無線ＩＣデバイス
【課題】アンテナ利得が大きく、リーダライタと十分な距離をもって動作し、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することのできる無線ＩＣデバイスを得る。
【解決手段】所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路７を有する無線ＩＣチップ５と、該給電回路７から供給された送信信号を外部に放射する、及び、又は、外部からの受信信号を給電回路７に供給する放射部材１１とを備えた無線ＩＣデバイス。放射部材１１と給電回路７とは電磁結合されている。放射部材１１は、外部との送受信信号の交換を行う放射部１３と、給電回路７との送受信信号の交換を行う平面状の給電部１２とを有している。
【解決手段】所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路７を有する無線ＩＣチップ５と、該給電回路７から供給された送信信号を外部に放射する、及び、又は、外部からの受信信号を給電回路７に供給する放射部材１１とを備えた無線ＩＣデバイス。放射部材１１と給電回路７とは電磁結合されている。放射部材１１は、外部との送受信信号の交換を行う放射部１３と、給電回路７との送受信信号の交換を行う平面状の給電部１２とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＩＣデバイス、特に、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムに用いられる無線ＩＣデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の管理システムとして、誘導電磁界を発生するリーダライタと物品に付された所定の情報を記憶したＩＣタグ（以下、無線ＩＣデバイスと称する）とを非接触方式で通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが開発されている。ＲＦＩＤシステムに使用される無線ＩＣデバイスは、一般的には、無線ＩＣチップを搭載する基板にエッチングや印刷などにより形成された巻線コイルで形成されている。
【０００３】
一方、特許文献１には、小型化などを目的として、無線ＩＣチップにアンテナコイルを再配線によって形成した無線ＩＣデバイスが開示されている。しかしながら、無線ＩＣチップ自体が非常に小さいので、該チップに形成されたアンテナも非常に小さく、アンテナの利得が微小であり、リーダライタと密着レベルでないとＩＣが駆動しないという問題点を有している。
【０００４】
また、特許文献２には、放射用アンテナを有する基板に、アンテナコイル付きの無線ＩＣチップを搭載した無線ＩＣデバイス、即ち、基板のアンテナと無線ＩＣチップのアンテナコイルとを対向配置させた構造の無線ＩＣデバイスが開示されている。しかしながら、この構造では、基板側のアンテナは閉ループであるため、例えば、１３．５６ＭＨｚのような低周波帯域であれば十分な利得を得ることができるものの、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域になると、無線ＩＣチップ側のアンテナコイルと基板側のアンテナとのインピーダンスマッチングが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７６５６９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、アンテナ利得が大きく、リーダライタと十分な距離をもって動作し、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することのできる無線ＩＣデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る無線ＩＣデバイスは、
所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を有する無線ＩＣチップと、前記給電回路から供給された送信信号を外部に放射する、及び／又は、外部からの受信信号を前記給電回路に供給する放射部材と、を備え、
ＵＨＦ帯以上の周波数領域で利用される無線ＩＣデバイスであって、
前記給電回路にはコイル状又はミアンダ状である電極パターンが含まれ、
前記放射部材と前記給電回路とは電磁結合されており、
前記放射部材は、外部との送受信信号の交換を行う放射部と、前記給電回路との送受信信号の交換を行う平面状の給電部とを有しており、
前記無線ＩＣチップは、前記電極パターンの投影面が前記平面状の給電部の投影面内に位置するように、前記給電部上に配置されていること、
を特徴とする。
【０００８】
本発明に係る無線ＩＣデバイスにおいては、無線ＩＣチップに給電回路を設け、放射部材を外部との送受信信号の交換を行う放射部と、前記給電回路と電磁結合されて送受信信号の交換を行う給電部とを有するため、放射部によってアンテナ利得が向上し、小さな給電回路であっても十分な利得を得ることができ、無線ＩＣチップはリーダライタとは十分な距離をもって作動することになり、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる。また、給電回路で共振周波数がほぼ決定され、放射部の形状が自由に設計可能であり、放射部の大きさなどで利得を調整でき、放射部の形状などで中心周波数を微調整できる。さらに、無線ＩＣチップは、給電回路を構成する電極パターンの投影面が平面状の給電部の投影面内に位置するように、給電部上に配置されているため、給電部と給電回路とで交換されるエネルギー効率が大きくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小さな給電回路であっても十分な利得を得ることができ、リーダライタとは十分な距離をもって無線ＩＣチップが作動することになり、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる。また、無線ＩＣチップ側の給電回路で共振周波数がほぼ決定されるため、放射部の形状が自由に設計可能であり、放射部の大きさなどで利得を調整でき、放射部の形状などで中心周波数を微調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】無線ＩＣデバイスの第１実施例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】無線ＩＣチップの変形例１を示し、（Ａ）は第１主面側の斜視図、（Ｂ）は第２主面側の斜視図である。
【図３】無線ＩＣチップの変形例２を示し、（Ａ）は裏面図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】無線ＩＣチップの変形例２における給電回路の等価回路図である。
【図５】無線ＩＣデバイスの第２実施例を示す平面図である。
【図６】無線ＩＣデバイスの第３実施例を示す平面図である。
【図７】前記第３実施例の変形例を示す平面図である。
【図８】前記第３実施例の使用状態を示す斜視図である。
【図９】無線ＩＣデバイスの第４実施例を示す平面図である。
【図１０】無線ＩＣデバイスの第５実施例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図１１】前記第５実施例の使用状態を示す平面図である。
【図１２】無線ＩＣデバイスの第６実施例を示す平面図である。
【図１３】無線ＩＣデバイスの第７実施例を示す平面図である。
【図１４】無線ＩＣデバイスの第８実施例を示す平面図である。
【図１５】無線ＩＣデバイスの第９実施例を示す平面図である。
【図１６】無線ＩＣデバイスの第１０実施例を示す平面図である。
【図１７】無線ＩＣデバイスの第１１実施例を示す平面図である。
【図１８】無線ＩＣデバイスの第１２実施例を示し、（Ａ）は展開状態の平面図、（Ｂ）は使用時の斜視図である。
【図１９】無線ＩＣデバイスの第１３実施例を示す平面図である。
【図２０】前記第１３実施例の要部を示す斜視図である。
【図２１】無線ＩＣデバイスの第１４実施例を示す斜視図である。
【図２２】無線ＩＣデバイスの第１５実施例を示す分解斜視図である。
【図２３】無線ＩＣデバイスの第１６実施例を示す分解斜視図である。
