专利名称：半导体集成电路器件和使用了该器件的非接触式电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路器件和使用了该器件的非接触式电子设备，尤其是涉及能有效地应用于以IC卡和IC标签(tag)为代表的非接触式电子设备和安装在该电子设备中的半导体集成电路器件的电源电路结构的技术。
背景技术：
对于例如IC卡、IC标签、RFID、移动电话等非接触式电子设备，能考虑将以下技术作为本发明人研究的技术。
具有在内部具有CPU和存储器等的功能的半导体集成电路器件的非接触式电子设备正在交通、金融等领域得到普及。虽然没有特别限定，但上述非接触式电子设备不具备电池等电源，而是由天线接收到的电磁波生成电源来进行动作。上述非接触式电子设备由读写器(询问器)接收将电磁波调制后发送的数据，进而由CPU、存储器对接收到的数据进行信号处理。其结果，根据所得到的数据使天线端子之间的负载发生变动，由此调制由天线接收到的电磁波，并将数据发送到读写器。
有在这种非接触式电子设备中通过融合整流功能和调节功能来生成效率高且稳定的电源电压以谋求通信距离增大的电路技术(例如，参照专利文献1)。
还有为了实现更大的通信范围而利用专利文件1所述的电源电路并保护构成电源电路的元件的耐压的技术(例如，参照专利文献2)。
专利文献1日本特开2001-274339号公报专利文献2日本特开2003-319574号公报
发明内容
关于上述那样的非接触式电子设备的技术，本发明人研究的结果将通过下述内容得到明确。
图1示出当由非接触式电子设备所具有的天线接收到从读写器以电磁波形式提供的功率时，从上述天线的两侧端子输出到非接触式电子设备内的电流(Current)-电压(Voltage)特性。
如图1的电流-电压特性W1所示，由于天线端的电压依赖于在连接于天线端子间的负载中流过的电流而变化，因此等效于具有输出电阻R0的、信号振幅为V0的电压源。即，上述电流-电压特性W1与电压轴(Y轴)的交点为上述电压源的信号振幅V0，上述电流-电压特性的斜率为上述输出电阻R0。
一般而言，上述等效电路中的上述电压源的信号振幅V0和上述输出电阻R0根据读写器与非接触式电子设备之间的距离即通信距离而变化。尤其是在远距离通信时，具有通信距离越远信号振幅V0越小，上述输出阻抗R0越大的特性。
图2示出表现图1的从天线的两侧端子输出的电流-电压特性的等效电路B0、安装在非接触式电子设备的电源电路B1、以及负载调制电路B2。
等效电路B0具有上述输出特性，因此由具有信号振幅V0的电压源E0和输出电阻R0的串联连接而构成。电源电路B1由整流电路和滤波电容构成，具有调节功能。由此，对输入到天线端子LA和LB的信号进行整流和滤波，通过调节功能控制在输出端子OUT得到的电源电压VDD使其不超过预定电压电平。
用于从非接触式电子设备向读写器发送数据的负载调制电路B2连接在天线端子LA、LB和接地端子之间，负载调制电路B2由控制信号TX进行控制。负载调制电路B2在被控制信号TX接通时产生输出电流I1，在被控制信号TX断开时则没有输出电流流过。即该负载调制电路B2是具有由于控制信号TX而发生电流变化I1的功能的电路，因此，通过电流源I1和开关S1的串联连接而构成。由上述电流源I1和开关S1产生的电流变化I1经由二极管D1或D2流向天线端子LA或LB中电位较高的一方。在此，将负载调制电路B2连接在天线端子LA、LB和接地端子之间，但不限于此，例如也可以仅连接在天线端子LA上。
图3示出图2中各端子电压的电流-电压特性的一例。在此，将专利文献2所记载的电流电路作为例子。
电流(Current)轴(X轴)表示在天线端子LA流过的电流I2的电流振幅，电压(Voltage)轴(Y轴)表示各端子的电压振幅。W1表示负载调制电路B2断开时的天线端子间电压；W2表示负载调制电路B2接通时的天线端子间电压；W3表示负载调制电路B2断开时的电源电路B1的输出电压；W4表示负载调制电路B2接通时的电源电路B1的输出电压。此外，W5和W6表示图1所示的从天线两侧端子输出的电流-电压特性的一例，W5表示近距离通信时的电流-电压特性，W6表示远距离通信时的电流-电压特性，其中，电流-电压特性W6，其图1和图2所示的输出电阻R0较大。
