(57)【要約】無線通信デバイス１０は、物品Ｇの金属面Ｇａに取り付けられる誘電体部材１２と、誘電体部材１２に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子１００と、物品Ｇの金属面Ｇａに対して所定の距離をあけて平行に対向するように誘電体部材１２に設けられ、ＲＦＩＣ素子１００の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極１４と、物品Ｇの金属面Ｇａに対して所定の距離をあけて平行に対向するように誘電体部材１２に設けられ、ＲＦＩＣ素子１００の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極１６と、を有する。第１および第２の放射電極１４、１６が、互いに交差する方向に延在し、第１の放射電極１４が、第２の放射電極１６に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い。
2017014152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、
前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、
前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、
前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、
前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記第１の放射電極に対して独立した状態で、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、
前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、
前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い、無線通信デバイス。
【請求項２】
前記第１および第２の放射電極に対して独立した状態で前記誘電体部材の取り付け面に設けられた導電層を有する、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項３】
前記第１の放射電極の延在方向長さが、前記第２の放射電極の幅に等しい、請求項１または２に記載の無線通信デバイス。
【請求項４】
前記第２の放射電極が、延在方向と直交する断面の面積が他の部分に比べて小さい電流集中部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項５】
前記第２の放射電極が、幅方向の一方の端に設けられて前記幅方向の中央に向かって延在する第１の切り欠き部を備える、請求項４に記載の無線通信デバイス。
【請求項６】
前記第２の放射電極が、前記幅方向の他方の端に設けられて前記幅方向の中央に向かって延在する第２の切り欠き部を備え、
前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とが、前記第２の放射電極の延在方向に間隔をあけて並んでいる、請求項５に記載の無線通信デバイス。
【請求項７】
前記ＲＦＩＣ素子が、前記第１の端子電極に接続された第１のコイルと、前記第２の端子電極に接続された第２のコイルとを備え、
前記第１の放射電極は、前記第１の端子電極に接続される第１のランド部を備え、 
前記第２の放射電極は、前記第２の端子電極に接続される第２のランド部を備え、
前記金属面から見たとき、前記第１のコイルと前記第１のランド部とが重ねられており、且つ、前記第２のコイルと前記第２のランド部とが重ねられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項８】
前記誘電体部材が、前記第１および第２の放射電極の角部に対向する位置に凹部を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項９】
前記所定の距離が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項１０】
少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に取り付けられた無線通信デバイスを有する物品であって、
前記無線通信デバイスが、
前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、
前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、
前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、
前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように、前記誘電体部材に設けられ、前記第１の放射電極に対して独立した状態で、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、
前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、
前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い、物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信デバイス、特に物品の金属面に取り付けても無線通信可能な無線通信デバイスおよびそれを備えた物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品の金属面に取り付けても無線通信可能な無線通信デバイスとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。【０００３】
特許文献１に記載された無線通信デバイスは、アルミニウム箔など帯状の金属部材を、直方体形状の誘電体部材に巻回することによって構成されている。これにより、誘電体部材の上面と下面とに放射体が設けられる。誘電体部材の下面側の放射体が物品の金属面に対向するように、無線通信デバイスはその物品の金属面に取り付けられる。このような構造であるため、誘電体部材の上面側の放射体と下面側の放射体との間の浮遊容量は、物品の金属面に取り付けられても、物品に取り付けられる前と実質的に変わらない。したがって、物品の金属面に取り付けても、物品に取り付けられる前と同様に、無線通信デバイスは、無線通信を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４６０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の無線通信デバイスの場合、薄型化が困難である。薄型化のために誘電体部材の厚さを小さくすると、上面側の放射体と下面側の放射体との間の距離が小さくなり、これらの間の浮遊容量が大きくなる。浮遊容量が大きくなると、放射体を流れる多くの電流が浮遊容量での電界形成に消費され、その結果として放射体からの電波の放射効率が低下する。すなわち、無線通信デバイスの通信距離が短くなる。【０００６】
そこで、本発明は、物品の金属面に取り付けられても無線通信可能な無線通信デバイスを、通信可能距離の低下を抑制しつつ薄型化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、
前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、
前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、
前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、
前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記第１の放射電極に対して独立した状態で、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、
