(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンス素子を備えた共振回路及び／又は整合回路のうち少なくとも一つを含み、一方主面側に凹部が形成された給電回路基板と、
前記給電回路基板の前記凹部内に実装された無線ＩＣチップと、
前記給電回路基板の前記一方主面及び前記凹部と前記給電回路基板の側面の少なくとも一部とを覆うように配置された基材と、
前記基材に形成され、前記給電回路基板の前記共振回路及び前記整合回路のうち少なくとも一つと電磁界結合し、前記凹部の少なくとも一部を覆う放射板と、
を備えたことを特徴とする、無線ＩＣデバイス。
【請求項２】
前記放射板は、前記給電回路基板の前記側面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項３】
前記放射板は、前記基材の前記給電回路基板から遠い側の主面に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項４】
前記給電回路基板は、複数層が積層された多層基板で形成されていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項５】
前記基材は、フレキシブル基板で形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の無線ＩＣデバイスの前記基材の前記給電回路基板側の主面が物品に貼り付けられ、前記基材と前記物品との間に前記給電回路基板が配置されていることを特徴とする、無線ＩＣデバイス付き物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線ＩＣデバイスに関し、詳しくは、例えばＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる非接触型無線ＩＣメディアや非接触型無線ＩＣタグ等の無線ＩＣデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線ＩＣチップが実装されている無線ＩＣデバイスが種々提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、図６（ａ）の断面図に示すように、剥離シート１０１に導電ペーストや導電インキ等でアンテナ部１０３を形成し、アンテナ部１０３と電気的に導通するように無線ＩＣチップ１０９を実装した後、図６（ｂ）の断面図に示すように、接着シート１１１を密着させ、図６（ｃ）の断面図に示すように、剥離シート１０１を引き剥がすことにより製造される非接触型無線ＩＣメディアが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２９８１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この非接触型無線ＩＣメディアは、接着シート１１１が物品に貼り付けられる。このとき、無線ＩＣチップ１０９は接着シート１１１上に実装されているだけであるため、無線ＩＣチップ１０９が外部に突出し、むき出しになった状態で、物品の外表面に貼り付けられて使用される。外部にむき出しになっている無線ＩＣチップ１０９は、外部からの物理的接触により脱落、破損する危険性が大きい。特にアンテナ部１０３のうち無線ＩＣチップ１０９に接続される配線部分の一部が、宙に浮いた状態になっており、破壊（断線)しやすく、概して接合信頼性が低い構造である。
【０００５】
また、無線ＩＣチップ１０９と、アンテナ部１０３を形成した接着シート１１１とが直接的に接合されている。接着シート１１１を被接着体に貼り付けする際、被接着体の表面に凹凸や曲面が存在すると接着シート１１１の変形に無線ＩＣチップ１０９が追従しなければならず、無線ＩＣチップ１０９への負荷が大きい。そのため、無線ＩＣチップ１０９の破壊の危険性が高く、また、無線ＩＣチップ１０９が破壊しないためには接着シート１１１の貼付箇所に制約が多く、概して汎用性が低い構造である。
【０００６】
また、アンテナ部１０３が実質的に平面形状であるため、指向性が広くない。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑み、無線ＩＣチップの接合信頼性が高く、貼り付け箇所の制約が少なく、小型化してもアンテナの指向性を広くすることができる、無線ＩＣデバイスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した無線ＩＣデバイスを提供する。
