CN104094292B - 无线ic器件及无线通信终端 - Google Patents
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Abstract
在无线IC器件及无线通信终端中，采用不会对天线的通信特性产生不良影响的结构。无线IC器件包括：无线IC元件(20)，该无线IC元件(20)具备与天线相连接的天线用端子、以及利用有线与其它IC元件相连接的有线连接用端子；以及电路元件(15)，该电路元件(15)包含与无线IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路。在电路元件(15)上设有：构成阻抗匹配电路的第1电感元件(L1a)、(L1b)；以及作为对于无线IC元件(20)的高频阻断电路且与所述有线连接用端子相连接的第2电感元件(L2)～(L4)。
Description
技术领域
本发明涉及无线IC器件及无线通信终端，尤其涉及在RFID(Radio FrequencyIdentification：射频识别)***中使用的无线IC器件、以及具备该无线IC器件的无线通信终端。
背景技术
近年来，作为物品的信息管理***，使产生感应磁场的读写器与附加在物品上的RFID标签(也称为无线IC器件)以利用电磁场的非接触方式进行通信从而传输规定的信息的RFID***投入了实用。例如，将无线IC器件安装在无线通信终端等电子设备的基板上，用于电子设备的基板和主体的信息管理。
尤其是，最近，作为存储规定的信息、并对规定的无线信号进行处理的无线IC芯片，开发出了双接口通信IC而受到关注，该双接口通信IC不仅装载有利用无线通信的RF接口，还装载有利用有线通信的数字接口。
在移动终端等电子设备的基板的管理等中利用的RFID***中，例如，在专利文献1中记载了作为无线IC器件的天线利用内置于设备中的印刷基板的接地导体的情况。根据这一情况，不需要专用的天线，因此，能实现电子设备的小型化，并且，能提高起到天线作用的辐射板(接地导体)的增益。
然而，在所述双接口通信IC中，若共用天线与设备主体的接地导体，则接地导体也是数字接口的基准电位，因此，会对RFID***的通信特性产生影响(例如，频率特性发生变动，或读取距离下降)。此外，在数字接口中，还存在未与接地导体高频绝缘的电路，因此，这些电路的连接状态也会对通信特性产生影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4535209号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种对天线的通信特性不会产生不良影响的无线IC器件及无线通信终端。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的实施方式1的无线IC器件包括：
无线IC元件，该无线IC元件具备与天线部分相连接的天线用端子、以及与接地导体相连接的接地端子，接地导体与天线部分一体设置；以及
电路元件，该电路元件包含与所述无线IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路，
该无线IC器件的特征在于，
在所述电路元件上设有：
第1电感元件，该第1电感元件构成所述阻抗匹配电路；以及
第2电感元件，该第2电感元件作为对于所述无线IC元件的高频阻断电路且与所述接地端子相连接。
本发明的实施方式2的无线IC器件包括：
无线IC元件，该无线IC元件具备与天线部分相连接的天线用端子、以及利用有线与其它IC元件相连接的有线连接用端子；以及
电路元件，该电路元件包含与所述无线IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路，
该无线IC器件的特征在于，
在所述电路元件上设有：
第1电感元件，该第1电感元件构成所述阻抗匹配电路；以及
第2电感元件，该第2电感元件作为对于所述无线IC元件的高频阻断电路且与所述有线连接用端子相连接，
所述其它IC元件与和所述天线部分一体设置的接地导体相连接。
