JPWO2009142114A1 - 無線ｉｃデバイス - Google Patents

Abstract

送受信信号の利得を制御可能な無線ＩＣデバイスを得る。所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップ（５）と、無線ＩＣチップ（５）に接続され、少なくとも一つのコイルパターン（２３）を含んだ給電回路を有する給電回路基板（４）と、給電回路基板（４）から供給された送信信号を放射するとともに、受信信号を受けてこれを給電回路基板（４）に供給する放射板（３）とを備えた無線ＩＣデバイス。放射板（３）はその一部に開口部（７）と該開口部（７）に連接したスリット部（６）とを有しており、前記コイルパターン（２３）の巻回軸方向から平面視したとき、放射板（３）の開口部（７）とコイルパターン（２３）の内側領域とが重なっており、かつ、内側領域と開口部（７）との面積はほぼ同じである。

Description

本発明は、無線ＩＣと放射板とを含んで構成される無線ＩＣデバイス、特に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線ＩＣデバイスに関する。

近年、物品の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、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システムが開発されている。

このＲＦＩＤシステムに用いられる無線ＩＣデバイスは、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップと、無線信号の送受信を行う放射板とを備えており、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デバイスは、無線ＩＣチップと、該無線ＩＣチップを搭載し、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を備えた給電回路基板と、該給電回路基板の下面に貼着されており、給電回路から供給された送信信号を放射し、受信信号を受けて給電回路に供給する放射板とを備えている。給電回路基板の共振回路の共振周波数が送受信信号の周波数に実質的に相当するように設計されており、極めて安定した周波数特性を有するものである。

特許文献１に記載された無線ＩＣデバイスにおいて、放射板にて送受される無線信号の周波数は、給電回路基板の給電回路にて実質的に決められているため、放射板の大きさや形状にほとんど依存しない、という極めて優れた特性を有している。しかしながら、例えばその段落００２０に記載されているように、無線信号の利得の大きさは、放射板の大きさや形状に依存する。つまり、放射板の大きさや形状などが異なると、これに伴って利得も変動してしまうが、利得の制御手段は、特許文献１には十分に開示されていない。

国際公開第２００７／０８３５７４号パンフレット

本発明は前述の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送受信信号の利得を制御可能な無線ＩＣデバイスを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一形態である無線ＩＣデバイスは、
所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、
前記無線ＩＣに接続され、少なくとも一つのコイルパターンを含んだ給電回路を有する給電回路基板と、
前記給電回路基板から供給された送信信号を放射する、及び／又は、受信信号を受けてこれを前記給電回路基板に供給する放射板と、を備え、
前記放射板は、その一部に開口部と該開口部に連接したスリット部とを有しており、前記コイルパターンの巻回軸方向から平面視したとき、前記放射板の開口部と前記コイルパターンの内側領域とが少なくとも一部で重なっていること、
を特徴とする。

本発明に係る無線ＩＣデバイスによれば、特に、放射板はその一部に形成された開口部と該開口部に連接したスリット部とを有しており、給電回路基板に含まれたコイルパターンの巻回軸方向から平面視したときに、放射板の開口部とコイルパターンの内側領域とが少なくとも一部で重なっているので、コイルパターンに電流が流れると、励起された磁界が放射板の開口部を通して理想的に分布し、この誘導磁界によって放射板における開口部周辺に誘導電流が励起され、この誘導電流にはスリット部にて電位差が与えられる。従って、このスリット部の長さや幅で誘導電流の量や分布を制御することにより、放射板の全域にて生じる電界・磁界の量を制御することができ、これによって、送受信信号の利得を制御することができる。

