JPH1140427A - インダクタンス素子 - Google Patents
インダクタンス素子Info
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- JPH1140427A JPH1140427A JP19156597A JP19156597A JPH1140427A JP H1140427 A JPH1140427 A JP H1140427A JP 19156597 A JP19156597 A JP 19156597A JP 19156597 A JP19156597 A JP 19156597A JP H1140427 A JPH1140427 A JP H1140427A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路内に実装された状態で，必要に応じて任
意にそのインダクタンスを制御できるデバイスとしての
インダクタンス素子を提供すること。 【解決手段】 インダクタンス素子１０は，両面に夫々
Ａｇ電極３，３からなる電極層が形成されたＰＺＴ基板
４からなる圧電セラミックス基板と，一面に成膜された
アモルファス膜１からなる軟磁性膜をもち，他面が前記
圧電セラミックス基板の一面に接合されたガラス基板２
とを備え，前記電極層に電圧を印加することによって，
当該圧電セラミック基板を湾曲させることでインダクタ
ンスを変化させる。
意にそのインダクタンスを制御できるデバイスとしての
インダクタンス素子を提供すること。 【解決手段】 インダクタンス素子１０は，両面に夫々
Ａｇ電極３，３からなる電極層が形成されたＰＺＴ基板
４からなる圧電セラミックス基板と，一面に成膜された
アモルファス膜１からなる軟磁性膜をもち，他面が前記
圧電セラミックス基板の一面に接合されたガラス基板２
とを備え，前記電極層に電圧を印加することによって，
当該圧電セラミック基板を湾曲させることでインダクタ
ンスを変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，電場の印加で磁気
モーメントを発生する電気磁気素子に関し，特に軟磁性
材と圧電材を組み合わせることで，外部から印加した電
圧で歪みを生じさせ，インダクタンスおよびインピーダ
ンスを可変させることができる電気磁気効果を有するイ
ンダクタンス素子に関するものである。
モーメントを発生する電気磁気素子に関し，特に軟磁性
材と圧電材を組み合わせることで，外部から印加した電
圧で歪みを生じさせ，インダクタンスおよびインピーダ
ンスを可変させることができる電気磁気効果を有するイ
ンダクタンス素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器を動作させる上で，インダクタ
ー，抵抗およびコンデンサーは不可欠な部品である。こ
れらは，通常固定された定数を持つ部品として作られて
いる。ごく一部に，定数可変のインダクター，抵抗およ
びコンデンサーが使われているが，それらは全て摺動可
能な構造で構成されており，かなり大きな部品になって
いる。そのため，比較的大きな機器にのみ使用されてい
る。
ー，抵抗およびコンデンサーは不可欠な部品である。こ
れらは，通常固定された定数を持つ部品として作られて
いる。ごく一部に，定数可変のインダクター，抵抗およ
びコンデンサーが使われているが，それらは全て摺動可
能な構造で構成されており，かなり大きな部品になって
いる。そのため，比較的大きな機器にのみ使用されてい
る。
【０００３】近年，電子機器の小型・高性能化にともな
い，上記の電子部品も全て小型化が伸展している。特
に，磁性材料やセラミックス材料と導電材料を一体化す
る技術が発達し，著しい小型化が可能になってきた。例
として，積層印刷技術を使って，インダクターやコンデ
ンサーは，その寸法を１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ
もの超小型形状にまで達している。抵抗についても同様
に小型化が著しい状況にある。
い，上記の電子部品も全て小型化が伸展している。特
に，磁性材料やセラミックス材料と導電材料を一体化す
る技術が発達し，著しい小型化が可能になってきた。例
として，積層印刷技術を使って，インダクターやコンデ
ンサーは，その寸法を１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ
もの超小型形状にまで達している。抵抗についても同様
に小型化が著しい状況にある。
【０００４】これらの超小型部品は，パーソナルコンピ
ュータ，携帯電話に代表される高性能な電子機器の小型
化を可能にしている。それは，あらゆる電子部品の表面
実装が可能になったことと相まって，部品の高密度実装
を可能にしたことによる。
ュータ，携帯電話に代表される高性能な電子機器の小型
化を可能にしている。それは，あらゆる電子部品の表面
実装が可能になったことと相まって，部品の高密度実装
を可能にしたことによる。
【０００５】高性能電子機器の大量生産には，素子の電
気特性が均一で，ばらつきの小さいことが不可欠であ
る。特に，近年になって高周波回路の普及にともない，
更に特性ばらつきの小さな電子部品が要求されるように
なってきている。これらの要求に対し，電磁気特性を修
正できるトリマブルコンデンサー，特性を測定しながら
所要の特性に合わせて製造できるトリマブルインダクタ
ーなどが製品化されている。
気特性が均一で，ばらつきの小さいことが不可欠であ
る。特に，近年になって高周波回路の普及にともない，
更に特性ばらつきの小さな電子部品が要求されるように
なってきている。これらの要求に対し，電磁気特性を修
正できるトリマブルコンデンサー，特性を測定しながら
所要の特性に合わせて製造できるトリマブルインダクタ
ーなどが製品化されている。
【０００６】しかし，トリマブルインダクターはその電
磁気特性を高精度に作り込むことは出来るが，使用する
場面において特性を自由に変えることはできない。
磁気特性を高精度に作り込むことは出来るが，使用する
場面において特性を自由に変えることはできない。
【０００７】一方，インダクタンスが可変である材料，
つまり電気磁気効果を有する材料として，ボラサイトを
はじめとして多くが見出されている。しかし，これらの
