JP2008035405A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device of which forming electromagnetic coupling with an external device allows supply of electric power and delivery of information to/from the external device, and of which rising of temperature inside the device which is caused by supply of excessive power from the external device can be suppressed with a simple circuit configuration. <P>SOLUTION: In a semiconductor device (IC card) 3, a resonance circuit is constituted with a capacitive element 13 that has such characteristics as a capacitance value changes according to changes of ambient temperature and a power receiving antenna coil 11. The capacitive element 13 is installed near a constant voltage circuit 14 whose heating is relatively high. If the electric power supplied by electromagnetic coupling caused between the power receiving antenna coil 11 and a power transmitting antenna coil 6 provided to the external device (reader writer) 2 becomes excessive, an internal temperature rises especially due to heating inside the constant voltage circuit 14, which changes a capacitance value of the capacitive element 13, resulting in changes in resonance frequency of the resonance circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、外部装置と電磁結合を形成することで電力の伝送と情報の授受を行う半導体装置に関し、特に、外部装置から過剰電力が供給されることを防止する回避手段を備える半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device that transmits electric power and exchanges information by forming electromagnetic coupling with an external device, and more particularly, to a semiconductor device including avoidance means for preventing excessive power from being supplied from an external device. It is.

近年、非接触型のICカードやICタグ等に代表される受電装置と、非接触リーダライタに代表される送電装置との間で電磁結合を形成させることで、当該受電装置と送電装置の間で電力伝送と情報授受を行う非接触型通信システムが普及してきている。ICカードにおいては、例えば交通系改札システムや金融系システム、電子パスポートシステム等で利用されており、ICタグにおいては、例えば物流システム等で利用されている。このような非接触型通信システムは、大容量データの扱いが可能である、高セキュリティである、機械的接触端子がなく故障が少ない、かざすだけで使用できることにより使い勝手が良く操作性に優れる、等の利点がある。   In recent years, by forming electromagnetic coupling between a power receiving device typified by a non-contact type IC card or IC tag and a power transmitting device typified by a non-contact reader / writer, However, contactless communication systems that transmit power and exchange information have become widespread. IC cards are used, for example, in traffic ticket gate systems, financial systems, electronic passport systems, and the like, and IC tags are used, for example, in logistics systems. Such a non-contact communication system can handle a large amount of data, is highly secure, has no mechanical contact terminals, has few failures, and can be used simply by holding it, so it is easy to use and has excellent operability. There are advantages.

受電装置(以下、適宜「ICカード」と呼称)を動作させるための電力は、送電装置(以下、適宜「リーダライタ」と呼称)から電磁結合によって供給される。しかしながら、リーダライタには供給電力・通信特性などの観点から様々なものが存在する。例えば動作範囲の観点から見ると、アンテナ径が小さく動作範囲が小さいもの、アンテナ径が大きく動作範囲が大きいもの、或いは、アンテナ径は中程度であるが出力磁界強度を高めに設定し動作範囲を比較的大きくしているもの、等が挙げられる。   Electric power for operating the power receiving apparatus (hereinafter referred to as “IC card” as appropriate) is supplied from the power transmitting apparatus (hereinafter referred to as “reader / writer” as appropriate) by electromagnetic coupling. However, there are various reader / writers from the viewpoint of power supply and communication characteristics. For example, from the viewpoint of the operating range, the antenna diameter is small and the operating range is small, the antenna diameter is large and the operating range is large, or the antenna diameter is medium, but the output magnetic field strength is set high to set the operating range. What is made comparatively large etc. are mentioned.

リーダライタからICカードに対して供給される電力量は、リーダライタの出力磁界強度、リーダライタとICカードとの距離、リーダライタとICカード夫々のアンテナ形状、ICカードの消費電力、システム全体のインピーダンス整合状態、等に依存する。従って、一のリーダライタでは問題なく動作するICカードであっても、他のリーダライタでは供給される電力量が過剰となることによりカード内部の温度が上昇し、この温度上昇に伴ってカード破壊が発生する不具合がしばしば発生する。   The amount of power supplied from the reader / writer to the IC card includes the output magnetic field strength of the reader / writer, the distance between the reader / writer and the IC card, the antenna shapes of the reader / writer and the IC card, the power consumption of the IC card, and the overall system power consumption. Depends on impedance matching state, etc. Therefore, even if an IC card operates without any problem with one reader / writer, the temperature inside the card rises due to an excessive amount of power supplied to the other reader / writer, and the card is destroyed as the temperature rises. Problems often occur.

このような問題を解決する方法の一つとして、供給電力が過剰な場合にICカードの共振周波数やクオリティファクタ(以下、適宜「Q値」と呼称)を動的に変化させて、カード内部の温度上昇によるカード破壊を回避可能にした非接触式ICカードが従来より提供されている(例えば、特許文献1参照)。   One way to solve such problems is to dynamically change the resonance frequency and quality factor of the IC card (hereinafter referred to as “Q value” where appropriate) when the supply power is excessive, Conventionally, a non-contact type IC card that can avoid card destruction due to temperature rise has been provided (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−011009号公報JP 2005-011009 A

特許文献1に記載の非接触式ICカードは、温度検出回路によって所定以上の温度が検知されると、共振回路の共振周波数或いはQ値を動的に変化させることでICカード内の温度上昇を抑制する。これによってICカードが所定温度以下に保たれ、カード破壊を防止することが可能となる。   The non-contact type IC card described in Patent Document 1 increases the temperature in the IC card by dynamically changing the resonance frequency or Q value of the resonance circuit when a temperature above a predetermined level is detected by the temperature detection circuit. Suppress. As a result, the IC card is kept at a predetermined temperature or less, and the card can be prevented from being destroyed.

しかしながら、特許文献1に記載の非接触式ICカードは、温度検出回路や制御回路等を内部に含む構成であるため、その内部構成が複雑化すると共に、回路占有面積が増大することによりカード本体の大きさが拡大化してしまうという問題を有する。   However, since the non-contact type IC card described in Patent Document 1 has a configuration including a temperature detection circuit, a control circuit, and the like, the internal configuration becomes complicated, and the circuit occupation area increases, so that the card body There is a problem that the size of is enlarged.

本発明は上記問題点に鑑み、外部装置と電磁結合を形成することで電力が供給されると共に、前記外部装置との間で情報の授受が可能な半導体装置であって、簡易な回路構成によって外部装置からの過剰電力の供給に起因した装置内部の温度上昇を抑制可能な半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention is a semiconductor device capable of supplying electric power by forming an electromagnetic coupling with an external device and transferring information to and from the external device, with a simple circuit configuration. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of suppressing an increase in temperature inside the device due to supply of excess power from an external device.

上記目的を達成するための本発明に係る半導体装置は、外部装置と電磁結合を形成することで電力が供給されると共に、前記外部装置との間で情報の授受が可能な半導体装置であって、前記外部装置が有する送電用アンテナコイルと前記電磁結合を形成するための受電用アンテナコイル、及び少なくとも容量性素子を含むインピーダンス制御部によって構成される共振回路を有し、前記インピーダンス制御部が、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値が変化する温度依存性インピーダンス素子を有することを第1の特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device capable of supplying power by forming an electromagnetic coupling with an external device and transferring information to and from the external device. A resonance circuit constituted by an impedance control unit including a power transmission antenna coil included in the external device and a power reception antenna coil for forming the electromagnetic coupling, and at least a capacitive element, the impedance control unit, A first characteristic is that a temperature-dependent impedance element whose impedance value changes according to a change in ambient temperature is provided.

本発明に係る半導体装置の上記第1の特徴構成によれば、共振回路の構成要素の一として、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値が変化する特性を有する温度依存性インピーダンス素子を利用することで、周囲温度の変化に伴って当該素子のインピーダンス値が変化し、これによって共振回路の共振周波数が変化することとなる。従って、例えば、初期状態として高効率な電力供給を行うべく、外部装置から送信される搬送波の周波数を初期状態(常温)下での共振回路の共振周波数と同一又はその近傍の値に設定しておくことで、外部装置から電力が過剰に供給されることにより半導体装置内部で抵抗損等に起因する発熱によって内部温度が上昇した場合に、温度変化に起因してインピーダンス値が自動的に変化し、これに伴って共振回路の共振周波数が変化するため、搬送波の周波数が共振回路の共振周波数から離れることとなり、共振回路内部のインピーダンス値が増大し、これによって共振回路内部に流れる電流値が減少する。従って、回路内部における発熱量が自動的に減少され、過熱による回路破壊を回避することができる。   According to the first characteristic configuration of the semiconductor device according to the present invention, the temperature-dependent impedance element having the characteristic that the impedance value changes according to the change of the ambient temperature is used as one of the components of the resonance circuit. As the ambient temperature changes, the impedance value of the element changes, thereby changing the resonance frequency of the resonance circuit. Therefore, for example, in order to perform highly efficient power supply in the initial state, the frequency of the carrier wave transmitted from the external device is set to a value that is the same as or close to the resonance frequency of the resonance circuit in the initial state (room temperature). Therefore, when the internal temperature rises due to heat generated by resistance loss etc. inside the semiconductor device due to excessive power supply from the external device, the impedance value automatically changes due to temperature change. As a result, the resonance frequency of the resonance circuit changes, so that the frequency of the carrier wave moves away from the resonance frequency of the resonance circuit, and the impedance value inside the resonance circuit increases, thereby decreasing the current value flowing inside the resonance circuit. To do. Therefore, the amount of heat generated inside the circuit is automatically reduced, and circuit breakdown due to overheating can be avoided.

