KR101082702B1

KR101082702B1 - 무선 ｉｃ 디바이스

Info

Publication number: KR101082702B1
Application number: KR1020117009090A
Authority: KR
Inventors: 노보루 카토; 준 사사키; 코스케 야마다
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2011-11-15
Also published as: JP5056830B2; JPWO2009081719A1; KR20090088386A; CN101595599A; JP4462388B2; JP2010074839A; US8610636B2; CN101595599B; EP2096709B1; KR101047189B1; EP2096709A1; EP2408064B1; US20110254752A1; US20090160719A1; EP2096709A4; WO2009081719A1; US7990337B2; KR20110049922A; EP2408064A1; ATE555518T1

Abstract

사용 환경 등의 영향을 받기 어렵고, 방사 특성의 변동을 억제할 수 있으며, 광대역에서의 사용이 가능한 무선 IC 디바이스를 얻는다.
무선 IC와, 급전회로기판(20)과, 방사판(52)으로 이루어지는 무선 IC 디바이스. 급전회로기판(20)은, 무선 IC와 전기적으로 접속되고, 인덕턴스 소자(L1, L2, L3, L4)를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 가지는 급전회로(21)를 내장하고 있다. 방사판(52)은, 급전회로기판(20)이 접착되어 있고, 급전회로(21)로부터 공급된 송신 신호를 방사하고, 또한 수신한 신호를 급전회로(21)에 공급한다. 인덕턴스 소자(L1, L2)와 인덕턴스 소자(L3, L4)는 서로 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성되어 반대 상으로 결합하고 있다.

Description

무선 ＩＣ 디바이스{WIRELESS IC DEVICE}

본 발명은 무선 IC 디바이스, 특히 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 이용되는 무선 IC 디바이스에 관한 것이다.

종래, 물품의 관리 시스템으로서, 유도 전자계를 발생시키는 리더 라이터(reader-writer)와 물품에 부여된 소정의 정보를 저장한 무선 태그(무선 IC 디바이스라고도 칭함)를 비접촉 방식으로 통신하여, 정보를 전달하는 RFID 시스템이 개발되어 있다. 이러한 종류의 RFID 시스템에 사용되는 무선 태그로서, 특허문헌 1에는, 플렉시블한 기판상에 안테나와 정합회로를 형성하고, 그들과 전기적으로 도통(導通)하도록 IC 칩을 배치한 것이 제안되어 있다. 여기서는 기판상에 루프형상의 코일(인덕터)을 형성하여 정합회로를 구성하고 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 무선 태그에서는, IC 칩과 안테나와의 임피던스 정합을 행하는 정합회로가, 플렉시블 기판상에 노출되어 있고, 무선 태그를 부착하는 물품의 유전율이나 물품의 주위 상황으로 인해, 루프형상 코일의 인덕턴스 값이 변동하고, 정합회로의 특성도 변동한다고 하는 문제를 가지고 있다. 이 변동으로 인해, IC 칩과 안테나 사이에서의 신호 전달에 손실이 생겨, 안테나의 방사 특성이 저하한다는 문제점이 발생한다. 또한, 무선 태그의 사용 주파수는 안테나 길이로 결정되며, 안테나를 부착하는 물품의 유전율 등에 따라 그 때마다 안테나를 설계할 필요가 있어 매우 번잡하였다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 2006-80367호

본 발명의 목적은, 사용 환경 등의 영향을 받기 어렵고, 방사 특성의 변동을 억제할 수 있으며, 광대역에서의 사용이 가능한 무선 IC 디바이스를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1형태인 무선 IC 디바이스는,

무선 IC와,

상기 무선 IC와 결합되고, 상기 무선 IC의 입출력 단자전극이 형성된 주면(主面)에 형성된 적어도 2개의 인덕턴스 소자를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 가지는 급전(給電)회로와,

상기 급전회로가 접착 또는 근접 배치되어 있고, 상기 급전회로로부터 공급된 송신 신호를 방사하는, 및/또는, 수신한 신호를 상기 급전회로에 공급하는 방사판을 포함하고,

상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각각 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2형태인 무선 IC 디바이스는,

무선 IC와,

상기 무선 IC와 결합되고, 적어도 2개의 인덕턴스 소자를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 가지는 급전회로를 형성한 급전회로기판과,

상기 급전회로기판이 접착 또는 근접 배치되어 있고, 상기 급전회로로부터 공급된 송신 신호를 방사하는, 및/또는, 수신한 신호를 상기 급전회로에 공급하는 방사판을 포함하고,

상기 무선 IC 디바이스에 있어서는, 급전회로에서 신호의 공진주파수를 설정하기 때문에, 본 무선 IC 디바이스를 각종 물품에 부착하더라도 그대로 동작하고, 방사 특성의 변동이 억제되어, 개별 물품마다 방사판 등의 설계 변경을 할 필요가 없어진다. 또한, 자계의 방향이 서로 반대방향을 향하므로, 한쪽 자계가 위를 향할 때, 다른 쪽 자계는 아래를 향한다. 이것은 교류 전류원의 플러스와 마이너스에 상당하며, 자계 에너지를 통해 방사판에 거의 100%의 에너지 전달을 가능하게 한다.

방사판에서 방사하는 송신 신호의 주파수 및 무선 IC에 공급하는 수신 신호의 주파수는, 공진회로의 공진주파수에 실질적으로 상당하고, 신호의 최대 이득은 급전회로의 사이즈, 형상, 급전회로와 방사판의 거리 및 매질 중 적어도 하나로 실질적으로 결정된다. 급전회로에 있어서 송수신 신호의 주파수가 결정되기 때문에, 방사판의 형상이나 사이즈, 배치 관계 등에 따르지 않으며, 예를 들면 무선 IC 디바이스를 둥글게 하거나, 유전체 사이에 끼우거나 하더라도 주파수 특성이 변화하는 일이 없어, 안정된 주파수 특성이 얻어진다.

본 발명에 의하면, 무선 IC와 방사판 사이에, 공진회로 및/또는 정합회로를 형성한 급전회로를 개재시켰기 때문에, 무선 IC 디바이스가 부착되는 물품 등에 의해 공진주파수나 방사 특성이 영향을 받는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 게다가, 급전회로를 구성하는 적어도 2개의 인덕턴스 소자를 각각 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성했기 때문에, 공진주파수 부근에서 광대역화를 꾀할 수 있다.

도 1은 제1실시예인 무선 IC 디바이스를 구성하는 급전회로를 나타내는 등가 회로도이다.
도 2는 제1실시예인 무선 IC 디바이스를 구성하는 방사기판을 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 급전회로기판을 접착한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 제1실시예인 무선 IC 디바이스를 구성하는 급전회로기판상에 무선 IC 칩을 탑재한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 제1실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 제2실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 평면도이다.
도 6은 제3실시예인 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
도 7은 제3실시예인 무선 IC 디바이스의 방사기판을 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 이면도, (C)는 이면에 형성한 자성체의 평면도이다.
도 8은 제3실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 평면도이다.
도 9는 제4실시예인 무선 IC 디바이스를 나타내는 사시도이다.
도 10은 제4실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 평면도이다.
도 11은 제5실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 평면도이다.
도 12는 제6실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 사시도이다.
도 13은 제7실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 사시도이다.
도 14는 제8실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14에 나타낸 급전회로기판의 등가 회로도이다.
도 16은 제8실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 다른 적층구조를 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16에 나타낸 급전회로기판의 등가 회로도이다.
도 18은 제9실시예인 무선 IC 디바이스를 나타내는 사시도이다.
도 19는 제9실시예인 무선 IC 디바이스를 금속통에 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 20은 도 19의 부분 확대 단면도이다.
도 21은 제10실시예인 무선 IC 디바이스를 구성하는 급전회로를 나타내는 등가 회로도이다.
도 22는 제10실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 제작 공정을 나타내는 설명도이다.
도 23은 도 22에 나타낸 제작 공정 도중을 나타내는 이면도이다.
도 24는 제11실시예인 무선 IC 디바이스를 구성하는 급전회로를 나타내는 등가 회로도이다.
도 25는 제11실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 제작 공정을 나타내는 설명도이다.
도 26은 도 25에 나타낸 제작 공정 도중을 나타내는 이면도이다.
도 27은 (A)는 제12실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로를 나타내는 등가 회로도, (B)는 제13실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로를 나타내는 등가 회로도이다.
도 28은 (A)는 제14실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로를 나타내는 등가 회로도, (B)는 제15실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로를 나타내는 등가 회로도이다.
도 29는 제12실시예∼제15실시예인 무선 IC 디바이스를 나타내고, (A)는 정면도, (B)는 평면도, (C), (D)는 이면도이다.
도 30은 제12실시예∼제15실시예인 무선 IC 디바이스의 급전회로기판의 적층구조를 나타내는 평면도이다.
도 31은 제12실시예∼제15실시예인 무선 IC 디바이스를 나타내고, (A)는 방사기판상에 급전회로기판을 탑재한 상태의 평면도, (B)는 방사기판의 제1예를 나타내는 평면도, (C)는 방사기판의 제2예를 나타내는 평면도, (D)는 방사기판의 이면도이다.

