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JP5224181B2 - Variable capacitor parts - Google Patents

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JP5224181B2 JP2009067889A JP2009067889A JP5224181B2 JP 5224181 B2 JP5224181 B2 JP 5224181B2 JP 2009067889 A JP2009067889 A JP 2009067889A JP 2009067889 A JP2009067889 A JP 2009067889A JP 5224181 B2 JP5224181 B2 JP 5224181B2
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Description

本発明は、チューニング回路等に用いられる低コストに作製可能な可変容量コンデンサ部品に関する。   The present invention relates to a variable-capacitance capacitor component that can be manufactured at a low cost and used for a tuning circuit or the like.

従来、AM/FMチューニング回路等には、半導体で作製された可変容量コンデンサ部であるバリキャップダイオードが用いられている。例えば、図5に示すように、並列接続されたインダクタ部L0と可変容量コンデンサ部C0とからなるチューニング回路を構成するために、図6に示すように、バリキャップダイオード1を用いてチューニング回路を構成している。   Conventionally, a varicap diode, which is a variable capacitor section made of a semiconductor, is used in an AM / FM tuning circuit or the like. For example, as shown in FIG. 5, in order to construct a tuning circuit composed of an inductor L0 and a variable capacitor C0 connected in parallel, a tuning circuit is formed using a varicap diode 1 as shown in FIG. It is composed.

この回路では、電源Vから制御電圧を印加する際に、ノイズ対策等のため、バリキャップダイオード1に一対のデカップリングインダクタ部品2、バイパスコンデンサ部品3及びカップリングコンデンサ部品4を接続する必要である。すなわち、直流側に高周波が回り込まないようにデカップリングインダクタが必要であると共に、高周波側に直流が流れ込まないようにカップリングコンデンサが必要である。これらは、いずれもディスクリート部品として回路基板上に実装されている。   In this circuit, when a control voltage is applied from the power supply V, a pair of decoupling inductor component 2, bypass capacitor component 3, and coupling capacitor component 4 must be connected to varicap diode 1 for noise countermeasures and the like. . That is, a decoupling inductor is required so that a high frequency does not flow into the direct current side, and a coupling capacitor is required so that a direct current does not flow into the high frequency side. These are all mounted on the circuit board as discrete components.

上記のチューニング回路では、インダクタ部L0を除いてディスクリート部品を少なくとも5個搭載する必要があり、実装面積及び部品コストの増大を招いていると共に、浮遊容量成分も大きくなっていた。また、バリキャップコンデンサ1の場合、カップリングコンデンサを内蔵させることが困難であった。このため、コンデンサを含めた回路の小型化及び低コスト化が要望されている。   In the above tuning circuit, it is necessary to mount at least five discrete components except for the inductor portion L0, which increases the mounting area and component cost, and also increases the stray capacitance component. In the case of the varicap capacitor 1, it is difficult to incorporate a coupling capacitor. For this reason, there is a demand for downsizing and cost reduction of circuits including capacitors.

例えば、コンデンサを集積して小型化する技術として、従来、特許文献1には、シリコン基板上又はガラス基板上に搭載され、これら基板上に形成された金属層間に金属酸化物層を備えて、その上下に隣接する金属層に形成された電極によってESL(等価直列インダクタンス)の小さなコンデンサを内蔵したコンデンサ内蔵電子部品が提案されている。   For example, as a technology for integrating and miniaturizing capacitors, Patent Document 1 conventionally includes a metal oxide layer mounted on a silicon substrate or a glass substrate and provided between metal layers formed on these substrates. An electronic component with a built-in capacitor in which a capacitor having a small ESL (equivalent series inductance) is built in by electrodes formed in metal layers adjacent to the upper and lower sides has been proposed.

特開2007−158164号公報(特許請求の範囲)JP 2007-158164 A (Claims)