前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、
前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い、無線通信デバイスが提供される。【０００８】
また、本発明の別の態様によれば、
少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に取り付けられた無線通信デバイスを有する物品であって、
前記無線通信デバイスが、
前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、
前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、
前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、
前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記第１の放射電極に対して独立した状態で、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、
前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、
前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い、物品が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、物品の金属面に取り付けられても無線通信可能な無線通信デバイスを、通信距離の低下を抑制しつつ薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】物品に取り付けられた状態の本発明の一実施の形態に係る無線通信デバイスの斜視図
【図２】図１に示す無線通信デバイスの上面図
【図３】図１に示す無線通信デバイスの断面図
【図４】物品に取り付けられた状態の図１に示す無線通信デバイスの等価回路を示す図
【図５】ＲＦＩＣ素子の斜視図
【図６】図５に示すＲＦＩＣ素子の内部構造を示す斜視図
【図７Ａ】多層基板として構成されているＲＦＩＣ素子における上側の絶縁層の上面図
【図７Ｂ】ＲＦＩＣ素子における中央の絶縁層の上面図
【図７Ｃ】ＲＦＩＣ素子における下側の絶縁層の上面図
【図８Ａ】図７Ａに示すＢ１−Ｂ１線に沿った上側絶縁層の断面図
【図８Ｂ】図７Ｂに示すＢ２−Ｂ２線に沿った中央絶縁層の断面図
【図８Ｃ】図７Ｃに示すＢ３−Ｂ３線に沿った下側絶縁層の断面図
【図９】物品の一例である台車に取り付けられた状態の無線通信デバイスを示す図
【図１０】物品の一例であるガスボンベに取り付けられた状態の無線通信デバイスを示す図
【図１１】物品の一例であるリングに取り付けられた状態の無線通信デバイスを示す図
【図１２】別の実施の形態に係る無線通信デバイスの上面図
【図１３】さらに別の実施の形態に係る無線通信デバイスの上面図
【図１４】異なる実施の形態に係る無線通信デバイスの上面図
【図１５】さらに異なる実施の形態に係る無線通信デバイスの上面図
【図１６】図１５に示す無線通信デバイスの断面図
【図１７】よりさらに異なる実施の形態に係る無線通信デバイスの上面図
【図１８】図１７に示す無線通信デバイスの断面図
【図１９】よりさらに異なる実施の形態に係る無線通信デバイスの斜視図
【図２０】図１９に示す無線通信デバイスの断面図
【図２１】よりさらに異なる無線通信デバイスの断面図
【図２２】よりさらに異なる実施の形態に係る無線通信デバイスの上面図
【図２３】図２２に示す無線通信デバイスの通信信号の周波数特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一態様の無線通信デバイスは、物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記第１の放射電極に対して独立した状態で、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極とを有し、前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い。
【００１２】
この態様によれば、物品の金属面に取り付けられても無線通信可能な無線通信デバイスを、通信距離の低下を抑制しつつ薄型化することができる。
【００１３】
無線通信デバイスは、前記第１および第２の放射電極に対して独立した状態で前記誘電体部材の取り付け面に設けられた導電層を有してもよい。これにより、物品のどのような表面形状の金属面に取り付けられても、無線通信デバイスは、一様な通信特性を示すことができる。
【００１４】
前記第１の放射電極の延在方向長さが、前記第２の放射電極の幅に等しくてもよい。これにより、無線通信デバイスをコンパクトなサイズにすることができる。
【００１５】
前記第２の放射電極が、延在方向と直交する断面の面積が他の部分に比べて小さい電流集中部を備えてもよい。これにより、十分な通信距離を実現しつつ、第２の放射電極を短くすることができ、その結果として、無線通信デバイスをコンパクトなサイズにすることができる。
【００１６】
前記第２の放射電極が、幅方向の一方の端に設けられて前記幅方向の中央に向かって延在する第１の切り欠き部を備えてもよい。これにより、無線通信デバイスの通信周波数の帯域を拡げることができる。
【００１７】
前記第１の切り欠き部に加えて、前記第２の放射電極は、前記幅方向の他方の端に設けられて前記幅方向の中央に向かって延在する第２の切り欠き部を備えてもよく、この場合には、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とが、前記第２の放射電極の延在方向に間隔をあけて並んでいる。これにより、無線通信デバイスの通信周波数の帯域を拡げることができる。
【００１８】
前記ＲＦＩＣ素子が、前記第１の端子電極に接続された第１のコイルと、前記第２の端子電極に接続された第２のコイルとを備え、前記第１の端子電極が、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極と接続するランド部を備え、且つ、前記第２の端子電極が、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極と接続するランド部を備える場合、前記ＲＦＩＣ素子の第１のコイルと前記誘電体部材の取り付け面との間に前記第１の放射電極のランド部が存在するように、且つ、前記ＲＦＩＣ素子の第２のコイルと前記誘電体部材の取り付け面との間に前記第２の放射電極のランド部が存在するように、前記ＲＦＩＣ素子、前記第１の放射電極、および前記第２の放射電極が接続されるのが好ましい。これにより、ＲＦＩＣ素子の第１および第２のコイルは、物品の金属面の電位の影響を受けにくく、第１および第２のコイルは安定して機能することができる。
【００１９】
前記誘電体部材が、前記第１および第２の放射電極の角部に対向する位置に凹部を備えてもよい。これにより、電流が集中する角部において、その角部と物品の金属面との間の浮遊容量が小さくなる、すなわちその浮遊容量での電界形成に消費される電流が少なくなる。その結果、第１および第２の放射電極の放射効率が上がり、無線通信デバイスの通信距離が長くなる。
【００２０】
前記所定の距離は、例えば、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
【００２１】
本発明の別態様の物品は、少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に取り付けられた無線通信デバイスを有する物品であって、前記無線通信デバイスが、前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記第１の放射電極に対して独立した状態で、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短い。
【００２２】
