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CN101953025A - 无线ic器件、电子设备以及无线ic器件的谐振频率调整方法 - Google Patents

无线ic器件、电子设备以及无线ic器件的谐振频率调整方法 Download PDF

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CN101953025A
CN101953025A CN2009801059870A CN200980105987A CN101953025A CN 101953025 A CN101953025 A CN 101953025A CN 2009801059870 A CN2009801059870 A CN 2009801059870A CN 200980105987 A CN200980105987 A CN 200980105987A CN 101953025 A CN101953025 A CN 101953025A
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CN
China
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electrode
wireless
chip
circuit substrate
ring electrode
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Application number
CN2009801059870A
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片矢猛
加藤登
石野聪
池本伸郎
木村育平
白木浩司
道海雄也
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明的目的在于提供一种无线IC器件和电子设备，不用设置专用天线，能实现小型化，并能使辐射板(电极)的增益提高。无线IC器件将环状电极(31)设置于设置在印刷布线电路基板(20)上的接地电极(21)，使处理接收信号、发送信号的无线IC芯片(5)或电磁耦合模块(1)与所述环状电极(31)耦合。接地电极(21)通过环状电极(31)与无线IC芯片(5)或电磁耦合模块(1)耦合，接收、发送高频信号。在接地电极(21)形成有用于调整其谐振频率的狭缝(23a)、(23b)。

Description

无线IC器件、电子设备以及无线IC器件的谐振频率调整方法
技术领域
本发明涉及无线IC器件，尤其涉及具有用于RFID(Radio FrequencyIdentification：射频标识)系统的无线IC芯片的无线IC器件、具备该无线IC器件的电子设备、以及无线IC器件的谐振频率调整方法。
背景技术
近年，作为物件管理系统，正在开发RFID系统，上述RFID系统使产生感应电磁场的读写器和附加于存储物件或容器等中的、存储有规定信息的IC芯片(也称为IC标签、无线IC芯片)以非接触方式进行通信，来传递信息。
专利文献1中记载有具备IC芯片和形成于印刷布线电路基板内的天线的RFID标签(射频标识签)。在该RFID标签中，将印刷布线电路基板内的天线与安装于该基板的主表面上的IC芯片在电导通状态下连接。而且，通过将天线配置在印刷布线电路基板内，从而使RFID标签小型化。
然而，在该RFID标签中，由于设置有专用的天线，因而需要天线制作工序，因此成本提高，而且由于需要设置空间，因此导致大型化。另外，若改变IC芯片，则天线形状等也需要改变。
专利文献
专利文献1：日本国特表平11-515094号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种无线IC器件、具备该无线IC器件的电子设备、以及无线IC器件的谐振频率调整方法，该无线IC器件未设置有专用天线，能实现小型化，并能使作为天线起作用的辐射板(电极)的增益提高。
为了实现上述目的，本发明第1形态的无线IC器件，其特征在于，包括：
无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；
电路基板，该电路基板安装有上述无线IC芯片；
电极，该电极形成于上述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与上述无线IC芯片耦合并与上述电极耦合的方式形成于上述电路基板，
在上述电极形成有用于调整其谐振频率的狭缝和/或缺口。
本发明第2形态的无线IC器件，其特征在于，包括：
电磁耦合模块，该电磁耦合模块包括：无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；以及，供电电路基板，该供电电路基板包含电感元件，该电感元件与上述无线IC芯片耦合；
电路基板，该电路基板安装有上述电磁耦合模块；
电极，该电极形成于上述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与上述供电电路基板耦合并与上述电极耦合的方式形成于上述电路基板，
在上述电极形成有用于调整其谐振频率的狭缝和/或缺口。
在上述无线IC器件中，通过环状电极使无线IC芯片或供电电路基板与例如接地电极等的形成于电路基板的电极耦合，形成于电路基板的电极作为无线IC(芯片)的辐射板(天线)起作用。即，上述电极接收到的信号通过环状电极使无线IC(芯片)动作，将来自该无线IC(芯片)的响应信号通过环状电极从上述电极辐射到外部。因而，未必需要制作专用天线，也不需要设置该天线的空间。另外，能用环状电极使无线IC(芯片)和上述电极的阻抗匹配，未必需要另设匹配部，从而无线IC(芯片)和上述电极的信号传递效率提高。
