无线通信器件的制作方法

文档序号:19624620发布日期:2020-01-07 09:24阅读:184来源:国知局
无线通信器件的制作方法

本实用新型涉及一种rfid(radiofrequencyidentification,射频识别)标签、通信模块等无线通信器件,特别是涉及一种包括偶极型天线的无线通信器件。



背景技术:

利用uhf频段的rfid标签的天线通常为偶极型天线。在专利文献1中示出了在形成有作为偶极型天线发挥作用的导体图案的基材搭载有rfic元件的rfid标签。例如为了进行物流管理,将该rfid标签粘贴于物品,根据需要来利用读取器/写入器进行读取/写入。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本发明专利第5904316号公报



技术实现要素:

实用新型要解决的问题

所述偶极型天线由与rfic元件的两个连接端连接的两个偶极部件构成。为了使偶极型天线小型化,如专利文献1所示的那样将各偶极部件形成为蜿蜒状的图案。

但是,在设置rfid标签、通信模块等无线通信器件的应用对象的空间受到限制的情况下,或者为了应用于小型的物品、装置,需要更小型的无线通信器件。

为了使无线通信器件小型化,只要使偶极部件的图案微细化即可,但在无线通信器件的制造上存在尺寸精度等的制约。另外,伴随偶极部件的图案的微细化,偶极部件的电阻值增大,因此,为了在一定程度上抑制电阻值,无线通信器件的小型化本身就存在极限。

于是,本实用新型的目的在于,提供一种抑制偶极部件的电阻值的增大且实现小型化的无线通信器件。

用于解决问题的方案

另外,本实用新型的无线通信器件的特征在于,

所述无线通信器件包括:

基材;

rfic元件,其搭载于所述基材,具有第1输入输出端子和第2输入输出端子;以及

偶极型天线,其设于所述基材上,由第1偶极部件和第2偶极部件构成,所述第1偶极部件的一端是与所述第1输入输出端子连接的第1连接端,所述第1偶极部件的另一端是第1开放端,所述第2偶极部件的一端是与所述第2输入输出端子连接的第2连接端,所述第2偶极部件的另一端是第2开放端,

所述第1偶极部件是具有构成为使所述第1开放端与该第1偶极部件的中途部分相对的第1折回部以及蜿蜒状的曲折部的第1导体图案,

所述第2偶极部件是具有构成为使所述第2开放端与该第2偶极部件的中途部分相对的第2折回部以及蜿蜒状的曲折部的第2导体图案,

所述第1折回部具有在沿着所述第1导体图案观察时比所述第1导体图案的所述曲折部靠近所述第1开放端的第1部分和比所述第1部分靠近所述第1开放端的第2部分,

所述第2折回部具有在沿着所述第2导体图案观察时比所述第2导体图案的所述曲折部靠近所述第2开放端的第3部分和比所述第3部分靠近所述第2开放端的第4部分,

所述第1折回部的所述第2部分位于所述第1导体图案的所述曲折部的间隙,

所述第2折回部的所述第4部分位于所述第2导体图案的所述曲折部的间隙。

利用所述结构,能够缩短第1偶极部件和第2偶极部件的线路长度,并且将偶极型天线的谐振频率确定为规定值。因而,不存在因使第1偶极部件和第2偶极部件的线宽变细变长而导致的电阻值的增大,能够使无线通信器件小型化。另外,抑制在第1偶极部件的第1开放端及第1开放端附近部与第2偶极部件(特别是第2开放端)之间产生的不必要的电容,同样地,抑制在第2偶极部件的第2开放端及第2开放端附近部与第1偶极部件(特别是第1开放端)之间产生的不必要的电容,因此抑制方向性、增益的变化。

优选是,所述rfic元件配置在所述基材的中央,所述第1折回部和所述第2折回部位于相对于所述rfic元件的位置呈点对称关系的位置。利用该构造,有效地使第1偶极部件的开放端与第2偶极部件的开放端分开,抑制因第1偶极部件的开放端与第2偶极部件的开放端电容耦合而导致阻碍偶极型天线的电磁波辐射的状况。

优选是,所述偶极型天线的形成区域具有在俯视时在第1轴向上彼此相对的第1端部及第2端部,所述第1导体图案的蜿蜒状的曲折部位于所述第1输入输出端子与所述第1端部之间,所述第2导体图案的蜿蜒状的曲折部位于所述第2输入输出端子与所述第2端部之间。利用该构造,构成小型的偶极型天线。

优选是,所述偶极型天线的形成区域具有在与所述第1轴向正交的第2轴向上彼此相对的第1侧部和第2侧部,所述第1偶极部件具有位于所述rfic元件与所述第1侧部之间或所述rfic元件与所述第2侧部之间的第1副导体图案,所述第2偶极部件具有位于所述rfic元件与所述第1侧部之间或所述rfic元件与所述第2侧部之间的第2副导体图案。由此,能够有效地利用偶极型天线的形成区域,能够与此相应地进一步小型化。

例如,所述第1副导体图案位于隔着与所述rfic元件的第1输入输出端子连接的焊盘而相对的两处位置,所述第2副导体图案位于隔着与所述rfic元件的第2输入输出端子连接的焊盘而相对的两处位置。根据该构造,形成于隔着与rfic元件的第1输入输出端子连接的焊盘而相对的两处位置的第1副导体图案彼此被焊盘屏蔽,从而抑制不必要的磁耦合,因此第1副导体图案和第2副导体图案作为辐射元件的一部分且作为电感元件有效地发挥作用。

