JPWO2008050689A1 - 電磁結合モジュール付き物品 - Google Patents

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Abstract

小型で、安定した周波数特性を有し、種々の物品に幅広く適用することのできる電磁結合モジュール付き物品を得る。送受信信号を処理する無線ＩＣチップ（５）と、該無線ＩＣチップ（５）を搭載し、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を設けた給電回路基板（１０）とからなる電磁結合モジュール（１）をＰＥＴボトル（２０'）に接着した電磁結合モジュール付き物品。給電回路はＰＥＴボトル（２０'）（誘電体）と無線ＩＣチップ（５）との特性インピーダンスを整合する。ＰＥＴボトル（２０'）は給電回路から電磁界結合を介して供給された送信信号を放射し、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に供給する放射体として機能する。

Description

本発明は、電磁結合モジュール付き物品、特に、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムに用いられる無線ＩＣチップを有する電磁結合モジュール付き物品に関する。
近年、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に付された所定の情報を記憶したＩＣタグ（以下、無線ＩＣデバイスと称する）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。ＲＦＩＤシステムに使用される無線ＩＣデバイスとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の無線ＩＣタグは、ガラス基板やＰＥＴフィルム上に形成した金属配線からなるアンテナと、該アンテナに少なくとも一部が重なるように配置された素子形成層とで構成されている。このような無線ＩＣタグを種々の物品に貼り付けることにより、物品の管理を行う。
しかしながら、前記無線ＩＣデバイスは、そのサイズが比較的大きく、小さな物品には貼り付けることができないという問題点を有していた。金属製のアンテナが必要であり、必要な利得を得るためにはアンテナが大きくなるため、この点でも無線ＩＣタグのサイズを大きくする原因となっていた。また、基板をアンテナ上に精度よく取り付ける必要があり、手間であった。さらに、無線ＩＣデバイスの用途は無限に広がっているが、アンテナの配置状態などによって共振周波数特性が変化するので、様々な物品に取り付けることが困難であった。
特開２００６−２０３１８７号公報
そこで、本発明の目的は、小型で、安定した周波数特性を有し、種々の物品に幅広く適用することのできる電磁結合モジュール付き物品を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る電磁結合モジュール付き物品は、
送受信信号を処理する無線ＩＣチップと、該無線ＩＣチップと接続され、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を設けた給電回路基板とからなる電磁結合モジュールと、該給電回路基板を接着した誘電体と、を備え、
前記給電回路は前記誘電体と前記無線ＩＣチップとの特性インピーダンスを整合し、
前記誘電体は前記給電回路から電磁界結合を介して供給された送信信号を放射し、かつ、受け取った受信信号を電磁界結合を介して前記給電回路に供給する放射体として機能すること、を特徴とする。
本発明に係る電磁結合モジュール付き物品は、電磁結合モジュールの入出力部の特性インピーダンスと誘電体界面の特性インピーダンスを合わせることで誘電体内に電磁波が入力され、誘電体が電磁放射体として機能する。即ち、本発明は、従来金属製であったアンテナの機能を、セラミックを始めとして、水や酒などの食品などを入れたペットボトル、樹木、人体、動物などの生命体など、誘電体（誘電率が１以上）に持たせたものである。誘電体が放射体として機能することで、様々な種類の物品をＲＦＩＤシステムに組み入れることができる。
本発明に係る電磁結合モジュール付き物品においては、誘電体の大きさなどによりアンテナ利得が決まり、電磁結合モジュールを小型化しても十分な利得を得ることができる。また、誘電体から放射する送信信号の周波数及び無線ＩＣチップに供給する受信信号の周波数は、給電回路基板における給電回路の自己共振周波数に実質的に相当する。それゆえ、電磁結合モジュールの誘電体への接着位置に高精度が要求されることがなく、容易に接着することができる。また、送受信信号の最大利得は、給電回路基板のサイズ、形状、給電回路基板と誘電体との距離及び媒質の少なくも一つで実質的に決定される。
本発明に係る電磁結合モジュール付き物品において、誘電体は、容器を構成する第１の誘電体と、該第１の誘電体内に収容された第２の誘電体（例えば、液体）とから構成されていてもよい。そして、誘電体の電磁結合モジュールに対する垂線方向の大きさが中心周波数の１／８λ以上であることが好ましく、１／２λ以上であることがより好ましい。
また、電磁結合モジュールに近接して配置されているインピーダンス変換用配線電極をさらに備えていてもよく、このインピーダンス変換用配線電極は前記誘電体の表面又は内部に設けられていてもよい。あるいは、このインピーダンス変換用配線電極はいま一つの誘電体に設けられており、該いま一つの誘電体は前記誘電体の表面又は内部に設けられていてもよい。インピーダンス変換用配線電極を設けることで、電磁波の伝送効率が向上する。
無線ＩＣチップと給電回路基板とは、電気的に導通するように接合されていてもよく、あるいは、磁界又は電界で結合されていてもよい。そして、無線ＩＣチップは、電磁結合モジュールが取り付けられた物品の情報がメモリされている以外に、情報が書き換え可能であってもよく、ＲＦＩＤシステム以外の情報処理機能を有していてもよい。
また、本発明に係る電磁結合モジュール付き物品において、前記給電回路はキャパシタンス素子とインダクタンス素子とで構成された集中定数型共振回路であることが好ましい。集中定数型共振回路はＬＣ直列共振回路又はＬＣ並列共振回路であってもよく、あるいは、複数のＬＣ直列共振回路又は複数のＬＣ並列共振回路を含んで構成されていてもよい。共振回路は分布定数型共振回路で構成することも可能であり、その場合共振回路のインダクタはストリップラインなどで形成することになる。しかし、キャパシタンス素子とインダクタンス素子とで形成できる集中定数型共振回路で構成すれば、小型化を容易に達成でき、放射体などの他の素子からの影響を受けにくくなる。共振回路を複数の共振回路で構成すれば、各共振回路が結合することにより、送信信号が広帯域化する。
また、前記キャパシタンス素子は、無線ＩＣチップと前記インダクタンス素子との間に配置すると、耐サージ性が向上する。サージは２００ＭＨｚまでの低周波電流なので、コンデンサによってカットすることができ、無線ＩＣチップのサージ破壊を防止することができる。
前記給電回路基板は複数の誘電体層又は磁性体層を積層してなる多層基板であってもよく、この場合、キャパシタンス素子とインダクタンス素子は多層基板の表面及び／又は内部に形成される。共振回路を多層基板で構成することにより、共振回路を構成する素子（配線電極など）を基板の表面のみならず内部にも形成することができ、基板の小型化を図ることができる。また、共振回路素子のレイアウトの自由度が高くなり、共振回路の高性能化を図ることも可能になる。多層基板は、複数の樹脂層を積層してなる樹脂多層基板であってもよく、あるいは、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板であってもよい。また、薄膜形成技術を利用した薄膜多層基板であってもよい。セラミック多層基板である場合、セラミック層は低温焼結セラミック材料で形成することが好ましい。抵抗値の低い銀や銅を共振回路部材として用いることができるからである。