然而，若辐射板谐振，则辐射板(天线)的增益变大，该谐振频率成为将辐射板(电极)的两端部当作谐振端的特定值。若利用接地电极作为天线，则该电极的尺寸大致取决于电路基板的尺寸。在这种情况下，电极的谐振频率偏离RFID系统中的使用频率，作为天线的增益可能降低。在上述无线IC器件中，通过在作为天线起作用的电极形成用于调整其谐振频率的狭缝和/或缺口，从而能任意设定谐振模式，使电极具有接近RFID系统的使用频率的较佳谐振频率，从而增益提高。
在第2形态的无线IC器件中，供电电路基板介于例如无线IC芯片等无线IC与环状电极之间。该供电电路基板包含具有电感元件的谐振电路和/或匹配电路，使用频率实质上由谐振电路和/或匹配电路设定，在根据RFID系统的使用频率改变无线IC的情况下，只需改变谐振电路和/或匹配电路的设计，不必改变辐射板(电极)的形状、尺寸、配置或者连环状电极与电极或供电电路基板的耦合状态。另外，谐振电路和/或匹配电路还能具备无线IC和电极的阻抗匹配功能，能使无线IC和电极的信号传递效率提高。
此外，无线IC(芯片)除了存储涉及安装本无线IC器件的物件的各种信息之外，还可改写信息，也可具有RFID系统以外的信息处理功能。
本发明第3形态的电子设备，其特征在于，包括上述第1形态和第2形态的无线IC器件。
本发明第4形态的无线IC器件的谐振频率调整方法，该无线IC器件包括：
无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；
电路基板，该安装于上述无线IC芯片；
电极，该电极形成于上述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与上述无线IC芯片耦合并与上述电极耦合的方式形成于上述电路基板，其特征在于，
通过在上述电极形成狭缝和/或缺口，从而调整谐振频率。
本发明第5形态的无线IC器件的谐振频率调整方法，该无线IC器件包括：
电磁耦合模块，该电磁耦合模块包括：无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；以及，供电电路基板，该供电电路基板包含电感元件，该电感元件与上述无线IC芯片耦合；
电路基板，该电路基板安装有上述电磁耦合模块；
电极，该电极形成于上述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与上述供电电路基板耦合并与上述电极耦合的方式形成于上述电路基板，其特征在于，
通过在上述电极形成狭缝和/或缺口，从而调整谐振频率。
根据本发明，能够利用电路基板中已设置的电极作为天线，不需要配置天线作为另设部件，能使无线IC器件或装载该器件的设备小型化。而且，通过形成狭缝和/或缺口，从而能调整作为天线起作用的电极的谐振频率，提高增益。
附图说明
图1示出无线IC器件的第1基本形态，(A)是俯视图，(B)是剖视图。
图2是示出无线IC芯片的立体图。
图3示出无线IC器件的第2基本形态，(A)是俯视图，(B)是剖视图。
图4示出无线IC器件的第3基本形态，(A)是俯视图，(B)是剖视图。
图5示出无线IC器件的第4基本形态，(A)是俯视图，(B)是剖视图。
图6是示出内置有第1例谐振电路的供电电路基板的分解立体图。
图7是示出设置有第2例谐振电路的供电电路基板的俯视图。
图8是示出无线IC器件的实施例1的俯视图。
图9是示出实施例1的主要部分的放大俯视图。
图10是示出无线IC器件的实施例2的俯视图。
图11是示出无线IC器件的实施例3的俯视图。
图12是示出无线IC器件的实施例4的俯视图。
图13是示出无线IC器件的实施例5的俯视图。
图14是示出无线IC器件的实施例6的俯视图。
图15是示出无线IC器件的实施例7的俯视图。
图16是示出无线IC器件的实施例8的俯视图。
图17是示出无线IC器件的实施例9的俯视图。
图18是示出无线IC器件的实施例10的俯视图。
图19是示出无线IC器件的实施例11的俯视图。
图20是示出无线IC器件的实施例12的俯视图。
图21是示出无线IC器件的实施例13的俯视图。
图22是示出无线IC器件的实施例14的俯视图。
图23是示出另一例环状电极的俯视图。
图24是示出另一例环状电极的俯视图。
图25是示出另一例环状电极的俯视图。
图26是示出另一例环状电极的俯视图。
图27是示出另一例环状电极的俯视图。
图28是示出另一例环状电极的俯视图。
图29是示出无线IC器件的实施例15的俯视图。
图30是将实施例15连同等效电路一起示出的俯视图。
图31是示出实施例15的特性的曲线图。
图32是示出实施例15的特性和比较例的特性的曲线图。
图33是示出无线IC器件的实施例16的俯视图。
图34是将无线IC器件的实施例17连同等效电路一起示出的俯视图。
图35是将无线IC器件的实施例18连同等效电路一起示出的俯视图。
图36是示出无线IC器件的实施例19的俯视图。
图37是将实施例19连同等效电路一起示出的俯视图。
图38是示出实施例19的特性的曲线图。
图39是示出实施例19的特性和比较例的特性的曲线图。
图40是示出环状电极的一个变换例的俯视图。
图41是示出无线IC器件的实施例20的俯视图。
图42是示出无线IC器件的实施例21的俯视图。
图43是将无线IC器件的实施例22连同等效电路一起示出的俯视图。
图44是将无线IC器件的实施例23连同等效电路一起示出的俯视图。
图45是将无线IC器件的实施例24连同等效电路一起示出的俯视图。
图46是示出作为本发明的电子设备的一个实施例的移动电话的立体图。
图47是示出内置于上述移动电话的印刷布线电路基板的说明图。
标号说明
1-电磁耦合模块
5-无线IC芯片
10-供电电路基板
