(57)【要約】【課題】インダクタンスを可逆的且つ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】本発明の可変インダクタは、絶縁性基板（１）と、この絶縁性基板（１）上に設けられた、加熱により軟化する渦巻状コイル（２）と、前記コイル（２）の両端に電気的に接続された一対の入出力端子（３，４）と、を含む。前記コイル（２）は、過冷却液体域で軟化する非晶質薄膜金属ガラスからなるのが好ましい。【選択図】　図３
2004111452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に設けられた、加熱により軟化する渦巻状コイルと、前記コイルの両端に電気的に接続された一対の入出力端子と、を含む可変インダクタ。
【請求項２】
前記コイルは、導電性材料、導電性材料のコーティングが施された非導電性材料、および他の導電性材料のコーティングが施された導電性材料からなる群より選択された少なくとも１つの材料で形成されている、請求項１に記載の可変インダクタ。
【請求項３】
前記コイルは、過冷却液体域で軟化する非晶質薄膜金属ガラスからなる、請求項２に記載の可変インダクタ。
【請求項４】
前記コイルの下方に絶縁層を介して前記基板上に駆動用電極がさらに設けられており、この駆動用電極と前記コイルとの間に電圧を印加することにより静電的に前記コイルの高さを変更できるようにした、請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変インダクタ。
【請求項５】
前記駆動用電極は、前記コイルに対向して複数個設けられており、各駆動用電極ごとに個別に電圧を印加するための接続端子を備えている、請求項４に記載の可変インダクタ。
【請求項６】
前記駆動用電極は、前記コイルの周方向に延びる渦巻状のスリットを備えている、請求項４に記載の可変インダクタ。
【請求項７】
前記駆動用電極は、前記コイルの周方向に延びるにしたがって幅が変化する渦巻状である、請求項４に記載の可変インダクタ。
【請求項８】
前記コイルに当接する押圧部材と、この押圧部材を前記コイルの高さ方向に駆動するアクチュエータまたは調整機構と、をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変インダクタ。
【請求項９】
前記アクチュエータは、前記コイルの反対側から前記押圧部材を支持している、請求項８に記載の可変インダクタ。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、前記コイルの同一側から前記押圧部材を支持している、請求項８に記載の可変インダクタ。
【請求項１１】
前記コイル上に圧電性薄膜と駆動用電極とを形成するとともに、前記絶縁性基板上に前記駆動用電極に接続された接続端子を設けている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変インダクタ。
【請求項１２】
前記コイルの一端に接続され、当該コイルが高さ減少方向に弾性変形した場合に前記一端以外の一部が接触して前記コイルの実質巻数を減少させ、逆に当該コイルが高さ増加方向に弾性変形した場合には，前記コイルの実質巻数を増加させるための導通板をさらに備えている、請求項４〜１１のいずれか１つに記載の可変インダクタ。
【請求項１３】
前記導通板はドーナッツ形状である、請求項１２に記載の可変インダクタ。
【請求項１４】
前記導通板は周方向に間隔をあけた複数のスリットを備えている、請求項１３に記載の可変インダクタ。
【請求項１５】
絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設けられた、加熱により軟化する渦巻状コイルと、前記コイルの両端に電気的に接続された一対の入出力端子と、を含む可変インダクタのインダクタンス調整方法であって、
前記コイルを押圧または伸長して高さを変化させるステップと、
このように高さが変化した前記コイルを軟化温度まで加熱した後に冷却して、前記コイルの初期高さを設定するステップと、
を少なくとも含む可変インダクタのインダクタンス調整方法。
【請求項１６】
前記コイルを樹脂で包むことにより当該コイルの設定された初期高さを固定するステップをさらに含む、請求項１５に記載のインダクタンス調整方法。
【請求項１７】
初期高さが設定された前記コイルを静電的または圧電的に押圧または伸長して高さを動的に変化させるステップをさらに含む、請求項１５に記載のインダクタンス調整方法。
【請求項１８】
