JPWO2015030170A1 - 可変容量素子 - Google Patents
可変容量素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2015030170A1 JPWO2015030170A1 JP2015534324A JP2015534324A JPWO2015030170A1 JP WO2015030170 A1 JPWO2015030170 A1 JP WO2015030170A1 JP 2015534324 A JP2015534324 A JP 2015534324A JP 2015534324 A JP2015534324 A JP 2015534324A JP WO2015030170 A1 JPWO2015030170 A1 JP WO2015030170A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- variable capacitance
- pair
- electrodes
- lead
- capacitance layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 16
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910015802 BaSr Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
- H01G2/10—Housing; Encapsulation
- H01G2/103—Sealings, e.g. for lead-in wires; Covers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
本発明は、浮遊容量が小さく、静電容量可変率の大きな可変容量素子を提供する。当該可変容量素子は、誘電体材料から構成される可変容量層と、可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部とを有してなり、一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする。
Description
本発明は、可変容量素子に関する。
可変容量素子として、誘電体層の誘電率を印加電圧により変化させることにより、静電容量を変化させる可変容量素子が知られている。
例えば、特許文献１には、誘電体層と電極が交互に積層し、電極が櫛形に形成されている可変容量素子が開示されている。
また、特許文献２には、化学溶液堆積（Chemical Solution Deposition；（ＣＳＤ））法およびスパッタ法により、強誘電体薄膜および薄膜電極をそれぞれ形成した可変容量素子が開示されている。
特許文献１のような櫛形に電極を形成した可変容量素子は、その電極構造に起因して浮遊容量が大きくなり、静電容量可変率を大きくすることが容易ではなかった。櫛形電極は、対向する電極の重なり部分から、それぞれが反対の端面に向かって伸びた部分（延在部分）が存在する。本発明者は、このような構造の場合、電極の重なり部分と、延在部分間で浮遊容量が生じ、電極の重なり面積を小さくして、あるいは印加電圧を大きくて静電容量を小さくした場合に、この浮遊容量の影響が相対的に大きくなり、静電容量可変率が小さくなることに気づいた。
また、上記のような可変容量素子は、誘電体層と電極層を積層して同時に焼成していることから、一般的に融点が低いＡｇおよびＣｕなど低損失な金属を用いることが難しい。このような金属を用いるためには、誘電体層にガラスなどの焼結助剤を添加して低温焼結化する必要があり、誘電体層の性能が犠牲となる。
また、特許文献２により得られる素子は、電極の厚みが薄く、表皮深さ（skin depth）を満たすことができないこと、および、電極形成後のアニール処理における剥離を防止するため電極材料がＰｔまたはＡｕなどに限定され、高周波で低損失なＡｇまたはＣｕの使用が困難なことにより、導電損が比較的大きくなる。さらに、特許文献２のＣＳＤ（Chemical Solution Deposition）法またはスパッタ法で電極の厚みを大きくしようとすると、５００ｎｍの厚みを超えたあたりからヒロックが形成されることが知られており、その後の積層工程などの製造工程において不具合を生じ得る。また、高周波で用いるデバイスは、インピーダンスマッチングを考慮することが低損失化に重要であるが、特許文献２のような方法ではインピーダンスマッチングが容易ではない。
したがって、本発明の目的は、浮遊容量をできるだけ小さく押さえ、低静電容量領域においても静電容量可変率の大きな可変容量素子を提供することにある。好ましくは、より低損失である可変容量素子を提供することにある。
本発明者は、上記問題を解消すべく鋭意検討した結果、素子内部に位置する電極を素子外部にまで引き出す一対の導体を、同一軸上に配置することにより浮遊容量を低減できることを見出した。
さらに、好ましくは、高周波での使用に適し、低損失な銅または銀を電極材料として使用するために、電極および引き出し部を、素子本体とは別に焼結することができる構成を見出した。
したがって、本発明の第１の要旨によれば、
誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子が提供される。
誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子が提供される。
また、本発明の第２の要旨によれば、誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子であって、
