JP2008543099A

JP2008543099A - 可変のキャパシタンスを備えたコンデンサ及び該コンデンサの製造方法

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Publication number: JP2008543099A
Application number: JP2008515183A
Authority: JP
Inventors: アル−アハマドマハムード; マッツリヒャルト; メンナールート; ヴァルターシュテフェン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2008-11-27
Also published as: DE102005026203A1; WO2006131461A1; US20090091874A1; DE102005026203B4; EP1889267A1

Abstract

本発明は、少なくとも１つの電極（１１）と、該電極に対して可変の間隔（１３）で配設される少なくとも１つの対向電極（１２）とを有する可変のキャパシタンスを備えたコンデンサ（１０）が提案される。このコンデンサ（１０）は、電極（１１，１２）と対向電極（１２，１１）の間の間隔の範囲内で少なくとも１つの電極（１１，１２）の電極表面（１１１，１２１）上に、電極表面（１１１，１２１）の表面粗さ（１１３）を補償調整する誘電性の成形材料を有する少なくとも１つの誘電成形部（１５）が設けられていることを特徴としている。

Description

本発明は少なくとも１つの電極と、該電極に対して可変の間隔で配設される少なくとも１つの対向電極とを有するコンデンサに関する。またその他に本発明は該コンデンサを製造するための方法並びに該コンデンサの適用にも関している。

背景技術
可変のキャパシタンス（調整可能なキャパシタンス）を有している高い品質を備えたコンデンサは例えば電圧制御発振器（VCO）に対して必要とされる。この種の回路は基準周波数の発生器として、及びメッセージ伝送テクノロジにおいてチャネル周波数と搬送波周波数の混合のために用いられている。周波数のできるだけ高い安定性のためには、損失が少なくて質の高いコンデンサが必要とされている。しかしながらこのことは同時にそれが十分に調整可能であるべきことも示唆しており、それに対しては一般的に不満の残る妥協を余儀なくされる。調整可能なコンデンサは前述した適用分野の他にも高周波テクノロジやマイクロ波テクノロジにおける調整フィルタに対しても用いられる。この種の周波数フィルタは例えばバンドパスフィルタである。このバンドパスフィルタは高周波信号に対して所定の周波数帯域内でのみ透過させている（透過領域）。このことは高周波数信号に対する減衰の尺度が当該周波数帯域内では低いことを意味している。

独国特許出願公開第１９９０３５７１号公報からは冒頭に述べたような形式のコンデンサが公知である。このコンデンサはシリコン基板に固定的に接合されている剛性の高い電極を有している。この固定的な電極に対しては可動の対向電極が設けられている。この対向電極はジブ若しくはカンチレバーとして構成されている。コンデンサの通常電極と対向電極を電気的に駆動制御することによって電界が形成され、この電界が固定の電極に対する対向電極の可動性を実現させている。その際には固定電極と可動電極の間の間隔が短く設定される。この間隔距離の短縮によってコンデンサのキャパシタンスが高められる。

この公知のコンデンサは、他の調整可能なコンデンサ、例えばバラクタ（バラクタダイオード）に比べてキャパシタンスの調整レンジがワイドであると同時に品質も高い。さらに有利には内部電圧フリーの材料から形成されたジブが用いられている。この種のジブは例えば基板のように単結晶の珪素からなっている。コンデンサの製造に対してはいわゆる微小電子機械システム（MEMS）との関連で公知であるテクノロジが用いられる。

前記公知のコンデンサではジブの弾性／剛性が考慮されている。このことは電極間の所望の間隔の設定に対しては前記弾性／剛性に基づく復帰力が克服されなければならないことを意味する。さらに比較的高い電圧が電極に印加されければならない。それに対しては代替的に例えばジブを湾曲させるなど付加的な構成手段によってジブの弾性／剛性を低減することも可能である。そのようにすれば、電極間の所定の間隔を設定するのに比較的低い電圧で間に合うようになる。