なかで実用的に価値のある電気磁気感受率の高い材料
は，１０Ｋ以下の極低温の範囲に限られる。よって，実
質的にインダクタンス可変の材料は得られていないのが
現状である。
つまり電気磁気効果を有する材料として，ボラサイトを
はじめとして多くが見出されている。しかし，これらの
なかで実用的に価値のある電気磁気感受率の高い材料
は，１０Ｋ以下の極低温の範囲に限られる。よって，実
質的にインダクタンス可変の材料は得られていないのが
現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述したように，従来
において，高精度電子回路に使用できる高精度なインダ
クタンス素子およびインピーダンス素子は，工業的には
得られていない。高精度が要求される用途には，特性を
選別することで対応しているのが現状であり，よって，
コストも高いものになっている。
において，高精度電子回路に使用できる高精度なインダ
クタンス素子およびインピーダンス素子は，工業的には
得られていない。高精度が要求される用途には，特性を
選別することで対応しているのが現状であり，よって，
コストも高いものになっている。
【０００９】そこで，本発明の技術的課題は，上記の状
況を踏まえて，回路内に実装された状態で，必要に応じ
て任意にそのインダクタンスを制御できるデバイスとし
てのインダクタンス素子を提供することにある。
況を踏まえて，回路内に実装された状態で，必要に応じ
て任意にそのインダクタンスを制御できるデバイスとし
てのインダクタンス素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，両面に
夫々電極層が形成された圧電セラミックス基板と，一面
に成膜された軟磁性膜をもち，他面が前記圧電セラミッ
クス基板の一面に接合された基板とを備え，前記電極層
に電圧を印加することによって，当該圧電セラミック基
板を湾曲させることでインダクタンスが変化する構成を
有することを特徴とするインダクタンス素子が得られ
る。
夫々電極層が形成された圧電セラミックス基板と，一面
に成膜された軟磁性膜をもち，他面が前記圧電セラミッ
クス基板の一面に接合された基板とを備え，前記電極層
に電圧を印加することによって，当該圧電セラミック基
板を湾曲させることでインダクタンスが変化する構成を
有することを特徴とするインダクタンス素子が得られ
る。
【００１１】また，本発明によれば，一面に導電性の軟
磁性金属膜が成膜され，他面に電極層を形成した圧電セ
ラミック基板を備え，前記軟磁性金属膜と前記電極層と
の間に電圧を印加し，前記圧電セラミック基板を湾曲さ
せることでインダクタンスが変化する構成を有すること
を特徴とするインダクタンス素子が得られる。
磁性金属膜が成膜され，他面に電極層を形成した圧電セ
ラミック基板を備え，前記軟磁性金属膜と前記電極層と
の間に電圧を印加し，前記圧電セラミック基板を湾曲さ
せることでインダクタンスが変化する構成を有すること
を特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１２】また，本発明によれば，シリコン基板上に
成膜された金属からなる電極層と，前記電極層上に成膜
された圧電セラミックス膜と，前記圧電セラミックス膜
の上に成膜された導電性の軟磁性膜とを備え，前記圧電
セラミック基板の両面に位置する前記電極及び前記軟磁
性膜間に電圧を印加することによって前記圧電セラミッ
ク基板を湾曲させることでインダクタンスが変化する構
成を有することを特徴とするインダクタンス素子が得ら
れる。
成膜された金属からなる電極層と，前記電極層上に成膜
された圧電セラミックス膜と，前記圧電セラミックス膜
の上に成膜された導電性の軟磁性膜とを備え，前記圧電
セラミック基板の両面に位置する前記電極及び前記軟磁
性膜間に電圧を印加することによって前記圧電セラミッ
ク基板を湾曲させることでインダクタンスが変化する構
成を有することを特徴とするインダクタンス素子が得ら
れる。
【００１３】また，本発明によれば，前記いずれかのイ
ンダクタンス素子において，前記電極層が，圧電セラミ
ックス単体矩形板の一方向の面に長さ方向と平行な交差
指電極からなり，前記交差指電極を用いて，分極および
駆動を行いインダクタンスが変化する構成を有すること
を特徴とするインダクタンス素子が得られる。
ンダクタンス素子において，前記電極層が，圧電セラミ
ックス単体矩形板の一方向の面に長さ方向と平行な交差
指電極からなり，前記交差指電極を用いて，分極および
駆動を行いインダクタンスが変化する構成を有すること
を特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１４】また，本発明によれば，前記いずれかのイ
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜の両端に電極
を形成し，外部接続端子としたことを特徴とするインダ
クタンス素子が得られる。
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜の両端に電極
を形成し，外部接続端子としたことを特徴とするインダ
クタンス素子が得られる。
【００１５】また，本発明によれば，前記インダクタン
ス素子において，前記軟磁性膜が，ミアンダーパターン
の形状を有し，インピーダンスが変化する構成を有する
ことを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
ス素子において，前記軟磁性膜が，ミアンダーパターン
の形状を有し，インピーダンスが変化する構成を有する
ことを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１６】また，本発明によれば，前記いずれかのイ
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜として，鉄系
アモルファス膜を用いたことを特徴とするインダクタン
ス素子が得られる。
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜として，鉄系
アモルファス膜を用いたことを特徴とするインダクタン
ス素子が得られる。
【００１７】また，本発明によれば，前記いずれかのイ