可変容量層を、誘電体材料をシート状に形成することにより、または該シートを積層することにより作製し、
絶縁部を、貫通口を形成しながら絶縁体シートを積層することにより作製するか、または絶縁体シートを積層した後、貫通口を形成することにより作製し、
一対の絶縁部の間に可変容量層を挟んで積層体を得、
上記貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して、積層体と同時焼成することにより、電極および引き出し部を形成するか、または、積層体を焼成した後に、貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して電極および引き出し部を形成することを特徴とする製造方法が提供される。
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子であって、
可変容量層を、誘電体材料をシート状に形成することにより、または該シートを積層することにより作製し、
絶縁部を、貫通口を形成しながら絶縁体シートを積層することにより作製するか、または絶縁体シートを積層した後、貫通口を形成することにより作製し、
一対の絶縁部の間に可変容量層を挟んで積層体を得、
上記貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して、積層体と同時焼成することにより、電極および引き出し部を形成するか、または、積層体を焼成した後に、貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して電極および引き出し部を形成することを特徴とする製造方法が提供される。
本発明の第３の要旨によれば、誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子であって、
貫通口を形成した一対の絶縁部の間に可変容量層を挟んで積層体を得、これを焼成し、次いで、貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して電極および引き出し部を形成することを特徴とする製造方法が提供される。
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子であって、
貫通口を形成した一対の絶縁部の間に可変容量層を挟んで積層体を得、これを焼成し、次いで、貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して電極および引き出し部を形成することを特徴とする製造方法が提供される。
本発明によれば、誘電体材料から構成される可変容量層と、可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、各電極に接続され、絶縁部を貫通する一対の引き出し部とを有してなる可変容量素子において、引き出し部を同一軸上に配置することにより、浮遊容量が抑制された可変容量素子が提供される。
本発明の可変容量素子について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本実施形態の可変容量素子および各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。
図１および図２に示すように、本実施形態の可変容量素子１は、概略的には、可変容量層２と、可変容量層を介して対向して位置する一対の電極４および４’と、可変容量層２を間に支持する一対の絶縁部６および６’と、電極４および４’と電気的に接続され、絶縁部６および６’を貫通する一対の引き出し部８および８’と、外部電極１２とを有して成る。
上記可変容量層２は、１種またはそれ以上の誘電体材料から構成される。誘電体材料の厚みを調整することにより、可変容量素子の容量を調整することができる。
上記誘電体材料としては、誘電性である材料であれば特に限定されないが、強誘電体材料が好ましい。強誘電体材を用いることにより、可変容量素子の容量および静電容量可変率をより大きくすることができる。
上記強誘電体材料としては、特に限定されないが、Ｂａ、ＳｒおよびＴｉを含む焼結セラミック、Ｂａ、ＺｒおよびＴｉを含む焼結セラミック、ならびにＢｉ、ＺｎおよびＮｂを含む焼結セラミックから選択される１種またはそれ以上の強誘電体材料が挙げられる。このような強誘電体材料は、例えば、一般的に（ＢａＳｒ）ＴｉＯ３、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３および（ＢｉＺｎ）Ｎｂ２Ｏ７として知られている。
可変容量層の厚みは、特に限定されないが、例えば０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍ、より好ましくは１〜５μｍである。可変容量素子の容量を大きくするという観点から、可変容量層の厚みは、１０μｍ以下であることが好ましく、絶縁性を確実に確保するために、１μｍ以上であることが好ましい。
本発明の可変容量素子において、一対の電極４および４’は、可変容量層２の両主表面上に対向して位置する。この電極と可変容量層との接触面の面積を変更することにより、可変容量素子の容量を調整することができる。
該電極４および４’は、対向していれば可変容量層２のいずれの箇所に、いずれの大きさ、いずれの形状で存在していてもよいが、可能な限り、互いに同じ大きさ、同じ形状であり、可変容量層に対して対称に配置すること、好ましくは可変容量層の中央に配置することが好ましい。
電極を構成する材料としては、導電性であれば特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、モネル（Ｎｉ−Ｃｕ合金）等が挙げられる。中でも、高周波での導電損が低いことから、ＡｇまたはＣｕが好ましい。
