非接触電子装置
【課題】小型で、かつ、長距離通信を可能とする非接触電子装置（ＩＣタグ）を提供する。
【解決手段】ダイポールアンテナ部３ａを、２つのスパイラルインダクタ部と、２つのスパイラルインダクタ部にそれぞれ接続される２つの導体部５ａ，５ｂとから構成し、スロット部（整合部、整合回路）３ｂを、ダイポールアンテナ部３ａと共有する２つの導体部５ａ，５ｂと、２つの導体部５ａ，５ｂにその両端が接続される整合導体部とから構成し、２つの導体部５ａ，５ｂを半導体集積回路装置２の２つのアンテナ端子４ａ，４ｂにそれぞれ接続する。
【解決手段】ダイポールアンテナ部３ａを、２つのスパイラルインダクタ部と、２つのスパイラルインダクタ部にそれぞれ接続される２つの導体部５ａ，５ｂとから構成し、スロット部（整合部、整合回路）３ｂを、ダイポールアンテナ部３ａと共有する２つの導体部５ａ，５ｂと、２つの導体部５ａ，５ｂにその両端が接続される整合導体部とから構成し、２つの導体部５ａ，５ｂを半導体集積回路装置２の２つのアンテナ端子４ａ，４ｂにそれぞれ接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データを記録する半導体集積回路装置と電波の送受信を行うアンテナとから構成される非接触電子装置（以下、ＩＣ（Integrated Circuit）タグと記す）に関し、特に、アンテナの構造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグは、リーダ・ライタ装置との間で情報交換を行っている。この情報交換は、例えばＩＣタグが保持しているデータをリーダ・ライタ装置へ送信する、あるいはリーダ・ライタ装置から送信されたデータをＩＣタグが受信して保持することによって実現しており、ＩＣタグを様々な物品に貼り付けるまたは組み込むことにより、人または物品の管理、および認識等を行うことが可能である。
【０００３】
ＩＣタグとリーダ・ライタ装置との間の通信は電磁界（電波）を介して行われる。具体的には、ＩＣタグに搭載されたアンテナがリーダ・ライタ装置から送信されたキャリア信号を受信し、そのキャリア信号をＩＣタグに搭載された半導体集積回路装置へ供給するとともに、半導体集積回路装置においてそのキャリア信号に重畳されたデータをリーダ・ライタ装置へ送信することにより、上記通信は行われている。
【０００４】
例えば特開２００７−８１６３２号公報（特許文献１）には、ＩＣチップと、ＩＣチップに接続されるアンテナ導体とを実装基板に実装してなる無線ＩＣタグにおいて、アンテナ導体形状をメアンダ（Meander、蛇腹）形状とすることにより、実装基板の外形を小型化する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２００７−２２８４３７号公報（特許文献２）には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用ＩＣチップに接続されたダイポール状の導体パターンからなるアンテナと、アンテナの導体パターンに対して所定の形態で接続された一つあるいは複数の整合用のパターンであり、アンテナの特性を整合させるための整合部と、整合部における整合の操作内容を標記した標記部とを備えるＲＦＩＤタグが開示されている。
【０００６】
また、特開２００９−２０８３５号公報（特許文献３）には、給電回路基板とそれに搭載する無線ＩＣチップとによって電磁結合モジュールを構成し、この電磁結合モジュールを螺旋状導体に給電用導体を介して結合することにより、無線ＩＣデバイスのサイズを小型化し、かつ、放射特性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８１６３２号公報
【特許文献２】特開２００７−２２８４３７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＣタグには、半導体集積回路装置、アンテナ、およびアンテナと半導体集積回路装置との間で良好なインピーダンス整合をとるための整合用回路が搭載されている。整合用回路は、アンテナの一部として搭載されており、例えばループ素子などの共振回路である。整合用回路にループ素子などの共振回路を用いることにより、通信特性の広帯域化が可能となる。また、キャリア信号の周波数には、電波伝搬特性や障害物等の回り込み特性などから、主にＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）が使用されている。
【０００９】
ＩＣタグは、様々な物品に貼り付けられて利用されるが、貼り付ける対象物や利用状況により、ＩＣタグの寸法に制限が生じる場合がある。用途によっては５〜７ｃｍ以下の長さのＩＣタグが要求されている。
【００１０】
ＩＣタグの寸法は、概ねＩＣタグに搭載されるアンテナの長さによって決まる。そして、ＩＣタグに搭載されるアンテナの長さは、通信に使用するキャリア信号の波長に依存する。現在、ＩＣタグに搭載されるアンテナとして、主としてダイポールアンテナまたはループアンテナが用いられており、ダイポールアンテナまたはループアンテナは、通常、通信に使用するキャリア信号の波長の１／４〜１／２程度の長さを有している。このようなダイポールアンテナまたはループアンテナを搭載するＩＣタグにおいて、リーダ・ライタ装置または電波伝搬環境に依存するが、数ｍ程度の通信距離を得ることができる。
【００１１】
しかしながら、キャリア信号の周波数にＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）を用いても、キャリア信号の波長は３０〜４０ｃｍ程度である。よって、キャリア信号の波長の１／４（以下、１／４波長と記す場合もある）のダイポールアンテナまたはループアンテナを用いたとしても、ＩＣタグの長さは７．５ｃｍ以上となり、要求される寸法のＩＣタグを実現することができない場合がある。
【００１２】
ダイポールアンテナまたはループアンテナの長さを１／４波長以下とした場合は、アンテナ利得が低下する。さらに、所望するダイポールアンテナまたはループアンテナのインピーダンスが得られず、半導体集積回路装置とダイポールアンテナまたはループアンテナとのインピーダンス整合も低下する。このため、十分な通信距離を得ることができない。そのため、小型で、かつ、長距離通信を可能とするＩＣタグの実現が難しくなっている。
【００１３】
そこで、例えば前述した特許文献１、２および３に記載されているように、アンテナの放射部をメアンダ形状または螺旋形状とすることにより、アンテナの長さを長くして、放射効率を低下させずに、ＩＣタグの小型化を実現する技術が提案されている。しかし、本発明者らが検討したところ、メアンダ形状ダイポールアンテナを搭載するＩＣタグについては、以下に説明する種々の技術的課題が存在する。
【００１４】
メアンダ形状ダイポールアンテナは、アンテナ利得の低下が無いという利点を有している。しかし、半導体集積回路装置は一般に容量性のリアクタンスであり、メアンダ形状ダイポールアンテナも容量性のリアクタンスであることから、半導体集積回路装置とメアンダ形状ダイポールアンテナとのインピーダンス整合は低下する。メアンダ形状ダイポールアンテナに整合部を付加することにより、インピーダンス整合を改善させることはできるが、メアンダ形状ダイポールアンテナの放射部のインピーダンスに比べて、付加された整合部のインピーダンスが小さいため、放射部へ流れる電流が抑制されてしまい、メアンダ形状ダイポールアンテナのアンテナ利得が低下してしまう。
【００１５】
本発明の目的は、小型で、かつ、長距離通信を可能とする非接触電子装置（ＩＣタグ）を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１８】
