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Patent Searching and Data


Title:
WIRELESS IC DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/142288
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a wireless IC device wherein deviation of a resonant frequency from a desired value is suppressed. An antenna coil (L) has a terminal section (t1) positioned on a connecting section (20d) arranged on the most negative direction side in a z axis direction, and a terminal section (t2) positioned on a connecting section (20a) arranged on the most positive direction side in the z axis direction.  The wireless IC (18) is electrically connected to the terminal sections (t1 and t2).  A via hole conductor (B) is arranged between the terminal section (t1) and the wireless ID (18), and penetrates a plurality of insulator layers (12a-12c).  A via hole conductor (b1) is arranged such that the length of a current path from the terminal section (t2) is the shortest among the current paths of the via hole conductors (b1-b3), in the antenna coil (L).  The distance between the via hole conductor (B) and the via hole conductor (b1) is larger than that between the through via hole conductor (B) and the via hole conductors (b2, b3).

Inventors:
KATO NOBORU (JP)
SASAKI JUN (JP)
ISHINO SATOSHI (JP)
TANIGUCHI KATSUMI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/059410
Publication Date:
November 26, 2009
Filing Date:
May 22, 2009
Export Citation:
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Assignee:
MURATA MANUFACTURING CO (JP)
KATO NOBORU (JP)
SASAKI JUN (JP)
ISHINO SATOSHI (JP)
TANIGUCHI KATSUMI (JP)
International Classes:
G06K19/07; H01Q7/00; G06K19/077
Foreign References:
JP2000261230A2000-09-22
JP2009025870A2009-02-05
Attorney, Agent or Firm:
MORISHITA Takekazu et al. (JP)
Takeichi Morishita (JP)
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Claims:
 複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、
 複数の導体層及び複数のビアホール導体が接続されることにより構成されている螺旋状のアンテナコイルであって、積層方向の最も下側に設けられている前記導体層に位置する第1の端部、及び、積層方向の最も上側に設けられている前記導体層に位置する第2の端部を有しているアンテナコイルと、
 前記第1の端部及び前記第2の端部に電気的に接続されている無線ICと、
 前記第1の端部と前記無線ICとの間に設けられ、かつ、複数の前記絶縁体層を貫通している貫通ビアホール導体と、
 を備え、
 前記複数のビアホール導体は、
  前記アンテナコイルにおいて、前記複数のビアホール導体の内で、前記第2の端部からの電流経路の長さが最も短くなるように設けられている第1のビアホール導体と、
  前記第1のビアホール導体以外の第2のビアホール導体と、
 を含み、
 積層方向から平面視したときに、前記貫通ビアホール導体と前記第1のビアホール導体との距離は、該貫通ビアホール導体と前記第2のビアホール導体との距離よりも大きいこと、
 を特徴とする無線ICデバイス。
 前記貫通ビアホール導体は、積層方向から平面視したときに、前記複数のビアホール導体よりも前記無線ICの近くに設けられていること、
 を特徴とする請求項1に記載の無線ICデバイス。
 前記複数の導体層は、積層方向から平面視したときに、重なっていること、
 を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の無線ICデバイス。
 前記複数の導体層は、積層方向から平面視したときに、重なることにより一つの環状の軌道を構成していること、
 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ICデバイス。
 積層方向の最も下側に設けられている前記導体層は、前記アンテナコイルのコイル軸の周囲を1周未満の長さで周回していること、
 を特徴とする請求項4に記載の無線ICデバイス。
 前記貫通ビアホール導体は、積層方向の最も上側に設けられている前記導体層と積層方向の最も下側に設けられている前記導体層とを接続していること、
 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ICデバイス。
 前記第2の端部は、前記無線ICが実装される第1のランド電極であること、
 を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の無線ICデバイス。
 前記無線ICが実装され、かつ、前記貫通ビアホール導体と電気的に接続されている第2のランド電極を、
 更に備えていること、
 を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の無線ICデバイス。
Description:
無線ICデバイス

 本発明は、無線IC(Integrated Circuit)デバイ に関し、より特定的には、RFID(Radio Frequency  Identification)システムに用いられる無線ICを有 る無線ICデバイスに関する。

 入退室管理、定期券、クレジットカード に使用される無線ICデバイスとしては、例 ば、特許文献1に記載のRFIDタグが知られてい る。図14は、特許文献1に記載のRFIDタグ500の 解斜視図である。

 図14に示すRFIDタグ500は、アンテナ基板502( 502a~502d)、チップ接続端子506a,506b、ICチップ508 、封止樹脂510及びアンテナコイルLを備えて る。アンテナコイルLは、図14に示すように アンテナパターン504(504a~504d)及びスルーホー ルb501~b504により構成されている。

 アンテナ基板502は、長方形状の絶縁体層 ある。アンテナパターン504a~504dはそれぞれ 渦巻状をなす線状導体であり、アンテナ基 502a~502d上に設けられている。スルーホールb 501は、アンテナパターン504a,504b間を接続して いる。スルーホールb502は、アンテナパター 504b,504c間を接続している。スルーホールb503 、アンテナパターン504c,504d間を接続してい 。スルーホールb504は、アンテナパターン504 a,504d間を接続している。

 チップ接続端子506aは、アンテナ基板502a 設けられ、アンテナパターン504aに接続され いる。チップ接続端子506bは、アンテナ基板 502aに設けられ、スルーホールb504に電気的に 続されている。ICチップ508は、チップ接続 子506a,506bに実装される。そして、ICチップ508 は、封止樹脂510により覆われて保護されてい る。

 以上のようなRFIDタグ500では、アンテナコ イルLとICチップ508とが接続されている。そし て、RFIDタグ500は、図示しないリーダライタ の間で信号のやり取りを行う。

 ところで、特許文献1に記載のRFIDタグ500 は、スルーホールb501とスルーホールb502~b504 は、平行に延在している。故に、スルーホ ルb504とスルーホールb501~b503との間のそれぞ れには、浮遊容量が発生している。このよう な浮遊容量の発生は、RFIDタグ500の共振周波 が所望の値からずれる原因となる。

