KR20100135921A - 무선 ic 디바이스용 부품 및 무선 ic 디바이스 - Google Patents
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Abstract
무선 IC 칩의 기계적 강도 및 내환경 성능을 향상하면서, 소형이면서 저배(低背;low-profile)의 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스를 제공한다.
무선 IC 칩(5)과 수지층을 적층하여 이루어지는 급전회로기판(10)으로 구성되는 무선 IC 디바이스용 부품(20A). 무선 IC 칩(5)을 급전회로기판(10)에 내장하고, 급전회로기판(10)의 내부에 환상전극(25)을 배치하였다. 이 무선 IC 디바이스용 부품(20A)과 방사선으로 무선 IC 디바이스를 구성한다.
무선 IC 칩(5)과 수지층을 적층하여 이루어지는 급전회로기판(10)으로 구성되는 무선 IC 디바이스용 부품(20A). 무선 IC 칩(5)을 급전회로기판(10)에 내장하고, 급전회로기판(10)의 내부에 환상전극(25)을 배치하였다. 이 무선 IC 디바이스용 부품(20A)과 방사선으로 무선 IC 디바이스를 구성한다.
Description
본 발명은, 무선 IC 디바이스, 특히 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 사용되는 무선 IC를 가지는 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스에 관한 것이다.
최근, 물품의 관리 시스템으로서, 유도 전자계를 발생하는 리더 라이터와 물품이나 용기 등에 부여된 소정의 정보를 기억한 IC 칩(IC 태그, 무선 태그, 무선 IC 칩이라고도 칭함)을 비접촉 방식으로 통신하여, 정보를 전달하는 RFID 시스템이 개발되고 있다. IC 칩은 안테나 즉 방사판과 접속됨으로써 리더 라이터와 통신이 가능해지는데, IC 칩을 탑재한 무선 태그로서는, 종래 특허문헌 1에 기재되어 있는 것이 알려져 있다.
이 무선 태그는, IC 칩과 그 좌우에 형성된 주안테나 소자, IC 칩과 주안테나 소자 사이에 형성된 정합부 및 주안테나 소자의 내측 단면(端面)에 근접하여 배치된 보조 안테나 소자로 구성되어 있다. 이러한 무선 태그에서는, 정합부에 있어서 IC 칩과 주안테나 소자의 임피던스를 정합시키고, 주안테나 소자로 신호의 송수신을 행함으로써 무선 태그로서 기능하는 것이다.
그러나 상기 무선 태그에 있어서는, IC 칩의 좌우에 배치된 정합부가 유전체 기판상에 평면상으로 형성되어 있기 때문에, 정합부에서 발생한 전자계가 유전체 기판 외부에도 확산되어 있다. 그 때문에, 무선 태그를 물품 등에 붙인 경우, 정합부 근방의 유전율이 변화함으로써, 정합부의 인덕턴스값이나 용량값이 변화하고, IC 칩과 주안테나 소자의 정합 상태가 변화한다. 이와 같이, IC 칩과 주안테나 소자의 정합 상태가 변화하면, 주안테나 소자에 있어서 소망하는 방사 특성이 얻어지지 않아, 무선 태그와 무선 통신을 행하는 리더 라이터와의 사이에서의 통신 불량이 발생하여, 무선 태그로서의 동작이 불안정해진다는 문제가 있었다.
또한 상기 무선 태그에 있어서는, 유전체 기판상에 배치한 IC 칩의 좌우에 정합부를 배치하고 있기 때문에, 무선 태그의 사이즈가 대형화한다는 문제도 있었다.
또한 상기 무선 태그에 있어서는, IC 칩이 유전체 기판상에 외부로부터 보이도록 배치되어 있기 때문에, 무선 태그를 물품 등에 붙인 후, 그 물품의 이동시나 운반시에 있어서 IC 칩이 다른 물품과 접촉할 가능성이 있어, 그 접촉시의 충격 등에 의해 IC 칩이 파괴되거나, 유전체 기판으로부터 탈락함으로써 무선 태그로서 동작하지 않게 된다는 문제도 있었다. 또한 IC 칩이 외부에 노출되어 있었던 경우, 무선 태그 주위의 온도나 습도에 의한 부식 등이 발생하여, 내환경 성능이 나쁘다는 문제도 있었다.
그리하여, 본 발명의 목적은, 무선 IC와 방사판의 임피던스 정합 상태를 변화시키지 않으면서, 기계적 강도 및 내환경 성능을 향상함으로써 안정적으로 동작 가능한 소형이며 저배(低背;low-profile)의 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1의 형태인 무선 IC 디바이스용 부품은, 무선 IC와, 상기 무선 IC를 내장하고, 상기 무선 IC와 결합하는 인덕턴스 소자를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 포함하는 급전회로를 마련한 급전회로기판을 포함하며, 상기 급전회로기판은 복수의 수지층과 복수의 전극을 적층하여 이루어지는 다층기판인 것을 특징으로 하고 있다.