이하에, 본 발명에 따른 무선 IC 디바이스의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

(제1실시예, 도 1∼도 4 참조)

제1실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 3에 나타내는, 소정 주파수의 송수신 신호를 처리하는 무선 IC 칩(10)과, 이 무선 IC 칩(10)을 탑재한 급전회로기판(20)과, 도 2(A) 또는 도 2(B)에 나타내는 방사기판(30)으로 구성되어 있다.

급전회로기판(20)은, 도 1에 등가회로로서 나타내는 바와 같이, 서로 다른 인덕턴스 값을 가지면서, 서로 반대 상으로 자기(磁氣) 결합(상호 인덕턴스 M으로 나타냄)되어 있는 인덕턴스 소자(L1, L2)를 포함하는 공진회로·정합회로를 가지는 급전회로(21)(상세는 도 4를 참조하여 이하에 설명함)를 구비하고 있다.

무선 IC 칩(10)은, 클록회로, 로직회로, 메모리회로 등을 포함하여, 필요한 정보가 메모리되어 있으며, 이면에 도시하지 않은 한쌍의 입출력 단자전극 및 한쌍의 실장용 단자전극이 형성되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 입출력 단자전극은 급전회로기판(20)상에 형성한 급전단자전극(42a, 42b)에, 실장용 단자전극은 실장전극(43a, 43b)에 금속 범프(bump) 등을 통해 전기적으로 접속되어 있다.

방사기판(30)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플렉시블한 수지 필름 기판(31)상의 둘레가장자리부에 비(非)자성 금속재료로 이루어지는 루프형상의 방사판(32)이 형성되고, 한쪽 단부(端部)(32a)와 다른쪽 단부(32b)에 상기 급전회로기판(20)이 접착제를 통해 접착되어 있다. 단부(32a, 32b)는 각각 급전회로(21)의 인덕턴스 소자(L1, L2) 중 어느 하나와 결합하고 있다. 또한, 방사판(32)의 루프의 내측에는 자성체(33)가 배치되어 있다. 한편, 도 2(B)는, 방사기판(30)의 방사판(32)상에, 무선 IC 칩(10)을 탑재한 급전회로기판(20)을 접착한 상태를 나타내고 있다.

급전회로(21)에 포함되는 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(32)의 단부(32a, 32b)와 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)는 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(32)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다.

따라서, 급전회로(21)는, 무선 IC 칩(10)으로부터 발신된 소정의 주파수를 가지는 송신 신호를 방사판(32)에 전달하고, 또한, 방사판(32)으로 수신한 신호로부터 소정의 주파수를 가지는 수신 신호를 선택하여, 무선 IC 칩(10)에 공급한다. 그 때문에, 이 무선 IC 디바이스는, 방사판(32)으로 수신한 신호에 의해 무선 IC 칩(10)이 동작되고, 상기 무선 IC 칩(10)으로부터의 응답 신호가 방사판(32)에서 외부로 방사된다.

이상과 같이, 본 무선 IC 디바이스에 있어서는, 급전회로기판(20)에 형성한 급전회로(21)에서 신호의 공진주파수를 설정하기 때문에, 본 무선 IC 디바이스를 각종 물품에 부착하더라도 그대로 동작하고, 방사 특성의 변동이 억제되어, 개별 물품마다 방사판(32) 등의 설계 변경을 할 필요가 없어진다. 그리고, 방사판(32)에서 방사하는 송신 신호의 주파수 및 무선 IC 칩(10)에 공급하는 수신 신호의 주파수는, 급전회로기판(20)에 있어서의 급전회로(21)의 공진주파수에 실질적으로 상당하고, 신호의 최대 이득은 급전회로(21)의 사이즈, 형상, 급전회로와 방사판의 거리 및 매질 중 적어도 하나로 실질적으로 결정된다. 급전회로기판(20)에 있어서 송수신 신호의 주파수가 정해지기 때문에, 방사판(32)의 형상이나 사이즈, 배치 관계 등에 따르지 않으며, 예를 들면 무선 IC 디바이스를 둥글게 하거나, 유전체 사이에 끼우거나 하더라도 주파수 특성이 변화하는 일이 없어, 안정된 주파수 특성이 얻어진다.

여기서, 급전회로기판(20)의 구성에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 급전회로기판(20)은 유전체 혹은 자성체로 이루어지는 세라믹 시트(41a∼41h)를 적층, 압착, 소성한 것이다. 최상층의 시트(41a)에는 급전단자전극(42a, 42b), 실장전극(43a, 43b), 비어 홀(via-hole) 도체(44a, 44b, 45a, 45b)가 형성되어 있다. 2층째∼8층째의 시트(41b∼41h)에는 각각, 인덕턴스 소자(L1, L2)를 구성하는 배선전극(46a, 46b)이 형성되고, 필요에 따라서 비어 홀 도체(47a, 47b, 48a, 48b)가 형성되어 있다.

이상의 시트(41a∼41h)를 적층함으로써, 배선전극(46a)이 비어 홀 도체(47a)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L1)가 형성되고, 배선전극(46b)이 비어 홀 도체(47b)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L2)가 형성된다. 또한, 배선전극(46a, 46b)의 선간(線間)에 커패시턴스가 형성된다.

시트(41b)상의 배선전극(46a)의 단부(46a-1)는 비어 홀 도체(45a)를 통해 급전단자전극(42a)에 접속되고, 시트(41h)상의 배선전극(46a)의 단부(46a-2)는 비어 홀 도체(48a, 45b)를 통해 급전단자전극(42b)에 접속된다. 시트(41b)상의 배선전극(46b)의 단부(46b-1)는 비어 홀 도체(44b)를 통해 급전단자전극(42b)에 접속되고, 시트(41h)상의 배선전극(46b)의 단부(46b-2)는 비어 홀 도체(48b, 44a)를 통해 급전단자전극(42a)에 접속된다.

이상의 급전회로(21)에 있어서, 인덕턴스 소자(L1, L2)는 서로 거의 평행한 권회(卷回;winding)축상에 각각 반대방향으로 감겨 있기 때문에, 인덕턴스 소자(L1, L2)에서 발생하는 자계가 상쇄된다. 자계가 상쇄되기 때문에, 소망하는 인덕턴스 값을 얻기 위해서는 배선전극(46a, 46b)을 어느 정도 길게 할 필요가 있다. 이로써 Q값이 낮아지므로 공진 특성의 급준성이 없어져, 공진주파수 부근에서 광대역화하게 된다.

인덕턴스 소자(L1, L2)는, 급전회로기판(20)을 평면 투시했을 때에, 좌우가 다른 위치에 형성되어 있다. 또한, 인덕턴스 소자(L1, L2)에서 발생하는 자계는 각각 반대방향이 된다. 이로써, 급전회로(21)를 루프형상의 방사판(32)의 단부(32a, 32b)에 결합시켰을 때, 단부(32a, 32b)에는 반대방향의 전류가 여기되어, 루프형상의 방사판(32)으로 신호를 송수신할 수 있다. 한편, 인덕턴스 소자(L1, L2)를 각각 2개의 다른 방사판에 결합시켜도 된다.