20-印刷布线电路基板
21-接地电极
21b、21e-开口部
22、31、33、35、36-环状电极
23a～23i-狭缝
24-电极
27a、27b-缺口
28-金属壳体
32、34-匹配电极
120-电路基板
121-电极
131-环状电极
132-匹配电极
L11、L12-电感分量
C11-电容分量
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的无线IC器件、电子设备、以及、无线IC器件的谐振频率调整方法。此外，在各图中，对共同的零部件、部分附加相同的标号，省略重复的说明。
(第1基本形态，参考图1和图2)
图1中示出本发明的无线IC器件的第1基本形态。该第1基本形态在印刷布线电路基板20上与接地电极21分开地另行设置环状电极22，使该环状电极22与处理规定频率的接收信号和发送信号的无线IC芯片5相耦合。通过在电路基板20的主表面上涂布导体糊料或蚀刻设置在电路基板20上的金属箔等，从而分别设置接地电极21和环状电极22。
无线IC芯片5包含时钟电路、逻辑电路、存储器电路等，存储有需要的信息，如图2所示，在背面设置输入输出端子电极6、6及安装用端子电极7、7。输入输出端子电极6、6利用金属凸点8与设置在环状电极22的两端的连接用电极22a、22b电连接。另外，在电路基板20上设置有一对连接用电极22c、22d，无线IC芯片5的端子电极7、7通过金属凸点8与上述连接用电极22c、22d电连接。
以相对于接地电极21的边缘部21a平行且靠近的方式设置环状电极22，这两个电极利用电场进行耦合。即，通过使环状电极22靠近接地电极21的边缘部21a，从而从环状电极22沿垂直方向产生环状的磁场H(参考图1(A)的虚线)，该磁场H与接地电极21在垂直方向上相交，从而在接地电极21的边缘部21a激励环状的电场E(参考图1(A)的点划线)。由该环状电场E进一步感应环状磁场H，从而环状电场E和环状磁场H在接地电极21的整个面上扩展，将高频信号辐射到空中。通过如上所述那样使接地电极21和环状电极22靠近且以绝缘状态进行配置，从而能使这两个电极可靠地电磁场耦合，提高辐射特性。
如以上那样环状电极22利用电磁场与接地电极21耦合，从而通过环状电极22将从读写器辐射并由接地电极21接收的高频信号提供给无线IC芯片5，无线IC芯片5进行动作。另一方面，通过环状电极22将来自无线IC芯片5的响应信号传给接地电极21，从接地电极21辐射到读写器。
对于接地电极21，可利用容纳有本无线IC器件的电子设备的印刷布线电路基板上已设置的电极。或者，接地电极21也可使用作为装载于电子设备的其它电子零部件的接地电极。因而，在该无线IC器件中，不需要制作专用天线，也不需要设置该天线的空间。而且，以大尺寸形成接地电极21，因此辐射增益提高。
另外，对于环状电极22，通过调整其长度、电极宽度、及与接地电极21的间隔等，从而能取得无线IC芯片5和接地电极21的阻抗匹配。而且，电路基板20也可以是层叠有多层电介质层或磁性体层而形成的多层基板。如果是上述多层基板，则也可将环状电极22、接地电极21配置在多层电路基板20的多个层，使用众所周知的通孔导体形成电导通状态。另外，也可在电路基板20的背面形成环状电极22、接地电极21，用通孔导体使装载于电路基板20的表面的无线IC芯片5与环状电极22耦合。
(第2基本形态，参考图3)
图3中示出本发明的无线IC器件的第2基本形态。该第2基本形态通过在设置于印刷布线电路基板20上的接地电极21的一侧边形成开口部21b，从而将环状电极31设置在该开口部21b的周围，连接用电极31a、31b通过金属凸点8与无线IC芯片5的输入输出端子电极6、6(参考图2)电连接。另外，形成于电路基板20的表面的连接用电极31c、31d通过金属凸点8与无线IC芯片5的安装用端子电极7、7电连接。
在第2基本形态中，环状电极31以电导通状态与接地电极21耦合，由于该环状电极31介于无线IC芯片5与接地电极21之间，从而无线IC芯片5与接地电极21耦合。第2基本形态的动作与上述第1基本形态相同，其作用效果也与第1基本形态所说明的相同。
此外，环状电极31能如下文详细描述的那样采用各种形状。另外，也可将接地电极21、环状电极31形成在电路基板20的内部或背面。
(第3基本形态，参考图4)
图4中示出本发明的无线IC器件的第3基本形态。该第3基本形态将无线IC芯片5装载于供电电路基板10而构成电磁耦合模块1，并将该电磁耦合模块1与设置于印刷布线电路基板20的环状电极35电连接。与上述第1基本形态所示环状电极22(参考图1)相同，也以靠近设置在电路基板20的表面的接地电极21的方式配置环状电极35，利用磁场使环状电极35与接地电极21耦合。
无线IC芯片5的图2所示输入输出端子电极6、6通过金属凸点8与设置在供电电路基板10的表面的电极12a、12b(参考图6和图7)电连接，安装用端子电极7、7通过金属凸点8与电极12c、12d电连接。而且，在供电电路基板10的表面与无线IC芯片5的背面之间设置具有使两者的接合强度提高的效果的保护膜9。
供电电路基板10内置有具有电感元件的谐振电路(图4中省略)，因而在背面设置有外部电极19a、19b(参考图6和图7)，在表面形成有连接用电极12a～12d(参考图6和图7)。外部电极19a、19b与内置于基板10的谐振电路电磁场耦合，通过未示出的导电性粘结剂以电导通状态与环状电极35的连接用电极35a、35b连接。此外，该电连接也可用焊料等。
即，供电电路基板10中内置有具有规定的谐振频率的谐振电路，将无线IC芯片5发出的具有规定频率的发送信号通过外部电极19a、19b和环状电极35传到接地电极21，且从接地电极21接收到的信号中选择具有规定频率的接收信号，供给无线IC芯片5。因此，该无线IC器件利用接地电极21接收到的信号使无线IC芯片5进行动作，将来自该无线IC芯片5的响应信号从接地电极21辐射到外部。
