JP3485280B2 - 可変インダクター - Google Patents
可変インダクターInfo
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- JP3485280B2 JP3485280B2 JP09099795A JP9099795A JP3485280B2 JP 3485280 B2 JP3485280 B2 JP 3485280B2 JP 09099795 A JP09099795 A JP 09099795A JP 9099795 A JP9099795 A JP 9099795A JP 3485280 B2 JP3485280 B2 JP 3485280B2
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- inductance
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種電子回路に用いら
れる可変インダクターに関する。特に、小型で、電気的
な手段によってインダクタンスを変化させることのでき
る可変インダクターに関する。
れる可変インダクターに関する。特に、小型で、電気的
な手段によってインダクタンスを変化させることのでき
る可変インダクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高周波化に伴
い、電子機器に用いられる可変インダクターに対して
も、より一層の小型化が求められるようになってきた。
従来の可変インダクターは、線材（直径：２０〜３０μ
ｍ以上）をソレノイド状に巻いて作製されたコイルと、
前記コイルの中心にネジ加工された状態で配置されたフ
ェライトとにより構成されており、前記フェライトを回
転させてコイル内の位置を変えることにより、インダク
タンスが変化するようにされている。
い、電子機器に用いられる可変インダクターに対して
も、より一層の小型化が求められるようになってきた。
従来の可変インダクターは、線材（直径：２０〜３０μ
ｍ以上）をソレノイド状に巻いて作製されたコイルと、
前記コイルの中心にネジ加工された状態で配置されたフ
ェライトとにより構成されており、前記フェライトを回
転させてコイル内の位置を変えることにより、インダク
タンスが変化するようにされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の可変インダクターでは、線材をソレノイド状に巻
いて作製したコイルと強磁性体バルクとが用いられてい
るため、小型化、高周波化が困難であるといった問題点
があった。また、インダクタンスを変化させるにはネジ
状のフェライトを回転させる必要があるため、電子回路
によってインダクタンスを変化させることは不可能であ
った。
従来の可変インダクターでは、線材をソレノイド状に巻
いて作製したコイルと強磁性体バルクとが用いられてい
るため、小型化、高周波化が困難であるといった問題点
があった。また、インダクタンスを変化させるにはネジ
状のフェライトを回転させる必要があるため、電子回路
によってインダクタンスを変化させることは不可能であ
った。
【０００４】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、小型で、高周波に対応させることができ、
しかも電気的な手段によってインダクタンスを変化させ
ることのできる可変インダクターを提供することを目的
とする。
決するため、小型で、高周波に対応させることができ、
しかも電気的な手段によってインダクタンスを変化させ
ることのできる可変インダクターを提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る可変インダクターの構成は、圧電体基
板と、前記圧電体基板の両面にそれぞれ形成された電極
と、前記電極の上に形成され磁歪を有する強磁性体から
なる磁歪層と、前記磁歪層を励磁するコイルとを有し、
前記電極間に電圧を印加し、前記磁歪層に面内方向の応
力を印加することにより、インダクタンスが変化するこ
とを特徴とする。
め、本発明に係る可変インダクターの構成は、圧電体基
板と、前記圧電体基板の両面にそれぞれ形成された電極
と、前記電極の上に形成され磁歪を有する強磁性体から
なる磁歪層と、前記磁歪層を励磁するコイルとを有し、
前記電極間に電圧を印加し、前記磁歪層に面内方向の応
力を印加することにより、インダクタンスが変化するこ
とを特徴とする。
【０００６】 また、前記本発明の構成においては、前
記磁歪層が、薄膜からなるのが好ましい。また、前記コ
イルが、前記磁歪層上に形成された平面コイルであるの
が好ましく、さらには、前記平面コイルがスパイラルコ
イルであるのが好ましい。
記磁歪層が、薄膜からなるのが好ましい。また、前記コ
イルが、前記磁歪層上に形成された平面コイルであるの
が好ましく、さらには、前記平面コイルがスパイラルコ
イルであるのが好ましい。
【０００７】
【作用】前記本発明の構成によれば、圧電体基板と、前
記圧電体基板の両面にそれぞれ形成された電極と、前記
電極の上に形成され磁歪を有する強磁性体からなる磁歪
層と、前記磁歪層を励磁するコイルとを有し、前記電極
