無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品
【課題】放射導体やグランド導体の取付けを容易なものとし、導体間の接続信頼性の向上を図る。
【解決手段】誘電体ブロック30と、ブロック30の第1主面に設けられた放射導体11と、ブロック30の第2主面に設けられたグランド導体12と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子50と放射導体11及びグランド導体12とを接続する給電導体13,14と、放射導体11とグランド導体12とを接続する短絡導体15とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス。少なくとも放射導体11、グランド導体12、給電導体13,14及び短絡導体15は、それぞれ平板状をなす金属導体10として構成されている。金属導体10は、放射導体11部分がブロック30の第1主面に配置され、グランド導体12部分がブロック30の第2主面に配置され、給電端子13,14部分が主としてブロック30の側面に配置され、短絡導体15部分が主としてブロック30の側面に配置されている。
【解決手段】誘電体ブロック30と、ブロック30の第1主面に設けられた放射導体11と、ブロック30の第2主面に設けられたグランド導体12と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子50と放射導体11及びグランド導体12とを接続する給電導体13,14と、放射導体11とグランド導体12とを接続する短絡導体15とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス。少なくとも放射導体11、グランド導体12、給電導体13,14及び短絡導体15は、それぞれ平板状をなす金属導体10として構成されている。金属導体10は、放射導体11部分がブロック30の第1主面に配置され、グランド導体12部分がブロック30の第2主面に配置され、給電端子13,14部分が主としてブロック30の側面に配置され、短絡導体15部分が主としてブロック30の側面に配置されている。
【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ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の情報管理システムとして、リーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグ（無線通信デバイスとも称する）とを非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。このＲＦＩＤシステムとしては、１３ＭＨｚ帯の高周波を用いたＨＦ帯、９００ＭＨｚ帯の高周波を用いたＵＨＦ帯が一般的に使用されている。通常、ＨＦ帯に使用される無線ＩＣタグではコイル状のアンテナが用いられており、ＵＨＦ帯で使用される無線ＩＣタグではダイポール型アンテナ、ループ型アンテナや逆Ｆ型アンテナなど各種のアンテナが用いられている。
【０００３】
ＵＨＦ帯にて使用されている逆Ｆ型アンテナとしては、例えば、特許文献１〜４に開示されているように、誘電体基板の表面に平板状の放射導体、裏面に平板状のグランド導体を設けた構造が一般的である。こうした逆Ｆ型アンテナは、基板の裏面にグランド導体が設けられているため、タグの取付け対象物品が金属物であっても動作可能であり、また、放射導体をグランド導体に対して所定のギャップを介して平行に設けることができるため、アンテナの小型化、薄型化を実現できる。
【０００４】
ところで、特許文献１〜４に開示された逆Ｆ型アンテナでは、放射導体と給電回路とを接続するための給電導体や、放射導体とグランド導体とを接続するための短絡導体は、誘電体基板に形成されたスルーホール導体やビアホール導体によって構成されている。
【０００５】
しかしながら、スルーホール導体やビアホール導体は、一般に、誘電体基板への貫通孔の形成、該貫通孔へのめっき膜の形成や導電性ペーストの充填といったプロセスが必要で、そのプロセスは煩雑である。また、スルーホール導体やビアホール導体と放射導体やグランド導体のような平面状の導体との電気的接続は信頼性を保持することが困難である。さらに、スルーホール導体やビアホール導体と平面状の導体とは材料が異なるため、接続部における抵抗が大きくなりやすい。しかも、タグが貼着される物品は様々な形状を有し、特に、ガスボンベなど湾曲面にタグを貼着する場合、タグに可撓性が求められるが、誘電体基板の曲げや撓みに追従できるスルーホール導体やビアホール導体を形成するのは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３３８４７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９４９６号公報
【特許文献３】特開２００８−０８４３０８号公報
【特許文献４】特開２００９−０６５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、放射導体やグランド導体の取付けが容易で導体間の接続信頼性に優れた無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態である無線通信デバイスは、
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスであって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の形態である無線通信デバイスの製造方法は、
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスの製造方法であって、
平板状をなす金属導体をパターニングして、少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体を形成する工程と、
前記金属導体の放射導体部分を前記誘電体ブロックの第１主面に配置し、前記グランド導体部分を前記誘電体ブロックの第２主面に配置し、前記給電端子部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置し、前記短絡導体部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の形態である無線通信デバイス付き金属物品は、
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス付き金属物品であって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする。
【００１１】
前記無線通信デバイスにおいては、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体は平板状をなす金属導体で構成され、スルーホール導体やビアホール導体を形成する必要がないため、製造が容易であり、かつ、導体間の接続信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射導体やグランド導体の取付けが容易で導体間の接続信頼性に優れた無線通信デバイス及び無線通信デバイス付き金属物品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）はその概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は等価回路図である。
