無(wú)線ic器件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】在無(wú)線IC器件中，利用小型的供電電路基板來(lái)實(shí)現(xiàn)寬頻帶。無(wú)線IC器件包括：無(wú)線IC元件(50)；供電電路基板(31)，該供電電路基板(31)，由多個(gè)基材層層疊而成的層疊體(32)所構(gòu)成，且包括與無(wú)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(wú)線IC元件(50)串聯(lián)連接的第1線圈元件(L1)、以及與無(wú)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(jìn)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(chǎng)的方向相反。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)線IC器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)線IC器件，特別涉及用于RFID (Radio FrequencyIdentification:射頻識(shí)別)系統(tǒng)的無(wú)線IC器件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，作為物品的信息管理系統(tǒng)，一種RFID系統(tǒng)已實(shí)用化，該RFID系統(tǒng)使產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)的讀寫(xiě)器與貼在物品上的RFID標(biāo)簽(也稱(chēng)為無(wú)線IC器件)之間以利用了電磁場(chǎng)的非接觸方式進(jìn)行通信，并傳輸規(guī)定的信息。該RFID標(biāo)簽包括:無(wú)線IC芯片，該無(wú)線IC芯片存儲(chǔ)規(guī)定的信息，并對(duì)規(guī)定的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行處理；以及天線(輻射元件)，該天線進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)，并將該RFID標(biāo)簽粘貼于成為管理對(duì)象的各種物品(或其包裝材料)上來(lái)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(duì)于UHF頻帶RFID系統(tǒng)，由于通信距離比較長(zhǎng)(通信區(qū)域比較廣)，并能一次性對(duì)多個(gè)標(biāo)簽進(jìn)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(wú)線IC器件，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中記載了在無(wú)線IC元件(無(wú)線IC芯片)與天線元件之間夾設(shè)供電電路基板。在這樣的無(wú)線IC器件中，實(shí)際上由設(shè)置于供電電路基板上的供電電路來(lái)決定收發(fā)信號(hào)的頻率，因此不會(huì)受到天線元件(輻射板)的尺寸、其周?chē)娣e較大的影響，從而能容易地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高頻特性。
[0005]然而，在上述無(wú)線IC器件中，若想使頻帶變寬，則會(huì)具有如下問(wèn)題:即，供電電路會(huì)復(fù)雜化，不得不安裝幾個(gè)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(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第4069958號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利第4561932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
[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(lái)實(shí)現(xiàn)寬頻帶的無(wú)線IC器件。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0008]作為本發(fā)明的一個(gè)方式的無(wú)線IC器件，包括:
無(wú)線IC元件；
供電電路基板，該供電電路基板由多個(gè)基材層層疊而成的層疊體所構(gòu)成，且包括與上述無(wú)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(wú)線IC元件串聯(lián)連接的第I線圈元件、以及與上述無(wú)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(jìn)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(chǎng)的方向相反。
[0009]在上述無(wú)線IC器件中，第I線圈元件及第2線圈元件進(jìn)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(chǎng)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(gè)諧振點(diǎn)，從而能在寬頻帶中進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)，并且由于元件個(gè)數(shù)較少，從而能使供電電路基板小型化，進(jìn)而使無(wú)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(shí)現(xiàn)寬頻帶。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1表示第I實(shí)施例的無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(shí)施例的無(wú)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(shí)施例的無(wú)線IC器件的阻抗特性的史密斯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的無(wú)線IC器件的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。另外，在各圖中，對(duì)共同的元器件、部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0013](第I實(shí)施例，參照?qǐng)D1?圖5)
