JPH02302017A - 可変コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変コンデンサに関し、特に絶縁層に強誘電体
セラミック材を用いに積層型の可変コンデンサの素子構
造に関する。

〔従来の技術〕

従来、可変コンデンサには、（ａ）バリコンとよばれる
複数の金属板を対向配設して一方を移動させ有効面積を
変化させるもの、（ｂ）セラミックコンデンサなどを複
数個並列に接続し、各コンデンサにそれぞれ動作用のＩ
Ｃなどを接続して個別に動作させ、容量値を電気回路的
に変化させるもの、（Ｃ）第６図のように積層セラミッ
クコンデンサの最外層の強誘電体層１０上に形成した櫛
の歯状電極４ａの一部をレーザートリミングなどにより
機械的に切断して、強誘電体層１０を介して対向させた
内部電極４ｂとの有効面積を変化させるものく実願昭５
８−１７２５５７）などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の可変コンデンサはそれぞれ次のような欠
点がある。（ａ）のバリコンでは、コンデンサ全体での
形状が大きく、かつ機械的に容量を変化させるため、電
気信号により容量を変化させることができず、電気応答
を必要とする回路に適当でない。（ｂ）では、コンデン
サを複数個並列に使用するため、電気回路の高集積化が
難かしく、かつ複数個のコンデンサを個別に動作させる
ので、容量が階段状に出力される。（ｃ）では、一旦電
極の一部を切断してしまうと、その後容量を増加さする
ことができない。

一方、特願昭６１＝１０２４１０にて提案されている第
７図に示すような、容量引き出し用電極１２ａ、１２ｂ
が、バイアス引き出し用電極１１ａ、ｌｌｂをはさみこ
む位置に配設することを特徴とする可変コンデンサは、
バイアス引き呂し用電極１１ａ、ｌｌｂに直流電圧を印
加することにより、容量引き出し用電極１２ａ、１２ｂ
間の容量を変化させることができる。しかし、この可変
コンデンサは、容量引き出し用電極１２ａ、１２ｂとバ
イアス引き出し用電極１１ａ、ｌｌｂにはさまれる強誘
電体層１０ａ、１０ｂに直流バイアスがかからず、容量
を変化させることのできる領域はバイアス引き出し用電
極１１ａ、ｌｌｂにはさまれる強誘電体層１０ｃのみで
あり、大きな容量変化を得るためには、強誘電体層１０
ｃを厚く設定する必要がある。しかしながら容量変化は
単位長さく厚さ）あたりの印加電圧に比例するので、強
誘電体層１０ｃを厚く設定すると、高電圧を印加する必
要がある。よってこのためその用途は狭い範囲に限定さ
れていた。

本発明の目的は、従来の欠点を除去し、容量を広範囲に
わたり、線形的に得られ、低電圧の外部電気信号により
容量を変化させることができ、また小型、高信頼性で量
産に適する可変コンデンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の可変コンデンサは、６面体素子の相対する４面
に内部電極の端面を強誘電体材を用いた絶縁体層から露
出させ、かつ内部電極端面に外部電極を被着させた可変
コンデンサにおいて、相対する２面に露出する内部電極
を容量引きだし用電極く以後容量電極と略称）とし、か
つ前記容量電極が複数対のバイアス引き出し用電極（以
後バイアス電極）をはさみこむ位置に配設されているこ
とにより構成される。

次に、本可変コンデンサの動作原理を説明する。一般に
コンデンサ等に用いられる強誘電体材料は、キュリ一点
付近での相転移に伴って誘電率７弾性率、比熱など多く
の物理的定数が大きく変化するが、とくに誘電率εは、
キュリ一点において急激に大きくなる。これは、キュリ
一点近傍で、強誘電体の電気双極子がきわめて不安定で
あり、微少な外部電界に対しても非常に敏感に反応する
からである。このキュリ一点近傍で強誘電体に、直流バ
イアスを印加す°ると電気双極子が一定方向に整列し、
微少な外部電界に対しての反応は鈍化し、誘電率εは小
さくなる。

上述のように、強誘電体のキュリ一点近傍で、直流バイ
アスを意図的に制御することにより誘電率εを変化させ
ることが可能となるので、決められた電圧をバイアス電
極に印加すれば、所望の容量を得ることが可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
、第２図、・第３図はそれぞれ本発明の可変コンデンサ
の一実施例の分解斜視図、断面図、及び斜視図である。

