JP2006286805A - 可変インダクタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の可変インダクタX1は、コイル部12aおよび当該コイル部12aと電気的に接続された一対の端子部12b,12cを有する通電部12と、コイル部12aに対して進退動可能な導電部材33と、を備える。本可変インダクタX1では、コイル部12aと導電部材33との間の離隔距離d1が短いほど、一対の端子部12b,12c間のインダクタンスは小さく、離隔距離d1が長いほど、一対の端子部12b,12c間のインダクタンスは大きい。
【選択図】 図1
Description
μmである。また、コイル部12aと導電膜33の間の離隔距離d1は、可動梁部32が自然状態(可動されていない状態)にあるときには例えば0.2〜2μmである。このような導電膜33の厚さは例えば1〜10μmである。駆動電極34は、可動梁部32における他方の面上に図6に示すようにパターン形成されており、第2固定構造部20の駆動電極23に対向する。駆動電極23,34間の離隔距離d2は、可動梁部32が自然状態にあるときには例えば20〜60μmである。端子部35は、駆動電極34と同じ側において可動梁部32上および接合端部31A上にわたって図6に示すようにパターン形成されており、駆動電極34と電気的に接続されている。また、端子部35は、図2に示すように、第2固定構造部20の接合端部21Aの退避部21aを通過するように延びている。このような端子部35は、所定の配線(図示略)を介してグラウンド接続されている。接合端部31A,31Bおよび可動梁部32は、所定の絶縁材料よりなる。導電膜33は、例えば、Al,Cu,Au,Niなどよりなる。駆動電極34および端子部35は、各々、所定の導電材料よりなる。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、上述の可変インダクタX1において次の条件を採用したものに相当する。コイル部12aについて、構成材料はCu、導線幅は10μm、導線厚さは5μm、導線間距離は10μm、巻数は3と3/4、図3に示す長さL1は240μm、図3に示す長さL2は100μmである。導電膜33について、構成材料はAl、厚さは5μm、外郭形状は正方形で一辺の長さは2500μmである。導電膜33の中央にコイル部12aは対向する。コイル部12aと導電膜33の間の離隔距離d1は、可動梁部32が自然状態(可動されていない状態)にあるときには1μmである。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,1.8GHz,3.2GHz,5.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d1を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。その結果を図17のグラフに示す。また、インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図18のグラフに示す(変化率ΔLs[%]とは、最短離隔距離におけるインダクタンスに対するインダクタンス変化量の割合である)。図17のグラフでは、横軸にて離隔距離d1を表し、縦軸にてインダクタンスLsを表す(後出の図19,21においても同様である)。また、図17のグラフでは、周波数が1.0GHz、1.8GHz、3.2GHz、5.6GHz、10GHzであるときのプロットを、各々○、×、△、□、●で表す(後出の図18〜22のグラフにおいても同様である)。一方、図18のグラフでは、横軸にて離隔距離d1を表し、縦軸にて変化率ΔLsを表す(後出の図20,22においても同様である)。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、導電膜33の厚さを5μmに代えて1μmとした以外は、可変インダクタX1において実施例1の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,1.8GHz,3.2GHz,5.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d1を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。その結果を図19のグラフに示す。また、インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図20のグラフに示す。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、導電膜33の厚さを5μmに代えて0.2μmとした以外は、可変インダクタX1において実施例1の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,1.8GHz,3.2GHz,5.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d1を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。その結果を図21のグラフに示す。また、インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図22のグラフに示す。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、上述の可変インダクタX1において次の条件を採用したものに相当する。コイル部12aについて、構成材料はCu、導線幅は10μm、導線厚さは5μm、導線間距離は10μm、巻数は3と3/4、図3に示す長さL1は240μm、図3に示す長さL2は100μmである。導電膜33について、構成材料はCu、厚さは0.2μm、外郭形状は正方形で一辺の長さは2500μmである。導電膜33の中央にコイル部12aは対向する。コイル部12aと導電膜33の間の離隔距離d1は、可動梁部32が自然状態(可動されていない状態)にあるときには0.2μmである。