更に、このとき電流量が減少することにより発熱量が減少するため、半導体装置の内部温度が低下し、これに伴ってインピーダンス値が変化することで共振回路の共振周波数が再び外部装置の搬送波の周波数に近づき、供給される電力量が増大する。このように、温度依存性インピーダンス素子のインピーダンス値が半導体装置内部の温度変化に応じて変化することで共振回路の共振周波数が変化し、共振周波数が搬送波の周波数に対して接近及び離反を繰り返すことにより、過度の温度上昇を防止しつつ、供給される電力量が必要以上に削減されないようにすることができる。   Furthermore, since the amount of heat generation is reduced by reducing the amount of current at this time, the internal temperature of the semiconductor device is lowered, and the impedance value is changed accordingly, so that the resonance frequency of the resonance circuit again becomes the carrier wave of the external device. As the frequency approaches, the amount of power supplied increases. In this way, the resonance frequency of the resonance circuit changes as the impedance value of the temperature dependent impedance element changes according to the temperature change inside the semiconductor device, and the resonance frequency repeats approaching and separating from the frequency of the carrier wave. Thus, it is possible to prevent the amount of supplied power from being reduced more than necessary while preventing an excessive temperature rise.

特に、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値が変化する温度依存性インピーダンス素子を利用することにより、別途半導体装置内部の温度を検知するための温度検知回路や、温度に応じてインピーダンス値を変化させるための制御回路等を設ける必要がないため、回路規模を拡大することなく簡易な回路構成によって回路内部の過度の温度上昇を抑制することができる。   In particular, by using a temperature-dependent impedance element whose impedance value changes according to a change in ambient temperature, a temperature detection circuit for separately detecting the temperature inside the semiconductor device, or changing the impedance value according to the temperature. Therefore, an excessive temperature rise inside the circuit can be suppressed with a simple circuit configuration without increasing the circuit scale.

又、本発明に係る半導体装置は、上記第1の特徴構成に加えて、前記外部装置から供給される電力より所定の電圧を得るための定電圧回路を有し、前記温度依存性インピーダンス素子が、前記定電圧回路の近傍に設置されることで、前記定電圧回路からの放熱に伴う周囲温度の上昇に起因してインピーダンス値を変化させる特性を有することを第2の特徴とする。   The semiconductor device according to the present invention further includes a constant voltage circuit for obtaining a predetermined voltage from the power supplied from the external device, in addition to the first characteristic configuration. The second characteristic is that the impedance value is changed due to an increase in ambient temperature due to heat radiation from the constant voltage circuit by being installed in the vicinity of the constant voltage circuit.

本発明に係る半導体装置の上記第2の特徴構成によれば、インピーダンス制御部は、半導体装置内部において発熱が比較的大きい回路である定電圧回路からの放熱に伴う温度上昇の影響を受けやすくなるため、供給される電力が過剰となることに起因して半導体装置内部の温度が上昇した場合、当該温度上昇の影響を受けてインピーダンス制御部のインピーダンス値が比較的短時間で変化し、これに伴って共振回路の共振周波数が比較的短時間で変化することとなる。従って、例えば初期状態として高効率な電力供給を行うべく、外部装置から送信される搬送波の周波数を初期状態(常温)下での共振回路の共振周波数と同一又はその近傍の値に設定した場合、電力が過剰に供給されることで定電圧回路内部で発熱が生じ、これに起因して定電圧回路近傍の温度が上昇すると、この温度上昇に伴って比較的短時間の間にインピーダンス値が変化して共振回路の共振周波数が変化する。この共振周波数は、初期状態として設定されていた搬送波周波数の値からは離れる方向に変化することとなるため、半導体装置に対して供給される電力がこれに伴って減少し、半導体装置内部の温度上昇が抑制される。即ち、供給される電力が過剰となることに起因して半導体装置内部の温度が上昇した場合に、比較的短時間で温度上昇の抑制作用を実現することができる。   According to the second characteristic configuration of the semiconductor device according to the present invention, the impedance control unit is easily affected by a temperature rise accompanying heat radiation from the constant voltage circuit which is a circuit that generates relatively large heat inside the semiconductor device. For this reason, when the temperature inside the semiconductor device rises due to excessive power supply, the impedance value of the impedance control unit changes in a relatively short time due to the influence of the temperature rise. Accordingly, the resonance frequency of the resonance circuit changes in a relatively short time. Therefore, for example, in order to perform high-efficiency power supply in the initial state, when the frequency of the carrier wave transmitted from the external device is set to a value that is the same as or close to the resonance frequency of the resonance circuit under the initial state (room temperature), When power is excessively supplied, heat is generated inside the constant voltage circuit, and when the temperature near the constant voltage circuit rises due to this, the impedance value changes in a relatively short time with this temperature rise. As a result, the resonance frequency of the resonance circuit changes. Since this resonance frequency changes in a direction away from the value of the carrier frequency set as the initial state, the power supplied to the semiconductor device is reduced accordingly, and the temperature inside the semiconductor device is reduced. The rise is suppressed. In other words, when the temperature inside the semiconductor device rises due to an excess of supplied power, it is possible to realize a temperature rise suppressing action in a relatively short time.

又、本発明に係る半導体装置は、上記第2の特徴構成に加えて、前記共振回路が、前記温度依存性インピーダンス素子のインピーダンス値が前記定電圧回路からの放熱に伴う周囲温度の上昇に起因して変化することで、当該共振回路における共振周波数の値を前記外部装置が送信する搬送波の周波数の値から離れる方向に変化させることを第3の特徴とする。   In addition to the second characteristic configuration described above, the semiconductor device according to the present invention is characterized in that the resonance circuit has an impedance value of the temperature-dependent impedance element due to an increase in ambient temperature due to heat radiation from the constant voltage circuit. Thus, the third characteristic is that the value of the resonance frequency in the resonance circuit is changed in a direction away from the value of the frequency of the carrier wave transmitted by the external device.

本発明に係る半導体装置の上記第3の特徴構成によれば、温度上昇に伴って共振周波数が搬送波周波数の値から離れる方向に変化するため、外部装置から半導体装置内部に供給される電力が減少し、これによって半導体装置内部における抵抗損等に起因した発熱量が削減され、内部温度の上昇が抑制される。   According to the third characteristic configuration of the semiconductor device according to the present invention, the resonance frequency changes in a direction away from the carrier frequency value as the temperature rises, so that the power supplied from the external device to the inside of the semiconductor device decreases. As a result, the amount of heat generated due to resistance loss or the like inside the semiconductor device is reduced, and an increase in internal temperature is suppressed.

又、本発明に係る半導体装置は、上記第1〜第3の何れか一の特徴構成に加えて、前記温度依存性インピーダンス素子が、周囲温度の変化に応じてキャパシタンス値が変化する特性を有する温度依存性容量性素子を含むことを第4の特徴とする。   The semiconductor device according to the present invention has a characteristic in which the temperature-dependent impedance element has a capacitance value that changes in accordance with a change in ambient temperature, in addition to any one of the first to third characteristic configurations. The fourth feature is that a temperature-dependent capacitive element is included.

このとき、前記インピーダンス制御部が、当該温度依存性容量性素子のみで構成されており、この温度依存性容量性素子と前記受電用アンテナコイルによって共振回路が構成されるものとすることもできる。この場合、共振回路を構成する容量性素子が周囲温度の変化に応じてキャパシタンス値を変化させる特性を有しているため、回路規模を拡大化することなく、単純な回路構成で内部温度の上昇を抑制できる   At this time, the impedance control unit may be configured by only the temperature-dependent capacitive element, and a resonance circuit may be configured by the temperature-dependent capacitive element and the power receiving antenna coil. In this case, since the capacitive element constituting the resonance circuit has a characteristic of changing the capacitance value according to the change in the ambient temperature, the internal temperature rises with a simple circuit configuration without increasing the circuit scale. Can be suppressed

又、本発明に係る半導体装置は、上記第4の特徴構成に加えて、前記温度依存性容量性素子が、所定温度より高温の範囲内においては周囲温度の上昇に伴ってキャパシタンス値が低下する特性を有するF特性コンデンサで構成されることを第5の特徴とする。   Further, in the semiconductor device according to the present invention, in addition to the fourth characteristic configuration, the capacitance value of the temperature-dependent capacitive element decreases as the ambient temperature increases within a range higher than a predetermined temperature. A fifth characteristic is that the capacitor is composed of an F-characteristic capacitor having characteristics.

特に、前記所定温度が常温程度である場合、常温時においては、高いキャパシタンス値を実現することができるために共振回路のQ値を高くすることができる。更に、このとき外部装置から送信される搬送波の周波数を、常温時における共振回路の共振周波数と同一又はその近傍の値に設定しておくことで、常温時においては十分な電力が供給される一方、過剰な電力が供給されて内部温度が上昇するとキャパシタンス値が変化(低下)して、共振周波数が搬送波の周波数から離れる方向に変化するため、半導体装置に対して供給される電力が減少し、これによって内部温度の上昇を抑制することができる。   In particular, when the predetermined temperature is about room temperature, a high capacitance value can be realized at room temperature, so that the Q value of the resonance circuit can be increased. Furthermore, by setting the frequency of the carrier wave transmitted from the external device at this time to a value that is the same as or close to the resonance frequency of the resonance circuit at room temperature, sufficient power is supplied at room temperature. When the excessive temperature is supplied and the internal temperature rises, the capacitance value changes (decreases), and the resonance frequency changes in a direction away from the carrier frequency, so that the power supplied to the semiconductor device decreases, As a result, an increase in internal temperature can be suppressed.

又、本発明に係る半導体装置は、上記第1〜第5の何れか一の特徴構成に加えて、前記温度依存性インピーダンス素子が、周囲温度の変化に応じてインダクタンス値が変化する特性を有する温度依存性誘導性素子を含むことを第6の特徴とする。   In addition to any one of the first to fifth characteristic configurations, the temperature-dependent impedance element has a characteristic that an inductance value changes according to a change in ambient temperature. The sixth feature is that a temperature-dependent inductive element is included.