電極の厚みは、特に限定されないが、例えば０．５μｍ以上であることが好ましい。電極の厚みを０．５μｍ以上とすることにより、抵抗をより低減し、また、表皮深さ（skin depth）を確保することができる。
本発明の可変容量素子１において、一対の引き出し部８および８’は、それぞれ、電極４および４’に繋がっており、一対の絶縁部６および６’の内部に配置される。引き出し部は、電極を可変容量素子の外部に引き出す機能を有する。
上記一対の引き出し部８および８’は、可変容量層２に対して略垂直な同軸上にあることを特徴とする。「可変容量層に対して略垂直」とは、可変容量層と軸がなす角が、実質的に９０°であることを意味し、例えば８０〜９０°、好ましくは８５〜９０°、より好ましくは８８〜９０°であることを意味する。このように配置することにより、浮遊容量を低減することが可能になる。
引き出し部を構成する材料としては、導電性であれば特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、モネル（Ｎｉ−Ｃｕ合金）等が挙げられる。中でも、高周波での導電損が低いことから、ＡｇまたはＣｕが好ましい。
好ましくは、引き出し部は、上記電極と同じ材料から構成され、電極と一体に形成される。
引き出し部の形状は、特に限定されないが、例えば円柱形、円錐台形、角柱形、角錐台形、これらの中空体、例えば中空円柱形、中空円錐台形とすることができる。製造の容易性の観点から、中空または中実の円柱または円錐台形が好ましい。この引き出し部の軸方向の長さは、特に限定されず、所望の素子の大きさに応じて適宜選択できる。
引き出し部の厚みは、表皮深さ（skin depth）を確保できる厚みであれば特に限定されない。
本発明の可変容量素子１において、絶縁部６および６’は、可変容量層２を挟み込むように位置し、貫通口１０および１０’を有する。貫通口１０および１０’の内部には、引き出し部８および８’が存在する。一対の絶縁部は、一対の電極を介して可変容量層を間に支持している。
一対の絶縁部は、それらの貫通口が可変容量層に略垂直な同軸上に配置され、可変容量層側の貫通口の端部に電極が存在するように配置される。電極は貫通口の開口部と同じ大きさであってもよいが、異なっていてもよい。貫通口の形状は、そこを貫通する引き出し部の形状に応じて、適宜選択できる。
絶縁部を形成する材料は、絶縁性の材料であれば特に限定されず、例えばセラミック材料、樹脂等を用いることができる。可変容量層と同時焼成が可能であることから、セラミック材料が好ましい。
上記セラミック材料としては、特に限定されず一般的な絶縁性セラミック材料を用いることができ、例えば、ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物の焼結体などが挙げられる。
一の態様において、上記セラミック材料は、上記可変容量層を構成する誘電体材料と同じものであってもよい。可変容量層を構成する誘電体材料と同一の材料を用いることにより、絶縁部と可変容量層の熱膨張率の差がなくなり、焼結時に両者間に生じる応力を抑制することができる。
別の態様において、上記セラミック材料は、上記可変容量層を構成する誘電体材料よりも低誘電率の材料であってもよい。絶縁部を構成するセラミック材料の誘電率を低くすることにより、可変容量素子の浮遊容量を小さくすることができ、この結果、静電容量可変率をより大きくすることができる。
上記セラミック材料の比誘電率は、特に限定されないが、好ましくは５００以下、より好ましくは３００以下、さらに好ましくは１００以下、さらにより好ましくは３０以下である。
絶縁部の厚さ（可変容量層に垂直な方向の厚さ）は、特に限定されず、所望の素子の大きさに応じて適宜選択できる。
可変容量素子１は、絶縁部の可変容量層を支持する面と対向する面に、外部電極１２を有している。なお、この実施態様においては、外部電極を設けているが、これは必須の要素ではなく、外部電極を設置せずに、引き出し部を外部の配線に直接接続してもよい。
外部電極を形成する材料としては、導電性であれば特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、モネル（Ｎｉ−Ｃｕ合金）等が挙げられる。好ましくは、上記電極および引き出し部と同じ材料が用いられる。
以上、本発明の１つの実施形態について説明したが、本発明は当該実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
例えば、本発明の可変容量素子は、図３に示すように、可変容量層の主表面に対して垂直な面の少なくとも１つに導体部を有していてもよい。このような導体部を設置することにより、電磁波の放射損失を低減することができる。
上記した本実施形態の可変容量素子１は、例えば、以下のようにして製造される。
まず、誘電体材料から可変容量層を形成する。
誘電体材料を、シート状に成形して、誘電体シートを形成する。例えば、誘電体材料を、バインダ樹脂および有機溶剤を含む有機ビヒクルと混合／混練し、シート状に成形することにより誘電体シートを得てよいが、これに限定されるものではない。この誘電体シートを、複数枚積層し、圧着して、可変容量層を得る。誘電体シート１枚を、可変容量層として用いることもできる。
次に、絶縁性材料から絶縁部を形成する。
例えば、絶縁性材料がセラミック材料である場合、上記可変容量層と同様にセラミック材料を、バインダ樹脂および有機溶剤を含む有機ビヒクルと混合／混練し、シート状に成形することによりセラミックシートを得てよい。このセラミックシートを所望の厚さに積層し、圧着して、セラミックシートの積層体（以下、セラミック積層体ともいう）を得る。ついで、セラミック積層体に引き出し部を形成するための貫通口を形成して、絶縁部を得る。貫通口の形成手段は、特に限定されず、例えばレーザーまたはメカニカルパンチを用いて形成することができる。形成した貫通口には、圧着時の変形を防止するために、例えばカーボンペーストを充填してもよい。
