WO2013008874A1 - 無線通信デバイス - Google Patents

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雄也 道海
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株式会社村田製作所
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    • H01Q9/06—Details
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    • H04B5/77—

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device including a resonance circuit connected to a wireless IC element and a radiation conductor connected to the resonance circuit.
  • the RFID system includes a reader / writer and an RFID tag.
  • Each of the reader / writer and the RFID tag includes a wireless IC element (RFID IC chip) and a radiation conductor (antenna) in order to transmit / receive information to / from each other by non-contact communication.
  • the wireless IC element At the time of information transmission, the wireless IC element generates a high-frequency signal by modulating a carrier with information to be transmitted, and outputs the generated high-frequency signal to the radiation conductor.
  • the radiation conductor transmits (radiates) the input high-frequency signal toward the communication partner. Further, at the time of information reception, the radiation conductor receives a high frequency signal from a communication partner and outputs it to the wireless IC element.
  • the wireless IC element reproduces information from the input high frequency signal.
  • the wireless communication device includes an electromagnetic coupling module and a printed circuit board on which a loop electrode is provided.
  • the electromagnetic coupling module includes a wireless IC element and a power supply circuit board on which the wireless IC element is mounted.
  • the feeder circuit board is a multilayer board in which a plurality of dielectric layers are stacked.
  • a coil pattern constituting an inductance element and an electrode pattern constituting a capacitance element are formed inside the multilayer substrate. These inductance element and capacitance element constitute a resonance circuit having a resonance frequency corresponding to the carrier frequency.
  • the electromagnetic coupling module is mounted on the printed circuit board and is electrically connected to the loop electrode.
  • the above wireless communication device has a first problem that a loss due to the material of the pattern conductor and the dielectric substrate tends to increase because a coil pattern (pattern conductor) is formed on the multilayer substrate.
  • a coil pattern pattern conductor
  • the multilayer substrate is downsized, it is necessary to reduce the line width of the coil pattern in order to obtain a desired inductance value, so that the insertion loss becomes larger.
  • the wireless communication device has a second problem that the capacitance value of the capacitance element in the multilayer substrate varies due to the displacement of the dielectric layer.
  • a first object of the present invention is to provide a wireless communication device capable of reducing insertion loss.
  • a second object is to provide a wireless communication device in which the capacitance value hardly changes even when the dielectric layer is displaced.
  • a first aspect of the present invention is a wireless communication device, a wireless IC element, a multilayer substrate that is a laminate of a plurality of dielectric layers, and a multilayer substrate provided in the multilayer substrate.
  • a second aspect of the present invention is a wireless communication device, which is a wireless IC element, a multilayer substrate that is a laminate of a plurality of dielectric layers, an inductance element, A resonance circuit connected to the wireless IC element, and a radiation conductor connected to the resonance circuit.
  • the capacitance element is formed in at least one other layer of the plurality of dielectric layers, and first and second electrode patterns formed in at least one layer of the plurality of dielectric layers, And third and fourth electrode patterns facing the second electrode pattern.
  • the first and fourth electrode patterns are at the same potential
  • the second and third electrode patterns are at the same potential.
  • either one of the first and third electrode patterns is inside the other outer line, and the second and fourth Either one of the outlines of the electrode pattern is inside the other outline.
  • the first aspect it is possible to provide a wireless communication device that can reduce insertion loss.
  • the second aspect it is possible to provide a wireless communication device in which the capacitance value hardly changes even when the dielectric layer is displaced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wireless communication device according to an embodiment of the present invention. It is the enlarged view which looked at the principal part of the radio
  • 1B is an equivalent circuit diagram of the wireless communication device of FIG. 1A.
  • FIG. It is a disassembled perspective view of the multilayer substrate of FIG. 1A. It is a schematic diagram which shows the dimensional relationship of the 1st to 4th electrode pattern shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the dimensional relationship between the 1st and 2nd electrode pattern shown in FIG. 4, and a 1st and 2nd external electrode. It is a schematic diagram which shows the capacitance element provided in the multilayer substrate of FIG. 1A. It is a perspective view which shows the radio
  • Arrows x, y, and z used in some drawings are defined. Arrows x and y indicate the left-right direction and the front-rear direction of the wireless communication device. An arrow z indicates the vertical direction of the wireless communication device and the stacking direction of the multilayer substrate.
  • the wireless communication device 100 is, for example, an RFID tag used in a UHF band RFID system.
  • a carrier frequency of 900 MHz band is used.
  • This UHF band RFID system is promising as an article management system because of its long communication distance and the ability to collectively read information from a plurality of RFID tags.
  • the wireless communication devices 100 and 500 are not limited to UHF band RFID systems, but may be RFID tags used in RFID systems in other frequency bands such as the HF band (13 MHz band) and the 2.4 GHz band. .
  • the wireless communication device 100 is configured as an RFID tag and is mounted on various communication terminal devices such as a mobile phone.
  • the wireless communication device 100 generally includes a wireless IC element 1 and a multilayer substrate 2 as shown in FIGS. 1A and 1B to perform non-contact communication for information exchange with a reader / writer, for example. 3, a printed wiring board (hereinafter referred to as PCB) 4, a radiation conductor (that is, an antenna conductor) 5, first and second land electrodes 6 a and 6 b, and an inductance element 8.
  • PCB printed wiring board
  • the land electrodes 6a and 6b are not shown in FIG. 1A
  • the power feeding device 3 is not shown in FIG. 1B.
  • the wireless communication device 100 when represented by an equivalent circuit, includes a wireless IC element 1, a radiation conductor 5, and a resonance circuit 9 including a capacitance element 7 and an inductance element 8, as shown in FIG. 2. It is out.
  • the wireless IC element 1 is an integrated circuit element (RFID IC chip) for processing high-frequency signals transmitted and received by the RFID system, and includes a logic circuit, a memory circuit, and the like.
  • This integrated circuit element is, for example, a chip element made of a silicon semiconductor.
  • a package product mounted on or incorporated in a substrate such as a ceramic substrate or a resin substrate may be used, or a bare chip product may be used.
  • the wireless IC element 1 modulates a carrier having a frequency of 900 MHz band with information to be transmitted during information transmission, generates a high-frequency signal, and outputs the high-frequency signal to the resonance circuit 9.
  • the high-frequency signal is preferably a differential signal.
  • the wireless IC element 1 is connected to a radiation conductor 5 described later.
  • a differential transmission line is preferably used for the connection.
  • the differential transmission line includes a line for transmitting a normal phase signal and a line for transmitting a reverse phase signal whose phase is 180 degrees different from that of the normal phase signal.
  • first and second external electrodes are formed on the back surface of the wireless IC element 1.
  • Two NC (Non-Contact) terminals are further formed on the back surface of the wireless IC element 1.
  • the wireless IC element 1 receives a high-frequency signal in the 900 MHz band via the radiation conductor 5, demodulates the received signal, and extracts predetermined information.
  • the multilayer substrate 2 is formed of a laminate in which a plurality of dielectric layers are laminated. Each dielectric layer has substantially the same rectangular shape.
  • the laminated body is obtained by laminating dielectric ceramic layers such as LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) layers.
  • the laminate may be a laminate in which a dielectric resin layer such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin is laminated.
  • FIG. 3 illustrates eight dielectric layers 21 to 28 as a plurality of dielectric layers.
  • the dielectric layers 21 to 28 have substantially the same rectangular shape.
  • the dielectric layer 21 is the lowermost layer (first layer).
  • the dielectric layer 22 is overlaid on the main surface (in this embodiment, the upper surface) of the dielectric layer 21.
  • the dielectric layers 23 to 28 are overlaid on the main surfaces of the lower dielectric layers 22 to 27.
  • the dielectric layer 28 is the uppermost layer (eighth layer).
  • a reference numeral A is attached to the intersection of the two diagonal lines of each main surface.
  • the intersection A is shown using the dashed-dotted line.
