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CN102124605A - 无线ic器件及其制造方法 - Google Patents

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CN102124605A
CN102124605A CN2009801325686A CN200980132568A CN102124605A CN 102124605 A CN102124605 A CN 102124605A CN 2009801325686 A CN2009801325686 A CN 2009801325686A CN 200980132568 A CN200980132568 A CN 200980132568A CN 102124605 A CN102124605 A CN 102124605A
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CN
China
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battery lead
lead plate
wireless
ring electrode
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
CN2009801325686A
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Inventor
加藤登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

本发明的目的在于，获得一种即使被附着于含有金属、水分、盐分等的物品上也能起到作为非接触型RFID系统的功能而不会对小型化、薄型化造成损害的无线IC器件及其制造方法。所述无线IC器件包括：对规定的无线信号进行处理的无线IC芯片(10)；装载有无线IC芯片(10)的供电电路基板(20)；经由供电电路基板(20)与无线IC芯片(10)耦合的环状电极(30)；以及与环状电极(30)耦合的第一电极板(50)及第二电极板(60)。环状电极(30)夹在第一电极板(50)与第二电极板(60)之间，对环状电极(30)进行配置，使其环面相对第一电极板(50)及第二电极板(60)垂直或倾斜。在第一电极板(50)及第二电极板(60)中，至少第一电极板(50)被用于对无线信号进行收发。

Description

无线IC器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及无线IC器件，特别涉及被用于非接触型RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)系统的无线IC器件及其制造方法。
背景技术
近年来，具有无线IC芯片和天线的无线IC器件由于其多样的实用性而受到瞩目，所述无线IC芯片可以对用于管理物品的信息进行电子存储，并对规定的无线信号进行处理，所述天线在所述无线IC芯片与读写器之间对无线信号进行收发。使用了这样的无线IC器件的系统一般被称为RFID系统，利用无线IC器件(采用IC卡、标签、插入物等形式)以及对该无线IC器件进行读写的读写器的组合，可以在各种场所利用RFID系统进行个体认证或数据的收发。
另外，在这种非接触型RFID系统中，在作为附着有无线IC器件的对象物的物品为含有金属、水分、盐分等的物品的情况下，物品会产生涡流，该涡流所造成的影响可能会导致天线无法正常工作。即，若将天线呈平面状地粘贴于物品上，则虽然随着频率的不同而不同，但是，特别是在工作于高频带的无线IC器件中，由于电磁波被所述涡流所吸收，因此，可能会导致信息的收发出现不良或无法进行。
因此，例如在工作于HF频带的无线IC器件中，提出了在天线与物品之间配置磁性构件的方法(例如，参照专利文献1、2、3)。或者，在工作于UHF频带的无线IC器件中，提出了将天线与物品分开进行配置的方法(参照专利文献4、5)。
然而，要求无线IC器件为了适用于多种用途而小型、轻薄，而若在天线与物品之间配置磁性构件，或将天线与物品分开配置，则无法充分地应对小型化、轻薄化。
专利文献1：日本专利特开2004-304370号公报
专利文献2：日本专利特开2005-340759号公报