この実施の形態は、半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、半導体集積回路装置は、アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナと、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端にそれぞれ接続された２つの導体部とから構成され、整合部は、ダイポールアンテナ部と共有する２つの導体部と、２つの導体部にその両端が接続された整合導体部とから構成され、２つの導体部は２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されている。
【００１９】
また、この実施の形態は、半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、半導体集積回路装置は、アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナから構成され、整合部は整合導体部から構成され、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端は２つのアンテナ端子にそれぞれ接続され、整合導体部の両端は２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されている。
【発明の効果】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２１】
小型で、かつ、長距離通信を可能とする非接触電子装置（ＩＣタグ）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載された半導体集積回路装置の一例を示す要部平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載されたアンテナのインピーダンスとキャリア周波数との関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるＩＣタグのアンテナ利得特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【図９】本発明の実施の形態３によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２４】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２５】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態１によるＩＣタグの構造を図１〜図４を用いて説明する。図１はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図２はＩＣタグに搭載された半導体集積回路装置の一例を示す要部平面図、図３はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図、図４はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【００２７】
図１に示すように、ＩＣタグ１は、半導体集積回路装置２とアンテナ３とから構成されており、アンテナ３はダイポールアンテナ部（放射部、放射体）３ａとスロット部（整合部、整合回路）３ｂとから構成されている。アンテナ３は、キャリア信号の波長の１／４以下の長さを有している。スロット部３ｂは、半導体集積回路装置２とダイポールアンテナ部３ａとのインピーダンス整合を取るために設けられている。ＩＣタグ１の長さは、例えば５．６ｃｍ、その幅は、例えば３．４ｍｍである。ＩＣタグ１が送受信するキャリア信号の周波数は、例えばＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）である。
【００２８】
半導体集積回路装置２は、アンテナ端子４ａ，４ｂを介してアンテナ３と接続されている。また、アンテナ３を構成するダイポールアンテナ部３ａとスロット部３ｂとは、導体部５ａ，５ｂ（図中、ハッチングを付している部分）を共有しており、導体部５ａはアンテナ端子４ａに接続され、導体部５ｂはアンテナ端子４ｂに接続されている。ダイポールアンテナ部３ａとスロット部３ｂとが導体部５ａ，５ｂを共有することにより、小型のアンテナ３を設計することができる。
【００２９】
図２に示すように、半導体集積回路装置２のアンテナ端子４ａ，４ｂにキャリア信号が入力されると、キャリア信号は電源回路６（ＰＷＲ）および信号処理回路７（ＳＰ）へ伝達される。電源回路６は、キャリア信号から信号処理回路７を動作させる電圧および電流を生成し、これらを信号処理回路７へ供給する。信号処理回路７は、その内部に設けられた送受信回路８（ＴＲ）を介して、アンテナ端子４ａ，４ｂから供給されたキャリア信号をデータに復調し、または、上記送受信回路８を介して、アンテナ端子４ａ，４ｂに供給された信号を変調することによって、その内部に保持しているデータを送信する。
【００３０】
ダイポールアンテナ部３ａは、図３に示すように、２つの導体部５ａ，５ｂ（図中、ハッチングを付している部分）および２つのスパイラル（螺旋）形状のスパイラルインダクタ部９ａ，９ｂから構成されている。一方のスパイラルインダクタ部９ａは、導体部５ａを介してアンテナ端子４ａに接続され、他方のスパイラルインダクタ部９ｂは、導体部５ｂを介してアンテナ端子４ｂに接続されている。この際、スパイラルインダクタ部９ａとスパイラルインダクタ部９ｂとは、これらの中間に位置する対称軸Ｍ１に対して対称となるように設計することが望ましい。
【００３１】
ダイポールアンテナ部３ａの導体部分の全長は、使用するキャリア信号の波長の１／２程度となるように設定される。しかし、ダイポールアンテナ部３ａの導体部分の全長は、そのレジスタンス成分が、キャリア信号の周波数において半導体集積回路装置２のインピーダンスのレジスタンス成分と等しい値となるように調整を加えてもよい。ダイポールアンテナ部３ａの導体部分の全長の調整は、スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂのループ数または寸法の変更により行うことが望ましい。
【００３２】
スロット部３ｂは、図４に示すように、Ｔ字形状を有している。スロット部３ｂは、ダイポールアンテナ部３ａと共有する導体部５ａ，５ｂ（図中、ハッチングを付している部分）、および導体部５ａと導体部５ｂとを接続する整合導体部１０から構成されている。
【００３３】
スロット部３ｂの寸法は、半導体集積回路装置２とスロット部３ｂとのインピーダンス整合が最良となるように調整される。スロット部３ｂの調整は、図４に示すスロット寸法Ｄ１の値のみが変更するように、導体部５ａ，５ｂの変更により行うことが望ましい。この際、導体部５ａと導体部５ｂとは、これらの中間に位置する対称軸Ｍ１に対して対称となるように設計することが望ましい。
【００３４】
本実施の形態１では、ダイポールアンテナ部３ａをスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）で構成することによって、放射効率の低下、すなわちアンテナ利得の低下を抑えている。例えばキャリア信号の波長が３０〜４０ｃｍの場合、従来のストレイト形状のダイポールアンテナまたはループアンテナでは、アンテナの長さは７．５ｃｍ以上となる。これに対して、本実施の形態１によるスパイラル形状のダイポールアンテナでは、アンテナの長さを７．５ｃｍよりも短くすることができるので、ＩＣタグ１の小型化を実現することができる。さらに、ダイポールアンテナ部３ａにスロット部３ｂが付加されているので、半導体集積回路装置とスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）とのインピーダンス整合を良好にとることができる。