しかしながらこのような公知のコンデンサは、静電作用の原理に基づいて不安定である。このことはコンデンサが２つのキャパシタンス状態の間でしか切り替えることができないことを意味する。コンデンサの２つの電極が静電力によって引きつけられると直ちにキャパシタンスは増加し、定電圧のもとで付加的な電荷が電極に流れ、この電極は吸引力を高める。可動電極の終端位置は機械的なストッパによって形成される。この機械的なストッパは段階的に形成されてもよい。それにより複数の離散的状態（不連続な状態）が設定可能となるが、しかしながらキャパシタンスの連続的な調整は基本的には不可能である。

コンデンサの比較的ワイドな調整レンジは、電極と対向電極の間の間隔から生じる空隙をできるだけ小さくすることによって得られる。但しこの空隙はそれに関与する電極の電極表面の粗さに基づいて任意に小さく形成することができない。それ故に電極の電極表面には機械的研磨ないし化学的研磨が施されるが、これには余分なコストと複雑な手間がかかる。

従って本発明の課題は、広範囲に亘って正確な調整が可能でかつその製造も容易であるコンデンサを提供することである。

この課題の解決のために本発明によれば、少なくとも１つの電極と、該電極に対して可変の間隔で配設される少なくとも１つの対向電極とを有する可変のキャパシタンスを備えたコンデンサが提案されている。このコンデンサは、電極と対向電極の間の間隔の範囲内で少なくとも１つの電極の電極表面上に、電極表面の表面粗さを補償調整する誘電性の成形材料を有する少なくとも１つの誘電成形部が設けられていることを特徴としている。この誘電成形部は、固定の層厚さを有する誘電層を形成している。電極間の可変の間隔は可変の空隙幅を有する空隙によって得られる。

また前記課題の解決のために本発明によるコンデンサの製造方法によれば、以下の方法ステップが提案されている。すなわち、
ａ）コンデンサの電極を形成するステップと、
ｂ）前記電極の電極表面上に誘電性成形質量体を被着させそれによって電極表面を当該成形質量体によって成形するステップと、
ｃ）前記誘電性成形質量体を、電極表面の表面粗さを補償する誘電性成形材料を有する誘電成形部へ変換するステップが提案されている。この方法は相応に対向電極に対しても実施され得る。

前記成形部は誘電層である。この誘電層は所定の電極の電極表面か及び／又は対向電極の電極表面に被着されており、誘電性成形質量体から形成されている。なおここでの成形質量体とは一般にストレッチなしの成形によって永続的に１つの成形部（成形材）に成形できる特にプラスチックからなる製品と理解されたい。またストレッチなしの成形とは、例えば射出成形、押出成形、プレス成形などと理解されたい。前記成形質量体は造形的な成形が可能である。

本発明の基礎をなす考察とは、電極表面の表面粗さ（表面輪郭）を成形質量体を用いて補償調整することである。そのような成形手段によれば成形質量体を電極表面の表面粗さに適応させることができる。この電極表面の表面粗さは例えば所定の粗さ深度によって表すことができる。この粗さ深度とは、電極表面の最高点と最低点の間の電極表面の基準面に沿った間隔である。表面粗さの補償によって所定の電極と対向電極の電極表面間で非常に狭い空隙が可能となる。この狭い小さな空隙はコンデンサの高い調整能力という結果に結びつく。本発明によれば小さな空隙が簡単な形式で達成できる。従って電極表面の機械的研磨及び／又は化学的研磨は不要となる。

本発明の特に有利な構成によれば、成形部の誘電性成形材料は、その相対的実効誘電定数が少なくとも２０である。さらにこの相対的実効誘電定数は特に有利には少なくとも４０である。誘電性成形材料は可及的に高い相対的誘電定数を有している。所定の電極と対向電極との間の間隔ｄは誘電層の層厚さｄ₁と空隙の空隙幅ｄ₂の和に相応している。また空隙の空隙幅ｄ₂は可変である。コンデンサのキャパシタンス密度（すなわち単位面積あたりのキャパシタンス値）は、キャパシタンスＣと、電極面積Ａと、電場定数ε₀と、成形部成形質量体の相対誘電定数ε₁の間の関係の結果として以下の式、