まず第１図において１は強誘電体セラミック粉末をポリ
ビニルアルコール（ＰＶＡ）などの合成樹脂をバインダ
ーとして混練し、ドクターブレード法などの手段でシー
ト状に成形し、所望の形状に切断したグリーンシート、
２は銀・パラジウムなどの合金をブチルカルピトールな
どを加えてペースト状にした導電ペーストをグリーンシ
ート１の片面に被着・乾燥した内部電極である。

さらに、本発明コンデンサの各シートの積層構成を説明
する。ｌｌａ〜Ｉｌｆは中心部にグリーンシート１の前
縁または後縁の一端面に矩形形状の内部電極２の引出し
電極となる端面２ａを揃えて露出させた上部バイアス電
極および下部バイアス電極、１２ａ、１２ｂは前述のバ
イアス電極１１ａ〜ｌｌｆの外側にグリーンシート１の
両側端面に矩形形状の内部電極２の端面２ｂを揃えて露
出させた上部容量電極及び下部容量電極、１３ａ、１３
ｂは最外層に配設した内部電極の無い保護膜用グリーン
シートである。

次に、第１図の構成で配設した各シートの積層体を熱プ
レスなどで上下から加熱・加圧して第２区に示すように
一体化させた積層体とした後、電気炉中で数百度から、
十数百度の温度で本焼成して、第３図に示すように前後
のバイアス電極端面２ａに外部電極２２ａ、２２ｂを、
左右の容量電極端面２ｂに外部電極２１ａ、２１ｂを被
着させ、本発明可変コンデンサを形成する。

次に、本発明可変コンデンサの容量調整方法について説
明する。バイアス電極と接続している外部電極２２ａ、
２２ｂに直流電圧を印加することにより、バイアス電極
１１ａ〜ｌｌｆにはさまれる強誘電体層１０の誘電率は
マイナス側に変化する。第５図にその変化特性を示すが
、ＩＯＶの直流バイアス電圧を印加すると容量は一６２
％と大きく変化する。上述の本発明の一実施例の可変コ
ンデンサは、上述したような電極構造を用いてバイアス
電極に直流電圧を印加することにより、容量電極間の容
量を変化させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明可変コンデンサは、内部電極
の一対を容量引き出し電極に、他の複数対をバイアス引
き出し電極とし、かつ容量引き出し電極がバイアス引き
出し電極をはさみこむ位置に配設された構造とし、バイ
アス電極に直流電圧を印加する構成になっているので、
（１）容量を広範囲にわたり線形的に得られる。（２）
低電圧の外部電気信号により容量を変化させることがで
きる。（３）小型、高信頼性であり量産に適する０等の
効果が得られる。

なお、本発明可変コンデンサは、フィルタ回路に用いて
、１チツプで任意の周波数でカットオフ、パス動作が可
能であり、時定数発振回路など広く活用ができる。

図面の簡単な説明 第１図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の一実施例の
可変コンデンサの分解斜視図、断面図及び斜視図、第４
図は本発明駆動回路の一実施例を示すバイアス印加回路
図、第５図は直流バイアスとコンデンサの容量変化率の
関係を示すグラフ〈従来例を含む）、第６図は従来の可
変コンデンサの一例を示す分解斜視図、第７図は本発明
者が前に提案した可変コンデンサの断面図である。

１・・・グリーンシート、２・・・内部電極、２ａ・・
・バイアス電極端面、２ｂ・・・容量電極端面、４ａ。

４ｂ・・・容量電極、１０・・・強誘電体層、１０ａ１
１０ｂ・・・容量電極、バイアス電極間の強誘電体層、
１０ｃ・・・バイアス電極間の強誘電体層、１１ａ、ｌ
ｌｂ、ｌｌｃ、ｌｉｄ、ｌｉｅ、　　１１ｆ−バイアス
電極、１２ａ、１２ｂ・・・容量電極、１３ａ、１３ｂ
・・・保護膜用グリーンシート、２１ａ。

２１ｂ・・・容量引き出し用外部電極、２２ａ、２２ｂ
・・・バイアス印加用外部電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ６面体素子の相対する４面に内部電極の端面を強誘電体
   材を用いた絶縁体層から露出させ、かつ内部電極端面に
   外部電極を被着させた可変コンデンサにおいて、相対す
   る２面に露出する内部電極を容量引きだし用電極とし、
   かつ前記容量引き出し用電極が複数対のバイアス引き出
   し用電極をはさみこむ位置に配設されていることを特徴
   とする可変コンデンサ。