(57)【要約】  回路アレイは、基板（１０１）を備え、基板（１０１）上および／または基板（１０１）内に配置された導電性の折返しダイポールアンテナ（１０３）を備え、折返しダイポールアンテナ（１０３）は、第１のアンテナ接続（１０４）を有し、かつ第２のアンテナ接続（１０５）を有し、折返しダイポールアンテナ（１０３）は、折返しダイポールアンテナ（１０３）を、第１のアンテナ部（１０９）と、第２のアンテナ部（１１０）とに分割する、切り離し部（１０８）を有し、第１のアンテナ部（１０９）と、第２のアンテナ部（１１０）との間の、切り離し部（１０８）に、容量（１１１）が形成され、集積回路（１０２）は、基板（１０１）上に配置することができ、または配置され、集積回路（１０２）は、第１のアンテナ接続（１０４）に接続された第１の集積回路接続（１０６）を有し、かつ第２のアンテナ接続（１０５）に接続された第２の集積回路接続（１０７）を有する。
2008511234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を備え、
前記基板上および／または基板内に配置された導電性の折返しダイポールアンテナを備える、回路アレイであって、
前記折返しダイポールアンテナは、第１のアンテナ接続を有し、かつ第２のアンテナ接続を有し、
前記折返しダイポールアンテナは、前記折返しダイポールアンテナを、第１のアンテナ部と、第２のアンテナ部とに分割する、切り離し部を有し、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部との間の前記切り離し部に、容量が形成される、
ことを特徴とする回路アレイ。
【請求項２】
前記第１のアンテナ部と、前記第２のアンテナ部との間に、誘電体材料を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の回路アレイ。
【請求項３】
前記切り離し部に配置されたキャパシタデバイスを備え、
前記キャパシタデバイスは、前記第１のアンテナ部に接続された第１のキャパシタ接続を有し、かつ前記第２のアンテナ部に接続された第２のキャパシタ接続を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の回路アレイ。
【請求項４】
前記容量は、前記第１のアンテナ部が、互いに距離を置いて配置された前記第２のアンテナ部と重なる部分に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の回路アレイ。
【請求項５】
前記第１のアンテナ部が、前記第２のアンテナ部に重なり、前記切り離し部が、前記第１のアンテナ部の重なり部分の上に位置し、かつ前記第２のアンテナ部の重なり部分の下に位置する、ことを特徴とする請求項４に記載の回路アレイ。
【請求項６】
前記第１のアンテナ部は、前記基板の主面に対して平行な面で、前記第２のアンテナ部と重なる、ことを特徴とする請求項４に記載の回路アレイ。
【請求項７】
前記切り離し部は、実質的に、線、蛇行または螺旋の形状を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の回路アレイ。
【請求項８】
前記切り離し部の上または下に配置された導電材料で作られたフローティング構造を有する、ことを特徴とする請求項７に記載の回路アレイ。
【請求項９】
前記切り離し部は、前記第１のアンテナ部が前記第２のアンテナ部に対称的に配置されるような、前記折返しダイポールアンテナの位置に設けられる、ことを特徴とする請求項８に記載の回路アレイ。
【請求項１０】
前記第１のアンテナ部は、Ｕ字型に設けられ、前記第２のアンテナ部は、Ｕ字型に設けられている、ことを特徴とする請求項９に記載の回路アレイ。
【請求項１１】
前記基板上および／または基板内に配置された、集積回路を備え、
前記集積回路は、前記第１のアンテナ接続に接続された第１の集積回路接続を有し、
前記第２のアンテナ接続に接続された第２の集積回路接続を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の回路アレイ。
【請求項１２】
前記集積回路は、前記折返しダイポールアンテナ内に供給された交流電圧を整流して、直流電圧を生成するように構成および接続された、整流サブ回路を備える、ことを特徴とする請求項１１に記載の回路アレイ。
【請求項１３】
前記第１のアンテナ部は、第１の脚片と、第２の脚片と、１つのリンク片とを備え、
前記第１の脚片は、前記第２の脚片に、前記リンク片によって接続されており、
前記第１の脚片は、前記第１の集積回路接続に、さらに接続されており、
前記第２のアンテナ部は、第１の脚片と、第２の脚片と、１つのリンク片とを備え、
前記第１の脚片は、前記第２の脚片に、前記リンク片によって接続されており、
前記第１の脚片は、前記第２の集積回路接続に、さらに接続されており、
前記第１のアンテナ部の前記第２の脚片は、前記切り離し部によって、前記第２のアンテナ部の前記第２の脚片から分離されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の回路アレイ。
【請求項１４】
前記第１および第２のアンテナ部の前記第１および第２の脚片は、前記第１および第２のアンテナ部の前記リンク片が並べられた第２の方向に垂直な第１の方向に、並べられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の回路アレイ。
【請求項１５】
前記折返しダイポールアンテナの材料および／または寸法は、前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、前記集積回路のインピーダンスの複素共役と実質的に等しくなるように構成されている、ことを特徴とする請求項１４に記載の回路アレイ。
【請求項１６】
無線周波数識別タグとして構成されている、ことを特徴とする請求項１５に記載の回路アレイ。
【請求項１７】
前記切り離し部に、少なくとも１つの電子部材を備え、前記少なくとも１つの電子部材は、前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスを調整して、前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、前記集積回路のインピーダンスの複素共役と実質的に等しくなるように構成されている、ことを特徴とする請求項１６に記載の回路アレイ。
【請求項１８】
回路アレイを製造する方法であって、
基板上および／または基板内に、導電性の折返しダイポールアンテナを形成するステップを備え、前記折返しダイポールアンテナは、第１のアンテナ接続を有し、かつ第２のアンテナ接続を有するように、形成されており、
前記折返しダイポールアンテナは、前記折返しダイポールアンテナを、第１のアンテナ部と、第２のアンテナ部とに分割する、切り離し部を有するように形成されており、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部との間の前記切り離し部に、容量が形成される、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
集積回路が、前記折返しダイポールアンテナに接続され、
