(57)【要約】  本発明は、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されることを特徴とする可変容量素子を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、可変容量素子。
【請求項２】
複数のコンデンサ構造が、電気的に並列に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変容量素子。
【請求項３】
複数のコンデンサ構造が、電気的に直列に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の可変容量素子。
【請求項４】
複数のコンデンサ構造の内少なくとも１つのコンデンサ構造が、他のコンデンサ構造と異なる静電容量を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量素子。
【請求項５】
複数の可変容量層が、異なる誘電体材料から形成される少なくとも２種の可変容量層を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量素子。
【請求項６】
可変容量層が、（ｉ）ＢａおよびＳｒの少なくとも１種、および、（ｉｉ）ＴｉおよびＺｒの少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量素子。
【請求項７】
対の引き出し部が、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１〜６のいずれかに記載の可変容量素子。
【請求項８】
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１〜７のいずれかに記載の可変容量素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
例えば、特許文献１には、化学溶液堆積（Chemical Solution Deposition；（ＣＳＤ））法およびスパッタ法により、強誘電体薄膜および薄膜電極をそれぞれ形成した可変容量素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０６１９８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１により得られる素子は、電極の厚みが薄く、表皮深さ（skin depth）を満たすことができないこと、および、電極形成後のアニール処理における剥離を防止するため電極材料がＰｔまたはＡｕに限定され、高周波で低損失なＡｇまたはＣｕが使用できないことにより、導電損が比較的大きくなる。また、特許文献１の図５において、キャパシタ電極ＰＴ１、ＰＴ２に挟まれた強誘電体膜ＦＳ２で静電容量を取得しているので、強誘電体膜ＦＳ２の特性によって、静電容量値、温度特性、静電容量の可変率などが決まり、特性の設計自由度が小さいという問題もある。【０００６】
従って、本発明の目的は、高周波での損失が小さく、静電容量値、温度特性、静電容量の可変率などの素子特性の設計の自由度が高い可変容量素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記問題を解消すべく鋭意検討した結果、複数の誘電体層と複数の対の電極から構成され、複数のコンデンサ構造を有する可変容量素子とすることにより、静電容量値、温度特性、静電容量の可変率等の特性を自由に設計できることを見出した。また、電極および引き出し部を素子本体とは別に焼結することができる構成を採用することにより、高周波での使用に適し、低損失な銅または銀を電極材料として使用できることを見出した。【０００８】
従って、本発明の第１の要旨によれば、
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、可変容量素子が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可変容量素子において、複数の誘電体層と複数の対の電極により複数のコンデンサ構造を構成することによって、可変容量素子全体の静電容量値、温度特性、静電容量の可変率等の特性を自由に設計できる可変容量素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１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２】図２は、図１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３】図３は、図１の実施形態における可変容量素子１ａの積層体の概略分解斜視図である。
【図４】図４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５】図５は、図４の実施形態における可変容量素子１ｂのＡ−Ａ’での概略断面図である。
【図６】図６は、コンデンサ構造を１つのみ含む形態の可変容量素子１０１の概略斜視図である。
【図７】図７は、図６の実施形態における可変容量素子１０１のＡ−Ａ’での概略断面図である。
【図８】図８は、本発明の可変容量素子の概略断面図における電極部周辺の拡大図である。
【図９】図９は、比較例１および２の可変容量素子の静電容量の温度特性静電容量を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例１および２の可変容量素子の静電容量の温度特性静電容量を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３および４の可変容量素子の静電容量の温度特性静電容量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の可変容量素子について、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。
【００１２】