実施例１である無線ＩＣデバイスを示し、（Ａ）はデバイス全体の斜視図、（Ｂ）は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、（Ｃ）は放射板上に給電回路基板を搭載した状態を示す斜視図である。 実施例１である無線ＩＣデバイスを示す平面図である。 実施例１である無線ＩＣデバイスの要部を示す概略平面図である。 実施例１である無線ＩＣデバイスを構成する給電回路基板の内部構成を示す概略斜視図である。 実施例１である無線ＩＣデバイスの動作原理を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は開口部周辺の平面図、（Ｃ）は放射板への伝播を示す平面図である。 実施例１である無線ＩＣデバイスの等価回路図である。 実施例１である無線ＩＣデバイスの主要部を示す概略断面図である。 実施例２である無線ＩＣデバイスを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はその変形例の拡大平面図である。 給電回路基板の内部に形成したコイルパターンの変形例を示す概略斜視図である。 実施例３である無線ＩＣデバイスを示す断面図である。 実施例４である無線ＩＣデバイスを示す（給電回路基板は省略）平面図である。 実施例５である無線ＩＣデバイスを示す（給電回路基板は省略）平面図である。 実施例５である無線ＩＣデバイスを物品に取り付けた状態を示す正面図である。 実施例６である無線ＩＣデバイスの要部を示す斜視図である。 実施例６である無線ＩＣデバイスを示す断面図である。 放射板の変形例１を示す平面図である。 放射板の変形例２を示す平面図である。 放射板の変形例３を示す平面図である。 放射板の変形例４を示し、（Ａ）は分解した状態の平面図、（Ｂ）は組み合わせた状態の平面図である。

以下、本発明に係る無線ＩＣデバイスを具体的な実施例に基づいて説明する。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。

（実施例１、図１〜図７参照）
まず、主に図１を参照して実施例１の無線ＩＣデバイスの構造を説明する。図１（Ａ）などに示すように、無線ＩＣデバイス１においては、例えばプリント配線基板で構成される支持基板２上に、例えば金属箔のような金属膜で形成された放射板３が形成されており、さらに放射板３の上には給電回路基板４が搭載されている。給電回路基板４は少なくとも一つのコイルパターンを含んだ給電回路を有しており、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップ５が実装されている。即ち、無線ＩＣチップ５は、給電回路基板４の一方主面４ａに実装されており、給電回路基板４は、その他方主面４ｂを搭載面として放射板３に搭載されている。無線ＩＣチップ５は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされている。

図１（Ｂ）などに示すように、給電回路基板４の一方主面４ａには、無線ＩＣチップ５を給電回路基板４に実装・接続するための複数の接続用電極１１が設けられている。これらの接続用電極１１は、無線ＩＣチップ５の裏面に形成された複数の接続用電極（図示省略）と、はんだなどの導電性接合剤８（図１０参照）を介してそれぞれ電気的に接続されている。その結果、無線ＩＣチップ５が給電回路基板４の一方主面４ａに実装される。また、給電回路基板４の他方主面４ｂには、給電回路基板４を放射板３に搭載するための搭載用電極１２が設けられている。

図１（Ｃ）などに示すように、放射板３には、その一部に開口部７が設けられており、該開口部７にはスリット部６が連接している。スリット部６の一方端は開口部７に連接し、他方端は放射板３の側縁にて開放されている。即ち、スリット部６は開口部７と放射板３の側縁とを連通させるように設けられている。なお、スリット部６の形状は、本実施例１のように直線状であることが加工性の点で有利であるが、ミアンダ状や湾曲状に形成されていても構わない。

さらに、放射板３には、その開口部７の周囲部分に給電回路基板４を搭載・接続するための複数の搭載用電極１５が設けられている。これらの搭載用電極１５は、給電回路基板４の他方主面４ｂに設けられた搭載用電極１２とはんだなどの導電性接合剤１６（図５参照）を介して接続される。搭載用電極１５は、放射板３の表面にコーティングしたレジスト材などからなる保護層１４を部分的に剥離した開口によって形成されている。つまり、保護層１４の開口部分によって放射板３の一部が搭載用電極１５として形成されている。

なお、本実施例１では、給電回路基板４の他方主面４ｂに設けられた搭載用電極１２は、給電回路基板４の内部に設けられた給電回路に直接的には接続されていない。この搭載用電極１２がはんだなどの導電性接合剤１６を介して放射板３の一部として形成された搭載用電極１５に接合されている。

放射板３は、図２に示すように、平面的に形成された矩形状をなしており、一側縁部であって長辺方向のほぼ中央部に、無線ＩＣチップ５を搭載した給電回路基板４が実装されている。本実施例１においては、例えば、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器に内蔵され、所定の電子回路を構成するプリント配線基板に設けられたグランド電極を放射板３として利用することができる。即ち、放射板３は放射機能のみを持った素子として設けても構わないが、そのような素子でなくとも、様々な電子回路において用いられているグランド電極を放射板３として利用することもできる。

