JP6540791B2

JP6540791B2 - 可変容量素子

Info

Publication number: JP6540791B2
Application number: JP2017502404A
Authority: JP
Inventors: 恵介景山
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2036-02-24
Also published as: US20170352489A1; US10204742B2; WO2016136772A1; CN107408459A; JPWO2016136772A1

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。しかしながら、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。

上記の浮遊容量の問題を解決するために、特許文献２において、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案されている。このような可変容量素子は、引き出し部が可変容量層に略垂直な同軸上にあるので、浮遊容量が抑制される。

特開２０１１−１０１０４１号公報国際公開第２０１５／０３０１７０号

特許文献２の実施例２に記載の可変容量素子においては、可変容量層および絶縁部として（Ｂａ_０．６Ｓｒ_０．４）ＴｉＯ_３からなる誘電体材料（εｒ＝２０００）が用いられている。また、実施例３に記載の可変容量素子においては、可変容量層として上記と同じ（Ｂａ_０．６Ｓｒ_０．４）ＴｉＯ_３からなる誘電体材料が用いられており、絶縁部としてＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系のガラスセラミック（εｒ＝７）が用いられている。この実施例２の組み合わせでは、浮遊容量の低下が十分でない場合があり、また、実施例３の組み合わせでは、可変容量層と絶縁部の材料が異なることによる熱膨張係数の差から、信頼性、特にヒートサイクルに対する耐性が十分ではない可能性がある。

したがって、本発明の目的は、可変容量層と絶縁層との材料が異種の場合であっても、ヒートサイクル耐性に優れた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、絶縁部の材料として、少なくともＳｒを含み、さらにＴｉおよび／またはＺｒを含んでいてもよい絶縁材料を用いることにより、上記の問題を解決できることを見出し、本発明に至った。

したがって、本発明の要旨によれば、
誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層で静電容量を取得するための電極と、
可変容量層を介して対向して位置する絶縁部と
電極からの引き出し部と
を有してなり、
絶縁部が、少なくともＳｒを含み、さらにＴｉおよび／またはＺｒを含んでいてもよい絶縁材料からなることを特徴とする、可変容量素子が提供される。

本発明によれば、絶縁部を、少なくともＳｒを含み、さらにＴｉおよび／またはＺｒを含んでいてもよい絶縁材料で形成することにより、ヒートサイクル耐性に優れた可変容量素子が提供される。

図１は、本発明の１つの実施形態における可変容量素子の概略斜視図である。図２は、図１の実施形態における積層コイル部品のＡ−Ａ’での概略断面図である。図３は、本発明の別の実施形態における可変容量素子の概略斜視図である。図４は、本発明の１つの実施形態における可変容量素子１ａの概略斜視図である。図５は、図４の実施形態における可変容量素子１ａのＡ−Ａ’での概略断面図である。図６は、本発明の別の実施形態における可変容量素子１ｂの概略斜視図である。図７は、図６の実施形態における可変容量素子１ｂのＡ−Ａ’での概略断面図概略斜視図である。図８は、実施例の試料におけるｘ（Ｚｒモル比）と熱膨張係数の関係を示す。図９は、実施例の試料におけるｘ（Ｚｒモル比）と比誘電率εｒの関係を示す。

本発明の可変容量素子の一の実施形態について、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、静電容量を取得するための一対の電極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および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）ＴｉＯ_３、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ_３および（ＢｉＺｎ）Ｎｂ_２Ｏ_７として知られている。このような材料を用いることにより、直流電圧を重畳した際のεｒの変化率が大きな可変容量層を得ることができる。

可変容量層の厚みは、特に限定されないが、例えば０．５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上５μｍ以下である。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、静電容量を取得するための一対の電極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。

本実施形態の可変容量素子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°以上９０°以下、好ましくは８５°以上９０°以下、より好ましくは８８°以上９０°以下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。即ち、本実施態様において、電極４および引き出し部８、ならびに電極４’および引き出し部８’は、それぞれ別個の部材として図示しているが、これらは一の部材として一体に形成されていてもよい。

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。

本実施形態の可変容量素子１において、絶縁部６および６’は、可変容量層２を介して対向して位置し、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てもよい。

