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JP6516075B2 - 無線通信デバイスおよびそれを備えた物品 - Google Patents

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Description

本発明は、金属面に取り付けても無線通信可能な無線通信デバイスとその無線通信デバイスを備えた物品に関する。
従来より、RFIC（Radio Frequency Integrated Circuit）素子とアンテナとを備えた無線通信デバイスが知られている。例えば、特許文献１に記載された無線通信デバイスは、RFIC素子と、ヘリカルコイルから構成されたアンテナとを備える。RFIC素子とアンテナの一部とが、樹脂ブロック内に封止されて保護されている。
国際公開２０１６／０３１４０８号公報
しかしながら、特許文献１に記載された無線通信デバイスの場合、アンテナがヘリカルコイルから構成された磁界型アンテナであるために、金属面近くに配置されると、その金属面によって磁界の形成が妨害される。その結果、十分な通信距離で通信を行うことができない。
そこで、本発明は、RFIC素子とアンテナとを有する無線通信デバイスにおいて、金属面の近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることを課題とする。
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
平板状導体と、
第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、
一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、
前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
前記ループアンテナが、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、
前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、
前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、
前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、
前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する、無線通信デバイスが提供される。
また、本発明の別態様によれば、
金属面と、
前記金属面に対して取り付けられる無線通信デバイスと、を有する物品であって、
前記無線通信デバイスが、
前記金属面に対して対向配置される平板状導体と、
第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、
一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、
前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
前記ループアンテナが、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、
前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、
前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、
前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、
前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、
前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する、物品が提供される。
本発明によれば、RFIC素子とアンテナとを有する無線通信デバイスにおいて、金属面の近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスの斜視図 物品の金属面に取り付けられた状態の無線通信デバイスの斜視図 物品の金属面に取り付けられた状態の無線通信デバイスの断面図 実施の形態１に係る無線通信デバイスの等価回路図 無線通信デバイスの一例の作製方法における一プロセスを示す断面図 図５Ａに続く、無線通信デバイスの作製プロセスを示す断面図 図５に続く、無線通信デバイスの作製プロセスを示す断面図 図５Ｃに続く、無線通信デバイスの作製プロセスを示す断面図 図５Ｄに続く、無線通信デバイスの作製プロセスを示す断面図 本発明の実施の形態２に係る無線通信デバイスの断面図 本発明の実施の形態３に係る無線通信デバイスの斜視図 実施の形態３に係る無線通信デバイスの等価回路図 さらなる実施の形態に係る無線通信デバイスにおけるループアンテナの斜視図 さらなる別の実施の形態に係る無線通信デバイスの断面図 図１０に示す無線通信デバイスの分解図