在上述电磁耦合模块1中，设置于供电电路基板10的背面的外部电极19a、19b与内置于电路基板10的谐振电路电磁场耦合，并与同作为天线起作用的接地电极21电场耦合的环状电极35电导通。对于电磁耦合模块1，无需将尺寸较大的天线元件作为另外的零部件来装载，能够小型地构成。而且，由于也使供电电路基板10小型化，因此只需将无线IC芯片5装载到这种的小型的供电电路基板10即可，能够使用历来一直广泛使用的IC安装机等，降低安装费用。另外，在改变使用频带时，可仅改变谐振电路的设计。
此外，作为形成于供电电路基板10内的元件，可仅为电感元件。电感元件具有无线IC芯片5和辐射板(接地电极21)的阻抗匹配功能。
(第4基本形态，参考图5)
图5中示出本发明的无线IC器件的第4基本形态。该第4基本形态通过在设置于印刷布线电路基板20上的接地电极21的一侧边形成开口部21b，从而将环状电极36设置在该开口部21b的周围，且将供电电路基板10上装载无线IC芯片5的电磁耦合模块1与环状电极36电连接。环状电极36的连接用电极36a、36b通过未示出的导电性粘结剂以电导通状态与设置在供电电路基板10的背面的外部电极19a、19b相连接。此外，第4基本形态的供电电路基板10的构成、作用与上述第3基本形态相同，环状电极36的作用与上述第2基本形态所示的环状电极31相同。
(第1例谐振电路，参考图6)
将内置于供电电路基板10的第1例谐振电路示于图6。该供电电路基板10是将电介质构成的陶瓷片11A～11H层叠、压接、烧成而成的，薄片11A上形成有连接用电极12a和12b、电极12c和12d以及通孔导体13a和13b，薄片11B上形成有电容器电极18a、导体图案15a和15b以及通孔导体13c～13e，薄片11C上形成有电容器电极18b和通孔导体13d～13f。而且，薄片11D上形成有导体图案16a和16b以及通孔导体13e、13f、14a、14b和14d，薄片11E上形成有导体图案16a和16b以及通孔导体13e、13f、14a、14c和14e，薄片11F上形成有电容器电极17、导体图案16a和16b以及通孔导体13e、13f、14f和14g，薄片11G上形成有导体图案16a和16b以及通孔导体13e、13f、14f和14g，薄片11H上形成有导体图案16a和16b以及通孔导体13f。
通过层叠以上的薄片11A～11H，以用通孔导体14c、14d、14g连接成螺旋状的导体图案16a构成电感元件L1，以用通孔导体14b、14e、14f连接成螺旋状的导体图案16b构成电感元件L2，以电容器电极18a、18b构成电容元件C1，以电容器电极18b、17构成电容元件C2。
将电感元件L1的一端通过通孔导体13d、导体图案15a、及通孔导体13c与电容器电极18b相连接，将电感元件L2的一端通过通孔导体14a与电容器电极17相连接。另外，将电感元件L1、L2的另一端在薄片11H上汇集成一个，通过通孔导体13e、导体图案15b、及通孔导体13a与连接用电极12a相连接。还将电容器电极18a通过通孔导体13b与连接用电极12b电连接。
然后，将连接用电极12a、12b通过金属凸点8与无线IC芯片5的端子电极6、6电连接。将电极12c、12d与无线IC芯片5的端子电极7、7相连接。
另外，在供电电路基板10的背面通过涂布导体糊料等来设置外部电极19a、19b，外部电极19a利用磁场与电感元件L(L1、L2)耦合，外部电极19b通过通孔导体13f与电容器电极18b电连接。如上文所述，外部电极19a、19b与环状电极35或36的连接用电极35a、35b或36a、36b电连接。
此外，在该谐振电路中，电感元件L1、L2采用以下结构：即，并行配置2个导体图案16a、16b。2个导体图案16a、16b各自的线路长度不同，能设置不同的谐振频率，能使无线IC器件宽频带化。
此外，各陶瓷片11A～11H也可以是磁性体的陶瓷材料构成的薄片，利用历来一直使用的薄片层叠法、厚膜印刷法等多层电路基板制作工序能容易地得到供电电路基板10。
另外，也可形成上述薄片11A～11H作为由例如聚酰亚胺或液晶聚合物等电介质构成的柔性薄片，在该薄片上用厚膜形成法等形成电极或导体，对这些薄片进行层叠、热压接等，从而形成层叠体，内置电感元件L1、L2和电容元件C1、C2。
在上述供电电路基板10中，将电感元件L1、L2和电容元件C1、C2设置在俯视透视时不同的位置，利用电感元件L1、L2与外部电极19a以磁场方式耦合，外部电极19b是构成电容元件C1的一个电极。
因而，在供电电路基板10上装载有上述无线IC芯片5的电磁耦合模块1中，接地电极21接收从未示出的读写器辐射的高频信号(例如UHF频段)，通过环状电极35或36使与外部电极19a、19b进行磁场耦合和电场耦合的谐振电路谐振，仅将规定频段的接收信号提供给无线IC芯片5。另一方面，从该接收信号取出规定的能量，将该能量作为驱动源使存储在无线IC芯片5中的信息与谐振电路中的规定的频率匹配，之后，将该信息通过外部电极19a、19b和环状电极35或36传给接地电极21，从该接地电极21发送、传输到读写器。
在供电电路基板10中，利用包括电感元件L1、L2和电容元件C1、C2的谐振电路决定谐振频率特性。从接地电极21辐射的信号的谐振频率实质上取决于谐振电路本身的谐振频率。
然而，谐振电路兼做用于使无线IC芯片5的阻抗与接地电极21的阻抗匹配的匹配电路。供电电路基板10也可包括与包含电感元件和电容元件的谐振电路分开设置的匹配电路(此意义上，也将谐振电路称为匹配电路)。若要在谐振电路添加匹配电路的功能，则存在谐振电路设计变复杂的趋势。如果与谐振电路分开设置匹配电路，则能够分别独立设计谐振电路、匹配电路。此外，上述环状电极35、36也可具有阻抗匹配功能或作为谐振电路的功能。在这种情况下，考虑环状电极的形状、成为辐射板的接地电极的尺寸等，来进行供电电路基板10内的谐振电路(匹配电路)的设计，从而能够提高使辐射特性。
