WO2007119304A1 - 無線icデバイス - Google Patents

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Abstract

 周波数特性やインピーダンスをアンテナに依存することなく決定することができ、製作の容易な無線ICデバイスを得る。  フレキシブルなシート(10)に、無線ICチップ(5)及び放射板(11),(11)を配してなる無線ICデバイス。無線ICチップ(5)はシート(10)上に形成された所定の共振周波数及び所定のインピーダンスを有する給電回路(15)にAuバンプ(6)を介して接続されている。給電回路(15)は電極パターン(15a),(15b)からなり、この給電回路(15)と放射板(11),(11)とがシート(10)を介して容量結合されている。

Description

明 細 書

無線 ICデバイス

技術分野

[0001] 本発明は、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。

背景技術

[0002] 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、非特許文献 1に記載のものが知られている。

[0003] この種の無線 ICデバイスは、無線 ICチップをストラップ基板上に実装し、該ストラッ プ基板をさらにアンテナ基板に接合したものである。無線 ICチップとストラップ基板と は Auバンプを介して直接電気的に接合され、ストラップ基板とアンテナ基板とも直接 電気的に接合されている。

[0004] しかしながら、この無線 ICデバイスにおいては、中心周波数やインピーダンスをアン テナ側で設定するため、複数の周波数やインピーダンスに適合させるにはそれぞれ の周波数やインピーダンスに応じたアンテナを用意する必要があり、多品種少量生 産には適していない。

[0005] また、ストラップ基板とアンテナ基板とを直接電気的に接続するため、加熱工程が 必要となり、アンテナ基板などに使用される材料が限定されてしまう。し力も、ストラッ プ基板とアンテナ基板との接合位置がずれると、中心周波数やインピーダンスに影 響を与え、特に、 UHF帯以上の周波数帯域になるとこれらは微小な変動も許容され なくなるので、製造工程で高精度な管理が要求される。

非特許文献 1 :無線 ICタグ活用のすべて 日経 BPムック社 pl l2-pl26 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] そこで、本発明の目的は、周波数特性やインピーダンスをアンテナに依存すること なく決定することができ、製作の容易な無線 ICデバイスを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 前記目的を達成するため、本発明は、フレキシブルなシートに無線 ICチップ及び放 射板を配してなる無線 ICデバイスにお 、て、前記無線 ICチップは前記シート上に形 成された所定の共振周波数及び所定のインピーダンスを有する給電回路に接続され ており、前記給電回路と前記放射板とが結合されていること、を特徴とする。

[0008] 本発明に係る無線 ICデバイスにおいて、放射板が給電回路から供給された送信信 号を放射する機能及び受信信号を受けて給電回路に供給する機能を有し、無線 IC チップとの送受信は給電回路によって行われる。放射板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、給電回路の共振周波数 で実質的に決まる。即ち、中心周波数は、放射板の形状などによらずに、給電回路 によって決定され、給電回路のみを変更することで多種の周波数やインピーダンスに 対応することができ、給電回路と放射板との接合に高精度を要求されることがな 、。 また、放射板を丸めたり、誘電体で挟んだりしても周波数特性が変化することはなぐ 無線 ICデバイスの取付け箇所を自由に選択することができ、安定した周波数特性が 得られる。

[0009] 本発明に係る無線 ICデバイスにおいて、給電回路の電極パターンには、共振周波 数及びインピーダンスを調整するための切欠き部が形成されて ヽることが好ま 、。 切欠き部の深さや幅を変更することで、共振周波数やインピーダンスを簡単に調整 することができる。また、放射板をシート上にフレキシブルな金属膜によって形成すれ ば、無線 ICデバイスの取扱いが容易になる。

[0010] さらに、シートの第 1主面に無線 ICチップ及び給電回路が配置され、第 1主面とは 反対側の第 2主面に放射板が配置されており、給電回路と放射板とがシートを介して 容量結合されていてもよい。 1枚のシートで無線 ICデバイスを構成でき、容量が介在 することで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容 量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

[0011] 一方、フレキシブルな第 1シートの第 1主面に無線 ICチップ及び給電回路が配置さ れ、フレキシブルな第 2シートの第 1主面に放射板が配置されており、第 1シートの第 1主面と第 2シートの第 1主面とが互いに向かい合うように貼り合わされており、給電 回路と放射板とが結合されていてもよい。この場合、給電回路と放射板とが直接電気 的に結合されていてもよぐあるいは、接着剤層を介して容量結合されていてもよい。 無線 ICチップ、給電回路及び放射板が 2枚のシートで被覆されるため、これらの部材 が湿気などの外気力 保護される。また、容量結合であれば、結合に加熱工程が不 要であり、シートの材質を耐熱性のもの以外に幅広く選択することができる。

