JP2020017142A - ケーブル及び電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】無線タグを有するケーブルにおいて無線タグの通信性能を向上する。さらに、このようなケーブルを備える電子装置を提供する。【解決手段】このケーブル(1)は、被覆された電線(11a、11b)と、電線が電気的に接続された端子(13a、13b)を有するコネクタ部(5)と、パッケージ(103)及びパッケージに搭載された無線タグ用IC(101)を有し、コネクタ部に配置された無線タグ(100)とを備える。そして、パッケージ(103)は、絶縁基板(111)と、絶縁基板の一方の面に設けられた第1面導体(121)と、絶縁基板の第1面導体とは反対側の面に設けられた第2面導体(122)と、第1面導体と第2面導体とを電気的に接続する短絡導体(123a)とを有し、第2面導体(122)が電線(11a、11b)に対向している。【選択図】図2
Description
本開示は、ケーブル及び電子装置に関する。
特許文献1には、無線タグが内蔵又は外付けされた通信ケーブル又は電源ケーブル等の電子機器用ケーブルが示されている。
ケーブルに無線タグを取り付けるには、無線タグの小型化が要求される。しかし、無線タグを小型化すると、所望のアンテナ特性が得られにくく、リーダライタ装置との通信可能距離が短くなるという課題が生じる。さらに、無線タグを何ら工夫なくケーブルに取り付けた場合、ケーブル内の電線の影響により、無線タグのアンテナの特性が変化し、無線タグの通信性能が劣化することがある。
本開示は、無線タグを有するケーブルにおいて無線タグの通信性能を向上することを目的とする。さらに、本開示は、このようなケーブルを備える電子装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様のケーブルは、
被覆された電線と、
前記電線が電気的に接続された端子を有するコネクタ部と、
パッケージ及び前記パッケージに搭載された無線タグ用ICを有し、前記コネクタ部に配置された無線タグと、
を備え、
前記パッケージは、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面に設けられた第1面導体と、前記絶縁基板の前記第1面導体とは反対側の面に設けられた第2面導体と、前記第1面導体と前記第2面導体とを電気的に接続する短絡導体とを有し、
前記第2面導体が前記電線に対向している。
被覆された電線と、
前記電線が電気的に接続された端子を有するコネクタ部と、
パッケージ及び前記パッケージに搭載された無線タグ用ICを有し、前記コネクタ部に配置された無線タグと、
を備え、
前記パッケージは、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面に設けられた第1面導体と、前記絶縁基板の前記第1面導体とは反対側の面に設けられた第2面導体と、前記第1面導体と前記第2面導体とを電気的に接続する短絡導体とを有し、
前記第2面導体が前記電線に対向している。
本開示の一態様の電子装置は、上記のケーブルを備える電子装置である。
本開示に従うと、無線タグを有するケーブルにおいて無線タグの通信性能を向上できる。本開示に従うと、このようなケーブルを備えた電子装置を提供することができるという効果が得られる。
以下、本開示の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態1)
図1(a)は、本開示の実施形態1に係るケーブルの一部を示す平面図、図1(b)は実施形態1に係るケーブルの内部構造を示す断面図である。図2は、実施形態1のケーブルの内部構造を側方から見た模式図である。
図1(a)は、本開示の実施形態1に係るケーブルの一部を示す平面図、図1(b)は実施形態1に係るケーブルの内部構造を示す断面図である。図2は、実施形態1のケーブルの内部構造を側方から見た模式図である。
本開示の実施形態1に係るケーブル1は、電子装置の機器本体に接続される電源ケーブルである。ケーブル1は、被覆された電線11a、11bを有するケーブル部3と、電線11a、11bにそれぞれ接続された端子13a、13bを有する電源供給側の第1コネクタ部5と、第1コネクタ部5に配置された無線タグ100とを備える。ケーブル1における第1コネクタ部5とは反対側の端部は、機器本体と着脱可能な第2コネクタ部が設けられていても良いし、機器本体に直接に接続されていても良い。
無線タグ100は、識別情報を記憶した記憶部とアンテナとを有し、外部のリーダライタ装置から無線通信により識別情報を読み出すことが可能なRFID(Radio Frequency Identifier)タグである。無線タグ100は、特に制限されないが、例えば920MHzなどのUHF(Ultra High Frequency)帯の周波数の電波を用いて無線通信を行う。無線タグ100は、情報を書き込み可能な記憶部を有し、リーダライタ装置から情報を書き込み可能に構成されても良い。無線タグ100は、電池を内蔵しないタイプであり、リーダライタ装置から電磁波を介して電力を受け、この電力に基づいて動作する。なお、無線タグ100は、電池を内蔵するタイプであっても良い。