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜は，第１の熱
処理によって等方性の磁気的異方性を有することを特徴
とするインダクタンス素子が得られる。
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜は，第１の熱
処理によって等方性の磁気的異方性を有することを特徴
とするインダクタンス素子が得られる。
【００１８】また，本発明によれば，前記インダクタン
ス素子において，前記軟磁性膜は，前記第１の熱処理に
続く第２の熱処理によって，一方向に異方性を有するこ
とを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
ス素子において，前記軟磁性膜は，前記第１の熱処理に
続く第２の熱処理によって，一方向に異方性を有するこ
とを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１９】また，本発明によれば，前記いずれかのイ
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜の面内方向に
直流磁界を印加して使用することを特徴とするインダク
タンス素子が得られる。
ンダクタンス素子において，前記軟磁性膜の面内方向に
直流磁界を印加して使用することを特徴とするインダク
タンス素子が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明の一実
施の形態によるインダクタンス素子の構成を示す図であ
り，図１（ａ）は斜視図，図１（ｂ）は断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して，本発明の一実施
の形態によるインダクタンス素子１０は，軟磁性膜とし
てアモルファス膜１を成膜したガラス基板２を，上下面
にＡｇ電極３，３を形成したＰＺＴ基板４に，ガラス基
板２のアモルファス膜１を成膜していない面で接着剤５
を用いて接合させた構造からなっている。
施の形態によるインダクタンス素子の構成を示す図であ
り，図１（ａ）は斜視図，図１（ｂ）は断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して，本発明の一実施
の形態によるインダクタンス素子１０は，軟磁性膜とし
てアモルファス膜１を成膜したガラス基板２を，上下面
にＡｇ電極３，３を形成したＰＺＴ基板４に，ガラス基
板２のアモルファス膜１を成膜していない面で接着剤５
を用いて接合させた構造からなっている。
【００２２】ＰＺＴ基板４の上下面に形成したＡｇ電極
３，３間に定電圧電源を接続し，電圧を印加すること
で，ＰＺＴ基板２は，図２に模式的に示すように，上方
向もしくは下方向に湾曲する。ガラス基板が接合されて
いない面を基準にとり０Ｖとすると，ＰＺＴに正の電圧
を印加するとＰＺＴ基板は図２の下方向に湾曲し，逆に
負の電圧を印加するとＰＺＴ基板は図２の上方向に湾曲
する。その結果，ガラス基板２上に成膜されたアモルフ
ァス膜１の透磁率が，正の電圧が印加された場合に上昇
し，負の電圧が印加された場合に低下する。すなわち，
電圧の大きさによって，軟磁性膜の透磁率が増減するの
で可変インダクタンス素子となる。
３，３間に定電圧電源を接続し，電圧を印加すること
で，ＰＺＴ基板２は，図２に模式的に示すように，上方
向もしくは下方向に湾曲する。ガラス基板が接合されて
いない面を基準にとり０Ｖとすると，ＰＺＴに正の電圧
を印加するとＰＺＴ基板は図２の下方向に湾曲し，逆に
負の電圧を印加するとＰＺＴ基板は図２の上方向に湾曲
する。その結果，ガラス基板２上に成膜されたアモルフ
ァス膜１の透磁率が，正の電圧が印加された場合に上昇
し，負の電圧が印加された場合に低下する。すなわち，
電圧の大きさによって，軟磁性膜の透磁率が増減するの
で可変インダクタンス素子となる。
【００２３】また，アモルファス膜１の長手方向の両端
に外部接続電極６を形成し，外部電極６の両端に交流電
圧を印加しながら外部接続電極６の間の抵抗を測定する
と，透磁率の変化に対応してインピーダンスの変化が測
定される。すなわち，可変インピーダンス素子となる。
に外部接続電極６を形成し，外部電極６の両端に交流電
圧を印加しながら外部接続電極６の間の抵抗を測定する
と，透磁率の変化に対応してインピーダンスの変化が測
定される。すなわち，可変インピーダンス素子となる。
【００２４】ここで，ＰＺＴ基板２の上下面に形成した
Ａｇ電極３，３は，平板状だけではなく，交差指状にし
てもほとんど同等の分極特性が得られる。
Ａｇ電極３，３は，平板状だけではなく，交差指状にし
てもほとんど同等の分極特性が得られる。
【００２５】次に，本発明の実施の形態によるインダク
タンス素子としての圧電セラミックスと軟磁性薄膜との
複合素子における，透磁率μとインピーダンスの制御の
原理を説明する。
タンス素子としての圧電セラミックスと軟磁性薄膜との
複合素子における，透磁率μとインピーダンスの制御の
原理を説明する。
【００２６】圧電セラミックス板の上下面に電極を形成
し，その厚さ方向に電圧を印加する場合，圧電体から発
生する長手方向の応力σp は，下記数１式で与えられ
る。
し，その厚さ方向に電圧を印加する場合，圧電体から発
生する長手方向の応力σp は，下記数１式で与えられ
る。
【００２７】
【数１】 ここで，ｄ31は圧電体の圧電定数，Ｖは印加電圧，ｔは
圧電体の厚さ，Ｅｐは圧電体のヤング率である。この応
力σp により素子全体にたわみが発生し，軟磁性膜が歪
む。この歪量を次の数２式のように表すと，Ｍａｒｕｃ
ｕｓのモデル（Ｍ．Ｍａｒｃｕｓ，Ｆｅｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ，５７（１９８０），２０３）から，軟磁性膜
の透磁率μは，次の数３式で与えられる。
圧電体の厚さ，Ｅｐは圧電体のヤング率である。この応
力σp により素子全体にたわみが発生し，軟磁性膜が歪
む。この歪量を次の数２式のように表すと，Ｍａｒｕｃ
ｕｓのモデル（Ｍ．Ｍａｒｃｕｓ，Ｆｅｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ，５７（１９８０），２０３）から，軟磁性膜
の透磁率μは，次の数３式で与えられる。