本発明の一態様の無線通信デバイスは、平板状導体と、第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、前記ループアンテナが、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する。
この態様によれば、金属面の近傍に配置されても、無線通信デバイスは十分な通信可能距離を得ることができる。
前記ループアンテナのインダクタンスが、前記接続導体のインダクタンスに比べて大きい方が好ましい。これにより、ループアンテナのインダクタンスとRFIC素子の容量とから構成される共振回路が非平衡状態になることを抑制することができる。その結果、無線通信デバイスは安定した通信可能距離で通信を行うことができる。
前記平板状導体が、前記平板状導体の法線方向に見た場合に、前記ループアンテナ全体にオーバーラップする大きさを備えるのが好ましい。これにより、ループアンテナが金属面の影響を受けて共振周波数が変化することが抑制される。
例えば、好ましくは、前記無線通信デバイスが、互いに対向し合う第１の主面と第２の主面とを備える基板を有する。この場合、前記ループアンテナにおける前記第１および第２の導体部が、前記第１の主面上に導体パターンとして設けられ、前記平板状導体が、前記第２の主面上に導体層として設けられ、前記接続導体が、前記基板を貫通して前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する層間接続導体として設けられ、前記第３及び第４の導体部が金属ピンとして前記第１の主面上に設けられ、
前記RFIC素子と前記ループアンテナにおける前記第１〜第４の導体部が、前記基板の前記第１の主面を覆う樹脂ブロック内に封止され、前記第５の導体部が、前記樹脂ブロックの表面上に設けられている。
前記RFIC素子が、金属ピンである前記第３および第４の導体部の間に配置されてもよい。これにより、樹脂ブロックの圧縮変形が抑制されて、その圧縮変形によるRFIC素子へのダメージが低減される。
前記無線通信デバイスが、一端が前記ループアンテナにおける前記第５の導体部に接続され、他端が開放端である励振導体を有してもよい。これにより、無線通信デバイスは、より大きなアンテナ利得を得ることができ、その結果として、より長い通信可能距離を得ることができる。
前記RFIC素子が、UHF帯の周波数で通信するように構成されてもよい。
本発明の別態様の物品は、金属面と、前記金属面に対して取り付けられる無線通信デバイスと、を有する物品であって、前記無線通信デバイスが、前記金属面に対して対向配置される平板状導体と、第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、前記ループアンテナが、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する。
この態様によれば、物品の金属面に取り付けられても、無線通信デバイスは十分な通信可能距離を得ることができる。
前記物品において、前記平板状導体と前記金属面とは、容量を介して電気的に接続されてもよく、もしくは直流的に電気的に接続されてもよい。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信デバイスの斜視図である。また、図２は、物品の金属面に取り付けられた状態の無線通信デバイスの斜視図である。さらに、図３は、無線通信デバイスの断面図である。
図中に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標系は、Ｘ軸方向が無線通信デバイスの奥行き方向であって、Ｙ軸方向が幅方向であって、Ｚ軸方向が高さ方向である座標系である。なお、このＸ−Ｙ−Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。例えば、高さ方向（Ｚ軸方向）が鉛直方向に平行な状態で無線通信デバイスが常に使用されるわけではない。本発明の無線通信デバイスはあらゆる姿勢で使用可能である。
図１に示すように、無線通信デバイス１０は、UHF帯の通信周波数で無線通信を行うデバイスであって、そのために、RFIC（Radio Frequency Integrated Circuit）素子１２と、ループアンテナ１４とを有する。また、本実施の形態１の場合、無線通信デバイス１０は、基板１６と、基板１６上に設けられた樹脂ブロック１８とを有する。
具体的には、図３に示すように、基板１６は、高さ方向（Ｚ軸方向）に対向し合う第１の主面１６ａと第２の主面１６ｂとを備える。第１の主面１６ａ上に、RFIC素子１２とループアンテナ１４とが搭載されている。その第１の主面１６ａ上に、樹脂ブロック１８が形成されている。それにより、RFIC素子１２とループアンテナ１４の一部が、樹脂ブロック１８内に封止されて保護されている。