無線タグ100は、詳細は後述するが、図2に示すように、パッケージ103と、パッケージ103に搭載された無線タグ用IC(Integrated Circuit)101とを有する。パッケージ103は、絶縁基板111と、絶縁基板111の上面と下面にそれぞれ設けられた上面導体121及び下面導体122と、短絡導体123aと、キャビティ(凹部)113とを有する。無線タグ用IC101は、キャビティ113に収容される。無線タグ用IC101は、識別情報を格納した記憶部を有し、通信処理を行う。上面導体121、下面導体122及び短絡導体123aは、板状逆Fアンテナを構成する。上面導体121と下面導体122とは板状の導体であり、互いの板面が対向する。短絡導体123aは、上面導体121及び下面導体122に接続され、これらを電気的に短絡する。短絡導体123aは、下面導体122の板面中央よりも下面導体122の一方の縁の近くに接続されている。実施形態1において、上面導体121は、本開示における第1面導体の一例に相当し、下面導体122は、本開示における第2面導体の一例に相当する。無線タグ100において短絡導体123aが近い側を、以下、短絡導体123a側と呼ぶ。
無線タグ100は、図2に示すように、第1コネクタ部5に内蔵されている。第1コネクタ部5は、インサート成形品であり、モールド樹脂15に、無線タグ100、端子13a、13bの基部、及び、被覆された電線11a、11bが埋め込まれている。
無線タグ100は、下面導体122の板面が電線11a、11bに対向し、キャビティ113の開口が電線11a、11bの反対側を向き、かつ、短絡導体123a側が端子13a、13b側を向くように、配置されている。無線タグ100は、図1(b)に示すように、電線11a、11bが枝分かれしていない部位に配置されるが、枝分かれした一方の電線11a、11bに対向させて配置しても良い。
<無線タグの第1例>
図3は、ケーブルに搭載される無線タグの第1例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図4は、図3の無線タグの分解斜視図である。図3及び図4においては、無線タグ100に固定的に定義された直交座標x、y、zを示す。z方向は、無線タグ100の高さ方向とも呼ぶ。ここで言う高さとは、便宜上の呼び方に過ぎず、ケーブル1の使用時における実際の高さ方向と一致している必要はない。
図3は、ケーブルに搭載される無線タグの第1例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図4は、図3の無線タグの分解斜視図である。図3及び図4においては、無線タグ100に固定的に定義された直交座標x、y、zを示す。z方向は、無線タグ100の高さ方向とも呼ぶ。ここで言う高さとは、便宜上の呼び方に過ぎず、ケーブル1の使用時における実際の高さ方向と一致している必要はない。
無線タグ100は、図3及び図4に示すように、パッケージ103及びパッケージ103に収容された無線タグ用IC101を備える。パッケージ103は、絶縁基板111、キャビティ113、上面導体121、下面導体122、短絡導体123a、層間導体123b、123c及び接続パッド124a、124bを備える。これらのうち、図4では、短絡導体123a及び層間導体123b、123cが通る箇所を鎖線及び破線で示す。
絶縁基板111は、セラミックから構成される誘電体である。絶縁基板111は、一方にx−y方向に広がる第1主面111aを、その反対側にx−y方向に広がる第2主面111bを有し、高さ(z方向の長さ)が幅寸(x方向の長さ)及び奥行寸(y方向の長さ)よりも短い直方体状の形状を有する。さらに、絶縁基板111は、第1主面111aに開口した凹状のキャビティ113を備える。絶縁基板111は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体又はガラスセラミック焼結体等の誘電体であり、例えば各々がシート状の複数層のセラミックグリーンシートを重ねかつ焼結することで形成できる。
無線タグ用IC101は、キャビティ113に収容及び固定される。キャビティ113の底部内面には、導電体である接続パッド124a、124bが設けられている。接続パッド124a、124bは、無線タグ用IC101の2つの端子とボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
上面導体121は、板状の導体であり、絶縁基板111の第1主面111aにおいて、キャビティ113の開口を除いたほぼ全域に設けられている。上面導体121は、板状逆Fアンテナの放射導体として作用する。
下面導体122は、板状の導体であり、絶縁基板111の第2主面111bのほぼ全域に設けられている。下面導体122は、板状逆Fアンテナの接地導体(地板とも言う)として作用する。
上面導体121及び下面導体122は、絶縁基板111がセラミックグリーンシートの段階で、スクリーン印刷等の方法を用いて、金属ペーストをセラミックグリーンシートの該当位置に印刷し、これらを一緒に焼結することで形成できる。金属ペーストとしては、例えば、銅の粉末を有機溶剤及び有機バインダと混合した材料が適用できる。上面導体121、下面導体122及び接続パッド124a、124bの露出表面は、ニッケル、コバルト、パラジウム又は金等のめっき層で被覆されてもよく、これにより酸化腐食を抑制できる。接続パッド124a、124bについては、めっき層の被覆により、加えてボンディングワイヤの接合特性を向上できる。