[0012] さらに、フレキシブルな第 1シートの第 1主面に無線 ICチップ及び給電回路が配置 され、フレキシブルな第 2シートの第 1主面に放射板が配置されており、第 1シートの 第 1主面と第 2シートの第 1主面とは反対側の第 2主面とが互いに向かい合うように貼 り合わされており、給電回路と放射板とが第 2シートを介して容量結合されていてもよ い。この場合も、結合に加熱工程が不要である。

発明の効果

[0013] 本発明によれば、周波数特性やインピーダンスを、外部との信号の送受信を行う放 射板に依存することなぐ給電回路によって決定しているため、給電回路の電極バタ ーンの形状を変更することで各種の周波数やインピーダンスに対応でき、多品種の 製造に適している。また、給電回路と放射板との接合に高精度を要求されることがな いので、製造が容易になり、特に UHF帯以上の周波数で使用する無線 ICデバイス の製造に有利である。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明に係る無線 ICデバイスの第 1実施例を示す分解斜視図であり、(A)は裏 面側、(B)は表面側を示す。

[図 2]前記第 1実施例の断面図である。

[図 3]本発明に係る無線 ICデバイスの第 2、第 3及び第 4実施例を構成する第 1及び 第 2シートを示す分解斜視図である。

[図 4]第 2実施例を示し、(A)は貼り合わせ前の断面図、(B)は貼り合わせ後の断面 図である。

[図 5]第 3実施例を示し、(A)は貼り合わせ前の断面図、(B)は貼り合わせ後の断面 図である。

[図 6]第 4実施例を示し、(A)は貼り合わせ前の断面図、(B)は貼り合わせ後の断面 図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明に係る無線 ICデバイスの実施例について添付図面を参照して説明 する。なお、以下に説明する各実施例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。

[0016] (第 1実施例、図 1及び図 2参照)

第 1実施例である無線 ICデバイス laは、図 1 (A)に示すように、 1枚のフレキシブル な誘電体シート 10 (例えば、 PETなどの榭脂フィルム、紙)の第 2主面 (裏面) 10bに フレキシブルなアルミ箔ゃ金属蒸着膜などの金属薄膜にて放射板 11, 11を形成す るとともに、図 1 (B)に示すように、第 1主面 (表面) 10aに給電回路 15を形成し、無線 ICチップ 5を給電回路 15上に搭載したものである。なお、図 1 (B)では、無線 ICチッ プ 5を搭載した給電回路 15を拡大して示している。

[0017] 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 モリされている周知のものであり、所定の高周波信号を送受信できるものである。この 無線 ICチップ 5の端子電極は給電回路 15の電極パターン 15a, 15bを跨ぐ状態にて Auバンプ 6 (図 2参照)を介して電気的に接続されている。なお、電気的接続は Auバ ンプ 6以外にはんだや導電性接着剤による接続であってもよい。

[0018] 給電回路 15も、放射板 11, 11と同様に、フレキシブルなアルミ箔ゃ金属蒸着膜な どの金属薄膜にて形成されたもので、各電極パターン 15a, 15bの一端部 16が放射 板 11 , 11の一端部 12とシート 10を介して対向して容量結合して 、る。

[0019] この無線 ICデバイス laは、図示しないリーダライタ力も放射される高周波信号 (例え ば、 UHF周波数帯)を放射板 11, 11で受信し、放射板 11, 11と容量的に結合して いる給電回路 15を共振させてエネルギーを無線 ICチップ 5に供給する。一方、受信 信号力も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を、給電回路 15にて所定の周波数に整合させた後、前記 容量結合を介して放射板 11, 11に送信信号を伝え、放射板 11, 11からリーダライタ に送信、転送する。

[0020] ところで、第 1実施例である無線 ICデバイス laにおいて、給電回路 15は所定の共 振周波数及び所定のインピーダンスを有している。そして、共振周波数及びインピー ダンスは各電極パターン 15a, 15bに形成された切欠き部 17, 17の深さ及び Z又は 幅寸法を変更することにより調整される。即ち、切欠き部 17を大きくすることでインピ 一ダンスが高くなる。また、切欠き部 17を深くしていくとインダクタンスが大きくなり、中 心周波数 (fo)が低くなる。このような調整は電極パターン 15a, 15bをレーザなどでト リミングすることにより行われる。例えば、共振周波数は、 868MHz, 915MHz, 953 MHzなどに微調整することができる。

[0021] 以上のごとぐ無線 ICデバイス laにおいて、放射板 11, 11から放射する送信信号 の周波数及び無線 ICチップ 5に供給する受信信号の周波数は、給電回路 15の共振 周波数で実質的に決まる。即ち、中心周波数は、放射板 11, 11の形状などによらず に、給電回路 15によって決定され、給電回路 15の電極パターン 15a, 15bの形状を 変更することで多種の周波数やインピーダンスに対応することができ、放射板 11, 11 と給電回路 15との接合に高精度を要求されることがなぐ放射板 11, 11の形状を変 更する必要がないため、信号の放射特性が変化することもない。また、放射板 11, 1 1を丸めたり、誘電体で挟んだりしても周波数特性が変化することはないので、無線 I Cデバイス laの取付け箇所を自由に選択することができ、安定した周波数特性が得 られる。