在此，示出如下情况上述电源电路B1的电源电压VDD达到预定电压之后，由于内置于上述电源电路B1中的调节电路的输出电压抑制动作而具有斜率R1，实际上，在天线端子LA、LB产生的电压振幅要考虑元件耐压，从而需要调整上述输出电压抑制特性的斜率R1。
另外，电源电压VDD达到预定电压之前的斜率取决于连接在上述电源电路B1的输出电压端子和接地端子之间的内部电路B31的消耗电流。
可以认为，负载调制电路B2接通时的天线端子间的电压W2的波形，是把负载调制电路B2断开时的天线端子间电压W1的波形向电流轴(X轴)方向移动了负载调制电路B2的输出电流I1的量的波形。
在此，如图2所示，具有图3所示特性的电源电路B1和负载调制电路B2连接在天线端子LA和LB上，因此与表示天线的输出特性的电流-电压特性W5、W6的交点成为各自条件下的工作点。因此，电流-电压特性W5、W6与天线端子间的电压W2的交点表示负载调制电路B2接通时的工作点，电流-电压特性W5、W6与天线端子间电压W1的交点表示负载调制电路B2断开时的工作点，上述接通时的工作点与上述断开时的工作点的电流的差分别成为由于负载调制电路B2的通/断而产生的输出到天线端子LA、LB的电流变化量ΔI2a和ΔI2b。
由此，在斜率大的电流-电压特性W6中输出到天线端子LA、LB的电流变化量ΔI2a，小于在斜率小的电流-电压特性W5中输出到天线端子LA、LB的电流变化量ΔI2b。
这种情况能够用算式进行说明。在具有图3的特性的图2的电路中，接通负载调制电路B2时和断开负载调制电路B2时的流入到天线端子LA的电流I2的电流变化量ΔI2，如算式1那样表示。
ΔI2＝[1-R0/(R0+R1)]×I1……………………(算式1)算式1表示，当等效电路B0的输出电阻R0远大于图3所示的输出电压抑制特性的斜率R1时，右边的系数近似为0，因此负载调制电路B2的输出电流I1衰减，天线端子LA的电流变化量ΔI2变小，这与图3所示的电流变化量ΔI2a与ΔI2b的关系相同。
在此，如专利文件1所示，如果使输出电压抑制特性的斜率R1大于上述等效电路B0的输出电阻R0，就能够使天线端子LA的电流变化量ΔI2增大，但如上所述，在天线端子上产生的电压振幅将变大，因此在近距离通信时，天线端子间电压很有可能超过元件耐压，因而这并不现实。
如上所述，在输出电压抑制特性的斜率R1小的电源电路中，尤其是在像读写器与非接触式电子设备进行远距离通信时那样从天线的两侧端子输出的电流-电压特性的斜率大的情况下，存在如下问题由负载调制电路B2发生的天线端子LA的电流变化极小，读写器无法接收从非接触式电子设备发送来的数据。
因此，本发明的目的在于提供一种电路技术，能够实现非接触式电子设备与读写器之间的通信距离远时的从非接触式电子设备到读写器的稳定的发送。
本发明的上述及其他目的和新颖的特征，将根据本说明书的记载和附图而得到明确。
简单说明在本申请所公开的发明中具有代表性的内容的概要如下。
即，本发明的半导体集成电路器件和使用了该器件的非接触式电子设备，具有天线、整流功能、负载调制功能、调节功能，在利用上述调节功能抑制输出电压的区域，具有如下的电流-电压特性当提供给非接触式电子设备的功率小时，在天线的两端产生的电压相对于流过天线的电流的变化大，当提供给非接触式电子设备的功率大时，在天线的两端产生的电压相对于流过天线的电流的变化小。
简单说明由本申请所公开的发明中具有代表性的内容得到的效果如下。
能够在非接触式电子设备与读写器的通信距离远时从非接触式电子设备到读写器的数据发送中产生大的负载调制电流。
图1是表示在由非接触式电子设备所具有的天线接收到从读写器以电磁波的方式提供的功率时从天线两侧端子输出的电流-电压特性的图。
图2是表示表现图1的从天线两侧端子输出的电流-电压特性的等效电路、和安装在非接触式电子设备中的电源电路及负载调制电路的图。
图3是表示图2的各端子电压的电流-电压特性的一例的图。
图4是表示本发明的实施方式1的半导体集成电路器件和非接触式电子设备的基本结构的框图。
图5是表示具有本发明的实施方式1的半导体集成电路器件的非接触式电子设备的布线基板和读写器的结构的立体图。
图6是表示本发明的实施方式1的安装在半导体集成电路器件上的电源电路和负载调制电路的结构的电路图。