【００２８】
【数２】
【数３】 ここで，Ｍs ，Ｋu ，λs ，ＥF は，それぞれ軟磁性膜
の飽和磁化，一軸磁気異方性定数，飽和磁歪定数および
ヤング率である。上記数３式から，圧電体で発生する応
力σp によって軟磁性膜が上記数２式のように歪み，そ
れによって軟磁性膜の実効的な磁気異方性が変化し，結
果として透磁率が変化することになる。
の飽和磁化，一軸磁気異方性定数，飽和磁歪定数および
ヤング率である。上記数３式から，圧電体で発生する応
力σp によって軟磁性膜が上記数２式のように歪み，そ
れによって軟磁性膜の実効的な磁気異方性が変化し，結
果として透磁率が変化することになる。
【００２９】上記数３式から，透磁率の変化は軟磁性膜
の飽和磁歪定数のみならずヤング率の大きさにも左右さ
れるため，その両者で決まる機械結合係数が大きい材料
が要求される。
の飽和磁歪定数のみならずヤング率の大きさにも左右さ
れるため，その両者で決まる機械結合係数が大きい材料
が要求される。
【００３０】
【表１】
【００３１】よって，鉄系アモルファスが最も高い磁気
機械結合係数を有することが分かる。このことから，本
発明で用いる軟磁性材料としては，鉄系アモルファス膜
が適している。
機械結合係数を有することが分かる。このことから，本
発明で用いる軟磁性材料としては，鉄系アモルファス膜
が適している。
【００３２】次に，インピーダンス制御について，説明
する。軟磁性膜の電気抵抗率をρとすると，交流電圧を
印加した場合の軟磁性膜の電気抵抗は，表皮効果で変化
する。その表皮厚みをδとすると，角周波数ωの交流に
対し，下記数４式で表される。
する。軟磁性膜の電気抵抗率をρとすると，交流電圧を
印加した場合の軟磁性膜の電気抵抗は，表皮効果で変化
する。その表皮厚みをδとすると，角周波数ωの交流に
対し，下記数４式で表される。
【００３３】
【数４】 このときの軟磁性膜のインピーダンスＺは，次の数５式
の関係を用いて，下記数６式で与えられる。
の関係を用いて，下記数６式で与えられる。
【００３４】
【数５】
【数６】 よって，上記数６式から，透磁率の変化が軟磁性膜のイ
ンピーダンスの変化として現れることになる。
ンピーダンスの変化として現れることになる。
【００３５】このようにして，圧電体と軟磁性膜の複合
構造の素子において，外部から電圧を印加することで，
そのインダクタンスとインピーダンスを制御できるわけ
である。
構造の素子において，外部から電圧を印加することで，
そのインダクタンスとインピーダンスを制御できるわけ
である。
【００３６】次に，本発明の実施の形態によるインダク
タンス素子の具体例について説明する。
タンス素子の具体例について説明する。
【００３７】（例１）図１に示すように，外形寸法が長
さ２６ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．１５ｍｍのソフトガラ
スからなるガラス基板２上に，高周波マグネトロン・ス
パッタ装置を用いて，アモルファス膜１として原子％で
７０．２％Ｆｅ，７．８％Ｃｏ，１２％Ｓｉ，１０％Ｂ
の組成のアモルファス薄膜を成膜した。成膜条件は，ア
ルゴンガス圧が２５×１０-3ｔｏｒｒ，出力が１００
Ｗ，ターゲットが原子％で７２％Ｆｅ，１４％Ｓｉ，１
４％Ｂの合金とＣｏペレットを用い，基板面を水冷しな
がら作製した。膜の厚さは，０．５μｍである。
さ２６ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．１５ｍｍのソフトガラ
スからなるガラス基板２上に，高周波マグネトロン・ス
パッタ装置を用いて，アモルファス膜１として原子％で
７０．２％Ｆｅ，７．８％Ｃｏ，１２％Ｓｉ，１０％Ｂ
の組成のアモルファス薄膜を成膜した。成膜条件は，ア
ルゴンガス圧が２５×１０-3ｔｏｒｒ，出力が１００
Ｗ，ターゲットが原子％で７２％Ｆｅ，１４％Ｓｉ，１
４％Ｂの合金とＣｏペレットを用い，基板面を水冷しな
がら作製した。膜の厚さは，０．５μｍである。
【００３８】アモルファス膜１を成膜したガラス基板２
を，そのままの状態で，その磁性膜のない面に光硬化接
着剤を厚み８μｍ±１μｍで塗布し，外形寸法が長さ２
６ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．３ｍｍのＰＺＴ（トーキン
製，NEPEC-21）基板４に接着した。このＰＺＴ基板４
は，あらがじめ４００Ｖの電圧を印加し，分極処理を施
してある。
を，そのままの状態で，その磁性膜のない面に光硬化接
着剤を厚み８μｍ±１μｍで塗布し，外形寸法が長さ２
６ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．３ｍｍのＰＺＴ（トーキン
製，NEPEC-21）基板４に接着した。このＰＺＴ基板４
は，あらがじめ４００Ｖの電圧を印加し，分極処理を施
してある。
【００３９】ＰＺＴ基板４の上下面の電極の図１の下の
面を基準に取り，−２００Ｖと＋２００Ｖの直流電圧を
印加しながら，素子全体を８の字コイルに挿入し透磁率
を測定した。
面を基準に取り，−２００Ｖと＋２００Ｖの直流電圧を
印加しながら，素子全体を８の字コイルに挿入し透磁率
を測定した。
【００４０】その結果，−２００Ｖ印加で透磁率が２４
０，＋２００Ｖ印加で透磁率が２１となった。これによ
り，±２００Ｖの電圧差で透磁率を１１４０％変化させ
ることができる。
０，＋２００Ｖ印加で透磁率が２１となった。これによ
り，±２００Ｖの電圧差で透磁率を１１４０％変化させ
ることができる。
【００４１】ここで，本発明の原理である，ＰＺＴ基板
４のたわみ量を光てこ法で測定し，磁性膜の歪み量に換
算した。その結果を図３に示す。±２００Ｖの電圧差
で，アモルファス膜に最大で４×１０-4の歪みが加わっ
ている。これが，インダクタンス制御の駆動力になって
いる。
４のたわみ量を光てこ法で測定し，磁性膜の歪み量に換
算した。その結果を図３に示す。±２００Ｖの電圧差
で，アモルファス膜に最大で４×１０-4の歪みが加わっ
ている。これが，インダクタンス制御の駆動力になって
いる。
【００４２】（例２）上記例１の条件で作製した，アモ
ルファス膜１を３５０℃の炉内に入れ，かつ膜面内方向
に５００Ｏｅの磁界を印加し，その状態で試料全体を面
内で６０ｒｐｍの回転速度で回転させることで，約１時