상기 무선 IC 디바이스용 부품에 있어서는, 급전회로를 포함한 급전회로기판에 무선 IC 칩을 내장하고 있다. 이러한 구조로 함으로써, 무선 IC 디바이스용 부품으로서의 기계적 강도를 향상할 수 있어, 무선 IC 디바이스용 부품으로서 안정적으로 동작시킬 수 있다. 또한 급전회로기판을 수지를 사용한 다층기판으로 형성함으로써, 무선 IC 디바이스용 부품을 소형·저배화할 수 있다. 또한 정합회로를 포함하는 급전회로를 다층기판인 급전회로기판에 형성하고 있기 때문에, 기판 외부에 근접 배치되는 물품 등의 영향을 받기 어려워, 임피던스 정합 상태의 변화를 억제할 수 있다.
본 발명의 제2의 형태인 무선 IC 디바이스에 있어서는, 상기 급전회로와 전자계 결합하는 방사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 급전회로기판은 한쪽 주면과 다른 쪽 주면을 포함하고, 상기 급전회로는 상기 수지층의 적층방향에서의 상기 무선 IC와 상기 한쪽 주면의 사이 및 상기 무선 IC와 상기 다른 쪽 주면의 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 함으로써, 소망하는 특성의 무선 IC 디바이스로서 동작시킬 수 있어, 더욱 급전회로의 배치 면적을 늘릴 수 있고, 그 회로 규모나 배치 위치의 설계 자유도를 향상할 수 있다.
또한 상기 무선 IC의 바로 위 및/또는 바로 아래에 상기 무선 IC에의 응력을 완화하기 위한 응력 완화용 전극을 배치해도 된다. 무선 IC의 바로 위나 바로 아래에 전극을 배치함으로써, 급전회로기판에 충격 등의 응력이 가해진 경우, 그 전극에 의해 응력이 완화되어, 무선 IC에 가해지는 응력을 저감할 수 있다. 이것에 의해 무선 IC 디바이스의 기계적 강도를 향상할 수 있다.
또한 상기 인덕턴스 소자는, 상기 급전회로기판에 형성된 비아홀 도체와 상기 복수의 전극이 환상(環狀)으로 형성된 적어도 하나의 환상전극으로 구성되고, 상기 환상전극의 권회축은 상기 적층방향에 대하여 수직인 것이 바람직하다. 이러한 구조로 함으로써 환상전극의 내측이며, 급전회로기판의 적층방향에 수직인 방향에 자계가 발생한다. 이것에 의해, 예를 들면 급전회로기판의 다른 쪽 주면을 실장면으로 하여 물품에 근접하여 배치했을 때, 그 실장면과 평행하게 자계가 발생하기 때문에, 급전회로에서 발생하는 전자계는 그 물품의 영향을 받기 어려워 안정된 통신 특성을 얻을 수 있다. 또한 급전회로기판 내의 비아홀 도체를 인덕턴스 소자의 일부로서 사용하고 있기 때문에, 인덕턴스 소자의 Q값을 크게 할 수 있고, 전기 특성이 양호한 급전회로를 구성할 수 있다.
또한 상기 무선 IC는 상기 환상전극을 상기 적층방향에 수직인 방향으로부터 보았을 때에, 상기 환상전극의 내측에 배치되고, 상기 환상전극의 일부가 상기 방사판에 근접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 함으로써, 급전회로기판 전체를 이용하여 급전회로를 구성할 수 있고, 급전회로의 설계 자유도를 향상할 수 있다. 또한 방사판과 결합시키는 주면에 근접하여 급전회로를 배치할 수 있기 때문에, 급전회로와 방사판의 결합을 강하게 할 수 있어, 방사판에서의 신호의 방사 특성을 향상할 수 있다.
