WO2010079830A1 - 無線ｉｃデバイス、無線ｉｃモジュール、および無線ｉｃモジュールの製造方法 - Google Patents

無線ｉｃデバイス、無線ｉｃモジュール、および無線ｉｃモジュールの製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a wireless IC device, in particular, a wireless IC device, a wireless IC module, and a wireless IC module manufacturing method used in an RFID (Radio Frequency Identification) system that performs data communication without contact.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • a wireless IC chip that electronically stores information for managing articles and processes predetermined wireless signals, and an antenna that transmits and receives wireless signals between the wireless IC chip and a reader / writer are provided.
  • Wireless IC devices have been developed. Such a system using a wireless IC device is called an RFID system, and it is an individual authentication by combining a wireless IC device (in the form of a card, a tag, an inlet, etc.) and a reader / writer that reads / writes it. And can be used to send and receive data.
  • Patent Documents 1 to 3 there is a method of arranging a magnetic member between an antenna and an article.
  • a wireless IC device operating in the UHF band as disclosed in Patent Documents 4 and 5, there is a method of disposing an antenna away from an article.
  • the method of arranging a magnetic member between the antenna and the article or separating the antenna from the article has a problem that it cannot cope with the reduction in size and thickness required for various applications. there were.
  • JP 2004-304370 JP 2005-340759 A JP 2006-13976 A JP 2007-172369 A JP 2007-172527 A
  • an object of the present invention is to provide a wireless IC device, a wireless IC module, and a wireless IC module that function as a non-contact type RIFD system even when affixed to an article containing metal, moisture, salt, etc.
  • the object is to provide a method of manufacturing a wireless IC module.
  • a wireless IC device includes a wireless IC that processes a predetermined wireless signal, a radiation electrode that functions as a radiator, and a surface of the radiation electrode. It has a plurality of vertical electrode portions that are perpendicular to each other, and a loop electrode that is coupled to the radio IC and the radiation electrode, in which an electrode including the vertical electrode portion is formed in a loop shape.
  • a wireless IC module is a wireless IC module including a wireless IC that processes a predetermined wireless signal, and a loop electrode coupled to the wireless IC, The loop electrode has a plurality of vertical electrode portions perpendicular to the mounting surface of the wireless IC module.
  • a method of manufacturing a wireless IC module is a method of manufacturing a wireless IC module including a wireless IC that processes a predetermined wireless signal and a loop electrode coupled to the wireless IC.
  • a method of manufacturing a wireless IC module is a method of manufacturing a wireless IC module including a wireless IC that processes a predetermined wireless signal and a loop electrode coupled to the wireless IC.
  • the loop electrode coupled to the wireless IC and the radiation electrode has a vertical electrode portion that is perpendicular to the radiation electrode, so that a magnetic field is formed in parallel to the radiation electrode.
  • the generated magnetic field increases, and communication can be performed with high gain.
  • the wireless IC device and / or the wireless IC module can be kept small and thin, and can function as a non-contact RFID system even when mounted on an article containing metal, moisture, salt, or the like. it can.
  • FIG. 1 shows a wireless IC module according to a first embodiment
  • (A) is a plan view
  • (B) is a bottom view
  • (C) is a cross-sectional view taken along line II of (A)
  • (D) is II of (A).
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the radio
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the wireless IC module shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an electromagnetic field distribution near the wireless IC module on the surface of the metal article shown in FIG. 2. It is a figure which shows the radio
  • FIG. 6 shows a wireless IC module according to a sixth embodiment, (A) is a plan view, (B) is a bottom view, (C) is a cross-sectional view taken along line IV-IV in (A), and (D) is a V in FIG.
  • FIG. It is a figure which shows the radio
  • FIGS. 1 to 6 show a wireless IC module 6 according to a first embodiment, where FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a bottom view, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line II in FIG. It is the II-II sectional view taken on the line of (A).
  • the wireless IC module 6 includes a wireless IC 2 that processes a predetermined wireless signal and a loop electrode 7.
  • the wireless IC 2 is disposed on both end coupling portions 4 and 5 of the loop electrode 7, and the wireless IC 2 and the loop electrode 7 are electromagnetically coupled. Note that the wireless IC 2 and the loop electrode 7 may be electrically directly connected (DC connection).
  • the loop electrode 7 is an electrode, that is, a common electrode formed on the bottom end of the substrate 3, that is, the end joints 4 and 5 formed on the substrate 3 and the linear electrode 8, the via-hole conductor 9 formed on the substrate 3.
  • An electrode 17 is provided.
  • the linear electrode 8 and the via-hole conductor 9 are formed symmetrically on the substrate with both end coupling portions 4 and 5 sandwiched therebetween. Then, for example, the electrode forms a loop electrode 7 such that the coupling portion 5 ⁇ the linear electrode 8b ⁇ the via hole conductor 9b ⁇ the common electrode 17 ⁇ the via hole conductor 9a ⁇ the linear electrode 8a ⁇ the coupling portion 4. .
  • the wireless IC module 6 has a bottom surface on which the common electrode 17 is formed as a mounting surface mounted on the article, and the via-hole conductor 9 is perpendicular to the mounting surface of the wireless IC module 6.
  • the via-hole conductor 9 is a vertical electrode part.
  • the loop electrode 7 is composed of the both-end coupling portions 4, 5, the linear electrode 8, the via-hole conductor 9, and the common electrode 17, and a plurality of linear electrodes 8 and via-hole conductors 9 are formed. Therefore, a plurality of loop electrodes 7 are also formed. That is, a plurality of linear electrodes 8 and via-hole conductors 9 are formed on the substrate 3 on the left and right sides of the coupling portions 4 and 5, and the plurality of left and right linear electrodes 8 are arranged in parallel. The plurality of linear electrodes 8 are connected in parallel on the left and right sides, and are connected to both-end coupling portions 4 and 5 and coupled to the wireless IC 2. The plurality of linear electrodes 8 are connected to a common electrode 17 formed on the bottom surface of the substrate 3 through a plurality of via hole conductors 9. As a result, the loop electrode 7 forms a plurality of loops.
  • FIG. 2 is a diagram in which the wireless IC module 6 is attached to a predetermined surface of the metal article 60.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the wireless IC module 6. 2 and 3, the wireless IC module 6 is schematically illustrated.
  • FIG. 2 and FIG. 3 only one loop electrode 7 is schematically shown, but there are actually a plurality of loop electrodes 7.
  • the vertical electrode portion 9A of the loop electrode 7 is perpendicular to the mounting surface of the wireless IC module 6, the vertical electrode portion 9A of the loop electrode 7 is formed of the metal article 60. It is arranged so as to face perpendicular to.
  • FIG. 4 schematically shows an electromagnetic field distribution (magnetic field H, electric field E) generated by the loop electrode 7.
  • a broken line indicates a loop of the magnetic field H
  • a solid line indicates a loop of the electric field E.
  • the loop electrode 7 acts as a magnetic field antenna, and the magnetic field H is generated in parallel to the surface of the metal article 60 by the vertical electrode portion 9A of the loop electrode 7 and an electric field E perpendicular to the surface of the metal article 60 is generated. Induction, a magnetic field loop is induced by the electric field loop, and the electromagnetic field distribution is expanded by the chain.
  • the loop electrode 7 has been described as a transmitting antenna. However, the same effect is obtained when this acts as a receiving antenna due to the reversibility of the antenna. That is, the electromagnetic field induces a magnetic field loop, and this magnetic field loop induces an electric field E perpendicular to the surface of the metal article 60, and this electric field E generates a magnetic field H parallel to the surface of the metal article 60. And coupled with the loop electrode 7.
  • the wireless IC module 6 can function as an RFID system even if the article on which the wireless IC module 6 is mounted is a metal. That is, the wireless IC module 6 can cause the surface of the metal article 60 to act as a radiation plate. Further, even if the article on which the wireless IC module 6 is mounted is an article other than metal, for example, an electrolyte such as blood, miso, saline, soap, or the like, the same functions. Note that when the article is a metal, an electrolyte, or the like, current can pass through the surface of the article, so that transmission / reception can be performed from the side opposite to the surface on which the wireless IC module is mounted.
  • the amount of the generated magnetic field H increases.
  • the amount of induced electromagnetic field increases, and transmission / reception can be performed with high gain.