前記集積回路は、前記第１のアンテナ接続に接続された第１の集積回路接続を有し、かつ前記第２のアンテナ接部に接続された第２の集積回路接続を有する、ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記折返しダイポールアンテナの材料および／または寸法は、前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、前記集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくなるように構成されている、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値は、前記折返しダイポールアンテナの幅を調整することによって、前記集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくされている、ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値は、前記折返しダイポールアンテナの少なくとも一部の長さを調整することによって、前記集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくされている、ことを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値は、前記折返しダイポールアンテナの異なる部分の間の距離を調整することによって、前記集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくされている、ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板の材料および／または寸法は、前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、前記集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくなるように構成されている、ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路アレイに関する。
【０００２】
本発明は、さらに、回路アレイを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動識別システムの重要性は、サービス業、物流分野、商業分野および工業製品分野において、特に増加している。このため、自動識別システムは、これらおよび他の分野でますます実施されており、おそらくは将来、バーコードシステムの代わりとなるであろう。識別システムのさらなる用途は、人物および動物の識別に関連する。
【０００４】
特に、トランスポンダシステムのような非接触型の識別システムは、例えば、高速に行なわれ、かつわずらわしいケーブル接続の不要な、データの無線送信に適している。このようなシステムは、特に高周波領域における、電磁波の放出および吸収を用いる。８００ＭＨｚ未満の動作周波数を有するシステムは、多くの場合、コイルの誘導結合に基づいており、コイルは、キャパシタを用いて共振状態にされ、このため、１メートルまでの短い距離を介した通信にのみ、適している。
【０００５】
物理的な境界の条件により、８００ＭＨｚ以上の動作周波数を有するトランスポンダシステムは、数メートルの距離を介したデータ転送に、特に適している。これらのシステムは、いわゆるＲＦＩＤ（“Radio Frequency Identification”）システムである。２種類のＲＦＩＤシステム、すなわち、アクティブＲＦＩＤシステム（内包の個別の電源デバイス、例えばバッテリを有する）、およびパッシブＲＦＩＤシステム（アンテナによって吸収される電磁波に基づいて電源が実現され、結果として生じたアンテナ内の交流電流が、ＲＦＩＤシステムに含まれる整流サブ回路によって整流され、直流電流を生成する）が、区別されている。さらに、受動的にアクティブ化され、要求に応じて（例えばデータを転送するために）バッテリが用いられる、セミアクティブ（セミパッシブ）システムが、利用可能である。
【０００６】
トランスポンダまたはＲＦＩＤタグは、データのプログラムおよび再書き込みが可能な半導体チップ（集積回路を有する）と、使用される動作周波数帯（例えば、米国での９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚの周波数帯、欧州での８６３〜９６８ＭＨｚの周波数帯、または例えば２．４〜２．８３ＧＨｚのＩＳＭ（“industrial scientific medical”）帯）に合致した高周波アンテナと、を備える。ＲＦＩＤタグの他に、ＲＦＩＤシステムは、読み取りデバイスと、ＲＦＩＤタグと読み取りデバイスの間で双方向ワイヤレスデータ通信を可能にするシステムアンテナとを備える。加えて、リーダデバイスを制御するために、入力／出力デバイス（例えばコンピュータ）を用いてもよい。
【０００７】
半導体チップ（ＩＣ、integrated circuit）は、高周波アンテナに、直接（例えばワイヤ接合、フリップチップパッケージングにより）結合され、またはＳＭＤ（“surface mounted device”）デバイス（例えばＴＳＳＯＰ“thin shrink small outline package”の場合）として搭載される。半導体チップおよび高周波アンテナは、プラスチック材料で形成可能なキャリア基板に設けられる。システムは、プリント回路基板（ＰＣＢ：printed circuit board）上に、製造することもできる。
【０００８】
このようなトランスポンダの効率を増加させるために、効率的なアンテナを用いるべきである。さらに、アンテナと半導体チップの間のエネルギーの反射は、可能な限り低くなければならない。これは、半導体チップの電磁特性を、アンテナの電磁特性と整合させることにより、達成することができる。半導体チップＺｃｈｉｐのインピーダンスの値が、アンテナＺａｎｔｅｎｎａのインピーダンスの値の複素共役である場合、最大量の電力を送信することができる。
Ｚｃｈｉｐ＝Ｚ＊ａｎｔｅｎｎａ  （１）
Ｒｃｈｉｐ＋ｊＸｃｈｉｐ＝Ｒａｎｔｅｎｎａ−ｊＸａｎｔｅｎｎａ  （２）
【０００９】
式（２）において、Ｒｃｈｉｐは、半導体チップのオーム抵抗を表し、ｊは、虚数を表し、Ｘｃｈｉｐは、半導体チップの（誘導および容量）リアクタンスを表す。Ｒａｎｔｅｎｎａは、アンテナのオーム抵抗を表し、Ｘａｎｔｅｎｎａは、アンテナの（誘導および容量）リアクタンスである。
【００１０】
式（１）および（２）から分かるように、適当なインピーダンス整合のためには、半導体チップとアンテナの複素インピーダンスの実部の絶対値は、等しい必要があり、かつ複素インピーダンスの虚部の絶対値は、同一である必要があり、ここで、半導体チップのリアクタンスは、アンテナのリアクタンスに対して複素共役である必要がある。
【００１１】
半導体チップの製造プロセスによると、半導体チップのインピーダンスは、通常、容量的な寄与によって決定づけられ、すなわち、虚部Ｘｃｈｉｐは、通常は負である。その結果、効率的なトランスポンダアンテナ設計のために、アンテナのリアクタンスは、容量寄与によって決定づけられる必要があり、すなわち、リアクタンスＸａｎｔｅｎｎａは、正である必要があり、その絶対値は、半導体チップのインピーダンスの虚部に等しい必要がある。これが当てはまる場合、かつ２つの実部ＲｃｈｉｐおよびＲａｎｔｅｎｎａが等しいという条件が満たされる場合に、効率的な電力整合が実現され、半導体チップとアンテナの間での高いエネルギー転送を得ることができる。よって、効率的なアンテナ設計のためには、アンテナのインピーダンスの実部および虚部は、半導体チップの所与のインピーダンスと整合する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
米国特許第６，０９７，３４７号および米国特許第６，０２８，５６４号は、それぞれ、無線周波数タグの従来の直線形ダイポールアンテナにおいて、１つまたは複数のスタブ（stub）を設け、アンテナ入力インピーダンスの虚部を調整することを、開示している。さらに、１つまたは複数のローディングバー（loading bar）が、間隔を空けた距離にあるアンテナの素子に隣接して配置され、ここで、ローディングバーを調整することで、アンテナ入力インピーダンスの実部を変化させる。よって、米国特許第６，０９７，３４７号および米国特許第６，０２８，５６４号は、それぞれ、従来のダイポールアンテナのインピーダンスを、追加の素子を設けることによって整合する手順（可能性）を開示しており、これにより、無線周波数を生成するためのコストが増加する。米国特許第６，１００，８４０号および米国特許第６，１４０，１４６号も、同様の概念を開示している。
【００１３】
さらに、米国特許第５，５２８，２２２号は、折返しダイポールアンテナに接続された半導体回路を有する無線周波数タグを開示している。
【００１４】