に従って得られる。

コンデンサは電極間に少なくとも２つの層を有しており、この場合第１の層（成形部）は高誘電材料を伴い第２の層は低誘電材料を伴っている。高誘電材料を伴った第１の層は固定される、つまり不変に維持されるのに対して、低誘電材料を伴った第２の層は可変である。第２の層に対しては空気に代えて別の低誘電材料が設けられてもよい。このさらなる低誘電材料は例えば空気とは異なるガスなどである。真空も考えられる。

別の有利な構成例によれば、前記誘電性成形材料は、少なくとも１つの基材と少なくとも１つの充填材からなる少なくとも１つの結合材料を有しており、前記基材はプラスチックであり、前記充填材の相対的誘電定数は少なくとも５０である。前記基材内への充填材の充填レベルは実効誘電定数が少なくとも２０となるように選択されてもよいし、少なくとも４０となるように選択されてもよい。前述の結合材料とは、異なる材料の組み合わせによって得られる材料と理解されたい。有利にはこの結合材料は粒子結合材として存在してもよい。この粒子結合材は、結合材料の基材によって形成されるマトリックスからなり、このマトリックスでは充填材が所期の充填成分、すなわち充填レベルで含まれる。前記基材、充填材量及び充填レベルは次のように選択される。すなわち誘電成形材料に対して相対的に高い実効誘電定数が結果として得られるように選択される。この相対的実効誘電定数は外方に向けて作用する相対的誘電定数であり、これは基材と充填材並びに任意の材料の成分から得られる。

充填材としては任意の材料が考えられる。特に前記充填材はセラミック製充填材であってもよい。このセラミック製充填材は有利にはコンデンサセラミックである。例えばコンデンサセラミックはペロフスカイト（ＡＲＢＯ₃）、特にアルカリ土類ペロフスカイトである。その場合ペロフスカイトのＡプレースは１つまたはそれ以上のアルカリ土類金属によって占められる。特にコンデンサセラミックがバリウムストロンチウムチタン系（(Ｂａ，Ｓｒ)ＴｉＯ3）の材料であるペロフスカイトのＡプレースはバリウム及び／又はストロンチウムによって占められる。その場合バリウムとストロンチウムは互いに異なる成分で存在し得る。ペロフスカイトのＢプレースはチタンによって占められる。

電極表面の表面粗さを補償調整できるようにするために、前記充填材は粉末として結合材料に含まれている。この粉末は非常に小さな粒子直径を有する粉末粒子からなっている。電極表面の表面粗さはμｍ領域のサイズによって特徴付けられる。それ故充填材は平均粒子直径ｄ₅₀が１００ｎｍ以下の粉末粒子、特に有利には５０ｎｍ以下の粉末粒子からなる粉末を含有する。このｎｍ領域の電極表面の表面粗さにより電極表面の表面粗さはｎｍ領域で補償される。

成形質量体の基材は任意のプラスチックであってもよい。セラミック材料を充填材として用いれば、ポリマーセラミック成形質量体が得られる。例えば前記プラスチックはエポキシ樹脂で、成形質量体はセラミック性の充填エポキシ樹脂であってもよい。また有利には前記プラスチックは非架橋結合性のプラスチックか若しくは部分的に架橋結合性のプラスチックであってもよい。成形質量体は架橋結合、例えば重合若しくは縮合によって成形部に変換される。また基材を熱可塑性プラスチックにすることも考えられる。プラスチックは温度が比較的高ければ変形可能である。熱可塑性プラスチックを伴う成形質量体を基材とすれば、高温のもとで電極表面に被着することができる。その際には電極表面の表面粗さも成形される。成形質量体はそれに続く冷却によって成形部に変換され、その場合電極表面の表面粗さも成形部の中で相補的に形成される。

成形部と電極表面は互いに解離可能に接合されていてもよい。しかしながら有利には電極表面と成形部は継続的に相互接続される。そこでは固定的でかつ内部的なコンタクトが電極の電極表面と成形部の間で形成される。その結果として信頼性の高い構成部材が得られる。電極の電極表面と成形部の接着は接着手段（接着剤）を用いて行うことが可能である。この接着手段は成形部と電極表面の固定に用いられる。例えばコンデンサの製造のための接着剤は薄いフィルムとして成形質量体と電極表面の間に設けられる。接着剤の硬化若しくは乾燥によって電極表面と成形質量体ないしは成形質量体から形成される成形部の間の継続的なコンタクトが形成される。この場合重要なことは成形質量体による電極表面の形成が保証されるように接着剤が選択され、被着されることである。