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記特許文献1に記載の技術では、チューニング回路等で必要な容量の小さなコンデンサ(可変容量コンデンサ)と大きなコンデンサ(カップリングコンデンサ)とを基板上に混在させて作製することが困難であると共に、複数のコンデンサやインダクタを形成するために多数の積層構造が必要になる。このため、製造工程が複雑になって製造コストの増大を招いてしまう不都合があった。また、可変容量コンデンサとしてバリキャップダイオードを集積化して搭載するには、半導体層も必要になり、さらに層構造及び製造プロセスの複雑化を招いてしまう問題があった。
The following problems remain in the conventional technology.
That is, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to produce a capacitor having a small capacitance (variable capacitance capacitor) and a large capacitor (coupling capacitor) necessary for a tuning circuit or the like on the substrate. In addition, a large number of laminated structures are required to form a plurality of capacitors and inductors. For this reason, the manufacturing process becomes complicated, leading to an increase in manufacturing cost. Further, in order to integrate and mount the varicap diode as a variable capacitor, a semiconductor layer is required, and there is a problem that the layer structure and the manufacturing process are complicated.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、バリキャップダイオードを用いず、少ない層構造でカップリングコンデンサと可変容量コンデンサとを有するデバイスコストの低い可変容量コンデンサ部品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a low-capacitance variable-capacitance capacitor component having a coupling capacitor and a variable-capacitance capacitor with a small layer structure without using a varicap diode. And

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の可変容量コンデンサ部品は、絶縁性基板と、該絶縁性基板上にパターン形成された一対の下部電極と、前記絶縁性基板上及び前記下部電極上にパターン形成された強誘電体薄膜と、一対の前記下部電極の直上かつ前記強誘電体薄膜上にパターン形成され一対のカップリングコンデンサを構成する一対の端子電極と、一対の前記下部電極の両方の直上に跨って配されて前記強誘電体薄膜上にパターン形成され可変容量コンデンサを構成する上部電極と、前記強誘電体薄膜上又は前記絶縁性基板上にパターン形成され一対の前記下部電極に接続された一対の制御電圧電極と、を備えていることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the variable capacitor part of the present invention includes an insulating substrate, a pair of lower electrodes patterned on the insulating substrate, and a ferroelectric material patterned on the insulating substrate and the lower electrode. A thin film, a pair of terminal electrodes which are patterned on the ferroelectric thin film and directly above the pair of lower electrodes and constitute a pair of coupling capacitors, and are disposed across both of the pair of lower electrodes. An upper electrode patterned on the ferroelectric thin film to constitute a variable capacitor, and a pair of control voltage electrodes patterned on the ferroelectric thin film or on the insulating substrate and connected to the pair of lower electrodes And.

この可変容量コンデンサ部品では、絶縁性基板上の一対の下部電極と、これら下部電極に接続された一対の制御電圧電極と、一対の下部電極の両方の直上に跨って配された強誘電体薄膜上の上部電極と、を備えているので、制御電圧電極に電源を接続して制御電圧を印加することで強誘電体薄膜の誘電率が変わり、一対のカップリングコンデンサの間に形成されたコンデンサを可変容量コンデンサとすることができる。すなわち、容量が大きく異なるカップリングコンデンサと可変容量コンデンサとを同一の強誘電体薄膜を介して絶縁性基板上に集積することができると共にバンドパスフィルタを構成することができる。
したがって、少ない層構造による集積化によって、浮遊容量成分を最小化することができる。また、少ない層構造で構成されていると共に半導体層も用いないので、より小さな面積で集積化できると共に、製造工程を簡略化することができ、デバイスコストを安くすることが可能である。
さらに、従来のバリキャップダイオードを用いた場合では、極性があり、極性を考慮した実装が必要になるのに対し、本発明の可変容量コンデンサ部品では、極性が無いため、実装上、極性の確認等が不要になる。
In this variable capacitor component, a pair of lower electrodes on an insulative substrate, a pair of control voltage electrodes connected to these lower electrodes, and a ferroelectric thin film disposed over both of the pair of lower electrodes A capacitor formed between a pair of coupling capacitors, by connecting a power source to the control voltage electrode and applying a control voltage to change the dielectric constant of the ferroelectric thin film. Can be a variable capacitor. That is, a coupling capacitor and a variable capacitor having greatly different capacities can be integrated on the insulating substrate through the same ferroelectric thin film, and a band-pass filter can be configured.
Therefore, the stray capacitance component can be minimized by integration with a small layer structure. In addition, since the semiconductor device is configured with a small layer structure and does not use a semiconductor layer, it can be integrated with a smaller area, the manufacturing process can be simplified, and the device cost can be reduced.
Furthermore, when a conventional varicap diode is used, there is polarity and mounting in consideration of the polarity is necessary. On the other hand, since the variable capacitor part of the present invention has no polarity, confirm the polarity in mounting. Etc. become unnecessary.

