CN1237012A

CN1237012A - 图形电容器组件

Info

Publication number: CN1237012A
Application number: CN98122945A
Authority: CN
Inventors: 藤冈宗三
Original assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 1999-12-01
Also published as: US6198619B1; JPH11307389A; KR100328900B1; KR19990081820A

Abstract

用更简单的结构,实现电容量的增减的图形电容器组件,通过设置在所述印刷线路板两面上的布线,连接多个用对置的两片金属箔夹置印刷线路板形成的单个电容器,构成图形电容器组件。该图形电容器组件包括至少一个串联电路部分,它把至少用一个上述单个电容器构成的单个电容器电路串联连接两个以上,和至少构成一个并联电路部分,它把用一个以上的上述单个电容器构成的单个电容器电路并联连接两个以上。

Description

图形电容器组件

本发明涉及在印刷线路板上形成布线图形的图形电容器组件。

以往，已知通过连接多个用对置的两片金属箔夹置印刷线路板形成的单个电容器构成的图形电容器组件，这种图形电容器组件的电容量(组合电容量)可被减少。

图11是表示上述以往的图形电容器组件500的等效电路图。该图形电容器组件500为并联连接由各自对置的两片金属箔夹置印刷线路板构成的单个电容器C60、C61、C62、C63、C64、C65的图形电容器组件。该图形电容器组件500的电容量是单个电容器C60、C61、C62、C63、C64、C65的各电容量之和。在该结构中，如果切断点P50和P51的布线，那么图形电容器组件500的电容量仅减少上述单个电容器C65的电容量。如果继续切断点P52和P53的布线，那么图形电容器组件500的电容量仅再减少单个电容器C64的电容量。

如以上说明，图形电容器组件500只能够减少除去的单个电容器的电容量。因此，存在不能够将图形电容器组件500的电容量调整至最佳值的情况。

例如，在用包括以上述结构的图形电容器组件500作为电路元件的LC共振电路为天线的非接触IC卡中，假设将上述图形电容器组件500的电容量设定成与读写器的通信距离达到最长的电容量(以下称为最佳电容量)的情况。那么上述最佳电容量的设定是一边测定读写器的通信距离，一边实际地进行调节(减少)图形电容器组件500的电容量。

上述最佳电容量的值是使上述非接触IC卡的LC共振电路的共振频率与读写器的使用频率一致的值，但在上述设定方法中，不能够预测在什么时刻图形电容器组件500的电容量达到最接近最佳电容量的值。如上所述，由于图形电容器组件500只能够减少单个电容器的电容量，所以图形电容器组件500的电容量小于上述最佳电容量，相反，只能够将通信距离变短时刻的电容量设定为最终值。而且，为增加上述图形电容器组件500的电容量，必须再次连接一旦切断的布线，需要复杂的作业，使成本升高。

此外，代替图形电容器组件500，可考虑将电容量可增减的电容器部件安装在线路板上，但这种部件厚度厚，而且成本高。此外，按照ISO标准，在厚度被规定为0.76mm的信用卡尺寸的非接触IC卡那样限制厚度的制品中，不能够安装上述电容器部件。

再有，在特开昭62-233913号公报中，披露了通过通孔，按线路板的的厚度控制线路板表面和背面的分布电容量的电容器。但是，当该电容器一旦固定线路板的厚度后，就不能变更其电容量，不能解决上述问题。

因此，本发明的目的在于提供用更简单的结构构成其电容量可增减的图形电容器组件。

为了实现这一目的，本发明的图形电容器组件由通过设置在所述印刷线路板两面上的布线，连接多个用对置的两片金属箔夹置印刷线路板形成的单个电容器构成，包括至少一个串联电路部分，它串联连接两个以上用至少一个上述单个电容器构成的单个电容器电路；和至少一个并联电路部分，它并联连接两个以上用一个以上的上述单个电容器构成的单个电容器电路。

