(57)【要約】  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（２３）をそれぞれ形成し、基材（２１）の下面には、容量電極部（２３）に対向する容量電極部（２４）および表裏接続部（２６）と容量電極部（２４）との間を繋ぐ交差線路電極（２５）を形成する。表裏接続部（２６）はスパイラル状の線路電極部（２２）の外周端と交差線路電極（２５）の端部とを導通させる。この表裏接続部（２６）と放射電極（３３）の端部とにそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ（３１）を実装する。線路電極部（２２）、容量電極部（２３，２４）、および交差線路電極２５からなる放射・共振共用電極（２０）は共振タグの共振回路として作用するとともにＲＦ−ＩＤタグとしての１つの放射電極として作用する。
2008126451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ−ＩＤ用の周波数で放射電極として作用するとともに前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数とは異なる周波数で共振する共振電極として作用する放射・共振共用電極を基材に備え、前記放射・共振共用電極に導通または電磁界結合するＲＦ−ＩＤ用の無線ＩＣを前記基材に実装してなる無線ＩＣデバイス。
【請求項２】
前記放射・共振共用電極は、線路電極部と、当該線路電極部の両端間に容量を形成する容量電極部とから成る、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項３】
前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記線路電極部は前記容量電極部の周囲を複数回周回するスパイラル形状を成し、前記スパイラル形状を成す線路電極部の内終端に接続される容量電極に対向する容量電極と前記スパイラル形状をなす線路電極部の外周端との間を接続する交差線路電極を前記基材に備え、前記交差線路電極の近傍に前記無線ＩＣを実装した、請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項４】
前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記２つの容量電極のうち一方の容量電極の近傍に前記無線ＩＣを実装した、請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項５】
前記基材に前記放射・共振共用電極を１対設けるとともに、前記無線ＩＣが前記１対の放射・共振共用電極のそれぞれに導通または結合した、請求項１〜４のうちいずれか１項の記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項６】
前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を前記基材に備え、前記無線ＩＣが前記放射・共振共用電極および前記放射電極に導通または電磁界結合した、請求項１〜４のうちいずれか１項の記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項７】
前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の内側に前記容量電極部を配置し、前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の外側に前記放射電極を配置した、請求項６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ＲＦ−ＩＤ用の周波数でのほぼ１／４波長に対応させ、前記放射・共振共用電極の共振周波数を前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数より低い周波数とした、請求項６または７に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項９】
前記無線ＩＣは、前記放射・共振共用電極に導通する無線ＩＣチップである、請求項１〜８のうちいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項１０】
前記無線ＩＣは、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給電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のうち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ＲＦ−ＩＤ(RadioFrequency 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ＲＦ−ＩＤタグとで非接触通信し、情報を伝達するＲＦ−ＩＤシステムが利用されている。また特許文献１にはＲＦ−ＩＤタグと共振タグとを備えた複合タグが示されている。【０００３】
図１はその特許文献１に示されている複合タグの構成例を示す図である。この図に示すように、ＲＦ−ＩＤタグ６０は、インレットシート６１の外周がオーバレイシート６２で保護されている。インレットシート６１は基材上にＩＣチップ６４、第１アンテナ６５、および第２アンテナ６６が実装されていて、オーバレイシート６２は表面シートと裏面シートから構成されている。第１アンテナ６５はスパイラル状のコイルアンテナであり、ＩＣチップ６４のＣＰＵを起動する電力を発生するとともに、リーダライタのアンテナユニットから信号を受信するためのものであり、ＩＣチップ６４の２つの端子に電気的に接続された導電体により構成されている。第２アンテナ６６は、第１アンテナ６５と同様に導電体で構成されているが、ＩＣチップ６４とは電気的に絶縁されている。この第２アンテナ６６はスパイラル状のコイルアンテナであり、そのインダクタンス成分Ｌとキャパシタンス成分ＣとのＬＣ共振によって共振回路を構成している。【０００４】
第２アンテナ６６はアンテナユニットが発生した近接電磁界内で共振によりエネルギを消費するのでリターンロスが大きくなる。これをアンテナユニットで検出することによってＲＦ−ＩＤタグ６０の有無を検知する。
【特許文献１】特開２００７−１８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが特許文献１に示されているような構造の複合タグでは、ＲＦ−ＩＤタグ用の第１アンテナに隣接して共振タグ用の第２アンテナを配置しているため、複合タグとしての全体のサイズが大きくなるという問題があった。また、各アンテナは、その電極の長さによるインダクタンスと、スパイラル状電極間の浮遊容量とにより、或る周波数で共振を起こす。そのときの共振周波数が第１アンテナと第２アンテナで近接している場合、第１アンテナに電磁界が放射されＲＦ−ＩＤタグとして動作しているときに第２アンテナにも同じ電磁界が放射されるため、ＲＦ−ＩＤタグと共振タグとが同時に共振する可能性がある。このとき、共振タグで発生する電磁界がＲＦ−ＩＤタグ側の電磁界を乱し、ＲＦ−ＩＤタグとしての動作を妨げるという問題が生じる。【０００６】
そこで、この発明の目的は、ＲＦ−ＩＤタグと共振タグとを複合化した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】
【０００７】
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）ＲＦ−ＩＤ用の周波数で放射電極として作用するとともに前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数とは異なる周波数で共振する共振電極として作用する放射・共振共用電極を基材に備え、前記放射・共振共用電極に導通または電磁界結合するＲＦ−ＩＤ用の無線ＩＣを前記基材に実装した構造とする。【０００８】
