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KR20130030304A - 무선 통신 디바이스 - Google Patents

무선 통신 디바이스 Download PDF

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KR20130030304A
KR20130030304A KR1020137005245A KR20137005245A KR20130030304A KR 20130030304 A KR20130030304 A KR 20130030304A KR 1020137005245 A KR1020137005245 A KR 1020137005245A KR 20137005245 A KR20137005245 A KR 20137005245A KR 20130030304 A KR20130030304 A KR 20130030304A
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wireless
inductor
communication device
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유야 도카이
츠요시 무카이
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

접기나 구부림에 의해 단선이 생기기 어려워, 신뢰성이 높은 무선 통신 디바이스를 얻는다. 가요성 기재 필름(10)과, 가요성 기재 필름(10)의 한쪽 주면의 거의 전역에 마련되고, 슬릿(23)을 통해 대향하는 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)로 구성되는 가요성 안테나 도체(20)와, 슬릿(23)을 걸치도록 하여 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속된 인덕턴스 소자를 가지는 인덕터 기판(30)과, 인덕턴스 소자에 병렬로 접속되고, 인덕터 기판(30)에 탑재된 무선 IC 소자(50)를 포함한 무선 통신 디바이스. 무선 IC 소자(50)는 슬릿(23)을 걸치도록 하여 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되어 있어도 된다.

Description

무선 통신 디바이스{WIRELESS COMMUNICATION DEVICE}
본 발명은 무선 통신 디바이스, 특히 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에서 리더 라이터와의 통신에 사용되는 무선 통신 디바이스에 관한 것이다.
최근, 물품의 정보 관리 시스템으로서, 리더 라이터와 물품에 부가된 RFID 태그(무선 통신 디바이스라고도 칭함)를 비접촉 방식으로 통신하여, 소정의 정보를 전달하는 RFID 시스템이 실용화되어 있다. RFID 시스템으로서는 13MHz대의 고주파를 이용한 HF대 시스템, 900MHz대의 고주파를 이용한 UHF대 시스템이 대표적이다. 특히, 통신 에리어가 넓고, 복수의 RFID 태그를 일괄적으로 읽고 쓸 수 있는 점에서, UHF대 시스템이 주목받고 있다.
UHF대 시스템용의 RFID 태그로서는, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 기재되어 있는 바와 같은 다이폴 안테나를 포함한 것이 일반적이다. 이들 다이폴 안테나는 무선 IC 칩에 접속된 2개의 방사 소자와, 각 방사 소자를 접속하는 정합(整合)용 루프 도체를 가지고 있다. 정합용 루프 도체는 무선 IC 칩에 인덕턴스 성분을 부여하기 위한 것이며, 무선 IC 칩과 방사 소자의 임피던스와 정합시키기 위한 매칭 회로로서 기능한다.
그런데, 최근 의복이나 거즈(gauze)와 같이 부드러운 물품에 직접적으로 부착 가능한 RFID 태그가 요구되고 있다. 물론 이러한 태그에는, 소형이며 가요성을 가지고 있는 동시에, 클리닝이나 접기에 대한 높은 내구성을 구비하고 있는 것이 요구된다.
그러나 특허문헌 1, 2에 기재되어 있는 바와 같은 종래의 다이폴 안테나는, 가는 선폭(線幅)의 도체 패턴으로 형성된 루프 부분을 필요로 하고 있기 때문에, 리넨(linen) 제품에 장착하면, 클리닝시나 접었을 때에, 루프 부분에 접은 선이 생겨, 접은 선으로 인해 단선(斷線)해 버린다는 문제를 가지고 있다. 또한 방사 소자에 선폭이 좁은 부분을 가지면, 마찬가지로 좁은 부분에서 단선이 발생하기 쉽다.
또한 통상 무선 IC 칩은 칩 탑재용의 패드상에 탑재되어 있고, 이 패드와 방사 소자는 리드(lead)용 배선을 통해 접속되어 있다. 이 리드용의 배선도 선폭이 좁기 때문에 단선의 원인이 된다. 특히, 무선 IC 칩은 실리콘 등의 반도체 기판으로서 구성되어 있기 때문에, RFID 태그가 접히거나, 구부러지면, 무선 IC 칩의 주변 부분, 특히 무선 IC 칩과 방사 소자의 접합부에 응력이 집중하기 쉬워, 이 접합부에서의 단선도 생기기 쉽다.