作為第I實(shí)施例的無(wú)線IC器件IA應(yīng)用于UHF頻帶的通信中，如圖1所示，該無(wú)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(zhǎng)方形；輻射元件20 (由兩個(gè)輻射部21A、21B及該兩個(gè)輻射部各自的連接部22A、22B構(gòu)成)，該輻射元件20設(shè)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(biāo)簽。
[0014]基材片材10例如優(yōu)選為具有耐熱性、耐化學(xué)藥品性，能優(yōu)選使用聚酰亞胺、PET等熱可塑性樹(shù)脂材料。通過(guò)在基材片材10上的該片材10的大致整個(gè)表面上設(shè)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(zhǎng)邊方向的中央部分分割為兩個(gè)輻射部21A、21B，輻射部21A、21B相對(duì)的間隙兩邊分別設(shè)置了連接部22A、22B。供電模塊30利用焊料等導(dǎo)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(shù)脂)所覆蓋。[0015]供電模塊30由供電電路基板31與無(wú)線IC元件(無(wú)線IC芯片50)構(gòu)成。無(wú)線IC芯片50包括存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、邏輯電路等，是對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行處理的集成電路元件，如圖2所示，具有差動(dòng)型的輸入輸出電極51A、52B。無(wú)線IC芯片50以硅等半導(dǎo)體基板作為基底來(lái)形成。另外，作為無(wú)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(shuō)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(dǎo)電性接合材料39進(jìn)行的直接電耦合(DC連接)。詳細(xì)而言，供電模塊30中，在供電電路基板31上裝載有無(wú)線IC芯片50，且利用樹(shù)脂材料55對(duì)無(wú)線IC芯片50進(jìn)行密封。
[0017]供電電路基板31由多個(gè)基材層(參照?qǐng)D4)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(wú)線IC芯片50串聯(lián)連接的第I線圈元件LI，以及與無(wú)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(dǎo)電性接合材料52與無(wú)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(dǎo)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(dǎo)電性接合材料52與無(wú)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(dǎo)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(dòng)信號(hào)線路串聯(lián)連接，而第2線圈元件L2設(shè)置于差動(dòng)信號(hào)線路之間。
[0019]第I線圈元件LI及第2線圈元件L2進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)Ml的方向與由第2線圈元件L2利用電流b產(chǎn)生的磁場(chǎng)M2的方向?yàn)楸舜讼鄬?duì)。于是，第I線圈元件LI與第2線圈元件L2如標(biāo)號(hào)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(wú)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(wú)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(dòng)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(shè)置為橫跨輻射元件20的兩個(gè)連接部22A、22B，且主要具有使阻抗在導(dǎo)納圖上的虛軸方向上移動(dòng)的功能。如上上述，通過(guò)使兩種種類(lèi)的線圈元件分別具有上述那樣的作用，從而能高效地對(duì)阻抗進(jìn)行匹配。
[0021]這里，參照?qǐng)D4對(duì)供電電路基板31 (層疊體32)的層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。層疊體32通過(guò)將由電介質(zhì)或磁性體所構(gòu)成的基材層41a?411進(jìn)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(shù)脂或如熱可塑性樹(shù)脂這樣的樹(shù)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(lái)進(jìn)行層疊。基材層41a的背面形成有輸入輸出電極35A、35B,并且形成了通孔導(dǎo)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(dǎo)體62a、62b、63a、63b?；膶?1e上形成有通孔導(dǎo)體63a、63b?；膶?1f?41k的表面形成有導(dǎo)體線路45A?45F，并且形成了通孔導(dǎo)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(dǎo)體63g、63h。
[0023]通過(guò)層疊上述的基材層41a?411來(lái)構(gòu)成上述供電電路33。S卩，電極35A、35B經(jīng)由通孔導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體63a、63b分別與導(dǎo)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(dǎo)體63a、63b分別與導(dǎo)體線路45A的一端以及另一端相連接。