按照该结构，通过使串联连接的单个电容器短路，能够增加其电容量，通过从电路中断开并联连接的单个电容器，能够减少其电容量。

最好将相互设置在印刷线路板的表面和背面上的布线设置在相互不重叠的位置上，由此能够消除布线电容量。

此外，在形成上述串联电路部分的各单个电容器的两片金属箔内，最好至少一片金属箔用因探针进入而与夹置印刷线路板且处于对置位置的另一片金属箔接触的可塑性变形的导电材料构成。这种情况下，利用探针进入能够简单进行各单个电容器的短路。

如果将上述串联连接的单个电容器的值设定为相互不同的值，那么可更细致地设定电容量。

作为优选实施例，如果在至少一个图形电容器组件中设置短路上述串联连接的单个电容器的短路布线，那么通过切断该短路布线，能够减少图形电容器组件的电容量。

作为另一优选实施例，包括串并联电路，即将并联连接两个以上的单个电容器电路的并联电路串联连接两个以上，能够实现更细致的电容量设定。作为其它方法，并联连接两个以上的串并联电路也可以，即将并联连接的两个以上的单个电容器电路串联连接两个以上，在这种情况下，能够实现更细致的电容量设定。再有，在上述各串并联电路中，如果使并联连接的单个电容器的数量不同，那么使更细致的电容量设定成为可能。

特别是，所述布线串联连接的各单个电容器配有能从印刷线路板表面接触位于印刷线路板内侧位置的金属箔的装置，即使实际上不短路单个电容器，例如使用探针端子短路所述单个电容器，也能够增加图形电容器组件的电容量。如果使用这种功能，那么为了进行调整，能够容易地判定应该增加还是应该减少图形电容器组件的电容量。

此外，利用该图形电容器组件的布线断开几个所述并联连接的单个电容器，或使几个所述串联连接的单个电容器短路，能够微调其电容量。再有，通过短路串联连接的剩余的单个电容器，能够增加其电容量，通过从电路中断开并联连接的剩余的单个电容器，能够减少其电容量。

如果按比使用该图形电容器组件的装置要求的电容量的个体差别大的值设定图形电容器组件的电容量，按比使用该图形电容器组件的装置允许误差值小的值设定所述串联电路两个以上的单个电容器的组合电容量与所述多个单个电容器的一个短路时组合电容量的差，以及并联连接两个以上的单个电容器的电容量中的至少一个，那么就能够按适合使用该图形电容器组件装置的级别调节其电容量。

下面，通过参照附图说明优选实施例，将更快地理解本发明，在附图中，相同的部分附以相同的参考标号，其中：

图1是表示内装图形电容器组件的非接触IC卡和读写器系统的示意图。

图2是表示本发明第一实施例的图形电容器组件结构的图。

图3是表示图2所示的图形电容器组件的等效电路图。

图4是表示按照电容量可调节的本发明第一实施例的图形电容器组件结构的图。

图5是表示用探针短路图形电容器组件状态的剖面图。

图6至图8是分别表示本发明第二至第四实施例的图形电容器组件的等效电路图。

图9是表示本发明第五实施例的图形电容器组件结构的图。

图10是表示本发明第五实施例的图形电容器组件的等效电路图。

图11是表示以往图形电容器组件的等效电路图。

如上所述的本发明的图形电容器组件由多个单个电容器构成，其特征在于，分别配有一组以上的串联连接的多个单个电容器和并联连接的多个单个电容器。在该结构中，通过减少并联连接的单个电容器数量，能够减少其电容量。此外，通过短路串联连接的单个电容器，能够增加其电容量。

以下，参照附图说明具有上述特征的图形电容器组件的实施例。

(1-1)实施例1

图1是表示实施例1的内装图形电容器组件5的非接触IC卡2和与该非接触IC卡2进行通信的读写器1的图。读写器1和非接触IC卡2符合ISO标准，按规定的频率(f=13.56MHz)进行通信。非接触IC卡2由包括图形电容器组件5和线圈6且起天线作用的LC共振电路，和与该LC共振电路连接的IC芯片3构成。图中，IC芯片3本身的电容量用芯片电容器4表示。

