可變電容元件、高頻設(shè)備以及通信裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及在RFID (Rad1 Frequency Identif icat1n:射頻識(shí)別)系統(tǒng)、近距離無(wú)線通信(NFC:Near Field Communicat1n)系統(tǒng)中使用的可變電容元件、高頻設(shè)備以及通信裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]NFC是利用13MHz頻帶的近距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)之一，起初期待將攜帶通信終端搭載于各種終端。一般在利用NFC的攜帶通信終端中，NFC用的RFIC內(nèi)置于終端主體，該NFC用的RFIC與同樣內(nèi)置于終端主體的NFC用的天線線圈連接。另外，上述天線線圈按照以通信頻率諧振的方式連接有電容元件，該電容元件和天線線圈構(gòu)成天線電路。而且，該天線電路和NFC用RFIC等構(gòu)成無(wú)線通信模塊(以下，稱為“NFC模塊”)。
[0003]NFC模塊的通信頻率是預(yù)先決定的，但由于其使用條件、制造差別，應(yīng)該匹配的天線電路的諧振頻率逐漸不同。例如在讀寫器模式和卡模式中作為天線電路的諧振電路的電路結(jié)構(gòu)變化。因此，為了在任意一種模式中維持規(guī)定的諧振頻率，需要根據(jù)模式調(diào)整上述諧振電路。另外，使用條件也隨NFC模塊的搭載環(huán)境而變化。例如在NFC模塊附近是否存在金屬等也會(huì)使天線電路的諧振頻率變化。
[0004]在NFC模塊的天線的頻帶足夠?qū)挼那闆r下，不需要進(jìn)行針對(duì)上述使用條件的差異的微調(diào)，但伴隨著最近的終端的小型化很難確保足夠的天線尺寸，若天線尺寸變小則無(wú)法得到足夠的天線帶域?qū)挾?。因此，需要將諧振頻率調(diào)整為最佳值。
[0005]作為諧振頻率的調(diào)整方法公知有利用能夠通過(guò)施加電壓使電容值變化的可變電容元件構(gòu)成天線電路的電容器(參照專利文獻(xiàn)I)。另外，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了選擇性地連接多個(gè)電容器從而切換整體的電容值的電路。
[0006]圖12是專利文獻(xiàn)2所述的通信電路的例子。這里，非接觸IC部47由非接觸IC芯片；具有電容器Cin、并聯(lián)電容器ClOl?C103、開(kāi)關(guān)SWl?SW3的天線并聯(lián)電容器部；以及天線LI構(gòu)成。電容器Cin以及并聯(lián)電容器ClOl?C103所具有的電容為固定值。SWl?SW3是切換并聯(lián)電容器ClOl?C103的連接的接通/斷開(kāi)的電路。在將非接觸IC部47組裝于移動(dòng)電話I后，搭載有非易失性存儲(chǔ)器的控制器IC62與非接觸IC部47連接?？刂破鱅C62切換非接觸IC部47的開(kāi)關(guān)SWl?SW3的接通/斷開(kāi)狀態(tài)。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009 - 290644號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010 - 147743號(hào)公報(bào)
[0009]然而，在具備可變電容元件、切換電路的情況下，需要用于另外搭載上述有源元件的空間，而且由于是有源元件而容易產(chǎn)生形變，諧振頻率可能變化。另外，為了切換多個(gè)電容器而小幅度地調(diào)整電容值，需要很多電容器以及切換用的開(kāi)關(guān)。因此，存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、IC的尺寸也會(huì)變大的問(wèn)題。
[0010]另外，雖然能夠采用通過(guò)微調(diào)電容器機(jī)械地設(shè)定電容值的結(jié)構(gòu)，但為了使該電容值變化需要機(jī)械式的控制，所以RFID設(shè)備容易復(fù)雜化、大型化，另外，無(wú)法確保應(yīng)對(duì)落下等沖擊的可靠性。
[0011]另外，在使用通過(guò)施加的控制電壓變化容量的可變電容元件的情況下，為了生成控制電壓，通常構(gòu)成電阻分壓電路。然而，電阻分壓電路基本上是流通旁漏電流而輸出由電阻形成的下降電壓的電路，所以產(chǎn)生因旁漏電流造成的電力損失。特別是在將容量固定為規(guī)定值時(shí)也總會(huì)產(chǎn)生因旁漏電流造成的電力損失，所以在應(yīng)用于以電池為電源的耗電低的通信裝置的情況下存在問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型的目的是提供能夠消除有源元件的形變以及伴隨著電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化的IC尺寸的大型化的問(wèn)題、確保應(yīng)對(duì)落下等沖擊的可靠性并且實(shí)現(xiàn)低耗電化的帶控制電壓施加電路的可變電容元件、高頻設(shè)備以及通信裝置。