また、本発明の可変容量コンデンサ部品は、前記絶縁性基板上に前記強誘電体薄膜に覆われてパターン形成され、一端が前記制御電圧電極に接続されていると共に、他端が前記下部電極に接続されてデカップリングインダクタを構成する一対のインダクタ配線部を備えていることを特徴とする。
すなわち、この可変容量コンデンサ部品では、絶縁性基板上に強誘電体薄膜に覆われてパターン形成され、一端が制御電圧電極に接続されていると共に、他端が下部電極に接続されてデカップリングインダクタを構成する一対のインダクタ配線部を備えているので、強誘電体薄膜によって高い容量及びインダクタンスが得られると共に、デカップリングインダクタも含めて集積化することができる。
Further, the variable capacitor part of the present invention is formed on the insulating substrate so as to be covered with the ferroelectric thin film, and has one end connected to the control voltage electrode and the other end to the lower electrode. A pair of inductor wiring portions that are connected to form a decoupling inductor are provided.
That is, in this variable capacitor component, a pattern is formed on an insulating substrate covered with a ferroelectric thin film, and one end is connected to the control voltage electrode and the other end is connected to the lower electrode, thereby decoupling inductor. Since the ferroelectric thin film can provide a high capacity and inductance, it can be integrated including a decoupling inductor.

また、本発明の可変容量コンデンサ部品は、一対の前記制御電圧電極に制御電圧を印加する電源が接続され、並列接続されたインダクタ部と可変容量コンデンサ部とで構成されたチューニング回路の前記可変容量コンデンサ部とされることを特徴とする。
すなわち、この可変容量コンデンサ部品では、一対の制御電圧電極に制御電圧を印加する電源が接続され、並列接続されたインダクタ部と可変容量コンデンサ部とで構成されたチューニング回路の可変容量コンデンサ部とされるので、低コストでチューニング回路を構成することが可能になる。
In the variable capacitor part of the present invention, a power source for applying a control voltage is connected to a pair of the control voltage electrodes, and the variable capacitor of the tuning circuit configured by an inductor unit and a variable capacitor unit connected in parallel It is a capacitor part.
That is, in this variable capacitor part, a power source for applying a control voltage is connected to a pair of control voltage electrodes, and a variable capacitor part of a tuning circuit composed of an inductor part and a variable capacitor part connected in parallel is formed. Therefore, a tuning circuit can be configured at a low cost.

また、本発明の可変容量コンデンサ部品は、前記強誘電体薄膜が、電界印加によって非線形型誘電特性が得られる電圧非線形強誘電体薄膜であることが好ましい。
すなわち、この可変容量コンデンサ部品では、強誘電体薄膜が、電界印加によって非線形型誘電特性が得られる電圧非線形強誘電体薄膜であるので、非線形型誘電特性によって電圧印加(電界印加)に応じて大きく誘電率を変えることができ、容量変化量の大きな可変容量コンデンサを得ることができる。
In the variable capacitor part of the present invention, it is preferable that the ferroelectric thin film is a voltage nonlinear ferroelectric thin film capable of obtaining a nonlinear dielectric characteristic by applying an electric field.
That is, in this variable capacitor component, the ferroelectric thin film is a voltage nonlinear ferroelectric thin film that can obtain a nonlinear dielectric characteristic by applying an electric field, so that it greatly increases depending on the voltage application (electric field application) due to the nonlinear dielectric characteristic. The dielectric constant can be changed, and a variable capacitor having a large capacitance variation can be obtained.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る可変容量コンデンサ部品によれば、絶縁性基板上の一対の下部電極と、これら下部電極に接続された一対の制御電圧電極と、一対の下部電極の両方の直上に跨って配された強誘電体薄膜上の上部電極と、を備えているので、浮遊容量成分を最小化することができると共に製造工程を簡略化することができる。
また、従来は、チューニング回路を構成するためにディスクリート部品を基本的に5個実装する必要があったのに対し、本発明によれば、1個の容量可変コンデンサ部品の搭載で済み、実装工程の削減、実装面積の省スペース化及びデバイスコストの削減を図ることができる。
The present invention has the following effects.
That is, according to the variable capacitor component according to the present invention, the pair of lower electrodes on the insulating substrate, the pair of control voltage electrodes connected to the lower electrodes, and the pair of lower electrodes are directly straddled. Since the upper electrode on the arranged ferroelectric thin film is provided, the stray capacitance component can be minimized and the manufacturing process can be simplified.
Conventionally, in order to construct a tuning circuit, it was basically necessary to mount five discrete components. However, according to the present invention, it is only necessary to mount one capacitance variable capacitor component. Reduction of the mounting area, space saving and device cost reduction.