  • the gain of the loop electrodes 7 can be improved as the number of the loop electrodes 7 increases. This is because as the number of loop electrodes 7 increases, the amount of generated magnetic field and the amount of received magnetic field increase. Similarly, the wider the width of the loop electrode 7, the higher the gain. In addition, in order to ensure the passage of a magnetic field between the some loop electrodes 7, it is better to have a space
  • the common electrode 17 is formed on the bottom surface of the substrate, even if the wireless IC module 6 is mounted on the metal article 60, stray capacitance is unlikely to occur between the wireless IC module 6 and the metal article 60, and the wireless IC module 6 It is possible to suppress a change in the characteristics of.
  • a conductive paste is patterned and printed on a substrate 3 made of glass / epoxy, for example, and both end coupling portions 4 and 5 and a plurality of linear electrodes 8 are formed on the surface of the substrate 3, and a common electrode 17 is formed on the back surface.
  • a via hole penetrating the substrate 3 is formed at a position where the linear electrode 8 is formed, and a via hole conductor 9 is formed by filling the via hole with a conductive paste.
  • the via-hole conductor 9 connects the loop electrode 7 formed on the surface of the substrate 3 and the common electrode 17 formed on the back surface of the substrate 3.
  • the wireless IC module 6 is obtained by arranging the wireless IC 2 at the coupling portions 4 and 5 of the loop electrode 7.
  • the wireless IC 2 includes a wireless IC chip 10 and a power supply circuit board 20 as shown in FIG.
  • the wireless IC chip 10 includes a clock circuit, a logic circuit, a memory circuit, and the like, and necessary information is stored in the memory.
  • the wireless IC chip 10 is provided with a pair of input / output terminal electrodes and a pair of mounting terminal electrodes on the back surface, and the input / output terminal electrodes are provided on power supply terminal electrodes 42a and 42b (see FIG. 6) formed on the power supply circuit board 20.
  • the mounting terminal electrodes are electrically connected to the mounting electrodes 43a and 43b (see FIG. 6) via metal bumps or the like.
  • Inductive elements L1 and L2 are formed on the power supply circuit board 20, and are adhered with a resin adhesive 56 so as to oppose the both end coupling portions 4 and 5 of the loop electrode 7 respectively.
  • the inductance elements L1 and L2 are magnetically coupled in a reverse phase to widen the band, resonate at a frequency processed by the wireless IC chip 10, and are electromagnetically coupled to the loop electrode 7.
  • the power feeding circuit 21 matches the impedance of the wireless IC chip 10 with the impedance of the metal article 60 on which the wireless IC module 6 is mounted.
  • the power feeding circuit board 20 transmits a transmission signal (for example, a signal in the UHF frequency band) transmitted from the wireless IC chip 10 to the metal article 60 and from a signal received by the metal article 60.
  • a transmission signal for example, a signal in the UHF frequency band
  • a received signal having a predetermined frequency is selected and supplied to the wireless IC chip 10. Therefore, in the wireless IC module 6, the wireless IC chip 10 is operated by a signal received by the metal article 60, and a response signal from the wireless IC chip 10 is emitted from the metal article 60 to the outside.
  • the feeder circuit board 20 is obtained by laminating, pressing and firing ceramic sheets 41a to 41h made of a dielectric or magnetic material.
  • power supply terminal electrodes 42a and 42b, mounting electrodes 43a and 43b, and via-hole conductors 44a, 44b, 45a and 45b are formed on the uppermost sheet 41a.
  • wiring electrodes 46a and 46b constituting the inductance elements L1 and L2 are formed, and via-hole conductors 47a, 47b, 48a and 48b are formed as necessary. ing.
  • an inductance element L1 in which the wiring electrode 46a is spirally connected by the via hole conductor 47a is formed, and an inductance element in which the wiring electrode 46b is spirally connected by the via hole conductor is formed.
  • L2 is formed. Further, a capacitance is formed between the wiring electrodes 46a and 46b.
  • the end 46a-1 of the wiring electrode 46a on the sheet 41b is connected to the power supply terminal electrode 42a via the via-hole conductor 45a, and the end 46a-2 of the wiring electrode 46a on the sheet 41h is connected via the via-hole conductors 48a and 45b. Connected to the power supply terminal electrode 42b.
  • the end 46b-1 of the wiring electrode 46b on the sheet 41b is connected to the power supply terminal electrode 42b via the via hole conductor 44b, and the end 46b-2 of the wiring electrode 46b on the sheet 41h is connected via the via hole conductors 48b and 44a. Connected to the power supply terminal electrode 42a.
  • the inductance elements L1 and L2 are wound in opposite directions, the magnetic fields generated by the inductance elements L1 and L2 are offset. Since the magnetic field cancels out, it is necessary to lengthen the wiring electrodes 46a and 46b to some extent in order to obtain a desired inductance value. As a result, the Q value is lowered, so that the steepness of the resonance characteristics is lost, and the bandwidth is increased in the vicinity of the resonance frequency.
  • the inductance elements L1 and L2 are formed at different positions on the left and right when the feeder circuit board 20 is viewed through.
  • the magnetic fields generated by the inductance elements L1 and L2 are opposite to each other.
  • the inductance elements L1 and L2 may be electrically connected to the coupling portions 4 and 5.
  • the power supply circuit board 20 may be a multilayer board made of ceramic or resin, or may be a board on which a flexible sheet made of a dielectric such as polyimide or liquid crystal polymer is laminated.
  • the inductance elements L1 and L2 are built in the power supply circuit board 20, the power supply circuit 21 is less affected by the outside of the board, and fluctuations in radiation characteristics can be suppressed.
  • the power supply circuit board 20 is not necessarily required for the wireless IC 2 and may be a wireless IC chip itself. In this case, the wireless IC chip is directly coupled to the coupling portions 4 and 5 of the loop electrode 7.
  • the wireless IC 2 may be a wireless IC chip in which a power feeding circuit is formed.
  • FIGS. 7 to 9 show a wireless IC module 66 according to the second embodiment, in which FIG. 7A is a plan view, FIG. 7B is a bottom view, and FIG. 7C is a sectional view taken along line III-III in FIG.
  • the wireless IC module 66 includes the wireless IC 22, both end coupling portions 24 and 25, a plurality of linear electrodes 28, and via-hole conductors 29, as in the first embodiment.
  • the both-end coupling portions 24 and 25, the plurality of linear electrodes 28, and the via-hole conductor 29 are formed on the substrate 23.
  • the wireless IC module 66 does not have a common electrode on the back surface of the substrate 23 that is the mounting surface. Therefore, the both end coupling portions 24 and 25, the plurality of linear electrodes 28, and the via-hole conductor 29 constitute a loop electrode portion 71 that is a part of the loop electrode.
  • the wireless IC module 66 is attached to a predetermined surface of the metal article 61 to constitute a wireless IC device 660.
  • the via-hole conductor 29 and the metal surface of the metal article 61 are directly electrically connected.
  • the metal surface of the metal article 61 is a radiation electrode that acts as a radiator.
  • the metal surface of the metal article 61 is also used as a part of the loop electrode. That is, the loop electrode portion 71 and the surface of the metal article 61 constitute a loop electrode as indicated by L in the figure, and this is coupled to the wireless IC.
  • the via-hole conductor 29 constituting the loop electrode is a vertical electrode portion 29 ⁇ / b> A formed so as to be perpendicular to the metal surface of the metal article 61.
  • the loop electrode formed by the loop electrode portion 71 and the surface of the metal article 61 acts as a magnetic field antenna, and is combined with the metal article 61 to have the same action as that shown in FIG.
  • the surface of the metal article 61 acts as an antenna radiator.
  • FIG. 10 shows a wireless IC module 600 according to the third embodiment, where (A) is a plan view, (B) is a bottom view, and (C) is a side view.
  • the wireless IC module 600 includes a wireless IC 200, both end coupling portions 400 and 500, a plurality of linear electrodes 800, and a common electrode 170, but is different from the first embodiment. Since it is covered with a polyethylene terephthalate (PET) film 303, it is indicated by a broken line.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the wireless IC module 600 does not have a via hole conductor. Therefore, the linear electrode 800 is connected to the common electrode 170 through the side surface of the substrate 300. That is, the loop-shaped electrode 700 is constituted by the double-end coupling portions 400 and 500, the linear electrode 800, and the common electrode 170, which are electrodes.