[0013](I)本實(shí)用新型的可變電容元件構(gòu)成為如下。
[0014]一種可變電容元件，其特征在于，具備:鐵電體電容器，其具有鐵電體膜和夾著該鐵電體膜的電容器電極，并且電容值根據(jù)施加于上述電容器電極間的控制電壓值而變化；和
[0015]控制電壓施加電路，其具有電阻分壓電路，該電阻分壓電路由第一端與多個(gè)控制端子(例如外部的GP1端子連結(jié)的端子)分別連接，第二端與共用連接點(diǎn)連接的多個(gè)電阻元件形成，上述控制電壓施加電路將上述共用連接點(diǎn)的電壓施加于上述鐵電體電容器，
[0016]上述電阻分壓電路由共用連接點(diǎn)相互獨(dú)立的多組電阻分壓電路構(gòu)成，上述電阻分壓電路通過(guò)上述鐵電體電容器或者其它電容器而成為直流非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0017]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，不使用有源元件即開(kāi)關(guān)，所以沒(méi)有形變的問(wèn)題，而且伴隨著電路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，IC尺寸小型化，容易確保應(yīng)對(duì)落下等沖擊的可靠性。并且，能夠抑制流向電阻分壓電路的旁漏電流或者能夠使該旁漏電流幾乎為零，所以實(shí)現(xiàn)低耗電。
[0018](2)優(yōu)選為上述多個(gè)電阻元件是設(shè)置在基板上的電阻圖案，上述電阻圖案形成為，上述多個(gè)電阻元件的電阻值成為以它們的電阻值中最低的作為基準(zhǔn)而進(jìn)行2的乘冪的比率。
[0019]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠利用數(shù)量相對(duì)少的控制端子，使控制數(shù)據(jù)的值與針對(duì)可變電容元件的控制電壓為線形關(guān)系，容易以一定的分辨率進(jìn)行多階段的設(shè)定。
[0020](3)優(yōu)選為在上述基板上通過(guò)薄膜處理形成上述可變電容元件和上述控制電壓施加電路，在上述基板上的同一層通過(guò)同一處理形成上述多個(gè)電阻元件。
[0021]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，部件個(gè)數(shù)減少，數(shù)據(jù)傳送線的引線非常簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)通信電路的小型輕型化。并且，即使上述各電阻元件的電阻值整體有所偏差，即絕對(duì)值有偏差，各電阻元件間的比率也很穩(wěn)定。因此，電阻分壓電路的分壓比一定，能夠?qū)勺冸娙菰偸鞘┘右?guī)定的穩(wěn)定控制電壓。
[0022](4)優(yōu)選為上述可變電容元件包括多個(gè)與上述鐵電體電容器的兩端并聯(lián)連接的RF電阻元件，這些RF電阻元件設(shè)置在與上述多個(gè)電阻元件不同的層。
[0023]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使RF電阻元件與電阻分壓用的電阻元件獨(dú)立而設(shè)定為最佳的電阻值。
[0024](5)本實(shí)用新型的高頻設(shè)備被構(gòu)成為在一個(gè)芯片設(shè)置(I)?(4)中任一項(xiàng)所述的可變電容元件、和與上述可變電容元件的上述控制端子連接的RFIC。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，減少向通信裝置等電子設(shè)備內(nèi)的電路基板的安裝部件數(shù)以及布線空間，實(shí)現(xiàn)小型化。
[0025](6)本實(shí)用新型的通信裝置具有天線線圈、與上述天線線圈連接的可變電容元件、以及與上述可變電容元件連接的RFIC，
[0026]上述可變電容元件具備:鐵電體電容器，其具有鐵電體膜和夾著該鐵電體膜的電容器電極，并且電容值根據(jù)施加于上述電容器電極間的控制電壓值而變化；和
[0027]控制電壓施加電路，其具有電阻分壓電路，該電阻分壓電路由第一端與多個(gè)控制端子分別連接，第二端與共用連接點(diǎn)連接的多個(gè)電阻元件形成，上述控制電壓施加電路將上述共用連接點(diǎn)的電壓施加于上述鐵電體電容器，