この場合、共振回路を構成する容量性素子がキャパシタンス値を周囲温度の変化に応じて変化させる温度依存性を有さない場合であっても、内部温度の上昇に起因して共振回路の共振周波数を変更することができる。   In this case, even if the capacitive element constituting the resonance circuit does not have a temperature dependency that changes the capacitance value according to a change in the ambient temperature, the resonance frequency of the resonance circuit is caused by an increase in the internal temperature. Can be changed.

又、本発明に係る半導体装置は、上記第1〜第6の何れか一の特徴構成に加えて、前記半導体装置が、ICカード又はICタグであることを第7の特徴とする。   The semiconductor device according to the present invention has, in addition to any one of the first to sixth feature configurations, a seventh feature that the semiconductor device is an IC card or an IC tag.

尚、このとき、ICカード、ICタグと同様、RFID (Radio Frequency IDentification:無線周波数による非接触自動識別)技術を用いる半導体装置であれば、その名称には拘泥されない。即ち、RFIDカード、RFIDタグ、RFIDチップ等も同様に本発明に係る半導体装置の範囲内である。   At this time, as in the case of the IC card and the IC tag, the name of the semiconductor device is not limited as long as it is a semiconductor device using RFID (Radio Frequency IDentification) technology. That is, RFID cards, RFID tags, RFID chips, and the like are similarly within the scope of the semiconductor device according to the present invention.

本発明の構成によれば、共振回路の構成要素の一として、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値が変化する特性を有する温度依存性インピーダンス素子を利用することで、周囲温度の変化に伴って当該素子のインピーダンス値が変化し、これによって共振回路の共振周波数が変化することとなる。従って、例えば、初期状態として高効率な電力供給を行うべく、外部装置から送信される搬送波の周波数を初期状態(常温)下での共振回路の共振周波数と同一又はその近傍の値に設定しておくことで、外部装置から過剰電力が供給されることにより半導体装置内部で抵抗損等に起因する発熱によって内部温度が上昇した場合に、温度変化に起因してインピーダンス値が自動的に変化し、これに伴って共振回路の共振周波数が変化するため、搬送波の周波数が共振回路の共振周波数から離れることとなり、共振回路内部のインピーダンス値が増大し、これによって共振回路内部に流れる電流値が減少する。従って、回路内部における発熱量が自動的に減少され、過熱による回路破壊を回避することができる。   According to the configuration of the present invention, as one of the components of the resonance circuit, a temperature-dependent impedance element having a characteristic that an impedance value changes according to a change in the ambient temperature is used. The impedance value of the element changes, thereby changing the resonance frequency of the resonance circuit. Therefore, for example, in order to perform highly efficient power supply in the initial state, the frequency of the carrier wave transmitted from the external device is set to a value that is the same as or close to the resonance frequency of the resonance circuit in the initial state (room temperature). When the internal temperature rises due to heat generation due to resistance loss etc. inside the semiconductor device due to excessive power supplied from the external device, the impedance value automatically changes due to temperature change, Along with this, the resonance frequency of the resonance circuit changes, so that the frequency of the carrier wave moves away from the resonance frequency of the resonance circuit, and the impedance value inside the resonance circuit increases, thereby reducing the current value flowing inside the resonance circuit. . Therefore, the amount of heat generated inside the circuit is automatically reduced, and circuit breakdown due to overheating can be avoided.

特に、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値が変化する温度依存性インピーダンス素子を利用することにより、別途半導体装置内部の温度を検知するための温度検知回路や、温度に応じてインピーダンス値を変化させるための制御回路等を設ける必要がないため、回路規模を拡大することなく簡易な回路構成によって回路内部の過度の温度上昇を抑制することができる。   In particular, by using a temperature-dependent impedance element whose impedance value changes according to a change in ambient temperature, a temperature detection circuit for separately detecting the temperature inside the semiconductor device, or changing the impedance value according to the temperature. Therefore, an excessive temperature rise inside the circuit can be suppressed with a simple circuit configuration without increasing the circuit scale.

以下において、本発明に係る半導体装置(以下、適宜「本発明装置」と呼称する)の各実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a semiconductor device according to the present invention (hereinafter, referred to as “the present device” as appropriate) will be described with reference to the drawings.

本発明装置は、外部装置と電磁結合を形成することで電力が供給されると共に、前記外部装置との間で情報の授受が可能な半導体装置であって、外部装置から過剰電力が供給されることを防止する回避手段を有することを特徴とするものである。以下では、本発明装置の一実施形態として非接触型のICカードを想定し(以下、単に「ICカード」と称する)、外部装置の一実施形態である非接触型のリーダライタ(以下、単に「リーダライタ」と称する)との間で電力及び情報の授受が可能に構成されるものとして説明を行う。   The device of the present invention is a semiconductor device capable of supplying power by forming electromagnetic coupling with an external device, and capable of transferring information to and from the external device, and is supplied with excess power from the external device. It is characterized by having an avoiding means for preventing this. In the following, a non-contact type IC card is assumed as an embodiment of the device of the present invention (hereinafter simply referred to as “IC card”), and a non-contact type reader / writer (hereinafter simply referred to as “IC card”) as an embodiment of the external device. In the following description, it is assumed that power and information can be exchanged with a reader / writer.

<第1実施形態>
以下、本発明装置の第1実施形態(以下、適宜「本実施形態」と称する)について図1〜図4を参照して説明を行う。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the device of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) will be described with reference to FIGS.

図1は、本実施形態における本発明装置を含む情報通信システムの概略構成を示すブロック図である。図1に示される情報通信システム1は、リーダライタ2及びICカード3で構成される。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an information communication system including the device of the present invention in this embodiment. An information communication system 1 shown in FIG. 1 includes a reader / writer 2 and an IC card 3.

リーダライタ2は、発振器4、整合回路5、及び送電用アンテナコイル6を備えて構成される。   The reader / writer 2 includes an oscillator 4, a matching circuit 5, and a power transmission antenna coil 6.

発振器4は、所定の周波数の電圧波形を出力可能に構成される。又、整合回路5は、内部に容量性素子を含む回路で構成されており、送電用アンテナコイル6と共にアンテナ回路を構成しつつ、リーダライタ2とICカード3との間における通信路と送電用アンテナコイル6とのインピーダンス整合を行うべく、インピーダンス値の制御を行う。   The oscillator 4 is configured to output a voltage waveform having a predetermined frequency. The matching circuit 5 is configured by a circuit including a capacitive element therein. The matching circuit 5 forms an antenna circuit together with the antenna coil 6 for power transmission, and the communication path and power transmission between the reader / writer 2 and the IC card 3. In order to perform impedance matching with the antenna coil 6, the impedance value is controlled.

ICカード3は、受電用アンテナコイル11、整流回路12、容量性素子13、定電圧回路14、及び内部ロジック回路15で構成される。   The IC card 3 includes a power receiving antenna coil 11, a rectifier circuit 12, a capacitive element 13, a constant voltage circuit 14, and an internal logic circuit 15.

受電用アンテナコイル11は、容量性素子13と共に並列共振回路(以下、単に「共振回路」と称する)を形成する。この容量性素子13は、後述するように、周囲温度の変化に応じてキャパシタンス値を変化させる温度依存性を有する。又、受電用アンテナコイル11と送電用アンテナコイル6との間の距離が所定の範囲内にある場合、両コイル間で電磁結合EMCを形成する。このとき、発振器4より所定の周波数の電圧波形が出力されると、送電用アンテナコイル6より電磁波が送信され、電磁結合EMCによって受電用アンテナコイル11の両端に電圧が誘起される。この誘起される電圧の大きさは、共振回路に係る共振周波数が送電用アンテナコイル6から送信される搬送波周波数に等しいときに最大となり、共振周波数が搬送波周波数から離れるほど小さくなる。   The power receiving antenna coil 11 forms a parallel resonance circuit (hereinafter simply referred to as “resonance circuit”) together with the capacitive element 13. As will be described later, the capacitive element 13 has a temperature dependency that changes a capacitance value in accordance with a change in ambient temperature. When the distance between the power receiving antenna coil 11 and the power transmitting antenna coil 6 is within a predetermined range, an electromagnetic coupling EMC is formed between the coils. At this time, when a voltage waveform having a predetermined frequency is output from the oscillator 4, an electromagnetic wave is transmitted from the power transmitting antenna coil 6, and a voltage is induced at both ends of the power receiving antenna coil 11 by electromagnetic coupling EMC. The magnitude of the induced voltage becomes maximum when the resonance frequency related to the resonance circuit is equal to the carrier wave frequency transmitted from the power transmission antenna coil 6, and becomes smaller as the resonance frequency becomes farther from the carrier wave frequency.

リーダライタ2は、ICカード3に対して送信される情報に係るデータ信号を発振器4より出力される電圧波形に起因する搬送波に重畳して受電用アンテナコイル11に供給する。即ち、受電用アンテナコイル11においては、搬送波に係る電圧成分に加えて、リーダライタ2より与えられるデータ信号に係る電圧成分についても併せて誘起される。この誘起電圧が整流回路12によって全波整流された後、定電圧回路14によって所定の電圧値に調整されて、内部ロジック回路15に供給される。内部ロジック回路15は、例えばICチップ、メモリ、変調回路、復調回路等で構成される。   The reader / writer 2 superimposes a data signal related to information transmitted to the IC card 3 on a carrier wave caused by a voltage waveform output from the oscillator 4 and supplies the signal to the power receiving antenna coil 11. That is, in the power receiving antenna coil 11, in addition to the voltage component related to the carrier wave, the voltage component related to the data signal given from the reader / writer 2 is also induced. The induced voltage is full-wave rectified by the rectifier circuit 12, adjusted to a predetermined voltage value by the constant voltage circuit 14, and supplied to the internal logic circuit 15. The internal logic circuit 15 includes, for example, an IC chip, a memory, a modulation circuit, a demodulation circuit, and the like.