  • the linear electrode 800 formed perpendicular to the bottom surface of the substrate 300, which is a mounting surface, is the vertical electrode portion 900A.
  • a plurality of loop electrodes 700 are formed and there are a plurality of vertical electrode portions 900A, communication can be performed with high gain.
  • a method of manufacturing the wireless IC module 600 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • a substrate 300 such as a polyethyleneimine (PEI) substrate in which a recess 301 for placing the wireless IC 200 is formed, and a PET film 303 on which a metal thin film is patterned and deposited are formed.
  • PEI polyethyleneimine
  • a metal plate 701 which is a metal thin film on the PET film 303 is formed with double-end coupling portions 400, 500, a plurality of linear electrodes 800, and a common electrode 170, which later constitute a loop electrode.
  • the plurality of linear electrodes 800 are formed with a bent portion 801 at a position in contact with a corner portion of the substrate 300 in order to facilitate the bending.
  • the substrate 300 is placed on the PET film 303. Specifically, the substrate 300 is disposed on the common electrode 170. Then, the wireless IC 200 is disposed in the recess 301 of the substrate 300. At this time, in order to mount (adhere) the wireless IC 200 and the metal plate 701, the terminal of the wireless IC 200 may be faced up.
  • the PET film 303 is bent so as to wrap the substrate 300.
  • the metal plate 701 is bent to form a loop, thereby forming the loop electrode 700.
  • the wireless IC module 600 is obtained by mounting (adhering) the both-end coupling portions 400 and 500 and the terminals of the wireless IC 200.
  • the wireless IC module can be formed by a simple method.
  • the PET film 303 is bent so that the metal plate 701 contacts the substrate 300.
  • the PET film 303 may be bent so that the metal plate 701 faces outward.
  • the common electrode 170 is formed on the bottom surface of the substrate 300, formation of stray capacitance with the metal article can be suppressed.
  • FIG. 12 shows a wireless IC module 610 which is a modification of the wireless IC module 600 of the third embodiment, where (A) is a plan view and (B) is a bottom view.
  • the wireless IC module 610 is basically the same as that of the third embodiment, but an auxiliary electrode 171 is formed on the back surface as shown in FIG.
  • the auxiliary electrode 171 is connected to the common electrode 170 via a via-hole conductor 910 formed on the PET film 303.
  • the stray capacitance between the wireless IC module 610 and the metal article may be suppressed by forming the auxiliary electrode 171 on the back surface of the wireless IC module 610.
  • FIG. 13 shows a wireless IC module 620 according to the fourth embodiment.
  • the wireless IC module 620 includes a wireless IC 220, a plurality of linear electrodes 820, and a common electrode 370, as in the third embodiment. However, in the wireless IC module 620, unlike the third embodiment, these are molded with the resin 320. Therefore, the wireless IC 220, the plurality of linear electrodes 820, and the common electrode 370 are indicated by broken lines.
  • a loop electrode 720 is configured by a both-end coupling portion, a plurality of linear electrodes 820, and a common electrode 370 that are not illustrated in FIG. 13.
  • the linear electrode 820 formed perpendicular to the bottom surface, which is the mounting surface of the wireless IC module 620, is a vertical electrode portion, and thus functions as an RFID system even if the mounted article is a metal. be able to.
  • a plurality of loop electrodes 720 are formed and there are a plurality of vertical electrode portions, communication can be performed with high gain.
  • a metal plate 721 having a thickness of about 15 to 150 ⁇ m (phosphorous bronze called a hoop material can be preferably used, and aluminum or the like may be used) is punched out. Patterning is performed by processing, etching, or the like. Since the metal plate 721 becomes a loop electrode 720 by later processing, the metal plate 721 includes both end coupling portions 420 and 520, a plurality of linear electrodes 820, and a common electrode 370. The plurality of linear electrodes 820 are formed with bent portions 821 for facilitating the bending process.
  • the metal plate 721 is bent so as to draw a loop to form a loop electrode 720.
  • the wireless IC 220 is mounted (adhered) on the coupling portions 420 and 520 of the loop electrode 720. Then, the wireless IC module 620 is formed by molding the loop electrode 720 and the wireless IC 220 with resin.
  • the wireless IC module 620 can be formed by a simple method.
  • FIG. 15 shows a wireless IC module 630 according to the fifth embodiment, where (A) is a plan view and (B) is a bottom view.
  • the wireless IC module 630 includes a wireless IC 230, a plurality of linear electrodes 830, and a common electrode 470, as in the third embodiment.
  • the both-end coupling portion, the plurality of linear electrodes 830, and the common electrode 470 which are not illustrated in FIG. That is, the wireless IC module 630 includes two common electrodes 470, and the common electrodes 470 are capacitively coupled to form a loop electrode 730. As shown in FIG. 15B, the two common electrodes 470 overlap each other through the insulating layer on the back surface of the substrate 330 and are capacitively coupled.
  • the loop electrode 730 can be configured without conducting the conductive connection between the joints at both ends, the plurality of linear electrodes 830, and the common electrode 470.
  • a substrate 330 and a PET film 333 deposited by patterning a metal thin film are prepared.
  • a metal plate 731 which is a metal thin film on the PET film 333 is formed with both end coupling portions 430 and 530, a plurality of linear electrodes 830, and two common electrodes 470, which later constitute a loop electrode.
  • the adhesive agent is apply
  • the plurality of linear electrodes 830 are formed with bent portions 831 at positions where they come into contact with corner portions of the substrate 330 in order to facilitate bending.
  • the PET film 333 is placed on the substrate 330 so that the back surface of the PET film 333 is facing down. Then, the PET film 333 is bent so as to wrap the substrate 330. As a result, the metal plate 731 is bent to form a loop, thereby forming a loop electrode 730. At this time, the two common electrodes 470 overlap and capacitively couple via the PET film 333 on the back surface of the substrate 330. In addition, since the adhesive is applied to the back surface of the PET film 333, the PET film 333 can be brought into close contact with the substrate 330 and the two common electrodes 470 can be brought into close contact with each other.
  • the wireless IC 230 is mounted on the both-end coupling portions 430 and 530, and the both-end coupling portions 430 and 530 and the terminals of the wireless IC 230 are mounted (adhered), whereby the wireless IC module 630 is obtained.
  • the wireless IC module 630 can be manufactured very easily. That is, in the method of manufacturing the wireless IC module 630 of the present embodiment, the loop electrode 730 is formed by capacitive coupling, and the common electrode 470 only needs to partially overlap, so the loop electrode 730 is formed. The accuracy of the alignment is not required. Further, in the method for manufacturing the wireless IC module 630 of this embodiment, the common electrode 470 only needs to partially overlap, and the overlapping area can be adjusted as appropriate, so even if the size and thickness of the substrate 330 are different. A wireless IC module can be manufactured using the same PET film 333.
  • the loop electrode 730 is constituted by a both-end coupling portion (not shown) and a plurality of linear electrodes 830, and the linear electrodes 830 are capacitively coupled to constitute a loop electrode 730. May be. Further, the loop electrode 730 may be configured by capacitively coupling the common electrode and the linear electrode.
  • FIG. 18 shows a wireless IC module 640 according to the sixth embodiment.
  • the wireless IC module 640 includes a wireless IC 240 that processes a predetermined wireless signal, and a loop electrode 740.
  • the loop electrode 740 includes a pair of planar electrodes 840 formed on the surface of the substrate 340, a common electrode 570 formed on the bottom surface of the substrate 340, and a plurality of via-hole conductors 39 that electrically connect the electrodes 840 and 570.
  • Have The wireless IC 240 is electromagnetically coupled (may be directly connected) to the coupling portions 440 and 540 formed on each of the pair of planar electrodes 840.
  • the bottom surface on which the common electrode 570 is formed is a mounting surface to be mounted on the article, and the mounting state on the article is the same as in the first embodiment.
  • the operating principle of the wireless IC module 640 is also as described in the first embodiment.
  • the electrodes 840 and 570 may be electrically connected by forming a plurality of electrodes (vertical electrode portions) on the side surface of the substrate 340.
  • FIG. 19 shows a wireless IC device 166 according to the seventh embodiment.
