以下に、本発明に係る無線ICデバイスの� �施例について添付図面を参照して説明する� �

 (第1実施例、図1~図4参照)
 第1実施例である無線ICデバイスは、図1に示 すように、所定周波数の送受信信号を処理す る無線ICチップ10と、この無線ICチップ10と電� ��的に接続された給電回路21を有する給電回� �基板20と、保護層30と、第1の放射板31と、第2 の放射板35とで構成されている。一体化され� ��無線ICチップ10と給電回路基板20とを以下電� ��結合モジュール1と称する。

 給電回路21は、図1に等価回路として示す� ��うに、互いに異なるインダクタンス値を有� ��、かつ、互いに逆相で磁気結合(相互インダ クタンスM1で示す)されているインダクタンス 素子L1,L2を含む共振回路・整合回路として構� ��されている(詳細は図4を参照して以下に説� �する)。

 無線ICチップ10は、クロック回路、ロジッ ク回路、メモリ回路などを含み、必要な情報 がメモリされており、裏面に図示しない一対 の入出力端子電極及び一対の実装用端子電極 が設けられている。図3に示すように、入出� �端子電極は給電回路基板20上に形成した給電 端子電極42a,42bに、実装用端子電極は実装電� �43a,43bに金属バンプなどを介して電気的に接� ��されている。

 無線ICチップ10は、給電回路基板20の主面( 上面)に搭載されており、樹脂材(例えば、エ� ��キシ樹脂)からなる保護層30にて覆われてい� ��。

 第1の放射板31は、図2に示すように、前記 保護層30の表面に非磁性金属材からなる電極� ��して形成されており、保護層30の上面のほ� �全面に形成された電極部31aと、一側面に形� �した電極部31bと、裏面に廻り込んだ電極部31 cとからなる。電極部31cは給電回路21の電極部 42cと対向し、給電回路21と第1の放射板31とは� ��量結合している。

 第2の放射板35は、プリント基板36の表面� �非磁性金属材からなるループ状の電極とし� �形成されており、一方の端部35aと他方の端� �35bに前記給電回路基板20が接着剤37を介して� ��着されている。端部35a,35bはそれぞれ給電回 路21のインダクタンス素子L1,L2のいずれかと� �磁界結合している。なお、プリント基板36は 、携帯電話などの物品に内蔵されたものであ る。

 給電回路21に含まれるインダクタンス素� �L1,L2は逆相で磁気結合して無線ICチップ10が� �理する周波数に共振し、かつ、放射板35の端 部35a,35bと電磁界結合している。同時に、給� �回路21は電極部42cにて第1の放射板31と容量結 合している。また、給電回路21は、無線ICチ� �プ10の入出力端子電極(図示せず)と電気的に� ��続され、無線ICチップ10のインピーダンス(� �常50ω)と放射板31,35のインピーダンス(空間の インピーダンス377ω)とのマッチングを図って いる。

 従って、給電回路21は、無線ICチップ10か� ��発信された所定の周波数を有する送信信号� ��放射板31,35に伝達し、かつ、放射板31,35で受 信し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10に供給する。そ� �ゆえ、この無線ICデバイスは、放射板31,35で� ��信した信号によって無線ICチップ10が動作さ れ、該無線ICチップ10からの応答信号が放射� �31,35から外部に放射される。

 以上のごとく、本無線ICデバイスにあっ� �は、第1の放射板31と第2の放射板35とにより� �射特性や指向性を改善でき、リーダライタ� �の確実な通信を確保できる。特に、第2の放� ��板35は電磁結合モジュール1よりも大きなサ� ��ズで任意の形状に形成することができる。

 また、給電回路基板20に設けた給電回路21 で信号の共振周波数を設定するため、本無線 ICデバイスを種々の物品に取り付けてもその� ��まで動作し、放射特性の変動が抑制され、� ��別の物品ごとに放射板31,35などの設計変更� �する必要がなくなる。そして、放射板31,35か ら放射する送信信号の周波数及び無線ICチッ� ��10に供給する受信信号の周波数は、給電回� �基板20における給電回路21の共振周波数に実� ��的に相当し、信号の最大利得は、給電回路2 1のサイズ、形状、給電回路21と放射板31,35と� ��距離及び媒質の少なくとも一つで実質的に� ��定される。給電回路基板20において送受信� �号の周波数が決まるため、放射板31,35の形状 やサイズ、配置関係などによらず、例えば、 無線ICデバイスを丸めたり、誘電体で挟んだ� ��しても、周波数特性が変化することがなく� ��安定した周波数特性が得られる。

