WO2005059932A1 - Capacitor having a variable capacitance, method for producing the capacitor and use of this capacitor - Google Patents

Capacitor having a variable capacitance, method for producing the capacitor and use of this capacitor Download PDF

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WO2005059932A1
WO2005059932A1 PCT/EP2004/053145 EP2004053145W WO2005059932A1 WO 2005059932 A1 WO2005059932 A1 WO 2005059932A1 EP 2004053145 W EP2004053145 W EP 2004053145W WO 2005059932 A1 WO2005059932 A1 WO 2005059932A1
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capacitor
electrode
actuator
distance
electrodes
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Application number
PCT/EP2004/053145
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mahmoud Al-Ahmad
Richard Matz
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
    • H01G5/18—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes due to change in inclination, e.g. by flexing, by spiral wrapping

Definitions

  • the invention relates to a capacitor with variable capacitance with at least one electrode and at least one counter electrode arranged at a variable distance from the electrode with respect to the electrode.
  • a method for producing the capacitor and a use of the capacitor are specified.
  • a capacitor with variable capacitance (tunable capacitance) of high quality is required, for example, for a voltage-controlled oscillator circuit (VCO).
  • VCO voltage-controlled oscillator circuit
  • Such a circuit is used as a generator of reference frequencies and for mixing channel frequencies and carrier frequencies in communications technology.
  • tunable capacitors are used for tunable filters in high frequency and microwave technology. Such a thing
  • Frequency filter is, for example, a bandpass filter.
  • the bandpass filter is permeable to a high-frequency signal (pass band) within a certain frequency band. This means that an attenuation measure for a high-frequency signal is low within this frequency band.
  • a capacitor of the type mentioned is known.
  • the capacitor has a rigid electrode which is firmly connected to a silicon substrate.
  • a movable counter electrode is arranged opposite the rigid electrode.
  • the counter electrode is designed as a cantilever or cantilever.
  • the known capacitor is distinguished by a wide tuning range of the capacitance with a simultaneously high quality.
  • a boom made of a material free of residual stress is preferably used.
  • Such a cantilever consists, for example, of single-crystal silicon, like the substrate. Technologies that are known in connection with so-called microelectromechanical systems (MEMS) are used to manufacture the capacitor.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • a spring stiffness of the boom must be taken into account. This means that a resetting force based on the spring stiffness has to be overcome in order to set a desired distance between the electrodes. To do this, a relatively high voltage must be applied to the electrodes. Alternatively, the Spring stiffness of the boom can be reduced. For example, the boom is folded. In this way, lower voltages are sufficient to set a certain distance between the electrodes.
  • a capacitor of the known type Due to the electrostatic principle of operation, a capacitor of the known type is unstable, i.e. it can only switch between two capacitance states. As soon as the two electrodes of the capacitor are attracted by electrostatic forces, the capacitance increases and additional charge flows onto the electrodes even at constant voltage, which increases the attraction force.
  • the end position of the movable electrode is formed by a mechanical stop. This can be carried out in stages by means of complex technology, so that several discrete states can then also be set. In principle, however, continuous capacity adjustment is not possible.
  • the spring stiffness of the boom can decrease during operation. As a result, in the simplest case, the electrical control voltage that is applied to set a certain distance between the electrodes must be adjusted. Material fatigue can also lead to the complete failure of the component.
  • a capacitor with variable capacitance is specified with at least one electrode and at least one counter electrode arranged at a variable distance from the electrode with respect to the electrode.
  • the capacitor is characterized in that at least one of the electrodes is connected to at least one piezoelectric actuator in such a way that the distance between the electrodes can be changed by electrical actuation of the actuator.
  • a method for producing the capacitor is also specified with the following method steps: a) providing a substrate with the electrode of the capacitor b) connecting the piezoelectric actuator, which has the counter electrode, to the substrate such that the electrode and the counter electrode are arranged opposite each other and the distance between the electrodes can be changed by controlling the actuator.
  • the piezoelectric actuator usually consists of a piezo element.
  • the piezo element has at least two electrode layers arranged opposite one another, between which a piezoelectric layer is arranged.
  • a piezoelectric layer is arranged opposite one another, between which a piezoelectric layer is arranged.
  • the distance between the electrode and the counter electrode and thus the capacitance of the capacitor can be set very precisely, very quickly and reproducibly.
  • the electrode, which is connected to the actuator can be arranged electrically insulated from the piezo element of the actuator.
  • the electrode which is connected to the actuator is an actuator electrode of the actuator.
  • the actuator electrode is an electrode layer of a piezo element of the actuator.
  • the design of the actuator is arbitrary. It is crucial that the piezoelectric deflection of the actuator is large enough so that a desired change in the distance between the electrodes of the capacitor can be achieved.
  • an actuator can be used which has a multiplicity of piezo elements stacked one above the other to form an actuator body.
  • the piezo elements can be glued together. This is useful, for example, for piezo elements with piezoelectric layers made of a piezoelectric polymer such as polyvinylidene difluoride (PVDF). Piezoelectric layers made of a piezoceramic material are also conceivable.
  • PVDF polyvinylidene difluoride
  • the piezoceramic material is, for example, a lead zirconate titanate (PZT) or a zinc oxide (ZnO).
  • PZT lead zirconate titanate
  • ZnO zinc oxide
  • the piezo elements with piezoelectric layers made of piezoceramic material are, for example, not glued together, but rather connected in a common sintering process to form an actuator body in a monolithic multilayer construction.
  • the actuator is a piezoelectric bending transducer.
  • a relatively low piezoelectric deflection can be achieved in the bending transducer by a relatively low control voltage. So that's enough For example, a control voltage of less than 10 V in order to cause a deflection of the bending transducer of more than 10 ⁇ m. Due to the large deflection that can be achieved, the distance between the electrode and the counterelectrode of the capacitor can be varied within a wide range. This makes it possible to change the capacitance of the capacitor over a wide range.
  • the bending transducer can be designed as a so-called bimorph.
  • a piezoelectrically active layer piezoelectric layer of the piezo element
  • a piezoelectrically inactive layer is firmly connected to a piezoelectrically inactive layer. Controlling the electrode layers of the piezo element of the bending transducer leads to piezoelectric deflection of the piezoelectrically active ones
  • the piezoelectrically inactive layer is not deflected by the activation of the electrode layers of the piezo element. Due to the firm connection between the layers, the bending transducer bends.
  • the piezoelectrically inactive layer can, for example, be a thin membrane made of silicon, to which the piezoelectrically active layer has been applied by a sputtering process.
  • a bending transducer in the form of a multimorph which has a plurality of piezoelectrically active layers which are firmly connected to one another.
  • the piezoelectrically active layers can be combined to form a single piezo element.
  • the piezoelectrically active layers together form the piezoelectric
  • Layer of the piezo element It is also conceivable that a plurality of piezo elements, each with a piezoelectrically active layer, are arranged to form a multilayer composite.
  • the electrode layers of the piezo element or the piezo elements of the bending transducer for example, different electrical fields are generated in the piezoelectrically active layers, which lead to different deflections of the piezoelectrically active layers. In this case, too, the bending transducer bends.
  • the capacitance of the capacitor can be varied within a wide range simply by changing the distance from the electrode to the counter electrode.
  • a dielectric with a relative dielectric constant of over 10 is arranged within the distance between the electrode and the counter electrode.
  • a dielectric with a dielectric constant of over 50 is preferably used.
  • the dielectric is arranged in such a way that the electrical field generated by the control of the electrode and the counterelectrode can couple into the dielectric.
  • the dielectric layer is applied directly and directly to the electrode or the counter electrode. It is also conceivable that a dielectric layer is applied to each of the two electrodes.
  • an air gap is arranged between the electrodes in addition to the dielectric layer.
  • the distance d between the electrode and the counter electrode thus corresponds to the sum of the layer thickness d ⁇ of the dielectric
  • the gap width d2 of the air gap varies. Because only the gap width of the air gap is changed, the capacitor is always characterized by a high quality regardless of the set capacity.
  • the capacitor described has at least two layers between the electrodes: a first layer with a high-dielectric material and a second layer with a low-dielectric material. While the layer thickness of the first layer is fixed with the high dielectric material, ie remains unchanged, the layer thickness of the second layer is changed with the low dielectric material. Instead of air, a further, low-dielectric material can be provided for the second layer.
  • the further, low dielectric material is, for example, a gas other than air. Vacuum is also conceivable.
  • the capacitor and the actuator are preferably arranged on a common carrier body (substrate).
  • a cover is in particular provided to protect the capacitor from environmental influences.
  • the carrier body and / or the cover are preferably designed to make electrical contact with the electrode of the capacitor, the counter electrode of the capacitor and / or to control the actuator.
  • the carrier body and the cover contain electrical for this Vias, conductor tracks and contact surfaces which are electrically conductively connected to the electrodes of the capacitor or the actuator electrodes of the actuator.
  • the carrier body and / or the cover are selected from the group consisting of semiconductor bodies, organic multilayer bodies and / or ceramic multilayer bodies.
  • Carrier body and / or cover are made of an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material can be a semiconductor material, an organic material or a ceramic material.