또한 상기 급전회로는 상기 복수의 전극을 대향하게 배치하여 구성한 커패시턴스 소자를 포함하고, 상기 커패시턴스 소자를 구성하는 상기 복수의 전극은 상기 응력 완화용 전극을 겸하고 있어도 된다. 커패시턴스 소자를 구성하는 전극을 급전회로기판의 적층방향에 수직인 방향에 배치함으로써, 인덕턴스 소자를 구성하는 환상전극에서 발생하는 자계의 방향과 그 전극의 연재(延在) 방향이 평행해진다. 이것에 의해, 인덕턴스 소자에서 발생하는 자계가 커패시턴스 소자를 구성하는 전극에서 흐트러지지 않고, 소망하는 설계값을 얻을 수 있어 소정의 공진 특성이나 정합 특성을 구비한 급전회로를 얻을 수 있다. 또한 무선 IC의 바로 위 및/또는 바로 아래에 배치되는 응력 완화용 전극을, 상기 커패시턴스 소자를 구성하는 전극으로 겸하고 있어도 된다. 이러한 구조로 함으로써, 급전회로기판 내의 전극층 수를 저감할 수 있어, 무선 IC 디바이스를 소형·저배화할 수 있다.
또한 상기 급전회로기판은 플렉시블(flexible)한 부분과 리지드(rigid)한 부분을 가지고, 상기 무선 IC는 상기 리지드한 부분에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 급전회로기판은 복수의 수지층으로 구성되어 있기 때문에, 기본적으로는 플렉시블이지만, 부분적으로 리지드하게 하여 상기 리지드한 부분에 무선 IC를 배치하면 무선 IC에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있다. 환상전극이나 응력 완화용 전극을 형성한 부분은 구부러지는 것이 억제되는 리지드한 부분이 된다. 특히, 환상전극을 동박으로 형성하면 환상전극의 내측 부분을 보다 리지드하게 할 수 있다.
또한 상기 무선 IC 디바이스에서는, 상기 방사판에 있어서 송수신되는 신호의 주파수는, 상기 급전회로의 공진 주파수에 의해 실질적으로 결정되는 것이 바람직하다. 이와 같이 급전회로에서의 공진 주파수에 의해 통신에 사용하는 신호의 주파수를 실질적으로 결정함으로써, 방사판 및 무선 IC 디바이스를 부착하는 물품의 형상이나 재질이 변화해도 방사판에 의해 송수신되는 신호의 주파수는 거의 변화하지 않는다. 그 때문에, 무선 IC 디바이스를 다양한 물품에 부착해도, 또한 무선 IC 디바이스를 부착한 물품을 변형했다고 해도 동작 불량은 발생하지 않아, 무선 IC 디바이스로서의 동작을 안정화시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 급전회로기판을 복수의 수지층과 복수의 전극을 적층하여 다층기판을 형성하기 위해, 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스를 소형·저배화할 수 있다. 또한 무선 IC 칩을 급전회로기판에 내장함으로써, 무선 IC 칩을 보호할 수 있고, 기계적 강도 및 내환경 성능을 향상한 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 무선 IC 칩을 나타내는 사시도이다.
도 4는 제1실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 포함한 무선 IC 디바이스를 나타내는 사시도이다.
도 5는 상기 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 제2실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 포함한 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 제3실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 포함한 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
도 2는 상기 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 무선 IC 칩을 나타내는 사시도이다.
도 4는 제1실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 포함한 무선 IC 디바이스를 나타내는 사시도이다.
도 5는 상기 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 제2실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 포함한 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 제3실시예인 무선 IC 디바이스용 부품을 포함한 무선 IC 디바이스의 등가 회로도이다.
이하, 본 발명에 따른 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 또한 각 도면에 있어서, 공통되는 부품, 부분은 같은 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
(제1실시예, 도 1에서 도 5 참조)
도 1 및 도 2에 본 발명의 제1실시예인 무선 IC 디바이스용 부품(20A)을 나타낸다. 또한 도 1은 무선 IC 디바이스용 부품(20A)의 내부 구조를 나타내기 위한 투시도이고, 도 2는 무선 IC 디바이스용 부품(20A)을 구성하는 수지층 별로 분해한 분해 사시도이다. 이 무선 IC 디바이스용 부품(20A)은, 소정 주파수의 송수신 신호를 처리하는 무선 IC인 무선 IC 칩(5)과, 상기 무선 IC 칩(5)을 내장한 급전회로기판(10)으로 구성되어 있다.
무선 IC 칩(5)은 클락회로, 로직회로, 메모리 회로 등을 포함하고, 필요한 정보가 메모리되어 있다. 또한 도 3은 무선 IC 칩(5)을 나타내는 사시도이고, 이면에 입출력 전극(6a,6b) 및 실장용 단자전극(7,7)이 마련되어 있다. 입출력 전극(6a,6b)이 급전회로기판(10)의 내부에 마련한 전극(8a,8b)에 금속 범프(bump) 등을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 또한 금속 범프의 재료로서는 Au, 솔더 등을 사용할 수 있다.
