(57)【要約】【課題】ＲＦ−ＩＤタグ用の複数の周波数帯で用いることができ、小型且つ放射特性に優れた無線ＩＣデバイスを構成する。【解決手段】シート状の基材２１の上面に、スパイラル状の線路電極部２２、その内周端から連続する容量電極部の一方側電極２３がそれぞれ形成されていて、基材２１の下面に、一方側電極２３に対向する他方側電極２４及び交差線路電極２５が形成されている。線路電極部２２の途中には第１のＲＦ−ＩＤタグ用電磁結合モジュール５０が実装されていて、表裏接続部２６と副放射電極３３の端部とにそれぞれ結合するように第２のＲＦ−ＩＤタグ用電磁結合モジュール３０が実装されている。線路電極部２２及び電極２３，２４は第１のＲＦ−ＩＤタグ用の磁界放射電極として作用し、線路電極部２２、電極２３，２４、及び交差線路電極２５は第２のＲＦ−ＩＤタグ用の電界放射電極として作用する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の少なくとも一方の主面上に形成した放射電極と、
第１の周波数を用いる第１の無線ＩＣと、第２の周波数を用いる第２の無線ＩＣとの、少なくとも２種類の無線ＩＣを備え、
前記第１の無線ＩＣ及び前記第２の無線ＩＣは前記放射電極に導通又は電磁界結合し、
前記放射電極は、前記第１の周波数より高い共振周波数を有し、前記第１の周波数では磁界放射電極として作用する無線ＩＣデバイス。
【請求項２】
前記放射電極は、線路電極と、当該線路電極の両端間に容量を形成する容量電極とから成る、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項３】
前記容量電極は誘電体層を介して厚み方向に対向する少なくとも２つの一方側電極と他方側電極とから成り、前記線路電極は前記容量電極の周囲を周回するスパイラル形状部を有し、前記スパイラル形状部を成す線路電極の内終端に接続される一方側電極に対向する他方側電極と前記スパイラル形状部を成す線路電極の外周端とを接続する交差線路電極を前記基材に備えた請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項４】
前記線路電極は電極除去部分を有し、前記電極除去部分の線路電極両端部に結合するように前記第１の無線ＩＣを実装し、前記交差線路電極の前記線路電極の外周端側近傍に結合するように前記第２の無線ＩＣを実装した、請求項３に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項５】
前記基材に前記放射電極を一対備え、前記第１・第２の無線ＩＣが前記一対の放射電極のそれぞれに導通又は電磁界結合した、請求項１〜４のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項６】
前記放射電極と対をなして、該放射電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する副放射電極を前記基材に備え、前記第２の無線ＩＣが前記放射電極及び前記副放射電極に導通又は電磁界結合した、請求項１〜４のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項７】
前記スパイラル形状部を成す前記線路電極の外側に前記放射電極と対をなして、該放射電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する副放射電極を前記基材に備え、前記第２の無線ＩＣが前記放射電極及び前記副放射電極に導通又は電磁界結合した、請求項３又は４に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項８】
前記放射電極の線路長を前記第２の周波数でのほぼ１／４波長に対応させ、前記放射電極の共振周波数を前記第２の周波数より低い周波数とした、請求項６又は７に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項９】
前記第１又は第２の無線ＩＣは、前記放射電極に導通する無線ＩＣチップである、請求項１〜８のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項１０】
前記第１又は第２の無線ＩＣは、少なくとも１つのインダクタを含む整合回路を備えた給電回路基板と、当該給電回路基板の上面に搭載されて前記整合回路に導通する無線ＩＣチップと、から成る電磁結合モジュールである、請求項１〜８のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線ＩＣデバイス、特に電磁波により非接触でデータ通信を行うＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムを利用した無線ＩＣデバイスに関するものである。
【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ＲＦＩＤタグとで非接触通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが利用されている。
【０００３】
ＲＦＩＤで使用される周波数である１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚに対してそれぞれ対応できるようにしたＲＦＩＤ用アンテナが特許文献１に開示されている。
【０００４】
図１は、特許文献１のＲＦＩＤ用アンテナが適用された非接触型ＩＣタグの構成を示す図である。図１に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材１０２上に、アンテナ部１１１，１１２，１１３、及びランド部１０３ａ，１０３ｂが形成されている。アンテナ部１１１は導電性材料からなるコイル状を成している。アンテナ部１１２は、アンテナ部１１１を取り囲むように互いに所定の間隔を有して形成された２つのＬ字型の導体１１２ａ，１１２ｂからなる。アンテナ部１１３は、アンテナ部１１２の外部にて所定の間隔を有して形成された２つの導体１１３ａ，１１３ｂからなる。ランド部１０３ａ，１０３ｂは、アンテナ部１１１〜１１３に接続されている。このランド部１０３ａ，１０３ｂにＩＣチップ１０１が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５２８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが特許文献１に示されているような構造のＲＦＩＤアンテナでは、同一基板上に３つの異なるアンテナを配置する必要があるため、アンテナサイズが大きくなるという問題がある。また、複数のアンテナを近接配置した場合に１つのアンテナを使用して無線通信を行う場合に、残りのアンテナの影響により通信が妨害されて通信が不安定になるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、ＲＦＩＤタグ用の複数の周波数帯のＲＦ信号を用いることができ、小型且つ放射特性に優れた無線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】