[0022] さらに、放射板 11, 11と給電回路 15とが容量結合されていることで、無線 ICチップ 5の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容量によ つてカットすることができ、無線 ICチップ 5のサージ破壊を防止することができる。また 、放射板 11, 11と給電回路 15とは容量結合であるため、その結合に加熱工程が不 要であり、シート 10の材質を耐熱性のもの以外に幅広く選択することができる。

[0023] また、放射板 11, 11の電気長はそれぞれ共振周波数えの 1Z4、計 1Z2とされて いる。但し、放射板 11, 11の電気長は λ Ζ2の整数倍でなくてもよい。即ち、本発明 において、放射板 11, 11から放射される信号の周波数は、給電回路 15の共振周波 数によって実質的に決まるので、周波数特性に関しては、放射板 11, 11の電気長に 実質的に依存しない。放射板 11, 11の電気長が λ Ζ2の整数倍であると、利得が最 大になるので好ましい。なお、この点は以下に説明する第 2、第 3及び第 4実施例でも 同じである。

[0024] (第 2、第 3及び第 4実施例、図 3〜図 6参照)

以下に説明する第 2、第 3及び第 4実施例は、それぞれ、図 3に示すように、フレキ シブルな誘電体又は絶縁体力もなる 2枚のシート 21, 22を貼り合わせたものである。 第 1シート 21にはその第 1主面 21aにフレキシブルなアルミ箔ゃ金属蒸着膜などの金 属薄膜にて給電回路 15が形成され、この給電回路 15上に無線 ICチップ 5が搭載さ れている。第 2シート 22にはその第 1主面 22aにフレキシブルなアルミ箔ゃ金属蒸着 膜などの金属薄膜にて広 、面積の放射板 25, 25が形成されて 、る。

[0025] 給電回路 15は、前記第 1実施例で示した給電回路 15と同じ構成であり、無線 ICチ ップ 5が二つの電極パターン 15a, 15bを跨ぐ状態にて電気的に接続されている。ま た、給電回路 15は所定の共振周波数及び所定のインピーダンスを有しており、これ らは前述のごとく切欠き部 17, 17の深さ及び Z又は幅寸法を変更することにより調 整される。

[0026] (第 2実施例、図 4参照)

第 2実施例である無線 ICデバイス lbは、図 4に示すように、前記第 1シート 21の第 1 主面 21aと前記第 2シート 22の第 1主面 22aとが互いに向力 、合うように熱圧着にて 貼り合わされており、給電回路 15の一端部 16と放射板 25の一端部 26とが直接電気 的に結合されている。

[0027] この無線 ICデバイス lbは、図示しないリーダライタ力も放射される高周波信号 (例 えば、 UHF周波数帯)を放射板 25, 25で受信し、放射板 25, 25と直接電気的に結 合している給電回路 15を共振させてエネルギーを無線 ICチップ 5に供給する。一方 、受信信号力も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を、給電回路 15にて所定の周波数に整合させた後、 前記直接的な電気結合を介して放射板 25, 25に送信信号を伝え、放射板 25, 25 からリーダライタに送信、転送する。

[0028] 従って、第 2実施例である無線 ICデバイス lbの作用効果は、前記第 1実施例であ る無線 ICデバイス laと同様であり、かつ、無線 ICチップ 5、給電回路 15及び放射板 25が 2枚のシート 21, 22で被覆されるため、これらの部材が湿気などの外気から保 護される。即ち、給電回路 15や放射板 25に鲭などが発生することがなぐ無線 ICチ ップ 5が離脱することが確実に防止される。また、給電回路 15の一端部 16と放射板 2 5の一端部 26との接合も特に固着しておかなくともずれるおそれはない。

[0029] さらに、シート 21, 22の各第 1主面 21a, 22aとは反対側の第 2主面 21b, 22bに必 要な情報 (例えば、宣伝広告情報、バーコード)を印刷しておくことも可能である。

[0030] (第 3実施例、図 5参照)

第 3実施例である無線 ICデバイス lcは、図 5に示すように、前記第 1シート 21の第 1 主面 21aと前記第 2シート 22の第 1主面 22aとが互いに向力 、合うように接着剤層 29 を介して貼り合わされており、給電回路 15の一端部 16と放射板 25の一端部 26とが 接着剤層 29を介して対向して容量結合している。