本発明に係る可変容量コンデンサ部品の一実施形態を示す平面図である。1 is a plan view showing one embodiment of a variable capacitor component according to the present invention. 図1のA−A線断面図及びB−B線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 1, and the BB sectional drawing. 本実施形態において、可変容量コンデンサ部品を示す等価回路図である。In this embodiment, it is an equivalent circuit diagram which shows a variable capacitor part. 本実施形態において、可変容量コンデンサ部品を用いたチューニング回路を示す等価回路図である。In this embodiment, it is an equivalent circuit diagram which shows the tuning circuit using a variable capacitor part. 可変容量コンデンサを使用したチューニング回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the tuning circuit which uses a variable capacitor. 図5に示すチューニング回路において、バリキャップダイオードを含むディスクリート部品で可変容量コンデンサ回路を構成した場合を示す等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a case where a variable capacitor circuit is configured with discrete components including a varicap diode in the tuning circuit shown in FIG. 5.

以下、本発明に係る可変容量コンデンサ部品の一実施形態を、図1から図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a variable capacitor component according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used for the following description, the scale is appropriately changed in order to make each member recognizable or easily recognizable.

本実施形態の可変容量コンデンサ部品10は、図5に示すように、並列接続されたインダクタ部L0と可変容量コンデンサ部C0とで構成されたチューニング回路の可変容量コンデンサ部C0に使用されるコンデンサ部品である。
上記チューニング回路としては、例えば、カーナビゲーションやオーディオコンポ等に用いられるAM/FMチューニング回路、トランシーバや業務無線器等に用いられるFMトランスミッタ、携帯電話機や携帯オーディオ機器等に用いられるFMチューナICや携帯TV用回路、TVやビデオレコーダ等に用いられるTVチューナ、携帯電話機や無線LAN等に用いられるVCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器)等の各種回路が適用可能である。
As shown in FIG. 5, the variable capacitor part 10 of this embodiment is a capacitor part used for the variable capacitor part C0 of the tuning circuit composed of the inductor part L0 and the variable capacitor part C0 connected in parallel. It is.
Examples of the tuning circuit include an AM / FM tuning circuit used for car navigation, audio components, etc., an FM transmitter used for transceivers, business radios, etc., an FM tuner IC used for mobile phones, portable audio devices, etc. Various circuits such as a TV circuit, a TV tuner used in a TV or a video recorder, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) used in a mobile phone, a wireless LAN, and the like are applicable.

この可変容量コンデンサ部品10は、図1から図3に示すように、絶縁性基板11と、該絶縁性基板11上に互いに隣接してパターン形成された一対の下部電極12と、絶縁性基板11上及び下部電極12上にパターン形成された強誘電体薄膜13と、一対の下部電極12の直上かつ強誘電体薄膜13上にパターン形成され一対のカップリングコンデンサC1を構成する一対の端子電極14と、一対の下部電極12の両方の直上に跨って配されて強誘電体薄膜13上にパターン形成され可変容量コンデンサC2を構成する上部電極15と、強誘電体薄膜13上にパターン形成され一対の下部電極12に接続された一対の制御電圧電極16と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the variable capacitor component 10 includes an insulating substrate 11, a pair of lower electrodes 12 patterned on the insulating substrate 11 and adjacent to each other, and an insulating substrate 11. A ferroelectric thin film 13 patterned on the upper and lower electrodes 12, and a pair of terminal electrodes 14 that are patterned directly on the ferroelectric thin film 13 and on the ferroelectric thin film 13 to constitute a pair of coupling capacitors C1. The upper electrode 15 which is arranged over the pair of lower electrodes 12 and patterned on the ferroelectric thin film 13 to form the variable capacitor C2, and the pair of patterned electrodes formed on the ferroelectric thin film 13. A pair of control voltage electrodes 16 connected to the lower electrode 12.

また、可変容量コンデンサ部品10は、絶縁性基板11上に強誘電体薄膜13に覆われてパターン形成され、一端がビア接続部17を介して強誘電体薄膜13上に形成された制御電圧電極16に接続されていると共に、他端が下部電極12に接続されてデカップリングインダクタL1及びコンデンサC3を構成する一対のインダクタ配線部18を備えている。また、これらインダクタ配線部18は、渦巻き状に形成されている。   In addition, the variable capacitor component 10 is a pattern formed by covering the insulating substrate 11 with the ferroelectric thin film 13 and having one end formed on the ferroelectric thin film 13 via the via connection portion 17. 16 and a pair of inductor wiring portions 18 that constitute the decoupling inductor L1 and the capacitor C3 with the other end connected to the lower electrode 12. The inductor wiring portions 18 are formed in a spiral shape.

上記絶縁性基板11は、例えばアルミナ基板である。
上記下部電極12、制御電圧電極16、上部電極15及び端子電極14は、スパッタリング等によりPt,Ti,Ir等で形成されている。
上記強誘電体薄膜13は、高誘電率を有すると共に印加される電圧に応じて誘電率が変化する薄膜であって、特に、電界印加(電圧印加)によって非線形型誘電特性が得られる電圧非線形強誘電体薄膜であることが好ましい。例えば、強誘電体薄膜13として、スパッタリング等で成膜された(Ba1−x,Sr)TiO薄膜が採用可能である。この(Ba1−x,Sr)TiO薄膜は、電界印加によって顕著な非線形型誘電特性が得られる電圧非線形強誘電体薄膜である。
The insulating substrate 11 is an alumina substrate, for example.
The lower electrode 12, the control voltage electrode 16, the upper electrode 15, and the terminal electrode 14 are made of Pt, Ti, Ir, or the like by sputtering or the like.
The ferroelectric thin film 13 is a thin film having a high dielectric constant and a dielectric constant that changes in accordance with an applied voltage. In particular, the ferroelectric thin film 13 can obtain a nonlinear dielectric characteristic by applying an electric field (voltage application). A dielectric thin film is preferred. For example, a (Ba 1-x , Sr x ) TiO 3 thin film formed by sputtering or the like can be used as the ferroelectric thin film 13. This (Ba 1-x , Sr x ) TiO 3 thin film is a voltage nonlinear ferroelectric thin film in which a remarkable nonlinear dielectric characteristic can be obtained by applying an electric field.

上記デカップリングインダクタL1及びコンデンサC3は、並列共振回路を構成し、渦巻き状にパターン形成されたインダクタ配線部18によるインダクタ成分とコンデンサ成分とで構成される。
上記一対のカップリングコンデンサC1は、強誘電体薄膜13を挟む一対の下部電極12と一対の端子電極14とでそれぞれ構成される。すなわち、カップリングコンデンサC1は、高誘電率を有する強誘電体薄膜13によって高い容量が得られる。
The decoupling inductor L1 and the capacitor C3 constitute a parallel resonance circuit, and are composed of an inductor component and a capacitor component by the inductor wiring portion 18 patterned in a spiral shape.
The pair of coupling capacitors C <b> 1 includes a pair of lower electrodes 12 and a pair of terminal electrodes 14 that sandwich the ferroelectric thin film 13. That is, the coupling capacitor C1 has a high capacitance due to the ferroelectric thin film 13 having a high dielectric constant.

上記デカップリングインダクタL1は、直流電圧を印加する端子である制御電圧電極16に端子電極14からの高周波が回り込まないようにするものである。
上記コンデンサC3は、高周波回路の周波数帯域を阻止域とするためのコンデンサであり、デカップリングインダクタL1のみの場合よりも大きな減衰が得られる。なお、広帯域にデカップリングする場合は、デカップリングインダクタL1のみの方が良いため、その場合は、コンデンサC3をできるだけ構成しないようなインダクタ配線部18の形状パターンに変更しても構わない。
また、上記カップリングコンデンサC1は、直流電圧が端子電極14に接続される高周波の回路に流れ込まないようにするものである。
The decoupling inductor L1 prevents a high frequency from the terminal electrode 14 from entering a control voltage electrode 16 that is a terminal to which a DC voltage is applied.
The capacitor C3 is a capacitor for setting the frequency band of the high-frequency circuit as a stop band, and a greater attenuation is obtained than when only the decoupling inductor L1 is used. In the case of decoupling in a wide band, only the decoupling inductor L1 is better. In this case, the shape pattern of the inductor wiring portion 18 may be changed so as not to constitute the capacitor C3 as much as possible.
The coupling capacitor C1 prevents a DC voltage from flowing into a high-frequency circuit connected to the terminal electrode 14.