(谐振电路例2，参考图7)
图7示出了设置在供电电路基板70的第2例谐振电路。该供电电路基板70由柔性PET膜等构成，在基板70上形成有构成电感元件L的螺旋状的导体图案72和构成电容元件C的电容器电极73。从导体图案72及电容器电极73引出的电极12a、12b与无线IC芯片5的端子电极6、6电连接。另外，电路基板70上形成的电极12a、12b与无线IC芯片5的端子电极7、7电连接。
供电电路基板70与上述第1例的相同点在于，谐振电路包括电感元件L和电容元件C，与分别对置的上述电极35a、35b或上述电极36a、36b之间进行磁场耦合和电场耦合，收发规定频率的高频信号。第2例中，特别由柔性膜构成供电电路基板70，因而能使电磁耦合模块1高度降低。另外，关于电感元件L，能够通过改变导体图案72的线宽或线间隔，来改变电感值，从而微调谐振频率。
此外，在本第2例中，电感元件L也将2个导体图案72配置成螺旋状，在螺旋中心部连接2个导体图案72。这2个导体图案72分别具有不同的电感值L1、L2，能将各自的谐振频率设定为不同的值，与上述第1例相同，能使无线IC器件的使用频段宽频带化。
(电磁耦合模块的其它例)
作为电磁耦合模块，除了在供电电路基板上装载无线IC芯片之外，也可在一块电路基板上形成无线IC和供电电路，使IC的功能包含在供电电路基板中。由此，能使无线IC器件小型化、低高度化。
(实施例1，参考图8和图9)
下面说明本发明的无线IC器件的实施例1～实施例14。这些实施例，如上述第2基本形态和第4基本形态(参考图3和图5)所说明的那样，利用形成于接地电极的开口部来形成环状电极。
作为实施例1的无线IC器件，如图8和图9所示，通过在设置在印刷布线电路基板20上的接地电极21的一侧边形成开口部21b，从而在该开口部21b的周围设置环状电极31，连接用电极31a、31b与无线IC芯片5或电磁耦合模块1耦合。
而且，作为天线起作用的接地电极21形成有用于调整谐振频率的狭缝23a、23b。假设在未形成狭缝23a、23b的情况下，接地电极21以两端部21c为谐振端的谐振模式进行谐振。由于接地电极21的尺寸预先由电路基板20的尺寸大致确定，因此存在将两端部21c作为谐振端的谐振模式中的谐振频率与RFID系统的使用频率不一致的情况，在这种情况下，增益降低。通过在配置有无线IC芯片5或电磁耦合模块1的侧边形成狭缝23a、23b，从而如图8所示那样能将谐振模式调短，使谐振频率升高并接近RFID系统的使用频率。由此，使增益提高。
然而，参照图1进行说明时，环状电极22用于使接地电极21作为天线起作用，环状电极22也有阻抗变换功能。具体而言，环状电极22在其连接用电极22a、22b之间具有起因于环状的阻抗。因而，相当于与电极22a、22b耦合的无线IC芯片5或从供电电路基板10发送的信号的电流沿环状流通。
连接用电极22a、22b的阻抗(Z)可用实部(R)与虚部(X)之和表示，若环状电极22的形状减小，则电流路径长度变短，因此环状电极22产生的电阻(R)也变小。若电流路径长度变短，则由该电流产生的基于电感(L)的阻抗(X＝ωL)也变小。在因携带电话等设备的小型化等而引起环状电极22的配置空间变小的情况下，环状电极22的阻抗太小，与无线IC芯片或供电(谐振/匹配)电路的阻抗之差变大，发生不能从无线IC芯片5或供电电路向辐射板传递足够的功率的问题。
为了解决该问题，需要增大环状电极22的阻抗(Z)，需要增大实部(R)或虚部(X)。本实施例1解决这种问题。即，在环状电极31的内侧配置环状的匹配电极32。由于该匹配电极32，环状电极31的电路路径变长，电阻(R)变大，并且实部(R)随着变大，其结果是，能使阻抗(Z)增大。此外，图9所示匹配电极32的形状是一个例子，也可依据开口部21b的形状和尺寸等改变成蜿蜒状等。
(实施例2，参考图10)
作为实施例2的无线IC器件，如图10所示，在印刷布线电路基板20上设置的接地电极21形成有用于调整其频率的狭缝23c、23d。通过将狭缝23c、23d形成在配置无线IC芯片5或电磁耦合模块1的侧边的相反一侧的侧边，从而谐振模式变长，即使接地电极21尺寸小，也能使谐振频率降低并接近RFID系统的使用频率。由此，提高增益。
(实施例3，参考图11)
作为实施例3的无线IC器件，如图11所示，在接地电极21形成狭缝23a。利用1个狭缝23a来缩短谐振模式，能使谐振频率升高并接近RFID系统的使用频率。由此，提高增益。
(实施例4，参考图12)
作为实施例4的无线IC器件，如图12所示，在接地电极21形成狭缝23d。利用1个狭缝23d增长谐振模式，能使谐振频率降低并接近RFID系统的使用频率。由此，提高增益。
(实施例5，参考图13)
作为实施例5的无线IC器件，如图13所示，除了在接地电极21形成狭缝23d之外，还在侧边形成狭缝23e。通过这样形成狭缝23d、23e，从而增长谐振模式，能使谐振频率降低并接近RFID系统的使用频率。由此，提高增益。
(实施例6，参考图14)
作为实施例6的无线IC器件，如图14所示，在接地电极21形成狭缝23c、23d、及狭缝23e。通过这样形成狭缝23c、23d、23e，从而能得到2种谐振模式，接地电极21具有不同的2个谐振频率。由此，使增益提高并扩大使用频带。
(实施例7，参考图15)
作为实施例7的无线IC器件，如图15所示，除了在接地电极21形成狭缝23c、23d、狭缝23e之外，还在又一个侧边形成狭缝23f。通过这样形成狭缝23c、23d、23e、23f能得到4种谐振模式，接地电极21具有不同的4个谐振频率。由此，使增益提高并扩大使用频带。
(实施例8，参考图16)
作为实施例8的无线IC器件，如图16所示，在接地电极21的配置有无线IC芯片5或电磁耦合模块1的侧边形成做成L状的狭缝23g、23h。由此，能调短谐振模式，使谐振频率升高并接近RFID系统的使用频率，从而增益提高。本实施例8中，特别将狭缝23g、23h做成L状，从而谐振端明确，得到尖锐的谐振特性。另外，能减小与配置在谐振部分周围的布线(未示出)的相互影响。
(实施例9，参考图17)
作为实施例9的无线IC器件，如图17所示，在接地电极21形成与上述实施例8相同的L状狭缝23g’、23h’，具有与实施例8相同的作用效果。而且，狭缝23g’、23h’还在电极21的侧边具有连结部分21d。此连结部分21d的阻抗在低频较小，因此作为接地电极的效果大于上述实施例1.。
(实施例10，参考图18)
作为实施例10的无线IC器件，如图18所示，印刷布线电路基板20为多层电路基板，设置在其表面的接地电极21中形成有狭缝23c，并利用通孔导体25将该接地电极21的端部与形成于内部层的电极24电连接。由此，能增长谐振模式。而且，利用电路基板20的多个层来设定谐振模式，因此谐振频率的调谐自由度升高，可设计复杂的谐振模式。
(实施例11，参考图19)
作为实施例11的无线IC器件，如图19所示，在用于调整谐振频率的狭缝23i中配置电路布线26。即便是小型的接地电极21，也能调整到低谐振频率。换言之，本实施例11利用配置有电路布线26的多个狭缝23i作为用于调整谐振频率的狭缝，不需要形成用于调整谐振频率的专用狭缝。
(实施例12，参考图20)
作为实施例12的无线IC器件，如图20所示，将配置有电路布线26的狭缝23i封闭在接地电极21的内侧。本实施例12具有上述实施例11的作用效果，并且所有电路布线26都由接地电极21包围，因此这些电路部分的电稳定性提高。
(实施例13，参考图21)
作为实施例13的无线IC器件，如图21所示，在接地电极21形成有面积较大的缺口27a、27b。将该缺口27a、27b形成在配置有无线IC芯片5或电磁耦合模块1的侧边，其作用效果与上述实施例1相同。
此外，印刷布线电路基板20的外形也可以是沿着缺口27a、27b的形状。在这种情况下，就成了利用电路基板20的外形来调整谐振频率。另外，也可如上述实施例2(参考图10)所示，将调整谐振频率用的缺口形成在配置有无线IC芯片5或电磁耦合模块1的侧边的相反一侧的侧边。
(实施例14，参考图22)
作为实施例14的无线IC器件，如图22所示，使安装在印刷布线电路基板20的金属构件与接地电极21为导通状态。具体而言，装载在电路基板20的功率放大器等电子零部件的金属外壳28与接地电极21的一端电连接。另外，与上述实施例10(参考图18)相同，以通孔导体25将接地电极21的另一端与形成在电路基板20的内部层的电极24电连接。
在本实施例14中，形成将电极24的端部和金属盒28的端部作为谐振端的谐振模式。由此，就会调短谐振频率。
(环状电极的各种形状，参考图23～图28)
环状电极能做成图9所示形状以外的各种形状。下面说明这样的形状。当然，也可以是这里所示以外的形状。
图23所示的环状电极31形成较短的匹配电极32。图24和图25所示环状电极31将匹配电极32形成得较长，因此，能增大阻抗(Z)，如上述实施例1所说明的那样。
图26所示的环状电极31将开口部21b形成得较大。
图27所示的环状电极31在其内侧配置有蜿蜒状的匹配电极32，能增大阻抗(Z)。
图28所示的环状电极33形成于四周由接地电极21包围的开口部21e，具有蜿蜒状的匹配电极34，作为匹配电极34的端部的连接用电极34a、34b与无线IC芯片5或电磁耦合模块1耦合。该环状电极33与第1基本形态(参考图1)所示的环状电极22相同，也利用电场与接地电极21耦合。
(实施例15，参考图29～图32)
作为实施例15的无线IC器件，如图29所示，在柔性的电路基板120的表面形成有作为辐射板起作用的蜿蜒状的电极121，并形成有主要进行阻抗调整的环状电极131。将环状电极131的两端部作为连接用电极131a、131b，与上述无线IC芯片5或上述电磁耦合模块1耦合。在连接用电极131a、131b与环状电极131之间形成匹配电极132。
在本实施例15中，在作为辐射板起作用的电极121的谐振频率与RFID系统的工作频率一致时，效率良好地工作，可进行长距离通信。电极121形成的等效电路如图30所示。即，通过在电极121中设置多个狭缝，产生并联连接的电感分量L11和电容分量C11，形成与这些分量串联连接的电感分量L12。
电路的各常数因粘贴本无线IC器件的物件的介电常数而变化。在物件的介电常数较大的情况下，电感分量和电容分量都变大。因此，若适当设计电感分量L11和电容分量C11，则使并联部分的阻抗如图31所示那样随介电常数的变化而变化。若适当设计结合了并联部分(L11、C11)的阻抗与串联连接的阻抗分量L12的阻抗的阻抗(虚部)，则如图32的曲线Ya所示，在介电常数1、介电常数3、介电常数4上该阻抗大致相同。其原因是，L11、C11相互抵消介电常数变化带来的阻抗变化。作为比较例，若设想不形成L11、C11的电极，则其阻抗(虚部)如图32的曲线Yb所示，随着介电常数的增大而变大。因此，谐振频率变低。与此相反，在本实施例15中，即使粘贴对象物件的介电常数不同，阻抗(虚部)也大致不变，因此谐振频率不变。由此，通过在电极形成多个狭缝，能调整作为辐射板起作用的电极的谐振频率。
(实施例16，参考图33)
作为实施例16的无线IC器件，如图33所示，分别将电极121和环状电极131独立地形成在相邻的位置。电极121和环状电极131在相互靠近的部分进行电磁耦合。其作用效果与上述实施例15相同。
(实施例17，参考图34)
