KR101542444B1 - 가변 용량 복합 부품 - Google Patents

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다이요 유덴 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 각 가변 용량 커패시터의 본래의 용량 변화를 최대한 인출하여 전체적으로 용량 변화율이 큰 가변 용량 복합 부품을 제공한다.
신호용 단자(12, 13)에 바이어스 인가단을 교호적으로 정면으로 가변 용량 커패시터(31∼34)를 직렬로 접속한다. 전원 단자(11)를 제1 바이어스 라인(BL1)의 바이어스 저항(21)을 개재하여 가변 용량 커패시터(31, 32)의 바이어스+측에 접속하고, 바이어스 저항(22)을 개재하여 가변 용량 커패시터(33, 34)의 바이어스+측에 접속한다. 접지 단자(14)를 제2 바이어스 라인(BL2)의 바이어스 저항(23)을 개재하여 가변 용량 커패시터(31)의 바이어스-측에 접속하고, 바이어스 저항(24)을 개재하여 가변 용량 커패시터(32, 33)의 바이어스-측에 접속하고, 바이어스 저항(25)을 개재하여 가변 용량 커패시터(34)의 바이어스-측에 접속한다. 바이어스 저항(23, 25)에 대하여 바이어스 저항(21, 22, 24)의 값을 반으로 설정한다.

Description

가변 용량 복합 부품{VARIABLE CAPACITY COMPONENT MODULE}
본 발명은 주파수 조정 등에 이용되는 가변(可變) 용량 복합 부품에 관한 것으로, 예컨대 NFC(Near Field Communication: 근거리 무선 통신)에서 사용되는 안테나용 주파수 조정 회로에 바람직한 가변 용량 복합 부품의 개량에 관한 것이다.
예컨대 휴대 전화용 FeliCa(등록 상표)칩으로 사용되고 있는 NFC모듈에서는 안테나 코일의 편차에 의해 공진(共振) 주파수가 본래의 값(13.56MHz)으로부터 시프트하여 수신 감도가 열화한다. 그렇기 때문에 주파수 조정 회로를 내장하고, 미리 출하 시에 모든 기기를 검사하고, 안테나 코일과 병렬로 접속한 커패시터의 용량을 미조정(微調整)하여 공진 주파수의 어긋남을 보정한다. 이와 같은 주파수 조정 회로에서는 소형화·저비용화를 위해서 가변 용량 소자(素子)와 저항 소자를 일체화한 복합 부품이 요구되고 있다.
이와 같은 주파수 조정용 가변 용량 복합 부품으로서는 하기 특허문헌 1에 기재한 가변 콘덴서가 있다. 이는 바이어스 신호를 안정적으로 가변 용량 소자에 인가(印加)할 수 있고, 소형화를 도모할 수 있어서 취급이 용이하고, 파형(波形) 변형이나 상호 변조 왜곡 등이 작고, 내(耐)전력성도 뛰어난 제작이 용이한 가변 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 지지 기판 상에 제1 신호 단자(端子)가 접속된 제1 전극 및 제2 신호 단자가 접속된 제2 전극을 구비한 가변 용량 소자와, 상기 제1 전극에 접속된 저항 성분 및 인덕터 성분의 적어도 일방(一方)을 포함하는 제1 바이어스 라인과, 상기 제2 전극에 접속된 저항 성분 및 인덕터 성분의 적어도 일방을 포함하는 제2 바이어스 라인을 형성한 구성으로 이루어진다.
1. 일본 특개 2005-64437호 공보
하지만 상기 특허문헌 1에서는 제1 바이어스 라인 및 제2 바이어스 라인에 포함되는 저항 성분 또는 인덕터 성분이 모두 같은 값으로 이루어진다. 그래서 1개째의 가변 용량 소자와 N개째의 가변 용량 소자에 따른 바이어스 전압이 다른 가변 용량 소자에 따른 바이어스 전압보다 높아진다. 이와 같이 각 가변 용량 소자에 따른 바이어스 전압이 균등하지 않으면, 원래 얻어져야 할 용량 변화를 얻을 수 없다는 과제가 있다.