방사판(32)은 한쪽 단부(32a)와 다른쪽 단부(32b)를 가지는 루프형상 전극으로 구성되며, 각 단부(32a, 32b)는 각각 다른 인덕턴스 소자(L1, L2)와 결합하고 있다. 그리고, 루프형상 전극의 루프의 내측에 예를 들면 페라이트(ferrite)로 이루어지는 자성체(33)가 배치되어 있다. 이 자성체(33)에 의해 루프형상 전극으로 이루어지는 방사판(32)에서 발생하는 자계가 증폭되어, 통신 거리가 길어진다. 한편, 자성체(33)는 반드시 필요한 것은 아니며, 생략해도 된다.

급전회로기판(20)을 자성체 재료로 형성하고, 자성체 내에 인덕턴스 소자(L1, L2)를 형성함으로써, 큰 인덕턴스 값을 얻을 수 있고, 13.56MHz대의 주파수에도 대응할 수 있다. 게다가, 자성체 시트의 가공 편차나 투자율(透磁率)의 편차가 발생하더라도, 무선 IC 칩(10)과의 임피던스의 편차를 흡수할 수 있다. 자성체의 투자율 μ은 400 정도가 바람직하다.

또한, 2개의 인덕턴스 소자(L1, L2)의 인덕턴스 값을 실질적으로 같은 값으로 설정함으로써, 각 인덕턴스 소자(L1, L2)에서 발생하는 자계의 크기를 동일하게 할 수 있다. 이로 인해, 2개의 인덕턴스 소자(L1, L2)에서의 자계의 상쇄량을 같게 할 수 있으며, 공진주파수 부근에서의 광대역화가 가능해진다.

한편, 급전회로기판(20)은 세라믹 또는 수지로 이루어지는 다층 기판이어도 되고, 혹은 폴리이미드나 액정 폴리머 등의 유전체로 이루어지는 플렉시블한 시트를 적층한 기판이어도 된다. 특히, 인덕턴스 소자(L1, L2)가 급전회로기판(20)에 내장됨으로써, 급전회로(21)가 기판 외부의 영향을 받기 어려워져, 방사 특성의 변동을 억제할 수 있다.

또한, 급전회로기판(20)은 방사판(32)의 단부(32a, 32b)상에 접착되어 있을 필요는 없으며, 단부(32a, 32b)에 근접하여 배치되어 있어도 된다.

(제2실시예, 도 5 참조)

제2실시예인 무선 IC 디바이스는 기본적으로는 상기 제1실시예와 동일한 구성을 구비하며, 도 5에 나타내는 바와 같이, 급전회로기판(20)의 최하층에 형성한 시트(41i)의 이면에, 급전회로기판(20)을 평면 투시했을 때에, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 외형과 같거나 또는 작은 평면전극(49a, 49b)을 형성한 점이 제1실시예와 다르다.

그리고, 인덕턴스 소자(L1, L2)를 형성하는 배선전극(46a, 46b)의 단부(46a-2, 46b-2)에는 각각 비어 홀 도체가 배치되며, 이 비어 홀 도체는 급전단자전극(42a, 42b)과 접속되어 있는 것은 물론, 시트(41i)에 형성한 비어 홀 도체(48c, 48d)를 통해 평면전극(49a, 49b)과 접속되어 있다. 이러한 평면전극(49a, 49b)을 형성함으로써 급전회로(21)와 방사판(32)의 결합의 편차를 억제할 수 있다.

한편, 평면전극(49a, 49b)은 배선전극(46a, 46b)과 전기적으로 접속되어 있지 않아도 되고, 혹은 방사판(32)과 전기적으로 접속되어 있어도 된다.

(제3실시예, 도 6∼도 8 참조)

제3실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 칩(10)을 탑재한 급전회로기판(20)을 방사기판(50)의 표면에 형성한 전극(53)의 단부(53b)상 및 전극(54)상에 접착제를 통해 접착한 것이다. 무선 IC 칩(10)은 제1실시예와 동일한 구성을 가지고 있다.

방사기판(50)은, 도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 플렉시블한 수지 필름 기판(51)의 표면에 방사판(52)으로서 기능하는 스파이럴형상의 전극(53) 및 전극(54)을 형성하고, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 이면에 방사판(52)으로서 기능하는 스파이럴형상의 전극(55)을 형성한 것이다.

전극(53)의 단부(53a)와 전극(55)의 단부(55a)는 비어 홀 도체(56a)로 전기적으로 접속되고, 전극(55)의 단부(55b)와 전극(54)은 비어 홀 도체(56b)로 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 기판(50)의 이면에는, 예를 들면 페라이트로 이루어지는 자성체(57)가 전극(55)의 외형의 내측이자 전극(55)상에 형성되어 있다. 한편, 자성체(57)는 자성 금속재료로 형성해도 되며, 이 경우는 전극(55)과는 전기적으로 절연시킬 필요가 있다.

급전회로기판(20)은, 도 6에 등가회로로서 나타내는 바와 같이, 서로 다른 인덕턴스 값을 가지는 인덕턴스 소자(L1, L2)와 인덕턴스 소자(L3, L4)는 각각 동일 상으로 자기 결합하고(상호 인덕턴스 M1), 인덕턴스 소자(L1, L2)와 인덕턴스 소자(L3, L4)는 서로 반대 상으로 자기 결합하고 있다(상호 인덕턴스 M2로 나타냄). 인덕턴스 소자(L1, L2, L3, L4)를 포함하는 공진회로·정합회로를 가지는 급전회로(21)는 이하에 도 8을 참조하여 설명한다.

급전회로(21)에 포함되는 인덕턴스 소자(L1, L2)와 인덕턴스 소자(L3, L4)는, 서로 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 루프형상을 이루는 방사판(52)의 전극 단부(53b) 및 전극(54)과 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)의 급전단자전극(62a, 62b)은 무선 IC 칩(10)의 입출력 단자전극(도시하지 않음)과 전기적으로 접속되고, 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(52)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다.

본 제3실시예에서는, 루프형상의 방사판(52)의 전극(54)에 플러스 극성의 신호가 가해졌을 경우, 전극 단부(53b)에는 마이너스 극성의 신호가 가해진다. 이로 인해, 플러스(전극(54))에서 마이너스(전극 단부(53b)) 방향으로 전류가 흐르고, 방사판(52)과 급전회로(21)에서 신호 전달이 행해진다.

따라서, 급전회로(21)는 상기 제1실시예와 마찬가지로, 무선 IC 칩(10)으로부터 발신된 소정의 주파수를 가지는 송신 신호를 방사판(52)에 전달하고, 또한 방사판(52)으로 수신한 신호로부터 소정의 주파수를 가지는 수신 신호를 선택하여, 무선 IC 칩(10)에 공급한다. 그 때문에, 이 무선 IC 디바이스는, 방사판(52)으로 수신한 신호에 의해 무선 IC 칩(10)이 동작되고, 상기 무선 IC 칩(10)으로부터의 응답 신호가 방사판(52)에서 외부로 방사된다. 이와 같이, 본 제3실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 기본적으로 동일하다.

여기서, 급전회로기판(20)의 구성에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 급전회로기판(20)은 유전체 혹은 자성체로 이루어지는 세라믹 시트(61a∼61h)를 적층, 압착, 소성한 것이다. 최상층의 시트(61a)에는 급전단자전극(62a, 62b), 실장전극(63a, 63b), 비어 홀 도체(64a, 64b, 65a, 65b)가 형성되어 있다. 2층째∼8층째의 시트(61b∼61h)에는 각각, 인덕턴스 소자(L1, L2, L3, L4)를 구성하는 배선전극(66a, 66b, 66c, 66d)이 형성되고, 필요에 따라서 비어 홀 도체(67a, 67b, 67c, 67d, 68a, 68b)가 형성되어 있다.