优选是,所述偶极型天线的形成区域在俯视时具有长边方向和短边方向,所述长边方向对应于所述第1轴向,所述短边方向对应于与所述第1轴向正交的第2轴向,所述长边方向的尺寸为所述偶极型天线的使用频率的1/8波长以下。由此,作为偶极型天线而言,第1偶极部件和第2偶极部件的曲折部的延伸方向有效地利于辐射,能够实现小型并且确保较长的通信距离。

优选是,所述长边方向的尺寸为所述短边方向的尺寸的两倍以上。利用该构造,能够将自rfic元件沿大概彼此相反的方向延伸的第1偶极部件和第2偶极部件的范围确保得较长,易于获得偶极型天线的规定的增益。

优选是,所述rfic元件是使rfic芯片和阻抗匹配电路一体化而得到的元件,所述阻抗匹配电路用于使所述rfic芯片与所述偶极型天线的阻抗匹配。利用该结构,能够不受用于设置无线通信器件的构件的介电常数、磁导率的影响而保持无线通信器件单体的电特性。

优选是,所述rfic元件经由所述偶极型天线以uhf频段进行通信。由此,能够适合于利用uhf频段的无线通信器件。

实用新型的效果

根据本实用新型,由于缩短第1偶极部件和第2偶极部件的线路长度,并且构成规定谐振频率的偶极型天线,因此不存在因使第1偶极部件和第2偶极部件的线宽变细而导致的电阻值的增大,能够使无线通信器件小型化。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的rfid标签301的俯视图。

图2(a)是第1实施方式所涉及的偶极型天线的等效电路图。图2(b)是将图2(a)所示的等效电路进一步简化后的等效电路图。

图3是表示第1实施方式所涉及的偶极型天线的增益的频率特性的图。

图4是rfic元件100的立体图。

图5是图4所示的rfic元件的纵剖视图。

图6a是表示从正上方观察多层基板120的上层的绝缘层而得到的状态的俯视图。

图6b是多层基板120的中层的绝缘层的俯视图。

图6c是表示多层基板120的下层的绝缘层的俯视图。

图7a是图6a所示的绝缘层的b1-b1线剖视图。

图7b是图6b所示的绝缘层的b2-b2线剖视图。

图7c是图6c所示的绝缘层的b3-b3线剖视图。

图8是表示rfic元件100的等效电路的图。

图9是表示在rfic元件100的电感l1~l4产生的磁场的方向的图。

图10是表示rfic元件100的刚性区域和挠性区域的分布的图。

图11是表示rfic元件100安装于焊盘la1、la2的rfid标签发生挠曲的状态的图。

图12是表示在图11的rfid标签的等效电路中流动的电流的一个例子的图。

图13是表示自rfic芯片观察在图11的rfid标签中与rfic芯片连接的电路而得到的反射损耗的频率特性的图。

图14是第2实施方式所涉及的rfid标签302的俯视图。

图15是第3实施方式所涉及的rfid标签303a的俯视图。

图16是第3实施方式所涉及的rfid标签303b的俯视图。

图17是第3实施方式所涉及的rfid标签303c的俯视图。

具体实施方式

以下,参照附图,举出几个具体的例子来表示用于实施本实用新型的多个方式。在各图中,对同一部位标注同一附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性,为了方便而分开表示实施方式,但能够进行不同的实施方式所示的结构的局部的置换或组合。在第2实施方式以后,省略与第1实施方式相同的事情的描述,只说明不同之处。特别是,针对由同样的结构获得的同样的作用效果,在各实施方式中不依次提及。

《第1实施方式》

图1是第1实施方式所涉及的rfid标签301的俯视图。本实施方式的rfid标签301包括矩形板状的基材1、形成于该基材1的第1偶极部件10及第2偶极部件20以及搭载于基材1的rfic元件100。该rfid标签301是本实用新型所涉及的“无线通信器件”的一个例子。

基材1在俯视时具有第1轴向(图1中的x轴方向)和第2轴向(图1中的y轴方向),并具有在第1轴向上彼此相对的端部即第1端部e1和第2端部e2,且具有在第2轴向上彼此相对的侧部即第1侧部s1和第2侧部s2。在本实施方式中,基材的大致整个面都是偶极型天线的形成区域,因此基材1的“第1轴向”、“第2轴向”、“第1端部e1”、“第2端部e2”、“第1侧部s1”以及“第2侧部s2”分别对应于本实用新型所涉及的“第1轴向”、“第2轴向”、“第1端部”、“第2端部”、“第1侧部”以及“第2侧部”。

另外,基材1在俯视时具有长边方向和短边方向。长边方向对应于所述第1轴向,短边方向对应于所述第2轴向。

在基材1的中央形成有用于安装rfic元件100的焊盘la1、la2。在该焊盘la1、la2分别连接rfic元件100的第1输入输出端子和第2输入输出端子。

利用形成于基材1的第1偶极部件10和第2偶极部件20构成1个偶极型天线。

第1偶极部件10是在焊盘la1与第1端部e1之间具有蜿蜒状的曲折部的第1导体图案,第2偶极部件20是在焊盘la2与第2端部e2之间具有蜿蜒状的曲折部的第2导体图案。例如导体图案的线宽为100μm,线间距离为200μm。