特開2007-102348号公報

 そこで、本発明の目的は、共振周波数が 望の値からずれること抑制できる無線ICデ イスを提供することである。

 本発明の一形態に係る無線ICデバイスは 複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と 複数の導体層及び複数のビアホール導体が 続されることにより構成されている螺旋状 アンテナコイルであって、積層方向の最も 側に設けられている前記導体層に位置する 1の端部、及び、積層方向の最も上側に設け れている前記導体層に位置する第2の端部を 有しているアンテナコイルと、前記第1の端 及び前記第2の端部に電気的に接続されてい 無線ICと、前記第1の端部と前記無線ICとの に設けられ、かつ、複数の前記絶縁体層を 通している貫通ビアホール導体と、を備え 前記複数のビアホール導体は、前記アンテ コイルにおいて、前記複数のビアホール導 の内で、前記第2の端部からの電流経路の長 が最も短くなるように設けられている第1の ビアホール導体と、前記第1のビアホール導 以外の第2のビアホール導体と、を含み、積 方向から平面視したときに、前記貫通ビア ール導体と前記第1のビアホール導体との距 離は、該貫通ビアホール導体と前記第2のビ ホール導体との距離よりも大きいこと、を 徴とする。

 本発明の一形態である無線ICデバイスに れば、共振周波数が所望の値からずれるこ 抑制できる。

第1の実施形態に係る無線ICデバイスの 解斜視図である。 図2(a)は、図1に示す無線ICデバイスをz 方向から平面視した図である。図2(b)は、図2 (a)に示す無線ICデバイスのA-Aにおける断面構 図である。 図1に示す無線ICデバイスの等価回路図 ある。 第2の実施形態に係る無線ICデバイスの 解斜視図である。 図4に示す無線ICデバイスのzy平面にお る断面構造図である。 第3の実施形態に係る無線ICデバイスの 解斜視図である。 図6に示す無線ICデバイスのzy平面にお る断面構造図である。 第4の実施形態に係る無線ICデバイスの 解斜視図である。 図8に示す無線ICデバイスの電磁結合モ ュール近傍のxz平面における断面構造図で る。 給電回路基板の分解斜視図である。 第5の実施形態に係る無線ICデバイスの 分解斜視図である。 第6の実施形態に係る無線ICデバイスの 分解斜視図である。 無線ICカードの分解斜視図である。 特許文献1に記載のRFIDタグの分解斜視 である。

 以下に、本発明の実施形態に係る無線IC バイスについて図面を参照しながら説明す 。なお、各図において、共通する部品、部 は同じ参照符号を付し、重複する説明は省 する。

(第1の実施形態)
 以下に、本発明の第1の実施形態に係る無線 ICデバイスについて図面を参照しながら説明 る。図1は、第1の実施形態に係る無線ICデバ イス10aの分解斜視図である。図1において、x は、無線ICデバイス10aの長辺方向であり、y は、無線ICデバイス10aの短辺方向であり、z は、無線ICデバイス10aの積層方向である。 2(a)は、無線ICデバイス10aをz軸方向から平面 した図である。図2(b)は、図2(a)に示す無線IC デバイスのA-Aにおける断面構造図である。図 3は、図1に示す無線ICデバイス10aの等価回路 である。

 無線ICデバイス10aは、13.56MHzの共振周波数 を有し、電磁誘導方式によりリーダライタと の間で送受信信号を伝達する。無線ICデバイ 10aは、図1に示すように、絶縁体層12a~12d、 続部16、無線IC18、アンテナコイルL及びビア ール導体b11~b13を備えている。また、アンテ ナコイルLは、コイル導体(導体層)14a~14d、接 部(導体層)20a,20d、及び、ビアホール導体b1~b3 が接続されることにより、旋廻しながらz軸 向に進行する螺旋状をなしている。以下、 別の構成要素を示す場合には、参照符号の ろにアルファベットや数字を付し、構成要 を総称する場合には、参照符号の後ろのア ファベットや数字を省略する。

 絶縁体層12は、絶縁性材料からなる長方 状のシートであり、例えば、LCP(液晶ポリマ )やポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂シ トで作製される。

 コイル導体14a~14dはそれぞれ、絶縁体層12a ~12d上に銅箔やアルミ箔などの金属箔により じ線幅を有するように形成されている。よ 詳細には、コイル導体14は、絶縁体層12の各 に沿って延びる4本の線状導体が接続されて 環状(長方形)の一部が切り欠かれた形状を有 ている。すなわち、コイル導体14は、アン ナコイルLのコイル軸の周囲を1周未満の長さ で周回している。更に、コイル導体14a~14dは 図2(a)に示すように、z軸方向から平面視した ときに、互いに重なることにより一つの長方 形状の環状の軌道Rを構成している。

 ビアホール導体b1は、絶縁体層12aを貫通 るように形成された接続導体であり、コイ 導体14aとコイル導体14bとを接続している。 アホール導体b2は、絶縁体層12bを貫通するよ うに形成された接続導体であり、コイル導体 14bとコイル導体14cとを接続している。ビアホ ール導体b3は、絶縁体層12cを貫通するように 成された接続導体であり、コイル導体14cと イル導体14dとを接続している。なお、ビア ール導体b1~b3は、z軸方向から平面視したと に、図1に示すように、コイル導体14a,14dと なる位置に設けられていることが好ましい

 接続部16は、z軸方向の最も上側に位置す 絶縁体層12a上において、コイル導体14によ 構成されている長方形状の環状の軌道内に 属箔により形成されている線状導体である 接続部16の一端は、ランド導体17aを構成して いる。

 接続部20aは、z軸方向の最も上側に位置す る絶縁体層12a上に金属箔により形成されてい る線状導体である。接続部20aの一端は、コイ ル導体14aのビアホール導体b1が接続されてい い方の端部に接続されている。接続部20aの 端は、アンテナコイルLの端部t2を構成して ると共に、ランド導体17bを構成している。

 接続部20dは、z軸方向の最も下側に位置す る絶縁体層12d上に金属箔により形成されてい る線状導体である。接続部20dの一端は、コイ ル導体14dのビアホール導体b3が接続されてい い方の端部に接続されている。接続部20dの 端は、z軸方向から平面視したときに、接続 部16と重なっており、アンテナコイルLの端部 t1を構成している。