この態様によれば、物品の金属面に取り付けられても無線通信可能な無線通信デバイスを、通信距離の低下を抑制しつつ薄型化することができる。したがって、無線通信デバイスを有する物品も薄型化される。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、物品に取り付けられた状態の本発明の一実施の形態に係る無線通信デバイスの斜視図である。図２は無線通信デバイスの上面図であり、図３は無線通信デバイスの断面図である。なお、図面には、発明の理解を助けるために、互いに直交し合うＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を備えるＸ−Ｙ−Ｚ座標系を示している。なお、本明細書においては、Ｚ軸方向を無線通信デバイスの厚さ方向とし、Ｘ軸方向を幅方向とし、Ｙ軸方向を長さ方向とする。
【００２５】
図１に示す無線通信デバイス１０は、ＵＨＦ帯、例えば９００ＭＨｚのキャリア周波数で無線通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグであって、様々な物品Ｇに取り付けられて使用される。本実施の形態に係る無線通信デバイス１０は、詳細は後述するが、物品Ｇの金属面Ｇａ（例えば金属体）に取り付けられても無線通信可能に構成されている。
【００２６】
図１に示すように、無線通信デバイス１０は、誘電体部材（誘電体基板）１２と、誘電体基板１２の主面１２ａに設けられた第１および第２の放射電極１４、１６とを有する。無線通信デバイス１０はまた、誘電体基板１２の主面１２ａに設けられたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）素子１００を有する。
【００２７】
無線通信デバイス１０の誘電体基板１２は、図１〜図３に示すように、主面１２ａとその主面１２ａに対して平行に対向する裏面（取り付け面）１２ｂとを備える平面視で矩形状の薄板形状であって、一様な厚さを備える。誘電体基板１２はまた、低誘電率（好ましくは比誘電率が１０以下）の誘電材料から作製されている。誘電体基板１２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、紙などの可撓性の誘電材料から作製される。また、誘電体基板１２は、磁性体材料から作製されてもよい。
【００２８】
誘電体基板１２の主面１２ａ側には、図２に示すように、第１の放射電極１４、第２の放射電極１６、およびＲＦＩＣ素子１００が設けられている。一方、取り付け面１２ｂは、図３に示すように電極等が設けられておらず、図１に示すように物品Ｇの金属面Ｇａに取り付けられる手段として機能する。なお、図示されてはいないが、誘電体基板１２の取り付け面１２ｂには、物品Ｇに無線通信デバイス１０を貼り付けるための導電性のシール層が設けられている。このような誘電体基板１２により、第１および第２の放射電極１４、１６が、誘電体基板１２の厚さに相当する所定の距離をあけて、物品Ｇの金属面Ｇａに対して平行に対向することができる。すなわち、誘電体基板１２は、第１および第２の放射電極１４、１６を物品Ｇの金属面Ｇａに対して距離をあけて設けるためのブラケットの役割をしている。
【００２９】
第１および第２の放射電極１４，１６は、例えば銅膜、アルミニウム膜などであって、可撓性且つ導電性の材料によって作製されている。本実施の形態の場合、第１および第２の放射電極１４、１６は、長手方向と短手方向とを備える矩形状である。
【００３０】
また、第１および第２の放射電極１４、１６は、無線通信デバイス１０の長さ方向（Ｙ軸方向）に対向している。具体的には、第２の放射電極１６が、第１の放射電極１４に対して独立した状態で、すなわち第１の放射電極１４から形状的に距離をあけて離れた状態である。
【００３１】
第１の放射電極１４は、図２に示すように、長さＬ１と幅Ｗ１とを備え（Ｌ１＞Ｗ１）、無線通信デバイス１０の幅方向（Ｘ軸方向）に、主面１２ａに沿って延在している。一方、第２の放射電極１６は、長さＬ２と幅Ｗ２とを備え（Ｌ２＞Ｗ２）、無線通信デバイス１０の長さ方向（Ｙ軸方向）に、主面１２ａに沿って延在している。すなわち、主面１２ａにおいて、第１および第２の放射電極１４、１６は、互いに交差する方向、例えば互いに９０度異なる方向に延在している。
【００３２】
第１の放射電極１４の幅Ｗ１は、第２の放射電極１６の幅Ｗ２に比べて小さい。また、第１の放射電極１４の長さＬ１（延在方向の長さ）は、第２の放射電極１６の長さＬ２に比べて短い。したがって、第１の放射電極１４の大きさ（上面視での大きさ）は、第２の放射電極１６の大きさに比べて小さい。
【００３３】
なお、本実施の形態の場合、第１の放射電極１４の長さＬ１は、第２の放射電極１６の幅Ｗ２とほぼ等しい。これにより、無線通信デバイス１０の幅方向（Ｘ軸方向）のサイズがコンパクト化される。
【００３４】
さらに、第１および第２の放射電極１４、１６は、詳細は後述するが、ＲＦＩＣ素子１００と接続するためのランド部１４ａ、１６ａを備える。ランド部１４ａ、１６ａそれぞれは、第１および第２の放射電極１４、１６の間で互いに対向するように設けられている。
【００３５】
図４は、物品Ｇの金属面Ｇａに取り付けられた状態の無線通信デバイス１０の等価回路を示している。
【００３６】
図４に示すように、第１の放射電極１４と物品Ｇの金属面Ｇａの一部（第１の放射電極１４と対向する部分）との間には浮遊容量Ｃ１が存在する。
【００３７】
また、第２の放射電極１６と物品Ｇの金属面Ｇａの一部（第２の放射電極１６と対向する部分）との間には、浮遊容量Ｃ２が存在する。この浮遊容量Ｃ２と、第２の放射電極１６の寄生インダクタＬ５とにより、共振周波数が所定の周波数（例えば９００ＭＨｚ）の並列共振回路が形成されている。
【００３８】
次に、ＲＦＩＣ素子１００について説明する。
【００３９】
図４に示すＲＦＩＣ素子１００は、例えば、９００ＭＨｚ帯、すなわちＵＨＦ帯の通信周波数に対応するＲＦＩＣ素子である。また、ＲＦＩＣ素子１００は、詳細は後述するが、可撓性を備える。さらに、ＲＦＩＣ素子１００は、ＲＦＩＣチップ１０６と、ＲＦＩＣチップ１０６と第１および第２の放射電極１４、１６との間でインピーダンス整合をとるための整合回路１０８とを有する。
【００４０】
ＲＦＩＣチップ１０６はまた、第１および第２の入出力端子１０６ａ、１０６ｂを備える。第１の入出力端子１０６ａは、整合回路１０８を介して第１の放射電極１４に接続されている。第２の入出力端子１０６ｂは、整合回路１０８介して第２の放射電極１６に接続されている。
【００４１】
ＲＦＩＣチップ１０６は、アンテナとして機能する第１および第２の放射電極１４、１６が外部から高周波信号を受信すると、その受信によって誘起された電流の供給を受けて起動する。また、起動したＲＦＩＣチップ１０６は、高周波信号を生成し、その生成信号を第１および第２の放射電極１４、１６を介して電波として外部に出力する。
【００４２】
ここからは、ＲＦＩＣ素子１００の具体的な構成について説明する。
【００４３】
図５は、ＲＦＩＣ素子１００の斜視図である。本実施の形態の場合、ＲＦＩＣ素子１００は、ＲＦＩＣチップ１０６と整合回路１０８とが設けられる素子基板として多層基板１２０を有する。多層基板１２０は、可撓性を備える複数の絶縁層を積層して構成されている。複数の絶縁層は、例えば、ポリイミドや液晶ポリマ等の可撓性を有する樹脂絶縁層である。
【００４４】
図６は、図５に示すＲＦＩＣ素子の内部構造を示す斜視図である。なお、ここからは、第１および第２の端子電極１０２、１０４が設けられている側、すなわち無線通信デバイス１０において誘電体基板１２と対向する側をＲＦＩＣ素子１００の上側として説明を行う。
【００４５】
図７Ａは、多層基板１２０の上側の絶縁層の上面図である。図７Ｂは、多層基板１２０の中央の絶縁層の上面図である。図７Ｃは、多層基板１２０の下側の絶縁層の上面図である。図８Ａは、図７Ａに示すＢ１−Ｂ１線に沿った絶縁層の断面図である。図８Ｂは、図７Ｂに示すＢ２−Ｂ２線に沿った絶縁層の断面図である。図８Ｃは、図７Ｃに示すＢ３−Ｂ３線に沿った絶縁層の断面図である。
【００４６】
多層基板１２０には、図６に示すように、ＲＦＩＣチップ１０６と、整合回路１０８として機能する給電回路１２２とが内蔵されている。また、多層基板１２０には、第１の端子電極１０２および第２の端子電極１０４が形成されている。第１の端子電極１０２は、第１の放射電極１４のランド部１４ａに接続される。第２の端子電極１０４は、第２の放射電極１６のランド部１６ａに接続される。