【図２４】無線ＩＣデバイスの第１７実施例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る無線ＩＣデバイスの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施例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。
【００１２】
（第１実施例、図１参照）
第１実施例である無線ＩＣデバイス１ａは、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、支持フィルム１０上に放射板１１を形成し、支持フィルム１０の上面であって放射板１１の給電部１２上に無線ＩＣチップ５を接着剤にて貼り付けたものである。放射板１１は、ライン状の給電部１２と、比較的広い面積の放射部１３とで構成された両面開放型（両端開放型）である。放射板１１はフレキシブルなアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜からなり、支持フィルム１０はＰＥＴなどの絶縁性のフレキシブルなフィルムからなる。フィルム以外に、紙や合成紙を使用することもできる。
【００１３】
無線ＩＣチップ５は、信号処理部６が内蔵され、給電部１２と対向する第１主面５ａ側にコイル状の電極パターンからなる給電回路７が形成されている。給電回路７は所定の共振周波数を有する共振回路を含み、この給電回路７と信号処理部６とは電気的に接続されており、給電回路７と給電部１２とは電磁結合されている。また、無線ＩＣチップ５は周知のクロック回路、ロジック回路、メモリ回路を含み、必要な情報がメモリされており、所定の高周波信号を送受信できるものである。
【００１４】
放射板１１は、給電回路７から供給された所定の周波数を有する送信信号を給電回路７と磁界結合している給電部１２を介して放射部１３に供給し、該放射部１３から外部のリーダライタに放射する。また、放射部１３で受けたリーダライタからの受信信号（高周波信号、例えば、ＵＨＦ周波数帯）を給電部１２を介して給電回路７に供給する。給電回路７は放射板１１で受けた信号から所定の周波数を有する受信信号を選択し、無線ＩＣチップ５の信号処理部６に伝達する。
【００１５】
即ち、この無線ＩＣデバイス１ａは、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００１６】
第１実施例である無線ＩＣデバイス１ａにおいて、無線ＩＣチップ５に給電回路７を設け、放射板１１を外部との送受信信号の交換を行う放射部１３と、給電回路７と電磁的に結合されて送受信信号の交換を行う給電部１２とを有する両面開放型としたため、放射部１３によってアンテナ利得が向上し、小さな給電回路７であっても十分な利得を得ることができる。従って、無線ＩＣチップ５はリーダライタとは十分な距離をもって作動することになり、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる。
【００１７】
また、給電回路７で共振周波数がほぼ決定され、放射部１３の形状が自由に設計可能であり、放射部１３の大きさなどで利得を調整でき、放射部１３の形状などで中心周波数を微調整できる。しかも、無線ＩＣデバイス１ａを書籍の間に挟んだりしても共振周波数特性が変化することはなく、無線ＩＣデバイス１ａを丸めたり、放射部１３のサイズを変化させても、共振周波数特性が変化することはない。そして、給電回路７に対して全ての方向に放射板１１の放射部１３を延ばすことができ、アンテナ利得が向上する。
【００１８】
また、放射板１１のライン状給電部１２は、無線ＩＣチップ５の給電回路７の投影面（給電回路７の外形線で囲まれた部分）内に、投影面を跨ぐように配置され、給電部１２の面積は給電回路７の投影面の面積よりも小さい。ここで、給電部１２の面積とは金属部分の面積を意味する。給電部１２の面積を給電回路７の投影面の面積よりも小さくすれば、給電回路７の磁束を妨げる部分が小さくなるので、信号の伝達効率が向上する。また、無線ＩＣチップ５を放射板１１上に貼り付ける際にそれほどの高精度を要求されることはない。そして、放射部１３が給電部１２の両端側に設けられているため、給電部１２と給電回路７との容量結合性が強くなる。
【００１９】
さらに、放射板１１はフレキシブルなフィルム１０に保持されたフレキシブルな金属膜によって形成されているため、プラスチックフィルム製の袋のようなフレキシブルな物に何ら支障なく貼着することができる。
【００２０】
また、放射板１１と無線ＩＣチップ５は接着剤で接合しているため、はんだ付けや導電性接着剤などの加熱接合を行う必要がなく、放射板１１やその支持部材（フィルム１０）には熱に弱い材料を使用することができる。
【００２１】
なお、前記給電回路７はヘリカル状のコイルを例示したが、スパイラル状のコイルであってもよく、あるいは、ミアンダ状のライン電極パターンで形成されていてもよい。
【００２２】
（無線ＩＣチップの変形例１、図２参照）
図２に、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａ（放射板１１と接合される面）にミアンダ状の給電回路７を形成してインピーダンス変換や中心周波数の設計を行い、第１主面５ａとは反対側の第２主面５ｂに信号処理回路の集積回路８を形成した例を示す。第１主面５ａに給電回路７を形成し、第２主面５ｂに集積回路８を形成することで、無線ＩＣチップ５の小型化、強度アップを図ることができる。
【００２３】
（無線ＩＣチップの変形例２、図３及び図４参照）
図３に、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａ（放射板１１と接合される面）にスパイラル状の導体パターン７ａ，７ｂからなる多層の給電回路７を形成した例を示す。導体パターン７ａは一端がＩＮ端子部とされ、導体パターン７ｂは一端がＯＵＴ端子部とされ、互いに重なり合い、かつ、互いの他端がビアホール導体７ｃを介して接続されている。この給電回路７は図４に示す等価回路を構成し、２重に巻回されているのでコイル自体が小型化されるとともに、浮遊容量が並列に形成されるため、共振周波数を低下させることができる。
【００２４】
（第２実施例、図５参照）
第２実施例である無線ＩＣデバイス１ｂは、図５に示すように、支持フィルム１０上に十字形状の給電部１２と該給電部１２の両端に接続した比較的広い面積のｘ方向、ｙ方向にそれぞれ延びた放射部１３とからなる放射板１１をアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成し、支持フィルム１０上に無線ＩＣチップ５をその給電回路７の中心が給電部１２の交点に一致するように接着剤にて貼り付けたものである。なお、給電回路７の中心は給電部１２の交点に一致していることが好ましいが、多少ずれても構わない。
【００２５】
この無線ＩＣデバイス１ｂの作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００２６】
（第３実施例、図６〜図８参照）
第３実施例である無線ＩＣデバイス１ｃは、図６に示すように、無線ＩＣチップ５の裏面に二つのコイル状電極パターンからなる給電回路７を設け、この給電回路７の間に放射板１１のライン状給電部１２を配置したものである。
【００２７】
図７に変形例である無線ＩＣデバイス１ｃ'を示す。この無線ＩＣデバイス１ｃ'は無線ＩＣチップ５の給電回路７を二つのミアンダ状の電極パターンにて形成したもので、他の構成は無線ＩＣデバイス１ｃと同様である。なお、ミアンダの方向は縦横のいずれでも構わない。
【００２８】
この無線ＩＣデバイス１ｃ，１ｃ'の作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００２９】
特に、この無線ＩＣデバイス１ｃ，１ｃ'にあっては、放射板１１の給電部１２が給電回路７を遮ることがないので、電磁界の乱れ（変化）が極めて小さく、中心周波数の変化がほとんどなく、無線ＩＣチップ５の搭載位置が多少ずれたとしても中心周波数の変化が起きにくくなる。
【００３０】
また、支持フィルム１０及び放射板１１がフレキシブルであることから、図８に示すように、湾曲させてボトル状の物品に貼り付けて使用することも可能である。給電回路７で共振周波数がほぼ決定され、放射部１３の形状変化で中心周波数が変化しないという利点を生かすことができる。なお、支持フィルム１０を丸めて物品に貼り付けることができる点は、他の実施例でも同様である。