【図２】第１実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は外観斜視図である。
【図３】第１実施例である無線通信デバイスの使用状態を示す斜視図である。
【図４】第１実施例である無線通信デバイスの他の使用状態を示す垂直断面図である。
【図５】第１実施例である無線通信デバイスの変形例１を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は使用状態の側面図である。
【図６】第１実施例である無線通信デバイスの変形例２を示す平面図である。
【図７】第１実施例である無線通信デバイスの変形例３を示す平面図である。
【図８】第１実施例である無線通信デバイスの変形例４を示す平面図である。
【図９】第２実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は外観斜視図である。
【図１０】第３実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は部分垂直断面図である。
【図１１】第４実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）はその概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は等価回路図である。
【図１２】第４実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は外観斜視図である。
【図１３】第５実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は等価回路図である。
【図１４】第６実施例である無線通信デバイスの概略構成を示す斜視図である。
【図１５】第７実施例である無線通信デバイスの概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（無線通信デバイスの概略説明）
まず、本発明に係る無線通信デバイスについてその概略を説明する。この無線通信デバイスは、誘電体ブロックに取り付けた逆Ｆアンテナを備えている。逆Ｆアンテナは、モノポール型アンテナである放射導体を９０°に折り曲げ、さらにその給電点の近傍に短絡導体を設けることによってインピーダンスの整合を図ったアンテナであり、モノポール型アンテナやループ型アンテナに比べて小型化、薄型化が可能である。
【００１６】
前記逆Ｆ型アンテナは、主に放射素子として機能する放射導体と、該放射導体に対向配置されたグランド導体と、高周波信号を処理する無線通信素子と放射導体及びグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される。放射導体は誘電体ブロックの第１主面に設けられ、グランド導体は誘電体ブロックの第２主面に設けられ、給電導体及び短絡導体が主として誘電体ブロックの側面に設けられている。
【００１７】
誘電体ブロックとしては、セラミックや樹脂あるいは紙などを素材とすることができ、特に、ガスボンベのような湾曲面に貼着される無線通信デバイスの場合、可撓性を有することが好ましい。可撓性を有する誘電体ブロックとしては、例えば、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂のような弾性素材（エラストマ）を用いることができる。なお、平面に貼着される無線通信デバイスの場合、必ずしも可撓性を有する必要はなく、セラミックやエポキシ樹脂などの硬質素材を用いることができる。また、誘電体ブロックは第１主面及び第２主面を有する直方体形状であることが好ましいが、これに限定するものではない。平面視で楕円形状や円形状であってもよい。誘電体ブロックは全体が均一な材料で形成されている必要はなく、様々な誘電率を有する誘電体を組み合わせてもよく、内部に空洞を有していてもよい。
【００１８】
前記逆Ｆ型アンテナにおいて、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体は、平板状をなす金属導体として構成され、該金属導体は誘電体ブロックに巻き付けられている。具体的には、放射導体部分が誘電体ブロックの第１主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第２主面に配置され、給電端子部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置される。
【００１９】
平板状をなす金属導体は、誘電体ブロックに巻き付けることができるように折り曲げ加工が可能な金属薄板を使用することが好ましい。金属薄板は、硬質なものであってもよいが、特に、ガスボンベのような湾曲面に貼着される無線通信デバイスの場合、可撓性を有することが好ましい。また、金属導体として、金属フープ材のような金属薄板を単独で用いてもよいが、ＰＥＴなどの基材フィルムに金属箔（銅箔やアルミ箔）をラミネートしたもの、導電性薄膜を成膜したものを用いてもよい。金属材料としては銅や銀を主成分とする比抵抗の小さな材料を好適に用いることができる。
【００２０】
本無線通信デバイスがガスボンベのような湾曲面に貼着される場合、デバイスが湾曲面に沿うことを助長するために、金属導体はその全面が誘電体ブロックに接着・固定されていないことが好ましく、金属導体と誘電体ブロックとの間には非接着領域が設けられていることが好ましい。特に、給電導体及び短絡導体を含んで形成されるループ部分は、逆Ｆ型アンテナにおけるインピーダンスの整合を図っていることから、このループ部分を誘電体ブロックに固定し、他の部分を誘電体ブロックに固定しないことが好ましい。
【００２１】
前記無線通信デバイスによれば、逆Ｆ型アンテナを構成する放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体を平板状をなす金属導体にて形成し、該金属導体を誘電体ブロックに巻き付けることによって構成しているため、即ち、これらの導体を金属導体の折り曲げ加工によって構成しているため、スルーホール導体やビアホール導体のように、誘電体ブロックに貫通孔を形成したり、該貫通孔へのめっき膜の形成や導電ペーストの充填といった複雑なプロセスを用いる必要がない。また、スルーホール導体やビアホール導体と平板状の金属導体との接続部は電気的抵抗値が大きくなってしまうが、これを解消し、平板状の放射導体やグランド導体の接続信頼性を容易に保つことができる。さらに、無線通信デバイスを貼着する対象物である物品には様々な形状を有しているが、湾曲面に貼着する場合であっても、それぞれの導体の接続信頼性が損なわれることはない。
【００２２】
無線通信デバイスにあっては、無線ＩＣ素子が搭載されている。この無線ＩＣ素子は、信号処理回路やメモリ回路などを有しており、基本的には半導体集積回路チップとして構成されていることが好ましい。無線ＩＣ素子としては、ベアチップであってもよく、パッケージＩＣとして構成されていてもよい。無線ＩＣ素子は、給電導体に接続され、給電導体に直接的に搭載（即ち、金属導体に搭載）されていてもよく、あるいは、高周波線路を介して給電導体に接続されていてもよい。即ち、無線ＩＣ素子は誘電体ブロックに取り付けられていてもよく、あるいは、他の基板に設けられていてもよい。また、無線ＩＣ素子は半導体集積回路チップを整合回路や共振回路を有する給電回路基板に搭載されたものであってもよい。