본 발명은 이와 같은 점에 착안하였으며, 그 목적은 각 가변 용량 소자가 가지는 본래의 용량 변화를 최대한 인출(引出)하여 전체적으로 용량 변화율이 큰 가변 용량 복합 부품을 제공하는데 있다. 다른 목적은 바이어스 라인으로의 신호의 혼입을 방지하는데 있다. 또 다른 목적은 바이어스 전압이 불균일한 인가에 의한 커패시터의 국소적인 열화가 요인이 되는 고장을 방지하는데 있다.
본 발명은 제1 신호 단자측의 제1 전극 및 제2 신호 단자측의 제2 전극과, 이들 2개의 전극에 개재된 인가 전압에 의해 유전율이 변화하는 유전체층으로 이루어지는 가변 용량 커패시터 N개(단, N=2n이며, n은 자연수)가 지지 기판 상에 배열되어 직렬로 접속된 가변 용량 소자로서,
인접하는 일방의 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제1 전극과 타방(他方)의 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제2 전극이 전기적으로 접속되는 것과 함께, 상기 제1 신호 단자측의 상기 가변 용량 커패시터로부터 2i-1개(단, i는 n이하의 자연수)째의 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제1 전극, 또는 2i개째의 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 접속되고, 또한 제1 바이어스 단자에 접속되고, 저항 성분을 포함하는 제1 바이어스 라인; 및
상기 제1 신호 단자측의 상기 가변 용량 커패시터로부터 2i개째 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제1 전극 또는 2i-1개째 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 접속되고, 또한 제2 바이어스 단자에 접속되고, 저항 성분을 포함하는 제2 바이어스 라인;을 구비하고,
제1 신호 단자측으로부터 첫번째의 가변 용량 커패시터의 제1 전극에 접속되고 또한 상기 제1 바이어스 단자에 접속되는 바이어스 라인의 저항값 및 N번째의 제2 전극에 접속되고 또한 상기 제1 바이어스 단자에 접속되는 바이어스 라인의 저항값에 대하여 다른 바이어스 라인의 저항값을 0.45배∼0.55배로 한 것을 특징으로 한다.
주요 형태 중 하나는 상기 제2 바이어스 단자를 정(正)전원과 접속하고, 상기 제1 바이어스 단자를 접지(接地)하여 바이어스 전압의 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다. 다른 형태 중 하나는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 접속된 바이어스 라인에서의 저항값이 500kΩ 이상인 것을 특징으로 한다. 또 다른 형태는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 접속된 바이어스 라인에서의 저항값이 1GΩ 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 이점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명료해질 것이다.
본 발명에 의하면, 각 가변 용량 커패시터가 가지는 본래의 용량 변화를 최대한 인출하여 전체적으로 용량 변화율이 큰 가변 용량 복합 부품을 제공할 수 있다. 또한 바이어스 라인으로의 신호의 혼입 방지나, 바이어스 전압이 불균일한 인가에 의한 커패시터의 국소적인 열화가 요인이 되는 고장 방지도 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예1을 도시하는 회로도.
도 2는 상기 실시예1 및 상기 배경기술에서의 전류의 차이를 도시하는 회로도.
도 3은 상기 실시예1 및 상기 배경기술에서의 가변 용량 커패시터의 단자간(間) 전압의 일 예를 도시하는 그래프.
도 4는 주요부가 중첩된 모습을 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 A-A’선에 따른 가변 용량 커패시터 부분의 단면도.
도 6은 도 4의 B-B’선에 따른 제1 바이어스 라인 부분의 단면도.
도 7은 도 4의 C-C’선에 따른 제2 바이어스 라인 부분의 단면도.
도 8의 (A)는 가변 용량 커패시터의 전극 접속의 모습을 도시하는 도면, 도 8의 (B)는 시작품(試作品)에서 각 가변 용량 커패시터(31∼34)에 인가되는 전압을 도시하는 그래프다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량(最良)의 형태를 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.
[실시예1]
우선 도 1∼도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 가변 용량 복합 부품(10)의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에서 단자(11, 14)는 바이어스용의 단자이며, 단자(12, 13)는 신호용의 단자다. 단자(11, 14) 사이에 인가하는 바이어스 전압을 변화시키는 것에 의해 단자(12, 13) 사이의 용량이 변화하도록 이루어지고, 전체적으로 가변 용량 소자로서 기능한다.