  • the semiconductor body is, for example, a silicon substrate.
  • the ceramic body is, for example, an aluminum oxide metallized by thin-film processes (e.g. vapor deposition) or HTCC (High Temperature Cofired Ceramics).
  • multilayer bodies are alternatively possible. A large number of passive electrical components can be integrated in the volume of the multilayer body.
  • the multilayer body can be an organic multilayer body (Multilayer Organic, MLO) or a ceramic multilayer body (Mulitlayer Cofired Ceramic, MLCC).
  • MLO Organic multilayer body
  • MLCC Ceramic multilayer body
  • a LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) ceramic is particularly suitable as a ceramic multilayer body, in which, owing to a low
  • Sealing firing temperature of the ceramic low melting and highly conductive metals such as silver and copper can be used to integrate the passive components.
  • the described capacitor with the variable capacitance is used in particular in tunable oscillators.
  • a voltage-controlled oscillator circuit is set.
  • the tunable Oscillators are used, among other things, in high-frequency and microwave technology.
  • the capacitor is preferably also used to set a frequency band of a frequency filter. Due to the possibility of being able to change a frequency band of a frequency filter by electrical control of the tunable capacitor in a wide range, the invention enables a concept of communications or mobile radio technology to be implemented, which is referred to as "software defined radio" (SDR).
  • SDR software defined radio
  • the aim of the SDR is not to implement discrete frequency bands, but frequency bands that can be changed (continuously) for communications and mobile radio technology.
  • the tunable capacitor of the present invention provides a basic building block for implementing the SDR.
  • a tunable capacitor is provided, the capacitance of which can be varied over a wide range with a high quality.
  • the capacitor is characterized by high stability.
  • the desired capacitance of the capacitor can be set reproducibly over many control cycles.
  • Figure 1 shows a section of the tunable capacitor
  • FIG. 2 shows the simulated dependence of the capacitance density of the capacitor on the distance between the electrodes of the capacitor.
  • Figures 3 and 4 show embodiments of the capacitor with a piezoelectric actuator for changing the distance between the electrodes of the capacitor.
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of a frequency filter in which the tunable capacitor is used.
  • FIG. 6 shows frequency bands of the frequency filter according to FIG. 5 as a function of the capacitance of the capacitor.
  • the capacitor 100 has an electrode 101 and a counter electrode 102 arranged at a distance 107 from the electrode 101 of the electrode 101 opposite.
  • a dielectric layer 103 is applied to the electrode 101 within the distance 107 (d).
  • the material of the dielectric layer 103 has a relative dielectric constant ( ⁇ ⁇ ) of approximately 80.
  • the layer thickness 104 (d ⁇ ) of the dielectric layer 103 is constant.
  • An air gap 105 with a variable gap width 106 (d2) is located between the dielectric layer 103 and the counter electrode 102 of the capacitor 100. By changing the gap width 106 of the air gap 105 the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 of the capacitor 100 is changed.
  • Gap width 106 (d2 in ⁇ m) of the air gap 105 or from the distance 107 (d) between the electrodes (101, 102) can be simulated. The result can be seen in FIG. 2.
  • the capacitance density is plotted logarithmically against the gap width 106 of the air gap 105. By varying the gap width 106 of the air gap 105, the capacitance of the capacitor 100 can be changed by several orders of magnitude.
  • the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 is varied with the aid of a piezoelectric actuator in the form of a piezoelectric bending transducer 8 (FIG. 3).
  • the bending transducer 8 is designed as a so-called bimorph. It consists of a piezo element with two electrode layers 10 and 11 and a piezoelectrically active layer 9a (piezoelectric layer) arranged between the electrode layers 10 and 11.
  • the piezoelectrically active layer 9a consists of a piezoceramic material.
  • a piezoelectrically inactive layer 9b is arranged between the electrode layers 10 and 11.
  • the piezoelectric layer 9a is deflected by electrical activation of the electrode layers with a specific control voltage.
  • Electrode layer 10 forms the counter electrode 102 of the capacitor 100.
  • the electrode 101 of the capacitor 100 is formed by an electrical contact surface 4a of the substrate 1. Due to the bending of the bending transducer 8, the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 changes.
  • the capacitor 100 is applied together with the bending transducer 8 on a suitable substrate 1 with vertical electrical vias 2a, 2b and 2c.
  • the plated-through holes 2a, 2b and 2c are electrically conductively connected to electrical contact surfaces 3a, 3b and 3c on a surface of the substrate 1 facing away from the bending transducer 8.
  • the plated-through holes 2a and 2c are electrically conductively connected to electrical contact surfaces 4a and 4c.
  • a dielectric layer 5 is applied over the electrical contact surface 4a, which forms the electrode 101 of the capacitor 100.
  • the relative dielectric constant of the dielectric material of layer 5 is approximately 80.
  • the lower electrode layer 10 of the bending transducer 8, which forms the counterelectrode 102 of the capacitor 8, is electrically conductively connected to the electrical via 2b.
  • the dielectric layer 5 is guided over the via 2b and provided with an opening 6.
  • the opening 6 is filled with an electrically conductive material that forms a further electrical contact surface 7.
  • This further electrical contact surface 7, which is arranged essentially coplanar with the dielectric layer 5, is with the electrode layer 10 of the bending transducer 8 O 2005/059932 connected.
  • the electrode layer 10 of the bending transducer 8 and thus the counter electrode 102 of the capacitor 100 can thus be electrically controlled via the contact surface 3b, the through-contact 2b and the further contact surface 7.
  • the structure is completed by a cover 12.
  • the cover 12 protects the capacitor 100 including the bending transducer 8 from environmental influences.
  • the cover 12 has vertical electrical plated-through holes 15b and 15c and an electrical conductor track 16 electrically connecting the plated-through holes 15b and 15c.
  • the printed conductor 16 can be arranged, for example, inside the cover 12 or on the surface of the cover 12 facing away from the bending transducer 8 the technological
  • An electrical contact surface 14b is attached to the surface of the cover 12 facing the bending transducer 8 and is electrically conductively connected to the plated-through hole 15b.
  • the electrode layer 11 of the bending transducer 8 is electrically conductively connected to the electrical contact surface 14b.
  • the via 15c is connected to the electrical contact surface 14c on the surface of the cover 12 facing the substrate 1.
  • the cover 12 and the substrate 1 are non-positively connected to one another with the aid of a connecting means 17.
  • the lanyard is an epoxy resin.
  • the epoxy resin is provided with electrically conductive particles.
  • the connecting means 17 is a solder.
  • the substrate 1 and the cover 12 are soldered together.
  • the solder connection between the contact surfaces 4c and 14c automatically ensures an electrically conductive connection.
  • the electrical activation of the electrode layers 10 and 11 causes the bending transducer 8 to bend.
  • the distance 107 between the electrode 101 and the counterelectrode 102 of the capacitor 8 is therefore not the same everywhere. However, this does not affect the functioning of the present invention.
  • the substrate 1 and also the cover 8 each consist of an LTCC multilayer ceramic.
  • methods are used which are known from semiconductor, thin-film and thick-film technology.
  • the substrate 1 with its electrical vias and electrical contact surfaces and the dielectric layer 5 is provided in a first step. Furthermore, a prefabricated bending transducer 8 is arranged over the electrical contact surface 7 on the substrate 1 in such a way that the electrode layer 10 lies opposite the contact surface 4a. By gluing or soldering the cover 12 and the
  • a cavity 13 is formed in the substrate 1, in which the bending transducer 8 is located.
  • the above described electrical Contacts established.
  • the bending transducer 8 is clamped over the contact surfaces 7 and 8 or 4c and 14c.
  • the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 of the capacitor 100 can be changed by electrically actuating the electrode layers 10 and 11 of the bending transducer 8.
  • the connecting means 17 is an epoxy resin, which is provided with electrically conductive particles and thus has a corresponding electrical conductivity.
  • the connecting means is a solder.
  • At least one bonding wire 18 is provided, which is soldered to the electrode layer 11 of the bending transducer 8 and the electrical contact surface 4c of the substrate 1.
  • the substrate 1 according to Examples 1 and 2 and / or the cover 12 according to Example 1 are formed by one or more multilayer bodies.
  • multi-layer bodies with organic polymers are used.
  • ceramic multilayer bodies are used.
  • the ceramic Multi-layer body is an LTCC ceramic.
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram 110 of such a frequency filter. Starting from this frequency filter, the dependence of the position of the frequency band on the capacitance of the capacitor 100 can be simulated, as shown in FIG. The attenuation of the frequency signal (in dB) as a function of the frequency (in GHz) is plotted.
  • a maximum of the frequency band 111 occurs at a frequency of approximately 0.9 GHz
  • the maximum of the frequency band 112 lies at a frequency of approximately 5.5 GHz when the capacitance of the capacitor 100 passes through the change in the distance between the electrodes is reduced to 0.3 pF.