（２）前記放射・共振共用電極は、線路電極部と、その線路電極部の両端間に容量を形成する容量電極部とから構成する。【０００９】
（３）前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記線路電極部は前記容量電極部の周囲を複数回周回するスパイラル形状を成し、前記スパイラル形状を成す線路電極部の内終端に接続される容量電極に対向する容量電極と前記スパイラル形状をなす線路電極部の外周端との間を接続する交差線路電極を前記基材に備え、前記交差線路電極の近傍に前記無線ＩＣを実装させる。【００１０】
（４）前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記２つの容量電極のうち一方の容量電極の近傍に前記無線ＩＣを実装する。【００１１】
（５）前記基材に前記放射・共振共用電極を１対設けるとともに、前記無線ＩＣが前記１対の放射・共振共用電極のそれぞれに導通または結合するように前記無線ＩＣを実装する。【００１２】
（６）前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を前記基材に備え、前記無線ＩＣを前記放射・共振共用電極および前記放射電極に導通または電磁界結合させる。【００１３】
（７）前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の内側に前記容量電極部を配置し、前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の外側に前記放射電極を配置する。【００１４】
（８）前記放射電極の線路長を前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数でのほぼ１／４波長に対応させ、前記放射・共振共用電極の共振周波数を前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数より低い周波数とする。【００１５】
（９）前記無線ＩＣは、前記放射・共振共用電極に導通する無線ＩＣチップとする。【００１６】
（１０）前記無線ＩＣは、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給電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。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）放射・共振共用電極はＲＦ−ＩＤ用の周波数で放射電極として作用し、且つＲＦ−ＩＤ用の周波数とは異なる周波数で共振するので、ＲＦ−ＩＤタグと共振タグの複合タグとして作用する。その際、ＲＦ−ＩＤタグ用のアンテナと共振タグ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ＲＦ−ＩＤタグ用アンテナと共振タグ用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。【００１８】
（２）前記放射・共振共用電極を線路電極部と容量電極部とから構成することにより、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共振タグとしての所定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、ＲＦ−ＩＤタグの周波数が共振タグの周波数より１０倍以上高い場合、容量電極部はＲＦ−ＩＤ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・共振共用電極全体が単一の放射電極として作用し、ＲＦ−ＩＤタグとしての放射特性が更に改善できる。【００１９】
（３）前記容量電極部を、誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から構成し、前記線路電極部を容量電極部の周囲で複数回周回するスパイラル形状をなすものとし、線路電極部を交差して容量電極と外周端との間をブリッジ接続する交差線路電極の近傍に無線ＩＣを接続したことにより、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。【００２０】
（４）前記放射・共振共用電極を線路電極部と容量電極部とで構成するとともに容量電極部に無線ＩＣを接続することによって、容量電極部はＲＦ−ＩＤ用の周波数で非常に小さなインピーダンスとなり、放射・共振共用電極全体の放射電極としての効果が高まり、ＲＦ−ＩＤタグアンテナの放射特性が改善できる。【００２１】
（５）前記基材に放射・共振共用電極を一対設けるとともに、その一対の放射・共振共用電極をダイポールアンテナとして接続するように無線ＩＣを実装することにより、一対の放射・共振共用電極が共振周波数の異なった２つの共振タグとして作用し、且つ比較的広い面積のＲＦ−ＩＤタグ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。【００２２】
（６）放射・共振共用電極とは別に、それとともにＲＦ−ＩＤタグ用のダイポールアンテナを構成する放射電極を設けることによって、高い放射特性が得られる。【００２３】
（７）前記放射電極を、スパイラル形状をなす線路電極部の外側に配置すること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。【００２４】
（８）放射電極の線路長をＲＦ−ＩＤ用の周波数のほぼ１／４波長に対応させ、放射・共振共用電極の共振周波数（共振タグの周波数）をＲＦ−ＩＤ用の周波数より低くしたことにより、放射・共振共用電極を等価的な単一の放射電極として作用させることができＲＦ−ＩＤタグとしての放射特性が高められる。【００２５】
（９）無線ＩＣを、放射・共振共用電極に導通する無線ＩＣチップとすることにより、無線ＩＣ部分を極めて小さく構成でき、全体に小型化および薄型化できる。【００２６】
（１０）インダクタを含む整合回路を備えた給電回路基板と、その上面に搭載した無線ＩＣチップとで電磁結合モジュールを構成し、その電磁結合モジュールを実装することにより、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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】特許文献１に示されているＲＦ−ＩＤ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デバイスの平面図および断面図である。
【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デバイスの平面図および断面図である。
【図６】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７】同無線ＩＣデバイスで用いる電磁結合モジュールの断面図である。
【図８】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９】第６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７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図１１】第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
６−半田バンプ
１３−インダクタ導体
１４−キャパシタ電極
２０−放射・共振共用電極
２１−基材
２２−線路電極部
２３，２４−容量電極部
２５−交差線路電極
２６−表裏接続部
２７−絶縁層
３０−電磁結合モジュール
３１−無線ＩＣ
３２−給電回路基板
３３−放射電極
３４−無線ＩＣチップ
４０−実装基板
４１−グランド電極
４２−非グランド領域