前記コイルは、過冷却液体域で軟化する非晶質薄膜金属ガラスからなる、請求項１５〜１７のいずれか１つに記載のインダクタンス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変インダクタに関し、特に移動体通信機器などに使用される可変インダクタ素子に関する。さらに、本発明は、可変インダクタのインダクタンス調整方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高周波化が進み、それに伴いインダクタ等の受動素子も小型化、高周波化が要求されている。インダクタは、（１）コイル形状の製作が他の受動素子に比べ困難であるとか、（２）基板との寄生容量により高周波化が困難であるとかといった問題点があった。また、インダクタンスを可変できるインダクタとしては、コイルに設けたトリミング配線をレーザ等で切除（トリミング）することでインダクタンスを調整する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２６８７６号公報（第２−４頁、図１−３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、トリミング配線をレーザ等で切除することでインダクタンスを調整することから、一旦切除したトリミング配線を復元することができず、インダクタンスを可逆的に調整することはできないという問題があった。また、トリミング配線の切除によるインダクタンスの調整は、段階的なインダクタンスの変更が可能なだけで、インダクタンスを所定の範囲内で連続的に調整することはできない。
【０００５】
そこで、本発明の主たる課題は、インダクタンスを可逆的且つ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にある。
【０００６】
本発明の他の課題は、このような可変インダクタにおけるインダクタンスの調整方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる課題を解決するために、本発明の第１の側面によれば、絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設けられた、加熱により軟化する渦巻状コイルと、前記コイルの両端に電気的に接続された一対の入出力端子と、を含む可変インダクタが提供される。
【０００８】
以上の構成において、加熱により軟化するコイルは、外力を加えることで弾性変形した状態で、材料の軟化する温度まで加熱することで弾性変形により生じた応力が緩和され、冷却後に外力を除去しても、その形状を保持する。従って、コイルの高さを変化させことにより、磁束の状態およびコイル密度が変化し、インダクタンスを変化させることができる。また、コイルは加熱により軟化できるので、一旦インダクタンスを変化させた後も、コイルを再度弾性変形させた上で、加熱軟化させればインダクタンスを再調整することが可能となる。
【０００９】
前記コイルは、加熱により軟化する導電性材料、導電性材料のコーティングが施された、加熱により軟化する非導電性材料、および他の導電性材料のコーティングが施された、加熱により軟化する導電性材料（望ましくは、加熱により軟化する導電性材料にそれよりも電気抵抗率の低い他の導電性材料をコーティングしたもの）からなる群より選択されたいずれかの材料で形成することができる。
【００１０】
特に、過冷却液体域で軟化する非晶質薄である膜金属ガラスでコイルを形成するのが好ましい。「金属ガラス」は、室温では機械的特性に優れる非晶質の固体であり、温度が上昇するにつれて、半固体状態（粘度が１０１３〜１０８Ｐａ・ｓの液体）である過冷却液体状態（ガラス転移点Ｔｇにて変化）、結晶質の固体状態（結晶化開始温度Ｔｘにて変化）、液体状態（融点Ｔｍにて変化）の順で変化する。これら状態変化のうち、非晶質の固体状態と過冷却液体状態との間の変化は可逆的であり、しかも過冷却液体状態を維持する温度範囲（過冷却液体域：ガラス転移点Ｔｇと結晶化開始温度Ｔｘとの間）は比較的広く、過冷却液体状態に加熱することは容易に行える。従って、非晶質薄膜金属ガラスで形成されたコイルを弾性変形させた状態で過冷却液体域に加熱すれば、弾性変形で内部に生じた応力を焼き鈍し効果により完全に除去でき、冷却することにより元の非晶質の固体状態に復元することができる。また、この相変化は可逆的であるため、弾性変形と加熱軟化とを繰り返すことにより何度でもコイルの高さを変化させることができ、インダクタンスの再調整も容易に行うことができる。なお、非晶質薄膜金属ガラスとしては、Ｐｄ基薄膜金属ガラス（Ｐｄ７６Ｃｕ７Ｓｉ１７）やＺｒ基薄膜金属ガラス（Ｚｒ７５Ｃｕ１９Ａｌ６）が例示される。