[0031] この無線 ICデバイス lcは、図示しないリーダライタ力も放射される高周波信号 (例え ば、 UHF周波数帯)を放射板 25, 25で受信し、放射板 25, 25と容量的に結合して いる給電回路 15を共振させてエネルギーを無線 ICチップ 5に供給する。一方、受信 信号力も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を、給電回路 15にて所定の周波数に整合させた後、前記 容量結合を介して放射板 25, 25に送信信号を伝え、放射板 25, 25からリーダライタ に送 1§、転 1る。

[0032] 従って、第 3実施例である無線 ICデバイス lcの作用効果は、前記第 1実施例であ る無線 ICデバイス laと同様であり、かつ、無線 ICチップ 5、給電回路 15及び放射板 25が 2枚のシート 21, 22で被覆されていることの効果は前記第 2実施例である無線 I Cデバイス lbと同様である。

[0033] (第 4実施例、図 6参照)

第 4実施例である無線 ICデバイス Idは、図 6に示すように、前記第 1シート 21の第 1 主面 21aと前記第 2シート 22の第 2主面 22bとが互いに向力 、合うように熱圧着にて 貼り合わされており、給電回路 15の一端部 16と放射板 25の一端部 26とが第 2シート 22を介して対向して容量結合して 、る。 [0034] この無線 ICデバイス Idは、図示しないリーダライタ力も放射される高周波信号 (例 えば、 UHF周波数帯)を放射板 25, 25で受信し、放射板 25, 25と容量的に結合し ている給電回路 15を共振させてエネルギーを無線 ICチップ 5に供給する。一方、受 信信号力 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を、給電回路 15にて所定の周波数に整合させた後、前記 容量結合を介して放射板 25, 25に送信信号を伝え、放射板 25, 25からリーダライタ に送 1§、転 1る。

[0035] 従って、第 4実施例である無線 ICデバイス Idの作用効果は、前記第 1実施例であ る無線 ICデバイス laと同様であり、かつ、無線 ICチップ 5、給電回路 15及び放射板 25が 2枚のシート 21, 22で被覆されていることの効果は前記第 2実施例である無線 I Cデバイス lbと同様である。

[0036] (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ぐその 要旨の範囲内で種々に変更することができる。

[0037] 例えば、無線 ICチップ 5の詳細な構成は任意であり、また、給電回路 15や放射板 1 1, 25の細部形状は任意である。

産業上の利用分野

[0038] 以上のように、本発明は、 RFIDシステムに用いられる無線 ICデバイスに有用であり 、特に、周波数特性やインピーダンスをアンテナに依存することなく決定することがで き、製作が容易である点で優れている。

Claims

請求の範囲
[1] フレキシブルなシートに無線 ICチップ及び放射板を配してなる無線 ICデバイスに おいて、
前記無線 ICチップは前記シート上に形成された所定の共振周波数及び所定のィ ンピーダンスを有する給電回路に接続されており、
前記給電回路と前記放射板とが結合されて 、ること、
を特徴とする無線 ICデバイス。
[2] 前記給電回路の電極パターンには、共振周波数及びインピーダンスを調整するた めの切欠き部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の無線 IC デバイス。
[3] 前記放射板が前記シート上にフレキシブルな金属膜によって形成されて 、ることを 特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の無線 ICデバイス。
[4] 前記シートの第 1主面に前記無線 ICチップ及び前記給電回路が配置され、前記第 1主面とは反対側の第 2主面に前記放射板が配置されており、
前記給電回路と前記放射板とが前記シートを介して容量結合されていること、 を特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項又は第 3項に記載の無線 ICデバイス。
[5] フレキシブルな第 1シートの第 1主面に前記無線 ICチップ及び前記給電回路が配 置され、フレキシブルな第 2シートの第 1主面に前記放射板が配置されており、 前記第 1シートの第 1主面と前記第 2シートの第 1主面とが互いに向かい合うように 貼り合わされており、前記給電回路と前記放射板とが結合されていること、
を特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項又は第 3項に記載の無線 ICデバイス。
[6] 前記給電回路と前記放射板とが直接電気的に結合されていることを特徴とする請 求の範囲第 5項に記載の無線 ICデバイス。
[7] 前記給電回路と前記放射板とが接着剤層を介して容量結合されて!ヽることを特徴と する請求の範囲第 5項に記載の無線 ICデバイス。
[8] フレキシブルな第 1シートの第 1主面に前記無線 ICチップ及び前記給電回路が配 置され、フレキシブルな第 2シートの第 1主面に前記放射板が配置されており、 前記第 1シートの第 1主面と前記第 2シートの第 1主面とは反対側の第 2主面とが互 いに向かい合うように貼り合わされており、前記給電回路と前記放射板とが前記第 2 シートを介して容量結合されて 、ること、
を特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項又は第 3項に記載の無線 ICデバイス。
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