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公開番号2024110048
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-15
出願番号2023014375
出願日2023-02-02
発明の名称可変容量コンデンサ
出願人株式会社デンソー,国立大学法人神戸大学
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H01G 7/06 20060101AFI20240807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】制御電圧を低電圧化できる可変容量コンデンサを提供すること。
【解決手段】可変容量コンデンサ1であって、第1電極層11と、第1電極層上に配置された絶縁層31と、絶縁層上の第1領域RG1に配置された第2電極層21と、絶縁層上であって、第1領域とは離れた第2領域RG2に配置された第3電極層22と、絶縁層上であって、少なくとも第1領域と第2領域との間の第3領域RG3に配置された誘電体層32と、誘電体層上に配置された第4電極層12と、備える、可変容量コンデンサ。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
可変容量コンデンサ（１）であって、
第１電極層（１１）と、
前記第１電極層上に配置された絶縁層（３１）と、
前記絶縁層上の第１領域（ＲＧ１）に配置された第２電極層（２１）と、
前記絶縁層上であって、前記第１領域とは離れた第２領域（ＲＧ２）に配置された第３電極層（２２）と、
前記絶縁層上であって、少なくとも前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域（ＲＧ３）に配置された誘電体層（３２）と、
前記誘電体層上に配置された第４電極層（１２）と、備える、可変容量コンデンサ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記絶縁層は、酸化膜である、可変容量コンデンサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変容量コンデンサであって、
前記第２電極層と前記第３電極層とは前記絶縁層の誘電率を変化させるための制御電圧を印加するための電極層であり、
前記第１電極層と前記第４電極層とは静電容量を取り出すための電極層であり、
前記誘電体層は、前記第２電極層と前記第３電極層とを覆って配置されており、
前記絶縁層の膜面方向に沿った第１方向における、前記第２電極層と前記第３電極層との電極間距離Ｄｄと、前記誘電体層の厚さＴｄとは、下記の式（１）を満たす、可変容量コンデンサ。
Ｔｄ≧Ｄｄ／２・・・（１）
【請求項４】
請求項１または２に記載の可変容量コンデンサであって、
前記誘電体層は、前記第２電極層と前記第３電極層とを覆って配置されており、
前記第２電極層の厚さと、前記第３電極層の厚さとは同等であり、
前記第２電極層の厚さＴｅと、
前記誘電体層の厚さＴｄとは、下記の式（２）を満たす、可変容量コンデンサ。
Ｔｅ≧Ｔｄ／１０・・・（２）
【請求項５】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記第２電極層と前記第３電極層とのいずれか一方には、負電源電圧が供給され、
前記第２電極層と前記第３電極層とのいずれか他方には、正電源電圧が供給され、
前記第１電極層と前記第４電極層とのいずれか一方には、負電源電圧が供給され、
前記第１電極層と前記第４電極層とのいずれか他方には、正電源電圧が供給される、可変容量コンデンサ。
【請求項６】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記第２電極層と前記第３電極層とのいずれか一方は、接地され、
前記第２電極層と前記第３電極層とのいずれか他方には、正電源電圧が供給され、
前記第１電極層と前記第４電極層とのいずれか一方は、接地され、
前記第１電極層と前記第４電極層とのいずれか他方には、正電源電圧が供給される、可変容量コンデンサ。
【請求項７】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記絶縁層は、比誘電率が１０以上である誘電体を含む、可変容量コンデンサ。
【請求項８】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記絶縁層は、強誘電体ポリマーを含む、可変容量コンデンサ。
【請求項９】
請求項１に記載の可変容量コンデンサであって、
前記第２電極層と、前記第３電極層とはいずれも櫛歯形状を有し、