基材1例如是聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)膜。导体图案是通过对粘贴于基材1的cu箔进行光刻和蚀刻而形成的图案。

第1偶极部件10的一端是与焊盘la1连接(与rfic元件的第1输入输出端子连接)的第1连接端ce1。第1偶极部件10的另一端是第1开放端oe1。第2偶极部件20的一端是与焊盘la2连接(与rfic元件的第2输入输出端子连接)的第2连接端ce2。第2偶极部件20的另一端是第2开放端oe2。

在本实施方式的rfid标签301中,偶极型天线的形成区域的长边方向的尺寸为24mm,短边方向的尺寸为8mm,短边方向与长边方向的尺寸比为1:3。即,长边方向的尺寸是短边方向的尺寸的两倍以上。利用该构造,能够将自rfic元件100沿大概彼此相反的方向延伸的第1偶极部件10和第2偶极部件20的范围确保得较长,易于获得偶极型天线的规定的增益。这样,根据本实用新型,能够构成长边方向的尺寸为50mm以下、短边方向的尺寸为25mm以下,进而是长边方向的尺寸为30mm以下、短边方向的尺寸为10mm以下的平面尺寸极小的标签。

另外,该偶极型天线的使用频率(1/2波长基本谐振频率)为例如920mhz,由基材1和空间构成的天线的周围的有效相对介电常数为约1.5,因此长边方向的尺寸(24mm)为偶极型天线的使用频率的1/8波长(约29mm)以下。由此,能够实现小型并且确保较长的通信距离。

第1偶极部件10由主导体图案部11和第1折回部12构成。第2偶极部件20由主导体图案部21和第2折回部22构成。

第1折回部12构成为第1开放端oe1与第1偶极部件10的中途部分相对。该第1折回部12是自第1偶极部件10的形成区域中的外缘(在本实施方式中是第1端部e1)向靠近rfic元件100的方向折回而成的形状。该第1折回部12由第1开放端oe1和该第1开放端oe1的附近即第1开放端附近部ne1构成。第1折回部12与第1偶极部件的相对部fp1相对。

同样地,第2折回部22构成为第2开放端oe2与第2偶极部件20的中途部分相对。该第2折回部22是自第2偶极部件20的形成区域中的外缘(在本实施方式是第2端部e2)向靠近rfic元件100的方向折回而成的形状。该第2折回部22由第2开放端oe2和该第2开放端oe2的附近即第2开放端附近部ne2构成。第2折回部22与第2偶极部件的相对部fp2相对。

第1偶极部件10具有介于第1开放端oe1与第2偶极部件20之间的第1介入部10i。也就是说,第1偶极部件10中的特别是第1介入部10i介于将第1开放端oe1与第2偶极部件20的外缘(第2偶极部件20的形成区域)连结的区域内。

同样地,第2偶极部件20具有介于将第2开放端oe2与第1偶极部件10的外缘连结的区域内的第2介入部20i。

所述rfic元件配置于基材1的中央,第1折回部12和第2折回部22位于相对于rfic元件100的位置呈点对称关系的位置。另外,在本实施方式中,第1偶极部件10和第2偶极部件20这两者整体处于相对于rfic元件100的位置呈点对称的关系。

图2(a)是本实施方式所涉及的偶极型天线的等效电路图。图2(b)是将图2(a)所示的等效电路进一步简化后的等效电路图。在图2(a)和

图2(b)中,电容元件c1相当于在图1所示的第1折回部12与第1相对部fp1之间产生的电容。也就是说,相当于通过第1开放端oe1及该第1开放端的附近部与第1偶极部件10的中途部分相对而形成的第1电容成分。另外,在图2(a)和图2(b)中,电感元件l11相当于在第1偶极部件10中的包括第1相对部fp1的导体图案产生的第1并联电感成分。另外,电感元件l12相当于在第1偶极部件10中的除包括第1相对部fp1的导体图案以外的导体图案产生的第1串联电感成分。

同样地,在图2(a)和图2(b)中,电容元件c2相当于在图1所示的第2折回部22与第2相对部fp2之间产生的电容。也就是说,相当于通过第2开放端oe2及该第2开放端的附近部与第2偶极部件20的中途部分相对而形成的第2电容成分。另外,在图2(a)和图2(b)中,电感元件l21相当于在第2偶极部件20中的包括第2相对部fp2的导体图案产生的第2并联电感成分。另外,电感元件l22相当于在第2偶极部件20中的除包括第2相对部fp2的导体图案以外的导体图案产生的第2串联电感成分。

利用电容元件c1和电感元件l11构成第1lc并联电路lc1。也就是说,第1偶极部件10由第1lc并联电路lc1和串联连接于该第1lc并联电路lc1与第1连接端ce1之间的电感元件l12构成。

同样地,利用电容元件c2和电感元件l21构成第2lc并联电路lc2,第2偶极部件20由第2lc并联电路lc2和串联连接于该第2lc并联电路lc2与第2连接端ce2之间的电感元件l22构成。

在图2(b)中,第1lc并联电路lc1的第1端po是第1偶极部件10的开放端,因此阻抗表现为无穷大。第1lc并联电路lc1在其并联谐振频率(例如1.8ghz)下两端间的阻抗成为无穷大,第1lc并联电路lc1不作为辐射元件发挥作用,但在低于该谐振频率的频带下,第1lc并联电路lc1呈感性,第1lc并联电路的第2端pa点的阻抗成为低于无穷大的某一值(例如500ω)。即,第1lc并联电路有助于该频率下的辐射。上述的事项对于第2lc并联电路lc2也是同样的。