ループアンテナ１４は、図３に示すように、５つの導体（導体部）１４ａ〜１４ｅによって構成されている。具体的には、ループアンテナ１４は、基板１６の第１の主面１６ａ上に形成された導体パターンである第１および第２の導体部１４ａ、１４ｂと、第１の導体部１４ａから基板１６から離れる方向（Ｚ軸方向）に延在する第３の導体部１４ｃと、第２の導体部１４ｂから基板１６から離れる方向に延在する第４の導体部１４ｄと、第３の導体部１４ｃと第４の導体部１４ｄとを接続する第５の導体部１４ｅとから構成されている。
図３に示すように、ループアンテナ１４の第１の導体部１４ａの一端は、RFIC素子１２の第１の入出力端子１２ａに接続されている。一方、他端は、第３の導体部１４ｃに接続されている。
ループアンテナ１４の第２の導体部１４ｂの一端は、RFIC素子１２の第２の入出力端子１２ｂに接続されている。一方、他端は、第４の導体部１４ｄに接続されている。
また、第１および第２の導体部１４ａ、１４ｂそれぞれは、無線通信デバイス１０の等価回路を示す図４に示すように、RFIC素子１２と並列に配置されているコンデンサチップ２０に接続されている。なお、この等価回路の詳細については後述する。
ループアンテナ１４の第３の導体部１４ｃは、本実施の形態１の場合、金属ピンで構成されている。第３の導体部１４ｃはまた、第１の導体部１４ａから高さ方向（Ｚ軸方向）に延在し、樹脂ブロック１８の上面１８ａに達している。
ループアンテナ１４の第４の導体部１４ｄは、本実施の形態１の場合、金属ピンで構成されている。第４の導体部１４ｄはまた、第２の導体部１４ｂから高さ方向（Ｚ軸方向）に延在し、樹脂ブロック１８の上面１８ａに達している。
本実施の形態１の場合、第３および第４の導体部１４ｃ、１４ｄは、金属ピンで構成されて樹脂ブロック１８内に封止されている。また、図１に示すように、これらの第３および第４の導体部１４ｃ、１４ｄの間に、RFIC素子１２やコンデンサチップ２０が配置されている。このような金属ピンである第３および第４の導体部１４ｃ、１４ｄにより、樹脂ブロック１８の高さ方向（Ｚ軸方向）の圧縮変形が抑制される。その結果、樹脂ブロック１８の圧縮変形によるRFIC素子１２やコンデンサチップ２０へのダメージが低減される。
ループアンテナ１４の第５の導体部１４ｅは、基板１６の第１の主面１６ａ上に形成された樹脂ブロック１８の上面１８ａ上に、矩形状の導体層として形成されている。それにより、第５の導体部１４ｅは、第３の導体部１４ｃと第４の導体部１４ｄを接続している。なお、第５の導体部１４ｅは、保護層２２によって覆われて保護されている。
このような複数の導体部１４ａ〜１４ｅによって構成されることにより、ループアンテナ１４は、図３に示すように、そのループ開口１４ｆの開口方向（略Ｘ軸方向）が基板１６の第１の主面１６ａに沿って略平行になるように、基板１６の第１の主面１６ａ上に設けられる。
図３に示すように、基板１６の第２の主面１６ｂには、平板状導体２４が設けられている。本実施の形態１の場合、平板状導体２４は、第２の主面１６ｂの略全体にわたって形成された導体層である。
平板状導体２４が第２の主面１６ｂに設けられているため、ループアンテナ１４における第１および第２の導体部１４ａ、１４ｂは、平板状導体２４に沿って略平行に配置されている。また、第３の導体部１４ｃは、第１の導体部１４ａから平板状導体２４から離れる方向（Ｚ軸方向）に延在する。さらに、第４の導体部１４ｄは、第２の導体部１４ｂから平板状導体２４から離れる方向に延在する。そのため、平板状導体２４は、ループアンテナ１４のループ開口１４ｆの開口方向（略Ｘ軸方向）に沿って略平行に基板１６に設けられている。
図２に示すように、詳細は後述するが、無線通信デバイス１０は、物品１００の金属面１００ａに取り付けられて使用可能に構成されており、この平板状導体２４が金属面１００ａに対して略平行に対向配置される。例えば、図３に示すように、平板状導体２４は、導電性接着剤２６を介して貼り付けられた状態で金属面１００ａに対して対向配置される。これにより、平板状導体２４は、電気的（直流的）に金属面１００ａに接続される。
この平板状導体２４は、図１および図３に示すように、ループアンテナ１４に電気的（直流的）に接続されている。具体的には、平板状導体２４は、ループアンテナ１４の第２の導体部１４ｂに、接続導体２８を介して接続されている。接続導体２８は、本実施の形態の場合、基板１６に形成されたビアホール導体やスルーホール導体などの層間接続導体である。
ここまでは、無線通信デバイス１０の構造について説明してきた。ここからは、無線通信デバイス１０の通信方法について説明する。
まず、無線通信デバイス１０は、図２や図３に示すように、物品１００の金属面１００ａに取り付けられて使用される。具体的には、図３に示すように、平板状導体２４が金属面１００ａに対して導電性接着剤２６を介して対向配置される。これにより、平板状導体２４が、金属面１００ａに対して電気的（直流的）に接続される。