前記第２電極層と、前記第３電極層とは、前記絶縁層の膜面方向に沿った第１方向において、交互に配置されている、可変容量コンデンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、可変容量コンデンサに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、直流バイアスを印加するための１対の電極の間に誘電体層が配置された、静電容量が可変であるコンデンサがある（例えば、特許文献１）。従来のコンデンサでは、アース用電極と直流バイアス用電極との間に誘電体層が配置され、アース用電極と直流バイアス用電極との間に誘電体層を介して容量取得用電極が配置されている。アース用電極と直流バイアス用電極との間に直流バイアスが印加されることにより、誘電体層の誘電特性が変化して、コンデンサの静電容量が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－３４４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のコンデンサでは、アース用電極と、直流バイアス用電極と、容量取得用電極とが、誘電体層を介して同じ方向に積層されている。このため、アース用電極と直流バイアス用電極との間の距離と、アース用電極と容量取得用電極との距離とを連動して設定する必要が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本開示の一形態によれば、可変容量コンデンサ（１）が提供される。この可変容量コンデンサは、第１電極層（１１）と、前記第１電極層上に配置された絶縁層（３１）と、前記絶縁層上の第１領域（ＲＧ１）に配置された第２電極層（２１）と、前記絶縁層上であって、前記第１領域とは離れた第２領域（ＲＧ２）に配置された第３電極層（２２）と、前記絶縁層上であって、少なくとも前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域（ＲＧ３）に配置された誘電体層（３２）と、前記誘電体層上に配置された第４電極層（１２）と、備える。
【０００７】
この形態によれば、例えば、第２電極層と第３電極層との間に直流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向と、第１電極と第４電極とに交流電圧が印加されることにより誘電体層に印加される電界の方向とを異ならせることができる。第１電極層と第４電極層との間の距離と、第２電極層と第３電極層との間の距離とを独立に設定することができる。よって、第２電極層と第３電極層との間の距離を短くすることで、同じ直流電圧でも誘電体層に印加される電界を大きくすることができるため、直流電圧を低電圧化できる。また、第１電極層と第２電極層との間には絶縁膜層が配置されているため、第１電極層と第３電極層とを良好に絶縁することができる。同様に、第１電極層と第３電極層との間には絶縁膜層が配置されているため、第１電極層と第３電極層とを良好に絶縁することができる。さらに、絶縁膜層として、例えば酸化膜を用いることにより、絶縁膜層の上層を形成する工程にて使用される薬品に耐性を有する酸化膜を使用することで、製造性を向上させることができる。または、絶縁膜層として、例えば汎用の高分子フィルムを用いることにより、製造性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
可変容量コンデンサの斜視図。
図１に示す可変容量コンデンサのII-II線断面図。
可変容量コンデンサの平面図。
ＰＶＤＦを説明する図。
制御電界と比誘電率との関係を示す図。
誘電体層の厚さと電界分布との関係を説明する図。
誘電体層の厚さと容量値の変化率との関係を説明する図。
制御電極層の厚さと電界分布との関係を説明する図。
制御電極層の厚さと容量値の変化率との関係を説明する図。
制御電極電圧と取出電極電圧と電界分布との関係を説明する図。
制御電極電圧および取出電極電圧と容量値の変化率との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態：
図１に示すように、可変容量コンデンサ１は、第１電極層としての第１取出電極層１１と、第４電極層としての第２取出電極層１２と、第２電極層としての第１制御電極層２１と、第３電極層としての第２制御電極層２２と、絶縁層３１と、誘電体層３２と、第１取出電極共通層４１と、第２取出電極共通層４２とを有する。第１取出電極層１１と第２取出電極層１２とを総称して取出電極層１０とも呼ぶ。第１制御電極層２１と第２制御電極層２２とを総称して制御電極層２０とも呼ぶ。
【００１０】
図１には、互いに直交する３つの空間軸であるＸＹＺ軸が描かれている。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の矢印が向いている方向は、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った正の方向を示している。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った正の方向を、それぞれ＋Ｘ方向，＋Ｙ方向，＋Ｚ方向とする。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の矢印が向いている方向と逆の方向が、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った負の方向である。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った負の方向を、それぞれ－Ｘ方向，－Ｙ方向，－Ｚ方向とする。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿った方向で正負を問わないものを、それぞれＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向とよぶ。これ以降に示す図及び説明についても同様である。
（【００１１】以降は省略されています）

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