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。

絶縁部を構成する材料は、可変容量層を構成する材料に対して低誘電率材料であり、熱膨張係数が近い材料が好ましい。上記したように可変容量層を構成する材料として、ＢＳＴ：（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３またはＢＺＴ：Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３が好ましく用いられる。本発明者は、ＳｒＴｉＯ_３−ＳｒＺｒＯ_３系材料は全域で固溶体を形成するので、組成を適宜選択することにより連続的に誘電率および熱膨張係数を調整できることに気付き、任意の組成を有するＢＳＴおよびＢＺＴに対して、ＳｒＴｉＯ_３−ＳｒＺｒＯ_３系材料は適切な材料となり得ることを見出した。ＳｒＴｉＯ_３−ＳｒＺｒＯ_３系材料を用いることにより、可変容量素子のヒートサイクル耐性が向上する。

即ち、絶縁部を形成する材料は、少なくともＳｒを含み、さらにＴｉおよび／またはＺｒを含んでいてもよい絶縁材料である。当該絶縁材料は、好ましくは、ペロブスカイト型の無機材料である。

一の態様において、上記絶縁部を形成する材料は、ＳｒおよびＴｉを含む絶縁材料であり得る。

別の態様において、上記絶縁部を形成する材料は、ＳｒおよびＺｒを含む絶縁材料であり得る。

さらに別の態様において、上記絶縁部を形成する材料は、Ｓｒ、ＴｉおよびＺｒを含む絶縁材料であり得る。

一の態様において、絶縁部における、ＴｉとＺｒのモル数の合計に対するＺｒのモル数の割合は、０．２０以上１．０以下、好ましくは０．２５以上１．０以下、さらに好ましくは０．５０以上１．０以下であり得る。尚、この態様において、Ｔｉは任意の成分であり、ＴｉとＺｒのモル数の合計に対するＺｒのモル数の割合が１．０である場合、Ｔｉは絶縁部に存在しない。このような割合とすることにより、絶縁部の比誘電率が１５０以下になり、より浮遊容量を低減することができる。

別の態様において、絶縁部における、ＴｉとＺｒのモル数の合計に対するＺｒのモル数の割合は、０以上０．７５以下、例えば０以上０．５０以下であり得る。尚、この態様において、Ｚｒは任意の成分であり、ＴｉとＺｒのモル数の合計に対するＺｒのモル数の割合が０である場合、Ｚｒは絶縁部に存在しない。

さらに別の態様において、絶縁部における、ＴｉとＺｒのモル数の合計に対するＺｒのモル数の割合は、０．２５以上０．７５以下、好ましくは０．５０以上０．７５以下であり得る。

上記絶縁部を形成する材料の比誘電率は、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。

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。

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。

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、図３に示すように、本発明の可変容量素子は、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１４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。

また、本発明の可変容量素子は、
誘電体材料から構成される複数の可変容量層と、
可変容量層の両主表面上に可変容量層を介して対向して位置する複数の対の電極と、
複数の絶縁部と、
少なくとも１対の引き出し部と、
を有してなり、
上記複数の可変容量層および上記複数の絶縁部は、交互に積層され、積層体を形成し、
上記複数の可変容量層と上記複数の対の電極は、複数のコンデンサ構造を構成し、
上記引き出し部は、その一端において上記コンデンサ構造を構成する電極に電気的に接続され、絶縁部を貫通して、他端において外部電極または他の電気要素と電気的に接続するための接続部を提供することを特徴とする。

さらに別の態様において、図４および５に示すように、本発明の可変容量素子１ａは、概略的には、可変容量層２２および２４と、電極２６、２８および３０と、絶縁部３２、３４および３６と、引き出し部３８および４０と、外部電極４２および４４とを有してなる。可変容量層と絶縁部は、絶縁部３２、可変容量層２２、絶縁部３４、可変容量層２４、絶縁部３６の順で積層されている。電極２６および３０は可変容量層２２を介して対向して位置し、これらは一のコンデンサ構造を構成し、電極２８および３０は可変容量層２４を介して対向して位置し、これらは別のコンデンサ構造を構成し、これらのコンデンサ構造は電気的に直列に配置されている。電極２６は、絶縁部３２を貫通するビアホール４６中に存在する引き出し部３８の一端に電気的に接続されており、引き出し部３８の他端は、外部電極４２に電気的に接続されている。同様に、電極２８は、絶縁部３６を貫通するビアホール４８中に存在する引き出し部４０の一端に電気的に接続されており、引き出し部４０の他端は、外部電極４４に電気的に接続されている。電極３０は、絶縁部３４内に形成された開口部５０内に位置し、可変容量層２２を含むコンデンサ構造および可変容量層２４を含むコンデンサ構造における電極の両方として機能する。