 無線IC18は、ランド導体17a,17bに電気的に 続され、リーダライタとの間でやり取りさ る送受信信号を処理するための集積回路で る。無線IC18は、ランド導体17a,17b上にはんだ 等により直接に実装されている。無線IC18は 無線ICデバイス10aが定期券として用いられる 場合には、定期券の利用可能な区間に関する 情報や定期券の持ち主に関する情報を記憶し ている。これらの情報は、書き換え可能であ っても良く、また、リーダライタ及び無線IC バイス10aからなるRFIDシステム以外の情報処 理機能を有していてもよい。

 ビアホール導体b11~b13は、一本のビアホー ル導体(貫通ビアホール導体)Bを構成しており 、端部t1と無線IC18との間に設けられている。 具体的には、ビアホール導体b11~b13はそれぞ 、絶縁体層12a~12cを貫通するように設けられ 接続導体であり、接続部16と接続部20dの端 t1とを接続している。よって、ビアホール導 体b11~b13は、z軸方向の最も正方向側に設けら ている導体層である接続部16と、z軸方向の も負方向側に設けられている導体層である 続部20dとを接続している。

 図1に示す複数の絶縁体層12a~12dが積層さ ることにより、無線ICデバイス10aが構成され ている。これにより、無線ICデバイス10aは、 3に示すような等価回路を構成する。より詳 細には、アンテナコイルLのインダクタンスL1 0aと無線IC18の抵抗R10aとの間に、コイル導体14 の容量C10aが並列に接続されている。なお、 3では、無線IC18の有する寄生容量については 省略してある。

 ところで、無線ICデバイス10aは、共振周 数が所望の値からずれること抑制するため 構成を有している。以下に、かかる構成に いて図2(a)を参照しながら説明する。

 無線ICデバイス10aでは、ビアホール導体b1 ,b2,b3は、アンテナコイルLにおいて、端部t2か らの電流経路の長さがこの順に長くなってい る。電流経路の長さとは、端部t2からビアホ ル導体b1,b2,b3までの間の存在するアンテナ イルLの長さである。そして、ビアホール導 Bとビアホール導体b1との距離D1は、z軸方向 ら平面視したときに、図2(a)に示すように、 ビアホール導体Bと他のビアホール導体b2,b3と の距離D2,D3よりも大きくなっている。更に、 実施形態では、距離D2は、距離D3よりも大き くなっている。

 更に、無線ICデバイス10aでは、ビアホー 導体Bは、図2(a)に示すように、ビアホール導 体b1~b3よりも無線IC18の近くに設けられている 。

(効果)
 以上のような無線ICデバイス10aによれば、 下に説明するように、共振周波数が所望の からずれることを抑制できる。

 より詳細には、従来の図14に示すアンテ パターン504は、複数のアンテナ基板502に設 られ、スルーホールb501~b504により互いに接 されている。スルーホールb504は、アンテナ ターン504a,504d間を接続しているので、スル ホールb501と平行に延在している。そして、 スルーホールb501は、ICチップ508の一方の端子 の近くに接続され、スルーホールb504は、ICチ ップ508の他方の端子の近くに接続されている 。RFIDタグ500内において、最も抵抗値が高い は、ICチップ508である。よって、スルーホー ルb501とスルーホールb504との間の電位差は、 ルーホールb501と他のスルーホールb502,b503と の間の電位差よりも大きくなる。

 ここで、スルーホールb501とスルーホール b502~b504との間のそれぞれには、浮遊容量が発 生している。故に、スルーホールb501とスル ホールb502~b504との間のそれぞれには、電位 によって、電荷の充放電が発生する。特に 最も大きな電位差が発生するスルーホールb5 01とスルーホールb504との間には、多量の電荷 が充放電されやすい。このように、電荷の充 放電が発生すると、スルーホールb501とスル ホールb504とがコンデンサとして機能してし い、アンテナコイルLの共振周波数がずれて しまう。よって、大きな電位差が発生するス ルーホールb501とスルーホールb504との間に発 する浮遊容量をできるだけ小さくすること 望ましい。

 そこで、無線ICデバイス10aでは、ビアホ ル導体Bとビアホール導体b1との距離D1は、z 方向から平面視したときに、図2(a)に示すよ に、ビアホール導体Bと他のビアホール導体 b2,b3との距離D2,D3よりも大きくなっている。 れにより、ビアホール導体Bとビアホール導 b1との間に発生する浮遊容量は、ビアホー 導体Bと他のビアホール導体b2,b3との間に発 する浮遊容量よりも小さくなる。すなわち 無線ICデバイス10aでは、最も大きな電位差が 発生しうるビアホール導体Bとビアホール導 b1との間に発生する浮遊容量を、その他のビ アホール導体Bとビアホール導体b2,b3との間に 発生する浮遊容量よりも小さくしている。そ のため、ビアホール導体Bとビアホール導体b1 との間に多量の電荷が充放電されることが抑 制される。その結果、ビアホール導体Bとビ ホール導体b1とがコンデンサとして機能する ことが抑制され、アンテナコイルLの共振周 数が所望の値からずれることが抑制される

 以上のような無線ICデバイス10aによれば 以下に説明するように、使用状況によって 振周波数がばらつくことを低減できる。

 より詳細には、無線ICデバイス10aでは、 イル電極14a~14dは、図2(a)に示すように、z軸 向において、互いに重なり合っている。し がって、アンテナコイルLに電流が流れると 図2(b)に示すように、互いに対向するコイル 電極14同士の間(図2(b)では、コイル電極14aと イル電極14bとの間)に、図3の容量C10aの形成 寄与する電気力線E10aが発生する。すなわち 電気力線E10aは、コイル電極14aよりもz軸方 の上側には発生しない。その結果、図2(b)に すように、コイル電極14aに人の手Fin1が近づ いてきても、電気力線E10aが人の手Fin1を通過 ることがない。故に、容量C10aは、無線ICデ イス10aの保持の仕方によってばらつくこと なくなり、無線ICデバイス10aの共振周波数 使用状況によってばらつくことが抑制され 。