一方、前記給電回路基板は誘電体又は磁性体の単層基板であってもよく、この場合、キャパシタンス素子及び／又はインダクタンス素子は単層基板の表面に形成されることになる。単層基板の材料は樹脂であってもセラミックであってもよい。キャパシタンス素子の容量は単層基板の表裏に形成した平面形状電極の間で形成してもよく、あるいは、単層基板の一面に並置した電極の間で形成することもできる。
給電回路基板はリジッドな又はフレキシブルな樹脂製又はセラミック性の基板であってもよい。基板がリジッドであれば、無線ＩＣデバイスをどのような形状の誘電体に貼り付けた場合でも送信信号の周波数が安定する。しかも、リジッドな基板に対しては無線ＩＣチップを安定して搭載することができる。
本発明によれば、電磁結合モジュールをそれほどの位置精度を必要とすることなく誘電体に接着することができ、また、送信信号や受信信号の周波数は、基本的には給電回路基板に設けられた給電回路にて決められているため、電磁結合モジュールを種々の形態の誘電体と組み合わせても周波数特性が変化することはなく、安定した周波数特性が得られる。従って、種々の物品をＲＦＩＤシステムに組み込むことができる。
本発明に係る電磁結合モジュール付き物品の一実施例を示す斜視図である。 電磁結合モジュールの周囲にインピーダンス整合用電極パターンを配置した第１例を示す斜視図である。 電磁結合モジュールの周囲にインピーダンス整合用電極パターンを配置した第２例を示す斜視図である。 電磁結合モジュールの周囲にインピーダンス整合用電極パターンを配置した第３例を示す斜視図である。 前記一実施例を水上に設けたモデルを示す斜視図である。 図５のモデルにおける電磁界の伝播シミュレーションを示す模式図である。 図５のモデルにおける電磁界の伝播シミュレーションを示す模式図である。 図５のモデルにおける電磁波の放射指向性を示す模式図である。 前記一実施例を水中に設けたモデルを示す斜視図である。 電磁結合モジュールの第１例を示す断面図である。 前記第１例の等価回路図である。 前記第１例の給電回路基板を示す分解斜視図である。 （Ａ），（Ｂ）ともに無線ＩＣチップと給電回路基板との接続状態を示す斜視図である。 電磁結合モジュールの第２例を示す等価回路図である。 電磁結合モジュールの第３例を示す断面図である。 前記第３例を示す等価回路図である。 前記第３例の給電回路基板を示す分解斜視図である。 電磁結合モジュールの第４例を示す等価回路図である。 電磁結合モジュールの第５例を示す斜視図である。 電磁結合モジュールの第６例を示す断面図である。 前記第６例の給電回路基板を示す分解斜視図である。 電磁結合モジュールの第７例を示す等価回路図である。 前記第７例の給電回路基板を示す分解斜視図である。 前記第７例の反射特性を示すグラフである。 電磁結合モジュールの第８例を示す等価回路図である。 前記第８例の給電回路基板を示す分解斜視図である。 前記第８例の無線ＩＣチップを示し、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は拡大断面図である。 電磁結合モジュールの第９例を示す等価回路図である。 前記第９例の給電回路基板を示す分解斜視図である。 電磁結合モジュールの第１０例を示す分解斜視図である。 前記第１０例において、無線ＩＣチップを搭載した給電回路基板の底面図である。 前記第１０例の側面図である。 前記第１０例の変形例を示す側面図である。 電磁結合モジュールの第１１例を示す分解斜視図である。 電磁結合モジュールの第１２例を示す等価回路図である。 前記第１２例の給電回路基板を分解して示す平面図である。 前記第１２例の給電回路基板を分解して示す平面図（図３６の続き）である。
以下、本発明に係る電磁結合モジュール付き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、以下に説明する各種電磁結合モジュール及び各種物品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。
（電磁結合モジュール付き物品、図１〜図９参照）
本発明に係る電磁結合モジュール付き物品の一実施例は、図１に示すように、無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板１０（無線ＩＣチップ５と給電回路基板１０とで電磁結合モジュール１と称する）をＰＥＴボトル２０'の表面に接着したものである。無線ＩＣチップ５は送受信信号を処理する機能を備えている。給電回路基板１０は、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を内蔵している。なお、本発明における所定の共振周波数とは、電磁結合モジュールが無線ＩＣデバイスとして動作する動作周波数のことを意味する。給電回路はＰＥＴボトル２０'と無線ＩＣチップ５との特性インピーダンスを整合する。
ＰＥＴボトル２０'は、水、お茶、ジュース、酒などの液体を収容したもので、誘電体であって、給電回路基板１０の給電回路から電磁界結合を介して供給された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に供給する、即ち、液体を収容したＰＥＴボトル２０'全体が放射体として機能する。給電回路基板の動作中は、誘電体と対向して配置されている給電回路基板内の共振回路を構成するインダクタンス素子あるいはキャパシタンス素子の電極間（例えば、素子の電極の一部と他の電極の一部との間）に誘電体（ＰＥＴボトルとＰＥＴボトル内の液体）を介して容量が発生する。この容量により誘電体内に電界が発生し、その電界が誘電体であるＰＥＴボトルの液体内を伝播し、さらにＰＥＴボトルから外部空間へ伝播する。なお、前記容量により、給電回路基板と該給電回路基板と電気的に導通するように接続された無線ＩＣチップ及びＰＥＴボトルと液体により構成される誘電体とが電磁結合モジュールの動作周波数において電気的な閉回路を構成している。送信信号や受信信号の周波数は、基本的には給電回路基板に設けられた給電回路にて決められ、ＰＥＴボトルの大きさによりアンテナ利得が向上し、電磁結合モジュールを小型化しても十分な利得を得ることができる。
給電回路基板１０はＰＥＴボトル２０'（誘電体フィルム）上に接着されて電磁界結合しているため、はんだ付けや導電性接着剤などによる加熱接続が不要で、かつ、接着の位置精度を厳しく管理する必要がなく、製造工程が簡易となる。また、ＰＥＴボトル２０'（誘電体フィルム）と電磁結合モジュール１とが電気的に接続されていないので、電磁波に混入したノイズの影響が小さくなる。
放射体として機能する誘電体は、誘電体フィルム以外に、セラミックや樹木、人体、動物などの生命体など、誘電率が１以上であれば、幅広く使用することができる。
無線ＩＣチップ５と給電回路基板１０とは、電気的に導通するように接合されていてもよく、あるいは、磁界又は容量で結合されていてもよい。以下に示す電磁結合モジュール１の種々の例で結合の詳細を説明する。特に、無線ＩＣチップ５と給電回路基板１０とを絶縁性接着剤で接続すれば、該接着剤の誘電率を高くすることで、両者の間に容量を介在させることができる。
なお、給電回路基板１０と誘電体フィルムとの特性インピーダンスの整合を補正するために、図２〜図４に示すようにインピーダンス変換電極４ａ，４ｂ，４ｃを給電回路基板１０の周囲に近接配置してもよい。これらの電極４ａ，４ｂ，４ｃは、給電回路基板１０と電磁界的に結合し、給電回路基板１０の入出力部の特性インピーダンスと誘電体フィルム２０の界面の電磁波の特性インピーダンスとを合わせることで、電磁波の伝送効率を向上させる。図２及び図４に示す電極４ａ，４ｃは給電回路基板１０の周囲に配置され、図３に示す電極４ｂは給電回路基板１０の底面に沿って周回するように配置されている。