薄いフイルム状の接着剤の被着は、成形質量体の結合材料の基材としてのエポキシ樹脂の場合のように必ずしも必要となるものではない。ここでは接着が成形質量体自身の基材によって行われる。この成形質量体の基材は接着剤として機能する。成形質量体の成形部への変換の際には成形部と電極表面の間で継続的な接合が形成される。この変換には例えば成形質量体の硬化若しくは成形質量体の基材の硬化も含まれている。エポキシ樹脂の他にも別のさらなる任意の接着剤が考えられる。これらの接着剤も１つの構成要素からなっていてもよいし複数の構成要素からなっていてもよい。

コンデンサの製造に対しては電極表面に成形質量体が設けられ、成形部への移行前若しくは移行後に基板（支持体）と合成される。有利な実施形態によれば、電極の提供のために電極を備えた基板が用いられる。この電極は基板上に配設されている。

基板としては任意の単層若しくは多層の電極支持体が考えられる。この基板は例えばその表面に公知の技法で電極が作成されているような半導体基板であってもよい。またセラミック基板も考えられる。電極は薄膜技術（例えば蒸着）あるいは厚膜技術（例えばスクリーン印刷）を用いてセラミック基板の表面に作成される。信頼性の高い構成部材を得るために有利には誘電性成形質量体若しくは誘電性成形部が非常に良好に電極表面の一部のみに接着されるだけでなく、電極を取り巻く基板表面上にも接着される。

特に均質で内部的な構造を持たない支持体の他にも多層の構造体が考えられる。この多層構造体のボリュームにおいては多数の受動素子が集積されてもよい。それにより省スペースな形態で電気的なスイッチング回路が実現される。この多層体は多層有機構造体（マルチレイヤオルガニック、ＭＬＯ）か若しくは多層セラミック構造体（ＭＬＣＣ）であってもよい。多層セラミック構造体としては特にＬＴＣＣ（Low Teperature Cofired Ceramics）セラミックが考慮される。この場合はセラミックの低い透化温度に基づいて溶融性が低く導電性の高い金属、例えば銀や銅が受動素子の集積化のために用いられてもよい。

本発明の別の有利な実施例によれば、前記電極の少なくとも１つは、少なくとも１つの圧電式アクチュエータと次のように接続されている、すなわち当該アクチュエータの電気的な駆動制御によって所定の電極と対向電極との間の間隔が可変となるように接続されている。この種の解決手段は特に次のような利点を有している。すなわち電極間の間隔とコンデンサのキャパシタンスが無段階に設定可能となる利点である。電極の電極表面が平滑化されることによってキャパシタンスが非常に正確に設定できるようになる。

アクチュエータと接続されている電極はアクチュエータの圧電素子から電気的に絶縁されて配設される。構造形態並びに材料の選択とコンデンサにおける所定の電極と対向電極の製造技術によって電力損失が電極材料の限定的導電性により最小化される。これにより調整領域に依存することなくコンデンサの高い品質が得られるようになる。。

特に有利な実施形態によれば、アクチュエータと接続されている電極がアクチュエータのアクチュエータ電極である。このアクチュエータ電極はアクチュエータの圧電素子の電極層である。

アクチュエータの構成は任意である。この場合アクチュエータの圧電変位が十分に大きいことが決定的な要素であり、それによってコンデンサの電極間の間隔の所望の変更が実現できるようになる。比較的大きな変位を得るためには、アクチュエータ本体に対して上下に多数積層された圧電素子を有するアクチュエータが適用される。この場合これらの圧電素子は一緒に接着されていてもよい。このことは例えば圧電層を備えた圧電素子に対して、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような圧電ポリマーが提供されることを意味する。同じ様に１つの圧電材料からなる圧電素子も考えられる。例えば前記圧電材料はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）であってもよい。これらの圧電材料からなる圧電層を備えた圧電素子は例えば一緒に接着されるのではなく、共通の焼結プロセス（Co-Firing）において１つのアクチュエータ構造体毎にモノリシックな多層構造の形態で接合される。