本发明的实施方式3的无线通信终端包括无线IC器件、以及包含与天线部分一体设置的接地导体的母基板，其特征在于，
所述无线IC器件包括：
无线IC元件，该无线IC元件具备与所述天线部分相连接的天线用端子、以及利用有线与其它IC元件相连接的有线连接用端子；以及
电路元件，该电路元件包含与所述IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路，
在所述电路元件上设有：
第1电感元件，该第1电感元件构成所述阻抗匹配电路；以及
第2电感元件，该第2电感元件作为对于所述无线IC元件的高频阻断电路且与所述有线连接用端子相连接。
在所述无线IC器件及无线通信终端中，在包含与无线IC元件相连接的阻抗匹配电路的电路元件上设有作为对于无线IC元件的高频阻断电路进行连接的第2电感元件，因此，即使在将无线IC元件的天线兼用作无线IC器件的接地导体的情况下，也能实质上消除天线部分与起到无线IC器件的基准电位的作用的接地导体之间的干扰，不会对RFID***的通信特性产生不良影响。
发明的效果
根据本发明，能消除对天线的通信特性产生不良影响。
附图说明
图1是将作为一个实施例的无线IC器件与等效电路一起表示的剖视图。
图2是所述无线IC器件的电路图。
图3是表示包含所述无线IC器件的无线通信终端的电路的框图。
图4是表示设置于所述无线通信终端的母基板的天线兼用接地导体的立体图。
图5是表示所述天线兼用接地导体的主要部分的立体图。
图6是将所述无线IC器件的电路基板分解表示的立体图。
图7是表示所述无线IC器件的通信特性的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的无线IC器件及无线通信终端的实施例进行说明。另外，在各图中，对共同的元器件、部分标注相同的标号，并省略重复的说明。
作为一个实施例的无线IC器件10在RFID***中用于UHF频带的通信，如图1所示，将无线IC元件(无线IC芯片20)安装在作为层叠体而构成的电路元件(电路基板15)上，并利用树脂材料19进行密封。图4所示的接地导体30的一部分兼用作无线IC芯片20的RFID用天线。接地导体30中被用作天线的部分31在图4及图5中标注斜线来表示。在天线部分31形成有阻抗匹配用线路32。该匹配用线路32在图3中表示为电感器L。
如图3所示，无线IC芯片20是包括数字接口部21、控制器部22、调制解调部23、功率管理部24、以及存储部25的、对RF信号进行处理的集成电路元件。该集成电路元件是包括利用无线通信的RF接口、以及利用有线通信的有线接口的双接口IC。无线IC芯片20通常是将硅等的半导体基板作为基底来形成的，但既可以是裸芯片IC，也可以是封装IC。如图2及图3所示，在电路基板15设有电源电极VDD、时钟电极CLOCK、数据电极DATA、接地电极GND、以及差动型输入输出电极I/Oa、I/Ob。
电路基板15由将多个基材层41a～41j(参照图6)进行层叠而成的层叠体构成，并内置有使无线IC芯片20和天线部分31的阻抗进行匹配的匹配电路、以及起到对于无线IC芯片20的高频阻断电路的作用的电感元件L2、L3、L4。匹配电路包含与无线IC芯片20串联连接的电感元件L1a、以及与无线IC芯片20并联连接的电感元件L1b。电感元件L1a的一端经由焊料等导电性接合材料16与输入输出电极I/Oa相连接。电感元件L1a的另一端经由电容元件C1a与电极P1相连接，该电极P1与所述匹配用线路32的一个端部32a(参照图5)相连接。
电感元件L1b的一端与所述电感元件L1a的另一端及电容元件C1a相连接。电感元件L1b的另一端经由导电性接合材料16与输入输出电极I/Ob相连接。而且，电感元件L1b的另一端经由电容元件C1b与电极P2相连接，该电极P2与所述匹配用线路32的一个端部32b(参照图5)相连接。换言之，电感元件L1a与差动信号线路串联连接，电感元件L1b设置于差动信号线路之间。
此外，形成在电路基板15背面的电极P4(与电感元件L3相连接)与接地导体30的线路33相连接。