 また、無線ICデバイス10aでは、ビアホー 導体Bは、図2(a)に示すように、ビアホール導 体b1~b3よりも無線IC18の近くに設けられている 。そのため、ビアホール導体Bと無線IC18とを 続する接続部16の長さが短くて済む。接続 16は、z軸方向から平面視したときに、アン ナコイルL内に設けられているので、アンテ コイルLが発生した磁束を妨げてしまう。よ って、無線ICデバイス10aのように、接続部16 短くすることにより、接続部16が、アンテナ コイルLの磁束を妨げることが抑制されるよ になる。その結果、アンテナコイルLのイン クタンス値を大きくすることができる。

 また、コイル導体14a~14dは、z軸方向から 面視したときに、重なり合っている。これ より、z軸方向においてコイル導体14a~14dによ って挟まれた空間から、コイル導体14a~14dが 生した磁束が漏れることが抑制される。す わち、コイル導体14a~14dが発生した磁束は、 線ICデバイス10a外に漏れることが抑制され いる。その結果、無線ICデバイス10aに人の手 が触れることにより、無線ICデバイス10aの周 の誘電率が変化したとしても、磁束が人の を通過しないため、コイル導体14a~14dの間に 発生している浮遊容量が変化しない。以上よ り、無線ICデバイス10aでは、使用時において コイル導体14a~14d間の浮遊容量が変化するこ とによって、アンテナコイルLの共振周波数 変動することが抑制される。

 また、無線ICデバイス10aでは、z軸方向の も負方向側に設けられているコイル導体14d 、アンテナコイルLのコイル軸の周囲を1周 満の長さで周回している。そのため、ビア ール導体Bとビアホール導体b3との間の電位 が小さくなる。よって、無線ICデバイス10aの ように、ビアホール導体Bとビアホール導体b3 とを近づけたとしても、アンテナコイルLの 振周波数が変動しにくい。

 なお、ビアホール導体Bに流れる電流の向 きとビアホール導体b1~b3に流れる電流の向き は逆向きである。よって、アンテナコイルL では、ビアホール導体Bとビアホール導体b1~b3 との磁気結合によるインダクタンス値の変化 が発生しやすくなる。よって、ビアホール導 体Bとビアホール導体b1~b3との距離は、できる だけ大きいことが望ましい。

(第2の実施形態)
 以下に、本発明の第2の実施形態に係る無線 ICデバイスについて図面を参照しながら説明 る。図4は、第2の実施形態に係る無線ICデバ イス10bの分解斜視図である。図4において、x は、無線ICデバイス10bの長辺方向であり、y は、無線ICデバイス10bの短辺方向であり、z は、無線ICデバイス10bの積層方向である。 5は、無線ICデバイス10bのzy平面における断面 構造図である。なお、図4及び図5において、 1及び図2(a)と同じ構成については同じ参照 号が付してある。

 無線ICデバイス10aと無線ICデバイス10bとの 相違点は、コイル導体14a,14dがコイル導体24a,2 4dに置き換えられている点である。より詳細 は、コイル導体24a,24dの線幅は、コイル導体 14b,14cの線幅よりも広く形成されている。こ により、z軸方向の両端に位置するコイル導 24a,24dは、その他のコイル導体14b,14cよりも い線幅を有するようになる。

 更に、コイル導体24a,24dは、z軸方向から 面視したときに、その他のコイル導体14b,14c 少なくとも一部を、線幅方向において覆い している。一例として、コイル導体24aとコ ル導体14bとについて説明する。図5に示すよ うに、コイル導体14bは、線幅方向において、 その両端がコイル導体24a内に収まってはみ出 さないように設けられている。これにより、 コイル導体24aとコイル導体14bとの間に発生し ている電気力線E10bは、z軸方向から平面視し ときに、コイル導体24a外にはみ出しにくく る。その結果、無線ICデバイス10bが保持さ た際に、人の手を電気力線E10bが通過しにく なる。その結果、無線ICデバイス10bの使用 況による共振周波数のばらつきをより効果 に抑制できる。

 なお、コイル導体24a,24dが、z軸方向から 面視したときに、その他のコイル導体14b,14c 少なくとも一部を覆い隠していると説明し 。この「少なくとも一部を覆い隠している とは、例えば、コイル導体14bのz軸方向の上 側にコイル導体24aが設けられていない部分( 4のαの部分)が存在するため、コイル導体24a コイル導体14bを完全に覆い隠していなくて よいことを意味している。

 なお、無線ICデバイス10bのその他の構成 ついては、無線ICデバイス10aと同様であるの で、説明を省略する。

(第3の実施形態)
 以下に、本発明の第3の実施形態に係る無線 ICデバイスについて図面を参照しながら説明 る。図6は、第3の実施形態に係る無線ICデバ イス10cの分解斜視図である。図6において、x は、無線ICデバイス10cの長辺方向であり、y は、無線ICデバイス10cの短辺方向であり、z は、無線ICデバイス10cの積層方向である。 7は、無線ICデバイス10cのzy平面における断面 構造図である。なお、図6及び図7において、 4及び図5と同じ構成については同じ参照符 が付してある。

 無線ICデバイス10bと無線ICデバイス10cとの 相違点は、絶縁体層12cが設けられていない点 、及び、コイル導体14bがコイル導体34bに置き 換えられている点である。

 より詳細には、無線ICデバイス10bは、絶 体層12を4枚重ねて構成されていたのに対し 、無線ICデバイス10cは、図6に示すように、 縁体層12を3枚重ねて構成されている。その め、無線ICデバイス10cでは、無線ICデバイス1 0bよりもコイル導体24,34の数が1つ少ない。そ で、無線ICデバイス10cでは、コイル導体34b 長さを2周分とすることにより、無線ICデバ ス10cのアンテナコイルLの巻き数を無線ICデ イス10bのアンテナコイルLの巻き数と等しく ている。

 なお、無線ICデバイス10cのその他の構成 ついては、無線ICデバイス10bと同様であるの で、説明を省略する。

 無線ICデバイス10cによれば、無線ICデバイ ス10aと同様に、アンテナコイルLの共振周波 が所望の値からずれることが抑制される。

 また、z軸方向の両端に位置するコイル導 体24a,24dが、アンテナコイルLのコイル軸の周 を1周未満の長さで周回してさえいれば、コ イル導体24a,24d以外のコイル導体34bは、アン ナコイルLのコイル軸の周囲を1周以上の長さ で周回していてもよい。無線ICデバイス10cが 上のような構成を有することにより、以下 説明するように、使用状況によって共振周 数がばらつくことを低減でき、かつ、少な 積層数でもアンテナコイルLの巻き数を多く することが可能となる。