誘電体フィルム２０を含めた誘電体の厚みは、電磁結合モジュール１を接着した面の垂線方向において、中心周波数λの１／８λ以上であることが好ましく、理想的には１／２λ以上である。
なお、無線ＩＣチップ５は、電磁結合モジュール１が取り付けられた物品の情報がメモリされている以外に、情報が書き換え可能であってもよく、ＲＦＩＤシステム以外の情報処理機能を有していてもよい。
誘電体上に電磁結合モジュール１を設けたモデルとしては、例えば、図５に示すように、水２１を収容した１辺が１０ｃｍの立方体であるＰＥＴボトルを想定することができる。図６及び図７には水を使った電磁界の伝播シミュレーションの結果を示す。図６及び図７において、中央の正方形は電磁結合モジュール１を接着したＰＥＴボトルの上面を示している。電磁結合モジュールは中央の正方形の上辺中央部に位置している。図６において電磁結合モジュール１により発生した電界が広がっていることがわかる。図７において水中に伝播した電界が空気中に広く分布していることがわかる。また、図８には電磁波の放射指向性パターンを示す。
例えば、図２に示したように、インピーダンス変換電極４ａを誘電体フィルム２０上に設け、該フィルム２０をＰＥＴボトル上に配置した場合、電磁結合モジュール１の動作周波数で給電回路基板１０内の共振回路を共振させると、インピーダンス変換電極４ａの二つの開放端と誘電体であるＰＥＴボトル及び水との間に誘電体フィルム２０を介して容量が発生する。この容量により水中に発生した電界が水中を伝播し、ＰＥＴボトルの外部に伝播する。なお、水中に大きな電界を発生させるほど外部へ伝播する電界も大きくなるため、インピーダンス変換電極４ａと誘電体との間に大きな容量を発生させる必要がある。図２に示したインピーダンス変換電極４ａでは、電極４ａと誘電体であるＰＥＴボトル及び水との間に大きな容量を発生させるため、二つの開放端どうしの対向する部分を長くしたり、開放端の面積を大きくしている。また、インピーダンス変換電極４ａは図２に示した形状以外に、図３あるいは図４に示したような形状でも構わない。図３及び図４に示したインピーダンス変換電極４ｂ，４ｃでは、その形状をスパイラル状にすることにより、線路が隣り合う部分を長くして線路間に大きな容量を発生させている。
ここで、電磁結合モジュールは、単体では利得が−４０ｄＢｉ程度であり、放射体としては機能しない。しかし、１０ｃｍの立方体をなす誘電体に付けると、利得が約−２ｄＢｉと大きく向上し、放射体として機能するようになる。
また、前記電磁結合モジュール１及び誘電体フィルム２０は、物品の外観を損なわないようにするために、図９に示すように、誘電体に内蔵してもよい。この場合も、図５と同様に誘電体が放射体として機能する。
（電磁結合モジュールの第１例、図１０〜図１３参照）
第１例である電磁結合モジュール１ａは、図１０に示すように、無電ＩＣチップ５と、上面に無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板１０とで構成され、ＰＥＴボトル２０'などの誘電体２１上に接着剤１８にて貼着されている。無線ＩＣチップ５は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路を含み、必要な情報がメモリされており、給電回路基板１０に内蔵された給電回路１６と電気的に導通するように接続されている。
給電回路１６は、所定の周波数を有する送信信号を放射体となる誘電体２１に供給するための回路、及び／又は、誘電体２１で受け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に供給するための回路であり、送受信信号の周波数で共振する共振回路を備えている。
給電回路基板１０には、図１０及び図１１に示すように、ヘリカル型のインダクタンス素子Ｌ及びキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２からなる集中定数型のＬＣ直列共振回路にて構成した給電回路１６が内蔵されている。詳しくは、分解斜視図である図１２に示すように、給電回路基板１０は誘電体からなるセラミックシート１１Ａ〜１１Ｇを積層、圧着、焼成したもので、接続用電極１２とビアホール導体１３ａを形成したシート１１Ａ、キャパシタ電極１４ａを形成したシート１１Ｂ、キャパシタ電極１４ｂとビアホール導体１３ｂを形成したシート１１Ｃ、ビアホール導体１３ｃを形成したシート１１Ｄ、インダクタ電極１５ａとビアホール導体１３ｄを形成したシート１１Ｅ、ビアホール導体１３ｅを形成したシート１１Ｆ（１枚もしくは複数枚）、インダクタ電極１５ｂを形成したシート１１Ｇからなる。なお、各セラミックシート１１Ａ〜１１Ｇは磁性体のセラミック材料からなるシートであってもよく、給電回路基板１０は従来から用いられているシート積層法、厚膜印刷法などの多層基板の製作工程により容易に得ることができる。
以上のシート１１Ａ〜１１Ｇを積層することにより、ヘリカルの巻回軸が電磁結合モジュール１の誘電体２１への接着面と平行なインダクタンス素子Ｌと、該インダクタンス素子Ｌの両端にキャパシタ電極１４ｂが接続され、かつ、キャパシタ電極１４ａがビアホール導体１３ａを介して接続用電極１２に接続されたキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２が形成される。そして、基板側接続用電極１２が半田バンプ６を介して無線ＩＣチップ５のチップ側電極（図示せず）と電気的に導通するように接続される。
即ち、給電回路を構成する素子のうち、コイル状電極であるインダクタンス素子Ｌの電極のうち、誘電体２１と対向する部分の電極間（例えば、誘電体２１と対向している部分のコイル状電極の一方端と他方端との間）に誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に磁界が発生し、その磁界が誘電体２１の外部へ伝播することにより電磁結合モジュール１ａから信号が送信される。また、リーダライタからの信号のうち電界成分が誘電体２１内に伝播し、その電界により前記コイル状電極の一方端と他方端との間に容量が発生し、給電回路基板１０で受信される。
サイズ的にその一例を示すと、無線ＩＣチップ５の厚さは５０〜１００μｍ、半田バンプ６の厚さは約２０μｍ、給電回路基板１０の厚さは２００〜５００μｍ、接着剤１８の厚さは０．１〜１０μｍである。また、無線ＩＣチップ５のサイズ（面積）は、０．４ｍｍ×０．４ｍｍ、０．９ｍｍ×０．８ｍｍなど多様である。給電回路基板１０のサイズ（面積）は、無線ＩＣチップ５と同じサイズから３ｍｍ×３ｍｍ程度のサイズで構成できる。
図１３に無線ＩＣチップ５と給電回路基板１０との接続形態を示す。図１３（Ａ）は無線ＩＣチップ５の裏面及び給電回路基板１０の表面に、それぞれ、一対のアンテナ端子７ａ，１７ａを設けたものである。図１３（Ｂ）は他の接続形態を示し、無線ＩＣチップ５の裏面及び給電回路基板１０の表面に、それぞれ、一対のアンテナ端子７ａ，１７ａに加えて、実装用端子７ｂ，１７ｂを設けたものである。但し、給電回路基板１０の実装用端子１７ｂは終端しており、給電回路基板１０の他の素子に接続されているわけではない。
図１１に電磁結合モジュール１ａの等価回路を示す。この電磁結合モジュール１ａは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２からなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌから、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