【００３５】
例えば前述した特許文献１および２には、アンテナの放射部をメアンダ形状ダイポールアンテナで構成し、さらに、アンテナの放射部に整合部を付加することによって、半導体集積回路装置とアンテナとのインピーダンス整合を改善した無線ＩＣタグが記載されている。しかし、前述したように、このアンテナでは、アンテナの放射部のインピーダンスに比べて、付加された整合部のインピーダンスが小さいため、整合部を付加することによって放射部へ流れる電流が抑制されてしまい、メアンダ形状ダイポールアンテナのアンテナ利得が低下してしまう。
【００３６】
しかしながら、本実施の形態１によるアンテナ３では、このような整合部を付加してもアンテナ利得の低下を抑えることができる。以下に、スパイラル形状ダイポールアンテナと、メアンダ形状ダイポールアンテナとの整合部を付加することによる効果の違いについて詳細に説明する。
【００３７】
半導体集積回路装置のインピーダンスＺｃを
Ｚｃ＝Ｒｃ−ｊＸｃ （式１）
と表すと、一般的にＸｃは正の値となる。
【００３８】
また、アンテナのインピーダンスＺａを
Ｚａ＝Ｒａ＋ｊＸａ （式２）
と表すと、レジスタンスＲａ＝Ｒｃ、かつリアクタンスＸｃ＝Ｘａの場合において、最もインピーダンス整合が取れた状態となり、半導体集積回路装置とアンテナとの間の電力送受が最も効率よく行われる。
【００３９】
また、アンテナは、放射部と整合部とから構成されており、放射部のインピーダンスＺｐを
Ｚｐ＝Ｒｐ＋ｊＸｐ （式３）
整合部のインピーダンスＺｍを
Ｚｍ＝Ｒｍ＋ｊＸｍ （式４）
と表すと、放射部と整合部とが並列に接続されていれば、アンテナのインピーダンスＺａは、
Ｚａ＝（Ｚｐ×Ｚｍ）／（Ｚｐ＋Ｚｍ） （式５）
＝（（Ｒｐ２Ｒｍ＋ＲｐＲｍ２＋ＲｐＸｍ２＋ＲｍＸｐ２）＋ｊ（Ｒｐ２Ｘｍ＋
Ｒｍ２Ｘｐ＋Ｘｐ２Ｘｍ＋ＸｐＸｍ２）／（（Ｒｐ＋Ｒｍ）２＋（Ｘｐ＋Ｘｍ）２）
（式６）
と表される。
【００４０】
放射部にメアンダ形状ダイポールアンテナを適用した場合、アンテナ利得は半波長ダイポールとほぼ同等の値が得られるが、狭小な領域においては、線状の導体部が複数回折り曲がっているため、放射部のレジスタンスＲｐが導体損により増加する。さらに隣接する線状の導体部間の容量結合により放射部のリアクタンスＸｐが負の値となる。整合部は、アンテナのリアクタンスＸａが正の値となるように、整合部のレジスタンスＲｍが小さく、かつ整合部のリアクタンスＸｍが大きくなるよう選択する必要があり、これにはループ状またはスリット状の整合部が好適である。しかし、整合部を付加することにより、放射部のレジスタンスＲｐに比べて整合部のレジスタンスＲｍが小さいため、放射部を流れる電流が抑制されて、十分なアンテナ利得が得られない。
【００４１】
他方、放射部にスパイラル形状ダイポールアンテナを適用した場合、アンテナ利得は半波長ダイポールよりも低下するが、メアンダ形状ダイポールアンテナと比較して、線状の導体部の折り曲げ回数が少ないので、放射部のレジスタンスＲｐの導体損による増加が抑制できる。さらに、メアンダ形状ダイポールアンテナと比較して、線状の導体部の折り曲げ回数が少ないことにより、隣接する線状の導体部の間の容量結合も低減されて、放射部のリアクタンスＸｐを正の値とすることができる。これにより、整合部を付加しても、十分なアンテナ利得が得られる。
【００４２】
図５は、シミュレーションにより得られた本実施の形態１によるアンテナ３のインピーダンスとキャリア信号の周波数との関係の一例を示すグラフ図である。図５（ａ）にレジスタンスを示し、図５（ｂ）にリアクタンスを示す。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、点Ｐ１において、ダイポールアンテナ部３ａに起因する自己共振点が存在しており、点Ｐ２において、半導体集積回路装置２と共役整合している。
【００４３】
図６は、シミュレーションにより得られた本実施の形態１によるＩＣタグ１のアンテナ利得特性の一例を示すグラフ図である。図６に示すように、スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂにスロット部３ｂを接続しても、十分なアンテナ利得が得られている。
【００４４】
このように、本実施の形態１によれば、ダイポールアンテナ部３ａをスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）で構成することによって、アンテナ利得の低下を抑えることができる。さらに、ダイポールアンテナ部３ａにスロット部３ｂを付加することによって、アンテナ利得を低下させることなく、半導体集積回路装置とスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）との良好なインピーダンス整合を得ることができる。これにより、例えば高いアンテナ利得を得るために、１／４波長よりも長いアンテナを備えても、インピーダンス整合が良好な１／４波長以下の長さの小型ＩＣタグを実現することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
本実施の形態２によるＩＣタグの構造を図７および図８を用いて説明する。図７はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図８はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【００４６】
本実施の形態２によるＩＣタグ２１は、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１の変形例である。本実施の形態２によるＩＣタグ２１が前述した実施の形態１によるＩＣタグ１と相違する点は、アンテナ３を構成するダイポールアンテナ部３ａの形状である。
【００４７】
すなわち、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１では、ダイポールアンテナ部３ａを９０度に曲がった角部を複数箇所設けたスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成したが、本実施の形態２によるＩＣタグ２１では、ダイポールアンテナ部３ａに９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成している。
【００４８】
このように、本実施の形態２によれば、９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状ダイポールアンテナを用いても、前述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
本実施の形態３によるＩＣタグの構造を図９〜図１１を用いて説明する。図９はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図１０はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図、図１１はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【００５０】
本実施の形態３によるＩＣタグ３１は、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１の変形例である。本実施の形態３によるＩＣタグ３１が前述した実施の形態１によるＩＣタグ１と相違する点は、ダイポールアンテナ３ａとスロット部３ｂとが共有する導体部５ａ，５ｂの有無である。