  • first and second external electrodes 29 a and 29 b are formed, for example, by applying a conductive paste on an opposing surface (lower surface in the present embodiment) parallel to the main surface. These external electrodes 29a and 29b are used to connect the multilayer substrate 2 to the inductance element 8 on the PCB 4.
  • the first external electrode 29a is formed, for example, at a position away from the intersection A of the facing surface by a predetermined distance in the negative direction of the arrow x.
  • the shape of the second external electrode 29b is substantially equal to the shape obtained by rotating the first external electrode 29a about 180 degrees around the intersection A of the opposing surfaces.
  • first electrode patterns 21a, 23a, 25a, 27a are formed by printing or the like at substantially the same positions on the main surfaces of the dielectric layers 21, 23, 25, 27.
  • the electrode patterns 21a, 23a, 25a, and 27a are made of a conductive material, more specifically, a conductive material having a small specific resistance mainly composed of silver, copper, or the like.
  • each electrode pattern 21a, 23a, 25a, 27a have substantially the same shape. More specifically, each electrode pattern 21a, 23a, 25a, 27a has a substantially rectangular electrode portion and a connecting conductor portion. Each electrode portion is formed at a position away from the intersection A of the corresponding main surface by a predetermined distance in the negative direction of the arrow x. The connecting conductor portion extends from the corresponding electrode portion in the positive direction of the arrow x to a corresponding negative electrode side via-hole conductor (described later).
  • second electrode patterns 21b, 23b, 25b, 27b made of the conductive material are further formed by printing or the like.
  • the shape of the electrode patterns 21b, 23b, 25b, and 27b is substantially equal to the shape obtained by rotating the electrode patterns 21a, 23a, 25a, and 27a by about 180 degrees around the intersection A of the corresponding main surface.
  • the electrode portion is formed at a position away from the intersection A of the corresponding main surface by a predetermined distance in the positive direction of the arrow x, and the connecting conductor portion corresponds to From the electrode portion, it extends in the negative direction of the arrow x to a corresponding via hole conductor (described later) on the positive electrode side.
  • third electrode patterns 22a, 24a, and 26a made of the conductive material are formed by printing or the like at substantially the same positions on the main surfaces of the dielectric layers 22, 24, and 26.
  • the electrode patterns 22a, 24a, and 26a have substantially the same shape. More specifically, each electrode pattern 22a, 24a, 26a consists of a substantially rectangular electrode portion. Each electrode portion is formed at a position away from the intersection A of the corresponding main surface by a predetermined distance in the negative direction of the arrow x.
  • the fourth electrode patterns 22b, 24b, and 26b made of the conductive material are further formed on the main surfaces of the dielectric layers 22, 24, and 26 by printing or the like.
  • the shape of the electrode patterns 22b, 24b, and 26b is substantially equal to the shape obtained by rotating the electrode patterns 22a, 24a, and 26a by about 180 degrees around the intersection A of the corresponding main surface.
  • the electrode patterns 21a, 23a, 25a, and 27a have substantially the same shape at the substantially same positions on the main surfaces of the dielectric layers 21, 23, 25, and 27, and the dielectric layers 21, 23, 25, 27 are formed at substantially the same position. Therefore, as shown in FIG. 4A, when the electrode patterns 21a, 23a, 25a, 27a are projected from the direction of the arrow z onto the main surface of the dielectric layer 21, that is, when they are viewed in plan from the direction of the arrow z, The electrode portions of the electrode patterns 21a, 23a, 25a, and 27a overlap each other.
  • the electrode patterns 22a, 24a, and 26a are viewed in plan from the direction of the arrow z, they overlap each other.
  • the electrode patterns 21a, 23a, 25a, and 27a have substantially the same shape at substantially the same positions on the main surfaces of the dielectric layers 22, 24, and 26, and the dielectric layers 21, 23, 25, and 27 They are formed at substantially the same position.
  • the outlines of the electrode portions of the electrode patterns 21a, 23a, 25a, and 27a are placed inside the outline line La of the electrode patterns 22a, 24a, and 26a.
  • Each of the electrode patterns 21a to 27a is formed so as to exist.
  • the electrode portions of the electrode patterns 21b, 23b, 25b, and 27b exist inside the outline Lb of the electrode patterns 22b, 24b, and 26b.
  • the first external electrode 29a and the electrode are arranged so that the outline of the electrode patterns 22a, 24a, and 26a substantially overlaps the outline of the first external electrode 29a.
  • the patterns 22a, 24a, and 26a are formed.
  • the outline of the electrode patterns 22b, 24b, and 26b substantially overlaps the outline of the second external electrode 29b.
  • the electrode pattern 21a is provided between the first external electrode 29a and the electrode pattern 21a and between the second external electrode 29b and the electrode pattern 21b by setting the positional relationship and dimensions shown in FIG. 4B. It is possible to store the same amount of charge as that between the electrode patterns 22a.
  • a first input / output terminal 28a, a second input / output terminal 28b, and two NC (Non-Contact) terminals 28c and 28d are formed on the main surface of the dielectric layer 28, a first input / output terminal 28a, a second input / output terminal 28b, and two NC (Non-Contact) terminals 28c and 28d are formed.
  • These input / output terminals 28a, 28b and NC terminals 28c, 28d are made of the above-described conductive material and are formed by printing or the like.
  • the first input / output terminal 28a and the second input terminal 28b have a point-symmetric positional relationship with respect to the intersection A of the corresponding main surface.
  • the NC terminals 28c and 28d have a point-symmetric positional relationship.
  • the first input / output terminal 28a, the tip of the connection conductor of the electrode pattern 27b, one corner of the third electrode pattern 26a, and the connection conductor of the electrode pattern 25b The tip of the third electrode pattern 24a, the tip of the connecting conductor of the electrode pattern 23b, the tip of the electrode pattern 22a, the tip of the connecting conductor of the electrode pattern 21b, and the corner of the first external electrode 29a overlap. ing.
  • via holes are formed in the dielectric layers 21 to 28, and the via holes are filled with a conductive paste. Thereby, a first via hole conductor is formed.
  • a second via hole conductor is formed in each of the dielectric layers 21 to 28 so as to electrically connect these portions.
  • the first via hole conductor may be referred to as a positive pole side via hole conductor
  • the second via hole conductor may be referred to as a negative pole side via hole conductor.
  • These via-hole conductors are indicated by ⁇ in FIG. 3 without reference numerals for convenience of illustration.
  • the wireless IC element 1 is mounted on the upper surface of the multilayer substrate 2 (that is, the main surface of the dielectric layer 28).
  • the wireless IC element 1 includes the first external electrode that outputs a normal phase signal, the second external electrode that outputs a reverse phase signal, and two NC terminals.
  • the first external electrode is connected to the first input / output terminal 28a by solder or the like
  • the second external electrode is connected to the second input / output terminal 28b by solder or the like.
  • Each NC terminal of the wireless IC element 1 is connected to a corresponding NC terminal in the multilayer substrate 2 by solder or the like.
  • the capacitance element 7 generally includes electrode patterns 21b to 27b, electrode patterns 21b to 27b, and external electrodes 29a and 29b.
  • the combination of the electrode patterns 21a to 27a and the first external electrode 29a and the combination of the electrode patterns 21b to 27b and the second external electrode 29b are symmetrical in the positive and negative directions of the arrow x with respect to the line connecting the intersection points A. Yes.
  • a normal phase signal is applied to the first input / output terminal 28a and a reverse phase signal is applied to the second input / output terminal 28b
  • the potential between the input / output terminal 28a and the external electrode 29a is substantially the same.
  • the potential between the input / output terminal 28b and the external electrode 29b is substantially the same.
  • the differential signals given to the input / output terminals 28a and 28b are output from the external electrodes 29a and 29b while maintaining the phase relationship between the positive phase signal and the negative phase signal.
  • PCB 4 is a printed wiring board mounted on the communication terminal device.