【００１１】
可変インダクタの製造方法としては、絶縁基板上に、薄膜金属ガラスなどの加熱により軟化する薄膜材料を用いた平面的コイルをまず作製する。この平面的コイルの所定の部分を、外力により持ち上げることで円錐状または角錐状コイルに弾性変形させ、この状態でコイルを形成する薄膜材料の軟化する温度まで加熱することで、コイル内部の弾性応力を緩和させる。その後、コイルを冷却させれば、目的とする可変インダクタが得られる。コイルの高さ調整には、高さ調整ジグや高さ調整部材を用い、加熱には赤外線照射やレーザ照射など公知の加熱手段を用いることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記コイルの下方に絶縁層を介して前記基板上に駆動用電極がさらに設けられており、この駆動用電極と前記コイルとの間に電圧を印加することにより静電的にコイルを吸引してその高さを変更できるようにしている。この構成によれば、コイルのインダクタンスを動的に変化させることができ、しかも印加した電圧を解除することで、コイルはその弾性で元に戻り、インダクタンスも元に戻る。
【００１３】
好ましくは、前記駆動用電極は、前記コイルに対向して複数個設けられており、各駆動用電極ごとに個別に電圧を印加するための接続端子を備えている。これにより、複数ある駆動用電極を適宜選択して電圧を印加することにより、コイルのインダクタンスを比較的広い範囲でステップ制御することができる。
【００１４】
好ましくは、前記駆動用電極は、前記コイルの周方向に延びるにしたがって幅が変化する渦巻状のスリットを備えている。これに代えて、前記駆動用電極自体が、前記コイルの周方向に延びるにしたがって幅が変化する先細り渦巻状であってもよい。駆動用電極自体やスリットの形状や場所を適宜選択することにより、コイルの箇所に応じて理想的な静電吸引力を発生させることができ、インダクタンス調整を連続的に行うことができる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、前記コイルに当接する押圧部材と、この押圧部材を前記コイルの高さ方向に駆動するアクチュエータまたは調整機構と、をさらに備える。この構成によってもコイルのインダクタンスを動的に変化させ、さらに元どおりに復元することができる。
【００１６】
前記アクチュエータは、前記コイルの反対側から前記押圧部材を支持してもよいし、前記コイルの同一側から前記押圧部材を支持してもよい。
【００１７】
本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、前記コイル上に圧電性薄膜と駆動用電極とを形成するとともに、前記絶縁性基板上に前記駆動用電極に接続された接続端子を設けている。この構成により、圧電性薄膜の変形によって、コイルを直接弾性変形させ、インダクタンスを調整するのである。
【００１８】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、可変インダクタは、前記コイルの一端に接続され、当該コイルが高さ減少方向に弾性変形した場合に前記一端以外の一部が接触して前記コイルの実質巻数を減少させ、逆に当該コイルが高さ増加方向に弾性変形した場合には，前記コイルの実質巻数を増加させるための導通板をさらに備えている。このような構成によれば、コイルの高さが変化することと併せて、コイルの実質的な巻数も変化するので、インダクタンスの変化率を大きくすることができる。
【００１９】
好ましくは、前記導通板はドーナッツ形状であり、さらに周方向に間隔をあけた複数のスリットを備えていてもよい。これらスリットは、磁束を通り易くする効果がある。
【００２０】
本発明の第２の側面によれば、絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設けられた、加熱により可逆的に軟化する渦巻状コイルと、前記コイルの両端に電気的に接続された一対の入出力端子と、を含む可変インダクタのインダクタンス調整方法であって、前記コイルを押圧または伸長して高さを変化させるステップと、このように高さが変化した前記コイルを軟化温度まで加熱した後に冷却して、前記コイルの初期高さを設定するステップと、を少なくとも含む可変インダクタのインダクタンス調整方法が提供される。この方法による作用効果は、可変インダクタの構成との関係で述べたのと同様である。
【００２１】