【００５１】
すなわち、前述した実施の形態１では、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは一旦導体部５ａまたは導体部５ｂに接続され、そして導体部５ａはアンテナ端子４ａに接続され、導体部５ｂはアンテナ端子４ｂに接続されている。これに対して、本実施の形態３では、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続されている。
【００５２】
なお、本実施の形態３では、ダイポールアンテナ部３ａを９０度に曲がった角部を複数箇所設けたスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成したが、前述した実施の形態２によるＩＣタグ２１のように、ダイポールアンテナ部３ａを９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成してもよい。
【００５３】
このように、本実施の形態３によれば、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とを、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続しても、前述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（実施の形態４）
本実施の形態４によるＩＣタグの構造を図１２および図１３を用いて説明する。図１２はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図１３はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【００５５】
本実施の形態４によるＩＣタグ４１は、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１の変形例である。本実施の形態４によるＩＣタグ４１が前述した実施の形態１によるＩＣタグ１と相違する点は、ダイポールアンテナ３ａとスロット部３ｂとが共有する導体部５ａ，５ｂの有無、およびスロット部３ｂの形状である。
【００５６】
すなわち、前述した実施の形態１では、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは一旦導体部５ａまたは導体部５ｂに接続され、そして導体部５ａはアンテナ端子４ａに接続され、導体部５ｂはアンテナ端子４ｂに接続されている。また、スロット部３ｂはＴ字形状を有している。これに対して、本実施の形態４では、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続されている。また、スロット部３ｂは一部を切断した輪形状の導体部３ｂ１と、その切断した２箇所に繋がる直線形状の導体部３ｂ２とからなり、直線形状の２つの導体部３ｂ２がアンテナ端子４ａおよびアンテナ端子４ｂにそれぞれ直接接続されている。スロット部３ｂの調整は、図１３に示すスロット寸法Ｄ２の値のみが変更するように行われる。
【００５７】
このように、本実施の形態４によれば、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とを、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続し、スロット部３ｂを輪形状としても、前述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、非接触電子装置、所謂無線ＩＣタグに適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ ＩＣタグ
２ 半導体集積回路装置
３ アンテナ
３ａ ダイポールアンテナ部（放射部、放射体）
３ｂ スロット部（整合部、整合回路）
３ｂ１，３ｂ２ 導体部
４ａ，４ｂ アンテナ端子
５ａ，５ｂ 導体部
６ 電源回路
７ 信号処理回路
８ 送受信回路
９ａ，９ｂ スパイラルインダクタ部
１０ 整合導体部
２１，３１，４１ ＩＣタグ
Ｄ１，Ｄ２ スロット寸法
Ｍ１ 対称軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データを記録する半導体集積回路装置と電波の送受信を行うアンテナとから構成される非接触電子装置（以下、ＩＣ（Integrated Circuit）タグと記す）に関し、特に、アンテナの構造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグは、リーダ・ライタ装置との間で情報交換を行っている。この情報交換は、例えばＩＣタグが保持しているデータをリーダ・ライタ装置へ送信する、あるいはリーダ・ライタ装置から送信されたデータをＩＣタグが受信して保持することによって実現しており、ＩＣタグを様々な物品に貼り付けるまたは組み込むことにより、人または物品の管理、および認識等を行うことが可能である。
【０００３】
ＩＣタグとリーダ・ライタ装置との間の通信は電磁界（電波）を介して行われる。具体的には、ＩＣタグに搭載されたアンテナがリーダ・ライタ装置から送信されたキャリア信号を受信し、そのキャリア信号をＩＣタグに搭載された半導体集積回路装置へ供給するとともに、半導体集積回路装置においてそのキャリア信号に重畳されたデータをリーダ・ライタ装置へ送信することにより、上記通信は行われている。
【０００４】
例えば特開２００７−８１６３２号公報（特許文献１）には、ＩＣチップと、ＩＣチップに接続されるアンテナ導体とを実装基板に実装してなる無線ＩＣタグにおいて、アンテナ導体形状をメアンダ（Meander、蛇腹）形状とすることにより、実装基板の外形を小型化する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２００７−２２８４３７号公報（特許文献２）には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用ＩＣチップに接続されたダイポール状の導体パターンからなるアンテナと、アンテナの導体パターンに対して所定の形態で接続された一つあるいは複数の整合用のパターンであり、アンテナの特性を整合させるための整合部と、整合部における整合の操作内容を標記した標記部とを備えるＲＦＩＤタグが開示されている。
【０００６】
また、特開２００９−２０８３５号公報（特許文献３）には、給電回路基板とそれに搭載する無線ＩＣチップとによって電磁結合モジュールを構成し、この電磁結合モジュールを螺旋状導体に給電用導体を介して結合することにより、無線ＩＣデバイスのサイズを小型化し、かつ、放射特性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８１６３２号公報
【特許文献２】特開２００７−２２８４３７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＣタグには、半導体集積回路装置、アンテナ、およびアンテナと半導体集積回路装置との間で良好なインピーダンス整合をとるための整合用回路が搭載されている。整合用回路は、アンテナの一部として搭載されており、例えばループ素子などの共振回路である。整合用回路にループ素子などの共振回路を用いることにより、通信特性の広帯域化が可能となる。また、キャリア信号の周波数には、電波伝搬特性や障害物等の回り込み特性などから、主にＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）が使用されている。
【０００９】
ＩＣタグは、様々な物品に貼り付けられて利用されるが、貼り付ける対象物や利用状況により、ＩＣタグの寸法に制限が生じる場合がある。用途によっては５〜７ｃｍ以下の長さのＩＣタグが要求されている。