１０１〜１０８−無線ＩＣデバイス
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
《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間の断面図である。この無線ＩＣデバイス１０１は基材（絶縁シート）２１に所定の各種電極を形成するとともに無線ＩＣチップからなる無線ＩＣ３１を搭載したものである。【００３０】
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に銅また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、銅箔またはアルミニウム箔を帖着した樹脂シートを用い、銅箔また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。【００３１】
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およびその内周端につながる容量電極部２３を形成している。基材２１の下面（裏面）には、容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成するとともに、この容量電極部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。【００３２】
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。【００３３】
基材２１の上面には更に直線状の放射電極３３を形成している。そして放射電極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無線ＩＣ３１を実装している。【００３４】
図２に示した無線ＩＣデバイスは共振タグおよびＲＦ−ＩＤタグとして作用する。共振タグとしての作用は次のとおりである。【００３５】
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インダクタとして作用し、基材２１を挟んで対向する容量電極部２３−２４はキャパシタとして作用する。このインダクタＬとキャパシタＣとによるＬＣ共振回路が共振タグとして作用する。この共振周波数を共振タグとして要求される周波数（たとえば８．２ＭＨｚ）に合わせておくことによって、その周波数で共振タグ用リーダのアンテナから発生される誘導電磁界に結合して、その誘導電磁界に摂動を与えることになる。すなわち、上記ＬＣ共振回路は共振タグ用リーダのアンテナが発生した近接電磁界内で共振することによりエネルギを消費し、リターンロスが大きくなる。これを共振タグ用リーダが検出することによって無線ＩＣデバイス１０１の有無を検知する。【００３６】
なお、無線ＩＣ３１および放射電極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、これらは共振タグに影響を与えない。【００３７】
次にＲＦ−ＩＤ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）は無線ＩＣ３１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、ＲＦ−ＩＤ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。また容量電極部２３−２４間の容量についても同様にＲＦ−ＩＤの周波数帯ではそのインピーダンスが非常に低い。そのため、ＲＦ−ＩＤ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２３，２４、および交差線路電極２５が連続した１つの放射・共振共用電極２０として作用する。この放射・共振共用電極２０ともう１つの放射電極３３とがダイポールアンテナとして作用する。【００３８】
上記放射電極３３はＲＦ−ＩＤの周波数でほぼ１／４波長に等しい長さとしている。但し、放射電極の長さ・大きさは１／４波長に限るものではなく、ＲＦ−ＩＤ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。【００３９】
上述のとおり、共振タグとＲＦ−ＩＤタグとの周波数を比較した場合、ＲＦ−ＩＤタグの周波数が共振タグの周波数よりも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ＲＦ−ＩＤタグとして動作する時、図３（Ａ）に示したＡ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（Ｂ）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。【００４０】
《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の一辺および基材２１の一辺に沿って直線状の放射電極３３を形成したが、この図４に示す例では放射電極３３の形状をそれとは異ならせたものである。図４（Ａ）の例では、放射電極３３ａを線路電極部２２の一辺および基材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。【００４１】
また図４（Ｂ）の例では、放射電極３３ｂを基材２１の一辺に沿って且つ放射・共振共用電極２０から遠ざかる方向に直線状に形成している。【００４２】
さらに図４（Ｃ）の例では、放射電極３３ｃを基材２１の２つの辺に沿ってＬ字型に形成している。【００４３】
図４について上記以外の構成および作用は第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放射電極３３ａの等価的な線路長（電気長）を稼ぐことができ、ＲＦ−ＩＤ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。【００４４】
図４（Ｂ）の構造では放射・共振共用電極２０と放射電極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ＲＦ−ＩＤタグの感度を高めることができる。【００４５】
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）の放射電極３３ｃを形成することができるので、ＲＦ−ＩＤ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。【００４６】
《第３の実施形態》
図５は第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの構造を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はその主要部の断面図である。図２に示した例では基材２１の上面と下面にそれぞれ各種電極を形成して、基材２１を挟んで対向する容量電極部に容量を構成したが、この図５に示す例では基材２１の上面だけを利用して回路を構成している。すなわち基材２１の上面にスパイラル形状の線路電極部２２、およびその内周端に連続する容量電極部２３をそれぞれ形成し、これらの電極上に絶縁層２７を被覆して、その絶縁層２７の上面で容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成している。また、絶縁層２７の上面で容量電極部２４と線路電極部２２の外周端との間を接続する交差線路電極２５を形成している。そして交差線路電極２５の端部と線路電極部２２の外周端との間をパンチングして表裏接続部２６としている。放射電極３３については基材２１の上面であっても、絶縁層２７の上面であってもよい。但し、基材２１の上面に形成する場合には、放射電極３３の少なくとも無線ＩＣの実装箇所に絶縁層２７の開口部を設けておく。【００４７】
無線ＩＣについては図２に示したものと同様に、表裏接続部２６と放射電極３３の端部とにそれぞれ端子電極が接続されるように実装する。【００４８】