【００４７】
ＲＦＩＣチップ１０６は、シリコン等の半導体を素材とする半導体基板に各種の素子を内蔵した構造を有する。また、ＲＦＩＣチップ１０６には、図７Ｃに示すように、第１の入出力端子１０６ａおよび第２の入出力端子１０６ｂが形成されている。
【００４８】
給電回路１２２は、図６に示すように、コイル導体１２４および層間接続導体１２６、１２８によって構成されている。コイル導体１２４は、図７Ｂまたは図７Ｃに示すコイルパターン１２４ａ〜１２４ｃによって構成されている。コイルパターン１２４ａは、第１のコイル部ＣＩＬ１を構成する。コイルパターン１２４ｂは、第２のコイル部ＣＩＬ２を構成する。コイルパターン１２４ｃは、第３のコイル部ＣＩＬ３および第４のコイル部ＣＩＬ４を構成する。
【００４９】
第１のコイル部ＣＩＬ１、第３のコイル部ＣＩＬ３、および層間接続導体１２６は、長さ方向（Ｙ軸方向）の一方側の位置において、厚さ方向（Ｚ軸方向）に並ぶように配置されている。第２のコイル部ＣＩＬ２、第４のコイル部ＣＩＬ４、および層間接続導体１２８は、長さ方向（Ｙ軸方向）の他方側の位置において、厚さ方向（Ｚ軸方向）に並ぶように配置されている。
【００５０】
ＲＦＩＣチップ１０６は、多層基板１２０を高さ方向（Ｚ軸方向）に見たとき、第１コイル部ＣＩＬ１と第２コイル部ＣＩＬ２との間に配置されている。また、ＲＦＩＣチップ１０６は、第３のコイル部ＣＩＬ３と第４のコイル部ＣＩＬ４との間にも配置されている。
【００５１】
第１の端子電極１０２は長さ方向（Ｙ軸方向）の一方側の位置に配置され、第２の端子電極１０４は他方側の位置に配置されている。第１および第２の端子電極１０２、１０４は、可撓性を備える銅箔から作製され、同一サイズの短冊状に形成されている。
【００５２】
多層基板１２０は、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、積層された３つのシート状の絶縁層１２０〜１２０ｃによって構成されている。上側の絶縁層１２０ａと下側の絶縁層１２０ｃとの間に絶縁層１２０ｂが位置する。
【００５３】
絶縁層１２０ａには、第１の端子電極１０２および第２の端子電極１０４が形成されている。
【００５４】
絶縁層１２０ｂの中央には、矩形断面を備える貫通孔ＨＬ１が形成されている。貫通孔ＨＬ１は、ＲＦＩＣチップ１０６を収容するサイズに形成されている。また、絶縁層１２０ｂの貫通孔ＨＬ１の周辺には、帯状のコイルパターン１２４ｃが形成されている。コイルパターン１２４ｃは、可撓性を有する銅箔を素材として構成されている。
【００５５】
コイルパターン１２４ｃの一端部は、厚さ方向視（Ｚ軸方向視）において第１の端子電極１０２と重なり、厚さ方向（Ｚ軸方向）に延在する層間接続導体１３０によって第１の端子電極１０２と接続されている。また、コイルパターン１２４ｃの他端部は、厚さ方向視において第２の端子電極１０４と重なり、厚さ方向に延在する層間接続導体１３２によって第２の端子電極１０４と接続されている。層間接続導体１３０、１３２は、Ｓｎを主成分とする金属バルクで構成されている。
【００５６】
コイルパターン１２４ｃは、一端部の周りを反時計回りの方向に２回転し、その後、屈曲して長さ方向（Ｙ軸方向）に延在する。その長さ方向（Ｙ軸方向）に延在したコイルパターン１２４ｃは、幅方向（Ｘ軸方向）に屈曲し、他端部の周りを反時計回りの方向に２回転してから他端部に達する。
【００５７】
絶縁層１２０ｃには、帯状のコイルパターン１２４ａ、１２４ｂが形成されている。コイルパターン１２４ａ、１２４ｂは、可撓性を有する銅箔を素材として構成されている。
【００５８】
コイルパターン１２４ａの外側の端部（第１のコイル端Ｔ１）は、矩形状貫通孔ＨＬ１の１つのコーナー部と重なる位置に配置されている。また、コイルパターン１２４ｂの外側の端部（第２のコイル端Ｔ２）は、矩形状貫通孔ＨＬ１の４つのコーナー部のうち、第１のコイル端Ｔ１が配置されているコーナー部に対して長さ方向（Ｙ軸方向）に並ぶコーナー部と重なる位置に配置されている。
【００５９】
コイルパターン１２４ａの中心側の端部を起点としたとき、コイルパターン１２４ａは、中心側端部の周りを時計回りの方向に２．５回転し、その後に幅方向（Ｘ軸方向）に屈曲して他端部（第１のコイル端Ｔ１）に達する。同様に、コイルパターン１２４ｂの中心側の端部を起点としたとき、コイルパターン１２４ｂは、中心側端部の周りを反時計回りの方向に２．５回転し、その後に幅方向（Ｘ軸方向）に屈曲して他端部（第２のコイル端Ｔ２）に達する。また、コイルパターン１２４ａの中心側端部は、厚さ方向（Ｚ軸方向）に延在する延びる層間接続導体１２６によってコイルパターン１２４ｃの一端部と接続されている。コイルパターン１２４ｂの中心側端部は、厚さ方向に延びる層間接続導体１２８によってコイルパターン１２４ｃの他端部と接続されている。層間接続導体１２６、１２８は、Ｓｎを主成分とする金属バルクで構成されている。
【００６０】
絶縁層１２０ｃには、ダミー導体１３４、１３６が形成されている。ダミー導体１３４、１３６は、可撓性を有する銅箔を素材として構成されている。絶縁層１２０ｂ，１２０ｃを厚さ方向視（Ｚ軸方向視）したとき、ダミー導体１３４、１３６は、矩形状貫通孔ＨＬ１の４つのコーナー部のうち、第１および第２のコイル端Ｔ１、Ｔ２が配置されているコーナー部と幅方向（Ｘ軸方向）に対向するコーナー部にそれぞれ重なるように配置されている。
【００６１】
ＲＦＩＣチップ１０６は、その４つのコーナー部が第１のコイル端Ｔ１、第２のコイル端Ｔ２、およびダミー導体１３４、１３６とそれぞれ対向するように、絶縁層１２０ｃに実装されている。第１の入出力端子１０６ａが第１のコイル端Ｔ１に接続され、第２の入出力端子１０６ｂが第２のコイル端Ｔ２に接続されている。
【００６２】
なお、絶縁層１２０ａ〜１２０ｃの厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。このため、多層基板１２０に内蔵されたＲＦＩＣチップ１０６および給電回路１２２は、外側から透けて見える。従って、ＲＦＩＣチップ１０６および給電回路１２２の接続状態（断線の有無）を容易に確認することができる。
【００６３】
図４において等価回路で示されるＲＦＩＣ素子１００において、インダクタＬ１は、第１コイル部ＣＩＬ１に対応している。インダクタＬ２は、第２コイル部ＣＩＬ２に対応している。インダクタＬ３は、第３コイル部ＣＩＬ３に対応している。インダクタＬ４は、第４コイル部ＣＩＬ４に対応している。給電回路１２２によるインピーダンス整合の特性は、インダクタＬ１〜Ｌ４の値によって規定される。
【００６４】
インダクタＬ１の一端部は、ＲＦＩＣチップ１０６の第１の入出力端子１０６ａに接続されている。インダクタＬ２の一端部は、ＲＦＩＣチップ１０６の第２の入出力端子１０６ｂに接続されている。インダクタＬ１の他端部は、インダクタＬ３の一端部に接続されている。インダクタＬ２の他端部は、インダクタＬ４の一端部に接続されている。インダクタＬ３の他端部は、インダクタＬ４の他端部に接続されている。第１の端子電極１０２は、インダクタＬ１、Ｌ３の接続点に接続されている。第２の端子電極１０４は、インダクタＬ２、Ｌ４の接続点に接続されている。
【００６５】
また、図４に示す等価回路から分かるように、第１のコイル部ＣＩＬ１、第２のコイル部ＣＩＬ２、第３のコイル部ＣＩＬ３、および第４のコイル部ＣＩＬ４は、磁界が同相となるように巻回され且つ互いに直列接続されている。したがって、これらのコイル部ＣＩＬ１〜ＣＩＬ４から発生する磁界は、同一方向に向く。
【００６６】
また、図７Ｂおよび図７Ｃから分かるように、第１のコイル部ＣＩＬ１および第３のコイル部ＣＩＬ３は、ほぼ同一のループ形状で且つ同一の第１の巻回軸を有している。同様に、第２のコイル部ＣＩＬ２および第４のコイル部ＣＩＬ４は、ほぼ同一のループ形状で且つ同一の第２の巻回軸を有している。第１の巻回軸および第２の巻回軸は、ＲＦＩＣチップ１０６を挟む位置に配置されている。
【００６７】
すなわち、第１のコイル部ＣＩＬ１および第３のコイル部ＣＩＬ３は、磁気的且つ容量的に結合している。同様に、第２のコイル部ＣＩＬ２および第４のコイル部ＣＩＬ４は、磁気的且つ容量的に結合している。