さらに別の実施態様において、図６および７に示すように、本発明の可変容量素子は、概略的には、可変容量層６２および６４と、電極６６、６８、７０および７２と、絶縁部７４、７６および７８と、引き出し部８０、８２、８４および８６と、外部電極８８および９０とを有してなる。可変容量層と絶縁部は、絶縁部７４、可変容量層６２、絶縁部７６、可変容量層６４、絶縁部７８の順で積層されている。電極６６および６８は、可変容量層６２を介して対向して位置し、これらは一のコンデンサ構造を構成し、電極７０および７２は、可変容量層６４を介して対向して位置し、これらは別のコンデンサ構造を構成し、これらのコンデンサ構造は電気的に並列に配置されている。電極６６は、絶縁部７４を貫通するビアホール９２中に存在する引き出し部８０の一端に電気的に接続されており、引き出し部８０の他端は、外部電極８８に電気的に接続されている。同様に、電極６８は、絶縁部７６および７８ならびに可変容量層６４を貫通するビアホール９４中に存在する引き出し部８２の一端に電気的に接続されており、引き出し部８２の他端は、外部電極９０に電気的に接続されている。また、電極７０は、絶縁部７４および７６ならびに可変容量層６２を貫通するビアホール９６中に存在する引き出し部８４の一端に電気的に接続されており、引き出し部８４の他端は、外部電極８８に電気的に接続されている。同様に、電極７２は、絶縁部７８を貫通するビアホール９８中に存在する引き出し部８６の一端に電気的に接続されており、引き出し部８６の他端は、外部電極９０に電気的に接続されている。

実施例１
・可変容量層の評価
ＢａＣＯ_３、ＳｒＣＯ_３、ＺｒＯ_２およびＴｉＯ_２粉末を準備し、それぞれ、組成比が（Ｂａ_０．７Ｓｒ_０．３）ＴｉＯ_３（試料番号１）およびＢａ（Ｚｒ_０．７５Ｔｉ_０．２５）Ｏ_３（試料番号２）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、焼成後の厚みが約１ｍｍになるように複数枚積み重ね、圧着した。圧着した積層体を焼成後の直径が約１０ｍｍになるように円板状に打ち抜き、これを焼成炉に入れて、４００℃の温度でバインダや可塑剤を除去した。次いで、積層体を１３５０℃に昇温し、２時間保持することで焼成した。

同様にして圧着した積層体を幅５ｍｍ、高さ１０ｍｍの角板状に打ち抜き、同じく焼成炉に入れて、４００℃の温度でバインダおよび可塑剤を除去した後、１３５０℃に昇温し、２時間保持することで焼成した。

円板状の試料の両面にＡｇペーストを塗布し、これを７５０℃で熱処理し、電極を形成した。電極を形成した試料３０個について、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℃で、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚの交流電圧を印加して、静電容量を測定し、平均値を求めた。得られた静電容量の平均値と、円板状試料の寸法から比誘電率εｒを算出した。

また、角板状の試料について、熱機械分析（ＴＭＡ：ＴｈｅｒｍｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓ）にて、室温から１１００℃までの熱膨張係数を測定した。

測定した結果を表１に示す（試料番号１および２）。

実施例２
・絶縁部の評価
ＳｒＣＯ_３、ＴｉＯ_２およびＺｒＯ_２粉末を準備し、それぞれ、組成比がＳｒ（Ｔｉ_１−ｘＺｒ_ｘ）Ｏ_３（ｘは、０（試料番号３）、０．２５（試料番号４）、０．５（試料番号５）、０．７５（試料番号６）、および１．０（試料番号７））と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、焼成後の厚みが１ｍｍ程度になるように複数枚積み重ね、圧着した。

実施例１と同様に、圧着した積層体から試料（円板状、角板状）を作製し、比誘電率εｒおよび熱膨張係数を測定した。結果を表１に併せて示す（試料番号３〜７）。

また、比較例として、ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを用いて上記と同様に試料を作成し、比誘電率εｒおよび熱膨張係数を測定した。結果を表１に併せて示す（試料番号８）。