【０００８】
前記課題を解決するためにこの発明は次のように構成する。
（１）基材と、
前記基材の少なくとも一方の主面上に形成した放射電極と、
第１の周波数を用いる第１の無線ＩＣと、第２の周波数を用いる第２の無線ＩＣとの、少なくとも２種類の無線ＩＣを備え、
前記第１の無線ＩＣ及び前記第２の無線ＩＣは前記放射電極に導通又は電磁界結合し、
前記放射電極は、前記第１の周波数より高い共振周波数を有し、前記第１の周波数では磁界放射電極として作用する。
【０００９】
この構成により、放射電極は第１・第２の無線ＩＣ用の周波数でそれぞれ放射電極として作用し、第１の周波数の無線ＩＣ用のアンテナと第２の周波数の無線ＩＣ用のアンテナとを個別に設ける必要がないので全体に小型化できる。しかも上記放射電極の共振周波数は第１の無線ＩＣ用の周波数より高いので、放射電極は第１の無線ＩＣ用の周波数で磁界アンテナとして作用し、第２の無線ＩＣ用の周波数では電界アンテナとして作用して、アンテナ同士の干渉による放射特性の劣化がないので放射特性に優れた無線ＩＣデバイスが構成できる。
【００１０】
（２）前記放射電極は、線路電極と、当該線路電極の両端間に容量を形成する容量電極とから構成する。
【００１１】
この構成により、線路電極部のインダクタンスＬと容量電極部のキャパシタンスＣとの集中定数化によって第１の無線ＩＣ用放射電極の占有面積当たりの共振周波数を低くできる。逆に所定の共振周波数当たりの占有面積を縮小化できる。そのため全体に小型化できる。しかも、第２の無線ＩＣ用の周波数が第１の無線ＩＣ用の周波数より１０倍以上高い場合、容量電極部は第２の無線ＩＣ用の周波数で非常に小さなインピーダンスとなるので、放射電極全体が第２の無線ＩＣ用の周波数で面状に広がった単一の放射電極として作用し、第２の無線ＩＣとしての放射特性が更に改善できる。
【００１２】
（３）前記容量電極は誘電体層を介して厚み方向に対向する少なくとも２つの一方側電極と他方側電極とから成り、前記線路電極は前記容量電極の周囲を周回するスパイラル形状部を有し、前記スパイラル形状部を成す線路電極の内周端に接続される一方側電極に対向する他方側電極と前記スパイラル形状部を成す線路電極の外周端とを接続する交差線路電極を前記基材に備える。
【００１３】
この構成により、第２の無線ＩＣ用の周波数において交差線路電極部分のインピーダンスが小さくなり、線路電極部がスパイラル形状をなすにも拘わらず交差線路電極部分で等価的に一体に接続されたものと見なすことができ、放射効率の高い放射電極として作用する。
【００１４】
（４）前記線路電極は電極除去部分を有し、前記電極除去部分の線路電極両端部に結合するように前記第１の無線ＩＣを実装し、前記交差線路電極の前記線路電極の外周端側近傍に結合するように前記第２の無線ＩＣを実装する。
【００１５】
この構成により、交差電極部及び容量電極部は無線ＩＣ用の周波数で非常に小さなインピーダンスとなり、放射電極全体の放射電極としての効果が高まり、無線ＩＣ用アンテナの放射特性が改善できる。
【００１６】
（５）前記基材に前記放射電極を一対備え、前記第１・第２の無線ＩＣを前記一対の放射電極のそれぞれに導通又は電磁界結合させる。
【００１７】
この構成により、一対の放射電極が周波数の異なった２つの第１の無線ＩＣ用放射アンテナとして作用させることができ、例えばＨＦ帯のさらに周波数の異なった無線通信機として用いることができる。また、一対の放射電極をダイポールアンテナとして接続するように第２の無線ＩＣを実装することにより、比較的広い面積の無線ＩＣ用の放射電極として作用するので優れた放射特性が実現できる。
【００１８】
（６）前記放射電極と対をなして、該放射電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する副放射電極を前記基材に備え、前記第１の無線ＩＣが前記放射電極及び前記副放射電極に導通又は電磁界結合させる。
【００１９】
この構成により、高い放射特性が得られる。
【００２０】
（７）前記スパイラル形状部を成す前記線路電極の内側に前記容量電極を配置し、前記スパイラル形状を成す前記線路電極の外側に前記副放射電極を配置する。
【００２１】
この構成により放射電極がスパイラル形状の線路電極部でシールドされることがないので高い放射特性が維持できる。
【００２２】
（８）前記放射電極の線路長を前記第２の周波数でのほぼ１／４波長に対応させ、前記放射電極の共振周波数を前記第２の周波数より低い周波数とする。
【００２３】
この構成により、放射電極を第２の無線ＩＣ用の周波数で等価的な単一の放射電極として作用させることができ、無線通信機としての放射特性が高められる。
【００２４】
（９）前記第１又は第２の無線ＩＣは、前記放射電極に導通する無線ＩＣチップとする。
【００２５】
この構成により、無線ＩＣ部分を極めて小さく構成でき、全体に小型化及び薄型化できる。
【００２６】
（１０）前記第１又は第２の無線ＩＣは、少なくとも１つのインダクタを含む整合回路を備えた給電回路基板と、当該給電回路基板の上面に搭載されて前記整合回路に導通する無線ＩＣチップと、から成る電磁結合モジュールとする。
【００２７】
この構成により、無線ＩＣの実装位置ずれによって生じる特性変化が解消でき、また放射電極との整合性を高めてアンテナ効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、無線ＩＣ用の複数の周波数帯のＲＦ信号を用いて電力受電と通信を行うことができ、高効率な通信が可能となる。また、放射電極は第１・第２の無線ＩＣ用の周波数でそれぞれ放射電極として作用し、第１の周波数の無線ＩＣ用のアンテナと第２の周波数の無線ＩＣ用のアンテナとを個別に設ける必要がないので全体に小型化できる。しかも上記放射電極は第１の無線ＩＣ用の磁界アンテナと第２の無線ＩＣ用の電界アンテナとして作用し、アンテナ同士の干渉による放射特性の劣化がないので放射特性に優れた無線ＩＣデバイスが構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】特許文献１に示されているＲＦＩＤタグの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図及び断面図である。