間に電圧を印加し、前記磁歪層に面内方向の応力を印加
することにより、インダクタンスが変化することを特徴
とするものであるため、電圧印加によって圧電体に歪み
が生じ、強磁性体に応力が加わると、磁気弾性エネルギ
ーによって応力方向に磁気異方性が誘起され、応力方向
の透磁率が変化する。これにより、コイルが発生させる
磁束の密度が変化するので、コイルのインダクタンスが
変化する。このように、本発明の構成によれば、電気的
な手段によってインダクタンスを変化させることのでき
る可変インダクターが実現される。
記圧電体基板の両面にそれぞれ形成された電極と、前記
電極の上に形成され磁歪を有する強磁性体からなる磁歪
層と、前記磁歪層を励磁するコイルとを有し、前記電極
間に電圧を印加し、前記磁歪層に面内方向の応力を印加
することにより、インダクタンスが変化することを特徴
とするものであるため、電圧印加によって圧電体に歪み
が生じ、強磁性体に応力が加わると、磁気弾性エネルギ
ーによって応力方向に磁気異方性が誘起され、応力方向
の透磁率が変化する。これにより、コイルが発生させる
磁束の密度が変化するので、コイルのインダクタンスが
変化する。このように、本発明の構成によれば、電気的
な手段によってインダクタンスを変化させることのでき
る可変インダクターが実現される。
【０００８】 また、前記本発明の構成において、前記
磁歪層が、薄膜からなるという好ましい例によれば、高
周波に対応させることができる。また、前記コイルが、
前記磁歪層上に形成された平面コイルであるという好ま
しい例によれば、小型化、薄型化が図られ、また、薄膜
プロセスに容易に対応させることができる。この場合、
さらに、前記平面コイルがスパイラルコイルであるとい
う好ましい例によれば、小さなコイル面積で大きなイン
ダクタンスを実現することができる。
磁歪層が、薄膜からなるという好ましい例によれば、高
周波に対応させることができる。また、前記コイルが、
前記磁歪層上に形成された平面コイルであるという好ま
しい例によれば、小型化、薄型化が図られ、また、薄膜
プロセスに容易に対応させることができる。この場合、
さらに、前記平面コイルがスパイラルコイルであるとい
う好ましい例によれば、小さなコイル面積で大きなイン
ダクタンスを実現することができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図１は本発明に係る可変インダクターの一
実施例を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図であ
る、図１、図２に示すように、長辺１０ｍｍ、短辺５ｍ
ｍ、厚さ０．１ｍｍの圧電体基板１の両面には、それぞ
れ電極２ａ、２ｂが形成されている。また、電極２ａの
上には、長辺８ｍｍ、短辺４ｍｍ、厚さ１０μｍの磁歪
を有する強磁性体からなる磁歪層３ａが形成されてい
る。ここで、圧電体基板１は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3
系の圧電体であり、その厚さ方向に分極処理が施されて
いる。磁歪層３ａはＮｉＺｎ系フェライト膜からなり、
１５０ＭＨｚ以下における比透磁率は５０、飽和磁歪定
数は−２２ｐｐｍ、抵抗率は１０5 Ω・ｍであり、絶縁
体とみなすことができる。
に説明する。図１は本発明に係る可変インダクターの一
実施例を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図であ
る、図１、図２に示すように、長辺１０ｍｍ、短辺５ｍ
ｍ、厚さ０．１ｍｍの圧電体基板１の両面には、それぞ
れ電極２ａ、２ｂが形成されている。また、電極２ａの
上には、長辺８ｍｍ、短辺４ｍｍ、厚さ１０μｍの磁歪
を有する強磁性体からなる磁歪層３ａが形成されてい
る。ここで、圧電体基板１は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3
系の圧電体であり、その厚さ方向に分極処理が施されて
いる。磁歪層３ａはＮｉＺｎ系フェライト膜からなり、
１５０ＭＨｚ以下における比透磁率は５０、飽和磁歪定
数は−２２ｐｐｍ、抵抗率は１０5 Ω・ｍであり、絶縁
体とみなすことができる。
【００１０】磁歪層３ａの上の中央部には、幅５０μ
ｍ、厚さ１０μｍの銅配線からなる４ターンの角型スパ
イラルコイル（コイル面積は３ｍｍ×３ｍｍ）４が形成
されており、このスパイラルコイル４の一端は入出力端
子５ａに接続されている。このように平面コイルとして
スパイラルコイル４を用いれば、小さなコイル面積で大
きなインダクタンスを実現することができる。ここで、
入出力端子５ａは、スパイラルコイル４と同じ材質から
なり、同様に磁歪層３ａの上に形成されている。また、
磁歪層３ａの上には、スパイラルコイル４を覆うように
して磁歪層３ｂが形成されており、磁歪層３ｂに形成さ
れたスルーホール６を介してスパイラルコイル４と入出
力端子５ｂとが接続されている。ここで、磁歪層３ｂは
磁歪層３ａと同じ材質からなり、厚さも同じである。
尚、説明の都合上、図１においては、磁歪層３ｂに覆わ
れているスパイラルコイル４が見えるように図示されて
いる。
ｍ、厚さ１０μｍの銅配線からなる４ターンの角型スパ