【００６８】
ＲＦＩＣチップ１０６は、半導体基板で構成されている。そのため、第１のコイル部ＣＩＬ１、第２のコイル部ＣＩＬ２、第３のコイル部ＣＩＬ３、および第４のコイル部ＣＩＬ４に対して、ＲＦＩＣチップ１０６は、グランド又はシールドとして機能する。その結果、第１のコイル部ＣＩＬ１と第２のコイル部ＣＩＬ２は、また、第３のコイル部ＣＩＬ３と第４のコイル部ＣＩＬ４は、磁気的にも容量的にも互いに結合し難くなる。これによって、通信信号の通過帯域が狭くなる懸念を軽減することができる。
【００６９】
また、図６示すように、ＲＦＩＣ素子１００の第１のコイル部ＣＩＬ１、第３のコイル部ＣＩＬ３が、第１の放射電極１４のランド部１４ａに重なり、第２のコイル部ＣＩＬ２、第４のコイル部ＣＩＬ４が、第２の放射電極１６のランド部１６ａに重なっている。すなわち、ＲＦＩＣ素子１００内のコイル部ＣＩＬ１、ＣＩＬ２、ＣＩＬ３、ＣＩＬ４と誘電体基板１２の取り付け面１２ｂとの間に、第１および第２の放射電極１４、１６のランド部１４ａ、１６ａが存在する。ランド部１４ａ、１６ａはそれぞれ開放端電極であり、RF素子１００のコイル部（ＣＩＬ１、ＣＩＬ２、ＣＩＬ３、ＣＩＬ４）は、この２つの電極間にまたがる形で一つのコイルを形成しているので、コイルの開口部を完全にふさぐ一つの電極が形成されない。これにより、ＲＦＩＣ素子１００内のコイル部ＣＩＬ１、ＣＩＬ２、ＣＩＬ３、ＣＩＬ４は、誘電体基板１２の取り付け面１２ｂに取り付けられる物品Ｇの金属面Ｇａの電位の影響を受けにくく、それにより、これらのコイル部ＣＩＬ１、ＣＩＬ２、ＣＩＬ３、ＣＩＬ４、すなわち整合回路１０８は、安定して機能することができる。
【００７０】
以上、上述した構成によれば、無線通信デバイス１０は、物品Ｇの金属面Ｇａに取り付けられても通信可能であって、また可撓性を備え、且つ、高い通信能力を備える、すなわち高い放射効率で電波を放射することができる。このことについて具体的に説明する。
【００７１】
上述したようにおよび図４に示すように、ＲＦＩＣ素子１００の整合回路１０８が、第１および第２の放射電極１４、１６とＲＦＩＣ素子１００のＲＦＩＣチップ１０６との間でインピーダンス整合をとる。また、第２の放射電極１６の寄生インダクタＬ５と、第２の放射電極１６とそれに対向する物品Ｇの金属面Ｇａとの間の浮遊容量Ｃ２とにより、共振回路が形成されている。したがって、無線通信デバイス１０は、例えばＵＨＦ帯の周波数（例えば９００ＭＨｚ）で良好な通信特性を示す。
【００７２】
また、無線通信デバイス１０は、図１に示すように、その誘電体基板１２を介して物品Ｇの金属面Ｇａに取り付けられる。誘電体基板１２の厚みが一様であるために、誘電体基板１２の取り付け面１２ｂに取り付けられる物品Ｇの金属面Ｇａと第１の放射電極１４との間の距離、すなわちこれらの間の浮遊容量Ｃ１は、第１の放射電極１４上の位置によらず一様である。また、第２の放射電極１６と物品Ｇの金属面Ｇａとの間の距離、すなわちこれらの間の浮遊容量Ｃ２も、第２の放射電極１６上の位置によらず一様である。したがって、物品Ｇの種類によらず、図４に示すように、第２の放射電極１４の寄生インダクタＬ５と浮遊容量Ｃ２とによって構成される共振回路の共振周波数が安定する。
【００７３】
さらに、本実施の形態の場合、無線通信デバイス１０は可撓性を備える。すなわち、無線通信デバイス１０の構成要素である、誘電体基板１２、第１の放射電極１４、第２の放射電極１６、およびＲＦＩＣ素子１００が、可撓性の材料から作製されている。そのため、無線通信デバイス１０は、平面のみならず曲面に取り付けられても密着することができる。
【００７４】
したがって、無線通信デバイスは、様々な物品に取り付けられても一様な通信特性を示す。例えば、図９に示すように台車Ｇ１の平面状の金属面Ｇ１ａに平坦な状態で取り付けられても、図１０に示すガスボンベＧ２の曲面状の金属面Ｇ２ａに湾曲した状態で取り付けられても、さらに図１１に示す可撓性の金属薄板から形成されたリング（バンド）Ｇ３の金属面Ｇ３ａに取り付けられて撓んでも、物品の金属面と第１および第２の放射電極１４、１６との間の距離が一様で、それにより一様な通信特性を示す。
【００７５】
さらにまた、本実施の形態の場合、無線通信デバイス１０は、薄型化が可能である。すなわち、通信距離の低下を抑制しつつ薄型化が可能である。
【００７６】
無線通信デバイス１０を薄型化すると、すなわちその誘電体基板１２を薄型化すると（物品Ｇの金属面Ｇａと第１および第２の放射電極１４、１６との間の距離が小さくなると）、物品Ｇの金属面Ｇａと第１および第２の放射電極１４、１６との間の浮遊容量Ｃ１、Ｃ２が大きくなる。浮遊容量Ｃ１、Ｃ２が大きくなると、第１および第２の放射電極１４，１６を流れる電流の多くが浮遊容量Ｃ１、Ｃ２での電界形成に消費され、それにより、これらの放射電極１４、１６からの電波の放射効率が低下する。放射効率が低下すると、低い電波強度で電波が放出されるため、無線通信デバイスの通信距離は短くなる。
【００７７】
しかしながら、第１および第２の放射電極１４、１６の形状により、誘電体基板１２の薄型化を原因とする無線通信デバイスの通信距離の低下を抑制することが可能であることを発明者は見出した。
【００７８】
まず、図２に示すように、第１の放射電極１４と第２の放射電極１６は、その形状が異なる。具体的には、第１の放射電極１４は無線通信デバイス１０の幅方向（Ｘ軸方向）に延在し、第２の放射電極１６は長さ方向（Ｙ軸方向）に延在している。また、第１の放射電極１４の幅Ｗ１および長さＬ１は、第２の放射電極１６の幅Ｗ２および長さＬ２に比べて小さい。
【００７９】
このような第１の放射電極１４と第２の放射電極１６とによれば、第１の放射電極１４に流れる電流の方向と第２の放射電極１６に流れる電流の方向は、実質的に交差する、すなわち実質的に９０度異なる。具体的には、第１の放射電極１４では主に無線通信デバイス１０の幅方向（Ｘ軸方向）に電流が流れ、第２の放射電極１６では主に長さ方向（Ｙ軸方向）に電流が流れる。
【００８０】
このように、第１の放射電極１４に流れる電流の方向と第２の放射電極１６に流れる電流の方向とが実質的に９０度異なる場合、その無線通信デバイス１０は、その誘電体基板１２が薄くても（例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であっても）、長い通信距離（例えば約２．０ｍ以上の通信距離を備えることを、後述のテストによって発明者は確認している。
【００８１】
表１は、発明者がテストした複数の無線通信デバイスのサンプルＡ〜Ｇの形状的特徴と、そのテスト結果である通信距離ｄとを示している。
【表１】
2017014152.tif 000003
【００８２】
サンプルＡ〜Ｄは、図１２に示すような相対的に細長い無線通信デバイス２１０である。サンプルＥ〜Ｇは、図２に示すような相対的に幅広な無線通信デバイス１０である。これらのサンプルＡ〜Ｄ、Ｅ〜Ｇにおける第２の放射電極の長さＬ２は、電波の約半波長である。サンプルＤについては後述する。
【００８３】
これらの無線通信モジュールのサンプルＡ〜Ｇの電極は、アルミニウム膜から作製されている。また、誘電体基板は、２．８の誘電率を備える多孔性のＥＶＡ樹脂から作製されている。さらに、通信距離の測定は、サンプルＡ〜Ｇそれぞれを、物品の金属面を想定した１５ｃｍ×１５ｃｍのアルミニウム箔の中央に配置した状態で実施した。
【００８４】
これらのサンプルを比較すると、特にサンプルＡ、Ｂ、およびＥを比較すると、第１の放射電極の長さＬ１が増加すると通信距離ｄが長くなることが分かる。
【００８５】
なお、第１の放射電極のＬ１の長さが増加すると、無線通信デバイスの幅（Ｘ軸方向のサイズ）が増加する。無線通信デバイスの幅の増加を抑えつつ、第１の放射電極のＬ１の長さを増加させる場合、図１３に示す無線通信デバイス３１０のように、第１の放射電極３１４の両方の端部３１４ｂを曲げてもよい。図１３に示す無線通信デバイス３１０の場合、無線通信デバイス３１０の幅方向（Ｘ軸方向）に延在する第１の放射電極３１４の両方の端部３１４ｂが、約９０度、第２の放射電極３１６側に曲げられている。これにより、無線通信デバイス３１０は、第１の放射電極３１４が曲がることなく直線状に延在する場合に比べて、幅方向についてコンパクトなサイズを備える。