図４に示すように、ループアンテナ１４のインダクタンスＬ１、コンデンサチップ２０の容量Ｃ１、およびRFIC素子１２の容量Ｃ２により、共振回路が構成されている。具体的には、この共振回路の共振周波数がRFIC素子１２の使用通信周波数であるＵＨＦ帯の通信周波数と略一致するように、コンデンサチップ２０の容量やループアンテナ１４の形状が決定されている。
ループアンテナ１４のループ開口１４ｆの開口方向は、図３に示すように、平板状導体２４、すなわち金属面１００ａに対して略平行である。そのため、ループアンテナ１４によって形成された磁界が金属面１００ａの影響を受けにくい。したがって、外部の通信装置（例えばRFIDタグ用リーダ／ライタ）からUHF帯の周波数の電波を受信するとループアンテナ１４に電流が流れ、その電流がRFIC素子１２に供給される。電流の供給を受けて駆動したRFIC素子１２は、その内部のメモリなどの記憶部に記憶されている情報をループアンテナ１４と、物品１００の金属面１００ａとを介して外部に送信する。金属面１００ａを介して電波を送信（放射）する方法については後述する。
図４に示すように、また、上述したように、ループアンテナ１４のインダクタンスＬ１、コンデンサチップ２０の容量Ｃ１、およびRFIC素子１２の容量Ｃ２とにより、共振回路が構成されている。そのため、第１の導体部１４ａにおけるRFIC素子１２の一方の端（コンデンサ２０の一方の端）Ｐ１でインピーダンスが最大になる。これにより、この端Ｐ１を電圧最大点とみなすことができる。また、第２の導体部１４ｂにおけるRFIC素子１２の他方の端Ｐ２をグラウンド電位とみなすことができる。
RFIC素子１２の他方の端Ｐ２（すなわち第２の導体部１４ｂ）は、接続導体２８と平板状導体２４とを介して、物品１００の金属面１００ａに電気的に接続されている。したがって、金属面１００ａもグラウンド電位とみなすことができる。そのため、金属面１００ａを放射板として使用することができる。すなわち、金属面１００ａは、ループアンテナ１４に対するブースターとして機能する。この金属面１００ａを放射板として使用することにより、無線通信デバイス１０の通信可能距離が長くなる。
なお、図３に示すように、無線通信デバイス１０の平板状導体２４と物品１００の金属面１００ａは、導電性接着剤２６を介して直流的に接続されている。この導電性接着剤２６に代わってはんだを使用してもよい。またさらに、絶縁性接着剤を使用してもよい。絶縁性接着剤を使用する場合、平板状導体２４と金属面１００ａは容量結合される。この容量が大きいほど、すなわち平板状導体２４と金属面１００ａとの間の距離が小さいか、または絶縁性接着剤の誘電率が高いほど、放射板としての金属面１００ａの放射効率が向上し、その結果として、通信可能距離が長くなる。
また、図４に示すように、接続導体２８もインダクタンスＬ２を持つ。通信の安定性を考慮すると、ループアンテナ１４のインダクタンスＬ１は、接続導体２８のインダクタンスＬ２に比べて大きい方が好ましい。これと異なり、インダクタンスＬ１がインダクタンスＬ２に比べて小さい場合、ループアンテナ１４のインダクタンスＬ１、コンデンサチップ２０の容量Ｃ１、およびRFIC素子１２の容量Ｃ２から構成される共振回路が非平衡状態になりうる。その結果、共振周波数での通信が不安定になりうる。したがって、接続導体２８の長さ、すなわち基板１６の厚さは可能な限り小さい方が好ましい。
さらに、平板状導体２４は、図１や図３に示すように、その法線方向（Ｚ軸方向）に見た場合、ループアンテナ１４全体にオーバーラップする大きさを備えるのが好ましい。これにより、物品１００の金属面１００ａを流れる電流によってループアンテナ１４が影響を受けて、共振周波数が変化することが抑制される。
ここからは、無線通信デバイス１０の作製方法の一例について、図５Ａ〜図５Ｅを参照しながら説明する。
図５Ａに示すように、まず、基板１６に、第１の主面１６ａから第２の主面１６ｂに向かって貫通する貫通穴が形成される。その貫通穴に、銅などの導体が充満される。これにより、層間接続導体である接続導体２８が作製される。
次に、図５Ｂに示すように、基板１６の第１の主面１６ａ上に、ループアンテナ１４の一部である第１および第２の導体部１４ａ、１４ｂが、銅などの導体材料によって作製される。また、基板１６の第２の主面１６ｂ上に、平板状導体２４が、銅などの導体材料によって作製される。これにより、接続導体２８を介して、第２の導体部１４ｂと平板状導体２４とが電気的に接続される。
続いて、図５Ｃに示すように、RFIC素子１２が、基板１６の第１の主面１６ａ上に搭載される。RFICS素子１２の第１の入出力端子１２ａと第１の導体部１４ａとがはんだ付け等によって電気的に接続され、第２の入出力端子１２ｂと第２の導体部１４ｂとが同様に電気的に接続される。また、銅などの導体材料から作製されている金属ピンである第３の導体部１４ｃが第１の導体部１４ａ上に立設され、第４の導体部１４ｄが同様に第２の導体部１４ｂ上に立設される。