【０００９】
無線ＩＣデバイスは、（ａ）インダクタンス素子を備えた共振回路及び／又は整合回路のうち少なくとも一つを含み、一方主面側に凹部が形成された給電回路基板と、(ｂ)前記給電回路基板の前記凹部内に実装された無線ＩＣチップと、(ｃ)前記給電回路基板の前記一方主面及び前記凹部と前記給電回路基板の側面の少なくとも一部とを覆うように配置された基材と、(ｄ)前記基材に形成され、前記給電回路基板の前記インダクタンス素子、前記共振回路及び前記整合回路のうち少なくとも一つと電磁界結合し、前記凹部の少なくとも一部を覆う放射板とを備える。
【００１０】
上記構成において、無線ＩＣチップは、給電回路基板の凹部に配置され、その凹部が基材で覆われている。無線ＩＣチップは、周りが給電回路基板と基材とで取り囲まれ、保護されており、外部からの衝撃は無線ＩＣチップに直接加わらない。そのため、外部からの物理的接触等による無線ＩＣチップの脱落、破損の危険性が低く、無線ＩＣチップの接合信頼性が高い。
【００１１】
また、基材が物品に貼り付けられて変形しても、無線ＩＣチップが基材の変形に追従する必要がないようにすることができる。これによって、無線ＩＣデバイスの貼り付け箇所の制約を少なくし、汎用性を高めることができる。
【００１２】
また、給電回路基板が物品側に配置され、基材が物品と反対側に配置され、物品と基材との間に給電回路基板が挟まれるようにして、無線ＩＣデバイスを物品に貼り付けると、信号の送受信に関わる放射板は、給電回路基板及び物品とは反対側、すなわち無線ＩＣデバイスの外部に突出するように配置されるため、放射板を給電回路基板と同程度まで小型化しても放射特性を広くすることができ、指向性の設計自由度も向上する。
【００１３】
好ましくは、前記放射板は、前記給電回路基板の前記側面の少なくとも一部を覆う。
【００１４】
この場合、放射特性をより広くすることができ、指向性の設計自由度もより向上する。また、放射板が給電回路基板の側面を覆う部分を給電回路基板との電磁界結合に用いることができるので、電磁界結合の制約が少なくなり、設計自由度が向上する。
【００１５】
好ましくは、前記放射板は、前記基材の前記給電回路基板から遠い側の主面に形成されている。
【００１６】
放射板と給電回路基板とは電磁界結合するため、放射板と給電回路とが基材の同じ側に配置されていなくても構わない。物品と基材との間に給電回路基板が挟まれるようにして、無線ＩＣデバイスを物品に貼り付けると、基材で給電回路基板を覆い、保護することができる上、放射板が無線ＩＣデバイスの外部方向へ向いているため、放射特性を向上させることができる。
【００１７】
好ましくは、前記給電回路基板は、複数層が積層された多層基板で形成されている。
【００１８】
この場合、多層基板の内部に受動素子を内蔵することにより、給電回路基板を小型化することができる。
【００１９】
好ましくは、前記基材は、フレキシブル基板で形成されている。
【００２０】
給電回路基板の凹部を覆う基材として、ＰＥＴフィルムのようなフレキシブル基板を用いると、どのような形状の給電回路基板も覆うことができ、耐衝撃性や耐環境性を向上させることができる。
【００２１】
本発明は、上記いずれかの構成の無線ＩＣデバイスが貼り付けられた無線ＩＣデバイス付き物品を提供する。
【００２２】
無線ＩＣデバイス付き物品は、無線ＩＣデバイスの前記基材の前記給電回路基板側の主面が物品に貼り付けられ、前記基材と前記物品との間に前記給電回路基板が配置されている。
【００２３】
この物品は、基材で給電回路基板を覆い、保護することができる上、放射板が無線ＩＣデバイスの外部方向へ向いているため、放射特性が向上する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、無線ＩＣチップに外部からの衝撃等が直接加わらないようにすることができ、アンテナの指向性を広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態として実施例を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００２６】