【図３】同無線ＩＣデバイスのＲＦＩＤタグとしての作用効果を説明するための図である。
【図４】第２の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図５】第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図及び断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスで用いる第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュールの断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスで用いる第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュールの断面図である。
【図８】第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図９】第５の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図１０】第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの部分平面図である。
【図１１】第７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図１２】第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は第９の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０９の平面図である。図１３（Ｂ）は無線ＩＣデバイスの１０９の構成要素の一つである基材２１に電極パターンを形成した状態を示す平面図である。
【図１４】第１０の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図及びＲＦＩＤタグ用無線ＩＣの内部構成図である。
【図１５】図１５（Ａ）は第１１の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１１の平面図である。図１５（Ｂ）は無線ＩＣデバイスの１１１の構成要素の一つである基材２１に電極パターンを形成した状態を示す平面図である。図１５（Ｃ）は無線ＩＣチップ６２の内部の構成を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）は第１２の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１２の平面図である。図１６（Ｂ）は無線ＩＣチップ６３の内部の構成を示す図である。
【図１７】第１３の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１３の平面図である。
【図１８】第１４の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１４の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの構成を示す図である。図２（Ａ）はその平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるａ−ｂ部分の断面図である。また、図３は基材２１上の電極パターン及びその作用について示す図である。この無線ＩＣデバイス１０１は、基材２１に所定の各種電極を形成するとともに、ＩＣチップからなるＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１及びＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１を搭載したものである。
【００３１】
図２において、無線ＩＣデバイス１０１は、ＰＥＴ，ＰＰ等の樹脂フィルムからなる基材２１に銅又はアルミニウム等の導体からなる所望の電極パターンを形成したものである。具体的には、銅箔又はアルミニウム箔を帖着した樹脂シートを用い、銅箔又はアルミニウム箔をエッチングによりパターンニングする。
【００３２】
図２に示すように、基材２１の上面にはスパイラル形状の線路電極部２２及びその内周端につながる一方側電極２３を形成している。基材２１の下面（裏面）には、一方側電極２３に対向する位置に他方側電極２４を形成するとともに、この他方側電極２４と線路電極部２２の外周端に対向する位置（表裏接続部２６の位置）との間を、周回途中の線路電極部２２と交差してブリッジ接続する交差線路電極２５を形成している。
【００３３】
上記交差線路電極２５の端部と線路電極部２２の外周端との間は表裏接続部２６で電気的に導通させている。
線路電極部２２の途中には第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１が挿入されるように実装している。
【００３４】
また、基材２１の上面には更に直線状の電界放射電極部３３を形成している。そして電界放射電極部３３の一方の端部付近と表裏接続部２６に対してそれぞれ端子電極が接続されるように第２のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１を実装している。
【００３５】
図２に示した無線ＩＣデバイス１０１は、第１の周波数帯（例えば１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯）のＲＦＩＤタグ、及び第２の周波数帯（例えば９００ＭＨｚ帯のＵＨＦ帯）のＲＦＩＤタグとして作用する。ＨＦ帯のＲＦＩＤタグとしての作用は次のとおりである。
【００３６】
線路電極部２２はそのスパイラル状の外周端から内周端までの部分でループ（スパイラル）状の磁界放射電極として作用するとともにインダクタとして作用し、基材２１を挟んで対向する一方側電極２３と他方側電極２４とはキャパシタとして作用する。この線路電極部２２、容量電極部の電極２３，２４、及び交差線路電極２５によって磁界放射電極部２０を構成している。この磁界放射電極部２０のインダクタＬとキャパシタＣとによってＬＣ共振回路を構成している。この共振周波数は第１のＲＦＩＤタグ用の周波数より高く設定している。そのため、磁界放射電極部２０は、その共振周波数より低域側で使用する、すなわち誘導型（磁界型）で動作する、ことになり、第１のＲＦＩＤタグ用の周波数において磁界放射電極として作用する。