 ここで、給電回路基板20の構成について� �4を参照して説明する。給電回路基板20は、� �電体あるいは磁性体からなるセラミックシ� �ト41a~41hを積層、圧着、焼成したものである� ��最上層のシート41aには、給電端子電極42a,42b 、実装電極43a,43b、前記第1の放射板31と容量� �合するための電極部42c、ビアホール導体44a,4 4b,45a,45bが形成されている。2層目~8層目のシ� �ト41b~41hには、それぞれ、インダクタンス素� ��L1,L2を構成する配線電極46a,46bが形成され、� ��要に応じてビアホール導体47a,47b,48a,48bが形� ��されている。

 以上のシート41a~41hを積層することにより 、配線電極46aがビアホール導体47aにて螺旋状 に接続されたインダクタンス素子L1が形成さ� ��、配線電極46bがビアホール導体47bにて螺旋� ��に接続されたインダクタンス素子L2が形成� �れる。また、配線電極46a,46bの線間にキャパ� ��タンスが形成される。

 シート41b上の配線電極46aの端部46a-1はビ� �ホール導体45aを介して給電端子電極42aに接� �され、シート41h上の配線電極46aの端部46a-2は ビアホール導体48a,45bを介して給電端子電極42 bに接続される。シート41b上の配線電極46bの� �部46b-1はビアホール導体44bを介して給電端子 電極42bに接続され、シート41h上の配線電極46b の端部46b-2はビアホール導体48b,44aを介して給 電端子電極42aに接続される。

 以上の給電回路21において、インダクタ� �ス素子L1,L2はそれぞれ逆方向に巻かれている ため、インダクタンス素子L1,L2で発生する磁� ��が相殺される。磁界が相殺されるため、所� ��のインダクタンス値を得るためには配線電� ��46a,46bをある程度長くする必要がある。これ にてQ値が低くなるので共振特性の急峻性が� �くなり、共振周波数付近で広帯域化するこ� �になる。

 インダクタンス素子L1,L2は、給電回路基� �20を平面透視したときに、左右の異なる位置 に形成されている。また、インダクタンス素 子L1,L2で発生する磁界はそれぞれ逆向きにな� ��。これにて、給電回路21をループ状の放射� �35の端部35a,35bに結合させたとき、端部35a,35b� ��は逆向きの電流が励起され、ループ状の放� ��板35で信号を送受信することができる。な� �、インダクタンス素子L1,L2をそれぞれ二つの 異なる放射板(ダイポール型アンテナ)に結合� ��せてもよい。

 給電回路基板20を磁性体材料から形成し� �磁性体内にインダクタンス素子L1,L2を形成す ることにより、大きなインダクタンス値を得 ることができ、13.56MHz帯の周波数にも対応す� ��ことができる。しかも、磁性体シートの加� ��ばらつきや透磁率のばらつきが生じても、� ��線ICチップ10とのインピーダンスのばらつき を吸収できる。磁性体の透磁率μは100程度が� ��ましい。

 また、二つのインダクタンス素子L1,L2の� �ンダクタンス値を実質的に同じ値に設定す� �ことで、各インダクタンス素子L1,L2で発生す る磁界の大きさを等しくすることができる。 これにより、二つのインダクタンス素子L1,L2� ��の磁界の相殺量を同じにすることができ、� ��振周波数付近での広帯域化が可能になる。

 なお、給電回路基板20は、セラミック又� �樹脂からなる多層基板であってもよく、あ� �いは、ポリイミドや液晶ポリマなどの誘電� �からなるフレキシブルなシートを積層した� �板であってもよい。特に、インダクタンス� �子L1,L2が給電回路基板20に内蔵されることで� ��給電回路21が基板外部の影響を受けにくく� �り、放射特性の変動を抑制できる。

 また、給電回路基板20は放射板35の端部35a ,35b上に貼着されている必要はなく、端部35a,3 5bに近接して配置されていてもよい。

 (第2実施例、図5参照)
 第2実施例である無線ICデバイスは、図5に示 すように、基本的には前記第1実施例と同様� �構成を備えている。異なるのは、前記保護� �30に代えて、給電回路基板20上に無線ICチッ� �10を覆う非磁性材(例えば、リン青銅)からな� ��金属ケース33を設け、該金属ケース33を第1� �放射板として機能させた点にある。金属ケ� �ス33は突出した電極部33aを有し、該電極部33a が給電回路21の電極部42cと対向して容量結合� ��ている。

 本第2実施例は、金属ケース33が第1の放射 板として機能する点以外は前記第1実施例と� �様の作用効果を奏する。

 (第3実施例、図6参照)
 第3実施例である無線ICデバイスは、図6に示 すように、基本的には前記第1実施例と同様� �構成を備えている。異なるのは、給電回路21 を第1の放射板31の電極部31cに直接電気的に接 続(結合)した点にある。