しかし、米国特許第５，５２８，２２２号に係る無線周波数タグは、折返しダイポールアンテナが、折返しダイポールアンテナにおいて流れる直流電流に対する短絡を形成するという不利益を有する。整流ユニットが、このような半導体チップに配置され、直流電圧を、半導体チップの集積回路素子用の電源として供給している場合、米国特許第５，５２８，２２２号の無線周波数タグは、アンテナ内を流れるどの直流電流に対しても、半導体チップの２つの接続が短絡されることにより、直流電流または電圧の生成が悪影響を受けるという不利益を被る。従って、折返しダイポールアンテナを有するパッシブ無線周波数タグは、半導体チップの集積回路素子に対し、十分な直流電力を確実に供給しない。
【００１５】
本発明の目的は、トランスポンダの電源が確実なやり方で実現される、折返しダイポールアンテナに基づくトランスポンダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上に定義された目的を達成するために、独立請求項に記載の回路アレイ、および回路アレイを製造する方法が提供される。
【００１７】
本発明の回路アレイは、基板と、基板上および／または基板内に配置された導電性の折返しダイポールアンテナと、を備え、折返しダイポールアンテナは、第１のアンテナ接続を有し、かつ第２のアンテナ接続を有する。折返しダイポールアンテナは、折返しダイポールアンテナを、第１のアンテナ部と、第２のアンテナ部とに分割する、切り離し部を有し、第１のアンテナ部と、第２のアンテナ部との間の、切り離し部に、容量が形成される。
【００１８】
さらに、本発明は、回路アレイを製造する方法を提供し、方法は、基板上および／または基板内に、導電性の折返しダイポールアンテナを形成するステップを備え、折返しダイポールアンテナは、第１のアンテナ接続を有し、第２のアンテナ接続を有するように形成されている。折返しダイポールアンテナは、折返しダイポールアンテナを、第１のアンテナ部と、第２のアンテナ部とに分割する、切り離し部を有するように形成されており、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部との間の切り離し部に、容量が形成される。
【００１９】
本発明に係る特性は、折返しダイポールアンテナが、機械的に切り離され、第１のアンテナ部を、第２のアンテナ部から、オーム的に切り離し、すなわち、第１のアンテナ部から第２のアンテナ部へ、直流電流が流れることを、アンテナ構造を分離することによって防止する、という利点を、特に有する。よって、容量が、折返しダイポールアンテナの中断部に形成される。このような中断部は、第１のアンテナ接続と第２のアンテナ接続の間で、直流短絡が回避されるという効果を有する。折返しダイポールアンテナの第１のアンテナ接続および第２のアンテナ接続は、好ましくは、集積回路の第１の集積回路接続（基板上および／または基板内に配置することができる）が、第１のアンテナ接続に接続可能となり、第２の集積回路接続が、第２のアンテナ接続に接続可能となるように構成される。従って、折返しダイポールアンテナにおいて形成された容量により、間に集積回路を設けることが可能な２つの接続の間で、直流電流の流れが可能となることが防止される。この対策を取ることにより、整流サブ回路（このような集積回路にしばしば含まれ、交流電圧を整流し、集積回路素子向けの電源として、直流電圧を生成する）は、効率的なやり方で動作することが可能となり、それは、このような整流回路の２つの接続が、同一の電位となることが回避されるからである。本発明によると、折返しダイポールアンテナを構成する導電構造が、２つの個別のアンテナ部分に機械的に分離され、これにより、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部との隣接部が、容量を形成する。切り離し部は、直流電流によって通過され得ない。しかし、切り離し部は、高周波電圧に対する短絡をほぼ形成し、よって、中断されたダイポールアンテナが、そのアンテナ機能を満たすことを可能にする。
【００２０】
本発明の回路アレイは、トランスポンダデバイスとして示してもよく、パッシブ（あるいはセミパッシブまたはセミアクティブ）無線周波数タグとして、有利に実現することが可能である。
【００２１】
折返しダイポールアンテナに、統合された容量を設けることは、非常に小さな寸法での製造を可能にする。よって、回路アレイは、低コストで製造することができ、従って、競争的なＲＦＩＤタグとして適切である。
【００２２】
多くの集積回路が、（パッシブ）トランスポンダ内で実施されるためのフレーム条件は、このようなトランスポンダのアンテナに対して、直流短絡が許容されないことである。これは、整流サブ回路をＤＣ電源として有する集積回路に、特に当てはまる。このようなＤＣ短絡が許容されない理由は、集積回路構成要素（例えばメモリサブ回路）のＤＣ電圧供給を提供するために、ほとんどの場合にチップの入力部に整流サブ回路を備えている、集積回路のアーキテクチャである。本発明の回路アレイの機能は、不十分な内部電源により引き起こされた、どのようなゆがみに対しても、非常に頑丈である。よって、本発明は、折返しダイポールアンテナの、ＤＣ電圧短絡の問題を克服する。
【００２３】
表面積Ａにより互いに向かい合い、誘電率ε０εｒを有する導電体を設けることが可能な距離ｄにより離されている、２つのアンテナ部の間の切り離し部は、式（３）から分かるように、容量Ｃを形成する。
Ｃ＝ε０εｒＡ／ｄ  （３）
【００２４】
従属請求項を参照して、本発明のさらに好適な実施形態を、以下に説明する。
【００２５】
次に、本発明の回路アレイの好適な実施形態を説明する。これらの実施形態は、回路アレイを製造する方法についても、適用することが可能である。
【００２６】
回路アレイは、第１のアンテナ部と、第２のアンテナ部との間に、誘電体材料を備えてもよい。この対策を取ることにより、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部との間の切り離し部に形成された容量の値が、増加され、よって、デバイスの容量結合を改善する。誘電体材料は、高ｋ材料（例えば酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３）、すなわち、高い誘電率の値を有する材料としてもよい。誘電体材料は、また、強誘電体材料または半導体材料、すなわち、金属の導電率よりも低い導電率を有する材料、としてもよい。
【００２７】
本発明の回路アレイは、切り離し部に配置されたキャパシタデバイスを備えてもよく、キャパシタデバイスは、第１のアンテナ部に接続された第１のキャパシタ接続を有し、かつ第２のアンテナ部に接続された第２のキャパシタ接続を有する。すなわち、ＳＭＤ（“surface mounted device”）キャパシタのようなキャパシタ部材を、切り離し部に含まれた個別の素子として設けてもよい。キャパシタを形成するために個別の素子を設けることにより、容量の値は、高い精度で、所望の値に調整することができる。
【００２８】
容量は、第１のアンテナ部が、互いに距離を置いて配置された第２のアンテナ部と重なる部分に形成されてもよい。第１および第２のアンテナ部を、重ねるやり方で設けることにより、容量Ｃを形成するキャパシタの面積Ａが、式（３）で見られるように、増加される。
【００２９】
特に、第１のアンテナ部が、第２のアンテナ部に重なってもよく、切り離し部が、第１のアンテナ部の重なり部分の上、および第２のアンテナ部の重なり部分の下に位置する。述べられた実施形態によると、層の縦スタックが、重なり部分（面積Ａ）において、基板内および／または上に配置され、第１のアンテナ部の重なり部分と、第２のアンテナ部の重なり部分の間の中間層を、十分に高い相対誘電率εｒの値を有する材料で作ってもよい。これは、値Ｃの増加をもたらす。式（１）を参照されたい。Ｃの値のさらなる増加は、中間層を、十分に小さな厚さｄを持たせて形成することにより、達成される。
【００３０】
説明された実施形態の代わりに、第１のアンテナ部は、基板の主面に対して平行な面において、第２のアンテナ部に重なってもよい。基板の主面は、その上または内部に折返しダイポールアンテナおよび集積回路が設けられる基板の表面として、定義することができる。特に、切り離し部は、実質的に、直線、または蛇行、螺旋等の非直線の形状を有してもよい。他のどのような切り離し部の幾何学形状も、可能である。切り離し部の長さが長いほど、結果としての容量が高くなり、容量結合（式（３）と比べて）が良好となる。