图7是表示图6所示的电源电路和负载调制电路中各端子电压的电流-电压特性的图。
图8是表示使图6所示的电源电路和负载调制电路中的负载调制电路通/断时的各端子电压的电流-电压特性的图。
图9是表示本发明的实施方式2的安装在半导体集成电路器件中的电源电路的结构的电路图。
图10是表示本发明的实施方式3的安装在半导体集成电路器件中的电源电路的结构的电路图。
图11是表示本发明的实施方式4的安装在半导体集成电路器件中的电源电路的结构的电路图。
图12是表示本发明的实施方式5的安装在半导体集成电路器件中的电源电路的结构的电路图。
图13是表示本发明的实施方式6的安装在半导体集成电路器件中的电源电路的结构的电路图。
图14是表示在图13所示的具有负载调制功能的电源电路中使开关通/断时的各端子电压的电流-电压特性的图。
图15是表示本发明的实施方式7的安装在半导体集成电路器件中的电源电路的结构的图。
具体实施例方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。在用于说明实施方式的全部附图中，对同一部件原则上标注同一标号，并省略其重复的说明。
(实施方式1)图4是表示本发明的实施方式1的半导体积集成电路器件和非接触式电子设备的基本结构的框图。
首先，利用图4说明本实施方式1的半导体集成电路器件和非接触式电子设备的结构的一例。本实施方式1的非接触式电子设备例如为IC卡、IC标签、RFID、移动电话等。
在图4中，B3是非接触式电子设备，B4是安装在非接触式电子设备B3上的半导体集成电路器件，L0是安装在非接触式电子设备B3上的天线。与天线L0并联连接的电容C0构成共振电路。该共振电容C0还考虑寄生电容等来进行调整，因此不一定被连接。半导体集成电路器件B4具有电源电路B5和内部电路B6，还具有用于连接天线L0的天线端子LA、LB。
在图4中，电源电路B5由整流电路、滤波电容、调节电路构成(未图示)。调节电路进行控制使得由整流电路和滤波电容所生成的电压不超过预定电压电平。电源电路B5的输出电压作为内部电路B6的电源电压VDD提供。
内部电路B6由接收电路B7、发送电路B8、控制部9、存储器B10构成。接收电路B7将叠加在由非接触式电子设备B3具有的天线L0接收到的交流信号上的信息信号进行解调后作为数字信息信号提供给控制部B9。发送电路B8接收从控制部B9输出的数字信号的信息信号，根据该信息信号对天线L0接收到的交流信号进行调制。读写器B14(参照图5)接受来自天线L0的电磁波的反射由于上述调制而发生变化这一事实，接收来自控制部B9的信息信号。存储器B10用于在与控制部9之间被解调的信息数据、发送数据的记录等。
在图5中示出非接触式电子设备B3的结构例子和读写器B14。
非接触式电子设备B3，例如由树脂铸模而成的印刷基板B11形成卡片的形式。接收来自外部的读写器B14的电磁波的天线L0由利用印刷基板B11的布线形成的螺旋形状的线圈B12构成。在由1个IC芯片B13构成的半导体集成电路器件B4中，作为天线的线圈B12连接在IC芯片B13上。接收了来自读写器B14的电磁波的天线L0(线圈B12)对天线端子LA、LB输出高频交流信号。交流信号的一部分根据信息信号(数据)进行了调制。
本发明典型地适用于非接触式电子设备表面不具有用于与外部进行输入输出的端子的非接触式电子设备。当然，也可以使用于具有非接触式接口和输入输出端子这两者的复式非接触式电子设备。另外，虽并无特别限定，但半导体集成电路器件B4是利用公知的半导体集成电路器件的制造技术形成在如单晶硅等那样的1个半导体衬底上。
图6是本实施方式1的安装在半导体集成电路器件上的电源电路和发送电路(负载调制电路)的基本结构例的电路图。
电源电路B5具有整流滤波功能和输出电压抑制功能，在天线端子LA、LB上连接有安装在非接触式电子设备内的天线L0。在此还将天线端子LB用作芯片内的接地端子。