专利文献3：日本专利特开2006-13976号公报
专利文献4：日本专利特开2007-172369号公报
专利文献5：日本专利特开2007-172527号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种即使被附着于含有金属、水分、盐分等的物品上也能起到作为非接触型RFID系统的功能而不会对小型化、薄型化造成损害的无线IC器件及其制造方法。
为了实现所述目的，作为本发明的实施方式1的无线IC器件的特征在于，包括：
对规定的无线信号进行处理的无线IC；
与所述无线IC耦合的环状电极；以及
与所述环状电极耦合的第一电极板及第二电极板，
所述环状电极夹在所述第一电极板与所述第二电极板之间，
对所述环状电极进行配置，使其环面相对所述第一电极板和第二电极板垂直或倾斜，
在所述第一电极板和所述第二电极板中，至少第一电极板被用于对所述无线信号进行收发。
作为本发明的实施方式2的无线IC器件的制造方法是如下无线IC器件的制造方法，即，所述无线IC器件包括：
对规定的无线信号进行处理的无线IC；
与所述无线IC耦合的环状电极；以及
与所述环状电极耦合的第一电极板及第二电极板，
所述环状电极夹在所述第一电极板与所述第二电极板之间，
对所述环状电极进行配置，使其环面相对所述第一电极板和第二电极板垂直或倾斜，
在所述第一电极板和所述第二电极板中，至少第一电极板被用于对所述无线信号进行收发，
其特征在于，包括：
在一块金属板上对所述第一电极板和所述环状电极进行图案形成的工序；以及
将所述环状电极弯曲，使其相对所述第一电极板垂直或倾斜的工序。
在所述无线IC器件中，由于与无线IC耦合的环状电极夹在第一电极板与第二电极板之间，并且，对所述环状电极进行配置，使其环面相对第一电极板及第二电极板垂直或倾斜，因此，通过环面的磁场形成如下磁场：即，相对第一电极板及第二电极板基本平行的磁场、以及与第一电极板及第二电极板电磁耦合的磁场。而且，无线IC经由环状电极与第一电极板及第二电极板耦合，而能量的损耗较少。而且，第一电极板主要用于无线信号的收发，第二电极板主要作为屏蔽从其他物品来的、或到其他物品去的干扰的屏蔽板，特别是在第二电极板的面积大于第一电极板的情况下还起到作为辐射板的功能，在这种情况下，增益变大，并且方向性得以改善。因此，即使将本无线IC器件附着于含有金属、水分、盐分等的物品上，只要将第二电极板朝向物品侧进行配置，就能起到作为非接触型RFID系统的功能。
根据本发明，由于经由环状电极使无线IC与第一电极板及第二电极板耦合，对该环状电极进行配置，将其夹在第一电极板与第二电极板之间，使其环面相对第一电极板及第二电极板垂直或倾斜，因此，无线IC器件能维持小型化、薄型化，即使被附着于含有金属、水分、盐分等的物品上也能起到作为非接触型RFID系统的功能。
附图说明
图1表示作为实施例1的无线IC器件，图1(A)是主视图，图1(B)是俯视图。
图2是表示作为实施例1的无线IC器件的主要部分的主视图。
图3是作为实施例1的无线IC器件的等效电路图。
图4是表示作为实施例1的无线IC器件的供电电路基板的剖视图。
图5是表示作为实施例1的无线IC器件的供电电路基板的层叠构造的分解俯视图。
图6是表示本发明所涉及的无线IC器件的工作原理的说明图。
图7是表示本发明所涉及的无线IC器件的工作原理的另一幅说明图。
图8是表示作为实施例1的无线IC器件的增益特性的曲线图。
图9是表示环状电极的形成工序的俯视图。
图10是表示环状电极的形成工序的立体图。
图11是表示作为实施例2的无线IC器件的主要部分的主视图。
图12是表示作为实施例2的无线IC器件的主要部分的说明图。
图13是表示作为实施例3的无线IC器件的主要部分的主视图。
图14是表示作为实施例4的无线IC器件的主要部分的主视图。
图15是表示作为实施例5的无线IC器件的主要部分的主视图。
图16是表示作为实施例6的无线IC器件的主视图。
图17是表示作为实施例6的无线IC器件的主要部分的主视图。
图18是表示作为实施例7的无线IC器件的主要部分的主视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明所涉及的无线IC器件及其制造方法的实施例进行说明。此外，在各图中，对于共通的零部件、部分添附相同的符号，省略其重复的说明。
(实施例1、参照图1～图10)