＜実施例１＞  実施例１の無線ＩＣデバイス１０について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、無線ＩＣデバイス１０の断面図である。図２（ａ）は、図１の線Ａ−Ａ線に沿って切断した断面図である。図２（ｂ）は、図１の線Ｂ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【００２７】
図１に示すように、無線ＩＣデバイス１０は、給電回路基板１２に凹部１４が形成され、この凹部１４内には無線ＩＣチップ１８が収納され、実装されている。給電回路基板１２には、放射板２２が形成されたシート状の基材２０が接合されている。基材２０は、図１及び図２に示すように、中心部が給電回路基板１２の上面１２ａ及び凹部１４と側面１２ｓとを覆うように折り曲げられている。基材２０の周辺部２０ｓは、給電回路基板１２の下面１２ｂと同一面に揃うように折り曲げられ、不図示の物品に貼り付けられる。このとき給電回路基板１２の下面１２ｂは物品に接する。
【００２８】
例えばＲＦ−ＩＤシステムでは、物品に貼り付けられた無線ＩＣデバイス１０に対して、外部から不図示のリーダライタを用い、放射板２２を介して無線ＩＣチップ１８と通信し、無線ＩＣチップ１８に格納されたデータを非接触で読み出す。
【００２９】
給電回路基板１２は、例えばセラミックや樹脂の複数層が積層された多層基板であり、その内部には面内導体１３ａや層間接続導体１３ｂによってインダクタンス素子を含む給電回路が形成されている。例えば、セラミックの場合には、ＬＴＣＣ、ＨＴＣＣ、フェライトであり、樹脂の場合はＬＣＰ等である。多層基板の内部に受動素子を内蔵することで、給電回路基板を小型化することができる。
【００３０】
給電回路は、無線ＩＣチップ１８が動作する動作周波数に対応する共振周波数を有する共振回路を含む。給電回路は、放射板２２と無線ＩＣチップ１８との特性インピーダンスを整合する整合回路を有していてもよい。
【００３１】
なお、給電回路基板は、単層の基板であってもよい。また、給電回路基板の表面のみに給電回路が形成されていてもよい。
【００３２】
図１及び図２（ｂ）に示すように、給電回路基板１２の上面１２ａ側には、少なくとも一つの凹部１４が形成され、凹部１４を取り囲む桟部に、給電回路の結合用電極１６と接着用電極１７とが露出している。なお、結合用電極１６は、凹部１４を取り囲む桟部の４辺のうち一部にのみ配置していてもよい。また、接着用電極１７を無くしてもよい。
【００３３】
図１に示すように、給電回路基板１２の凹部１４の底面１４ａに露出する電極１５には、無線ＩＣチップ１８が、Ａｕバンプ、Ａｇバンプ、はんだバンプなどを利用するフリップチップ接合やＡｇナノ接合によって、接合材１９を介して実装されている。ダイボンディング、ワイヤボンディングによる接合を利用したり、これらの接合を組み合わせたりして実装してもよい。無線ＩＣチップ１８の上面１８ａは、隙間２３を設けて、基材２０又は放射板２２で覆われている。
【００３４】
図示していないが、無線ＩＣチップ１８の接合信頼性をより強固にするため、無線ＩＣチップ１８と給電回路基板１２との間の隙間１９ｓに、アンダーフィル樹脂を充填し、無線ＩＣチップ１８と給電回路基板１２との電気的接続の保持を強化してもよい。
【００３５】
基材２０はシート状であり、例えば、紙、ＰＥＴフィルム、フレキシブル樹脂などの絶縁性材料を用いる。
【００３６】
基材２０をＰＥＴフィルムなどのフレキシブル基板で形成すると、耐衝撃性や耐環境性を向上させることができるので、好ましい。すなわち、フレキシブル基板は、どのような形状の給電回路基板１２も覆うことができるので、給電回路基板１２にそり等があった場合でも、給電回路基板１２の凹部１４を確実に覆い、給電回路基板１２に確実に接合することができる。また、表面に凹凸やうねりのある物品にも、無線ＩＣデバイス１０を貼り付けることができる。
【００３７】
基材２０は、給電回路基板１２に対向する下面２０ｂに、導電材料により放射板２２が形成されている。放射板２２は、例えばＡｇ粒子含有樹脂の印刷、インクジェットやフォトリソグラフィによる微細配線などにより形成する。
【００３８】
放射板２２は、給電回路基板１２の凹部１４を覆う位置と、給電回路基板１２の結合用電極１６に対向する位置とに形成され、放射板２２は結合用電極１６と電磁界により結合している。放射板２２と結合用電極１６とを電磁界により結合させることができれば、放射板２２が結合用電極１６に対向しない構成とすることも可能である。