电源电路B5的结构如下，即在天线端子LA和输出电阻OUT之间连接有在栅极端子和漏极端子之间串联连接了电阻R3和电阻R4的MOS晶体管M1，在运算放大电路A1的非反转输入端子(+)上连接有串联连接在输出端子OUT和接地端子之间的电阻R6、R7的连接点，在运算放大电路A1的反转输入端子(-)上输入基准电压V1，在电阻R3、电阻R4的连接点与天线端子LB之间串联连接有栅极端子连接在天线端子LA上的MOS晶体管M2、和栅极端子连接在上述运算放大电路A1的输出端子上的MOS晶体管M3，在MOS晶体管M1的栅极端子和天线端子LB之间串联连接有栅极端子连接在天线端子LA上的MOS晶体管M4、电阻R5、以及栅极端子连接在上述运算放大电路A1的输出端子上的MOS晶体管M5。
MOS晶体管M1，当天线端子LA的电位高于接地电位时，作为使电流从天线端子LA流至输出端子OUT的整流元件进行工作，对连接在输出端子OUT和接地端子间的电源间电容C1提供电流。由电源间电容C1进行了滤波的电源电压VDD被提供到内部电路B6。
发送电路(负载调制电路)B8，连接在天线端子LA和接地端子之间，由二极管D1、由控制信号TX控制的开关S1、以及电流源I1构成，根据控制信号来使在天线端子LA和LB之间流过的电流发生变化。
图7示出图6所示的电源电路和发送电路(负载调制电路)中的各端子电压的电流-电压特性。
电流(Current)轴(X轴)表示流至天线端子LA的电流I2的电流振幅，电压(Voltage)轴(Y轴)表示各端子的电压振幅。W7表示天线端子LA-LB之间的电压，W8表示电源电路B5从输出端子OUT输出的电源电压VDD。
在图6中，当电源电压VDD低于预定电平时，在MOS晶体管M3和M5中不流过电流，因此在电阻R3和R4的两端不产生电压。由此，MOS晶体管M1以栅极端子与漏极端子相连接的状态进行整流动作，因此对输出端子OUT输出满足如下的电压，即，该电压比天线端子LA的电压低了MOS晶体管M1的栅极-源极间电压Vgs的量。此时，在天线端子中主要流过与内部电路B6的消耗电流相应的电流。
当电源电压VDD达到预定电平后，MOS晶体管M3和M5使与电源电压VDD相应的电流流过。在此，假定MOS晶体管M3和M5的晶体管尺寸相等，则流过MOS晶体管M3和M5的电流相等。此外，假定电阻R4具有比电阻R3大得多的电阻，则在天线端子LA和MOS晶体管M1的栅极端子之间产生的电压近似为在电阻R4两端产生的电压。由此，图7的天线端子间电压W7的斜率近似为电阻R4的一半。此时的天线端子电压的增加近似为在电阻R4两端产生的电压VR4。
在此，在MOS晶体管M5的漏极端子上连接了电阻R5，因此流过MOS晶体管M5的电流并不是一定值以上的电流。而在MOS晶体管M3的漏极端子上未连接电阻，因此流过MOS晶体管M3的电流能没有限制地流过，因此被控制为在MOS晶体管M5的电流饱和之后只在电阻R3中流过大电流。由此，图7中天线端子间电压的斜率近似为电阻R3。即，在MOS晶体管M5的电流饱和之后，天线端子电压的增加量等于在电阻R3的两端产生的电压VR3。
根据以上内容，可知电源电路B5为具有如下特性的结构，即当电源电压VDD达到预定电压，电压抑制动作刚刚开始之后，天线端子间电压波形W7的变化(电压变化梯度)相对于电流变化变大，进而，当输入电流变大时，天线端子间电压波形W7的变化(电压变化梯度)相对于电流变化变小。
图8示出在图6所示的电源电路和发送电路(负载调制电路)中使发送电路通/断时的各端子电压的电流-电压特性。
电流(Current)轴(X轴)表示流过天线端子LA的电流I2的电流振幅，电压(Voltage)轴(Y轴)表示各端子的电压振幅。W7表示发送电路B8断开时的天线端子间电压，W9表示发送电路B8接通时的天线端子间电压，W8表示发送电路B8断开时的电源电路B5的输出电压，W10表示发送电路B8接通时的电源电路B5的输出电压。此外，与图3同样，W5和W6示出图1所示的从天线两侧端子输出的电流-电压特性的一例，W5表示近距离通信时的电流-电压特性，W6表示远距离通信时的电流-电压特性。其中，电流-电压特性W6，其图1和图2所示的输出电阻R0较大。
可以认为，与图3同样，发送电路B8接通时的天线端子间电压W9的波形，是把发送电路B8断开时的天线端子间电压W7的波形向电流轴(X轴)方向移动了发送电路B8的输出电流I1的量的波形。此外，由于与表示天线的输出特性的电流-电压特性W5、W6的交点成为各自条件中的工作点，因此，电流-电压特性W5、W6与天线端子间电压W9的交点表示发送电路B8接通时的工作点，电流-电压特性W5、W6与天线端子间电压W7的交点表示发送电路B8断开时的工作点，上述接通时的工作点与上述断开时的工作点的电流的差分别为由于发送电路B8的通/断而产生的输出到天线端子的电流变化量ΔI2c和ΔI2d。