イラルコイル（コイル面積は３ｍｍ×３ｍｍ）４が形成
されており、このスパイラルコイル４の一端は入出力端
子５ａに接続されている。このように平面コイルとして
スパイラルコイル４を用いれば、小さなコイル面積で大
きなインダクタンスを実現することができる。ここで、
入出力端子５ａは、スパイラルコイル４と同じ材質から
なり、同様に磁歪層３ａの上に形成されている。また、
磁歪層３ａの上には、スパイラルコイル４を覆うように
して磁歪層３ｂが形成されており、磁歪層３ｂに形成さ
れたスルーホール６を介してスパイラルコイル４と入出
力端子５ｂとが接続されている。ここで、磁歪層３ｂは
磁歪層３ａと同じ材質からなり、厚さも同じである。
尚、説明の都合上、図１においては、磁歪層３ｂに覆わ
れているスパイラルコイル４が見えるように図示されて
いる。
【００１１】本実施例においては、スパイラルコイル４
によって励磁される強磁性体として、厚さ１０μｍの絶
縁性薄膜が用いられているため、高周波に対応させるこ
とができる。また、電極２ａとスパイラルコイル４との
絶縁が磁歪層３ａによって行われるため、構造及び作製
プロセスが簡略化される。さらに、平面コイル（スパイ
ラルコイル４）と強磁性体薄膜からなる磁歪層３ａ、３
ｂとが用いられているため、小型化、薄型化が図られ、
また、薄膜プロセスに容易に対応させることができる。
によって励磁される強磁性体として、厚さ１０μｍの絶
縁性薄膜が用いられているため、高周波に対応させるこ
とができる。また、電極２ａとスパイラルコイル４との
絶縁が磁歪層３ａによって行われるため、構造及び作製
プロセスが簡略化される。さらに、平面コイル（スパイ
ラルコイル４）と強磁性体薄膜からなる磁歪層３ａ、３
ｂとが用いられているため、小型化、薄型化が図られ、
また、薄膜プロセスに容易に対応させることができる。
【００１２】次に、上記のような構成を有する可変イン
ダクタの動作について説明する。電極２ａ、２ｂに電圧
を印加すると、圧電体基板１が最大２００ｐｐｍだけ厚
さ方向に伸びる。これにより、圧電体基板１はポアソン
比の分だけ面内方向に縮み、磁歪層３ａ、３ｂには面内
方向に圧縮応力が印加される。そして、このように磁歪
を有する強磁性体からなる磁歪層３ａ、３ｂに応力が加
わると、磁気弾性エネルギーによって応力方向に磁気異
方性が誘起され、応力方向の透磁率が変化する。
ダクタの動作について説明する。電極２ａ、２ｂに電圧
を印加すると、圧電体基板１が最大２００ｐｐｍだけ厚
さ方向に伸びる。これにより、圧電体基板１はポアソン
比の分だけ面内方向に縮み、磁歪層３ａ、３ｂには面内
方向に圧縮応力が印加される。そして、このように磁歪
を有する強磁性体からなる磁歪層３ａ、３ｂに応力が加
わると、磁気弾性エネルギーによって応力方向に磁気異
方性が誘起され、応力方向の透磁率が変化する。
【００１３】図３に示すように、スパイラルコイル４が
発生させる磁束７は、透磁率の高い磁歪層３ａ、３ｂの
中を主に面内方向に通っている。磁束７と応力の方向は
同様に面内であるため、磁束７の密度が変化し、その結
果、スパイラルコイル４のインダクタンスが変化する。
本実施例においては、負の飽和磁歪定数を有する磁歪層
３ａ、３ｂを用いているため、圧縮応力が印加される
と、透磁率が増加し、インダクタンスが大きくなる。こ
のように、本実施例の構成によれば、電圧印加という電
気的な手段によってインダクタンスを変化させることの
できる可変インダクターが実現される。
発生させる磁束７は、透磁率の高い磁歪層３ａ、３ｂの
中を主に面内方向に通っている。磁束７と応力の方向は
同様に面内であるため、磁束７の密度が変化し、その結
果、スパイラルコイル４のインダクタンスが変化する。
本実施例においては、負の飽和磁歪定数を有する磁歪層
３ａ、３ｂを用いているため、圧縮応力が印加される
と、透磁率が増加し、インダクタンスが大きくなる。こ
のように、本実施例の構成によれば、電圧印加という電
気的な手段によってインダクタンスを変化させることの
できる可変インダクターが実現される。
【００１４】次に、本可変インダクタの特性を測定した
結果について説明する。圧電体基板１に０〜１００Ｖの
電圧を印加して、面内方向に０〜６０ｐｐｍの圧縮歪を
発生させたところ、インダクタンスは２５０ｎＨ〜３０
０ｎＨの範囲で圧縮歪の大きさに比例して変化した。集
中定数等価回路を用いて計算した浮遊容量は１２ｐＦで
あり、共振周波数は８３ＭＨｚ〜９２ＭＨｚの範囲で変
化した。このことから、周波数可変のＬＣフィルターと
しても利用できると考えられる。
結果について説明する。圧電体基板１に０〜１００Ｖの
電圧を印加して、面内方向に０〜６０ｐｐｍの圧縮歪を
発生させたところ、インダクタンスは２５０ｎＨ〜３０
０ｎＨの範囲で圧縮歪の大きさに比例して変化した。集
中定数等価回路を用いて計算した浮遊容量は１２ｐＦで
あり、共振周波数は８３ＭＨｚ〜９２ＭＨｚの範囲で変
化した。このことから、周波数可変のＬＣフィルターと
しても利用できると考えられる。
【００１５】尚、本実施例においては、磁歪層３ａ、３
ｂとして負の飽和磁歪定数を有する絶縁性のフェライト
を用いているが、必ずしも負の飽和磁歪定数を有するも
のに限定されるものではない。磁歪を有する強磁性体で