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,1.6GHz,2.5GHz,4.0GHz,6.3GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d1を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。離隔距離d10.2μmでのインダクタンスLsに対する、離隔距離d150μmでのインダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を、図23のグラフにプロットする。図23のグラフでは、横軸にて導電膜厚さ[μm]を表し、縦軸にて上述の変化率ΔLsを表す。また、図23のグラフでは、周波数が1.0GHz、1.6GHz、2.5GHz、4.0GHz、6.3GHz、10GHzであるときのプロットを、各々○、×、△、◆、□、●で表す。本実施例についての各プロットの横軸座標は0.2である。加えて、図23のグラフには、Cu膜(導電膜33)に生ずる誘導電流についての各周波数(1.0GHz、1.6GHz、2.5GHz、4.0GHz、6.3GHz、10GHz)における表皮深さ(理論計算で求めた)を一点鎖線の横軸座標位置で表す。最も左の一点鎖線は1.0GHz、左から2番目の一点鎖線は1.6GHz、左から3番目の一点鎖線は2.5GHz、左から4番目の一点鎖線は4.0GHz、右から2番目の一点鎖線は6.3GHz、最も右の一点鎖線は10GHzを表すためのものである。
〔可変インダクタの構成〕
実施例5〜13の可変インダクタは、導電膜33の厚さを5μmに代えて0.4μm(実施例5)、0.6μm(実施例6)、0.8μm(実施例7)、1.0μm(実施例8)、1.2μm(実施例9)、1.4μm(実施例10)、1.6μm(実施例11)、1.8μm(実施例12)、または2.0μm(実施例13)とした以外は、可変インダクタX1において実施例4の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。
実施例5〜13の各可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,1.6GHz,2.5GHz,4.0GHz,6.3GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d1を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。離隔距離d10.2μmでのインダクタンスLsに対する、離隔距離d150μmでのインダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を、図23のグラフにプロットする。例えば実施例5についての各プロットの横軸座標は0.4であり、例えば実施例10についての各プロットの横軸座標は1.4である。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、上述の可変インダクタX2において次の条件を採用したものに相当する。コイル部12aについて、構成材料はCu、導線幅は10μm、導線厚さは5μm、導線間距離は10μm、巻数は3と3/4、長さL1(第1の実施形態に関して図3に示す)は240μm、長さL2(第1の実施形態に関して図3に示す)は100μmである。導電膜43について、構成材料はAl、厚さは0.8μm、外郭形状は正方形で一辺の長さは2500μmである。導電膜43の中央にコイル部12aは対向する。コイル部12aの面内方向における導電膜43の外端位置とコイル部12aの外端位置との図12および図13に示す距離L4は1130μmである。コイル部12aの面内方向における導電膜43の内端位置とコイル部12aの内端位置との図13に示す距離L5は10μmである。コイル部12aと導電膜43の間の離隔距離d3は、可動梁部42が自然状態(可動されていない状態)にあるときには1μmである。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,2.2GHz,4.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d3を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図24のグラフに示す。図24のグラフでは、横軸にて離隔距離d3を表し、縦軸にて変化率ΔLsを表す(後出の図25〜32のグラフにおいても同様である)。また、図24のグラフでは、周波数が1.0GHz、2.2GHz、4.6GHz、10GHzであるときのプロットを、各々●、□、△、×で表す(後出の図25〜29のグラフにおいても同様である)。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、上述の可変インダクタX2において次の条件を採用したものに相当する。コイル部12aについて、構成材料はCu、導線幅は10μm、導線厚さは5μm、導線間距離は10μm、巻数は3と3/4、長さL1(第1の実施形態に関して図3に示す)は240μm、長さL2(第1の実施形態に関して図3に示す)は100μmである。導電膜43について、構成材料はAl、厚さは5μm、外郭形状は正方形で一辺の長さは260μmである。導電膜43の中央にコイル部12aは対向する。コイル部12aの面内方向における導電膜43の外端位置とコイル部12aの外端位置との図12および図13に示す距離L4は10μmである。コイル部12aの面内方向における導電膜43の内端位置とコイル部12aの内端位置との図13に示す距離L5は10μmである。コイル部12aと導電膜43の間の離隔距離d3は、可動梁部42が自然状態(可動されていない状態)にあるときには1μmである。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,2.2GHz,4.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d3を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図25のグラフに示す。