放射板３に設けられた開口部７は、給電回路基板４に設けられたコイルパターン２３（図３参照）との関係では、該コイルパターン２３の巻回軸方向から平面視したときにコイルパターン２３の周回軌跡の内側領域の少なくとも一部で重なっている。図３に示すように、開口部７とコイルパターン２３の内側領域とがほぼ全域で重なっており、かつ、開口部７の面積とコイルパターン２３の内側領域の面積とがほぼ同一であることが好ましい。その理由は、コイルパターン２３による磁界Ｈ（図５（Ａ）参照）が放射板３に対して効率よく伝播し、損失が抑えられ、利得が向上するからである。

ここで、本実施例１における給電回路基板４は、樹脂層やセラミック層などからなる複数の誘電体層が積層された積層体として構成されている。給電回路を構成するコイルパターン２３は、複数の誘電体層にそれぞれ配置された複数の環状電極を積層方向にその巻回軸を有したヘリカル状に層間導体を介して接続したものである。但し、給電回路基板は単層基板上にコイルパターンが形成されたものであっても構わない。

即ち、図４に示すように、給電回路基板４には、ヘリカル状のコイルパターン２３が内蔵されており、コイルパターン２３を含む給電回路によって、無線ＩＣチップ５からの送信信号を放射板３に供給し、放射板３からの受信信号（受信電力）を無線ＩＣチップ５に供給する。

給電回路を具体的に説明すると、無線ＩＣチップ５の接続用電極に接続される給電回路基板４側の接続用電極１１ａは、積層体中に設けられた層間接続導体２１ａを介して他の層に設けられたパッド導体２２ａに接続され、パッド導体２２ａはこの層においてコイルパターン２３の一部を構成する配線導体２３ａによって環状となるように引き回され、同層に設けられたパッド導体２４ａに接続されている。パッド導体２４ａは、層間接続導体２１ｂを介して他の層に設けられたパッド導体２２ｂに接続され、パッド導体２２ｂはこの層においてコイルパターン２３の一部を構成する配線導体２３ｂによって環状となるように引き回され、同層に設けられたパッド導体２４ｂに接続されている。

さらに、パッド導体２４ｂは、層間接続導体２１ｃを介して他の層に設けられたパッド導体２２ｃに接続され、パッド導体２２ｃはこの層においてコイルパターン２３の一部を構成する配線導体２３ｃによって環状となるように引き回され、同層に設けられたパッド導体２４ｃに接続されている。さらに、パッド導体２４ｃは、層間接続導体２１ｄを介して他の層に設けられたパッド導体２２ｄに接続され、パッド導体２２ｄはこの層においてコイルパターン２３の一部を構成する配線導体２３ｄによって環状となるように引き回され、同層に設けられたパッド導体２４ｄに接続されている。

さらに、パッド導体２４ｄは、層間接続導体２１ｅを介して他の層に設けられたパッド導体２２ｅに接続され、パッド導体２２ｅはこの層においてコイルパターン２３の一部を構成する配線導体２３ｅによって環状となるように引き回され、同層に設けられたパッド導体２４ｅに接続されている。さらに、パッド導体２４ｅは、層間接続導体２１ｆを介して他の層に設けられたパッド導体２２ｆに接続され、パッド導体２２ｆはこの層においてコイルパターン２３の一部を構成する配線導体２３ｆによって環状となるように引き回され、同層に設けられたパッド導体２４ｆに接続されている。そして、パッド導体２４ｆは、層間接続導体２５を介して、無線ＩＣチップ５の他の接続用電極に接続される給電回路基板４側の接続用電極１１ｂに接続されている。

即ち、層間接続導体２１ａ〜２１ｆ、パッド導体２２ａ〜２２ｆ、環状の配線導体２３ａ〜２３ｆ、パッド導体２４ａ〜２４ｆ及び層間接続導体２５によってコイルパターン２３が形成されている。なお、給電回路基板４を構成する積層体の表面には、電極１１ｃ，１１ｄが設けられており、これらは無線ＩＣチップ５を実装する際の固定用電極であって、給電回路基板４に設けられたコイルパターン２３に接続されてはいない。