【００３１】
蛇行状構造は、第１のアンテナ部および第２のアンテナ部を、交互に挟み合う構造として、例えば、互いに噛み合わされる指状のサブ構造をそれぞれが有するように、設けることによって、得ることができる。螺旋形状の切り離し部は、螺旋形状を有する第１のアンテナ部および第２のアンテナ部の端部を設けることによって、実現することができ、このように作られた２つの螺旋は、互いに対して埋め込まれている。
【００３２】
さらに、本発明の回路アレイは、切り離し部より上または下に配置された導電材料で作られたフローティング構造を有してもよい。フローティング金属化構造が、容量結合領域、すなわち、切り離し部の近傍に設けられる場合に、容量結合は、変更、特に強化することができる。この文脈での“フローティング”は、フローティング構造が、定義された電位とはならないが、その電位が自由に浮揚できるように、その環境から電気的に隔離されていることを意味する。
【００３３】
切り離し部は、第１のアンテナ部が、第２のアンテナ部に対称的に配置されるような、折返しダイポールアンテナの位置に設けてもよい。このような対称構成は、特に、インピーダンス整合、すなわち、集積回路のインピーダンスを、折返しダイポールアンテナのインピーダンスに整合することを簡素化し、集積回路と折返しダイポールアンテナの間のエネルギー転送を最適化する。
【００３４】
回路アレイは、好ましくは、基板上および／または基板内に配置された、集積回路を備えてもよく、集積回路は、第１のアンテナ接続に接続された第１の集積回路接続を有し、第２のアンテナ接続に接続された第２の集積回路接続を有する。
【００３５】
回路アレイの集積回路は、折返しダイポールアンテナ内に供給されている交流電圧を整流して、直流電圧を生成するように構成および接続された、整流サブ回路を備えてもよい。本発明の回路アレイを、トランスポンダとして使用する際、電磁波を、折返しダイポールアンテナにより受信することができる。このような吸収された電磁波は、コイル状のアンテナ内に交流電流を生成する。折返しダイポールアンテナ内のこのような交流電流は、集積回路内の集積回路素子（例えばメモリ、処理手段等）を駆動するための電気エネルギーのソースとして使用してもよい。しかし、このような集積回路素子は、通常、駆動されるためにはＤＣ電圧を必要とする。よって、整流サブ回路は、アンテナによって吸収された交流電圧を、直流電圧に変換してもよい。
【００３６】
回路アレイの第１のアンテナ部は、実質的にＵ字型に設けてもよく、第２のアンテナ部は、実質的にＵ字型に設けられてもよい。２つのＵ字型のアンテナ部は、Ｕ字型の構造の開口部が、互いに隣接するように組み立ててもよく、これにより、環状の折返しダイポールアンテナを形成する。
【００３７】
本発明のさらに好適な実施形態によると、本発明の回路アレイは、第１の脚片と、第２の脚片と、１つのリンク片とを備える第１のアンテナ部を有してもよく、第１の脚片は、第２の脚片に、リンク片によって接続されており、第１の脚片は、第１の集積回路接続に、さらに接続されている。さらに、第２のアンテナ部は、第１の脚片と、第２の脚片と、１つのリンク片とを備えてもよく、第１の脚片は、第２の脚片に、リンク片によって接続されており、第１の脚片は、第２の集積回路接続に、さらに接続されている。第１のアンテナ部の第２の脚片は、切り離し部によって、第２のアンテナ部の第２の脚片から分離されてもよい。
【００３８】
好ましくは、第１および第２のアンテナ部の第１および第２の脚片は、第１および第２のアンテナ部のリンク片が実質的に並べられた第２の方向に垂直の第１の方向に実質的に並べられている。
【００３９】
好ましくは、折返しダイポールアンテナの材料および／または寸法は、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、集積回路のインピーダンスの複素共役と実質的に等しくなるように構成されている。このようなインピーダンス整合によって、集積回路と折返しダイポールアンテナの間の電力転送は、最適化される。本発明によると、このインピーダンス整合は、ローディングバーまたはスタブのような、個別の素子を設けることなく、しかし、単に折返しダイポールアンテナの寸法を調整することによって、行うことができる。これは、集積回路設計者に、インピーダンス整合を最適化するための十分な自由度、よって調整パラメータを、追加の要素の必要性なしに提供する。しかし、特定の装置で望まれた場合、ローディングバーおよび／またはスタブのような個別のインピーダンス整合素子を、本発明の回路アレイにおいて、任意で実施してもよい。
【００４０】
好ましくは、本発明の回路アレイは、無線周波数識別タグ（ＲＦＩＤタグ）として構成してもよい。このようなＲＦＩＤタグの、可能な例示的な応用分野として、電子製品セキュリティシステム（盗難防止デバイス）、自動化技術における応用（例えば、料金システムのフレームにおける車両の自動識別）、アクセス制御システム（例えば、企業の従業員）、キャッシュレス支払い、スキーチケット、給油所カード、動物タグ付けおよび図書館での応用がある。
【００４１】
本発明の回路アレイは、切り離し部において、少なくとも１つの電子部材（電子素子、電子デバイス）を備えてもよく、少なくとも１つの電子部材は、折返しダイポールアンテナのインピーダンスを調整して、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、集積回路のインピーダンスの複素共役と実質的に等しくなるように構成されている。よって、１つまたは複数の可変および外部可制御電子部材、例えばバラクタダイオード、ピンダイオード（pin diode: positive-intrinsic-negative diode）、ＭＥＭデバイス（microelectromechanical device）、ＰＭＥＭ（piezoelectric MEM）、を切り離し部に設け、接続してもよい。１つまたは複数のこのような電子部材を、実施することによって、インピーダンス整合を、さらに改善することができる。よって、インテリジェントトランスポンダチップ（制御出力を有する）が、それ自体の最適なアンテナインピーダンスを、調整してもよい。このようなデバイスは、最適なアンテナインピーダンスを調整し、このようなアンテナインピーダンスを、環境（例えば温度変化）の（変更された）条件に適合することができる。よって、ＲＦＩＤタグの改善された性能を、達成することが可能である。
【００４２】
以下、回路アレイを製造する方法の好適な実施形態を説明する。これらの実施形態は、本発明の回路アレイに対して適用することもできる。
【００４３】
好ましくは、集積回路が、折返しダイポールアンテナに接続され、集積回路は、第１のアンテナ接続に接続された第１の集積回路接続を有し、第２のアンテナ接続に接続された第２の集積回路接続を有する。
【００４４】
折返しダイポールアンテナの材料および／または寸法は、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくなるように構成されている。このインピーダンス整合は、結果として、集積回路と折返しダイポールアンテナの間に、最適化された電磁エネルギー結合をもたらす。
【００４５】
折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値は、折返しダイポールアンテナの幅を調整することによって、および／または折返しダイポールアンテナの少なくとも一部の長さを調整することによって、および／または折返しダイポールアンテナの異なる部分の間の距離を調整することよって、集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくされてもよい。これらの幾何学パラメータは、半導体チップと折返しダイポールアンテナの間のインピーダンス整合に、著しい影響を及ぼす。
【００４６】
基板の材料および／または寸法は、追加で、または代わりに、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの値が、集積回路のインピーダンスの複素共役に実質的に等しくなるように構成されてもよい。よって、基板の材料および寸法を適切に選択することによっても、インピーダンス整合を行うことができる。