图2是表示图形电容器组件5结构的图。图形电容器组件5将串联连接的两个单个电容器分四组并联连接。

按能够补偿因IC芯片3的个体差别产生的芯片电容器4的电容量变化的大小设定上述图形电容器组件5的电容量(组合电容量)。此外，在构成图形电容器组件5的各单个电容器中，按小于读写器1允许的误差值设定串联连接的两个单个电容器C1、C5的组合电容量与短路所述两个单个电容器的一个例如单个电容器1时的组合电容量的差，或并联连接的单个电容器C1、C5的组合电容量中的至少一个。

构成实施例1的图形电容器组件5的单个电容器C1~C8的电容量各为10pF。用表面铜箔10和背面铜箔11夹置由薄聚酰亚胺制成的印刷线路板20，形成单个电容器C1。同样，用表面铜箔12和背面铜箔13夹置印刷线路板20，形成单个电容器C5。由背面布线14连接上述背面铜箔11和13。对于单个电容器C2和C6、C3和C7、C4和C8也是如此。这样相互串联连接的单个电容器C1和C5、C2和C6、C3和C7、C4和C8由表面布线15和16并联连接。

此外，为了消除布线电容量，使设置于印刷线路板20表面的表面布线15和16与各背面布线例如背面布线14在相互不重叠的位置上设置。对于以下说明的实施例2~5也是如此。

图3是表示上述图形电容器组件5的等效电路图。通过按图示的点P1和P2、P3和P4、P5和P6的布线顺序切断布线，减少并联连接的单个电容器数量，能够减少该图形电容器组件5的电容量。

未完全切断布线状态的图形电容器组件5的电容量为20pF。在该状态下，如果切断点P1和P2的布线，那么图形电容器组件5的电容量仅减少断开的单个电容器C4和C8的组合电容量部分(5pF)，变为15pF。如果再切断点P3和P4的布线，那么图形电容器组件5的电容量仅再减少断开的单个电容器C3和C7的组合电容量部分(5pF)，变为10pF。如果再切断点P5和P6的布线，那么图形电容器组件5的电容量仅再减少断开的单个电容器C2和C6的组合电容量部分(5pF)，变为5pF。

如以上说明，在该图形电容器组件5中，能够以并联连接的单个电容器的电容量(如图3所示，在串联连接两个以上的单个电容器的情况下，为这些电容器的组合电容量)为最小单位，减少其电容量。

此外，通过短路串联连接的单个电容器中的任何一个，能够增加图形电容器组件5的电容量。

例如，如图4所示，切断在连接点P1和P2的布线的点P3和P4的布线，使图形电容器组件5的电容量为10pF后，在再次增加电容量的情况下，短路两个串联连接的单个电容器C2和C6中的任一个。例如，如果短路单个电容器C2，那么图形电容器组件5的电容量增加5pF，变为15pF。

如图4所示，探针30扎进表面铜箔15，使表面铜箔15与背面铜箔16接触，从而短路上述单个电容器C2。再有，为了进行可靠的接触，探针30最好扎进表面铜箔15的多处。

图5是表示在单个电容器C2中扎进探针30时的剖面图。如图所示，表面铜箔15因扎进探针30而被延长，通过印刷线路板20的通孔与背面铜箔16接触。通过扎进探针30使表面铜箔15延长的长度决定上述印刷线路板20的厚度，但厚度在100μm以下较好。

再有，在图形电容器组件5中，使用铜箔构成各单个电容器，但只要是通过探针进入，可与处于夹置印刷线路板的对置位置另一方的金属箔接触的可塑性变形的导电材料，即使使用除铜以外的其它金属也可以。

此外，也可以用笔尖状部件插入形成单个电容器的表面铜箔和背面铜箔，施加超声波或进行加热使印刷线路板20蒸发，使表面铜箔15与背面铜箔16接触，从而短路单个电容器C2。此外，在单个电容器C2上设置通孔，在该通孔中埋入焊料等导电原料，使表面铜箔15与背面铜箔16接触也可以。

(1-2)具体使用例

假设调整上述图形电容器组件5的电容量，使该非接触IC卡2与读写器1的通信距离最大的情况。

首先，测定未切断布线状态(电容量=20pF)下的通信距离a。接着，切断点P1和P2的布线，使图形电容器组件5的电容量减少到15pF，测定该状态下的通信距离b。其中，在a＜b的情况下，再切断点P3和P4的布线，使图形电容器组件5的电容量减少到10pF，测定该状态下的通信距离C。其结果，如果在b＞c时，可以理解使通信距离变为最大的电容量会大于10pF小于20pF。