図１および図２に示すように、本発明の一の実施形態の可変容量素子１ａは、概略的には、可変容量層２および４と、電極６、８および１０と、絶縁部１２、１４および１６と、引き出し部１８および２０と、外部電極２２および２４とを有してなる。可変容量層と絶縁部は、絶縁部１２、可変容量層２、絶縁部１４、可変容量層４、絶縁部１６の順で積層されている。電極６および１０は可変容量層２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８および１０は可変容量層４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６は、絶縁部１２を貫通するビアホール２６中に存在する引き出し部１８の一端に電気的に接続されており、引き出し部１８の他端は、外部電極２２に電気的に接続されている。同様に、電極８は、絶縁部１６を貫通するビアホール２８中に存在する引き出し部２０の一端に電気的に接続されており、引き出し部２０の他端は、外部電極２４に電気的に接続されている。電極１０は、絶縁部１４内に形成された開口部３０内に位置し、可変容量層２を含むコンデンサ構造および可変容量層４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。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、可変容量素子１ｂは、複数のコンデンサ構造が並列に配置されている。
【００１４】
図４および図５に示すように、この実施形態の可変容量素子１ｂは、概略的には、可変容量層４２および４４と、電極４６、４８、５０および５２と、絶縁部５４、５６および５８と、引き出し部６０、６２、６４および６６と、外部電極６８および７０とを有してなる。可変容量層と絶縁部は、絶縁部５４、可変容量層４２、絶縁部５６、可変容量層４４、絶縁部５８の順で積層されている。電極４６および４８は、可変容量層４２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５０および５２は、可変容量層４４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４６は、絶縁部５４を貫通するビアホール７２中に存在する引き出し部６０の一端に電気的に接続されており、引き出し部６０の他端は、外部電極６８に電気的に接続されている。同様に、電極４８は、絶縁部５６および５８ならびに可変容量層４４を貫通するビアホール７４中に存在する引き出し部６２の一端に電気的に接続されており、引き出し部６２の他端は、外部電極７０に電気的に接続されている。また、電極５０は、絶縁部５４および５６ならびに可変容量層４２を貫通するビアホール７６中に存在する引き出し部６４の一端に電気的に接続されており、引き出し部６４の他端は、外部電極６８に電気的に接続されている。同様に、電極５２は、絶縁部５８を貫通するビアホール７８中に存在する引き出し部６６の一端に電気的に接続されており、引き出し部６６の他端は、外部電極７０に電気的に接続されている。
【００１５】
上記可変容量層は、１種またはそれ以上の誘電体材料から構成される。誘電体材料の厚みおよび種類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。
【００１６】
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。強誘電体材料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。
【００１７】
上記強誘電体材料としては、特に限定されないが、Ｂａ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＢｉから選択される１種またはそれ以上、好ましくは２種以上の元素を含む材料が好ましい。特に好ましい誘電体材料としては、（ｉ）ＢａおよびＳｒの少なくとも１種、および、（ｉｉ）ＴｉおよびＺｒの少なくとも１種を含む材料が挙げられる。このような強誘電体材料としては、例えば、Ｂａ、ＳｒおよびＴｉを含む焼結セラミック、ならびにＢａ、ＺｒおよびＴｉ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、例えば、（ＢａｘＳｒｙ）ＴｉＯ３、Ｂａ（ＺｒｘＴｉｙ）Ｏ３［式中、ｘおよびｙは、０より大きく１未満であり、ｘとｙの和は１である］が挙げられる。また、別の好ましい強誘電体材料として、Ｎｂを含む材料、例えばＢｉ、ＺｎおよびＮｂを含む焼結セラミック、例えば（ＢｉｘＺｎｙ）Ｎｂ２Ｏ７が挙げられる。
【００１８】
一の態様において、本発明の可変容量素子に含まれる複数の可変容量層は、それぞれ同じ材料から構成されても、異なる材料から構成されていてもよい。好ましい態様において、複数の可変容量層は、その内の少なくとも１つが、好ましくは全部が異なる材料から構成される。異なる材料から構成される可変容量層を用いることにより、可変容量素子の特性の設計の自由度が高くなる。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の可変容量素子において、対の電極が、可変容量層の両主表面上に対向して位置する。この可変容量素子と、対の電極によりコンデンサ構造が形成される。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。なお、可変容量素子中のコンデンサ構造が電気的に直列に配置されている場合、中間にある電極（例えば、図２における電極１０）は、２つのコンデンサ構造の電極を兼ねることができ、この場合、引き出し部に接続されていなくてもよい。
【００２１】
該対の電極は、対向していれば可変容量層のいずれの箇所に、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が好ましい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明の可変容量素子において、複数のコンデンサ構造は、すべて同じ静電容量を有していてもよく、異なる静電容量を有していてもよい。
【００２５】
一の態様において、複数のコンデンサ構造の内少なくとも１つのコンデンサ構造は、他のコンデンサ構造と異なる静電容量を有する。このように複数のコンデンサ構造の静電容量を、異なる静電容量とすることにより、可変容量素子の特性を調整することができる。なお、各コンデンサ構造の静電容量は、電極の大きさ、可変容量層の材料、厚み等を変更することにより調整することができる。
【００２６】
本発明の可変容量素子において、引き出し部は、電極に電気的に接続されており、電極を可変容量素子の外部に引き出す機能を有する。可変容量素子１ａおよび１ｂにおいては、引き出し電極は外部電極に接続されているが、外部電極は必須ではなく、引き出し部が直接他の電気要素、例えば配線、リード等に接続されていてもよい。
【００２７】
好ましい態様において、対の引き出し部（例えば、図２における引き出し部１８および２０、図５における引き出し部６０および６２、ならびに引き出し部６４および６６）は、可変容量層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。
【００２８】
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。
【００２９】
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６および引き出し部１８、ならびに電極８および引き出し部２０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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
本発明の可変容量素子において、絶縁部は、可変容量層を挟み込むように位置する。
【００３３】
絶縁部を形成する材料は、絶縁性の材料であれば特に限定されず、例えばセラミック材料、樹脂等を用いることができる。可変容量層と同時焼成が可能であることから、セラミック材料が好ましい。
【００３４】
上記セラミック材料としては、特に限定されず一般的な絶縁性セラミック材料を用いることができ、例えば、ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物の焼結体などが挙げられる。
【００３５】
一の態様において、上記セラミック材料は、上記可変容量層を構成する誘電体材料と同じものであってもよい。可変容量層を構成する誘電体材料と同一の材料を用いることにより、絶縁部と可変容量層の熱膨張率の差がなくなり、焼結時に両者間に生じる応力を抑制することができる。
【００３６】
別の態様において、上記セラミック材料は、上記可変容量層を構成する誘電体材料よりも低誘電率の材料であってもよい。絶縁部を構成するセラミック材料の誘電率を低くすることにより、可変容量素子の浮遊容量を小さくすることができ、この結果、静電容量可変率をより大きくすることができる。
【００３７】
上記セラミック材料の比誘電率は、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。
【００３８】
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。
【００３９】
本発明の可変容量素子において、積層体の両端に位置する絶縁部（例えば、図２の絶縁部１２および１６、図５の絶縁部５４および５８）は、少なくとも１つの貫通口（ビアホール）を有する。貫通口の内部には、引き出し部が存在する。また、コンデンサ構造を電気的に並列に配置する場合には、絶縁層に加え、適宜、可変容量層（例えば、図５の可変容量層４２および４４）も貫通口を有し得る。
【００４０】
本発明の可変容量素子は、その両端面（図２および図５における左右に存在する面）に、外部電極を有している。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。
【００４１】
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。
【００４２】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記した可変容量素子１ａおよび１ｂに限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００４３】
例えば、本発明の可変容量素子は、可変容量素子の面の内、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。
【００４４】
上記した本実施形態の可変容量素子１ａは、例えば、以下のようにして製造される。
【００４５】
まず、誘電体材料から可変容量層２および４を形成する。
【００４６】
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２および４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。
【００４７】
次に、絶縁性材料から絶縁部１２、１４および１６を形成する。
【００４８】
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２６または２８、あるいは電極１０を形成するための開口部３０を形成して、絶縁部１２、１４および１６を得る。貫通口および開口部の形成手段は、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。形成した貫通口および開口部には、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などを充填してもよい。
【００４９】
次いで、図３に示すように、絶縁部１２、可変容量層２、絶縁部１４、可変容量層４、絶縁部１６の順に、絶縁部１２および１６の貫通口が同軸上となり、その軸が絶縁部１４の開口部３０を通るように積層して、圧着して、積層体を得たのち、カット機などで個片に切り分ける。
【００５０】
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および開口部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、無電解メッキ法などにより導電性材料の膜を形成する。
【００５１】
以上のようにして、本実施形態の可変容量素子１ａが製造される。
【００５２】
上記した本実施形態の可変容量素子１ｂは、上記と同様にして製造することができる。ただし、可変容量素子１ｂは、コンデンサ構造が並列に配置されているので、各コンデンサ構造毎に引き出し部を有し、それに伴い、適宜可変容量層にも貫通口（ビアホール）を形成する必要がある。
【００５３】
なお、本発明の可変容量素子１ａおよび１ｂ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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【実施例】
【００５８】
比較例１および２
・比較例の可変容量素子の作製
比較例として、図６および図７に示す可変容量素子１０１と同様の構成を有する比較例を作製した。
図７に示すような絶縁部１０２を作製するため、ＳｒＣＯ３、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２粉末を準備し、組成比がＳｒ（Ｔｉ０．５Ｚｒ０．５）Ｏ３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、複数枚積み重ね、仮圧着した。積み重ね枚数は両端部の絶縁部それぞれ２０枚とした。次いで、得られた積層体にレーザーで、図７に示すようなビアホール１０６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。【００５９】
次に、図７に示すような可変容量層１０４を２種作製する。まず、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２粉末を準備し、組成比がそれぞれ（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３およびＢａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３となるように秤量した。次いで、それぞれの秤量物を、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、所定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。【００６０】
次に、上記のように作製した絶縁部となる積層体、および可変容量層となるシートを、図７に示すように、積層体、シート、積層体の順で積み重ね、１００ＭＰａで圧着し、温間等方圧プレス（Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐ ｒｅｓｓ；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（焼成後の大きさが長さＬ＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．５ｍｍ、高さＴ＝０．５ｍｍとなるように）に切り分けた。得られた個片化した積層体を焼成炉に入れて、４００℃の温度でバインダおよび可塑剤を除去した後、１２５０〜１３５０℃に昇温し、２時間保持して焼成した。【００６１】
次に、電極１０７および引き出し部１０８を形成するためのＡｇペーストをビアホール内に充填し、外部電極１１０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６および図７に示される構造を有する比較例１および２の試料（可変容量素子）を得た。なお、静電容量値については、図８に示した対向部分の径ｄを所定の径とすることにより調整した。【００６２】
このようにして作製した比較例１および２の試料について、各試料を温度槽に入れ、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、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚの条件で、−４０〜＋９０℃の温度範囲での静電容量を測定した。次いで、比較例１および２の試料に、所定の直流電圧を印加し、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚの条件で、静電容量を測定し、容量可変率を測定した。結果を図９および表１に示す。【００６３】
【表１】
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【００６４】
なお、表１において、静電容量の温度変化率の最大値および最小値は、下記式から算出する変化率が、−３０℃〜＋６０℃の温度範囲でそれぞれ最大および最小となる変化率である。
変化率（ΔＣｔ／Ｃ２０）＝（Ｃｔ−Ｃ２０）／Ｃ２０×１００（％）
Ｃｔ：温度ｔにおける容量値
Ｃ２０：２０℃における容量値【００６５】
また、表１において、容量可変率は、下記式から算出した変化率である。
容量可変率  ＝  （Ｃａｐ０−ＣａｐＤＣ）／Ｃａｐ０×１００（％）
ＣａｐＤＣ：所定の直流電圧を印加したときの静電容量値
Ｃａｐ０：直流電圧を印加しない状態での静電容量値【００６６】
実施例
図１および図２に示すように、可変容量で形成されるコンデンサ構造が直列に連結した構造を有する可変容量素子（実施例１）、および図４および図５に示すように、並列に連結した構造を有する可変容量素子（実施例２）を下記のように作製した。【００６７】
実施例１
図１に示した絶縁部を作製するため、上記比較例で作製した絶縁部を形成するためのシートを複数枚積み重ね、仮圧着した。得られた積層体にレーザーを用いて図３に示すようなビアホール、および開口部を形成し、さらにカーボンペーストを充填した。積み重ね枚数は両端部の絶縁部を２０枚、中央部の絶縁部を５枚とした。【００６８】
次に、上記比較例で作製した可変容量層を形成するためのシートを準備し、図３に示すように、積層体（絶縁部）、可変容量層を形成するためのシート（材料：（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３）、積層体（中央部の絶縁部）、可変容量層を形成するためのシート（材料：Ｂａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３）、積層体（絶縁部）の順で積み重ね、１００ＭＰａで圧着し、温間等方圧プレス（Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐ ｒｅｓｓ；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（焼成後の大きさが長さＬ＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．５ｍｍ、高さＴ＝０．５ｍｍとなるように）に切り分けた。得られた個片化した積層体を焼成炉に入れて、４００℃の温度でバインダおよび可塑剤を除去した後、１３００〜１４００℃に昇温し、２時間保持して焼成した。【００６９】
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および図２に示されるような構造を有する実施例１の試料（コンデンサ構造が直列に連結した可変容量素子）を得た。【００７０】
なお、可変容量層で得られる静電容量値については、厚みおよび対向部分の直径ｄを調整することにより、室温／２０℃における、（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３で形成されるコンデンサ構造の容量を約３６ｐＦとし、Ｂａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３で形成されるコンデンサ構造の容量を約５６ｐＦに調整した。【００７１】
実施例２
実施例１と同様にして、図４および図５に示すような構造を有するコンデンサ構造が並列に連結した可変容量素子（実施例２）の試料を作製した。【００７２】
可変容量層の材料は、実施例１と同様に、（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３）およびＢａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３）を用いた。静電容量は、（Ｂａ０．８Ｓｒ０．２）ＴｉＯ３）で形成されるコンデンサ構造部分の容量が約３６ｐＦとなり、Ｂａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３で形成されるコンデンサ構造部分の容量が約５６ｐＦになるように調整した。【００７３】
上記のように作製した実施例１および２の試料について、比較例と同様に、各試料を温度槽に入れ、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、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚの条件で、−４０〜＋９０℃の温度範囲での静電容量を測定した。また、比較例と同様に、容量可変率を求めた。結果を図１０および表２に示す。【００７４】
【表２】
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【００７５】
上記の結果から、可変容量素子において各可変容量層を形成する材料として別個の材料を用い、それぞれの材料の可変容量層で取得する容量値を調整することにより、一つの材料しか用いない比較例の可変容量素子とは全く異なる温度特性を得ることができることが示された。従って、可変容量層の材料および容量を調整することにより、温度特性および静電容量を調整することができ、用途に合わせた可変容量素子を設計することが可能になる。特に、コンデンサ構造を並列で連結した実施例２は、−３０〜＋６０℃の温度範囲で静電容量の変化率が±１０％以下で、温度特性の変化が小さかった。また、実施例１および２の試料についても可変容量素子として機能するのが確認できた。【００７６】
実施例３および４
可変容量層を形成する材料として、それぞれ、（Ｂａ０．６Ｓｒ０．４）ＴｉＯ３およびＢａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３）を用い、厚みおよび対向部分の直径ｄを調整することにより、室温／２０℃における、（Ｂａ０．８Ｓｒ０．２）ＴｉＯ３で形成されるコンデンサ構造の容量を約１９ｐＦとし、Ｂａ（Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ３で形成されるコンデンサ構造の容量を約５６ｐＦに調整して、実施例１および２と同様にして実施例３（直列）および実施例４（並列）の可変容量素子を作製した。【００７７】
実施例１および２と同様に、−４０〜＋９０℃の温度範囲での静電容量の温度特性を測定した。また、実施例１および２と同様に、容量可変率を測定した。結果を図１１および表３に示す。【００７８】
【表３】
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【００７９】
この実施例の場合、実施例１および２と異なり、直列で連結した実施例３において、−３０〜＋６０℃の温度範囲で静電容量の変化率が±１５％以下となり、温度特性の変化が小さい可変容量素子を得ることができた。【００８０】
以上の結果から、静電容量を取得する可変容量層を異なる材料で形成すること、それぞれの可変容量層で得られる静電容量値を適宜選択すること、および／または、複数のコンデンサ構造の配置を直列または並列から適宜選択することにより、単一の材料で形成した一つの可変容量層のみを有する可変容量場合よりも、静電容量の温度変化率を小さくすることができることが確認された。また、以上の結果から、可変容量素子の温度特性、静電容量値などは、可変容量層の材料、各コンデンサ構造の静電容量を調整することにより適宜設定することができるので、設計の自由度が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
１ａ…可変容量素子；１ｂ…可変容量素子；２…可変容量層；
４…可変容量層；６…電極；８…電極；１０…電極；１２…絶縁部；
１４…絶縁部；１６…絶縁部；１８…引き出し部；２０…引き出し部；
２２…外部電極；２４…外部電極；２６…ビアホール；
２８…ビアホール；３０…開口部；４２…可変容量層；
４４…可変容量層；４６…電極；４８…電極；５０…電極；
５２…電極；５４…絶縁部；５６…絶縁部；５８…絶縁部；
６０…引き出し部；６２…引き出し部；６４…引き出し部；
６６…引き出し部；６８…外部電極；７０…外部電極；
７２…ビアホール；７４…ビアホール；７６…ビアホール；
７８…ビアホール；１０１…可変容量素子；１０２…絶縁部；
１０４…可変容量層；１０６…ビアホール；１０７…電極； 
１０８…引き出し部；１１０…外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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