次いで、セラミック積層体、可変容量層およびセラミック積層体の順に、２つのセラミック積層体の貫通口が同軸上となるように積層して、圧着して、積層体を得る。
次いで、上記で得られた積層体を焼成して、電極および引き出し部を形成するために貫通口内部に導電性材料を、導体ペースト、例えば銀ペーストとして充填し、さらに外部電極を形成するために貫通口が露出した面に導体ペーストを塗布し再度焼成するか、あるいは、貫通口内部および外部電極形成部にスパッタ法により導電性材料の膜を形成する。
以上のようにして、本実施形態の可変容量素子１が製造される。
なお、本発明の可変容量素子１の製造方法は当該実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
例えば、セラミック積層体を形成する場合、上記では積層体を得た後に、貫通口を形成したが、これに限定されず、例えば、セラミックペーストを印刷し、フォトリソグラフィー法により貫通口を設けつつ積層してもよい。
また、上記では、可変容量層および絶縁部を焼成した後に、電極および引き出し部を形成しているが、例えば、セラミックシートを積層しながら導体ペーストを充填する、可変容量層とセラミック積層体を積層する前に貫通口に導体ペーストを充填する、または可変容量層とセラミック積層体を積層した後焼成前に導体ペーストを充填し、全体を同時に焼成してもよい。
また、別法として、可変容量層の主表面上に電極用の導体ペーストを塗布し、次いで絶縁部を積層して、貫通口に導体ペーストを充填してもよい。
さらに別法として、可変容量層および絶縁部を個別に焼成し、その後、これらを、絶縁部、可変容量層および絶縁部の順に接合してもよい。接合方法は、特に限定されず、例えば接着剤またはガラス等を用いて接合することができる。
好ましくは、上記実施形態のように、可変容量層および絶縁部を焼成した後に、導体ペーストを焼成して電極および引き出し部を形成する。このように別個に焼成することにより、可変容量層および絶縁部の焼成温度よりも低い融点を有する金属、例えばＡｇまたはＣｕを電極および引き出し部の材料として用いることが可能になる。
実施例１
・本発明の可変容量素子の作製
ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２粉末を、比誘電率が約３００となる所定の組成（０．６５ＢａＴｉＯ３−０．２０ＮｄＡｌＯ３−０．２５ＳｉＯ２−０．１０Ａｌ２Ｏ３（モル比））になるように秤量した。次いで、秤量物を、ボールミルに入れて、湿式で１６時間混合、粉砕し、乾燥後、１２００℃で２時間仮焼した。得られた仮焼物を、再びボールミルに入れて、湿式で１６時間粉砕した後、バインダおよび可塑剤を加え、ドクターブレード法により、３０μｍの厚みにシート状に成形した。得られたシートを所定の大きさに打ち抜いた後、２０枚積み重ね、仮圧着した。
・本発明の可変容量素子の作製
ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２粉末を、比誘電率が約３００となる所定の組成（０．６５ＢａＴｉＯ３−０．２０ＮｄＡｌＯ３−０．２５ＳｉＯ２−０．１０Ａｌ２Ｏ３（モル比））になるように秤量した。次いで、秤量物を、ボールミルに入れて、湿式で１６時間混合、粉砕し、乾燥後、１２００℃で２時間仮焼した。得られた仮焼物を、再びボールミルに入れて、湿式で１６時間粉砕した後、バインダおよび可塑剤を加え、ドクターブレード法により、３０μｍの厚みにシート状に成形した。得られたシートを所定の大きさに打ち抜いた後、２０枚積み重ね、仮圧着した。
次いで、得られた積層体にレーザーでビアホールを形成し、カーボンペーストをビアホールに充填してビア埋めした。これらの積層体２つの間に可変容量層となるシート（ビア部を形成したシートと同じシート）を１枚挟み込み、２つの積層体に形成したビアがそれぞれ重なるように積層し、１００ＭＰａで圧着し、温間等方圧プレス（Warm Isostatic Press；ＷＩＰ）にて６０℃、２００ＭＰａで圧着して積層体を得た。次いで、得られた積層体を、ダイサーを用いて個片（長さＬ＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．５ｍｍ、高さＴ＝０．５ｍｍ）に切り分けて１０００〜１４００℃で焼成した。
次に、Ａｇペーストをビアホール内に充填し、外部電極を形成するためにビアが露出した部分に同じＡｇペーストを塗布し、７５０℃で焼成して、図１および２に示されるような実施例１の試料（可変容量素子）を得た。
上記のようにして、図４に示される電極の突合せ部分の直径ｄが、５、１０、２０および３０μｍである４種類の実施例１の試料（可変容量素子）を作製した。
得られた４種の実施例１の試料の静電容量をインピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製：ＨＰ４２９４Ａ）を用い、温度２５±２℃、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚの条件で測定し、それぞれ１０個の平均値を求めた。結果を図６に示す。
比較例１
実施例１で作製したシートに図５に示すような略三角形の形状にＰｄペーストを印刷し、その先端部が、シート１枚を介して重なるように積層し、温間等方圧プレス（Warm Isostatic Press；ＷＩＰ）にて６０℃、２００ＭＰａで圧着して積層体を得た。得られた積層体を、ダイサーを用いて個片（長さＬ＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．５ｍｍ、高さＴ＝０．５ｍｍ）に切り分けて１１００〜１４００℃で焼結した。