일본국 공개특허공보 2007-228437호 일본국 공개특허공보 2007-295395호
그리하여, 본 발명의 목적은 접기나 구부림에 의해 단선이 생기기 어렵고, 신뢰성이 높은 무선 통신 디바이스를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1의 형태인 무선 통신 디바이스는,
가요성 기재 필름과,
상기 가요성 기재 필름의 한쪽 주면의 거의 전역에 마련되고, 슬릿을 통해 대향하는 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자로 구성되는 가요성 안테나 도체와,
상기 슬릿을 걸치도록 하여 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속된 인덕턴스 소자를 가지는 인덕터 기판과,
상기 인덕턴스 소자에 병렬로 접속되고, 상기 인덕터 기판에 탑재된 무선 IC 소자를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2의 형태인 무선 통신 디바이스는,
가요성 기재 필름과,
상기 가요성 기재 필름의 한쪽 주면의 거의 전역에 마련되고, 슬릿을 통해 대향하는 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자로 구성되는 가요성 안테나 도체와,
상기 슬릿을 걸치도록 하여 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속된 인덕턴스 소자를 가지는 인덕터 기판과,
상기 슬릿을 걸치도록 하여 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속되면서, 상기 인덕턴스 소자에 병렬로 접속된 무선 IC 소자를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 무선 통신 디바이스에 있어서, 인덕터 기판에 마련한 인덕턴스 소자는 무선 IC 소자와 가요성 안테나 도체의 사이의 임피던스를 정합한다. 가요성 기재 필름의 한쪽 주면의 거의 전역에 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자가 마련되어 있고, 인덕터 기판은 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자의 사이에 마련된 슬릿을 걸치도록 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속되어 있기 때문에, 인덕터 기판과 제1 및 제2 방사 소자의 접속에 루프상의 도체나 리드용의 도체 등 선폭이 좁은 도체(패턴)는 존재하지 않는다. 바꾸어 말하면, 가요성 기재 필름상에는 방사 소자(도체)가 면상(面狀)으로 형성되어 있을 뿐이므로, 무선 통신 디바이스가 접히거나 구부러져도 단선이 생기기 어려워, 신뢰성이 향상한다.
본 발명에 의하면, 접기나 구부림에 의해 단선이 생기기 어려워, 신뢰성이 높은 무선 통신 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 무선 IC 소자와 가요성 안테나 도체 사이의 임피던스를 양호하게 정합시킬 수 있다.
도 1은 제1실시예인 무선 통신 디바이스를 나타내고, (A)는 사시도(斜視圖), (B)는 평면도, (C)는 A-A 확대 단면도이다.
도 2는 제1실시예인 무선 통신 디바이스의 요부(要部)를 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 3은 제1실시예인 무선 통신 디바이스의 등가 회로도이다.
도 4는 제1실시예인 무선 통신 디바이스에 있어서의 인덕터 기판의 임피던스 정합 특성을 나타내는 스미스 차트도이다.
도 5는 인덕터 기판(다층 기판)을 각 기재층별로 분해하여 나타내는 평면도이다.
도 6은 제2실시예인 무선 통신 디바이스의 등가 회로도이다.
도 7은 제2실시예인 무선 통신 디바이스를 구성하는 인덕터 기판(다층 기판)을 각 기재층별로 분해하여 나타내는 평면도이다.
도 8은 제2실시예인 무선 통신 디바이스에 있어서의 인덕터 기판의 임피던스 정합 특성을 나타내는 스미스 차트도이다.
도 9는 제2실시예인 무선 통신 디바이스의 방사 소자의 임피던스 특성(제1예)을 나타내는 스미스 차트도이다.
도 10은 제2실시예인 무선 통신 디바이스의 방사 소자의 임피던스 특성(제2예)을 나타내는 스미스 차트도이다.
도 11은 제2실시예인 무선 통신 디바이스의 방사 소자의 임피던스 특성(제3예)을 나타내는 스미스 차트도이다.
도 12는 제3실시예인 무선 통신 디바이스의 등가 회로도이다.
도 13은 제3실시예인 무선 통신 디바이스를 구성하는 인덕터 기판(다층 기판)을 각 기재층별로 분해하여 나타내는 평면도이다.
도 14는 제4실시예인 무선 통신 디바이스를 나타내고, (A)는 사시도, (B)는 분해 사시도이다.
도 15는 안테나 도체의 변형예를 나타내는 평면도이며, (A)는 변형예 1, (B)는 변형예 2, (C)는 변형예 3을 나타낸다.
도 16은 제5실시예인 무선 통신 디바이스를 나타내고, (A)는 사시도, (B)는 평면도, (C)는 B-B 확대 단면도이다.
도 17은 제5실시예인 무선 통신 디바이스의 요부를 나타내고, (A), (B)는 각각 평면도이다.
도 18은 제5실시예인 무선 통신 디바이스의 등가 회로도이다.
도 19는 제5실시예인 무선 통신 디바이스의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 20은 제6실시예인 무선 통신 디바이스를 나타내고, (A)는 사시도, (B)는 평면도, (C)는 요부의 사시도이다.
도 21은 제6실시예인 무선 통신 디바이스를 구성하는 인덕터 기판의 단면도이며, (A)는 제1예, (B)는 제2예를 나타낸다.
도 22는 안테나 도체의 변형예를 나타내는 평면도이며, (A)는 변형예 4, (B)는 변형예 5를 나타낸다.
도 23은 제7실시예인 무선 통신 디바이스를 나타내고, (A)는 사시도, (B)는 분해 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 무선 통신 디바이스의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 또한 각 도면에 있어서, 공통되는 부품, 부분은 동일한 부호를 부여하여, 중복하는 설명은 생략한다.
