無線ic器件的制作方法
【專利摘要】在無線IC器件中，利用小型的供電電路基板來實現(xiàn)寬頻帶。無線IC器件包括：無線IC元件(50)；供電電路基板(31)，該供電電路基板(31)，由多個基材層層疊而成的層疊體(32)所構(gòu)成，且包括與無線IC元件(50)相連的供電電路(33)；以及與供電電路(33)相連的輻射元件。供電電路(33)包括與無線IC元件(50)串聯(lián)連接的第1線圈元件(L1)、以及與無線IC元件(50)并聯(lián)連接的第2線圈元件(L2)。第1線圈元件(L1)及第2線圈元件(L2)進行卷繞、配置，以使得各線圈元件(L1)、(L2)的卷繞軸大致位于同一軸上，并且各線圈元件(L1)、(L2)中所產(chǎn)生的磁場的方向相反。
【專利說明】無線IC器件
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線IC器件，特別涉及用于RFID (Radio FrequencyIdentification:射頻識別)系統(tǒng)的無線IC器件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為物品的信息管理系統(tǒng)，一種RFID系統(tǒng)已實用化，該RFID系統(tǒng)使產(chǎn)生感應磁場的讀寫器與貼在物品上的RFID標簽(也稱為無線IC器件)之間以利用了電磁場的非接觸方式進行通信，并傳輸規(guī)定的信息。該RFID標簽包括:無線IC芯片，該無線IC芯片存儲規(guī)定的信息，并對規(guī)定的無線信號進行處理；以及天線(輻射元件)，該天線進行高頻信號的收發(fā)，并將該RFID標簽粘貼于成為管理對象的各種物品(或其包裝材料)上來使用。
[0003]作為RFID系統(tǒng)，代表性的已知有利用13MHz頻帶的HF頻帶RFID系統(tǒng)、利用900MHz頻帶的UHF頻帶RFID系統(tǒng)。尤其是對于UHF頻帶RFID系統(tǒng)，由于通信距離比較長(通信區(qū)域比較廣)，并能一次性對多個標簽進行讀取，因此有望被用作物品管理系統(tǒng)。
[0004]作為使用于UHF頻帶RFID系統(tǒng)的無線IC器件，例如專利文獻1、2中記載了在無線IC元件(無線IC芯片)與天線元件之間夾設供電電路基板。在這樣的無線IC器件中，實際上由設置于供電電路基板上的供電電路來決定收發(fā)信號的頻率，因此不會受到天線元件(輻射板)的尺寸、其周圍面積較大的影響，從而能容易地實現(xiàn)穩(wěn)定的高頻特性。
[0005]然而，在上述無線IC器件中，若想使頻帶變寬，則會具有如下問題:即，供電電路會復雜化，不得不安裝幾個線圈元件、電容器元件，由于必需確保這些元件之間的隔離性，因此使供電電路基板大型化。
現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利第4069958號公報 專利文獻2:日本專利第4561932號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于，提供一種能利用小型的供電電路基板來實現(xiàn)寬頻帶的無線IC器件。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0008]作為本發(fā)明的一個方式的無線IC器件，包括:
無線IC元件；
供電電路基板，該供電電路基板由多個基材層層疊而成的層疊體所構(gòu)成，且包括與上述無線IC元件相連的供電電路；以及
與上述供電電路相連的輻射元件，其特征在于， 上述供電電路包括與上述無線IC元件串聯(lián)連接的第I線圈元件、以及與上述無線IC元件并聯(lián)連接的第2線圈元件，
上述第I線圈元件及上述第2線圈元件進行卷繞、配置，以使得各線圈元件的卷繞軸大致位于同一軸上，并且各線圈元件中所產(chǎn)生的磁場的方向相反。
[0009]在上述無線IC器件中，第I線圈元件及第2線圈元件進行卷繞、配置，以使得彼此的卷繞軸大致位于同一軸上，并且各線圈元件中所產(chǎn)生的磁場的方向相反，因此，各線圈元件的耦合較好，并由于產(chǎn)生了多個諧振點，從而能在寬頻帶中進行高頻信號的收發(fā)，并且由于元件個數(shù)較少，從而能使供電電路基板小型化，進而使無線IC器件本身也小型化。