 本第3実施例は、給電回路21と第1の放射板 31が直接導通して結合している点以外は前記� ��1実施例と同様の作用効果を奏する。

 (第4実施例、図7及び図8参照)
 第4実施例である無線ICデバイスは、図7に示 すように、無線ICチップ10と給電回路基板20と からなる電磁結合モジュール1を図示しない� �リント基板上に形成したループ状の第2の放� ��板35の端部35a,35bに接着剤を介して貼着され� ��いる。

 また、無線ICチップ10を覆う保護層30には� ��1の放射板31が電極として形成されており、� ��記第1実施例と同様に、保護層30の上面のほ� ��全面に形成された電極部31aと、一側面に形� ��した電極部31bと、裏面に廻り込んだ電極部3 1cとからなる。電極部31cは給電回路21の電極� �64cと対向し、給電回路21と第1の放射板31とは 容量結合している。

 給電回路基板20は、図7に等価回路として� ��すように、互いに異なるインダクタンス値� ��有するインダクタンス素子L1,L2とインダク� �ンス素子L3,L4はそれぞれ同相で磁気結合し(� �互インダクタンスM1)、インダクタンス素子L1 ,L2とインダクタンス素子L3,L4は互いに逆相で� ��気結合している(相互インダクタンスM2で示� ��)。インダクタンス素子L1,L2,L3,L4を含む共振� ��路・整合回路を有する給電回路21は、以下� �図8を参照して説明する。

 給電回路21に含まれるインダクタンス素� �L1,L2とインダクタンス素子L3,L4は、互いに逆� ��で磁気結合して無線ICチップ10が処理する周 波数に共振し、かつ、ループ状をなす放射板 35の端部35a,35bと電磁界結合している。同時に 、給電回路21は電極部64cにて第1の放射板31と� ��量結合している。また、給電回路21は、無� �ICチップ10の入出力端子電極(図示せず)と電� �的に接続され、無線ICチップ10のインピーダ� ��ス(通常50ω)と放射板31,35のインピーダンス(� ��間のインピーダンス377ω)とのマッチングを� ��っている。

 本第4実施例では、ループ状の放射板35の� ��部35aにプラス極性の信号が加わった場合、� ��部35bにはマイナス極性の信号が加わる。こ� ��により、プラス(端部35a)からマイナス(端部3 5b)方向に電流が流れ、放射板35と給電回路21� �で信号の伝達が行われる。

 従って、給電回路21は、前記第1実施例と� ��様に、無線ICチップ10から発信された所定の 周波数を有する送信信号を放射板31,35に伝達� ��、かつ、放射板31,35で受信した信号から所� �の周波数を有する受信信号を選択し、無線IC チップ10に供給する。それゆえ、この無線IC� �バイスは、放射板31,35で受信した信号によっ て無線ICチップ10が動作され、該無線ICチップ 10からの応答信号が放射板31,35から外部に放� �される。このように、本第4実施例の作用効� ��は前記第1実施例と基本的に同様である。

 ここで、給電回路基板20の構成について� �8を参照して説明する。給電回路基板20は、� �電体あるいは磁性体からなるセラミックシ� �ト61a~61hを積層、圧着、焼成したものである� ��最上層のシート61aには、給電端子電極62a,62b 、実装電極63a,63b、前記第1の放射板31と容量� �合するための電極部64c、ビアホール導体64a,6 4b,65a,65bが形成されている。2層目~8層目のシ� �ト61b~61hには、それぞれ、インダクタンス素� ��L1,L2,L3,L4を構成する配線電極66a,66b,66c,66dが� �成され、必要に応じてビアホール導体67a,67b, 67c,67d,68a,68bが形成されている。

 以上のシート61a~61hを積層することにより 、配線電極66aがビアホール導体67aにて螺旋状 に接続されたインダクタンス素子L1が形成さ� ��、配線電極66bがビアホール導体67bにて螺旋� ��に接続されたインダクタンス素子L2が形成� �れる。さらに、配線電極66cがビアホール導� �67cにて螺旋状に接続されたインダクタンス� �子L3が形成され、配線電極66dがビアホール導 体67dにて螺旋状に接続されたインダクタンス 素子L4が形成される。また、配線電極66a,66b,66 c,66dの線間にキャパシタンスが形成される。