(제1실시예, 도 1~도 5 참조)
제1실시예인 무선 통신 디바이스(1A)는, UHF대의 RFID 시스템에 사용되는 것으로, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가요성 기재 필름(10)과, 상기 가요성 기재 필름(10)의 한쪽 주면의 거의 전역에 마련되고, 슬릿(23)을 통해 대향하는 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)로 구성되는 가요성 안테나 도체(20)와, 슬릿(23)을 걸치도록 하여 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)의 직선적으로 대향하는 부분에 접속된, 인덕턴스 소자(L1)(도 2(B) 참조)를 가지는 인덕터 기판(30)과, 인덕턴스 소자(L1)에 병렬로 접속되고, 인덕터 기판(30)에 탑재된 무선 IC 소자(50)로 구성되어 있다.
가요성 기재 필름(10)으로서는, 예를 들면 폴리에틸렌설파이드수지나 폴리이미드수지를 적합하게 사용할 수 있다. 가요성 안테나 도체(20)로서는, 예를 들면 구리나 은 등의 비저항이 작은 금속을 주성분으로 하는 금속 박막을 적합하게 사용할 수 있고, 금속박을 필름(10)상에 전사, 점착하거나, 필름(10)상에 포토리소그래피의 수법으로 형성할 수 있다. 가요성 기재 필름(10)의 둘레 가장자리부와 안테나 도체(20)(제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22))의 둘레 가장자리부 사이에 마진(margin)부가 마련되어 있는데, 이 마진부는 최소한인 것이 바람직하다. 안테나 도체(20)의 폭을 최대한 크게 함으로써, 접기나 구부림에 대한 내구성을 높게 하여 단선이 생기기 어렵게 할 수 있다. 마진부를 마련하지 않아도 된다면, 더욱 바람직하다. 안테나 도체(20)의 사이즈를 최대한 크게 함으로써, 소형이어도 이득을 크게 할 수 있기 때문이다.
안테나 도체(20)상에는 절연성 보호막(이하, 레지스트막(15)이라 칭함)이 형성되어 있다. 또한 도 1(A), (B) 및 도 2(A)에서는 레지스트막(15) 자체의 도시는 생략하고 있다. 그리고, 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)와 인덕터 기판(30)을 전기적으로 접속하기 위해, 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 레지스트막(15)에는 개구부(15a)가 형성되어 있다. 인덕터 기판(30)의 외부전극(41a,41b)은, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 이 개구부(15a)를 통해 솔더(16)에 의해 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)와 접속되어 있다.
도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 인덕터 기판(30)에는 인덕턴스 소자(L1)가 내장되어 있고, 소자(L1)의 일단은 제1 방사 소자(21)와 무선 IC 소자(50)의 입출력 단자 전극(51a)에 접속되며, 소자(L1)의 타단은 제2 방사 소자(22)와 무선 IC 소자(50)의 입출력 단자 전극(51b)에 접속되어 있다.
무선 IC 소자(50)는 예를 들면 UHF대의 RF 신호를 처리하는 것으로, 클럭 회로, 로직 회로, 메모리 회로 등을 포함하며, 필요한 정보가 메모리되어 있다. 무선 IC 소자(50)는, 그 이면에 입출력 단자 전극(51a,51b) 및 실장용 단자 전극(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 입출력 단자 전극(51a,51b)은 인덕터 기판(30)의 상면에 마련한 급전 단자 전극(45a,45b)에, 실장용 단자 전극은 인덕터 기판(30)의 상면에 마련한 실장용 단자 전극(45c,45d)(도 5 참조)에 각각 솔더 등을 통해 전기적으로 접속되어 있다.
본 무선 통신 디바이스(1A)는 도 3에 나타내는 등가 회로를 가지며, 인덕터 기판(30)에 내장되어 있는 인덕턴스 소자(L1)와 무선 IC 소자(50)가 서로 병렬로 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되어 있다. 또한 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 방사 소자(21,22)가 대향하는 부분(슬릿(23))에서 형성되는 용량(C1)도 인덕턴스 소자(L1)와 병렬로 접속되어 공진 회로를 구성하고 있다. 용량(C2)은 무선 IC 소자(50)에 포함되는 부유 용량이다. 이 부유 용량(C2)은 방사 소자(21,22) 사이의 용량(C1)보다도 큰 값을 가지고 있다. 용량(C1)을 형성함으로써 공진시키기 위한 인덕턴스값은 작아도 된다.
이상의 구성으로 이루어지는 무선 통신 디바이스(1A)에 있어서, 인덕턴스 소자(L1)는, 무선 IC 소자(50)로부터 발신된 소정 주파수의 고주파 신호를 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 전달하면서, 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에서 수신한 고주파 신호를 무선 IC 소자(50)로부터의 발신시와는 역방향으로 무선 IC 소자(50)에 공급한다.