このように絶縁層２７を介して容量電極部２３−２４間を対向配置することによって、より大きな容量を形成でき、また交差線路電極２５と線路電極部２２との対向部分により大きな容量を形成できるので、ＲＦ−ＩＤタグの周波数帯での放射・共振共用電極２０の放射電極としての作用が高まることになる。【００４９】
《第４の実施形態》
図６は第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図、図７はこの無線ＩＣデバイス１０４で用いる電磁結合モジュール３０の断面図である。【００５０】
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３の実施形態では、無線ＩＣ３１に形成した２つの接続端子を放射・共振共用電極２０および放射電極３３に対してそれぞれ直接接続したが、この図６に示す例では、放射・共振共用電極２０および放射電極３３に対してそれぞれ電磁結合させるものである。【００５１】
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およびインダクタ導体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。【００５２】
無線ＩＣチップ３４は半田バンプ６ａに対して給電する回路と、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，放射電極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。【００５３】
《第５の実施形態》
図８は第５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５の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０５は、２つの共振タグ用の放射・共振共用電極２０ａ，２０ｂをＲＦ−ＩＤ用の放射電極に兼用したものである。【００５４】
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容量電極部２３ａ，２３ｂをそれぞれ形成している。また基材２１の下面には容量電極部２３ａ，２３ｂに対向する位置に容量電極部２４ａ，２４ｂをそれぞれ形成するとともに、この容量電極部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。【００５５】
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無線ＩＣ３１を実装している。線路電極部２２ａ、容量電極部２３ａ，２４ａ、および交差線路電極２５ａからなる放射・共振共用電極２０ａは一方の共振タグ用の共振回路として作用し、線路電極部２２ｂ、容量電極部２３ｂ，２４ｂ、および交差線路電極２５ｂからなる放射・共振共用電極２０ｂはもう１つの共振タグ用の共振回路として作用する。そしてこの２つの放射・共振共用電極２０ａ，２０ｂはＲＦ−ＩＤタグの周波数帯では、既に述べた各実施形態の場合と同様に放射電極として作用するので、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。【００５６】
このような構造によれば２つの放射・共振共用電極２０ａ，２０ｂの対称性が良いのでＲＦ−ＩＤタグとしての放射特性が更に良好となる。【００５７】
なお、上記２つの共振タグ用の共振器の共振周波数は同一であってもよいが、互いに異なる周波数に設定しておけば、規格の異なった２つの共振タグのいずれにも適用し得る無線ＩＣデバイスが構成できる。【００５８】
《第６の実施形態》
図９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。【００５９】
図９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およびその内周端から連続する容量電極部２３を形成している。非グランド領域４２の下面（裏面）には容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成するとともに、この容量電極部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。【００６０】
そして、表裏接続部２６とグランド電極４１に対してそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装している。線路電極部２２、容量電極部２３，２４、および交差線路電極２５からなる放射・共振共用電極２０は共振タグの共振回路として作用する。またこの放射・共振共用電極２０はＲＦ−ＩＤタグの放射電極として作用し、無線ＩＣ３１の一方の端子電極をこの放射・共振共用電極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。【００６１】
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。【００６２】
なお、第１〜第５の実施形態として示した無線ＩＣデバイスを非グランド領域４２の上面に貼り付け、放射・共振共用電極２０とグランド電極４１とに対して端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装してもよい。【００６３】
《第７の実施形態》
図１０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およびその外周端から連続する容量電極部２３を形成し、基材２１の下面には、容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成するとともに、その容量電極部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、容量電極部２３，２４、および交差線路電極２５からなる放射・共振共用電極２０が共振タグの共振回路として作用する。【００６４】
また基材２１の上面には放射電極３３を形成していて、この放射電極３３の端部と容量電極部２３とにそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装している。【００６５】
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容量電極部２３，２４の対向位置に生じる容量のいずれもＲＦ−ＩＤ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、放射・共振共用電極２０はＲＦ−ＩＤ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および容量電極部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。【００６６】
《第８の実施形態》
図１１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放射・共振共用電極２０を形成している。また基材２１の上面にはＬ字型の放射電極３３を形成している。この放射電極３３の端部と放射・共振共用電極２０の一部とにそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装している。放射・共振共用電極２０はループアンテナとして作用し、閉ループを構成しているので、その分布定数的なインダクタンス成分とキャパシタンス成分とによって共振周波数が定まり、この共振周波数を共振タグの周波数に設定している。したがって放射・共振共用電極２０は共振タグの共振回路として作用する。一方、ＲＦ−ＩＤタグの周波数帯では、放射・共振共用電極２０一様な金属板状の放射電極として作用し、放射電極３３とともにダイポールアンテナを構成する。【００６７】