また、インダクタンス調整方法は、前記コイルを樹脂で包むことにより当該コイルの設定された初期高さを固定するステップをさらに含んでいてもよい。これにより、適正に調整したインダクタンスが不用意に変化しないようにできる。
【００２２】
あるいはこれに代えて、初期高さが設定された前記コイルを静電的または圧電的に押圧または伸長して高さを動的に変化させるステップをさらに含んでいてもよい。
【００２３】
本発明の第３の側面によれば、絶縁性基板と、この絶縁性基板上に設けられた渦巻状コイルと、前記コイルの両端に電気的に接続された一対の入出力端子と、を含む可変インダクタのインダクタンス調整方法であって、前記コイルを押圧または伸長して高さを変化させるステップと、このように高さが変化した前記コイルを軟化温度まで加熱した後に冷却して、前記コイルの初期高さを設定するステップと、前記コイルを樹脂で包むことにより当該コイルの設定された初期高さを固定するステップと、を少なくとも含む可変インダクタのインダクタンス調整方法が提供される。
【００２４】
本発明の種々な特徴および利点は、以下に添付図面に基づいて行う実施形態の説明から明らかとなろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示された実施例に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
【実施例１】
図１〜３は、本発明の実施例１に係る可変インダクタを示す。このうち、図１は、インダクタンス調整前の可変インダクタの状態を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。また、図３は、インダクタンス調整後の可変インダクタの状態を示す斜視図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施例に係る可変インダクタは、絶縁性基板１上に後述の製造プロセスにより渦巻状コイル２と一対の入出力端子３，４とをパターニング形成した構成を有する。絶縁性基板１としては、石英、ガラスセラミックス、アルミナ、フェライトなどの全体が絶縁性を有する材料を使用することができる。また、全体が絶縁性である材料のほかに、表面に酸化シリコンまたは窒化シリコンを成膜したシリコンなどの半導体材料を基板１の形成材料として使用してもよい。
【００２８】
各入出力端子３，４は、例えばＰｔで構成されており、例えば公知のリフトオフ法によりパターニング形成される。一方の端子３（以下、「第１端子」という）は、外端３ａと、この外端３ａから基板１の略中央に向かって延びる延出部３ｂと、基板１の略中央でこの延出部３ｂに接続された内端３ｃとを有している。他方の端子４（以下、「第２端子」という）は、外端４ａと、この外端４ａから渦巻状コイル２の外周に向かって延びる延出部４ｂとを有している。各端子３，４には、必要に応じて電気抵抗を低減するために、アルミ、金、銅などをメッキ法、スパッタ法、蒸着法などの公知の方法により追加的に成膜してもよい。
【００２９】
図２から分かるように、渦巻状コイル２は、その内端２ａにて第１端子３に直接電気的に導通接続されている。同様に、渦巻状コイル２の外端２ｂは、第２端子４に直接電気的に導通接続されている。しかしながら、上記内端２ａと外端２ｂ以外の箇所においては、渦巻状コイル２は、基板１から浮遊移動可能となるように若干（例えば、約１μｍ）分離している。従って、上記内端２ａと外端２ｂとの間に形成された渦巻状コイル２の中間環状部２ｃを持ち上げることにより、コイル２の高さを変化させてインダクタンスを変化させることができる（具体的方法は後述）。また、電気的導通をとる必要のある外端３ａ，４ａおよび内端３ｂ，４ｂを除き、各端子３，４は酸化シリコンなどの絶縁膜５（図１および３では図示の便宜のために省略している）により覆われている。これにより、コイル２の一部が自重により垂れ下がっても第１端子３の延出部３ｂと導通することがないようにしている。
【００３０】
渦巻状コイル２は、加熱により軟化するが、軟化後も形状保持可能な導電性材料からなる。本実施例においては、渦巻状コイル２は、Ｐｄ基薄膜金属ガラス（Ｐｄ７６Ｃｕ７Ｓｉ１７、添字は原子％）をスパッタ法により例えば５μｍ厚で成膜し、これをリフトオフ法によりパターニングすることにより形成されている（詳細は後述）。Ｐｄ基薄膜金属ガラスは、非晶質であり、過冷却液体域を有し、過冷却液体域に対応する温度まで加熱することにより軟化するが、半固体状態を維持する。従って、Ｐｄ基薄膜金属ガラスから形成された渦巻状コイル２は、インダクタンス調整の目的で弾性変形させた後、加熱することにより変形後の形状を保持しつつ、弾性変形により生じた応力を緩和させるとともに、内部に存在するボイドなどの欠陥を消滅させることができるのである。また、Ｐｄ基薄膜金属ガラスは、一旦軟化させた後に冷却すると、元の非晶質な固体に可逆的に復帰する。従って、加熱冷却を繰り返すことにより何度でも渦巻状コイル２のインダクタンスを再調整できるのである。コイル２には、必要に応じて電気抵抗を低減するために、アルミ、金、銅などをメッキ法、スパッタ法、蒸着法などの公知の方法により追加的に成膜してもよい。