前述のように、本実施例１において、放射板３はその一部に形成された開口部７とこの開口部７に連接したスリット部６とを有しており、給電回路基板４に形成されたコイルパターン２３の巻回軸方向から平面視したときに、開口部７とコイルパターン２３の内側領域とは重なっており、しかも、開口部７の面積とコイルパターン２３の内側領域の面積とがほぼ同一である。従って、図５（Ａ）に示すように、例えば、無線信号の送信時には、無線ＩＣチップ５から信号電流がコイルパターン２３に流され、この電流によって生じた誘導磁界Ｈは、開口部７を通して図中点線で示すように理想的に分布する。磁界Ｈが理想的に分布するとは、二つの磁界Ｈの中心Ｂが開口部７の中心と一致していることであり、この状態で放射板３の利得が最大となる。

前記誘導磁界Ｈによって、図５（Ｂ）に示すように、開口部７の周囲部分に、誘導電流Ｉ１，Ｉ２（但し、電流Ｉ１，Ｉ２の伝播方向は１８０°異なる）が生じる。ここで、開口部７にはスリット部６が連接されているため、この誘導電流Ｉ１，Ｉ２はスリット部６にてその流れが制限され、電位差が与えられる（容量が形成される）。従って、このスリット部６の長さＬ１や幅Ｌ２で、誘導電流Ｉ１，Ｉ２の量や分布を制御することにより、放射板３の全域に生じる電界・磁界の量を制御することができる。その結果、送信信号の利得を制御することができる。

このように、放射板３においては、誘導電流Ｉ１，Ｉ２によって磁界Ｈが誘起され、図５（Ｃ）に示すように、この磁界Ｈによって電界Ｅが誘起され、この電界Ｅによって磁界Ｈが誘起されるという連鎖により、放射板３の全域に電磁界分布が二次元的に広がる。この電磁界分布によって、無線信号が送信される。従って、この無線ＩＣデバイス１で取り扱われる無線信号は、高周波帯域、特にＵＨＦ帯の信号であることが好ましい。

前述したように、スリット部６の長さＬ１や幅Ｌ２により、放射板３にて送受信される無線信号の利得を制御できる。具体的には、スリット部６の長さＬ１を大きくするほど、また、幅Ｌ２を小さくするほど、利得が大きくなる傾向にある。

図５（Ａ）に示すように、給電回路基板４に形成した搭載用電極１２は、コイルパターン２３の巻回軸方向から平面視したとき、その主要部がコイルパターン２３の内側領域以外の領域に形成されていることが好ましい。即ち、搭載用電極１２は、理想的な磁界Ｈの形成の妨げとならないように、特に開口部７を通る磁界Ｈの妨げとならないように配置することが好ましく、さらに、コイルパターン２３の投射面内に搭載用電極１２の主要部が重なっていることが好ましい。同様の理由で、放射板３側の搭載用電極１５も、コイルパターン２３の巻回軸方向から平面視したとき、その主要部がコイルパターン２３の内側領域以外の領域に形成されていることが好ましく、さらに、コイルパターン２３の投射面内に搭載用電極１５の主要部が重なっていることが好ましい。

図４及び図５（Ａ）に示したように、各誘電体層に設けられた環状導体（配線導体２３ｂ〜２３ｆ）は、それぞれ所定間隔をおいて平行な複数の線路導体によって形成されていることが好ましい。即ち、本実施例１において、環状に形成されている配線導体２３ｂ〜２３ｆは両端部に配置されたパッド導体をつなぐ平行な２本の線路導体として形成されており、これによって、２本の線路導体の間にも磁束が通るようになり、励起された磁界がコイルパターン２３の中心方向、即ち、巻回軸と直交する方向に広がって、磁束を効率的に利用できるようになる。また、環状導体の並列本数を増やすことで、環状導体の直流抵抗を小さくできる効果を生じる。この結果、無線信号の利得を向上させることができる。

図６に示すように本実施例１の無線ＩＣデバイス１は、差動出力型の無線ＩＣチップ５を備えており、二つの入出力電極間にコイルパターン２３が直列的に接続された構造とされている。そして、コイルパターン２３に誘起された誘導磁界Ｈが放射板３の開口部７を通して理想的なかたちで開口部７の周囲部分に伝達する。

この等価回路図では、給電回路としてコイルパターン２３のみを図示しているが、インダクタンス成分としてコイルパターン２３自体のインダクタンスを利用しているほか、コイルパターン２３は前述のように積層された環状電極によって形成されているので、各層の環状電極間に形成された浮遊容量をキャパシタンス成分として利用している。なお、給電回路基板４に設けられる給電回路は、少なくともコイルパターンを備えていればよく、給電回路が所定の共振周波数を持っている場合は、例えばその共振周波数を調整するためのキャパシタンス成分やインダクタンス成分をさらに有していても構わない。