なお、給電回路１６と誘電体２１との結合は、電界結合が主であるが、磁界結合が存在していてもよい。本発明において、「電磁界結合」とは、電界及び／又は磁界を介しての結合を意味する。
第１例である電磁結合モジュール１ａにおいて、無線ＩＣチップ５は給電回路１６を内蔵した給電回路基板１０上に電気的に導通するように接続されており、給電回路基板１０は無線ＩＣチップ５とほぼ同じ面積であり、かつ、リジッドであるため、無線ＩＣチップ５を極めて精度よく位置決めして搭載することが可能である。しかも、給電回路基板１０はセラミック材料からなり、耐熱性を有するため、無線ＩＣチップ５を給電回路基板１０に半田付けすることができる。半田リフローによるセルフアライメント作用を利用することもできる。
また、給電回路１６においては、インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２で構成された共振回路にて共振周波数特性が決定される。誘電体２１から放射される信号の共振周波数は、給電回路１６の自己共振周波数に実質的に相当し、信号の最大利得は、給電回路１６のサイズ、形状、給電回路１６と誘電体２１との距離及び媒質の少なくともいずれか一つで実質的に決定される。
さらに、インダクタンス素子Ｌを構成するコイル状電極は、その巻回軸が電磁結合モジュール１ａの誘電体２１への接着面と平行に形成されているため、中心周波数が変動しないという利点を有している。また、無線ＩＣチップ５とインダクタンス素子Ｌとの間に、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２が挿入されているため、この素子Ｃ１，Ｃ２で低周波数のサージをカットすることができ、無線ＩＣチップ５をサージから保護できる。さらに、給電回路基板１０はリジッドな多層基板であるために、無線ＩＣチップ５を半田付けする際の取扱いに便利である。
なお、共振回路は無線ＩＣチップ５の入出力部の特性インピーダンスと誘電体２１の特性インピーダンスを整合させるための整合回路を兼ねていてもよい。あるいは、給電回路基板は、インダクタンス素子やキャパシタンス素子で構成された、共振回路とは別に設けられた整合回路をさらに備えていてもよい。共振回路に整合回路の機能をも付加しようとすると、共振回路の設計が複雑になる傾向がある。共振回路とは別に整合回路を設ければ、共振回路、整合回路をそれぞれ独立して設計できる。
（電磁結合モジュールの第２例、図１４参照）
第２例である電磁結合モジュール１ｂは、図１４に等価回路として示すように、給電回路基板１０に給電回路１６としてコイル状電極からなるインダクタンス素子Ｌを内蔵したものである。ＬＣ並列共振回路を構成するキャパシタンス素子Ｃはインダクタンス素子Ｌのコイル状電極間の浮遊容量（分布定数型の容量）として形成される。
即ち、一つのコイル状電極であっても自己共振を持っていれば、コイル状電極自身のＬ成分と線間浮遊容量であるＣ成分とでＬＣ並列共振回路として作用し、給電回路１６を構成することができる。本第２例においても、前記第１例と同様にコイル状電極の誘電体２１と対向する部分の電極の例えば一方端と他方端との間において、誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に電界が発生し、その電界が誘電体２１内を伝播し、さらに誘電体２１の外部へ伝播することにより信号が送信される。
従って、この電磁結合モジュール１ｂは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子ＣからなるＬＣ並列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌから、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
（電磁結合モジュールの第３例、図１５〜図１７参照）
第３例である電磁結合モジュール１ｃは、図１５に示すように、給電回路基板１０に内蔵したインダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子ＣとでＬＣ直列共振回路からなる給電回路１６を構成したものである。図１６に示すように、インダクタンス素子Ｌを構成するコイル状電極は、その巻回軸が電磁結合モジュール１ｃの誘電体２１への接着面と垂直に形成され、給電回路１６は誘電体２１と電磁界結合している。
給電回路基板１０は、詳しくは、図１７に示すように、誘電体からなるセラミックシート３１Ａ〜３１Ｆを積層、圧着、焼成したもので、接続用電極３２とビアホール導体３３ａを形成したシート３１Ａ、キャパシタ電極３４ａとビアホール導体３３ｂを形成したシート３１Ｂ、キャパシタ電極３４ｂとビアホール導体３３ｃ，３３ｂを形成したシート３１Ｃ、インダクタ電極３５ａとビアホール導体３３ｄ，３３ｂを形成したシート３１Ｄ（１枚もしくは複数枚）、インダクタ電極３５ｂとビアホール導体３３ｅ，３３ｂを形成したシート３１Ｅ（１枚もしくは複数枚）、インダクタ電極３５ｃを形成したシート３１Ｆからなる。
以上のシート３１Ａ〜３１Ｆを積層することにより、ヘリカルの巻回軸が電磁結合モジュール１ｃの誘電体２１への接着面と垂直なインダクタンス素子Ｌと、該インダクタンス素子Ｌと直列にキャパシタンス素子Ｃが接続されたＬＣ直列共振回路からなる給電回路１６が得られる。キャパシタ電極３４ａはビアホール導体３３ａを介して接続用電極３２に接続され、さらに半田バンプ６を介して無線ＩＣチップ５と接続され、インダクタンス素子Ｌの一端はビアホール導体３３ｂを介して接続用電極３２に接続され、さらに半田バンプ６を介して無線ＩＣチップ５と接続される。
本第３例の作用効果は基本的に前記第１例と同様である。本第３例においても、第１例と同様にコイル状電極の誘電体２１と対向する部分の電極の一方端と他方端との間において、誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に電界が発生し、その電界が誘電体２１内を伝播し、さらに誘電体２１の外部へ伝播することにより信号が送信される。
即ち、この電磁結合モジュール１ｃは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子ＣからなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌから、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
特に、本第３例においては、コイル状電極はその巻回軸が電磁結合モジュール１ｃの誘電体２１への接着面と垂直に形成されているため、誘電体２１への磁束成分が増加して信号の伝達効率が向上し、利得が大きいという利点を有している。
（電磁結合モジュールの第４例、図１８参照）
第４例である電磁結合モジュール１ｄは、図１８に等価回路として示すように、前記第３例で示したインダクタンス素子Ｌのコイル状電極の巻回幅（コイル径）を電磁結合モジュール１ｄの誘電体２１への接着面に向かって徐々に大きく形成したものである。他の構成は前記第３例と同様である。
本第４例は前記第３例と同様の作用効果を奏し、加えて、インダクタンス素子Ｌのコイル状電極の巻回幅（コイル径）が電磁結合モジュール１ｄの誘電体２１への接着面に向かって徐々に大きく形成されているため、信号の伝達効率が向上する。
（電磁結合モジュールの第５例、図１９参照）
第５例である電磁結合モジュール１ｅは、図１９に示すように、セラミックあるいは耐熱性樹脂からなるリジッドな給電回路基板５０の表面にコイル状電極、即ち、スパイラル型のインダクタンス素子からなる給電回路５６を単層の基板５０上に設けたものである。給電回路５６の両端部は無線ＩＣチップ５と半田バンプを介して直接的に接続され、給電回路基板５０は誘電体２１上に接着剤にて貼着されている。また、給電回路５６を構成する互いに交差するインダクタ電極５６ａとインダクタ電極５６ｂ，５６ｃは図示しない絶縁膜によって隔てられている。