上記可変容量コンデンサC2は、制御電圧電極16を介して電源Vによって制御電圧が印加された強誘電体薄膜13を、フロート電極である上部電極15を介して挟む一対の下部電極12間によって構成される。すなわち、一対の下部電極12の一方と上部電極15とで強誘電体薄膜13を挟むと共に、一対の下部電極12の他方と上部電極15とで強誘電体薄膜13を挟むことで、大きな容量の可変容量コンデンサC2を得ている。
例えば、可変容量コンデンサC2は、100pF程度であると共に、一対のカップリングコンデンサC1は、可変容量コンデンサC2の10倍から1000倍、すなわち1μF程度〜100μF程度である。
The variable capacitor C2 is configured by a pair of lower electrodes 12 sandwiching a ferroelectric thin film 13 to which a control voltage is applied by a power source V via a control voltage electrode 16 via an upper electrode 15 that is a float electrode. The That is, the ferroelectric thin film 13 is sandwiched between one of the pair of lower electrodes 12 and the upper electrode 15, and the ferroelectric thin film 13 is sandwiched between the other of the pair of lower electrodes 12 and the upper electrode 15. A variable capacitor C2 is obtained.
For example, the variable capacitor C2 is about 100 pF, and the pair of coupling capacitors C1 is 10 to 1000 times the variable capacitor C2, that is, about 1 μF to about 100 μF.

したがって、この可変容量コンデンサ部品10の等価回路は、図3に示すように構成されている。
この可変容量コンデンサ部品10は、図4に示すように、一対の制御電圧電極16に制御電圧を印加する電源Vが接続され、並列接続されたインダクタ部L0と可変容量コンデンサ部C0とで構成されたチューニング回路の可変容量コンデンサ部C0とされる。
Therefore, an equivalent circuit of the variable capacitor part 10 is configured as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the variable capacitor component 10 includes a power supply V for applying a control voltage to a pair of control voltage electrodes 16, and includes an inductor L0 and a variable capacitor C0 connected in parallel. The variable capacitor portion C0 of the tuning circuit.

すなわち、一対の制御電圧電極16を介して電源Vによって強誘電体薄膜13に制御電圧が印加されると、制御電圧に応じて強誘電体薄膜13の誘電率が変化する。このため、上部電極15を介して一対の下部電極12で挟まれた強誘電体薄膜13の誘電率が変わることで、可変容量コンデンサC2の容量が制御電圧に応じて変化する。
なお、図中の符号19は、アナログGND(グランド)であり、符号20はデジタルGND(グランド)である。
That is, when a control voltage is applied to the ferroelectric thin film 13 by the power source V via the pair of control voltage electrodes 16, the dielectric constant of the ferroelectric thin film 13 changes according to the control voltage. For this reason, when the dielectric constant of the ferroelectric thin film 13 sandwiched between the pair of lower electrodes 12 via the upper electrode 15 changes, the capacitance of the variable capacitor C2 changes according to the control voltage.
Reference numeral 19 in the figure is an analog GND (ground), and reference numeral 20 is a digital GND (ground).

このように本実施形態の可変容量コンデンサ部品10は、絶縁性基板11上の一対の下部電極12と、これら下部電極12に接続された一対の制御電圧電極16と、一対の下部電極12の両方の直上に跨って配された強誘電体薄膜13上の上部電極15と、を備えているので、制御電圧電極16に電源Vを接続して制御電圧を印加することで強誘電体薄膜13の誘電率が変わり、一対のカップリングコンデンサC1の間に形成されたコンデンサを可変容量コンデンサC2とすることができる。すなわち、容量が大きく異なるカップリングコンデンサC1と可変容量コンデンサC2とを同一の強誘電体薄膜13を介して絶縁性基板11上に集積することができると共にバンドパスフィルタを構成することができる。   Thus, the variable capacitor part 10 of this embodiment includes both the pair of lower electrodes 12 on the insulating substrate 11, the pair of control voltage electrodes 16 connected to the lower electrodes 12, and the pair of lower electrodes 12. And the upper electrode 15 on the ferroelectric thin film 13 disposed so as to straddle the upper portion of the ferroelectric thin film 13. By connecting the power source V to the control voltage electrode 16 and applying the control voltage, the ferroelectric thin film 13 The dielectric constant changes, and the capacitor formed between the pair of coupling capacitors C1 can be used as the variable capacitor C2. That is, the coupling capacitor C1 and the variable capacitor C2 having greatly different capacities can be integrated on the insulating substrate 11 through the same ferroelectric thin film 13, and a band-pass filter can be configured.