【００３９】
基材２０の主面２０ａ，２０ｂのうち給電回路基板１２と同じ側、すなわち下面２０ｂに放射板２２が形成されていると、給電回路基板１２の結合用電極１６と放射板２２との電磁界による結合を安定化させやすい。
【００４０】
放射板２２は、適宜なアンテナ形状を含むように形成され、給電回路基板１２の結合用電極１６から電磁界結合を介して供給された例えばＵＨＦ帯の送信信号を空中に放射し、かつ、受け取った受信信号を、電磁界結合を介して給電回路基板１２の給電回路に供給する。
【００４１】
給電回路基板１２の上面１２ａと、基材２０の下面２０ｂ又は放射板２２との間は、絶縁性の粘着シート(市販シールの粘着面の粘着性薄膜)、接着材等の不図示の接合材を介して、接合されている。絶縁性の接合材を介して、給電回路基板１２の上面１２ａに露出する結合用電極１６と放射板２２とが電磁界により結合し、給電回路基板１２の結合用電極と放射板２２とは直流的に導通しない。
【００４２】
放射板２２と給電回路基板１２の結合用電極１６とを電磁界により結合すると、放射板２２と給電回路基板１２の結合用電極１６とを導体で電気的に接続する場合よりも、給電回路基板１２と放射板２２との位置合わせの精度を緩和することができるので、製造が容易になり、量産しやすい。また、無線ＩＣチップ１８は、絶縁性の接合材により放射板２２から絶縁され、直流的な導通がないので、放射板２２からの静電気などにより無線ＩＣチップ１８が破壊されることを防ぐことができる。
【００４３】
無線ＩＣデバイス１０の無線ＩＣチップ１８は、給電回路基板１２の凹部１４内に実装され、基材２０で覆われ、外部に露出しないため、外部からの物理的接触を受けない。また、無線ＩＣチップ１８は基材２０や放射板２２に接していないため、基材２０側からの衝撃や変形は、無線ＩＣチップ１８に直接加わらない。そのため、無線ＩＣチップ１８が脱落、破損する危険性が低く、無線ＩＣチップ１８の接合信頼性が高い。
【００４４】
また、基材２０の周辺部２０ｓが物品の凹凸面や曲面に貼り付けられる際に変形しても、給電回路基板１２の凹部１４に実装された無線ＩＣチップ１８は、基材２０の変形に追従する必要がない。そのため、無線ＩＣデバイス１０は、貼り付け箇所の制約が少なく、汎用性が高い。
【００４５】
さらに、シート状の基材２０で給電回路基板１２を覆うため、クッション効果を有し、外部からの衝撃に強い。
【００４６】
無線ＩＣデバイス１０は、基材２０の周辺部２０ｓの下面２０ｂが物品に貼り付けられた状態で使用される。このとき、物品と基材２０との間に給電回路基板１２が挟まれ、信号の送受信に関わる放射板２２は、給電回路基板１２の上面１２ａ側、すなわち物品とは反対側に配置され、物品から離れた位置に配置される。そのため、物品と給電回路基板との間に放射板が配置される場合と比べると、放射板２２を給電回路基板１２と同程度まで小型化しても放射特性を広くすることができ、指向性の設計自由度も向上する。
【００４７】
＜実施例２＞  図３の断面図に示すように、実施例２の無線ＩＣデバイス１０ａは、大略、実施例１と同様に構成されている。以下では、実施例１との相違点を中心に説明し、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用いる。
【００４８】
図３に示すように、基材２０に形成された放射板２２ａは、給電回路基板１２の上面１２ａ及び凹部１４に対向する部分に加え、給電回路基板１２の側面１２ｓに対向する部分２２ｓにも形成されている。
【００４９】
このように放射板２２が給電回路基板１２の側面１２ｓを覆うことにより、放射板２２ａの放射特性がより広くなり、指向性の設計自由度がより向上する。
【００５０】
また、無線ＩＣデバイス１０ａは、実施例１と異なり、給電回路基板１２の内部に給電回路の結合用電極１６ａが配置され、結合用電極１６ａは給電回路基板１２の上面１２ａに露出していない。結合用電極１６ａと放射板２２とは、電磁界により結合される。結合用電極１６ａが外部に露出していないので、給電回路基板１２と基材２０との接合に用いる接合材は、導通／絶縁性を問わない。
【００５１】
放射板２２の給電回路基板１２の側面１２ｓに対向する部分２２ｓは、給電回路基板内の結合用電極１６ａと電磁界により結合させることも可能である。そのため、電磁界結合の制約が少なくなり、設計自由度が向上する。