【００３７】
図３（Ａ）は第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１及び第２のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１を実装する前の状態を示している。図３（Ａ）においてＢ部は第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１の実装部であり、この第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１は上記線路電極部２２の電極除去部分に実装する。
【００３８】
第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１は、上記線路電極部２２の電極除去部分の両端間に生じる電圧を電源として作動し、同時に上記線路電極部２２の電極除去部分の両端間につながるインピーダンスを変化（変調）させることによってリーダ・ライタからの質問に応答する。
【００３９】
なお、第２のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１及び電界放射電極部３３は上記ＬＣ共振回路の閉回路の外部に存在することになるので、これらは第１のＲＦＩＤタグに影響を与えない。
【００４０】
次に第２のＲＦＩＤタグとしての作用について図３を参照して説明する。
図３（Ａ）は第２のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１及び第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ５１を実装する前の状態を示している。交差線路電極２５と、基材２１を介してそれに交差する線路電極部２２との間（Ａ部）に容量が生じているが、第２の周波数帯ではその容量によるインピーダンスが非常に低い。また一方側電極２３と他方側電極２４との間の容量についても同様にＲＦＩＤの周波数帯ではそのインピーダンスが非常に低い。さらに、Ｂ部についても、その端部同士の間隔を数１００μｍと狭くしておけば、インピーダンスを低くすることができる。そのため、ＲＦＩＤタグの周波数帯（たとえばＵＨＦ帯である９００ＭＨｚ）においては図３（Ｂ）のように線路電極部２２、容量電極部の電極２３，２４、及び交差線路電極２５が連続した１つ放射電極（電界放射電極）２０として作用する。
【００４１】
この連続した１つ放射電極２０の共振周波数は第２の周波数帯より低い周波数である。そのため、この連続した１つ放射電極２０は、第２の周波数帯では電界放射電極として作用する。そして、連続した１つ放射電極２０と電界放射電極部３３とがダイポールアンテナとして作用する。
【００４２】
上記電界放射電極部３３は第２の周波数帯でほぼ１／４波長に等しい長さとしている。同様に、前記連続した１つ放射電極２０の線路長も第２の周波数帯で１／４波長に相当する。但し、電界放射電極部３３及び前記連続した１つ放射電極２０の長さ・大きさは１／４波長に限るものではなく、第２の周波数帯で放射電極として、特にダイポールアンテナの放射電極として作用するサイズであればよい。
【００４３】
上記第１の周波数帯と第２の周波数帯とを比較した場合、第２の周波数帯が第１の周波数帯よりも１０倍以上高い関係であることが望ましい。このような周波数関係にあれば、この無線ＩＣデバイス１０１が第２のＲＦＩＤタグとして動作するとき、図３（Ｂ）に示したＡ部及びＢ部の容量は数ｐＦ程度となり、ＵＨＦ帯では数１０Ω程度の低インピーダンスとなって、図３（Ｃ）に示したとおりの単一の電極として作用し、特性はダイポールアンテナに近い指向性となる。
【００４４】
以上に示した構成により、第１・第２のＲＦＩＤタグ用の放射電極を１つにすることができる。また、第１のＲＦＩＤタグ用放射電極と第２のＲＦＩＤタグ用放射電極との間の距離が必要ないため面積を小さくできる。さらに、例えばＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグの放射を妨げる遮蔽となっていた例えばＨＦ帯ＲＦＩＤタグに相当するものがなくなるため利得の低下が解消できる。
【００４５】
なお、容量電極部の一方側電極２３と容量電極部の他方側電極２４とは、基材２１を挟んで対向する構造に限らず、基材の一方の面に一方側電極と他方側電極とを配置し、一方側電極と他方側電極との間に誘電体層を形成してもよい。
【００４６】
《第２の実施形態》
図４は第２の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。図２に示した例ではスパイラル状の線路電極部２２の一辺及び基材２１の一辺に沿って直線状の電界放射電極部３３を形成したが、この図４に示す例では電界放射電極部３３の形状をそれとは異ならせたものである。図４（Ａ）の無線ＩＣデバイス１０２Ａでは、電界放射電極部３３ａを線路電極部２２の一辺及び基材２１の一辺に沿って往復するように折り返した形状としている。
【００４７】
また図４（Ｂ）の無線ＩＣデバイス１０２Ｂでは、電界放射電極部３３ｂを基材２１の一辺に沿って且つ磁界放射電極部２０から遠ざかる方向に直線状に形成している。
【００４８】
さらに図４（Ｃ）の無線ＩＣデバイス１０２Ｃでは、電界放射電極部３３ｃを基材２１の２つの辺に沿ってＬ字型に形成している。
【００４９】
図４について上記以外の構成及び作用は第１の実施形態の場合と同様である。
図４（Ａ）に示した構造では基材２１の面積をほとんど増大させることなく電界放射電極部３３ａの等価的な線路長（電気長）を稼ぐことかでき、ＲＦＩＤタグの必要な周波数を得るのに要する基材２１の面積をその分縮小化できる。
【００５０】
図４（Ｂ）の構造では磁界放射電極部２０と電界放射電極部３３ｂとが互いに遠ざかる方向に延びることになるので、ダイポールアンテナとしての放射効率が高まる。そのためＲＦＩＤタグの感度を高めることができる。
【００５１】
また図４（Ｃ）の構造では、基材２１の面積を有効に利用して、必要な線路長（電気長）の電界放射電極部３３ｃを形成することができるので、ＲＦＩＤタグとしての感度を高めつつ全体のサイズの縮小化が図れる。
【００５２】
《第３の実施形態》
図５は第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図、図６はこの無線ＩＣデバイス１０４で用いる第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール５０の断面図、図７はこの無線ＩＣデバイス１０３で用いる第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０の断面図である。