【００３１】
（第４実施例、図９参照）
第４実施例である無線ＩＣデバイス１ｄは、図９に示すように、無線ＩＣチップ５の裏面に四つのコイル状電極パターンからなる給電回路７を設け、かつ、支持フィルム１０上には十字形状の給電部１２と該給電部１２の両端に接続した比較的広い面積の放射部１３とからなる放射板１１をアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成したものである。支持フィルム１０上には無線ＩＣチップ５が四つの給電回路７間の中心を給電部１２の交点に一致させて貼り付けられている。
【００３２】
この無線ＩＣデバイス１ｄの作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００３３】
特に、この無線ＩＣデバイス１ｄにあっては、前記第３実施例と同様に、放射板１１の給電部１２が給電回路７を遮ることがないので、電磁界の乱れ（変化）が極めて小さく、中心周波数の変化がほとんどなく、無線ＩＣチップ５の搭載位置が多少ずれたとしても中心周波数の変化が起きにくくなる。
【００３４】
（第５実施例、図１０及び図１１参照）
第５実施例である無線ＩＣデバイス１ｅは、図１０に示すように、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａに二つのコイル状電極パターンからなる給電回路７を設け、この給電回路７の間に放射板１１のライン状給電部１２を配置したもので、給電回路７と給電部１２とは磁性体１５で覆われている。
【００３５】
放射板１１は長尺状の支持フィルム１０上に１本のラインにて形成され、一端部が給電部１２とされ、該給電部１２から放射部１３が延在している。そして、給電部１２は二つの給電回路７の間に配置されている。また、支持フィルム１０は給電部１２に対応する部分が無線ＩＣチップ５の第２主面５ｂ側に回り込んでいる。
【００３６】
この無線ＩＣデバイス１ｅの作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００３７】
特に、この無線ＩＣデバイス１ｅにあっては、給電回路７と給電部１２とがフェライトなどの磁性粉末を樹脂中に分散してなる磁性体１５によって覆われているため、電磁エネルギーが磁性体１５から漏れなくなり、給電回路７と給電部１２との結合度が向上し、アンテナ利得の向上につながる。また、前記第３実施例と同様に、放射板１１の給電部１２が給電回路７を遮ることがないので、電磁界の乱れ（変化）が極めて小さく、中心周波数の変化がほとんどなく、無線ＩＣチップ５の搭載位置が多少ずれたとしても中心周波数の変化が起きにくくなる。なお、無線ＩＣチップ５は放射板１１の一端部ではなく、放射板１１の中央部に設けられていてもよい。
【００３８】
図１１にこの無線ＩＣデバイス１ｅを有価証券３０に挟み込んだ使用例を示す。有価証券３０を２枚のシートを貼り合わせたものとし、一方のシート上に放射板１１を形成することで支持フィルム１０は不要である。従来のマイクロチップなどは、アンテナ利得が小さいので実質的にリーダライタと密着させなければ通信が不可能である。即ち、図１１中、矢印Ａで示した箇所をリーダライタでスキャンしなければならず、実質的には使用することが難しい。これに対して、無線ＩＣデバイス１ｅを用いればアンテナ利得が向上しており、矢印Ｂ，Ｃで示した箇所をリーダライタでスキャンしても通信が可能である。また、放射板１１を数μｍと薄くできるので、有価証券のみならず紙幣などにも使用可能である。また、本無線ＩＣデバイス１ｅのみならず、前記無線ＩＣデバイス１ａ〜１ｄ、さらに以下に説明する種々の無線ＩＣデバイスもこのような形態で使用することができる。
【００３９】
（第６実施例、図１２参照）
第６実施例である無線ＩＣデバイス１ｆは、図１２に示すように、ライン状の給電部１２と比較的面積の大きい放射部１３とからなる放射板１１を支持フィルム１０上にアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成し、支持フィルム１０上に無線ＩＣチップ５をその給電回路７が給電部１２と重なるように貼り付けたものである。
【００４０】
無線ＩＣチップ５は放射板１１の一端部に配置され、放射板１１の電気長Ｌは中心周波数λに対してλ／２以下の長さとされている。放射板１１の電気長Ｌが半波長の長さの場合、放射板１１のエネルギーは端部で最も高くなる。従って、エネルギーの最も高くなる位置で無線ＩＣチップ５の給電回路７と結合させることで、磁気結合が強くなり、アンテナ利得が向上する。
【００４１】
この無線ＩＣデバイス１ｆにおいて他の作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００４２】
（第７実施例、図１３参照）
第７実施例である無線ＩＣデバイス１ｇは、図１３に示すように、基本的な形態は前記第６実施例である無線ＩＣデバイス１ｆと同様であり、ここでは、放射板１１の電気長Ｌを中心周波数λに対してλ／２の整数倍の長さとしている。放射板１１の電気長Ｌが半波長の整数倍である場合、放射板１１と給電回路７との共鳴が起こり、アンテナの利得が向上する。その他の作用効果は第６実施例と同様である。
【００４３】
但し、放射板１１の電気長はλ／２の整数倍でなくてもよい。即ち、放射板１１から放射される信号の周波数は、給電回路７の共振周波数によって実質的に決まるので、周波数特性に関しては、放射板１１の電気長に実質的に依存しない。放射板１１の電気長がλ／２の整数倍であると、利得が最大になるので好ましい。
【００４４】
（第８実施例、図１４参照）
第８実施例である無線ＩＣデバイス１ｈは、図１４に示すように、広い面積の支持フィルム１０上に広い面積の放射板１１をアルミ箔又は金属蒸着膜などの金属薄膜で形成し、その一部をライン状の給電部１２とし、他の部分を放射部１３としたものである。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。
【００４５】
この無線ＩＣデバイス１ｈの作用効果は前記第１実施例や第６実施例と同様であり、特に、放射部１３の面積が大きいので、アンテナ効率が向上する。
【００４６】
（第９実施例、図１５参照）
第９実施例である無線ＩＣデバイス１ｉは、図１５に示すように、前記第８実施例と同様に広い面積の支持フィルム１０上に広い面積の放射板１１をアルミ箔又は金属蒸着膜などの金属薄膜で形成し、その中央に開口部１４を設けてライン状の給電部１２を形成し、他の部分を放射部１３としたものである。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。この無線ＩＣデバイス１ｉの作用効果は前記第８実施例と同様である。
【００４７】
（第１０実施例、図１６参照）
第１０実施例である無線ＩＣデバイス１ｊは、図１６に示すように、広い面積の支持フィルム１０上に広い面積の放射板１１をアルミ箔又は金属蒸着膜などの金属薄膜で形成し、かつ、放射板１１には部分的に、複数の開口部を規則的にあるいは不規則的に配したメッシュ状の給電部１２を形成したものである。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７がメッシュ状の給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられ、給電回路７と給電部１２とが磁界を介して結合している。この無線ＩＣデバイス１ｊの作用効果は前記第８実施例、第９実施例と同様である。
【００４８】
（第１１実施例、図１７参照）
第１１実施例である無線ＩＣデバイス１ｋは、図１７に示すように、放射板１１を９０度に分岐させたものである。即ち、放射板１１をｘ−ｙ平面内においてｘ軸方向に延在する放射部１３ａとｙ軸方向に延在する放射部１３ｂにて構成し、放射部１３ａの延長線上にライン状の給電部１２を形成している。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。
【００４９】