【００４７】
本発明によって、インピーダンス整合を達成可能であるいくつかのやり方は、大きく異なることができる。
【００４８】
１つのアプローチによると、材料および幾何学パラメータを、手動で選択してもよい。続いて、トランスポンダのプロトタイプを、実験的に製造し、テストしてもよい。実験が成功した場合、インピーダンス整合パラメータを、受け入れることができる。他の方法では、他の一組のパラメータにより、サイクルを繰り返してもよい。
【００４９】
他のアプローチによると、物理モデルが実施され、インピーダンス整合の幾何学ベースおよび材料ベースの最適化を得ことができる。この目的のために、幾何学パラメータおよび材料パラメータの、インピーダンスに対する影響が、モデル化される。このモデルは、コンピュータプログラムに変換され、次いで、標準的な方法を用いて、パラメータの最適な組が計算される（例えば、最小二乗適合を使用する）。よって、本発明に係るインピーダンス整合は、コンピュータプログラム、すなわちソフトウェアによって、あるいは１つまたは複数の特殊な電磁最適化回路、すなわちハードウェアを用いて、あるいはハイブリッド形態、すなわちソフトウェア構成要素およびハードウェア構成要素によって、実現することができる。
【００５０】
要約すると、本発明は、特に８００ＭＨｚを超える周波数範囲における、さらに、特にパッシブＲＦＩＤタグに対する、ＲＦＩＤ（“radio frequency identification”）用途に特に適した、新規なアンテナ構成を提供する。発明されたアンテナ設計によると、トランスポンダの大きさは、従来のトランスポンダに比べて、著しく縮小させることができる。さらに、高性能の容量結合機構を実施して、トランスポンダＩＣをＤＣ短絡することを、防ぐことができる。
【００５１】
本発明の、上に定義された態様、および更なる態様は、以下に説明される実施形態の例から明らかとなり、これらの実施形態の例を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明は、以下、実施形態の例を参照して、より詳細に説明されるが、本発明は、これらに限定されない。
【００５３】
図面における例示は、概略的なものである。異なる図面において、類似または同様の要素は、同一の参照符号が付されている。
【００５４】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１００を、詳細に説明する。
【００５５】
ＲＦＩＤタグ１００は、プラスチック基板１０１と、プラスチック基板１０１上に配置された導電性の折返しダイポールアンテナ１０３とを備える。折返しダイポールアンテナ１０３は、第１のアンテナ接続１０４を有し、第２のアンテナ接続１０５を有する。ＲＦＩＤタグ１００は、シリコンチップ１０２（すなわち、シリコンウエハで作られた、内部に集積回路を有する電子チップ）をさらに備え、シリコンチップ１０２は、プラスチック基板１０１上に配置される。シリコンチップ１０２は、第１のアンテナ接続１０４に接続された第１のチップ接続１０６と、第２のアンテナ接続１０５に接続された第２のチップ接続１０７と、を有する。折返しダイポールアンテナ１０３は、第１のアンテナ部１０９と、第２のアンテナ部１１０とに折返しダイポールアンテナ１０３を分割する、切り離しアンテナ部１０８を有し、これにより、第１のアンテナ部１０９と、第２のアンテナ部１１０との間に、切り離しアンテナ部１０８として容量が形成される。換言すると、折返しダイポールアンテナ１０３を形成する導電層を、機械的に中断し、前記中断部が、切り離しアンテナ部１０８を構成する。
【００５６】
容量は、第１のアンテナ部１０９および第２のアンテナ部１１０に隣接する導電材料の中断部において形成され、オーム的に切り離されたアンテナ部１０８が、第１のアンテナ部１０９および第２のアンテナ部１１０の間で、誘電体材料１１１により充填される。この誘電体材料１１１は、容量Ｃの値を増加させる相対誘電率εｒ＞１を有し（式（３）を参照）、第１のアンテナ部１０９と、第２のアンテナ部１１０との間のギャップ１０８を、さらに確実に維持する。
【００５７】
切り離し部１０８は、第１のアンテナ部１０９が、第２のアンテナ部１１０に対称的に配置されるような、折返しダイポールアンテナ１０３の位置に設けられる。よって、第１のアンテナ部１０９は、第２のアンテナ部１１０に対して、ミラー反転されて形成および配置される。
【００５８】
シリコンチップ１０２は、整流サブ回路（図１には示さず）を備え、整流サブ回路は、電磁波を吸収した場合に、折返しダイポールアンテナ１０３に流れる交流電流を整流し、直流電圧を供給して、シリコンチップ１０２のＥＥＰＲＯＭ（図１には示さず）のような集積回路部材に対してＤＣ電力を供給するように構成および接続されている。その上、シリコンチップ１０２は、内部ＥＳＤ（“electrostatic discharge”）保護手段を有してもよい。加えて、電圧乗算手段を、ＩＣ１０２内に集積することもできる。
【００５９】
第１のアンテナ部１０９および第２のアンテナ部１１０は、両方とも、実質的にＵ字型に設けられている。さらに、第１のアンテナ部１０９は、第１の脚片１１２と、第２の脚片１１３と、１つのリンク片１１４とを備え、第１の脚片１１２は、リンク片１１４によって、第２の脚片１１３に接続されている。第１の脚片１１２は、第１のチップ接続１０６に、さらに接続されている。第２のアンテナ部１１０は、第１の脚片１１５と、第２の脚片１１６と、リンク片１１７とを備え、第１の脚片１１５は、リンク片１１６によって、第２の脚片１１７に接続されている。第１の脚片１１５は、第２のチップ接続１０７に、さらに接続されている。第１のアンテナ部１０９の第２の脚片１１３は、第２のアンテナ部１１０の第２の脚片１１６から、切り離し部１０８によって分離されている。
【００６０】
シリコンチップ１０２のインピーダンスと、折返しダイポールアンテナ１０３のインピーダンスの間の、正しいインピーダンス整合のために、すなわち、式（１），（２）を満たすために、折返しダイポールアンテナ１０３の材料およびダイポールアンテナ１０３の幾何学パラメータが、調整される。この目的のために、折返しダイポールアンテナ１０３を構成する導電構造のダイポール長さｌｄｉｐｏｌｅ、同調距離ｌｔｕｎｅおよびライン幅ｄｌｉｎｅも、適宜に調整される。しかし、ｄｌｉｎｅの正しい選択に関連するインピーダンス整合は、折返しダイポールアンテナ１０３を構成する導電構造の各部（図１を参照、水平部および垂直部、直線部および先細り部）のライン幅が個別に調整できるように、好ましく延ばされる。
【００６１】
容量が、切り離しアンテナ部１０８において形成されるため、シリコンチップ１０２内の整流回路の接続のＤＣ短絡が回避され、よって、シリコンチップ１０２の構成要素に、確実に電力を供給することが可能となる。
【００６２】
折返しダイポールアンテナ１０３は、導電材料、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、これらの材料の少なくとも２つを備える合金、または超電導材料で作られている。折返しダイポールアンテナ１０３は、プラスチック基板１０１上に形成される。あるいは、キャリア基板は、他の任意の合成材料、セラミック、または埋め込まれたセラミック粒子を有する合成材料で作ることもできる。好ましくは、基板１０１の材料は、１よりも著しく大きな値の相対誘電率εｒ、および／または１よりも著しく大きな値の透磁率μｒを有する。例えば、相対誘電率εｒ≒４．４を有する基板１０１用の材料として、ＦＲ４を使用してもよい。“ＦＲ４ラミネート”は、プリント回路基板を形成することが可能な基材である。
【００６３】
折返しダイポールアンテナ１０３は、基板１０１上に形成することができ、あるいは、マルチレイヤ技術を用いて基板１０１内に埋め込んで形成することができる。折返しダイポールアンテナ１０３を形成するための材料は、このような材料を基板１０１に堆積することを含む従来の方法、または導電フォイルを基板１０１に貼り付けることによって設けることができる。基板１０１に塗布されたこのような導電材料の層は、次いで、エッチング、ミリング、スクリーン処理またはスクリーン印刷のような従来の方法を用いて、またはエンボシングによって、または接着剤を使用して、パターニングすることができる。このように、材料を基板１０１に塗布することができ、続いてパターニングすることができる。