由此，在斜率大的电流-电压特性W6中的电流变化量ΔI2d，大于在斜率小的电流-电压特性W5中的电流变化量ΔI2c，因此，能够确认，在发送电路B8断开时天线端子间电压W7的斜率能近似为电阻R4的一半的区域进行动作的情况下，能够抑制发送电路B8产生的电流变化I1的衰减。这表示能够增大上述(算式1)中的右边的系数。
根据以上内容，通过在流过天线的电流小的区域使天线端子间电压急剧变化，在流过天线的电流大的区域使天线端子间电压缓慢变化，由此即使在远距离通信时也能够输出大的电流变化，能够实现对读写器的稳定的数据传送。
在此，假定MOS晶体管M3和M5的晶体管尺寸相等，电阻R4远大于电阻R3，但并不限于此。例如，也可以是使MOS晶体管M5的晶体管尺寸远大于MOS晶体管M3，使电阻R3等于电阻R4。
(实施方式2)图9是本发明的实施方式2的安装在半导体集成电路器件上的电源电路的结构例的电路图。在本实施方式2中，示出上述图6的实施方式1中的电源电路的变形例。
图9所示的电源电路，在天线端子LA和天线端子LB之间串联连接栅极端子连接在天线端子LB上的MOS晶体管M6和栅极端子连接在天线端子LA上的MOS晶体管M7，将MOS晶体管M6和M7的连接点取为接地端子。另外，与天线端子LA、输出端子OUT、接地端子连接的电源电路B15和与天线端子LB、输出端子OUT、接地端子连接的电源电路B16分别具有与图6所示的电源电路B5同样的结构，MOS晶体管M3、M5、电阻R5、R6、R7、电源间电容C1、以及运算放大电路A1是通用的。
在此，构成如下的全波整流电路，即MOS晶体管M1和M8作为高电位侧的整流元件(二极管)进行工作，MOS晶体管M6和M7作为低电位侧的整流元件进行工作。
由此，能够得到与图6所示的电源电路同样的效果，并且通过应用全波整流电路能够降低输出电压的脉动(ripple)。
(实施方式3)图10是表示本发明的实施方式3的安装在半导体集成电路器件上的电源电路的结构例的电路图。在本实施方式3中，示出上述图6的实施方式1的变形例。
与图6同样，电源电路B17具有整流滤波功能和输出电压抑制功能，在天线端子LA和LB上连接有安装于非接触式电子设备内的天线。在此，还将天线端子LB用作芯片内的接地端子，能在输出端子OUT上得到以天线端子LB为基准的电源电压VDD，并提供到内部电路B6。
电源电路B17的结构如下，即在天线端子LA和输出端子OUT之间连接有连接了电阻R8的MOS晶体管M9和电阻R9，在运算放大电路A1的非反转输入端子(+)上连接有在输出端子OUT和天线端子LB之间串联连接的电阻R6、R7的连接点，在运算放大电路A1的反转输入端子(-)上输入基准电压V1，在输出端子OUT和天线端子LB之间连接有栅极端子连接在上述运算放大电路A1的输出端子上的MOS晶体管M12，在MOS晶体管M9的栅极端子和天线端子LB之间串联连接有栅极端子连接在天线端子LA上的MOS晶体管M10、电阻R10、以及栅极端子连接在上述运算放大电路A1的输出端子上的MOS晶体管M11。
MOS晶体管M9，当天线端子LA的电位高于天线端子LB的电位时，作为使电流从天线端子LA流至输出端子OUT的整流元件进行工作，经由电阻R9对连接在输出端子OUT和天线端子LB间的电源间电容C1提供电流。由电源间电容C1进行了滤波的电源电压VDD被提供到内部电路B6。
发送电路B8与图6同样，连接在天线端子LA和天线端子LB之间，由二极管D1、由控制信号所控制的开关S1、以及电流源I1构成，根据控制信号TX使在天线端子LA和LB之间流过的电流发生变化。
在图10的电源电路B17中，作为整流元件进行工作的MOS晶体管M9和电阻R9串联连接，因此存在由输出端子OUT得到的电源电压VDD达到预定电压之前的整流元件的正向电压大这样的不同之处，但能够实现与图6所示的电源电路B5同样的动作。
电源电路B17还具有如下特征因为施加在MOS晶体管M11和M12的漏极端子上的电压小，因此能缓和MOS晶体管M11和M12所需的元件耐压。