続いて、図５Ｄに示すように、基板１６の第１の主面１６ａ上に、樹脂ブロック１８が形成される。これにより、RFIC素子１２、第１〜第４の導体部１４ａ〜１４ｄが樹脂ブロック１８内に封止される。
続いて図５Ｅに示すように、樹脂ブロック１８の上面１８ａ上に、第５の導体部１４ｅが、銅などの導体材料によって作製される。これにより、第３の導体部１４ｃと第４の導体部１４ｄとが、第５の導体部１４ｅによって電気的に接続される。そして、保護層２２よって第５の導体部１４ｅを覆うことにより、図３に示すような無線通信デバイス１０が完成する。
このような本実施の形態１によれば、無線通信デバイス１０は、金属面１００ａの近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。言い換えると、無線通信デバイス１０は、金属面１００ａを放射板として利用することにより、十分な通信可能距離を確保することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２は、上述の実施の形態１の改良形態である。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態２を説明する。なお、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号を付している。
図６は、本実施の形態２に係る無線通信デバイスの断面図である。
図６に示すように、本実施の形態２の無線通信デバイス２１０において、基板１６は、第１の主面１６ａに加えて、端面１６ｃも樹脂ブロック２１８によって覆われている。この場合、上述の実施の形態１のように（図３に示すように）樹脂ブロック１８が第１の主面１６ａのみを覆う場合に比べて、その第１の主面１６ａ上のRFIC素子１２やコンデンサチップ２０がより保護される。例えば、樹脂ブロックと基板との界面を介して水分がRFIC素子やコンデンサチップまで到達しにくい。したがって、本実施の形態２の場合、RFIC素子１２やコンデンサチップ２０の信頼性がより向上する。また、本実施の形態の２場合、樹脂ブロックと基板は、より高い接合強度で接合することができる。
また、図６に示すように、本実施の形態２の場合、平板状導体２４を、基板１６の第２の主面１６ｂの輪郭を越える大きさにすることができる。すなわち、平板状導体２４が、基板１６の第２の主面１６ｂ全体と樹脂ブロック２１８の下面２１８ｂの一部とに設けられる。それにより、平板状導体２４に対向して放射板として機能する金属面１００ａの放射効率が増加し、その結果として、より高い通信可能距離を得ることができる（第２の主面１６ｂのみに平板状導体２４が設けられる場合に比べて）。
このような本実施の形態２によれば、上述の実施の形態１の無線通信デバイス１０と同様に、金属面１００ａの近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３は、上述の実施の形態１の改良形態であって、より大きいアンテナ利得を得るための形態である。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態３を説明する。なお、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号を付している。
図７は本実施の形態３に係る無線通信デバイスの斜視図であって、図８は等価回路図である。
図７および図８に示すように、本実施の形態３に係る無線通信デバイス３１０は、より大きなアンテナ利得を得るための励振導体３３０を備える。図７に示すように、励振導体３３０は、ミアンダ状の導体であって、その一端３３０ａがループアンテナ３１４における第５の導体部３１４ｅに接続されている。一方、他端３３０ｂは開放端である。
この励振導体３３０は、ループアンテナ３１４における第５の導体部３１４ｅと同様に、樹脂ブロック１８上に導体パターンとして形成され、保護層２２によって覆われて保護されている。
なお、励振導体３３０は、第５の導体部３１４ｅにおいて高電位側である部分、言い換えるとグラウンド電位の平板状導体２４から電気経路的に遠い部分に、その一端３３０ａで接続するのが好ましい。そのため、第３の導体部３１４ｃに近い第５の導体部３１４ｅの部分に、その一端３３０ａで励振導体３３０が接続されている。
また、図８に示すように、RFIC素子１２の端（コンデンサ２０の端）Ｐ１から開放端３３０ｂまでの距離を、無線通信デバイス３１０が通信する電波の波長λの１／４にするのが好ましい。このような励振導体３３０を備えるより、無線通信デバイス３１０は、励振導体３３０を備えない場合に比べて、より大きなアンテナ利得を得ることができる。その結果、より長い通信可能距離を得ることができる。
なお、図８に示す励振導体３３０のリアクダンスＬｅは励振導体３３０の一端３３０ａから開放端３３０ｂまでの長さで調整可能であり、容量Ｃｅはミアンダ状の励振導体３３０において平行に延在する導体部分の間の距離によって調整可能である。