また、図８にｘ（ＴｉとＺｒの合計モル数を１としたときのＺｒのモル比）と熱膨張係数の関係を示し、図９にｘと比誘電率εｒの関係を示す。図１および２から明らかなように、組成を選択することで連続的に誘電率や熱膨張係数を調整できるため、可変容量層の材料によって、組成を選択することが可能になる。

実施例３
・可変容量素子の試料の作製
実施例１および２で作成した可変容量層用のシート（試料番号１および２）および絶縁部用のシート（試料番号３〜８）を用いて、図１および２に示す可変容量素子を次のようにして作製した。

所定の大きさに打ち抜いた絶縁部用のシートを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用のシートを１枚挟み込み、２つの積層体に形成したビアが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、４００℃の温度でバインダおよび可塑剤を除去した。次いで、積層体を１３００℃に昇温し、２時間保持することで焼成した。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に示されるような可変容量素子の試料（試料番号１１〜２２）を作製した。尚、可変容量層用と絶縁部用の材料の組み合わせは表２に示した通りとした。

このようにして作製した試料番号１１〜２２の可変容量素子の試料各３０個について、１０℃／秒の降温速度で−５５℃の温度にまで冷却し、同温度で３０分間保持し、その後、１０℃／秒の昇温速度で１５０℃の温度にまで加熱し、同温度で３０分間保持するサイクルを１０００サイクル繰り返し、ヒートサイクル試験を行った。試験後の試料３０個について、外観を光学顕微鏡で観察し、クラックの有無を評価し、クラックが発生した個数を求めた。結果を表２に示す。尚、＊を付した試料番号１６および２２は比較例である。

本発明の可変容量素子である試料番号１１〜１５および１７〜２２の試料ではクラックの発生が観察されなかった。これは、絶縁部の熱膨張係数を、可変容量素子の熱膨張係数に近づけたことによる効果と考えられる。

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；１ａ…可変容量素子；１ｂ…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；１０，１０’…貫通口；１２…外部電極；
１４…導体部；２４…可変容量層；２６…電極；２８…電極；
３０…電極；３２…絶縁部；３４…絶縁部；３６…絶縁部；
３８…引き出し部；４０…引き出し部；４２…外部電極；
４４…外部電極；４６…ビアホール；４８…ビアホール；
５０…開口部；６２…可変容量層；６４…可変容量層；
６６…電極；６８…電極；７０…電極；７２…電極；
７４…絶縁部；７６…絶縁部；７８…絶縁部；８０…引き出し部；
８２…引き出し部；８４…引き出し部；８６…引き出し部；
８８…外部電極；９０…外部電極；９２…ビアホール；
９４…ビアホール；９６…ビアホール；９８…ビアホール

Claims

誘電体材料から構成される可変容量層と、
可変容量層で静電容量を取得するための電極と、
可変容量層を介して対向して位置する絶縁部と
電極からの引き出し部と
一対の引き出し部と電気的に接続されている一対の外部電極と
を有してなり、
絶縁部が、少なくともＳｒを含み、さらにＴｉおよびＺｒを含む絶縁材料からなり、該絶縁材料は、ＳｒＴｉＯ_３−ＳｒＺｒＯ_３系材料であり、
絶縁部における、ＴｉとＺｒのモル数の合計に対するＺｒのモル数の割合は、０．２５以上０．７５以下であり、
前記外部電極は、上記絶縁部の可変容量層を支持する面と対向する面のみに、その面の縁から離隔して設けられていることを特徴とする、可変容量素子。
可変容量層が、ＢａおよびＳｒから選択される少なくとも一種、およびＴｉおよびＺｒから選択される少なくとも一種を含む絶縁材料からな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。
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、
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、請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変容量素子。
誘電体材料から構成される複数の可変容量層と、
可変容量層の両主表面上に可変容量層を介して対向して位置する複数の対の電極と、
複数の絶縁部と、
少なくとも１対の引き出し部と、
を有してなり、
上記複数の可変容量層および上記複数の絶縁部は、交互に積層され、積層体を形成し、
上記複数の可変容量層と上記複数の対の電極は、複数のコンデンサ構造を構成し、
上記引き出し部は、その一端において上記コンデンサ構造を構成する電極に電気的に接続され、絶縁部を貫通して、他端において外部電極または他の電気要素と電気的に接続されること
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変容量素子。