【００５３】
第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール５０は給電回路基板５２とその上部に搭載した無線ＩＣチップ５４とで構成している。第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０は給電回路基板３２とその上部に搭載した無線ＩＣチップ３４とで構成している。第１・第２の実施形態では、無線ＩＣ５１に形成した２つの接続端子を磁界放射電極部２０の電極除去部に対して直接接続したが、この図５に示す例では、磁界放射電極部２０に対して第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール５０を電磁結合させるものである。また、第１・第２の実施形態では、無線ＩＣ３１に形成した２つの接続端子を磁界放射電極部２０及び電界放射電極部３３に対してそれぞれ直接接続したが、この図５に示す例では、磁界放射電極部２０及び電界放射電極部３３に対して第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０を電磁結合させるものである。
【００５４】
図６に示すように、給電回路基板５２の内部にはキャパシタ電極１４ｃ，１４ｄ及びインダクタ導体１３ｃ，１３ｄ，１３ｅをそれぞれ形成している。給電回路基板５２の上面にはインダクタ導体１３ｃ，１３ｄがそれぞれ接続される電極パッドを形成していて、無線ＩＣチップ５４の半田バンプ６ｃ，６ｄを上記電極パッドにそれぞれ接合している。
【００５５】
無線ＩＣチップ５４は半田バンプ６ｃ，６ｄに対して給電する回路を備えている。インダクタ導体１３ｃ，１３ｄ，１３ｅは整合回路を構成し、キャパシタ電極１４ｃ，１４ｄと線路電極部２２の端部とがそれぞれ容量的に結合することになる。このようにして無線ＩＣチップ５４とループアンテナとの間をインピーダンス整合するとともに数ｐＦ程度の容量で容量結合させる。このことによって無線ＩＣの実装位置ずれによって生じる特性変化が解消でき、また放射電極との整合性を高めてアンテナ効率を高めることができる。また、上記整合回路は第１のＲＦＩＤタグで用いる周波数で整合するため、磁界放射電極部２０単独の共振周波数に影響を受けることなく広帯域化が図れる。
【００５６】
図７に示すように、給電回路基板３２の内部にはキャパシタ電極１４ａａ，１４ａｂ，１４ｂａ，１４ｂｂ及びインダクタ導体１３ａ，１３ｂをそれぞれ形成している。給電回路基板３２の上面にはキャパシタ電極１４ａａ，１４ｂａがそれぞれ接続される電極パッドを形成していて、無線ＩＣチップ３４の半田バンプ６ａ，６ｂを上記電極パッドにそれぞれ接合している。
【００５７】
無線ＩＣチップ３４は半田バンプ６ａに給電する回路と、６ｂに給電する回路とを備えている。したがってキャパシタ電極１４ａａ−１４ａｂ間のキャパシタと、インダクタ導体１３ａによるインダクタとのＬＣ回路で整合回路を構成することになる。そしてインダクタ導体１３ａ，１３ｂと表裏接続部２６，電界放射電極部３３とがそれぞれ磁気的に結合することになる。このようにして無線ＩＣチップ３４とダイポールアンテナとの間をインピーダンス整合するとともに電磁界結合させる。このことによって無線ＩＣの実装位置ずれによって生じる特性変化が解消でき、また放射電極との整合性を高めてアンテナ効率を高めることができる。また、上記整合回路は第２のＲＦＩＤタグで用いる周波数で整合するため、磁界放射電極部２０及び電界放射電極部３３によるアンテナの共振周波数に影響を受けることなく広帯域化が図れる。
【００５８】
第１のＲＦＩＤタグ（ＨＦ帯ＲＦＩＤタグ）として動作するとき、第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０と表裏接続部２６との間にある数ｐＦの容量は１０ｋΩ程度の高インピーダンスとなる。このため第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０と電界放射電極部３３は第１のＲＦＩＤタグ（ＨＦ帯ＲＦＩＤタグ）の共振周波数にはほとんど影響を与えない。
【００５９】
一方、第２のＲＦＩＤタグ（ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグ）として動作するとき、第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０は、表裏接続部２６及び電界放射電極部３３との数ｐＦの容量と第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０内部の整合回路で無線ＩＣチップ３４と磁界放射電極部２０及び電界放射電極部３３のインピーダンス整合がとれるよう設計している。
【００６０】
なお、給電回路基板３２におけるＬＣ回路において、磁界放射電極部２０及び電界放射電極部３３で送受信される信号の周波数を実質的に決定することもできる。
【００６１】
このように電磁結合モジュール３０，５０を用いることにより、放射電極の長さや電極間隔等を周波数に合わせて設定する必要がなくなり、放射電極の形状を種々変更することができ、放射特性の設計自由度が向上する。また、給電回路基板は放射電極と電磁界結合できる位置に実装すればよいため、実装精度を緩和できる。
【００６２】
《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。この第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０４は、２つの磁界放射電極部２０ａ，２０ｂを備えている。
【００６３】
基材２１の上面にはスパイラル状の２つの線路電極部２２ａ，２２ｂ、それらの内周端に繋がる一方側電極２３ａ，２３ｂをそれぞれ形成している。また基材２１の下面には一方側電極２３ａ，２３ｂに対向する位置に他方側電極２４ａ，２４ｂをそれぞれ形成するとともに、この他方側電極２４ａ，２４ｂと表裏接続部２６ａ，２６ｂとの間を線路電極部に交差してブリッジ接続する交差線路電極２５ａ，２５ｂを形成している。そして表裏接続部２６ａ，２６ｂで交差線路電極２５ａ，２５ｂの端部と線路電極部２２ａ，２２ｂの外周端とをそれぞれ電気的に導通させている。
【００６４】
線路電極部２２ａ，２２ｂの途中には第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール又は無線ＩＣチップ５０ａ，５０ｂをそれぞれ実装している。