本発明のさらに別の有利な実施例によれば、前記アクチュエータは圧電式曲げ変換器である。このような曲げ変換器のもとでは相対的に僅かな駆動制御電圧で相対的に大きな圧電変位を生じることが可能となる。そのため例えば１０μｍ以上の曲げ変換器の変位を生じさせるのに１０Ｖ以下の制御電圧でも十分となる。このように増大的に得ることのできる変位により、コンデンサの所定の電極（通常電極）と対向電極の間の間隔は十分な範囲で変更できるようになる。これにより、コンデンサのキャパシタンスも十分な範囲で変化させることができる。

曲げ変換器はいわゆるバイモルフとして構成されていてもよい。この種の曲げ変換器では圧電的活性層（圧電素子の圧電層）が圧電不活性層と固定的に接合される。曲げ変換器の圧電素子の電極層の駆動制御によって、圧電活性層に圧電変位が生じる。それに対して圧電不活性層は圧電素子の電極層の駆動制御によって変位することはない。層間の固定的な接合に基づいて曲げ変換器には湾曲が生じる。圧電不活性層は例えば珪素からなる薄膜であってもよい。この薄膜上には圧電活性層がスパッタリング手法によって被着される。

また代替的に曲げ変換器はマルチモーフの形態でも考えられる。これは複数の圧電活性層を有し、それらの層が互いに固定的に接合されている。これらの圧電活性層は唯一つの圧電素子に統合されていてもよい。これらの圧電活性層は共に圧電素子の圧電層を形成する。また複数の圧電素子をそれぞれ１つの圧電活性層と共に１つの多層結合体に設けることも考えられる。曲げ変換器の１つ又は複数の圧電素子の電極層の駆動制御によれば、例えば圧電活性層の中において異なる電場が形成される。これらの異なる電場は圧電活性層に様々な変位を引き起こす。これらの圧電活性層の種々の変位に基づいて曲げ変換器の湾曲が生ぜしめられる。

本発明の別の有利な変化例によれば、対向電極と誘電性成形質量体の間で非接着層が成形質量体及び／又は対向電極に配設される。成形部を対向電極の電極表面上に接着させて設けたいときには、非接着層が所定の電極と誘電成形質量体の間及び／又は所定の電極の上に配設される。それにより固定的でかつ内的なコンタクトが成形部と電極の一部との間で形成される。成形質量体ないし成形部と、他の電極は互いに解離可能に接合される。非接着層は有利には次のように構成されている。すなわち電極の１つの電極表面の成形が誘電性成形質量体によって可能となるように構成されている。それに対して特に有利な実施形態によれば、非接着層が塑性成形可能なプラスチック層と共に用いられる。この種の層は例えば成形質量体の表面処理によって形成される。この表面処理とは乾燥、電磁ビームの照射あるいは反応ガスや反応媒体を用いた反応処理であり得る。それにより相応する電極表面と成形質量体の接着を阻止するフィルムが成形質量体上に生じる。さらに別の実施例によれば、非接着層として油膜が用いられる。この油膜はまだ硬化されていない成形質量体若しくは対向電極上に被着される。それに続いて対向電極と成形質量体が接合される。対向電極の電極表面は誘電性成形質量体によって成形される。それに続いて誘電性成形質量体の誘電成形部への変換は２つの電極の電極表面の補償調整に結びつく。結果として複数の電極のうちの１つと固定的なコンタクトが生じ、そのため電極間の間隔は可変の空隙を介して変更が可能となる。誘電性成形質量体の硬化の後では当該油膜が適切な溶媒を用いて剥離される。

コンデンサの製造に対しては既に事前に完成された、通常電極と対向電極の間に可変の間隔を有するコンデンサが提供される。このコンデンサは事後的に少なくとも１つの電極表面に成形質量体を備える。例えばこれは次のように行ってもよい。すなわち、少なくとも１つの電極と該電極に対して可変の間隔を置いて配設された対向電極を有し可変のキャパシタンスを有するコンデンサを準備すべく、少なくとも１つの電極と少なくとも１つの圧電アクチュエータを当該アクチュエータの電気的な駆動制御によって所定の電極と対向電極との間の間隔が可変となるように接合させ、誘電性成形質量体とコンデンサの少なくとも１つの電極の電極表面が合成されることによって電極表面を誘電性成形質量体によって成形し、この誘電性成形質量体が成形部に変換され、当該成形部と電極表面との間で任意の接続が形成される。