短絡導体123aは、絶縁基板111の第1主面111aと第2主面111bとの間をz方向に通され、上面導体121と下面導体122とを電気的に接続する。短絡導体123aは、キャビティ113よりも、上面導体121の長手方向(x方向)の一端に近い部位に設けられている。短絡導体123aは、x方向及びy方向の幅が、上面導体121及び下面導体122よりも狭く、例えばピン状である。パッケージ103には、複数の短絡導体123aが設けられていても良いし、1つのみ短絡導体123aが設けられていても良い。
層間導体123bは、絶縁基板111の中をz方向に通され、キャビティ113の一方の接続パッド124aと下面導体122とを電気的に接続する。もう一方の層間導体123cは、絶縁基板111の中をz方向に通され、キャビティ113の他方の接続パッド124bと上面導体121とを電気的に接続する。層間導体123bは無線タグ用IC101の接地線として作用し、もう一方の層間導体123cはアンテナの給電線として作用する。
短絡導体123a及び層間導体123b、123cは、絶縁基板111がセラミックグリーンシートの段階で、セラミックグリーンシートの該当箇所に貫通孔又は層間孔を設け、ここに金属ペーストを充填し、これらを一緒に焼結することで形成できる。金属ペーストとしては、上面導体121の材料と同様、例えば、銅の粉末を有機溶剤及び有機バインダと混合した材料が適用できる。
<実施形態の効果>
以上のように、実施形態1のケーブル1によれば、無線タグ100が第1コネクタ部5に配置されている。これにより、リーダライタ装置と無線タグ100との無線通信により、ケーブル1又はケーブル1を有する電子装置の様々な管理を行うことができる。
以上のように、実施形態1のケーブル1によれば、無線タグ100が第1コネクタ部5に配置されている。これにより、リーダライタ装置と無線タグ100との無線通信により、ケーブル1又はケーブル1を有する電子装置の様々な管理を行うことができる。
さらに、実施形態1のケーブル1によれば、無線タグ100は、絶縁基板111、上面導体121、下面導体122及び短絡導体123aを有するパッケージ103と、パッケージ103に搭載された無線タグ用IC101とを有する。さらに、無線タグ100は、下面導体122の板面がケーブル1の電線11a、11bに対向して配置されている。これらの構成によって、無線タグ100のアンテナ利得の向上が図られ、無線タグ100とリーダライタ装置との通信可能距離を伸ばすことができる。実施形態1の構成では、下面導体122が電線11a、11bに対向して配置されることで、下面導体122と電線11a、11bとが容量結合する。これにより、電線11a、11bが無線タグ100の補助アンテナとして作用するため、アンテナ特性が向上する。また、上記の構成によれば、アンテナ特性を向上するために、無線タグ100をケーブル1内の何らかの金属等に電気的に接続する必要がなく、無線タグ100をケーブル1に組み込むコストを低減できる。
さらに、実施形態1のケーブル1によれば、無線タグ100の絶縁基板111がセラミックであり、無線タグ100が第1コネクタ部5のモールド樹脂に埋め込まれている。モールド樹脂に埋め込まれていることで、無線タグ100が目立たず、無線タグ100がケーブル1から分離されにくく、外部からの衝撃に対する無線タグ100の耐性が向上するという効果が得られる。また、無線タグ100は、セラミック素材の絶縁基板111を有するため、熱に強く、樹脂のインサート成形に十分に耐える。これにより、無線タグ100を容易にモールド樹脂に埋め込むことができる。
さらに、実施形態1のケーブル1によれば、無線タグ100は、電力供給側の第1コネクタ部5に配置され、短絡導体123a側が端子13a、13b側を向いている。このような構成により、無線タグ100のアンテナ特性をより向上でき、リーダライタ装置との通信可能距離を長くすることができる。一般に、ケーブルが電子装置又は電源コンセント等に接続された場合、電力供給側のコネクタの端子側に比較的に良好な接地特性が得られる。このため、こちら側に短絡導体123a側を向けて無線タグ100を配置することで、無線タグ100とケーブル1の接地基準が同じになるため、効率的に無線タグ100とケーブル1が結合できるとともに、無線タグ100の板状逆Fアンテナの鏡像効果が良好に得られ、これにより無線タグ100のアンテナ特性が向上すると推測される。
さらに、実施形態1のケーブル1によれば、無線タグ用IC101が収容されるキャビティ113の開口が、電線11a、11bの反対側を向いている。これにより、電線11a、11bに流れる電流により無線タグ用IC101にノイズが加わることを抑制できる。
(実施形態2〜4)
図5(a)〜図5(c)は本開示の実施形態2〜実施形態4に係るケーブルの内部構造を側方から見た模式図である。
図5(a)〜図5(c)は本開示の実施形態2〜実施形態4に係るケーブルの内部構造を側方から見た模式図である。