  • the wireless IC module 106 is mounted on a predetermined surface inside the cylindrical metal article 160, and the loop electrode 107 of the wireless IC module 106 is connected to the surface of the metal article 160. It is configured by electromagnetic field coupling.
  • the metal article 160 is disposed across the loop electrode 107 so as to face the loop electrode 107.
  • the surface of the article 160 is bonded. That is, in the first to sixth embodiments, a plurality of loop electrodes are formed and the number of vertical electrode portions with respect to the radiation electrode is increased to increase the amount of the magnetic field coupled to the radiation electrode. In the present embodiment, a plurality of positions of the loop electrode 107 are used as a mounting surface, thereby increasing the number of vertical electrode portions with respect to the radiation electrode and increasing the amount of magnetic field coupled to the radiation electrode.
  • the loop electrode 107 has a rectangular loop, and two opposing plate-like electrode surfaces 110 positioned perpendicular to the coupling surface having the coupling portions 140 and 150 coupled to the wireless IC 102. Is in contact with the inside of the cylindrical metal article 160. The two opposing electrode surfaces 110 are bonded to the metal article 160 with a non-conductive adhesive or the like. As a result, the coupling surface coupled to the wireless IC 102 and a plane parallel to the coupling surface are perpendicular to the surface of the metal article 160, which becomes the vertical electrode unit 109.
  • the loop electrode 107 is disposed inside the cylindrical metal article 160, and the metal article 160 and the loop electrode 107 are bonded at a plurality of locations. There will be four. That is, there are two adhesion portions (the electrode surface 110 is configured) between the metal article 160 and the loop electrode 107, two vertical electrode portions 109 with respect to the first adhesion portion, and vertical electrode portions with respect to the second adhesion portion. Since there are two 109, there are four vertical electrode portions 109 for the metal article 160. Since there are many vertical electrode portions 109 with respect to the metal article 160, the amount of the magnetic field coupled to the metal article 160 is increased, and transmission / reception can be performed with high gain. In this embodiment, since the vertical electrode portion 109 is formed so as to straddle the space inside the cylindrical metal article 160, it can be efficiently coupled to the magnetic field generated inside the cylindrical metal article 160. , Transmission and reception can be performed with high gain.
  • the loop electrode 107 and the metal article 160 may be coupled by a conductive connection.
  • the wireless IC module 106 is attached to the inside of the cylindrical metal article 160.
  • the electromagnetic field generated inside the cylindrical metal article is propagated to the outside, Can be coupled to the electromagnetic field.
  • the wireless IC device, the wireless IC module, and the manufacturing method of the wireless IC module according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed within the scope of the gist.
  • the wireless IC module can be mounted on an article having another shape.
  • signals can be received from any direction and signals can be transmitted in any direction.
  • the wireless IC module is mounted on the outside of the article.
  • the hole If an electromagnetic field communication unit such as a gap is formed, it can function as an RFID system.
  • the plurality of loop electrodes may not be provided with a common electrode to which the plurality of loop electrodes are connected, and may be configured by both end coupling portions and a plurality of linear electrodes.
  • the impedance between the wireless IC and the radiation electrode may be matched by a loop electrode.
  • the substrate on which the loop electrode is formed and the resin for molding the loop electrode may contain ferrite.
  • ferrite When ferrite is contained, the amount of magnetic field generated from the loop electrode increases, and transmission / reception can be performed with high gain.
  • the present invention is useful for wireless IC devices and wireless IC modules.
  • the present invention is a non-contact type even if it is attached to an article containing metal, moisture, salt, etc. without impairing the size and thickness. It is excellent in that it functions as an RFID system.

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Abstract