  • the PCB 4 is provided with various digital circuits and analog circuits such as a drive circuit, a power supply circuit, and a high-frequency circuit for a display device provided in the communication terminal device.
  • the PCB 4 is mounted with various electronic components constituting these digital circuits and analog circuits.
  • a ground conductor 5 for these electronic components is formed on the main surface of the PCB 4.
  • the ground conductor 5 also functions as a radiation conductor (that is, an antenna element) 5 of the wireless communication device 100.
  • the radiation conductor 5 has a substantially rectangular shape.
  • the outer shape of the radiation conductor 5 may be other than a substantially rectangular shape. Further, the radiation conductor 5 may be provided with a slit or an opening.
  • a notch B having a predetermined shape is formed in the vicinity of the outer edge 5a of the radiation conductor 5 as described above.
  • the cutout B By the cutout B, the first and second land electrodes 6a and 6b and the inductance element 8 as the configuration of the wireless communication device 100 are formed.
  • the land electrodes 6 a and 6 b are made of the same conductive material as that of the radiation conductor 5. As shown in FIG. 1B, the land electrodes 6a and 6b are formed at a center portion of the notch B, more specifically, at a position away from the outer edge 5a of the radiation conductor 5 by a predetermined distance d1 toward the center of the radiation conductor 5. Is done. The land electrodes 6a and 6b are separated in the x direction by a distance d2 based on the distance between the external electrodes 29a and 29b of the multilayer substrate 2. The multilayer substrate 2 is mounted on the land electrodes 6a and 6b.
  • the inductance element 8 is provided outside the multilayer substrate 2 and has a first wiring pattern 8a and a second wiring pattern 8b each having a line width W1.
  • the wiring pattern 8a extends from the land electrode 6a in the negative direction of the arrow y, bends in the negative direction of the arrow x in the middle, and is connected to the radiation conductor 5.
  • the wiring pattern 8b extends from the land electrode 6a in parallel with the wiring pattern 8a in the negative direction of the arrow y, bends in the positive direction of the arrow x in the middle, and is connected to the radiation conductor 5.
  • a loop portion 8 c as shown by a dotted line in FIG. 1B is formed by the wiring patterns 8 a and 8 b and the portion around the notch B in the radiation conductor 5. Specifically, the loop portion 8c extends from the land electrode 6a to the land electrode 6b through the wiring pattern 8a and the peripheral portion of the notch B in the radiation conductor 5 and the wiring pattern 8b.
  • the resonance circuit 9 is a parallel resonance circuit including a capacitance element 7 provided inside the multilayer substrate 2 and an inductance element 8 provided outside the multilayer substrate 2 as shown in FIG.
  • the resonance circuit 9 is a matching circuit that matches the impedance between the wireless IC element 1 and the radiation conductor 5.
  • the resonance frequency of the resonance circuit 9 is substantially determined by the capacitance component and the inductance component of the resonance circuit.
  • the capacitance value C of the capacitance element 7 is dominant in the capacitance component
  • the inductance value L of the inductance element 8 is dominant in the inductance component. This is partly because the inductance element 8 is provided outside the multilayer substrate 2 away from the capacitance element 7. In other words, stray capacitance is not substantially generated between the wiring pattern 8a and the like of the inductance element 8 and the electrode pattern 21a and the like of the capacitance element 7. Therefore, the capacitance value C of the capacitance element 7 is dominant in the capacitance component.
  • the capacitance value C and the inductance value L are determined so that the resonance frequency of the resonance circuit 9 is substantially equal to the carrier frequency.
  • the resonance circuit 9 the frequency of the high-frequency signal transmitted / received by the radiation conductor 5 (that is, the carrier frequency) is changed by another circuit. Without conversion, it can be substantially determined only by the resonance circuit 9.
  • the high-frequency signal generated by the wireless IC element 1 is transmitted to the radiation conductor 5 via the resonance circuit 9 when transmitting information.
  • the radiating conductor 5 radiates a high-frequency signal toward an antenna element of a communication partner (for example, a reader / writer) of the wireless communication device 100.
  • the radiation conductor 5 when receiving information, receives a high-frequency signal radiated from the antenna element on the communication counterpart side. This received high-frequency signal is transmitted to the wireless IC element 1 via the resonance circuit 9.
  • the capacitance element 7 is provided inside the multilayer substrate 2, and the inductance element 8 is provided outside the multilayer substrate 2. Therefore, the Q value of the inductance element 8 can be made substantially independent of the material of the dielectric substrate of the multilayer substrate 2. Since the inductance element 8 is provided outside the multilayer substrate 2, a desired inductance value can be obtained without reducing the line width W1 of the wiring patterns 8a and 8b. As a result, the insertion loss of the inductance element 8 in the wireless communication device 100 can be reduced.
  • the wireless communication device 100 when the multilayer substrate 2 is viewed in plan from the direction of the arrow z, for example, the outline of the electrode portion of the electrode pattern 21a exists inside the outline La of the electrode pattern 22a.
  • the electrode portion of the electrode pattern 21b exists inside the outline Lb of 22b (see FIG. 4A). Therefore, even if the dielectric layer 21 is slightly displaced, the area of the overlapping portion of the electrode pattern 22a and the electrode pattern 21a does not change. The same applies to the electrode pattern 22b and the electrode pattern 21b.
  • the outline of the electrode portion of each electrode pattern exists inside the outline La of each third electrode pattern, and each electrode pattern exists inside the outline Lb of each fourth electrode pattern. It has been described that there is an electrode portion. On the contrary, the outline of the electrode part of each third electrode pattern exists inside the outline of each electrode pattern, and the electrode part of each fourth electrode pattern exists inside the outline of each electrode pattern. It doesn't matter.
  • a capacitance element 7 is formed in the multilayer substrate 2.
  • this capacitance element 7 not only the first to fourth electrode patterns but also the external electrodes 29a and 29b of the multilayer substrate 2 are used for charge accumulation (see FIG. 5).
  • the capacitance value C of the capacitance element 7 formed on the multilayer substrate 2 can be increased.
  • the multilayer substrate 2 can be reduced in size, and the area for other circuit components in the PCB 4 can be expanded.
  • the multilayer substrate 2 is provided with an inductance element made of a coil pattern or a meander pattern, depending on the arrangement position, the inductance element made of the coil pattern or the like and the loop portion 8c formed on the radiation conductor 5 Magnetically coupled through mutual inductance. Further, when the mounting position of the multilayer substrate 2 on the PCB 4 varies, the mutual inductance also varies, and consequently, the resonance frequency of the resonance circuit 9 also varies. According to the wireless communication device 100, since there is no inductance element such as a coil in the multilayer substrate 2 and there is no target to be magnetically coupled to the loop portion 8c, the resonance frequency of the resonance circuit 9 can be prevented from varying. .
  • the planar electrode provided on the multilayer substrate 2 prevents the magnetic flux from being formed by the coil. As a result, the Q value of the coil tends to deteriorate.
  • the wireless communication device 100 since there is no coil for configuring the resonance circuit inside the multilayer substrate 2, it is not necessary to consider such deterioration of the Q value, and the operation Q of the resonance circuit is also deteriorated. Can be suppressed.
  • the wireless communication device 500 includes a PCB 54, a radiation conductor 55, instead of the PCB 4, the radiation conductor 5, the first and second land electrodes 6a and 6b, and the inductance element 8.
  • First and second land electrodes 56 a and 56 b and an inductance element 58 are provided. Since there is no difference between the wireless communication devices 100 and 500 other than that, in FIG. 6A and FIG. 6B, components corresponding to those shown in FIG. 1A and FIG. Omitted. For convenience, the first and second land electrodes 56a and 56b are not shown in FIG. 6A, and the power feeding device 3 is not shown in FIG. 6B.
  • the PCB 54 is the same as the PCB 4 except that the PCB 54 is made of a laminated body of a plurality of insulator layers, for example.
  • a substantially rectangular radiation conductor 55 is formed between the plurality of insulator layers.