実施例１で作製したシートに図５に示すような略三角形の形状にＰｄペーストを印刷し、その先端部が、シート１枚を介して重なるように積層し、温間等方圧プレス（Warm Isostatic Press；ＷＩＰ）にて６０℃、２００ＭＰａで圧着して積層体を得た。得られた積層体を、ダイサーを用いて個片（長さＬ＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．５ｍｍ、高さＴ＝０．５ｍｍ）に切り分けて１１００〜１４００℃で焼結した。
次いで、側面に外部電極を形成するために、Ａｇペーストを塗布し、７５０℃で焼成することで比較例試料を作製した。
上記のようにして、図５に示される電極の重なり部分の面積が、上記実施例１の電極の突き合わせ部分の直径ｄが５、１０、２０および３０μｍであるものと同じ面積になるように、４種類の比較例試料を作製した。
得られた４種の比較例試料の静電容量をインピーダンスアナライザ（アジレント・テクノロジー社製：ＨＰ４２９４Ａ）を用い、温度２５±２℃、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚの条件で測定し、それぞれ１０個の平均値を求めた。結果を図６に併せて示す。
図６から明らかなように、従来の積層構造である比較例試料では、内部電極の重なり寸法を５μｍまで小さくしても、静電容量は約０．６ｐＦまでしか低下しない。一方、実施例１の試料では、突合せ部分の直径を５μｍまで小さくすると、静電容量は約０．１ｐＦまで低下した。これは、従来の積層構造である比較例試料と比較して、実施例１の試料は、浮遊容量をより小さく抑えることができるので、素子が本来的に有するべき静電容量の可変範囲を広く使うことができるからであると考えられる。
実施例２
ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３およびＴｉＯ２粉末を、比誘電率が約２０００となる所定の組成（（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３）になるように秤量した。この秤量物を用いて、実施例１と同じ手順で、実施例２の試料を作製した。
ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３およびＴｉＯ２粉末を、比誘電率が約２０００となる所定の組成（（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３）になるように秤量した。この秤量物を用いて、実施例１と同じ手順で、実施例２の試料を作製した。
実施例３
ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３粉末を、比誘電率が約７となる所定の組成（０．１６ＣａＯ−０．１１Ａｌ２Ｏ３−０．６４ＳｉＯ２−０．０９Ｂ２Ｏ３（モル比）からなるガラスセラミックとＡｌ２Ｏ３を１：１（重量比）で混合したもの）になるように秤量した。この秤量物を用いて、実施例１と同じ手順で、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系のガラスセラミックから構成される厚み３０μｍのシートを作製した。得られたシートを所定の大きさに打ち抜いた後、２０枚積み重ね、仮圧着した。
ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３粉末を、比誘電率が約７となる所定の組成（０．１６ＣａＯ−０．１１Ａｌ２Ｏ３−０．６４ＳｉＯ２−０．０９Ｂ２Ｏ３（モル比）からなるガラスセラミックとＡｌ２Ｏ３を１：１（重量比）で混合したもの）になるように秤量した。この秤量物を用いて、実施例１と同じ手順で、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系のガラスセラミックから構成される厚み３０μｍのシートを作製した。得られたシートを所定の大きさに打ち抜いた後、２０枚積み重ね、仮圧着した。
次いで、得られた積層体にレーザーでビアホールを形成し、カーボンペーストをビアホールに充填してビア埋めした。これらの積層体２つの間に可変容量層として上記実施例２で形成したシートを１枚挟み込み、２つの積層体に形成したビアがそれぞれ重なるように積層し、１００ＭＰａで圧着し、温間等方圧プレス（Warm Isostatic Press；ＷＩＰ）にて６０℃、２００ＭＰａで圧着して積層体を得た。次いで、得られた積層体を、ダイサーを用いて個片（長さＬ＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．５ｍｍ、高さＴ＝０．５ｍｍ）に切り分けて１１００〜１４００℃で焼成した。
次に、Ａｇペーストをビアホール内に充填し、外部電極を形成するためにビアが露出した部分に同じＡｇペーストを塗布し、７５０℃で焼成して、実施例３の試料を得た。
実施例２および実施例３の試料に、直流電圧を印加し、１ｋＨｚ、１Ｖの条件で静電容量を測定し、
容量可変率 ＝ （Ｃａｐ０−ＣａｐＤＣ）／Ｃａｐ０×１００（％）
を求めた。ここで、ＣａｐＤＣは所定の直流電圧を印加したときの静電容量値、Ｃａｐ０は直流電圧を印加しない状態での静電容量値である。結果を図７に示す。
容量可変率 ＝ （Ｃａｐ０−ＣａｐＤＣ）／Ｃａｐ０×１００（％）
を求めた。ここで、ＣａｐＤＣは所定の直流電圧を印加したときの静電容量値、Ｃａｐ０は直流電圧を印加しない状態での静電容量値である。結果を図７に示す。