입력측(+측)의 제1 신호용 단자(12)와, 출력측(-측)의 제2 신호용 단자(13) 사이에는 4개의 가변 용량 커패시터(31∼34)가 바이어스+측과 바이어스-측이 교호(交互)적으로 마주 향하도록 직렬로 접속되고, 각 가변 용량 커패시터(31∼34)의 리크 저항 성분(41∼44)을 병렬로 접속된 저항으로 표시한다. 제2 바이어스 단자(11)는 바이어스 저항(21)을 개재하여 가변 용량 커패시터(31, 32)의 바이어스+측에 각각 접속되고, 바이어스 저항(22)을 개재하여 가변 용량 커패시터(33, 34)의 바이어스+측에 각각 접속된다. 이들 바이어스 저항(21, 22)에 의해 제2 바이어스 라인(BL2)이 구성된다. 한편, 제1 바이어스 단자(14)는 바이어스 저항(23)을 개재하여 가변 용량 커패시터(31)의 바이어스-측에 접속되는 것과 함께, 바이어스 저항(24)을 개재하여 가변 용량 커패시터(32, 33)의 바이어스-측에 각각 접속되고, 또한 바이어스 저항(25)을 개재하여 가변 용량 커패시터(34)의 바이어스-측에 접속된다. 이와 같은 바이어스 저항(23∼25)에 의해 제1 바이어스 라인(BL1)이 구성된다.
또한 본 실시예에서는 제1 바이어스 라인(BL1)의 바이어스 저항(23, 25)의 값을 R로 하였을 때, 제2 바이어스 라인(BL2)의 바이어스 저항(21, 22) 및 제1 바이어스 라인(BL1)의 바이어스 저항(24)의 값이 그 반인 0.5R에 설정된다. 그것은 다음과 같은 이유를 기초로 한다.
(a) 바이어스 저항(23, 25)은 신호용 단자(12, 13)에 각각 직접 접속되기 때문에 통신 신호의 영향을 크게 받는다. 따라서 제1 바이어스 라인(BL1)으로의 통신 신호의 혼입을 방지하기 위해서는 신호 주파수에서의 가변 용량 커패시터(31∼34)의 임피던스보다 지극히 높은 저항값을 가지는 것이 바람직하다.
(b) 가변 용량 커패시터(31∼34)로의 인가 바이어스 전압을 균등하게 하기 위해서는 회로 구성 상, 가변 용량 커패시터(31)에만 접속되는 바이어스 저항(23)에 대하여 2개의 가변 용량 커패시터(32, 33)에 접속되는 바이어스 저항(24)은 그 반 정도가 바람직하다. 바이어스 저항(25)에 대해서도 마찬가지이다.
(c) 회로 전체로서의 저항값을 바이어스 라인(BL1, BL2) 상에 두고 균등하게 유지하기 위해서는 전원측의 합성 저항=접지측의 합성 저항이 되는 것이 바람직하다.
또한 바이어스 저항(21, 22, 24)의 값을 바이어스 저항(23, 25)의 0.5R로 해도 실제상 편차는 발생한다. 그 정도에 대해서는 약간의 편차라면 인가 바이어스 전압에 대한 영향은 작아 어느 정도는 무시할 수 있기 때문에 0.45R∼0.55R의 범위이면 좋다. 이는 가변 용량 커패시터의 소자수가 도면에 도시된 4직렬부터 6직렬, 또한 8직렬로 증가한 경우에도 성립하는 것이며, 바이어스 라인에 포함되는 모든 저항의 값을 동일하게 한 경우, 직렬 소자수가 증가할수록 각 가변 용량 커패시터에 대한 인가 바이어스 전압의 불균일성이 증가한다. 즉 인가 바이어스 전압의 패턴은 4직렬로는 2종류, 6직렬로는 3종류, 8직렬로는 4종류가 된다. 인가 바이어스 전압의 불균일은 용량 가변율의 안정성을 잃을 뿐만 아니라, 일부의 가변 용량 커패시터에만 부하가 걸리게 되어 고장을 초래할 가능성이 높아진다.