图3是表示本实施方式的偶极型天线的增益的频率特性的图。在图3中,曲线g0表示在没有图2(a)和图2(b)所示的第1lc并联电路lc1和第2lc并联电路lc2的情况下的偶极型天线的增益的频率特性。在该例中,频率fo是偶极型天线的谐振频率,在该频率fo下增益达到峰值。曲线g1、g2均表示设有第1lc并联电路lc1和第2lc并联电路lc2的偶极型天线的增益的频率特性。在曲线g1所示的偶极型天线的例子中,第1lc并联电路lc1和第2lc并联电路lc2的谐振频率为fs1,偶极型天线的谐振频率为fo1。另外,在曲线g2所示的偶极型天线的例子中,第1lc并联电路lc1和第2lc并联电路lc2的谐振频率为fs2,偶极型天线的谐振频率为fo2。

这样,通过具备第1lc并联电路lc1和第2lc并联电路lc2,偶极型天线的谐振频率下降。另外,越增大电容元件c1、c2的电容(降低谐振频率),则第1lc并联电路lc1和第2lc并联电路lc2的谐振频率越下降,并且偶极型天线的谐振频率越下降。因而,通过形成lc并联电路,能够缩短第1偶极部件和第2偶极部件的线路长度,并且能够获得规定谐振频率的偶极型天线。

本实施方式的rfid标签是利用uhf频段的rfid标签,因此所述偶极型天线的使用频率为920mhz频段。另一方面,第1lc并联电路lc1的谐振频率和第2lc并联电路lc2的谐振频率为偶极型天线的使用频率的两倍以上。例如在1.5ghz以上且3ghz以下的范围内。

通过是上述这样的关系,第1lc并联电路lc1的谐振频率和第2lc并联电路lc2在920mhz频段下呈感性,第1偶极部件和第2偶极部件的线长(蜿蜒状的导体图案的线长)等效地变长。

利用所述结构,能够缩短第1偶极部件10和第2偶极部件20的线路长度,并且能够获得规定谐振频率的偶极型天线。因而,不存在因使第1偶极部件10和第2偶极部件20的线宽变细而导致的电阻值的增大,能够使rfid标签小型化。

另外,根据本实施方式,如图1所示,第1介入部10i介于第1开放端oe1与第2偶极部件20之间,因此能够抑制在第1偶极部件10的第1开放端oe1及第1开放端附近部ne1与第2偶极部件20(特别是第2开放端oe2)之间产生的不必要的电容。同样地,能够抑制在第2偶极部件20的第2开放端oe2及第2开放端附近部ne2与第1偶极部件10(特别是第1开放端oe1)之间产生的不必要的电容。因此,能够抑制偶极型天线的方向性的变化、增益的下降。在较小的rfid的情况下,伴随方向性的变化,读取距离变短,因此在保持方向性的前提下实现小型化是重要的。

另外,根据本实施方式,由于第1偶极部件10的蜿蜒状导体图案存在于第1开放端oe1与第1连接端ce1之间,因此不易在靠第1连接端ce1的导体图案与第1开放端oe1之间产生寄生电容。同样地,由于第2偶极部件20的蜿蜒状导体图案存在于第2开放端oe2与第2连接端ce2之间,因此不易在靠第2连接端ce2的导体图案与第2开放端oe2之间产生寄生电容。因此,即使改变第1折回部12的长度、第2折回部22的长度,rfic元件100与偶极型天线的阻抗匹配特性也不易变化。由此,也抑制rfid标签的读取距离变短。

另外,在偶极部件的顶端部形成有螺旋状的导体图案的以往的偶极型天线的情况下,电容成分和电感成分这双方根据螺旋状导体图案的长度而发生变化,因此难以将偶极型天线的谐振频率设定为规定值。与之相对地,根据本实施方式,折回部12几乎不作为电感元件发挥作用,而是作为与蜿蜒状导体图案之间形成电容的电容形成用导体图案发挥作用。因此,能够独立地确定附加电容。

以下,说明rfic元件100的结构和作用。

图4是rfic元件100的立体图。rfic元件100是例如对应于900mhz频段即uhf频段的通信频率的rfic元件。rfic元件100具有主面形成为矩形的多层基板120。多层基板120具有挠性。多层基板120具有例如将聚酰亚胺、液晶聚合物等具有挠性的树脂绝缘层层叠而成的层叠体的构造。由上述材料构成的各绝缘层的介电常数小于ltcc(低温共烧陶瓷)所代表的陶瓷基材层的介电常数。

这里,将多层基板120的长边方向设为x轴,将多层基板120的宽度方向设为y轴,将多层基板120的厚度方向设为z轴。

图5是图4所示的rfic元件的纵剖视图。图6a是表示从正上方观察多层基板120的上层的绝缘层的状态的俯视图。图6b是多层基板120的中层的绝缘层的俯视图。图6c是表示多层基板120的下层的绝缘层的俯视图。图7a是图6a所示的绝缘层的b1-b1线剖视图。图7b是图6b所示的绝缘层的b2-b2线剖视图。图7c是图6c所示的绝缘层的b3-b3线剖视图。