[0028]上述電阻分壓電路由共用連接點(diǎn)相互獨(dú)立的多組電阻分壓電路構(gòu)成，上述電阻分壓電路通過(guò)上述鐵電體電容器或者其它電容器而成為直流非導(dǎo)通狀態(tài)，
[0029]上述可變電容元件在等候時(shí)被設(shè)定為與上述多組電阻分壓電路中至少一個(gè)電阻分壓電路連接的上述控制端子的全部為H電平或者全部為L(zhǎng)電平的狀態(tài)的不流通旁漏電流的狀態(tài)。
[0030]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，不使用有源元件即開(kāi)關(guān)，所以沒(méi)有形變的問(wèn)題，而且伴隨著電路結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，IC尺寸小型化，容易確保應(yīng)對(duì)落下等沖擊的可靠性，并且，能夠抑制流向電阻分壓電路的旁漏電流或者能夠使該旁漏電流幾乎為零，所以實(shí)現(xiàn)低耗電。
[0031](7)優(yōu)選為上述多個(gè)電阻元件是設(shè)置在基板上的電阻圖案，上述電阻圖案形成為，上述多個(gè)電阻元件的電阻值成為以它們的電阻值中最低的作為基準(zhǔn)而進(jìn)行2的乘冪的比率。
[0032]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠利用數(shù)量相對(duì)少的控制端子，使控制數(shù)據(jù)的值與針對(duì)可變電容元件的控制電壓為線性關(guān)系，容易以一定的分辨率進(jìn)行多階段的設(shè)定。
[0033](8)優(yōu)選為在上述基板上通過(guò)薄膜處理形成上述可變電容元件和上述控制電壓施加電路，在上述基板上的同一層通過(guò)同一處理形成上述多個(gè)電阻元件。
[0034]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，部件個(gè)數(shù)減少，數(shù)據(jù)傳送線的引線非常簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)通信電路的小型輕型化。并且，即使上述各電阻元件的電阻值整體有所偏差，即絕對(duì)值有偏差，各電阻元件間的比率也很穩(wěn)定。因此，電阻分壓電路的分壓比一定，能夠?qū)勺冸娙菰偸鞘┘右?guī)定的穩(wěn)定控制電壓。
[0035](9)上述可變電容元件包括多個(gè)與上述鐵電體電容器的兩端并聯(lián)連接的RF電阻元件，這些RF電阻元件設(shè)置在與上述多個(gè)電阻元件不同的層。
[0036]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使RF電阻元件與電阻分壓用的電阻元件獨(dú)立而設(shè)定為最佳的電阻值。
[0037](10)優(yōu)選為上述通信裝置被構(gòu)成為在一個(gè)芯片設(shè)置與上述可變電容元件的上述控制端子連接的RFIC。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，減少向通信裝置等電子設(shè)備內(nèi)的電路基板的安裝部件數(shù)以及布線空間，實(shí)現(xiàn)小型化。
[0038]根據(jù)本實(shí)用新型，作為用于控制天線線圈的諧振頻率的可變電容元件，使用在電容器電極間夾有鐵電體膜的鐵電體電容器，且作為用于對(duì)該鐵電體電容器施加控制電壓的控制電壓施加電路，使用具有不同電阻值的多個(gè)電阻元件，所以無(wú)論是否小型都能夠難以產(chǎn)生形變，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率特性穩(wěn)定的可靠性高的帶控制電壓施加電路的可變電容元件以及高頻設(shè)備。另外，不需要使用如微調(diào)電容器那樣需要機(jī)械控制的可變電容元件，所以無(wú)論是否小型，都能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)對(duì)落下等沖擊的可靠性高的帶控制電壓施加電路的可變電容元件以及高頻設(shè)備。而且，實(shí)現(xiàn)能夠抑制流向電阻分壓電路的旁漏電流或者使該旁漏電流幾乎為零的低耗電。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1是第一實(shí)施方式的可變電容元件101的內(nèi)部的整體的電路圖。
[0040]圖2是表示旁漏電流不流向第一實(shí)施方式的可變電容元件101的狀態(tài)的圖。
[0041]圖3是表示向控制端子P21?P25輸入的由5比特的二值信號(hào)表示的施加電壓步驟與容量可變比的關(guān)系的圖。
[0042]圖4是可變電容元件101的主要部位的剖視圖。
[0043]圖5是第二實(shí)施方式的可變電容