線路電極部２２ａ、電極２３ａ，２４ａ、及び交差線路電極２５ａからなる磁界放射電極部２０ａは第１のＲＦＩＤタグ用の共振回路として作用し、線路電極部２２ｂ、電極２３ｂ，２４ｂ、及び交差線路電極２５ｂからなる磁界放射電極部２０ｂはもう１つの第１のＲＦＩＤタグ用の共振回路として作用する。
【００６５】
さらに上記表裏接続部２６ａ，２６ｂにそれぞれ接続端子が接続されるように第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０を実装している。
この２つの磁界放射電極部２０ａ，２０ｂは第２の周波数帯では、既に述べた各実施形態の場合と同様に第２の周波数帯では電界放射電極として作用し、それらの長さ・大きさは第２の周波数帯でほぼ１／４波長に相当するので、結局、無線ＩＣ３１にダイポールアンテナが接続された構造となる。
【００６６】
この構造により、互いに周波数の異なった２つのＨＦ帯のＲＦＩＤタグとして利用できる。
また、このような構造によれば２つの磁界放射電極部２０ａ，２０ｂの対称性が良いので第２のＲＦＩＤタグとしての放射特性が更に良好となる。
【００６７】
《第５の実施形態》
図９は第５の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０５の平面図である。この例では、線路電極部２２の途中から線路電極引出部２８を引き出し、電磁結合モジュール３０の実装部のインピーダンスを誘導性（Ｌ性）にしている。すなわち、電磁結合モジュール３０の実装部から見て、線路電極部２２の一部と線路電極引出部２８とでループが形成されていることになるため、インピーダンスは容量性にはならず誘導性となる。
このことにより、容量性の電磁結合モジュール３０とのインピーダンス整合をとり易くなる。
【００６８】
《第６の実施形態》
図１０は第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの部分平面図である。第１〜第５のいずれの実施形態でもシート状の基材に構成して、それを物品に貼付すること等によって利用するように構成したが、この第６の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０６は、たとえば移動体通信システムの端末装置（携帯電話）の実装基板に構成したものである。
【００６９】
図１０において実装基板４０の端部にはグランド電極４１を形成しない非グランド領域４２を設けていて、この非グランド領域４２の上面にスパイラル状の線路電極部２２及びその内周端から連続する一方側電極２３を形成している。非グランド領域４２の下面（裏面）には一方側電極２３に対向する位置に他方側電極２４を形成するとともに、この他方側電極２４と線路電極部２２の外周端に対向する位置（表裏接続部２６の位置）との間を、周回途中の線路電極部２２と交差してブリッジ接続する交差線路電極２５を形成している。交差線路電極２５の端部と線路電極部２２の外周端との間は表裏接続部２６で電気的に導通させている。
【００７０】
線路電極部２２の途中には第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール５０が挿入されるように実装している。線路電極部２２及び電極２３，２４は第１のＲＦＩＤタグ用の放射電極として作用する。
【００７１】
表裏接続部２６とグランド電極４１に対してそれぞれ結合するように電磁結合モジュール３０を実装している。線路電極部２２、電極２３，２４、及び交差線路電極２５からなる磁界放射電極部２０及びグランド電極４１は第２のＲＦＩＤタグ用の放射電極として作用する。すなわち、無線ＩＣ３１の一方の端子電極をこの磁界放射電極部２０に接続し、他方の端子電極をグランド電極４１に接続しているので全体にモノポールアンテナとして作用する。
【００７２】
このような構造によれば、携帯電話等の実装基板に構成できるとともにダイポールアンテナを構成するためのもう１つの放射電極を形成する必要がないので全体の占有面積が縮小化できる。
【００７３】
なお、実装基板の非グランド領域４２の上面には第４・第５の実施形態として示した無線ＩＣデバイスを設けてもよい。
【００７４】
《第７の実施形態》
図１１は第７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。第１〜第６の実施形態ではいずれも容量電極部を、スパイラル形状をなす線路電極部の内部に配置したが、この図１０に示す例では、スパイラル形状をなす線路電極部の外部に容量電極部を配置している。すなわち基材２１の上面にスパイラル状の線路電極部２２及びその外周端から連続する一方側電極２３を形成し、基材２１の下面には、一方側電極２３に対向する位置に他方側電極２４を形成するとともに、その他方側電極２４と線路電極部２２の内周端に対向する位置まで延びる交差線路電極２５を形成している。そしてこの交差線路電極２５の端部と線路電極部２２の内周端とを表裏導通させている。このような構成によって、線路電極部２２、電極２３，２４、及び交差線路電極２５からなる磁界放射電極部２０が第１のＲＦＩＤタグの共振回路として作用する。
【００７５】
また基材２１の上面には電界放射電極部３３を形成していて、この電界放射電極部３３の端部と一方側電極２３とにそれぞれ端子電極が結合するように第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０を実装している。
【００７６】
このような構造によれば、線路電極部２２と交差線路電極２５とが対向する位置に生じる容量と電極２３，２４の対向位置に生じる容量のいずれもＲＦＩＤタグの周波数帯域で非常に低インピーダンスとなるので、磁界放射電極部２０はＲＦＩＤタグの周波数帯では連続した１つの電極として見なすことができ、放射電極として作用する。この場合も交差線路電極２５及び電極２３，２４の近傍に無線ＩＣを実装することになるので、一様な金属板状放射電極としての効果が高まる。
【００７７】
《第８の実施形態》
図１２は第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。基材２１の上面には、全体にループ状で且つ部分的にメアンダ状に形成した磁界放射電極部２０を形成している。また基材２１の上面にはＬ字型の電界放射電極部３３を形成している。
【００７８】