如图5所示,在多层基板120中内置有rfic芯片160和阻抗匹配电路180。在多层基板120的一主面形成有第1端子电极140a和第2端子电极140b。匹配电路180用于使rfic芯片160与第1偶极部件10及第2偶极部件20进行阻抗匹配,并且确定天线的谐振频率特性。

rfic芯片160具有在将硅等半导体作为原料的硬质的半导体基板中内置有各种元件的构造。rfic芯片160的两个主面为正方形。另外,如图6c所示,在rfic芯片160的另一主面形成有第1输入输出端子160a和第2输入输出端子160b。在多层基板120的内部,rfic芯片160的正方形的各边沿x轴方向或y轴方向延伸,并且rfic芯片160在一主面及另一主面与x-y面平行的状态下位于x轴、y轴以及z轴的各轴的中央。

匹配电路180由线圈导体200和层间连接导体240a、240b构成。线圈导体200由图6b或图6c所示的线圈图案200a~200c构成。线圈图案200a的一部分由第1线圈部cil1构成。线圈图案200b的一部分由第2线圈部cil2构成。线圈图案200c的一部分由第3线圈部cil3和第4线圈部cil4构成。

第1线圈部cil1、第3线圈部cil3以及层间连接导体240a配置为沿z轴方向排列。第2线圈部cil2、第4线圈部cil4以及层间连接导体240b也配置为沿z轴方向排列。

在从z轴方向观察多层基板120时,rfic芯片160配置在第1线圈部cil1与第2线圈部cil2之间。另外,在从y轴方向观察多层基板120时,rfic芯片160配置在第3线圈部cil3与第4线圈部cil4之间。

第1端子电极140a和第2端子电极140b均以具有挠性的铜箔为原料而形成为带状。第1端子电极140a和第2端子电极140b各自的主面的尺寸彼此一致。第1端子电极140a和第2端子电极140b的短边沿x轴方向延伸。第1端子电极140a和第2端子电极140b的长边沿y轴方向延伸。

因而,在从y轴方向观察多层基板120时,rfic芯片160被匹配电路180的一部分和匹配电路180的另一部分夹持。另外,在从x轴方向观察多层基板120时,rfic芯片160与匹配电路180重叠。在俯视多层基板120时,匹配电路180与第1端子电极140a及第2端子电极140b分别局部重叠。

如图6a~图6c所示,多层基板120由层叠在一起的3个片状的绝缘层120a~120c构成。绝缘层120a位于上层,绝缘层120b位于中层,绝缘层120c位于下层。

在绝缘层120a的一主面形成有第1端子电极140a和第2端子电极140b。在绝缘层120b的一主面的中央位置形成有到达另一主面的矩形的通孔hl1。通孔hl1形成为能够包含rfic芯片160的尺寸。另外,在绝缘层120b的一主面中的通孔hl1的周边形成有线圈图案200c。将具有挠性的铜箔作为原料而构成线圈图案200c。

线圈图案200c的一端部配置于在俯视时与第1端子电极140a重叠的位置,线圈图案200c的一端部通过沿z轴方向延伸的层间连接导体220a来与第1端子电极140a连接。另外,线圈图案200c的另一端部配置于在俯视时与第2端子电极140b重叠的位置,线圈图案200c的另一端通过沿z轴方向延伸的层间连接导体220b来与第2端子电极140b连接。层间连接导体220a、220b由以sn为主要成分的硬质的金属块体构成。

在绝缘层120c的一主面形成有线圈图案200a、200b。将具有挠性的铜箔作为原料而构成线圈图案200a、200b。

在俯视绝缘层120c时,第1线圈端t1和第2线圈端t2均形成为矩形。

线圈图案200a的一端部通过沿z轴方向延伸的层间连接导体240a来与线圈图案200c的一端部连接。线圈图案200b的一端部通过沿z轴方向延伸的层间连接导体240b来与线圈图案200c的另一端部连接。层间连接导体240a、240b由以sn为主要成分的硬质的金属块体构成。

在俯视绝缘层120b、120c时,线圈图案200a的一部分区间与线圈图案200c的一部分区间重叠,线圈图案200b的一部分区间也与线圈图案200c的另一部分区间重叠。这里,将线圈图案200a、200c重叠的区间中的靠线圈图案200a侧的区间称为“第1线圈部cil1”,将靠线圈图案200c侧的区间称为“第3线圈部cil3”。另外,将线圈图案200b、200c重叠的区间中的靠线圈图案200b侧的区间称为“第2线圈部cil2”,将靠线圈图案200c侧的区间称为“第4线圈部cil4”。此外,将线圈图案200a的一端部或线圈图案200c的一端部的位置称为“第1位置p1”,将线圈图案200b的一端部或线圈图案200c的另一端部的位置称为“第2位置p2”。

在绝缘层120c的一主面形成有矩形的无载导体(dummyconductor)260a、260b。将具有挠性的铜箔作为原料而构成无载导体260a、260b。在俯视绝缘层120b、120c时,无载导体260a、260b配置为分别与矩形的通孔hl1的4个角部中的两个角部重叠。

rfic芯片160以另一主面的4个角部分别与第1线圈端t1、第2线圈端t2以及无载导体260a、260b相对的方式安装于绝缘层120c。第1输入输出端子160a以在俯视时与第1线圈端t1重叠的方式配置于rfic芯片160的另一主面。同样地,第2输入输出端子160b以在俯视时与第2线圈端t2重叠的方式配置于rfic芯片160的另一主面。