如图1所示，作为实施例1的无线IC器件由装载有对规定频率的收发信号进行处理的无线IC芯片10(参照图4)的供电电路基板20、经由供电电路基板20与无线IC芯片10耦合的环状电极30、以及与该环状电极30耦合的第一电极板50及第二电极板60所构成。
如图2所示，环状电极30夹在第一电极板50和第二电极板60之间，其环面被配置成相对第一电极板50和第二电极板60垂直(或倾斜)。第一电极板50和第二电极板60若为金属材料则可以是铁、铝等磁性体或非磁性体中的任何一种。另外，第一电极板50和第二电极板60之间包含有环状电极30和供电电路基板20，并填充有树脂材料55。在图1中，第二电极板60被描绘成面积大于第一电极板50，但也可以具有与第一电极板50相同大小的面积。
供电电路基板20具有包含在规定的谐振频率下工作的谐振电路(也可以包含阻抗匹配电路)的供电电路21。如图3所示，该供电电路21包括两个环状的电感元件L1、L2，该电感元件L1、L2与环状电极30的两端耦合部31、32电磁场耦合。环状电极30具有第一部分30a、第二部分30b、第三部分30c，在作为第三部分30c的中央部分的耦合部33与第一电极板50电耦合(DC直接耦合)，在第一部分30a与第二电极板60电磁场耦合。
无线IC芯片10包含时钟电路、逻辑电路、存储器电路等，存储所需的信息，在背面设置有一对输入输出端子电极及一对安装用端子电极。输入输出端子电极与形成于供电电路基板20上的供电端子电极42a、42b(参照图4及图5)电连接，安装用端子电极经由金属凸点等与安装电极43a、43b电连接。另外，利用树脂粘接剂56对供电电路基板20进行粘贴，使电感元件L1、L2分别与环状电极30的两端耦合部31、32相对。
供电电路21所包含的电感元件L1、L2以相反相位进行磁场耦合，从而实现宽频带化，在无线IC芯片10进行处理的频率下发生谐振，并且与环状电极30电磁场耦合。另外，供电电路21实现无线IC芯片10的阻抗(通常为50Ω)与第一电极板50及第二电极板60的阻抗(空间的阻抗377Ω)的匹配。
因此，供电电路21将从无线IC芯片10所发出的具有规定的频率的发送信号传送至第一电极板50(及第二电极板60)，并从利用第一电极板50(及第二电极板60)所接收到的信号中选择具有规定频率的接收信号，提供给无线IC芯片10。因此，在该无线IC器件中，无线IC芯片10根据利用第一电极板50(及第二电极板60)所接收到的信号来工作，来自该无线IC芯片10的响应信号从第一电极板50(及第二电极板60)向外部辐射。
这里，参照图6及图7对本无线IC器件的工作原理进行说明。图6简要地示出了由环状电极30所产生的电磁场分布(磁场H、电场E)。由于环状电极30相对第一电极板50垂直配置，因此，产生相对于第一电极板50的表面平行的磁场H，从而感应出相对第一电极板50的表面基本垂直的电场E，由该电场E的环路再感应出磁场H的环路，从而利用该连锁反应来扩展电磁场分布。
另外，如图7所示，来自读写器的高频信号(磁场H1)导致第一电极板50的整个表面产生涡流J，该涡流J导致在与第一电极板50的表面垂直的方向上产生磁场H2。而且，环状电极30与磁场H2耦合。
这样，第一电极板50主要用于无线信号的收发，与第一电极板50电容耦合的第二电极板60主要起到作为屏蔽来自其他物品的干扰的屏蔽板的功能。因此，即使将本无线IC器件附着于含有金属、水分、盐分等的物品上，只要将第二电极板60朝向物品侧进行配置，就能起到作为非接触型RFID系统的功能。而且，在第二电极板60的面积大于第一电极板50的情况下，第二电极板60还能起到作为辐射板的功能，在这种情况下，增益变大，并且方向性得以改善。环状电极30可以形成为10mm以下甚至1mm以下的高度，从而不会对无线IC器件的小型化、薄型化造成损害。此外，在第二电极板60为圆筒状的情况下，所辐射的信号的方向性基本为圆形，从而即使从第二电极板60一侧也可以收发信号。
在本实施例1中，供电电路基板20具有以下功能。由于利用设置于供电电路基板20的供电电路21设定信号的谐振频率，因此即使将本无线IC器件安装于各种物品上也能照样工作，可以抑制辐射特性的变动，而无需分别对每个物品变更第一电极板50及第二电极板60等的设计。而且，从第一电极板50(及第二电极板60)辐射出的发送信号的频率及提供给无线IC芯片10的接收信号的频率实质上相当于供电电路基板20中的供电电路21的谐振频率，从而可以获得稳定的频率特性。