  • the radiation conductor 55 also functions as the ground conductor 25 of the electronic component disposed on the PCB 54, as in the above embodiment.
  • the land electrodes 56a and 56b are made of the same conductive material as that of the radiation conductor 55, and are formed on the main surface (upper surface) of the PCB 54 by printing or the like. Specifically, the land electrodes 56a and 56b are formed at positions separated from the outer edge 55a of the radiation conductor 55 by a predetermined distance in the negative direction of the arrow y in a plan view from the direction of the arrow z. The land electrodes 56a and 56b are formed apart from each other in the x direction so that the multilayer substrate 2 can be mounted, similarly to the land electrodes 6a and 6b.
  • the inductance element 58 is provided outside the multilayer substrate 2 and includes a first loop conductor 58a and a second loop conductor 58b having a predetermined line width.
  • the loop conductor 58a extends from the land electrode 56a in the negative direction of the arrow y and then bends to extend in the negative direction of the arrow x. Thereafter, the loop-shaped conductor 58a further extends in the positive direction of the arrow y until it overlaps the radiation conductor 55 in plan view from the direction of the arrow x.
  • the loop conductor 58b extends from the land electrode 56b in the negative direction of the arrow y and then bends to extend in the positive direction of the arrow x. Thereafter, the loop-shaped conductor 58b further extends in the positive direction of the arrow y until it overlaps the radiation conductor 55 in plan view from the direction of the arrow x.
  • the loop conductors 58a and 58b are electrically connected to the radiation conductor 55 provided between the layers of the PCB 54 by the first and second via hole conductors 58c and 58d.
  • a loop portion 58e as indicated by a dotted line in FIG. 6B is formed by the loop conductors 58a and 58b, the via-hole conductors 58c and 58d, and the outer edge 55a of the radiation conductor 55. Specifically, the loop portion 58e passes from the land electrode 56a to the land electrode 56b through the loop conductor 58a, the via hole conductor 58c, the outer edge 55a, the via hole conductor 58d, and the loop conductor 58b.
  • the inductance element 8 as described in the above embodiment can be formed.
  • the wireless communication devices 100 and 500 are described as RFID tags. However, the present invention is not limited to this and may be mounted on a reader / writer.
  • the ground conductor formed on the PCBs 4 and 54 is used as the radiation conductors 5 and 55.
  • the wireless communication devices 100 and 500 can be reduced in size, and the wireless communication devices 100 and 500 are suitable for being mounted on a communication terminal device such as a mobile phone.
  • the wireless IC element 1 does not need to be mounted on the upper surface of the multilayer substrate 2 and may be embedded in the multilayer substrate 2 or may be mounted at a location different from the multilayer substrate 2. .
  • the radiation conductors 5 and 55 are not used as ground conductors formed on the PCBs 4 and 54, but are, for example, planar conductors provided on a flexible substrate or a rigid substrate, and function as radiation conductors. You may have only.
  • a metal case mounted on the PCBs 4 and 54 a metal casing of a communication terminal device, or the like can be used as the radiation conductor.
  • the wireless communication device has an effect that the insertion loss can be reduced or an effect that the capacitance value hardly changes even when the dielectric layer is displaced, and is suitable for an RFID tag and a reader / writer.
  • Wireless communication device 100,500 Wireless communication device 1 Wireless IC element 2 Multilayer substrate 21-28 Dielectric layer 29a, 29b First external electrode, second external electrode 3 Feed device 4,54 Printed wiring board (PCB) 5,55 Radiation conductor 7 Capacitance element 8,58 Inductance element 8c, 58e Loop part 9 Resonant circuit