実施形態2〜4のケーブル1A〜1Cは、無線タグ100の向きが異なる他は、実施形態1のケーブル1と同様である。同一の構成要素については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施形態2のケーブル1Aにおいては、図5(a)に示すように、短絡導体123a側が端子13a、13bとは逆側を向いている。このように無線タグ100が配置された場合でも、下面導体122が電線11a、11bに対向していることで、電線11a、11bが無線タグ100の補助アンテナとして作用するため、無線タグ100のアンテナ特性が向上し、リーダライタ装置との通信可能距離を伸ばすことができる。
実施形態3のケーブル1Bにおいては、図5(b)に示すように、上面導体121が電線11a、11bに対向し、キャビティ113が電線11a、11b側を向いている。実施形態2において、上面導体121は、本開示における第2面導体の一例に相当し、下面導体122は、本開示における第1面導体の一例に相当する。
さらに、実施形態3のケーブル1Bにおいては、無線タグ100の短絡導体123a側が端子13a、13b側を向いている。このように無線タグ100が配置された場合、例えば、下面導体122が放射導体、上面導体121が接地導体として作用し、上面導体121が電線11a、11bに対向していることで、無線タグ100のアンテナ特性を向上できる。これによりリーダライタ装置との通信可能距離を伸ばすことができる。また、短絡導体123a側が端子13a、13b側を向いていることで、無線タグ100のアンテナ特性がより向上され、リーダライタ装置との通信可能距離をより伸ばすことができる。
実施形態4のケーブル1Cにおいては、図5(c)に示すように、上面導体121が電線11a、11bに対向し、キャビティ113が電線11a、11b側を向いている。実施形態2において、上面導体121は、本開示における第2面導体の一例に相当し、下面導体122は、本開示における第1面導体の一例に相当する。このように無線タグ100が配置された場合、例えば、下面導体122が放射導体、上面導体121が接地導体として作用し、上面導体121が電線11a、11bに対向していることで、無線タグ100のアンテナ特性を向上できる。これによりリーダライタ装置との通信可能距離を伸ばすことができる。
(実施形態5)
図6は、本開示の実施形態5のケーブルの一部を示す図である。
図6は、本開示の実施形態5のケーブルの一部を示す図である。
実施形態5のケーブル1Dは、周辺機器である電子装置と親器である電子装置とを接続するケーブルである。ケーブル1Dは、周辺機器と親器との間の通信信号の伝送と、親器から周辺機器への電力の伝送とを行う。ケーブル1Dは、親器に接続される第1コネクタ部5Dと、被覆された電線11c〜11fを有するケーブル部3Dと、第1コネクタ部5Dに配置された無線タグ100とを有する。ケーブル1Dの第1コネクタ部5Dとは反対側の端部は、周辺機器と着脱可能な第2コネクタ部が設けられていても良いし、周辺機器と直接に接続されていてもよい。親器は、例えばコンピュータ、電源装置などであっても良い。周辺機器は、マウス又はキーボード等の入力デバイス、通信デバイス、マルチメディアデバイス等であってもよい。
無線タグ100は、実施形態1と同様の構成を有する。無線タグ100は、図6に示すように、第1コネクタ部5Dに内蔵されている。第1コネクタ部5Dは、インサート成形品であり、モールド樹脂15Dに、無線タグ100、端子13Dの基部、及び、被覆された電線11c〜11fが埋め込まれている。
無線タグ100は、下面導体122の板面が電線11c〜11fに対向し、キャビティ113の開口が電線11c、11fの反対側を向き、かつ、短絡導体123a側が端子13Dの方を向くように、配置されている。無線タグ100は、電線11c〜11fが枝分かれしていない部位に配置されるが、枝分かれした電線11c〜11fのいずれか1つ又は複数に対向させて配置してもよい。
以上のように構成された実施形態5のケーブル1Dにおいても、実施形態1と同様の作用によって、無線タグ100とリーダライタ装置との通信可能距離を伸ばすことができる。さらに、実施形態5のケーブル1Dにおいても、実施形態2〜4と同様に、無線タグ100の向きを変えて配置してもよく、それにより、実施形態2〜4と同様の作用効果が奏される。
(無線タグの構成例)
実施形態1〜実施形態5のケーブル1、1A〜1Dは、第1例の無線タグ100の替りに、続いて説明する第2例〜第16例の無線タグ100A〜100Oを、同様の配置で備えていてもよい。続いて、第2例〜第16例の無線タグ100A〜100Oについて説明する。図7〜図20においては図3及び図4と同様の直交座標x、y、zを示す。
実施形態1〜実施形態5のケーブル1、1A〜1Dは、第1例の無線タグ100の替りに、続いて説明する第2例〜第16例の無線タグ100A〜100Oを、同様の配置で備えていてもよい。続いて、第2例〜第16例の無線タグ100A〜100Oについて説明する。図7〜図20においては図3及び図4と同様の直交座標x、y、zを示す。
<第2例>
図7は、無線タグの第2例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図8は、図7の無線タグの分解斜視図である。図8では、短絡導体123a、層間導体123b、123d、123eが通る箇所を鎖線及び破線で示す。