如图1所示，将电感元件L1a、L1b卷绕并配置成其各自的卷绕轴大致位于同一轴上，且使各电感元件L1a、L1b产生的磁场M1和M2的方向彼此反向。详细而言，各电感元件L1a、L1b以其卷绕轴沿着电路基板15的层叠方向的方式配置在层叠体的内部。即，在电感元件L1a中由电流a产生的磁场M1的方向与在电感元件L1b中由电流b产生的磁场M2的方向彼此相对。而且，电感元件L1a与L1b如标号M所示地进行磁耦合，并与电容元件C1a、C1b形成谐振电路。该谐振电路也起到向无线IC芯片20供电的供电电路的作用。
电感元件L1a是无线IC芯片20一侧的串联的电感分量，该电感分量主要具有使阻抗沿着阻抗圆图上的虚数轴方向移动这样的功能。另一方面，电感元件L1b是天线部分31一侧的串联的电感分量，并设置成横跨天线部分31的两个连接部，主要具有使阻抗在导纳圆图上的虚数轴上移动这样的功能。如上所述，通过使两种电感元件L1a、L1b分别具有所述这样的作用，能高效地使阻抗匹配。
而且，在电路基板15中内置有第2电感元件L2、L3、L4。电感元件L2设置于电源电极VDD与同电源线35相连接的电极P3之间。电感元件L3设置于接地电极GND与同接地导体30相连接的电极P4之间。电感元件L4设置于时钟电极CLOCK与同主机IC36相连接的电极P5之间。此外，也可以在数据电极DATA与同主机IC36相连接的电极P6之间设置电感元件L5。
如图3所示，无线通信终端(代表性的有移动电话机)除了包含所述无线IC芯片20和匹配电路、电感元件L2～L4的无线IC器件10以外，包含设置在母基板29(参照图4)的电源线35、天线兼用接地导体30，还包含主机IC36、功率管理IC37、LCD用控制IC38。这些IC36、37、38与电源线35及天线兼用接地导体30相连接。母基板29能优选使用聚酰亚胺、PET等热塑性树脂材料。接地导体30由设置在母基板29上的大致整个面的、以银、铜、铝等为主要成分的金属膜来形成。
在无线IC器件10中，规定的高频信号从无线IC芯片20经由匹配电路传输到天线部分31，并作为具有规定载波频率的载波信号朝外部辐射。在天线部分31接收到来自外部的载波信号的情况下，也同样经由匹配电路向无线IC芯片20供电。由此，无线IC芯片20与未图示的读写器进行相互通讯。即，无线IC芯片20包括：与天线部分31相连接的天线用端子(I/Oa、I/Ob)；以及利用有线与其它IC元件(36、37、38)相连接的有线连接用端子(VDD、CLOCK、DATA、GND)。
无线IC器件10中，将电感元件L1a、L1b卷绕并配置成其彼此的卷绕轴大致位于同一轴上，且使各电感元件L1a、L1b产生的磁场M1和M2的方向反向，因此，电感元件L1a与L1b进行磁耦合而产生多个谐振点，能在较宽的频带收发高频信号，且元件数量较少，因此，能使电路基板15小型化，进而使无线IC器件10本身也小型化。
此外，在无线IC器件10中，在包含与无线IC芯片20相连接的阻抗匹配电路的电路基板15上设有作为对于无线IC芯片20的高频阻断电路进行连接的电感元件L2、L3、L4，因此，即使在将无线IC芯片20的天线与无线IC器件10的接地导体30兼用的情况下，也能实质上消除天线部分31与起到无线IC器件10的基准电位的作用的接地导体30之间的干扰，不会对RFID***的通信特性产生不良影响。高频阻断电路用于使来自电源电路、接地、时钟电路的噪声电流、载波信号的短路电流(shortcut current)衰减。
在图7中用曲线A来表示无线IC器件10与读写器的读取距离的变化。本无线IC器件10设计成在860～910MHz频带下进行动作。天线兼用接地导体30的尺寸如下，长边为100mm，短边为40mm，母基板29的厚度为1mm。作为比较例，未设有电感元件L2、L3、L4(其它结构与本无线IC器件10相同)的无线IC器件的读取距离的变化在图7中用曲线B来表示。
在所述比较例中，在天线部分31与接地导体30之间产生电磁场干扰，峰值频率朝高频带侧移动，且读取距离下降。与此相对，本无线IC器件10能避免载波信号从天线用端子以外的端子返回无线IC芯片20的情况，因此，能维持与设计值大致相同的峰值频率，而且也几乎看不到读取距离的下降。