このような本実施の形態３によれば、上述の実施の形態１の無線通信デバイス１０と同様に、金属面１００ａの近傍に配置されても、十分な通信可能距離を得ることができる。
以上、上述の実施の形態１〜３を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
例えば、上述の実施の形態１の場合、図４に示すように、無線通信デバイス１０の共振回路は、ループアンテナ１４のインダクタンスＬ１、コンデンサチップ２０の容量Ｃ１、およびRFIC素子１２の容量Ｃ２とから構成されている。ただ、コンデンサチップ２０を使用することなく、RFIC素子１２の容量Ｃ２とループアンテナ１４のインダクタンスＬ１のみで共振回路を構成することが可能である。
ただし、その場合、ループアンテナ１４の形状、例えば、金属ピンである第３および第４の導体部１４ｃ、１４ｄの長さや太さが一義的に決定される。それにより、無線通信デバイス１０の設計の自由度が低下する。
したがって、無線通信デバイス１０の設計の自由度を確保するために、コンデンサチップ２０を使用するのが好ましい。コンデンサチップ２０を使用することにより、ループアンテナ１４の金属ピンの長さや太さについて、すなわちループアンテナ１４のインダクタンスＬ１の値について、選択の自由度が増加する。それにより、ループアンテナ１４のインダクタンスのＱ特性が向上し、マッチングロスが抑制されるとともに放射効率が向上する。その結果、無線通信デバイス１０の通信可能距離を長くすることができる。
なお、容量Ｃ１が異なるコンデンサチップ２０に交換するだけで、無線通信デバイス１０は様々な通信周波数で通信することができる。すなわち、通信可能距離が異なる種々の無線通信デバイス１０を容易に作製することができる。
また例えば、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、ループアンテナ１４は、別々の５つの導体部１４ａ〜１４ｅから構成されているが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、第３の導体部１４ｃ、第４の導体部１４ｄ、および第５の導体部１４ｅを一体化して一部材としてもよい。
さらに例えば、上述の実施の形態１の場合、図３に示すように、無線通信デバイス１０は、その平板状導体２４が導電性接着剤２６を介して物品１００の金属面１００ａに取り付けられている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。必ずしも平板状導体を接着剤を介して物品に取り付ける必要はなく、平板状導体は、物品の金属面に対向配置されていればよい。すなわち、平板状導体以外の部分で、物品に固定されてもよい。平板状導体と対向することにより、物品の金属面は放射板として、すなわちループアンテナに対するブースターとして機能することができる。
加えて、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、ループアンテナ１４はいわゆる１ターンループであるが、本発明の実施の形態はループアンテナのターン数を限定しない。
図９は、さらなる実施の形態に係る無線通信デバイスのループアンテナの斜視図である。なお、図９では、基板などの一部の構成要素の図示が省略されている。
図９に示すように、さらなる実施の形態に係る無線通信デバイス４１０は、３ターンループアンテナ４１４を備える。
ループアンテナ４１４は、平板状導体４２４に沿って配置されてRFIC素子４１２の第１の入出力端子に接続される第１の導体部４１４ａと、平板状導体４２４に沿って配置されてRFIC素子４１２の第２の入出力端子に接続される第２の導体部４１４ｂと、第１の導体部４１４ａから平板状導体４２４から離れる方向に延在する第３の導体部４１４ｃと、第２の導体部４１４ｂから平板状導体４２４から離れる方向に延在する第４の導体部４１４ｄと、第３の導体部４１４ｃと第４の導体部４１４ｄとを接続する第５の導体部４１４ｅとを備える。なお、第１の導体部４１４ａは、RFIC素子４１２の第１の入出力端子に接続されるランド４１４ｆを備える。また、第２の導体部４１４ｂは、RFIC素子４１２の第２の入出力端子に接続されるランド４１４ｇを備える。ランド４１４ｇと平板状導体４２４とが、接続導体４２８を介して接続されている。
ループアンテナ４１４の第５の導体部４１４ｅは、一端が第３の導体部４１４ｃに接続され、他端が第４の導体部４１４ｄに接続される２ループ状の導体である。具体的には、第５の導体部４１４ｅは、平板状導体４２４に沿って、且つ、第１および第２の導体部４１４ａ、４１４ｂの間を互いに平行に延在する、第１のサブ導体部４１５ａ、第２のサブ導体部４１５ｂを備える。また、第５の導体部４１４ｅは、第１のサブ導体部４１５ａの両端それぞれから平板状導体４２４から離れる方向に延在する金属ピンなどの第３および第４のサブ導体部４１５ｃ、４１５ｄを備える。さらに、第５の導体部４１４ｅは、第２のサブ導体部４１５ｂの両端それぞれから平板状導体４２４から離れる方向に延在する金属ピンなどの第５および第６のサブ導体部４１５ｅ、４１５ｆを備える。そして、第５の導体部４１４ｅは、第３の導体部４１４ｃと第４のサブ導体部４１５ｄとを接続する第７のサブ導体部４１５ｇと、第３のサブ導体部４１５ｃと第６のサブ導体部４１５ｆとを接続する第８のサブ導体部４１５ｈと、第５のサブ導体部４１５ｅと第４の導体部４１４ｄとを接続する第９のサブ導体部４１５ｉを備える。
