專利名稱：無(wú)線通信器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信器件，特別涉及在RFID (Radio FrequencyIdentification:射頻識(shí)別)系統(tǒng)中與讀寫(xiě)器進(jìn)行通信的無(wú)線通信器件。
背景技術(shù)：
作為物品的管理系統(tǒng)，已知有讀寫(xiě)器與RFID標(biāo)簽(也被成為無(wú)線IC器件)以非接觸的方式進(jìn)行通信、從而在讀寫(xiě)器與RFID標(biāo)簽之間進(jìn)行信息傳輸?shù)腞FID系統(tǒng)。RFID標(biāo)簽由用于處理無(wú)線信號(hào)的無(wú)線IC芯片和用于發(fā)送/接收無(wú)線信號(hào)的天線構(gòu)成，在RFID標(biāo)簽的天線與讀寫(xiě)器的天線之間通過(guò)磁場(chǎng)或電場(chǎng)發(fā)送/接收作為高頻信號(hào)的規(guī)定信息。作為RFID標(biāo)簽的天線，如專利文獻(xiàn)1、2、3中記載的那樣，一般使用雙極型天線。雙極型天線主要是利用電場(chǎng)來(lái)發(fā)送/接收信號(hào)，因此單獨(dú)使用時(shí)的通信距離變大，但是存在一旦有相對(duì)介電常數(shù)或?qū)щ娐瘦^大的物體接近，輻射特性就容易發(fā)生變化的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2004-104344號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特表2009 - 524363號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開(kāi)第2007/013168號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種不會(huì)在很大程度上依賴周圍的環(huán)境而具有穩(wěn)定通信特性的無(wú)線通信器件。 為解決問(wèn)題所采用的技術(shù)方案作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的無(wú)線通信器件的特征在于，包括:無(wú)線IC芯片，該無(wú)線IC芯片對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行處理；及供電基板，該供電基板具有線圈導(dǎo)體、平面導(dǎo)體、以及與所述無(wú)線IC芯片相連接且具有規(guī)定諧振頻率的匹配電路，所述線圈導(dǎo)體和所述平面導(dǎo)體分別與所述匹配電路相連接，所述無(wú)線通信器件在單獨(dú)使用時(shí)作為單極型天線進(jìn)行工作，其中，所述平面導(dǎo)體起到接地的功能，所述線圈導(dǎo)體起到福射元件的功能，當(dāng)有導(dǎo)電體接近所述平面導(dǎo)體時(shí)，所述平面導(dǎo)體與該導(dǎo)電體進(jìn)行耦合，所述平面導(dǎo)體和所述導(dǎo)電體成為第一輻射元件，而所述線圈導(dǎo)體成為第二輻射元件，從而使所述無(wú)線通信器件作為雙極型天線進(jìn)行工作。所述無(wú)線通信器件在單獨(dú)使用時(shí)作為單極型天線進(jìn)行工作，與通信對(duì)象一側(cè)的天線進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)，其中，與無(wú)線IC芯片進(jìn)行耦合的匹配電路所連接的平面導(dǎo)體起到接地的功能，與匹配電路相連接的線圈導(dǎo)體起到天線元件的功能。另一方面，當(dāng)有金屬材料等導(dǎo)電體接近平面導(dǎo)體時(shí)，該平面導(dǎo)體與導(dǎo)電體進(jìn)行耦合，平面導(dǎo)體與導(dǎo)電體起到第一輻射元件的功能，線圈導(dǎo)體起到第二輻射元件的功能，從而使所述無(wú)線通信器件作為雙極型天線進(jìn)行工作，與通信對(duì)象一側(cè)的天線進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)。發(fā)明效果本發(fā)明所涉及的無(wú)線通信器件會(huì)根據(jù)附近是否配置有導(dǎo)電體而作為單極型天線或雙極型天線進(jìn)行工作，因此，不會(huì)在很大程度上依賴周圍的環(huán)境，能夠發(fā)揮穩(wěn)定的通信特性。