作为实施例17的无线IC器件，如图34所示，使形成电容分量C11的部分靠近。其作用效果与上述实施例15相同，尤其是电容分量C11变大。此外，图34和下文所示的图35等中，描绘了环状电极131与无线IC芯片5相连接的状态。
(实施例18，参考图35)
作为实施例15的无线IC器件，呈现图35所示的形状，形成有电感分量L11和电容分量C11。其作用效果与上述实施例15相同。
(实施例19，参考图36～图39)
作为实施例19的无线IC器件，如图36所示，在柔性电路基板120的表面形成有作为辐射板起作用的蜿蜒状的电极121，并形成有主要进行阻抗调整的环状电极131。将环状电极131的两端部作为连接用电极131a、131b，与上述无线IC芯片5或上述电磁耦合模块1耦合。在连接用电极131a、131b与环状电极131之间形成匹配电极132。
在本实施例19中，阻抗的虚部大致取决于环状电极131和匹配电极132。为了作为无线IC器件效率良好地动作，该阻抗需要与无线IC芯片5或电磁耦合模块1匹配。环状电极131和匹配电极132形成的等效电路如图37所示，包括并联连接的电感分量L11及电容分量C11，以及与这些分量串联连接的电感分量L12。
电路的各常数因粘贴本无线IC器件的物件的介电常数而变化。在物件的介电常数较大的情况下，电感分量和电容分量都变大。因此，若适当设计电感分量L11和电容分量C11，则使并联部分的阻抗如图38所示那样随介电常数的变化而变化。若适当设计结合了并联部分(L11、C11)的阻抗与串联连接的阻抗分量L12的阻抗、从无线IC芯片5或电磁耦合模块1的端子来看的阻抗(虚部)，则如图39的曲线Ya所示，在介电常数1、介电常数3、介电常数4上该阻抗大致相同。L11、C11相互抵消介电常数变化带来的阻抗变化。作为比较例，设想不形成L11、C11的电极，则其阻抗(虚部)如图39的曲线Yb所示，随着介电常数的增大而变大。与此相反，在本实施例19中，即使粘贴对象物件的介电常数不同，阻抗(虚部)也大致不变，因此不需要无线IC芯片5或电磁耦合模块1中的阻抗匹配，从而在无线IC芯片5或电磁耦合模块1中不需要用于调整阻抗的工序。
此外，如图40所示，上述环状电极131也可单独使用。另外，在本实施例在中，在电极设置有多个狭缝，形成蜿蜒状的电极，但电极也可以是其它实施例的形状。
(实施例20，参考图41)
作为实施例20的无线IC器件，如图41所示，分别将电极121和环状电极131独立地形成在相邻的位置。电极121和环状电极131在相互靠近的部分进行电磁耦合。其作用效果与上述实施例19相同。
(实施例21，参考图42)
作为实施例21的无线IC器件，如图42所示，配置上述实施例20所示的环状电极131，使其一部分与电极121的一部分重叠。电极121与环状电极131在相互重叠的部分进行电磁耦合。其作用效果与上述实施例19相同。
(实施例22，参考图43)
作为实施例22的无线IC器件，如图43所示，在环状电极131与匹配电极132之间形成有并联连接的电感分量L11和电容分量C11。其作用效果与上述实施例19相同。
(实施例23，参考图44)
作为实施例23的无线IC器件，如图44所示，将电容分量C11配置在环状电极131的中央部分，与电感分量L11形成并联谐振电路，并在两处形成有与上述谐振电路串联连接的电感分量L12。其作用效果与上述实施例19相同。
(实施例24，参考图45)
作为实施例24的无线IC器件，如图45所示，将电容分量C11配置在环状电极131的外侧，与配置在中央部的电感分量L11形成并联谐振电路，在两处形成有与上述谐振电路串联的电感分量L12。其作用效果与上述实施例19相同。
(电子设备，参考图46和图47)
接着，说明携带电话作为本发明的电子设备的一个实施例。图46所示的便携电话80对应于多个频率，被输入地面波数字信号、GPS信号、WiFi信号、CDMA或GSM等的通信用信号。
如图47所示，在壳体81内设置有印刷布线电路基板20。在该印刷布线电路基板20中，配置有无线通信用电路90和电磁耦合模块1。无线通信用电路90包括IC91、内置于电路基板20的平衡-不平衡变换器92、BPF93、以及电容器94。无线IC器件采用以下结构：即，将装载有无线IC芯片5的供电电路基板10装载在与印刷布线电路基板20上设置的接地电极21耦合的环状电极上。
(其它实施例)
此外，本发明的无线IC器件、电子设备、及无线IC器件的谐振频率调整方法不限于上述实施例，能在其要旨范围内作各种改变。
例如，用于接收、发送高频信号的电极不仅能使用接地电极，也能使用设置于电路基板的各种电极。另外，谐振电路能采用各种结构。上述实施例所示的外部电极或供电电路基板的材料终究是示例，只要是具有需要的特性的材料，则能用任意的材料。
为了将无线IC芯片安装到供电电路基板，也可用金属凸点以外的处理。另外，也可在无线IC芯片的电极与供电电路基板的连接用电极之间配置电介质，使该两个电极电容耦合。还可将无线IC芯片与环状电极或者供电电路基板与环状电极电容耦合。
另外，安装无线IC器件的设备不限于携带电话等无线通信设备，也可以是配备具有接地电极等电路基板的各种设备(例如电视机、电冰箱等家电产品)。
工业上的实用性
本发明对无线IC器件、电子设备、及无线IC器件的谐振频率调整方法有用，在以下方面尤为优良：即，不设置专用天线，就能实现小型化，并使作为天线起作用的辐射板(电极)的增益提高。

Claims (23)

1.一种无线IC器件，其特征在于，包括：
无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；
电路基板，该电路基板安装有所述无线IC芯片；
电极，该电极形成于所述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与所述无线IC芯片耦合并与所述电极耦合的方式形成于所述电路基板，