發(fā)明效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能在小型的供電電路基板中實現(xiàn)寬頻帶。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1表示第I實施例的無線IC器件，(A)是剖視圖，⑶是俯視圖，(C)是除去供電模塊狀態(tài)下的俯視圖。
圖2是表示構(gòu)成上述無線IC器件的供電電路基板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是上述無線IC器件的等效電路圖。
圖4是將上述供電電路基板的層疊結(jié)構(gòu)分解而示出的俯視圖。
圖5是表示上述無線IC器件的通信距離與頻率的關(guān)系的曲線。
圖6表示第2實施例的無線IC器件，(A)是俯視圖，⑶是除去供電模塊狀態(tài)下的俯視圖。
圖7是表示第2實施例的無線IC器件的阻抗特性的史密斯圖。
【具體實施方式】
[0012]下面，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的無線IC器件的實施例進行說明。另外，在各圖中，對共同的元器件、部分標注相同的標號，并省略重復的說明。
[0013](第I實施例，參照圖1?圖5)
作為第I實施例的無線IC器件IA應用于UHF頻帶的通信中，如圖1所示，該無線IC器件IA包括:基材片材10，該基材片材10呈具有可撓性的長方形；輻射元件20 (由兩個輻射部21A、21B及該兩個輻射部各自的連接部22A、22B構(gòu)成)，該輻射元件20設置于該基材片材10的表面上；供電模塊30，該供電模塊30與該輻射元件20相連接，由此，構(gòu)成為所謂的RFID標簽。
[0014]基材片材10例如優(yōu)選為具有耐熱性、耐化學藥品性，能優(yōu)選使用聚酰亞胺、PET等熱可塑性樹脂材料。通過在基材片材10上的該片材10的大致整個表面上設置以銀、銅、鋁等為主要成分的金屬膜，以使得輻射元件20形成為具有可撓性。輻射元件20經(jīng)由間隙在長邊方向的中央部分分割為兩個輻射部21A、21B，輻射部21A、21B相對的間隙兩邊分別設置了連接部22A、22B。供電模塊30利用焊料等導電性接合材料39與連接部22A、22B相接合，使得供電模塊30橫跨該間隙。即，輻射元件20起到偶極型的輻射元件的作用。另外，輻射元件20中，除了連接部22A、22B，也可以由未圖示的抗蝕劑層(例如聚酰亞胺樹脂)所覆蓋。[0015]供電模塊30由供電電路基板31與無線IC元件(無線IC芯片50)構(gòu)成。無線IC芯片50包括存儲器電路、時鐘電路、邏輯電路等，是對RF信號進行處理的集成電路元件，如圖2所示，具有差動型的輸入輸出電極51A、52B。無線IC芯片50以硅等半導體基板作為基底來形成。另外，作為無線IC元件可以是裸芯片1C、也可以是封裝1C。
[0016]供電電路基板31中內(nèi)置有下面說明的供電電路33，與輻射元件20的端部、即作為供電部的連接部22A、22B的耦合是利用焊料等導電性接合材料39進行的直接電耦合(DC連接)。詳細而言，供電模塊30中，在供電電路基板31上裝載有無線IC芯片50，且利用樹脂材料55對無線IC芯片50進行密封。
[0017]供電電路基板31由多個基材層(參照圖4)層疊而成的層疊體32構(gòu)成，并內(nèi)置有圖2及圖3所示的供電電路33。供電電路33包括與無線IC芯片50串聯(lián)連接的第I線圈元件LI，以及與無線IC芯片50并聯(lián)連接的第2線圈元件L2。第I線圈元件LI的一端與電極34A相連，該電極34A經(jīng)由焊料等導電性接合材料52與無線IC芯片50的輸入輸出電極51A接合。第I線圈兀件LI的另一端經(jīng)由電容器兀件Cl與輸入輸出電極35A相連,該輸入輸出電極35A經(jīng)由導電性接合材料39與上述輻射部21A的連接部22A相連接。
[0018]第2線圈元件L2的一端與上述第I線圈元件LI的另一端及電容器元件Cl相連接。第2線圈元件L2的另一端與電極34B相連，該電極34B經(jīng)由導電性接合材料52與無線IC芯片50的輸入輸出電極51B接合。并且，第2線圈元件L2的另一端經(jīng)由電容器元件C2與輸入輸出電極35B相連，該輸入輸出電極35B經(jīng)由導電性接合材料39與上述輻射部21B的連接部22B相連接。換言之，第I線圈元件LI與差動信號線路串聯(lián)連接，而第2線圈元件L2設置于差動信號線路之間。