なお、放射・共振共用電極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、放射・共振共用電極２０を基材２１の片面でのみ構成することができる。
【図１】
2008126451.tif 000003
【図２】
2008126451.tif 000004
【図３】
2008126451.tif 000005
【図４】
2008126451.tif 000006
【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】
2008126451.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月25日(2009.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ＲＦ−ＩＤ(RadioFrequency 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ＲＦ−ＩＤタグとで非接触通信し、情報を伝達するＲＦ−ＩＤシステムが利用されている。また特許文献１にはＲＦ−ＩＤタグと共振タグとを備えた複合タグが示されている。
【０００３】
図１はその特許文献１に示されている複合タグの構成例を示す図である。この図に示すように、ＲＦ−ＩＤタグ６０は、インレットシート６１の外周がオーバレイシート６２で保護されている。インレットシート６１は基材上にＩＣチップ６４、第１アンテナ６５、および第２アンテナ６６が実装されていて、オーバレイシート６２は表面シートと裏面シートから構成されている。第１アンテナ６５はスパイラル状のコイルアンテナであり、ＩＣチップ６４のＣＰＵを起動する電力を発生するとともに、リーダライタのアンテナユニットから信号を受信するためのものであり、ＩＣチップ６４の２つの端子に電気的に接続された導電体により構成されている。第２アンテナ６６は、第１アンテナ６５と同様に導電体で構成されているが、ＩＣチップ６４とは電気的に絶縁されている。この第２アンテナ６６はスパイラル状のコイルアンテナであり、そのインダクタンス成分Ｌとキャパシタンス成分ＣとのＬＣ共振によって共振回路を構成している。
【０００４】
第２アンテナ６６はアンテナユニットが発生した近接電磁界内で共振によりエネルギを消費するのでリターンロスが大きくなる。これをアンテナユニットで検出することによってＲＦ−ＩＤタグ６０の有無を検知する。
【特許文献１】特開２００７−１８０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが特許文献１に示されているような構造の複合タグでは、ＲＦ−ＩＤタグ用の第１アンテナに隣接して共振タグ用の第２アンテナを配置しているため、複合タグとしての全体のサイズが大きくなるという問題があった。また、各アンテナは、その電極の長さによるインダクタンスと、スパイラル状電極間の浮遊容量とにより、或る周波数で共振を起こす。そのときの共振周波数が第１アンテナと第２アンテナで近接している場合、第１アンテナに電磁界が放射されＲＦ−ＩＤタグとして動作しているときに第２アンテナにも同じ電磁界が放射されるため、ＲＦ−ＩＤタグと共振タグとが同時に共振する可能性がある。このとき、共振タグで発生する電磁界がＲＦ−ＩＤタグ側の電磁界を乱し、ＲＦ−ＩＤタグとしての動作を妨げるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、ＲＦ−ＩＤタグと共振タグとを複合化した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】
【０００７】
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）ＲＦ−ＩＤ用の周波数で放射電極として作用するとともに前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数とは異なる周波数で共振する共振電極として作用する放射・共振共用電極を基材に備え、前記放射・共振共用電極に導通または電磁界結合するＲＦ−ＩＤ用の無線ＩＣを前記基材に実装した構造とする。
【０００８】
（２）前記放射・共振共用電極は、線路電極部と、その線路電極部の両端間に容量を形成する容量電極部とから構成する。
【０００９】
（３）前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記線路電極部は前記容量電極部の周囲を複数回周回するスパイラル形状を成し、前記スパイラル形状を成す線路電極部の内周端に接続される容量電極に対向する容量電極と前記スパイラル形状をなす線路電極部の外周端との間を接続する交差線路電極を前記基材に備え、前記交差線路電極の近傍に前記無線ＩＣを実装させる。
【００１０】
（４）前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記２つの容量電極のうち一方の容量電極の近傍に前記無線ＩＣを実装する。
【００１１】
（５）前記基材に前記放射・共振共用電極を１対設けるとともに、前記無線ＩＣが前記１対の放射・共振共用電極のそれぞれに導通または結合するように前記無線ＩＣを実装する。
【００１２】
（６）前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を前記基材に備え、前記無線ＩＣを前記放射・共振共用電極および前記放射電極に導通または電磁界結合させる。
【００１３】
（７）前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の内側に前記容量電極部を配置し、前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の外側に、前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を配置する。
【００１４】
（８）前記放射電極の線路長を前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数でのほぼ１／４波長に対応させ、前記放射・共振共用電極の共振周波数を前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数より低い周波数とする。
【００１５】
（９）前記無線ＩＣは、前記放射・共振共用電極に導通する無線ＩＣチップとする。
【００１６】
（１０）前記無線ＩＣは、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給電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。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）放射・共振共用電極はＲＦ−ＩＤ用の周波数で放射電極として作用し、且つＲＦ−ＩＤ用の周波数とは異なる周波数で共振するので、ＲＦ−ＩＤタグと共振タグの複合タグとして作用する。その際、ＲＦ−ＩＤタグ用のアンテナと共振タグ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ＲＦ−ＩＤタグ用アンテナと共振タグ用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。
【００１８】
（２）前記放射・共振共用電極を線路電極部と容量電極部とから構成することにより、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共振タグとしての所定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、ＲＦ−ＩＤタグの周波数が共振タグの周波数より１０倍以上高い場合、容量電極部はＲＦ−ＩＤ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・共振共用電極全体が単一の放射電極として作用し、ＲＦ−ＩＤタグとしての放射特性が更に改善できる。