Landscapes

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

The invention relates to a capacitor (100) having a variable capacitance, comprising at least one electrode (101) and at least one counter electrode (102) placed at a variable distance (107) from the electrode opposite therefrom. The capacitor is characterized in that at least one of the electrodes is connected to at least one piezoelectric actuator (8) in such a manner that the distance between the electrodes of the capacitor can be altered by electrically controlling the actuator. By altering the distance, the capacitance of the capacitor can be altered with high quality within a broad range. The capacitor is, for example, used in a voltage-controlled oscillator (VCO). The capacitor is particularly used in communications engineering or mobile radio engineering. A basic building block of the concept 'Software Defined Radio' (SDR) is provided by the capacitor.

Description

Beschreibungdescription
Kondensator mit veränderbarer Kapazität, Verfahren zum Herstellen des Kondensators und Verwendung des KondensatorsVariable capacitance capacitor, method of manufacturing the capacitor, and use of the capacitor
Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit veränderbarer Kapazität mit mindestens einer Elektrode und mindestens einer gegenüber der Elektrode in einem veränderbaren Abstand zur Elektrode angeordneten Gegenelektrode. Daneben werden ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators und eine Verwendung des Kondensators angegeben.The invention relates to a capacitor with variable capacitance with at least one electrode and at least one counter electrode arranged at a variable distance from the electrode with respect to the electrode. In addition, a method for producing the capacitor and a use of the capacitor are specified.
Ein Kondensator mit veränderbarer Kapazität (durchstimmbare Kapazität) mit hoher Güte wird beispielsweise für eine spannungsgesteuerte Oszillator-Schaltung (Voltage Controlled Oscillator, VCO) benötigt. Eine derartige Schaltung wird als Generator von Referenzfrequenzen und zum Mischen von Kanalfrequenzen und Trägerfrequenzen in der Nachrichtentechnik eingesetzt. Für eine möglichst hohe Frequenzstabilität sind verlustarme Kondensatoren mit hoherA capacitor with variable capacitance (tunable capacitance) of high quality is required, for example, for a voltage-controlled oscillator circuit (VCO). Such a circuit is used as a generator of reference frequencies and for mixing channel frequencies and carrier frequencies in communications technology. For the highest possible frequency stability, low-loss capacitors with high
Güte erforderlich, die aber gleichzeitig weit abstimmbar sein sollen, wofür im Allgemeinen ein unbefriedigender Kompromiss eingegangen werden muss. Außerdem werden abstimmbare Kondensatoren für abstimmbare Filter in der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnologie eingesetzt. Ein derartigesQuality is required, but at the same time it should be able to be widely coordinated, for which an unsatisfactory compromise must generally be made. In addition, tunable capacitors are used for tunable filters in high frequency and microwave technology. Such a thing
Frequenzfilter ist beispielsweise ein Bandpassfilter . Das Bandpassfilter ist innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes durchlässig für ein Hochfrequenzsignal (Durchlassbereich) . Das bedeutet, dass ein Dämpfungsmaß für ein Hochfrequenzsignal innerhalb dieses Frequenzbandes niedrig ist. Aus der DE 199 03 571 AI ist ein Kondensator der eingangs genannten Art bekannt. Der Kondensator verfügt über eine mit einem Silizium-Substrat fest verbundene, starre Elektrode. Der starren Elektrode gegenüber angeordnet ist eine bewegliche Gegenelektrode. Die Gegenelektrode ist als Ausleger beziehungsweise Biegebalken (Cantilever) ausgebildet. Durch elektrische Ansteuerung der Elektrode und der Gegenelektrode des Kondensators wird ein elektrisches Feld erzeugt, das dazu führt, dass die bewegliche Gegenelektrode gegen die starre Elektrode bewegt wird. Dabei verkürzt sich der Abstand zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode. Durch die Verkürzung des Abstandes erhöht sich die Kapazität des Kondensators.Frequency filter is, for example, a bandpass filter. The bandpass filter is permeable to a high-frequency signal (pass band) within a certain frequency band. This means that an attenuation measure for a high-frequency signal is low within this frequency band. From DE 199 03 571 AI a capacitor of the type mentioned is known. The capacitor has a rigid electrode which is firmly connected to a silicon substrate. A movable counter electrode is arranged opposite the rigid electrode. The counter electrode is designed as a cantilever or cantilever. By electrically controlling the electrode and the counter electrode of the capacitor, an electric field is generated, which leads to the movable counter electrode being moved against the rigid electrode. This shortens the distance between the electrode and the counter electrode. By shortening the distance, the capacitance of the capacitor increases.
Der bekannte Kondensator zeichnet sich im Vergleich zu anderen abstimmbaren Kondensatoren, beispielsweise Varaktoren (Kapazitätsdioden) , durch einen weiten Abstimmbereich der Kapazität bei gleichzeitig hoher Güte aus. Dazu wird vorzugsweise ein Ausleger aus einem eigenspannungsfreien Material verwendet. Ein derartiger Ausleger besteht beispielsweise, wie das Substrat, aus einkristallinem Silizium. Zum Herstellen des Kondensators wird auf Technologien zurückgegriffen, die im Zusammenhang mit sogenannten Microelectromechanical Systems (MEMS) bekannt sind.In comparison to other tunable capacitors, for example varactors (capacitance diodes), the known capacitor is distinguished by a wide tuning range of the capacitance with a simultaneously high quality. For this purpose, a boom made of a material free of residual stress is preferably used. Such a cantilever consists, for example, of single-crystal silicon, like the substrate. Technologies that are known in connection with so-called microelectromechanical systems (MEMS) are used to manufacture the capacitor.
Bei dem bekannten Kondensator ist eine Federsteifigkeit des Auslegers zu berücksichtigen. Dies bedeutet, dass zum Einstellen eines gewünschten Abstandes zwischen den Elektroden eine auf der Federsteifigkeit basierende, rückstellende Kraft zu überwinden ist. Dazu muss eine relativ hohe Spannung an die Elektroden angelegt werden. Alternativ dazu kann durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen die Federsteifigkeit des Auslegers vermindert werden. Beispielsweise wird dazu der Ausleger gefaltet. Auf diese Weise genügen niedrigere Spannungen, um einen bestimmten Abstand zwischen den Elektroden einzustellen.In the known capacitor, a spring stiffness of the boom must be taken into account. This means that a resetting force based on the spring stiffness has to be overcome in order to set a desired distance between the electrodes. To do this, a relatively high voltage must be applied to the electrodes. Alternatively, the Spring stiffness of the boom can be reduced. For example, the boom is folded. In this way, lower voltages are sufficient to set a certain distance between the electrodes.
Aufgrund des elektrostatischen Funktionsprinzips ist ein Kondensator nach der bekannten Art instabil, d.h. er kann nur zwischen zwei Kapazitätszuständen schalten. Sobald sich die beiden Elektroden des Kondensator durch elektrostatische Kräfte anziehen, nimmt nämlich die Kapazität zu und es fließt selbst bei konstanter Spannung zusätzliche Ladung auf die Elektroden, die die Anziehungskraft erhöht. Die Endlage der beweglichen Elektrode wird durch einen mechanischen Anschlag gebildet. Dieser kann durch aufwändige Technologie stufenweise ausgeführt sein, so dass dann auch mehrere diskrete Zustände einstellbar sind. Eine kontinuierliche Abstimmung der Kapazität ist jedoch prinzipiell nicht möglich. Darüber hinaus kann aufgrund von Materialermüdung die Federsteifigkeit des Auslegers während des Betriebs abnehmen. Als Folge davon muss im einfachsten Fall die elektrische Ansteuerspannung angepasst werden, die zum Einstellen eines bestimmten Abstandes zwischen den Elektroden angelegt wird. Die Materialermüdung kann aber auch zum kompletten Ausfall des Bauteils führen.Due to the electrostatic principle of operation, a capacitor of the known type is unstable, i.e. it can only switch between two capacitance states. As soon as the two electrodes of the capacitor are attracted by electrostatic forces, the capacitance increases and additional charge flows onto the electrodes even at constant voltage, which increases the attraction force. The end position of the movable electrode is formed by a mechanical stop. This can be carried out in stages by means of complex technology, so that several discrete states can then also be set. In principle, however, continuous capacity adjustment is not possible. In addition, due to material fatigue, the spring stiffness of the boom can decrease during operation. As a result, in the simplest case, the electrical control voltage that is applied to set a certain distance between the electrodes must be adjusted. Material fatigue can also lead to the complete failure of the component.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen in einem weiten Bereich mit einer hohen Güte abstimmbaren, zuverlässigen Kondensator anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide a reliable capacitor which can be tuned over a wide range with a high quality.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kondensator mit veränderbarer Kapazität mit mindestens einer Elektrode und mindestens einer gegenüber der Elektrode in einem veränderbaren Abstand zur Elektrode angeordneten Gegenelektrode angegeben. Der Kondensator ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden mit mindestens einem piezoelektrischen Aktor derart verbunden ist, dass durch elektrische Ansteuerung des Aktors der Abstand zwischen den Elektroden verändert werden kann .To achieve the object, a capacitor with variable capacitance is specified with at least one electrode and at least one counter electrode arranged at a variable distance from the electrode with respect to the electrode. The The capacitor is characterized in that at least one of the electrodes is connected to at least one piezoelectric actuator in such a way that the distance between the electrodes can be changed by electrical actuation of the actuator.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren zum Herstellen des Kondensators mit folgenden Verfahrensschritten angegeben: a) Bereitstellen eines Substrats mit der Elektrode des Kondensators b) Verbinden des piezoelektrischen Aktors, der die Gegenelektrode aufweist, mit dem Substrat derart, dass die Elektrode und die Gegenelektrode einander gegenüberliegend angeordnet sind und der Abstand zwischen den Elektroden durch Ansteuerung des Aktors verändert werden kann.To achieve the object, a method for producing the capacitor is also specified with the following method steps: a) providing a substrate with the electrode of the capacitor b) connecting the piezoelectric actuator, which has the counter electrode, to the substrate such that the electrode and the counter electrode are arranged opposite each other and the distance between the electrodes can be changed by controlling the actuator.