容量性素子13は、キャパシタンス値が周囲温度に応じて決定される温度依存性を有する素子であり、その特性の一例を図2に示す。図2は、容量性素子13の一例として、強誘電体セラミックスを原料とする積層セラミックコンデンサの内、F特性と呼ばれる温度依存性を有する積層セラミックコンデンサを採用した場合における、当該素子の周囲温度とキャパシタンス値の関係を示したグラフであり、横軸が周囲温度を、縦軸がキャパシタンス値を夫々表している。   The capacitive element 13 is an element having a temperature dependency in which the capacitance value is determined according to the ambient temperature, and an example of the characteristic is shown in FIG. As an example of the capacitive element 13, FIG. 2 shows the ambient temperature of the element when a multilayer ceramic capacitor having a temperature dependency called F characteristic is adopted among the multilayer ceramic capacitors made of ferroelectric ceramics as a raw material. It is the graph which showed the relationship of the capacitance value, A horizontal axis represents ambient temperature and a vertical axis | shaft represents the capacitance value, respectively.

図2のグラフに示されるように、F特性を有する積層セラミックコンデンサは、20℃(常温)近傍でキャパシタンス値が最大となり、常温より高温の範囲内においては、周囲温度が上昇するにつれてキャパシタンス値が低下することが分かる。   As shown in the graph of FIG. 2, the multilayer ceramic capacitor having F characteristics has a maximum capacitance value near 20 ° C. (room temperature), and the capacitance value increases as the ambient temperature rises within a range higher than room temperature. It turns out that it falls.

図2に示されるような温度依存性を有する容量性素子13を共振回路の構成要素とする場合、容量性素子13の周囲温度に応じてキャパシタンス値が変化するため、これに伴って共振周波数が変化することとなる。   When the capacitive element 13 having temperature dependence as shown in FIG. 2 is used as a constituent element of the resonance circuit, the capacitance value changes according to the ambient temperature of the capacitive element 13, and accordingly, the resonance frequency is Will change.

常温時に、送電用アンテナコイル6から送信される搬送波と等しい若しくはその近傍の共振周波数となるように共振回路の各素子値を設定した場合、当該常温時において受電用アンテナコイル11の両端に誘起される電圧値が大きくなり、後段の内部ロジック回路15に対して十分な電力供給を行うことができる。一方で、場合によっては過剰に電力が供給されることが想定され、かかる場合、ICカード3内部(特に定電圧回路14)において抵抗損等に起因した発熱がされ、当該発熱に伴ってICカード3内部の温度が上昇する。図3は、ICカード3に対して供給される電力と、ICカード3内部に係る温度との関係を示すグラフであり、横軸が供給電力の大きさを、縦軸が温度を夫々表している。図3に示されるように、供給電力量が増大するにつれ、ICカード3内部に係る温度が上昇することが分かる。ICカード3の内部温度が上昇すると、これに伴って容量性素子13の周辺温度が上昇するため、図2に図示したように容量性素子13のキャパシタンス値が低下する。   When each element value of the resonance circuit is set so that the resonance frequency is equal to or close to the carrier wave transmitted from the power transmission antenna coil 6 at room temperature, it is induced at both ends of the power reception antenna coil 11 at the room temperature. The voltage value to be increased increases, and sufficient power can be supplied to the internal logic circuit 15 in the subsequent stage. On the other hand, in some cases, it is assumed that excessive power is supplied. In such a case, heat is generated due to resistance loss or the like in the IC card 3 (particularly, the constant voltage circuit 14). 3 The temperature inside increases. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the power supplied to the IC card 3 and the temperature associated with the IC card 3, with the horizontal axis representing the magnitude of the supplied power and the vertical axis representing the temperature. Yes. As shown in FIG. 3, it can be seen that the temperature associated with the inside of the IC card 3 increases as the amount of supplied power increases. When the internal temperature of the IC card 3 increases, the ambient temperature of the capacitive element 13 increases accordingly, and the capacitance value of the capacitive element 13 decreases as shown in FIG.

容量性素子13のキャパシタンス値が低下すると、常温時には搬送波周波数の近傍に設定されていた共振回路の共振周波数が、搬送波周波数から離れる方向に変化することとなる。これによって、受電用アンテナコイル11の両端に誘起される電圧が低下し、供給電力量が減少するため、ICカード3内部における発熱が抑制される。その後、ICカード3内部に係る温度が低下を始めると、容量性素子13の周辺温度が低下することとなるため、図2に図示したように再び容量性素子13のキャパシタンス値が増大し、これによって共振回路の共振周波数が再び搬送波の周波数に近づく。   When the capacitance value of the capacitive element 13 decreases, the resonance frequency of the resonance circuit set near the carrier frequency at room temperature changes in a direction away from the carrier frequency. As a result, the voltage induced at both ends of the power receiving antenna coil 11 decreases and the amount of power supplied decreases, so that heat generation inside the IC card 3 is suppressed. Thereafter, when the temperature related to the inside of the IC card 3 starts to decrease, the ambient temperature of the capacitive element 13 decreases, so that the capacitance value of the capacitive element 13 increases again as shown in FIG. As a result, the resonance frequency of the resonance circuit again approaches the frequency of the carrier wave.

これ以後、所定の繰り返し時間の下で、容量性素子13のキャパシタンス値は上昇と低下を繰り返し、これに付随して、共振周波数が搬送波周波数に近づく変化と、搬送波周波数から遠ざかる変化とを繰り返すこととなる。このような繰り返しが自動的に行われることで、ICカード3内部に過剰電力が供給されることによる温度上昇を抑制しつつ、動作に必要な電力をリーダライタ2より受電可能な構成とすることができる。尚、共振周波数の上昇と減少の繰り返しのサイクル時間は、ICカード3内部の放熱特性に依存する。即ち、ICカード3内部の放熱特性が良い(放熱が速やかに行われる)場合は、上記サイクル時間が短くなる一方、放熱特性が悪い(放熱に要する時間が長い)場合は、サイクル時間が長くなる。   Thereafter, under a predetermined repetition time, the capacitance value of the capacitive element 13 repeatedly increases and decreases, and accompanying this, the change in which the resonance frequency approaches the carrier frequency and the change in the distance away from the carrier frequency are repeated. It becomes. Such a repetition is automatically performed, so that the power necessary for the operation can be received from the reader / writer 2 while suppressing a temperature rise due to excessive power being supplied into the IC card 3. Can do. Note that the cycle time of repeated increase and decrease of the resonance frequency depends on the heat radiation characteristics inside the IC card 3. That is, when the heat dissipation characteristics inside the IC card 3 are good (heat dissipation is performed quickly), the cycle time is shortened. On the other hand, when the heat dissipation characteristics are poor (the time required for heat dissipation is long), the cycle time is lengthened. .

図4は、リーダライタ2から供給される供給電力と、ICカード3が実際に受電する受電電力との関係を図示したグラフであり、縦軸が受電電力を、横軸が供給電力を表している。図4に示されるように、供給電力が比較的少ない範囲内(例えばリーダライタ2とICカード3との離間距離が長い場合等)においては、供給電力が増大するに連れてICカード3の受電電力も増大するが、供給電力が所定の値を超える範囲内(例えばリーダライタ2とICカード3との離間距離が所定値以内に近接している場合等)においては、受電電力が所定の範囲内に飽和してしまう。これは、上述したように、ICカード3の内部温度が上昇することにより、共振周波数がリーダライタ2から供給される搬送波周波数から離れることにより、ICカード3に対して十分な電力供給がなされないことによるものである。このことは、更に言い換えれば、ICカード3の内部温度は所定の値以上には上昇しないことを意味しており、これによってICカード3内部の温度上昇に伴って回路破壊が起こるのを自動的に防止することができる。   FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between the supplied power supplied from the reader / writer 2 and the received power actually received by the IC card 3, where the vertical axis represents the received power and the horizontal axis represents the supplied power. Yes. As shown in FIG. 4, in a range where the supplied power is relatively small (for example, when the distance between the reader / writer 2 and the IC card 3 is long), the IC card 3 receives power as the supplied power increases. Although the power also increases, within a range where the supplied power exceeds a predetermined value (for example, when the distance between the reader / writer 2 and the IC card 3 is within a predetermined value), the received power is within the predetermined range. Saturates inside. As described above, as the internal temperature of the IC card 3 rises, the resonance frequency is separated from the carrier frequency supplied from the reader / writer 2, so that sufficient power is not supplied to the IC card 3. It is because. In other words, this means that the internal temperature of the IC card 3 does not rise above a predetermined value, and this automatically causes a circuit breakdown to occur as the internal temperature of the IC card 3 rises. Can be prevented.

尚、本実施形態においては、容量性素子13として、F特性の積層セラミックコンデンサを例に挙げて説明したが、周辺温度の変化に応じてキャパシタンス値が変化する特性を有する素子であれば、上記コンデンサには限定されない。又、当該容量性素子13を、Cカード3の内部に係る各回路の内、発熱が比較的大きい回路(例えば定電圧回路14)の近傍に設置することにより、ICカード3の内部温度の上昇を抑制する効果を高めることができる。   In the present embodiment, an F characteristic monolithic ceramic capacitor has been described as an example of the capacitive element 13. However, if the element has a characteristic in which a capacitance value changes according to a change in ambient temperature, The capacitor is not limited. Further, by installing the capacitive element 13 in the vicinity of a circuit (for example, the constant voltage circuit 14) that generates a relatively large amount of heat among the circuits related to the inside of the C card 3, the internal temperature of the IC card 3 increases. The effect which suppresses can be heightened.