【００８６】
また、誘電体基板の厚さｔ、すなわち第１および第２の放射電極と物品の金属面との間の距離が１ｍｍ以下であっても、ＲＦＩＤタグとしては長距離である約２ｍの通信距離が実現できることが分かる。
【００８７】
さらに、サンプルＢ、Ｄを比較すると、これらは、第２の放射電極の形状と、通信距離とが異なる。サンプルＢの場合、第２の放射電極の長さＬ２が、サンプルＤに比べて長く、且つ、約半波長である。そのため、サンプルＢの通信距離ｄは、ＲＦＩＤタグとしては十分すぎる５．４ｍである。
【００８８】
一方、サンプルＤの場合、第２の放射電極の長さＬ２が半波長より短いが、それでも通信距離ｄは、ＲＦＩＤタグとして十分な２ｍである。これは、図１４に示すように、サンプルＤの無線通信デバイス４１０が、第２の放射電極４１６にくびれ部４１６ｂを備えることによる。
【００８９】
具体的に説明すると、サンプルＤを除くサンプルの場合、第２の放射電極の長さＬ２が約半波長の状態で、第２の放射電極の寄生インダクタと、第２の放射電極と物品の金属面との間の浮遊容量（すなわち誘電体基板の厚さ）とから所望の共振周波数（例えば９００ＭＨｚ）を得る共振回路を構成している。したがって、第２の放射電極の長さＬ２が半波長より短くなると、その寄生インダクタンスが減少し、共振回路の共振周波数が所望の共振周波数からずれる。その結果、無線通信デバイスの感度が低下し、通信距離が短くなる。
【００９０】
図１４に示すように、くびれ部４１６ｂは、第２の放射電極４１６の幅方向（Ｘ軸方向）の両端それぞれに対向し合う切り欠き部を形成することによって構成されている。くびれ部４１６ｂは、すなわち電流が主に流れる方向である第２の放射電極４１６の延在方向（Ｙ軸方向）と直交する断面の面積が他の部分に比べて小さい部分は、電流が集中する電流集中部として機能する。電流が集中すると、第２の放射電極の寄生インダクタンスが増加する。したがって、第２の放射電極の長さＬ２が短くなって減少した寄生インダクタンスを、くびれ部４１６ｂ、すなわち電流集中部によって補うことができる。
【００９１】
サンプルＤの場合、第２の放射電極４１６の長さＬ２が電波の半波長に比べて短いためにサンプルＢに比べて通信距離は短い。しかし、サンプルＤは、第２の放射電極４１６にくびれ部４１６ｂを設けることにより、約２ｍの通信距離ｄを確保している。
【００９２】
したがって、くびれ部の形状を適切に調節することにより、無線通信デバイスの長さ（第２の放射電極の長さＬ２）と通信距離ｄとを所望に調節することができる。例えば、通信距離は数ｍでよいが可能な限りコンパクトなサイズの無線通信デバイスが望まれる場合には、図１４に示すサンプルＤのように、第２の放射電極４１６にくびれ部を設ければよい。一方、サイズは問わないが通信距離は可能な限り長い無線通信デバイスが望まれる場合には、第２の放射電極の長さＬ２を電波の約半波長にすればよい。
【００９３】
このような本実施の形態によれば、物品の金属面に取り付けられても無線通信可能な無線通信デバイスを、通信距離の低下を抑制しつつ薄型化することができる。
【００９４】
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
【００９５】
例えば、上述の実施の形態の場合、図４に示すように、ＲＦＩＣ素子１００は、ＲＦＩＣチップ１０６と、そのＲＦＩＣチップ１０６と第１および第２の放射電極１４、１６との間でインピーダンス整合をとる整合回路１０８とを有する。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。ＲＦＩＣチップ１０６自体のインピーダンスによって該ＲＦＩＣチップ１０６と第１および第２の放射電極１４、１６との間でインピーダンス整合をとることができるのであれば、整合回路１０８を省略してもよい。この場合、ＲＦＩＣチップ１０６そのものがＲＦＩＣ素子１００を構成する。
【００９６】
また、上述の実施の形態の場合、図３に示すように、無線通信デバイス１０の誘電体基板１２の取り付け面１２ｂには、主面１２ａとは異なり、電極などが設けられていない。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
【００９７】
例えば、図１５および図１６に示す無線通信デバイス５１０は、その誘電体基板５１２の取り付け面５１２ｂに導電層（例えば、銅膜、アルミニウム膜など）５１８を備える。この導電層５１８は、誘電体基板５１２の主面５１２ａに設けられた第１および第２の放射電極５１４、５１６に対して直流的に接続されておらず、これらの放射電極５１４、５１６に対して独立した状態である。無線通信デバイス５１０は、この導電層５１８に設けられたシール層（図示せず）を介して、物品Ｇの金属面Ｇａに取り付けられる。
【００９８】
図１６に示すように、誘電体基板５１２の取り付け面５１２ｂに導電層５１８を設ける理由について説明する。
【００９９】
無線通信デバイスが取り付けられる物品の金属面は、必ずしも滑らかな表面とは限らない。金属面が凹凸を備える場合がある。導電層を備えていない取り付け面が凹凸な金属面に取り付けられた場合、第２の放射電極と金属面との間の浮遊容量が、第２の放射電極上の位置によって異なる。すなわち、第２の放射電極に対する浮遊容量が一様でなくなる。同様に、第１の放射電極に対する浮遊容量も一様でなくなる。
【０１００】
無線通信デバイス５１０が取り付けられる物品の金属面がどのような表面形状であっても一様な通信特性を実現するために、図１５および図１６に示す無線通信デバイス５１０は、その誘電体基板５１２の取り付け面５１２ｂに導電層５１８を備える。
【０１０１】
図１５に示すように、導電層５１８は、第１の放射電極５１４全体と第２の放射電極５１６全体に対して誘電体基板５１２を挟んで対向する。それにより、第１の放射電極５１４と導電層５１８（対向する部分）との間に浮遊容量が形成され、第２の放射電極５１６と導電層５１８（対向する部分）との間に浮遊容量が形成される。
【０１０２】
無線通信デバイス５１０がどのような物品に取り付けられても、第１および第２の放射電極５１４、５１６それぞれと導電層５１８との間の浮遊容量は変わらない。それにより、無線通信デバイスが取り付けられる物品の金属面がどのような表面形状であっても、無線通信デバイス５１０は、一様な通信特性を示すことができる。
【０１０３】
なお、この無線通信デバイス５１０の改良の形態である無線通信デバイスが図１７および図１８に示されている。
【０１０４】
図１７および図１８に示す無線通信デバイス６１０も、無線通信デバイス５１０と同様に、その誘電体基板６１２の取り付け面６１２ｂに導電層６１８を備える。しかしながら、図１７に示すように、その導電層６１８は、誘電体基板６１２の主面６１２ａに設けられた第２の放射電極６１６に対して対向するが、第１の放射電極６１４には対向していない。そのため、第２の放射電極６１６と導電層６１８との間にのみ浮遊容量が形成される。
【０１０５】
一方、無線通信デバイス６１０の取り付け面６１２ｂに導電層６１８を介して取り付けられた物品の金属面と第１の放射電極６１４との間に浮遊容量が形成されるが、その容量値は小さい。その理由は、第１の放射電極６１４が、誘電体基板６１２と、空気層（導電層６１８の厚さによって生じる誘電体基板６１２と金属面との間の隙間）とを介して物品の金属面に対向するからである。
【０１０６】
第１の放射電極６１４と物品の金属面との間に形成される浮遊容量が小さいために、第１の放射電極６１４を流れる電流の多くが電波の放射に使用される。したがって、無線通信デバイス６１０の通信距離が、図１６に示す第１の放射電極５１４と導電層５１８とが対向する無線通信デバイス５１０に比べて長い。
【０１０７】
補足すると、上述したようにまた図５に示すように、第２の放射電極とそれに対向する物品の金属面とによって共振回路が構成され、それにより無線通信デバイスの共振周波数が決定されている。したがって、第１の放射電極に対向する導電体の部分の面積がゼロであっても（第１の放射電極に対して厚さ方向に対向する位置に導電体がなくても）、無線通信デバイスの通信特性は実質的には変わらない。
【０１０８】