【００２３】
金属導体は無線ＩＣ素子が内側となるように誘電体ブロックに巻き付けられていることが好ましく、誘電体ブロックには無線ＩＣ素子を収容するためのキャビティが設けられていることが好ましい。これにより、誘電体ブロックが無線ＩＣ素子の保護材として機能する。
【００２４】
前記無線通信デバイスの製造方法は、第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と放射導体及びグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスの製造方法であって、平板状をなす金属導体をパターニングして、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体を形成する工程と、金属導体を、放射導体部分が誘電体ブロックの第１主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第２主面に配置され、給電端子部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置されるように、誘電体ブロックに巻き付ける工程と、を備えている。
【００２５】
前記無線通信デバイスは、主としてＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムに用いられるが、サイズなどに応じてＨＦ帯やそれ以下の周波数帯のＲＦＩＤシステムに用いることができ、あるいは、ＵＨＦ帯よりも高周波側の帯域を利用したＲＦＩＤシステムに用いることも可能である。
【００２６】
ところで、前記無線通信デバイスは、特に、金属物品に貼着することにより無線通信デバイス付き金属物品として構成することができる。無線通信デバイスをそのグランド導体を金属面に向けて接着剤などを介して貼着することにより、グランド導体と金属物品とが容量を介して結合する。この容量は使用周波数において電気的に直結する容量であればよい。なお、グランド導体と金属物品とは直接電気的に接続されていてもよい。
【００２７】
（第１実施例、図１〜図４参照）
第１実施例である無線通信デバイス１Ａは、図１（Ａ）に示すように、金属導体１０と無線ＩＣ素子５０とを備えている。金属導体１０にて上段に水平に位置する放射導体１１と下段に水平に位置するグランド導体１２が構成され、さらに、放射導体１１及びグランド導体１２のそれぞれの側部が折り曲げられて互いに対向する給電導体１３，１４が構成され、放射導体１１とグランド導体１２との側部が折り曲げた状態で連結された短絡導体１５が構成されている。
【００２８】
無線ＩＣ素子５０は、ＲＦ信号を処理するもので、給電導体１３，１４に接合されている。即ち、無線ＩＣ素子５０の一対の入出力電極（図示せず）が給電導体１３，１４の対向する部分に接合されている。この接合は、半田バンプなどによる電気的な直接結合（ＤＣ接続）であるが、電磁界結合であってもよい。
【００２９】
ここで、無線通信デバイス１Ａの構成をその製造方法とともに説明する。まず、図２に示す誘電体ブロック３０及び支持フィルム２０の表面に設けた金属導体１０を準備する。金属導体１０は、前述のように、放射導体１１、グランド導体１２、給電導体１３，１４及び短絡導体１５が展開状態で形成されている。給電導体１３，１４には無線ＩＣ素子５０が既に接合されている。これらの各部材の材料は前述のものが使用されている。
【００３０】
ここで、誘電体ブロック３０の上面から側面及び下面にわたって金属導体１０を保持した支持フィルム２０を巻き付けるようにして接着する。このとき、放射導体１１は誘電体ブロック３０の上面に位置し、給電導体１３，１４及び短絡導体１５は主として誘電体ブロック３０の側面に位置し、グランド導体１２は誘電体ブロック３０の下面に位置する。接着剤は支持フィルム２０の裏面に塗布されているが、誘電体ブロック３０の表面に塗布されていてもよく、あるいは両面接着テープを使用してもよい。なお、金属導体１０がその折曲げ形状を保持できる材料で形成されていれば、接着剤は必ずしも必要ではない。
【００３１】
以上のごとく製造された無線通信デバイス１Ａは図３に示す外観をなしている。無線ＩＣ素子５０は金属導体１０の外側に接合されている。本無線通信デバイス１Ａにあっては、図１（Ｂ）の等価回路に示す逆Ｆ型アンテナとして機能する。ここで、給電導体１３，１４と短絡導体１５と放射導体１１の一部とグランド導体１２の一部とでループ電流経路ｉが形成される。また、逆Ｆ型アンテナとしての有効長さはＬである。
【００３２】
前記ループ電流経路ｉは、無線ＩＣ素子５０と放射導体１２とのインピーダンスの整合に寄与する。そして、放射導体１２の幅寸法や長さ、給電導体１３，１４及び短絡導体１５の接続位置、給電導体１３，１４及び短絡導体１５の幅寸法や長さ、放射導体１１とグランド導体１２との間隔などで、共振周波数や共振抵抗、動作帯域などのアンテナ特性が規定される。
【００３３】
本無線通信デバイス１Ａは、図３に示すように、金属物品６１の表面に貼着されて使用される（無線通信デバイス付き金属物品とも称することができる）。この場合、グランド導体１２が金属物品６１に直接電気的に接続されることになり、放射特性としては金属物品６１の法線方向に指向性が生じ、ＲＦＩＤシステムのリーダライタとの通信が可能である。
【００３４】
また、無線通信デバイス１Ａは、図４に示すように、樹脂製の保護ケース６０に収容した状態で金属物品６１の表面に接着剤６２を介して貼着されてもよい（無線通信デバイス付き金属物品とも称することができる）。この場合、グランド導体１２は金属物品６１に対して保護ケース６０の底部６０ａ及び接着剤６２を介して容量結合することになる。この容量は使用周波数において電気的に直結する容量であればよい。
【００３５】
この無線通信デバイス付き金属物品にあっては、保護ケース６０を使用することで、無線通信デバイス１Ａの耐環境性が良好なものとなる。なお、図３及び図４では、金属物品６１を本無線通信デバイス１Ａの補助的な放射素子として使用する形態を示しているが、本無線通信デバイス１Ａは金属と結合させることなく、単独でもリーダライタと比較的短い距離ではあるが通信が可能である。
【００３６】
（変形例、図５〜図８参照）
前記第１実施例では、支持フィルム２０の裏面全体を誘電体ブロック３０に接着する構成を採用している。しかし、無線通信デバイス１Ａがガスボンベのような湾曲面に貼着される場合、デバイス１Ａが湾曲面に沿うことを助長するために、金属導体１０はその全面が誘電体ブロック３０に接着・固定されていないことが好ましく、金属導体１０と誘電体ブロック３０との間には非接着領域が設けられていることが好ましい。以下に非接着領域を設けた変形例を説明する。
【００３７】
変形例１は、図５（Ａ）に示すように、斜線を付した部分を非接着領域Ｎとしたものである。このように誘電体ブロック３０に対して部分的に非接着領域Ｎを設けることで、図５（Ｂ）に示すように、デバイス１Ａを金属物品６１の湾曲面に貼着した場合、非接着領域Ｎにおいて金属導体１０（支持フィルム２０）と誘電体ブロック３０とが滑りを生じ、誘電体ブロック３０及び金属導体１０が湾曲しやすくなる。特に、給電導体１３，１４及び短絡導体１５を含んで形成されるループ部分は、逆Ｆ型アンテナにおけるインピーダンスの整合を図っていることから、このループ部分を誘電体ブロック３０に固定し、他の部分を誘電体ブロック３０に固定しないことが好ましい。
【００３８】