さらに別の有利な実施形態によれば、コンデンサと成形部が多かれ少なかれ同時に製造される。それに対しては以下に述べるさらなる方法ステップが実施される。すなわち、
ｄ）所定の電極と、コンデンサの対向電極との電気的なコンタクトを形成する電気的端子とを備えた基板を形成するステップ、
ｅ）前記電気的端子の上に導電性成形質量体を被着させるステップ、
ｆ）前記導電性成形質量体と対向電極とを接続させるステップ、
ｇ）前記導電性成形質量体を導電成形部に変換するステップ。有利には導電性成形質量体として導電接着剤が用いられる。この導電接着剤は誘電性成形質量体とは異なり導電性の粒子を導電性粒子の充填材として用いている。誘電性成形質量体から誘電成形部への変換と、導電性成形質量体から導電成形部への変換は、同時に行われてもよいし、相前後して行われてもよい。

例えば誘電性成形質量体は準備された電極の上に被着され、導電性成形質量体は電気的端子に被着される。誘電性成形質量体は乾燥され、その結果非接着性で実際に変形可能な層（非接着層）が成形質量体上に生じる。その後では対向電極が誘電性成形質量体と電気的な成形質量体と共に合成される。この誘電性成形質量体と電気的な成形質量体は硬化処理される。導電性成形質量体の硬化により対向電極は結果として生じた導電性成形質量体と接続され、さらに電気的な端子と固定的に接続される。その結果として固定の電気的コンタクトが形成され、このコンタクトを介して対向電極に電圧が供給され得る。それとは反対に対向電極と誘電性成形質量体との間には継続的なコンタクトは何も生じない。そこでは単に対向電極の表面粗さのみが成形される。誘電性成形質量体の硬化により誘電成形部が形成され、この誘電成形部は所定の電極の表面粗さも対向電極の表面粗さも有している。但し誘電成形部は電極と固定的に接続されるのみである。

有利にはこの可変のキャパシタンスを有するコンデンサは周波数フィルタの周波数帯域の設定調整のために用いられる。調整可能なコンデンサの電気的な駆動制御によって周波数フィルタの周波数帯域をワイドな領域に変更する本発明を用いた手段により、メッセージ伝送テクノロジないしは移動無線テクノロジの"ソフトウエア無線"（Software defined Radio；ＳＤＲ）とも称するコンセプトが実現可能となる。この"ＳＤＲ"の目的はメッセージ伝送テクノロジないしは移動無線テクノロジに対して単に離散的な周波数帯域の実現ではなく、任意に（連続的に）変更可能は周波数帯域を実現することである。本発明による調整可能なコンデンサを用いることによってこのソフトウエア無線"ＳＤＲ"に用いるための基本モジュールが得られる。

総合的にみて本発明によって得られる利点は以下の通りである。すなわち、
−誘電成形部の支援によりコンデンサの複数の電極の少なくとも１つの電極表面の表面粗さが低減される。それにより非常に小さな空隙がコンデンサの電極間で得られる
−コンデンサのキャパシタンスが前記した小さな空隙に基づいて、及び高誘電成形材料を伴う成形部の適用によりワイドな領域で可変となる
−特に圧電アクチュエータを用いた間隔距離のせっていによってコンデンサのキャパシタンスがワイドな領域で非常に正確に設定できるようになる
−このコンデンサは簡単な形式で製造できる。

以下の明細書では本発明を複数の実施例とそれに属する図面に基づいて詳細に説明する。これらの図面は概略的に示されたものであって、必ずしも縮尺通りに描かれたものではない。すなわち、
図１は調整可能なキャパシタンスを有するコンデンサの側方断面図であり、
図２はコンデンサの電極と対向電極の間の間隔の変化によって調整可能なキャパシタンスを有しているコンデンサの機能原理図である。