 シート61b上の配線電極66a,66bが一体化され た端部66-1はビアホール導体65aを介して給電� �子電極62aに接続され、シート61h上の配線電� �66a,66bが一体化された端部66-2はビアホール導 体68a,65bを介して給電端子電極62bに接続され� �。シート61b上の配線電極66c,66dが一体化され� ��端部66-3はビアホール導体64bを介して給電端 子電極62bに接続され、シート61h上の配線電極 66c,66dが一体化された端部66-4はビアホール導� ��68b,64aを介して給電端子電極62aに接続される 。

 以上の構成からなる給電回路21の作用は� �基本的には前記第1実施例で説明した給電回� ��21と同様である。特に、インダクタンス素� �L1,L2とL3,L4はそれぞれ同一平面上で隣接する� ��つの配線電極66a,66bと66c,66dとで形成されて� �るため、配線電極の長さや電極間隔を変化� �せることにより、共振特性を広帯域化でき� �。

 なお、インダクタンス素子L1~L4をループ� �ではなくダイポール型アンテナとし機能す� �放射板に結合させてもよい。

 (第5実施例、図9参照)
 第5実施例である無線ICデバイスは、図9に示 すように、互いに磁気結合(相互インダクタ� �スM1で示す)されているインダクタンス素子L1 ,L2を含む共振回路・整合回路として構成した 給電回路21を有する給電回路基板20を備えて� �る。

 給電回路基板20上には無線ICチップ10が搭� ��されてインダクタンス素子L1,L2の一端部と� �気的に接続されている。保護層30には前記各 実施例に示した第1の放射板31が形成されてお り、その電極部31cは給電回路21と電磁界結合� ��ている。また、給電回路基板20にはその下� �から側面にかけて実装用外部電極25が形成さ れている。

 プリント基板36上にはモノポール型のア� �テナとして機能する第2の放射板35が形成さ� �ており、実装用外部電極25にはんだ38を介し� ��電気的に接続されている。この第2の放射板 35ははんだ38及び外部電極25を介して給電回路 21と電磁界結合している。

 以上の構成において、給電回路21の動作� �前記第1実施例と同様であり、その作用効果� ��第1実施例で説明したとおりである。

 (実施例のまとめ)
 前記無線ICデバイスにおいて、給電回路基� �20の一方の主面には無線ICチップ10を覆う保� �層30又は金属ケース33を備え、第1の放射板は 保護層30に形成された電極31又は金属ケース33 であり、第2の放射板35は給電回路基板20の他� ��の主面側に配置されている。

 給電回路21は、第2の放射板35と電磁界結� �し、かつ、無線ICチップ10と第1及び第2の放� �板31,33,35とのインダクタンス整合を行う。ま た、第1及び第2の放射板31,33,35から放射され� �信号の共振周波数は給電回路21の自己共振周 波数に実質的に相当している。信号の周波数 は給電回路21で決定されるため、第1及び第2� �放射板31,33,35の長さや形状は任意であり、第 1及び第2の放射板31,33,35の設計自由度が向上� �る。また、第1及び第2の放射板31,33,35の形状� ��サイズ、配置関係などによらず、例えば、� ��線ICデバイスを丸めたり、誘電体で挟んだ� �しても、周波数特性が変化することがなく� �安定した周波数特性が得られる。しかも、� �無線ICデバイスを種々の物品に取り付けても そのままで動作し、放射特性の変動が抑制さ れ、個別の物品ごとに放射板などの設計変更 をする必要がなくなる。

 特に、給電回路21はインダクタンス値の� �なる少なくとも二つの互いに結合したイン� �クタンス素子L1,L2を含んでいる。異なるイン ダクタンス値により給電回路21に複数の共振� ��波数を持たせて無線ICデバイスを広帯域化� �き、設計変更することなく世界各国で使用� �ることが可能になる。

 第1の放射板31は保護層30の表面又は内部� �形成されていてもよく、第2の放射板35はプ� �ント基板36の表面又は内部に形成されていて もよい。第2の放射板35はダイポールアンテナ のような長尺状あるいは平板状の電極であっ てもよい。第1の放射板31は逆F型又は逆L型の� ��ンテナであってもよい。

 さらに、給電回路基板20の他方の主面に� �装用外部電極25が形成されていてもよい。給 電回路基板20をプリント基板36上に表面実装� �ることができる。また、給電回路21と第2の� �射板35は容量結合していてもよい。

 なお、本発明に係る無線ICデバイスは前� �実施例に限定するものではなく、その要旨� �範囲内で種々に変更できることは勿論であ� �。

 例えば、無線ICを給電回路基板に形成し� �、給電回路基板と無線ICを一体化しても構わ ない。また、無線ICと給電回路とは電気的に� ��通するように接続されていても、あるいは� ��絶縁膜を介して結合されていても構わない� ��