この無線ＩＣデバイス１ｋにおいて作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３ａ，１３ｂで受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３ａ，１３ｂに供給し、リーダライタに放射する。さらに、無線ＩＣデバイス１ｋでは、放射部１３ａ，１３ｂがｘ軸方向及びｙ軸方向に延在しているため、円偏波の受信が可能であり、アンテナ利得が向上する。
【００５０】
（第１２実施例、図１８参照）
第１２実施例である無線ＩＣデバイス１ｌは、図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、放射板１１をｘ−ｙ−ｚ空間において、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に延在する放射部１３ａ，１３ｂ，１３ｃにて構成し、各放射部１３ａ，１３ｂ，１３ｃのほぼ中心にライン状の給電部１２を形成している。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。
【００５１】
この無線ＩＣデバイス１ｌは、例えば、箱状物の隅部に貼り付けて使用することができ、放射部１３ａ，１３ｂ，１３ｃが３次元的に延在しているため、アンテナの指向性がなくなり、いずれの方向においても効率のよい送受信が可能になる。さらに、無線ＩＣデバイス１ｌの他の作用効果は前記第１実施例と同様である。
【００５２】
（第１３実施例、図１９及び図２０参照）
第１３実施例である無線ＩＣデバイス１ｍは、図１９及び図２０に示すように、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａ上にコイル電極パターンにて給電回路７を設け、支持フィルム１０上に給電回路７と同形状の給電部１２と該給電部１２の一端からコイル状に延在する放射部１３とからなる両端開放型の放射板１１を形成したものである。放射部１３は給電部１２よりも僅かに太いラインで形成されており、コイル状の給電部１２と給電回路７とが磁気的に結合している。
【００５３】
なお、図１９においては理解しやすくするため、給電回路７は細線で示している。また、給電回路７のライン幅と給電部１２のライン幅は同じである。
【００５４】
この無線ＩＣデバイス１ｍにおいて作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。さらに、無線ＩＣデバイス１ｍでは、給電部１２の投影面の面積と給電回路７の投影面の面積は同じであり、給電部１２と給電回路７とで交換されるエネルギー効率が大きくなる。なお、給電部１２の投影面の面積は、利得を向上させることができることから、給電回路７の投影面の面積より大きくてもよい。
【００５５】
（第１４実施例、図２１参照）
第１４実施例である無線ＩＣデバイス１ｎは、図２１に示すように、針状の放射部１３の先端部を屈曲させて放射部１３とは垂直な面内にヘリカル状の給電部１２を形成し、この給電部１２を無線ＩＣチップ５の第１主面５ａに接着剤にて固定することで、給電部１２と第１主面５ａに形成した給電回路７とを磁気的に結合させたものである。給電部１２と給電回路７の形状は前記第１３実施例と同様に同じ形状とされている。
【００５６】
この無線ＩＣデバイス１ｎでは、放射部１３は給電回路７の形成面に対して垂直方向に延在しており、例えば、ピン止め具のように、針状の放射部１３を物品に差し込むかたちで無線ＩＣデバイス１ｎを物品に取り付けることが可能となる。無線ＩＣデバイス１ｎの作用効果は前記第１３実施例と同様である。
【００５７】
（第１５実施例、図２２参照）
第１５実施例である無線ＩＣデバイス１ｏは、図２２に示すように、支持フィルム１０上にベタ状に放射板１１をアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成し、放射板１１上に無線ＩＣチップ５を貼り付けたものである。無線ＩＣチップ５の裏面には給電回路７が形成されており、この給電回路７が対向する部分が給電部１２として機能し、その他の部分が放射部１３として機能する。
【００５８】
この無線ＩＣデバイス１ｏでは、無線ＩＣチップ５の給電回路７が平面状態の給電部１２と電磁結合して送受信信号を交換する。その作用効果は前記第１実施例と基本的に同様である。
【００５９】
（第１６実施例、図２３参照）
第１６実施例である無線ＩＣデバイス１ｐは、図２３に示すように、金属製棒状体３５を放射板として機能させたものである。無線ＩＣチップ５は棒状体３５の端面に貼り付けられており、給電回路７が対向する部分が給電部１２として機能し、棒状体３５の全表面が放射部１３として機能する。
【００６０】
この無線ＩＣデバイス１ｐでは、無線ＩＣチップ５の給電回路７が平面状態の給電部１２と電磁結合して送受信信号を交換する。その作用効果は前記第１実施例と基本的に同様である。
【００６１】
（第１７実施例、図２４参照）
第１７実施例である無線ＩＣデバイス１ｑは、図２４に示すように、支持フィルム１０上に放射板１１がフレキシブルなアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成され、支持フィルム１０上に無線ＩＣチップ５を貼り付けたものである。無線ＩＣチップ５はその第１主面５ａにコイル状の電極パターンからなる給電回路７が形成され、第２主面５ｂ側が支持フィルム１０上に、給電部１２が給電回路７の投影面内に該投影面を跨ぐように配置されている。
【００６２】
この無線ＩＣデバイス１ｑの作用効果は前記第１実施例と同様である。特に、給電回路７と給電部１２とが直接対向することなく、無線ＩＣチップ５の厚み分だけ一定の距離を保って対向しているので、送受信信号の中心周波数（ｆｏ）がずれにくい利点を有している。
【００６３】
（他の実施例）
なお、本発明に係る無線ＩＣデバイス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することができる。
【００６４】
例えば、無線ＩＣチップ５の内部構成の細部、放射板１１や支持フィルム１０の細部形状は任意である。また、無線ＩＣチップ５を支持フィルム１０上に固定するのに接着剤以外の手法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明は、ＲＦＩＤシステムに用いられる無線ＩＣデバイスに有用であり、特に、アンテナ利得が大きく、リーダライタと十分な距離を持って動作し、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる点で優れている。
【符号の説明】
【００６６】
１ｏ，１ｐ…無線ＩＣデバイス
５…無線ＩＣチップ
７…給電回路（電極パターン）
１０…支持フィルム
１１…放射板
１２…給電部
１３…放射部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＩＣデバイス、特に、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムに用いられる無線ＩＣデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の管理システムとして、誘導電磁界を発生するリーダライタと物品に付された所定の情報を記憶したＩＣタグ（以下、無線ＩＣデバイスと称する）とを非接触方式で通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが開発されている。ＲＦＩＤシステムに使用される無線ＩＣデバイスは、一般的には、無線ＩＣチップを搭載する基板にエッチングや印刷などにより形成された巻線コイルで形成されている。
【０００３】
一方、特許文献１には、小型化などを目的として、無線ＩＣチップにアンテナコイルを再配線によって形成した無線ＩＣデバイスが開示されている。しかしながら、無線ＩＣチップ自体が非常に小さいので、該チップに形成されたアンテナも非常に小さく、アンテナの利得が微小であり、リーダライタと密着レベルでないとＩＣが駆動しないという問題点を有している。
【０００４】