다음으로 본 실시예에서는 제2 바이어스 라인(BL2)측의 제2 바이어스 단자(11)를 정전압을 인가하는 전원 단자로, 제1 바이어스 라인(BL1)측의 제1 바이어스 단자(14)를 접지 단자로 하여 바이어스 전압의 제어를 수행한다. 이에 의해 각 가변 용량 커패시터(31∼34)에서의 바이어스+측이 정전압값이 되고, 각 가변 용량 커패시터(31∼34)에 흐르는 전류가 바이어스-측과 유전체 계면에서의 리크 특성에 의해 율칙(律則)되기 때문에 직류 바이어스에 대하여 고내압화(高耐壓化)를 도모할 수 있다.
바이어스 라인(BL1, BL2)에 포함되는 바이어스 저항(21∼25)의 각 값은 바람직하게는 500kΩ 이상이면 좋다. 예컨대 NFC에서의 통신 주파수의 범위는 10∼20MHz의 주파수 대역(帶域)이다. 이 대역에서 가변 용량 복합 부품으로서의 환산 임피던스 값이 바이어스 라인(BL1, BL2)에 포함되는 바이어스 저항(21∼25)의 값 이상이 되면, 바이어스 라인(BL1, BL2)에 통신 신호가 혼입하여 통신 회로로서 성립되지 않는다. 이와 같은 점에서 통신 신호의 혼입을 피하는 조건으로서 10MHz대의 가변 용량 복합 부품 임피던스 값의 10,000배 이상의 저항값으로 하는 것이 바람직하다. 예컨대 가변 용량 복합 부품으로서의 용량이 400pF라면, 주파수는 13.56MHz이고 임피던스는 약 30Ω이 되기 때문에, 바이어스 저항(21∼25)의 각 값은 300kΩ 이상으로 한다.
하지만 바이어스 라인(BL1, BL2)에 포함되는 바이어스 저항(21∼25)의 값이 각각 너무 커서, 가변 용량 커패시터(31∼34) 자체의 리크 전류량으로부터 환산되는 저항값, 즉 리크 저항 성분(41∼44)의 값과 동등해지면, 그 리크 저항 성분(41∼44)에 의한 전압 강하(降下)에 의해 가변 용량 커패시터(31∼34) 자체에 따르는 바이어스 전압이 저하한다. 이와 같은 점에서 가변 용량 커패시터(31∼34)에 충분히 바이어스 전압이 인가되기 위해서는 바이어스 저항(21∼25)의 값을 가변 용량 커패시터(31∼34)의 리크 저항 성분(41∼44)의 1/50 이하로 하는 것이 바람직하다. 리크 저항 성분(41∼44)은 약 50GΩ 정도이기 때문에 바이어스 저항(21∼25)의 저항값은 1GΩ 이하로 한다.
다음으로 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예의 작용을 설명한다. 또한 도 2에서는 리크 저항 성분(41∼44)을 생략한다. 도 2의 (A)에는 본 실시예에서의 전류의 흐름을 도시하고, 전술한 바이어스 저항값의 설정에 의해 가변 용량 커패시터(31∼34)에 흐르는 전류는 모두 일치한다. 상세히 서술하면, 제2 바이어스 라인(BL2)의 제2 바이어스 단자(11)에 흐르는 전류를 i로 하면, 바이어스 저항(21, 22)에 흐르는 전류는 (1/2)i가 되고, 각 가변 용량 커패시터(31∼34)에 흐르는 전류는 (1/4)i가 된다. 한편, 제1 바이어스 라인(BL1)의 바이어스 저항(23, 25)에 흐르는 전류는 (1/4)i인 것에 대해, 바이어스 저항(24)에 흐르는 전류는 (1/2)i가 되고, 제1 바이어스 단자(14)에 흐르는 전류는 i가 된다.
이에 대하여 전술한 배경기술과 같이 바이어스 저항(21∼25)을 모두 동일한 값으로 하면, 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이 가변 용량 커패시터(31∼34)에 흐르는 전류는 일치하지 않고 용량의 가변량이 불균일해진다. 즉 가변 용량 커패시터(31, 34)에 흐르는 전류는 (1/3)i, 가변 용량 커패시터(32, 33)에 흐르는 전류는 (1/6)i가 된다. 또한 제2 바이어스 라인(BL2)의 바이어스 저항(21, 22)에 흐르는 전류는 (1/2)i로 같지만, 제1 바이어스 라인(BL1)의 바이어스 저항(23∼25)에 흐르는 전류는 모두 (1/3)i가 된다.
