前言
近年來利用13.56MHz左右頻率的近距離無線通信技術(Near Field Communication:以下簡稱NFC),以代表性的智能手機等小型移動設備為契機,逐漸向平板和PC市場以及可穿戴設備等延展開來。
可是,由于不同用途和不同地域的關系NFC通信規格的上升趨勢導致每個規格的最佳共振頻率范圍不同。此外,根據NFC功能(卡模擬功能、讀寫功能等)的不同最佳共振頻率范圍也不同。另外也不得不考慮NFC天線電感值的變化。因此,為了相對簡單地具備NFC的功能,共振頻率匹配裝置的必要性正在逐漸提高。
村田制作所通過特有的電容器技術和薄膜微細加工技術,利用控制電壓達到控制靜電容量的效果,將薄膜可變電容器產品化。
本產品是NFC的一種,使用于FeliCa應用中,不僅可以調整NFC/FeliCa的頻率還可以作為靜電容量可變素子用于各種應用。
何為薄膜可變電容器?
所謂薄膜可變電容器是指在Si電路板上通過薄膜法形成電介質,樹脂封裝。而電介質薄膜材料則采用了高介電常數系列的陶瓷材料鈦酸鋇(BaTiO3: 以下簡稱BT)系列材料。陶瓷電容器中使用的強電介質材料包含了BT系列材料等,因此當向電介質施加電場的時候,它具有相對介電常數變化(減少)的直流偏置特性。
薄膜可變電容器活用了直流偏置特性,是一種可以通過控制電壓來調整靜電容量的功能性設備。此外,通過薄膜法將電介質層變薄,從而提升了施加于電介質的電場強度,實現了通過低電壓獲得相對較大的靜電容量變化率的目標。
另外,由于使用了高介電常數系列材料,可以通過反復施加電壓來最佳地控制電介質的組成,例如像靜電容量值的偏差(直流偏置老化特性)、靜電容量變化的遲滯特性這樣的課題。在NFC的場合下,通過調整共振頻率的應用確保零問題使用。
薄膜可變電容器的優勢
以下將對NFC中共振頻率調整應用的代表示例進行說明。NFC是將天線跟電容器并聯的,將共振頻率調整在13.56MHz左右從而實現了良好的通信距離。在并聯的電容器部分中通過使用薄膜可變電容器達到以下3個優點。
1. Fine tuning
不管天線的電感值如何變化,都可以調整每個終端的最佳頻率。(現在大多是在FeliCa終端進行)
2. Dynamic matching
隨時控制電壓,自由變化的特點,不管是NFC通信規格還是NFC功能(卡模擬功能、讀寫功能等),都可以調整到最佳匹配狀態。
3. Standardization of matching circuit
由于使用了薄膜可變電容器可將終端和天線每個不同的匹配電路標準化(共通)。