[0019]第I線圈元件LI及第2線圈元件L2進行卷繞、配置，以使得各線圈元件L1、L2的卷繞軸大致位于同一軸上，并且各線圈元件L1、L2中所產(chǎn)生的磁場M1、M2的方向彼此相反。具體而言，各線圈元件L1、L2配置在層疊體32的內(nèi)部，以使得其卷繞軸沿著層疊體32的層疊方向。即，如圖2所示，由第I線圈元件LI利用電流a產(chǎn)生的磁場Ml的方向與由第2線圈元件L2利用電流b產(chǎn)生的磁場M2的方向為彼此相對。于是，第I線圈元件LI與第2線圈元件L2如標號M所示那樣產(chǎn)生磁耦合，與電容器元件C1、C2形成諧振電路。該諧振電路也起到無線IC芯片50與輻射元件20的阻抗匹配電路的作用。
[0020]第I線圈元件LI是無線IC芯片50側(cè)的串聯(lián)電感分量，該電感分量主要具有使阻抗在阻抗圖上的虛軸方向上移動的功能。另一方面，第2線圈元件L2是輻射元件20側(cè)的串聯(lián)電感分量，設置為橫跨輻射元件20的兩個連接部22A、22B，且主要具有使阻抗在導納圖上的虛軸方向上移動的功能。如上上述，通過使兩種種類的線圈元件分別具有上述那樣的作用，從而能高效地對阻抗進行匹配。
[0021]這里，參照圖4對供電電路基板31 (層疊體32)的層疊結(jié)構(gòu)進行說明。層疊體32通過將由電介質(zhì)或磁性體所構(gòu)成的基材層41a?411進行層疊、壓接、燒成而構(gòu)成。其中，構(gòu)成層疊體32的基材層并不局限為陶瓷，例如也可以為如液晶聚合物等這樣的熱固化性樹脂或如熱可塑性樹脂這樣的樹脂。
[0022]基材層41a?411以基材層41a為最下層、基材層411為最上層的方式來進行層疊?；膶?1a的背面形成有輸入輸出電極35A、35B,并且形成了通孔導體61a、61b。基材層41b、41c、41d的表面形成有電容器電極42A、42B、43A、43B、44A、44B，并且形成了通孔導體62a、62b、63a、63b?；膶?1e上形成有通孔導體63a、63b?；膶?1f?41k的表面形成有導體線路45A?45F，并且形成了通孔導體63a?63h?；膶?11的表面上形成有輸入輸出電極34A、34B、安裝電極34C、34D，并且形成了通孔導體63g、63h。
[0023]通過層疊上述的基材層41a?411來構(gòu)成上述供電電路33。S卩，電極35A、35B經(jīng)由通孔導體61a、61b分別與電容器電極42A、42B相連接。電容器電極42A、42B經(jīng)由通孔導體62a、62b分別與電容器電極44A、44B相連接。電容器電極44A、44B經(jīng)由通孔導體63a、63b分別與導體線路45A的一端以及另一端相連接。電容器電極43A、43B經(jīng)由通孔導體63a、63b分別與導體線路45A的一端以及另一端相連接。
[0024]導體線路45A的一端經(jīng)由通孔導體63a與導體線路45B的一端相連，該導體線路45B的另一端經(jīng)由通孔導體63d與導體線路45C的一端相連。導體線路45A的另一端經(jīng)由通孔導體63c與導體線路45F的一端相連，該導體線路45F的另一端經(jīng)由通孔導體63h與輸入輸出電極34B相連。導體線路45C、45D、45E分別經(jīng)由通孔導體63e、63f呈螺旋狀連接。導體線路45E的另一端經(jīng)由通孔導體63g與輸入輸出電極34A相連接。
[0025]在上述的連接方式中，由電容器電極42A、43A、44A構(gòu)成了電容器元件Cl，由電容器電極42B、43B、43C構(gòu)成了電容器元件C2。此外，由導體線路45C、45D、45E構(gòu)成了第I線圈元件LI，由導體線路45A構(gòu)成了第2線圈元件L2。
[0026]在無線IC器件IA中，若規(guī)定的高頻信號經(jīng)由供電電路33從無線IC芯片50傳輸至輻射元件20，則直接從輻射元件20向外部輻射。在輻射元件20接收來自外部的高頻的情況下，也一樣地經(jīng)由供電電路33向無線IC芯片50進行供電。由此，無線IC芯片50與未圖示的讀寫器相互通信。
[0027]在無線IC器件IA中，第I線圈元件LI及第2線圈元件L2進行卷繞、配置，以使得彼此的卷繞軸大致位于同一軸上，并且各線圈元件L1、L2中所產(chǎn)生的磁場M1、M2的方向相反，因此，各線圈元件L1、L2的耦合較好，并由于產(chǎn)生了多個諧振點，從而能在寬頻帶中進行高頻信號的收發(fā)，并且由于元件個數(shù)較少，因此能使供電電路基板31小型化，進而使無線IC器件IA本身也小型化。