図７に示されるように、絶縁部と可変容量層とが同一材料のＢＳＴ系材料（比誘電率２０００）である実施例２では、直流印加電圧が、３Ｖ／μｍ以上になって静電容量が小さくなるにつれて、静電容量の変化が小さくなった。一方、絶縁部に低誘電率の材料（比誘電率７）を用いた実施例３は、直流印加電圧を３Ｖ／μｍ以上としても、直流電圧の変化に対して十分に静電容量が変化した。これは、静電容量が小さくなると浮遊容量の影響が相対的に大きくなり、それ以上電圧を加えても見かけの静電容量が変化しなくなるためと考えられる。即ち、絶縁部の比誘電率が大きい（比誘電率２０００）実施例２は、可変容量素子の両端面間の浮遊容量が比較的大きくなり、絶縁部の低誘電率が小さい（比誘電率７）実施例３は、この浮遊容量を抑えることができるため、実施例２に比べて実施例３は、比較的高電圧を印加した場合であっても静電容量の変化が低下しなかったと考えられる。
本発明の保護素子は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムなど多種多様な電子機器に用いることができる。
１…可変容量素子
２…可変容量層
４，４’…電極
６，６’…絶縁部
８，８’…引き出し部
１０…貫通口
１２…外部電極
１０１…可変容量素子
１０２…誘電体
１０４…電極
１１２…外部電極
２…可変容量層
４，４’…電極
６，６’…絶縁部
８，８’…引き出し部
１０…貫通口
１２…外部電極
１０１…可変容量素子
１０２…誘電体
１０４…電極
１１２…外部電極
Claims (8)
- 誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子。 - 絶縁部が、可変容量層を構成する誘電体材料よりも低誘電率である誘電体材料から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変容量素子。
- 電極および引き出し部が、ＡｇまたはＣｕから構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の可変容量素子。
- 電極および引き出し部の厚さが、０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量素子。
- さらに、絶縁部の可変容量層を支持する面と対向する面に位置し、引き出し部と電気的に接続されている外部電極を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量素子。
- さらに、絶縁部の可変容量層に垂直な面の少なくとも１つに導体部を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量素子。
- 誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子であって、
可変容量層を、誘電体材料をシート状に形成することにより、または該シートを積層することにより作製し、
絶縁部を、貫通口を形成しながら絶縁体シートを積層することにより作製するか、または絶縁体シートを積層した後、貫通口を形成することにより作製し、
一対の絶縁部の間に可変容量層を挟んで積層体を得、
上記貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して、積層体と同時焼成することにより、電極および引き出し部を形成するか、または、積層体を焼成した後に、貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して電極および引き出し部を形成することを特徴とする製造方法。 - 誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層を介して対向して位置する一対の電極と、
一対の電極を介して可変容量層を間に支持する一対の絶縁部と、
一対の電極にそれぞれ繋がっている一対の引き出し部と
を有してなり、
一対の引き出し部が、一対の絶縁部内にそれぞれ配置され、かつ可変容量層に略垂直な同軸上にあることを特徴とする、可変容量素子であって、
貫通口を形成した一対の絶縁部の間に可変容量層を挟んで積層体を得、これを焼成し、次いで、貫通口に電極および引き出し部形成用の導電性材料を付与して電極および引き出し部を形成することを特徴とする製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013180906 | 2013-09-02 | ||
| JP2013180906 | 2013-09-02 | ||
| PCT/JP2014/072731 WO2015030170A1 (ja) | 2013-09-02 | 2014-08-29 | 可変容量素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2015030170A1 true JPWO2015030170A1 (ja) | 2017-03-02 |
| JP6187590B2 JP6187590B2 (ja) | 2017-08-30 |
Family
ID=52586717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015534324A Active JP6187590B2 (ja) | 2013-09-02 | 2014-08-29 | 可変容量素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10128051B2 (ja) |
| JP (1) | JP6187590B2 (ja) |
| CN (1) | CN105493211B (ja) |
| WO (1) | WO2015030170A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6540791B2 (ja) * | 2015-02-27 | 2019-07-10 | 株式会社村田製作所 | 可変容量素子 |