あれば、正の飽和磁歪定数を有する磁性材料や、金属磁
性材料も同様に用いることができる。
ｂとして負の飽和磁歪定数を有する絶縁性のフェライト
を用いているが、必ずしも負の飽和磁歪定数を有するも
のに限定されるものではない。磁歪を有する強磁性体で
あれば、正の飽和磁歪定数を有する磁性材料や、金属磁
性材料も同様に用いることができる。
【００１６】また、本実施例においては、平面コイルと
してスパイラルコイル４を用いているが、必ずしもこれ
に限定されるものではなく、例えば、ミアンダコイルを
用いることもできる。
してスパイラルコイル４を用いているが、必ずしもこれ
に限定されるものではなく、例えば、ミアンダコイルを
用いることもできる。
【００１７】また、本実施例においては、薄膜プロセス
に対応させるために、薄膜状に形成され強磁性体と平面
コイル（スパイラルコイル４）とを用いているが、必ず
しもこの構成に限定されるものではない。バルク状の強
磁性体に線材を巻き付けて作製したインダクターであっ
ても、圧電体によって強磁性体に応力を印加することが
できれば、同様にインダクタンスを変化させることがで
きる。
に対応させるために、薄膜状に形成され強磁性体と平面
コイル（スパイラルコイル４）とを用いているが、必ず
しもこの構成に限定されるものではない。バルク状の強
磁性体に線材を巻き付けて作製したインダクターであっ
ても、圧電体によって強磁性体に応力を印加することが
できれば、同様にインダクタンスを変化させることがで
きる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電体基板と、前記圧電体基板の両面にそれぞれ形成され
た電極と、前記電極の上に形成され磁歪を有する強磁性
体からなる磁歪層と、前記磁歪層を励磁するコイルとを
有し、前記電極間に電圧を印加し、前記磁歪層に面内方
向の応力を印加することにより、インダクタンスが変化
することを特徴とするものであるため、電圧印加によっ
て圧電体に歪みが生じ、強磁性体に応力が加わると、磁
気弾性エネルギーによって応力方向に磁気異方性が誘起
され、応力方向の透磁率が変化する。これにより、コイ
ルが発生させる磁束の密度が変化するので、コイルのイ
ンダクタンスが変化する。このように、本発明の構成に
よれば、電気的な手段によってインダクタンスを変化さ
せることのできる可変インダクターが実現される。
電体基板と、前記圧電体基板の両面にそれぞれ形成され
た電極と、前記電極の上に形成され磁歪を有する強磁性
体からなる磁歪層と、前記磁歪層を励磁するコイルとを
有し、前記電極間に電圧を印加し、前記磁歪層に面内方
向の応力を印加することにより、インダクタンスが変化
することを特徴とするものであるため、電圧印加によっ
て圧電体に歪みが生じ、強磁性体に応力が加わると、磁
気弾性エネルギーによって応力方向に磁気異方性が誘起
され、応力方向の透磁率が変化する。これにより、コイ
ルが発生させる磁束の密度が変化するので、コイルのイ
ンダクタンスが変化する。このように、本発明の構成に
よれば、電気的な手段によってインダクタンスを変化さ
せることのできる可変インダクターが実現される。
【００１９】 また、前記本発明の構成において、前記
磁歪層が、薄膜からなるという好ましい例によれば、高
周波に対応させることができる。また、前記コイルが、
前記磁歪層上に形成された平面コイルであるという好ま
しい例によれば、小型化、薄型化が図られ、また、薄膜
プロセスに容易に対応させることができる。この場合、
さらに、前記平面コイルがスパイラルコイルであるとい
う好ましい例によれば、小さなコイル面積で大きなイン
ダクタンスを実現することができる。
磁歪層が、薄膜からなるという好ましい例によれば、高
周波に対応させることができる。また、前記コイルが、
前記磁歪層上に形成された平面コイルであるという好ま
しい例によれば、小型化、薄型化が図られ、また、薄膜
プロセスに容易に対応させることができる。この場合、
さらに、前記平面コイルがスパイラルコイルであるとい
う好ましい例によれば、小さなコイル面積で大きなイン
ダクタンスを実現することができる。
【図１】本発明に係る可変インダクターの一実施例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ断面における磁気回路の模式
図である。
図である。
１ 圧電体基板
２ａ、２ｂ 電極
３ａ、３ｂ 磁歪層
４ スパイラルコイル
５ａ、５ｂ 入出力端子
６ スルーホール
７ 磁束
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−78240（ＪＰ，Ａ)
実開 平３−81616（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01F 17/00 - 27/42
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電体基板と、前記圧電体基板の両面に
それぞれ形成された電極と、前記電極の上に形成され磁
歪を有する強磁性体からなる磁歪層と、前記磁歪層を励
磁するコイルとを有し、前記電極間に電圧を印加し、前
記磁歪層に面内方向の応力を印加することにより、イン
ダクタンスが変化することを特徴とする可変インダクタ