인덕턴스 소자(L1)는 무선 IC 소자(50)와 가요성 안테나 도체(20) 사이의 임피던스를 정합하는 매칭 회로로서 기능한다. 즉, 무선 IC 소자(50)와 인덕턴스 소자(L1)로 폐(閉)루프 선로가 형성되고, 이 폐루프 선로의 전기장(電氣長)이 임피던스의 정합에 크게 관계된다. 인덕턴스 소자(L1)의 인덕턴스 정합 특성을 도 4의 스미스 차트에 나타낸다. 도 4는 방사 소자(21,22)의 단자측으로부터 본 임피던스를 나타내고 있다. 무선 IC 소자(50)의 입출력 임피던스는 도 4 중 A부분이며, 인덕턴스 소자(L1)에 의한 변환 후의 임피던스는 B부분이다. 보다 구체적으로는, 임피던스는, 도 3의 등가 회로에 나타낸 인덕턴스 소자(L1), 용량(C1), 무선 IC 소자(50)의 부유 용량(C2)으로 형성되는 공진 회로에서 정합되고, 용량(C1,C2)에 의해 미조정이 가능하다.
또한 본 무선 통신 디바이스(1A)에 있어서는, 가요성 기재 필름(10)의 한쪽 주면의 거의 전역에 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)가 마련되어 있고, 인덕터 기판(30)은 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)의 사이에 마련된 슬릿(23)을 걸치도록 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)의 직선 부분에 접속되어 있기 때문에, 인덕터 기판(30)과 제1 및 제2 방사 소자(21,22)의 접속 부분에 루프상의 도체나 리드용의 도체 등 선폭이 좁은 도체(패턴)는 존재하지 않는다. 바꾸어 말하면, 가요성 기재 필름(10)상에는 방사 소자(21,22)(도체)가 면상으로 형성되어 있을 뿐이므로, 무선 통신 디바이스(1A)가 접히거나 구부러져도 접속 부분에 단선이 생기기 어려워, 신뢰성이 향상한다.
또한 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)의 대향 부분으로서, 인덕터 기판(30)의 외부전극(41a,41b)과 접합하는 부분의 일부에 돌출 부분이 형성되어 있는 것은 상관없다.
특히, 무선 통신 디바이스(1A)에 있어서는, 안테나 도체(20)의 표면을 레지스트막(15)으로 덮고 있기 때문에, 디바이스(1A)가 접히거나 구부러졌을 때에, 방사 소자(21,22)에 접은 선이 생기는 것, 또한 접은 선이 생겼다고 해도 그것이 확대되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 레지스트막(15)은 안테나 도체(20)를 외부 환경으로부터 보호하고, 슬릿(23)을 덮고 있기 때문에, 디바이스(1A)가 접혀 구부러졌을 때에 슬릿(23)의 간격이 변동하거나, 방사 소자가 접촉하는 것을 방지한다.
제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)는 슬릿(23)을 통해 직선상으로 대향하고 있는 것이 바람직하다. 슬릿(23)에 형성되는 용량(C1)의 값이 무선 통신 디바이스(1A)의 접기나 구부림에 의해 변동하는 것을 최대한 억제하기 때문이다. 또한 슬릿(23)의 길이, 바꾸어 말하면, 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)가 서로 마주보는 부분의 길이는, 무선 IC 소자(50)의 슬릿(23)의 연장 방향에 있어서의 무선 IC 소자(50)의 길이의 3배 이상인 것이 바람직하다. 무선 통신 디바이스(1A)가 접혀 구부러졌을 때에, 무선 IC 소자(50)의 보호를 보다 확실하게 행하여, 접속 부분에서의 단선을 생기기 어렵게 하기 때문이다.
인덕턴스 소자(L1)는, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 인덕터 기판(30) 내에 형성된 코일상 도체에 의해 형성되어 있다. 인덕터 기판(30)은 복수의 절연체층 또는 유전체층을 적층하여 이루어지는 적층 기판으로서 구성되어 있다. 특히, 인덕턴스 소자(L1)는 코일상 도체의 권회축이 가요성 안테나 도체(20)의 법선 방향을 따라 배치되어 있다. 또한 인덕턴스 소자(L1)는, 평면으로 보았을 때, 코일상 도체의 코일 내경(內徑) 영역이 슬릿(23)에 적어도 일부가 포개어지도록 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 인덕터 기판(30)으로부터의 누설 자속이 안테나 도체(20)에 차단되는 것이 적어져, 인덕턴스 소자(L1)의 Q값의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다. 가장 바람직한 배치는 평면으로 보았을 때, 인덕턴스 소자(L1)의 코일상 도체의 코일 내경 영역 전체가 슬릿(23)에 포개어지도록 배치되어 있는 것이다.
무선 IC 소자(50)가 실리콘 등의 반도체 칩이며, 가요성 기재(10)가 수지 필름인 경우, 인덕터 기판(30)은 반도체 칩과 수지 필름의 중간의 열팽창 계수를 가지는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 적합한 재료로서는 LTCC와 같은 세라믹을 들 수 있다.