圖1是表示一實(shí)施例的無(wú)線通信器件的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖2是所述無(wú)線通信器件的等效電路圖。圖3是構(gòu)成所述無(wú)線通信器件的供電基板的分解立體圖。圖4表示所述無(wú)線通信器件的第一工作模式，其中，圖4 (A)是立體圖，圖4 (B)動(dòng)作說(shuō)明圖，圖4 (C)是工作時(shí)的等效電路圖。圖5表示所述無(wú)線通信器件的第二工作模式，其中，圖5 (A)是立體圖，圖5 (B)動(dòng)作說(shuō)明圖，圖5 (C)是工作時(shí)的等效電路圖。圖6是表示所述無(wú)線通信器件的安裝例的立體圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的無(wú)線通信器件的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。此外，在各圖中，對(duì)共通的元器件、部分付上相同的符號(hào)，并省去重復(fù)的說(shuō)明。一實(shí)施例的無(wú)線通信器件I用于UHF頻帶的RFID系統(tǒng)，如圖1所示，包括:起到供電電路功能的無(wú)線IC芯片50 ;以及供電基板10，該供電基板10具有與該無(wú)線IC芯片50進(jìn)行耦合且具有規(guī)定諧振頻率的匹配電路20，線圈導(dǎo)體31，和平面導(dǎo)體35。對(duì)于線圈導(dǎo)體31和所述平面導(dǎo)體35，與匹配電路20電氣并聯(lián)連接。線圈導(dǎo)體31的一端與匹配電路20的第一連接部Pl相連接，另一端開(kāi)放。平面導(dǎo)體35形成在供電基板10的底面一側(cè)，且具有較寬的面積，并與匹配電路20的第二連接部P2相連接。圖1中，對(duì)匹配電路20進(jìn)行了簡(jiǎn)略圖75。無(wú)線IC芯片50安裝在供電基板10上，具有對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行處理的功能，由硅半導(dǎo)體集成電路芯片構(gòu)成，包括時(shí)鐘電路、邏輯電路、存儲(chǔ)電路等，存儲(chǔ)有所需要的信息。該無(wú)線IC芯片50具有一對(duì)輸入輸出端子,且這一對(duì)輸入輸出端子由平衡端子構(gòu)成。匹配電路20如圖2所示,包括電感元件L1、L2和電容元件Cl、C2。電感元件L1、L2相對(duì)于無(wú)線IC芯片50電氣并聯(lián)連接。即，匹配電路20插入在一對(duì)平衡端子之間。電感元件LI與電容元件Cl串聯(lián)連接，從而形成第一串聯(lián)諧振電路。電感元件L2與電容元件C2串聯(lián)連接，從而形成第二串聯(lián)諧振電路。S卩，匹配電路20具有由所述第一和第二串聯(lián)諧振電路所決定的規(guī)定諧振頻率。第一串聯(lián)諧振電路的電容元件Cl與平面導(dǎo)體35相連接，第二串聯(lián)諧振電路的電容元件C2與線圈導(dǎo)體31相連接。電感元件L1、L2彼此反向卷繞而形成閉合磁路，以高耦合度進(jìn)行磁耦合M。另外，在構(gòu)成第一和第二串聯(lián)諧振電路的電容元件C1、C2之間，插入了用于調(diào)節(jié)磁耦合M的耦合值的電感元件L3。供電基板10如圖3所示，由多個(gè)電介質(zhì)層或磁性體層層疊而成的多層基板構(gòu)成。在第一層Ila的表面形成有連接電極18a 18d,在第二層Ilb的表面形成有線圈圖案12a、13a、31a，在第三層Ilc的表面形成有線圈圖案12b、13b、31b。在第四層Ild的表面形成有電容圖案14a、15a和線圈圖案31c，在第五層lie的表面形成有電容圖案14b、15b、彎曲狀圖案16、和線圈圖案31d。在第六層Ilf的表面形成有平面導(dǎo)體35。另外,在本實(shí)施例中，第一層Ila 第五層Ile為電介質(zhì)層,只有第六層Ilf是磁性體層。通過(guò)將所述各層I Ia I If加以層疊，線圈圖案12a、12b經(jīng)由通孔導(dǎo)體17b相連接而形成電感元件LI，線圈圖案13a、13b經(jīng)由通孔導(dǎo)體17e相連接而形成電感元件L2。電容圖案14a、14b與電容圖案15a、15b彼此相向而形成電容元件Cl、C2。線圈圖案31a 31d經(jīng)由通孔導(dǎo)體32a 32c而螺旋狀地連接，從而形成層疊型的線圈導(dǎo)體31。