Abstract

　無線通信デバイス（１００）は、無線ＩＣ素子（１）と、複数の誘電体層の積層体である多層基板（２）と、前記多層基板（２）内に設けられるキャパシタンス素子と、該多層基板（２）外に設けられたインダクタンス素子（８）とを含み、前記無線ＩＣ素子（１）に接続された共振回路と、前記共振回路に接続された放射導体（５）と、を備えている。

Description

無線通信デバイス
　本発明は、無線ＩＣ素子に接続された共振回路と、該共振回路に接続された放射導体とを備えた無線通信デバイスに関する。
　近年、物品管理等、様々な用途に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが用いられている。ＲＦＩＤシステムは、リーダライタとＲＦＩＤタグとを備えている。リーダライタおよびＲＦＩＤタグはそれぞれ、非接触通信により情報を相互に送受するために、無線ＩＣ素子（ＲＦＩＤ用ＩＣチップ）と、放射導体（アンテナ）とを備えている。
　情報送信時、無線ＩＣ素子は、送信すべき情報でキャリアを変調して高周波信号を生成し、生成した高周波信号を放射導体に出力する。放射導体は、入力された高周波信号を、通信相手に向けて送信（放射）する。また、情報受信時、放射導体は、通信相手からの高周波信号を受信して無線ＩＣ素子に出力する。無線ＩＣ素子は、入力高周波信号から情報を再生する。
　従来、上記のようなＲＦＩＤタグとしては、例えば特許文献１，２に記載の無線通信デバイスがある。これら特許文献において、無線通信デバイスは、電磁結合モジュールと、ループ状電極が設けられたプリント配線回路基板とを備えている。電磁結合モジュールは、無線ＩＣ素子と、該無線ＩＣ素子が搭載される給電回路基板とを含んでいる。給電回路基板は、複数の誘電体層の積層した多層基板である。多層基板の内部には、インダクタンス素子を構成するコイルパターンと、キャパシタンス素子を構成する電極パターンとが形成される。これらインダクタンス素子およびキャパシタンス素子は、キャリア周波数に相当する共振周波数を有する共振回路を構成する。また、電磁結合モジュールは、プリント配線回路基板上に実装され、ループ状電極と電気的に接続される。
特許第４３０１３４６号公報 特許第４５３５２０９号公報
　しかしながら、上記無線通信デバイスでは、多層基板にコイルパターン（パターン導体）が形成されるため、パターン導体や誘電体基板の材料に起因する損失が大きくなりやすいという第一の問題点があった。特に、多層基板を小型化する場合、所望のインダクタンス値を得るには、コイルパターンの線幅を狭くする等の必要が生じるため、挿入損失はより大きくなる。
　また、上記無線通信デバイスでは、誘電体層のずれにより、多層基板内のキャパシタンス素子の容量値が変動するという第二の問題点があった。
　それゆえに、本発明の第一目的は、挿入損失を低減可能な無線通信デバイスを提供することである。また、第二目的は、誘電体層がずれても容量値の変動が生じ難い無線通信デバイスを提供することである。
　上記第一目的を達成するために、本発明の第一局面は、無線通信デバイスであって、無線ＩＣ素子と、複数の誘電体層の積層体である多層基板と、前記多層基板内に設けられるキャパシタンス素子と、該多層基板外に設けられたインダクタンス素子とを含んでおり、前記無線ＩＣ素子に接続された共振回路と、前記共振回路に接続された放射導体と、を備えている。
　また、上記第二目的を達成するために、本発明の第二局面は、無線通信デバイスであって、無線ＩＣ素子と、複数の誘電体層の積層体である多層基板と、インダクタンス素子と、前記多層基板内に設けられたキャパシタンス素子とを含み、前記無線ＩＣ素子に接続された共振回路と、前記共振回路に接続された放射導体と、を備えている。
　ここで、前記キャパシタンス素子は、前記複数の誘電体層の少なくとも一層に形成された第一および第二電極パターンと、前記複数の誘電体層の少なくとも他の一層に形成され、前記第一および前記第二電極パターンと対向する第三および第四電極パターンと、を含んでいる。また、前記第一および前記第四電極パターンとは互いに同電位であり、前記第二および前記第三電極パターンとは互いに同電位である。さらに、前記誘電体層の積層方向からの平面視で、前記第一および前記第三電極パターンのいずれか一方の外形線はいずれか他方の外形線の内部にあり、前記第二および前記第四電極パターンのいずれか一方の外形線はいずれか他方の外形線の内部にある。
　上記第一局面によれば、挿入損失を低減可能な無線通信デバイスを提供することができる。
　また、上記第二局面によれば、誘電体層がずれても容量値の変動が生じにくい無線通信デバイを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る無線通信デバイスを示す斜視図である。 図１Ａの無線通信デバイスの要部を積層方向から見た拡大図である。 図１Ａの無線通信デバイスの等価回路図である。 図１Ａの多層基板の分解斜視図である。 図４に示す第一から第四電極パターンの寸法関係を示す模式図である。 図４に示す第一および第二電極パターンと、第一および第二外部電極との寸法関係を示す模式図である。 図１Ａの多層基板内に設けられるキャパシタンス素子を示す模式図である。 変形例に係る無線通信デバイスを示す斜視図である。 図６Ａの無線通信デバイスの要部を積層方向から見た拡大図である。
＜はじめに＞
　まず、以下の説明の便宜のために、いくつかの図面で用いられる矢印ｘ、ｙおよびｚを定義する。矢印ｘおよびｙは無線通信デバイスの左右方向および前後方向を示す。また、矢印ｚは、無線通信デバイスの上下方向を示すと共に、多層基板の積層方向を示す。
＜実施形態＞
　図１Ａ～図５を参照して、本発明の一実施形態に係る無線通信デバイス１００について詳説する。無線通信デバイス１００は、例えば、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムに用いられるＲＦＩＤタグである。ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムでは、９００ＭＨｚ帯のキャリア周波数が使用される。このＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムは、通信距離が長く、しかも複数のＲＦＩＤタグの情報を一括読み取り可能という特徴を有することから、物品管理用システムとして有望視されている。なお、無線通信デバイス１００，５００は、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムに限らず、ＨＦ帯（１３ＭＨｚ帯）、２．４ＧＨｚ帯等、他の周波数帯のＲＦＩＤシステムに用いられるＲＦＩＤタグであっても構わない。
　無線通信デバイス１００は、ＲＦＩＤタグとして構成されており、携帯電話等、様々な通信端末装置に搭載される。無線通信デバイス１００は、例えばリーダライタと情報交換のために非接触通信を行うために、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、大略的には、無線ＩＣ素子１および多層基板２を含む給電デバイス３と、プリント配線基板（以下、ＰＣＢという）４と、放射導体（つまり、アンテナ導体）５と、第一および第二ランド電極６ａ，６ｂと、インダクタンス素子８と、を備えている。なお、都合上、ランド電極６ａ，６ｂは図１Ａには示されず、給電デバイス３は図１Ｂには示されていない。
　また、無線通信デバイス１００は、等価回路で表すと、図２に示すように、無線ＩＣ素子１と、放射導体５と、キャパシタンス素子７およびインダクタンス素子８から構成される共振回路９と、を含んでいる。
　無線ＩＣ素子１は、ＲＦＩＤシステムで送受される高周波信号を処理するための集積回路素子（ＲＦＩＤ用ＩＣチップ）であり、ロジック回路やメモリー回路等を備えている。この集積回路素子は、例えば、シリコン半導体からなるチップ素子である。なお、無線ＩＣ素子１としては、セラミック基板または樹脂基板等の基板に搭載もしくは内蔵されたパッケージ品が用いられても良いし、ベアチップ品が用いられても構わない。
　無線ＩＣ素子１は、情報送信時、９００ＭＨｚ帯の周波数を有するキャリアを、送信すべき情報で変調して高周波信号を生成し、共振回路９に出力する。ここで、高周波信号は好ましくは差動信号である。無線ＩＣ素子１は、後述の放射導体５と接続される。その接続には、好ましくは差動伝送線路が用いられる。差動伝送線路は、正相信号を伝送するための線路と、該正相信号とは位相が１８０度異なる逆相信号を伝送するための線路とからなる。正相信号および逆相信号を出力するために、無線ＩＣ素子１の背面には第一および第二外部電極（図示せず）が形成される。無線ＩＣ素子１の背面にはさらに、二個のＮＣ(Non-Contact)端子（図示せず）が形成される。また、情報受信時、無線ＩＣ素子１は、放射導体５を介して、９００ＭＨｚ帯の高周波信号を受信し、受信信号を復調して所定の情報を取り出す。