다음으로 인덕턴스 소자(L1)를 내장한 인덕터 기판(30)의 구조에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 적층체는 각 기재층(31a~31j)으로 이루어지고, 기재층(31a~31j)은 유전체 또는 자성체로 이루어지는 세라믹 시트이며, 기재층(31j)은 전사용 시트이다. 도 5에 있어서, 각 전극이나 각 도체는 각 기재층(31a~31j)상에 형성되고, 기재층(31a)을 기재층(31b) 위에 포개고, 또한 기재층(31c,31d…)상에 포개는 순서로 적층한다. 최하층에 포갠 기재층(전사 시트)(31j)은 적층 후에 박리함으로써, 단자 전극(45a~45d)을 적층체의 하면(도 2(B)에 나타내는 실장시에는 상면이 됨)에 노출시킨다.
상세하게는, 기재층(31a)에는 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되는 외부전극(41a,41b) 및 비아홀 도체(42a,42b)가 형성되고, 기재층(31b)에는 비아홀 도체(42a,42b)가 형성되며, 기재층(31c~31f)에는 각각 인덕터 도체(43a~43d) 및 비아홀 도체(42a~42d)가 형성되고, 기재층(31g)에는 비아홀 도체(42a,42b)가 형성되며, 기재층(31h)에는 도체(44a,44b) 및 비아홀 도체(42a,42b,42e,42f)가 형성되고, 기재층(31i)에는 비아홀 도체(42e,42f)가 형성되며, 기재층(31j)에는 단자 전극(45a~45d) 및 비아홀 도체(42e,42f)가 형성되어 있다. 각 기재층(31a~31j)을 적층함으로써, 코일상으로 접속된 인덕터 도체(43a~43d)에 의해 인덕턴스 소자(L1)가 형성된다. 같은 부호가 부여되어 있는 비아홀 도체는 상하에 인접하는 기재층간에서 전기적으로 접속된다.
(제2실시예, 도 6~도 11 참조)
제2실시예인 무선 통신 디바이스(1B)는, 도 6에 나타내는 등가 회로를 가지는 것으로, 인덕턴스 소자(L2,L3)와 커패시턴스 소자(C3,C4)로 공진 회로를 형성하고, 인덕턴스 소자(L2,L3)는 서로 자기 결합하고 있다. 무선 통신 디바이스(1B) 자체의 구성은 상기 제1실시예와 동일하다. 그 작용 효과도 제1실시예에서 설명한 바와 같다.
특히, 본 제2실시예에서는, 인덕턴스 소자(L2,L3)와 커패시턴스 소자(C3,C4)와 무선 IC 소자(50)의 부유 용량(C2)으로 이루어지는 공진 회로에 의해 광대역에서의 통신이 가능해진다. 인덕턴스 소자(L2,L3)의 인덕턴스 정합 특성을 도 8의 스미스 차트에 나타낸다. 도 8은 방사 소자(21,22)의 단자측으로부터 본 임피던스를 나타내고 있다. 무선 IC 소자(50)의 입출력 임피던스는 도 8 중 A부분이며, 인덕턴스 소자에 의한 변환 후의 임피던스는 B부분이다. 본 제2실시예에서는, 커패시턴스 소자(C3,C4)에 의해, 안테나 도체(20)로부터 입력한 정전기(저주파 노이즈)가 무선 IC 소자(50)에 전달되는 것을 방지하는 ESD 대책으로서의 효과를 가진다.
또한 안테나 도체(20)의 임피던스를 도 9~도 11에 나타낸다. 도 9는 750~1050MHz대에 있어서 제1 및 제2 방사 소자(21,22)의 사이즈를 각각 20×6mm로 한 것의 특성을 나타낸다. 도 10은 750~1050MHz대에 있어서 제1 및 제2 방사 소자(21,22)의 사이즈를 각각 40×6mm로 한 것의 특성을 나타낸다. 도 11은 750~1050MHz대에 있어서 제1 및 제2 방사 소자(21,22)의 사이즈를 각각 60×6mm로 한 것의 특성을 나타낸다.
인덕턴스 소자(L2,L3)나 커패시턴스 소자(C3,C4)를 내장한 인덕터 기판(30)의 구조에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 적층체는 각 기재층(31a~31k)으로 이루어지고, 기재층(31a~31k)은 유전체 또는 자성체로 이루어지는 세라믹 시트이며, 기재층(31k)은 전사용 시트이다. 도 7에 있어서, 각 전극이나 각 도체는 각 기재층(31a~31k)상에 형성되고, 기재층(31a)을 기재층(31b) 위에 포개며, 또한 기재층(31c,31d…)상에 포개는 순서로 적층한다. 최하층에 포갠 기재층(전사 시트)(31k)은 적층 후에 박리함으로써, 단자 전극(45a~45d)을 적층체의 하면(도 2(B)에 나타내는 실장시에는 상면이 됨)에 노출시킨다.