上記磁界放射電極部２０の途中に第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール５０を実装している。また、電界放射電極部３３の端部と磁界放射電極部２０の一部との間に第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール３０を実装している。磁界放射電極部２０は第１のＲＦＩＤタグ用のループアンテナとして作用する。第２の周波数帯では、磁界放射電極部２０等価的に一様な金属板状の放射電極となるので、磁界放射電極部２０と電界放射電極部３３は第２のＲＦＩＤタグ用のダイポールアンテナとして作用する。
【００７９】
なお、磁界放射電極部２０をスパイラル状ではなく、同一平面状で閉ループをなすように構成したので、磁界放射電極部２０を基材２１の片面でのみ構成することができる。
【００８０】
《第９の実施形態》
図１３（Ａ）は第９の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０９の平面図である。図１３（Ｂ）は前記無線ＩＣデバイスの１０９の構成要素の一つである基材２１に電極パターンを形成した状態を示す平面図である。無線ＩＣデバイス１０９は、基材２１に、ＩＣチップからなるＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１及び第１の無線ＩＣチップ６１を搭載したものである。
【００８１】
図１３に示すように、基材２１の上面にはスパイラル形状の線路電極部２２及びその内周端につながる一方側電極２３を形成している。基材２１の下面（裏面）には、一方側電極２３に対向する位置に他方側電極２４を形成するとともに、この他方側電極２４と線路電極部２２の外周端に対向する位置（表裏接続部２６の位置）との間を、周回途中の線路電極部２２と交差してブリッジ接続する交差線路電極２５を形成している。
【００８２】
上記交差線路電極２５の端部と線路電極部２２の外周端との間は表裏接続部２６で電気的に導通させている。
線路電極部２２の途中には第１の無線ＩＣチップ６１が挿入されるように実装している。
【００８３】
また、基材２１の上面には更に直線状の電界放射電極部３３を形成している。そして電界放射電極部３３の一方の端部付近と表裏接続部２６に対してそれぞれ端子電極が接続されるように第２のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１を実装している。
【００８４】
図１３に示した無線ＩＣデバイス１０９は、第１の周波数帯（例えば１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯）のＲＦ信号を電力受信する機能と、第２の周波数帯（例えば３００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯のＵＨＦ帯）のＲＦ信号を送受信するＲＦＩＤタグの機能とを備える。
【００８５】
線路電極部２２はそのスパイラル状の外周端から内周端までの部分でループ（スパイラル）状の磁界放射電極として作用するとともにインダクタとして作用し、基材２１を挟んで対向する一方側電極２３と他方側電極２４とはキャパシタとして作用する。この線路電極部２２、容量電極部の電極２３，２４、及び交差線路電極２５によって磁界放射電極部２０を構成している。この磁界放射電極部２０のインダクタＬとキャパシタＣとによってＬＣ共振回路を構成している。この磁界放射電極部２０は第１の周波数帯のＲＦ信号を受信（電力受電）するアンテナとして作用する。
【００８６】
第１の無線ＩＣチップ６１は、上記線路電極部２２の電極除去部分の両端間に生じる電圧を整流し、その電力を電力供給線路３５，３６を介してＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１に供給する。第１の無線ＩＣチップ６１は単なる整流素子であってもよい。
【００８７】
ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１は、無線ＩＣデバイス１０９をＲＦＩＤとして機能させるための無線ＩＣである。ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１は、前記電力供給線路３５，３６の間に印加される電圧を電源として動作する。このように、第１の無線ＩＣチップ６１から電力を受け取ることで、第１の周波数帯を用いて、無線ＩＣデバイス１０９をＲＦＩＤとして機能させることもできる。また、第１の無線ＩＣチップ６１から電力を受け取り、さらには第２の無線ＩＣチップ３１自身が電磁界から電力を受け取ることで、第１の周波数帯・第２の周波数帯の両方を用いて、無線ＩＣデバイス１０９をＲＦＩＤタグとして機能させることもできる。ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１は、磁界放射電極部２０と電界放射電極部３３とをダイポールアンテナとして用いて、第２の周波数のＲＦ信号を送受信する。
【００８８】
磁界放射電極部２０と電界放射電極部３３とが第２の周波数帯でダイポールアンテナとして作用する原理は、第１の実施形態で既に述べたとおりである。
【００８９】
なお、上記の例では前記第１の無線ＩＣチップ６１を線路電極部２２に対して直接接続したが、図５に示した電磁結合モジュール５０のような電磁結合モジュールを構成し、それを配置するようにしてもよい。また、第２のＲＦタグ用無線ＩＣ３１についても、同様に電磁結合モジュールにしてもよい。但し、電源電圧の供給は直流的に導通させる。
【００９０】
このようにして周波数の低い第１の周波数帯で大きな電力を受け取ることができるので、効率よく無線ＩＣデバイス１０９をＲＦＩＤタグとして機能させることができる。
【００９１】
《第１０の実施形態》
図１４は第１０の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１０の平面図である。第９の実施形態で図１３（Ａ）に示した無線ＩＣデバイス１０９と異なり、キャパシタ７１が電力供給経路３５，３６の間に並列に接続されている。したがって、キャパシタ７１は第１の無線ＩＣチップ６１によって整流された電力を平滑するとともに蓄電する。磁界放射電極部２０によって励起される電力が小さくなって、第１の無線ＩＣチップ６１から出力される電力が低下しても、キャパシタ７１の蓄電作用によって、ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１には安定した電源電圧が供給される。キャパシタ７１の容量は、磁界放射電極部２０が第１の周波数帯のＲＦ信号を受信しない状態でＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１の必要な動作時間に応じて定められる。
なお、前記キャパシタ７１に代えて、充電可能な電池を設けてもよい。
【００９２】