 より詳細には、コイル導体34bは、図6に示 すようにコイル軸の周りを複数回周回してい るので、コイル導体34b同士は、図7に示すよ に、絶縁体層12b上において近接した状態で んでしまう。そのため、アンテナコイルLに 流が流れると、コイル導体34bのz軸方向の上 下方向において、電気力線E10cが発生してし う。

 しかしながら、コイル導体34bは、z軸方向 の両端に位置するコイル導体ではないので、 コイル導体34bから無線ICデバイス10c外まで十 な距離がある。故に、図7に示すように、コ イル導体34b間に発生する電気力線E10cは、無 ICデバイス10cからはみ出すことは殆どない。 そのため、無線ICデバイス10cが人の手により 持された場合に、電気力線E10cが人の手を通 過することにより、アンテナコイルLの容量 変化することが抑制される。

 特に、図7に示すように、コイル導体24a,24 dが、z軸方向から平面視したときに、その他 コイル導体34bの少なくとも一部を、線幅方 に覆い隠すことにより、以下に説明するよ に、無線ICデバイス10cの使用状況による共 周波数のばらつきをより効果的に抑制でき 。より詳細には、図7に示すように、コイル 体34bは、線幅方向において、その両端がコ ル導体24a,24d(コイル導体24dについては図7に 示せず)内に収まってはみ出さないように設 けられている。これにより、電気力線E10cは コイル導体24a,24dにより遮蔽され、無線ICデ イス10c外にはみ出すことがより効果的に抑 されるようになる。その結果、無線ICデバイ ス10cの保持状態による共振周波数のばらつき をより効果的に抑制できる。なお、コイル導 体24aとコイル導体34bとの間にも電気力線が発 生するが、第1の実施形態及び第2の実施形態 同様にコイル導体24a外にはみ出しにくいた 、共振周波数のばらつきを抑制することが きる。

(第4の実施形態)
 以下に、本発明の第4の実施形態に係る無線 ICデバイスについて図面を参照しながら説明 る。図8は、第4の実施形態に係る無線ICデバ イス10dの分解斜視図である。図8において、x は、無線ICデバイス10dの長辺方向であり、y は、無線ICデバイス10dの短辺方向であり、z は、無線ICデバイス10dの積層方向である。 9は、無線ICデバイス10dの電磁結合モジュー 60近傍のxz平面における断面構造図である。 お、図8及び図9において、図1及び図2(a)と同 じ構成については同じ参照符号が付してある 。

 無線ICデバイス10aでは、無線IC18は、接続 16,20aのランド導体17a,17bに対して直接に接続 されていたのに対して、無線ICデバイス10dで 、図8に示すように、無線IC18は、給電回路 板70を介して、接続部16,20aのランド導体17a,17 bに対して電気的に接続されている。無線ICデ バイス10dにおいて、無線IC18と給電回路基板70 とは電磁結合モジュール60を構成している。

 より詳細には、図9に示すように、無線IC1 8の下面には、接続用電極58が設けられている 。無線IC18は、該接続用電極58を介して給電回 路基板70に実装されている。給電回路基板70 、無線IC18と接続されているインダクタンス 子を含んでおり、下面に外部電極79a,79bを備 えている。外部電極79a,79bはそれぞれ、接続 16,20aのランド導体17a,17bに接続されている。

 次に、給電回路基板70の詳細について、 10を参照しながら説明する。図10は、給電回 基板70の分解斜視図である。

 給電回路基板70は、誘電体からなるセラ ックシート71A~71Hを積層、圧着、焼成したも で、シート71Aには接続用電極72a,72bと電極72c ,72dとビアホール導体73a,73bが形成され、セラ ックシート71Bにはキャパシタ電極78aと導体 ターン75a,75bとビアホール導体73c~73eが形成 れ、セラミックシート71Cにはキャパシタ電 78bとビアホール導体73d~73fが形成されている 更に、セラミックシート71Dには導体パター 76a,76bとビアホール導体73e,73f,74a,74b,74dが形 され、セラミックシート71Eには導体パター 76a,76bとビアホール導体73e,73f,74a,74c,74eが形成 され、セラミックシート71Fにはキャパシタ電 極77と導体パターン76a,76bとビアホール導体73e ,73f,74f,74gが形成され、セラミックシート71Gに は導体パターン76a,76bとビアホール導体73e,73f, 74f,74gが形成され、セラミックシート71Hには 体パターン76a,76bとビアホール導体73fが形成 れている。

 以上のセラミックシート71A~71Hを積層する ことにより、ビアホール導体74c,74d,74gで螺旋 に接続された導体パターン76aにてインダク ンス素子L1が構成され、ビアホール導体74b,7 4e,74fで螺旋状に接続された導体パターン76bに てインダクタンス素子L2が構成され、キャパ タ電極78a,78bにてキャパシタンス素子C1が構 され、キャパシタ電極78b,77にてキャパシタ ス素子C2が構成される。

 インダクタンス素子L1の一端はビアホー 導体73d、導体パターン75a、ビアホール導体73 cを介してキャパシタ電極78bに接続され、イ ダクタンス素子L2の一端はビアホール導体74a を介してキャパシタ電極77に接続される。ま 、インダクタンス素子L1,L2の他端は、セラ ックシート71H上で一つにまとめられ、ビア ール導体73e、導体パターン75b、ビアホール 体73aを介して接続用電極72aに接続されてい 。更に、キャパシタ電極78aはビアホール導 73bを介して接続用電極72bに電気的に接続さ ている。

 また、接続用電極72a~72dは、接続用電極58 介して無線IC18と接続されている。

 また、給電回路基板70の下面には外部電 79a,79bが導体ペーストの塗布などで設けられ 外部電極79aはインダクタンス素子L1,L2と磁 により結合し、外部電極79bはビアホール導 73fを介してキャパシタ電極78bに電気的に接 される。