間の間回転磁界中アニールを施した。この膜の異方性が
等方性になったか否かを確認するため，試料の長手方向
と幅方向の透磁率を測定した。その結果，両者ともに透
磁率は１０００であった。つまり，等方性の膜になって
いることが確認できた。
ルファス膜１を３５０℃の炉内に入れ，かつ膜面内方向
に５００Ｏｅの磁界を印加し，その状態で試料全体を面
内で６０ｒｐｍの回転速度で回転させることで，約１時
間の間回転磁界中アニールを施した。この膜の異方性が
等方性になったか否かを確認するため，試料の長手方向
と幅方向の透磁率を測定した。その結果，両者ともに透
磁率は１０００であった。つまり，等方性の膜になって
いることが確認できた。
【００４３】その後，例１と同様にＰＺＴ基板４に光硬
化接着剤を用いて接着した。この様にして作製した試料
について，ＰＺＴ基板４の上下面に直流電圧を印加し，
透磁率を測定した。その結果，−２００Ｖ印加で透磁率
が１６００，＋２００Ｖ印加で透磁率が９０となった。
これにより，±２００Ｖの電圧差で透磁率を１７８０％
変化させることができた。
化接着剤を用いて接着した。この様にして作製した試料
について，ＰＺＴ基板４の上下面に直流電圧を印加し，
透磁率を測定した。その結果，−２００Ｖ印加で透磁率
が１６００，＋２００Ｖ印加で透磁率が９０となった。
これにより，±２００Ｖの電圧差で透磁率を１７８０％
変化させることができた。
【００４４】（例３）上記例１と同条件で作製したアモ
ルファス膜１に，上記例２の条件で回転磁界中アニール
を施し，次いで，膜の幅方向に直流磁界５００Ｏｅを印
加しながら３５０℃で約１時間アニールを行った。その
後，例１と同様にＰＺＴ基板４に光硬化接着剤を用いて
接着した。この様にして作製した試料について，ＰＺＴ
基板４の上下面に直流電圧を印加し，試料の長手方向の
透磁率を測定した。その結果，−２００Ｖ印加で透磁率
が２７００，＋２００Ｖ印加で透磁率が１５０となっ
た。これにより，±２００Ｖの電圧差で透磁率を１８０
０％変化させることができた。
ルファス膜１に，上記例２の条件で回転磁界中アニール
を施し，次いで，膜の幅方向に直流磁界５００Ｏｅを印
加しながら３５０℃で約１時間アニールを行った。その
後，例１と同様にＰＺＴ基板４に光硬化接着剤を用いて
接着した。この様にして作製した試料について，ＰＺＴ
基板４の上下面に直流電圧を印加し，試料の長手方向の
透磁率を測定した。その結果，−２００Ｖ印加で透磁率
が２７００，＋２００Ｖ印加で透磁率が１５０となっ
た。これにより，±２００Ｖの電圧差で透磁率を１８０
０％変化させることができた。
【００４５】また，試料の幅方向の透磁率は，電圧印加
しない状態で５０であった。よって，この磁性膜は一軸
異方性を持つ膜であることが分かる。
しない状態で５０であった。よって，この磁性膜は一軸
異方性を持つ膜であることが分かる。
【００４６】（例４）図４に示す，外形寸法が長さ２６
ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．３ｍｍのＰＺＴ基板からなる
圧電セラミック矩形板１１の一面に幅が０．４ｍｍで長
さが１８ｍｍの交差指電極１２を交互に組み合うように
形成した。この交差指電極１２は後述するように，分極
および屈曲駆動用に使用した。次に，圧電セラミック矩
形板１１の交差指電極１２を形成していない面に，上記
例１で作製したソフトガラス上に成膜したアモルファス
膜１を，そのアモルファス膜が成膜されていない面で，
光硬化接着剤を使って接合した。次に，交差指電極１２
を使い，ＰＺＴ基板を分極処理した。同様に，交差指電
極１２を使い，屈曲駆動しこの時の透磁率の変化を測定
した。その結果，−２００Ｖ印加で透磁率が２５００，
＋２００Ｖ印加で１１０であった。これにより，±２０
０Ｖの電圧差で透磁率を２２７０％変化させることがで
きた。
ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．３ｍｍのＰＺＴ基板からなる
圧電セラミック矩形板１１の一面に幅が０．４ｍｍで長
さが１８ｍｍの交差指電極１２を交互に組み合うように
形成した。この交差指電極１２は後述するように，分極
および屈曲駆動用に使用した。次に，圧電セラミック矩
形板１１の交差指電極１２を形成していない面に，上記
例１で作製したソフトガラス上に成膜したアモルファス
膜１を，そのアモルファス膜が成膜されていない面で，
光硬化接着剤を使って接合した。次に，交差指電極１２
を使い，ＰＺＴ基板を分極処理した。同様に，交差指電
極１２を使い，屈曲駆動しこの時の透磁率の変化を測定
した。その結果，−２００Ｖ印加で透磁率が２５００，
＋２００Ｖ印加で１１０であった。これにより，±２０
０Ｖの電圧差で透磁率を２２７０％変化させることがで
きた。
【００４７】（例５）上記例１で作製したデバイスを，
ソレノイドコイル内に挿入し，最大１０Ｏｅの直流磁界
を印加しながら透磁率を測定した。この時の透磁率の印
加電圧依存性を図５に示す。図５に示すように，外部直
流磁界の強さが３Ｏｅのとき，印加電圧が０Ｖ近傍で大
きな透磁率の変化が得られた。よって，直流磁界をバイ
アスする構造にすることで，０Ｖ近傍で更に敏感に透磁
率が変化する素子を得ることがてきる。
ソレノイドコイル内に挿入し，最大１０Ｏｅの直流磁界
を印加しながら透磁率を測定した。この時の透磁率の印
加電圧依存性を図５に示す。図５に示すように，外部直
流磁界の強さが３Ｏｅのとき，印加電圧が０Ｖ近傍で大
きな透磁率の変化が得られた。よって，直流磁界をバイ
アスする構造にすることで，０Ｖ近傍で更に敏感に透磁
率が変化する素子を得ることがてきる。
【００４８】（例６）図６に示すように，外形寸法が長
さ２６ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．３ｍｍのＰＺＴ基板
（トーキン製，NEPEC-21）４の上下面にＡｕを０．２μ
ｍの厚みにスパッタして電極層１３を形成し，次いでそ
の上面に，高周波マグネトロン・スパッタ装置を用い
て，原子％で７０．２％Ｆｅ，７．８％Ｃｏ，１２％Ｓ
ｉ，１０％Ｂの組成のアモルファス膜１４を成膜した。
成膜条件は，例１と同じである。この軟磁性膜であるア
モルファス膜１４の膜厚は０．５μｍである。アモルフ
ァス膜１４の成膜後，歪み取りのため，３５０℃で約１