<第2実施形態>
以下、本発明装置の第2実施形態(以下、適宜「本実施形態」と称する)について、図5を参照して説明を行う。尚、本実施形態は、第1実施形態と比較して、容量性素子13の代わりに、インピーダンス値が周囲温度の変化に応じて変化するインピーダンス制御部21を有する点のみが異なり、他の構成要素は同一である。以下では、第1実施形態と異なる点のみについて説明をし、同一部分についてはその説明を省略する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the device of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) will be described with reference to FIG. The present embodiment differs from the first embodiment only in that an impedance control unit 21 whose impedance value changes in accordance with a change in ambient temperature is used instead of the capacitive element 13, and other configurations are different. The elements are identical. Below, only a different point from 1st Embodiment is demonstrated, and the description is abbreviate | omitted about the same part.

図5は、本実施形態における本発明装置を含む情報通信システム1aの概略構成を示すブロック図である。図5に示されるICカード3aは、インピーダンス素子Z1及びZ2からなるインピーダンス制御部21を有する。インピーダンス素子Z1は、キャパシタンス成分を有する素子であり、受電用アンテナコイル11と並列に接続される。又、インピーダンス素子Z2は、インダクタンス成分を有する素子であり、受電用アンテナコイル11と直列に接続される。これらのインピーダンス素子Z1及びZ2と、受電用アンテナコイル11とで共振回路が形成されている。   FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an information communication system 1a including the device of the present invention in the present embodiment. The IC card 3a shown in FIG. 5 includes an impedance control unit 21 including impedance elements Z1 and Z2. The impedance element Z1 is an element having a capacitance component, and is connected in parallel with the power receiving antenna coil 11. The impedance element Z2 is an element having an inductance component, and is connected in series with the power receiving antenna coil 11. These impedance elements Z1 and Z2 and the power receiving antenna coil 11 form a resonance circuit.

又、インピーダンス素子Z1及びインピーダンス素子Z2の内、少なくとも何れか一方が、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値(インピーダンス素子Z1においてはキャパシタンス値、インピーダンス素子Z2においてはインダクタンス値)を変化させる温度依存性を有する材料で形成されているものとする。このとき、インピーダンス素子Z1として温度依存性を有する材料を利用する場合、第1実施形態で一例として例示したF特性の積層セラミックコンデンサを採用するものとしても構わない。又、インピーダンス素子Z2として温度依存性を有する材料を利用する場合には、例えばインダクタンス値が温度特性を持つSMDインダクタ(TDK社製 MLFシリーズ)或いはそれと同様な温度特性を持つチップインダクタを採用するものとして構わない。以下では、インピーダンス素子Z1及びZ2の両者が温度依存性を有する材料で構成されている場合を例に挙げて説明を行う(尚、図5においてインピーダンスが可変であることを示す矢印記号をインピーダンス素子Z1及びZ2に対して付している)。   Further, at least one of the impedance element Z1 and the impedance element Z2 has a temperature dependency that changes an impedance value (a capacitance value in the impedance element Z1 and an inductance value in the impedance element Z2) according to a change in ambient temperature. It shall be formed with the material which has. At this time, when a material having temperature dependency is used as the impedance element Z1, the F ceramic multilayer ceramic capacitor exemplified as an example in the first embodiment may be adopted. In addition, when using a material having temperature dependency as the impedance element Z2, for example, an SMD inductor having an inductance value having temperature characteristics (MLF series manufactured by TDK) or a chip inductor having temperature characteristics similar to that is employed. It doesn't matter. In the following description, the case where both impedance elements Z1 and Z2 are made of a temperature-dependent material will be described as an example (in FIG. 5, the arrow symbol indicating that the impedance is variable is indicated by the impedance element). Z1 and Z2).

このように構成される場合、常温時に、送電用アンテナコイル6から送信される電力がICカード3aにできるだけ高効率で伝達されるように、即ちインピーダンス整合に近い状態になるようにインピーダンス素子Z1及びZ2の各素子値を設定しておくことで、常温時には受電用アンテナコイル11の両端に誘起される電圧値が大きくなる。このとき、第1実施形態で上述したように、場合によっては後段の回路に対して過剰に電力が供給される場合が想定され、かかる場合にはICカード3a内部において抵抗損等に起因した発熱が生じ、ICカード3a内部の温度が上昇する。   In such a configuration, the impedance element Z1 and the impedance element Z1 and the impedance element Z1 so that the power transmitted from the power transmission antenna coil 6 is transmitted to the IC card 3a as efficiently as possible, that is, in a state close to impedance matching, at room temperature. By setting each element value of Z2, the voltage value induced at both ends of the power receiving antenna coil 11 becomes large at room temperature. At this time, as described above in the first embodiment, in some cases, it is assumed that excessive power is supplied to the subsequent circuit. In such a case, heat generated due to resistance loss or the like inside the IC card 3a. Occurs, and the temperature inside the IC card 3a rises.

ICカード3a内部の温度が上昇すると、温度依存性を有するインピーダンス素子Z1及びZ2のインピーダンス値が変化し、これによってICカード3aのインピーダンス値が変化する。即ち、常温時にはインピーダンス整合に近い状態に設定されていたICカード3aのインピーダンスが、インピーダンス整合状態から離れる方向に変化することとなる。これによって、受電用アンテナコイル11の両端に誘起される電圧が低下し、供給電力量が減少するため、ICカード3a内部における発熱が抑制される。   When the temperature inside the IC card 3a rises, the impedance values of the impedance elements Z1 and Z2 having temperature dependence change, and thereby the impedance value of the IC card 3a changes. That is, the impedance of the IC card 3a, which has been set to a state close to impedance matching at room temperature, changes in a direction away from the impedance matching state. As a result, the voltage induced at both ends of the power receiving antenna coil 11 is reduced and the amount of supplied power is reduced, so that heat generation inside the IC card 3a is suppressed.

即ち、本実施形態においても、第1実施形態と同様、ICカード3aの内部温度の上昇を自動的に抑制することができる。   That is, also in the present embodiment, as in the first embodiment, an increase in the internal temperature of the IC card 3a can be automatically suppressed.

又、本実施形態においても、インピーダンス制御部21をICカード3aの内部に係る各回路の内、発熱が比較的大きい回路(例えば定電圧回路14)の近傍に設置することで、ICカード3aの内部温度の上昇を抑制する効果を高めることができる。   Also in this embodiment, the impedance control unit 21 is installed in the vicinity of a circuit (for example, the constant voltage circuit 14) that generates a relatively large amount of heat among the circuits related to the IC card 3a. The effect which suppresses the raise of internal temperature can be heightened.

尚、上述した第1実施形態において周囲温度が上昇することで共振周波数が変化し、この共振周波数が搬送周波数から離れることで供給される電力が減少した場合、或いは上述した第2実施形態において周囲温度が上昇することでICカード3aのインピーダンスが変化し、インピーダンス整合状態から離れることで供給される電力が減少した場合であっても、搬送波に重畳されるデータ信号についてはICカード3(3a)に対して正確に送信されることが好ましい。このため、温度依存性を有する容量性素子或いは温度依存性を有するインピーダンス素子の当該温度依存性は、周囲温度の変化によってキャパシタンス値或いはインピーダンス値を変化する特性である一方、当該変化によって通信特性に対しては殆ど変化を及ぼさないような特性であることが好ましい。   In the first embodiment described above, when the ambient temperature rises, the resonance frequency changes, and when the resonance frequency is separated from the carrier frequency, the power supplied decreases, or in the second embodiment described above, the ambient frequency Even if the impedance of the IC card 3a changes as the temperature rises and the power supplied by moving away from the impedance matching state decreases, the data signal superimposed on the carrier wave is the IC card 3 (3a). Is preferably transmitted accurately. For this reason, the temperature dependency of the capacitive element having temperature dependency or the impedance element having temperature dependency is a characteristic that changes the capacitance value or the impedance value due to a change in ambient temperature, while the change causes a change in communication characteristics. On the other hand, it is preferable that the characteristics hardly change.

ここで、通信特性の良否を判断する要素としては、変調率、変調深さ、変調時の波形鈍り等種々のパラメータが挙げられるが、ICカードに実装されている復調回路の方式によってその判断要素は異なる。以下では、通信特性の良否を判断する要素として変調率を利用する場合について例に挙げて説明を行う。   Here, various factors such as modulation rate, modulation depth, and waveform dullness at the time of modulation can be cited as factors for determining the quality of communication characteristics. The determination factors depend on the method of the demodulation circuit mounted on the IC card. Is different. In the following, the case where the modulation rate is used as an element for determining the quality of communication characteristics will be described as an example.

上述した第1実施形態では、周囲温度によって変化するパラメータは容量性素子13のキャパシタンス値のみであるので、共振周波数が変化すれば変調率の変化もそれに応じて自動的に決定されてしまい、選択の余地がない。   In the first embodiment described above, the parameter that changes depending on the ambient temperature is only the capacitance value of the capacitive element 13, so if the resonance frequency changes, the change in the modulation factor is automatically determined accordingly, and is selected. There is no room for it.

図6は、図1に示される第1実施形態における情報通信システム1を数値計算のためにモデル化を行った数値計算用回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram for numerical calculation in which the information communication system 1 in the first embodiment shown in FIG. 1 is modeled for numerical calculation.

図1に示される情報通信システム1をモデル化した情報通信システムモデル回路(以下、適宜「モデル回路」と略称する)1sは、情報通信システム1を構成する各構成要素をモデル化した各回路で構成される。即ち、モデル回路1sは、リーダライタ2をモデル化したリーダライタモデル2sとICカード3をモデル化したICカードモデル3s、及び電磁結合EMCをモデル化した電磁結合モデルEMCs(インダクタンス0.071μHのインダクタ37)を備える。   An information communication system model circuit (hereinafter, abbreviated as “model circuit” where appropriate) 1 s that models the information communication system 1 shown in FIG. 1 is a circuit that models each component constituting the information communication system 1. Composed. That is, the model circuit 1s includes a reader / writer model 2s that models the reader / writer 2, an IC card model 3s that models the IC card 3, and an electromagnetic coupling model EMCs that models electromagnetic coupling EMC (inductor with inductance 0.071 μH). 37).