彎曲狀圖案16形成電感元件L3，其一端與電容圖案14b相連接，另一端與電容圖案15b相連接并且與線圈圖案31d的端部相連接。連接電極18a經(jīng)由通孔導(dǎo)體17a而與電感元件LI (線圈圖案12a)的一端相連接。連接電極18b經(jīng)由通孔導(dǎo)體17d而與電感元件L2 (線圈圖案13a)的一端相連接。此外，電感元件LI (線圈圖案12b)的另一端經(jīng)由通孔導(dǎo)體17c而與電容圖案14a相連接。電感元件L2 (線圈圖案13b)的另一端經(jīng)由通孔導(dǎo)體17f而與電容圖案15a相連接。此外，電容圖案14b經(jīng)由通孔導(dǎo)體36而與平面導(dǎo)體35相連接。構(gòu)成供電基板10的電介質(zhì)層或磁性體層可以使用各種陶瓷材料，也可以使用聚酰亞胺或液晶聚合物等樹(shù)脂材料。當(dāng)供電基板10由陶瓷材料形成時(shí)，各層上所設(shè)置的導(dǎo)體圖案優(yōu)選使用以電阻率較小從而能夠提高高頻特性的銀或銅等低熔點(diǎn)材料為主要成分的導(dǎo)電性糊料。當(dāng)供電基板10由樹(shù)脂材料形成時(shí)，各導(dǎo)體圖案可以由銀或銅等金屬箔或金屬膜通過(guò)蝕刻等來(lái)形成。即，本實(shí)施例中，供電基板10是多層基板，匹配電路20內(nèi)置在供電基板10中。但是，所述元件L1、L2、L3、C1、C2不必全部?jī)?nèi)置在供電基板10中。無(wú)線IC芯片50具有用于接收高頻信號(hào)作為電位差的一對(duì)輸入輸出電極51a、51b(參照?qǐng)D1)。該輸入輸出電極51a、51b通過(guò)焊料凸點(diǎn)52等而與設(shè)置在供電基板10上的連接電極18a、18b相連接。本無(wú)線通信器件I如圖4所示，被安裝在印刷布線板60上來(lái)使用，當(dāng)沒(méi)有接地板或金屬殼體等導(dǎo)電體配置在附近時(shí)，與無(wú)線IC芯片50進(jìn)行耦合的匹配電路20所連接的平面導(dǎo)體35起到接地的功能，與匹配電路20相連接的線圈導(dǎo)體31起到輻射元件的功能，從而使無(wú)線通信器件I作為單極型天線進(jìn)行工作，并在較近的距離(IOcm以下)下利用電磁場(chǎng)(主要是磁場(chǎng))與未圖示的讀寫(xiě)器的天線進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)。另一方面，如圖5所示，當(dāng)印刷布線板60上設(shè)有接地板等導(dǎo)電體61時(shí)，也就是說(shuō)，有接地板或金屬殼體等導(dǎo)電體61接近平面導(dǎo)體35時(shí)，該平面導(dǎo)體35與導(dǎo)電體61通過(guò)電容進(jìn)行耦合，平面導(dǎo)體35和導(dǎo)電體61起到第一輻射元件的功能，線圈導(dǎo)體31起到第二輻射元件的功能，從而使無(wú)線通信器件I作為雙極型天線進(jìn)行工作，并在較遠(yuǎn)的距離(30cm以上)下利用電磁場(chǎng)(主要是磁場(chǎng))與未圖示的讀寫(xiě)器的天線進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)。
在所述實(shí)施例中，對(duì)無(wú)線通信器件I安裝在印刷布線板60上的方式進(jìn)行了說(shuō)明。除此以外，無(wú)線通信器件I也可以安裝在所述以外的各種物品或物品的包裝體上。圖6中，示出了無(wú)線通信器件I安裝在食品的包裝袋70上的方式。包裝袋70的整個(gè)表面蒸鍍有鋁，無(wú)線通信器件I被貼在接縫部71即作為導(dǎo)電體的鋁蒸鍍膜72的邊緣部。此外，本發(fā)明所涉及的無(wú)線通信器件不限于所述實(shí)施例，可以在其要點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。尤其是匹配電路可以由各種電路元件構(gòu)成，并不限于所述實(shí)施例中所示的由電感元件L1、L2和電容元件C1、C2所組成的電路結(jié)構(gòu)。另外，匹配電路與無(wú)線IC芯片的耦合可以是磁場(chǎng)I禹合、電容I禹合、電場(chǎng)I禹合、電磁I禹合和直流稱合中的任一種I禹合。平面導(dǎo)體35與導(dǎo)電體61的I禹合除了電容I禹合以外，也可以是磁場(chǎng)I禹合、電場(chǎng)I禹合、電磁I禹合和直流I禹合中的任一種耦合。