本実施例１において、給電回路基板４の給電回路は所定の共振周波数を有しており、放射板３にて送受信される無線信号の周波数はこの共振周波数に実質的に相当するものであることが好ましい。ここで、「実質的に相当する」とは、給電回路が有する共振周波数の帯域と放射板３にて送受信される無線信号の周波数帯とがほぼ一致していることをいう。このように、送信信号及び／又は受信信号の周波数が給電回路の共振周波数に実質的に相当しているので、放射板３の大きさや形状、放射板３を支持する支持基板２の形状や材質などにほとんど依存しない安定した周波数特性を有する無線ＩＣデバイスが得られる。

本実施例１においては、図７に示すように、放射板３における開口部７の周辺部分の面積、つまりコイルパターン２３によって誘起された磁束を受ける部分の面積は、コイルパターン２３の巻回軸方向の長さ、即ちコイルパターン２３の積層方向の厚みをＴ１とし、コイルパターン２３の外延端に相当する位置１０ａから放射板３における開口部７の周縁端１０ｂの長さをＴ２としたとき、Ｔ２＞Ｔ１であることが好ましい。放射板３の開口部７周辺部分のサイズとコイルパターン２３のサイズをこのような関係とすることにより、コイルパターン２３による磁束を放射板３側で約８０％以上の高効率で受けることができ、損失が少なく、利得の大きな無線ＩＣデバイスを構成することができる。

なお、本実施例１において、給電回路基板４と放射板３とは主として磁界によって結合しているので、給電回路基板４と放射板３との間のインピーダンス整合を考慮する必要は必ずしもない。つまり、本実施例１によれば、前述したように、スリット部６の形状を好ましく設計することにより、極めて容易に無線信号の利得を制御することができる。

（実施例２、図８参照）
図８（Ａ）に示すように、本実施例２の無線ＩＣデバイス３１は、基本的には前記実施例１の無線ＩＣデバイス１と同様に構成されており、給電回路基板３４が放射板３３の側縁部に配置されている点で、実施例１の無線ＩＣデバイスとは異なっている。無線ＩＣデバイス３１においては、放射板３３の側縁部から開口部３７までのスリット部３６の長さ（図５（Ｂ）のＬ１参照）が短くなり、利得は小さくなる傾向にある。なお、図８（Ｂ）に示すように、放射板３３'に形成されるスリット部３６'の幅が開口部３７'の幅とほぼ同一であっても構わない。

ここで、放射板３３を長さ１４ｃｍ、幅４ｃｍとした場合、スリット部３６の長さＬ１の数値に応じた利得の具体的数値について示す。
Ｌ１＝０ｍｍのとき、利得は−１４．４ｄＢ
Ｌ１＝０．５ｍｍのとき、利得は−１３．１ｄＢ
Ｌ１＝１．０ｍｍのとき、利得は−１１．６ｄＢ
Ｌ１＝１．５ｍｍのとき、利得は−１０．９ｄＢ
Ｌ１＝２．５ｍｍのとき、利得は−９．４ｄＢ
Ｌ１＝４．５ｍｍのとき、利得は−７．９ｄＢ

（コイルパターンの変形例、図９参照）
前記給電回路基板４の内部に設けられるコイルパターン２３は、図９に示すように、各誘電体層に設けられる環状導体が１本の線路導体で形成されていても構わない。図４に示したコイルパターン２３は５層に設けた配線導体２３ｂ〜２３ｆによって構成されているが、図９に示すコイルパターン２３は４層に設けた配線導体２３ｂ〜２３ｅにて構成されている。

この変形例のように、各誘電体層に設けられる環状導体（配線導体２３ｂ〜２３ｅ）が１本の線路導体で形成されている場合、図４に示した構造に比べて、コイルパターン２３による誘導磁界の二次元的な分布量が小さくなり、利得が小さくなる傾向にあるが、構成がシンプルになり、給電回路基板４の小型化を達成できる。

（実施例３、図１０参照）
本実施例３の無線ＩＣデバイス６１は、図１０に示すように、主に放射板６３が支持基板６２の内部に設けられている点で、前記実施例１の無線ＩＣデバイス１と異なっている。即ち、放射板６３は支持基板（例えば、プリント配線基板）６２の内層に設けたグランド電極を利用している。