実施例
本発明の基礎となる基本的な関係は図２からみてとれる。コンデンサ１０は、１つの電極１１とこの電極１１に対して間隔距離１３をおいて当該電極１１に対向するように設けられている対向電極１２とを有している。前記電極１１と対向電極１２の間の間隔１３は可変である。このことは、電極１１と対向電極１２が互いに可動でかつ相互に離間させることができることを意味する。

電極１１の電極表面１１１には間隔１３の範囲内で誘電成形部１５が層厚さ１５１を有する誘電層の形態で被着されている。この誘電層１５材料の相対的実効誘電定数は約４０である。この誘電層１５の層厚さ１５１は一定であり、つまり可変ではない。コンデンサ１０の誘電層１５と対向電極１２の間には可変の空隙幅１４１を有している空隙１４が存在している。この空隙１４の空隙幅１４１の変更によってコンデンサ１０の電極１１と対向電極１２の間の間隔１３が変化する。電極１１と１２の間の間隔１３が小さくなればなるほど、コンデンサの調整レンジが広くなる。

特に有利には電極１１と１２の間の間隔１３の設定に対して圧電式曲げ変換器２０が用いられる。この曲げ変換器２０は例えばセラミック製の曲げ変換器である。このセラミック製曲げ変換器２０は表面の粗さに特徴がある。図１では比較的目立つ起伏を伴った粗い表面２２を有している圧電式曲げ変換器２０が認められる。これはアクチュエータ電極２１及び２２によってコーティングされている。このコーティングは金属蒸着によって行われる。それにより曲げ変換器２０の表面粗さがアクチュエータ電極２１及び２２の表面粗さでマッピングされる。特にアクチュエータ電極２１（これはコンデンサ１０の対向電極１２として用いられる）の表面粗さは、狭幅な空隙１４の正確な設定を困難にする。それ故に少なくとも１つの電極１１又は１２の表面粗さが誘電成形部（誘電層）１５を用いて補償される。この誘電成形部は結合材料からなる。この結合材料の基材はエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂はバリウムストロンチウムチタン系の粉末で充填される。この粉末の平均的な粒子直径は１００ｎｍよりも小さい。

コンデンサ１０の製造に対しては次のように行われる。すなわちまずコンデンサ１０の電極１１を有する基板１を準備する。この基板はセラミック製の多層基板である。準備された基板１はコンデンサ１０の対向電極１２との電気的なコンタクト形成のための電気的端子１８も有している。次にコンデンサ１０の電極１１上に誘電性成形質量体１５０を被着させ、前記電気的端子１８の上には導電性成形質量体１７０を被着させる。そして誘電性成形質量体１５０の表面処理が行われる。その結果として非接着層１６が形成される。この非接着層１６はプラスチック塑性成形可能である。続いて誘電性成形質量体１５０と導電性成形質量体１７０を有する対向電極１２が形成される。この形成はプレス処理によって行われる。この場合は曲げ変換器２０のアクチュエータ電極２１を形成しているアクチュエータ下側の微視的な粗さが誘電性成形質量体１５０と導電性成形質量体１７０に受け継がれる。適切な材料特性によってアクチュエータ下側との接着が導電性成形質量体１７０のもとでのみ現れる。曲げ変換器２０のアクチュエータ下側と誘電性成形質量体１５０との接着は非接着層１６に基づいて生じない。

その後では前記２つの成形質量体１５０と１７０が硬化される。これにより誘電成形部１５と導電性警部１７が形成される。その場合導電成形部１７の電気的端子１８とコンデンサの対向電極（曲げ変換器２０のアクチュエータ電極２１）との間には保持された接合部が生じている。同じように誘電成形部１５とコンデンサ１０の電極１１との間にも保持された接合部が生じている。誘電成形部１５と抵抗電極１２の間には解離可能な接合部が形成されている。この解離可能な接合部に基づいて空隙１４の空隙幅１４１は圧電性の曲げ変換器を用いて設定可能となる。前記電極１１と１２の表面粗さ１１３は補償調整されているので、空隙１４の空隙幅は非常に正確に設定されるようになる。