【００１０】
ＩＣタグの寸法は、概ねＩＣタグに搭載されるアンテナの長さによって決まる。そして、ＩＣタグに搭載されるアンテナの長さは、通信に使用するキャリア信号の波長に依存する。現在、ＩＣタグに搭載されるアンテナとして、主としてダイポールアンテナまたはループアンテナが用いられており、ダイポールアンテナまたはループアンテナは、通常、通信に使用するキャリア信号の波長の１／４〜１／２程度の長さを有している。このようなダイポールアンテナまたはループアンテナを搭載するＩＣタグにおいて、リーダ・ライタ装置または電波伝搬環境に依存するが、数ｍ程度の通信距離を得ることができる。
【００１１】
しかしながら、キャリア信号の周波数にＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）を用いても、キャリア信号の波長は３０〜４０ｃｍ程度である。よって、キャリア信号の波長の１／４（以下、１／４波長と記す場合もある）のダイポールアンテナまたはループアンテナを用いたとしても、ＩＣタグの長さは７．５ｃｍ以上となり、要求される寸法のＩＣタグを実現することができない場合がある。
【００１２】
ダイポールアンテナまたはループアンテナの長さを１／４波長以下とした場合は、アンテナ利得が低下する。さらに、所望するダイポールアンテナまたはループアンテナのインピーダンスが得られず、半導体集積回路装置とダイポールアンテナまたはループアンテナとのインピーダンス整合も低下する。このため、十分な通信距離を得ることができない。そのため、小型で、かつ、長距離通信を可能とするＩＣタグの実現が難しくなっている。
【００１３】
そこで、例えば前述した特許文献１、２および３に記載されているように、アンテナの放射部をメアンダ形状または螺旋形状とすることにより、アンテナの長さを長くして、放射効率を低下させずに、ＩＣタグの小型化を実現する技術が提案されている。しかし、本発明者らが検討したところ、メアンダ形状ダイポールアンテナを搭載するＩＣタグについては、以下に説明する種々の技術的課題が存在する。
【００１４】
メアンダ形状ダイポールアンテナは、アンテナ利得の低下が無いという利点を有している。しかし、半導体集積回路装置は一般に容量性のリアクタンスであり、メアンダ形状ダイポールアンテナも容量性のリアクタンスであることから、半導体集積回路装置とメアンダ形状ダイポールアンテナとのインピーダンス整合は低下する。メアンダ形状ダイポールアンテナに整合部を付加することにより、インピーダンス整合を改善させることはできるが、メアンダ形状ダイポールアンテナの放射部のインピーダンスに比べて、付加された整合部のインピーダンスが小さいため、放射部へ流れる電流が抑制されてしまい、メアンダ形状ダイポールアンテナのアンテナ利得が低下してしまう。
【００１５】
本発明の目的は、小型で、かつ、長距離通信を可能とする非接触電子装置（ＩＣタグ）を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１８】
この実施の形態は、半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、半導体集積回路装置は、アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナと、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端にそれぞれ接続された２つの導体部とから構成され、整合部は、ダイポールアンテナ部と共有する２つの導体部と、２つの導体部にその両端が接続された整合導体部とから構成され、２つの導体部は２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されている。
【００１９】
また、この実施の形態は、半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、半導体集積回路装置は、アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナから構成され、整合部は整合導体部から構成され、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端は２つのアンテナ端子にそれぞれ接続され、整合導体部の両端は２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されている。
【発明の効果】
【００２０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２１】
小型で、かつ、長距離通信を可能とする非接触電子装置（ＩＣタグ）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載された半導体集積回路装置の一例を示す要部平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるＩＣタグに搭載されたアンテナのインピーダンスとキャリア周波数との関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるＩＣタグのアンテナ利得特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【図９】本発明の実施の形態３によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４によるＩＣタグの一例を示す要部平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４によるＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２４】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２５】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態１によるＩＣタグの構造を図１〜図４を用いて説明する。図１はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図２はＩＣタグに搭載された半導体集積回路装置の一例を示す要部平面図、図３はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図、図４はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【００２７】
図１に示すように、ＩＣタグ１は、半導体集積回路装置２とアンテナ３とから構成されており、アンテナ３はダイポールアンテナ部（放射部、放射体）３ａとスロット部（整合部、整合回路）３ｂとから構成されている。アンテナ３は、キャリア信号の波長の１／４以下の長さを有している。スロット部３ｂは、半導体集積回路装置２とダイポールアンテナ部３ａとのインピーダンス整合を取るために設けられている。ＩＣタグ１の長さは、例えば５．６ｃｍ、その幅は、例えば３．４ｍｍである。ＩＣタグ１が送受信するキャリア信号の周波数は、例えばＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）である。
【００２８】
半導体集積回路装置２は、アンテナ端子４ａ，４ｂを介してアンテナ３と接続されている。また、アンテナ３を構成するダイポールアンテナ部３ａとスロット部３ｂとは、導体部５ａ，５ｂ（図中、ハッチングを付している部分）を共有しており、導体部５ａはアンテナ端子４ａに接続され、導体部５ｂはアンテナ端子４ｂに接続されている。ダイポールアンテナ部３ａとスロット部３ｂとが導体部５ａ，５ｂを共有することにより、小型のアンテナ３を設計することができる。