具体的には、図１０に示すように、無線ＩＣデバイス６１においては、プリント配線基板である支持基板６２の内部に、図示しないスリット部を連接した開口部６７を有する放射板６３が形成されており、さらに支持基板６２には給電回路基板４が搭載されている。給電回路基板４はコイルパターン２３を含む給電回路を有しており、さらにその表面には所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップ５が実装されている。

支持基板６２の表面には、給電回路基板４を搭載・固定するための搭載用電極６８が設けられており、給電回路基板４の他方主面４ｂに設けられた搭載用電極１２とはんだなどの導電性接合剤１６を介して接続されている。また、給電回路基板４側の搭載用電極１２は、給電回路基板４の内部に設けられた給電回路には直接的に接続されていない。同様に、支持基板６２側の搭載用電極６８も支持基板６２の内部に形成された放射板６３に直接的に接続されていない。

（実施例４、図１１参照）
本実施例４の無線ＩＣデバイス７１は、図１１に示すように、いわゆるタグ型（インレイ型）の無線ＩＣデバイスである。即ち、この無線ＩＣデバイス７１は、ＰＥＴフィルムのような可撓性の支持体７２の上に、金属箔のような可撓性の金属膜によって形成された放射板７３が設けられた構造を有している。放射板７３は、スリット部７６が連接された開口部７７の周辺部、つまり給電回路基板のコイルパターンによって誘起された磁束を受ける平面状部分７８と、主に無線信号の送受信を行うミアンダ状部分７９とを有している。但し、磁束を受ける平面状部分７８と無線信号の送受信を行うミアンダ状部分７９との間に明確な境界があるわけではない。前記実施例１の無線ＩＣデバイス１と同様に、開口部７７の周囲には、給電回路基板を搭載するための搭載用電極７５が、レジスト材を部分的に剥離することにより設けられている。この無線ＩＣデバイス７１は、各種の商品に固定され、商品の流通履歴管理などに用いることができる。

このように、本発明に係る無線ＩＣデバイスにおいて、放射板を支持する支持体は、プリント配線基板のようなリジッドな基板だけでなく、本実施例４に示したように、ＰＥＴフィルムのようなフレキシブルな支持体７２であってもよい。同様に、放射板自体も、焼結金属や金属板のようなリジッドなものだけでなく、金属箔のようなフレキシブルなものであってもよい。また、金属製のメガネフレームや指輪などの金属の一部を放射板とすることもできる。

（実施例５、図１２及び図１３参照）
本実施例５の無線ＩＣデバイス８１は、図１２に示すように、比較的小さい面積の可撓性フィルムなどからなる支持体８２上に放射板８３を金属箔などで形成したもので、パッチ型の形状をなしており、放射板８３は開口部８７とそれに連接するスリット部８６を有している。

図１３に示すように、この無線ＩＣデバイス８１は、物品８９上に前記支持体８２を貼着して用いられる。支持体８２に磁束が通過するある程度の厚みがあれば、物品は金属であってもよい。

（実施例６、図１４及び図１５参照）
本実施例６の無線ＩＣデバイス９１は、図１４及び図１５に示すように、給電回路基板４の裏面にコイルパターン２３と層間接続導体２６ａ，２６ｂを介して接続した搭載用電極１２ａ，１２ｂを形成し、この搭載用電極１２ａ，１２ｂを放射板３の搭載用電極１５ａ，１５ｂにはんだなどの導電性接合剤１６を介して接続したものである。搭載用電極１５ａ，１５ｂは、実施例１に説明した搭載用電極１５と同様に、放射板３の表面にコーティングしたレジスト材を部分的に剥離した開口によって形成されている。なお、他の構成は実施例１と同様である。

即ち、本実施例６は、給電回路基板４のコイルパターン２３と放射板３とが電磁界的に結合しているのみならず、両者が直接的にも接続（結合）されている。それゆえ、放射板３の利得が大きくなる。