급전회로기판(10)의 한쪽 주면(11)측에는, Cu 등의 전극을 사용하여 선상(線狀)으로 형성된 복수의 선상전극(13)이 한쪽 주면(11)에 각각 평행해지도록 나열되어 형성되어 있다. 또한 급전회로기판(10)의 다른 쪽 주면(12)측에도, 복수의 선상전극(14)이 다른 쪽 주면(12)에 각각 평행해지도록 나열되어 형성되어 있다. 그리고, 선상전극(13)의 단부와, 선상전극(14)의 단부를 각각 접속하는 복수의 비아홀 도체(21,22)가 급전회로기판(10)의 내부에 형성되어 있다. 이와 같이 급전회로기판(10)의 내부에는, 선상전극(13), 선상전극(14) 및 비아홀 도체(21,22)에 의해 환상전극(25)이 형성되어 있다. 그리고, 급전회로기판(10)의 수지층의 적층방향에 수직인 방향으로부터 환상전극(25)을 보았을 때에, 나선상이 되도록 서로 이웃하는 환상전극끼리가 접속되어 있다. 그리고, 이들 환상전극(25)은, 소정 개소(코일의 양단부에 위치하는 비아홀 도체(21,22))에 있어서 접속전극(28a,28b)을 통해 전극(8a,8b)과 접속되어 있다.
급전회로기판(10)에서의 무선 IC 칩(5)의 하부에는, 적어도 일부가 겹치도록 직사각형의 평판전극(9a,9b)이 적층방향에 대향하게 배치되어 있다. 그리고, 평판전극(9a,9b)은, 각각 접속전극(29a,29b)을 통해 환상전극(25)의 소정 개소(코일의 양단부에 위치하는 비아홀 도체(21,22))와 접속되어 있다. 또한 환상전극(25)을 급전회로기판(10)의 적층방향에 수직인 방향으로부터 보았을 때에, 무선 IC 칩(5) 및 평판전극(9a,9b)은 환상전극(25)의 내측에 배치되어 있다.
또한 급전회로기판(10)은, 도 2의 분해 사시도에 나타내는 바와 같이, 수지층(41a~41g)상에 형성된 복수의 선상전극(13,14), 전극(8a,8b), 평판전극(9a,9b) 및 접속전극(28a,28b,29a,29b)과, 수지층(41b~41f)을 각각 관통하도록 형성된 비아홀 도체(21a~21e,22a~22e)로 구성되어 있다. 또한 본 실시예에서의 무선 IC 디바이스용 부품(20A)에서의 수지층의 재료로서는, 액정 폴리머나 폴리이미드 등을 사용할 수 있다. 복수의 선상전극(13,14), 전극(8a,8b), 평판전극(9a,9b) 및 접속전극(28a,28b,29a,29b)은 수지층(41a~41g)상의 Cu 등의 전극을 에칭함으로써 형성한 것이다. 또한 비아홀 도체(21a~21e,22a~22e)는, 수지층을 레이저나 기계 펀치 등에 의해 구멍을 뚫고, 그 구멍 속에 Ag나 Cu 등의 도전성 재료를 충전·경화시킴으로써 형성한 것이다. 또한 무선 IC 칩(5)은 소정의 수지층상에 형성한 전극(8a,8b)상에 실장되어 있고, 그 수지층과 다른 상기 수지층을 적층·압착함으로써 급전회로기판(10)을 얻을 수 있다.
또한 복수의 선상전극(13,14)은 동일 수지층상에 형성해도, 별도의 수지층상에 형성해도 상관없다. 별도의 수지층상에 형성함으로써, 선상전극간의 전자계에 의한 결합량을 조정할 수 있다. 또한 선상전극(13,14)은 급전회로기판(10)의 내부뿐 아니라, 그 한쪽 주면(11) 혹은 다른 쪽 주면(12) 위에 형성해도 상관없다.
무선 IC 디바이스용 부품(20A)에 있어서, 선상전극(13,14) 및 비아홀 도체(21,22)에 의해 형성된 환상전극(25)은 급전회로에서의 인덕턴스 소자(L)로서 기능한다. 그리고, 이 인덕턴스 소자(L)는, 복수의 환상전극(25)이 나선상으로 접속되어 구성되어 있기 때문에, 적층방향에 수직인 방향으로부터 환상전극(25)을 보았을 때에, 복수의 환상전극의 내측을 통과하도록 자계가 발생한다. 또한 복수의 환상전극(25)은, 소정 개소에 있어서 접속전극(28a,28b)을 통해 무선 IC 칩(5)과 접속되어 있다. 그 때문에, 무선 IC 칩(5)으로부터 보면, 환상전극(25)은, 도 5에 나타내는 바와 같이 인덕턴스 소자(L)가 무선 IC 칩(5)의 양단에 접속된 구성이 된다.