したがって、可変容量コンデンサC2を含む周辺回路を一度に集積する層構造によって、浮遊容量成分を最小化することができる。また、少ない層構造で構成されていると共に半導体層も用いないので、より小さな面積で集積化できると共に、製造工程を簡略化することができ、デバイスコストを安くすることが可能である。
さらに、従来のバリキャップダイオードを用いた場合では、極性があるため、極性を考慮した実装が必要になるのに対し、本実施形態の可変容量コンデンサ部品10では、極性が無いため、実装上、極性の確認等が不要になる。
Therefore, the stray capacitance component can be minimized by the layer structure in which peripheral circuits including the variable capacitor C2 are integrated at a time. In addition, since the semiconductor device is configured with a small layer structure and does not use a semiconductor layer, it can be integrated with a smaller area, the manufacturing process can be simplified, and the device cost can be reduced.
Further, when using the conventional varicap diode, since there is polarity, it is necessary to mount in consideration of the polarity. On the other hand, in the variable capacitor part 10 of this embodiment, since there is no polarity, Checking the polarity is unnecessary.

また、絶縁性基板11上に強誘電体薄膜13に覆われてパターン形成され、一端が制御電圧電極16に接続されていると共に、他端が下部電極12に接続されてデカップリングインダクタL1及びコンデンサC3を構成する一対のインダクタ配線部18を備えているので、強誘電体薄膜13によって高い容量及びインダクタンスが得られると共に、デカップリングインダクタL1及びコンデンサC3も含めて集積化することができる。   Further, a pattern is formed on the insulating substrate 11 by being covered with a ferroelectric thin film 13, and one end is connected to the control voltage electrode 16 and the other end is connected to the lower electrode 12. Since the pair of inductor wiring portions 18 constituting C3 is provided, high capacitance and inductance can be obtained by the ferroelectric thin film 13, and the decoupling inductor L1 and the capacitor C3 can be integrated.

さらに、強誘電体薄膜13が、電界印加によって非線形型誘電特性が得られる電圧非線形強誘電体薄膜であるので、非線形型誘電特性によって電圧印加(電界印加)に応じて大きく誘電率を変えることができ、容量変化量の大きな可変容量コンデンサC2を得ることができる。   Further, since the ferroelectric thin film 13 is a voltage nonlinear ferroelectric thin film that can obtain a nonlinear dielectric characteristic by applying an electric field, the dielectric constant can be greatly changed according to the voltage application (electric field application) by the nonlinear dielectric characteristic. Thus, a variable capacitor C2 having a large capacitance change amount can be obtained.

このように、この可変容量コンデンサ部品10では、一対の制御電圧電極16に制御電圧を印加する電源Vが接続され、並列接続されたインダクタ部L0と可変容量コンデンサ部C0とで構成されたチューニング回路の可変容量コンデンサ部C0とされるので、低コストでチューニング回路を構成することが可能になる。   As described above, in the variable capacitor part 10, the power supply V for applying the control voltage is connected to the pair of control voltage electrodes 16, and the tuning circuit is configured by the inductor part L0 and the variable capacitor part C0 connected in parallel. Therefore, the tuning circuit can be configured at low cost.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、強誘電体薄膜13を貫通するビア接続部17を介してインダクタ配線部18に接続された制御電圧電極16を強誘電体薄膜13上に形成しているが、制御電圧電極16をインダクタ配線部18に直接接続可能に絶縁性基板11上に形成しても構わない。
また、本実施形態の可変容量コンデンサ部品10の他の用途として、移相器、フィルタ、アンテナ等に用いられる可変容量コンデンサとして適用可能である。
For example, in the above embodiment, the control voltage electrode 16 connected to the inductor wiring part 18 via the via connection part 17 penetrating the ferroelectric thin film 13 is formed on the ferroelectric thin film 13. The electrode 16 may be formed on the insulating substrate 11 so as to be directly connected to the inductor wiring portion 18.
Further, as another application of the variable capacitor component 10 of the present embodiment, it can be applied as a variable capacitor used in a phase shifter, a filter, an antenna, and the like.