由此，能够对MOS晶体管M11和M12使用相同的晶体管且能流过大电流的栅极氧化膜薄的MOS晶体管，因此，能够减小MOS晶体管M11和M12的晶体管尺寸，能够缩小芯片面积。
(实施方式4)图11是表示本发明的实施方式4的安装在半导体集成电路器件上的电源电路的结构例的电路图。在本实施方式4中，示出上述图10的实施方式3中的电源电路的变形例。
与图9同样，在天线端子LA和天线端子LB之间串联连接栅极端子连接在天线端子LB上的MOS晶体管M13和栅极端子连接在天线端子LA上的MOS晶体管M14，将MOS晶体管M13和M14的连接点取为接地端子。另外，与天线端子LA、输出端子OUT、接地端子连接的电源电路B18和与天线端子LB、输出端子OUT、接地端子连接的电源电路B19分别具有与图10所示的电源电路B17同样的结构，MOS晶体管M11 M12、电阻R6、R7、R10、电源间电容C1、以及运算放大电路A1是通用的。
在此，构成如下的全波整流电路，即MOS晶体管M9和M15作为高电位侧的整流元件进行工作，MOS晶体管M13和M14作为低电位侧的整流元件进行工作。
由此，能够得到与图10所示的电源电路同样的效果，并且通过应用全波整流电路能够降低输出电压的脉动。
(实施方式5)图12是表示本发明实施方式5的安装在半导体集成电路器件上的电源电路的结构例的电路图。在本实施方式5中，示出上述图11的实施方式4的变形例。
图12所示的电源电路是使图11所示的电源电路中的电阻R9和电阻R11一体化的结构。在图11中，在电阻R9和R11中流过大电流，因此考虑到电流密度，需要使电阻宽度增大，则芯片上的占有面积大。
若注意电阻R9和R11，则电流流过电阻R9仅是在天线端子LA的电位高于输出端子OUT的时候，电流流过电阻R11仅是在天线端子LB的电位高于输出端子OUT的时候，因此，电流并不同时流过电阻R9和R11。
因此，通过如图12所示插入共用了电阻R9和R11的电阻R12，能够使流过大电流的电阻为1个。由此，能够使面积占有率大的电阻减半，因此能够缩小芯片面积。
(实施方式6)图13是表示本发明的实施方式6的安装在半导体集成电路器件上的电源电路的结构例的电路图。在本实施方式6中，示出以图9为例附加了负载调制功能(发送电路B8)的电源电路。
图13所示的电源电路，具有在图9所示的电源电路的电阻R5和MOS晶体管M5之间插入了MOS晶体管M16的结构，通过由控制信号TX使MOS晶体管M16导通，来实现负载调制功能关闭了的状态，通过由控制信号TX使MOS晶体管M16截止，实现负载调制功能接通了的状态。
图14示出在图13所示的具有负载调制功能的电源电路中使MOS晶体管M16通/断时的各端子电压的电流-电压特性。
电流(Current)轴(X轴)表示流过天线端子的电流I2的电流振幅，电压(Voltage)轴(Y轴)表示各端子的电压振幅。W7表示MOS晶体管M16导通时的天线端子LA-LB间电压，W11表示MOS晶体管M16截止时的天线端子LA-LB间电压，W12表示在输出端子OUT得到的电源电压VDD。
与图3和图8同样，由于与表示天线的输出特性的电流-电压特性W5与W6的交点成为各自条件中的工作点，因此，电流-电压特性W5、W6与天线端子间电压W7的波形的交点表示MOS晶体管M16导通时的工作点，电流-电压特性W5、W6与天线端子间电压W11的波形的交点表示MOS晶体管M16截止时的工作点，上述导通时的工作点与上述截止时的工作点的电流的差分别成为由于MOS晶体管M16的通/断而产生的输出到天线端子的电流变化量ΔI2e和ΔI2f。
由此，如电流-电压特性W6那样，即使在其斜率变大的远距离通信时，也能够在天线端子间产生大的电流变化，能够实现对读写器的稳定的数据传送。另外，通过构成本实施方式的电路结构，仅增加MOS晶体管M16就能够实现负载调制功能，因此能够缩小芯片面积。
在此，以图9为例示出了向电源电路中附加负载调制功能的方法，该方法当然也可以适用于图6、图10、图11、图12所表示的电路。
(实施方式7)图15是表示本发明的实施方式7的安装在半导体集成电路器件上的电源电路的结构例的电路图。在本实施方式7中，示出上述图6的电阻R5的变形例。