상세하게는, 기재층(31a)에는 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되는 외부전극(41a,41b) 및 비아홀 도체(42a,42b)가 형성되고, 기재층(31b)에는 전극(46a,46b) 및 비아홀 도체(42a~42d)가 형성되며, 기재층(31c~31f)에는 각각 인덕터 도체(43a~43d), 전극(46c~46j) 및 비아홀 도체(42a~42e)가 형성되고, 기재층(31g~31i)에는 인덕터 도체(43e~43g) 및 비아홀 도체(42c~42f)가 형성되며, 기재층(31j)에는 인덕터 도체(43h), 도체(44a) 및 비아홀 도체(42c~42e,42g,42h)가 형성되고, 기재층(31k)에는 단자 전극(45a~45d) 및 비아홀 도체(42g,42h)가 형성되어 있다.
각 기재층(31a~31k)을 적층함으로써, 코일상으로 접속된 인덕터 도체(43e~43h)에 의해 인덕턴스 소자(L2)가 형성되고, 코일상으로 접속된 인덕터 도체(43a~43d)에 의해 인덕턴스 소자(L3)가 형성된다. 또한 서로 대향하는 전극(46a,46c,46e,46g,46i)에 의해 커패시턴스 소자(C3)가 형성되고, 서로 대향하는 전극(46b,46d,46f,46h,46j)에 의해 커패시턴스 소자(C4)가 형성된다. 같은 부호가 부여되어 있는 비아홀 도체는 상하에 인접하는 기재층간에서 전기적으로 접속된다.
(제3실시예, 도 12 및 도 13 참조)
제3실시예인 무선 통신 디바이스(1C)는, 도 12에 나타내는 등가 회로를 가지는 것으로, 인덕턴스 소자(L1)와 커패시턴스 소자(C5,C6)로 공진 회로를 형성하고 있다. 무선 통신 디바이스(1C) 자체의 구성은 상기 제1실시예와 동일하다. 그 작용 효과도 제1실시예에서 설명한 바와 같다. 커패시턴스 소자(C5,C6)는 임피던스의 조정 기능과, 상기 제2실시예에서 설명한 ESD 대책 기능을 가지고 있다.
인덕턴스 소자(L1)나 커패시턴스 소자(C5,C6)를 내장한 인덕터 기판(30)의 구조에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다. 적층체는 각 기재층(31a~31j)으로 이루어지고, 기재층(31a~31j)은 유전체 또는 자성체로 이루어지는 세라믹 시트이며, 기재층(31j)은 전사용 시트이다. 도 13에 있어서, 각 전극이나 각 도체는 각 기재층(31a~31j)상에 형성되며, 기재층(31a)을 기재층(31b) 위에 포개고, 또한 기재층(31c,31d…)상에 포개는 순서로 적층한다. 최하층에 포갠 기재층(전사 시트)(31j)은 적층 후에 박리함으로써, 단자 전극(45a~45d)을 적층체의 하면(도 2(B)에 나타내는 실장시에는 상면이 됨)에 노출시킨다.
상세하게는, 기재층(31a)에는 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되는 외부전극(41a,41b) 및 비아홀 도체(42a,42b)가 형성되고, 기재층(31b)에는 전극(46a,46b) 및 비아홀 도체(42a~42d)가 형성되며, 기재층(31c~31f)에는 각각 인덕터 도체(43a~43d), 전극(46c~46j) 및 비아홀 도체(42a~42e)가 형성되고, 기재층(31g,31h)에는 전극(46k~46n) 및 비아홀 도체(42a~42d)가 형성되며, 기재층(31i)에는 도체(44a,44b) 및 비아홀 도체(42c,42d,42g,42h)가 형성되고, 기재층(31j)에는 단자 전극(45a~45d) 및 비아홀 도체(42g,42h)가 형성되어 있다.
각 기재층(31a~31j)을 적층함으로써, 코일상으로 접속된 인덕터 도체(43a~43d)에 의해 인덕턴스 소자(L1)가 형성된다. 또한 서로 대향하는 전극(46a,46c,46e,46g,46i,46k,46m)에 의해 커패시턴스 소자(C5)가 형성되고, 서로 대향하는 전극(46b,46d,46f,46h,46j,46l,46n)에 의해 커패시턴스 소자(C6)가 형성된다. 같은 부호가 부여되어 있는 비아홀 도체는 상하에 인접하는 기재층간에서 전기적으로 접속된다.
(제4실시예, 도 14 참조)
제4실시예인 무선 통신 디바이스(1D)는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 가요성 기재 필름(10)상에 가요성 안테나 도체(20)(제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22))를 마련하고, 또한 무선 IC 소자(50)를 탑재한 인덕터 기판(30)을 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속하며, 또한 이들의 표리면에 엘라스토머로 이루어지는 보호 부재(11,12)를 점착한 것이다. 무선 통신 디바이스(1D) 자체의 구성은 상기 제1실시예와 동일하다.