| WO2016136771A1 (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | 株式会社村田製作所 | 可変容量素子 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02128414A (ja) * | 1988-11-07 | 1990-05-16 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ |
| JPH06314602A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Tdk Corp | セラミック電子部品 |
| JPH08153645A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チップ型コンデンサ及びその製造方法 |
| JPH10223475A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-21 | Mitsubishi Materials Corp | コンデンサ容量の調整方法 |
| JP2006245367A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バリスタおよびその製造方法 |
| JP2008021980A (ja) * | 2006-06-15 | 2008-01-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | コンデンサ、配線基板 |
| JP2009513006A (ja) * | 2005-10-20 | 2009-03-26 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 電気モジュール |
| WO2012028659A2 (de) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Epcos Ag | Keramisches bauelement und verfahren zur herstellung eines keramischen bauelements |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4807085A (en) * | 1987-05-28 | 1989-02-21 | Iwasaki Electric Co., Ltd. | Nonlinear capacitor for generating high-voltage pulses |
| WO2001015838A1 (fr) * | 1999-08-31 | 2001-03-08 | Toho Titanium Co., Ltd. | Poudre de nickel pour condensateur ceramique monolithique |
| WO2008059666A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Laminated electronic component and method for manufacturing the same |
| JP4743222B2 (ja) * | 2008-04-25 | 2011-08-10 | ソニー株式会社 | 可変容量素子及び、電子機器 |
| JP5126374B2 (ja) | 2011-01-19 | 2013-01-23 | ソニー株式会社 | 可変容量素子及び、電子機器 |
| CN103891047B (zh) | 2011-10-26 | 2017-04-05 | 株式会社村田制作所 | 可变电容元件以及高频器件 |
| US9715964B2 (en) * | 2014-06-13 | 2017-07-25 | Apple Inc. | Ceramic capacitors with built-in EMI shield |
-
2014
- 2014-08-29 WO PCT/JP2014/072731 patent/WO2015030170A1/ja active Application Filing
- 2014-08-29 CN CN201480046715.9A patent/CN105493211B/zh active Active
- 2014-08-29 JP JP2015534324A patent/JP6187590B2/ja active Active
-
2016
- 2016-02-23 US US15/050,541 patent/US10128051B2/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02128414A (ja) * | 1988-11-07 | 1990-05-16 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ |
| JPH06314602A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Tdk Corp | セラミック電子部品 |
| JPH08153645A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チップ型コンデンサ及びその製造方法 |