이상의 시트(61a∼61h)를 적층함으로써, 배선전극(66a)이 비어 홀 도체(67a)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L1)가 형성되고, 배선전극(66b)이 비어 홀 도체(67b)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L2)가 형성된다. 또한, 배선전극(66c)이 비어 홀 도체(67c)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L3)가 형성되고, 배선전극(66d)이 비어 홀 도체(67d)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L4)가 형성된다. 또한, 배선전극(66a, 66b, 66c, 66d)의 선간에 커패시턴스가 형성된다.

*시트(61b)상의 배선전극(66a, 66b)이 일체화된 단부(66-1)는 비어 홀 도체(65a)를 통해 급전단자전극(62a)에 접속되고, 시트(41h)상의 배선전극(66a, 66b)이 일체화된 단부(66-2)는 비어 홀 도체(68a, 65b)를 통해 급전단자전극(62b)에 접속된다. 시트(61b)상의 배선전극(66c, 66d)이 일체화된 단부(66-3)는 비어 홀 도체(64b)를 통해 급전단자전극(62b)에 접속되고, 시트(61h)상의 배선전극(66c, 66d)이 일체화된 단부(66-4)는 비어 홀 도체(68b, 64a)를 통해 급전단자전극(62a)에 접속된다.

이상의 구성으로 이루어지는 급전회로(21)의 작용은 기본적으로는 상기 제1실시예에서 설명한 급전회로(21)와 동일하다. 특히, 인덕턴스 소자(L1, L2와 L3, L4)는 각각 동일 평면상에서 인접하는 2개의 배선전극(66a, 66b와 66c, 66d)으로 형성되어 있기 때문에, 배선전극의 길이나 전극간격을 변화시킴으로써, 공진 특성을 광대역화할 수 있다.

또한, 방사판(52)은 한쪽 단부전극(53a)과 다른쪽 단부전극(54)을 가지는 루프형상 전극으로 구성되며, 각 단부전극(53a, 54)은 각각 다른 인덕턴스 소자(L1, L2와 L3, L4)와 결합하고 있다. 그리고, 루프형상 전극의 루프의 외형보다 내측에 자성체(57)가 배치되어 있기 때문에, 루프형상 전극으로 이루어지는 방사판(52)에서 발생하는 자계가 증폭되어, 통신 거리가 길어진다. 한편, 자성체(57)는 반드시 필요한 것은 아니며, 생략해도 된다.

(제4실시예, 도 9 및 도 10 참조)

*제4실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 칩(10)과, 급전회로기판(20)과, 방사판(132)을 형성한 방사기판(130)으로 구성되어 있다.

무선 IC 칩(10)은 상기 제1실시예와 동일한 구성을 구비하고 있다. 급전회로기판(20)은, 2개의 인덕턴스 소자(L1, L2)를 내장한 것으로, 표면에 형성한 급전단자전극(72a, 72b)과 실장전극(73a, 73b)이 무선 IC 칩(10)의 입출력 단자전극과 실장용 단자전극(모두 도시하지 않음)에 전기적으로 접속되어 있다.

방사기판(130)은, 세라믹으로 이루어지는 기판(131) 표면의 절반의 영역에 방사판(132)을 나선형상으로 형성함과 함께, 나머지 절반의 영역에 보조전극(133)을 나선형상으로 형성한 것이다. 방사판(132)상에는 무선 IC 칩(10)을 탑재한 급전회로기판(20)이 접착제를 통해 접착된다. 또한, 보조전극(133)은 중앙부에 위치하는 단부(133a)가 비어 홀 도체(134)를 통해 기판(131)의 이면에 형성한 전극(135)과 접속되고, 상기 전극(135)의 단부(135a)는 방사판(132)의 중앙부에 위치하는 단부(132a)와 용량에 의해 결합하고 있다. 한편, 전극(135)은 기판(131)의 내부에 형성되어 있어도 된다.

급전회로기판(20)은 도 10에 나타내는 바와 같이, 유전체 혹은 자성체로 이루어지는 세라믹 시트(71a∼71e)를 적층, 압착, 소성한 것이다. 최상층의 시트(71a)에는 급전단자전극(72a, 72b), 실장전극(73a, 73b), 비어 홀 도체(74a, 74b)가 형성되어 있다. 2층째∼4층째의 시트(71b∼71d)에는 각각, 인덕턴스 소자(L1, L2)를 구성하는 배선전극(75a, 75b), 비어 홀 도체(76a, 76b, 77)가 형성되어 있다. 최하층의 시트(71e)에는 배선전극(75)이 형성되어 있다. 배선전극(75a, 75)은 각 시트(71b∼71e)의 둘레가장자리부에 노출된 상태로 형성되어 있다.

이상의 시트(71a∼71e)를 적층함으로써, 배선전극(75a)이 비어 홀 도체(76a)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L1)가 형성되고, 배선전극(75b)이 비어 홀 도체(76b)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L2)가 형성된다. 배선전극(75a, 75b)은 시트(71b)상에서 분기되고, 또한 최하층의 시트(71e)상의 배선전극(75)으로 일체화되어 있다. 또한, 배선전극(75a, 75b)의 선간에 커패시턴스가 형성된다.

시트(71b)상의 배선전극(75a, 75b)이 일체화된 단부(75c)는 비어 홀 도체(74b)를 통해 급전단자전극(72b)에 접속되고, 시트(71e)상의 배선전극(75)의 단부(75d)는 1층상의 시트(71d)의 비어 홀 도체(76a, 76b)를 통해 배선전극(75a, 75b)과 접속되어 있고, 또한 배선전극(75)의 단부(75e)는 비어 홀 도체(77, 74a)를 통해 급전단자전극(72a)에 접속되어 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 인덕턴스 소자(L1, L2)를 포함하는 급전회로(21)는 도 1에 나타낸 급전회로(21)와 동일한 등가회로이고, 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(132)과 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)는 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(132)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다.

따라서, 본 제4실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하다. 특히, 제4실시예에서는, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 일부(배선전극(75a,75))가 급전회로기판(20)의 측면에 노출되어 있기 때문에, 상기 노출 부분이 방사판으로서도 기능한다. 또한, 노출된 인덕턴스 소자(L1, L2)의 일부가 급전회로기판(20)의 측면에서 방사판(132) 및 보조전극(133)과 전자계 결합하므로 방사 특성이 향상한다. 보조전극(133)의 외형 크기는 급전회로기판(20)의 외형 크기와 같거나 또는 그 이상의 크기이며, 급전회로기판(20)의 이면 및 측면에서 방사되는 자계와 결합하기 쉽게 되어 있다.

(제5실시예, 도 11 참조)

제5실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 11에 나타내는 급전회로기판(20)을 구비한 것이며, 다른 구성부품인 무선 IC 칩(10) 및 방사기판(30)은 상기 제1실시예에 나타낸 것과 동일하다.

급전회로기판(20)은 유전체 혹은 자성체로 이루어지는 세라믹 시트(81a∼81e)를 적층, 압착, 소성한 것이다. 최상층의 시트(81a)에는, 급전단자전극(82a, 82b), 실장전극(83a, 83b), 비어 홀 도체(84a, 84b)가 형성되어 있다. 2층째의 시트(81b)에는, 배선전극(85), 비어 홀 도체(86a, 86b, 87a, 87b)가 형성되어 있다. 3층째의 시트(81c)에는, 인덕턴스 소자(L1, L2)를 구성하는 배선전극(85a, 85b), 비어 홀 도체(86a, 86b, 87a, 87b)가 형성되어 있다. 4층째의 시트(81d)에는, 인덕턴스 소자(L1, L2)를 구성하는 배선전극(85a, 85b)이 형성되어 있다. 최하층의 시트(81e)의 이면에는 평면전극(88a, 88b)이 형성되어 있다.

이상의 시트(81a∼81e)를 적층함으로써, 배선전극(85a)이 비어 홀 도체(86a)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L1)가 형성되고, 배선전극(85b)이 비어 홀 도체(86b)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L2)가 형성된다. 또한, 배선전극(85a, 85b)의 선간에 커패시턴스가 형성된다.