然而，优选为形成匹配电路的电感元件L1a、L1b以及形成高频阻断电路的电感元件L2、L3、L4不进行电磁场耦合或者耦合度较小。这是由于，若这些电感元件进行耦合，则原本应该阻断的噪声电流和短路电流有时会经由匹配电路流入到无线IC芯片20中。出于防止耦合的观点，在各电感元件由线圈构成的情况下，优选为在电路基板15内，线圈的卷绕轴配置在不同的位置，或者各线圈的卷绕轴在俯视时不重叠。
此外，通过将电感元件L1a、L1b及/或电感元件L2、L3、L4设为闭合磁路型，将彼此的电感元件自闭合磁路间隔开来进行配置，能避免电磁场耦合。为了获得所希望的高频阻断特性，在必须延长电感元件L2、L3、L4的线路的情况下，优选为将电感元件L2、L3、L4设为闭合磁路型。根据无线IC芯片20和无线IC器件10的各电极的配置关系，在电路基板15的布线交叉的情况下，也可以避开磁场最强的部分来配置各电感元件。
此处，参照图6对电路基板15的层叠结构进行说明。层叠体通过将由电介质或磁性体构成的基材层41a～41j进行层叠、压接、烧制而成。不过，构成层叠体的基材层并不限于陶瓷，例如，也可以是诸如聚酰亚胺和液晶聚合物等那样的热塑性树脂、或者诸如环氧树脂等那样的热固性树脂。
在最下层的基材层41a的背面形成有电极P1～P6，在其表面形成有电容电极C1a-1、C1b-1。在基材层41b的表面形成有电容电极C1a-2、C1b-2。在基材层41c～41i的各个表面形成有导体图案L1a-1～L1a-4、L1b-1、L2-1～L2-6、L3-1～L3-7、L4-1～L4-6、42、43。在最上层的基材层41j的表面形成有电极I/Oa、I/Ob、CLOCK、VDD、DATA、GND。此外，在各基材层41a～41j中，如图6的虚线所示，形成有用于在层间连接各种电极及导体图案的通孔导体。
通过将以上的基材层41a～41j进行层叠，从而构成所述电感元件L1a、L1b、L2、L3、L4、电容元件C1a、C1b，且形成图2所示的电路。此外，形成在基材层41i上的导体图案42成为数据线路。
另外，本发明所涉及的无线IC器件及无线通信终端并不限于所述实施例，当然，在其要点的范围内能进行各种变更。
例如，包含阻抗匹配电路的电路元件可以作为装载有无线IC元件的基板来构成，但也可以是设置在无线IC元件的功能面上的再布线层。即，本发明所涉及的无线IC器件也可以作为所谓的芯片尺寸封装来构成。
工业上的实用性
如上所述，本发明适用于无线IC器件及无线通信终端，尤其在能消除对天线的通信特性产生不良影响方面较为优异。
标号说明
10…无线IC器件
15…电路基板
20…无线IC芯片
29…母基板
30…天线兼用接地导体
31…天线部分
L1a、L1b…第1电感元件
L2、L3、L4…第2电感元件
Claims (19)
1.一种无线IC器件，该无线IC器件包括：
无线IC元件，该无线IC元件具备与天线部分相连接的天线用端子、以及与接地导体相连接的接地端子，该接地导体兼用作该无线IC元件的天线；以及
电路元件，该电路元件包含与所述无线IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路，
所述天线用端子经由所述阻抗匹配电路与所述天线部分相连，
该无线IC器件的特征在于，
在所述电路元件上设有：
第1电感元件，该第1电感元件构成所述阻抗匹配电路；以及
第2电感元件，该第2电感元件作为对于所述无线IC元件的高频阻断电路且与所述接地端子相连接，
所述接地端子经由所述第2电感元件与所述接地导体相连。
2.如权利要求1所述的无线IC器件，其特征在于，
所述电路元件形成于电路基板，该电路基板是将多个基材层进行层叠而成的层叠体。
3.如权利要求1或2所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第1电感元件与所述第2电感元件不进行耦合或者耦合度较小。
4.如权利要求1或2所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第1电感元件及所述第2电感元件分别由线圈构成，各个线圈的卷绕轴配置在不同位置。
5.如权利要求1或2所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第1电感元件及所述第2电感元件分别由线圈构成，各个线圈的卷绕轴在俯视时不重叠。