また、特許文献２には、放射用アンテナを有する基板に、アンテナコイル付きの無線ＩＣチップを搭載した無線ＩＣデバイス、即ち、基板のアンテナと無線ＩＣチップのアンテナコイルとを対向配置させた構造の無線ＩＣデバイスが開示されている。しかしながら、この構造では、基板側のアンテナは閉ループであるため、例えば、１３．５６ＭＨｚのような低周波帯域であれば十分な利得を得ることができるものの、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域になると、無線ＩＣチップ側のアンテナコイルと基板側のアンテナとのインピーダンスマッチングが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７６５６９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、アンテナ利得が大きく、リーダライタと十分な距離をもって動作し、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することのできる無線ＩＣデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る無線ＩＣデバイスは、
所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を有する無線ＩＣチップと、前記給電回路から供給された送信信号を外部に放射する、及び／又は、外部からの受信信号を前記給電回路に供給する放射部材と、を備え、
ＵＨＦ帯以上の周波数領域で利用される無線ＩＣデバイスであって、
前記給電回路にはコイル状又はミアンダ状である電極パターンが含まれ、
前記放射部材と前記給電回路とは電磁結合されており、
前記放射部材は、外部との送受信信号の交換を行う放射部と、前記給電回路との送受信信号の交換を行う平面状の給電部とを有しており、
前記無線ＩＣチップは、前記電極パターンの投影面が前記平面状の給電部の投影面内に位置するように、前記給電部上に配置されていること、
を特徴とする。
【０００８】
本発明に係る無線ＩＣデバイスにおいては、無線ＩＣチップに給電回路を設け、放射部材を外部との送受信信号の交換を行う放射部と、前記給電回路と電磁結合されて送受信信号の交換を行う給電部とを有するため、放射部によってアンテナ利得が向上し、小さな給電回路であっても十分な利得を得ることができ、無線ＩＣチップはリーダライタとは十分な距離をもって作動することになり、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる。また、給電回路で共振周波数がほぼ決定され、放射部の形状が自由に設計可能であり、放射部の大きさなどで利得を調整でき、放射部の形状などで中心周波数を微調整できる。さらに、無線ＩＣチップは、給電回路を構成する電極パターンの投影面が平面状の給電部の投影面内に位置するように、給電部上に配置されているため、給電部と給電回路とで交換されるエネルギー効率が大きくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小さな給電回路であっても十分な利得を得ることができ、リーダライタとは十分な距離をもって無線ＩＣチップが作動することになり、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる。また、無線ＩＣチップ側の給電回路で共振周波数がほぼ決定されるため、放射部の形状が自由に設計可能であり、放射部の大きさなどで利得を調整でき、放射部の形状などで中心周波数を微調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】無線ＩＣデバイスの第１実施例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】無線ＩＣチップの変形例１を示し、（Ａ）は第１主面側の斜視図、（Ｂ）は第２主面側の斜視図である。
【図３】無線ＩＣチップの変形例２を示し、（Ａ）は裏面図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】無線ＩＣチップの変形例２における給電回路の等価回路図である。
【図５】無線ＩＣデバイスの第２実施例を示す平面図である。
【図６】無線ＩＣデバイスの第３実施例を示す平面図である。
【図７】前記第３実施例の変形例を示す平面図である。
【図８】前記第３実施例の使用状態を示す斜視図である。
【図９】無線ＩＣデバイスの第４実施例を示す平面図である。
【図１０】無線ＩＣデバイスの第５実施例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図１１】前記第５実施例の使用状態を示す平面図である。
【図１２】無線ＩＣデバイスの第６実施例を示す平面図である。
【図１３】無線ＩＣデバイスの第７実施例を示す平面図である。
【図１４】無線ＩＣデバイスの第８実施例を示す平面図である。
【図１５】無線ＩＣデバイスの第９実施例を示す平面図である。
【図１６】無線ＩＣデバイスの第１０実施例を示す平面図である。
【図１７】無線ＩＣデバイスの第１１実施例を示す平面図である。
【図１８】無線ＩＣデバイスの第１２実施例を示し、（Ａ）は展開状態の平面図、（Ｂ）は使用時の斜視図である。
【図１９】無線ＩＣデバイスの第１３実施例を示す平面図である。
【図２０】前記第１３実施例の要部を示す斜視図である。
【図２１】無線ＩＣデバイスの第１４実施例を示す斜視図である。
【図２２】無線ＩＣデバイスの第１５実施例を示す分解斜視図である。
【図２３】無線ＩＣデバイスの第１６実施例を示す分解斜視図である。
【図２４】無線ＩＣデバイスの第１７実施例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る無線ＩＣデバイスの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施例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。
【００１２】
（第１実施例、図１参照）
第１実施例である無線ＩＣデバイス１ａは、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、支持フィルム１０上に放射板１１を形成し、支持フィルム１０の上面であって放射板１１の給電部１２上に無線ＩＣチップ５を接着剤にて貼り付けたものである。放射板１１は、ライン状の給電部１２と、比較的広い面積の放射部１３とで構成された両面開放型（両端開放型）である。放射板１１はフレキシブルなアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜からなり、支持フィルム１０はＰＥＴなどの絶縁性のフレキシブルなフィルムからなる。フィルム以外に、紙や合成紙を使用することもできる。
【００１３】
無線ＩＣチップ５は、信号処理部６が内蔵され、給電部１２と対向する第１主面５ａ側にコイル状の電極パターンからなる給電回路７が形成されている。給電回路７は所定の共振周波数を有する共振回路を含み、この給電回路７と信号処理部６とは電気的に接続されており、給電回路７と給電部１２とは電磁結合されている。また、無線ＩＣチップ５は周知のクロック回路、ロジック回路、メモリ回路を含み、必要な情報がメモリされており、所定の高周波信号を送受信できるものである。
【００１４】
放射板１１は、給電回路７から供給された所定の周波数を有する送信信号を給電回路７と磁界結合している給電部１２を介して放射部１３に供給し、該放射部１３から外部のリーダライタに放射する。また、放射部１３で受けたリーダライタからの受信信号（高周波信号、例えば、ＵＨＦ周波数帯）を給電部１２を介して給電回路７に供給する。給電回路７は放射板１１で受けた信号から所定の周波数を有する受信信号を選択し、無線ＩＣチップ５の信号処理部６に伝達する。
【００１５】
即ち、この無線ＩＣデバイス１ａは、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００１６】
第１実施例である無線ＩＣデバイス１ａにおいて、無線ＩＣチップ５に給電回路７を設け、放射板１１を外部との送受信信号の交換を行う放射部１３と、給電回路７と電磁的に結合されて送受信信号の交換を行う給電部１２とを有する両面開放型としたため、放射部１３によってアンテナ利得が向上し、小さな給電回路７であっても十分な利得を得ることができる。従って、無線ＩＣチップ５はリーダライタとは十分な距離をもって作動することになり、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる。