【００６４】
シリコンチップ１０２は、ＣＭＯＳ技術で製造される。しかし、チップ１０２は、代わりに、他の技術（すなわちゲルマニウム技術、ガリウムヒ素技術）に従って製造することもできる。シリコンチップ１０２の典型的な大きさは、１ｍｍ×０．１５ｍｍである。
【００６５】
折返しダイポールアンテナ１０３の最大寸法（長さ）ｌｄｉｐｏｌｅは、ＲＦＩＤタグ１００の動作周波数に依存し、次のようにして、良好な近似で計算することができる。
ｌｄｉｐｏｌｅ＝ｃ／（２εｒ１／２ｆ）  （４）
【００６６】
式（４）において、ｃは、真空での光の速度であり、εｒは、基板の相対誘電率である。式（４）は、折返しダイポールアンテナの長さｌｄｉｐｏｌｅが、波長の半分に等しくなければならないという、共鳴条件から得ることができる。
【００６７】
結合機構は、有効長さに影響を及ぼすため、選択された設計は、対応する実験および／またはシミュレーション的な研究によって、最適化することができ、特定の装置のフレーム条件に適合させることができる。その上、複素共役の整合条件を満たすために、金属アンテナ構造の長さおよび幅を、好ましく適合することができる。長さ６５ｍｍおよび幅１２ｍｍの寸法を有する折返しダイポールアンテナ１０３を有するトランスポンダを、６７ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍの寸法を有するＦＲ４基板上に、製造することができる。
【００６８】
必要な動作周波数の他に、アンテナ１０３のインピーダンスが、ＲＦＩＤタグ１００の設計において非常に重要であり、それは、インピーダンスの実部および虚部を適切に調整することが、トランスポンダ１００の効率を最大にするからである。本発明の折返しダイポールアンテナ１０３の場合、所望のインピーダンスの調整は、個別のインピーダンス整合素子を導入する必要なしに、アンテナ設計パラメータを適当な値に設定することによって、好ましく達成される。これに関連して、２つの折返しダイポールサブ構造１０９，１１０の間の結合の強度を調整することが、非常に重要である。この結合は、互いに平行して並べられた金属化構造の間の距離に依存し、すなわち、同調距離ｌｔｕｎｅに依存する。結合は、さらに、基板１０１の材料および寸法に依存する。
【００６９】
折返しダイポールアンテナ１０３のインピーダンスを変化させて、このインピーダンスを、要求されるソースインピーダンスに適合させるために、いくつかのアンテナパラメータを、調整することができる。これらのパラメータの１つは、例えば、金属化部の幅ｄｌｉｎｅである。加えて、金属化構造の幅に関するインピーダンス整合を、金属化構造の各部（折返しダイポールアンテナ１０３の水平部および垂直部、直線部および先細り部）のライン幅が個別に調整されるように、延ばすことが可能である。他の重要なパラメータは、同調距離ｌｔｕｎｅ、すなわち、第１の脚片１１２，１１５および第２の脚片１１３，１１６の間の最小距離であり、これは、図１と比較されたい。調整パラメータｄｌｉｎｅ，ｌｔｕｎｅは、折返しダイポールアンテナのインピーダンスに対するそれらの影響を考慮して、リンクされ、すなわち、これらのパラメータのうちの１つが変更されると、これは次いで、折返しダイポールアンテナ１０３のインピーダンスの実部および虚部にも影響を及ぼす。しかし、金属化部の幅ｄｌｉｎｅを変化させることによって、実部は、虚部よりも強く影響を受ける。対照的に、同調距離ｌｔｕｎｅを縮小することにより、虚部は、折返しダイポールアンテナ１０３のインピーダンスの実部よりも強く影響を受ける。
【００７０】
図２は、動作周波数ｆがＭＨｚでプロットされた横座標２０１を有し、ばらつきパラメータＳ１１がｄＢでプロットされた縦座標２０２を有する、図２００を示している。換言すると、図２は、本発明に従い設計されたトランスポンダアンテナのばらつきパラメータＳ１１を、ＲＦＩＤ  ＨＦ領域に関して、例示的に示している。
【００７１】
折返しダイポールアンテナ１０３のインピーダンスの虚部は、ソースインピーダンスＸｓｏｕｒｃｅの虚部の他に、共振周波数も定義することに留意すべきである。折返しダイポールアンテナ１０３のリアクタンス、Ｘａｎｔｅｎｎａと、ソースのリアクタンス、Ｘｓｏｕｒｃｅとが、次の条件を満たした場合に、共振条件が満たされる。
Ｘａｎｔｅｎｎａ＝Ｘｓｏｕｒｃｅ＊  （５）
【００７２】
式（５）から分かるように、折返しダイポールアンテナ１０３のリアクタンスＸａｎｔｅｎｎａは、ソースＸｓｏｕｒｃｅのリアクタンスに対して複素共役である必要がある。従って、ダイポールの全長、ｌｄｉｐｏｌｅも、アンテナのインピーダンスの虚部に影響する。
【００７３】
以下、図３を参照して、本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ３００を説明する。
【００７４】
図３に示されるＲＦＩＤタグ３００は、ＲＦＩＤタグ３００の場合では、切り離しアンテナ部１０８が、誘電体材料１１１で充填されないという点で、図１に示されるＲＦＩＤタグ１００とは異なる。図３によると、第１のアンテナ部１０９は、ＳＭＤ（“surface mounted device”）キャパシタ素子３０１を設けることにより、切り離しアンテナ部１０８において、第２のアンテナ部１１０にブリッジされる。よって、ＲＦＩＤタグ３００は、切り離し部１０８に配置されたキャパシタデバイス３０１を備え、キャパシタ部材３０１は、第１のアンテナ部１０９に接続された第１のキャパシタ接続を有し、第２のアンテナ部１１０に接続された第２のキャパシタ接続を有する。
【００７５】
よって、図３は、本発明の実施形態を示しており、この実施形態では、トランスポンダチップ１０２の入力部における整流回路の短絡が、ＳＭＤキャパシタ素子３０１によって回避される。これは、折返しダイポールアンテナ１０３の金属化構造を、切り離しアンテナ部１０８において切り離すこと、およびその後に、前記切り離しアンテナ部１０８をキャパシタ素子３０１によってブリッジングすることによって、実現される。キャパシタ３０１は、十分に高い容量Ｃの値を有するように選択することができ、無視できるほどの容量を有するべきである。よって、標準的なＳＭＤキャパシタ３０１を用いることができ、それは、このようなデバイスは、費用効果的なやり方で搭載することができるからである。あるいは、他の任意のキャパシタ（例えば、同軸（ワイヤ）接続を有するキャパシタ）を用いることもできる。
【００７６】
キャパシタ３０１自体は、十分に高い周波数で交互に変化する（しかしオーム的な短絡を形成しない）交流電流のみに対して、短絡を形成し、よって、高周波ＨＦ搬送波信号によるデータ通信を可能にする。対照的に、キャパシタ３０１は、トランスポンダＩＣ  １０２の２つの接続１０６，１０７の間のＤＣ電流の流れを抑制する。
【００７７】
図３に示されるように、キャパシタ３０３の位置は、好ましくは、折返しダイポールアンテナ１０３に対して対称的である。しかし、キャパシタ３０１は、金属化構造１０３内の他の任意の位置に配置することもできる。選択された位置に応じて、折返しダイポールアンテナ１０３の設計を調整して、正しいインピーダンス整合を達成することが、有利であろう。
【００７８】
図２と同様に、図４は、動作周波数ｆがＭＨｚでプロットされた横座標４０１を有し、ばらつきパラメータＳ１１がｄＢでプロットされた縦座標４０２を有する、図４００を示している。
【００７９】
よって、図４は、図３で示されるようなやり方で金属化部が切り離され、ＳＭＤ容量素子３０１によってブリッジされている、折返しダイポールアンテナ１０３のばらつきパラメータＳ１１を、例示的に示している。
【００８０】
次いで、図５を参照し、本発明の第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグ５００が、説明される。
【００８１】
ＲＦＩＤタグ５００の場合、第１のアンテナ部が、第１の脚１１２と、第２の脚５０１と、リンク片１１４とによって形成され、第２のアンテナ部が、第１の脚１１５と、第２の脚５０２と、リンク片１１７とによって形成される。
【００８２】