这里，参照图5对供电电路基板20的结构进行说明。供电电路基板20是对由介质或磁性体所形成的陶瓷片材41a～41h进行层叠、压接、烧成而成的。在最上层的片材41a中，形成有供电端子电极42a、42b、安装电极43a、43b、以及通孔导体44a、44b、45a、45b。在第二层～第八层的片材41b～41h中，分别形成有构成电感元件L1、L2的布线电极46a、46b，根据需要形成有通孔导体47a、47b、48a、48b。
通过层叠以上的片材41a～41h，布线电极46a通过通孔导体47a连接为螺旋状，形成电感元件L1，布线电极46b通过通孔导体47b连接为螺旋状，形成电感元件L2。另外，在布线电极46a、46b的线间形成电容。
片材41b上的布线电极46a的端部46a-1经由通孔导体45a与供电端子电极42a相连接，片材41h上的布线电极46a的端部46a-2经由通孔导体48a、45b与供电端子电极42b相连接。片材41b上的布线电极46b的端部46b-1经由通孔导体44b与供电端子电极42b相连接，片材41h上的布线电极46b的端部46b-2经由通孔导体48b、44a与供电端子电极42a相连接。
在以上的供电电路21中，由于电感元件L1、L2分别沿反方向卷绕，因此电感元件L1、L2所产生的磁场互相抵消。由于磁场互相抵消，因此为了得到期望的电感值，需要将布线电极46a、46b延长一定程度。据此，由于Q值变低，因此谐振特性的陡峭性消失，在谐振频率附近会实现宽频带化。
在俯视透视供电电路基板20时，电感元件L1、L2形成于左右不同的位置。另外，由电感元件L1、L2所产生的磁场的方向分别相反。据此，在使供电电路21与环状电极30的两端耦合部31、32耦合时，能在耦合部31、32激励出反向的电流，从而可以经由环状电极30对信号进行收发。此外，也可以使电感元件L1、L2与耦合部31、32电连接。
另外，供电电路基板20也可以是由陶瓷或树脂所形成的多层基板，或者是层叠有由聚酰亚胺或液晶聚合物等介质所形成的柔性片材的基板。特别是，通过将电感元件L1、L2内置于供电电路基板20，供电电路21不容易受到基板外部的影响，从而可以抑制辐射特性的变动。
此外，在作为本实施例1的无线IC器件中，并不一定需要所述供电电路基板20，也可以使无线IC芯片10直接与环状电极30的耦合部31、32耦合。
图8示出了在无线IC器件中通过环状电极30所获得的增益特性。图8的数据根据以下的规格而获得。第二电极板60的尺寸为30×30mm，厚度为3mm。第一电极板50的横向宽度C为85mm，纵向宽度D为45mm，厚度为100μm。环状电极30的第三部分30c与第一电极板50之间的间隙F为300μm，第二部分30b的长度G为2.2mm，第一部分30a与第二电极板60之间的间隙K为100μm。环状电极30的宽度M为200μm。
由图8可知，无线IC器件具有标记1和标记2两个谐振点，标记1是环状电极30的谐振点，标记2是第一电极板50的谐振点。标记1的谐振点会根据耦合部33的尺寸A以及与第一电极板50之间的间隔B而变化。当尺寸A变大时，向低频侧偏移，当间隔B变大时，向高频侧偏移。标记2的谐振点会根据第一电极板50的横向宽度C以及纵向宽度D而变化。当横向宽度C变大时，向低频侧偏移，当纵向宽度D变大时，向高频侧偏移。
接着，对无线IC器件的制造方法的一个例子进行说明。首先，如图9所示，通过穿孔加工、蚀刻加工等对厚度为15～150μm左右的金属薄板50(可以优选使用被称为带材的磷青铜，也可以采用铝等)进行图案形成，从而形成环状电极30。接着，在环状电极30的两端耦合部31、32上单独安装(粘接)无线IC芯片10、或装载有无线IC芯片10的供电电路基板20。
接着，如图10所示，将环状电极30弯曲，使环状电极30相对第一电极板50垂直或倾斜。然后，用树脂材料55将环状电极30与无线IC芯片10、供电电路基板20一起覆盖。也可以将环状电极30插入泡沫苯乙烯板。之后，将第二电极板60粘贴至背面侧。
(第二实施例、参照图11及图12)
如图11和图12所示，作为实施例2的无线IC器件相对于所述实施例1省略了供电电路基板20，使无线IC芯片10单独与环状电极30的两端耦合部31、32电连接。其他结构与所述实施例1相同。本实施例2的作用效果基本与实施例1相同，特别是环状电极30还起到作为阻抗匹配元件的功能。此外，还可以使无线IC芯片10与环状电极30电磁场耦合。
(实施例3、参照图13)
如图13所示，在作为实施例3的无线IC器件中，使环状电极30的耦合部33与第一电极板50电磁场耦合而非直接连接。其他结构与所述实施例1相同，作用效果也与实施例1相同。