時間の間，例２と同じ条件で回転磁界中アニールを施
し，次いで，例３と同じ条件で直流磁界中でアニールを
施した。３５０℃のアニールで，ＰＺＴ基板４の分極が
消滅しているので，改めて３００Ｖの電圧を印加して分
極させた。
さ２６ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ０．３ｍｍのＰＺＴ基板
（トーキン製，NEPEC-21）４の上下面にＡｕを０．２μ
ｍの厚みにスパッタして電極層１３を形成し，次いでそ
の上面に，高周波マグネトロン・スパッタ装置を用い
て，原子％で７０．２％Ｆｅ，７．８％Ｃｏ，１２％Ｓ
ｉ，１０％Ｂの組成のアモルファス膜１４を成膜した。
成膜条件は，例１と同じである。この軟磁性膜であるア
モルファス膜１４の膜厚は０．５μｍである。アモルフ
ァス膜１４の成膜後，歪み取りのため，３５０℃で約１
時間の間，例２と同じ条件で回転磁界中アニールを施
し，次いで，例３と同じ条件で直流磁界中でアニールを
施した。３５０℃のアニールで，ＰＺＴ基板４の分極が
消滅しているので，改めて３００Ｖの電圧を印加して分
極させた。
【００４９】この様にして，ＰＺＴ基板４上に直に，軟
磁性膜としてアモルファス膜１４を成膜した素子を作製
した。この素子に直流電圧を印加しながら透磁率を測定
した。その結果，透磁率は，−２００Ｖ印加で３９５
０，＋２００Ｖ印加で１９０であった。これにより，±
２００Ｖの電圧差で透磁率を２０８０％変化させること
ができた。
磁性膜としてアモルファス膜１４を成膜した素子を作製
した。この素子に直流電圧を印加しながら透磁率を測定
した。その結果，透磁率は，−２００Ｖ印加で３９５
０，＋２００Ｖ印加で１９０であった。これにより，±
２００Ｖの電圧差で透磁率を２０８０％変化させること
ができた。
【００５０】（例７）図７に示すように，幅４ｍｍ，長
さ２６ｍｍに切断した厚み０．５ｍｍのＳｉ基板２１上
に，約１μｍの膜厚のＳｉＯ2 膜２２を成膜し，そのＳ
ｉＯ2 膜２２の上に，Ａｕを０．２μｍの厚みでスパッ
タして電極層２３を形成した。次にゾル・ゲル法を用い
て，電極層２３上にＰＺＴ薄膜２４を成膜した。膜厚
は，１００μｍであった。ＰＺＴ膜２４の上に，例１の
同じ条件でスパッタを施し，例１と同様のアモルファス
膜２５を成膜した。膜厚は０．５μｍであった。成膜
後，例２及び３で述べたものと同じ条件で，回転磁界中
アニールと直流磁界中アニールを施した。その後，ＰＺ
Ｔ膜２４に分極処理を施して素子とした。
さ２６ｍｍに切断した厚み０．５ｍｍのＳｉ基板２１上
に，約１μｍの膜厚のＳｉＯ2 膜２２を成膜し，そのＳ
ｉＯ2 膜２２の上に，Ａｕを０．２μｍの厚みでスパッ
タして電極層２３を形成した。次にゾル・ゲル法を用い
て，電極層２３上にＰＺＴ薄膜２４を成膜した。膜厚
は，１００μｍであった。ＰＺＴ膜２４の上に，例１の
同じ条件でスパッタを施し，例１と同様のアモルファス
膜２５を成膜した。膜厚は０．５μｍであった。成膜
後，例２及び３で述べたものと同じ条件で，回転磁界中
アニールと直流磁界中アニールを施した。その後，ＰＺ
Ｔ膜２４に分極処理を施して素子とした。
【００５１】この素子に直流電圧を印加しながら透磁率
を測定した。その結果，透磁率は，−２００Ｖ印加で５
４０，＋２００Ｖ印加で３１であった。これにより，±
２００Ｖの電圧差で透磁率を１７００％変化させること
ができた。
を測定した。その結果，透磁率は，−２００Ｖ印加で５
４０，＋２００Ｖ印加で３１であった。これにより，±
２００Ｖの電圧差で透磁率を１７００％変化させること
ができた。
【００５２】（例８）上記例３で作製した素子のアモル
ファス膜１をイオンミリングによるドライエッチング
で，長さ１０ｍｍ幅４００μｍ厚さ２μｍの２ターン・
ミアンダーライン状に加工し，その両端部にリード線を
接続し，ネットワークアナライザー（ＨＰ８７５２Ａ）
を用いてインピーダンスの測定を行った。その結果を図
８に示す。図８に示すように，５００ＭＨｚで最大１４
％のインピーダンス変化が得られた。
ファス膜１をイオンミリングによるドライエッチング
で，長さ１０ｍｍ幅４００μｍ厚さ２μｍの２ターン・
ミアンダーライン状に加工し，その両端部にリード線を
接続し，ネットワークアナライザー（ＨＰ８７５２Ａ）
を用いてインピーダンスの測定を行った。その結果を図
８に示す。図８に示すように，５００ＭＨｚで最大１４
％のインピーダンス変化が得られた。
【００５３】
【発明の効果】以上述べたように，本発明のインダクタ
ンス素子では，磁気機械結合係数の大きな軟磁性膜と圧
電セラミック板を複合することで，従来は得られなかっ
た大きな電気磁気素子を構成することができ，要求に応
じて微細化も可能で，回路中に実装されて必要なインダ
クタンスに高精度に調整することができ，かつこの素子
を複数個接続することで広帯域の磁気センサーやインダ
クターを構成することが可能な，機能的デバイスであ
る。したがって，産業上きわめて有用である。
ンス素子では，磁気機械結合係数の大きな軟磁性膜と圧
電セラミック板を複合することで，従来は得られなかっ
た大きな電気磁気素子を構成することができ，要求に応
じて微細化も可能で，回路中に実装されて必要なインダ
クタンスに高精度に調整することができ，かつこの素子
を複数個接続することで広帯域の磁気センサーやインダ
クターを構成することが可能な，機能的デバイスであ
る。したがって，産業上きわめて有用である。
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態によるインダク
タンス素子の斜視図であり、（ｂ）は本発明の一実施の
形態によるインダクタンス素子の断面図である。
タンス素子の斜視図であり、（ｂ）は本発明の一実施の
形態によるインダクタンス素子の断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるインダクタンス素
子の動作原理を説明する模式図である。
子の動作原理を説明する模式図である。
【図３】本発明の例１おける印加電圧と歪み量の関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の例２における圧電セラミックス裏面の
交差指電極パターンを示す図である。
交差指電極パターンを示す図である。