【００２９】
図２に示すように、半導体集積回路装置２のアンテナ端子４ａ，４ｂにキャリア信号が入力されると、キャリア信号は電源回路６（ＰＷＲ）および信号処理回路７（ＳＰ）へ伝達される。電源回路６は、キャリア信号から信号処理回路７を動作させる電圧および電流を生成し、これらを信号処理回路７へ供給する。信号処理回路７は、その内部に設けられた送受信回路８（ＴＲ）を介して、アンテナ端子４ａ，４ｂから供給されたキャリア信号をデータに復調し、または、上記送受信回路８を介して、アンテナ端子４ａ，４ｂに供給された信号を変調することによって、その内部に保持しているデータを送信する。
【００３０】
ダイポールアンテナ部３ａは、図３に示すように、２つの導体部５ａ，５ｂ（図中、ハッチングを付している部分）および２つのスパイラル（螺旋）形状のスパイラルインダクタ部９ａ，９ｂから構成されている。一方のスパイラルインダクタ部９ａは、導体部５ａを介してアンテナ端子４ａに接続され、他方のスパイラルインダクタ部９ｂは、導体部５ｂを介してアンテナ端子４ｂに接続されている。この際、スパイラルインダクタ部９ａとスパイラルインダクタ部９ｂとは、これらの中間に位置する対称軸Ｍ１に対して対称となるように設計することが望ましい。
【００３１】
ダイポールアンテナ部３ａの導体部分の全長は、使用するキャリア信号の波長の１／２程度となるように設定される。しかし、ダイポールアンテナ部３ａの導体部分の全長は、そのレジスタンス成分が、キャリア信号の周波数において半導体集積回路装置２のインピーダンスのレジスタンス成分と等しい値となるように調整を加えてもよい。ダイポールアンテナ部３ａの導体部分の全長の調整は、スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂのループ数または寸法の変更により行うことが望ましい。
【００３２】
スロット部３ｂは、図４に示すように、Ｔ字形状を有している。スロット部３ｂは、ダイポールアンテナ部３ａと共有する導体部５ａ，５ｂ（図中、ハッチングを付している部分）、および導体部５ａと導体部５ｂとを接続する整合導体部１０から構成されている。
【００３３】
スロット部３ｂの寸法は、半導体集積回路装置２とスロット部３ｂとのインピーダンス整合が最良となるように調整される。スロット部３ｂの調整は、図４に示すスロット寸法Ｄ１の値のみが変更するように、導体部５ａ，５ｂの変更により行うことが望ましい。この際、導体部５ａと導体部５ｂとは、これらの中間に位置する対称軸Ｍ１に対して対称となるように設計することが望ましい。
【００３４】
本実施の形態１では、ダイポールアンテナ部３ａをスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）で構成することによって、放射効率の低下、すなわちアンテナ利得の低下を抑えている。例えばキャリア信号の波長が３０〜４０ｃｍの場合、従来のストレイト形状のダイポールアンテナまたはループアンテナでは、アンテナの長さは７．５ｃｍ以上となる。これに対して、本実施の形態１によるスパイラル形状のダイポールアンテナでは、アンテナの長さを７．５ｃｍよりも短くすることができるので、ＩＣタグ１の小型化を実現することができる。さらに、ダイポールアンテナ部３ａにスロット部３ｂが付加されているので、半導体集積回路装置とスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）とのインピーダンス整合を良好にとることができる。
【００３５】
例えば前述した特許文献１および２には、アンテナの放射部をメアンダ形状ダイポールアンテナで構成し、さらに、アンテナの放射部に整合部を付加することによって、半導体集積回路装置とアンテナとのインピーダンス整合を改善した無線ＩＣタグが記載されている。しかし、前述したように、このアンテナでは、アンテナの放射部のインピーダンスに比べて、付加された整合部のインピーダンスが小さいため、整合部を付加することによって放射部へ流れる電流が抑制されてしまい、メアンダ形状ダイポールアンテナのアンテナ利得が低下してしまう。
【００３６】
しかしながら、本実施の形態１によるアンテナ３では、このような整合部を付加してもアンテナ利得の低下を抑えることができる。以下に、スパイラル形状ダイポールアンテナと、メアンダ形状ダイポールアンテナとの整合部を付加することによる効果の違いについて詳細に説明する。
【００３７】
半導体集積回路装置のインピーダンスＺｃを
Ｚｃ＝Ｒｃ−ｊＸｃ （式１）
と表すと、一般的にＸｃは正の値となる。
【００３８】
また、アンテナのインピーダンスＺａを
Ｚａ＝Ｒａ＋ｊＸａ （式２）
と表すと、レジスタンスＲａ＝Ｒｃ、かつリアクタンスＸｃ＝Ｘａの場合において、最もインピーダンス整合が取れた状態となり、半導体集積回路装置とアンテナとの間の電力送受が最も効率よく行われる。
【００３９】
また、アンテナは、放射部と整合部とから構成されており、放射部のインピーダンスＺｐを
Ｚｐ＝Ｒｐ＋ｊＸｐ （式３）
整合部のインピーダンスＺｍを
Ｚｍ＝Ｒｍ＋ｊＸｍ （式４）
と表すと、放射部と整合部とが並列に接続されていれば、アンテナのインピーダンスＺａは、
Ｚａ＝（Ｚｐ×Ｚｍ）／（Ｚｐ＋Ｚｍ） （式５）
＝（（Ｒｐ２Ｒｍ＋ＲｐＲｍ２＋ＲｐＸｍ２＋ＲｍＸｐ２）＋ｊ（Ｒｐ２Ｘｍ＋
Ｒｍ２Ｘｐ＋Ｘｐ２Ｘｍ＋ＸｐＸｍ２）／（（Ｒｐ＋Ｒｍ）２＋（Ｘｐ＋Ｘｍ）２）
（式６）
と表される。
【００４０】
放射部にメアンダ形状ダイポールアンテナを適用した場合、アンテナ利得は半波長ダイポールとほぼ同等の値が得られるが、狭小な領域においては、線状の導体部が複数回折り曲がっているため、放射部のレジスタンスＲｐが導体損により増加する。さらに隣接する線状の導体部間の容量結合により放射部のリアクタンスＸｐが負の値となる。整合部は、アンテナのリアクタンスＸａが正の値となるように、整合部のレジスタンスＲｍが小さく、かつ整合部のリアクタンスＸｍが大きくなるよう選択する必要があり、これにはループ状またはスリット状の整合部が好適である。しかし、整合部を付加することにより、放射部のレジスタンスＲｐに比べて整合部のレジスタンスＲｍが小さいため、放射部を流れる電流が抑制されて、十分なアンテナ利得が得られない。
【００４１】
他方、放射部にスパイラル形状ダイポールアンテナを適用した場合、アンテナ利得は半波長ダイポールよりも低下するが、メアンダ形状ダイポールアンテナと比較して、線状の導体部の折り曲げ回数が少ないので、放射部のレジスタンスＲｐの導体損による増加が抑制できる。さらに、メアンダ形状ダイポールアンテナと比較して、線状の導体部の折り曲げ回数が少ないことにより、隣接する線状の導体部の間の容量結合も低減されて、放射部のリアクタンスＸｐを正の値とすることができる。これにより、整合部を付加しても、十分なアンテナ利得が得られる。
【００４２】
図５は、シミュレーションにより得られた本実施の形態１によるアンテナ３のインピーダンスとキャリア信号の周波数との関係の一例を示すグラフ図である。図５（ａ）にレジスタンスを示し、図５（ｂ）にリアクタンスを示す。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、点Ｐ１において、ダイポールアンテナ部３ａに起因する自己共振点が存在しており、点Ｐ２において、半導体集積回路装置２と共役整合している。
【００４３】
図６は、シミュレーションにより得られた本実施の形態１によるＩＣタグ１のアンテナ利得特性の一例を示すグラフ図である。図６に示すように、スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂにスロット部３ｂを接続しても、十分なアンテナ利得が得られている。