　多層基板２は、複数の誘電体層を積層した積層体からなる。各誘電体層は、互いに略同一の長方形形状を有する。積層体は、例えば、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）層のような誘電体セラミック層を積層したものである。他にも、積層体は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のような誘電体樹脂層を積層したものでも良い。以下、図３を参照して、多層基板２の詳細な構造を詳説する。
　図３には、複数の誘電体層として、八層分の誘電体層２１～２８が例示される。各誘電体層２１～２８は、互いに略同一の長方形形状を有する。誘電体層２１は最下層（第一層目）である。誘電体層２２は、誘電体層２１の主面（本実施形態では、上面）に重ねられる。同様に、誘電体層２３～２８は一層下の誘電体層２２～２７の主面に重ねられる。誘電体層２８は最上層（第八層目）である。ここで、以下の説明の便宜のため、上記各主面の二本の対角線の交点にＡという参照符号を付ける。なお、図３が煩雑になることを避けるため、交点Ａは一点鎖線を用いて示されている。
　誘電体層２１において主面と平行な対向面（本実施形態では、下面）には、第一および第二外部電極２９ａ，２９ｂが、例えば導電ペーストを塗布することで形成される。これら外部電極２９ａ，２９ｂは、多層基板２を、ＰＣＢ４上のインダクタンス素子８と接続するために使用される。第一外部電極２９ａは、例えば、上記対向面の交点Ａから矢印ｘの負方向に所定距離だけ離れた位置に形成される。第二外部電極２９ｂの形状は、上記対向面の交点Ａを中心として略１８０度、第一外部電極２９ａを回転させた形状と実質的に等しい。
　また、誘電体層２１、２３、２５、２７の主面上で互いに略同一位置には、第一電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａが印刷等により形成される。電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａは、導電性材料、より具体的には、銀や銅等を主成分とする比抵抗の小さな導電性材料からなる。
　上記電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａは互いに略同一形状を有する。より具体的には、各電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａは、略矩形形状の電極部分と、接続用導体部分とを有する。各電極部分は、対応する主面の交点Ａから矢印ｘの負方向に所定距離だけ離れた位置に形成される。接続用導体部分は、対応する電極部分から矢印ｘの正方向に、対応する－極側のビアホール導体（後述）まで延びる。
　誘電体層２１、２３、２５、２７の主面上にはさらに、上記導電性材料からなる第二電極パターン２１ｂ、２３ｂ、２５ｂ、２７ｂが印刷等により形成される。電極パターン２１ｂ、２３ｂ、２５ｂ、２７ｂの形状は、対応する主面の交点Ａを中心として略１８０度だけ、電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａを回転させた形状に実質的に等しい。したがって、各電極パターン２１ｂ、２３ｂ、２５ｂ、２７ｂにおいて、電極部分は、対応する主面の交点Ａから矢印ｘの正方向に所定距離だけ離れた位置に形成され、接続用導体部分は、対応する電極部分から矢印ｘの負方向に、対応する＋極側のビアホール導体（後述）まで延びる。
　また、誘電体層２２、２４、２６の主面上で互いに略同一位置には、上記導電性材料からなる第三電極パターン２２ａ、２４ａ、２６ａが印刷等により形成される。電極パターン２２ａ、２４ａ、２６ａは互いに略同一形状を有する。より具体的には、各電極パターン２２ａ、２４ａ、２６ａは、略矩形形状の電極部分からなる。各電極部分は、対応する主面の交点Ａから矢印ｘの負方向に所定距離だけ離れた位置に形成される。
　誘電体層２２、２４、２６の主面上にはさらに、上記導電性材料からなる第四電極パターン２２ｂ、２４ｂ、２６ｂが印刷等により形成される。電極パターン２２ｂ、２４ｂ、２６ｂの形状は、対応する主面の交点Ａを中心として略１８０度だけ、電極パターン２２ａ、２４ａ、２６ａを回転させた形状に実質的に等しい。
　ここで、図４Ａを参照する。上記の通り、誘電体層２１、２３、２５、２７の主面上で互いに略同一位置には、電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａは、互いに略同一形状を有しており、誘電体層２１、２３、２５、２７の略同一位置に形成される。よって、図４Ａに示すように、矢印ｚの方向から、電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａを誘電体層２１の主面に投影した時、つまり矢印ｚの方向からこれらを平面視した時、電極パターン２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａの電極部分は互いに重なり合う。
　同様に、電極パターン２２ａ，２４ａ，２６ａを矢印ｚの方向から平面視すると、これらは互いに重なり合う。誘電体層２２、２４、２６の主面上で互いに略同一位置には、電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａは、互いに略同一形状を有し、誘電体層２１、２３、２５、２７の略同一位置に形成される。
　本実施形態ではさらに、矢印ｚの方向から多層基板２を平面視した時、電極パターン２２ａ，２４ａ，２６ａの外形線Ｌａの内部に、電極パターン２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａの電極部分の外形線が存在するように、各電極パターン２１ａ～２７ａは形成される。上記同様の平面視で、電極パターン２１ｂ，２３ｂ，２５ｂ，２７ｂの電極部分は、電極パターン２２ｂ，２４ｂ，２６ｂの外形線Ｌｂの内部に存在する。詳細は後述するが、図４Ａに示す位置関係および寸法とすることで、誘電体層２１～２７のずれに対するキャパシタンス素子７の容量値の変動を低減することが可能となる。
　次に、図４Ｂを参照する。矢印ｚの方向から多層基板２を平面視した時、電極パターン２２ａ，２４ａ，２６ａの外形線は、第一外部電極２９ａの外形線と実質的に重なり合うように、第一外部電極２９ａと、電極パターン２２ａ，２４ａ，２６ａとは形成される。また、上記同様の平面視で、電極パターン２２ｂ，２４ｂ，２６ｂの外形線は、第二外部電極２９ｂの外形線と実質的に重なり合う。詳細は後述するが、図４Ｂに示す位置関係および寸法とすることで、第一外部電極２９ａおよび電極パターン２１ａの間と、第二外部電極２９ｂおよび電極パターン２１ｂの間とに、例えば電極パターン２１ａおよび電極パターン２２ａの間と同量の電荷をそれぞれ蓄積することが可能となる。
　再度、図３を参照する。また、誘電体層２８の主面上には、第一入出力端子２８ａと、第二入出力端子２８ｂと、二個のＮＣ(Non-Contact)端子２８ｃ，２８ｄとが形成されている。これら入出力端子２８ａ，２８ｂおよびＮＣ端子２８ｃ，２８ｄは、上記導電性材料からなり、印刷等により形成される。第一入出力端子２８ａおよび第二入力端子２８ｂは、対応する主面の交点Ａを基準として点対称な位置関係を有する。ＮＣ端子２８ｃ，２８ｄも同様に点対称な位置関係を有する。
　また、矢印ｚ方向からの多層基板２を平面視した時、第一入出力端子２８ａと、電極パターン２７ｂの接続用導体の先端、第三電極パターン２６ａの一角と、電極パターン２５ｂの接続用導体の先端、第三電極パターン２４ａの一角と、電極パターン２３ｂの接続用導体の先端、電極パターン２２ａの一角と、電極パターン２１ｂの接続用導体の先端と、第一外部電極２９ａの一角とは重なり合っている。また、これら重なり部分を電気的に接続するために、各誘電体層２１～２８にはビアホールが形成され、該ビアホールには導体ペーストが充填される。これによって、第一ビアホール導体が形成される。
　また、上記同様の平面視で、第二入出力端子２８ｂと、電極パターン２７ａの接続用導体の先端、第四電極パターン２６ｂの一角と、電極パターン２５ａの接続用導体の先端、第四電極パターン２４ｂの一角と、電極パターン２３ａの接続用導体の先端、電極パターン２２ｂの一角と、電極パターン２１ａの接続用導体の先端と、第二外部電極２９ｂの一角とは重なり合っている。これらの各部分を電気的に接続するように、各誘電体層２１～２８には第二ビアホール導体が形成される。
　以下では、上記第一ビアホール導体を＋極側ビアホール導体と呼ぶことがあり、また、上記第二ビアホール導体を－極側のビアホール導体と呼ぶことがある。これらビアホール導体は、図３には、図示の都合上、参照符号は付されずに●で示されている。
　上記のような電極パターン等が形成された各誘電体層は圧着により積層された後に焼成され、これによって多層基板２が製作される。このような多層基板２の上面（つまり、誘電体層２８の主面）には、無線ＩＣ素子１が搭載される。上記の通り、無線ＩＣ素子１には、正相信号を出力する第一外部電極と、逆相信号を出力する第二外部電極と、二個のＮＣ端子と、を備えている。第一外部電極は、第一入出力端子２８ａとはんだ等により接続され、第二外部電極は、第二入出力端子２８ｂとはんだ等により接続される。また、無線ＩＣ素子１の各ＮＣ端子は、多層基板２において対応するＮＣ端子とはんだ等により接続される。