本第５例における給電回路５６は、スパイラルに巻かれたインダクタ電極間に形成される浮遊容量をキャパシタンス成分として利用したＬＣ並列共振回路を構成している。また、給電回路基板５０は誘電体又は磁性体からなる単層基板である。
第５例である電磁結合モジュール１ｅにおいては、給電回路５６は誘電体２１と電磁界結合されている。従って、前記各例と同様に、リーダライタから放射される高周波信号を誘電体２１で受信し、給電回路５６を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路５６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路５６のインダクタンス素子から、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
そして、無線ＩＣチップ５はリジッドで小さな面積の給電回路基板５０上に設けられている点で前記第１例と同様に、位置決め精度が良好であり、給電回路基板５０と半田バンプによって接続することが可能である。
（電磁結合モジュールの第６例、図２０及び図２１参照）
第６例である電磁結合モジュール１ｆは、図２０に示すように、給電回路５６のコイル状電極を給電回路基板５０に内蔵したものである。給電回路基板５０は、図２１に示すように、誘電体からなるセラミックシート５１Ａ〜５１Ｄを積層、圧着、焼成したもので、接続用電極５２とビアホール導体５３ａを形成したシート５１Ａ、インダクタ電極５４ａとビアホール導体５３ｂ，５３ｃを形成したシート５１Ｂ、インダクタ電極５４ｂを形成したシート５１Ｃ、無地のシート５１Ｄ（複数枚）からなる。
以上のシート５１Ａ〜５１Ｄを積層することによりコイル状電極において、スパイラル状に巻かれたインダクタンス素子とスパイラル状電極の線間の浮遊容量で形成されたキャパシタンス成分とで構成された共振回路を含む給電回路５６を内蔵した給電回路基板５０が得られる。そして、給電回路５６の両端に位置する接続用電極５２が半田バンプ６を介して無線ＩＣチップ５に接続される。本第６例の作用効果は前記第５例と同様である。
（電磁結合モジュールの第７例、図２２〜図２４参照）
第７例である電磁結合モジュール１ｇは、図２２に等価回路として示すように、給電回路１６は互いに磁界結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を備え、インダクタンス素子Ｌ１はキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂを介して無線ＩＣチップ５と接続され、かつ、インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂを介して並列に接続されている。換言すれば、給電回路１６は、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとからなるＬＣ直列共振回路と、インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂとからなるＬＣ直列共振回路を含んで構成されており、各共振回路は図２２で相互インダクタンスＭで示される磁界結合によって結合されている。そして、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２の双方が誘電体２１と電磁界結合している。
給電回路基板１０は、詳しくは、図２３に示すように、誘電体からなるセラミックシート８１Ａ〜８１Ｈを積層、圧着、焼成したもので、無地のシート８１Ａ、インダクタ電極８２ａ，８２ｂとビアホール導体８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂを形成したシート８１Ｂ、インダクタ電極８２ａ，８２ｂとビアホール導体８３ｃ，８４ｃ，８３ｅ，８４ｅを形成したシート８１Ｃ、インダクタ電極８２ａ，８２ｂとビアホール導体８３ｄ，８４ｄ，８３ｅ，８４ｅを形成したシート８１Ｄ、キャパシタ電極８５ａ，８５ｂとビアホール導体８３ｅを形成したシート８１Ｅ、キャパシタ電極８６ａ，８６ｂを形成したシート８１Ｆ、無地のシート８１Ｇ、裏面にキャパシタ電極８７ａ，８７ｂを形成したシート８１Ｈからなる。
以上のシート８１Ａ〜８１Ｈを積層することにより、インダクタ電極８２ａがビアホール導体８３ｂ，８３ｃを介して接続されてインダクタンス素子Ｌ１が形成され、インダクタ電極８２ｂがビアホール導体８４ｂ，８４ｃを介して接続されてインダクタンス素子Ｌ２が形成される。キャパシタ電極８６ａ，８７ａにてキャパシタンス素子Ｃ１ａが形成され、キャパシタ電極８６ａはビアホール導体８３ｅを介してインダクタンス素子Ｌ１の一端に接続されている。キャパシタ電極８６ｂ，８７ｂにてキャパシタンス素子Ｃ１ｂが形成され、キャパシタ電極８６ｂはビアホール導体８３ｄを介してインダクタンス素子Ｌ１の他端に接続されている。さらに、キャパシタ電極８５ａ，８６ａにてキャパシタンス素子Ｃ２ａが形成され、キャパシタ電極８５ａはビアホール導体８４ｅを介してインダクタンス素子Ｌ２の一端に接続されている。キャパシタ電極８５ｂ，８６ｂにてキャパシタンス素子Ｃ２ｂが形成され、キャパシタ電極８５ｂはビアホール導体８４ｄを介してインダクタンス素子Ｌ２の他端に接続されている。
本第７例の作用効果は基本的に前記第１例と同様である。即ち、この電磁結合モジュール１ｇは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂからなるＬＣ直列共振回路及びインダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂからなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２から、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
特に、本第７例では、反射特性が図２４の帯域幅Ｘとして示すように周波数帯域が広くなる。これは、給電回路１６を互いに高い結合度をもって磁界結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を含む複数のＬＣ共振回路にて構成したことに起因する。また、無線ＩＣチップ５とインダクタンス素子Ｌ１との間にキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂが挿入されているため、耐サージ性能が向上する。
（電磁結合モジュールの第８例、図２５〜図２７参照）
第８例である電磁結合モジュール１ｈは、図２５に等価回路として示すように、給電回路１６は互いに高い結合度をもって磁界結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を備えている。インダクタンス素子Ｌ１は無線ＩＣチップ５に設けたインダクタンス素子Ｌ５と磁界結合し、インダクタンス素子Ｌ２はキャパシタンス素子Ｃ２とでＬＣ並列共振回路を形成している。また、キャパシタンス素子Ｃ１は誘電体２１と電界結合し、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２の間にいま一つのキャパシタンス素子Ｃ３が挿入されている。
給電回路基板１０は、詳しくは、図２６に示すように、誘電体からなるセラミックシート９１Ａ〜９１Ｅを積層、圧着、焼成したもので、インダクタ電極９２ａ，９２ｂとビアホール導体９３ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂを形成したシート９１Ａ、キャパシタ電極９５とビアホール導体９３ｃ，９３ｄ，９４ｃを形成したシート９１Ｂ、キャパシタ電極９６とビアホール導体９３ｃ，９３ｄを形成したシート９１Ｃ、キャパシタ電極９７とビアホール導体９３ｃを形成したシート９１Ｄ、キャパシタ電極９８を形成したシート９１Ｅからなる。