【００３１】
Ｐｄ基薄膜金属ガラスに代えて、Ｚｒ基薄膜金属ガラス（Ｚｒ７５Ｃｕ１９Ａｌ６）を用いてもよい。加熱により軟化する導電性材料として、これら非晶質の薄膜金属ガラスのほかに、軟化点を有する限り、導電性高分子材料（例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等）、金属、導電性ガラス（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、導電性材料を蒸着させた絶縁性高分子材料、導電性材料を蒸着させた絶縁性ガラスなどを利用することができる。
【００３２】
次に、上記のような構成を有する可変インダクタの製造方法およびインダクタンスの調整方法について、図４〜６に基づき説明する。
【００３３】
まず、図４（ａ）に示すように、絶縁性基板１上に公知のリフトオフ法により例えばＰｔの薄膜を所定形状（図１参照）にパターニング形成して、入出力端子３，４を形成する。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、外端３ａ，４ａ，３ｃ，４ｂを除き、入出力端子３，４を覆うように絶縁膜５を公知の方法によりパターニング形成する。例えば、酸化シリコンをスパッタ法により基板１の全面に成膜し、形成された酸化シリコン膜を所定形状にエッチングすればよい。
【００３５】
次に、図４（ｃ）に示すように、渦巻状コイル２を基板１から浮遊分離させるべき箇所に犠牲層６をパターニング形成する。具体的には、犠牲層６の材料としての例えばクロム（Ｃｒ）をスパッタ法により基板１の全面に成膜し、形成されたクロム膜を所定形状にエッチングすればよい。
【００３６】
次に、図４（ｄ）に示すように、渦巻状コイル２をリフトオフ法により形成するためのマスクパターン７を形成する。具体的には、例えばポリイミド樹脂を基板１の全面に成膜し、これを例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりパターニングする。
【００３７】
次に、図５（ａ）に示すように、マスクパターン７を介して渦巻状コイル２を形成すべき材料をスパッタ法により蒸着させる。具体的には、Ｐｄ基薄膜金属ガラス（Ｐｄ７６Ｃｕ７Ｓｉ１７）をスパッタ法により例えば５μｍ厚で成膜する。この結果、Ｐｄ基薄膜金属ガラスは、入出力端子３，４および犠牲層５の露出部分のみならず、マスクパターン７上にも付着する。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、マスクパターン７をエッチング液により除去する。この結果、マスクパターン７のみならず、その上に残存していたＰｄ基薄膜金属ガラスも除去される。この際のエッチング液としては、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）や水酸化カリウムが用いられる。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、集光した赤外線ＩＲを形成された渦巻状コイル２に照射して加熱する。具体的には、所定の真空度（例えば、１０−４Ｐａ）まで減圧された真空加熱炉に基板１を入れ、赤外線照射によりＰｄ基薄膜金属ガラスが軟化する温度（例えば、６３９Ｋ）にて所定時間（例えば３０秒）加熱する。この結果、Ｐｄ基薄膜金属ガラスをスパッタ法にて形成する際に渦巻状コイル２の内部に蓄積した応力が加熱軟化の焼き鈍し作用により緩和される。なお、加熱は、赤外線ＩＲの照射に代えて、レーザ光を照射して行ってもよい。
【００４０】
次に、図５（ｄ）に示すように、クロムからなる犠牲層６をエッチング液により除去する。この結果、渦巻状コイル２の内端２ａおよび外端２ｂを除く部分が基板１から浮遊分離される。この際のエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合液が用いられる。なお、図５（ｄ）に示す構成は、図２と全く同じである。
【００４１】