　ここで、図５を参照する。キャパシタンス素子７は、大略的には、電極パターン２１ｂ～２７ｂと、電極パターン２１ｂ～２７ｂと、外部電極２９ａ，２９ｂとからなる。電極パターン２１ａ～２７ａおよび第一外部電極２９ａの組み合わせと、電極パターン２１ｂ～２７ｂおよび第二外部電極２９ｂの組み合わせとは、交点Ａを結ぶ線を基準として、矢印ｘの正負方向に対称となっている。この構成により、第一入出力端子２８ａに正相信号が与えられ、第二入出力端子２８ｂに逆相信号が与えられると、入出力端子２８ａから外部電極２９ａの間は実質的に同電位であり、入出力端子２８ｂから外部電極２９ｂの間は実質的に同電位である。また、入出力端子２８ａ，２８ｂに与えられた差動信号は、正相信号と逆相信号の位相関係を保ちつつ、外部電極２９ａ，２９ｂから出力される。
　再度、図１Ａおよび図１Ｂを参照する。ＰＣＢ４は、上記通信端末装置に搭載されるプリント配線基板である。このＰＣＢ４には、通信端末装置に備わる表示装置の駆動回路、電源回路、高周波回路など、各種のデジタル回路およびアナログ回路が配置されている。また、ＰＣＢ４には、これらデジタル回路およびアナログ回路を構成する各種の電子部品が搭載されている。
　上記ＰＣＢ４の主面には、これら電子部品のためのグランド導体５が形成されている。グランド導体５は、無線通信デバイス１００の放射導体（つまり、アンテナ素子）５としても機能する。この放射導体５は、略矩形形状を有する。なお、放射導体５の外形形状は、略矩形形状以外であっても構わない。また、放射導体５には、スリットや開口部が設けられていても構わない。
　上記のような放射導体５の外縁５ａの近傍には、所定形状の切り欠きＢが形成される。この切り欠きＢにより、無線通信デバイス１００の構成としての第一および第二ランド電極６ａ，６ｂおよびインダクタンス素子８が形成される。
　ランド電極６ａ，６ｂは、放射導体５と同じ導電性材料からなる。ランド電極６ａ，６ｂは、図１Ｂに示すように、切り欠きＢの中央部分、より具体的には、放射導体５の外縁５ａから放射導体５の中央寄りに所定距離ｄ１だけ離れた位置に形成される。また、ランド電極６ａ，６ｂは、多層基板２が有する外部電極２９ａ，２９ｂの間隔に基づく距離ｄ２だけ、ｘ方向に離れている。このようなランド電極６ａ，６ｂに、上記多層基板２が実装される。
　インダクタンス素子８は、多層基板２の外部に設けられ、それぞれが線幅Ｗ１を有する第一配線パターン８ａおよび第二配線パターン８ｂを有する。配線パターン８ａは、ランド電極６ａから矢印ｙの負方向に延び、途中で矢印ｘの負方向に屈曲して、放射導体５と接続される。配線パターン８ｂは、ランド電極６ａから配線パターン８ａと平行に矢印ｙの負方向に延び、途中で矢印ｘの正方向に屈曲して、放射導体５と接続される。
　配線パターン８ａ，８ｂと、放射導体５において切り欠きＢの周囲の部分によって、図１Ｂにおいて点線で示すようなループ部８ｃが形成される。具体的には、ループ部８ｃは、ランド電極６ａから、配線パターン８ａ、放射導体５において切り欠きＢの周囲部分および配線パターン８ｂを通り、ランド電極６ｂに至る。この構成により、多層基板２の外部電極２９ａ，２９ｂから高周波信号（差動信号）が出力されると、ループ部８ｃには電流ループが形成される。
　共振回路９は、図２に示すように、多層基板２の内部に設けられたキャパシタンス素子７と、多層基板２の外部に設けられたインダクタンス素子８とから構成される並列共振回路である。また、この共振回路９は、無線ＩＣ素子１と放射導体５との間のインピーダンスを整合させる整合回路である。
　共振回路９の共振周波数は、共振回路のキャパシタンス成分とインダクタンス成分とにより実質的に定められる。本実施形態では、キャパシタンス成分ではキャパシタンス素子７の容量値Ｃが支配的であり、インダクタンス成分ではインダクタンス素子８のインダクタンス値Ｌが支配的となる。これは、インダクタンス素子８は、多層基板２の外部にキャパシタンス素子７から離して設けられている点が一因となる。換言すると、インダクタンス素子８の配線パターン８ａ等と、キャパシタンス素子７の電極パターン２１ａ等との間に浮遊容量は実質的に発生しない。よって、キャパシタンス成分ではキャパシタンス素子７の容量値Ｃが支配的となる。
　また、好ましくは、共振回路９の共振周波数が上記キャリア周波数に実質的に等しくなるように、容量値Ｃおよびインダクタンス値Ｌが定められる。このように、キャリア周波数に実質的に相当する共振周波数が共振回路９で作られていれば、放射導体５にて送受される高周波信号の周波数（つまり、キャリア周波数）を、他の回路で周波数変換せずに、この共振回路９だけで実質的に決めることができる。
　以上のような構成の無線通信デバイス１００において、情報送信時には、無線ＩＣ素子１で生成された高周波信号は、共振回路９を介して放射導体５に伝達される。放射導体５は、無線通信デバイス１００の通信相手（例えばリーダライタ）のアンテナ素子に向けて、高周波信号を放射する。また、無線通信デバイス１００において、情報受信時には、放射導体５は、通信相手側のアンテナ素子から放射された高周波信号を受信する。この受信高周波信号は共振回路９を介して無線ＩＣ素子１に伝達される。
＜実施形態の作用・効果＞
　無線通信デバイス１００では、キャパシタンス素子７が多層基板２の内部に設けられ、インダクタンス素子８が多層基板２の外部に設けられる。よって、インダクタンス素子８のＱ値が多層基板２の誘電体基板の材料に実質的に依存しないようにすることが可能となる。また、インダクタンス素子８が多層基板２の外部に設けられているため、配線パターン８ａ，８ｂの線幅Ｗ１を狭くしなくとも、所望のインダクタンス値を得ることが出来る。これらにより、無線通信デバイス１００におけるインダクタンス素子８の挿入損失を低減させることが可能となる。
　無線通信デバイス１００によれば、矢印ｚの方向から多層基板２を平面視した時、例えば、電極パターン２２ａの外形線Ｌａの内部に、電極パターン２１ａの電極部分の外形線が存在し、電極パターン２２ｂの外形線Ｌｂの内部に電極パターン２１ｂの電極部分が存在する（図４Ａを参照）。したがって、誘電体層２１が若干量位置ずれしたとしても、電極パターン２２ａおよび電極パターン２１ａの重なり部分の面積は変わらない。この点については、電極パターン２２ｂおよび電極パターン２１ｂについても同様である。
　上記から分かるように、本キャパシタンス素子７では、多少の誘電体層２１が位置ずれしても、電極パターン２２ａおよび電極パターン２１ａの容量値、ならびに電極パターン２２ｂおよび電極パターン２１ｂの容量値は変わらない。上記に関しては、矢印ｚ方向に隣り合う二つ誘電体層に形成される各電極パターンについても同様にあてはまる。以上の通り、本実施形態によれば、誘電体層の位置ずれが生じても容量値の変動が小さなキャパシタンス素子７を備えた無線通信デバイス１００を提供することが可能となる。
　なお、本実施形態の説明では、各第三電極パターンの外形線Ｌａの内部に、各電極パターンの電極部分の外形線が存在し、各第四電極パターンの外形線Ｌｂの内部に各電極パターンの電極部分が存在するとして説明した。これとは逆に、各電極パターンの外形線の内部に、各第三電極パターンの電極部分の外形線が存在し、各電極パターンの外形線の内部に各第四電極パターンの電極部分が存在しても構わない。
　また、多層基板２の内部には、キャパシタンス素子７が形成されている。このキャパシタンス素子７では、電荷の蓄積に、第一から第四電極パターンだけでなく、多層基板２の外部電極２９ａ，２９ｂも用いている（図５を参照）。これにより、多層基板２に形成されるキャパシタンス素子７の容量値Ｃを大きくすることが可能となる。これにより、インダクタンス素子８を構成するループ部８ｃのサイズを小さくすることができるため、ループ部８ｃの放射導体５における占有面積を小さくすることが可能となる。したがって、多層基板２を小型化して、ＰＣＢ４における他の回路部品のための面積を拡大できる。
　ところで、もし多層基板２にコイルパターンやミアンダパターンからなるインダクタンス素子が設けられていると、その配置位置によっては、該コイルパターン等からなるインダクタンス素子と放射導体５に形成されたループ部８ｃとが相互インダクタンスを介して磁気結合する。また、ＰＣＢ４上での多層基板２の搭載位置にばらつきが生じると、相互インダクタンスもばらついてしまい、ひいては、共振回路９の共振周波数もばらついてしまうことになる。無線通信デバイス１００によれば、多層基板２の内部にコイル等のインダクタンス素子が無く、ループ部８ｃと磁気結合する対象が無いため、共振回路９の共振周波数がばらつかないようにすることができる。
　また、もし多層基板２の内部にコイルパターンがあると、多層基板２に設けられる平面電極により、該コイルによる磁束の形成が妨げられる。その結果、コイルのＱ値が劣化してしまう傾向にある。しかし、無線通信デバイス１００によれば、多層基板２の内部に共振回路を構成するためのコイルが無いので、このようなＱ値の劣化を考慮する必要がなく、共振回路の動作Ｑの劣化も抑制できる。