これらのシート９１Ａ〜９１Ｅを積層することにより、インダクタ電極９２ａにてインダクタンス素子Ｌ１が形成され、インダクタ電極９２ｂにてインダクタンス素子Ｌ２が形成される。キャパシタ電極９７，９８にてキャパシタンス素子Ｃ１が形成され、インダクタンス素子Ｌ１の一端はビアホール導体９３ａ，９３ｃを介してキャパシタ電極９８に接続され、他端はビアホール導体９３ｂ，９３ｄを介してキャパシタ電極９７に接続されている。キャパシタ電極９５，９６にてキャパシタンス素子Ｃ２が形成され、インダクタンス素子Ｌ２の一端はビアホール導体９４ａ，９４ｃを介してキャパシタ電極９６に接続され、他端はビアホール導体９４ｂを介してキャパシタ電極９５に接続されている。さらに、キャパシタ電極９６，９７にてキャパシタンス素子Ｃ３が形成される。
また、図２７に示すように、無線ＩＣチップ５の裏面側にはチップ側電極としてのコイル状電極９９が設けられ、該コイル状電極９９にてインダクタンス素子Ｌ５が形成されている。なお、コイル状電極９９の表面には樹脂などによる保護膜が設けられている。これによって、基板側電極であるコイル状電極で形成されたインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２とコイル状電極９９とが磁界結合する。
本第８例の作用効果は基本的に前記第１例と同様である。本第８例は、前記各例とは異なり、キャパシタ電極９８が誘電体２１に近接して配置されているため、誘電体２１とキャパシタ電極９８との間に発生する容量値が大きくなる。このため、誘電体２１内に発生する電界も強くなり，信号の伝達効率が向上する。
即ち、この電磁結合モジュール１ｈは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２からなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、電界結合及び磁界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。給電回路１６と無線ＩＣチップ５はインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ５によって磁界結合され、電力、送受信信号が伝送される。
（電磁結合モジュールの第９例、図２８及び図２９参照）
第９例である電磁結合モジュール１ｉは、図２８に等価回路として示すように、給電回路１６は互いに高い結合度をもって磁界結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を備えている。インダクタンス素子Ｌ１は無線ＩＣチップ５に設けたインダクタンス素子Ｌ５と磁界結合し、インダクタンス素子Ｌ２はキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとでＬＣ直列共振回路を形成し、インダクタンス素子Ｌ３はキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂとでＬＣ直列共振回路を形成している。また、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ誘電体２１と電磁界結合している。
給電回路基板１０は、詳しくは、図２９に示すように、誘電体からなるセラミックシート１０１Ａ〜１０１Ｅを積層、圧着、焼成したもので、インダクタ電極１０２ａとビアホール導体１０３ａ，１０３ｂを形成したシート１０１Ａ、キャパシタ電極１０４ａ，１０４ｂを形成したシート１０１Ｂ、キャパシタ電極１０５ａ，１０５ｂとビアホール導体１０３ｃ，１０３ｄを形成したシート１０１Ｃ、キャパシタ電極１０６ａ，１０６ｂとビアホール導体１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆを形成したシート１０１Ｄ、インダクタ電極１０２ｂ，１０２ｃを形成したシート１０１Ｅからなる。即ち、インダクタンス素子Ｌ１による磁束がインダクタンス素子Ｌ２，Ｌ３、さらには、誘電体２１に到達するように、キャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ２ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを構成する電極１０４ａ，１０５ａ，１０６ａと電極１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂとの間にスペースが空けられている。
これらのシート１０１Ａ〜１０１Ｅを積層することにより、インダクタ電極１０２ａにてインダクタンス素子Ｌ１が形成され、インダクタ電極１０２ｂにてインダクタンス素子Ｌ２が形成され、インダクタ電極１０２ｃにてインダクタンス素子Ｌ３が形成される。キャパシタ電極１０４ａ，１０５ａにてキャパシタンス素子Ｃ１ａが形成され、キャパシタ電極１０４ｂ，１０５ｂにてキャパシタンス素子Ｃ１ｂが形成される。また、キャパシタ電極１０５ａ，１０６ａにてキャパシタンス素子Ｃ２ａが形成され、キャパシタ電極１０５ｂ，１０６ｂにてキャパシタンス素子Ｃ２ｂが形成される。
インダクタンス素子Ｌ１の一端はビアホール導体１０３ａを介してキャパシタ電極１０４ａに接続され、他端はビアホール導体１０３ｂを介してキャパシタ電極１０４ｂに接続されている。インダクタンス素子Ｌ２の一端はビアホール導体１０３ｃを介してキャパシタ電極１０５ａに接続され、他端はビアホール導体１０３ｆを介してキャパシタ電極１０６ｂに接続されている。インダクタンス素子Ｌ３の一端はビアホール導体１０３ｅを介してキャパシタ電極１０６ａに接続され、他端はビアホール導体１０３ｄを介してキャパシタ電極１０５ｂに接続されている。
また、図２７に示したように、無線ＩＣチップ５の裏面側にはチップ側電極としてのコイル状電極９９が設けられ、該コイル状電極９９にてインダクタンス素子Ｌ５が形成されている。なお、コイル状電極９９の表面には樹脂などによる保護膜が設けられている。これによって、基板側電極であるコイル状電極で形成されたインダクタンス素子Ｌ１とコイル状電極９９とが磁界結合する。
本第９例の作用効果は基本的に前記第７例と同様である。本第９例においては、インダクタ電極１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの誘電体２１と対向する部分の電極の一方端と他方端との間において、誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に電界が発生し、その電界が誘電体２１内を伝播し、さらに誘電体２１の外部へ伝播することにより信号が送信される。
即ち、この電磁結合モジュール１ｉは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ１ａ，Ｃ１ｂからなるＬＣ直列共振回路及びインダクタンス素子Ｌ３とキャパシタンス素子Ｃ２ａ，Ｃ２ｂからなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。給電回路１６と無線ＩＣチップ５はインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ５によって磁界結合され、電力、送受信信号が伝送される。
特に、本第９例では、給電回路１６を互いに磁界結合するインダクタンス素子Ｌ２，Ｌ３を含む複数のＬＣ共振回路にて構成したため、前記第７例と同様に周波数帯域が広くなる。
（電磁結合モジュールの第１０例、図３０〜図３３参照）