【００１９】
（３）前記容量電極部を、誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から構成し、前記線路電極部を容量電極部の周囲で複数回周回するスパイラル形状をなすものとし、線路電極部を交差して容量電極と外周端との間をブリッジ接続する交差線路電極の近傍に無線ＩＣを接続したことにより、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。
【００２０】
（４）前記放射・共振共用電極を線路電極部と容量電極部とで構成するとともに容量電極部に無線ＩＣを接続することによって、容量電極部はＲＦ−ＩＤ用の周波数で非常に小さなインピーダンスとなり、放射・共振共用電極全体の放射電極としての効果が高まり、ＲＦ−ＩＤタグアンテナの放射特性が改善できる。
【００２１】
（５）前記基材に放射・共振共用電極を一対設けるとともに、その一対の放射・共振共用電極をダイポールアンテナとして接続するように無線ＩＣを実装することにより、一対の放射・共振共用電極が共振周波数の異なった２つの共振タグとして作用し、且つ比較的広い面積のＲＦ−ＩＤタグ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。
【００２２】
（６）放射・共振共用電極とは別に、それとともにＲＦ−ＩＤタグ用のダイポールアンテナを構成する放射電極を設けることによって、高い放射特性が得られる。
【００２３】
（７）前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を、スパイラル形状をなす線路電極部の外側に配置することにより、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。
【００２４】
（８）放射電極の線路長をＲＦ−ＩＤ用の周波数のほぼ１／４波長に対応させ、放射・共振共用電極の共振周波数（共振タグの周波数）をＲＦ−ＩＤ用の周波数より低くしたことにより、放射・共振共用電極を等価的な単一の放射電極として作用させることができＲＦ−ＩＤタグとしての放射特性が高められる。
【００２５】
（９）無線ＩＣを、放射・共振共用電極に導通する無線ＩＣチップとすることにより、無線ＩＣ部分を極めて小さく構成でき、全体に小型化および薄型化できる。
【００２６】
（１０）インダクタを含む整合回路を備えた給電回路基板と、その上面に搭載した無線ＩＣチップとで電磁結合モジュールを構成し、その電磁結合モジュールを実装することにより、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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】特許文献１に示されているＲＦ−ＩＤ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デバイスの平面図および断面図である。
【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デバイスの平面図および断面図である。
【図６】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７】同無線ＩＣデバイスで用いる電磁結合モジュールの断面図である。
【図８】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９】第６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７の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【図１１】第８の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
《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間の断面図である。この無線ＩＣデバイス１０１は基材（絶縁シート）２１に所定の各種電極を形成するとともに無線ＩＣチップからなる無線ＩＣ３１を搭載したものである。
【００２９】
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に銅また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、銅箔またはアルミニウム箔を帖着した樹脂シートを用い、銅箔また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。
【００３０】
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およびその内周端につながる容量電極部２３を形成している。基材２１の下面（裏面）には、容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成するとともに、この容量電極部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。
【００３１】
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。
【００３２】
基材２１の上面には更に直線状の放射電極３３を形成している。そして放射電極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無線ＩＣ３１を実装している。
【００３３】
図２に示した無線ＩＣデバイスは共振タグおよびＲＦ−ＩＤタグとして作用する。共振タグとしての作用は次のとおりである。
【００３４】
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インダクタとして作用し、基材２１を挟んで対向する容量電極部２３−２４はキャパシタとして作用する。このインダクタＬとキャパシタＣとによるＬＣ共振回路が共振タグとして作用する。この共振周波数を共振タグとして要求される周波数（たとえば８．２ＭＨｚ）に合わせておくことによって、その周波数で共振タグ用リーダのアンテナから発生される誘導電磁界に結合して、その誘導電磁界に摂動を与えることになる。すなわち、上記ＬＣ共振回路は共振タグ用リーダのアンテナが発生した近接電磁界内で共振することによりエネルギを消費し、リターンロスが大きくなる。これを共振タグ用リーダが検出することによって無線ＩＣデバイス１０１の有無を検知する。
【００３５】
なお、無線ＩＣ３１および放射電極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、これらは共振タグに影響を与えない。
【００３６】
次にＲＦ−ＩＤ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）は無線ＩＣ３１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、ＲＦ−ＩＤ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。また容量電極部２３−２４間の容量についても同様にＲＦ−ＩＤの周波数帯ではそのインピーダンスが非常に低い。そのため、ＲＦ−ＩＤ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２３，２４、および交差線路電極２５が連続した１つの放射・共振共用電極２０として作用する。この放射・共振共用電極２０ともう１つの放射電極３３とがダイポールアンテナとして作用する。
【００３７】
上記放射電極３３はＲＦ−ＩＤの周波数でほぼ１／４波長に等しい長さとしている。但し、放射電極の長さ・大きさは１／４波長に限るものではなく、ＲＦ−ＩＤ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。