図５に示されるＲＦＩＤタグ５００は、第１のアンテナ部の第２の脚片５０１と、第２のアンテナ部の第２の脚片５０２との間で、第１および第２のアンテナ部が互いに隣接する領域に、誘電体材料１１１が設けられていないという点で、図１に示されるＲＦＩＤタグ１００とは異なる。さらに、図１において、第２の脚１１３，１１６は、隣接するラインすなわち領域を有し、これらは、第２の脚１１３，１１６の配列方向に垂直に向けられている。対照的に、図５において、第２の脚片５０１，５０２の隣接するラインすなわち領域は、第２の脚片５０１，５０２の配列方向に平行して並べられる。図５から分かるように、容量結合長さｌｃｏｕｐｌｉｎｇは、図５の構成では、図１と比べて著しく増加する。
【００８３】
図５に示された実施形態において、図３のキャパシタ３０１は、アンテナ設計に統合される容量結合構造５０１，５０２によって置き換えることができる。折返しダイポールアンテナ１０３の金属化部は、切り離しアンテナ部５０３によって切り離され、互いに実質的に平行して向けられ、互いに結合距離ｄｃｏｕｐｌｅを置いて配置された、２つの細長い導電構造５０１，５０２を形成する。２つの金属化構造５０１，５０２の間の距離ｄｃｏｕｐｌｅおよび容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの長さは、容量結合の強度を実質的に定義する。また、図５の実施形態によると、高周波交流電圧が、著しい損失なしに転送され、直流電圧がブロックされる。
【００８４】
容量結合距離は、異なる幾何学形状、例えば、直線の容量結合距離、蛇行状の容量結合距離またはらせん状の容量結合距離を用いて実現できる。容量結合距離は、特に、隣接する第２の脚片の端部の相対配列によって定義することができ、アンテナ設計は、結合距離の設計に適合することができる。キャリア材料の異なる層（共通のマルチレイヤ技術を用いる）において、２つ（例えば基板１０１の上および下の主面において）以上の金属化構造を有する結合距離を、提供することも可能である。
【００８５】
さらに、結合は、フローティング金属化部を、特に結合距離の下に設けることにより、変更、好ましくは強化、することができる。
【００８６】
図２および図４と同様に、図６は、動作周波数ｆがＭＨｚでプロットされた横座標６０１を有し、ばらつきパラメータＳ１１がｄＢでプロットされた縦座標６０２を有する、図６００を示している。よって、図６は、金属化構造５０１，５０２を備える図５の折返しダイポールアンテナ１０３のばらつきパラメータＳ１１を、例示的に示している。
【００８７】
図５の実施形態は、個別の部材（ＳＭＤキャパシタ３０１のような）を、ＲＦＩＤタグ５００に搭載する必要がない、という利点を有する。対照的に、容量結合は、アンテナ設計内に統合される。よって、製造コストを減少することができ、誤り率を低下させることができる。
【００８８】
以下、図７を参照して、本発明の実施形態に係る回路アレイの切り離し部７００を説明する。
【００８９】
図７は、本発明の前記回路アレイの一部の断面図を示しており、ここで、折返しダイポールアンテナの第１のアンテナ部７０２が、キャリア基板７０１上に堆積された金属化層として、設けられている。第１のアンテナ部７０２は、比較的高い誘電率εｒの値を有する誘電体層７０４によって覆われており、よって、第１のアンテナ部のための保護層を形成し、同時に、以下のように形成されるキャパシタのためのキャパシタ誘電体を提供する。誘電体層７０４の一部の上に、第１のアンテナ部７０２の一部に重ねて、導電材料の層を堆積することによって、第２のアンテナ部７０３が形成され、これにより、一連の層７０２〜７０４の重なり部分に形成されるキャパシタが、完成される。図７によると、第１のアンテナ部７０２、誘電体層７０４、および第２のアンテナ部７０３は、縦方向に重なっている。
【００９０】
次に、図８を参照して、本発明の他の実施形態に係る、回路アレイの切り離し部８００を説明する。
【００９１】
図８では、第１のアンテナ部８０１が第２のアンテナ部８０２に隣接する領域における、切り離し部８００の平面図が示されており、第１のアンテナ部８０１および第２のアンテナ部８０２が、本発明の回路アレイの折返しダイポールアンテナを構成している。この隣接部において、第１のアンテナ部８０１は、複数の第１の指構造８０１ａを有し、第２のアンテナ部８０２は、複数の第２の指構造８０２ａを有する。第１の指構造８０１ａおよび第２の指構造８０２ａは、交互に挟み合う構造を形成するように構成されており、これにより、蛇行状の容量結合部８０３が得られる。蛇行状の容量結合部の、代わりのアーキテクチャによると、第１および第２のアンテナ部の指構造は、図８の縦方向に沿って並べられるようなやり方で設けられて、交互に挟み合う構造を形成することができる。この代わりの蛇行構成によると、第１および第２のアンテナ部は、図８の水平方向に沿って、実質的に並べられる。よって、蛇行状の結合構造は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの全長に沿って、延ばしてもよい。
【００９２】
以下、図９を参照して、本発明の他の実施形態に係る回路アレイの折返しダイポールアンテナの切り離し部９００を説明する。
【００９３】
図９の平面図に示されるように、切り離し部９００は、第１のアンテナ部９０１を有し、第２のアンテナ部９０２を有する。第１のアンテナ部９０１および第２のアンテナ部９０２は、切り離された折返しダイポールアンテナを形成する。第１のアンテナ部９０１の端部において、第１の螺旋構造９０１が示されている。さらに、第２のアンテナ部９０２の端部において、第２の螺旋構造９０２ａが示されている。第１の螺旋構造９０１ａおよび第２の螺旋構造９０２ａは、第１のアンテナ部９０１を第２のアンテナ部９０２に容量結合する螺旋状の容量結合部９０３が設けられるようなやり方で、容量結合されている。
【００９４】
要約すると、本発明は、特に８００ＭＨｚを超える高周波領域のＲＦＩＤ（“radio frequency identification”）装置での使用に適した、新規なアンテナ構成を開示する。折返しダイポール構造は、従来のトランスポンダの寸法を縮小することを可能にし、一方で、電気的性能は維持されるか、さらに改善される。容量結合機構によって、半導体整流器のＤＣ短絡が、回避される。アンテナ設計の普遍的な実施が、可能となる。
【００９５】
以下、折返しダイポールアンテナを形成する金属化構造の結合特性の変化が、どのようにアンテナ入力インピーダンスの特性に影響するかを、より詳細に説明する。この点について、図５と比べて、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの変更と、結合距離ｄｃｏｕｐｌｅの変更とが、区別される。より概略的には、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇは、その長さに沿って、折返しダイポールアンテナ部が、切り離し部において互いに対向する長さであり、よって、式（３）のパラメータＡに影響する。その上、結合距離ｄｃｏｕｐｌｅは、切り離し部における、隣接する折返しダイポールアンテナ部の間の距離、すなわち切り離し部の長さであり、よって、式（３）のパラメータｄに影響する。
【００９６】
図１０を参照して、折返しダイポールアンテナの共振周波数のシフトΔｆ、インピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝、およびインピーダンスの虚部Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝が、切り離し部における第１のアンテナ部および第２のアンテナ部の間の距離ｄｃｏｕｐｌｅに、どのように依存するかを示す図１０００を説明する。
【００９７】
図１０は、距離ｄｃｏｕｐｌｅが、μｍでプロットされた横座標１００１を有し、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝の相対変化、およびインピーダンスの虚部Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝の相対変化がパーセント（％）でプロットされた第１の縦座標１００２を有し、周波数シフトΔｆがパーセント（％）でプロットされた第２の縦座標１００３を有する、図１０００を示している。第１の曲線１００４は、距離ｄｃｏｕｐｌｅを変化させた場合の、インピーダンスの実部の変化ΔＲｅ｛Ｚａｎｔ｝を、パーセント（％）で示している。第２の曲線１００５は、距離ｄｃｏｕｐｌｅを変化させた場合の、インピーダンスの虚部の変化ΔＩｍ｛Ｚａｎｔ｝を、パーセント（％）で示している。第３の曲線１００６は、距離ｄｃｏｕｐｌｅを変化させた場合の、折返しダイポールアンテナの共振周波数の変化Δｆを、パーセント（％）で示している。