本第１０例である電磁結合モジュール１ｊは、給電回路基板１１０を単層基板で構成したものであり、その等価回路は図１１と同様である。即ち、給電回路１６はインダクタンス素子Ｌの両端にキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２が接続されたＬＣ直列共振回路にて構成されている。給電回路基板１１０は、誘電体からなるセラミック基板であり、図３０に示すように、表面にはキャパシタ電極１１１ａ，１１１ｂが形成され、裏面にはキャパシタ電極１１２ａ，１１２ｂとインダクタ電極１１３が形成されている。キャパシタ電極１１１ａ，１１２ａにてキャパシタンス素子Ｃ１が形成され、キャパシタ電極１１１ｂ，１１２ｂにてキャパシタンス素子Ｃ２が形成される。
本第１０例の作用効果は基本的に前記第１例と同様である。本第１０例においては、インダクタ電極１１３の誘電体２１と対向する部分の電極の一方端と他方端との間、及び、キャパシタ電極１１２ｂと誘電体２１とが対向する部分において、誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に電界が発生し、その電界が誘電体２１内を伝播し、さらに誘電体２１の外部へ伝播することにより信号が送信される。
即ち、この電磁結合モジュール１ｊは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２からなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌから、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
特に、本第１０例においては、図３１及び図３２に示すように、インダクタンス素子Ｌは無線ＩＣチップ５に対して平面視で部分的にしか重ならないように配置されている。これにて、インダクタンス素子Ｌで発生する磁束のほとんどが無線ＩＣチップ５に遮られることがなく、磁束の立ち上がりが良好になる。
なお、本第１０例においては、図３３に示すように、無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板１１０を誘電体２１，２１にて表裏で挟み込んだり、誘電体２１内に設けた空隙に配置してもよい。給電回路１６と誘電体２１，２１との電界結合効率が向上し、利得が改善される。
（電磁結合モジュールの第１１例、図３４参照）
本第１１例である電磁結合モジュール１ｋは、インダクタンス素子Ｌをミアンダ状のライン電極で形成したものであり、その等価回路は図１１と同様である。即ち、給電回路１６はインダクタンス素子Ｌの両端にキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２が接続されたＬＣ直列共振回路にて構成されている。給電回路基板１１０は、誘電体からなるセラミックの単層基板であり、図３４に示すように、表面にはキャパシタ電極１２１ａ，１２１ｂが形成され、裏面にはキャパシタ電極１２２ａ，１２２ｂとミアンダ状のインダクタ電極１２３が形成されている。キャパシタ電極１２１ａ，１２２ａにてキャパシタンス素子Ｃ１が形成され、キャパシタ電極１２１ｂ，１２２ｂにてキャパシタンス素子Ｃ２が形成される。
本第１１例の作用効果は基本的に前記第１例と同様である。本第１１例においては、インダクタ電極１２３の誘電体２１と対向する部分の電極の一方端と他方端との間、及び、キャパシタ電極１２２ａ，１２２ｂと誘電体２１とが対向する部分において、誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に電界が発生し、その電界が誘電体２１内を伝播し、さらに誘電体２１の外部へ伝播することにより信号が送信される。
即ち、この電磁結合モジュール１ｋは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を、インダクタ電極１２３に対向する誘電体（図示省略）で受信し、該誘電体と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２からなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２から、電界結合により誘電体に送信信号を伝え、該誘電体からリーダライタに送信、転送する。
特に、本第１１例においては、インダクタンス素子Ｌをミアンダ状のインダクタ電極１２３で構成しているため、高周波信号の送受信に効果的である。
なお、前記第１０例及び本第１１例においては、給電回路基板１１０を多層基板で構成することも可能である。
（第１２例、図３５〜図３７参照）
第１２例である電磁結合モジュール１ｌは、図３５に等価回路として示すように、給電回路１６は互いに磁界結合するインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を備え、インダクタンス素子Ｌ１は一端がキャパシタンス素子Ｃ１を介して無線ＩＣチップと接続され、他端はグランドに接続されている。インダクタンス素子Ｌ２はキャパシタンス素子Ｃ２を介してインダクタンス素子Ｌ１の一端と接続され、他端はグランドに接続されている。換言すれば、給電回路１６は、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１とからなるＬＣ直列共振回路と、インダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２とからなるＬＣ直列共振回路を含んで構成されており、各共振回路は相互インダクタンスＭで示される磁界結合によって結合されている。そして、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２の双方が誘電体２１と電磁界結合している。
給電回路基板１０は、詳しくは、図３６及び図３７に示すように、誘電体からなるセラミックシート１３１Ａ〜１３１Ｎを積層、圧着、焼成したもので、無線ＩＣチップ実装用電極１３２ａ〜１３２ｄとビアホール導体１３３ａ，１３３ｂを形成したシート１３１Ａ、配線電極１３４とビアホール導体１３３ｃ，１３３ｂを形成したシート１３１Ｂ、インダクタ電極１３５ａ，１３５ｂとビアホール導体１３３ｃ〜１３３ｑを形成したシート１３１Ｃ〜１３１Ｋ、キャパシタ電極１３６とビアホール導体１３３ｃ，１３３ｑを形成したシート１３１Ｌ、キャパシタ電極１３７とビアホール導体１３３ｑを形成したシート１３１Ｍ、キャパシタ電極１３８を形成したシート１３１Ｎからなる。
以上のシート１３１Ａ〜１３１Ｎを積層することにより、インダクタ電極１３５ａがビアホール導体１３３ｄ，１３３ｆ，１３３ｈ，１３３ｊ，１３３ｌ，１３３ｎ，１３３ｑを介して接続されてインダクタンス素子Ｌ１が形成され、インダクタ電極１３５ｂがビアホール導体１３３ｅ，１３３ｇ，１３３ｉ，１３３ｋ，１３３ｍ，１３３ｏ，１３３ｐを介して接続されてインダクタンス素子Ｌ２が形成される。キャパシタ電極１３７，１３８にてキャパシタンス素子Ｃ１が形成され、キャパシタ電極１３７はビアホール導体１３３ｃ、配線電極１３４、ビアホール導体１３３ａを介して無線ＩＣチップ実装用電極１３２ａに接続されている。また、キャパシタ電極１３６，１３８にてキャパシタンス素子Ｃ２が形成され、キャパシタ電極１３６はシート１３１Ｋのビアホール導体１３３ｐを介してインダクタンス素子Ｌ２の一端に接続されている。キャパシタ電極１３８はビアホール導体１３３ｑを介してインダクタンス素子Ｌ１の一端に接続されている。さらに、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２の他端はビアホール導体１３３ｂを介して無線ＩＣチップ実装用電極１３２ｂに接続されている。ちなみに、給電回路基板１０の表面に設けられた無線ＩＣチップ実装用電極１３２ａは無線ＩＣチップのアンテナ端子に接続され、無線ＩＣチップ実装用電極１３２ｂは無線ＩＣチップのグランド端子に接続される。