图15所示的电源电路是将图6所示的电源电路中的电阻R5置换为限流电路B20的结构。限流电路B20由电流源I3、MOS晶体管M17和M18构成，其中，电流源I3和栅极端子、漏极端子连在一起的MOS晶体管M17串联连接在输出端子OUT和接地端子之间，MOS晶体管M18的栅极端子连接在电流源I3与MOS晶体管M17的连接点上。
在图6中，电阻R5实现对流过MOS晶体管M5的电流进行限制的功能。此时，流过MOS晶体管M5的电流被限制的电流电平，根据MOS晶体管M1和M4的阈值电压、温度而发生变化。
在此，将图6的电阻R5置换为上述限流电路B20，对电流源I3使用温度依赖性小的电流源，由此，能够实现与图6同样的功能并降低特性误差。
在此，以图6为例示出限流电路B20的应用例，但是，当然也能够应用于图9、图10、图11、图12、图13所示的电路。
简单说明在本申请所公开的发明中由具有代表性的内容得到的效果如下。
即，本发明的半导体集成电路器件和使用了该器件的非接触式电子设备，具备天线、整流功能、负载调制功能、调节功能，上述调节功能具有这样的特性当提供给非接触式电子设备的功率小时，在天线的两端产生的电压相对于流过天线的电流的变化大，当提供给非接触式电子设备的功率大时，在天线的两端产生的电压相对于流过天线的电流的变化小，由此，尤其是在非接触式电子设备与读写器之间的通信距离远时的从非接触式电子设备至读写器的数据传送中，能够产生大的负载调制电流。
以上，对由本发明人做出的发明基于其实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施方式，不言而喻，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，由N型MOS晶体管构成了电源电路，但也可以使用P型MOS晶体管。另外，不限于MOS晶体管，也可以使用场效应晶体管等。
工业上的可利用性本发明正好适用于以IC卡、IC标签为代表的非接触式电子设备。
权利要求
1.一种半导体集成电路器件，其特征在于，包括连接天线的第一天线端子和第二天线端子；电源电路，进行上述第一天线端子和第二天线端子间的信号的整流和电压控制；以及负载调制电路，进行上述第一天线端子和第二天线端子间的信号的调制，上述电源电路的输出电压达到预定电压而进行电压抑制动作的区域中的上述第一天线端子和第二天线端子间的电流-电压特性为第一电流区域的电压变化梯度大于电流比上述第一电流区域大的第二电流区域的电压变化梯度。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述负载调制电路具有将进行上述电压抑制动作的区域中的上述第一天线端子和第二天线端子间的电流-电压特性切换为第一特性或第二特性的功能，其中，上述第一特性为上述第一电流区域的电压变化梯度大于上述第二电流区域的电压变化梯度；上述第二特性为上述第一电流区域的电压变化梯度与上述第二电流区域的电压变化梯度相等。
3.根据权利要求1所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述电源电路具有第一电压控制电路和第一电压检测电路，上述第一电压控制电路具有第一输入端子和第一输出端子，在上述第一输入端子与上述第一输出端子之间连接有第一MOS晶体管，在该第一MOS晶体管的栅极端子与漏极端子之间串联连接有第一电阻和第二电阻，在上述第一电阻和上述第二电阻的连接点与接地端子之间串联连接有第二MOS晶体管和第三MOS晶体管，其中，上述第二MOS晶体管的栅极端子连接在上述第一输入端子上，在上述第一MOS晶体管的栅极端子和上述接地端子之间串联连接有第四MOS晶体管、限流电路、以及第五MOS晶体管，其中，上述第四MOS晶体管的栅极端子连接在上述第一输入端子上，上述第三MOS晶体管和上述第五MOS晶体管的栅极端子连接在上述第一电压检测电路的输出端子上，上述限流电路通过限制在上述第五MOS晶体管的漏极端子-源极端子之间流过的电流来限制能在上述第二电阻上产生的电压，上述第一电压控制电路的第一输入端子连接在上述第一天线端子上，上述第一电压控制电路的第一输出端子连接在电源端子上，上述第一电压检测电路输出与在上述电源端子和上述接地端子之间产生的电源电压相应的电压。