【００４４】
このように、本実施の形態１によれば、ダイポールアンテナ部３ａをスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）で構成することによって、アンテナ利得の低下を抑えることができる。さらに、ダイポールアンテナ部３ａにスロット部３ｂを付加することによって、アンテナ利得を低下させることなく、半導体集積回路装置とスパイラル形状ダイポールアンテナ（スパイラルインダクタ部９ａ，９ｂ）との良好なインピーダンス整合を得ることができる。これにより、例えば高いアンテナ利得を得るために、１／４波長よりも長いアンテナを備えても、インピーダンス整合が良好な１／４波長以下の長さの小型ＩＣタグを実現することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
本実施の形態２によるＩＣタグの構造を図７および図８を用いて説明する。図７はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図８はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図である。
【００４６】
本実施の形態２によるＩＣタグ２１は、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１の変形例である。本実施の形態２によるＩＣタグ２１が前述した実施の形態１によるＩＣタグ１と相違する点は、アンテナ３を構成するダイポールアンテナ部３ａの形状である。
【００４７】
すなわち、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１では、ダイポールアンテナ部３ａを９０度に曲がった角部を複数箇所設けたスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成したが、本実施の形態２によるＩＣタグ２１では、ダイポールアンテナ部３ａに９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成している。
【００４８】
このように、本実施の形態２によれば、９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状ダイポールアンテナを用いても、前述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
本実施の形態３によるＩＣタグの構造を図９〜図１１を用いて説明する。図９はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図１０はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するダイポールアンテナ部の一例を示す要部平面図、図１１はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【００５０】
本実施の形態３によるＩＣタグ３１は、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１の変形例である。本実施の形態３によるＩＣタグ３１が前述した実施の形態１によるＩＣタグ１と相違する点は、ダイポールアンテナ３ａとスロット部３ｂとが共有する導体部５ａ，５ｂの有無である。
【００５１】
すなわち、前述した実施の形態１では、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは一旦導体部５ａまたは導体部５ｂに接続され、そして導体部５ａはアンテナ端子４ａに接続され、導体部５ｂはアンテナ端子４ｂに接続されている。これに対して、本実施の形態３では、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続されている。
【００５２】
なお、本実施の形態３では、ダイポールアンテナ部３ａを９０度に曲がった角部を複数箇所設けたスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成したが、前述した実施の形態２によるＩＣタグ２１のように、ダイポールアンテナ部３ａを９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状（螺旋形状）ダイポールアンテナで構成してもよい。
【００５３】
このように、本実施の形態３によれば、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とを、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続しても、前述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（実施の形態４）
本実施の形態４によるＩＣタグの構造を図１２および図１３を用いて説明する。図１２はＩＣタグの一例を示す要部平面図、図１３はＩＣタグに搭載されたアンテナを構成するスロット部の一例を示す要部平面図である。
【００５５】
本実施の形態４によるＩＣタグ４１は、前述した実施の形態１によるＩＣタグ１の変形例である。本実施の形態４によるＩＣタグ４１が前述した実施の形態１によるＩＣタグ１と相違する点は、ダイポールアンテナ３ａとスロット部３ｂとが共有する導体部５ａ，５ｂの有無、およびスロット部３ｂの形状である。
【００５６】
すなわち、前述した実施の形態１では、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは一旦導体部５ａまたは導体部５ｂに接続され、そして導体部５ａはアンテナ端子４ａに接続され、導体部５ｂはアンテナ端子４ｂに接続されている。また、スロット部３ｂはＴ字形状を有している。これに対して、本実施の形態４では、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とは、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続されている。また、スロット部３ｂは一部を切断した輪形状の導体部３ｂ１と、その切断した２箇所に繋がる直線形状の導体部３ｂ２とからなり、直線形状の２つの導体部３ｂ２がアンテナ端子４ａおよびアンテナ端子４ｂにそれぞれ直接接続されている。スロット部３ｂの調整は、図１３に示すスロット寸法Ｄ２の値のみが変更するように行われる。
【００５７】
このように、本実施の形態４によれば、導体部５ａ，５ｂを設けずに、ダイポールアンテナ部３ａの端子とスロット部３ｂの端子とを、それぞれアンテナ端子４ａまたはアンテナ端子４ｂに直接接続し、スロット部３ｂを輪形状としても、前述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、非接触電子装置、所謂無線ＩＣタグに適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ ＩＣタグ
２ 半導体集積回路装置
３ アンテナ
３ａ ダイポールアンテナ部（放射部、放射体）
３ｂ スロット部（整合部、整合回路）
３ｂ１，３ｂ２ 導体部
４ａ，４ｂ アンテナ端子
５ａ，５ｂ 導体部
６ 電源回路
７ 信号処理回路
８ 送受信回路
９ａ，９ｂ スパイラルインダクタ部
１０ 整合導体部
２１，３１，４１ ＩＣタグ
Ｄ１，Ｄ２ スロット寸法
Ｍ１ 対称軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、
前記半導体集積回路装置は、前記アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、