 なお、この共振回路において、インダク ンス素子L1,L2は2本の導体パターン76a,76bを並 列に配置した構造としている。2本の導体パ ーン76a,76bはそれぞれ線路長が異なっており 異なる共振周波数とすることができ、無線I Cデバイスを広帯域化できる。

 なお、各セラミックシート71A~71Hは磁性体 のセラミック材料からなるシートであっても よく、給電回路基板70は従来から用いられて るシート積層法、厚膜印刷法などの多層基 の製作工程により容易に得ることができる

 また、前記セラミックシート71A~71Hを、例 えば、ポリイミドや液晶ポリマなどの誘電体 からなるフレキシブルなシートとして形成し 、該シート上に厚膜形成法などで電極や導体 を形成し、それらのシートを積層して熱圧着 などで積層体とし、インダクタンス素子L1,L2 キャパシタンス素子C1,C2を内蔵させてもよ 。

 前記給電回路基板70において、インダク ンス素子L1,L2とキャパシタンス素子C1,C2とは 面透視で異なる位置に設けられ、インダク ンス素子L1,L2により外部電極79aと磁界的に 合し、外部電極79bはキャパシタンス素子C1を 構成する一方の電極となっている。

 したがって、給電回路基板70上に前記無 IC18を搭載した電磁結合モジュール60は、図 しないリーダライタからの高周波信号をア テナコイルLで受信し、アンテナコイルLを介 して外部電極79a,79bと磁界結合している共振 路を共振させ、所定の周波数帯の受信信号 みを無線IC18に供給する。一方、この受信信 から所定のエネルギーを取り出し、このエ ルギーを駆動源として無線IC18にメモリされ ている情報を、共振回路にて所定の周波数に 整合させた後、外部電極79a,79b及びアンテナ イルLを介してリーダライタに送信、転送す 。

 給電回路基板70においては、インダクタ ス素子L1,L2とキャパシタンス素子C1,C2で構成 れた共振回路にて共振周波数特性が決定さ る。アンテナコイルLからの信号の周波数は 、共振回路の自己共振周波数によって実質的 に決まる。

 なお、無線ICデバイス10dのその他の構成 ついては、無線ICデバイス10aと同様であるの で、説明を省略する。また、給電回路基板70 、無線ICデバイス10a以外の無線ICデバイス10b ,10cに対しても適用可能である。

 以上のような無線ICデバイス10dによって 、無線ICデバイス10aと同様に、使用状況によ って共振周波数がばらつくことを低減できる 。

(第5の実施形態)
 以下に、本発明の第5の実施形態に係る無線 ICデバイスについて図面を参照しながら説明 る。図11は、第5の実施形態に係る無線ICデ イス10eの分解斜視図である。図11において、 x軸は、無線ICデバイス10eの長辺方向であり、 y軸は、無線ICデバイス10eの短辺方向であり、 z軸は、無線ICデバイス10eの積層方向である。

 無線ICデバイス10aと無線ICデバイス10eとの 第1の相違点は、無線ICデバイス10aでは、コイ ル導体14a~14dは、アンテナコイルLのコイル軸 周囲を1周未満の長さで周回しているのに対 して、無線ICデバイス10eでは、コイル導体114b ,114cは、アンテナコイルLのコイル軸の周囲を 7/4周の長さで周回している点である。また、 無線ICデバイス10aと無線ICデバイス10eとの第2 相違点は、無線ICデバイス10aでは、z軸方向 最も正方向側に設けられている絶縁体層12a コイル導体14aが設けられているのに対して 無線ICデバイス10eでは、z軸方向の最も正方 側に設けられている絶縁体層112aにコイル導 体114が設けられていない点である。以下に、 無線ICデバイス10eの詳細について説明する。

 無線ICデバイス10eは、図11に示すように、 絶縁体層112a~112c、ランド導体17a,19a,19b、無線I C18、アンテナコイルL及びビアホール導体b31,b 32を備えている。また、アンテナコイルLは、 ランド導体17b、コイル導体(導体層)114b,114c、 び、ビアホール導体b21,b22が接続されること により、旋廻しながらz軸方向に進行する螺 状をなしている。以下、個別の構成要素を す場合には、参照符号の後ろにアルファベ トや数字を付し、構成要素を総称する場合 は、参照符号の後ろのアルファベットや数 を省略する。

 絶縁体層112は、絶縁性材料からなる長方 状のシートであり、例えば、LCP(液晶ポリマ ー)やポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂シ ートで作製される。

 ランド導体17a,17b,19a,19bは、絶縁体層112a上 に銅箔やアルミ箔などの金属箔などにより形 成されている。ランド導体17bは、アンテナコ イルLの端部t2を構成している。また、ランド 導体19a,19bは、アンテナコイルLとは電気的に 続されていないダミー導体である。

 コイル導体114b,114cはそれぞれ、絶縁体層1 12b,112c上に銅箔やアルミ箔などの金属箔によ 同じ線幅を有するように形成されている。 イル導体114は、アンテナコイルLのコイル軸 の周囲を7/4周の長さで周回している。更に、 コイル導体114b,114cは、図11に示すように、z軸 方向から平面視したときに、互いに重なって いる。

 ビアホール導体b21は、絶縁体層112aを貫通 するように形成された接続導体であり、ラン ド導体17bとコイル導体114bとを接続している ビアホール導体b22は、絶縁体層112bを貫通す ように形成された接続導体であり、コイル 体114bとコイル導体114cとを接続している。

 無線IC18は、ランド導体17a,17bに電気的に 続され、リーダライタとの間でやり取りさ る送受信信号を処理するための集積回路で る。無線IC18は、ランド導体17a,17b,19a,19b上に んだ等により直接に実装されている。無線I C18は、無線ICデバイス10eが定期券として用い れる場合には、定期券の利用可能な区間に する情報や定期券の持ち主に関する情報を 憶している。これらの情報は、書き換え可 であっても良く、また、リーダライタ及び 線ICデバイス10eからなるRFIDシステム以外の 報処理機能を有していてもよい。