4.根据权利要求3所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述电源电路还具有第二电压控制电路、第一整流元件、以及第二整流元件，上述第二电压控制电路具有第二输入端子和第二输出端子，上述第二电压控制电路的第二输入端子连接在上述第二天线端子上，上述第二电压控制电路的第二输出端子连接在上述电源端子上，在上述第一天线端子与上述接地端子之间连接有上述第一整流元件，在上述第二天线端子与上述接地端子之间连接有上述第二整流元件。
5.根据权利要求3所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述限流电路为第五电阻。
6.根据权利要求3所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述限流电路由串联连接的第五电阻和第十MOS晶体管构成，上述第十MOS晶体管兼作上述负载调制电路。
7.根据权利要求3所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述第二电阻的阻值大于上述第一电阻的阻值。
8.根据权利要求1所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述电源电路由第三电压控制电路和第一电压检测电路构成，上述第三电压控制电路具有第三输入端子和第三输出端子，在上述第三输入端子与上述第三输出端子之间连接有第六MOS晶体管，在该第六MOS晶体管的栅极端子与漏极端子之间连接有第三电阻，在上述第三输出端子与接地端子之间连接有第七MOS晶体管，在上述第六MOS晶体管的栅极端子与接地端子之间串联连接有第八MOS晶体管、限流电路、以及第九MOS晶体管，其中，上述第八MOS晶体管的栅极端子连接在上述第三输入端子上，上述第七MOS晶体管和上述第九MOS晶体管连接在上述第一电压检测电路的输出端子上，上述第三电压控制电路的上述第三输入端子连接在上述第一天线端子上，在上述第三电压控制电路的上述第三输出端子与电源端子之间连接有第四电阻，上述限流电路通过限制在上述第九MOS晶体管的漏极端子-源极端子之间流过的电流来限制能在上述第三电阻上产生的电压，上述第一电压检测电路输出与在上述电源端子和上述接地端子之间产生的电源电压相应的电压。
9.根据权利要求8所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述电源电路还具有第四电压控制电路、第一整流元件、以及第二整流元件，上述第四电压控制电路具有第四输入端子和第四输出端子，上述第四电压控制电路的第四输入端子连接在上述第二天线端子上，上述第四电压控制电路的第四输出端子连接在上述电源端子上，在上述第一天线端子和上述接地端子之间连接有上述第一整流元件，在上述第二天线端子和上述接地端子之间连接有上述第二整流元件。
10.根据权利要求8所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述限流电路为第五电阻。
11.根据权利要求8所述的半导体集成电路器件，其特征在于上述限流电路由串联连接的第五电阻和第十MOS晶体管构成，上述第十MOS晶体管兼作上述负载调制电路。
12.一种非接触式电子设备，其特征在于，具有权利要求1～11中任一项所述的半导体集成电路器件，和连接在上述第一天线端子和第二天线端子上的天线。
全文摘要
本发明提供一种半导体集成电路器件和使用该器件的非接触式电子设备，利用提供给非接触式电子设备的功率使安装在电源电路(B5)上的调节功能的电压抑制特性发生变化，当提供给非接触式电子设备的功率小时，使天线端子(LA－LB)间电压相对于流过天线的电流的电压变化量大，当提供给非接触式电子设备的功率大时，使天线端子(LA－LB)间电压相对于流过天线的电流的电压变化量小，由此，使远距离通信时相对于负载调制电路(发送电路(B8))的电流变化的整体消耗电流的电流变化增大。
文档编号G06K19/07GK101060257SQ20071009649
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月19日 优先权日2006年4月21日
发明者渡边一希, 角田尚隆, 舟根铁雄 申请人:株式会社瑞萨科技