10…可変容量コンデンサ部品、11…絶縁性基板、12…下部電極、13…強誘電体薄膜、14…端子電極、15…上部電極、16…制御電圧電極、17…ビア接続部、18…インダクタ配線部、C0…可変容量コンデンサ部、C1…カップリングコンデンサ、C2…可変容量コンデンサ、C3…コンデンサ、L0…インダクタ部、L1…デカップリングインダクタ、V…電源   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Variable capacitor component, 11 ... Insulating substrate, 12 ... Lower electrode, 13 ... Ferroelectric thin film, 14 ... Terminal electrode, 15 ... Upper electrode, 16 ... Control voltage electrode, 17 ... Via connection part, 18 ... Inductor Wiring part, C0 ... variable capacitor part, C1 ... coupling capacitor, C2 ... variable capacitor, C3 ... capacitor, L0 ... inductor part, L1 ... decoupling inductor, V ... power source

Claims (4)

絶縁性基板と、
該絶縁性基板上にパターン形成された一対の下部電極と、
前記絶縁性基板上及び前記下部電極上にパターン形成された強誘電体薄膜と、
一対の前記下部電極の直上かつ前記強誘電体薄膜上にパターン形成され一対の端子電極と、
一対の前記下部電極の両方の直上に跨って配されて前記強誘電体薄膜上にパターン形成され上部電極と、
前記強誘電体薄膜上又は前記絶縁性基板上にパターン形成され一対の前記下部電極に接続された一対の制御電圧電極と、を備え
前記誘電体薄膜を挟む前記一対の下部電極と前記一対の端子電極とによって一対のカップリングコンデンサが構成され、
前記上部電極を介して前記強誘電体薄膜を挟む前記一対の下部電極間によって可変容量コンデンサが構成され、
前記カップリングコンデンサと前記可変容量コンデンサとが、同一の前記強誘電体薄膜を介して前記絶縁性基板上に集積されていることを特徴とする可変容量コンデンサ部品。
An insulating substrate;
A pair of lower electrodes patterned on the insulating substrate;
A ferroelectric thin film patterned on the insulating substrate and the lower electrode;
A pair of terminal electrodes patterned directly on the ferroelectric thin film and directly above the pair of lower electrodes;
An upper electrode which is patterned on the ferroelectric thin film is disposed across right above both of the pair of the lower electrode,
A pair of control voltage electrodes patterned on the ferroelectric thin film or the insulating substrate and connected to the pair of lower electrodes ,
A pair of coupling capacitors is constituted by the pair of lower electrodes and the pair of terminal electrodes sandwiching the dielectric thin film,
A variable capacitor is configured between the pair of lower electrodes sandwiching the ferroelectric thin film via the upper electrode,
The variable capacitor part, wherein the coupling capacitor and the variable capacitor are integrated on the insulating substrate via the same ferroelectric thin film .
請求項1に記載する可変容量コンデンサ部品において、
前記絶縁性基板上に前記強誘電体薄膜に覆われてパターン形成され、一端が前記制御電圧電極に接続されていると共に、他端が前記下部電極に接続されてデカップリングインダクタを構成する一対のインダクタ配線部を備えていることを特徴とする可変容量コンデンサ部品。
In the variable capacitor part according to claim 1,
A pattern is formed on the insulating substrate so as to be covered with the ferroelectric thin film, and one end is connected to the control voltage electrode and the other end is connected to the lower electrode to form a decoupling inductor. A variable capacitor component comprising an inductor wiring portion.
請求項1又は2に記載する可変容量コンデンサ部品において、
一対の前記制御電圧電極に制御電圧を印加する電源が接続され、並列接続されたインダクタ部と可変容量コンデンサ部とで構成されたチューニング回路の前記可変容量コンデンサ部に使用されることを特徴とする可変容量コンデンサ部品。
In the variable capacitor part according to claim 1 or 2,
A power supply for applying a control voltage is connected to the pair of control voltage electrodes, and the power supply is used for the variable capacitor part of a tuning circuit including an inductor part and a variable capacitor part connected in parallel. Variable capacitor parts.
請求項1から3のいずれか一項に記載する可変容量コンデンサ部品において、
前記強誘電体薄膜が、電界印加によって非線形型誘電特性が得られる電圧非線形強誘電体薄膜であることを特徴とする可変容量コンデンサ部品。
In the variable capacitor part according to any one of claims 1 to 3,
A variable capacitance capacitor component, wherein the ferroelectric thin film is a voltage nonlinear ferroelectric thin film capable of obtaining a nonlinear dielectric characteristic by applying an electric field.
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