【００１７】
また、給電回路７で共振周波数がほぼ決定され、放射部１３の形状が自由に設計可能であり、放射部１３の大きさなどで利得を調整でき、放射部１３の形状などで中心周波数を微調整できる。しかも、無線ＩＣデバイス１ａを書籍の間に挟んだりしても共振周波数特性が変化することはなく、無線ＩＣデバイス１ａを丸めたり、放射部１３のサイズを変化させても、共振周波数特性が変化することはない。そして、給電回路７に対して全ての方向に放射板１１の放射部１３を延ばすことができ、アンテナ利得が向上する。
【００１８】
また、放射板１１のライン状給電部１２は、無線ＩＣチップ５の給電回路７の投影面（給電回路７の外形線で囲まれた部分）内に、投影面を跨ぐように配置され、給電部１２の面積は給電回路７の投影面の面積よりも小さい。ここで、給電部１２の面積とは金属部分の面積を意味する。給電部１２の面積を給電回路７の投影面の面積よりも小さくすれば、給電回路７の磁束を妨げる部分が小さくなるので、信号の伝達効率が向上する。また、無線ＩＣチップ５を放射板１１上に貼り付ける際にそれほどの高精度を要求されることはない。そして、放射部１３が給電部１２の両端側に設けられているため、給電部１２と給電回路７との容量結合性が強くなる。
【００１９】
さらに、放射板１１はフレキシブルなフィルム１０に保持されたフレキシブルな金属膜によって形成されているため、プラスチックフィルム製の袋のようなフレキシブルな物に何ら支障なく貼着することができる。
【００２０】
また、放射板１１と無線ＩＣチップ５は接着剤で接合しているため、はんだ付けや導電性接着剤などの加熱接合を行う必要がなく、放射板１１やその支持部材（フィルム１０）には熱に弱い材料を使用することができる。
【００２１】
なお、前記給電回路７はヘリカル状のコイルを例示したが、スパイラル状のコイルであってもよく、あるいは、ミアンダ状のライン電極パターンで形成されていてもよい。
【００２２】
（無線ＩＣチップの変形例１、図２参照）
図２に、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａ（放射板１１と接合される面）にミアンダ状の給電回路７を形成してインピーダンス変換や中心周波数の設計を行い、第１主面５ａとは反対側の第２主面５ｂに信号処理回路の集積回路８を形成した例を示す。第１主面５ａに給電回路７を形成し、第２主面５ｂに集積回路８を形成することで、無線ＩＣチップ５の小型化、強度アップを図ることができる。
【００２３】
（無線ＩＣチップの変形例２、図３及び図４参照）
図３に、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａ（放射板１１と接合される面）にスパイラル状の導体パターン７ａ，７ｂからなる多層の給電回路７を形成した例を示す。導体パターン７ａは一端がＩＮ端子部とされ、導体パターン７ｂは一端がＯＵＴ端子部とされ、互いに重なり合い、かつ、互いの他端がビアホール導体７ｃを介して接続されている。この給電回路７は図４に示す等価回路を構成し、２重に巻回されているのでコイル自体が小型化されるとともに、浮遊容量が並列に形成されるため、共振周波数を低下させることができる。
【００２４】
（第２実施例、図５参照）
第２実施例である無線ＩＣデバイス１ｂは、図５に示すように、支持フィルム１０上に十字形状の給電部１２と該給電部１２の両端に接続した比較的広い面積のｘ方向、ｙ方向にそれぞれ延びた放射部１３とからなる放射板１１をアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成し、支持フィルム１０上に無線ＩＣチップ５をその給電回路７の中心が給電部１２の交点に一致するように接着剤にて貼り付けたものである。なお、給電回路７の中心は給電部１２の交点に一致していることが好ましいが、多少ずれても構わない。
【００２５】
この無線ＩＣデバイス１ｂの作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００２６】
（第３実施例、図６〜図８参照）
第３実施例である無線ＩＣデバイス１ｃは、図６に示すように、無線ＩＣチップ５の裏面に二つのコイル状電極パターンからなる給電回路７を設け、この給電回路７の間に放射板１１のライン状給電部１２を配置したものである。
【００２７】
図７に変形例である無線ＩＣデバイス１ｃ'を示す。この無線ＩＣデバイス１ｃ'は無線ＩＣチップ５の給電回路７を二つのミアンダ状の電極パターンにて形成したもので、他の構成は無線ＩＣデバイス１ｃと同様である。なお、ミアンダの方向は縦横のいずれでも構わない。
【００２８】
この無線ＩＣデバイス１ｃ，１ｃ'の作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００２９】
特に、この無線ＩＣデバイス１ｃ，１ｃ'にあっては、放射板１１の給電部１２が給電回路７を遮ることがないので、電磁界の乱れ（変化）が極めて小さく、中心周波数の変化がほとんどなく、無線ＩＣチップ５の搭載位置が多少ずれたとしても中心周波数の変化が起きにくくなる。
【００３０】
また、支持フィルム１０及び放射板１１がフレキシブルであることから、図８に示すように、湾曲させてボトル状の物品に貼り付けて使用することも可能である。給電回路７で共振周波数がほぼ決定され、放射部１３の形状変化で中心周波数が変化しないという利点を生かすことができる。なお、支持フィルム１０を丸めて物品に貼り付けることができる点は、他の実施例でも同様である。
【００３１】
（第４実施例、図９参照）
第４実施例である無線ＩＣデバイス１ｄは、図９に示すように、無線ＩＣチップ５の裏面に四つのコイル状電極パターンからなる給電回路７を設け、かつ、支持フィルム１０上には十字形状の給電部１２と該給電部１２の両端に接続した比較的広い面積の放射部１３とからなる放射板１１をアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成したものである。支持フィルム１０上には無線ＩＣチップ５が四つの給電回路７間の中心を給電部１２の交点に一致させて貼り付けられている。
【００３２】
この無線ＩＣデバイス１ｄの作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００３３】
特に、この無線ＩＣデバイス１ｄにあっては、前記第３実施例と同様に、放射板１１の給電部１２が給電回路７を遮ることがないので、電磁界の乱れ（変化）が極めて小さく、中心周波数の変化がほとんどなく、無線ＩＣチップ５の搭載位置が多少ずれたとしても中心周波数の変化が起きにくくなる。
【００３４】
（第５実施例、図１０及び図１１参照）
第５実施例である無線ＩＣデバイス１ｅは、図１０に示すように、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａに二つのコイル状電極パターンからなる給電回路７を設け、この給電回路７の間に放射板１１のライン状給電部１２を配置したもので、給電回路７と給電部１２とは磁性体１５で覆われている。
【００３５】
放射板１１は長尺状の支持フィルム１０上に１本のラインにて形成され、一端部が給電部１２とされ、該給電部１２から放射部１３が延在している。そして、給電部１２は二つの給電回路７の間に配置されている。また、支持フィルム１０は給電部１２に対応する部分が無線ＩＣチップ５の第２主面５ｂ側に回り込んでいる。
【００３６】
この無線ＩＣデバイス１ｅの作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００３７】
特に、この無線ＩＣデバイス１ｅにあっては、給電回路７と給電部１２とがフェライトなどの磁性粉末を樹脂中に分散してなる磁性体１５によって覆われているため、電磁エネルギーが磁性体１５から漏れなくなり、給電回路７と給電部１２との結合度が向上し、アンテナ利得の向上につながる。また、前記第３実施例と同様に、放射板１１の給電部１２が給電回路７を遮ることがないので、電磁界の乱れ（変化）が極めて小さく、中心周波数の変化がほとんどなく、無線ＩＣチップ５の搭載位置が多少ずれたとしても中心周波数の変化が起きにくくなる。なお、無線ＩＣチップ５は放射板１１の一端部ではなく、放射板１１の中央部に設けられていてもよい。