 ビアホール導体b31,b32は、一本のビアホー ル導体(貫通ビアホール導体)Bを構成しており 、端部t1と無線IC18との間に設けられている。 具体的には、ビアホール導体b31,b32はそれぞ 、絶縁体層112a,112bを貫通するように設けら た接続導体であり、ランド導体17aとコイル 体114cの端部t1とを接続している。よって、 アホール導体b31,b32は、z軸方向の最も正方向 側に設けられている導体層であるランド導体 17aと、z軸方向の最も負方向側に設けられて る導体層であるコイル導体114cとを接続して る。

 図11に示す複数の絶縁体層112a~112cが積層 れることにより、無線ICデバイス10eが構成さ れている。

 ところで、無線ICデバイス10eは、無線ICデ バイス10aと同様に、共振周波数が所望の値か らずれることを抑制するための構成を有して いる。具体的には、無線ICデバイス10eでは、 アホール導体b21,b22は、アンテナコイルLに いて、端部t2からの電流経路の長さがこの順 に長くなっている。そして、ビアホール導体 Bとビアホール導体b21との距離D11は、z軸方向 ら平面視したときに、図11に示すように、 アホール導体Bとビアホール導体b22との距離D 12よりも大きくなっている。

 以上のような無線ICデバイス10eにおいて 、無線ICデバイス10aと同様に、共振周波数が 所望の値からずれることを抑制できる。

 また、無線ICデバイス10aのコイル導体14は 、アンテナコイルLのコイル軸の周囲を1周の さで周回しているのに対して、無線ICデバ ス10eのコイル導体114は、アンテナコイルLの イル軸の周囲を7/4周の長さで周回している よって、無線ICデバイス10eでは、無線ICデバ イス10aよりも、少ないコイル導体114により、 無線ICデバイス10eと同じインダクタンス値を ることができる。その結果、無線ICデバイ 10eでは、無線ICデバイス10aよりも、z軸方向 厚みを低減することができる。

(第6の実施形態)
 以下に、本発明の第6の実施形態に係る無線 ICデバイスについて図面を参照しながら説明 る。図12は、第6の実施形態に係る無線ICデ イス10fの分解斜視図である。図12において、 x軸は、無線ICデバイス10fの長辺方向であり、 y軸は、無線ICデバイス10fの短辺方向であり、 z軸は、無線ICデバイス10fの積層方向である。

 無線ICデバイス10eと無線ICデバイス10fとの 第1の相違点は、無線ICデバイス10eでは、ビア ホール導体Bは、アンテナコイルLの内部にお てz軸方向に延在しているのに対して、無線 ICデバイス10fでは、ビアホール導体Bは、アン テナコイルLの外部においてz軸方向に延在し いる。無線ICデバイス10eと無線ICデバイス10f との第2の相違点は、無線ICデバイス10eでは、 ビアホール導体Bは、ランド導体17aに直接に 続されているのに対して、無線ICデバイス10f では、ビアホール導体Bは、ランド導体17aに 接に接続されていない点である。以下に、 線ICデバイス10fの詳細について説明する。

 無線ICデバイス10fは、図12に示すように、 絶縁体層212a~212e、ランド導体17a,19a,19b、無線I C18、接続部120、アンテナコイルL及びビアホ ル導体b31~b33,b41を備えている。また、アンテ ナコイルLは、ランド導体17b、コイル導体(導 層)214c~214e、及び、ビアホール導体b21~b24が 続されることにより、旋廻しながらz軸方向 進行する螺旋状をなしている。以下、個別 構成要素を示す場合には、参照符号の後ろ アルファベットや数字を付し、構成要素を 称する場合には、参照符号の後ろのアルフ ベットや数字を省略する。

 絶縁体層212は、絶縁性材料からなる長方 状のシートであり、例えば、LCP(液晶ポリマ ー)やポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂シ ートで作製される。

 ランド導体17a,17b,19a,19bは、絶縁体層212a上 に銅箔やアルミ箔などの金属箔などにより形 成されている。ランド導体17bは、アンテナコ イルLの端部t2を構成している。また、ランド 導体19a,19bは、アンテナコイルLとは電気的に 続されていないダミー導体である。

 コイル導体214c~214eはそれぞれ、絶縁体層2 12c~212e上に銅箔やアルミ箔などの金属箔によ 同じ線幅を有するように形成されている。 イル導体214c,214dは、アンテナコイルLのコイ ル軸の周囲を7/4周の長さで周回している。ま た、コイル導体214eは、アンテナコイルLのコ ル軸の周囲を2周の長さで周回している。更 に、コイル導体214c~214eは、図12に示すように z軸方向から平面視したときに、互いに重な っている。また、コイル導体214eの一端は、 ンテナコイルLの端部t1を構成している。

 ビアホール導体b21,b22はそれぞれ、絶縁体 層212a,212bを貫通するように形成された接続導 体であり、ランド導体17bとコイル導体214cと 接続している。ビアホール導体b23は、絶縁 層212cを貫通するように形成された接続導体 あり、コイル導体214cとコイル導体214dとを 続している。ビアホール導体b24は、絶縁体 212dを貫通するように形成された接続導体で り、コイル導体214dとコイル導体214eとを接 している。

 無線IC18は、ランド導体17a,17bに電気的に 続され、リーダライタとの間でやり取りさ る送受信信号を処理するための集積回路で る。無線IC18は、ランド導体17a,17b,19a,19b上に んだ等により直接に実装されている。無線I C18は、無線ICデバイス10fが定期券として用い れる場合には、定期券の利用可能な区間に する情報や定期券の持ち主に関する情報を 憶している。これらの情報は、書き換え可 であっても良く、また、リーダライタ及び 線ICデバイス10fからなるRFIDシステム以外の 報処理機能を有していてもよい。

 接続部120は、絶縁体層212b上に銅箔やアル ミ箔などの金属箔により形成されている線状 導体である。該接続部120の一端は、z軸方向 ら平面視したときに、ランド導体17aに重な ている。接続部120の他端は、z軸方向から平 視したときに、コイル導体214eに重なってい る。

 ビアホール導体b31~b33は、一本のビアホー ル導体(貫通ビアホール導体)Bを構成しており 、端部t1と無線IC18との間に設けられている。 具体的には、ビアホール導体b31~b33はそれぞ 、絶縁体層212b~212dを貫通するように設けら た接続導体であり、接続部120の他端とコイ 導体214eの端部t1とを接続している。