前記アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、
前記ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナと、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端にそれぞれ接続された２つの導体部とから構成され、
前記整合部は、前記ダイポールアンテナ部と共有する前記２つの導体部と、前記２つの導体部にその両端が接続された整合導体部とから構成され、
前記２つの導体部は前記２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項２】
半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、
前記半導体集積回路装置は、前記アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、
前記アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、
前記ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナから構成され、
前記整合部は、整合導体部から構成され、
前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端は前記２つのアンテナ端子にそれぞれ接続され、前記整合導体部の両端は前記２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記アンテナの長さは、前記アンテナが送受信する電磁波の波長の１／４よりも短いことを特徴とする非接触電子装置。
【請求項４】
請求項３記載の非接触電子装置において、前記電磁波の周波数は８６０〜９６０ＭＨｚであることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナは、９０度に曲がった角部を複数箇所有するスパイラル形状であることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナは、９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状であることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項７】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記整合部はＴ字形状であることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項８】
請求項２記載の非接触電子装置において、前記整合部を構成する前記整合導体部は、一部を切断した輪形状を有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項９】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナは、これらの中間に位置する対称軸に対して対称となるように配置されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１０】
請求項１記載の非接触電子装置において、前記２つの導体部は、これらの中間に位置する対称軸に対して対称となるように配置されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１】
半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、
前記半導体集積回路装置は、前記アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、
前記アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、
前記ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナと、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端にそれぞれ接続された２つの導体部とから構成され、
前記整合部は、前記ダイポールアンテナ部と共有する前記２つの導体部と、前記２つの導体部にその両端が接続された整合導体部とから構成され、
前記２つの導体部は前記２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項２】
半導体集積回路装置とアンテナとを備える非接触電子装置であって、
前記半導体集積回路装置は、前記アンテナと接続する２つのアンテナ端子を有し、
前記アンテナは、ダイポールアンテナ部と整合部とを有し、
前記ダイポールアンテナ部は、２つのスパイラル形状ダイポールアンテナから構成され、
前記整合部は、整合導体部から構成され、
前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナのそれぞれの一端は前記２つのアンテナ端子にそれぞれ接続され、前記整合導体部の両端は前記２つのアンテナ端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記アンテナの長さは、前記アンテナが送受信する電磁波の波長の１／４よりも短いことを特徴とする非接触電子装置。
【請求項４】
請求項３記載の非接触電子装置において、前記電磁波の周波数は８６０〜９６０ＭＨｚであることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナは、９０度に曲がった角部を複数箇所有するスパイラル形状であることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナは、９０度に曲がった角部の無いスパイラル形状であることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項７】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記整合部はＴ字形状であることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項８】
請求項２記載の非接触電子装置において、前記整合部を構成する前記整合導体部は、一部を切断した輪形状を有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項９】
請求項１または２記載の非接触電子装置において、前記２つのスパイラル形状ダイポールアンテナは、これらの中間に位置する対称軸に対して対称となるように配置されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１０】
請求項１記載の非接触電子装置において、前記２つの導体部は、これらの中間に位置する対称軸に対して対称となるように配置されていることを特徴とする非接触電子装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−９５８４４（Ｐ２０１１−９５８４４Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６７９３（Ｐ２００９−２４６７９３）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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