　金属物品に搭載してもＲＦＩＤシステムとして機能する無線ＩＣモジュールを提供する。　無線ＩＣモジュール（６）の搭載面に対して、ループ状電極（７）のループ面がほぼ垂直に向くように、ループ状電極（７）を形成する。ループ状電極（７）は磁界アンテナとして作用し、金属物品（６０）と電磁界結合して金属物品（６０）の表面がアンテナの放射体として作用する。

Description

無線ＩＣデバイス、無線ＩＣモジュール、および無線ＩＣモジュールの製造方法
　本発明は、無線ＩＣデバイス、特に、非接触でデータ通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線ＩＣデバイス、無線ＩＣモジュール、および、無線ＩＣモジュールの製造方法に関する。
　近年、物品を管理するための情報を電子的に記憶し、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップと、この無線ＩＣチップとリーダライタとの間で無線信号の送受信を行うアンテナとを備えた無線ＩＣデバイスが開発されている。このような無線ＩＣデバイスを用いたシステムはＲＦＩＤシステムと呼ばれ、無線ＩＣデバイス（カード、タグ、インレットなどの形態をとる）と、これに対して読み書きを行うリーダライタとの組み合わせにより、個体認証やデータの送受信に利用可能である。
　ところで、このような非接触型のＲＦＩＤシステムにおいては、無線ＩＣデバイスを添付する対象物である物品が、金属、水分、塩分などを含むものである場合、物品に渦電流が生じ、その渦電流による影響でアンテナが正常に動作しない場合がある。すなわち、物品にアンテナを平面的に貼付すると、前記渦電流で電磁波が吸収されてしまうため、情報の送受信が不良または不可能になることがある。そして、この不具合は、高周波帯で動作する無線ＩＣデバイスにおいて特に顕著であった。
　そこで、例えばＨＦ帯で動作する無線ＩＣデバイスでは、特許文献１～３に開示されているように、アンテナと物品との間に磁性部材を配置する手法がある。また、ＵＨＦ帯で動作する無線ＩＣデバイスでは、特許文献４，５に開示されているように、アンテナを物品から離間して配置する手法がある。
　しかしながら、アンテナと物品との間に磁性部材を配置したり、アンテナを物品から離間したりする手法では、多様な用途に適用するために要求されている、小型・薄型化に対応できないという問題があった。
特開２００４－３０４３７０号公報 特開２００５－３４０７５９号公報 特開２００６－１３９７６号公報 特開２００７－１７２３６９号公報 特開２００７－１７２５２７号公報
　そこで、本発明の目的は、小型・薄型化を損なうことなく、金属・水分・塩分などを含む物品に貼付しても非接触型のＲＩＦＤシステムとして機能する無線ＩＣデバイス、無線ＩＣモジュール、および、無線ＩＣモジュールの製造方法を提供することにある。
　前記課題を解決するために、本発明の第１の形態である無線ＩＣデバイスは、所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、放射体として作用する放射電極と、前記放射電極の面に対して垂直にある垂直電極部を複数有し、該垂直電極部を含む電極をループ状に形成した、前記無線ＩＣおよび前記放射電極と結合するループ状電極と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明の第２の形態である無線ＩＣモジュールは、所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣと結合されたループ状電極と、を備えた無線ＩＣモジュールであって、前記ループ状電極は、前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して垂直にある垂直電極部を複数有していることを特徴とする。
　また、本発明の第３の形態である無線ＩＣモジュールの製造方法は、所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣと結合されたループ状電極と、を備えた無線ＩＣモジュールの製造方法であって、線状電極をパターニングした金属板を用意する工程と、前記金属板を基板に巻きつけながら折り曲げて、前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して垂直である複数の垂直電極部を有する、ループ状電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明の第４の形態である無線ＩＣモジュールの製造方法は、所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣと結合されたループ状電極と、を備えた無線ＩＣモジュールの製造方法であって、線状電極をパターニングした金属板を用意する工程と、前記金属板を基板に巻きつけながら折り曲げて、前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して垂直である複数の垂直電極部を有する、ループ状電極を形成する工程と、前記折り曲げた金属板を樹脂でモールドする工程と、を備えたことを特徴とする。
　前記無線ＩＣデバイスにおいて、無線ＩＣおよび放射電極と結合するループ状電極は、ループ状電極を構成する垂直電極部が放射電極に対して垂直にあるので、放射電極に対して平行に磁界が形成される。これにより、放射電極に対して垂直に電界が誘起され、この電界ループによって磁界ループが誘起され、その連鎖により電磁界分布が広がる。
　また、垂直電極部が複数形成されているので、発生する磁界が多くなり、高い利得によって通信することができる。
　本発明によれば、無線ＩＣデバイスおよび／または無線ＩＣモジュールの小型・薄型化を維持するとともに、金属、水分、塩分などを含む物品に搭載しても非接触型のＲＦＩＤシステムとして機能させることができる。
第１実施例である無線ＩＣモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のI－I線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のII－II線断面図である。 第１実施例である無線ＩＣモジュールおよびそれを備えた物品の構成を示す図である。 図２に示した無線ＩＣモジュールの主要部の拡大図である。 図２に示した金属物品表面の無線ＩＣモジュール付近の電磁界分布を示す概略図である。 第１実施例である無線ＩＣモジュールの無線ＩＣを示す図である。 第１実施例である無線ＩＣモジュールの給電回路基板の積層構造を示す分解図である。 第２実施例である無線ＩＣモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のIII－III線断面図である。 第２実施例である無線ＩＣデバイスを示す図である。 図８に示した無線ＩＣデバイスの主要部の拡大図である。 第３実施例である無線ＩＣモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は側面図である。 第３実施例である無線ＩＣモジュールの製造方法を示す図である。 第３実施例の変形例である無線ＩＣモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図である。 第４実施例である無線ＩＣモジュールを示す図である。 第４実施例である無線ＩＣモジュールの製造方法を示す図である。 第５実施例である無線ＩＣモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図である。 第５実施例である無線ＩＣモジュールの製造方法を示す図である。 第５実施例の変形例である無線ＩＣモジュールを示す図である。 第６実施例である無線ＩＣモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のIV－IV線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のV－V線断面図である。 第７実施例である無線ＩＣデバイスを示す図である。 第７実施例の変形例である無線ＩＣデバイスを示す図である。
　以下、本発明に係る無線ＩＣモジュール、無線ＩＣデバイス、および無線ＩＣモジュールの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　（第１実施例、図１～図６参照）
　図１は、第１実施例である無線ＩＣモジュール６を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のI－I線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のII－II線断面図である。
　無線ＩＣモジュール６は、所定の無線信号を処理する無線ＩＣ２と、ループ状電極７とを備える。無線ＩＣ２は、ループ状電極７の両端結合部４，５上に配置され、無線ＩＣ２とループ状電極７とは電磁界結合している。なお、無線ＩＣ２とループ状電極７は電気的に直接接続（ＤＣ接続）されていてもよい。
　ループ状電極７は、電極、すなわち、基板３上に形成された両端結合部４，５と線状電極８、基板３に形成されたビアホール導体９、および、基板３の底面に形成された共通電極１７を有する。線状電極８およびビアホール導体９は、基板上に、両端結合部４，５を挟んで左右対称に形成されている。そして、例えば、結合部５→線状電極８ｂ→ビアホール導体９ｂ→共通電極１７→ビアホール導体９ａ→線状電極８ａ→結合部４というように、電極がループを描いてループ状電極７を構成する。本実施例において、無線ＩＣモジュール６は、共通電極１７が形成された底面が、物品に搭載される搭載面となり、ビアホール導体９が、無線ＩＣモジュール６の搭載面に対して垂直となるので、ビアホール導体９が、垂直電極部である。
　前述のように、ループ状電極７は、両端結合部４，５、線状電極８、ビアホール導体９、共通電極１７によって構成されるが、線状電極８およびビアホール導体９が複数形成されているので、ループ状電極７も複数形成されていることになる。すなわち、線状電極８およびビアホール導体９は、基板３上に、結合部４，５を挟んで左右にそれぞれ複数形成され、左右の複数の線状電極８は、それぞれ平行に配列されている。複数の線状電極８は、左右でそれぞれ並列に接続され、両端結合部４，５に接続されて無線ＩＣ２と結合している。また、複数の線状電極８は、複数のビアホール導体９を介して、基板３の底面に形成された共通電極１７に接続している。これによって、ループ状電極７は、複数のループを形成する。