Der piezoelektrische Aktor besteht üblicherweise aus einem Piezoelement . Das Piezoelement weist mindestens zwei einander gegenüberliegend angeordnete Elektrodenschichten auf, zwischen denen eine piezoelektrische Schicht angeordnet ist. Durch elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten des Piezoelements kommt es zu einer Auslenkung der piezoelektrischen Schicht und damit zu einer Auslenkung des Piezoelements. Diese piezoelektrische Auslenkung wird in der vorliegenden Erfindung genutzt, um den Abstand zwischen derThe piezoelectric actuator usually consists of a piezo element. The piezo element has at least two electrode layers arranged opposite one another, between which a piezoelectric layer is arranged. By electrically actuating the electrode layers of the piezo element, the piezoelectric layer is deflected and thus the piezo element is deflected. This piezoelectric deflection is used in the present invention to determine the distance between the
Elektrode und der Gegenelektrode zu variieren. Dabei kann der Abstand zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode und damit die Kapazität des Kondensators sehr genau, sehr schnell und reproduzierbar eingestellt werden.Vary the electrode and the counter electrode. The distance between the electrode and the counter electrode and thus the capacitance of the capacitor can be set very precisely, very quickly and reproducibly.
Die Elektrode, die mit dem Aktor verbunden ist, kann elektrisch isoliert vom Piezoelement des Aktors angeordnet sein. Durch Bauform sowie Wahl von Material und Herstellungstechnologie von Elektrode und Gegenelektrode des Kondensators können Leistungsverluste durch die begrenzte Leitfähigkeit der Elektrodenmetalle minimiert werden. Hierdurch wird unabhängig vom Abstimmbereich eine hohe Güte des Kondensators erzielt. In einer besonderen Ausgestaltung ist die Elektrode, die mit dem Aktor verbunden ist, eine Aktorelektrode des Aktors. Die Aktorelektrode ist eine Elektrodenschicht eines Piezoelements des Aktors.The electrode, which is connected to the actuator, can be arranged electrically insulated from the piezo element of the actuator. By design and choice of material and Manufacturing technology of the electrode and counterelectrode of the capacitor can minimize power losses due to the limited conductivity of the electrode metals. As a result, a high quality of the capacitor is achieved regardless of the tuning range. In a special embodiment, the electrode which is connected to the actuator is an actuator electrode of the actuator. The actuator electrode is an electrode layer of a piezo element of the actuator.
Die Ausgestaltung des Aktors ist beliebig. Entscheidend ist, dass die piezoelektrische Auslenkung des Aktors groß genug ist, so dass eine gewünschte Änderung des Abstandes zwischen den Elektroden des Kondensators erzielt werden kann. Um eine relativ große Auslenkung zu erzielen, kann ein Aktor verwendet werden, der eine Vielzahl von übereinander zu einem Aktorkörper gestapelten Piezoelementen aufweist. Die Piezoelemente können dabei zusammengeklebt sein. Dies bietet sich beispielsweise für Piezoelemente mit piezoelektrischen Schichten aus einem piezoelektrischen Polymer wie Polyvinylidendifluorid (PVDF) an. Ebenso sind piezoelektrische Schichten aus einem piezokeramischen Material denkbar. Das piezokeramische Material ist beispielsweise ein Bleizirkonattitanat (PZT) oder ein Zinkoxid (ZnO) . Die Piezoelemente mit piezoelektrischen Schichten aus piezokeramischem Material sind beispielsweise nicht zusammengeklebt, sondern in einem gemeinsamen Sinterprozess zu einem Aktorkörper in monolithischer Vielschichtbauweise verbunden.The design of the actuator is arbitrary. It is crucial that the piezoelectric deflection of the actuator is large enough so that a desired change in the distance between the electrodes of the capacitor can be achieved. In order to achieve a relatively large deflection, an actuator can be used which has a multiplicity of piezo elements stacked one above the other to form an actuator body. The piezo elements can be glued together. This is useful, for example, for piezo elements with piezoelectric layers made of a piezoelectric polymer such as polyvinylidene difluoride (PVDF). Piezoelectric layers made of a piezoceramic material are also conceivable. The piezoceramic material is, for example, a lead zirconate titanate (PZT) or a zinc oxide (ZnO). The piezo elements with piezoelectric layers made of piezoceramic material are, for example, not glued together, but rather connected in a common sintering process to form an actuator body in a monolithic multilayer construction.
In einer besonderen Ausgestaltung ist der Aktor ein piezoelektrischer Biegewandler. Durch eine relativ geringe Ansteuerspannung kann bei dem Biegwandler ein relativ große piezoelektrische Auslenkung erzielt werden. So genügt beispielsweise eine Ansteuerspannung von unter 10 V, um eine Auslenkung des Biegewandlers von über 10 μm zu bewirken. Durch die große erzielbare Auslenkung kann der Abstand zwischen Elektrode und Gegenelektrode des Kondensators in einem weiten Bereich variiert werden. Dadurch ist es möglich, die Kapazität des Kondensators in einem weiten Bereich zu verändern .In a special embodiment, the actuator is a piezoelectric bending transducer. A relatively low piezoelectric deflection can be achieved in the bending transducer by a relatively low control voltage. So that's enough For example, a control voltage of less than 10 V in order to cause a deflection of the bending transducer of more than 10 μm. Due to the large deflection that can be achieved, the distance between the electrode and the counterelectrode of the capacitor can be varied within a wide range. This makes it possible to change the capacitance of the capacitor over a wide range.
Der Biegewandler kann als sogenannter Bimorph ausgestaltet sein. Bei einem derartigen Biegewandler ist eine piezoelektrisch aktive Schicht (piezoelektrische Schicht des Piezoelements) mit einer piezoelektrisch inaktiven Schicht fest verbunden. Durch Ansteuerung der Elektrodenschichten des Piezoelements des Biegewandlers kommt es zur piezoelektrischen Auslenkung der piezoelektrisch aktivenThe bending transducer can be designed as a so-called bimorph. In such a bending transducer, a piezoelectrically active layer (piezoelectric layer of the piezo element) is firmly connected to a piezoelectrically inactive layer. Controlling the electrode layers of the piezo element of the bending transducer leads to piezoelectric deflection of the piezoelectrically active ones
Schicht. Die piezoelektrisch inaktive Schicht wird dagegen durch die Ansteuerung der Elektrodenschichten des Piezoelements nicht ausgelenkt. Auf Grund der festen Verbindung zwischen den Schichten kommt es zu einer Verbiegung des Biegewandlers. Die piezoelektrisch inaktive Schicht kann beispielsweise eine dünne Membran aus Silizium sein, auf die die piezoelektrisch aktive Schicht durch ein Sputterverfahren aufgebracht wurde.Layer. In contrast, the piezoelectrically inactive layer is not deflected by the activation of the electrode layers of the piezo element. Due to the firm connection between the layers, the bending transducer bends. The piezoelectrically inactive layer can, for example, be a thin membrane made of silicon, to which the piezoelectrically active layer has been applied by a sputtering process.
Alternativ dazu ist auch ein Biegewandler in Form eines Multimorph denkbar, der mehrere piezoelektrisch aktive Schichten aufweist, die fest miteinander verbunden sind. Die piezoelektrisch aktiven Schichten können zu einem einzigen Piezoelement zusammengefasst sein. Die piezoelektrisch aktiven Schichten bilden zusammen die piezoelektrischeAs an alternative to this, a bending transducer in the form of a multimorph is also conceivable, which has a plurality of piezoelectrically active layers which are firmly connected to one another. The piezoelectrically active layers can be combined to form a single piezo element. The piezoelectrically active layers together form the piezoelectric
Schicht des Piezoelements. Denkbar ist auch, dass mehrere Piezoelementen mit jeweils einer piezoelektrisch aktiven Schicht zu einem Mehrschichtverbund angeordnet sind. Durch die Ansteuerung der Elektrodenschichten des Piezoelements beziehungsweise der Piezoelemente des Biegewandlers werden beispielsweise in den piezoelektrisch aktiven Schichten unterschiedliche elektrische Felder erzeugt, die zu unterschiedlichen Auslenkungen der piezoelektrisch aktiven Schichten führen. Auch in diesem Fall kommt es zu einer Verbiegung des Biegewandlers.Layer of the piezo element. It is also conceivable that a plurality of piezo elements, each with a piezoelectrically active layer, are arranged to form a multilayer composite. By the control of the electrode layers of the piezo element or the piezo elements of the bending transducer, for example, different electrical fields are generated in the piezoelectrically active layers, which lead to different deflections of the piezoelectrically active layers. In this case, too, the bending transducer bends.