도 3에는 가변 용량 커패시터(31∼34)의 양단(兩端)의 전압(전위차)(V41∼V44)의 일 예를 도시한다. 도 3의 (A)는 바이어스 저항(21, 22, 24)의 값이 25GΩ, 바이어스 저항(23, 25)이 50GΩ, 리크 저항 성분(41∼44)이 50GΩ인 경우에 바이어스 전압으로서 3V를 전원 단자(11)에 인가한 본 실시예의 경우를 도시하고, 각 가변 용량 커패시터(31∼34)의 양단의 전압(V41∼V44)은 각각 일치한다.
도 3의 (B)는 도 3의 (A)의 경우와 비교하여 바이어스 저항(21, 22, 24)의 값을 25GΩ로부터 22.5GΩ로 한 경우를 도시한다. 각 가변 용량 커패시터(31∼34)의 양단의 전압(V41∼V44)에는 다소 차이가 있으나 모두 허용할 수 있는 오차의 범위이다. 즉 전압(V41∼V44) 사이의 오차는 0.05V로, 도 3의 (A)의 경우와 비교했을 때 약 5%이며, 용량 변화량 환산에서는 0.7%의 오차다.
도 3의 (C)는 상기 도 2의 (B)의 경우를 도시하고, 바이어스 저항(21∼25)의 값이 50GΩ, 리크 저항 성분(41∼44)이 50GΩ의 경우에 바이어스 전압으로서 3V를 전원 단자(11)에 인가한 경우를 도시한다. 도 3의 (C)에 도시하는 바와 같이 V41,V44>V42,V43으로 이루어지며, 차이가 크다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 바이어스 라인(BL1, BL2)에 포함되는 바이어스 저항(21∼25)의 값을 조정하여 가변 용량 커패시터(31∼34)에서의 전압·전류가 균일해지도록 하였기 때문에, 각 소자가 가지는 본래의 용량 변화를 최대한 인출할 수 있고, 전체적으로 용량 변화율이 큰 가변 용량 복합 부품을 제공할 수 있다. 또한 가변 용량 복합 부품 임피던스를 고려하여 바이어스 저항(21∼25)의 값을 설정하는 것으로 하였기 때문에, 바이어스 라인(BL1, BL2)으로의 신호의 혼입이 방지된다. 또한 바이어스 저항(21∼25)의 값을 가변 용량 커패시터(31∼34)의 리크 저항 성분(41∼44)의 값을 고려하여 설정하는 것으로 하였기 때문에, 각 가변 용량 커패시터(31∼34) 사이에서의 바이어스 전압이 불균일한 인가에 의한 고장이 방지된다.
다음으로 도 4∼도 7을 참조하여 상기 실시예1의 구체적인 부품 구조의 일 예를 설명한다. 도 4는 주요부가 중첩된 모습을 도시하고, 2점 쇄선은 하측의 전극 패턴, 점선은 상측의 전극 패턴을 도시한다. 또한 도 4의 A-A’선을 따른 가변 용량 커패시터 부분의 단면을 도 5에 도시하고, B-B’선을 따른 제1 바이어스 라인 부분의 단면을 도 6에 도시하고, C-C’선에 따른 제2 바이어스 라인 부분의 단면을 도 7에 도시한다.
도 5∼도 7에서 지지 기판(100)으로서는 SiO2의 열 산화막을 포함하는 Si기판을 사용한다. 이 뿐만 아니라 석영, 알루미나, 사파이어, 유리 등의 절연성 기판을 사용해도 좋고, Si 등의 도전성 기판(가능하면 고저항 기판) 상에 절연층을 성막한 것이어도 좋다. 또한 SiO2막 상에 수소 침입의 보호를 목적으로 하는 Al2O3막을 형성해도 좋다. Al2O3막 대신에 SiN, Ta2O5, SrTiO3 등을 단층(單層) 또는 적층해도 좋다. 막 두께의 일 예를 들면, Si기판이 400μm, SiO2막이 1μm, Al2O3막이 100nm이다.