如已经说明的那样，图形电容器组件5能够按5pF单位增加电容量。因此，短路单个电容器C2，使图形电容器组件5的电容量增加到15pF。按以上顺序，能够按最接近使通信距离最大的值设定图形电容器组件5的电容量。

与上述情况相反，在图形电容器组件5的电容量比使通信距离最大的电容量小的情况下，在测定上述通信距离a后，短路单个电容器C4。由此，将图形电容器组件5的电容量增加到25pF。测定此时的通信距离d。在a＜d的情况下，再短路单个电容器C3。由此，将图形电容器组件5的电容量增加到30pF。测定此时的通信距离e。在d＞e的情况下，可以理解使通信距离最大的电容量的设定值大于20pF小于30pF。

因此，切断图3所示的点P5和P6的布线，使图形电容器组件5的电容量减少到25pF。按照以上操作顺序，能够按最接近使通信距离最大的值设定图形电容器组件5的电容量。

在图形电容器组件5中，作为串联连接的各单个电容器，使用相互不同电容量的单个电容器，从而使进行更细致的设定变为可能。

例如，按6pF设定单个电容器C1~C4的电容量，按12pF设定单个电容器C5~C8的电容量。在该设定中，图形电容器组件5的电容量为16pF。在该状态下，如果切断点P1和P2的布线，那么图形电容器组件5的电容量仅减少断开的单个电容器C4和C8的组合电容量的部分(4pF)，变为12pF。随后，如果短路单个电容器C3，那么图形电容器组件5的电容量增加8pF，变为20pF。此外，如果代替单个电容器C3短路单个电容器C7，那么电容量增加2pF，变为14pF。这样，作为串联连接的图形电容器组件，通过使用相互不同电容量的单个电容器，能够更细致地设定图形电容器组件5的电容量。

(2)实施例2

图6是表示实施例2的上述图形电容器组件50的等效电路图。图形电容器组件50在上述实施例1的图形电容器组件5中追加短路布线60、61、62和63，预先短路单个电容器C1、C2、C3、C4。

在减少图形电容器组件50的电容量的方法中，与上述图形电容器组件5同样，除了切断点P1和P2、P3和P4、P5和P6的布线，减少并联连接的单个电容器数量的方法之外，还有切断上述短路布线60、61、62或63，增加串联连接的单个电容器数量的方法。

在上述结构中，图形电容器组件50的电容量为40pF。例如，如果切断短路布线63，那么图形电容器组件50的电容量减少5pF，变为35pF。随后，如果在单个电容器C4上扎进探针进行短路，那么能够使图形电容器组件50的电容量返回到原来的40pF。再有，在切断点P1和P2的布线的情况下，与上述一样，能够按10pF单位减少电容量。

此外，与图形电容器组件5同样，通过串联连接各单个电容器，使用相互不同电容量的单个电容器，使进行更细致的设定变为可能。

此外，利用短路布线预先短路串联连接的单个电容器的一部分的结构在以下说明的实施例3至5中也可以用在图形电容器组件上。

(3)实施例3

以下，说明本发明第三实施例的图形电容器组件100。该图形电容器组件100串联连接两个以上已并联连接两个以上单个电容器的电路，用图7所示的等效电路表示其结构。如图所示，图形电容器组件100将并联连接的四个单个电容器C10、C11、C12、C13和相同地并联连接的四个单个电容器C14、C15、C16、C17串联连接。各单个电容器C10~C17的电容量为10pF。

再有，图形电容器组件100具有与图形电容器组件5的配置完全相同的连接背面布线的结构，这里省略其说明。

在上述结构中，图形电容器组件100的电容量为20pF。为减少图形电容器组件100的电容量，切断点P10、P11、P12、P13、P14和P15的布线，使并联连接的单个电容器数量减少就可以。例如，在切断点P10和P11的布线的情况下，图形电容器组件100的电容量减少2.9pF，变为17.1pF。与此相对地，在切断点P10和P11两处的布线时，图形电容器组件100的电容量减少5pF，变为15pF。