リーダライタモデル2sは、交流電圧源31及び抵抗値50Ωの抵抗32で構成される発振器モデル4s、キャパシタンス値が10pFのキャパシタ33及びキャパシタンス値59pFのキャパシタ34で構成される整合回路モデル5s、及び抵抗値1Ωの抵抗35及びインダクタンス1.929μHのインダクタ36で構成される送電用アンテナコイルモデル6sを備える。一方、ICカードモデル3sは、インダクタンス0.929μHのインダクタ38で構成される受電用アンテナコイルモデル11s、キャパシタC1で構成される容量性素子モデル13s、及び抵抗値1kΩの抵抗39で構成される負荷モデル22sを備える。尚、負荷モデル22sは、整流回路12、定電圧回路14、及び内部ロジック回路15で構成される負荷を一体としてモデル化したものである。又、上記モデル回路1sを構成する各回路素子値はあくまでモデル化のための一例である。   The reader / writer model 2s includes an oscillator model 4s including an AC voltage source 31 and a resistor 32 having a resistance value of 50Ω, a matching circuit model 5s including a capacitor 33 having a capacitance value of 10 pF and a capacitor 34 having a capacitance value of 59 pF, and a resistor. A power transmission antenna coil model 6s including a resistor 35 having a value of 1Ω and an inductor 36 having an inductance of 1.929 μH is provided. On the other hand, the IC card model 3s has a power receiving antenna coil model 11s composed of an inductor 38 having an inductance of 0.929 μH, a capacitive element model 13s composed of a capacitor C1, and a load composed of a resistor 39 having a resistance value of 1 kΩ. A model 22s is provided. The load model 22s is a model in which a load composed of the rectifier circuit 12, the constant voltage circuit 14, and the internal logic circuit 15 is integrated. The circuit element values constituting the model circuit 1s are merely examples for modeling.

以下に、図6によって図示されたモデル回路1sを用いて数値計算を行った結果を示す。   The results of numerical calculation using the model circuit 1s illustrated in FIG. 6 are shown below.

まず、シミュレーション及びその結果比較の際の条件として、以下の3状態を規定する。即ち、供給側のリーダライタ2から所望の電圧が与えられている第1状態、供給側のリーダライタ2から過剰に電力供給がされている第2状態、及び、過剰電力供給に伴いICカード3内部の温度が上昇し、これによって容量性素子13のキャパシタンス値が変化してICカード3の共振周波数が変化した第3状態を夫々規定する。そして、上記第1〜第3状態夫々をモデル回路1sにおいてモデル化するために、当該モデル回路1sを構成する素子に係る必要な数値を設定する。即ち、前記第1状態をモデル化すべく、リーダライタモデル2sが有する交流電圧源31より12Vの電圧が供給されることで無変調時のICカードモデル3s側の負荷モデル22s両端の電圧が2.3V〜2.5V程度になる場合を想定する。又、前記第2状態をモデル化すべく、リーダライタモデル2sが有する交流電圧源31より30Vの電圧(第1状態と比較して過剰な電圧)が供給されることで無変調時のカード側の負荷モデル22s両端の電圧が5.8V(第1状態における負荷モデル22sの両端の電圧より大きい値)になる場合を想定する。更に、前記第3状態をモデル化すべく、リーダライタモデル2sが有する交流電圧源31より30Vの電圧(第1状態と比較して過剰な電圧)が供給されることにより、容量性素子モデル13sのキャパシタンス値を前記第1状態或いは前記第2状態に比して変化させることで、ICカードモデル3sの共振周波数が変化し、負荷モデル22sの両端の電圧が2.3V〜2.5V程度に(第2状態における電圧値から低下して第1状態における電圧値の範囲内に)戻った場合を想定する。   First, the following three states are defined as conditions for simulation and comparison of the results. That is, the first state in which a desired voltage is applied from the reader / writer 2 on the supply side, the second state in which excessive power is supplied from the reader / writer 2 on the supply side, and the IC card 3 associated with the excessive power supply. The internal temperature rises, whereby the capacitance value of the capacitive element 13 changes to define the third states in which the resonance frequency of the IC card 3 changes. Then, in order to model each of the first to third states in the model circuit 1s, necessary numerical values related to elements constituting the model circuit 1s are set. That is, in order to model the first state, a voltage of 12 V is supplied from the AC voltage source 31 included in the reader / writer model 2s, so that the voltage across the load model 22s on the IC card model 3s side in the unmodulated state is 2. The case where it becomes about 3V-2.5V is assumed. Further, in order to model the second state, a voltage of 30 V (excess voltage compared with the first state) is supplied from the AC voltage source 31 of the reader / writer model 2s, so that the card side at the time of non-modulation Assume that the voltage across the load model 22s is 5.8V (a value greater than the voltage across the load model 22s in the first state). Further, in order to model the third state, a voltage of 30 V (an excessive voltage compared to the first state) is supplied from the AC voltage source 31 included in the reader / writer model 2s, whereby the capacitive element model 13s. By changing the capacitance value as compared with the first state or the second state, the resonance frequency of the IC card model 3s changes, and the voltage across the load model 22s becomes about 2.3V to 2.5V ( Assume that the voltage value in the second state has fallen and returned (within the range of voltage values in the first state).

このような想定の下、図6に示されるモデル回路1sを用いて各状態における変調率を算出する。尚、変調率は、リーダライタモデル2sが有する交流電圧源31の電圧(第1状態における12V、第2及び第3状態における30Vに相当。以下では適宜「状態設定電圧」と称する)を16.7%減少させた場合における負荷モデル22sの両端に係る電圧の0−peak値の変化に基づいて算出する。具体的には、交流電圧源31が各状態の下での状態設定電圧に設定された場合における負荷モデル22s両端の電圧をV1、交流電圧源31が各状態の下での状態設定電圧を16.7%減少させた電圧(以下、「比較対象電圧」と称する)に設定された場合における負荷モデル22s両端の電圧をV2とすると、変調率Rが以下の数1によって算出される。   Under such assumption, the modulation rate in each state is calculated using the model circuit 1s shown in FIG. Note that the modulation factor is the voltage of the AC voltage source 31 of the reader / writer model 2s (corresponding to 12V in the first state, 30V in the second and third states, hereinafter referred to as “state setting voltage” as appropriate). Calculation is based on the change in the 0-peak value of the voltage across the load model 22s when the load model 22s is reduced by 7%. Specifically, when the AC voltage source 31 is set to a state setting voltage under each state, the voltage across the load model 22s is V1, and the AC voltage source 31 is 16 state setting voltage under each state. When the voltage across the load model 22s when the voltage is set to a voltage reduced by 7% (hereinafter referred to as “comparison target voltage”) is V2, the modulation factor R is calculated by the following equation (1).

(数1)
R=(V1−V2)/(V1+V2)
(Equation 1)
R = (V1-V2) / (V1 + V2)

このような設定の下、第1状態において容量性素子モデル13sを構成するキャパシタC1のキャパシタンス値が100pFであるとすると(このとき、ICカードモデル3sの共振周波数が15.9MHzとなる)、第1状態では、交流電圧源31が状態設定電圧(12V)に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V1が2.5Vと算出され、交流電圧源31が比較対象電圧(12Vから16.7%減少させた電圧(10V))に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V2が2.1Vと算出される。そして、この算出結果を数1に代入することにより、第1状態における変調率Rが8.7%と算出される。   Under such settings, if the capacitance value of the capacitor C1 constituting the capacitive element model 13s in the first state is 100 pF (at this time, the resonance frequency of the IC card model 3s is 15.9 MHz), In the first state, the voltage V1 across the load model 22s when the AC voltage source 31 is set to the state setting voltage (12V) is calculated as 2.5V, and the AC voltage source 31 is compared with the comparison target voltage (from 12V to 16.7). The voltage V2 across the load model 22s when the voltage is set to a voltage reduced by 10% (10V) is calculated as 2.1V. Then, by substituting this calculation result into Equation 1, the modulation rate R in the first state is calculated to be 8.7%.

同様に、第2状態では、交流電圧源31が状態設定電圧(30V)に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V1が5.8Vと算出され、交流電圧源が比較対象電圧(30Vから16.7%減少させた電圧(25V))に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V2が5.1Vと算出されるため、数1より第2状態における変調率Rが6.4%と算出される。   Similarly, in the second state, the voltage V1 across the load model 22s when the AC voltage source 31 is set to the state setting voltage (30V) is calculated as 5.8V, and the AC voltage source is compared with the comparison target voltage (from 30V). Since the voltage V2 across the load model 22s when the voltage is set to 16.7% reduced voltage (25V) is calculated as 5.1 V, the modulation rate R in the second state is 6.4% from Equation 1. Is calculated.

同様に、第3状態における変調率Rを算出する。尚、このとき、キャパシタC1のキャパシタンス値が温度上昇に起因して100pFから所定の値に変化することで交流電圧源31が状態設定電圧(30V)に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V1が第
1状態における電圧V1と略等しい値となるようにキャパシタC1のキャパシタンス値を選定する必要がある。シミュレーションの結果、温度上昇に起因して上記キャパシタンス値が100pFから47pFに変化(これによってICカードモデル3sの共振周波数が15.9MHzから23.2MHzに変化)した場合、交流電圧源31が状態設定電圧(30V)に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V1が2.3Vと算出されるため、当該キャパシタンス値を示すキャパシタC1を採用することで所望の結果を得ることができる。又、このとき、交流電圧源31が比較対象電圧(30Vから16.7%減少させた電圧(25V))に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V2が1.9Vと算出されるため、数1より第3状態における変調率Rが9.5%と算出される。
Similarly, the modulation rate R in the third state is calculated. At this time, the voltage across the load model 22s when the AC voltage source 31 is set to the state setting voltage (30V) by changing the capacitance value of the capacitor C1 from 100 pF to a predetermined value due to the temperature rise. It is necessary to select the capacitance value of the capacitor C1 so that V1 is substantially equal to the voltage V1 in the first state. As a result of the simulation, when the capacitance value changes from 100 pF to 47 pF due to the temperature rise (thereby changing the resonance frequency of the IC card model 3s from 15.9 MHz to 23.2 MHz), the AC voltage source 31 is set in the state. Since the voltage V1 across the load model 22s when the voltage (30V) is set is calculated as 2.3V, a desired result can be obtained by employing the capacitor C1 indicating the capacitance value. At this time, the voltage V2 across the load model 22s is calculated to be 1.9V when the AC voltage source 31 is set to the comparison target voltage (voltage (25V) reduced by 16.7% from 30V). From Equation 1, the modulation factor R in the third state is calculated as 9.5%.