図7は、無線タグの第2例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図8は、図7の無線タグの分解斜視図である。図8では、短絡導体123a、層間導体123b、123d、123eが通る箇所を鎖線及び破線で示す。
第2例の無線タグ100Aは、第1例の構成に、容量導体125を追加した点が主に異なる。容量導体125は、本開示に係る容量用の面導体の一例に相当する。第1例と同様の構成要素については、第1例と同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
容量導体125は、絶縁基板111の第1主面111aと第2主面111bとの間の中間層に設けられた板状の導体であり、下面導体122の一部と対向して静電容量を構成する。この静電容量により、アンテナの特性を維持しつつ、無線タグ100Aのより小型化が実現される。容量導体125と下面導体122との層間距離は、容量導体125と上面導体121との層間距離よりも短い。容量導体125は、次のように形成できる。先ず、絶縁基板111が複数層に離間したシート状のセラミックグリーンシートの段階で、前述した金属ペーストをセラミックグリーンシートの該当する中間層の箇所にスクリーン印刷等により設ける。その後、複数層のセラミックグリーンシートを重ね、金属ペーストをセラミックグリーンシートと一緒に焼結する。これにより、絶縁基板111の中間層に容量導体125を形成できる。
容量導体125は、層間導体123dを介して一方の接続パッド124bに電気的に接続され、かつ、層間導体123eを介して上面導体121に電気的に接続される。層間導体123d、123eは、前述した短絡導体123a又は層間導体123bと同様に形成できる。
第2例の無線タグ100Aを第1コネクタ部5、5Dに搭載する場合、下面導体122が電線11a〜11fに対向し、接地導体として作用する。上面導体121は放射導体として作用する。また、第2例の無線タグ100Aは、上面導体121が電線11a〜11fに対向するように配置されてもよい。この場合、下面導体122が放射導体として作用し、上面導体121が接地導体として作用する。
以上のように、第2例の無線タグ100Aを搭載した実施形態のケーブルによれば、容量導体125によってアンテナ特性を維持しつつ無線タグ100Aがより小型化する。したがって、第1コネクタ部5、5Dへの無線タグ100Aの搭載容易性をより向上できる。
<第3例〜第12例>
図9は、無線タグの第3例(a)、第4例(b)、第5例(c)を示す縦断面図である。図10は、無線タグの第6例(a)、第7例(b)を示す縦断面図である。図11は、無線タグの第8例(a)、第9例(b)、第10例(c)を示す縦断面図である。図12は、無線タグの第11例(a)、第12例(b)を示す縦断面図である。これらの図において、第1例及び第2例の無線タグ100、100Aと同一の構成要素については同一符号を付す。
図9は、無線タグの第3例(a)、第4例(b)、第5例(c)を示す縦断面図である。図10は、無線タグの第6例(a)、第7例(b)を示す縦断面図である。図11は、無線タグの第8例(a)、第9例(b)、第10例(c)を示す縦断面図である。図12は、無線タグの第11例(a)、第12例(b)を示す縦断面図である。これらの図において、第1例及び第2例の無線タグ100、100Aと同一の構成要素については同一符号を付す。
第3例〜第11例は、上面導体121、下面導体122、接続パッド124a、124b及び容量導体125の各間の電気的な接続と、容量導体125の位置及び有無と、幾つかの細部構造と、についての変形例である。
第3例の無線タグ100B(図9(a))は、上面導体121が、層間導体123c、123eを介して一方の接続パッド124bと容量導体125とにそれぞれ接続された例である。
第4例の無線タグ100C(図9(b))は、容量導体125が省かれ、一方の接続パッド124aが接続導体127を介して短絡導体123aに接続された例である。接続導体127は、絶縁基板111の層間をx方向に延設されている。
第5例の無線タグ100D(図9(c))は、容量導体125が省かれ、両方の接続パッド124a、124bが層間導体123c、123fを介して上面導体121に接続された例である。
第6例の無線タグ100E(図10(a))は、上面導体121と下面導体122とを接続する短絡導体123aが、キャビティ113から遠い方の端部の近傍に配置された例である。
第7例の無線タグ100F(図10(b))は、容量導体125が、z方向に見て、キャビティ113と重なる位置に設けられた例である。また、第7例の無線タグ100Fは、無線タグ用IC101を収容したキャビティ113が樹脂等の封止材料131で埋められ、その開口部が封止された例である。キャビティ113の開口部を封止する構成は、第1例〜第6例、第8例〜第16例の無線タグ100、100A〜100E、100G〜100Oに対しても同様に適用可能である。キャビティ113の開口部を封止した場合には、上面導体121がキャビティ113の開口部の上部を含めて設けられてもよい。
第8例の無線タグ100G(図11(a))は、容量導体125がキャビティ113とz方向に重なる位置に設けられる一方、一方の接続パッド124aが層間導体123hを介して容量導体125に接続された例である。