　図２は、無線ＩＣモジュール６を金属物品６０の所定の面に対して取り付けた図である。そして、図３は、無線ＩＣモジュール６を拡大した図である。なお、図２および図３では、無線ＩＣモジュール６を模式的に図示している。例えば、図２および図３では、ループ状電極７が模式的に単数しか図示されていないが、実際にはループ状電極７が複数ある。図３に示されているように、ループ状電極７の垂直電極部９Ａは、無線ＩＣモジュール６の搭載面に対して垂直であるので、ループ状電極７の垂直電極部９Ａは、金属物品６０に対して垂直に向くように配置される。
　ここで、本無線ＩＣモジュール６の動作原理について、図４を参照して説明する。図４は、ループ状電極７によって生じる電磁界分布（磁界Ｈ、電界Ｅ）を概略的に示している。図中破線は、磁界Ｈのループ、実線は電界Ｅのループをそれぞれ示している。
　ループ状電極７は磁界アンテナとして作用し、ループ状電極７の垂直電極部９Ａによって磁界Ｈは金属物品６０の表面に対して平行に発生し、金属物品６０の面に対して垂直な電界Ｅを誘起し、この電界ループによって磁界ループを誘起し、その連鎖により電磁界分布が広がる。
　なお、前述の例ではループ状電極７を送信アンテナとして説明したが、アンテナの可逆性により、これが受信アンテナとして作用する場合にも同様に作用する。すなわち、電磁界が磁界ループを誘起し、この磁界ループが金属物品６０の面に対して垂直な電界Ｅを誘起し、この電界Ｅが、金属物品６０の表面に対して平行な磁界Ｈを発生させ、ループ状電極７と結合する。
　このように、無線ＩＣモジュール６は、無線ＩＣモジュール６を搭載する物品が、金属であってもＲＦＩＤシステムとして機能することができる。すなわち、無線ＩＣモジュール６は、金属物品６０の表面を、放射板として作用させることができる。また、無線ＩＣモジュール６を搭載する物品が、金属以外の物品、例えば、血液・味噌・食塩水・石鹸などの電解液であっても同様に機能する。なお、物品が金属や電解液などであると、電流が物品の表面を通ることができるので、無線ＩＣモジュールを搭載した面と反対側から送受信を行うことができる。
　また、ループ状電極７が複数形成されていて、垂直電極部９Ａを複数有するので、発生する磁界Ｈの量が多くなる。これにより、誘起される電磁界の量も多くなり、高い利得で送受信を行うことができる。
　なお、ループ状電極７は、その本数が多いほど利得を向上することができる。これは、ループ状電極７が多いほど、発生する磁界の量および受け取る磁界の量が多くなるからである。また、同様に、ループ状電極７の幅が広いほど、利得を向上することができる。なお、複数のループ状電極７の間は、磁界の通り道を確保するため、一定以上の間隔がある方がよい。
　また、基板の底面に共通電極１７を形成しているので、無線ＩＣモジュール６を金属物品６０に搭載しても、無線ＩＣモジュール６と金属物品６０間で浮遊容量が生じにくく、無線ＩＣモジュール６の特性が変化することを抑制することができる。
　次に、本実施例の無線ＩＣモジュール６の製造方法の一例について説明する。
　本実施例では、まず、例えばガラス／エポキシ製などの基板３に導電ペーストをパターニングして印刷し、基板３の表面に両端結合部４，５および複数の線状電極８、裏面に共通電極１７を形成する。そして、その後に、線状電極８を形成した箇所に、基板３を貫通するビアホールを形成し、ビアホールに導電ペーストを充填することによりビアホール導体９を形成する。ビアホール導体９により、基板３の表面に形成したループ状電極７と、基板３の裏面に形成した共通電極１７とが接続される。
　そして、ループ状電極７の結合部４，５に、無線ＩＣ２を配置することで、無線ＩＣモジュール６が得られる。
　以下、無線ＩＣ２について説明する。
　無線ＩＣ２は、図５に示されているように、無線ＩＣチップ１０と給電回路基板２０を有する。無線ＩＣチップ１０は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされている。無線ＩＣチップ１０は、裏面に一対の入出力端子電極および一対の実装用端子電極が設けられ、入出力端子電極は給電回路基板２０上に形成した給電端子電極４２ａ，４２ｂ（図６参照）に、実装用端子電極は実装電極４３ａ，４３ｂ（図６参照）に金属バンプなどを介して電気的に接続されている。給電回路基板２０には、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２が形成され、ループ状電極７の両端結合部４，５にそれぞれ対向するように樹脂接着剤５６にて貼着されている。
　インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は逆相で磁気結合して広帯域化され、無線ＩＣチップ１０が処理する周波数に共振し、かつ、ループ状電極７と電磁界結合している。また、給電回路２１は無線ＩＣチップ１０のインピーダンスと無線ＩＣモジュール６を搭載する金属物品６０のインピーダンスとのマッチングを図っている。
　従って、給電回路基板２０は、無線ＩＣチップ１０から発信された所定の周波数を有する送信信号（例えば、ＵＨＦ周波数帯の信号）を金属物品６０に伝達し、かつ、金属物品６０で受信した信号から所定の周波数を有する受信信号を選択し、無線ＩＣチップ１０に供給する。それゆえ、この無線ＩＣモジュール６は、金属物品６０で受信した信号によって無線ＩＣチップ１０が動作され、該無線ＩＣチップ１０からの応答信号が金属物品６０から外部に放射される。
　給電回路基板２０は、図６に示すように、誘電体あるいは磁性体からなるセラミックシート４１ａ～４１ｈを積層、圧着、焼成したものである。最上層のシート４１ａには、給電端子電極４２ａ，４２ｂ、実装電極４３ａ，４３ｂ、ビアホール導体４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂが形成されている。２層目～８層目のシート４１ｂ～４１ｈには、それぞれ、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を構成する配線電極４６ａ，４６ｂが形成され、必要に応じてビアホール導体４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂが形成されている。
　以上のシート４１ａ～４１ｈを積層することにより、配線電極４６ａがビアホール導体４７ａにて螺旋状に接続されたインダクタンス素子Ｌ１が形成され、配線電極４６ｂがビアホール導体にて螺旋状に接続されたインダクタンス素子Ｌ２が形成される。また、配線電極４６ａ，４６ｂの線間にキャパシタンスが形成される。
　シート４１ｂ上の配線電極４６ａの端部４６ａ－１はビアホール導体４５ａを介して給電端子電極４２ａに接続され、シート４１ｈ上の配線電極４６ａの端部４６ａ－２はビアホール導体４８ａ，４５ｂを介して給電端子電極４２ｂに接続される。シート４１ｂ上の配線電極４６ｂの端部４６ｂ－１はビアホール導体４４ｂを介して給電端子電極４２ｂに接続され、シート４１ｈ上の配線電極４６ｂの端部４６ｂ－２はビアホール導体４８ｂ，４４ａを介して給電端子電極４２ａに接続される。
　以上の給電回路２１において、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ逆方向に巻かれているため、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２で発生する磁界が相殺される。磁界が相殺されるため、所望のインダクタンス値を得るためには配線電極４６ａ，４６ｂをある程度長くする必要がある。これにてＱ値が低くなるので共振特性の急峻性がなくなり、共振周波数付近で広帯域化することになる。
　インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は、給電回路基板２０を平面透視したときに、左右の異なる位置に形成されている。また、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２で発生する磁界はそれぞれ逆向きになる。これにて、給電回路２１をループ状電極７の結合部４，５に結合させたとき、結合部４，５には逆向きの電流が励起され、ループ状電極７を介して信号を送受信することができる。なお、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２を結合部４，５に電気的に接続させてもよい。
　なお、給電回路基板２０は、セラミックまたは樹脂からなる多層基板であってもよく、あるいは、ポリイミドや液晶ポリマなどの誘電体からなるフレキシブルなシートを積層した基板であってもよい。特に、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２が給電回路基板２０に内蔵されることで、給電回路２１が基板外部の影響を受けにくくなり、放射特性の変動を抑制できる。
　なお、無線ＩＣ２に、給電回路基板２０は必ずしも必要ではなく、無線ＩＣチップそのものであってもよい。この場合には、無線ＩＣチップが直接にループ状電極７の結合部４，５に結合される。また、無線ＩＣ２は、給電回路が形成された無線ＩＣチップであってもよい。
　（第２実施例、図７～図９参照）
　図７は、第２実施例である無線ＩＣモジュール６６を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のIII－III線断面図である。
　第２実施例である無線ＩＣモジュール６６は、第１実施例と同様に、無線ＩＣ２２、両端結合部２４，２５、複数の線状電極２８、ビアホール導体２９を有する。そして、両端結合部２４，２５、複数の線状電極２８、ビアホール導体２９は、基板２３に形成されている。しかし、第１実施例と異なり、無線ＩＣモジュール６６は、その搭載面である基板２３の裏面に共通電極を有していない。よって、両端結合部２４，２５、複数の線状電極２８、ビアホール導体２９は、ループ状電極の一部であるループ状電極部７１を構成する。
　図８に示されるように、無線ＩＣモジュール６６は、金属物品６１の所定の面に対して取り付けられ、無線ＩＣデバイス６６０を構成する。無線ＩＣモジュール６６を金属物品６１に取り付けることによって、ビアホール導体２９と金属物品６１の金属面とが電気的に直接導通する。金属物品６１の金属面は、放射体として作用する放射電極である。これにより、金属物品６１の金属面を、ループ状電極の一部に兼用する。すなわち、ループ状電極部７１と金属物品６１の表面とによって、図中Ｌで示すようにループ状電極を構成し、これを無線ＩＣと結合させている。なお、ループ状電極を構成するビアホール導体２９は、金属物品６１の金属面に対して垂直になるように形成された、垂直電極部２９Ａである。