本第１２例の作用効果は基本的に前記第７例と同様である。本第１２例においては、主にキャパシタ電極１３８と誘電体２１とが対向する部分において、誘電体２１を介して容量が発生する。この容量により誘電体２１内に電界が発生し、その電界が誘電体２１内を伝播し、さらに誘電体２１の外部へ伝播することにより信号が送信される。
即ち、この電磁結合モジュール１ｌは、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を誘電体２１で受信し、誘電体２１と電磁界結合している給電回路１６（インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１からなるＬＣ直列共振回路及びインダクタンス素子Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ２からなるＬＣ直列共振回路）を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、給電回路１６はこの受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報信号を取り出し、その信号を所定の周波数に整合した後、給電回路１６のインダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２及びキャパシタンス電極１３８から、電界結合により誘電体２１に送信信号を伝え、誘電体２１からリーダライタに送信、転送する。
（他の実施例）
なお、本発明に係る電磁結合モジュール付き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、電磁結合モジュールを取り付ける物品は前記実施例に示したものに限定することはなく、様々な種類の物品に取り付けることが可能である。例えば、図２〜図４に示したように、誘電体フィルム上にインピーダンス変換用配線電極を形成し、該電極と電磁結合モジュールを電磁界結合させ、その誘電体フィルムを所定の物品に接着してもよい。また、給電回路基板の内部構成の細部は任意である。さらに、無線ＩＣチップを給電回路基板上に接続するのに、半田バンプ以外の処理を用いてもよい。
また、給電回路基板は、リジッドな基板を用いる以外に、ポリイミドや液晶ポリマーなどの誘電体からなるフレキシブルな基板であってもよい。
以上のように、本発明は、電磁結合モジュール付き物品に有用であり、特に、小型で、安定した周波数特性を有し、種々の物品に幅広く適用できる点で優れている。

Claims (16)

  1. 送受信信号を処理する無線ＩＣチップと、該無線ＩＣチップと接続され、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を設けた給電回路基板とからなる電磁結合モジュールと、
    前記給電回路基板を接着した誘電体と、を備え、
    前記給電回路は前記誘電体と前記無線ＩＣチップとの特性インピーダンスを整合し、
    前記誘電体は前記給電回路から電磁界結合を介して供給された送信信号を放射し、かつ、受け取った受信信号を電磁界結合を介して前記給電回路に供給する放射体として機能すること、
    を特徴とする電磁結合モジュール付き物品。
  2. 前記誘電体は、容器を構成する第１の誘電体と、該第１の誘電体内に収容された第２の誘電体とからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電磁結合モジュール付き物品。
  3. 前記第２の誘電体は液体であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電磁結合モジュール付き物品。
  4. 前記誘導体から放射される信号の共振周波数は、前記給電回路の自己共振周波数に実質的に相当し、前記送受信信号の最大利得は、前記給電回路基板のサイズ、形状、前記給電回路基板と誘導体との距離及び媒質の少なくとも一つで実質的に決定されること、を特徴とする請求範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  5. 前記誘電体の前記電磁結合モジュールに対する垂線方向の大きさが中心周波数の１／８λ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  6. 前記電磁結合モジュールに近接して配置されているインピーダンス変換用配線電極をさらに備え、該インピーダンス変換用配線電極は前記誘電体の表面又は内部に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  7. 前記電磁結合モジュールに近接して配置されているインピーダンス変換用配線電極をさらに備え、該インピーダンス変換用配線電極はいま一つの誘電体に設けられており、該いま一つの誘電体は前記誘電体の表面又は内部に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  8. 前記無線ＩＣチップと前記給電回路基板とは電気的に導通するように接合されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  9. 前記無線ＩＣチップと前記給電回路基板とは磁界又は電界で結合されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  10. 前記給電回路はキャパシタンス素子とインダクタンス素子とで構成された集中定数型共振回路であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  11. 前記集中定数型共振回路はＬＣ直列共振回路又はＬＣ並列共振回路であることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の電磁結合モジュール付き物品。
  12. 前記集中定数型共振回路は複数のＬＣ直列共振回路又は複数のＬＣ並列共振回路を含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の電磁結合モジュール付き物品。
  13. 前記キャパシタンス素子は、前記無線ＩＣチップと前記インダクタンス素子との間に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１０項ないし第１２項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  14. 前記給電回路基板は複数の誘電体層又は磁性体層を積層してなる多層基板であり、前記キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子は前記多層基板の表面及び／又は内部に形成されていること、を特徴とする請求の範囲第１０項ないし第１３項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  15. 前記給電回路基板は誘電体又は磁性体の単層基板であり、前記キャパシタンス素子及び／又はインダクタンス素子は前記単層基板の表面に形成されていること、を特徴とする請求の範囲第１０項ないし第１３項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
  16. 前記給電回路基板はリジッドな又はフレキシブルな樹脂製又はセラミック製の基板であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１５項のいずれかに記載の電磁結合モジュール付き物品。
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