第9例の無線タグ100H(図11(b))は、z方向にキャビティ113と重なる容量導体125を持つ一方、絶縁基板111の層間をx方向に延設された接続導体128を介して一方の接続パッド124bと短絡導体123aとが接続された例である。
第10例の無線タグ100I(図11(c))は、容量導体125がキャビティ113とz方向に重なる位置に設けられる一方、2つの接続パッド124a、124bが層間導体123f、123cを介して上面導体121に接続された例である。
第11例の無線タグ100J(図12(a))は、容量導体125が大きな面積で下面導体122と対向するように構成された例である。
第12例の無線タグ100K(図12(b))は、短絡導体123iを介して下面導体122及び上面導体121と接続された板状の内部接地導体129が、絶縁基板111の層間に設けられた例である。無線タグ100Kでは、大きな静電容量が形成されるように、容量導体125が、下面導体122と内部接地導体129とに対向するように配置されている。
第3例〜第12例の無線タグ100B〜100Kが搭載されたケーブルにおいても、実施形態1〜実施形態5と同様の作用及び効果が奏される。
<第13例>
図13は、ケーブルに搭載される無線タグの第13例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図14は、図13の無線タグの分解斜視図である。
図13は、ケーブルに搭載される無線タグの第13例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図14は、図13の無線タグの分解斜視図である。
第13例の無線タグ100Lは、容量導体125を有する第2例の無線タグ100Aに、電流検出用又は発電用のコイル導体が付加された例である。第2例と同様の構成要素は、第2例と同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第13例の無線タグ100Lは、第2例の構成要素に加えて、複数層の配線導体126a、126b、126cと、これらを接続する層間導体とを備える。これらはコイル126Lを構成する。さらに、無線タグ100Lは、コイル126Lと無線タグ用IC101とを接続するための接続パッド124c、124dを備える。
絶縁基板111には、上面導体121の全周囲に配線導体126a〜126cを形成するための領域が確保されている。この領域は、絶縁基板111のz方向の全層に渡って確保されている。
配線導体126aは、上面導体121の周囲を周回するように設けられている。第2層目及び第3層目の配線導体126b、126cは、図14に示すように、第1層目の配線導体126aと同様の領域に、配線導体126aと同様に周回するように設けられている。
コイル126Lの層間導体は、図14の鎖線及び破線L123j〜L123mの箇所に設けられる。層間導体は、配置が異なるだけで、前述した層間導体123b〜123eと同様に形成できる。層間導体は、配線導体126a〜126cの端部間を接続し、これにより、線状の導体が同一方向に複数巻回されたコイル126Lが形成される。
接続パッド124c、124dは、キャビティ113の底部内面に一部が露出するように設けられている。接続パッド124c、124dは、例えば層間導体を介して、コイル126Lの一端と他端とが電気的に接続される。接続パッド124c、124dは、アンテナ用の接続パッド124a、124bと同様に形成できる。
無線タグ用IC101は、アンテナ端子とは別に、信号検出用の端子を有し、接続パッド124c、124dに例えばボンディングワイヤを介して電気的に接続される。
以上のように、第13例の無線タグ100Lが搭載されたケーブルによれば、ケーブルの電線11a〜11fに電流の変化が生じたときに、電線11a〜11fの周囲に生じる磁界の変化によってコイル126Lに起電力が生じる。これにより、無線タグ100Lが、電線11a〜11fの電流の変化を検出できる。したがって、リーダライタ装置と無線タグ100Lとの無線通信時に、無線タグ100が、ケーブルに接続された電子装置の稼働状況を検出し、稼動状況の情報を、無線タグ100からリーダライタ装置へ送ることができる。稼動状況の情報により、リーダライタ装置と接続された管理システムは、電子装置の稼働状況の管理を行うことが可能となる。
<コイルの用途の変形例>
コイル126Lは、電子装置の稼働状況の検出に利用する他、無線タグ用IC101の動作電力の受電用に利用してもよい。この場合、無線タグ用IC101は、接続パッド124c、124dに接続される端子に、電力を蓄積する静電容量等を備えてもよい。無線タグ用IC101は、コイル126Lに生じた起電力により、静電容量に電力を蓄積し、この電力を用いて動作する。
コイル126Lは、電子装置の稼働状況の検出に利用する他、無線タグ用IC101の動作電力の受電用に利用してもよい。この場合、無線タグ用IC101は、接続パッド124c、124dに接続される端子に、電力を蓄積する静電容量等を備えてもよい。無線タグ用IC101は、コイル126Lに生じた起電力により、静電容量に電力を蓄積し、この電力を用いて動作する。