另外，無(wú)線IC芯片除了安裝在供電基板的表面上之外，也可以內(nèi)置在供電基板中(收納在形成于供電基板的空腔中)，或者也可以安裝在供電基板以外的其它基板上。工業(yè)上的實(shí)用性如上所述，本發(fā)明能夠用于無(wú)線通信器件，尤其是不會(huì)在很大程度上依賴周圍的環(huán)境而能發(fā)揮穩(wěn)定的通信特性這一點(diǎn)上非常優(yōu)異。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1無(wú)線通信器件10供電基板20匹配電路31 線圈導(dǎo)體35 平面導(dǎo)體50無(wú)線IC芯片61導(dǎo)電體L1、L2 電感元件
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線通信器件，其特征在于，包括: 無(wú)線IC芯片，該無(wú)線IC芯片對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行處理 '及 供電基板，該供電基板具有線圈導(dǎo)體、平面導(dǎo)體、以及與所述無(wú)線IC芯片相連接且具有規(guī)定諧振頻率的匹配電路， 所述線圈導(dǎo)體和所述平面導(dǎo)體分別與所述匹配電路相連接， 所述無(wú)線通信器件在單獨(dú)使用時(shí)作為單極型天線進(jìn)行工作，其中，所述平面導(dǎo)體起到接地的功能，所述線圈導(dǎo)體起到輻射元件的功能， 當(dāng)有導(dǎo)電體接近所述平面導(dǎo)體時(shí)，所述平面導(dǎo)體與該導(dǎo)電體進(jìn)行耦合，所述平面導(dǎo)體和所述導(dǎo)電體成為第一輻射元件，而所述線圈導(dǎo)體成為第二輻射元件，從而使所述無(wú)線通信器件作為雙極型天線進(jìn)行工作。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信器件，其特征在于， 所述平面導(dǎo)體與所述導(dǎo)電體經(jīng)由電容進(jìn)行耦合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無(wú)線通信器件，其特征在于， 所述匹配電路包括第一電感元件和第二電感元件，所述第一和第二電感元件與所述無(wú)線IC芯片電氣并聯(lián)連接且相互磁稱合。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信器件，其特征在于， 所述供電基板由多個(gè)電介質(zhì)層或磁性層層疊而成的層疊體構(gòu)成，所述匹配電路內(nèi)置在所述層疊體中。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的無(wú)線通信器件，其特征在于， 所述線圈導(dǎo)體是由多個(gè)環(huán)狀導(dǎo)體層疊并螺旋狀地連接而成的層疊型線圈圖案。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會(huì)在很大程度上依賴周圍環(huán)境而具有穩(wěn)定通信特性的無(wú)線通信器件。包括對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行處理的無(wú)線IC芯片(50)；及供電基板(10)，其具有線圈導(dǎo)體(31)、平面導(dǎo)體(35)、及與無(wú)線IC芯片(50)相連接且具有規(guī)定諧振頻率的匹配電路(20)。線圈導(dǎo)體和平面導(dǎo)體分別與匹配電路相連接。該無(wú)線通信器件在單獨(dú)使用時(shí)作為單極型天線來(lái)工作，其中，平面導(dǎo)體(35)起到接地的功能，線圈導(dǎo)體(31)起到輻射元件的功能，當(dāng)有導(dǎo)電體接近平面導(dǎo)體(35)時(shí)，平面導(dǎo)體與該導(dǎo)電體相耦合，平面導(dǎo)體和所述導(dǎo)電體成為第一輻射元件，線圈導(dǎo)體(31)成為第二輻射元件，從而使該無(wú)線通信器件作為雙極型天線來(lái)工作。
文檔編號(hào)G06K19/077GK103119786SQ201280003007
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者木村育平, 池本伸郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所