Allein durch die Änderung des Abstandes von Elektrode zur Gegenelektrode kann die Kapazität des Kondensators in einem weiten Bereich variiert werden. Um diesen Bereich zu erhöhen, wird in einer besonderen Ausgestaltung innerhalb des Abstandes zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ein Dielektrikum mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von über 10 angeordnet. Vorzugsweise wird ein Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstante von über 50 verwendet.The capacitance of the capacitor can be varied within a wide range simply by changing the distance from the electrode to the counter electrode. In order to increase this area, a dielectric with a relative dielectric constant of over 10 is arranged within the distance between the electrode and the counter electrode. A dielectric with a dielectric constant of over 50 is preferably used.
Das Dielektrikum wird dabei so angeordnet, dass das elektrische Feld, das durch die Ansteuerung der Elektrode und der Gegenelektrode erzeugt wird, in das Dielektrikum einkoppeln kann. Dazu wird die dielektrische Schicht unmittelbar und direkt auf der Elektrode oder der Gegenelektrode aufgebracht. Denkbar ist auch, dass auf beiden Elektroden jeweils eine dielektrische Schicht aufgebracht ist.The dielectric is arranged in such a way that the electrical field generated by the control of the electrode and the counterelectrode can couple into the dielectric. For this purpose, the dielectric layer is applied directly and directly to the electrode or the counter electrode. It is also conceivable that a dielectric layer is applied to each of the two electrodes.
Bei den beschriebenen Ausgestaltungen ist vorzugsweise dafür gesorgt, dass neben der dielektrischen Schicht ein Luftspalt zwischen den Elektroden angeordnet ist. Der Abstand d zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode entspricht somit der Summe der Schichtdicke d^ der dielektrischenIn the embodiments described, it is preferably ensured that an air gap is arranged between the electrodes in addition to the dielectric layer. The distance d between the electrode and the counter electrode thus corresponds to the sum of the layer thickness d ^ of the dielectric
Schicht und der Spaltweite d2 des Luftspalts . Durch die elektrische Ansteuerung des Aktors wird die Spalteweite d2 des Luftspalts variiert. Dadurch, dass nur die Spaltweite des Luftspalts verändert wird, zeichnet sich der Kondensator unabhängig von der eingestellten Kapazität immer durch eine hohe Güte aus. Für die Dichte der Kapazität des Kondensators (Kapazität pro Flächeneinheit) resultiert mit der Kapazität C, der Elektrodenfläche A, der elektrischen Feldkonstante £Q und der relativen Dielektrizitätskonstante ε^ des Dielektrikums folgender Zusammenhang:Layer and the gap width d2 of the air gap. Due to the electrical control of the actuator, the gap width d2 of the air gap varies. Because only the gap width of the air gap is changed, the capacitor is always characterized by a high quality regardless of the set capacity. For the density of the capacitance of the capacitor (capacitance per unit area), the following relationship results with the capacitance C, the electrode area A, the electric field constant £ Q and the relative dielectric constant ε ^ of the dielectric:
Figure imgf000010_0001
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Der beschriebene Kondensator weist zwischen den Elektroden mindestens zwei Schichten auf: Eine erste Schicht mit einem hochdielektrischen Material und eine zweite Schicht mit einem niederdielektrischen Material. Während die Schichtdicke der ersten Schicht mit dem hochdielektrischen Material fixiert, also unverändert bleibt, wird die Schichtdicke der zweiten Schicht mit dem niederdielektrischen Material verändert. Anstelle von Luft kann für die zweite Schicht ein weiteres, niederdielektrisches Material vorgesehen sein. Das weitere, niederdielektrische Material ist beispielsweise ein von Luft verschiedenes Gas. Vakuum ist ebenfalls denkbar.The capacitor described has at least two layers between the electrodes: a first layer with a high-dielectric material and a second layer with a low-dielectric material. While the layer thickness of the first layer is fixed with the high dielectric material, ie remains unchanged, the layer thickness of the second layer is changed with the low dielectric material. Instead of air, a further, low-dielectric material can be provided for the second layer. The further, low dielectric material is, for example, a gas other than air. Vacuum is also conceivable.
Der Kondensator und der Aktor sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Trägerkörper (Substrat) angeordnet. Zum Schutz des Kondensators vor einem Umwelteinfluss ist insbesondere eine Abdeckung vorhanden. Der Trägerkörper und/oder die Abdeckung sind vorzugsweise zur elektrischen Kontaktierung der Elektrode des Kondensators, der Gegenelektrode des Kondensators und/oder zur Ansteuerung des Aktors ausgebildet. Der Trägerkörper und die Abdeckung enthalten dazu elektrische Durchkontaktierungen, Leiterbahnen und Kontaktflächen, die mit den Elektroden des Kondensators oder den Aktorelektroden des Aktors elektrisch leitend verbunden sind.The capacitor and the actuator are preferably arranged on a common carrier body (substrate). A cover is in particular provided to protect the capacitor from environmental influences. The carrier body and / or the cover are preferably designed to make electrical contact with the electrode of the capacitor, the counter electrode of the capacitor and / or to control the actuator. The carrier body and the cover contain electrical for this Vias, conductor tracks and contact surfaces which are electrically conductively connected to the electrodes of the capacitor or the actuator electrodes of the actuator.
In einer besonderen Ausgestaltung sind der Trägerkörper und/oder die Abdeckung aus der Gruppe Halbleiterkörper, organischer Mehrschichtkörper und/oder keramischer Mehrschichtkörper ausgewählt. Trägerkörper und/oder Abdeckung sind aus einem elektrisch isolierendem Material. Das elektrisch isolierende Material kann ein Halbleitermaterial, ein organisches Material oder ein keramisches Material sein. Der Halbleiterkörper ist beispielsweise ein Siliziumsubstrat. Der Keramikkörper ist beispielsweise ein durch Dünnschichtverfahren (z.B. Bedampfen) oder HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) metallisiertes Aluminiumoxid. Neben homogenen, innerlich strukturlosen Körpern sind alternativ Mehrschichtkörper möglich. Im Volumen des Mehrschichtkörpers kann eine Vielzahl von passiven elektrischen Bauelementen integriert werden. Der Mehrschichtkörper kann ein organischer Mehrschichtkörper (Multilayer Organic, MLO) oder ein keramischer Mehrschichtkörper sein (Mulitlayer Cofired Ceramic, MLCC) sein. Als keramischer Mehrschichtkörper kommt insbesondere eine LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) -Keramik in Betracht, bei der aufgrund einer niedrigenIn a particular embodiment, the carrier body and / or the cover are selected from the group consisting of semiconductor bodies, organic multilayer bodies and / or ceramic multilayer bodies. Carrier body and / or cover are made of an electrically insulating material. The electrically insulating material can be a semiconductor material, an organic material or a ceramic material. The semiconductor body is, for example, a silicon substrate. The ceramic body is, for example, an aluminum oxide metallized by thin-film processes (e.g. vapor deposition) or HTCC (High Temperature Cofired Ceramics). In addition to homogeneous, internally structureless bodies, multilayer bodies are alternatively possible. A large number of passive electrical components can be integrated in the volume of the multilayer body. The multilayer body can be an organic multilayer body (Multilayer Organic, MLO) or a ceramic multilayer body (Mulitlayer Cofired Ceramic, MLCC). A LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) ceramic is particularly suitable as a ceramic multilayer body, in which, owing to a low
Dichtbrandtemperatur der Keramik niedrig schmelzende und elektrisch hochleitfähige Metalle wie Silber und Kupfer zur Integration der passiven Bauelemente verwendet werden können.Sealing firing temperature of the ceramic low melting and highly conductive metals such as silver and copper can be used to integrate the passive components.
Der beschriebene Kondensator mit der veränderbaren Kapazität wird insbesondere in abstimmbaren Oszillatoren verwendet. Mit Hilfe des Oszillator erfolgt ein Einstellen einer spannungsgesteuerten Oszillatorschaltung. Die abstimmbaren Oszillatoren werden unter anderem in der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnologie eingesetzt .The described capacitor with the variable capacitance is used in particular in tunable oscillators. With the help of the oscillator, a voltage-controlled oscillator circuit is set. The tunable Oscillators are used, among other things, in high-frequency and microwave technology.