このような構成の無線タグ100Lが搭載されたケーブルによれば、ケーブルの電線11a〜11fの電流に変化が生じたときに、電線11a〜11fの周囲に生じる磁界の変化によってコイル126Lに起電力が生じる。そして、無線タグ100Lは、この起電力を蓄積し、蓄積された電力を用いて動作可能となる。無線タグ100の動作電力が増すことで、無線タグ100Lの送信電力を高めることができ、リーダライタ装置との通信可能距離をより伸ばすことができる。
<第14例〜第16例>
図15は、ケーブルに搭載される無線タグの第14例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図16は、図15の無線タグの分解斜視図である。図17は、ケーブルに搭載される無線タグの第15例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図18は、図17の無線タグの分解斜視図である。図19は、ケーブルに搭載される無線タグの第16例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図20は、図19の無線タグの分解斜視図である。
図15は、ケーブルに搭載される無線タグの第14例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図16は、図15の無線タグの分解斜視図である。図17は、ケーブルに搭載される無線タグの第15例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図18は、図17の無線タグの分解斜視図である。図19は、ケーブルに搭載される無線タグの第16例を示す平面図(a)、縦断面図(b)、底面図(c)である。図20は、図19の無線タグの分解斜視図である。
第14例〜第16例の無線タグ100M〜100Oは、コイル126M〜126Oの位置又は向きが、第13例の無線タグ100Lのコイル126Lと異なる。
第14例の無線タグ100Mは、図15及び図16に示すように、絶縁基板111のx方向の一方に上面導体121及び下面導体122と重ならない領域を設け、ここにコイル126Mを形成した例である。コイル126Mは、z方向の一方の領域に設けられた複数層の配線導体126e〜126hと、これらの端部同士を接続する層間導体とを備え、z方向の巻回軸を中心に線状の導体が複数巻回された形態を有する。コイル126Mの一端と他端とは、層間導体及び接続パッド124e、124fを介して、無線タグ用IC101に電気的に接続される。
第15例の無線タグ100Nは、図17及び図18に示すように、絶縁基板111のy方向の一方に上面導体121及び下面導体122と重ならない領域を設け、ここにコイル126Nを形成した例である。コイル126Nは、y方向の一方の領域でかつ絶縁基板111の上面と下面に設けられた配線導体126j、126kと、これらの端部同士を接続する層間導体とを備え、y方向の巻回軸を中心に線状の導体が複数巻回された形態を有する。コイル126Nの一端と他端とは、層間導体及び接続パッド124g、124hを介して、無線タグ用IC101に電気的に接続される。
第16例の無線タグ100Oは、図19及び図20に示すように、絶縁基板111のy方向の一方に上面導体121及び下面導体122と重ならない領域を設け、ここにコイル126Oを形成した例である。コイル126Oは、y方向の一方の領域に設けられた複数層の配線導体126m〜126pと、これらの端部同士を接続する層間導体とを備え、z方向の巻回軸を中心に線状の導体が複数巻回された形態を有する。コイル126Oの一端と他端とは、層間導体及び接続パッド124i、124jを介して、無線タグ用IC101に電気的に接続される。この向きに形成されたコイル126Oは、配線導体126m〜126pの内側に磁束が通る大きな面積を確保しやすいという効果を有する。
以上のように、第14例〜第16例の無線タグ100M〜100Oが搭載されたケーブルによれば、無線タグ100M〜100Oのコイル126M、126N、126Oによって、ケーブルの電線11a〜11fの電流の変化の検出することができる。これにより、ケーブルに接続された電子装置の稼働状況の管理が可能となる。
あるいは、第14例〜第16例の無線タグ100M〜100Oが搭載されたケーブルによれば、無線タグ100M〜100Oのコイル126M、126N、126Oによって電力を受信し、無線タグ100M〜100Oの動作用の電力として利用できる。これにより、無線タグ100Lの送信電力を高め、リーダライタ装置との通信可能距離をより伸ばすことができる。
(電子装置)
図21は、本開示の実施形態の電子装置を示す図である。実施形態の電子装置200は、機器本体201と、上述した実施形態1のケーブル1とを備える。ケーブル1と機器本体201とは、着脱可能に接続される構成であってもよいし、直接に接続された構成であってもよい。ケーブル1は、前述した別の実施形態のケーブル1A〜1Dと代替されてもよい。ケーブル1、1A〜1Dに搭載される無線タグ100は、前述した無線タグ100A〜100Oに代替されてもよい。