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、図12および図13に示す距離L4を10μmに代えて0μmとした以外は、可変インダクタX2において実施例15の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,2.2GHz,4.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d3を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図26のグラフに示す。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、図12および図13に示す距離L4を10μmに代えて−10μmとした以外は、可変インダクタX2において実施例15の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。本可変インダクタでは、コイル部の外端側の一部は導電膜に対向しない。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,2.2GHz,4.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d3を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図27のグラフに示す。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、図13に示す距離L5を10μmに代えて0μmとした以外は、可変インダクタX2において実施例15の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,2.2GHz,4.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d3を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図28のグラフに示す。
〔可変インダクタの構成〕
本実施例の可変インダクタは、図13に示す距離L5を10μmに代えて−10μmとした以外は、可変インダクタX2において実施例15の可変インダクタと同一の条件を採用したものに相当する。本可変インダクタでは、コイル部の内端側の一部は導電膜に対向しない。
本実施例の可変インダクタにおいて、所定周波数(1.0GHz,2.2GHz,4.6GHz,10GHz)の交流電流をコイル部12aに流した状態にて離隔距離d3を変化させ、インダクタンスLs[nH]の変化を調べた。インダクタンスLsの変化率ΔLs[%]を図29のグラフに示す。
図17,19,21のグラフ(実施例1〜3)からは、離隔距離d1が長いほどインダクタンスLsは大きいことが判る。図18,20,22のグラフ(実施例1〜3)からは、コイル部12aを流れる交流電流の周波数が高いほど、インダクタンスの変化率ΔLsは大きいことが判る。例えば、周波数が10GHzである場合には、400%もの変化率ΔLsが得られる場合があることが判る。また、図20のグラフ(実施例2)と図22のグラフ(実施例3)とを比較すると、導電膜33がより厚い実施例2の可変インダクタにおいては、導電膜33がより薄い実施例3の可変インダクタにおけるよりも、特に低周波領域での変化率ΔLsが大きい傾向にある。これは、実施例2における導電膜33(Al膜)は、誘導電流についての低周波領域における表皮深さ程度またはそれ以上の充分な厚さを有するのに対し、実施例3における導電膜33(Al膜)は充分な厚さを有さないためであると考えられる。
10,50 第1固定構造部
11,51 ベース基板
12,52 通電部
12a,52a コイル部
12b,12c,52b,52c 端子部
20 第2固定構造部
21A,21B,31A,31B,41A,41B,61A,61B 接合端部
22 固定梁部
23,34,44,64 駆動電極
30,40,60 可動構造部
32 可動梁部
33,43,63 導電膜
d1,d2,d3,d4,d5,d6 離隔距離
Claims (9)
- コイル部および当該コイル部と電気的に接続された一対の端子部を有する通電部と、
前記コイル部に対して進退動可能な導電部材と、を備え、
前記コイル部と前記導電部材との間の離隔距離が短いほど、前記一対の端子部間のインダクタンスは小さく、前記離隔距離が長いほど、前記一対の端子部間のインダクタンスは大きい、可変インダクタ。 - 前記コイル部は平面渦巻コイルにより構成され、前記導電部材は、前記平面渦巻コイルの厚さ方向に当該平面渦巻コイルとは離隔し且つ当該平面渦巻コイルに対向する導電膜または導電板である、請求項1に記載の可変インダクタ。
- 前記導電部材は、前記平面渦巻コイルの面内方向において当該平面渦巻コイル以上に広がる、請求項2に記載の可変インダクタ。
- 前記平面渦巻コイルは中央開口部を有し、前記導電部材は、前記中央開口部に対応した箇所に開口部を有する、請求項2または3に記載の可変インダクタ。
- 前記導電部材の前記開口部は、前記平面渦巻コイルの面内方向において当該平面渦巻コイルの前記中央開口部以内に位置する、請求項4に記載の可変インダクタ。
- 前記平面渦巻コイルは中央開口部を有し、前記導電部材上において前記中央開口部に対応する箇所には凸部が設けられている、請求項1から3のいずれか一つに記載の可変インダクタ。
- 前記凸部は導電材料または誘電材料よりなる、請求項6に記載の可変インダクタ。
- 前記導電部材は、利用周波数帯域における最低周波数にて当該導電部材に生ずる誘導電流の表皮深さ以上の厚さを有する、請求項1から7のいずれか一つに記載の可変インダクタ。
- 前記コイル部は、Au、Cu、Al、またはNiよりなる、請求項1から8のいずれか一つに記載の可変インダクタ。
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