배선전극(85a, 85b)은 시트(81b)상에서 배선전극(85)으로 일체화되고, 시트(81d)상의 배선전극(85a)의 단부(85a')는 비어 홀 도체(87a, 84a)를 통해 급전단자전극(82a)에 접속되고, 배선전극(85b)의 단부(85b')는 비어 홀 도체(87b, 84b)를 통해 급전단자전극(82b)에 접속되어 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 인덕턴스 소자(L1, L2)를 포함하는 급전회로(21)는 도 1에 나타낸 급전회로(21)와 동일한 등가회로이며, 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(32)과 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)는 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(32)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다.

따라서, 본 제5실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하다. 특히, 급전회로기판(20)의 이면에 평면전극(88a, 88b)을 형성함으로써 급전회로(21)와 방사판(32)의 결합의 편차를 억제할 수 있다. 한편, 평면전극(88a, 88b)은 반드시 필요한 것은 아니다.

(제6실시예, 도 12 참조)

제6실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 12에 나타내는 급전회로기판(20)을 구비한 것이며, 다른 구성부품인 무선 IC 칩(10) 및 방사기판(30)은 상기 제1실시예에 나타낸 것과 동일하다.

또한, 급전회로기판(20)의 구성은, 상기 제1실시예에 나타낸 급전회로기판(20)과 기본적으로 동일하고, 나선형상으로 접속된 배선전극(101a, 101b)으로 인덕턴스 소자(L1, L2)가 형성되어 있다. 이 인덕턴스 소자(L1, L2)는 서로 다른 인덕턴스 값을 가지면서, 서로 반대 상으로 자기 결합되어 있다.

또한, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 바로 밑에는 평면전극(102a, 102b)이 배치되고, 나선형상으로 접속된 배선전극(103)으로 자계수신용 코일(104)이 형성되어 있다. 자계수신용 코일(104)은, 평면전극(102a, 102b)에 대하여 직렬로 접속되고, 급전회로(21)와 방사판(32)(도 2 참조)을 결합하는 보조적인 방사 기능을 가지고 있다.

본 제6실시예에 있어서의 인덕턴스 소자(L1, L2)를 포함하는 급전회로(21)는 도 1에 나타낸 급전회로(21)와 동일한 등가회로이며, 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(32)과 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)는 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(32)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다. 따라서, 본 제6실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하다.

(제7실시예, 도 13 참조)

제7실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 13에 나타내는 급전회로기판(20)을 구비한 것이며, 다른 구성부품인 무선 IC 칩(10) 및 방사기판(30)은 상기 제1실시예에 나타낸 것과 동일하다.

급전회로기판(20)은, 서로 인접하여 나선형상으로 접속된 배선전극(111a, 111b)으로 인덕턴스 소자(L1, L2)가 형성되어 있다. 이 인덕턴스 소자(L1, L2)는 서로 다른 인덕턴스 값을 가지면서, 서로 반대 상으로 자기 결합되어 있다.

또한, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 바로 밑에는 평면전극(112a, 112b)이 배치되고, 나선형상으로 접속된 배선전극(113)으로 자계수신용 코일(114)이 형성되어 있다. 자계수신용 코일(114)은, 평면전극(112a, 112b)에 대하여 직렬로 접속되고, 급전회로(21)와 방사판(32)(도 2 참조)을 결합하는 보조적인 방사 기능을 가지고 있다.

본 제7실시예에 있어서의 인덕턴스 소자(L1, L2)를 포함하는 급전회로(21)는 도 1에 나타낸 급전회로(21)와 동일한 등가회로이며, 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(32)과 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)는 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(32)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다. 따라서, 본 제7실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하다.

특히, 제7실시예에서는, 인덕턴스 소자(L1, L2)가 각각 동일 평면상에서 인접하는 2개의 배선전극(111a, 111b)으로 형성되어 있기 때문에, 배선전극(111a, 111b)의 길이나 전극간격을 변화시킴으로써 공진 특성을 광대역화할 수 있다.

(제8실시예, 도 14∼도 17 참조)

제8실시예인 무선 IC 디바이스는 도 14에 나타내는 급전회로기판(20)을 구비한 것이며, 이 급전회로(21)는 상기 제5실시예(도 11 참조)와 기본적으로 동일하다. 즉, 시트(121a)상에는 급전단자전극(122a, 122b), 실장전극(123a, 123b)이 형성되고, 시트(121b∼121g)상에는 배선전극(125a, 125b)이 형성되어 있다. 또한, 시트(121h)상에는 평면전극(128a, 128b)이 형성되어 있다.

인덕턴스 소자(L1, L2)는 배선전극(125a, 125b)을 각각 나선형상으로 접속함으로써 형성되고, 시트(121b)상의 배선전극(125)으로 일체화되어 있다. 시트(121g)상의 배선전극(125a)의 단부(125a')가 급전단자전극(122a)에 접속되고, 시트(121g)상의 배선전극(125b)의 단부(125b')가 급전단자전극(122b)에 접속되어 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 인덕턴스 소자(L1, L2)를 포함하는 급전회로(21)는 도 15에 나타내는 등가회로이며, 무선 IC 칩(10)에 대하여 직렬로 접속된 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하여 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(52)(방사판(32)이어도 됨)과 전자계 결합하고 있다. 또한, 급전회로(21)는 무선 IC 칩(10)의 임피던스(통상 50Ω)와 방사판(32, 52)의 임피던스(공간의 임피던스 377Ω)의 매칭을 도모하고 있다.

따라서, 본 제8실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하다. 특히, 급전회로기판(20)의 이면에 평면전극(128a, 128b)을 형성함으로써 급전회로(21)와 방사판(32, 52)의 결합의 편차를 억제할 수 있다. 한편, 평면전극(128a, 128b)은 반드시 필요한 것은 아니다.

또한, 제8실시예에 있어서는, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 단부가 급전단자전극(122a, 122b)에 접속되는 위치를 변경하여, 상기 단부(125a', 125b')를 전기적으로 개방하여 보조 정합회로를 구성할 수 있다.

예를 들면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 시트(121e)상의 배선전극(125a, 125b)에 인출전극(125a", 125b")을 형성하여 급전단자전극(122a, 122b)에 접속한다. 그리고, 시트(121g)상의 배선전극(125a, 125b)의 단부(125a', 125b')를 전기적으로 개방하고, 시트(121f, 121g)상의 배선전극(125a, 125b)으로 보조 정합회로(129)를 형성한다. 급전단자전극(122a, 122b)과 접속하는 인출전극(125a", 125b")은 시트(121c∼121f)상에 형성한 어느 하나의 배선전극(125a, 125b)이어도 된다. 그 등가회로를 도 17에 나타낸다. 이러한 보조 정합회로(129)를 형성함으로써, 조정상태의 미세 조정을 실시할 수 있다.

(제9실시예, 도 18∼도 20 참조)

제9실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 칩(10)을 구비한 급전회로기판(20)을 방사기판(30)상에 접착한 것으로, 도 19에 나타내는 바와 같이, 금속통(140)의 표면 또는 이면의 오목부(141)에 접착되어 있다. 금속통(140)은 예를 들면, 스틸재나 알루미늄재 등의 금속재로 이루어진다. 급전회로기판(20)은 상기 제1실시예에 나타낸 것과 동일하고, 도 4에 나타낸 급전회로(21)를 가지고 있다. 방사기판(30)도 도 2에 나타낸 필름 기판(31)상에 단부(32a, 32b)를 가지는 루프형상의 방사판(32)을 형성한 것이다. 단, 도 2에 나타낸 필름 기판(31)과 방사판(32)이 사각형상인 것에 반해, 본 제9실시예에서는 도 18에 나타내는 바와 같이 타원형상이다.

그리고, 도 20에 나타내는 바와 같이, 오목부(141)의 바닥부에 양면에 접착제를 가지는 대지(臺紙)(142)를 사이에 두고, 무선 IC 칩(10) 및 급전회로기판(20)을 구비한 방사기판(30)이 접착되어 있다. 오목부(141)의 깊이(H1)는 약 5㎜, 오목부(141)의 바닥부에서 방사판(32)까지의 높이(H2)는 2∼3㎜이며, 무선 IC 칩(10)이 오목부(141)로부터 돌출하지 않는 것이 바람직하다.

