣ２はＩＤの送信を行い、またセンサ９による検出信号を読み取り、その値に応じた処理を行う。例えば、センサ９の検出値が所定値を超えるか否かに応じてＲＦＩＣ２の動作の有効／無効を切り替える。または、ＲＦＩＣ２はセンサ９の検出値を無線送信する。
このように、付与回路としてメモリ１８やセンサ９を備えてもよい。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
例えば、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２等に示した例では、アンテナ側第１端子電極１１とアンテナの導体パターン６１Ｐとが容量結合し、アンテナ側第２端子電極１２とアンテナの導体パターン６２Ｐとが容量結合するようにしたが、この容量結合部分を直接（直流的に）接続してもよい。また、一方を直接接続し、他方を容量結合させてもよい。
Ｃａ，Ｃ１１，Ｃ１２…キャパシタ
ＣＣ１，ＣＣ２…チップキャパシタ
Ｃｐ…寄生容量
Ｌ１…第１インダクタ
Ｌ１１，Ｌ１２…第１インダクタの導体パターン
Ｌ２…第２インダクタ
Ｌ２１，Ｌ２２…第２インダクタの導体パターン
Ｌ３…第３インダクタ
Ｌ４…第４インダクタ
Ｌ５…第５インダクタ
Ｖ１，Ｖ２…ビア導体
１…基板
２…ＲＦＩＣ
３…保護膜
４…カバーレイフィルム
５…電源端子
６…アンテナ
６Ｒｘ…受電アンテナ
６Ｔｘ…送信アンテナ
７…インピーダンス整合回路
９…センサ
１０…付与回路
１１…アンテナ側第１端子電極
１２…アンテナ側第２端子電極
１３…フィルタ回路
１４…整流回路
１５…電源ＩＣ
１６…エネルギーハーベスティング回路
１７…増幅器
１８…メモリ
１９…電池
２１，２２…ＲＦＩＣ端子
３１…ＲＦＩＣ側第１端子電極
３２…ＲＦＩＣ側第２端子電極
４１…スイッチ
４２…デュプレクサ
６０…絶縁体フィルム
６１，６１Ｐ，６１Ｌ，６１Ｃ…導体パターン
６２，６２Ｐ，６２Ｌ，６２Ｃ…導体パターン
１０１，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０９Ａ，１０９Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ…ＲＦＩＣモジュール
２０１，２０２，２０６，２０７，２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０９Ａ，２０９Ｂ，２１０Ａ，２１０Ｂ…ＲＦＩＤタグ

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板に搭載され、パッシブな通信を行うＲＦＩＣと、
    前記ＲＦＩＣが接続されるＲＦＩＣ側端子電極と、
    前記基板に形成されて、それぞれアンテナに直接接続又は容量結合されるアンテナ側端子電極と、
    前記基板に形成されて、前記ＲＦＩＣ側端子電極及び前記アンテナ側端子電極に接続されるインピーダンス整合回路と、
    前記基板に設けられた、前記ＲＦＩＣ以外の付与回路と、
    外部環境の被測定変量を検出するセンサと、
    を備え、
    前記付与回路は、前記センサによる前記被測定変量に応じて前記ＲＦＩＣの全体の動作の有効／無効を切り替える、
    ＲＦＩＣモジュール。
  2. 前記付与回路は前記ＲＦＩＣに接続される回路素子である、
    請求項１に記載のＲＦＩＣモジュール。
  3. 前記付与回路に対する電源電圧を供給する電池をさらに備える、
    請求項１又は２に記載のＲＦＩＣモジュール。
  4. 前記付与回路は前記インピーダンス整合回路に接続される回路素子である、
    請求項１から３のいずれかに記載のＲＦＩＣモジュール。
  5. 前記インピーダンス整合回路は、前記基板に形成された導体パターンで構成されたインダクタと、前記ＲＦＩＣ側端子電極に搭載され、前記ＲＦＩＣ側端子電極間に接続されたチップキャパシタとを含んで構成される、
    請求項１から４のいずれかに記載のＲＦＩＣモジュール。
  6. 放射素子とＲＦＩＣモジュールとを備えるＲＦＩＤタグであって、
    前記ＲＦＩＣモジュールは請求項１から５のいずれかに記載のＲＦＩＣモジュールである、
    ＲＦＩＤタグ。
  7. 前記放射素子に接続される回路素子を備える、
    請求項６に記載のＲＦＩＤタグ。
  8. 前記付与回路が前記ＲＦＩＣの全体の動作を無効にした場合、前記ＲＦＩＤタグが付与された物品が存在しないものとして扱われるように無効になる、
    請求項６又は７に記載のＲＦＩＤタグ。
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