　このような構成であっても、ループ状電極部７１と金属物品６１の表面とによるループ状電極は磁界アンテナとして作用し、金属物品６１と結合して、図４に示したものと同様の作用により、金属物品６１の表面がアンテナの放射体として作用する。
　なお、ループ状電極が複数形成されていて、垂直電極部２９Ａを複数有するので、高い利得で送受信を行うことができることも、第１実施例と同様である。
　（第３実施例、図１０～図１２参照）
　図１０は、第３実施例である無線ＩＣモジュール６００を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は側面図である。
　第３実施例である無線ＩＣモジュール６００は、第１実施例と同様に、無線ＩＣ２００、両端結合部４００，５００、複数の線状電極８００、共通電極１７０を有するが、第１実施例と異なり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム３０３で覆われているため、破線で示している。また、無線ＩＣモジュール６００は、ビアホール導体を有していない。よって、線状電極８００が、基板３００の側面をとおって、共通電極１７０と接続されている。すなわち、電極である、両端結合部４００，５００、線状電極８００および共通電極１７０によって、ループ状電極７００を構成している。
　無線ＩＣモジュール６００において、搭載面である基板３００の底面に対して垂直に形成された線状電極８００が、垂直電極部９００Ａであり、これによって、搭載する物品が金属であってもＲＦＩＤシステムとして機能することができる。また、ループ状電極７００が複数形成されていて、垂直電極部９００Ａが複数あるので、高い利得で通信を行うことができる。
　第３実施例である無線ＩＣモジュール６００の製造方法を、図１１を用いて説明する。
　まず、図１１（Ａ）に示すように、無線ＩＣ２００を配置するための凹部３０１を形成した、例えばポリエチレンイミン（ＰＥＩ）基板などの基板３００と、金属薄膜をパターニングして蒸着したＰＥＴフィルム３０３とを用意する。
　ＰＥＴフィルム３０３上の金属薄膜である金属板７０１には、両端結合部４００，５００、複数の線状電極８００、共通電極１７０が形成され、これらは後にループ状電極を構成する。複数の線状電極８００には、折り曲げを容易にするため、基板３００の角部に接触する位置に折り曲げ部８０１が形成されている。
　次に、図１１（Ｂ）に示すように、ＰＥＴフィルム３０３上に、基板３００を配置する。具体的には、共通電極１７０上に、基板３００を配置する。そして、基板３００の凹部３０１に、無線ＩＣ２００を配置する。このとき、無線ＩＣ２００と金属板７０１とを実装（接着）するために、無線ＩＣ２００の端子を上向けておくとよい。
　そして、基板３００を包み込むように、ＰＥＴフィルム３０３を折り曲げる。これにより、金属板７０１が折り曲げられ、ループを形成し、ループ状電極７００となる。そして、両端結合部４００、５００と、無線ＩＣ２００の端子とを実装（接着）することにより、無線ＩＣモジュール６００となる。
　この方法によると、簡易な方法で、無線ＩＣモジュールを形成することができる。
　なお、前記製造方法では、金属板７０１が基板３００と接触するようにＰＥＴフィルム３０３を折り曲げたが、金属板７０１が外側に向くようにＰＥＴフィルム３０３を折り曲げてもよい。この場合には、共通電極１７０が、基板３００の底面に形成されることになるので、金属物品との浮遊容量が形成されることを抑制することができる。
　図１２は、第３実施例の無線ＩＣモジュール６００の変形例である無線ＩＣモジュール６１０を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図である。
　無線ＩＣモジュール６１０は、基本的には、第３実施例と同様であるが、図１２（Ｂ）に示されているように、裏面に補助電極１７１が形成されている。補助電極１７１は、ＰＥＴフィルム３０３に形成されたビアホール導体９１０を介して、共通電極１７０と接続されている。
　このように、無線ＩＣモジュール６１０の裏面に補助電極１７１を形成することにより、無線ＩＣモジュール６１０と金属物品との間の浮遊容量を抑制してもよい。
　（第４実施例、図１３および図１４参照）
　図１３は、第４実施例である無線ＩＣモジュール６２０を示す。
　第４実施例である無線ＩＣモジュール６２０は、第３実施例と同様に、無線ＩＣ２２０、複数の線状電極８２０、共通電極３７０を有する。しかし、無線ＩＣモジュール６２０では、第３実施例と異なり、これらが樹脂３２０でモールドされている。そのため、無線ＩＣ２２０、複数の線状電極８２０、共通電極３７０を破線で示している。
　無線ＩＣモジュール６２０においても、図１３に図示されていない両端結合部、複数の線状電極８２０、共通電極３７０により、ループ状電極７２０を構成する。そして、無線ＩＣモジュール６２０の搭載面である底面に対して垂直に形成された線状電極８２０が、垂直電極部であり、これにより、搭載する物品が、金属であってもＲＦＩＤシステムとして機能することができる。また、ループ状電極７２０が複数形成されていて、垂直電極部が複数あるので、高い利得で通信を行うことができる。
　第４実施例である無線ＩＣモジュール６２０の製造方法を、図１４を用いて説明する。
　まず、図１４（Ａ）に示すように、厚さ１５～１５０μｍ程度の金属板７２１（フープ材と称されるリン青銅を好適に用いることができ、アルミニウムなどであってもよい）を、打ち抜き加工、エッチング加工などでパターニングする。金属板７２１は、後の加工によりループ状電極７２０となるので、両端結合部４２０，５２０、複数の線状電極８２０、共通電極３７０を有する。なお、複数の線状電極８２０には、折り曲げ加工を容易にするための折り曲げ部８２１が形成されている。
　次に、図１４（Ｂ）に示すように、金属板７２１をループを描くように折り曲げて、ループ状電極７２０を形成する。
　次に、図１４（Ｃ）に示すように、ループ状電極７２０の結合部４２０，５２０上に無線ＩＣ２２０を実装（接着）する。そして、ループ状電極７２０および無線ＩＣ２２０を樹脂でモールドすることにより、無線ＩＣモジュール６２０となる。
　この方法によっても、簡易な方法で、無線ＩＣモジュール６２０を形成することができる。
　なお、共通電極３７０が露出するように、樹脂をモールドすると、無線ＩＣモジュール６２０を金属物品に搭載しても、無線ＩＣモジュール６２０と金属物品との間で浮遊容量が生じにくく、無線ＩＣモジュール６２０の特性が変化することを抑制することができる。
　（第５実施例、図１５～図１７参照）
　図１５は、第５実施例である無線ＩＣモジュール６３０を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図である。
　第５実施例である無線ＩＣモジュール６３０は、第３実施例と同様に、無線ＩＣ２３０、複数の線状電極８３０、共通電極４７０を有する。しかし、無線ＩＣモジュール６３０では、第３実施例と異なり、図１５に図示されていない両端結合部、複数の線状電極８３０、共通電極４７０が導通接続していない。すなわち、無線ＩＣモジュール６３０は、２つの共通電極４７０を有し、これら共通電極４７０が容量結合することによってループ状電極７３０を構成している。図１５（Ｂ）に示されているように、２つの共通電極４７０は、基板３３０の裏面で絶縁層を介して互いに重なり合い、容量結合している。
　このように、両端結合部、複数の線状電極８３０、共通電極４７０を導通接続しなくても、ループ状電極７３０を構成することができる。
　第５実施例である無線ＩＣモジュール６３０の製造方法を、図１６を用いて説明する。
　まず、図１６に示すように、基板３３０と、金属薄膜をパターニングして蒸着したＰＥＴフィルム３３３とを用意する。
　ＰＥＴフィルム３３３上の金属薄膜である金属板７３１には、両端結合部４３０，５３０、複数の線状電極８３０、２つの共通電極４７０が形成され、これらは後にループ状電極を構成する。なお、ＰＥＴフィルムの金属薄膜が形成された面と反対の面（裏面）には、接着剤が塗布されていることが好ましい。また、複数の線状電極８３０には、折り曲げを容易にするため、基板３３０の角部に接触する位置に折り曲げ部８３１が形成されている。
　次に、ＰＥＴフィルム３３３の裏面が下になるように、ＰＥＴフィルム３３３を基板３３０上に被せる。そして、基板３３０を包み込むように、ＰＥＴフィルム３３３を折り曲げる。これにより、金属板７３１が折り曲げられ、ループを形成し、ループ状電極７３０となる。このとき、２つの共通電極４７０は、基板３３０の裏面でＰＥＴフィルム３３３を介して重なり合い、容量結合する。なお、ＰＥＴフィルム３３３の裏面には接着剤が塗布されているので、ＰＥＴフィルム３３３を基板３３０に密着させるとともに、２つの共通電極４７０同士も密着させることができる。最後に、両端結合部４３０，５３０上に無線ＩＣ２３０を搭載し、両端結合部４３０，５３０と無線ＩＣ２３０の端子とを実装（接着）することにより、無線ＩＣモジュール６３０となる。
　このように、ループ状電極７３０を容量結合によって構成することにより、極めて容易に無線ＩＣモジュール６３０を製造することができる。すなわち、本実施例の無線ＩＣモジュール６３０の製造方法では、容量結合によってループ状電極７３０を形成しており、共通電極４７０はその一部分が重なり合ってさえいればよいので、ループ状電極７３０を形成する際の位置合わせの精度が要求されない。また、本実施例の無線ＩＣモジュール６３０の製造方法では、共通電極４７０はその一部分が重なり合ってさえいればよく、重なり合う面積を適宜調整することができるので、基板３３０の大きさや厚みが異なっても、同一のＰＥＴフィルム３３３を用いて無線ＩＣモジュールを製造することができる。
　なお、図１７の底面図に示すように、ループ状電極７３０を、図示しない両端結合部および複数の線状電極８３０で構成し、線状電極８３０同士を容量結合してループ状電極７３０を構成してもよい。また、共通電極と線状電極とを容量結合してループ状電極７３０を構成してもよい。
　（第６実施例、図１８参照）