Vorzugsweise wird der Kondensator auch zum Einstellen eines Frequenzbandes eines Frequenzfilters verwendet. Durch die Möglichkeit, ein Frequenzband eines Frequenzfilters durch elektrische Ansteuerung des abstimmbaren Kondensators in einem weiten Bereich verändern zu können, ist mit Hilfe der Erfindung ein Konzept der Nachrichten- bzw. Mobilfunktechnik realisierbar, das als "Software Defined Radio" (SDR) bezeichnet wird. Ziel des SDR ist es, nicht diskrete Frequenzbänder, sondern beliebig (kontinuierlich) veränderbare Frequenzbänder für die Nachrichten- bzw. Mobilfunktechnik zu realisieren. Mit dem abstimmbaren Kondensator der vorliegenden Erfindung wird ein Grundbaustein zur Umsetzung des SDR zur Verfügung gestellt.The capacitor is preferably also used to set a frequency band of a frequency filter. Due to the possibility of being able to change a frequency band of a frequency filter by electrical control of the tunable capacitor in a wide range, the invention enables a concept of communications or mobile radio technology to be implemented, which is referred to as "software defined radio" (SDR). The aim of the SDR is not to implement discrete frequency bands, but frequency bands that can be changed (continuously) for communications and mobile radio technology. The tunable capacitor of the present invention provides a basic building block for implementing the SDR.
Zusammenfassend ergeben sich mit der vorliegenden Erfindung folgende wesentliche Vorteile: • Es wird ein abstimmbarer Kondensator bereitgestellt, dessen Kapazität in einem weiten Bereich mit einer hohen Güte verändert werden kann.In summary, the following significant advantages result with the present invention: A tunable capacitor is provided, the capacitance of which can be varied over a wide range with a high quality.
• Der Kondensator zeichnet sich durch eine hohe Stabilität aus. Die gewünschte Kapazität des Kondensators kann über viele Ansteuerzyklen reproduzierbar eingestellt werden.• The capacitor is characterized by high stability. The desired capacitance of the capacitor can be set reproducibly over many control cycles.
• Zum Herstellen des Kondensators kann auf bekannte Technologien zurückgegriffen werden.• Known technologies can be used to manufacture the capacitor.
• Mit Hilfe des Kondensators kann das SDR-Konzept realisiert werden.• The SDR concept can be implemented with the aid of the capacitor.
Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.The invention is explained in more detail below with the aid of several exemplary embodiments and the associated figures. The Figures are schematic and are not drawn to scale.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt des abstimmbaren KondensatorsFigure 1 shows a section of the tunable capacitor
Figur 2 zeigt die simulierte Abhängigkeit der Kapazitätsdichte des Kondensators vom Abstand der Elektroden des Kondensators .FIG. 2 shows the simulated dependence of the capacitance density of the capacitor on the distance between the electrodes of the capacitor.
Figuren 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele des Kondensators mit piezoelektrischem Aktor zur Veränderung des Abstandes zwischen den Elektroden des Kondensators.Figures 3 and 4 show embodiments of the capacitor with a piezoelectric actuator for changing the distance between the electrodes of the capacitor.
Figur 5 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Frequenzfilters, in dem der abstimmbare Kondensator eingesetzt wird.FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of a frequency filter in which the tunable capacitor is used.
Figur 6 zeigt Frequenzbänder des Frequenzfilters gemäß Figur 5 in Abhängigkeit von der Kapazität des Kondensators.FIG. 6 shows frequency bands of the frequency filter according to FIG. 5 as a function of the capacitance of the capacitor.
Die prinzipiellen Zusammenhänge, auf denen die Erfindung basiert, sind der Figur 1 zu entnehmen. Der Kondensator 100 weist eine Elektrode 101 und eine in einem Abstand 107 zur Elektrode 101 der Elektrode 101 gegenüber liegend angeordnete Gegenelektrode 102 auf. Auf der Elektrode 101 ist innerhalb des Abstandes 107 (d) eine dielektrische Schicht 103 aufgetragen. Das Material der dielektrischen Schicht 103 weist eine relative Dielektrizitätskonstante (ε^) von etwa 80 auf. Die Schichtdicke 104 (d^) der dielektrischen Schicht 103 ist konstant. Zwischen der dielektrischen Schicht 103 und der Gegenelektrode 102 des Kondensators 100 befindet sich ein Luftspalt 105 mit einer veränderbaren Spaltweite 106 (d2) • Durch die Veränderung der Spaltweite 106 des Luftspalts 105 wird der Abstand 107 zwischen der Elektrode 101 und der Gegenelektrode 102 des Kondensators 100 verändert.The basic relationships on which the invention is based can be seen in FIG. The capacitor 100 has an electrode 101 and a counter electrode 102 arranged at a distance 107 from the electrode 101 of the electrode 101 opposite. A dielectric layer 103 is applied to the electrode 101 within the distance 107 (d). The material of the dielectric layer 103 has a relative dielectric constant (ε ^) of approximately 80. The layer thickness 104 (d ^) of the dielectric layer 103 is constant. An air gap 105 with a variable gap width 106 (d2) is located between the dielectric layer 103 and the counter electrode 102 of the capacitor 100. By changing the gap width 106 of the air gap 105 the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 of the capacitor 100 is changed.
Auf der Basis der oben vorgestellten Gleichung (1) kann die Abhängigkeit der Kapazitätsdichte (C/A in pF/ m^) von derOn the basis of equation (1) presented above, the dependence of the capacitance density (C / A in pF / m ^) on the
Spaltweite 106 (d2 in μm) des Luftspalts 105 beziehungsweise vom Abstand 107 (d) zwischen den Elektroden (101, 102) simuliert werden. Das Ergebnis ist der Figur 2 zu entnehmen. Dabei ist die Kapazitätsdichte logarithmisch gegen die Spaltweite 106 des Luftspalts 105 aufgetragen. Durch die Variation der Spaltweite 106 des Luftspalts 105 kann die Kapazität des Kondensators 100 um mehrere Größenordnungen verändert werden .Gap width 106 (d2 in μm) of the air gap 105 or from the distance 107 (d) between the electrodes (101, 102) can be simulated. The result can be seen in FIG. 2. The capacitance density is plotted logarithmically against the gap width 106 of the air gap 105. By varying the gap width 106 of the air gap 105, the capacitance of the capacitor 100 can be changed by several orders of magnitude.
Beispiel 1:Example 1:
Der Abstand 107 zwischen der Elektrode 101 und der Gegenelektrode 102 wird mit Hilfe eines piezoelektrischen Aktors in Form eines piezoelektrischen Biegewandlers 8 variiert (Figur 3) . Der Biegewandler 8 ist als sogenannter Bimorph ausgestaltet. Er besteht aus einem Piezoelement mit zwei Elektrodenschichten 10 und 11 und einer zwischen den Elektrodenschichten 10 und 11 angeordneten piezoelektrisch aktiven Schicht 9a (piezoelektrische Schicht) . Die piezoelektrisch aktive Schicht 9a besteht aus einem piezokeramischen Material. Darüber hinaus ist zwischen den Elektrodenschichten 10 und 11 eine piezoelektrisch inaktive Schicht 9b angeordnet. Durch elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten mit einer bestimmten Ansteuerspannung kommt es zu einer Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 9a. Durch die feste Verbindung der piezoelektrisch aktiven Schicht 9a mit der piezoelektrisch inaktiven Schicht 9b kommt es zu einer Verbiegung des Biegewandlers 8. Die Elektrodenschicht 10 bildet die Gegenelektrode 102 des Kondensators 100. Die Elektrode 101 des Kondensators 100 wird von einer elektrischen Kontaktfläche 4a des Substrats 1 gebildet. Aufgrund der Verbiegung des Biegewandlers 8 ändert sich der Abstand 107 zwischen der Elektrode 101 und der Gegenelektrode 102.The distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 is varied with the aid of a piezoelectric actuator in the form of a piezoelectric bending transducer 8 (FIG. 3). The bending transducer 8 is designed as a so-called bimorph. It consists of a piezo element with two electrode layers 10 and 11 and a piezoelectrically active layer 9a (piezoelectric layer) arranged between the electrode layers 10 and 11. The piezoelectrically active layer 9a consists of a piezoceramic material. In addition, a piezoelectrically inactive layer 9b is arranged between the electrode layers 10 and 11. The piezoelectric layer 9a is deflected by electrical activation of the electrode layers with a specific control voltage. Due to the firm connection of the piezoelectrically active layer 9a to the piezoelectrically inactive layer 9b, the bending transducer 8 is bent Electrode layer 10 forms the counter electrode 102 of the capacitor 100. The electrode 101 of the capacitor 100 is formed by an electrical contact surface 4a of the substrate 1. Due to the bending of the bending transducer 8, the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 changes.
Der Kondensator 100 ist zusammen mit dem Biegewandler 8 auf einem geeigneten Substrat 1 mit vertikalen elektrischen Durchkontaktierungen (Vias) 2a, 2b und 2c aufgebracht. Die Durchkontaktierungen 2a, 2b und 2c sind auf einer dem Biegewandler 8 abgekehrten Oberfläche des Substrats 1 mit elektrischen Kontaktflächen 3a, 3b und 3c elektrisch leitend verbunden. Auf einer dem Biegewandler 8 zugekehrten Oberfläche des Substrats 1 sind die Durchkontaktierungen 2a und 2c mit elektrischen Kontaktflächen 4a und 4c elektrisch leitend verbunden.The capacitor 100 is applied together with the bending transducer 8 on a suitable substrate 1 with vertical electrical vias 2a, 2b and 2c. The plated-through holes 2a, 2b and 2c are electrically conductively connected to electrical contact surfaces 3a, 3b and 3c on a surface of the substrate 1 facing away from the bending transducer 8. On a surface of the substrate 1 facing the bending transducer 8, the plated-through holes 2a and 2c are electrically conductively connected to electrical contact surfaces 4a and 4c.