【００３８】
上述のとおり、共振タグとＲＦ−ＩＤタグとの周波数を比較した場合、ＲＦ−ＩＤタグの周波数が共振タグの周波数よりも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ＲＦ−ＩＤタグとして動作する時、図３（Ａ）に示したＡ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（Ｂ）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。
【００３９】
《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の一辺および基材２１の一辺に沿って直線状の放射電極３３を形成したが、この図４に示す例では放射電極３３の形状をそれとは異ならせたものである。図４（Ａ）の例では、放射電極３３ａを線路電極部２２の一辺および基材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。
【００４０】
また図４（Ｂ）の例では、放射電極３３ｂを基材２１の一辺に沿って且つ放射・共振共用電極２０から遠ざかる方向に直線状に形成している。
【００４１】
さらに図４（Ｃ）の例では、放射電極３３ｃを基材２１の２つの辺に沿ってＬ字型に形成している。
【００４２】
図４について上記以外の構成および作用は第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放射電極３３ａの等価的な線路長（電気長）を稼ぐことができ、ＲＦ−ＩＤ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。
【００４３】
図４（Ｂ）の構造では放射・共振共用電極２０と放射電極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ＲＦ−ＩＤタグの感度を高めることができる。
【００４４】
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）の放射電極３３ｃを形成することができるので、ＲＦ−ＩＤ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。
【００４５】
《第３の実施形態》
図５は第３の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの構造を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はその主要部の断面図である。図２に示した例では基材２１の上面と下面にそれぞれ各種電極を形成して、基材２１を挟んで対向する容量電極部に容量を構成したが、この図５に示す例では基材２１の上面だけを利用して回路を構成している。すなわち基材２１の上面にスパイラル形状の線路電極部２２、およびその内周端に連続する容量電極部２３をそれぞれ形成し、これらの電極上に絶縁層２７を被覆して、その絶縁層２７の上面で容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成している。また、絶縁層２７の上面で容量電極部２４と線路電極部２２の外周端との間を接続する交差線路電極２５を形成している。そして交差線路電極２５の端部と線路電極部２２の外周端との間をパンチングして表裏接続部２６としている。放射電極３３については基材２１の上面であっても、絶縁層２７の上面であってもよい。但し、基材２１の上面に形成する場合には、放射電極３３の少なくとも無線ＩＣの実装箇所に絶縁層２７の開口部を設けておく。
【００４６】
無線ＩＣについては図２に示したものと同様に、表裏接続部２６と放射電極３３の端部とにそれぞれ端子電極が接続されるように実装する。
【００４７】
このように絶縁層２７を介して容量電極部２３−２４間を対向配置することによって、より大きな容量を形成でき、また交差線路電極２５と線路電極部２２との対向部分により大きな容量を形成できるので、ＲＦ−ＩＤタグの周波数帯での放射・共振共用電極２０の放射電極としての作用が高まることになる。
【００４８】
《第４の実施形態》
図６は第４の実施形態に係る無線ＩＣデバイスの平面図、図７はこの無線ＩＣデバイス１０４で用いる電磁結合モジュール３０の断面図である。
【００４９】
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３の実施形態では、無線ＩＣ３１に形成した２つの接続端子を放射・共振共用電極２０および放射電極３３に対してそれぞれ直接接続したが、この図６に示す例では、放射・共振共用電極２０および放射電極３３に対してそれぞれ電磁結合させるものである。
【００５０】
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およびインダクタ導体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。
【００５１】
無線ＩＣチップ３４は半田バンプ６ａに対して給電する回路と、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，放射電極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。
【００５２】
《第５の実施形態》
図８は第５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５の実施形態に係る無線ＩＣデバイス１０５は、２つの共振タグ用の放射・共振共用電極２０ａ，２０ｂをＲＦ−ＩＤ用の放射電極に兼用したものである。
【００５３】
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容量電極部２３ａ，２３ｂをそれぞれ形成している。また基材２１の下面には容量電極部２３ａ，２３ｂに対向する位置に容量電極部２４ａ，２４ｂをそれぞれ形成するとともに、この容量電極部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。
【００５４】
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無線ＩＣ３１を実装している。線路電極部２２ａ、容量電極部２３ａ，２４ａ、および交差線路電極２５ａからなる放射・共振共用電極２０ａは一方の共振タグ用の共振回路として作用し、線路電極部２２ｂ、容量電極部２３ｂ，２４ｂ、および交差線路電極２５ｂからなる放射・共振共用電極２０ｂはもう１つの共振タグ用の共振回路として作用する。そしてこの２つの放射・共振共用電極２０ａ，２０ｂはＲＦ−ＩＤタグの周波数帯では、既に述べた各実施形態の場合と同様に放射電極として作用するので、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。
【００５５】
このような構造によれば２つの放射・共振共用電極２０ａ，２０ｂの対称性が良いのでＲＦ−ＩＤタグとしての放射特性が更に良好となる。
【００５６】
なお、上記２つの共振タグ用の共振器の共振周波数は同一であってもよいが、互いに異なる周波数に設定しておけば、規格の異なった２つの共振タグのいずれにも適用し得る無線ＩＣデバイスが構成できる。
【００５７】
《第６の実施形態》
図９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。
【００５８】
図９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およびその内周端から連続する容量電極部２３を形成している。非グランド領域４２の下面（裏面）には容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成するとともに、この容量電極部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。