6.一种无线IC器件，该无线IC器件包括：
无线IC元件，该无线IC元件具备与天线部分相连接的天线用端子、以及利用有线与其它IC元件相连接的有线连接用端子；以及
电路元件，该电路元件包含与所述无线IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路，
所述天线用端子经由所述阻抗匹配电路与所述天线部分相连，
该无线IC器件的特征在于，
在所述电路元件上设有：
第1电感元件，该第1电感元件构成所述阻抗匹配电路；以及
第2电感元件，该第2电感元件作为对于所述无线IC元件的高频阻断电路且与所述有线连接用端子相连接，
所述其它IC元件与兼用作所述无线IC元件的天线的接地导体相连接，
所述有线连接用端子经由所述第2电感元件与所述其它IC元件相连。
7.如权利要求6所述的无线IC器件，其特征在于，
所述电路元件形成于电路基板，该电路基板是将多个基材层进行层叠而成的层叠体。
8.如权利要求6或7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第1电感元件与所述第2电感元件不进行耦合或者耦合度较小。
9.如权利要求6或7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第1电感元件及所述第2电感元件分别由线圈构成，各个线圈的卷绕轴配置在不同位置。
10.如权利要求6或7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第1电感元件及所述第2电感元件分别由线圈构成，各个线圈的卷绕轴在俯视时不重叠。
11.如权利要求6或7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的电源电极相连接。
12.如权利要求6或7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的时钟电极相连接。
13.如权利要求6或7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的数据电极相连接。
14.一种无线通信终端，该无线通信终端包括无线IC器件、以及包含兼用作该无线IC器件的天线的接地导体的母基板，其特征在于，
所述无线IC器件包括：
无线IC元件，该无线IC元件具备与所述天线部分相连接的天线用端子、以及利用有线与其它IC元件相连接的有线连接用端子；以及
电路元件，该电路元件包含与所述IC元件的所述天线用端子相连接的阻抗匹配电路，
所述天线用端子经由所述阻抗匹配电路与所述天线部分相连，
在所述电路元件上设有：
第1电感元件，该第1电感元件构成所述阻抗匹配电路；以及
第2电感元件，该第2电感元件作为对于所述无线IC元件的高频阻断电路且与所述有线连接用端子相连接，
所述有线连接用端子经由所述第2电感元件与所述其它IC元件相连。
15.如权利要求14所述的无线通信终端，其特征在于，
所述电路元件形成于电路基板，该电路基板是将多个基材层进行层叠而成的层叠体。
16.如权利要求14或15所述的无线通信终端，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的接地电极及所述接地导体相连接。
17.如权利要求14或15所述的无线通信终端，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的电源电极及设置于母基板的电源部相连接。
18.如权利要求14或15所述的无线通信终端，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的时钟电极及设置于所述母基板的主机IC相连接。
19.如权利要求14或15所述的无线通信终端，其特征在于，
所述第2电感元件与所述无线IC元件的数据电极及设置于所述母基板的主机IC相连接。
Applications Claiming Priority (3)
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