结果,rfic芯片160通过第1输入输出端子160a来与第1线圈端t1连接,通过第2输入输出端子160b来与第2线圈端t2连接。

另外,绝缘层120a~120c的厚度为10μm以上且100μm以下。因此,能够从外侧以透视的方式看到内置于多层基板120的rfic芯片160和匹配电路180。因而,能够容易地确认rfic芯片160与匹配电路180的连接状态(有无断路)。

图8是表示以上述方式构成的rfic元件100的等效电路的图。在图8中,电感l1对应于第1线圈部cil1。电感l2对应于第2线圈部cil2。电感l3对应于第3线圈部cil3。电感l4对应于第4线圈部cil4。根据电感l1~l4的值来规定利用匹配电路180获得的阻抗匹配的特性。

电感l1的一端部与设于rfic芯片160的第1输入输出端子160a连接。电感l2的一端部与设于rfic芯片160的第2输入输出端子160b连接。电感l1的另一端部与电感l3的一端部连接。电感l2的另一端部与电感l4的一端部连接。电感l3的另一端部与电感l4的另一端部连接。第1端子电极140a连接于电感l1、l3的连接点。第2端子电极140b连接于电感l2、l4的连接点。

从图8所示的等效电路可知,第1线圈部cil1、第2线圈部cil2、第3线圈部cil3以及第4线圈部cil4以磁场成为同相的方式卷绕且相互串联连接。因而,在某一时刻,磁场以朝向图9中箭头所示的方向的方式产生。另一方面,在其他的时刻,磁场以朝向与图9中箭头所示的方向相反的方向的方式产生。

另外,从图6b和图6c可知,第1线圈部cil1和第3线圈部cil3具有大致相同的环形状且大致相同的第1卷绕轴线。同样地,第2线圈部cil2和第4线圈部cil4具有大致相同的环形状且大致相同的第2卷绕轴线。第1卷绕轴线和第2卷绕轴线配置在中间隔着rfic芯片160的位置。

即,第1线圈部cil1和第3线圈部cil3磁耦合并且电容耦合。同样地,第2线圈部cil2和第4线圈部cil4磁耦合并且电容耦合。

根据以上的说明可知,rfic芯片160具有第1输入输出端子160a和第2输入输出端子160b,并且内置于多层基板120。另外,匹配电路180包括线圈图案200a~200c且内置于多层基板120。其中,线圈图案200a具有与第1输入输出端子160a连接的另一端部(=第1线圈端t1),线圈图案200b具有与第2输入输出端子160b连接的另一端部(=第2线圈端t2)。另外,第1端子电极140a和第2端子电极140b设于多层基板120的一主面。第1端子电极140a与线圈图案200a的一端部(=第1位置p1)连接。第2端子电极140b与线圈图案200b的一端部(=第2位置p2)分别连接。

另外,第1线圈部cil1存在于从第1线圈端t1到第1位置p1为止的区间内,沿与多层基板120的一主面交叉的方向具有第1卷绕轴线。第2线圈部cil2存在于从第2线圈端t2到第2位置p2为止的区间内,沿与多层基板120的一主面交叉的方向具有第2卷绕轴线。第3线圈部cil3以在俯视时与第1线圈部cil1重叠的方式配置。第4线圈部cil4以在俯视时与第2线圈部cil2重叠的方式配置。第1线圈部cil1及第3线圈部cil3这两者与第2线圈部cil2及第4线圈部cil4这两者配置在中间隔着rfic芯片160的位置。匹配电路180和rfic芯片160内置于多层基板120。

rfic芯片160由半导体基板构成。因此,对于第1线圈部cil1、第2线圈部cil2、第3线圈部cil3以及第4线圈部cil4而言,rfic芯片160作为接地部或屏蔽部发挥功能。结果,第1线圈部cil1和第2线圈部cil2彼此既难以磁耦合也难以电容耦合,并且第3线圈部cil3和第4线圈部cil4彼此既难以磁耦合也难以电容耦合。由此,抑制通信信号的通过频带的窄频带化。

接下来,说明利用锡焊等导电性接合材料13a、13b将rfic元件100安装于焊盘la1、la2上的例子。图10是表示rfic元件100的刚性区域和挠性区域的分布的图。图11是表示rfic元件100安装于焊盘la1、la2的rfid标签发生挠曲的状态的图。

如上所述,多层基板120、线圈图案200a~200c、第1端子电极140a以及第2端子电极140b由具有挠性的构件构成。另一方面,层间连接导体220a、220b、240a、240b以及rfic芯片160由硬质的构件构成。另外,第1端子电极140a和第2端子电极140b的尺寸比较大,因此挠性低。另外,在对第1端子电极140a和第2端子电极140b实施了ni/au、ni/sn等的镀膜的情况下,第1端子电极140a和第2端子电极140b的挠性进一步降低。

因此,如图10所示,在rfic元件100形成有刚性区域和挠性区域。更具体而言,配置有第1端子电极140a、第2端子电极140b以及rfic芯片160的区域成为刚性区域,其他的区域成为挠性区域。特别是,由于第1端子电极140a和第2端子电极140b设于远离rfic芯片160的位置,因此第1端子电极140a与rfic芯片160之间以及第2端子电极140b与rfic芯片160之间成为挠性区域。