【００５９】
そして、表裏接続部２６とグランド電極４１に対してそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装している。線路電極部２２、容量電極部２３，２４、および交差線路電極２５からなる放射・共振共用電極２０は共振タグの共振回路として作用する。またこの放射・共振共用電極２０はＲＦ−ＩＤタグの放射電極として作用し、無線ＩＣ３１の一方の端子電極をこの放射・共振共用電極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。
【００６０】
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。
【００６１】
なお、第１〜第５の実施形態として示した無線ＩＣデバイスを非グランド領域４２の上面に貼り付け、放射・共振共用電極２０とグランド電極４１とに対して端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装してもよい。
【００６２】
《第７の実施形態》
図１０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およびその外周端から連続する容量電極部２３を形成し、基材２１の下面には、容量電極部２３に対向する位置に容量電極部２４を形成するとともに、その容量電極部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、容量電極部２３，２４、および交差線路電極２５からなる放射・共振共用電極２０が共振タグの共振回路として作用する。
【００６３】
また基材２１の上面には放射電極３３を形成していて、この放射電極３３の端部と容量電極部２３とにそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装している。
【００６４】
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容量電極部２３，２４の対向位置に生じる容量のいずれもＲＦ−ＩＤ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、放射・共振共用電極２０はＲＦ−ＩＤ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および容量電極部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。
【００６５】
《第８の実施形態》
図１１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放射・共振共用電極２０を形成している。また基材２１の上面にはＬ字型の放射電極３３を形成している。この放射電極３３の端部と放射・共振共用電極２０の一部とにそれぞれ端子電極が導通するように無線ＩＣ３１を実装している。放射・共振共用電極２０はループアンテナとして作用し、閉ループを構成しているので、その分布定数的なインダクタンス成分とキャパシタンス成分とによって共振周波数が定まり、この共振周波数を共振タグの周波数に設定している。したがって放射・共振共用電極２０は共振タグの共振回路として作用する。一方、ＲＦ−ＩＤタグの周波数帯では、放射・共振共用電極２０一様な金属板状の放射電極として作用し、放射電極３３とともにダイポールアンテナを構成する。
【００６６】
なお、放射・共振共用電極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、放射・共振共用電極２０を基材２１の片面でのみ構成することができる。
【符号の説明】
【００６７】
６−半田バンプ
１３−インダクタ導体
１４−キャパシタ電極
２０−放射・共振共用電極
２１−基材
２２−線路電極部
２３，２４−容量電極部
２５−交差線路電極
２６−表裏接続部
２７−絶縁層
３０−電磁結合モジュール
３１−無線ＩＣ
３２−給電回路基板
３３−放射電極
３４−無線ＩＣチップ
４０−実装基板
４１−グランド電極
４２−非グランド領域
１０１〜１０８−無線ＩＣデバイス
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ−ＩＤ用の周波数で放射電極として作用するとともに前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数とは異なる周波数で共振する共振電極として作用する放射・共振共用電極を基材に備え、前記放射・共振共用電極に導通または電磁界結合するＲＦ−ＩＤ用の無線ＩＣを前記基材に実装してなる無線ＩＣデバイス。
【請求項２】
前記放射・共振共用電極は、線路電極部と、当該線路電極部の両端間に容量を形成する容量電極部とから成る、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項３】
前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記線路電極部は前記容量電極部の周囲を複数回周回するスパイラル形状を成し、前記スパイラル形状を成す線路電極部の内周端に接続される容量電極に対向する容量電極と前記スパイラル形状をなす線路電極部の外周端との間を接続する交差線路電極を前記基材に備え、前記交差線路電極の近傍に前記無線ＩＣを実装した、請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項４】
前記容量電極部は誘電体層を介して厚み方向に対向する２つの容量電極から成り、前記２つの容量電極のうち一方の容量電極の近傍に前記無線ＩＣを実装した、請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項５】
前記基材に前記放射・共振共用電極を１対設けるとともに、前記無線ＩＣが前記１対の放射・共振共用電極のそれぞれに導通または結合した、請求項１〜４のうちいずれか１項の記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項６】
前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を前記基材に備え、前記無線ＩＣが前記放射・共振共用電極および前記放射電極に導通または電磁界結合した、請求項１〜４のうちいずれか１項の記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項７】
前記スパイラル形状をなす前記線路電極部の内側に前記容量電極部を配置し、前記スパイラル形状を成す前記線路電極部の外側に、前記放射・共振共用電極と対をなして、該放射・共振共用電極とともに等価的なダイポールアンテナを構成する放射電極を配置した、請求項３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ＲＦ−ＩＤ用の周波数でのほぼ１／４波長に対応させ、前記放射・共振共用電極の共振周波数を前記ＲＦ−ＩＤ用の周波数より低い周波数とした、請求項６または７に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項９】
前記無線ＩＣは、前記放射・共振共用電極に導通する無線ＩＣチップである、請求項１〜８のうちいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項１０】
前記無線ＩＣは、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のうちいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2008126451.tif 000014
【国際調査報告】
2008126451.tif 000015
2008126451.tif 000016