 ビアホール導体b41は、絶縁体層212aを貫通 するように設けられた接続導体であり、ラン ド導体17aと接続部120の一端とを接続している 。

 図12に示す複数の絶縁体層212a~212eが積層 れることにより、無線ICデバイス10fが構成さ れている。

 ところで、無線ICデバイス10fは、無線ICデ バイス10aと同様に、共振周波数が所望の値か らずれることを抑制するための構成を有して いる。具体的には、無線ICデバイス10fでは、 アホール導体b21,b22,b23,b24は、アンテナコイ Lにおいて、端部t2からの電流経路の長さが の順に長くなっている。そして、ビアホー 導体Bとビアホール導体b21,b22との距離D21は z軸方向から平面視したときに、図12に示す うに、ビアホール導体Bとビアホール導体b23, b24との距離D22,D23よりも大きくなっている。

 以上のような無線ICデバイス10fにおいて 、無線ICデバイス10aと同様に、共振周波数が 所望の値からずれること抑制することを抑制 できる。

(その他の実施形態)
 本発明の実施形態に係る無線ICデバイスは 第1の実施形態ないし第6の実施形態において 説明した無線ICデバイス10a~10fに限らず、その 要旨の範囲内において変更可能である。

 なお、コイル導体14が1周未満の長さであ とは、実質的に1周未満の長さであることを 意味する。故に、使用状況によって無線ICデ イス10の共振周波数がばらつかない程度で コイル導体14の長さが僅かに1周を越えてい ことは許容される。

 なお、無線ICデバイス10a~10fでは、コイル 体14,24,34,114,214は、z軸方向から平面視した きに、線幅方向に一致するように設けられ いる。しかしながら、z軸方向の下側のコイ 導体14,24,34,114,214は、z軸方向から平面視し ときに、z軸方向の上側のコイル導体14,24,34,1 14,214から少しだけはみ出していてもよい。た だし、コイル導体14,24,34,114,214のはみ出して る量は、共振周波数に影響を及ぼさない程 である必要がある。

(無線ICデバイスの製造方法)
 本発明の一実施形態に係る無線ICデバイス 製造方法について、図面を参照しながら説 する。以下では、本発明の一実施形態に係 無線ICデバイスの一例として、無線ICデバイ 10aの製造方法について説明する。併せて、 線ICデバイス10aが適用された無線ICカード80 製造方法についても説明する。図13は、無 ICカード80の分解斜視図である。

 ガラスエポキシ基盤、ポリイミド、塩化 ニール、ポリエチレンテレフタレート(PET) PET-G、液晶ポリマー樹脂等の絶縁体層12を準 する。絶縁体層12のそれぞれに、図1に示す イル導体14を形成する。コイル導体14が銅箔 である場合には、該コイル導体14は、例えば エッチング処理により形成される。

 また、前記コイル導体14の形成と同時に 接続部16,20a,20dも、例えば、エッチング処理 より形成する。より詳細には、絶縁体層12a において、コイル導体14aと接続される接続 20aを形成すると共に、接続部20aから無線IC18 が実装される領域だけ離れた位置に接続部16 形成する。更に、絶縁体層12d上において、z 軸方向から平面視したときに、接続部16と重 ると共に、コイル導体14dに接続される接続 20dを形成する。

 なお、コイル導体14a~14d及び接続部16,20a,20 dは、導電性ペーストを塗布するスクリーン 刷法によっても形成可能である。

 次に、絶縁体層12a~12cのビアホール導体b1~ b3,b11~b13が形成される位置に対して、裏面側 らレーザービームを照射して、ビアホール 形成する。その後、絶縁体層12a~12cに形成し ビアホールに対して、銅を主成分とする導 性ペーストを充填し、図1に示すビアホール 導体b1~b3,b11~b13を形成する。

 次に、z軸方向から平面視したときに、複 数のコイル導体14a~14dが、重なることにより つの環を構成するように、複数の絶縁体層12 a~12dを位置合わせして積層する。このとき、z 軸方向から平面視したときに、接続部16,20dも 互いに重なっている。絶縁体層12a~12dの積層 完了すると、これらを加熱・圧着する。

 次に、絶縁体層12aの接続部16,20a上に無線I C18を実装する。具体的には、異方性導電フィ ルム(ACF)を用いたフリップチップ実装法によ 、無線IC18を実装する。この際、無線IC18が 続部16,20aに接続されるように位置合わせし 仮貼りを行った後、熱圧をかけて無線IC18を 接着する。以上の工程により、無線ICデバ ス10aが完成する。

 無線ICデバイス10aが完成したら、図13に示 すように、オーバーレイシート82a,82bを接着 ート84a,84bを用いて貼り付けて無線ICカード80 を作製する。より詳細には、無線ICデバイス1 0aのz軸方向の上側に接着シート84a及びオーバ ーレイシート82aを積層し、無線ICデバイス10a 下側に接着シート84b及びオーバーレイシー 82bを積層する。そして、これらを加熱・圧 する。これにより、無線ICカード80が完成す る。

 なお、前記無線ICデバイスの製造方法で 、無線ICデバイス10aの製造方法について説明 したが、無線ICデバイス10b~10fについても、略 同様の製造方法により製造可能である。

 なお、無線ICデバイス10dの製造の際には 無線IC18の代わりに、無線IC18及び給電回路基 板70からなる電磁結合モジュール60が実装さ る。

 本発明は、無線ICデバイスに有用であり 特に、共振周波数が所望の値からずれるこ 抑制できる点において優れている。

 b1~b3,b11~b13,b21~b24,b31,b32,b33,b41 ビアホール導
 t1,t2 端部
 L アンテナコイル
 10a~10f 無線ICデバイス
 12a~12d,112a~112c,212a~212e 絶縁体層
 14a~14d,24a,24d,34b,114b,114c,214c~214e コイル導体
 16,20a,20d,120 接続部
 17a,17b,19a,19b ランド導体
 60 電磁結合モジュール
 70 給電回路基板
 80 無線ICカード




 
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