【図５】本発明の例３における直流バイアス磁界強度と
素子の透磁率の関係を示す図である。
素子の透磁率の関係を示す図である。
【図６】本発明の例６におけるインダクタンス素子の斜
視図である。
視図である。
【図７】本発明の例７におけるインダクタンス素子の部
分断面図である。
分断面図である。
【図８】本発明の例８ににおけるインダクタンス素子の
インピーダンスの周波数特性を示す図である。
インピーダンスの周波数特性を示す図である。
１ アモルファス膜 ２ ガラス基板 ３ Ａｇ電極 ４ ＰＺＴ基板 ５ 接着剤 ６ 外部接続電極 １０ インダクタンス素子 １１ 圧電セラミック矩形板 １２ 交差指電極 １３ 電極層 １４ アモルファス膜 ２０ インダクタンス素子 ２１ Ｓｉ基板 ２２ ＳｉＯ2 ２３ 電極層 ２４ ＰＺＴ薄膜 ２５ アモルファス膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 賢一 宮城県仙台市泉区山の寺二丁目28−９ (72)発明者 吉田 哲男 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内
Claims (10)
- 【請求項１】 両面に夫々電極層が形成された圧電セラ
ミックス基板と，一面に成膜された軟磁性膜をもち，他
面が前記圧電セラミックス基板の一面に接合された基板
とを備え，前記電極層に電圧を印加することによって，
当該圧電セラミック基板を湾曲させることでインダクタ
ンスが変化する構成を有することを特徴とするインダク
タンス素子。 - 【請求項２】 一面に導電性の軟磁性金属膜が成膜さ
れ，他面に電極層を形成した圧電セラミック基板を備
え，前記軟磁性金属膜と前記電極層との間に電圧を印加
し，前記圧電セラミック基板を湾曲させることでインダ
クタンスが変化する構成を有することを特徴とするイン
ダクタンス素子。 - 【請求項３】 シリコン基板上に成膜された金属からな
る電極層と，前記電極層上に成膜された圧電セラミック
ス膜と，前記圧電セラミックス膜の上に成膜された導電
性の軟磁性膜とを備え，前記圧電セラミック基板の両面
に位置する前記電極及び前記軟磁性膜間に電圧を印加す
ることによって前記圧電セラミック基板を湾曲させるこ
とでインダクタンスが変化する構成を有することを特徴
とするインダクタンス素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３の内のいずれかに記載の
インダクタンス素子において，前記電極層が，圧電セラ
ミックス単体矩形板の一方向の面に長さ方向と平行な交
差指電極からなり，前記交差指電極を用いて分極および
駆動を行うことによってインダクタンスが変化する構成
を有することを特徴とするインダクタンス素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の内のいずれかに記載の
インダクタンス素子において，前記軟磁性膜の両端に電
極を形成し，外部接続端子としたことを特徴とするイン
ダクタンス素子。 - 【請求項６】 請求項５記載のインダクタンス素子にお
いて，前記軟磁性膜が，ミアンダーパターンの形状を有
し，インピーダンスが変化する構成を有することを特徴
とするインダクタンス素子。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の内のいずれかに記載の
インダクタンス素子において，前記軟磁性膜として，鉄
系アモルファス膜を用いたことを特徴とするインダクタ
ンス素子。 - 【請求項８】 請求項１乃至６の内のいずれかに記載の
インダクタンス素子において，前記軟磁性膜は，第１の
熱処理によって等方性の磁気的異方性を有することを特
徴とするインダクタンス素子。 - 【請求項９】 請求項８記載のインダクタンス素子にお
いて，前記軟磁性膜は，前記第１の熱処理に続く第２の
熱処理によって，一方向に異方性を有することを特徴と
するインダクタンス素子。 - 【請求項１０】 請求項１乃至６の内のいずれかに記載
のインダクタンス素子において，前記軟磁性膜の面内方
向に直流磁界を印加して使用することを特徴とするイン
ダクタンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19156597A JP3825141B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | インダクタンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19156597A JP3825141B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | インダクタンス素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1140427A true JPH1140427A (ja) | 1999-02-12 |
| JP3825141B2 JP3825141B2 (ja) | 2006-09-20 |
Family
ID=16276793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19156597A Expired - Fee Related JP3825141B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | インダクタンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3825141B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006041527A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | St Microelectronics Sa | 磁化が高く絶縁性のある軟磁性薄膜および該薄膜を生成するための方法および集積回路 |
| FR2905793A1 (fr) * | 2006-09-12 | 2008-03-14 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif magnetique integre controle piezoelectriquement |