加えてまた、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、ループアンテナ１４において、第３の導体部１４ｃおよび第４の導体部１４ｄが金属ピンであって、第５の導体部１４ｅが導体層であるが、すなわち別部材であるが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
図１０および図１１は、さらなる別の実施の形態に係る無線通信デバイスの断面図および分解図を示している。
図１０に示すように、さらなる別の実施の形態に係る無線通信デバイス５１０は、ループアンテナ５１４を備える。
ループアンテナ５１４は、平板状導体５２４に沿って配置されてRFIC素子５１２の第１の入出力端子５１２ａに接続される第１の導体部５１４ａと、平板状導体５２４に沿って配置されてRFIC素子５１２の第２の入出力端子５１２ｂに接続される第２の導体部５１４ｂと、第１の導体部５１４ａから離れる方向に延在する第３の導体部５１４ｃと、第２の導体部５１４ｂから離れる方向に延在する第４の導体部５１４ｄと、第３の導体部５１４ｃと第４の導体部５１４ｄとを接続する第５の導体部５１４ｅとを備える。第２の導体部５１４ｂは、接続導体５２８を介して、平板状導体５２４に接続されている。
具体的には、ループアンテナ５１４において、第３の導体部５１４ｃ、第４の導体部５１４ｄ、および第５の導体部５１４ｅが一体化されて１つの門型部材５３２を構成している。すなわち、第３の導体部５１４ｃ、第４の導体部５１４ｄ、および第５の導体部５１４ｅそれぞれは、門型部材５３２の異なる部分である。また言い換えれば、門型部材５３２は、第３の導体部５１４ｃ、第４の導体部５１４ｄ、および第５の導体部５１４eが３辺を構成する矩形状をなす。
門型部材５３２は、一方の端であって基板５１６上の第１の導体部５１４ａと接続する第１の接続端子５３２ａと、他方の端であって第２の導体部５１４ｂと接続する第２の接続端子５３２ｂとを備える。門型部材５３２はまた、第１の接続端子５３２ａと第２の接続端子５３２ｂを除いて、キャップ状の樹脂ブロック５１８内に埋設されている。そのキャップ状の樹脂ブロック５１８には、基板５１６上のRFIC素子５１２、第１の導体部５１４ａ、および第２の導体部５１４ｂを収容するための凹部５１８ａが形成されている。これにより、樹脂ブロック５１８は、これらを覆って保護している。
門型部材５３２の第１の接続端子５３２ａと第１の導体部５１４ａとの間の接続と、第２の接続端子５３２ｂと第２の導体部５１４ｂとの間の接続は、例えばはんだ５３４を介して行われている。同様に、RFIC素子５１２の第１の入出力端子５１２ａと第１の導体部５１４ａとの間の接続と、第２の入出力端子５１２ｂと第２の導体部５１４ｂとの間の接続も、例えばはんだ５３６を介して行われている。
さらにまた、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、RFIC素子１２、ループアンテナ１４における第１〜第４の導体部１４ａ〜１４ｄ、およびコンデンサチップ２０が樹脂ブロック１８に封止されている。また、RFIC素子１２、ループアンテナ１４における第１および第２の導体部１４ａ、１４ｂ、および平板状導体２４は基板１６に設けられている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
すなわち、本発明に係る実施の形態の無線通信デバイスは、広義には、平板状導体と、第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、前記ループアンテナが、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する。
また、無線通信デバイスが取り付けられる物品は、その全体が金属材料から作製されている結果として金属面を備える物品であってもよいし、または、金属面以外が非金属材料、例えば樹脂材料から作製されている物品であってもよい。
以上、複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、ある実施の形態に対して少なくとも１つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。
本発明は、金属面近傍に配置されうる、RFIC素子を備える無線通信デバイスに適用可能である。
１０ 無線通信デバイス
１２ RFIC素子
１２ａ 第１の入出力端子