Über der elektrischen Kontaktfläche 4a, die die Elektrode 101 des Kondensators 100 bildet, ist eine dielektrische Schicht 5 aufgebracht. Die relative Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials der Schicht 5 beträgt etwa 80.A dielectric layer 5 is applied over the electrical contact surface 4a, which forms the electrode 101 of the capacitor 100. The relative dielectric constant of the dielectric material of layer 5 is approximately 80.
Die untere Elektrodenschicht 10 des Biegewandlers 8, die die Gegenelektrode 102 des Kondensators 8 bildet, ist mit der elektrischen Durchkontaktierung 2b elektrisch leitend verbunden. Dazu ist die dielektrische Schicht 5 über die Durchkontaktierung 2b hinweg geführt und mit einer Öffnung 6 versehen. Die Öffnung 6 ist mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt, das eine weitere elektrische Kontaktfläche 7 bildet. Diese weitere elektrische Kontaktfläche 7, die zur dielektrischen Schicht 5 im Wesentlichen coplanar angeordnet ist, ist mit der Elektrodenschicht 10 des Biegewandlers 8 O 2005/059932 verbunden. Somit kann die Elektrodenschicht 10 des Biegewandlers 8 und damit die Gegenelektrode 102 des Kondensators 100 über die Kontaktfläche 3b, die Durchkontaktierung 2b und die weitere Kontaktfläche 7 elektrisch angesteuert werden.The lower electrode layer 10 of the bending transducer 8, which forms the counterelectrode 102 of the capacitor 8, is electrically conductively connected to the electrical via 2b. For this purpose, the dielectric layer 5 is guided over the via 2b and provided with an opening 6. The opening 6 is filled with an electrically conductive material that forms a further electrical contact surface 7. This further electrical contact surface 7, which is arranged essentially coplanar with the dielectric layer 5, is with the electrode layer 10 of the bending transducer 8 O 2005/059932 connected. The electrode layer 10 of the bending transducer 8 and thus the counter electrode 102 of the capacitor 100 can thus be electrically controlled via the contact surface 3b, the through-contact 2b and the further contact surface 7.
Komplettiert wird der Aufbau durch eine Abdeckung 12. Durch die Abdeckung 12 wird der Kondensator 100 inklusive Biegewandler 8 vor Umwelteinflüssen geschützt. Die Abdeckung 12 verfügt über vertikale elektrische Durchkontaktierungen 15b und 15c und eine die Durchkontaktierungen 15b und 15c elektrisch leitend verbindende elektrische Leiterbahn 16. Die Leiterbahn 16 kann beispielsweise im Inneren der Abdeckung 12 oder auf der dem Biegewandler 8 abgewandten Oberfläche der Abdeckung 12 angeordnet sein, um die technologischeThe structure is completed by a cover 12. The cover 12 protects the capacitor 100 including the bending transducer 8 from environmental influences. The cover 12 has vertical electrical plated-through holes 15b and 15c and an electrical conductor track 16 electrically connecting the plated-through holes 15b and 15c. The printed conductor 16 can be arranged, for example, inside the cover 12 or on the surface of the cover 12 facing away from the bending transducer 8 the technological
Herstellung zu vereinfachen. Auf der dem Biegewandler 8 zugekehrten Oberfläche der Abdeckung 12 ist eine elektrische Kontaktfläche 14b angebracht, die mit der Durchkontaktierung 15b elektrisch leitend verbunden ist. Darüber hinaus ist die Elektrodenschicht 11 des Biegewandlers 8 mit der elektrischen Kontaktfläche 14b elektrisch leitend verbunden.Simplify manufacturing. An electrical contact surface 14b is attached to the surface of the cover 12 facing the bending transducer 8 and is electrically conductively connected to the plated-through hole 15b. In addition, the electrode layer 11 of the bending transducer 8 is electrically conductively connected to the electrical contact surface 14b.
Die Durchkontaktierung 15c ist an der dem Substrat 1 zugekehrten Oberfläche der Abdeckung 12 mit der elektrischen Kontaktfläche 14c verbunden.The via 15c is connected to the electrical contact surface 14c on the surface of the cover 12 facing the substrate 1.
Die Abdeckung 12 und das Substrat 1 sind mit Hilfe eines Verbindungsmittels 17 miteinander kraftschlüssig verbunden. Das Verbindungsmittel ist ein Epoxidharz. Im Bereich der Kontaktfläche 4c des Substrats 1 und der Kontaktfläche 14c der Abdeckung ist das Epoxidharz mit elektrisch leitenden Partikeln versehen. Dadurch kann die Elektrodenschicht 11 des Biegewandlers über die Kontaktflächen 3c, 4c, 14c und 14b, die Durchkontaktierungen 2c, 15c und 15b und die Leiterbahn 16 elektrisch angesteuert werden.The cover 12 and the substrate 1 are non-positively connected to one another with the aid of a connecting means 17. The lanyard is an epoxy resin. In the area of the contact surface 4c of the substrate 1 and the contact surface 14c of the cover, the epoxy resin is provided with electrically conductive particles. As a result, the electrode layer 11 of the bending transducer can be moved over the contact surfaces 3c, 4c, 14c and 14b, the plated-through holes 2c, 15c and 15b and the conductor track 16 are electrically controlled.
Alternativ zum Epoxidharz ist das Verbindungsmittel 17 ein Lot. Das Substrat 1 und die Abdeckung 12 miteinander verlötet. Durch die Lotverbindung zwischen der Kontaktflächen 4c und 14c ist automatisch für eine elektrisch leitende Verbindung gesorgt.As an alternative to the epoxy resin, the connecting means 17 is a solder. The substrate 1 and the cover 12 are soldered together. The solder connection between the contact surfaces 4c and 14c automatically ensures an electrically conductive connection.
Wie in der Figur 3 angedeutet, kommt es durch die elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten 10 und 11 zu einer Verbiegung des Biegewandlers 8. Somit ist der Abstand 107 zwischen der Elektrode 101 und der Gegenelektrode 102 des Kondensators 8 nicht überall gleich. Dies beeinträchtigt aber die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung nicht.As indicated in FIG. 3, the electrical activation of the electrode layers 10 and 11 causes the bending transducer 8 to bend. The distance 107 between the electrode 101 and the counterelectrode 102 of the capacitor 8 is therefore not the same everywhere. However, this does not affect the functioning of the present invention.
Das Substrat 1 und auch die Abdeckung 8 bestehen jeweils aus einer LTCC-Mehrlagen-Keramik. Zum Strukturieren des Substrats 1 und der Abdeckung 8 wird auf Verfahren zurückgegriffen, die aus der Halbleiter, der Dünnschicht- und der Dickschichttechnologie bekannt sind.The substrate 1 and also the cover 8 each consist of an LTCC multilayer ceramic. For structuring the substrate 1 and the cover 8, methods are used which are known from semiconductor, thin-film and thick-film technology.
Zum Herstellen des Kondensators 8 wird in einem ersten Schritt das Substrat 1 mit seinen elektrischen Durchkontaktierungen und elektrischen Kontaktflächen und der dielektrischen Schicht 5 bereitgestellt. Im Weiteren wird ein vorgefertigter Biegewandler 8 über der elektrische Kontaktfläche 7 an das Substrat 1 derart angeordnet, dass die Elektrodenschicht 10 der Kontaktfläche 4a gegenüberliegt. Durch Verkleben oder Verlöten der Abdeckung 12 und desTo manufacture the capacitor 8, the substrate 1 with its electrical vias and electrical contact surfaces and the dielectric layer 5 is provided in a first step. Furthermore, a prefabricated bending transducer 8 is arranged over the electrical contact surface 7 on the substrate 1 in such a way that the electrode layer 10 lies opposite the contact surface 4a. By gluing or soldering the cover 12 and the
Substrats 1 wird ein Hohlraum 13 gebildet, in dem sich der Biegewandler 8 befindet. Beim Verbinden der Abdeckung 12 und des Substrats 1 werden die oben beschriebenen elektrischen Kontakte hergestellt. Darüber hinaus wird dafür gesorgt, dass der Biegewandler 8 über die Kontaktflächen 7 und 8 beziehungsweise 4c und 14c eingespannt wird. Dadurch kann durch elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten 10 und 11 des Biegewandlers 8 der Abstand 107 zwischen der Elektrode 101 und der Gegenelektrode 102 des Kondensators 100 verändert werden.A cavity 13 is formed in the substrate 1, in which the bending transducer 8 is located. When connecting the cover 12 and the substrate 1, the above described electrical Contacts established. In addition, it is ensured that the bending transducer 8 is clamped over the contact surfaces 7 and 8 or 4c and 14c. As a result, the distance 107 between the electrode 101 and the counter electrode 102 of the capacitor 100 can be changed by electrically actuating the electrode layers 10 and 11 of the bending transducer 8.