此外，为增加图形电容器组件100的电容量，切断点P16的布线，而且短路单个电容器C13或C17就可以。这种情况下，图形电容器组件100的电容量增加5pF，变为25pF。

这样，尽管按与上述图形电容器组件5相同的电容量，并且用相同数的单个电容器构成图形电容器组件100，但该图形电容器组件100能够进行比该图形电容器组件5更细致的电容量的设定。

再有，在上述结构中，作为各单个电容器，使用电容量不同的单个电容器，从而使更细致的电容量设定变为可能。

例如，如果单个电容器C10~C13的电容量为6pF，单个电容器C14~C17的电容量为12pF，那么图形电容器组件100的电容量就为16pF。在这种状态下，如果切断点P10的布线，那么图形电容器组件100的电容量减少2.9pF，变为13.1pF。在代替上述点P10切断点P11的布线时，图形电容器组件100的电容量减少1.6pF，变为14.4pF。在切断点P10和P11两处的布线时，图形电容器组件100的电容量减少4pF，变为12pF。

另一方面，在切断点P16的布线，同时短路单个电容器C13的情况下，图形电容器组件100的电容量增加11pF，变为27pF。此外，在切断点P16的布线，同时短路单个电容器C17的情况下，图形电容器组件100的电容量增加5pF，变为21pF。这样，作为各单个电容器，使用电容量不同的单个电容器，从而能够实现更细致的电容量的设定。

(4)实施例4

本发明第四实施例的图形电容器组件200并联连接两个以上的串并联电路，该串并联电路为串联连接两个以上的并联连接两个以上单个电容器的电路。更具体地说，如图8所示，图形电容器组件200带有上述实施例3的图形电容器组件100，把并联连接的单个电容器的级数为1、2、3、4的串并联电路并联连接。

在上述结构中，各单个电容器C20~C39的电容量都为4pF。图形电容器组件100的电容量为20pF。在这种情况下，为减少图形电容器组件200的电容量，切断点P20、P21、P22、P23等的布线，使并联连接的单个电容器数减少就可以。

例如，在切断点P20的布线时，图形电容器组件200的电容量减少2pF，变为18pF。在切断点P21的布线时，图形电容器组件200的电容量减少1.3pF，变为18.7pF。在切断点P22的布线时，图形电容器组件200的电容量减少1.2pF，变为18.8pF。在切断点P23的布线时，图形电容器组件200的电容量减少1.1pF，变为18.9pF。

这样，并联连接的级数越多，就越能够更细致地减少图形电容器组件200的电容量。

另一方面，为增加图形电容器组件200的电容量，与上述实施例2的图形电容器组件100的情况相同，切断点P24、P25、P26等的布线，同时短路因所述切断而变为串联连接的两个单个电容器中的任一个就可以。

例如，在短路单个电容器C29或C39的情况下，图形电容器组件200的电容量增加2pF，变为22pF。在切断点P24的布线，短路单个电容器C37或C38的情况下，图形电容器组件200的电容量增加4pF，变为24pF。在切断点P25和点P26的布线，短路单个电容器C34、C35、C36的情况下，图形电容器组件200的电容量增加6pF，变为26pF。此外，在切断点P27、点P28和点P29的布线，短路单个电容器C30、C31、C32、C33的情况下，图形电容器组件200的电容量增加8pF，变为28pF。

这样，将其级数不同的串并联电路并联连接两个以上，能够更细致地设定图形电容器组件200的电容量，其中该串并联电路为串联连接已并联连接多个单个电容器的电路。

再有，使用电容量相互不同的单个电容器作为串联连接的各单个电容器，能够进行更细致的设定。

(5)实施例5

本发明第五实施例的图形电容器组件300，在上述实施例4说明的图形电容器组件200中，在串联连接的各单个电容器中，设有从印刷线路板表面侧可接触处于印刷线路板背面侧的金属板的装置。更具体地说，如图9所示，其特征在于，在并联连接各单个电容器的布线(背面布线)中，设有用于连接探针380的通孔。