[0024]導(dǎo)體線路45A的一端經(jīng)由通孔導(dǎo)體63a與導(dǎo)體線路45B的一端相連，該導(dǎo)體線路45B的另一端經(jīng)由通孔導(dǎo)體63d與導(dǎo)體線路45C的一端相連。導(dǎo)體線路45A的另一端經(jīng)由通孔導(dǎo)體63c與導(dǎo)體線路45F的一端相連，該導(dǎo)體線路45F的另一端經(jīng)由通孔導(dǎo)體63h與輸入輸出電極34B相連。導(dǎo)體線路45C、45D、45E分別經(jīng)由通孔導(dǎo)體63e、63f呈螺旋狀連接。導(dǎo)體線路45E的另一端經(jīng)由通孔導(dǎo)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(dǎo)體線路45C、45D、45E構(gòu)成了第I線圈元件LI，由導(dǎo)體線路45A構(gòu)成了第2線圈元件L2。
[0026]在無(wú)線IC器件IA中，若規(guī)定的高頻信號(hào)經(jīng)由供電電路33從無(wú)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(lái)自外部的高頻的情況下，也一樣地經(jīng)由供電電路33向無(wú)線IC芯片50進(jìn)行供電。由此，無(wú)線IC芯片50與未圖示的讀寫(xiě)器相互通信。
[0027]在無(wú)線IC器件IA中，第I線圈元件LI及第2線圈元件L2進(jìn)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(chǎng)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(gè)諧振點(diǎn)，從而能在寬頻帶中進(jìn)行高頻信號(hào)的收發(fā)，并且由于元件個(gè)數(shù)較少，因此能使供電電路基板31小型化，進(jìn)而使無(wú)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(wú)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(zhǎng)距離設(shè)為I的比來(lái)表示。實(shí)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(wú)線IC芯片50的阻抗匹配的區(qū)域變大，產(chǎn)生了兩個(gè)諧振點(diǎn)X、Y (參照?qǐng)D5)。
[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(wú)線IC芯片50的虛部的阻抗在負(fù)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(shí)施例、參照?qǐng)D6及圖7)
如圖6所示，對(duì)于作為第2實(shí)施例的無(wú)線IC器件1B，輻射元件20的兩個(gè)輻射部21A、21B呈彎曲狀，其它結(jié)構(gòu)均與上述第I實(shí)施例相同。其作用效果也與第I實(shí)施例相同。
[0031]該無(wú)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(guò)使輻射部21A、21B呈彎曲狀來(lái)提高增益，因此通信距離略有增長(zhǎng)。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(wú)線IC芯片50的阻抗匹配區(qū)域較大。
[0032]作為阻抗(虛部)，無(wú)線IC芯片50為-150?-250 Q，輻射元件20為50?400 Q。
[0033](其它實(shí)施例)
此外，本發(fā)明的無(wú)線IC器件不限于上述實(shí)施例，可以在其要點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
[0034]尤其是，根據(jù)用途適當(dāng)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(wú)線IC器件不僅可以作為安裝于物品上的標(biāo)簽，也可以作為讀寫(xiě)器進(jìn)行使用，也能夠利用于RFID系統(tǒng)以外的無(wú)線通信系統(tǒng)中?；蛘撸瑹o(wú)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(zhuān)用方式設(shè)置以外，也可以利用設(shè)置在印刷布線板上的接地導(dǎo)體來(lái)構(gòu)成，在該情況下，印刷布線板成為無(wú)線IC器件的主體。此外，供電電路基板也可以作為無(wú)線IC芯片的再布線層，由所謂的半導(dǎo)體工藝來(lái)形成。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0037]如上所述，本發(fā)明在無(wú)線IC器件中有用，尤其是能利用小型的供電電路基板來(lái)實(shí)現(xiàn)寬頻帶這一點(diǎn)較優(yōu)。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0038]IAUB 無(wú)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(wú)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(wú)線IC器件，包括: 無(wú)線IC元件； 供電電路基板，該供電電路基板由多個(gè)基材層層疊而成的層疊體所構(gòu)成，且包括與所述無(wú)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(wú)線IC元件串聯(lián)連接的第I線圈元件、以及與所述無(wú)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(jìn)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(chǎng)的方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)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(wú)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(hào)】H01Q1/50GK103430382SQ201380000854
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所