さらに上述の実施の形態の場合、図１に示すように第１および第２の放射電極１４、１６は、基板状の誘電体部材、すなわち誘電体基板１２に設けられている。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。
【０１０９】
図１９および図２０に示す無線通信デバイス７１０の場合、第１および第２の放射電極７１４、７１６が設けられる誘電体部材７１２は、基板状ではなく、外部と連通する内部空間７１２ｄを備える構造体である。
【０１１０】
具体的には、誘電体部材７１２は、第１および第２の放射電極７１４、７１６が設けられる主面７１２ａと、物体の金属面が取り付けられる取り付け面７１２ｂとの間に、複数の内部空間７１２ｄを備える。誘電体部材７１２はまた、無線通信デバイス７１０を物品に取り付けるためのボルト（図示せず）の通し穴７１２ｃを、その長さ方向（Ｙ軸方向）の両端に備える。
【０１１１】
内部空間７１２ｄを備えることにより、第１および第２の放射電極７１４、７１６それぞれと、取り付け面７１２ｂに取り付けられた物品の金属面との間の浮遊容量が小さくなる（内部空間７１２ｄを備えない場合に比べて）。すなわち、内部空間７１２ｄの空気の比誘電率が約１であるために、浮遊容量が小さくなる。
【０１１２】
このように内部空間７１２ｄを備えることにより、誘電体部材７１２を薄型化することが可能である（内部空間７１２ｄがない場合に比べて）。すなわち、薄型化することによって生じる第１および第２の放射電極７１４、７１８と物体の金属面との間の浮遊容量の増加分を、内部空間７１２ｄによって相殺することができる。
【０１１３】
また、図１９に示すように、電流が集中する（電流密度が高い）ＲＦＩＣ素子１００側の第２の放射電極７１６の角部７１６ｃは、誘電体部材７１２に支持されていない。すなわち、誘電体部材７１２は、第２の放射電極７１６の角部７１６ｃに対向する位置に凹部７１２ｅを備える。
【０１１４】
この凹部７１２ｅにより、第２の放射電極７１６の角部７１６ｃと取り付け面７１２ｂに取り付けられた物品の金属面との間の浮遊容量が小さくなる。その理由は、凹部７１２ｅにより、これらの間に比誘電率が約１の空気の層が設けられるからである。
【０１１５】
凹部７１２ｅによって浮遊容量が小さくなると、電流が集中する第２の放射電極７１６の角部７１６ｃにおいて、この浮遊容量の電界形成に消費される電流が少なくなる（凹部７１２ｅがない場合に比べて）。その分、電波に放射される電流が増加し、放射効率が上がる。その結果、無線通信デバイス７１０の通信距離が長くなる。
【０１１６】
なお、このような凹部７１２ｅは、電流が集中する第１の放射電極７１４の角部に設けることも可能である。
【０１１７】
さらにまた、上述の実施の形態の場合、図１に示すように、第１および第２の放射電極１４、１６の誘電体基板１２の主面１２ａ外部表面に設けられている。しかしながら、第１および第２の放射電極１４、１６が設けられる位置は、誘電体基板の主面に限らない。
【０１１８】
図２１に示す無線通信デバイス８１０の誘電体部材８１２は、内部空間８１２ａと、物品の金属面に取り付けられる取り付け面８１２ｂとを備える。第１および第２の放射電極８１４、８１６は、内部空間８１２ａの天面８１２ｃ（取り付け面８１２ｂから遠い内部表面）に取り付けられる。そのため、第１および第２の放射電極８１４、８１６は、内部空間８１２ａの空気層と、誘電体部材８１２（内部空間８１２ａと取り付け面８１２ｂとの間の部分）とを介して取り付け面８１２ｂに取り付けられた物品の金属面と対向する。空気層を介することにより、第１および第２の放射電極８１４、８１６と物品の金属面との間の浮遊容量を小さくすることができる。これにより、薄型化することによって生じる第１および第２の放射電極８１４，８１６と物体の金属面との間の浮遊容量の増加分を、内部空間８１２ａによって相殺することができる。
【０１１９】
なお、誘電体部材８１２の内部空間の床面（取り付け面８１２ｂに近い内部表面）に導電層を設けてもよい。これにより、取り付け面８１２ｂがどのような物品の金属面に取り付けられても、第１および第２の放射電極８１４、８１６と導電層との間の浮遊容量が一様であるために、無線通信デバイスは一様な通信特性を示すことができる。
【０１２０】
また、図２１に示す無線通信デバイス８１０の改良形態として、第１および第２の放射電極８１４、８１６と物品の金属面との間に、誘電体部材８１２の部分が存在しない形態も可能である。すなわち、誘電体部材８１２をキャップ状（有底筒状）に形成し、その開口縁が取り付け面８１２ｂとして機能する。この場合、第１および第２の放射電極と物品の金属面との間に空気層のみが存在し、それによりこれらの間の浮遊容量をさらに小さくすることができる。その結果、無線通信デバイスをさらに薄型化することができる。
【０１２１】
さらにまた、上述の実施の形態の場合、例えば図１に示す無線通信デバイス１０の場合、第１および第２の放射電極１４、１６とＲＦＩＣ素子１００は、誘電体部材１２の主面１２ａに設けられているが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、第１および第２の放射電極とＲＦＩＣ素子とが誘電体部材に内蔵されてもよい。
【０１２２】
さらにまた、上述の実施の形態の場合、無線通信デバイス１０は、平面のみならず曲面にも取り付け可能とするために、可撓性を備える。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、無線通信デバイスは、可撓性を備えず、平面を備える平板状であってもよいし、あるいは曲面を備える湾曲板状であってもよい。
【０１２３】
加えて、無線通信デバイスは、汎用性を高めるために、通信信号の周波数（すなわち共振周波数）の帯域が拡がるように構成されてもよい。
【０１２４】
図２２は、共振周波数の帯域が拡がるように構成された無線通信デバイスを示している。
【０１２５】
上述の実施の形態で説明したように、無線通信デバイス９１０の共振周波数は、第２の放射電極９１６によって決定される。本実施の形態の場合、無線通信デバイス９１０の共振周波数の帯域が拡がるように、第２の放射電極９１６には、複数の切り欠き部９１６ａ、９１６ｂが形成されている。
【０１２６】
具体的には、第２の放射電極９１６は、幅方向（Ｘ軸方向）の一方の端に設けられて該幅方向の中央に向かって（または中央を越えて）延在する第１の切り欠き部９１６ａを備える。また、幅方向の他方の端に設けられて該幅方向の中央に向かって（または中央を越えて）延在する第２の切り欠き部９１６ｂを備える。
【０１２７】
第１の切り欠き部９１６ａと第２の切り欠き部９１６ｂは、例えばスリット（幅方向に細長い凹部）状である。また、第１の切り欠き部９１６ａと第２の切り欠き部９１６ｂは、長さ方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけて並んでいる。さらに、本実施の形態の場合、第１の切り欠き部９１６ａと第２の放射電極９１６の長さ方向の一端（第１の放射電極９１４から遠い端）との間の距離と、第２の切り欠き部９１６ｂと第２の放射電極９１６の長さ方向の他端との間の距離とが、同一のＡ１である。さらにまた、第１の切り欠き部９１６ａと第２の切り欠き部９１６ｂの幅方向の長さが、同一のＡ２である。
【０１２８】
このような構成の第２の放射電極９１６によれば、無線通信デバイス９１０は、図２３に示す周波数特性を備える。具体的には、図２３に示すように、周波数ｆ１（例えば８６０ＭＨｚ）とｆ２（例えば９３０ＭＨｚ）との間の広い帯域幅ｂｆでアンテナ利得が高い周波数特性を備える。
【０１２９】
図２３に示す帯域幅ｂｆは、図２２に示す距離Ａ１によって決まる。具体的に説明すると、図２２に示すように、第２の放射電極９１６では、２つの異なる共振モードが起こる（２つの異なる定在波ＳＷ１、ＳＷ２が生じる）。すなわち、第２の放射電極９１６において波長が最短であって周波数がｆ２の定在波ＳＷ１が生じる。また、第２の放射電極１５２４において波長が最大であって周波数がｆ１の定在波ＳＷ２が生じる。定在波ＳＷ１が生じる共振モードと定在波ＳＷ２が生じる共振モードとが結合することによって通信信号の周波数の帯域が拡がる。また、その帯域幅ｂｆは、図２２に示す距離Ａ１に比例する。したがって、距離Ａ１を適宜設定することで、所望の共振周波数の帯域幅ｂｆを得ることができる。また、共振周波数の帯域の下限の周波数ｆ１と上限の周波数ｆ２は、第１および第２の切り欠き部９１６ａ、９１６ｂの長さ（Ｘ軸方向）を適宜設定することで所望の値を得ることができる。その結果、無線通信デバイス９１０は、通信信号の周波数（すなわち共振周波数）の帯域が拡がり、より様々な用途に使用できる（汎用性が高まる）。