构成图形电容器组件300的单个电容器C40~C59的电容量分别为4pF。单个电容器C40是用表面铜箔301和背面铜箔302夹置薄(约100μm以下的厚度)聚酰亚胺制成的印刷线路板350构成的电容。同样，单个电容器C50是用表面铜箔303和背面铜箔304夹置印刷线路板350构成的电容。单个电容器C40~C43、C50~C53的整个背面铜箔与背面布线305连接。由此，使相互并联连接的单个电容器C40~C43和相互并联连接的单个电容器C50~C53串联连接。在印刷线路板350上，设有穿过背面布线306的通孔306。

同样，通过背面布线320使并联连接的单个电容器C244~C46和并联连接的单个电容器C54~C56串联连接。在印刷线路板350上，设有连通上述背面布线320的通孔321。此外，通过背面布线330使并联连接的单个电容器C47和C48和并联连接的单个电容器C57和C58串联连接。在印刷线路板350上，设有连通上述背面布线330的通孔331。再有，串联连接的单个电容器C49和C59的背面铜箔与背面布线340连接。在印刷线路板350上，设有连通背面布线340的通孔341。

图10是表示图9所示的图形电容器组件300的等效电路图。减少电容量的方法和增加电容量的方法与上述实施例3的图形电容器组件200相同，但在该图形电容器组件300中，实际上在切断布线前，通过使探针380的一方的端子接触表面布线351或352，通过通孔306、321、331或341使另一方的探针接触背面布线，实际上不短路单个电容器，就能够使图形电容器组件300的电容量增加2pF、4pF、6pF、8pF。

由此，在内装该图形电容器组件300的非接触IC卡中，当把与读写器的通信距离调节到最大值时，实际上在切断布线，同时短路单个电容器之前，能够进行应该增加电容量还是应该减少电容量的判断。

再有，也可以代替设置上述通孔306、321、331、341，构成从印刷线路板350的侧面引出背面布线的结构。

尽管参照附图，用其优选实施例已经说明了本发明，但应该指出，对于本领域技术人员来说，显然可进行各种改变和变更。在不脱离本发明范围的情况下，这些改变和变更都被包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims

1．一种图形电容器组件，由通过设置在所述印刷线路板两面上的布线，连接多个用对置的两片金属箔夹置印刷线路板形成的单个电容器构成，其特征在于包括：

至少一个串联电路部分，它串联连接两个以上用一个以上上述单个电容器构成的单个电容器电路，

至少一个并联电路部分，它并联连接两个以上用一个以上的上述单个电容器构成的单个电容器电路。

2．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，设置于所述印刷线路板的表面和背面的布线处于相互不重叠的位置。

3．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，在形成上述串联电路部分的各单个电容器的两片金属箔内，至少一片金属箔为因探针进入而与夹置印刷线路板且处于对置位置的另一片金属箔接触的可塑性变形的导电材料。

4．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，按相互不同的值设定所述串联电路部分的各单个电容器电路的组合电容量。

5．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，至少配有一个短路所述串联电路部分的各单个电容器电路的短路布线。

6．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，包括串并联电路，它把并联连接两个以上单个电容器电路的并联电路串联连接两个以上。

7．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，包括并联连接两个以上的串并联电路的电路，该串并联电路把并联连接两个以上的单个电容器电路的并联电路串联连接两个以上。

8．如权利要求7所述的图形电容器组件，其特征在于，在所述两个以上的串并联电路中，并联连接的单个电容器电路的数相互不同。

9．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，构成所述串联电路部分的各单个电容器电路的单个电容器，配有从印刷线路板表面可接触处于印刷线路板内侧位置的金属箔的装置。

10．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，利用该图形电容器组件的布线断开几个所述并联电路的单个电容器电路，短路几个所述串联电路的单个电容器电路。

11．如权利要求1所述的图形电容器组件，其特征在于，按比使用该图形电容器组件的装置要求的电容量的个体差别大的值设定图形电容器组件的电容量，

按比使用该图形电容器组件的装置允许的误差值小的值设定所述串联电路部分两个以上的单个电容器电路的组合电容量与所述2个以上单个电容器的一个短路时的组合电容量的差，以及并联电路部分两个以上的单个电容器电路的组合电容量中的至少一个。