（放射板の変形例１〜４、図１６〜図１９参照）
ところで、放射板を比較的広い面積で一様に形成した複数の無線ＩＣデバイスを重ねると、放射板が磁束を遮断してしまう。このような状態が生じると、無線ＩＣデバイスとリーダライタとの送受信ができなくなる。そこで、以下の図１６〜１９に、複数の無線ＩＣデバイスが重ねられた場合でも、磁束が通過できるように放射板に開口を設けた変形例１〜４を示す。変形例１〜４に示すような開口（磁束の通過部分）を放射板に設けることにより、複数の無線ＩＣデバイスを重ねた場合でも、磁束が開口を通過することによってリーダライタとの送受信が可能になる。また、環状の電極を有することで、放射板にとっては磁束を受ける面積が増加することになり、アンテナとしての利得が大きくなる。

図１６に示す変形例１である放射板１００は、前記給電回路基板４が搭載される開口部１０７とスリット部１０６を有する第１の電極１０１と、該第１の電極１０１を囲む環状の第２の電極１０８とからなり、金属箔などで形成されている。第１及び第２の電極１０１，１０８は一平面上に一体的に形成され、接続部１０２にて互いに電気的に接続されている。本変形例１では、環状の第２の電極１０８で囲まれている開口１０９を磁束が通過することになる。なお、給電回路基板４が搭載される開口部１０７は環状の第２の電極１０８の中央部にあることが好ましい。この構成により、給電回路基板４が磁束を均等に受けることができる。

図１７に示す変形例２である放射板１１０は、前記給電回路基板４が搭載される開口部１１７とスリット部１１６を有する第１の電極１１１と、該第１の電極１１１を囲む環状の第２の電極１１８とからなり、金属箔などで形成されている。第１及び第２の電極１１１，１１８は一平面上に一体的に形成され、接続部１１２，１１３にて互いに電気的に接続されている。このように、２箇所で第１の電極１１１と第２の電極１１８が接続されているので、磁界による電気信号が給電回路基板４に効率的に伝達される。本変形例２では、環状の第２の電極１１８で囲まれている開口１１９を磁束が通過することになる。

図１８に示す変形例３である放射板１２０は、前記給電回路基板４が搭載される開口部１２７とスリット部１２６を有する第１の電極１２１と、該第１の電極１２１を囲む環状の第２の電極１２８とで構成されている。第１及び第２の電極１２１，１２８は一平面上に一体的に形成され、接続部１２２にて互いに電気的に接続されている。本変形例３では、環状の第２の電極１２８で囲まれている開口１２９を磁束が通過することになる。

図１９に示す変形例４である放射板１３０は、第１の電極１３１と第２の電極１３８とを別体に形成し、第１の電極１３１を第２の電極１３８上に貼着したものである。貼着には非導電性接着剤又は導電性接着剤のいずれを用いてもよい。また、第１の電極１３１と第２の電極１３８同士が対向するように貼着してもよいし、表面に第１の電極１３１を形成したフィルムと第２の電極１３８が対向するように貼着してもよい。電極１３１が電極１３８に貼着されていても磁界は伝搬される。第１の電極１３１には前記給電回路基板４が搭載される開口部１３７とスリット１３６を有している。第２の電極１３８は前記変形例２と同じ形状を有している。本変形例４においても、環状の第２の電極１３８で囲まれている開口１３９を磁束が通過することになる。なお、変形例４において、第２の電極１３８の開口部及びスリット部を、第１の電極１３１の開口部１３７及びスリット１３６よりも大きく設けておくことにより、第１の電極１３１と第２の電極１３８とを貼着する際に、多少の位置ずれが生じても、第１の電極１３１が有する所定の大きさの開口部１３７及びスリット１３６幅を確保することができる。

（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できることは勿論である。

以上のように、本発明は、無線ＩＣデバイスに有用であり、特に、送受信信号の利得を制御可能である点で優れている。

１，３１，６１，７１，８１，９１…無線ＩＣデバイス
２，６２…支持基板
３，３３，６３，７３，８３，１００，１１０，１２０，１３０…放射板
４，３４…給電回路基板
５…無線ＩＣチップ
６，３６,７６,８６，１０６，１１６，１２６，１３６…スリット部
７，３７,６７,７７,８７，１０７，１１７，１２７，１３７…開口部
７２，８２…支持体
１０１，１１１，１２１，１３１…第１の電極
１０８，１１８，１２８，１３８…第２の電極