以上のように作製された可変インダクタにおけるインダクタンスの調整は、次のように行う。すなわち、図６（ａ）に示すように、ガラスプレート９と基板１（渦巻状コイル２側）との間に例えば感光性ポリイミド樹脂１０を充填し、ガラスプレート９側から渦巻状コイル２の環状中間部２ｃに選択的に紫外線ＵＶを照射する。この結果、充填された感光性ポリイミド樹脂１０のうちの渦巻状コイル２の環状中間部２ｃに対応する部分のみが硬化される。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、エッチング液により感光性ポリイミド樹脂１０の未硬化部分を除去する。この結果、感光性ポリイミド樹脂１０の硬化部分が接着層１０ａとして残り、ガラスプレート９を渦巻状コイル２の環状中間部２ｃに接合させた状態となる。未硬化の感光性ポリイミド樹脂１０を除去するためのエッチング液としては、例えばＴＭＡＨが用いられる。
【００４３】
次に、図６（ｃ）に示すように、ガラスプレート９を上昇移動させ、渦巻状コイル２を引き延ばして円錐状に弾性変形させる。コイル２の高さは、ガラスプレート９で持ち上げる高さをジグ（図示せず）などで調整することにより容易に設定することができる。また、製作できるコイル２の高さは、巻き数や使用材料にも依存するが、本実施例で用いたＰｄ基薄膜金属ガラスは弾性に優れており、概ねコイル外径の半分程度まで可能である。本実施例においては、コイル２が略円形渦巻き状であるので、弾性変形により円錐状になるが、矩形渦巻き状のコイルを弾性変形させた場合には角錐状になる。但し、本発明においては、コイルとして作用できる限り、その具体的形状は問わない。
【００４４】
次に、同じく図６（ｃ）に示すように、集光した赤外線ＩＲを弾性変形された渦巻状コイル２に照射して加熱する。具体的には、所定の真空度（例えば、１０−４Ｐａ）まで減圧された真空加熱炉に基板１を入れ、赤外線照射によりＰｄ基薄膜金属ガラスが軟化する温度（例えば、６３９Ｋ）にて所定時間（例えば３０秒）加熱する。この結果、弾性変形により渦巻状コイル２の内部に発生した応力が加熱軟化の焼き鈍し作用により緩和される。なお、加熱は、赤外線ＩＲの照射に代えて、レーザ光を照射して行ってもよい。
【００４５】
最後に、図６（ｄ）に示すように、残存する接着層１０ａをエッチング液により溶解させて、ガラスプレート９を取り外す。この結果、図３に示すような可変インダクタ（インダクタンス調整済みのもの）が得られる。本実施例に従って実際に作製した可変インダクタにおける渦巻状コイル２の直径は、８５５μｍであった。
【００４６】
図７は、以上のように製作した可変インダクタの高さを変化させた場合のインダクタンスの変化を示すグラフである。同グラフから分かるように、渦巻状コイル２の高さを５０μｍから１５０μｍへ変化させることにより、インダクタンスを最大値の約３％変化させることができる。
【００４７】
図６（ｃ）および（ｄ）に示す工程において、可変インダクタのインダクタンスが既に目標値である場合には、そのインダクタンスが変化することのないように、端子３，４の外端３ａ，４ａを避けて、ガラスプレート９に対して固着しない樹脂（例えば、エポキシやポリウレタン）を基板１とガラスプレート９との間に充填してもよい（図６（ｃ）および（ｄ）において仮想線１１を参照）。そして、その樹脂１１の硬化後（または固化後）にガラスプレート９を取り外すのである。
【００４８】
一方、一度調整したインダクタンスを再調整する場合には、図８に示すように、可変インダクタにおける渦巻状コイル２をガラスプレート９で押圧して弾性変形させる。そして、この状態で真空中または不活性ガス雰囲気中（例えば、希ガスや窒素ガス）において集光した赤外線ＩＲを渦巻状コイル２に照射してＰｄ基薄膜金属ガラスが軟化する温度（例えば、６３９Ｋ）にて所定時間（例えば３０秒）加熱する。この結果、可変インダクタのインダクタンスを渦巻状コイル２の弾性変形により再調整できるとともに、弾性変形により渦巻状コイル２の内部に発生した応力が加熱軟化の焼き鈍し作用により緩和される。インダクタンスの再調整後にガラスプレート９に接着しない樹脂で可変インダクタの周りを充填し、硬化させた後にガラスプレート９を外して、再調整後の渦巻状コイル２を固定してもよい。
【００４９】
【実施例２】
図９は、本発明の実施例２に係る可変インダクタを示す概略斜視図である。
【００５０】
本実施例の可変インダクタは、例えば厚さ３００μｍで結晶方位１００面の単結晶シリコン表面に厚さ１μｍの熱酸化膜（図示せず）を有するウエハを基板２１とし、その上にリフトオフ用のマスクパターンを形成した後にＰｔをスパッタ法により厚さ２μｍに成膜し、マスクパターンを除去して略ドーナッツ状の駆動用電極２５を形成した。駆動用電極２５は、接続端子２５ａにつながっている。