다음으로 도 5의 가변 용량 커패시터 부분을 참조하면, 지지 기판(100)의 주면(主面) 상에 예컨대 Pt에 의해 하부 전극을 형성한다. Pt의 하부에 지지 기판(100)에 대한 밀착층으로서 Ti층 또는 TiO2층을 성막해도 좋다. 또한 전극 재료로서는 상기 Pt, Ir, Ru 등의 귀금속 외에 SrRuO3, RuO2, IrO2 등의 도전성 산화물 등을 이용해도 좋다. 하부 전극 상에는 가변 용량 특성을 가지는 유전체층을 형성한다. 예컨대 BST(BaSrTiO3), BST에 Mn을 미량 첨가한 것, PZT(PbZrTiO3)나, 그 외의 페로브스카이트 구조 산화물 등을 이용해도 좋다. 유전체층 상에는 Pt에 의해 상부 전극을 형성한다. Pt 이외에 Ir, Ru 등의 귀금속이나, SrRuO3, RuO2, IrO2 등의 도전성 산화물을 이용해도 좋다. 두께의 일 예를 들면, 250nm의 하부 전극Pt, 100nm의 BST, 250nm의 상부 전극Pt다. 또한 가변 용량 커패시터(31)와 가변 용량 커패시터(32)의 하부 전극, 가변 용량 커패시터(33)와 가변 용량 커패시터(34)의 하부 전극은 각각 공통이다. 가변 용량 커패시터(31)와 가변 용량 커패시터(32)의 하부 전극은 가변 용량 커패시터(31)에 대해서는 제2 신호 단자(13)측이기 때문에 제2 전극이 되고, 가변 용량 커패시터(32)에 대해서는 제1 신호 단자(12)측이기 때문에 제1 전극이 된다. 마찬가지로 가변 용량 커패시터(33)와 가변 용량 커패시터(34)의 하부 전극은 가변 용량 커패시터(33)에 대해서는 제2 신호 단자(13)측이기 때문에 제2 전극이 되고, 가변 용량 커패시터(34)에 대해서는 제1 신호 단자(12)측이기 때문에 제1 전극이 된다.
예컨대 휴대 전화용 FeliCa(등록 상표)의 경우, 주파수 조정용으로서의 최량의 용량값은 13.56MHz일 때 100pF다. 그렇기 때문에 가변 용량 커패시터(31∼34)를 4직렬로 하는 경우, 각 커패시터의 용량값은 400pF로 한다.
또한 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이 4개의 가변 용량 커패시터(31∼34)는 교호적으로 극성이 반대가 되도록 하면 좋다. 즉 제1 신호용 단자(12) → 가변 용량 커패시터(31)의 상부 전극(31a) → 유전체층 → 하부 전극(31b) → 가변 용량 커패시터(32)의 하부 전극(32b) → 유전체층 → 상부 전극(32a) → 가변 용량 커패시터(33)의 상부 전극(33a) → 유전체층 → 하부 전극(33b) → 가변 용량 커패시터(34)의 하부 전극(34b) → 유전체층 → 상부 전극(34a) → 제2 신호용 단자(13)와 같이 신호의 진행 방향에 대하여 가변 용량 커패시터(31∼34)의 방향이 교호적으로 반대 방향이 되도록 접속하면 좋다. 이에 의해 비교적 매끄러운 면[지지 기판(100)] 상에 형성되는 하부 전극(31b∼34b)과, 비교적 거친 면(유전체층) 상에 형성되는 상부 전극(31a∼34a)에서 리크 전류 특성이 달라서 발생하는 극성을 제거하는데 유효하다.
다음으로 도 6 및 도 7의 바이어스 라인 부분을 참조하면, 바이어스 저항(21∼25)의 저항층으로서 Ta-SiN막을 형성하고, 그 양단에 인출 전극을 형성한다. 그 외에 Ni-Cr합금, Fe-Cr-Al합금 등의 고저항막을 이용해도 좋다. 또한 전술한 바와 같이 본 실시예에서는 바이어스 저항(21, 22, 24)의 값을 바이어스 저항(23, 25)의 0.45배∼0.55배로 설정한다. 저항막의 저항값을 조정하는 요소로서는 막의 폭, 길이, 두께, 소재를 들 수 있지만, 본 실시예에서는 저항막의 중앙 부분의 폭을 조정한다. 도 4에 도시하는 예에서는 바이어스 저항(21, 22, 24)의 중앙 부분의 폭W에 대하여 바이어스 저항(23, 25)의 중앙 부분의 폭을 W/2로 한다. 저항막의 길이에 따라 저항값을 조정하는 방법으로는 저항막 중앙 부분의 배선이 극단적으로 짧아져, 가공 정밀도의 문제가 발생할 우려가 있다. 단, 신호선 양단의 저항층이 충분한 길이를 가지는 경우라면, 중앙 부분의 저항막의 길이를 0.45배∼0.55배로 하는 조정이어도 좋다. 일 예를 들면, 바이어스 저항(21, 22, 24)의 저항값을 20MΩ, 바이어스 저항(23, 25)의 저항값을 40MΩ로 하는 경우, 길이 0.02mm로 작성된 저항선의 폭을 바이어스 저항(21, 22, 24)에서는 0.02mm로 하고, 바이어스 저항(23, 25)에서는 0.01mm로 한다.