＜変形例＞
　次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、上記実施形態の変形例に係る無線通信デバイス５００について詳説する。
　無線通信デバイス５００は、無線通信デバイス１００と比較すると、ＰＣＢ４と、放射導体５と、第一および第二ランド電極６ａ，６ｂと、インダクタンス素子８との代わりに、ＰＣＢ５４と、放射導体５５と、第一および第二ランド電極５６ａ，５６ｂと、インダクタンス素子５８と、を備えている。それ以外に無線通信デバイス１００，５００の間に相違点は無いので、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、図１Ａおよび図１Ｂに示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。なお、都合上、第一および第二ランド電極５６ａ，５６ｂは図６Ａには示されず、給電デバイス３は図６Ｂには示されていない。
　ＰＣＢ５４が、例えば複数の絶縁体層の積層体からなる点を除き、ＰＣＢ４と同様である。複数の絶縁体層の間には、略矩形形状の放射導体５５が形成されている。この放射導体５５は、上記実施形態と同様、ＰＣＢ５４に配置される電子部品のグランド導体２５としても機能する。
　ランド電極５６ａ，５６ｂは、放射導体５５と同じ導電性材料からなり、ＰＣＢ５４の主面（上面）に印刷等で形成される。具体的には、矢印ｚの方向からの平面視で、放射導体５５の外縁５５ａから所定距離だけ矢印ｙの負方向に離れた位置に、ランド電極５６ａ，５６ｂは形成される。また、ランド電極５６ａ，５６ｂは、ランド電極６ａ，６ｂと同様、多層基板２を実装できるようにｘ方向に離れて形成される。
　インダクタンス素子５８は、多層基板２の外部に設けられ、所定の線幅を有する第一ループ状導体５８ａおよび第二ループ状導体５８ｂを有する。ループ状導体５８ａは、ランド電極５６ａから矢印ｙの負方向に延びた後に屈曲して矢印ｘの負方向に延びる。その後、ループ状導体５８ａはさらに、矢印ｙの正方向に、矢印ｘの方向からの平面視で放射導体５５と重なり合うまで延びる。
　一方、ループ状導体５８ｂは、ランド電極５６ｂから矢印ｙの負方向に延びた後に屈曲して矢印ｘの正方向に延びる。その後、ループ状導体５８ｂはさらに、矢印ｙの正方向に、矢印ｘの方向からの平面視で放射導体５５と重なり合うまで延びる。
　上記ループ状導体５８ａ，５８ｂは、ＰＣＢ５４の層間に設けられた放射導体５５と、第一および第二ビアホール導体５８ｃ，５８ｄにより電気的に接続される。
　上記ループ状導体５８ａ，５８ｂと、ビアホール導体５８ｃ，５８ｄと、放射導体５５の外縁５５ａとによって、図６Ｂにおいて点線で示すようなループ部５８ｅが形成される。具体的には、ループ部５８ｅは、ランド電極５６ａから、ループ状導体５８ａ、ビアホール導体５８ｃ、外縁５５ａ、ビアホール導体５８ｄ、ループ状導体５８ｂを通り、ランド電極５６ｂに至る。
　上記のような構成によっても、上記実施形態で説明したようなインダクタンス素子８を形成することができる。
＜付記＞
　なお、上記では、無線通信デバイス１００，５００はＲＦＩＤタグであるとして説明したが、これに限らず、リーダライタに搭載されても構わない。また、無線通信デバイス１００，５００では、ＰＣＢ４，５４に形成されたグランド導体が放射導体５，５５として用いられる。これにより無線通信デバイス１００，５００を小型化することが可能となるので、無線通信デバイス１００，５００は携帯電話のような通信端末装置に搭載するのに向いている。
　また、無線ＩＣ素子１は、多層基板２の上面に実装されている必要は無く、多層基板２の内部に埋め込まれていてもよいし、多層基板２とは異なる場所に実装されても構わない。
　また、放射導体５，５５は、ＰＣＢ４，５４に形成されたグランド導体として兼用されるのではなく、例えば、フレキシブル基板またはリジッドな基板に設けられた面状の導電体で、放射導体としての機能のみを有するものでも構わない。他にも、放射導体５，５５としては、ＰＣＢ４，５４に搭載された金属ケースや、通信端末装置の金属筺体等を放射導体として利用することもできる。
＜関連出願の相互参照＞
　本出願は、２０１１年７月１４日に出願された日本国特許出願２０１１－１５５２９４号に基づき優先権を主張するものであり、その内容は本出願に参照により取り込まれる。
　本発明に係る無線通信デバイスは、挿入損失を低減可能という効果、または誘電体層がずれても容量値の変動が生じ難いという効果を奏し、ＲＦＩＤタグ、リーダライタに好適である。
　１００，５００　無線通信デバイス
　１　無線ＩＣ素子
　２　多層基板
　２１～２８　誘電体層
　２９ａ，２９ｂ　第一外部電極，第二外部電極
　３　給電デバイス
　４，５４　プリント配線基板（ＰＣＢ）
　５，５５　放射導体
　７　キャパシタンス素子
　８，５８　インダクタンス素子
　８ｃ，５８ｅループ部
　９　共振回路

Claims (9)

  1. 　無線ＩＣ素子と、
    　複数の誘電体層の積層体である多層基板と、
    　前記多層基板内に設けられるキャパシタンス素子と、該多層基板外に設けられたインダクタンス素子とを含み、前記無線ＩＣ素子に接続された共振回路と、
    　前記共振回路に接続された放射導体と、を備えた、無線通信デバイス。
  2. 　前記キャパシタンス素子は、
    　　前記複数の誘電体層の少なくとも一層に形成された第一および第二電極パターンを有し、
    　　前記複数の誘電体層の少なくとも他の一層に形成され、前記第一および前記第二電極パターンと対向する第三および第四電極パターンを含み、
    　前記第一および前記第四電極パターンとは互いに同電位であり、前記第二および前記第三電極パターンとは互いに同電位であり、
    　前記誘電体層の積層方向からの平面視で、前記第一および前記第三電極パターンのいずれか一方の外形線はいずれか他方の外形線の内部にあり、前記第二および前記第四電極パターンのいずれか一方の外形線はいずれか他方の外形線の内部にある、請求項１に記載の無線通信デバイス。
  3. 　前記多層基板は、該多層基板をプリント配線基板に接続するための第一および第二外部電極を、前記主面と対向する裏面に有し、
    　前記キャパシタンス素子は、前記複数の誘電体層の少なくとも一層に形成された第一および第二電極パターンであって、前記複数の誘電体層の積層方向に沿って前記第一および前記第二外部電極と対向する第一および第二電極パターンを有し、
    　前記積層方向から平面視した時、前記第一電極パターンは、前記第一外部電極の外径寸法と実質的に同じ外形寸法を有し、前記第二電極パターンは、前記第二外部電極の外径寸法と実質的に同じ外形寸法を有する、請求項１または２に記載の無線通信デバイス。
  4. 　前記インダクタンス素子は、前記放射導体の少なくとも一部を用いて形成されたループ部を有する、請求項１～３のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  5. 　前記無線ＩＣ素子は、キャリアが情報で変調された高周波信号を入出力し、前記共振回路の共振周波数は、前記キャリアの周波数に実質的に等しい、請求項１～４のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  6. 　前記多層基板の内部には、前記共振回路を構成するためのコイルパターンからなるインダクタンス素子が設けられない、請求項１～４のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  7. 　前記無線ＩＣ素子は、前記多層基板の主面に搭載される、請求項１～６のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  8. 　前記放射導体は、プリント配線基板に設けられたグランド導体である、請求項１～７のいずれかに記載の無線通信デバイス。
  9. 　無線ＩＣ素子と、
    　複数の誘電体層の積層体である多層基板と、
    　インダクタンス素子と、前記多層基板内に設けられたキャパシタンス素子とを含み、前記無線ＩＣ素子に接続された共振回路と、
    　前記共振回路に接続された放射導体と、を備え、
    　前記キャパシタンス素子は、
    　　前記複数の誘電体層の少なくとも一層に形成された第一および第二電極パターンと、
    　　前記複数の誘電体層の少なくとも他の一層に形成され、前記第一および前記第二電極パターンと対向する第三および第四電極パターンと、を含み、
    　前記第一および前記第四電極パターンとは互いに同電位であり、前記第二および前記第三電極パターンとは互いに同電位であり、
    　前記誘電体層の積層方向からの平面視で、前記第一および前記第三電極パターンのいずれか一方の外形線はいずれか他方の外形線の内部にあり、前記第二および前記第四電極パターンのいずれか一方の外形線はいずれか他方の外形線の内部にある、無線通信デバイス。
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