１２ｂ 第２の入出力端子
１４ ループアンテナ
１４ａ 第１の導体部
１４ｂ 第２の導体部
１４ｃ 第３の導体部
１４ｄ 第４の導体部
１４ｅ 第５の導体部
２４ 平板状導体
２８ 接続導体

Claims (9)

  1. 平板状導体と、
    第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、
    一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、
    前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
    前記ループアンテナが、
    前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、
    前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、
    前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、
    前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、
    前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、
    前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する、無線通信デバイス。
  2. 前記ループアンテナのインダクタンスが、前記接続導体のインダクタンスに比べて大きい、請求項１に記載の無線通信デバイス。
  3. 前記平板状導体が、前記平板状導体の法線方向に見た場合に、前記ループアンテナ全体にオーバーラップする大きさを備える、請求項１または２に記載の無線通信デバイス。
  4. 互いに対向し合う第１の主面と第２の主面とを備える基板を有し、
    前記ループアンテナにおける前記第１および第２の導体部が、前記第１の主面上に導体パターンとして設けられ、
    前記平板状導体が、前記第２の主面上に導体層として設けられ、
    前記接続導体が、前記基板を貫通して前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する層間接続導体として設けられ、
    前記第３及び第４の導体部が金属ピンとして前記第１の主面上に設けられ、
    前記RFIC素子と前記ループアンテナにおける前記第１〜第４の導体部が、前記基板の前記第１の主面を覆う樹脂ブロック内に封止され、
    前記第５の導体部が、前記樹脂ブロックの表面上に設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  5. 前記RFIC素子が、金属ピンである前記第３および第４の導体部の間に配置されている、請求項４に記載の無線通信デバイス。
  6. 一端が前記ループアンテナにおける前記第５の導体部に接続され、他端が開放端である励振導体を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  7. 前記RFIC素子が、UHF帯の周波数で通信するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
  8. 金属面と、
    前記金属面に対して取り付けられる無線通信デバイスと、を有する物品であって、
    前記無線通信デバイスが、
    前記金属面に対して対向配置される平板状導体と、
    第１および第２の入出力端子を備えるRFIC素子と、
    一端が前記第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されるループアンテナと、
    前記ループアンテナと前記平板状導体とを接続する接続導体と、を有し、
    前記ループアンテナが、
    前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第１の入出力端子に接続される第１の導体部と、
    前記平板状導体の一方側で該平板状導体に沿って配置され、第２の入出力端子に接続される第２の導体部と、
    前記第１の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第３の導体部と、
    前記第２の導体部から前記平板状導体から離れる方向に延在する第４の導体部と、
    前記第３の導体部と前記第４の導体部とを接続する第５の導体部と、を備え、
    前記接続導体が、前記ループアンテナにおける前記第２の導体部と前記平板状導体とを接続する、物品。
  9. 前記平板状導体と前記金属面とは、容量を介してもしくは直流的に、電気的に接続されている、請求項８の物品。
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