| JPH10223475A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-21 | Mitsubishi Materials Corp | コンデンサ容量の調整方法 |
| JP2006245367A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バリスタおよびその製造方法 |
| JP2009513006A (ja) * | 2005-10-20 | 2009-03-26 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 電気モジュール |
| JP2008021980A (ja) * | 2006-06-15 | 2008-01-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | コンデンサ、配線基板 |
| WO2012028659A2 (de) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Epcos Ag | Keramisches bauelement und verfahren zur herstellung eines keramischen bauelements |
| JP2013536989A (ja) * | 2010-09-03 | 2013-09-26 | エプコス アーゲー | セラミックデバイス及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20160172114A1 (en) | 2016-06-16 |
| US10128051B2 (en) | 2018-11-13 |
| JP6187590B2 (ja) | 2017-08-30 |
| CN105493211A (zh) | 2016-04-13 |
| CN105493211B (zh) | 2019-01-18 |
| WO2015030170A1 (ja) | 2015-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10515762B2 (en) | Electronic component including a resistive layer | |
| KR102029468B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| US9202625B2 (en) | Laminated ceramic electronic component and method of fabricating the same | |
| JP2021010000A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| CN102810397A (zh) | 多层陶瓷电子元件和多层陶瓷电容器 | |
| JP4859593B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製法 | |
| KR101823160B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| KR101397835B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 | |
| JP2021044533A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| KR101882998B1 (ko) | 적층 세라믹 전자부품 | |
| JP2021103767A (ja) | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 | |
| JP2013030775A (ja) | 積層セラミック電子部品 | |
| CN104335305B (zh) | 层叠陶瓷电容器 | |
| JP6187590B2 (ja) | 可変容量素子 | |
| JP6301629B2 (ja) | 積層型電子部品 | |
| US10262805B2 (en) | Variable capacitance element | |
| JP2009266716A (ja) | 導電性ペーストおよび積層セラミックコンデンサの製造方法 | |
| JP2022081393A (ja) | 積層型電子部品 | |
| KR20210001970A (ko) | 적층형 전자부품 | |
| US10204742B2 (en) | Variable capacitance element | |
| JP6117557B2 (ja) | 積層型電子部品 | |
| JP2014183187A (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
| KR20150134899A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161101 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170418 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170616 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170717 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6187590 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |