(57)【要約】  【課題】  インダクタンスを連続的に変化させることができる可変インダクタを提供する。  【解決手段】  アルミニウム膜３と積層体８（アルミニウム膜）との間に、電圧を印加すると、電圧印加による静電力によって、ガラス基板１に片持ち接合されたシリコン体２は基端部２ａを支点として空隙１２内で回動する。この回動により、シリコン体２上の磁性体４とシリコン板５上のコイル６との距離が変動して、コイル６の両端部６ａ，６ｂから外部に取り出されるインダクタンスが変化する。印加する電圧の値を連続的に変化させるようにした場合、磁性体４及びコイル６間の距離も連続的に変動するため、連続的に変化したインダクタンスが得られる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一部に磁性体を設けたシリコン体が他部でガラス基板に片持ち接合され、前記ガラス基板に接合されたシリコン上にコイル及び電極が設けられており、前記電極への電圧印加による静電力に伴う前記シリコン体の一部の移動に応じた前記磁性体と前記コイルとの距離の変動に基づいてインダクタンスを可変とするようにしてあることを特徴とする可変インダクタ。
【請求項２】
前記コイルは、シリコン板に導体をパターン形成してなるコイルパターンであることを特徴とする請求項１に記載の可変インダクタ。
【請求項３】
前記シリコン体の他部は、陽極接合によって前記ガラス基板に接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタンスの調整が可能な可変インダクタに関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System)技術をシリコンウェハに適用して作製される可変インダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ技術は、半導体製造プロセス等における技術を応用して種々の機械要素の小型化を実現する技術であるが、このＭＥＭＳ技術を用いてインダクタを内蔵させた集積回路、ハイブリッド回路が種々提案されている。これらの回路に作製されるインダクタとしては、設計通りの固定のインダクタンスを有するものが一般的であったが、回路内のコンデンサのキャパシタンス、抵抗の抵抗値の製造上の変動に対応して、所望の回路特性が得られるように、インダクタンスの調整が可能な可変インダクタの搭載が望まれる。また、発振器、フィルタ回路として使用する場合にも、特定の共振周波数を得るために、可変インダクタの搭載が望まれる。
【０００３】
可変インダクタの一例として、インダクタを構成する配線の長さを制御してインダクタンスを可変としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された可変インダクタでは、インダクタンスを提供する配線と下部制御電極とを有する下部構造と、上部制御電極と可動電極とを有する上部構造とを、所定の距離を隔てて配置し、下部制御電極及び上部制御電極間に直流電圧を印加し、静電力によって可動電極を下方に移動させ、配線に離散的に設けられた複数のコンタクト部の一つに可動電極を接触させることにより、配線の実効的な長さを短縮してインダクタンスを変化させている。
【特許文献１】特開２００４−２１４２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の可変インダクタにあっては、可動電極と接続するコンタクト部が配線に離散的に設けられているため、短縮される配線の実効的な長さも離散的な値にしかならず、飛び飛びのインダクタンスしか得られない。つまり、インダクタンスを可変にはしているが、その変化は間欠的なものであり、連続的にインダクタンスを制御することはできないという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、インダクタンスを連続的に変化させることができる可変インダクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る可変インダクタは、その一部に磁性体を設けたシリコン体が他部でガラス基板に片持ち接合され、前記ガラス基板に接合されたシリコン上にコイル及び電極が設けられており、前記電極への電圧印加による静電力に伴う前記シリコン体の一部の移動に応じた前記磁性体と前記コイルとの距離の変動に基づいてインダクタンスを可変とするようにしてあることを特徴とする。
【０００７】
本発明の可変インダクタにあっては、一部に磁性体が設けられ、他部がガラス基板に接合されている片持ち梁のシリコン体をコイルの近傍に配置し、電極に電圧を印加し、静電力によってその片持ち梁のシリコン体を、他部を支点として移動させる。この移動によって、磁性体とコイルとの距離が変動するので、この変動に応じてインダクタンスは変化する。印加する電圧を連続的に変化させことにより、この距離の変動は連続的なものとなるため、インダクタンスは連続的に変化する。
【０００８】
本発明に係る可変インダクタは、上記構成にあって、前記コイルが、シリコン板に導体をパターン形成してなるコイルパターンであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の可変インダクタにあっては、シリコン板に導体をパターン形成してなるコイルパターンをコイルとして使用する。よって、片持ち梁のシリコン体とコイルとの同一ガラス基板上への作製が可能である。
【００１０】
本発明に係る可変インダクタは、上記構成にあって、前記シリコン体の他部が、陽極接合によって前記ガラス基板に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の可変インダクタにあっては、陽極接合により、シリコン体の他部をガラス基板に接合させている。よって、接合が強固となり、安定した可変インダクタンス特性が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可変インダクタては、その一部に磁性体を設けたシリコン体が他部でガラス基板に片持ち接合され、ガラス基板に接合されたシリコン上にコイル及び電極を設けた構成とし、電極への電圧印加による静電力に伴うシリコン体の一部の移動に応じた磁性体とコイルとの距離変動に基づいてインダクタンスを変化させるようにしたので、簡単な構成でありながらも、インダクタンスを連続的に変化することができる。
【００１３】
また、本発明の可変インダクタでは、コイルが、シリコン板に導体をパターン形成してなるコイルパターンであるようにしたので、シリコン体とコイルとを同じガラス基板上に作製することができ、集積度の向上を図れる。
【００１４】
また、本発明の可変インダクタでは、陽極接合により、シリコン体の他部をガラス基板に片持ち接合させるようにしたので、強固な接合が得られて、安定した可変インダクタンス特性を得ることができる。
【００１５】
インダクタンスが連続的に変化する可変インダクタをシリコンを用いて構成できるので、半導体回路と一緒にシリコン上に共振回路、ＶＣＯ回路など電子回路を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１７】
（第１実施の形態）
図１は本発明に係る可変インダクタ１０の一例の構成を示す平面図、図２は図１のII−II線における断面図である。
【００１８】
図において、１はガラス基板であり、ガラス基板１の幅方向の略中央には、その長手方向に延在してシリコン体２が設けられている。シリコン体２の基端部２ａは、陽極接合によってガラス基板１に接合されている。シリコン体２の中間部２ｂ及び先端部２ｃは、ガラス基板１から適宜の距離（１００μｍ程度）を隔てて位置している。シリコン体２の全長は５ｍｍ程度であって、基端部２ａ、中間部２ｂ、先端部２ｃの長さは夫々、１０μｍ、３ｍｍ、２ｍｍ程度である。シリコン体２の幅は、中間部２ｂで最も細くて１０μｍであり、基端部２ａ及び先端部２ｃでは略同じ１００μｍである。シリコン体２の厚さは全域で均一な１００μｍである。
【００１９】
シリコン体２の上面全域には、電極として機能するアルミニウム膜３（厚さ：２μｍ）が形成されている。アルミニウム膜３は、例えばシリコン体２へのアルミニウム蒸着により形成する。シリコン体２の先端部２ｃ位置のアルミニウム膜３上にはフェライト製の磁性体４（厚さ：５μｍ）が設けられている。この磁性体４は、例えばＭＥＭＳ技術を用いて、厚膜印刷で形成する。
【００２０】
ガラス基板１の幅方向一側部（図１の右側半分）には、シリコン体２から適宜の距離（５μｍ程度）を隔ててシリコン板５が接合して設けられており、シリコン体２とシリコン板５との間に空隙１１が存在している。また、シリコン板５上には、アルミニウム製のコイルパターンを形成してなるコイル６が設けられている。コイル６（コイルパターン）の両端部６ａ，６ｂから、外部の素子（図示せず）に接続させるためのワイヤ線７，７が引き出されている。
【００２１】
ガラス基板１の幅方向他側部（図１の左側部）には、シリコン体２から適宜の距離（５０μｍ程度）を隔てて、シリコン／アルミニウム膜の積層体８がシリコンをガラス基板１に接合させた態様で設けられており、シリコン体２と積層体８との間に空隙１２が存在している。シリコン体２の基端部２ａ位置のアルミニウム膜３と積層体８との間に、可変電圧を供給できる電源９が接続されており、積層体８のアルミニウム膜は、可変インダクタ１０の動作時に電極として機能する。
【００２２】
シリコン体２とシリコン板５及び積層体８との間にはガラス基板１上で空隙１１及び１２が存在しており、シリコン体２はその基端部２ａのみがガラス基板１に接合しているので、つまり、シリコン体２がその基端部２ａでガラス基板１に片持ち接合されているので、シリコン体２に外力が加わった場合、その空隙１１，１２内でガラス基板１の上面と平行に基端部２ａを支点としてシリコン体２が回動するように構成されている。
【００２３】
次に、このような構成をなす可変インダクタ１０の動作について説明する。アルミニウム膜３と積層体８（アルミニウム膜）との間に、電圧を印加する。この電圧印加に伴う引力である静電力によって、シリコン体２は基端部２ａを支点として、空隙１２内で図１に矢印で示している方向、即ち積層体８に近づく方向（コイル６から遠ざかる方向）に回動する。
【００２４】
この回動によって、シリコン体２上の磁性体４とシリコン板５上のコイル６との距離が変動するため、コイル６の両端部６ａ，６ｂから外部に取り出されるインダクタンスが変化する。そして、印加する電圧の値を連続的に変化させるようにすれば。磁性体４及びコイル６間の距離も連続的に変動するため、連続的に変化するインダクタンスを得ることが可能である。
【００２５】
電圧を印加しない場合に、磁性体４とコイル６との距離が最も短いので最大のインダクタンスが得られ、印加する電圧を徐々に大きくしていくと、磁性体４とコイル６との距離が徐々に長くなり、それに伴って得られるインダクタンスは徐々に小さくなっていく。
【００２６】
（第２実施の形態）
図３は、本発明に係る可変インダクタ１０の他の例の構成を示す平面図である。図３において、図１及び図２と同様な部分には同一番号を付している。
【００２７】
図３に示す第２実施の形態では、第１実施の形態の構成に加えて、シリコン体２とシリコン板５との間にもシリコン／アルミニウム膜の積層体１８を設け、この積層体１８（アルミニウム膜）とシリコン体２の基端部２ａ位置のアルミニウム膜３との間にも電源１９により可変電圧を印加できるようにしている。
【００２８】
第２実施の形態では、シリコン体２両側の空隙１１，１２内で静電力によってシリコン体２の中間部２ｂ及び先端部２ｃが、コイル６に接離する方向（図３の矢符方向）に回動する。第１実施の形態に比べて、シリコン体２の先端部２ｃ、つまり磁性体４の回動範囲が広いため、コイル６から取り出されるインダクタンスの変化範囲がより広くなる。
【００２９】
（第３実施の形態）
図４は、本発明に係る可変インダクタ１０の更に他の例の構成を示す平面図である。図４において、図１及び図２と同様な部分には同一番号を付している。
【００３０】
図４に示す第３実施の形態では、第１実施の形態の構成に加えて、積層体８を挟んだ位置のシリコン板５にもコイルパターンを形成してコイル１６を構成しており、コイル１６（コイルパターン）の両端部１６ａ，１６ｂから、外部の素子（図示せず）に接続させるためのワイヤ線１７，１７が引き出されている。この例では、２つのコイル６，１６からインダクタンスを取り出せるようにしている。
【００３１】
第３実施の形態では、シリコン体２の空隙１２内で静電力によってシリコン体２の中間部２ｂ及び先端部２ｃが回動した場合、磁性体４とコイル６，１６との距離が変動して、インダクタンスが変化する。このとき、一方のコイル６のインダクタンスが増加する（減少する）場合には、他方のコイル１６のインダクタンスが減少する（増加する）ような変化が得られ、これらのコイル６，１６の相互インダクタンスも変化する。よって差動トランスとしての構成が可能となる。
【００３２】
（第４実施の形態）
図５は、本発明に係る可変インダクタ１０の更に他の例の構成を示す断面図である。図５において、図１及び図２と同様な部分には同一番号を付している。
【００３３】
図５に示す第４実施の形態では、シリコン体２の先端部２ｃに設けた磁性体４下方のガラス基板１の対向する位置には、シリコン板５にコイルパターンを形成して構成されるコイル６が設けられている。また、このシリコン板５のコイル６近傍には電極として機能するアルミニウム膜２１が設けられている。
【００３４】
第４実施の形態では、アルミニウム膜３とアルミニウム膜２１との間に電圧を印加した場合、静電力によって、シリコン体２の中間部２ｂ及び先端部２ｃが、基端部２ａに支持されて、ガラス基板１の表面に垂直な方向（図５の矢符で示す下方向）に回動する。この結果、第１実施の形態と同様に可変インダクタとして機能する。
【００３５】
なお、上述した第１〜第４実施の形態において、シート抵抗が小さいシリコン体２を使用する場合には、電極としてのアルミニウム膜３を設けなくても静電力を発生できて、可変インダクタとして機能できる。また、電極としてアルミニウム膜を用いる場合について説明したが、金、銅などの他の導電性金属膜を使用しても良いことは勿論である。また、シリコン板５に一層のコイルパターンを形成してコイル６を構成した場合について説明したが、スルーホールを介して接続される複数層のコイルパターンにてコイル６を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る可変インダクタの一例（第１実施の形態）の構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】本発明に係る可変インダクタの他の例（第２実施の形態）の構成を示す平面図である。
【図４】本発明に係る可変インダクタの更に他の例（第３実施の形態）の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る可変インダクタの更に他の例（第４実施の形態）の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ガラス基板
２  シリコン体
２ａ  基端部
２ｂ  中間部
２ｃ  先端部
３  アルミニウム膜
４  磁性体
５  シリコン板
６，１６  コイル
７，１７  ワイヤ線
８，１８  積層体（シリコン／アルミニウム膜）
９，１９  電源
１０  可変インダクタ
１１，１２  空隙
２１  アルミニウム膜
【図１】
2006319069.tif 000003
【図２】
2006319069.tif 000004
【図３】
2006319069.tif 000005
【図４】
2006319069.tif 000006
【図５】
2006319069.tif 000007