変形例２は、図６に示すように、前記変形例１をさらに徹底させたもので、給電導体１３，１４及び短絡導体１５が位置する部分を残して放射導体１１及びグランド導体１２の位置する部分のほとんどを非接着領域Ｎとしたものである。前記ループ部分のみを接着・固定することで、デバイス１Ａの可撓性を十分に発揮させ、かつ、インピーダンスの変動を最小限に抑えることができる。
【００３９】
図７に示す変形例３のように、放射導体１１及びグランド導体１２が位置する右端部分のみを接着して他の部分を非接着領域Ｎとしてもよい。また、図８に示す変形例４のように、放射導体１１、給電導体１３，１４及び短絡導体１５が位置する部分を接着し、グランド導体１２が位置する部分を非接着領域Ｎとしてもよい。さらに、支持フィルム２０に関しては、放射導体１１とグランド導体１２との間に切込み部２１を形成するようにした。これにて、デバイス１Ａの湾曲時に前記ループ部分への影響、即ち、インピーダンスの変動が極力少なくなり、かつ、デバイス１Ａの可撓性を確保できる。
【００４０】
（第２実施例、図９参照）
第２実施例である無線通信デバイス１Ｂは、図９に示すように、支持フィルムを用いることなく、金属導体１０を誘電体ブロック３０に直接巻き付けたものである。また、放射導体１１は相対的に幅狭く形成し、その分、短絡導体１５は長く形成されている。また、給電導体１４も長く形成され、給電導体１３，１４に接合された無線ＩＣ素子５０は誘電体ブロック３０の上面に配置されることになる。本無線通信デバイス１Ｂでは金属導体１０としてフープ材を用いることができる。金属導体１０のどの部分を誘電体ブロック３０に接着するかは任意である。
【００４１】
本無線通信デバイス１Ｂにおける金属導体１０の逆Ｆ型アンテナとしての機能は前記第１実施例と同様である。
【００４２】
（第３実施例、図１０参照）
第３実施例である無線通信デバイス１Ｃは、図１０に示すように、無線ＩＣ素子５０が金属導体１０の内側に接合されており、金属導体１０を誘電体ブロック３０に巻き付けた状態で無線ＩＣ素子５０は誘電体ブロック３０の側面に形成したキャビティ３１に収容されている。その他の構成は前記第１実施例と同様である。なお、本無線通信デバイス１Ｃにおいて、金属導体１０は支持フィルム２０の裏面側に設けられている。
【００４３】
（第４実施例、図１１及び図１２参照）
第４実施例である無線通信デバイス１Ｄは、図１１（Ａ）及び１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、給電導体１３，１４と短絡導体１５との配置を入れ替えたもの、即ち、給電導体１３，１４を外側に、短絡導体１５を内側に配置したものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。
【００４４】
本無線通信デバイス１Ｄにあっても、図１１（Ｂ）の等価回路に示す逆Ｆ型アンテナとして機能する。逆Ｆ型アンテナとしての有効長さはＬである。
【００４５】
（第５、第６及び第７実施例、図１３〜図１５参照）
前述のように、給電導体１３，１４及び短絡導体１５を含むループ電流経路はインピーダンスの整合機能を有している。そこで、ループ電流経路を種々に変更することにより、インピーダンスをより広範囲に整合させることができる。
【００４６】
第５実施例である無線通信デバイス１Ｅは、図１３（Ａ）に示すように、前記第４実施例における短絡導体１５を２本設けたものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。本無線通信デバイス１Ｅにおける等価回路は図１３（Ｂ）に示すとおりである。
【００４７】
第６実施例である無線通信デバイス１Ｆは、図１４に示すように、短絡導体１５の幅寸法を相対的に大きくしたものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。
【００４８】
第７実施例である無線通信デバイス１Ｇは、図１５に示すように、給電導体１３，１４の幅寸法を相対的に大きくしたものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。
【００４９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明は、無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品に有用であり、特に、放射導体やグランド導体の取付けが容易で導体間の接続信頼性が向上する点で優れている。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ〜１Ｇ…無線通信デバイス
１０…金属導体
１１…放射導体
１２…グランド導体
１３，１４…給電導体
１５…短絡導体
３０…誘電体ブロック
３１…キャビティ
５０…無線ＩＣ素子
６１…金属物品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信デバイス、特にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の情報管理システムとして、リーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグ（無線通信デバイスとも称する）とを非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。このＲＦＩＤシステムとしては、１３ＭＨｚ帯の高周波を用いたＨＦ帯、９００ＭＨｚ帯の高周波を用いたＵＨＦ帯が一般的に使用されている。通常、ＨＦ帯に使用される無線ＩＣタグではコイル状のアンテナが用いられており、ＵＨＦ帯で使用される無線ＩＣタグではダイポール型アンテナ、ループ型アンテナや逆Ｆ型アンテナなど各種のアンテナが用いられている。
【０００３】
ＵＨＦ帯にて使用されている逆Ｆ型アンテナとしては、例えば、特許文献１〜４に開示されているように、誘電体基板の表面に平板状の放射導体、裏面に平板状のグランド導体を設けた構造が一般的である。こうした逆Ｆ型アンテナは、基板の裏面にグランド導体が設けられているため、タグの取付け対象物品が金属物であっても動作可能であり、また、放射導体をグランド導体に対して所定のギャップを介して平行に設けることができるため、アンテナの小型化、薄型化を実現できる。
【０００４】
ところで、特許文献１〜４に開示された逆Ｆ型アンテナでは、放射導体と給電回路とを接続するための給電導体や、放射導体とグランド導体とを接続するための短絡導体は、誘電体基板に形成されたスルーホール導体やビアホール導体によって構成されている。
【０００５】
しかしながら、スルーホール導体やビアホール導体は、一般に、誘電体基板への貫通孔の形成、該貫通孔へのめっき膜の形成や導電性ペーストの充填といったプロセスが必要で、そのプロセスは煩雑である。また、スルーホール導体やビアホール導体と放射導体やグランド導体のような平面状の導体との電気的接続は信頼性を保持することが困難である。さらに、スルーホール導体やビアホール導体と平面状の導体とは材料が異なるため、接続部における抵抗が大きくなりやすい。しかも、タグが貼着される物品は様々な形状を有し、特に、ガスボンベなど湾曲面にタグを貼着する場合、タグに可撓性が求められるが、誘電体基板の曲げや撓みに追従できるスルーホール導体やビアホール導体を形成するのは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３３８４７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９４９６号公報