또한 무선 IC 칩(5)의 하부에는, 대향하는 평판전극(9a,9b)이 형성되어 커패시턴스 소자(C)(도 5 참조)를 구성하고 있다. 그리고, 이들 2장의 평판전극(9a,9b)은, 각각 소정 개소에서 인덕턴스 소자(L)인 환상전극(25)과 접속전극(29a,29b)을 통해 병렬로 접속됨으로써 공진회로 또는 정합회로를 구성하고 있다. 본 실시예와 같이, 급전회로기판(10)에 있어서, 무선 IC 칩(5)의 상부 및 하부에 급전회로를 배치함으로써, 많은 회로 소자를 급전회로기판(10) 내에 배치할 수 있고, 급전회로기판(10) 및 무선 IC 디바이스용 부품(20A)을 소형·저배화할 수 있어 급전회로의 설계 자유도도 향상한다.
또한 평판전극(9a,9b)은, 무선 IC 칩(5)의 하부에 배치됨으로써 응력 완화용 전극으로서도 기능한다. 본 발명에 있어서 급전회로기판(10)은 부드러운 수지에 의해 형성되기 때문에, 무선 IC 디바이스용 부품(20A)에 외부로부터 충격 등이 가해지면 급전회로기판(10)에 휨이 발생한다. 그 휨에 의한 응력이 무선 IC 칩(5)에 가해지면, 무선 IC 칩이 휘거나 일그러지기 때문에 파괴될 가능성이 있다. 또한 파괴되지 않아도, 급전회로기판(10)에 휨이 발생함으로써, 무선 IC 칩(5)과 전극(8a,8b) 사이에서 접속 불량이 발생하여, 무선 IC 디바이스용 부품으로서 동작하지 않는다는 문제가 발생할 가능성이 있다. 그때, 무선 IC 칩(5)의 하부에 배치한 평판전극(9a,9b)이 응력을 완화해, 급전회로기판(10)에 발생하는 휨을 억제하여, 무선 IC 칩(5)의 파괴나, 접속 불량에 의한 동작 불량을 방지할 수 있다. 또한 평판전극(9a,9b)은 환상전극(25)에서 발생하는 자계의 방향에 평행해지도록 배치되어 있기 때문에, 자계를 흐트러뜨리지 않고 소정의 공진회로 또는 정합회로의 특성을 얻을 수 있다.
또한 본 실시예에 있어서는, 평판전극(9a,9b)은 무선 IC 칩(5)의 아래쪽에 2장 배치하고 있는데, 무선 IC 칩의 아래쪽 뿐 아니라 윗쪽에 배치함으로써(도 2의 평판전극(9c) 참조), 무선 IC 칩(5)으로 가해지는 응력을 더욱 저감할 수 있어, 무선 IC 디바이스용 부품(20A)의 기계적 강도를 더 향상할 수 있다. 또한 평판전극(9a,9b)의 매수에 대해서도 2장일 필요는 없고, 소정의 커패시턴스값을 얻기 위해 3장 이상 배치해도 된다. 또한 환상전극(25)보다도 평판전극(9a,9b)을 급전회로기판(10)의 다른 쪽 주면측에 배치해도 된다. 급전회로기판(10)의 다른 쪽 주면측에 평판전극(9a,9b)을 배치함으로써 방사판과 급전회로를 전계 결합시킬 수 있다. 이것에 의해, 방사판과 급전회로 사이에서의 전자계 결합량을 조정할 수 있어, 방사판으로부터의 신호의 방사 특성을 제어할 수 있다.
(무선 IC 디바이스, 도 4, 도 5 참조)
상기 무선 IC 디바이스용 부품(20A)을 방사판(30)과 조합하여 무선 IC 디바이스(1A)로 한 실시예를 도 4에 나타낸다. 방사판(30)은 PET 필름 등의 기판(35)상에 형성한 방사전극(38)을 포함하고 있다. 방사전극(38)은 무선 IC 디바이스용 부품(20A)과 결합하기 위한 결합부(39)를 가지고, 그 결합부(39)는 방사전극(38)의 길이방향의 중앙부에 배치되어 있다. 그리고, 무선 IC 디바이스용 부품(20A)은, 접착제 등에 의해 결합부(39)에 점착하여 탑재되어 있다. 또한 방사전극(38)은 무선 IC 디바이스용 부품(20A)으로부터 보아 그 양측에 마련되며, 이른바 다이폴형(dipole type)의 형상이다. 그리고, 방사전극(38)은 그 양단부에 폭광부(幅廣部)(38a,38b)를 가지고 있어, 방사 특성 및 지향성을 향상시키고 있다.