【０１３０】
なお、図２２に示す無線通信デバイス９１０の場合、第２の放射電極９１６において、幅方向（Ｘ軸方向）の一方の端に１つの第１の切り欠き部９１６ａが設けられ、他方の端に１つの第２の切り欠き部９１６ｂが設けられている。これに代わって、例えば、第１の切り欠き部９１６ａを複数設けるとともに、第２の切り欠き部９１６ｂを複数設けてもよい。この場合、複数の第１の切り欠き部９１６ａと複数の第２の切り欠き部９１６ｂは、第２の放射電極９１６の長さ方向（Ｙ軸方向）に等間隔に交互に並べられる。また例えば、１つの第１の切り欠き部９１６ａのみまたは１つの第２の切り欠き部９１６ｂのみが、第２の放射電極９１６に設けられてもよい。
【０１３１】
加えてまた、本発明の実施の形態に係る無線通信デバイスは、ＵＨＦ帯の周波数の信号の送受信に使用されることに限定されるものではなく、様々な帯域の周波数の信号を送受信するために使用可能である。本発明の実施の形態に係る無線通信デバイスは、例えば、ＨＦ帯の周波数の信号の送受信のために使用されてもよい。
【０１３２】
最後に、本発明の実施の形態に係る無線通信デバイスは、上述では物品の金属面に取り付けられて使用されるものとして説明してきたが、物品の金属面に取り付けなくても、さらに言えば物品に取り付けずに単体でも無線通信可能であることは明らかである。すなわち、本発明の実施の形態に係る無線通信デバイスは、物品の金属面に取り付けられても、物品に取り付けない場合とほぼ同様の通信距離で、無線通信を実行することができる無線通信デバイスである。
【０１３３】
以上、複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、ある実施の形態に対して少なくとも１つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、電波を放射する電極とその電極を支持する誘電体部材とを有する無線通信デバイスであれば適用可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０      無線通信デバイス
１２      誘電体部材
１２ｂ    取り付け面
１４      第１の放射電極
１６      第２の放射電極
１００    ＲＦＩＣ素子
Ｇ        物品
Ｇａ      金属面
【図１】
2017014152.tif 000004
【図２】
2017014152.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017014152.tif 000009
【図７Ａ】
2017014152.tif 000010
【図７Ｂ】
2017014152.tif 000011
【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
2017014152.tif 000013
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月11日(2017.5.11)
【手続補正１】
【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】
物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、
前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、
前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、
前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、
前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、
前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、
前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短く、
前記第１および第２の放射電極が、距離をあけて離れており、前記ＲＦＩＣ素子のみを介して電気的に接続されている、無線通信デバイス。
【請求項２】
前記第１および第２の放射電極に対して独立した状態で前記誘電体部材の取り付け面に設けられた導電層を有する、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項３】
前記第１の放射電極の延在方向長さが、前記第２の放射電極の幅に等しい、請求項１または２に記載の無線通信デバイス。
【請求項４】
前記第２の放射電極が、延在方向と直交する断面の面積が他の部分に比べて小さい電流集中部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項５】
前記第２の放射電極が、幅方向の一方の端に設けられて前記幅方向の中央に向かって延在する第１の切り欠き部を備える、請求項４に記載の無線通信デバイス。
【請求項６】
前記第２の放射電極が、前記幅方向の他方の端に設けられて前記幅方向の中央に向かって延在する第２の切り欠き部を備え、
前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とが、前記第２の放射電極の延在方向に間隔をあけて並んでいる、請求項５に記載の無線通信デバイス。
【請求項７】
前記ＲＦＩＣ素子が、前記第１の端子電極に接続された第１のコイルと、前記第２の端子電極に接続された第２のコイルとを備え、
前記第１の放射電極は、前記第１の端子電極に接続される第１のランド部を備え、 
前記第２の放射電極は、前記第２の端子電極に接続される第２のランド部を備え、
前記金属面から見たとき、前記第１のコイルが前記第１のランド部に比べて前記金属面に遠い状態で前記第１のコイルと前記第１のランド部とが重ねられており、且つ、前記第２のコイルが前記第２のランド部に比べて前記金属面に遠い状態で前記第２のコイルと前記第２のランド部とが重ねられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項８】
前記誘電体部材が、前記第１および第２の放射電極の角部に対向する位置に凹部を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項９】
前記所定の距離が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項１０】
少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に取り付けられた無線通信デバイスを有する物品であって、
前記無線通信デバイスが、
前記物品の金属面に取り付けられる取り付け面を備える誘電体部材と、
前記誘電体部材に設けられ、第１および第２の端子電極を備えるＲＦＩＣ素子と、
前記物品の金属面に対して所定の距離をあけて平行に対向するように前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第１の端子電極に接続されている第１の放射電極と、
前記物品の金属面に対して前記所定の距離をあけて平行に対向するように、前記誘電体部材に設けられ、前記ＲＦＩＣ素子の第２の端子電極に接続されている第２の放射電極と、を有し、
前記第１および第２の放射電極が、互いに交差する方向に延在し、
前記第１の放射電極が、前記第２の放射電極に比べて、幅が小さく且つ延在方向長さが短く、
前記第１および第２の放射電極が、距離をあけて離れており、前記ＲＦＩＣ素子のみを介して電気的に接続されている、物品。
【国際調査報告】
2017014152.tif 000031
2017014152.tif 000032
2017014152.tif 000033
2017014152.tif 000034