【特許文献３】特開２００８−０８４３０８号公報
【特許文献４】特開２００９−０６５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、放射導体やグランド導体の取付けが容易で導体間の接続信頼性に優れた無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態である無線通信デバイスは、
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスであって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の形態である無線通信デバイスの製造方法は、
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスの製造方法であって、
平板状をなす金属導体をパターニングして、少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体を形成する工程と、
前記金属導体の放射導体部分を前記誘電体ブロックの第１主面に配置し、前記グランド導体部分を前記誘電体ブロックの第２主面に配置し、前記給電端子部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置し、前記短絡導体部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の形態である無線通信デバイス付き金属物品は、
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス付き金属物品であって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする。
【００１１】
前記無線通信デバイスにおいては、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体は平板状をなす金属導体で構成され、スルーホール導体やビアホール導体を形成する必要がないため、製造が容易であり、かつ、導体間の接続信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射導体やグランド導体の取付けが容易で導体間の接続信頼性に優れた無線通信デバイス及び無線通信デバイス付き金属物品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）はその概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は等価回路図である。
【図２】第１実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は外観斜視図である。
【図３】第１実施例である無線通信デバイスの使用状態を示す斜視図である。
【図４】第１実施例である無線通信デバイスの他の使用状態を示す垂直断面図である。
【図５】第１実施例である無線通信デバイスの変形例１を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は使用状態の側面図である。
【図６】第１実施例である無線通信デバイスの変形例２を示す平面図である。
【図７】第１実施例である無線通信デバイスの変形例３を示す平面図である。
【図８】第１実施例である無線通信デバイスの変形例４を示す平面図である。
【図９】第２実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は外観斜視図である。
【図１０】第３実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は部分垂直断面図である。
【図１１】第４実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）はその概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は等価回路図である。
【図１２】第４実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は外観斜視図である。
【図１３】第５実施例である無線通信デバイスを示し、（Ａ）は概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は等価回路図である。
【図１４】第６実施例である無線通信デバイスの概略構成を示す斜視図である。
【図１５】第７実施例である無線通信デバイスの概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（無線通信デバイスの概略説明）
まず、本発明に係る無線通信デバイスについてその概略を説明する。この無線通信デバイスは、誘電体ブロックに取り付けた逆Ｆアンテナを備えている。逆Ｆアンテナは、モノポール型アンテナである放射導体を９０°に折り曲げ、さらにその給電点の近傍に短絡導体を設けることによってインピーダンスの整合を図ったアンテナであり、モノポール型アンテナやループ型アンテナに比べて小型化、薄型化が可能である。
【００１６】
前記逆Ｆ型アンテナは、主に放射素子として機能する放射導体と、該放射導体に対向配置されたグランド導体と、高周波信号を処理する無線通信素子と放射導体及びグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される。放射導体は誘電体ブロックの第１主面に設けられ、グランド導体は誘電体ブロックの第２主面に設けられ、給電導体及び短絡導体が主として誘電体ブロックの側面に設けられている。
【００１７】
誘電体ブロックとしては、セラミックや樹脂あるいは紙などを素材とすることができ、特に、ガスボンベのような湾曲面に貼着される無線通信デバイスの場合、可撓性を有することが好ましい。可撓性を有する誘電体ブロックとしては、例えば、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂のような弾性素材（エラストマ）を用いることができる。なお、平面に貼着される無線通信デバイスの場合、必ずしも可撓性を有する必要はなく、セラミックやエポキシ樹脂などの硬質素材を用いることができる。また、誘電体ブロックは第１主面及び第２主面を有する直方体形状であることが好ましいが、これに限定するものではない。平面視で楕円形状や円形状であってもよい。誘電体ブロックは全体が均一な材料で形成されている必要はなく、様々な誘電率を有する誘電体を組み合わせてもよく、内部に空洞を有していてもよい。
【００１８】
前記逆Ｆ型アンテナにおいて、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体は、平板状をなす金属導体として構成され、該金属導体は誘電体ブロックに巻き付けられている。具体的には、放射導体部分が誘電体ブロックの第１主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第２主面に配置され、給電端子部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置される。
【００１９】