(안테나 도체의 변형예, 도 15 참조)
상기 안테나 도체(20)(제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22))의 형상은 임의이며, 도 15(A)에 변형예 1로서 나타내는 바와 같이, 평면으로 보아 거의 타원 형상이어도 된다. 도 15(B)에 변형예 2로서 나타내는 바와 같이, 평면으로 보아 직사각형상으로서 대각선상에 슬릿(23)을 형성하여 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)로 분할한 것이어도 된다. 또한 도 15(C)에 변형예 3으로서 나타내는 바와 같이, 슬릿(23)을 접혀 구부러진 형상으로 형성한 것이어도 된다. 변형예 2, 3은 모두 가요성 기재 필름(10)이 장변 방향으로 접혀 구부러져도 인덕터 기판(30)과 안테나 도체(20)의 접합 부분이 단선하는 것을 보다 바람직하게 억제할 수 있다. 안테나 도체(20)는 도 15에 나타내는 것 이외의 형상, 예를 들면 원 형상 등이어도 된다.
(제5실시예, 도 16~도 19 참조)
제5실시예인 무선 통신 디바이스(1E)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 소자(50)와 인덕터 기판(30)을 각각 슬릿(23)을 걸치도록 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)상에 접속한 것이다. 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)와 인덕터 기판(30) 및 무선 IC 소자(50)를 전기적으로 접속하기 위해, 도 17(A)에 나타내는 바와 같이, 레지스트막(15)에는 개구부(15a,15b)가 형성되어 있다. 인덕터 기판(30)의 외부전극(41a,41b)은, 개구부(15a)를 통해 솔더에 의해 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되어 있다. 또한 본 제5실시예에 있어서, 외부전극(41a,41b)은 인덕터 기판(30)의 양단부에 형성되어 있다(도 17(B) 및 도 19 참조). 무선 IC 소자(50)의 입출력 단자 전극(51a,51b)은, 개구부(15b)를 통해 솔더에 의해 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속되어 있다.
본 제5실시예의 다른 구성은 상기 제1실시예와 동일하고, 그 등가 회로도 도 18에 나타내는 바와 같이 도 3에 나타낸 등가 회로와 동일하다. 따라서, 제5실시예의 작용 효과는 제1실시예와 기본적으로는 동일하다. 특히, 제5실시예에서는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 소자(50)의 높이(t1)에 비하여 인덕터 기판(30)의 높이(t2)가 크다. 즉, 높이가 높은 인덕터 기판(30)이 높이가 낮은 무선 IC 소자(50)에 인접하여 배치되어 있다. 무선 IC 소자(50)가 실리콘 등의 반도체 칩이며, 가요성 기재(10)가 수지 필름이며, 인덕터 기판(30)이 세라믹의 적층체 칩인 경우, 인덕터 기판(30)은 무선 IC 소자(50)보다도 경질(硬質)이다. 그로 인해, 높이가 높은 경질의 인덕터 기판(30)이 무선 IC 소자(50)에 인접하여 배치되어 있으면, 무선 통신 디바이스(1E)에 충격이 가해졌을 때, 인덕터 기판(30)이 무선 IC 소자(50)를 외력으로부터 보호하게 된다.
(제6실시예, 도 20 및 도 21 참조)
제6실시예인 무선 통신 디바이스(1F)는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 높이(t1)의 무선 IC 소자(50)를 끼고 높이(t2)의 인덕터 기판(30)과 높이(t2)의 보호용 기판(35)을 배치한 것이다. 보호용 기판(35)은 인덕터 기판(30)과 동일한 재료로 이루어지며, 경질이다. 이와 같이, 무선 IC 소자(50)의 양측에 인접하여 경질 기판을 배치함으로써, 무선 IC 소자(50)에 대한 외부 충격으로부터의 보호가 보다 확실해진다. 또한 보호용 기판(35)은 더미 기판이어도, 혹은 인덕턴스 소자나 다른 커패시턴스 소자가 내장되어 있어도 된다.
그런데, 인덕터 기판(30)에 내장되어 있는 인덕턴스 소자(L1)는, 도 21(A)에 나타나 있는 바와 같이, 코일상 도체의 권회축이 가요성 안테나 도체(20)의 법선 방향을 따라 배치되어 있어도 되고, 혹은 도 21(B)에 나타내는 바와 같이, 코일상 도체의 권회축이 가요성 안테나 도체(20)의 평면 방향을 따라 배치되어 있어도 된다. 도 21(A)의 구성의 이점은 상기 제1실시예에서 도 2(B)를 참조하여 설명한 바와 같다. 도 21(B)의 구성의 이점은 안테나 도체(20)와 코일상 도체 사이에 발생하는 부유 용량이 작아지는 것이다.
(안테나 도체의 변형예, 도 22 참조)
도 22(A)에 안테나 도체(20)의 변형예 4, 도 22(B)에 안테나 도체(20)의 변형예 5를 나타낸다. 변형예 4는 도 15(A)에 나타낸 변형예 1과 동 형상으로, 무선 IC 소자(50)와 인덕터 기판(30)을 각각 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속한 상태를 나타내고 있다. 변형예 5는 도 15(B)에 나타낸 변형예 2와 동 형상이며, 무선 IC 소자(50)와 인덕터 기판(30)을 각각 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속한 상태를 나타내고 있다.