図21は、本開示の実施形態の電子装置を示す図である。実施形態の電子装置200は、機器本体201と、上述した実施形態1のケーブル1とを備える。ケーブル1と機器本体201とは、着脱可能に接続される構成であってもよいし、直接に接続された構成であってもよい。ケーブル1は、前述した別の実施形態のケーブル1A〜1Dと代替されてもよい。ケーブル1、1A〜1Dに搭載される無線タグ100は、前述した無線タグ100A〜100Oに代替されてもよい。
本実施形態の電子装置200によれば、ケーブル1に設けられた無線タグ100から読み出された情報又は書き込まれた情報を用いて、電子装置200の様々な管理を行うことができる。電子装置200の機器本体201に無線タグを内蔵した場合、機器本体201の向き等によって無線タグとリーダライタ装置との間で良好な通信を行えない場合がある。しかし、実施形態の電子装置200によれば、無線タグ100が前述した態様でケーブル1に内蔵されていることで、無線タグ100とリーダライタ装置との良好な通信が実現される。
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、無線タグがケーブルの電力供給側のコネクタ部に設けられた例を示した。しかし、無線タグはケーブルの電力出力側のコネクタ部に設けられていてもよいし、電力を伝送しないケーブルのコネクタ部に設けられていてもよい。また、上記実施形態では、無線タグがコネクタ部のモールド樹脂に埋め込まれた例を示したが、無線タグは組立式のコネクタ部に内蔵されてもよいし、コネクタ部の外周部に貼り付けられてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
1、1A〜1D ケーブル
3、3D ケーブル部
5、5D 第1コネクタ部
11a〜11f 電線
13a、13b、13D 端子
15、15D モールド樹脂
100、100A〜100O 無線タグ
101 無線タグ用IC
103 パッケージ
111 絶縁基板
113 キャビティ(凹部)
121 上面導体(第1面導体)
122 下面導体(第2面導体)
123a、123i 短絡導体
125 容量導体(容量用の面導体)
126L〜126O コイル
200 電子装置
201 機器本体
3、3D ケーブル部
5、5D 第1コネクタ部
11a〜11f 電線
13a、13b、13D 端子
15、15D モールド樹脂
100、100A〜100O 無線タグ
101 無線タグ用IC
103 パッケージ
111 絶縁基板
113 キャビティ(凹部)
121 上面導体(第1面導体)
122 下面導体(第2面導体)
123a、123i 短絡導体
125 容量導体(容量用の面導体)
126L〜126O コイル
200 電子装置
201 機器本体
Claims (8)
- 被覆された電線と、
前記電線が電気的に接続された端子を有するコネクタ部と、
パッケージ及び前記パッケージに搭載された無線タグ用ICを有し、前記コネクタ部に配置された無線タグと、
を備え、
前記パッケージは、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面に設けられた第1面導体と、前記絶縁基板の前記第1面導体とは反対側の面に設けられた第2面導体と、前記第1面導体と前記第2面導体とを電気的に接続する短絡導体とを有し、
前記第2面導体が前記電線に対向している、
ケーブル。 - 前記パッケージは、前記第1面導体と前記第2面導体との間に配置された容量用の面導体を更に有し、
前記容量用の面導体が、前記第1面導体及び前記第2面導体のうちの一方に対向しかつもう一方に電気的に接続されている、
請求項1記載のケーブル。 - 前記絶縁基板はセラミックであり、
前記無線タグが前記コネクタ部のモールド樹脂に埋め込まれている、
請求項1又は請求項2に記載のケーブル。 - 前記コネクタ部は、電力供給側の第1コネクタ部を含み、
前記無線タグは、前記第1コネクタ部に配置され、かつ、前記第2面導体の中心よりも前記短絡導体に近い一方の縁が、前記第1コネクタ部における前記端子側を向いている、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のケーブル。 - 前記絶縁基板は、前記無線タグ用ICを収容する凹部を有し、
前記凹部は、前記第2面導体とは反対側に開口している、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のケーブル。 - 前記絶縁基板は、電流検出用のコイルを有する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のケーブル。 - 前記絶縁基板は、前記無線タグ用ICに電力を供給する発電用のコイルを有する、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のケーブル。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のケーブルを備える電子装置。
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- 2018-07-26 JP JP2018140578A patent/JP2020017142A/ja active Pending
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