Beispiel 2:Example 2:
Im Unterschied zum oben beschriebenen Beispiel ist keine Abdeckung 12 vorgesehen (Figur 4) . Der Biegewandler 8 wird mit Hilfe des Verbindungsmittels 17 auf der mit der Durchkontaktierung 2b verbundenen Kontaktfläche 4b des Substrats 1 befestigt. In einer ersten Ausführungsform ist das Verbindungsmittel 17 ein Epoxidharz, das mit elektrisch leitenden Partikeln versehen ist und somit eine entsprechende elektrische Leitfähigkeit aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungsmittel ein Lot.In contrast to the example described above, no cover 12 is provided (FIG. 4). The bending transducer 8 is fastened with the aid of the connecting means 17 on the contact surface 4b of the substrate 1 connected to the via 2b. In a first embodiment, the connecting means 17 is an epoxy resin, which is provided with electrically conductive particles and thus has a corresponding electrical conductivity. According to a further embodiment, the connecting means is a solder.
Zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschicht 11 des Biegewandlers 8 ist mindestens ein Bonddraht 18 vorgesehen, der mit der Elektrodenschicht 11 des Biegewandlers 8 und der elektrischen Kontaktfläche 4c des Substrats 1 verlötet ist.For electrical contacting of the electrode layer 11 of the bending transducer 8, at least one bonding wire 18 is provided, which is soldered to the electrode layer 11 of the bending transducer 8 and the electrical contact surface 4c of the substrate 1.
Beispiel 3:Example 3:
Das Substrat 1 gemäß der Beispiele 1 und 2 und/oder die Abdeckung 12 gemäß Beispiel 1 werden von einem oder mehreren Mehrschichtkörpern gebildet. In einer ersten Ausführungsform werden dabei Mehrschichtkörper mit organischen Polymeren verwendet. In einer dazu alternativen Ausführungsform werden keramische Mehrschichtkörper verwendet. Der keramische Mehrschichtkörper ist eine LTCC-Keramik. Im Volumen eines solchen Substrats 1 bzw. einer solchen Abdeckung 12 kann eine Vielzahl von weiteren passiven Bauelementen bis hin zu kompletten elektrischen Schaltungen, beispielsweise Bandpassfiltern integriert werden.The substrate 1 according to Examples 1 and 2 and / or the cover 12 according to Example 1 are formed by one or more multilayer bodies. In a first embodiment, multi-layer bodies with organic polymers are used. In an alternative embodiment, ceramic multilayer bodies are used. The ceramic Multi-layer body is an LTCC ceramic. In the volume of such a substrate 1 or of such a cover 12, a large number of further passive components up to complete electrical circuits, for example bandpass filters, can be integrated.
Die beschriebenen abstimmbaren Kondensatoren werden beispielsweise zum Einstellen eines Frequenzbandes eines Frequenzfilters verwendet. Figur 5 zeigt ein Ersatzschaltbild 110 eines solchen Frequenzfilters. Ausgehend von diesem Frequenzfilter kann die Abhängigkeit der Lage des Frequenzbandes von der Kapazität des Kondensators 100 simuliert werden, wie es in Figur 6 dargestellt ist. Aufgetragen ist dabei die Abschwächung des Frequenzsignals (in dB) als Funktion der Frequenz (in GHz) . Während bei einer Kapazität des Kondensators 100 von etwa 15 pF ein Maximum des Frequenzbandes 111 bei einer Frequenz von etwa 0,9 GHz auftritt, liegt das Maximum des Frequenzbandes 112 bei einer Frequenz von etwa 5,5 GHz, wenn die Kapazität des Kondensators 100 durch die Veränderung des Abstandes der Elektroden auf 0,3 pF reduziert wird. The tunable capacitors described are used, for example, to set a frequency band of a frequency filter. FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram 110 of such a frequency filter. Starting from this frequency filter, the dependence of the position of the frequency band on the capacitance of the capacitor 100 can be simulated, as shown in FIG. The attenuation of the frequency signal (in dB) as a function of the frequency (in GHz) is plotted. While at a capacitance of the capacitor 100 of approximately 15 pF, a maximum of the frequency band 111 occurs at a frequency of approximately 0.9 GHz, the maximum of the frequency band 112 lies at a frequency of approximately 5.5 GHz when the capacitance of the capacitor 100 passes through the change in the distance between the electrodes is reduced to 0.3 pF.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kondensator (100) mit veränderbarer Kapazität mit mindestens einer Elektrode (4a, 10, 101, 102) und - mindestens einer gegenüber der Elektrode (4a, 10, 101, 102) in einem veränderbaren Abstand (107) zur Elektrode (4a, 10, 101, 102) angeordneten Gegenelektrode (10, 4a, 102, 101), dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens eine der Elektroden 4a, 10, 101, 102) mit mindestens einem piezoelektrischen Aktor (8) derart verbunden ist, dass durch elektrische Ansteuerung des Aktors (8) der Abstand (107) zwischen den Elektroden (4a, 10, 101, 102) verändert werden kann.1. capacitor (100) with variable capacitance with at least one electrode (4a, 10, 101, 102) and - at least one with respect to the electrode (4a, 10, 101, 102) at a variable distance (107) from the electrode (4a, 10, 101, 102) arranged counter electrode (10, 4a, 102, 101), characterized in that - at least one of the electrodes 4a, 10, 101, 102) is connected to at least one piezoelectric actuator (8) in such a way that by electrical Control of the actuator (8), the distance (107) between the electrodes (4a, 10, 101, 102) can be changed.
2. Kondensator nach Anspruch 1, wobei die Elektrode (10) die mit dem Aktor (8) verbunden ist, eine Aktorelektrode des Aktors (8) ist.2. The capacitor of claim 1, wherein the electrode (10) which is connected to the actuator (8) is an actuator electrode of the actuator (8).
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aktor (8) ein piezoelektrischer Biegewandler ist.3. A capacitor according to claim 1 or 2, wherein the actuator (8) is a piezoelectric bending transducer.
4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei innerhalb des Abstands (107) zwischen den Elektroden (4, 10, 101 ,102) ein Dielektrikum mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von über 10 angeordnet ist.4. A capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein a dielectric with a relative dielectric constant of over 10 is arranged within the distance (107) between the electrodes (4, 10, 101, 102).
5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kondensator (100) und der Aktor (8) auf einem gemeinsamen Trägerkörper (1) angeordnet sind.5. Capacitor according to one of claims 1 to 4, wherein the capacitor (100) and the actuator (8) are arranged on a common carrier body (1).
6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Abdeckung (12) zum Schutz des Kondensators (100) und/oder des Aktors (8) vor einem Umwelteinfluss vorhanden ist.6. A capacitor according to any one of claims 1 to 5, wherein a cover (12) for protecting the capacitor (100) and / or the actuator (8) is present before an environmental influence.
7. Kondensator nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Trägerkörper (1) und/oder die Abdeckung (12) zur elektrischen Kontaktierung der Elektrode (101) des Kondensators (100) , der Gegenelektrode (102) des Kondensators (100) und/oder zur Ansteuerung des Aktors (8) ausgebildet sind.7. A capacitor according to claim 5 or 6, wherein the carrier body (1) and / or the cover (12) for electrically contacting the electrode (101) of the capacitor (100), the counter electrode (102) of the capacitor (100) and / or are designed to control the actuator (8).
8. Kondensator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Trägerkörper (1) und/oder die Abdeckung (12) aus der Gruppe Halbleiterkörper, organischer Mehrschichtkörper und/oder keramischer Mehrschichtkörper ausgewählt sind.8. Capacitor according to one of claims 5 to 7, wherein the carrier body (1) and / or the cover (12) are selected from the group of semiconductor bodies, organic multilayer bodies and / or ceramic multilayer bodies.
9. Verfahren zum Herstellen des Kondensators nach einem der Anspruch 1 bis 8 mit den Verfahrensschritten: a) Bereitstellen eines Substrats (1) mit der Elektrode (4a) des Kondensators (100) und b) Verbinden des piezoelektrischen Aktors (8) , der die Gegenelektrode (19) des Kondensators (100) aufweist, mit dem Substrat (1) derart, dass die Elektrode (4a) und die Gegenelektrode (10) einander gegenüberliegend angeordnet sind und der Abstand (107) zwischen den Elektroden durch Ansteuerung des Aktors (8) verändert werden kann.9. The method for producing the capacitor according to one of claims 1 to 8 with the method steps: a) providing a substrate (1) with the electrode (4a) of the capacitor (100) and b) connecting the piezoelectric actuator (8), the Counter electrode (19) of the capacitor (100) with the substrate (1) such that the electrode (4a) and the counter electrode (10) are arranged opposite one another and the distance (107) between the electrodes by controlling the actuator (8 ) can be changed.
10. Verwendung des Kondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Einstellen einer eines Frequenzbandes eine Frequenzfilters .10. Use of the capacitor according to one of claims 1 to 8 for setting a frequency band of a frequency filter.
11. Verwendung des Kondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Einstellen einer spannungsgesteuerten OszillatorSchaltung. 11. Use of the capacitor according to one of claims 1 to 8 for setting a voltage-controlled oscillator circuit.
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