因此,当将使rfic元件100粘贴于基材1的焊盘la1、la2的rfid标签粘贴于曲面的情况下,rfic元件100例如如图11所示那样挠曲。

图12是表示在图11的rfid标签的等效电路中流动的电流的一个例子的图。图13是表示自rfic芯片观察在图11的rfid标签中与rfic芯片连接的电路而得到的反射损耗的频率特性的图。

如图12所示,在第1输入输出端子160a与第2输入输出端子160b之间存在rfic芯片160所具有的寄生电容(straycapacitance)cp。因此,在rfic元件100中产生两种谐振。第一种谐振是在由第1偶极部件10、第2偶极部件20以及电感l3、l4构成的电流路径产生的谐振。第二种谐振是在由电感l1~l4以及寄生电容cp构成的电流路径(电流环)产生的谐振。上述两种谐振通过各电流路径共有的电感l3~l4耦合。与两种谐振分别对应的两种电流i1和电流i2如图12中虚线的箭头所示那样流动。

另外,第一种谐振频率和第二种谐振频率均受到电感l3~l4的影响。由此,如图13所示,在第一种谐振频率f1与第二种谐振频率f2之间出现数10mhz(具体而言为5mhz~50mhz程度)的差。通过这样使两种谐振耦合,能够获得如图13所示的宽频带的谐振频率特性。

根据本实施方式,在rfic元件100内设有阻抗匹配电路,该阻抗匹配电路用于使rfic芯片160与第1偶极部件10及第2偶极部件20的阻抗匹配,并且确定天线的谐振频率特性,因此起到如下作用效果。

首先,由于不必在基材形成阻抗匹配和谐振频率特性设定用的电路,因此能够将基材的面积有效地利用为用于形成偶极部件的空间,实现rfid标签的小型化。另外,若为同尺寸,则能够实现高增益化。

另外,用于安装rfic元件100的焊盘la1、la2在俯视时与rfic元件100的第1线圈部cil1、第2线圈部cil2、第3线圈部cil3以及第4线圈部cil4重叠,因此线圈部cil1~cil4通过焊盘la1、la2被电磁屏蔽。由此,不易受到rfid标签的粘贴对象的物品的电磁特性的影响。也就是说,即使在将rfid标签301粘贴于相对介电常数、相对磁导率高的物品的情况下,在其粘贴后的状态与粘贴前的单体状态之间,rfid标签的电磁特性的变化小。

《第2实施方式》

在第2实施方式中,示出偶极型天线的形状与第1实施方式所示的偶极型天线的形状不同的rfid标签。

图14是第2实施方式所涉及的rfid标签302的俯视图。本实施方式的rfid标签302包括矩形板状的基材1、形成于该基材1的第1偶极部件10及第2偶极部件20以及搭载于基材1的rfic元件100。

在基材1形成有第1偶极部件10和第2偶极部件20。利用该第1偶极部件10和第2偶极部件20构成1个偶极型天线。

第1偶极部件10的一端是与焊盘la1连接(与rfic元件的第1输入输出端子连接)的第1连接端ce1。第1偶极部件10的另一端是第1开放端oe1。第2偶极部件20的一端是与焊盘la2连接(与rfic元件的第2输入输出端子连接)的第2连接端ce2。第2偶极部件20的另一端是第2开放端oe2。

第1偶极部件10包括第1副导体图案10s1、10s2。第1副导体图案10s1配置在rfic元件100与第2侧部s2之间,第1副导体图案10s2配置在rfic元件100与第1侧部s1之间。同样地,第2偶极部件20包括第2副导体图案20s1、20s2。第2副导体图案20s1配置在rfic元件100与第1侧部s1之间,第2副导体图案20s2配置在rfic元件100与第2侧部s2之间。

根据本实施方式,通过形成第1副导体图案10s1、10s2和第2副导体图案20s1、20s2,能够有效地利用偶极型天线的形成区域,与此相应地能够使偶极型天线的形成区域进一步小型化。

另外,在第1副导体图案10s1与第1副导体图案10s2之间形成有焊盘la1,因此抑制第1副导体图案10s1与第1副导体图案10s2的不必要的磁耦合。同样地,在第2副导体图案20s1与第2副导体图案20s2之间形成有焊盘la2,因此抑制第2副导体图案20s1与第2副导体图案20s2的不必要的磁耦合。因而,上述第1副导体图案10s1、10s2和第2副导体图案20s1、20s2作为辐射元件的一部分且作为电感元件有效地发挥作用。

在本实施方式中,第1副导体图案10s1也是介于第1开放端oe1与第2偶极部件20之间的第1介入部的一部分。同样地,第2副导体图案20s1也是介于第2开放端oe2与第1偶极部件10之间的第2介入部的一部分。其他的结构与图1所示的rfid标签301相同。

《第3实施方式》

在第3实施方式中,示出偶极型天线的形状与第1实施方式及第2实施方式所示的偶极型天线的形状不同的rfid标签。

图15是第3实施方式所涉及的rfid标签303a的俯视图。本实施方式的rfid标签303a包括矩形板状的基材1、形成于该基材1的第1偶极部件10及第2偶极部件20以及搭载于基材1的rfic元件100。