この第１０の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１０によれば、第１の周波数帯で蓄電した電力で第２の周波数帯の送受信ができるため、第１の周波数帯（ＨＦ帯）のＲＦ信号の受信と第２の周波数帯（ＵＨＦ帯）のＲＦ信号の送受信とが必ずしも同時でなくても第２の周波数帯で送受信が行える。このため、第１の周波数帯を利用するリーダ・ライタと、第２の周波数帯を利用するリーダ・ライタとを独立に設けることができる。また、第１の周波数帯のＲＦ信号と第２の周波数帯のＲＦ信号とが別々のタイミングで送信されるため、第１の周波数帯と第２の周波数帯との送信タイミングを合わせる必要がなく、制御が簡単になる。
【００９３】
《第１１の実施形態》
図１５（Ａ）は第１１の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１１の平面図である。図１５（Ｂ）は前記無線ＩＣデバイスの１１１の構成要素の一つである基材２１に電極パターンを形成した状態を示す平面図である。
【００９４】
図１３に示した例では、ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１及び第１の無線ＩＣチップ６１を個別に基材２１上に搭載したが、図１５に示す例では、単一の無線ＩＣチップ６２を搭載している。この無線ＩＣチップ６２はＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１の機能と第１の無線ＩＣチップ６１の機能を備えた１チップの無線ＩＣチップである。
【００９５】
図１５（Ｃ）は無線ＩＣチップ６２の内部の構成を示す図である。無線ＩＣチップ６２には、前記ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ３１と同等の機能部３１Ｂ及び前記第１の無線ＩＣチップ６１と同等の機能部６１Ｂを備えている。ポートＰ１１，Ｐ１２は線路電極部２２の途中に挿入されるように接続される。ポートＰ２１は、表裏接続部２６に繋がる線路に接続され、ポートＰ２２は、電界放射電極部３３に繋がる線路に接続される。
【００９６】
前記二つの機能部は単一の半導体チップに構成してもよいし、別チップで構成し、単一のパッケージ内に納めてもよい。
【００９７】
《第１２の実施形態》
図１６（Ａ）は第１２の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１２の平面図である。この無線ＩＣデバイス１１２は、無線ＩＣチップ６３とセンサチップ８１とを備えている。センサチップは例えば温度を検出するためのサーミスタであり、無線ＩＣチップ６３はセンサチップ８１を用いて温度を計測し、ＲＦＩＤタグの固有情報とともに温度情報を送信する。
【００９８】
図１６（Ｂ）は無線ＩＣチップ６３の内部の構成を示す図である。ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ機能部３１Ｂは、ポートＰ３１，Ｐ３２に接続される前記センサチップ８１の抵抗値を直接的または間接的に検出して温度を計測する。そして、ＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ機能部３１Ｂは、第２の周波数帯のＲＦ信号でＲＦＩＤタグの情報及び計測した温度情報を送信する。
【００９９】
なお、第１の無線ＩＣチップ機能部６１Ｂが、センサチップ８１の抵抗値を直接的または間接的に検出して温度を計測してもよい。また、第１の周波数帯のＲＦ信号でＲＦＩＤタグの情報、及び計測した温度情報を送信するようにしてもよい。
【０１００】
《第１３の実施形態》
図１７は第１３の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１３の平面図である。図１３（Ａ）に示した例では、磁界放射電極部２０を第２の周波数帯でのダイポールアンテナの片側に兼用したが、図１７に示した無線ＩＣデバイス１１３では、第２の周波数帯でダイポールアンテナとして作用する電界放射電極部３３及び３７を設けている。
【０１０１】
このように第１の周波数帯のＲＦ信号を受信（電力受電）する磁界放射電極部２０とは独立して、第２の周波数帯のＲＦ信号を送受信する電界放射電極部３３，３７を設けたことにより、第１の周波数帯のアンテナと第２の周波数帯のアンテナを独立して設定できる。
【０１０２】
《第１４の実施形態》
図１８は第１４の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１１４の平面図である。図１５（Ａ）に示した例では、磁界放射電極部２０を第２の周波数帯でのダイポールアンテナの片側に兼用したが、図１８に示した無線ＩＣデバイス１１４では、第２の周波数帯でダイポールアンテナとして作用する電界放射電極部３３及び３７を設けている。
【０１０３】
無線ＩＣチップ６２と電界放射電極部３３，３７との間の線路３８，３９はダイポールアンテナの根元に接続されるインピーダンス整合用及び共振周波数設定用のインダクタとして作用する。
【０１０４】
このように第１の周波数帯のＲＦ信号を受信（電力受電）する磁界放射電極部２０とは独立して、第２の周波数帯のＲＦ信号を送受信する電界放射電極部３３，３７を設けたことにより、第１の周波数帯のアンテナと第２の周波数帯のアンテナを独立して設定できる。
【符号の説明】
【０１０５】
６…半田バンプ
１３…インダクタ導体
１４…キャパシタ電極
２０…磁界放射電極部
２１…基材
２２…線路電極部
２３…容量電極部の一方側電極
２４…容量電極部の他方側電極
２５…交差線路電極
２６…表裏接続部
２８…線路電極引出部
３０…第２のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール
３１…第２のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ
３２…給電回路基板
３４…無線ＩＣチップ
３３，３７…電界放射電極部
３５，３６…電力供給線路
４０…実装基板
４１…グランド電極
４２…非グランド領域
５０…第１のＲＦＩＤタグ用電磁結合モジュール
５１…第１のＲＦＩＤタグ用無線ＩＣ
５２…給電回路基板
５４…無線ＩＣチップ
６１…第１の無線ＩＣチップ
６２…無線ＩＣチップ
７１…キャパシタ
８１…センサチップ
１０１〜１１４…無線ＩＣデバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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