　図１８は、第６実施例である無線ＩＣモジュール６４０を示す。この無線ＩＣモジュール６４０は、所定の無線信号を処理する無線ＩＣ２４０と、ループ状電極７４０とを備える。ループ状電極７４０は、基板３４０の表面に形成された一対の平面電極８４０と、基板３４０の底面に形成された共通電極５７０と、電極８４０，５７０を電気的に接続する複数のビアホール導体３９とを有する。無線ＩＣ２４０は一対の平面電極８４０のそれぞれに形成された結合部４４０，５４０と電磁界結合（直接接続でもよい）している。
　この無線ＩＣモジュール６４０は、共通電極５７０が形成された底面が物品に搭載される搭載面となり、物品への搭載状態は前記第１実施例と同様である。無線ＩＣモジュール６４０の動作原理も第１実施例で説明したとおりである。なお、本実施例において、ビアホール導体３９に代えて、基板３４０の側面に複数の電極（垂直電極部）を形成することによって電極８４０，５７０を電気的に接続するようにしてもよい。
　（第７実施例、図１９および図２０参照）
　図１９は、第７実施例である無線ＩＣデバイス１６６を示す。
　第７実施例である無線ＩＣデバイス１６６は、無線ＩＣモジュール１０６が、円筒状の金属物品１６０の内側の所定の面に搭載され、無線ＩＣモジュール１０６のループ状電極１０７が金属物品１６０の表面と電磁界結合することにより、構成される。
　本実施例の無線ＩＣデバイス１６６では、第１実施例～第６実施例とは異なり、ループ状電極１０７の対向する位置に、金属物品１６０が跨って配置されており、ループ状電極１０７と金属物品１６０の表面とが結合している。すなわち、第１実施例～第６実施例では複数のループ状電極を形成して、放射電極に対する垂直電極部の数を増やすことにより、放射電極と結合する磁界の量を増加させていたが、本実施例では、ループ状電極１０７の複数箇所を搭載面とすることによって、放射電極に対する垂直電極部の数を増やし、放射電極と結合する磁界の量を増加させている。第１実施例～第６実施例と共通して言えることは、放射電極に対する垂直電極部が複数あること、好ましくは放射電極に対する垂直電極部が４つ以上あることで、放射電極と結合する磁界の量が多くなるので、高い利得で送受信を行うことができる。
　本実施例では、ループ状電極１０７は矩形状のループを有し、無線ＩＣ１０２と結合している結合部１４０，１５０を有する結合面に垂直に位置する、対向する２つの平板状の電極面１１０が、円筒状の金属物品１６０の内側と接している。対向する２つの電極面１１０は、金属物品１６０に非導電性接着剤などによって接着されている。これにより、無線ＩＣ１０２と結合している結合面、および、これに平行な面が、金属物品１６０の表面に対して垂直となり、これらが垂直電極部１０９となる。
　本実施例では、円筒状の金属物品１６０の内側にループ状電極１０７が配置され、金属物品１６０とループ状電極１０７とが複数箇所で接着しているので、金属物品１６０に対する垂直電極部１０９は４つとなる。すなわち、金属物品１６０とループ状電極１０７との接着部（電極面１１０が構成する）は２つあり、第１の接着部に対する垂直電極部１０９が２つ、第２の接着部に対する垂直電極部１０９が２つあるので、金属物品１６０に対する垂直電極部１０９は４つとなる。金属物品１６０に対する垂直電極部１０９が多数あるので、金属物品１６０と結合する磁界の量が多くなり、高い利得で送受信を行うことができる。また、本実施例では、垂直電極部１０９が、円筒状の金属物品１６０の内側の空間を跨ぐように形成されているので、円筒状の金属物品１６０の内側に発生する磁界と効率よく結合でき、高い利得で送受信を行うことができる。
　なお、図２０に示すように、ループ状電極１０７と金属物品１６０とは、導通接続によって結合していてもよい。
　なお、本実施例において、無線ＩＣモジュール１０６は、円筒状の金属物品１６０の内側に取り付けられているが、円筒状の金属物品の内側に発生した電磁界が、外側に伝搬されるので、外部の電磁界と結合することができる。
（他の実施例）
　本発明に係る無線ＩＣデバイス、無線ＩＣモジュール、および無線ＩＣモジュールの製造方法は、前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
　例えば、前記実施例では、直方体の物品に無線ＩＣモジュールを搭載する例を示したが、他の形状の物品に無線ＩＣモジュールを搭載することもできる。円柱状の物品に無線ＩＣモジュールを搭載すると、どの方向から信号も受信し、どの方向へも信号を送信することができる。
　また、実施例では、物品の外側に無線ＩＣモジュールを搭載する例を示したが、第７実施例で示したように、物品の内側に無線ＩＣモジュールを搭載しても、物品に、穴や隙間などの電磁界の通信部が形成されていれば、ＲＦＩＤシステムとして機能することができる。
　また、複数のループ状電極は、複数のループ状電極が接続する共通電極を有さず、両端結合部および複数の線状電極で構成されていてもよい。
　また、無線ＩＣと放射電極とのインピーダンスを、ループ状電極によって整合してもよい。
　また、ループ状電極が形成される基板やループ状電極をモールドする樹脂にはフェライトが含有されていてもよい。フェライトが含有されていると、ループ状電極から発生する磁界の量が多くなり、高い利得で送受信を行うことができる。
　以上のように、本発明は、無線ＩＣデバイス、無線ＩＣモジュールに有用であり、特に、小型・薄型化を損なうことなく、金属・水分・塩分などを含む物品に貼付しても非接触型のＲＦＩＤシステムとして機能する点で優れている。
　　６，６６，１０６，６００，６１０，６２０，６３０，６４０…無線ＩＣモジュール
　　１６６，６６０…無線ＩＣデバイス
　　２，２２，１０２，２００，２２０，２３０，２４０…無線ＩＣ
　　４，５，２４，２５，１４０，１５０，４００，５００，４２０，５２０，４３０，５３０，４４０，５４０…両端結合部
　　７，１０７，７００，７２０，７３０，７４０…ループ状電極
　　７１…ループ状電極部
　　８，２８，８００，８２０，８３０…線状電極
　　９，２９，３９…ビアホール導体
　　１７，１７０，３７０，４７０，５７０…共通電極
　　６０，６１，１６０…金属物品
　　７０１，７２１，７３１…金属板
　　８４０…平面電極

Claims (15)

  1. 　所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、
    　放射体として作用する放射電極と、
    　前記放射電極の面に対して垂直にある垂直電極部を複数有し、該垂直電極部を含む電極をループ状に形成した、前記無線ＩＣおよび前記放射電極と結合するループ状電極と、
    　を備えたことを特徴とする無線ＩＣデバイス。
  2. 　前記放射電極に対して前記垂直電極部が４つ以上あること、を特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
  3. 　複数の前記ループ状電極を備え、
    　前記複数のループ状電極は並列に接続されていること、
    　を特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
  4. 　前記放射電極は前記ループ状電極の対向する位置に跨って配置されていること、を特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
  5. 　前記ループ状電極は前記放射電極に導通し、前記放射電極の一部を前記ループ状電極に兼用したこと、を特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。
  6. 　所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣと結合されたループ状電極と、を備えた無線ＩＣモジュールであって、
    　前記ループ状電極は、前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して垂直にある垂直電極部を複数有していること、
    　を特徴とする無線ＩＣモジュール。
  7. 　前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して前記垂直電極部が４つ以上あること、を特徴とする請求項６に記載の無線ＩＣモジュール。
  8. 　複数の前記ループ状電極を備え、
    　前記複数のループ状電極は並列に接続されていること、
    　を特徴とする請求項６または請求項７に記載の無線ＩＣモジュール。
  9. 　前記複数のループ状電極は共通に接続する共通電極を有すること、を特徴とする請求項８に記載の無線ＩＣモジュール。
  10. 　前記共通電極は前記無線ＩＣモジュールの搭載面に形成されていること、を特徴とする請求項９に記載の無線ＩＣモジュール。
  11. 　基板をさらに有し、
    　前記ループ状電極は前記基板に形成されていること、
    　を特徴とする請求項６～請求項１０のいずれかに記載の無線ＩＣモジュール。
  12. 　前記ループ状電極は前記基板に形成されたビアホール導体を有していること、を特徴とする請求項１１に記載の無線ＩＣモジュール。
  13. 　前記ループ状電極は容量結合によって形成されていること、を特徴とする請求項６～１２のいずれかに記載の無線ＩＣモジュール。
  14. 　所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣと結合されたループ状電極と、を備えた無線ＩＣモジュールの製造方法であって、
    　線状電極をパターニングした金属板を用意する工程と、
    　前記金属板を基板に巻きつけながら折り曲げて、前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して垂直である複数の垂直電極部を有する、ループ状電極を形成する工程と、
    　を備えたことを特徴とする無線ＩＣモジュールの製造方法。
  15. 　所定の無線信号を処理する無線ＩＣと、前記無線ＩＣと結合されたループ状電極と、を備えた無線ＩＣモジュールの製造方法であって、
    　線状電極をパターニングした金属板を用意する工程と、
    　前記金属板を基板に巻きつけながら折り曲げて、前記無線ＩＣモジュールの搭載面に対して垂直である複数の垂直電極部を有する、ループ状電極を形成する工程と、
    　前記折り曲げた金属板を樹脂でモールドする工程と、
    　を備えたことを特徴とする無線ＩＣモジュールの製造方法。
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