平板状をなす金属導体は、誘電体ブロックに巻き付けることができるように折り曲げ加工が可能な金属薄板を使用することが好ましい。金属薄板は、硬質なものであってもよいが、特に、ガスボンベのような湾曲面に貼着される無線通信デバイスの場合、可撓性を有することが好ましい。また、金属導体として、金属フープ材のような金属薄板を単独で用いてもよいが、ＰＥＴなどの基材フィルムに金属箔（銅箔やアルミ箔）をラミネートしたもの、導電性薄膜を成膜したものを用いてもよい。金属材料としては銅や銀を主成分とする比抵抗の小さな材料を好適に用いることができる。
【００２０】
本無線通信デバイスがガスボンベのような湾曲面に貼着される場合、デバイスが湾曲面に沿うことを助長するために、金属導体はその全面が誘電体ブロックに接着・固定されていないことが好ましく、金属導体と誘電体ブロックとの間には非接着領域が設けられていることが好ましい。特に、給電導体及び短絡導体を含んで形成されるループ部分は、逆Ｆ型アンテナにおけるインピーダンスの整合を図っていることから、このループ部分を誘電体ブロックに固定し、他の部分を誘電体ブロックに固定しないことが好ましい。
【００２１】
前記無線通信デバイスによれば、逆Ｆ型アンテナを構成する放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体を平板状をなす金属導体にて形成し、該金属導体を誘電体ブロックに巻き付けることによって構成しているため、即ち、これらの導体を金属導体の折り曲げ加工によって構成しているため、スルーホール導体やビアホール導体のように、誘電体ブロックに貫通孔を形成したり、該貫通孔へのめっき膜の形成や導電ペーストの充填といった複雑なプロセスを用いる必要がない。また、スルーホール導体やビアホール導体と平板状の金属導体との接続部は電気的抵抗値が大きくなってしまうが、これを解消し、平板状の放射導体やグランド導体の接続信頼性を容易に保つことができる。さらに、無線通信デバイスを貼着する対象物である物品には様々な形状を有しているが、湾曲面に貼着する場合であっても、それぞれの導体の接続信頼性が損なわれることはない。
【００２２】
無線通信デバイスにあっては、無線ＩＣ素子が搭載されている。この無線ＩＣ素子は、信号処理回路やメモリ回路などを有しており、基本的には半導体集積回路チップとして構成されていることが好ましい。無線ＩＣ素子としては、ベアチップであってもよく、パッケージＩＣとして構成されていてもよい。無線ＩＣ素子は、給電導体に接続され、給電導体に直接的に搭載（即ち、金属導体に搭載）されていてもよく、あるいは、高周波線路を介して給電導体に接続されていてもよい。即ち、無線ＩＣ素子は誘電体ブロックに取り付けられていてもよく、あるいは、他の基板に設けられていてもよい。また、無線ＩＣ素子は半導体集積回路チップを整合回路や共振回路を有する給電回路基板に搭載されたものであってもよい。
【００２３】
金属導体は無線ＩＣ素子が内側となるように誘電体ブロックに巻き付けられていることが好ましく、誘電体ブロックには無線ＩＣ素子を収容するためのキャビティが設けられていることが好ましい。これにより、誘電体ブロックが無線ＩＣ素子の保護材として機能する。
【００２４】
前記無線通信デバイスの製造方法は、第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と放射導体及びグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスの製造方法であって、平板状をなす金属導体をパターニングして、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体を形成する工程と、金属導体を、放射導体部分が誘電体ブロックの第１主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第２主面に配置され、給電端子部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置されるように、誘電体ブロックに巻き付ける工程と、を備えている。
【００２５】
前記無線通信デバイスは、主としてＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムに用いられるが、サイズなどに応じてＨＦ帯やそれ以下の周波数帯のＲＦＩＤシステムに用いることができ、あるいは、ＵＨＦ帯よりも高周波側の帯域を利用したＲＦＩＤシステムに用いることも可能である。
【００２６】
ところで、前記無線通信デバイスは、特に、金属物品に貼着することにより無線通信デバイス付き金属物品として構成することができる。無線通信デバイスをそのグランド導体を金属面に向けて接着剤などを介して貼着することにより、グランド導体と金属物品とが容量を介して結合する。この容量は使用周波数において電気的に直結する容量であればよい。なお、グランド導体と金属物品とは直接電気的に接続されていてもよい。
【００２７】
（第１実施例、図１〜図４参照）
第１実施例である無線通信デバイス１Ａは、図１（Ａ）に示すように、金属導体１０と無線ＩＣ素子５０とを備えている。金属導体１０にて上段に水平に位置する放射導体１１と下段に水平に位置するグランド導体１２が構成され、さらに、放射導体１１及びグランド導体１２のそれぞれの側部が折り曲げられて互いに対向する給電導体１３，１４が構成され、放射導体１１とグランド導体１２との側部が折り曲げた状態で連結された短絡導体１５が構成されている。
【００２８】
無線ＩＣ素子５０は、ＲＦ信号を処理するもので、給電導体１３，１４に接合されている。即ち、無線ＩＣ素子５０の一対の入出力電極（図示せず）が給電導体１３，１４の対向する部分に接合されている。この接合は、半田バンプなどによる電気的な直接結合（ＤＣ接続）であるが、電磁界結合であってもよい。
【００２９】
ここで、無線通信デバイス１Ａの構成をその製造方法とともに説明する。まず、図２に示す誘電体ブロック３０及び支持フィルム２０の表面に設けた金属導体１０を準備する。金属導体１０は、前述のように、放射導体１１、グランド導体１２、給電導体１３，１４及び短絡導体１５が展開状態で形成されている。給電導体１３，１４には無線ＩＣ素子５０が既に接合されている。これらの各部材の材料は前述のものが使用されている。
【００３０】
ここで、誘電体ブロック３０の上面から側面及び下面にわたって金属導体１０を保持した支持フィルム２０を巻き付けるようにして接着する。このとき、放射導体１１は誘電体ブロック３０の上面に位置し、給電導体１３，１４及び短絡導体１５は主として誘電体ブロック３０の側面に位置し、グランド導体１２は誘電体ブロック３０の下面に位置する。接着剤は支持フィルム２０の裏面に塗布されているが、誘電体ブロック３０の表面に塗布されていてもよく、あるいは両面接着テープを使用してもよい。なお、金属導体１０がその折曲げ形状を保持できる材料で形成されていれば、接着剤は必ずしも必要ではない。
【００３１】
以上のごとく製造された無線通信デバイス１Ａは図３に示す外観をなしている。無線ＩＣ素子５０は金属導体１０の外側に接合されている。本無線通信デバイス１Ａにあっては、図１（Ｂ）の等価回路に示す逆Ｆ型アンテナとして機能する。ここで、給電導体１３，１４と短絡導体１５と放射導体１１の一部とグランド導体１２の一部とでループ電流経路ｉが形成される。また、逆Ｆ型アンテナとしての有効長さはＬである。
【００３２】