ー。 - 【請求項２】 前記磁歪層が、薄膜からなる請求項１に
記載の可変インダクター。 - 【請求項３】 前記コイルが、前記磁歪層上に形成され
た平面コイルである請求項１に記載の可変インダクタ
ー。 - 【請求項４】 前記平面コイルがスパイラルコイルであ
る請求項３に記載の可変インダクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09099795A JP3485280B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 可変インダクター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09099795A JP3485280B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 可変インダクター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288143A JPH08288143A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3485280B2 true JP3485280B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=14014148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09099795A Expired - Fee Related JP3485280B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 可変インダクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485280B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6362525B1 (en) * | 1999-11-09 | 2002-03-26 | Cypress Semiconductor Corp. | Circuit structure including a passive element formed within a grid array substrate and method for making the same |
| DE10225201A1 (de) * | 2002-06-06 | 2003-12-18 | Epcos Ag | Abstimmbares Filter und Verfahren zur Frequenzabstimmung |
| FR2905793B1 (fr) * | 2006-09-12 | 2008-10-17 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif magnetique integre controle piezoelectriquement |
| DE102007024908A1 (de) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Siemens Ag | Abstimmbares induktives Bauelement und Verwendung des Bauelements |
| FR2952754B1 (fr) * | 2009-11-17 | 2012-01-27 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif radiofrequence magnetique a reponse variable |
| WO2013026056A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-21 | Northeastern University | Electrostatically tunable magnetoelectric inductors with large inductance tunability |
| CN103714955B (zh) * | 2013-12-30 | 2016-08-17 | 北京大学 | 可调控环形电感 |
| KR102130671B1 (ko) | 2015-06-16 | 2020-07-06 | 삼성전기주식회사 | 가변 인덕터 및 가변 인덕터 모듈 |
| JP7131407B2 (ja) * | 2019-01-24 | 2022-09-06 | 日本製鉄株式会社 | 漏れインダクタンス調整トランス |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP09099795A patent/JP3485280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08288143A (ja) | 1996-11-01 |
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