【００３８】
図１１にこの無線ＩＣデバイス１ｅを有価証券３０に挟み込んだ使用例を示す。有価証券３０を２枚のシートを貼り合わせたものとし、一方のシート上に放射板１１を形成することで支持フィルム１０は不要である。従来のマイクロチップなどは、アンテナ利得が小さいので実質的にリーダライタと密着させなければ通信が不可能である。即ち、図１１中、矢印Ａで示した箇所をリーダライタでスキャンしなければならず、実質的には使用することが難しい。これに対して、無線ＩＣデバイス１ｅを用いればアンテナ利得が向上しており、矢印Ｂ，Ｃで示した箇所をリーダライタでスキャンしても通信が可能である。また、放射板１１を数μｍと薄くできるので、有価証券のみならず紙幣などにも使用可能である。また、本無線ＩＣデバイス１ｅのみならず、前記無線ＩＣデバイス１ａ〜１ｄ、さらに以下に説明する種々の無線ＩＣデバイスもこのような形態で使用することができる。
【００３９】
（第６実施例、図１２参照）
第６実施例である無線ＩＣデバイス１ｆは、図１２に示すように、ライン状の給電部１２と比較的面積の大きい放射部１３とからなる放射板１１を支持フィルム１０上にアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成し、支持フィルム１０上に無線ＩＣチップ５をその給電回路７が給電部１２と重なるように貼り付けたものである。
【００４０】
無線ＩＣチップ５は放射板１１の一端部に配置され、放射板１１の電気長Ｌは中心周波数λに対してλ／２以下の長さとされている。放射板１１の電気長Ｌが半波長の長さの場合、放射板１１のエネルギーは端部で最も高くなる。従って、エネルギーの最も高くなる位置で無線ＩＣチップ５の給電回路７と結合させることで、磁気結合が強くなり、アンテナ利得が向上する。
【００４１】
この無線ＩＣデバイス１ｆにおいて他の作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。
【００４２】
（第７実施例、図１３参照）
第７実施例である無線ＩＣデバイス１ｇは、図１３に示すように、基本的な形態は前記第６実施例である無線ＩＣデバイス１ｆと同様であり、ここでは、放射板１１の電気長Ｌを中心周波数λに対してλ／２の整数倍の長さとしている。放射板１１の電気長Ｌが半波長の整数倍である場合、放射板１１と給電回路７との共鳴が起こり、アンテナの利得が向上する。その他の作用効果は第６実施例と同様である。
【００４３】
但し、放射板１１の電気長はλ／２の整数倍でなくてもよい。即ち、放射板１１から放射される信号の周波数は、給電回路７の共振周波数によって実質的に決まるので、周波数特性に関しては、放射板１１の電気長に実質的に依存しない。放射板１１の電気長がλ／２の整数倍であると、利得が最大になるので好ましい。
【００４４】
（第８実施例、図１４参照）
第８実施例である無線ＩＣデバイス１ｈは、図１４に示すように、広い面積の支持フィルム１０上に広い面積の放射板１１をアルミ箔又は金属蒸着膜などの金属薄膜で形成し、その一部をライン状の給電部１２とし、他の部分を放射部１３としたものである。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。
【００４５】
この無線ＩＣデバイス１ｈの作用効果は前記第１実施例や第６実施例と同様であり、特に、放射部１３の面積が大きいので、アンテナ効率が向上する。
【００４６】
（第９実施例、図１５参照）
第９実施例である無線ＩＣデバイス１ｉは、図１５に示すように、前記第８実施例と同様に広い面積の支持フィルム１０上に広い面積の放射板１１をアルミ箔又は金属蒸着膜などの金属薄膜で形成し、その中央に開口部１４を設けてライン状の給電部１２を形成し、他の部分を放射部１３としたものである。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。この無線ＩＣデバイス１ｉの作用効果は前記第８実施例と同様である。
【００４７】
（第１０実施例、図１６参照）
第１０実施例である無線ＩＣデバイス１ｊは、図１６に示すように、広い面積の支持フィルム１０上に広い面積の放射板１１をアルミ箔又は金属蒸着膜などの金属薄膜で形成し、かつ、放射板１１には部分的に、複数の開口部を規則的にあるいは不規則的に配したメッシュ状の給電部１２を形成したものである。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７がメッシュ状の給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられ、給電回路７と給電部１２とが磁界を介して結合している。この無線ＩＣデバイス１ｊの作用効果は前記第８実施例、第９実施例と同様である。
【００４８】
（第１１実施例、図１７参照）
第１１実施例である無線ＩＣデバイス１ｋは、図１７に示すように、放射板１１を９０度に分岐させたものである。即ち、放射板１１をｘ−ｙ平面内においてｘ軸方向に延在する放射部１３ａとｙ軸方向に延在する放射部１３ｂにて構成し、放射部１３ａの延長線上にライン状の給電部１２を形成している。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。
【００４９】
この無線ＩＣデバイス１ｋにおいて作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３ａ，１３ｂで受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３ａ，１３ｂに供給し、リーダライタに放射する。さらに、無線ＩＣデバイス１ｋでは、放射部１３ａ，１３ｂがｘ軸方向及びｙ軸方向に延在しているため、円偏波の受信が可能であり、アンテナ利得が向上する。
【００５０】
（第１２実施例、図１８参照）
第１２実施例である無線ＩＣデバイス１ｌは、図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、放射板１１をｘ−ｙ−ｚ空間において、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に延在する放射部１３ａ，１３ｂ，１３ｃにて構成し、各放射部１３ａ，１３ｂ，１３ｃのほぼ中心にライン状の給電部１２を形成している。無線ＩＣチップ５は支持フィルム１０上にその給電回路７が給電部１２と重なるように接着剤にて貼り付けられている。
【００５１】
この無線ＩＣデバイス１ｌは、例えば、箱状物の隅部に貼り付けて使用することができ、放射部１３ａ，１３ｂ，１３ｃが３次元的に延在しているため、アンテナの指向性がなくなり、いずれの方向においても効率のよい送受信が可能になる。さらに、無線ＩＣデバイス１ｌの他の作用効果は前記第１実施例と同様である。
【００５２】
（第１３実施例、図１９及び図２０参照）
第１３実施例である無線ＩＣデバイス１ｍは、図１９及び図２０に示すように、無線ＩＣチップ５の第１主面５ａ上にコイル電極パターンにて給電回路７を設け、支持フィルム１０上に給電回路７と同形状の給電部１２と該給電部１２の一端からコイル状に延在する放射部１３とからなる両端開放型の放射板１１を形成したものである。放射部１３は給電部１２よりも僅かに太いラインで形成されており、コイル状の給電部１２と給電回路７とが磁気的に結合している。
【００５３】
なお、図１９においては理解しやすくするため、給電回路７は細線で示している。また、給電回路７のライン幅と給電部１２のライン幅は同じである。
【００５４】
この無線ＩＣデバイス１ｍにおいて作用効果は前記第１実施例と同様である。即ち、リーダライタから放射される高周波信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯）を放射部１３で受信し、給電部１２と磁界結合している給電回路７を共振させてエネルギーを無線ＩＣチップ５に供給する。一方、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ５にメモリされている情報を給電回路７から給電部１２を介して放射部１３に供給し、リーダライタに放射する。さらに、無線ＩＣデバイス１ｍでは、給電部１２の投影面の面積と給電回路７の投影面の面積は同じであり、給電部１２と給電回路７とで交換されるエネルギー効率が大きくなる。なお、給電部１２の投影面の面積は、利得を向上させることができることから、給電回路７の投影面の面積より大きくてもよい。