(제7실시예, 도 23 참조)
제7실시예인 무선 통신 디바이스(1G)는, 도 23에 나타내는 바와 같이, 가요성 기재 필름(10)상에 가요성 안테나 도체(20)(제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22))를 마련하고, 또한 무선 IC 소자(50)와 인덕터 기판(30)을 제1 방사 소자(21) 및 제2 방사 소자(22)에 접속하며, 또한 이들의 표리면에 엘라스토머로 이루어지는 보호 부재(11,12)를 점착한 것이다. 무선 통신 디바이스(1G) 자체의 구성은 상기 제5실시예와 동일하다.
(다른 실시예)
또한 본 발명에 따른 무선 통신 디바이스는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요지의 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명은 무선 통신 디바이스에 유용하며, 특히 접기나 구부림에 의해 단선이 생기기 어려운 점에서 뛰어나다.
10: 가요성 기재 필름 15: 레지스트막
20: 가요성 안테나 도체 21, 22: 방사 소자
23: 슬릿 30: 인덕터 기판
50: 무선 IC 소자 L1~L3: 인덕턴스 소자
C1~C6: 커패시턴스 소자(용량)

Claims (17)

  1. 가요성 기재 필름과,
    상기 가요성 기재 필름의 한쪽 주면의 거의 전역에 마련되고, 슬릿을 통해 대향하는 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자로 구성되는 가요성 안테나 도체와,
    상기 슬릿을 걸치도록 하여 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속된 인덕턴스 소자를 가지는 인덕터 기판과,
    상기 인덕턴스 소자에 병렬로 접속되고, 상기 인덕터 기판에 탑재된 무선 IC 소자를 포함한 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기재 필름의 상기 한쪽 주면의 거의 전역에는, 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자를 덮도록 절연성 보호막이 형성되어 있고,
    상기 인덕터 기판과 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자는 상기 절연성 보호막에 형성된 개구부를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 방사 소자와 제2 방사 소자는 상기 슬릿을 통해 용량 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터 기판은 복수의 절연체층 또는 유전체층을 적층하여 이루어지는 적층 기판이며,
    상기 인덕턴스 소자는 상기 적층 기판 내에 형성된 코일상 도체에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자는, 상기 코일상 도체의 권회축이 상기 가요성 안테나 도체의 법선 방향을 따라 상기 적층 기판 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 기판은, 평면으로 보았을 때, 상기 코일상 도체의 코일 내경(內徑) 영역이 상기 슬릿에 적어도 일부가 포개어지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자는, 상기 코일상 도체의 권회축이 상기 가요성 안테나 도체의 평면 방향을 따라 상기 적층 기판 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  8. 가요성 기재 필름과,
    상기 가요성 기재 필름의 한쪽 주면의 거의 전역에 마련되고, 슬릿을 통해 대향하는 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자로 구성되는 가요성 안테나 도체와,
    상기 슬릿을 걸치도록 하여 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속된 인덕턴스 소자를 가지는 인덕터 기판과,
    상기 슬릿을 걸치도록 하여 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자에 접속되면서, 상기 인덕턴스 소자에 병렬로 접속된 무선 IC 소자를 포함한 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가요성 기재 필름의 상기 한쪽 주면의 거의 전역에는, 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자를 덮도록 절연성 보호막이 형성되어 있고,
    상기 인덕터 기판과 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자는, 또한 상기 무선 IC 소자와 제1 방사 소자 및 제2 방사 소자는, 상기 절연성 보호막에 형성된 개구부를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    제1 방사 소자와 제2 방사 소자는 상기 슬릿을 통해 용량 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터 기판은 복수의 절연체층 또는 유전체층을 적층하여 이루어지는 적층 기판이며,
    상기 인덕턴스 소자는 상기 적층 기판 내에 형성된 코일상 도체에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자는, 상기 코일상 도체의 권회축이 상기 가요성 안테나 도체의 법선 방향을 따라 상기 적층 기판 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인덕터 기판은, 평면으로 보았을 때, 상기 코일상 도체의 코일 내경 영역이 상기 슬릿에 적어도 일부가 포개어지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 인덕턴스 소자는, 상기 코일상 도체의 권회축이 상기 가요성 안테나 도체의 평면 방향을 따라 상기 적층 기판 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터 기판은 상기 무선 IC 소자보다도 높이가 높은 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  16. 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 기재 필름상에, 상기 슬릿을 걸치도록 하면서, 상기 인덕터 기판과의 사이에 상기 무선 IC 소자를 끼우도록 하여, 상기 무선 IC 소자보다도 높이가 높은 보호용 기판이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보호용 기판은 인덕턴스 소자를 가지는 인덕터 기판인 것을 특징으로 하는 무선 통신 디바이스.
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