これによって、各状態間での変調率Rの変化割合が算出可能となる。即ち、第1状態から第2状態に移行した場合の変調率Rの変化割合が−26.4%(26.4%減少)、第1状態から第3状態に移行した場合の変調率Rの変化割合が9.2%(9.2%増加)であると算出される。   As a result, the change rate of the modulation rate R between the states can be calculated. That is, the change rate of the modulation factor R when the transition from the first state to the second state is −26.4% (decrease of 26.4%), and the modulation factor R when the transition from the first state to the third state is performed. The change rate is calculated to be 9.2% (9.2% increase).

即ち、第1実施形態では、過剰電力供給に起因するICカード3s内部の温度上昇を抑制するために負荷モデル22s両端の電圧を所望の値に調整しようとすると、容量性素子モデルC1のキャパシタンス値が一意に決定され(上記の例では47pF)、変調率の決定には選択の余地がない。   That is, in the first embodiment, if the voltage across the load model 22s is adjusted to a desired value in order to suppress the temperature rise inside the IC card 3s due to excessive power supply, the capacitance value of the capacitive element model C1. Is uniquely determined (47 pF in the above example), and there is no room for selection in determining the modulation rate.

これに対し、上述した第2実施形態では、周囲温度によって変化するパラメータはインピーダンス素子Z1及びZ2夫々のインピーダンス値の最大2種類であるので、インピーダンス整合状態から離れてICカード3a内部の温度上昇を抑制することのできるZ1とZ2の組み合わせは複数存在する。従って、その中から変調率の変化が比較的小さい組み合わせを選択することにより、通信特性に対する影響を最小限に抑制しつつICカード3a内部の温度上昇を抑制することが可能となる。   On the other hand, in the second embodiment described above, the parameters that change depending on the ambient temperature are the maximum two types of impedance values of the impedance elements Z1 and Z2. There are multiple combinations of Z1 and Z2 that can be suppressed. Therefore, by selecting a combination having a relatively small change in the modulation rate from among them, it is possible to suppress the temperature rise inside the IC card 3a while minimizing the influence on the communication characteristics.

第1実施形態と同様、第2実施形態においてもモデル化を行い、このモデルを用いた数値計算結果を以下に示す。   Similar to the first embodiment, modeling is also performed in the second embodiment, and numerical calculation results using this model are shown below.

図7は、図5に示される第2実施形態における情報通信システム1aを数値計算のためにモデル化を行った数値計算用回路図である。情報通信システムモデル回路(以下、適宜「モデル回路」と略称する)1asは、図6におけるモデル回路1sと比較して、容量性素子モデル13sの代わりに、キャパシタC2で構成されるインピーダンス素子モデルZ1s及びインダクタL2で構成されるインピーダンス素子モデルZ2sを有してなるインピーダンス制御部モデル21sを備える構成であり、他の部分はモデル回路1sと同一であるため説明を割愛する。   FIG. 7 is a circuit diagram for numerical calculation in which the information communication system 1a in the second embodiment shown in FIG. 5 is modeled for numerical calculation. An information communication system model circuit (hereinafter abbreviated as “model circuit” as appropriate) 1as is an impedance element model Z1s constituted by a capacitor C2 instead of the capacitive element model 13s as compared with the model circuit 1s in FIG. And an impedance control unit model 21s having an impedance element model Z2s composed of an inductor L2, and the other parts are the same as the model circuit 1s, and thus the description thereof is omitted.

以下に、図7によって図示されたモデル回路1asを用いて数値計算を行った結果を示す。尚、比較のために図6におけるモデル回路1sを用いて数値計算を行った場合と諸条件を同一とする。   The results of numerical calculation using the model circuit 1as illustrated in FIG. 7 are shown below. For comparison, various conditions are the same as those in the case where numerical calculation is performed using the model circuit 1s in FIG.

即ち、前記第1状態をモデル化すべく、交流電圧源31より12Vの電圧が供給されることで無変調時のカード側の負荷モデル22s両端の電圧が2.3V〜2.5V程度になる場合を想定し、前記第2状態をモデル化すべく、交流電圧源31より30Vの電圧(第1状態と比較して過剰な電圧)が供給されることで無変調時のカード側の負荷モデル22s両端の電圧が5.8V(第1状態における負荷モデル22sの両端の電圧より大きい値)になる場合を想定し、前記第3状態をモデル化すべく、交流電圧源31より30Vの電圧(第1状態と比較して過剰な電圧)が供給されることにより、キャパシタC2のキャパシタンス及びインダクタL2のインダクタンスを前記第1状態或いは前記第2状態に比して変化させることでICカードモデル3asのインピーダンスが変化し、負荷モデル22sの両端の電圧が2.3V〜2.5V程度に(第2状態における電圧値から低下して第1状態における電圧値の範囲内に)戻った場合を想定する。   That is, when the voltage of 12V is supplied from the AC voltage source 31 to model the first state, the voltage across the card-side load model 22s at the time of non-modulation becomes about 2.3V to 2.5V. In order to model the second state, a voltage of 30 V (excess voltage compared with the first state) is supplied from the AC voltage source 31 to thereby provide both ends of the card-side load model 22s at the time of no modulation. Is assumed to be 5.8V (a value larger than the voltage across the load model 22s in the first state), and in order to model the third state, a voltage of 30V from the AC voltage source 31 (first state) IC card by changing the capacitance of the capacitor C2 and the inductance of the inductor L2 as compared with the first state or the second state. When the impedance of the Dell 3as changes and the voltage across the load model 22s returns to about 2.3V to 2.5V (decreases from the voltage value in the second state and falls within the voltage value range in the first state) Is assumed.

このような状態の下、第1状態において交流電圧源31が状態設定電圧(12V)に設定された場合の負荷モデル22s両端の電圧V1が2.3V〜2.5V程度の範囲内となるキャパシタC2のキャパシタンス値及びインダクタL2のインダクタンス値の組み合わせとして、キャパシタC2のキャパシタンス値が110pF、インダクタL2のインダクタンス値が10μHである第1の組み合わせ、及びキャパシタC2のキャパシタンス値が150pF、インダクタL2のインダクタンス値が10μHである第2の組み合わせが算出されたとする。尚、第1の組み合わせにおいてはV1=2.4Vであり、第2の組み合わせにおいてはV1=2.5Vである(いずれも2.3V〜2.5V程度の範囲内の電圧値)。   Under such a condition, the voltage V1 across the load model 22s when the AC voltage source 31 is set to the state setting voltage (12V) in the first state is within a range of about 2.3V to 2.5V. As a combination of the capacitance value of C2 and the inductance value of the inductor L2, the first combination in which the capacitance value of the capacitor C2 is 110 pF and the inductance value of the inductor L2 is 10 μH, and the capacitance value of the capacitor C2 is 150 pF and the inductance value of the inductor L2 Suppose that the second combination with 10 μH is calculated. In the first combination, V1 = 2.4V, and in the second combination, V1 = 2.5V (both voltage values in the range of about 2.3V to 2.5V).

このような第1の組み合わせ、第2の組み合わせ夫々について、第1実施形態をモデル化した際の数値計算と同様の方法で、各状態の下での変調率を算出すると、第1の組み合わせにおいては、第1状態における電圧V1が2.4V、電圧V2が2.0V、変調率Rが9.1%、第2状態における電圧V1が5.8V、電圧V2が4.7V、変調率Rが10.5%、第3状態における電圧V1が2.4V、電圧V2が2.1V、変調率Rが6.7%と算出される。同様に、第2の組み合わせにおいては、第1状態における電圧V1が2.5V、電圧V2が2.1V、変調率Rが8.7%、第2状態における電圧V1が5.8V、電圧V2が4.9V、変調率Rが8.4%、第3状態における電圧V1が2.5V、電圧V2が2.1V、変調率Rが8.7%と算出される。   For each of the first combination and the second combination, when the modulation rate under each state is calculated by the same method as the numerical calculation when the first embodiment is modeled, The voltage V1 in the first state is 2.4V, the voltage V2 is 2.0V, the modulation factor R is 9.1%, the voltage V1 in the second state is 5.8V, the voltage V2 is 4.7V, and the modulation factor R Is 10.5%, the voltage V1 in the third state is 2.4V, the voltage V2 is 2.1V, and the modulation factor R is 6.7%. Similarly, in the second combination, the voltage V1 in the first state is 2.5V, the voltage V2 is 2.1V, the modulation factor R is 8.7%, the voltage V1 in the second state is 5.8V, and the voltage V2 Is 4.9 V, the modulation rate R is 8.4%, the voltage V1 in the third state is 2.5 V, the voltage V2 is 2.1 V, and the modulation rate R is 8.7%.