【００５１】
駆動用電極２５のうちの接続端子２５ａを除く部分には、ＣＶＤ法により例えば１μｍの酸化シリコンを絶縁層（図示せず）として成膜してある。この絶縁層ないし基板２１の表面に、実施例１と同様のプロセス（図４および５参照）により、Ｐｄ基薄膜金属ガラスからなる渦巻状コイル２２と入出力端子２３，２４とが形成されている。また、コイル２２は、実施例１と同様のプロセス（図６参照）により、円錐状に持ち上げられインダクタンスが調整されている。
【００５２】
駆動用電極２５に、コイル２２の信号電圧より高い電圧を印加すると、コイル２２と駆動用電極２５間に静電力が作用し、コイル２２が基板２１側に吸着されて高さが変化し、インダクタンスが変化する。しかも、駆動用電極２５に印加する電圧により高さ変化の程度を変更できるので、インダクタンスを動的（ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ）且つ連続的に調整することができる。動的変化の基準となる初期インダクタンス（コイルに吸着力をかけない状態におけるインダクタンス）は、実施例１で説明したように、適宜設定でき、しかも再調整が可能である。
【００５３】
【実施例３】
図１０は、本発明の実施例３に係る可変インダクタの要部を示す概略平面図である。同図において、図９に示されたものと同一または類似の要素については同一の符号を付している。また、図１０において、渦巻状コイル２２と入出力端子２３，２４は、破線にて示している。なお、これらの事項は、後述する図１１および１２についても同様である。
【００５４】
本実施例に係る可変インダクタは、実施例２に係る可変インダクタ（図９）と基本構成は同じであり、複数の分割された駆動用電極２５を有し、それぞれが接続端子２５ａにつながっている点で実施例２のものと異なる。
【００５５】
図９に示す実施例２の可変インダクタでは、駆動用電極２５の全体にわたってほぼ均一な電位が印加されるため、静電的な吸引力は場所によって変化させることができない。このような構成では、所定の吸着閾値（例えば、１６０Ｖ）までは駆動用電極２５に印加される電位を高くするほど渦巻状コイル２２の高さが連続的に減少するものの、その閾値を超えると急に渦巻状コイル２２全体が駆動用電極２５側に完全に吸着してしまい、次に所定の解除閾値（例えば、７０Ｖ）に電圧を減少させるまでは、完全吸着状態を維持することが分かっている。その結果、インダクタンスの動的な調整幅を大きくする場合には、不都合である。
【００５６】
本実施例では、図１０に示すように、分割された複数の駆動用電極２５を適宜選択して、電圧を印加することでステップ状に渦巻状コイル２２の高さ（インダクタンス）を変化させることができる。例えば、１個または２個または３個の駆動用電極２５を種々な組合せで選択して電圧を印加するのである。これにより、渦巻状コイル２２の駆動用電極２５側への完全吸着を起こり難くして、インダクタンスの動的な調整幅を大きくできるようにしている。
【００５７】
【実施例４】
図１１は、本発明の実施例４に係る可変インダクタの要部を示す概略平面図である。
【００５８】
本実施例に係る可変インダクタは、実施例２に係る可変インダクタ（図９）と基本構成は同じであり、駆動用電極２５が幅が徐々に細くなる渦巻状スリット２７を備えている点で実施例２のものと異なる。このような構成により駆動用電極２５と渦巻状コイル２２との間に生じる静電力を場所により変化させ、コイル２２の全体が駆動用電極２５側に完全に吸着され難くしている。その結果、インダクタンスの動的且つ連続的な調整幅を大きくできるようにしている。
【００５９】
【実施例５】
図１２は、本発明の実施例５に係る可変インダクタの要部を示す概略平面図である。
【００６０】
本実施例に係る可変インダクタも、実施例２に係る可変インダクタ（図９）と基本構成は同じであり、駆動用電極２５自体の幅が徐々に細くなる渦巻状に形成されている点で実施例２のものと異なる。このような構成により駆動用電極２５と渦巻状コイル２２との間に生じる静電力を場所により変化させ、コイル２２の全体が駆動用電極２５側に完全に吸着され難くしている。その結果、インダクタンスの動的且つ連続的な調整幅を大きくできるようにしている。
【００６１】
【実施例６】
図１３および１４は、本発明の実施例６に係る可変インダクタを示す。
【００６２】
本実施例においては、例えば厚さ１５０μｍの石英基板３１上に、実施例１と同様のプロセスにより、渦巻状コイル３２をそれに電気的に接続される入出力端子（図１３には表れていない）とともに製作する。このコイル３２の上面に絶縁性の押圧部材３３を当接させ、この押圧部材３３を圧電アクチュータ３４と支持部材３５を介して基板３１上に取り付ける。押圧部材３３は、例えば誘電率が１に近いポリテトラフルオロエチレンからなる。