다음으로 지지 기판(100) 상의 전극 인출을 위해서 형성된 절연층(102, 104)을 예컨대 3μm의 폴리이미드에 의해 형성한다. 그 외에 SiO2, SiN 등의 무기 절연막이나, 폴리이미드 수지, BCB 수지 등의 유기(有機) 절연막을 이용해도 좋다. 전극 인출부를 성장 형성하기 위한 시드층/배리어층(밀착층)으로서는 Cu/TaN(Ta)을 이용한다. 시드층은 인출하는 단자 전극 재료에 적합한 것을 선택할 필요가 있다. 배리어층(밀착층)은 그 외에 Ti, TiN, TaN, TiSiN, TaSiN 등의 질화물이나, SrRuO3, IrO2 등의 산화물 등을 이용해도 좋다. 전극 인출부에 접속하는 인출 전극은 3μm의 Cu로 하였지만, Al 등의 각종 도전성 재료도 이용할 수 있다. 또한 인출 전극 상의 단자 전극으로서는 5μm의 Sn-Ag를 사용한다. 하지만 실장 방법에 따라 Al-Cu 합금, Au, 납땜 재료 등을 이용해도 좋다.
다음으로 전술과 같은 구조의 가변 용량 복합 부품에 대하여 각 가변 용량 커패시터(31∼34)에 인가되는 전압의 그래프를 도시하면, 도 8의 (B)와 같이 도시할 수 있다. 이 그래프는 바이어스 저항(21, 22, 24)의 저항값을 20MΩ, 바이어스 저항(23, 25)의 저항값을 40MΩ, 리크 저항 성분(41∼44)의 저항값을 50GΩ로 한 경우에 제2 바이어스 단자(11)에 바이어스 전압으로서 3V를 인가하였을 때의 각 가변 용량 커패시터(31∼34)의 양단의 전위차를 도시한 것으로, 모든 가변 용량 커패시터(31∼34)에 균등하게 3V의 전압이 인가되는 것을 알 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 갖가지 변경이 가능하다. 예컨대 이하의 내용도 포함된다.
(1) 상기 실시예는 가변 용량 커패시터가 4개의 경우를 도시하였지만, 일반적으로 짝수(자연수를 n으로 하였을 때 N=2n)개라면, 마찬가지로 적용할 수 있다.
(2) 상기 실시예는 주로 본 발명을 주파수 조정에 이용하는 경우에 대하여 설명하였지만, 가변 용량을 필요로 하는 각종 회로에 적용해도 좋다.
본 발명에 의하면, 각 가변 용량 소자가 가지는 본래의 용량 변화를 최대한 인출하여 전체적으로 용량 변화율이 큰 가변 용량 복합 부품을 얻을 수 있기 때문에 주파수 조정 회로 등에 바람직하다.