본 제9실시예의 작용 효과는 제1실시예와 동일하다. 그런데, 신호의 송수신시에 루프형상의 방사판(32)의 주위에는 자계 φ(도 20 참조)가 발생한다. 이 자계는 금속을 통과하지 않으므로, 금속과 루프형상 방사판(32)을 평행으로, 또한 근접시켜서 배치하면 방사판(32)에서 발생하는 자계가 금속에 의해 막아져, 외부에 충분히 방사되지 않고 무선 IC 디바이스로서의 동작이 불충분해진다. 따라서, 본 제9실시예와 마찬가지로, 방사판 금속통(140)의 오목부(141)의 바닥부로부터 대지(142) 등을 사이에 두고 수 ㎜ 정도 떨어뜨려 방사판(32)을 배치함으로써, 방사판(32)으로부터 자계 φ를 방사시켜 무선 IC 디바이스로서 기능시킬 수 있다.

한편, 급전회로기판(20)을 구비한 방사기판(30)을 대지(142)에 심어 넣도록 배치해도 상관 없다. 또한, 방사기판(30)을 대지(142)와 동일한 정도의 두께로 하고, 그 방사기판(30)에 형성한 오목부에 급전회로기판(20)을 심어 넣도록 배치해도 상관 없다. 또한, 무선 IC 칩(10)이 급전회로기판(20)과 방사기판(30) 사이에 끼워 넣어지도록 배치해도 상관 없다. 이러한 구조로 함으로써, 무선 IC 칩 및 급전회로기판(20)을 낙하·충격 등으로부터 보호할 수 있어, 무선 IC 디바이스의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 한편, 본 제9실시예에서는 금속통(140)에 무선 IC 디바이스를 접착한 예를 나타냈지만, 특별히 금속통에 한정되는 것은 아니며, 금속제 물품이면 금속 케이스 혹은 회로기판상의 그라운드 전극 등 어느 것이어도 상관 없다.

(제10실시예, 도 21∼도 23 참조)

이상의 각 실시예는 급전회로기판 내에 공진회로 및/또는 정합회로를 가지는 급전회로를 형성한 급전회로기판을 구비하고 있다. 그러나, 급전회로기판을 구비하지 않고, 무선 IC 칩의 입출력 단자전극이 형성된 이면(주면)상에 적어도 2개의 인덕턴스 소자를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 가지는 급전회로를 형성한 것이어도 되며, 이하에 제10실시예 및 제11실시예로서 이러한 무선 IC 디바이스를 나타낸다.

제10실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 21에 등가회로로서 나타내는 급전회로(150)를 무선 IC 칩(10)의 이면에 형성한 것이다. 이 급전회로(150)는, 각각 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성한 2개의 인덕턴스 소자(L1, L2)를 직렬로 접속하여 이루어진다. 각 인덕턴스 소자(L1, L2)의 한쪽 끝에 형성한 급전단자전극(151a, 151b)이 무선 IC 칩(10)의 입력 단자전극 및 출력 단자전극과 전기적으로 도통하고 있다. 인덕턴스 소자(L1, L2)는 반대 상으로 자기 결합하고, 선간 부유 용량으로 형성되는 공진회로에서 무선 IC 칩(10)이 처리하는 주파수로 공진하고, 또한 방사판(예를 들면, 도 2에 나타낸 방사판(32)의 단부(32a, 32b))과 전자계 결합한다. 따라서, 본 제10실시예의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하다.

이 급전회로(150)에 있어서, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 중간점이 가상 그라운드가 된다. 또한, 급전회로(150)의 임피던스 값은 무선 IC 칩(10)의 임피던스와 복소공역(複素共役)이 되도록 설계된다. 인덕턴스 소자(L1, L2)는 도 22에 나타내는 바와 같이 적층상태로 형성되기 때문에, 방사판까지의 거리에 따라서 인덕턴스 값이 다르다. 따라서, 무선 IC 칩(10)의 이면에 절연층(159)을 형성하여 방사판과의 거리를 고정하고, 또한 인덕턴스 소자(L1, L2)를 보호하고 있다.

상기 급전회로(150)는 도 22에 나타내는 공정에 의해 제작된다. 먼저, 도 22(a)에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 칩(10)의 이면에 절연층(152)을 입출력 단자전극부분을 제외하고 형성한다. 다음으로 도 22(b)에 나타내는 바와 같이, 전극층(153)을 절연층(152)상에 도금 등으로 형성하고, 소정의 형상으로 에칭한다(도 22(c) 참조). 이 상태를 도 23(A)에 나타낸다.

다음으로 도 22(d)에 나타내는 바와 같이, 전극층(153)상에 절연층(154)을 형성한다. 또한, 도 22(e)에 나타내는 바와 같이, 전극층(155)을 절연층(154)상에 도금 등으로 형성하고, 소정의 형상으로 에칭한다(도 22(f) 참조). 이 상태를 도 23(B)에 나타낸다. 또한, 도 22(g)에 나타내는 바와 같이, 전극층(155)상에 절연층(159)을 형성한다.

(제11실시예, 도 24∼도 26 참조)

제11실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 24에 등가회로로서 나타내는 급전회로(150)를 무선 IC 칩(10)의 이면에 형성한 것이다. 이 급전회로(150)는, 상기 제9실시예에서 나타낸 등가회로(도 21 참조)에 있어서, 인덕턴스 소자(L1, L2)의 사이에 콘덴서 C를 삽입하여, 직렬공진회로를 구성한 것이다. 본 제11실시예의 작용 효과는 상기 제10실시예와 동일하다.

도 24에 나타내는 급전회로(150)는, 도 25에 나타내는 공정에 의해 제작된다. 먼저, 도 25(a)에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 칩(10)의 이면에 절연층(156)을 입출력 단자전극 부분을 제외하고 형성한다. 다음으로 도 25(b)에 나타내는 바와 같이, 전극층(157)을 절연층(156)상에 도금 등으로 형성하고, 소정의 형상으로 에칭한다(도 25(c) 참조). 이 상태를 도 26(A)에 나타내고, 중앙 부분에 남겨진 전극(157a)이 한쪽의 콘덴서 전극이 된다.

다음으로 도 25(d)에 나타내는 바와 같이, 전극층(157)상에 절연층(152)을 형성한다. 또한, 도 25(e)에 나타내는 바와 같이, 전극층(153)을 절연층(152)상에 도금 등으로 형성하고, 소정의 형상으로 에칭한다(도 25(f) 참조). 이 상태를 도 26(B)에 나타낸다. 이 때 상기 콘덴서 전극(157a)과 대향하는 전극(153a, 153b)이 형성된다.

또한, 도 25(g)에 나타내는 바와 같이, 전극층(153)상에 절연층(154)을 형성한다. 그 후에는 도 22(e), (f), (g)에 나타낸 것과 같이, 전극층(155), 절연층(159)을 형성한다. 전극층(155)을 형성했을 때의 상태를 도 26(C)에 나타낸다.

(제12실시예∼제15실시예, 도 27∼도 31 참조)

제12실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 27(A)의 등가회로에 나타내는 바와 같이, 서로 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성된 인덕턴스 소자(L1, L2)를 직렬로 접속한 급전회로(200)를 구비하고, 인덕턴스 성분(L10)을 가지는 루프형상 전극으로 구성한 방사판(212)의 양 단부를 인덕턴스 소자(L1, L2)의 양 단부에 전기적으로 도통시킨 것이다. 또한, 급전회로(200)의 양 끝에는 상기 무선 IC 칩(10)의 입력 단자전극 및 출력 단자전극에 접속되는 급전단자전극(201a, 201b)이 형성되어 있다.

제13실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 27(B)의 등가회로에 나타내는 바와 같이, 인덕턴스 소자(L1, L2)와 병렬로 콘덴서 C를 형성한 것으로, 다른 구성은 상기 제12실시예와 동일하다.