【００５５】
（第１４実施例、図２１参照）
第１４実施例である無線ＩＣデバイス１ｎは、図２１に示すように、針状の放射部１３の先端部を屈曲させて放射部１３とは垂直な面内にヘリカル状の給電部１２を形成し、この給電部１２を無線ＩＣチップ５の第１主面５ａに接着剤にて固定することで、給電部１２と第１主面５ａに形成した給電回路７とを磁気的に結合させたものである。給電部１２と給電回路７の形状は前記第１３実施例と同様に同じ形状とされている。
【００５６】
この無線ＩＣデバイス１ｎでは、放射部１３は給電回路７の形成面に対して垂直方向に延在しており、例えば、ピン止め具のように、針状の放射部１３を物品に差し込むかたちで無線ＩＣデバイス１ｎを物品に取り付けることが可能となる。無線ＩＣデバイス１ｎの作用効果は前記第１３実施例と同様である。
【００５７】
（第１５実施例、図２２参照）
第１５実施例である無線ＩＣデバイス１ｏは、図２２に示すように、支持フィルム１０上にベタ状に放射板１１をアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成し、放射板１１上に無線ＩＣチップ５を貼り付けたものである。無線ＩＣチップ５の裏面には給電回路７が形成されており、この給電回路７が対向する部分が給電部１２として機能し、その他の部分が放射部１３として機能する。
【００５８】
この無線ＩＣデバイス１ｏでは、無線ＩＣチップ５の給電回路７が平面状態の給電部１２と電磁結合して送受信信号を交換する。その作用効果は前記第１実施例と基本的に同様である。
【００５９】
（第１６実施例、図２３参照）
第１６実施例である無線ＩＣデバイス１ｐは、図２３に示すように、金属製棒状体３５を放射板として機能させたものである。無線ＩＣチップ５は棒状体３５の端面に貼り付けられており、給電回路７が対向する部分が給電部１２として機能し、棒状体３５の全表面が放射部１３として機能する。
【００６０】
この無線ＩＣデバイス１ｐでは、無線ＩＣチップ５の給電回路７が平面状態の給電部１２と電磁結合して送受信信号を交換する。その作用効果は前記第１実施例と基本的に同様である。
【００６１】
（第１７実施例、図２４参照）
第１７実施例である無線ＩＣデバイス１ｑは、図２４に示すように、支持フィルム１０上に放射板１１がフレキシブルなアルミ箔や金属蒸着膜などの金属薄膜にて形成され、支持フィルム１０上に無線ＩＣチップ５を貼り付けたものである。無線ＩＣチップ５はその第１主面５ａにコイル状の電極パターンからなる給電回路７が形成され、第２主面５ｂ側が支持フィルム１０上に、給電部１２が給電回路７の投影面内に該投影面を跨ぐように配置されている。
【００６２】
この無線ＩＣデバイス１ｑの作用効果は前記第１実施例と同様である。特に、給電回路７と給電部１２とが直接対向することなく、無線ＩＣチップ５の厚み分だけ一定の距離を保って対向しているので、送受信信号の中心周波数（ｆｏ）がずれにくい利点を有している。
【００６３】
（他の実施例）
なお、本発明に係る無線ＩＣデバイス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することができる。
【００６４】
例えば、無線ＩＣチップ５の内部構成の細部、放射板１１や支持フィルム１０の細部形状は任意である。また、無線ＩＣチップ５を支持フィルム１０上に固定するのに接着剤以外の手法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明は、ＲＦＩＤシステムに用いられる無線ＩＣデバイスに有用であり、特に、アンテナ利得が大きく、リーダライタと十分な距離を持って動作し、かつ、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域であっても十分に使用することができる点で優れている。
【符号の説明】
【００６６】
１ｏ，１ｐ…無線ＩＣデバイス
５…無線ＩＣチップ
７…給電回路（電極パターン）
１０…支持フィルム
１１…放射板
１２…給電部
１３…放射部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を有する無線ＩＣチップと、
前記給電回路から供給された送信信号を外部に放射する、及び／又は、外部からの受信信号を前記給電回路に供給する放射部材と、を備え、
ＵＨＦ帯以上の周波数領域で利用される無線ＩＣデバイスであって、
前記給電回路にはコイル状又はミアンダ状である電極パターンが含まれ、
前記放射部材と前記給電回路とは電磁結合されており、
前記放射部材は、外部との送受信信号の交換を行う放射部と、前記給電回路との送受信信号の交換を行う平面状の給電部とを有しており、
前記無線ＩＣチップは、前記電極パターンの投影面が前記平面状の給電部の投影面内に位置するように、前記給電部上に配置されていること、
を特徴とする無線ＩＣデバイス。
【請求項２】
前記放射部材はフレキシブルな金属膜によって形成されていること、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】
前記金属膜はフレキシブルなフィルムによって支持されていること、を特徴とする請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項４】
前記放射部材は金属製棒状体であり、該棒状体の端面が前記給電部として機能し、該棒状体の全表面が前記放射部として機能すること、を特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項１】
所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を有する無線ＩＣチップと、
前記給電回路から供給された送信信号を外部に放射する、及び／又は、外部からの受信信号を前記給電回路に供給する放射部材と、を備え、
ＵＨＦ帯以上の周波数領域で利用される無線ＩＣデバイスであって、
前記給電回路にはコイル状又はミアンダ状である電極パターンが含まれ、
前記放射部材と前記給電回路とは電磁結合されており、
前記放射部材は、外部との送受信信号の交換を行う放射部と、前記給電回路との送受信信号の交換を行う平面状の給電部とを有しており、
前記無線ＩＣチップは、前記電極パターンの投影面が前記平面状の給電部の投影面内に位置するように、前記給電部上に配置されていること、
を特徴とする無線ＩＣデバイス。
【請求項２】
前記放射部材はフレキシブルな金属膜によって形成されていること、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】
前記金属膜はフレキシブルなフィルムによって支持されていること、を特徴とする請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
【請求項４】
前記放射部材は金属製棒状体であり、該棒状体の端面が前記給電部として機能し、該棒状体の全表面が前記放射部として機能すること、を特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−１６８９８３（Ｐ２０１２−１６８９８３Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１２０９８（Ｐ２０１２−１１２０９８）
【出願日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【分割の表示】特願２００８−５１１９９５（Ｐ２００８−５１１９９５）の分割
【原出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【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９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【分割の表示】特願２００８−５１１９９５（Ｐ２００８−５１１９９５）の分割
【原出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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