前記ループ電流経路ｉは、無線ＩＣ素子５０と放射導体１２とのインピーダンスの整合に寄与する。そして、放射導体１２の幅寸法や長さ、給電導体１３，１４及び短絡導体１５の接続位置、給電導体１３，１４及び短絡導体１５の幅寸法や長さ、放射導体１１とグランド導体１２との間隔などで、共振周波数や共振抵抗、動作帯域などのアンテナ特性が規定される。
【００３３】
本無線通信デバイス１Ａは、図３に示すように、金属物品６１の表面に貼着されて使用される（無線通信デバイス付き金属物品とも称することができる）。この場合、グランド導体１２が金属物品６１に直接電気的に接続されることになり、放射特性としては金属物品６１の法線方向に指向性が生じ、ＲＦＩＤシステムのリーダライタとの通信が可能である。
【００３４】
また、無線通信デバイス１Ａは、図４に示すように、樹脂製の保護ケース６０に収容した状態で金属物品６１の表面に接着剤６２を介して貼着されてもよい（無線通信デバイス付き金属物品とも称することができる）。この場合、グランド導体１２は金属物品６１に対して保護ケース６０の底部６０ａ及び接着剤６２を介して容量結合することになる。この容量は使用周波数において電気的に直結する容量であればよい。
【００３５】
この無線通信デバイス付き金属物品にあっては、保護ケース６０を使用することで、無線通信デバイス１Ａの耐環境性が良好なものとなる。なお、図３及び図４では、金属物品６１を本無線通信デバイス１Ａの補助的な放射素子として使用する形態を示しているが、本無線通信デバイス１Ａは金属と結合させることなく、単独でもリーダライタと比較的短い距離ではあるが通信が可能である。
【００３６】
（変形例、図５〜図８参照）
前記第１実施例では、支持フィルム２０の裏面全体を誘電体ブロック３０に接着する構成を採用している。しかし、無線通信デバイス１Ａがガスボンベのような湾曲面に貼着される場合、デバイス１Ａが湾曲面に沿うことを助長するために、金属導体１０はその全面が誘電体ブロック３０に接着・固定されていないことが好ましく、金属導体１０と誘電体ブロック３０との間には非接着領域が設けられていることが好ましい。以下に非接着領域を設けた変形例を説明する。
【００３７】
変形例１は、図５（Ａ）に示すように、斜線を付した部分を非接着領域Ｎとしたものである。このように誘電体ブロック３０に対して部分的に非接着領域Ｎを設けることで、図５（Ｂ）に示すように、デバイス１Ａを金属物品６１の湾曲面に貼着した場合、非接着領域Ｎにおいて金属導体１０（支持フィルム２０）と誘電体ブロック３０とが滑りを生じ、誘電体ブロック３０及び金属導体１０が湾曲しやすくなる。特に、給電導体１３，１４及び短絡導体１５を含んで形成されるループ部分は、逆Ｆ型アンテナにおけるインピーダンスの整合を図っていることから、このループ部分を誘電体ブロック３０に固定し、他の部分を誘電体ブロック３０に固定しないことが好ましい。
【００３８】
変形例２は、図６に示すように、前記変形例１をさらに徹底させたもので、給電導体１３，１４及び短絡導体１５が位置する部分を残して放射導体１１及びグランド導体１２の位置する部分のほとんどを非接着領域Ｎとしたものである。前記ループ部分のみを接着・固定することで、デバイス１Ａの可撓性を十分に発揮させ、かつ、インピーダンスの変動を最小限に抑えることができる。
【００３９】
図７に示す変形例３のように、放射導体１１及びグランド導体１２が位置する右端部分のみを接着して他の部分を非接着領域Ｎとしてもよい。また、図８に示す変形例４のように、放射導体１１、給電導体１３，１４及び短絡導体１５が位置する部分を接着し、グランド導体１２が位置する部分を非接着領域Ｎとしてもよい。さらに、支持フィルム２０に関しては、放射導体１１とグランド導体１２との間に切込み部２１を形成するようにした。これにて、デバイス１Ａの湾曲時に前記ループ部分への影響、即ち、インピーダンスの変動が極力少なくなり、かつ、デバイス１Ａの可撓性を確保できる。
【００４０】
（第２実施例、図９参照）
第２実施例である無線通信デバイス１Ｂは、図９に示すように、支持フィルムを用いることなく、金属導体１０を誘電体ブロック３０に直接巻き付けたものである。また、放射導体１１は相対的に幅狭く形成し、その分、短絡導体１５は長く形成されている。また、給電導体１４も長く形成され、給電導体１３，１４に接合された無線ＩＣ素子５０は誘電体ブロック３０の上面に配置されることになる。本無線通信デバイス１Ｂでは金属導体１０としてフープ材を用いることができる。金属導体１０のどの部分を誘電体ブロック３０に接着するかは任意である。
【００４１】
本無線通信デバイス１Ｂにおける金属導体１０の逆Ｆ型アンテナとしての機能は前記第１実施例と同様である。
【００４２】
（第３実施例、図１０参照）
第３実施例である無線通信デバイス１Ｃは、図１０に示すように、無線ＩＣ素子５０が金属導体１０の内側に接合されており、金属導体１０を誘電体ブロック３０に巻き付けた状態で無線ＩＣ素子５０は誘電体ブロック３０の側面に形成したキャビティ３１に収容されている。その他の構成は前記第１実施例と同様である。なお、本無線通信デバイス１Ｃにおいて、金属導体１０は支持フィルム２０の裏面側に設けられている。
【００４３】
（第４実施例、図１１及び図１２参照）
第４実施例である無線通信デバイス１Ｄは、図１１（Ａ）及び１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、給電導体１３，１４と短絡導体１５との配置を入れ替えたもの、即ち、給電導体１３，１４を外側に、短絡導体１５を内側に配置したものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。
【００４４】
本無線通信デバイス１Ｄにあっても、図１１（Ｂ）の等価回路に示す逆Ｆ型アンテナとして機能する。逆Ｆ型アンテナとしての有効長さはＬである。
【００４５】
（第５、第６及び第７実施例、図１３〜図１５参照）
前述のように、給電導体１３，１４及び短絡導体１５を含むループ電流経路はインピーダンスの整合機能を有している。そこで、ループ電流経路を種々に変更することにより、インピーダンスをより広範囲に整合させることができる。
【００４６】
第５実施例である無線通信デバイス１Ｅは、図１３（Ａ）に示すように、前記第４実施例における短絡導体１５を２本設けたものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。本無線通信デバイス１Ｅにおける等価回路は図１３（Ｂ）に示すとおりである。
【００４７】
第６実施例である無線通信デバイス１Ｆは、図１４に示すように、短絡導体１５の幅寸法を相対的に大きくしたものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。
【００４８】
第７実施例である無線通信デバイス１Ｇは、図１５に示すように、給電導体１３，１４の幅寸法を相対的に大きくしたものである。他の構成及び製造工程は前記第１実施例と同様である。
【００４９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明は、無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品に有用であり、特に、放射導体やグランド導体の取付けが容易で導体間の接続信頼性が向上する点で優れている。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ〜１Ｇ…無線通信デバイス
１０…金属導体
１１…放射導体
１２…グランド導体
１３，１４…給電導体
１５…短絡導体
３０…誘電体ブロック