従って、各組み合わせにおける変調率Rの変化割合は、第1の組み合わせにおいては、第1状態から第2状態に移行した場合の変調率Rの変化割合が15.4%(15.4%増加)、第2状態から第3状態に移行した場合の変調率Rの変化割合が−26.4%(26.4%減少)であると算出され、第2の組み合わせにおいては、第1状態から第2状態に移行した場合の変調率Rの変化割合が−3.4%(3.4%減少)、第1状態から第3状態に移行した場合の変調率Rの変化割合が略0%(増減なし)であると算出される。   Therefore, the change rate of the modulation rate R in each combination is 15.4% (15.4% increase) in the first combination when the change rate of the modulation rate R shifts from the first state to the second state. , The change rate of the modulation rate R when the state transitions from the second state to the third state is calculated to be −26.4% (decrease of 26.4%), and in the second combination, The change rate of the modulation factor R when the transition to the second state is -3.4% (3.4% decrease), and the change rate of the modulation factor R when the transition from the first state to the third state is approximately 0% ( No increase / decrease).

即ち、第1の組み合わせ及び第2の組み合わせの両者を比較する場合、第1状態から第2状態或いは第3状態へ移行する際の変調率Rの変化割合は第2の組み合わせの方が小さいため、第2の組み合わせで規定されるキャパシタC2及びインダクタL2を採用することで、変調率の変化を抑制しつつICカード内部の温度上昇を抑制することが可能となる。尚、上記第2の組み合わせによれば、第1実施形態における変調率の変化割合よりも低下していることが分かる。   That is, when both the first combination and the second combination are compared, the rate of change of the modulation factor R when shifting from the first state to the second state or the third state is smaller in the second combination. By adopting the capacitor C2 and the inductor L2 defined by the second combination, it is possible to suppress the temperature rise inside the IC card while suppressing the change in the modulation factor. In addition, according to the said 2nd combination, it turns out that it has fallen rather than the change rate of the modulation factor in 1st Embodiment.

このように、第2実施形態においては、ICカード内部の温度が上昇した場合であっても負荷モデル22sの両端電圧を維持可能なキャパシタ、インダクタの組み合わせの中から、変調率の変化が最も小さい一の組み合わせを選択することができるため、第1実施形態と比較して、通信特性の低下を極力抑制しつつICカード内部の温度上昇を抑制することが可能となる。   As described above, in the second embodiment, even when the temperature inside the IC card rises, the change in the modulation factor is the smallest among the combinations of capacitors and inductors that can maintain the voltage across the load model 22s. Since one combination can be selected, it is possible to suppress an increase in temperature inside the IC card while suppressing a decrease in communication characteristics as much as possible as compared with the first embodiment.

又、上述した各実施形態では、外部装置として非接触型のリーダライタを、半導体装置として非接触型のICカードを、夫々例に挙げて説明を行ったが、内部にアンテナコイルを有し、電磁結合によって外部装置から半導体装置に対して電力が供給され、外部装置と半導体装置との間で情報の授受が可能な構成(RFID技術を利用可能な構成)であれば、リーダライタ及びICカードに限定されるものではない。   Further, in each of the above-described embodiments, the non-contact type reader / writer is described as the external device, and the non-contact type IC card is described as the semiconductor device, but the antenna coil is provided inside. A reader / writer and an IC card if power is supplied from an external device to the semiconductor device by electromagnetic coupling and information can be exchanged between the external device and the semiconductor device (a configuration in which RFID technology can be used). It is not limited to.

本発明の第1実施形態に係る半導体装置を含む情報通信システムの概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of an information communication system including a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 容量性素子の一例として、F特性を有する積層セラミックコンデンサを採用した場合における、当該素子の周囲温度とキャパシタンス値の関係を示したグラフAs an example of a capacitive element, a graph showing the relationship between the ambient temperature of the element and the capacitance value when a multilayer ceramic capacitor having F characteristics is employed ICカードに対して供給される電力と、ICカード内部に係る温度との関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the electric power supplied with respect to an IC card, and the temperature which concerns on the inside of an IC card リーダライタから供給される供給電力と、ICカードが実際に受電する受電電力との関係を図示したグラフA graph illustrating the relationship between the power supplied from the reader / writer and the power received by the IC card 本発明の第2実施形態に係る半導体装置を含む情報通信システムの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the information communication system containing the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体装置を含む情報通信システムの数値計算用回路図1 is a circuit diagram for numerical calculation of an information communication system including a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第2実施形態に係る半導体装置を含む情報通信システムの数値計算用回路図Circuit diagram for numerical calculation of an information communication system including a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1、1a: 情報通信システム
1s、1as: 情報通信システムモデル回路
2: リーダライタ(外部装置の一実施形態)
2s: リーダライタモデル
3、3a: ICカード(本発明に係る半導体装置の一実施形態)
3s、3as: ICカードモデル
4: 発振器
4s: 発振器モデル
5: 整合回路
5s: 整合回路モデル
6: 送電用アンテナコイル
6s: 送電用アンテナコイルモデル
11: 受電用アンテナコイル
11s: 受電用アンテナコイルモデル
12: 整流回路
13: 容量性素子
13s: 容量性素子モデル
14: 定電圧回路
15: 内部ロジック回路
21: インピーダンス制御部
22s: 負荷モデル
31: 交流電圧源
32: 抵抗
33: キャパシタ
34: キャパシタ
35: 抵抗
36: インダクタ
37: インダクタ
38: インダクタ
39: 抵抗
C1、C2: キャパシタ
L2: インダクタ
EMC: 電磁結合
EMCs: 電磁結合モデル
Z1: インピーダンス素子(キャパシタンス成分を有する素子)
Z1s: インピーダンス素子(キャパシタンス成分を有する素子)モデル
Z2: インピーダンス素子(インダクタンス成分を有する素子)
Z2s: インピーダンス素子(インダクタンス成分を有する素子)モデル
1, 1a: Information communication system 1s, 1as: Information communication system model circuit 2: Reader / writer (one embodiment of external device)
2s: Reader / Writer Model 3, 3a: IC Card (One Embodiment of Semiconductor Device According to the Present Invention)
3s, 3as: IC card model 4: oscillator 4s: oscillator model 5: matching circuit 5s: matching circuit model 6: antenna coil for power transmission 6s: antenna coil model for power transmission 11: antenna coil for power reception 11s: antenna coil model for power reception 12 : Rectifier circuit 13: Capacitive element 13s: Capacitive element model 14: Constant voltage circuit 15: Internal logic circuit 21: Impedance controller 22s: Load model 31: AC voltage source 32: Resistor 33: Capacitor 34: Capacitor 35: Resistor 36: Inductor 37: Inductor 38: Inductor 39: Resistor C1, C2: Capacitor L2: Inductor EMC: Electromagnetic coupling EMCs: Electromagnetic coupling model Z1: Impedance element (element having capacitance component)
Z1s: Impedance element (element having a capacitance component) model Z2: Impedance element (element having an inductance component)
Z2s: Impedance element (element having inductance component) model

Claims (7)

外部装置と電磁結合を形成することで電力が供給されると共に、前記外部装置との間で情報の授受が可能な半導体装置であって、
前記外部装置が有する送電用アンテナコイルと前記電磁結合を形成するための受電用アンテナコイル、及び少なくとも容量性素子を含むインピーダンス制御部によって構成される共振回路を有し、
前記インピーダンス制御部が、周囲温度の変化に応じてインピーダンス値が変化する温度依存性インピーダンス素子を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device that is supplied with electric power by forming electromagnetic coupling with an external device, and that can exchange information with the external device,
A power transmission antenna coil included in the external device and a power reception antenna coil for forming the electromagnetic coupling, and a resonance circuit configured by an impedance control unit including at least a capacitive element;
The semiconductor device, wherein the impedance control unit includes a temperature-dependent impedance element whose impedance value changes according to a change in ambient temperature.
前記外部装置から供給される電力より所定の電圧を得るための定電圧回路を有し、
前記温度依存性インピーダンス素子が、前記定電圧回路の近傍に設置されることで、前記定電圧回路からの放熱に伴う周囲温度の上昇に起因してインピーダンス値を変化させる特性を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A constant voltage circuit for obtaining a predetermined voltage from the power supplied from the external device;
The temperature-dependent impedance element is installed in the vicinity of the constant voltage circuit, and has a characteristic of changing an impedance value due to an increase in ambient temperature due to heat radiation from the constant voltage circuit. The semiconductor device according to claim 1.
前記共振回路が、
前記温度依存性インピーダンス素子のインピーダンス値が前記定電圧回路からの放熱に伴う周囲温度の上昇に起因して変化することで、当該共振回路における共振周波数の値を前記外部装置が送信する搬送波の周波数の値から離れる方向に変化させることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The resonant circuit is
The impedance value of the temperature-dependent impedance element changes due to an increase in ambient temperature accompanying heat dissipation from the constant voltage circuit, so that the value of the resonance frequency in the resonance circuit is the frequency of the carrier wave transmitted by the external device The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is changed in a direction away from the value of.
前記温度依存性インピーダンス素子が、周囲温度の変化に応じてキャパシタンス値が変化する特性を有する温度依存性容量性素子を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の半導体装置。   4. The temperature-dependent impedance element includes a temperature-dependent capacitive element having a characteristic in which a capacitance value changes in accordance with a change in ambient temperature. 5. Semiconductor device. 前記温度依存性容量性素子が、所定温度より高温の範囲内においては周囲温度の上昇に伴ってキャパシタンス値が低下する特性を有するF特性コンデンサで構成されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   5. The temperature-dependent capacitive element includes an F-characteristic capacitor having a characteristic that a capacitance value decreases with an increase in ambient temperature within a range higher than a predetermined temperature. Semiconductor device. 前記温度依存性インピーダンス素子が、周囲温度の変化に応じてインダクタンス値が変化する特性を有する温度依存性誘導性素子を含むことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の半導体装置。   The temperature-dependent impedance element includes a temperature-dependent inductive element having a characteristic in which an inductance value changes in accordance with a change in ambient temperature. Semiconductor device. 前記半導体装置が、ICカード又はICタグであることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is an IC card or an IC tag.
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