[0028]圖5中示出了在使用上述供電電路基板31的無線IC器件IA中、通信距離與頻率的關(guān)系。圖5中，通信距離以最長距離設為I的比來表示。實際的距離根據(jù)輻射元件20的增益而不同。此外，輻射元件20與無線IC芯片50的阻抗匹配的區(qū)域變大，產(chǎn)生了兩個諧振點X、Y (參照圖5)。
[0029]在供電電路33中，第I線圈元件LI主要起到阻抗匹配用的電感元件的作用，第2線圈元件L2主要起到構(gòu)成供電電路33的電感元件的作用。無線IC芯片50的虛部的阻抗在負方向上較大，輻射元件20的虛部的阻抗在正方向上較大，因此優(yōu)選第I線圈元件LI的電感值比第2線圈元件L2的電感值要大。此外，更優(yōu)選為兩者的電感值的比L1:L2為3:1 ?4:1。
[0030](第2實施例、參照圖6及圖7)
如圖6所示，對于作為第2實施例的無線IC器件1B，輻射元件20的兩個輻射部21A、21B呈彎曲狀，其它結(jié)構(gòu)均與上述第I實施例相同。其作用效果也與第I實施例相同。
[0031]該無線IC器件IB的通信距離與頻率的關(guān)系呈現(xiàn)出與圖5大致相同的特性，通過使輻射部21A、21B呈彎曲狀來提高增益，因此通信距離略有增長。另外，圖7中示出了阻抗特性。圖7中，A部分為在860MHz的特性，B部分為在960MHz的特性。由C部分呈環(huán)狀可知，輻射元件20與無線IC芯片50的阻抗匹配區(qū)域較大。
[0032]作為阻抗(虛部)，無線IC芯片50為-150?-250 Q，輻射元件20為50?400 Q。
[0033](其它實施例)
此外，本發(fā)明的無線IC器件不限于上述實施例，可以在其要點范圍內(nèi)進行各種變更。
[0034]尤其是，根據(jù)用途適當選擇基材片材、輻射元件的材質(zhì)、形狀、尺寸即可。此外，輻射元件的形狀為任意，也可以呈環(huán)狀。
[0035]此外，無線IC器件不僅可以作為安裝于物品上的標簽，也可以作為讀寫器進行使用，也能夠利用于RFID系統(tǒng)以外的無線通信系統(tǒng)中。或者，無線IC芯片除了安裝于供電電路基板上以外，也可以安裝在其它基板上。
[0036]輻射元件除了以專用方式設置以外，也可以利用設置在印刷布線板上的接地導體來構(gòu)成，在該情況下，印刷布線板成為無線IC器件的主體。此外，供電電路基板也可以作為無線IC芯片的再布線層，由所謂的半導體工藝來形成。
工業(yè)上的實用性
[0037]如上所述，本發(fā)明在無線IC器件中有用，尤其是能利用小型的供電電路基板來實現(xiàn)寬頻帶這一點較優(yōu)。
標號說明
[0038]IAUB 無線IC器件 20 輻射元件
30供電模塊
31供電電路基板
32層疊體
33供電電路 41a?411 基材層
50無線IC芯片
LU L2 線圈元件 C1、C2 電容器元件
【權(quán)利要求】
1.一種無線IC器件，包括: 無線IC元件； 供電電路基板，該供電電路基板由多個基材層層疊而成的層疊體所構(gòu)成，且包括與所述無線IC元件相連的供電電路；以及 與所述供電電路相連的輻射元件，其特征在于， 所述供電電路包括與所述無線IC元件串聯(lián)連接的第I線圈元件、以及與所述無線IC元件并聯(lián)連接的第2線圈元件， 所述第I線圈元件及所述第2線圈元件進行卷繞、配置，以使得各線圈元件的卷繞軸大致位于同一軸上，并且各線圈元件中所產(chǎn)生的磁場的方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的無線IC器件，其特征在于， 所述第I線圈元件及所述第2線圈元件配置于所述層疊體的內(nèi)部，以使得各線圈元件的卷繞軸沿著所述基材層的層疊方向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無線IC器件，其特征在于， 所述供電電路包括分別連接在所述第2線圈元件的兩端部與所述輻射元件之間的第I電容器元件及第2電容器元件， 由所述第2線圈元件與所述第I及第2電容器元件構(gòu)成諧振電路。
【文檔編號】H01Q1/50GK103430382SQ201380000854
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月30日
【發(fā)明者】道海雄也 申請人:株式會社村田制作所