３１…キャビティ
５０…無線ＩＣ素子
６１…金属物品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスであって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする無線通信デバイス。
【請求項２】
前記金属導体は、前記放射導体部分、前記グランド導体部分及び前記短絡導体部分が一体的に形成されてなり、前記誘電体ブロックに巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項３】
前記金属導体は可撓性フィルム上に設けられており、該可撓性フィルムとともに前記誘電体ブロックに巻き付けられていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信デバイス。
【請求項４】
前記誘電体ブロックは可撓性を有する材料にて形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線通信デバイス。
【請求項５】
前記金属導体と前記誘電体ブロックとの間には非接着領域が設けられていること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無線通信デバイス。
【請求項６】
前記金属導体は前記無線ＩＣ素子が内側となるように前記誘電体ブロックに巻き付けられており、
前記誘電体ブロックには前記無線ＩＣ素子を収容するためのキャビティが設けられていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の無線通信デバイス。
【請求項７】
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスの製造方法であって、
平板状をなす金属導体をパターニングして、少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体を形成する工程と、
前記金属導体の放射導体部分を前記誘電体ブロックの第１主面に配置し、前記グランド導体部分を前記誘電体ブロックの第２主面に配置し、前記給電端子部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置し、前記短絡導体部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置する工程と、
を備えたことを特徴とする無線通信デバイスの製造方法。
【請求項８】
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス付き金属物品であって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする無線通信デバイス付き金属物品。
【請求項９】
前記金属物品と前記グランド導体とは直接電気的に接続していること、を特徴とする請求項８に記載の無線通信デバイス付き金属物品。
【請求項１０】
前記金属物品と前記グランド導体とは容量を介して結合していること、を特徴とする請求項８に記載の無線通信デバイス付き金属物品。
【請求項１】
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスであって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする無線通信デバイス。
【請求項２】
前記金属導体は、前記放射導体部分、前記グランド導体部分及び前記短絡導体部分が一体的に形成されてなり、前記誘電体ブロックに巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項３】
前記金属導体は可撓性フィルム上に設けられており、該可撓性フィルムとともに前記誘電体ブロックに巻き付けられていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信デバイス。
【請求項４】
前記誘電体ブロックは可撓性を有する材料にて形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線通信デバイス。
【請求項５】
前記金属導体と前記誘電体ブロックとの間には非接着領域が設けられていること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無線通信デバイス。
【請求項６】
前記金属導体は前記無線ＩＣ素子が内側となるように前記誘電体ブロックに巻き付けられており、
前記誘電体ブロックには前記無線ＩＣ素子を収容するためのキャビティが設けられていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の無線通信デバイス。
【請求項７】
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスの製造方法であって、
平板状をなす金属導体をパターニングして、少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体を形成する工程と、
前記金属導体の放射導体部分を前記誘電体ブロックの第１主面に配置し、前記グランド導体部分を前記誘電体ブロックの第２主面に配置し、前記給電端子部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置し、前記短絡導体部分を主として前記誘電体ブロックの側面に配置する工程と、
を備えたことを特徴とする無線通信デバイスの製造方法。
【請求項８】
第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、前記誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と前記放射導体及び前記グランド導体とを接続する給電導体と、前記放射導体と前記グランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス付き金属物品であって、
少なくとも前記放射導体、前記グランド導体、前記給電導体及び前記短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、
前記金属導体は、放射導体部分が前記誘電体ブロックの第１主面に配置され、前記グランド導体部分が前記誘電体ブロックの第２主面に配置され、前記給電端子部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置され、前記短絡導体部分が主として前記誘電体ブロックの側面に配置されていること、
を特徴とする無線通信デバイス付き金属物品。
【請求項９】
前記金属物品と前記グランド導体とは直接電気的に接続していること、を特徴とする請求項８に記載の無線通信デバイス付き金属物品。
【請求項１０】
前記金属物品と前記グランド導体とは容量を介して結合していること、を特徴とする請求項８に記載の無線通信デバイス付き金属物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２５３７００（Ｐ２０１２−２５３７００Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６８５３（Ｐ２０１１−１２６８５３）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]