可變電容元件、高頻設備以及通信裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及在RFID (Rad1 Frequency Identif icat1n:射頻識別)系統、近距離無線通信(NFC:Near Field Communicat1n)系統中使用的可變電容元件、高頻設備以及通信裝置。
【背景技術】
[0002]NFC是利用13MHz頻帶的近距離無線通信標準之一，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內置于終端主體，該NFC用的RFIC與同樣內置于終端主體的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成天線電路。而且，該天線電路和NFC用RFIC等構成無線通信模塊(以下，稱為“NFC模塊”)。
[0003]NFC模塊的通信頻率是預先決定的，但由于其使用條件、制造差別，應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構變化。因此，為了在任意一種模式中維持規定的諧振頻率，需要根據模式調整上述諧振電路。另外，使用條件也隨NFC模塊的搭載環境而變化。例如在NFC模塊附近是否存在金屬等也會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寬的情況下，不需要進行針對上述使用條件的差異的微調，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法得到足夠的天線帶域寬度。因此，需要將諧振頻率調整為最佳值。
[0005]作為諧振頻率的調整方法公知有利用能夠通過施加電壓使電容值變化的可變電容元件構成天線電路的電容器(參照專利文獻I)。另外，專利文獻2公開了選擇性地連接多個電容器從而切換整體的電容值的電路。
[0006]圖12是專利文獻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、并聯電容器ClOl?C103、開關SWl?SW3的天線并聯電容器部；以及天線LI構成。電容器Cin以及并聯電容器ClOl?C103所具有的電容為固定值。SWl?SW3是切換并聯電容器ClOl?C103的連接的接通/斷開的電路。在將非接觸IC部47組裝于移動電話I后，搭載有非易失性存儲器的控制器IC62與非接觸IC部47連接。控制器IC62切換非接觸IC部47的開關SWl?SW3的接通/斷開狀態。
[0007]專利文獻1:日本特開2009 - 290644號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2010 - 147743號公報
[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生形變，諧振頻率可能變化。另外，為了切換多個電容器而小幅度地調整電容值，需要很多電容器以及切換用的開關。因此，存在電路結構復雜化、IC的尺寸也會變大的問題。
[0010]另外，雖然能夠采用通過微調電容器機械地設定電容值的結構，但為了使該電容值變化需要機械式的控制，所以RFID設備容易復雜化、大型化，另外，無法確保應對落下等沖擊的可靠性。
[0011]另外，在使用通過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，所以產生因旁漏電流造成的電力損失。特別是在將容量固定為規定值時也總會產生因旁漏電流造成的電力損失，所以在應用于以電池為電源的耗電低的通信裝置的情況下存在問題。
【實用新型內容】
[0012]本實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構的復雜化的IC尺寸的大型化的問題、確保應對落下等沖擊的可靠性并且實現低耗電化的帶控制電壓施加電路的可變電容元件、高頻設備以及通信裝置。
[0013](I)本實用新型的可變電容元件構成為如下。
[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控制端子(例如外部的GP1端子連結的端子)分別連接，第二端與共用連接點連接的多個電阻元件形成，上述控制電壓施加電路將上述共用連接點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相互獨立的多組電阻分壓電路構成，上述電阻分壓電路通過上述鐵電體電容器或者其它電容器而成為直流非導通狀態。
[0017]通過該結構，不使用有源元件即開關，所以沒有形變的問題，而且伴隨著電路結構的簡化，IC尺寸小型化，容易確保應對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，所以實現低耗電。
[0018](2)優選為上述多個電阻元件是設置在基板上的電阻圖案，上述電阻圖案形成為，上述多個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而進行2的乘冪的比率。
[0019]通過該結構，能夠利用數量相對少的控制端子，使控制數據的值與針對可變電容元件的控制電壓為線形關系，容易以一定的分辨率進行多階段的設定。
[0020](3)優選為在上述基板上通過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同一處理形成上述多個電阻元件。
[0021]通過該結構，部件個數減少，數據傳送線的引線非常簡單，實現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，即絕對值有偏差，各電阻元件間的比率也很穩定。因此，電阻分壓電路的分壓比一定，能夠對可變電容元件總是施加規定的穩定控制電壓。
[0022](4)優選為上述可變電容元件包括多個與上述鐵電體電容器的兩端并聯連接的RF電阻元件，這些RF電阻元件設置在與上述多個電阻元件不同的層。
[0023]通過該結構，能夠使RF電阻元件與電阻分壓用的電阻元件獨立而設定為最佳的電阻值。
[0024](5)本實用新型的高頻設備被構成為在一個芯片設置(I)?(4)中任一項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。通過該結構，減少向通信裝置等電子設備內的電路基板的安裝部件數以及布線空間，實現小型化。
[0025](6)本實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控制端子分別連接，第二端與共用連接點連接的多個電阻元件形成，上述控制電壓施加電路將上述共用連接點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相互獨立的多組電阻分壓電路構成，上述電阻分壓電路通過上述鐵電體電容器或者其它電容器而成為直流非導通狀態，
[0029]上述可變電容元件在等候時被設定為與上述多組電阻分壓電路中至少一個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電平的狀態的不流通旁漏電流的狀態。
[0030]通過該結構，不使用有源元件即開關，所以沒有形變的問題，而且伴隨著電路結構的簡化，IC尺寸小型化，容易確保應對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，所以實現低耗電。
[0031](7)優選為上述多個電阻元件是設置在基板上的電阻圖案，上述電阻圖案形成為，上述多個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而進行2的乘冪的比率。
[0032]通過該結構，能夠利用數量相對少的控制端子，使控制數據的值與針對可變電容元件的控制電壓為線性關系，容易以一定的分辨率進行多階段的設定。
[0033](8)優選為在上述基板上通過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同一處理形成上述多個電阻元件。
[0034]通過該結構，部件個數減少，數據傳送線的引線非常簡單，實現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，即絕對值有偏差，各電阻元件間的比率也很穩定。因此，電阻分壓電路的分壓比一定，能夠對可變電容元件總是施加規定的穩定控制電壓。
[0035](9)上述可變電容元件包括多個與上述鐵電體電容器的兩端并聯連接的RF電阻元件，這些RF電阻元件設置在與上述多個電阻元件不同的層。
[0036]通過該結構，能夠使RF電阻元件與電阻分壓用的電阻元件獨立而設定為最佳的電阻值。
[0037](10)優選為上述通信裝置被構成為在一個芯片設置與上述可變電容元件的上述控制端子連接的RFIC。通過該結構，減少向通信裝置等電子設備內的電路基板的安裝部件數以及布線空間，實現小型化。
[0038]根據本實用新型，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電阻元件，所以無論是否小型都能夠難以產生形變，能夠實現頻率特性穩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備。另外，不需要使用如微調電容器那樣需要機械控制的可變電容元件，所以無論是否小型，都能夠實現應對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備。而且，實現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。
【附圖說明】
[0039]圖1是第一實施方式的可變電容元件101的內部的整體的電路圖。
[0040]圖2是表示旁漏電流不流向第一實施方式的可變電容元件101的狀態的圖。
[0041]圖3是表示向控制端子P21?P25輸入的由5比特的二值信號表示的施加電壓步驟與容量可變比的關系的圖。
[0042]圖4是可變電容元件101的主要部位的剖視圖。
[0043]圖5是第二實施方式的可變電容