10: 가변 용량 복합 부품 11: 제2 바이어스 단자
12: 제1 신호용 단자 13: 제2 신호용 단자
14: 제1 바이어스 단자 21∼25: 바이어스 저항
31∼34: 가변 용량 커패시터 31a∼34a: 상부 전극
31b∼34b: 하부 전극 41∼44: 리크 저항 성분
BL1: 제1 바이어스 라인 BL2: 제2 바이어스 라인
100: 지지 기판 102, 104: 절연층
W: 저항막의 폭

Claims (4)

  1. 제1 신호 단자(端子)측의 제1 전극 및 제2 신호 단자측의 제2 전극과, 이들 2개의 전극에 개재된 인가 전압에 의해 유전율이 변화하는 유전체층으로 이루어지는 가변(可變) 용량 커패시터 N개(단, N=2n이며, n은 자연수)가 지지 기판 상에 배열되어 직렬로 접속된 가변 용량 소자로서,
    인접하는 일방(一方)의 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제1 전극과 타방(他方)의 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제2 전극이 전기적으로 접속되는 것과 함께, 상기 제1 신호 단자측의 상기 가변 용량 커패시터로부터 2i-1개(단, i는 n 이하의 자연수)째의 가변 용량 커패시터의 상기 제1 전극 또는 2i개째 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 접속되고, 또한 제1 바이어스 단자에 접속되고, 저항 성분을 포함하는 제1 바이어스 라인; 및
    상기 제1 신호 단자측의 상기 가변 용량 커패시터로부터 2i개째 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제1 전극 또는 2i-1개째 상기 가변 용량 커패시터의 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 접속되고, 또한 제2 바이어스 단자에 접속되고, 저항 성분을 포함하는 제2 바이어스 라인;을 구비하고,
    제1 신호 단자측으로부터 첫번째의 가변 용량 커패시터의 제1 전극에 접속되고 또한 상기 제1 바이어스 단자에 접속되는 바이어스 라인의 저항값 및 제N번째의 제2 전극에 접속되고 또한 상기 제1 바이어스 단자에 접속되는 바이어스 라인의 저항값에 대하여 다른 바이어스 라인의 저항값을 0.45배∼0.55배로 한 것을 특징으로 하는 가변 용량 복합 부품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 바이어스 단자를 정(正)전원과 접속하고, 상기 제1 바이어스 단자를 접지(接地)하여 바이어스 전압의 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 복합 부품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 접속된 바이어스 라인에서의 저항값이 500kΩ 이상인 것을 특징으로 하는 가변 용량 복합 부품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 접속된 바이어스 라인에서의 저항값이 1GΩ 이하인 것을 특징으로 하는 가변 용량 복합 부품.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6262235B2 (ja) * 2013-08-08 2018-01-17 デクセリアルズ株式会社 可変容量回路、可変容量デバイス、及びそれを用いた共振回路、通信装置
JP6408964B2 (ja) * 2014-08-12 2018-10-17 太陽誘電株式会社 可変容量デバイス及びアンテナ装置
JP6301238B2 (ja) * 2014-11-19 2018-03-28 太陽誘電株式会社 可変容量デバイス及びアンテナ装置
WO2016129304A1 (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 株式会社村田製作所 薄膜デバイス
WO2016136564A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 株式会社村田製作所 キャパシタ
CN208834910U (zh) * 2016-03-18 2019-05-07 株式会社村田制作所 电容元件
JP6475198B2 (ja) 2016-06-29 2019-02-27 太陽誘電株式会社 可変容量デバイス及びアンテナ装置
JP6402143B2 (ja) * 2016-06-30 2018-10-10 太陽誘電株式会社 可変容量コンデンサおよび電子装置
US10943741B2 (en) * 2017-10-02 2021-03-09 Avx Corporation High capacitance tunable multilayer capacitor and array

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3562637A (en) * 1969-07-07 1971-02-09 Us Army Low voltage dc control of voltage-variable capacitors
US6674321B1 (en) * 2001-10-31 2004-01-06 Agile Materials & Technologies, Inc. Circuit configuration for DC-biased capacitors
JP4502609B2 (ja) * 2003-07-28 2010-07-14 京セラ株式会社 可変コンデンサ
JP2005079168A (ja) * 2003-08-28 2005-03-24 Kyocera Corp 可変コンデンサ
US7142072B2 (en) * 2003-09-22 2006-11-28 Kyocera Corporation Variable matching circuit, variable resonance circuit, variable phase-shifting circuit and variable attenuation circuit each having variable-capacitance capacitor
US7145509B2 (en) * 2004-02-17 2006-12-05 Kyocera Corporation Array antenna and radio communication apparatus using the same
JP4749052B2 (ja) * 2004-06-28 2011-08-17 京セラ株式会社 可変容量コンデンサ，回路モジュールおよび通信装置
US7092232B2 (en) * 2004-06-28 2006-08-15 Kyocera Corporation Variable capacitance capacitor, circuit module, and communications apparatus
WO2007145259A1 (ja) * 2006-06-13 2007-12-21 Kyocera Corporation 可変容量回路

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