【００９８】
換言すると、図１０は、アンテナの入力インピーダンスの相対変化と、アンテナの共振周波数の相対シフトとを、“基準設計”を参照して示している。この“基準設計”は、ｆｃ＝９１８ＭＨｚの共振周波数が、結果として距離ｄｃｏｕｐｌｅ＝２００μｍとなる（折返しダイポールアンテナを形成する導電構造の長さと幅の比）ように選択される。アンテナのインピーダンスが整合される複素チップインピーダンスは、−２８ｄＢである（図６を参照）。
【００９９】
図１０から分かるように、アンテナの入力インピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝は、増加する距離ｄｃｏｕｐｌｅと共に、著しく増加する。対照的に、アンテナの入力インピーダンスの虚部Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝は、増加する距離ｄｃｏｕｐｌｅと共に減少し、ここで、曲線１００５の傾斜の絶対値は、曲線１００４のスロープの絶対値よりも少なくなる傾向を有する。その結果（第３の曲線１００６を参照）、距離ｄｃｏｕｐｌｅが変化した場合の、折返しダイポールアンテナの共振周波数の変化は、比較的低い（第２の曲線１００５と類似する）。
【０１００】
本発明によると、アンテナのインピーダンスの実部と虚部は、設計パラメータとして、折返しダイポールアンテナを構成する金属化構造の長さと幅を変化させることによって、調整することができる。
【０１０１】
図１１を参照して、折返しダイポールアンテナの共振周波数のシフトΔｆ、インピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝、およびインピーダンスの虚部Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝が、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｅの値に、どのように依存するかを示す図１１００を、説明する。
【０１０２】
図１１は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇがｍｍでプロットされた横座標１１０１を有し、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝の相対変化、およびインピーダンスの虚部Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝の相対変化がパーセント（％）でプロットされた第１の縦座標１１０２を有し、周波数シフトΔｆがパーセント（％）でプロットされた第２の縦座標１１０３を有する、図１１００を示している。第１の曲線１１０４は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇを変化させた場合の、インピーダンスの実部の変化ΔＲｅ｛Ｚａｎｔ｝を、パーセント（％）で示している。第２の曲線１１０５は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇを変化させた場合の、インピーダンスの虚部の変化ΔＩｍ｛Ｚａｎｔ｝を、パーセント（％）で示している。第３の曲線１１０６は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇを変化させた場合の、折返しダイポールアンテナの共振周波数の変化Δｆを、パーセント（％）で示している。
【０１０３】
従って、導入される容量結合を調整する方法は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの変更を導入する。図１１は、アンテナの入力インピーダンスの相対変化、およびアンテナの共振周波数の相対シフトを、図１０を参照して上述された“基準設計”を参照して、示している。
【０１０４】
図１１から分かるように、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの変化は、第１の曲線１１０４の値、および曲線形状に対しても、非常に強い影響を及ぼす。換言すると、インピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの変化に、非常に敏感である。傾向は、インピーダンスの実部Ｒｅ｛Ｚａｎｔ｝が、減少する容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇと共に増加することである。インピーダンスの虚部Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝、よってアンテナの共振周波数ｆ（Ｉｍ｛Ｚａｎｔ｝と相関する）は、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇからの、より弱い依存（例えば、８の因数）を示す。
【０１０５】
容量結合の減少は、結果として、インピーダンスの実部の著しい増加をもたらし、一方で、インピーダンスの虚部が、わずかにしか減少しない、ということが分かる。これに関連して、容量結合距離ｌｃｏｕｐｌｉｎｇの変更は、距離ｄｃｏｕｐｌｅの変更よりも、強い（例えば３の因数の）影響を及ぼす。
【０１０６】
容量結合の構造、すなわち、切り離し部の近傍における、ダイポール部の幾何学形状は、様々なやり方で設計することができる。このような構造は、非直線形（例えば蛇行状、曲線状）または直線形、とすることができる。構造は、異なる層、例えば基板の表面および底面に設けることができ、導電材料が充填された基板内に、貫通孔を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグの平面図を示している。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグの折返しダイポールアンテナのばらつきパラメータの周波数依存性を示す図を示している。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグの平面図を示している。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグの折返しダイポールアンテナのばらつきパラメータの周波数依存性を示す図を示している。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグの平面図を示している。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグの折返しダイポールアンテナのばらつきパラメータの周波数依存性を示す図を示している。
【図７】図７は、本発明に係る回路アレイの容量部の断面図を示している。
【図８】図８は、本発明に係る回路アレイの容量部の平面図を示している。
【図９】図９は、本発明に係る回路アレイの容量部の平面図を示している。
【図１０】図１０は、折返しダイポールアンテナの入力インピーダンスの実部および虚部と、周波数とを、それぞれ、切り離し部における第１のアンテナ部および第２のアンテナ部の間の距離の関数として示す図を示している。
【図１１】図１１は、折返しダイポールアンテナのインピーダンスの実部および虚部と、周波数とを、それぞれ、切り離し部において第１のアンテナ部が第２のアンテナ部に対向する長さの関数として示す図を示している。
【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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【国際調査報告】
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