前記目的を達成するため、本発明の一形態である無線ＩＣデバイスは、
所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、
前記無線ＩＣに接続され、少なくとも一つのコイルパターンを含んだ給電回路を有する給電回路基板と、
前記給電回路基板から供給された送信信号を放射する、及び／又は、受信信号を受けてこれを前記給電回路基板に供給する放射板と、を備え、
前記放射板は、その一部に開口部と該開口部に連接したスリット部とを有しており、
前記コイルパターンは前記放射板の直上に配置され、かつ、
前記コイルパターンの巻回軸方向から平面視したとき、前記放射板の開口部と前記コイルパターンの内側領域とが少なくとも一部で重なっていること、
を特徴とする。

本発明に係る無線ＩＣデバイスによれば、特に、放射板はその一部に形成された開口部と該開口部に連接したスリット部とを有しており、給電回路基板に含まれたコイルパターンは放射板の直上に配置され、かつ、コイルパターンの巻回軸方向から平面視したときに、放射板の開口部とコイルパターンの内側領域とが少なくとも一部で重なっているので、コイルパターンに電流が流れると、励起された磁界が放射板の開口部を通して理想的に分布し、この誘導磁界によって放射板における開口部周辺に誘導電流が励起され、この誘導電流にはスリット部にて電位差が与えられる。従って、このスリット部の長さや幅で誘導電流の量や分布を制御することにより、放射板の全域にて生じる電界・磁界の量を制御することができ、これによって、送受信信号の利得を制御することができる。

Claims (13)

1. 所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、
   前記無線ＩＣに接続され、少なくとも一つのコイルパターンを含んだ給電回路を有する給電回路基板と、
   前記給電回路基板から供給された送信信号を放射する、及び／又は、受信信号を受けてこれを前記給電回路基板に供給する放射板と、を備え、
   前記放射板は、その一部に開口部と該開口部に連接したスリット部とを有しており、前記コイルパターンの巻回軸方向から平面視したとき、前記放射板の開口部と前記コイルパターンの内側領域とが少なくとも一部で重なっていること、
   を特徴とする無線ＩＣデバイス。
2. 前記送信信号の放射時には、前記コイルパターンに流れた電流によって前記放射板の開口部の周囲に誘導電流が励起され、該誘導電流による磁界及び電界が前記放射板の全域に広がっていくことで前記放射板が電界アンテナとして動作す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. 前記コイルパターンと前記放射板とが直接的に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ＩＣデバイス。
4. 前記コイルパターンの巻回軸方向から平面視したとき、前記放射板の開口部と前記コイルパターンの内側領域とがほぼ全域で重なっており、前記開口部の面積と前記内側領域の面積とがほぼ同一であること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
5. 前記無線ＩＣはチップ状であって前記給電回路基板の一方主面に実装されており、前記給電回路基板はその他方主面を搭載面として前記放射板又は該放射板を支持している支持基板に搭載されていること、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ＩＣデバイス。
6. 前記給電回路基板の他方主面には、前記給電回路と直接的には接続されていない搭載用電極が設けられており、該搭載用電極は導電性接合剤を介して、前記放射板の一部として規定された又は前記放射板とは直接的には接続されていない放射板側の搭載用電極に接合されていること、を特徴とする請求項５に記載の無線ＩＣデバイス。
7. 前記給電回路基板側の搭載用電極は、その主要部が、前記コイルパターンの内側領域以外の領域に形成されていること、を特徴とする請求項６に記載の無線ＩＣデバイス。
8. 前記給電回路基板は複数の誘電体層が積層された積層体で構成されており、前記コイルパターンは、前記複数の誘電体層にそれぞれ配置された複数の環状導体を、前記積層体の積層方向にその巻回軸を有したヘリカル状に層間導体を介して接続したものであること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
9. 前記誘電体層に設けられた前記環状導体は、所定間隔をおいて配置された平行な複数の線路導体によって形成されていること、を特徴とする請求項８に記載の無線ＩＣデバイス。
10. 前記給電回路は所定の共振周波数を有しており、前記送信信号及び／又は前記受信信号の周波数は前記共振周波数に実質的に相当すること、を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
11. 前記放射板は、前記開口部と前記スリット部を有する第１の電極と、該第１の電極を囲む環状の第２の電極からなること、を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の無線ＩＣでバイス。
12. 前記第１の電極と前記第２の電極とは一平面上に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の無線ＩＣデバイス。
13. 前記第１の電極は前記第２の電極上に貼着されていることを特徴とする請求項１１に記載の無線ＩＣデバイス。

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