利用第1偶极部件10的第1开放端oe1及其附近部ne11、ne12构成第1折回部。第1开放端附近部ne12是自第1端部e1向第2偶极部件20侧(沿x轴方向)折回而成的导体图案。第1开放端附近部ne11是自第1开放端附近部ne12的顶端在沿着蜿蜒状曲折部的导体图案的方向(y轴方向)上延伸的导体图案。通过这样,第1偶极部件10的第1开放端oe1和第1开放端附近部ne11进入第1偶极部件10的蜿蜒状曲折部的间隙。

同样地,利用第2偶极部件20的第2开放端oe2及其附近部ne21、ne22构成第2折回部。第2开放端附近部ne22是自第2端部e2向第1偶极部件10侧(沿-x轴方向)折回而成的导体图案。第2开放端附近部ne21是自第2开放端附近部ne22的顶端在沿着蜿蜒状曲折部的导体图案的方向(-y轴方向)上延伸的导体图案。通过这样,第2偶极部件20的第2开放端oe2和第2开放端附近部ne21进入第2偶极部件20的蜿蜒状曲折部的间隙。

在所述第1折回部以及第1偶极部件的与该第1折回部相对的一部分之间产生电容。同样地,在所述第2折回部以及第2偶极部件的与该第2折回部相对的一部分之间产生电容。

图16是第3实施方式所涉及的另一rfid标签303b的俯视图。第1开放端oe1的位置及第2开放端oe2的位置与图15所示的rfid标签303a不同。在图16所示的例子中,第1开放端附近部ne11的长度和第2开放端附近部ne21的长度比图15所示的情况短。

图17是第3实施方式所涉及的又一rfid标签303c的俯视图。第1开放端oe1的位置及第2开放端oe2的位置与图15所示的rfid标签303a不同。在图17所示的例子中,第1偶极部件10的第1开放端oe1和第1开放端附近部ne1未进入第1偶极部件10的蜿蜒状曲折部的间隙。同样地,第2偶极部件20的第2开放端oe2和第2开放端附近部ne2未进入第2偶极部件20的蜿蜒状曲折部的间隙。

这里,在用foa表示rfid标签303a的偶极型天线的谐振频率,用fob表示rfid标签303b的偶极型天线的谐振频率,用foc表示rfid标签303c的偶极型天线的谐振频率时,为foa<fob<foc的关系。这样,仅改变折回部的长度就能够调整(设定)天线的谐振频率。另外,从第2偶极部件20不能等效地(电磁性上)看到第1偶极部件10的开放端oe1,从第1偶极部件10不能等效地(电磁性上)看到第2偶极部件20的开放端oe2,因此偶极型天线的增益和方向性几乎不变。因此,能够相对于增益及方向性独立地调整(设定)偶极型天线的频率。

另外,所述第1折回部以及第1偶极部件的与所述第1折回部相对的部分的相对距离、所述第2折回部以及第2偶极部件的与所述第2折回部相对的部分的相对距离接近于蜿蜒状导体图案的图案间距离程度,因此不易受到外部的电介质的影响。另外,特别是,若是如图15和图16所示那样开放端进入蜿蜒状曲折部的间隙的构造,则与在偶极部件的顶端部形成有电容附加用的宽幅的导体图案的以往构造的偶极型天线相比,对偶极部件赋予的电容不易受到外部的电介质的影响。

另外,在以上的各实施方式中,例举rfid标签进行了说明,但在bluetooth(蓝牙,注册商标)模块、无线lan(localareanetwork,局域网)模块等无线通信器件中也能够同样地应用本实用新型。

最后,上述的实施方式的说明在所有方面均为例示,并非限制性的描述。对于本领域技术人员来说,能够适当地进行变形和变更。本实用新型的范围由权利要求书表明,而不是由上述的实施方式表明。此外,在本实用新型的范围中包含在与权利要求书均等的范围内对实施方式进行的变更。

附图标记说明

c1、c2、电容元件;ce1、第1连接端;ce2、第2连接端;cil1、第1线圈部;cil2、第2线圈部;cil3、第3线圈部;cil4、第4线圈部;cp、寄生电容;e1、第1端部;e2、第2端部;fp1、第1相对部;fp2、第2相对部;hl1、通孔;l1~l4、电感;l11、l12、电感元件;l21、l22、电感元件;la1、la2、焊盘(land);lc1、第1lc并联电路;lc2、第2lc并联电路;ne1、第1开放端附近部;ne11、ne12、第1开放端附近部;ne2、第2开放端附近部;ne21、ne22、第2开放端附近部;oe1、第1开放端;oe2、第2开放端;p1、第1位置;p2、第2位置;pa、第2端;po、第1端;s1、第1侧部;s2、第2侧部;t1、第1线圈端;t2、第2线圈端;10、第1偶极部件;10i、第1介入部;10s1、10s2、第1副导体图案;11、21、主导体图案部;12、第1折回部;13a、13b、导电性接合材料;20、第2偶极部件;20i、第2介入部;20s1、20s2、第2副导体图案;22、第2折回部;100、rfic元件;120、多层基板;120a、绝缘层;120b、120c、绝缘层;140a、第1端子电极;140b、第2端子电极;160、rfic芯片;160a、第1输入输出端子;160b、第2输入输出端子;180、阻抗匹配电路;200、线圈导体;200a、200b、200c、线圈图案;220a、220b、层间连接导体;220a、220b、240a、240b、层间连接导体;260a、260b、无载导体;301、302、303a、303b、303c、rfid标签。

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