(实施例4、参照图14)
如图14所示，在作为实施例4的无线IC器件中，使环状电极30的第三部分30c呈蜿蜒状。其他结构与所述实施例1相同，作用效果也与实施例1相同。特别是可以紧凑地形成环状电极30。
(实施例5、参照图15)
如图15所示，在作为实施例5的无线IC器件中，使环状电极30的耦合部33在两处与第一电极板50电耦合。其他结构与所述实施例1相同，作用效果也与实施例1相同。特别是可以增大耦合力，并通过尺寸A来调整耦合量。若增大尺寸A，则图8所示的标记1的谐振点向低频侧偏移。
(实施例6、参照图16及图17)
如图16及图17所示，在作为实施例6的无线IC器件中，将附着有无线IC器件的金属物品的一部分作为第二电极板60来使用。其他结构与所述实施例1相同，作用效果也与实施例1相同。这里，所谓金属物品，是指例如钢铁板、或汽车的车门、车体、牌照等，也可以是印刷布线基板的电极，是一个范围极大的概念。即，本发明的“无线IC器件”并不局限于由成为辐射板的电极板以及无线IC所形成的模块，也可以包含物品本身。
(实施例7、参照图18)
如图18所示，在作为实施例7的无线IC器件中，通过在环状电极30的两端耦合部31、32上形成蜿蜒状的阻抗匹配部34，第一部分30a及第二部分30b起到作为环面的功能。其他结构与所述实施例1相同，作用效果也与实施例1相同。
(其他实施例)
此外，本发明所涉及的无线IC器件及其制造方法并不局限于上述实施例，毋庸置疑在其要点的范围内可以进行各种变更。
工业上的实用性
如上所述，本发明可以适用于无线IC器件及其制造方法，特别是在即使被附着于含有金属、水分、盐分等的物品上也能起到作为非接触型RFID系统的功能而不会对小型化、薄型化造成损害这点上较为优异。
标号说明
10无线IC芯片
20供电电路基板
21供电电路
30环状电极
50第一电极板
60第二电极板
L1～L2电感元件

Claims (7)

1.一种无线IC器件，其特征在于，包括：
对规定的无线信号进行处理的无线IC；
与所述无线IC耦合的环状电极；以及
与所述环状电极耦合的第一电极板及第二电极板，
所述环状电极夹在所述第一电极板与所述第二电极板之间，
对所述环状电极进行配置，使其环面相对所述第一电极板和第二电极板垂直或倾斜，
在所述第一电极板和所述第二电极板中，至少第一电极板被用于对所述无线信号进行收发。
2.如权利要求1所述的无线IC器件，其特征在于，
所述环状电极与所述第一电极板电耦合，所述环状电极与所述第二电极板电磁场耦合。
3.如权利要求1或2所述的无线IC器件，其特征在于，
在所述无线IC与所述环状电极之间设置有供电电路基板，所述供电电路基板具有包含在规定的谐振频率下工作的谐振电路的供电电路。
4.如权利要求3所述的无线IC器件，其特征在于，
所述供电电路包含电感元件，所述供电电路基板与所述环状电极经由所述电感元件电磁场耦合。
5.如权利要求1至4的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
对所述环状电极进行配置，使其至少一部分相对所述第一电极板及所述第二电极板垂直或倾斜。
6.如权利要求1至5的任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
金属物品的一部分被作为所述第二电极板来使用。
7.一种无线IC器件的制造方法，
所述无线IC器件包括：
对规定的无线信号进行处理的无线IC；
与所述无线IC耦合的环状电极；以及
与所述环状电极耦合的第一电极板及第二电极板，
所述环状电极夹在所述第一电极板与所述第二电极板之间，
对所述环状电极进行配置，使其环面相对所述第一电极板和第二电极板垂直或倾斜，
在所述第一电极板和所述第二电极板中，至少第一电极板被用于对所述无线信号进行收发，
其特征在于，包括：
在一块金属板上对所述第一电极板和所述环状电极进行图案形成的工序；以及
将所述环状电极弯曲，使其相对所述第一电极板垂直或倾斜的工序。
CN2009801325686A 2008-08-19 2009-07-15 无线ic器件及其制造方法 Pending CN102124605A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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