무선 IC 디바이스용 부품(20A) 내의 급전회로와, 결합부(39)는 전기적으로 절연된 상태로 배치되고, 급전회로를 구성하는 환상전극(25)(인덕턴스 소자(L))에서 발생한 자계에 의해 급전회로와 결합부(39)는 전자계 결합하고 있다. 급전회로기판(10)에는 소정의 공진 주파수를 가지는 공진회로(인덕턴스 소자(L)와 커패시턴스 소자(C))가 내장되어 있고, 무선 IC 칩(5)으로부터 발신된 소정의 주파수를 가지는 송신 신호를 방사전극(38)에 전달하면서, 방사전극(38)에서 받은 신호로부터 소정의 주파수를 가지는 수신 신호를 선택하여 무선 IC 칩(5)에 공급한다. 그 때문에, 이 무선 IC 디바이스(1A)는, 방사전극(38)에서 수신된 신호에 의해 무선 IC 칩(5)이 동작되고, 상기 무선 IC 칩(5)으로부터의 응답 신호가 방사전극(38)으로부터 외부에 방사된다.
상기 무선 IC 디바이스(1A)의 등가회로를 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 급전회로기판(10)은, 인덕턴스 소자(L) 및 커패시턴스 소자(C)를 포함하는 공진회로·정합회로를 가지는 급전회로를 포함하고 있다. 또한 인덕턴스 소자(L)는 각각 방사전극(38)과 자계 결합하고, 이 급전회로가 무선 IC 칩(5)과 접속되어 있다.
급전회로기판(10)에 있어서는, 인덕턴스 소자(L)와 커패시턴스 소자(C)로 구성된 공진회로에서 공진 주파수 특성이 결정된다. 방사전극(38)으로부터 방사되는 신호의 공진 주파수는 공진회로의 자기 공진 주파수에 의해 실질적으로 정해진다.
그런데, 공진회로는 무선 IC 칩(5)의 임피던스와 방사전극(38)의 임피던스를 정합시키기 위한 정합회로를 겸해도 된다. 급전회로기판(10)은, 인덕턴스 소자(L)나 커패시턴스 소자(C)로 구성된 공진회로와는 별도로 마련된 정합회로를 포함하고 있어도 된다(이 의미에서 공진회로를 정합회로라고도 칭함). 공진회로에 정합회로의 기능도 부가하고자 하면 공진회로의 설계가 복잡해지는 경향이 있다. 공진회로와는 별도로 정합회로를 마련하면 공진회로, 정합회로를 각각 독립적으로 설계할 수 있다.
이상과 같이, 본 무선 IC 디바이스(1A)에 있어서는, 수지층으로 형성한 급전회로기판(10)에 무선 IC 칩(5)을 내장하고, 그 무선 IC 칩의 윗쪽 및 아래쪽에 급전회로를 배치할 수 있기 때문에, 급전회로의 설계 자유도를 향상할 수 있는 동시에 급전회로기판(10)을 소형·저배화할 수 있다. 또한 무선 IC 칩(5)을 급전회로기판(10)에 내장하기 위해, 무선 IC 칩(5)의 기계적 강도와 내환경 성능을 향상할 수 있다.
(제2실시예, 도 6, 도 7 참조)
도 6에 본 발명의 제2실시예인 무선 IC 디바이스용 부품(20B)을 나타낸다. 기본적으로는 상기 제1실시예와 같이, 수지층으로 이루어지는 급전회로기판(10) 내에 나선상 전극(51,52,53,54)에 의해 환상전극(55)(인덕턴스 소자(L))을 형성하고, 무선 IC 칩(5)을 내장한 것이다.
각 나선상 전극(51~54)은 수지층(61a~61d)상에 형성되고, 나선상 전극(51)의 단부(51a)는 비아홀 도체(62a)를 통해 나선상 전극(52)의 단부(52a)에 접속되며, 상기 나선상 전극(52)의 단부(52b)는 비아홀 도체(62b)를 통해 나선상 전극(53)의 단부(53a)에 접속되어 있다. 또한 나선상 전극(53)의 단부(53b)는 비아홀 도체(62c)를 통해 나선상 전극(54)의 단부(54a)에 접속되어 있다.
나선상 전극(51)의 단부(51b)는 비아홀 도체(62d)를 통해 수지층(61b)상에 형성한 선상전극(56)의 단부(56a)에 접속되고, 상기 선상전극(56)의 단부(56b)는 무선 IC 칩(5)의 입출력 전극(6a)(도 3 참조)에 접속되어 있다. 한편, 나선상 전극(54)의 단부(54b)는 비아홀 도체(62e,62f)를 통해 수지층(61b)상에 형성한 전극(57)에 접속되고, 상기 전극(57)은 무선 IC 칩(5)의 입출력 전극(6b)에 접속되어 있다.