【００５２】
＜実施例３＞  図４の断面図に示すように、実施例３の無線ＩＣデバイス１０ｂは、実施例２の無線ＩＣデバイス１０ａと、略同じ構成である。
【００５３】
実施例３の無線ＩＣデバイス１０ｂは、実施例２の無線ＩＣデバイス１０ａと異なり、放射板２２ｂが、基材２０の給電回路基板１２とは反対側の上面２０ａに形成されている。放射板２２ｂは、基材２０の給電回路基板１２と同じ側の下面２０ｂに形成されていなくても、給電回路基板１２の結合用電極１６ａと電磁界による結合する。放射板２２ｂは、実施例１と同様に、給電回路基板１２の側面１２ｓを覆う部分２２ｔを有する。
【００５４】
実施例３の無線ＩＣデバイス１０ｂは、放射板２２ｂが無線ＩＣデバイス１０ｂの外部方向へ向いているため、放射特性を向上させることができる。なお、結合用電極１６ａは、実施例１に記載のように、凹部１４を取り囲む桟部表面に露出していても構わない。
【００５５】
＜実施例４＞  実施例４の無線ＩＣデバイス付き物品１について、図５を参照しながら説明する。
【００５６】
図５の断面図に示すように、実施例４の無線ＩＣデバイス付き物品１は、実施例３の無線ＩＣデバイス１０ｂの基材２０の周辺部２２ｓが、粘着層４を介して物品２に貼り付けられている。粘着層４には、基材２０と給電回路基板１２とを接合する接合材と同じものを用いても、異なるものを用いてもよい。無線ＩＣデバイス１０ｂと無線ＩＣデバイス付き物品１とを連続的に製造する場合には、同じ接合材を用いると、工程を簡略化することが可能である。
【００５７】
＜まとめ＞  以上に説明したように、無線ＩＣチップは、給電回路基板の凹部に配置され、その凹部が基材で覆われているので、外部から物理的接触を受けないため、無線ＩＣチップが脱落したり、破損する危険性が低く、無線ＩＣチップの接合信頼性が高い。
【００５８】
無線ＩＣデバイスが物品に貼り付けられたとき、放射板は給電回路基板よりも外側（物品と反対側)に配置されるため、放射板が給電回路基板よりも内側（物品側)に配置される場合と比べると、給電回路基板と同程度まで放射板を小型化しても放射特性が向上する。さらに、放射板が給電回路基板の上面から側面までを覆うようにすると、放射特性をより広くすることができ、指向性の設計自由度もより向上する。
【００５９】
また、無線ＩＣデバイスのシート状の基材の周辺部を物品に貼り付けたとき、給電回路基板の凹部に実装された無線ＩＣチップは基材の変形に追従する必要がないため、貼り付け箇所の制約が少なく、汎用性が高い。
【００６０】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【００６１】
例えば、放射板と給電回路基板とが電磁波ではなく、電界だけ、磁界だけを利用して、電磁界結合されてもよい。また、基材又は放射板と無線ＩＣチップとが接するようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例１）
【図２】無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例１）
【図３】無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例２）
【図４】無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例３）
【図５】物品に無線ＩＣデバイスが貼り付けられた状態を示す断面図である。（実施例４）
【図６】無線ＩＣデバイスの製造工程を示す断面図である。（従来例）
【符号の説明】
【００６３】
１  無線ＩＣデバイス付き物品
２  物品
１０，１０ａ，１０ｂ  無線ＩＣデバイス
１２  給電回路基板
１２ａ  上面（一方主面）
１２ｂ  下面
１２ｓ  側面
１４  凹部
１６，１６ａ  結合用電極
１８  無線ＩＣチップ
２０  基材
２２，２２ａ，２２ｂ  放射板
【図１】
0005029253.tif 000002
【図２】
0005029253.tif 000003
【図３】
0005029253.tif 000004
【図４】
0005029253.tif 000005
【図５】
0005029253.tif 000006
【図６】
0005029253.tif 000007