| EP2323142A1 (fr) * | 2009-11-17 | 2011-05-18 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Dispositif radiofréquence magnétique à réponse variable |
| WO2015060293A1 (ja) | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 花王株式会社 | シリコンウェーハ用研磨液組成物 |
| CN104599826A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 电子科技大学 | 一种可实现三态非易失性调制的电感及其调制方法 |
| US9773612B2 (en) | 2013-10-30 | 2017-09-26 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Integrated magnetic devices with multi-axial magnetic anisotropy |
| US20180075966A1 (en) * | 2011-08-18 | 2018-03-15 | Winchester Technologies, Llc. | Electrostatically tunable magnetoelectric inductors with large inductance tunability |
| CN115224459A (zh) * | 2021-04-16 | 2022-10-21 | 北京京东方技术开发有限公司 | 射频器件和天线装置 |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP19156597A patent/JP3825141B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006041527A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | St Microelectronics Sa | 磁化が高く絶縁性のある軟磁性薄膜および該薄膜を生成するための方法および集積回路 |
| FR2905793A1 (fr) * | 2006-09-12 | 2008-03-14 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif magnetique integre controle piezoelectriquement |
| EP1901317A1 (fr) * | 2006-09-12 | 2008-03-19 | Commissariat à l'Energie Atomique | Dispositif magnétique intégré controlé piézoélectriquement |
| US7608975B2 (en) | 2006-09-12 | 2009-10-27 | Commissariat A L'energie Atomique | Piezoelectrically-controlled integrated magnetic device |
| EP2323142A1 (fr) * | 2009-11-17 | 2011-05-18 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Dispositif radiofréquence magnétique à réponse variable |
| FR2952754A1 (fr) * | 2009-11-17 | 2011-05-20 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif radiofrequence magnetique a reponse variable |
| US20180075966A1 (en) * | 2011-08-18 | 2018-03-15 | Winchester Technologies, Llc. | Electrostatically tunable magnetoelectric inductors with large inductance tunability |
| US10665383B2 (en) * | 2011-08-18 | 2020-05-26 | Winchester Technologies, Llc. | Manufacturing method for electrostatically tunable magnetoelectric inductors with large inductance tunability |
| WO2015060293A1 (ja) | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 花王株式会社 | シリコンウェーハ用研磨液組成物 |
| US9773612B2 (en) | 2013-10-30 | 2017-09-26 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Integrated magnetic devices with multi-axial magnetic anisotropy |
| CN104599826A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 电子科技大学 | 一种可实现三态非易失性调制的电感及其调制方法 |
| CN115224459A (zh) * | 2021-04-16 | 2022-10-21 | 北京京东方技术开发有限公司 | 射频器件和天线装置 |
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| JP3825141B2 (ja) | 2006-09-20 |
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