前述した調整可能なコンデンサ１０は周波数フィルタの周波数帯域の設定のために用いられる。

調整可能なキャパシタンスを有するコンデンサの側方断面図コンデンサの電極と対向電極の間の間隔の変化によって調整可能なキャパシタンスを有しているコンデンサの機能原理図

Claims

少なくとも１つの電極（１１，１２）と、該電極（１１，１２）に対して可変の間隔（１３）で配設される少なくとも１つの対向電極（１２，１１）とを備えた可変のキャパシタンスを備えたコンデンサにおいて、
電極（１１，１２）と対向電極（１２，１１）の間の間隔の範囲内で少なくとも１つの電極（１１，１２）の電極表面（１１１，１２１）上に、電極表面（１１１，１２１）の表面粗さ（１１３）を補償調整する誘電性成形材料を有する少なくとも１つの誘電成形部（１５）が設けられていることを特徴とするコンデンサ。
前記誘電性成形材料は、少なくとも２０、若しくは少なくとも４０の相対的実効誘電定数を有している、請求項１記載のコンデンサ。
前記誘電性成形材料は、少なくとも１つの基材と少なくとも１つの充填材からなる少なくとも１つの結合材料を有しており、前記基材はプラスチックであり、前記充填材の相対的誘電定数は少なくとも５０であり、前記基材内への充填材の充填レベルは実効誘電定数が少なくとも２０か若しくは少なくとも４０となるように選択されている、請求項２記載のコンデンサ。
前記充填材は、平均粒子直径ｄ₅₀が１００ｎｍ以下か若しくは５０ｎｍ以下の粉末粒子からなる粉末を含んでいる、請求項３記載のコンデンサ。
前記プラスチックは接着剤である、請求項３または４記載のコンデンサ。
前記電極（１１，１２）の少なくとも１つは、少なくとも１つの圧電式アクチュエータ（２０）と次のように接続されている、すなわち当該アクチュエータ（２０）の電気的な駆動制御によって所定の電極（１１，１２）と対向電極（１２，１１）との間の間隔（１３）が可変となるように接続されている、請求項１から５いずれか１項記載のコンデンサ。
アクチュエータ（２０）と接続されている電極は、当該アクチュエータ（２０）のアクチュエータ電極（２１）である、請求項６記載のコンデンサ。
前記アクチュエータ（２０）は圧電式曲げ変換器である、請求項６または７記載のコンデンサ。
請求項１から８いずれか１項記載のコンデンサ（１０）を製造するための方法において、以下の方法ステップ、すなわち、
ａ）コンデンサの電極を形成するステップと、
ｂ）前記電極の電極表面上に誘電性成形質量体を被着させそれによって電極表面を成形質量体によって成形するステップと、
ｃ）前記誘電性成形質量体を、電極表面の表面粗さを補償する誘電性成形材料を有する誘電成形部へ変換するステップとを有していることを特徴とする方法。
成形質量体を成形部へ変換する際に成形部と電極表面との間で接続が保持される部分が形成される、請求項９記載の方法。
電極の形成に対して電極を備えた基板（１）が用いられる、請求項９または１０記載の方法。
以下のさらなる方法ステップ、すなわち、
ｄ）所定の電極と、コンデンサの対向電極との電気的なコンタクトを形成する電気的端子とを備えた基板を形成するステップと、
ｅ）前記電気的端子の上に導電性成形質量体を被着させるステップと、
ｆ）前記導電性成形質量体と対向電極とを接続させるステップと、
ｇ）前記導電性成形質量体を導電成形部に変換するステップとを有している、請求項９から１１いずれか１項記載の方法。
導電性成形質量体として導電性接着剤が用いられる、請求項１２記載の方法。
対向電極と誘電性成形質量体との間で非接着層を成形質量体及び／又は対向電極に配設する、請求項１２または１３記載の方法。
成形可能なプラスチック層を有する非接着層が用いられる、請求項１４記載の方法。
油膜を有する非接着層が用いられる、請求項１４または１５記載の方法。
請求項１から８いずれか１項記載のコンデンサを周波数フィルタの周波数帯域の設定のために用いることを特徴とする使用方法。
請求項１から８いずれか１項記載のコンデンサを電圧制御される発振器回路の設定のために用いることを特徴とする使用方法。