제14실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 28(A)의 등가회로에 나타내는 바와 같이, 서로 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성된 인덕턴스 소자(L1, L2)를 직렬로 접속한 급전회로(200)를 구비하고, 인덕턴스 성분(L10)을 가지는 루프형상 전극으로 구성한 방사판(212)의 양 단부에 형성한 나선형상의 인덕턴스 성분(L11, L12)을 상기 인덕턴스 소자(L1, L2)와 전자계 결합시킨 것이다. 또한, 급전회로(200)의 양 끝에는 상기 무선 IC 칩(10)의 입력 단자전극 및 출력 단자전극에 접속되는 급전단자전극(201a, 201b)이 형성되어 있다.

제15실시예인 무선 IC 디바이스는, 도 28(B)의 등가회로에 나타내는 바와 같이, 인덕턴스 소자(L1, L2)와 병렬로 콘덴서 C를 형성한 것으로, 다른 구성은 상기 제14실시예와 동일하다.

제14실시예 및 제15실시예에 있어서는, 급전회로(200)의 인덕턴스 소자(L1, L2)에 대향하도록 방사판(212)의 양 단부에 나선형상의 수신전극(인덕턴스 성분(L11, L12))을 형성하였다. 이로써, 방사판(212)의 인덕턴스 성분(L10)에서 발생하는 자계의 방향을 급전회로(200)에서 발생하는 자계와 동일방향으로 할 수 있으므로, 급전회로(200)와 방사판(212)의 결합도가 향상한다.

또한, 방사판(212)의 양 단부에 형성한 수신전극(인덕턴스 성분(L11, L12))의 나선형상의 방향을 서로 반대방향으로 함으로써, 에너지의 수수 효율이 향상된다. 또한, 각각 결합하도록 형성된 인덕턴스 소자와 방사판의 나선형상의 단부(L1과 L11, L2와 L12)는, 급전회로(200)를 평면 투시했을 때에 동일방향으로 감기도록 형성되어 있다. 평면 투시로 대향하도록 배치된 2개의 나선형상 전극(L1과 L11, L2와 L12)에 발생하는 자계의 방향이 동일방향이 되어, 급전회로(200)와 방사판(212)의 자계 결합이 보다 강해진다.

또한, 방사판(212)의 루프형상 전극의 인덕턴스 값(L10)은 급전회로(200)의 인덕턴스 소자(L1, L2)의 인덕턴스 값보다도 크게 설정되어 있다. 급전회로(200)에 의한 신호를 방사판(212)에서 발생한 자계에 의해 송수신할 수 있기 때문에, 리더 라이터와의 통신 불량의 발생을 억제할 수 있다.

여기서, 상기 등가회로에서 나타낸 제12실시예∼제15실시예의 구체적 구성에 대하여 설명한다. 이들 무선 IC 디바이스는, 도 29에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 칩(10)과 급전회로기판(220)과 방사판(212)을 구비한 방사기판(210)(도 31 참조)으로 구성된다. 급전회로기판(220)의 표면에는 급전단자전극(201a, 201b)이 형성되고(도 29(B) 참조), 이면에는 평면전극(202a, 202b)이 형성되어 있다(도 29(C) 참조). 평면전극(202a, 202b)의 작용 효과는 상기 제2실시예(도 5 참조)에서 설명한 대로이다. 한편, 도 29(D)에 나타내는 바와 같이, 평면전극(202a, 202b)을 생략해도 된다.

급전회로기판(220)의 내부에는 도 30에 나타내는 급전회로(200)가 형성되어 있다. 급전회로기판(220)은 유전체 혹은 자성체로 이루어지는 세라믹 시트를 적층, 압착, 소성한 것이다. 최상층의 시트(231a)에는 급전단자전극(201a, 201b), 실장전극(201c, 201d)이 형성되어 있다. 2층째의 시트(231b)에는 접속용 전극(203a, 203b)이 형성되어 있다. 3층째∼7층째의 시트(231c∼231g)에는 각각 인덕턴스 소자(L1, L2)를 구성하는 배선전극(204a, 204b)이 형성되어 있다.

이상의 시트(231a∼231g)를 적층함으로써, 배선전극(204a)이 비어 홀 도체(205a)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L1)가 형성되고, 배선전극(204b)이 비어 홀 도체(205b)로 나선형상으로 접속된 인덕턴스 소자(L2)가 형성된다. 또한, 인덕턴스 소자(L1, L2)(배선전극(204a, 204b))의 한쪽 단부끼리는 시트(231c)상에서 도통접속되고, 다른쪽 단부는 접속용 전극(203a, 203b)이나 비어 홀 도체(206a, 206b)를 통해 급전단자전극(201a, 201b)에 접속된다.

이상의 구성으로 이루어지는 급전회로(200)의 작용 효과는 상기 제1실시예, 제2실시예에서의 설명과 동일하다. 특히, 도 30에 나타낸 급전회로(200)에 있어서는, 2개의 인덕턴스 소자(L1, L2)의 한쪽 단부끼리를, 적층체 내의 최상층 근방에 있어서 도통접속하고, 다른쪽 단부를 각각 무선 IC 칩(10)과 접속시키고 있기 때문에, 방사판(212)과는 떨어진 적층체 내의 최상층 근방에서 도통접속되고, 방사판(212)과 전자계 결합하는 적층체의 하층 근방에 있어서 서로 반대쪽으로 감겨 있기 때문에, 에너지의 수수 효율이 향상한다.

방사기판(210)은, 도 31에 나타내는 바와 같이, 플렉시블한 수지 필름 기판(211)의 표면에 한쪽 끝(212a) 및 다른쪽 끝(212b)을 가지는 방사판(212)을 나선형상으로 형성함과 함께, 한쪽 끝(212a)에 인접하는 전극(213)을 형성한 것으로, 전극(213)은 기판(211)의 이면에 형성한 접속용 전극(214) 및 비어 홀 도체를 통해 방사판(212)의 다른쪽 끝(212b)과 전기적으로 도통되어 있다. 그리고, 방사판(212)의 한쪽 끝(212a)과 전극(213)의 한쪽 끝(213a)에, 무선 IC 칩(10)을 탑재한 급전회로기판(220)이 결합되어 있다.

방사판(212)의 한쪽 끝(212a)과 전극(213)의 한쪽 끝(213a)은, 도 31(B)에 나타내는 바와 같이, 평면적인 형상이어도 되고, 혹은 도 31(C)에 나타내는 바와 같이, 나선형상으로 형성되어 있어도 된다. 방사판(212)의 한쪽 끝(212a)과 전극(213)의 한쪽 끝(213a)을 나선형상으로 형성한 경우에 제14실시예 및 제15실시예에 대응한다.

(실시예의 정리)

상기 무선 IC 디바이스에 있어서, 적어도 2개의 인덕턴스 소자는, 급전회로를 평면 투시했을 때에, 다른 위치에 형성되어 있어도 되고, 급전회로를 2개의 다른 방사판에 결합시킬 수 있다. 또한, 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각각 동일 평면상에서 인접하는 2개의 배선전극으로 형성되어 있어도 된다. 인접한 2개의 배선전극으로 하나의 인덕턴스 소자를 구성하면, 배선전극의 길이나 전극간격을 변화시킴으로써, 공진 특성을 광대역화할 수 있다.

급전회로기판은 적층체로 이루어지고, 상기 적층체의 최하층의 내부 또는 표면에, 상기 급전회로기판을 평면 투시했을 때에, 적어도 2개의 인덕턴스 소자의 외형과 같거나 또는 작은 평면전극을 형성해도 된다. 평면전극을 형성함으로써 급전회로와 방사판의 결합 편차를 억제할 수 있다.

급전회로기판은 자성체를 포함하고, 상기 자성체 내에 적어도 2개의 인덕턴스 소자가 형성되어 있어도 된다. 급전회로기판이 자성체를 포함함으로써, 큰 인덕턴스 값을 얻을 수 있고, 13.56MHz대의 주파수에도 대응할 수 있다.