在所述电极形成有用于调整其谐振频率的狭缝和/或缺口。
2.一种无线IC器件，其特征在于，包括：
电磁耦合模块，该电磁耦合模块包括：无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；以及，供电电路基板，该供电电路基板包含电感元件，该电感元件与所述无线IC芯片耦合；
电路基板，该电路基板安装有所述电磁耦合模块；
电极，该电极形成于所述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与所述供电电路基板耦合并与所述电极耦合的方式形成于所述电路基板，
在所述电极形成有用于调整其谐振频率的狭缝和/或缺口。
3.如权利要求1或2所述的无线IC器件，其特征在于，
所述电极是接地电极。
4.如权利要求1至3中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
所述环状电极具有阻抗匹配功能。
5.如权利要求1至4中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
以相互绝缘的状态配置所述环状电极和形成于所述电路基板的电极。
6.如权利要求1至4中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
以相互电导通的状态配置所述环状电极和形成于所述电路基板的电极。
7.如权利要求1至6中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
所述环状电极形成在所述电极中形成的开口部的周围。
8.如权利要求7所述的无线IC器件，其特征在于，
所述环状电极的内侧具有匹配电极。
9.如权利要求1至8中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
将所述狭缝和/或缺口形成在配置有所述无线IC芯片或所述电磁耦合模块的侧边。
10.如权利要求1至8中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
将所述狭缝和/或缺口形成在配置有所述无线IC芯片或所述电磁耦合模块的侧边的相反一侧的侧边。
11.如权利要求1至8中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
将所述狭缝和/或缺口形成在与配置有所述无线IC芯片或电磁耦合模块的侧边垂直的侧边。
12.如权利要求1至11中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
将所述狭缝形成为L状。
13.如权利要求1至12中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
形成多个所述狭缝和/或缺口，使得所述电极具有多个谐振频率。
14.如权利要求1至13中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
所述电路基板是层叠有多层电介质层和磁性体层的多层基板。
15.如权利要求14所述的无线IC器件，其特征在于，
将所述电极配置在所述电路基板的多个层。
16.如权利要求1至15中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
在所述狭缝和/或缺口中配置电路布线。
17.如权利要求1至16中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
安装在所述电路基板的金属构件处于与所述电极导通的状态。
18.如权利要求1至17中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
所述电极具有并联连接的电感分量和电容分量，以及与这些分量串联连接的又一电感分量。
19.如权利要求1至18中任一项所述的无线IC器件，其特征在于，
还具有匹配电极，
所述环状电极和所述匹配电极具有并联连接的电感分量和电容分量，以及与这些分量串联连接的又一电感分量。
20.一种电子设备，其特征在于，
包括权利要求1至19中任一项所述的无线IC器件。
21.一种无线IC器件的谐振频率调整方法，
所述无线IC器件包括：
无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；
电路基板，该电路基板安装有所述无线IC芯片；
电极，该电极形成于所述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与所述无线IC芯片耦合并与所述电极耦合的方式形成于所述电路基板，其特征在于，
通过在所述电极形成狭缝和/或缺口来调整谐振频率。
22.一种无线IC器件的谐振频率调整方法，
所述无线IC器件包括：
电磁耦合模块，该电磁耦合模块包括：无线IC芯片，该无线IC芯片处理接收信号和发送信号；以及，供电电路基板，该供电电路基板包含电感元件，该电感元件与所述无线IC芯片耦合；
电路基板，该电路基板安装有所述电磁耦合模块；
电极，该电极形成于所述电路基板；以及，
环状电极，该环状电极以与所述供电电路基板耦合并与所述电极耦合的方式形成于所述电路基板，其特征在于，
通过在所述电极形成狭缝和/或缺口来调整谐振频率。
23.如权利要求21或22中所述的无线IC器件的谐振频率调整方法，其特征在于，
通过在所述电极形成狭缝和/或缺口，从而形成并联连接的电感分量和电容分量，以及与这些分量串联连接的又一电感分量，来调整谐振频率。
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