이 무선 IC 디바이스용 부품(20B)에 있어서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 나선상 전극(51~54)으로 이루어지는 환상전극(55)(인덕턴스 소자(L))이 무선 IC 칩(5)에 대하여 직렬로 접속되고, 인덕턴스 소자(L)가 방사전극(38)과 전자계 결합하고 있다.
이상의 구성으로 이루어지는 무선 IC 디바이스(1B)의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하고, 방사전극(38)에서 수신된 신호에 의해 무선 IC 칩(5)이 동작되며, 상기 무선 IC 칩(5)으로부터의 응답 신호가 방사전극(38)으로부터 외부에 방사된다. 또한 본 급전회로기판(10)에 있어서는 환상전극(55)의 내측 영역이 리지드한 영역이 된다. 즉, 급전회로기판(10)은 복수의 수지층으로 구성되어 있기 때문에, 기본적으로는 플렉시블이지만, 나선상 전극(51~54)으로 이루어지는 환상전극(55)에 의해 구부러지는 것이 억제되기 때문에, 환상전극(55)의 내측 영역은 리지드한 영역이 된다. 특히, 본 제2실시예에서는, 나선상 전극(51~54)을 복수회 권회시키고 있으므로, 상기 제1실시예에 비해, 환상전극(55)의 내측 영역이 보다 리지드해진다. 그리고, 리지드한 영역에 무선 IC 칩(5)이 배치되어 있으므로, 무선 IC 칩(5)에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있다. 또한 환상전극(55)의 내측 영역에, 도 2에 나타낸 응력 완화용의 평판전극(9c)을 형성해도 된다. 이것에 의해, 환상전극(55)의 내측 영역의 리지드한 영역이, 보다 리지드해지므로 무선 IC 칩(5)에 가해지는 응력을 보다 저감시킬 수 있다.
(제3실시예, 도 8, 도 9 참조)
도 8에 본 발명의 제3실시예인 무선 IC 디바이스용 부품(20C)을 나타낸다. 기본적으로는 상기 제1실시예와 같이, 수지층으로 이루어지는 급전회로기판(10) 내에 2중의 선상전극(71,72,73,74,75,76)에 의해 환상전극(77)(인덕턴스 소자(L1,L2)), 및 대향하는 평판전극(83,84)(커패시턴스 소자(C))을 형성하고, 무선 IC 칩(5)을 내장한 것이다.
각 선상전극(71~76)은 수지층(81a~81c)상에 형성되고, 선상전극(71)의 단부(71b)는 비아홀 도체(78a)를 통해 선상전극(73)의 단부(73a)에 접속되며, 상기 선상전극(73)의 단부(73b)는 비아홀 도체(78b)를 통해 선상전극(75)의 단부(75a)에 접속되어 있다. 상기 선상전극(75)의 단부(75b)는 비아홀 도체(78c)를 통해 수지층(81d)상에 형성된 평판전극(84)의 단부(84a)에 접속되어 있다. 한편, 선상전극(72)은 선상전극(71)으로부터 분기하여, 단부(72a)는 비아홀 도체(78d)를 통해 선상전극(74)의 단부(74a)에 접속되며, 상기 선상전극(74)의 단부(74b)는 비아홀 도체(78e)를 통해 선상전극(76)의 단부(76a)에 접속되어 있다. 또한 선상전극(76)의 단부(76b)는 평판전극(83)에 접속되어 있다.
선상전극(71)의 단부(71a)는 비아홀 도체(78f)를 통해 수지층(81b)상에 형성한 전극(85)의 단부(85a)에 접속되고, 상기 전극(85)의 단부(85b)는 무선 IC 칩(5)의 입출력 전극(6a)(도 3 참조)에 접속되어 있다. 한편, 평판전극(83)은 비아홀 도체(78g)를 통해 수지층(81b)상에 형성한 전극(86)에 접속되고, 상기 전극(86)은 무선 IC 칩(5)의 입출력 전극(6b)에 접속되어 있다.
이 무선 IC 디바이스용 부품(20C)에 있어서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 선상전극(71~76)으로 이루어지는 환상전극(77)으로 인덕턴스 소자(L1,L2)가 구성되고, 서로 자기(磁氣) 결합(상호 인덕턴스(M)로 나타냄)하고 있다. 이 인덕턴스 소자(L1,L2)와 그 일단에 직렬로 접속된 커패시턴스 소자(C)(평판전극(83,84))로 공진회로·정합회로를 가지는 급전회로가 구성되어 있다. 또한 인덕턴스 소자(L1,L2)는 각각이 방사전극(38A)과 자계 결합하고, 커패시턴스 소자(C)가 방사전극(38B)과 전계 결합하고 있다.