적어도 2개의 인덕턴스 소자의 한쪽 단부끼리는, 적층체 내의 최상층 근방에 있어서 도통접속되고, 다른쪽 단부는 각각 무선 IC와 결합되어 있어도 된다. 2개의인덕턴스 소자는, 방사판과는 떨어진 적층체 내의 최상층 근방에서 도통접속되고, 방사판과 전자계 결합하는 적층체의 하층 근방에 있어서 서로 반대쪽으로 감겨 있기 때문에, 에너지의 수수 효율이 향상한다.

방사판은 한쪽 단부와 다른쪽 단부를 가지는 루프형상 전극으로 구성되고, 상기 한쪽 단부와 다른쪽 단부는 각각 다른 적어도 2개의 인덕턴스 소자와 결합하고 또한 각각 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성되어 있어도 된다. 방사판측에서 발생하는 자계의 방향을 급전회로와 동일방향으로 할 수 있기 때문에, 급전회로와 방사판의 결합이 강해진다. 그리고, 각각 결합하도록 형성된 인덕턴스 소자와 방사판의 나선형상의 단부는, 급전회로를 평면 투시했을 때에 동일방향으로 감기도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 평면 투시로 대향하도록 배치된 2개의 나선형상 전극에 발생하는 자계의 방향이 동일방향이 되어, 급전회로와 방사판의 자계 결합이 보다 강해진다. 또한, 루프형상 전극의 인덕턴스 값은 급전회로의 인덕턴스 소자의 인덕턴스 값보다도 큰 것이 바람직하다. 급전회로에 의한 신호를 방사판에서 발생한 자계에 의해 송수신할 수 있기 때문에, 리더 라이터와의 통신 불량의 발생을 억제할 수 있다.

*루프형상 전극의 루프의 내측 또는 표면에 자성체가 배치되어 있어도 된다. 이로써, 루프형상 전극으로 이루어지는 방사판에서 발생하는 자계가 증폭되어, 통신 거리가 길어진다.

적어도 2개의 인덕턴스 소자는 무선 IC에 대하여 직렬로 접속되어 있거나, 혹은 병렬로 접속되어 있어도 되며, 각각의 인덕턴스 값이 실질적으로 동일해도 된다.

급전회로기판의 주면상에는 무선 IC를 실장하기 위한 복수의 실장전극이 형성되고, 적어도 2개의 실장전극은 급전회로를 통해 전기적으로 도통하고 있어도 된다. 적어도 2개의 실장전극은 평형 입출력 단자전극이어도 된다. 또한, 급전회로는, 한쪽 단부가 상기 급전회로의 소정 위치에 전기적으로 접속되어 있는 동시에 다른쪽 단부가 전기적으로 개방되어 있는 보조 정합회로를 가지고 있어도 된다. 보조 정합회로에 의해 조정상태의 미세 조정을 실시할 수 있다. 또한, 적어도 2개의 실장전극은 평형 입출력 단자전극이어도 된다.

적어도 2개의 인덕턴스 소자의 일부가 급전회로기판의 측면에 노출되어 있고, 상기 노출 부분이 방사판으로서도 기능하도록 구성해도 된다. 인덕턴스 소자의 일부가 급전회로기판의 측면에서 방사판과 전자계 결합하여, 방사 특성이 향상한다.

급전회로기판은 세라믹 또는 수지로 이루어지는 다층 기판이어도 되고, 혹은 플렉시블한 기판이어도 된다. 특히, 급전회로를 구성하는 인덕턴스 소자가 기판에 내장됨으로써, 급전회로가 기판 외부의 영향을 받기 어려워져, 방사 특성의 변동을 억제할 수 있다.

적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각각 직류적으로 도통하도록 접속되어 있어도 된다. 각각의 인덕턴스 소자에 확실하게 다른 방향의 자계를 발생시킬 수 있다.

(기타 실시예)

한편, 본 발명에 따른 무선 IC 디바이스는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 그 요지의 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

예를 들면, 무선 IC는 칩 타입이 아니라, 급전회로기판에 일체적으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 방사판은 다양한 형상을 채용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 무선 IC 디바이스에 유용하며, 특히 사용 환경 등의 영향을 받기 어렵고, 방사 특성의 변동을 억제할 수 있으며, 광대역에서의 사용이 가능하다는 점에서 뛰어나다.

L1∼L4 인덕턴스 소자
10 무선 IC 칩
20,220 급전회로기판
21,150,200 급전회로
30,50,130,210 방사기판
32,52,132,212 방사판
33 자성체
46a,46b 배선전극
49a,49b 자성체
66a∼66d 배선전극
75a,75b 배선전극
85a,85b 배선전극
88a,88b 자성체
101a,101b 배선전극
111a,111b 배선전극
112a,112b 자성체
125a,125b 배선전극
128a,128b 자성체
129 보조 정합회로
133 보조전극
204a,204b 배선전극

Claims

무선 IC와,
상기 무선 IC와 결합되고, 서로 자기(磁氣) 결합하는 적어도 2개의 인덕턴스 소자를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 가지는 급전회로를 형성한 급전회로기판과,
상기 급전회로기판이 접착 또는 근접 배치되어 있고, 상기 급전회로로부터 공급된 송신 신호를 방사하는, 및/또는, 수신한 신호를 상기 급전회로에 공급하는 방사판을 포함하고,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각 인덕턴스 소자에 발생하는 자계의 방향이 각각 반대방향이 되도록 나선형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 송신 신호 및/또는 수신 신호의 공진주파수는, 상기 공진회로의 자기(自己) 공진주파수에 실질적으로 상당하는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는, 상기 급전회로를 평면 투시했을 때에, 다른 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각각 동일 평면상에서 인접하는 2개의 배선전극으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 급전회로기판은 적층체로 이루어지고, 상기 적층체의 최하층의 내부 또는 표면에, 상기 급전회로기판을 평면 투시했을 때에, 상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자의 외형과 같거나 또는 작은 평면전극을 형성한 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 급전회로기판은 자성체를 포함하고, 상기 자성체의 내부 및/또는 표면에 상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자의 한쪽 단부(端部)끼리는, 적층체 내의 최상층 근방에 있어서 도통(導通)접속되고, 다른쪽 단부는 각각 상기 무선 IC와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 방사판은 한쪽 단부와 다른쪽 단부를 가지는 루프형상 전극으로 구성되고, 상기 한쪽 단부와 다른쪽 단부는 각각 다른 상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자와 결합하고 또한 각각 반대방향으로 감긴 나선형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제8항에 있어서,
각각 결합하도록 형성된 상기 인덕턴스 소자와 상기 방사판의 나선형상의 단부는, 상기 급전회로를 평면 투시했을 때에 동일방향으로 감기도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제8항에 있어서,
상기 루프형상 전극의 인덕턴스 값은 상기 급전회로의 인덕턴스 소자의 인덕턴스 값보다도 큰 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제8항에 있어서,
상기 루프형상 전극의 루프의 내측 또는 표면에 자성체가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 상기 무선 IC에 대하여 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 상기 무선 IC에 대하여 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각각의 인덕턴스 값이 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 급전회로기판의 주면상에는 상기 무선 IC를 실장하기 위한 복수의 실장전극이 형성되고, 적어도 2개의 실장전극은 상기 급전회로를 통해 전기적으로 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제15항에 있어서,
상기 적어도 2개의 실장전극은 평형 입출력 단자전극인 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 급전회로는, 한쪽 단부가 상기 급전회로의 소정 위치에 전기적으로 접속되어 있는 동시에 다른쪽 단부가 전기적으로 개방되어 있는 보조 정합회로를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자의 일부가 상기 급전회로기판의 측면에 노출되어 있고, 상기 노출 부분이 방사판으로서도 기능하는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 급전회로기판은 세라믹 또는 수지로 이루어지는 다층 기판인 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 급전회로기판은 플렉시블한 기판인 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 각각 직류적으로 도통하도록 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 인덕턴스 소자는 직렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 2개의 인덕턴스 소자는 코일 소자이고, 상기 코일 소자의 내부를 지나는 자속의 방향이 각각 반대방향인 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
제24항에 있어서,
상기 각 코일 소자는 평면에서 봤을 때, 각각의 코일 개구면이 이웃하도록 인접 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.