이상의 구성으로 이루어지는 무선 IC 디바이스(1C)의 작용 효과는 상기 제1실시예와 동일하며, 방사전극(38A,38B)에서 수신된 신호에 의해 무선 IC 칩(5)이 동작되고, 상기 무선 IC 칩(5)으로부터의 응답 신호가 방사전극(38A,38B)으로부터 외부에 방사된다. 또한 본 급전회로기판(10)에 있어서는 환상전극(77)의 내측 영역 및 평판전극(83,84)이 형성되어 있는 부분이 리지드한 영역이 된다. 그리고, 무선 IC 칩(5)이 평판전극(83,84)의 바로 위에 배치되어, 리지드한 영역에 위치하고 있으므로 무선 IC 칩(5)에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은, 무선 IC 디바이스용 부품 및 무선 IC 디바이스에 유용하고, 특히 무선 IC와 방사판의 임피던스 정합 상태를 변화시키지 않고 안정적으로 동작 가능한 점에서 뛰어나다.
1A, 1B, 1C: 무선 IC 디바이스 5: 무선 IC 칩
6a, 6b: 입출력 전극 8a, 8b: 전극
9a, 9b, 83, 84: 평판전극 9c: 응력 완화용 전극
10: 급전회로기판 13, 14, 71~76: 선상전극
20A, 20B, 20C: 무선 IC 디바이스용 부품 21, 22: 비아홀 도체
25, 55, 77: 환상전극 28, 29: 접속전극
30: 방사판 38, 38A, 38B: 방사전극
39: 결합부 51~54: 나선상 전극
L, L1, L2: 인덕턴스 소자 C: 커패시턴스 소자
6a, 6b: 입출력 전극 8a, 8b: 전극
9a, 9b, 83, 84: 평판전극 9c: 응력 완화용 전극
10: 급전회로기판 13, 14, 71~76: 선상전극
20A, 20B, 20C: 무선 IC 디바이스용 부품 21, 22: 비아홀 도체
25, 55, 77: 환상전극 28, 29: 접속전극
30: 방사판 38, 38A, 38B: 방사전극
39: 결합부 51~54: 나선상 전극
L, L1, L2: 인덕턴스 소자 C: 커패시턴스 소자
Claims (13)
- 무선 IC와,
상기 무선 IC를 내장하고, 상기 무선 IC와 결합하는 인덕턴스 소자를 포함하는 공진회로 및/또는 정합회로를 포함하는 급전회로를 마련한 급전회로기판을 포함하고,
상기 급전회로기판은 복수의 수지층과 복수의 전극을 적층하여 이루어지는 다층기판인 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제1항에 있어서,
상기 급전회로기판은 한쪽 주면과 다른 쪽 주면을 포함하고, 상기 급전회로는 상기 수지층의 적층방향에서의 상기 무선 IC와 상기 한쪽 주면 사이 및 상기 무선 IC와 상기 다른 쪽 주면 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무선 IC의 바로 위 및/또는 바로 아래에 상기 무선 IC에의 응력을 완화하기 위한 응력 완화용 전극을 배치한 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인덕턴스 소자는, 상기 급전회로기판에 형성된 비아홀 도체와 상기 복수의 전극이 환상(環狀)으로 형성된 적어도 하나의 환상전극으로 구성되고, 상기 환상전극의 권회축은 상기 적층방향에 대하여 수직인 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제4항에 있어서,
상기 무선 IC는, 상기 환상전극을 상기 적층방향에 수직인 방향으로부터 보았을 때에, 상기 환상전극의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급전회로는 상기 복수의 전극을 대향해서 배치하여 구성한 커패시턴스 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제6항에 있어서,
상기 커패시턴스 소자를 구성하는 상기 복수의 전극은, 상기 응력 완화용 전극을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급전회로기판은 플렉시블(flexible)한 부분과 리지드(rigid)한 부분을 가지고,
상기 무선 IC는 상기 리지드한 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제8항에 있어서,
상기 리지드한 부분은 상기 환상전극에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제8항에 있어서,
상기 리지드한 부분은 상기 응력 완화용 전극에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스용 부품. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 무선 IC 디바이스용 부품과,
상기 급전회로와 전자계 결합하는 방사판을 포함한 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 환상전극의 일부가 상기 방사판에 근접해서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스. - 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 방사판에 있어서 송수신되는 신호의 주파수는, 상기 급전회로의 공진 주파수에 의해 실질적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 IC 디바이스.
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