【００６３】
圧電アクチュータ３４は、例えば図１４に示すような構成を有している。具体的には、圧電アクチュータ３４は、櫛歯状の第１電極３４ａと同じく櫛歯状の第２電極３４ｂとの間に圧電体３４ｃを介在させた構成である。本実施例においては、第１電極３４ａが支持部材３５に固定されており、第２電極３４ｂが押圧部材３３に固定されている。両電極３４ａ，３４ｂにおける櫛歯間の間隔は例えば２５〜１００μｍであり、圧電体３４ｃの層数は例えば１００層である。
【００６４】
以上の構成の可変インダクタにおいて、圧電アクチュエータ３４の両電極３４ａ，３４ｂ間に電圧を印加すると圧電体３４ｃが変形して、押圧部材３３を介してコイル３２を基板３１側に押圧することになる。この結果、コイル３２の高さが変化することによりインダクタンスが変化する。
【００６５】
なお、圧電アクチュエータ３４とコイル３２との絶縁に問題が無く、且つ圧電アクチュエータ３４の誘電率により、コイル３２のインダクタンス変化に悪影響を与えないのであれば、押圧部材３３は省略してもよい。また、圧電アクチュエータ３４の代わりに、公知の静電アクチュエータも使用することができる。さらに、このようなアクチュエータの代わりに、送りネジ機構によりコイル３２を押圧するなど、手動でコイル３２の高さを調整してもよい。
【００６６】
【実施例７】
図１５は、本発明の実施例７に係る可変インダクタを示す。同図において、図１３および１４に示されるものと同一または類似の要素については同一の符号を付している。
【００６７】
本実施例に係る可変インダクタは、動作原理において、実施例６に係るものと同じであるが、複数の圧電アクチュエータ３４が基板３１と押圧部材３３との間に介在されている点でそれとは異なる。また、各圧電アクチュエータ３４の構成は、図１４に示されたようなものである。しかしながら、実施例７においては、印加される電圧の極性は実施例６の場合と逆になり、圧電アクチュエータ３４が収縮するように駆動する。
【００６８】
【実施例８】
図１６は、本発明の実施例８に係る可変インダクタを概略的に示す斜視図である。
【００６９】
図１６に示すように、実施例２と同様に、例えば厚さ３００μｍで結晶方位１００面の単結晶シリコン表面に厚さ１μｍの熱酸化膜（図示せず）を有するウエハを基板５１とし、この上に実施例１と同様のプロセスにより、Ｐｄ基薄膜金属ガラスからなる渦巻状コイル５２と入出力端子５３，５４を形成する。さらに、コイル５２を円錐形となるように持ち上げる前に、コイル５２の内端部から最高部なるべき部分に圧電薄膜（ＰＺＴ）５５と補助電極（Ｐｔ）５６を公知のスパッタリングとエッチングとによりパターニングして積層した。補助電極５６には駆動用端子５６ａが接続されている。
【００７０】
本実施例では、駆動用端子５６ａから補助電極５６にコイル５２の信号電圧より高い電圧を印加すると、コイル５２と補助電極５６間に挟まれた圧電薄膜５５が横圧電効果により収縮し、圧電薄膜５５のある部分が基板５１より持ち上がる方向へ変位し、コイル５２の高さが変化する。この結果、コイル５２のインダクタンスを動的に変化させ得る。
【００７１】
本実施例では、圧電薄膜５５はコイル５２の内端から最高部に至る部分まで形成したが、コイル５２の外周部から最高部に至る部分、またはコイル５２の全面に成膜してもよい。
【００７２】
【実施例９】
図１７は、本発明の実施例９に係る可変インダクタを概略的に示している。図１７（ａ）は、同可変インダクタの平面図であり、図１７（ｂ）は可変インダクタの側面図である。
【００７３】
図１７に示すように、実施例２と同様に、例えば厚さ３００μｍで結晶方位１００面の単結晶シリコン表面に厚さ１μｍの熱酸化膜（図示せず）を有するウエハを基板４１とし、その上にリフトオフ用のマスクパターンを形成した後にＰｔをスパッタ法により厚さ２μｍに成膜し、マスクパターンを除去して接続端子４５ａにつながる先細り渦巻状の駆動用電極４５を形成した。駆動用電極４５のうちの接続端子４５ａを除く部分には、ＣＶＤ法により例えば１μｍの酸化シリコンを絶縁層４６として成膜してある。絶縁層４６上にドーナッツ形状の導通板４７をＰｔにより形成する。次に、実施例１と同様のプロセスにより、Ｐｄ基薄膜金属ガラスからなる渦巻状コイル４２と入出力用端子４３，４４を形成した上で、所定の初期インダクタンスとなるように調整を行う。また、導通板４５とコイル４２とは、図１７中のＡ部にて電気的に接続されている。なお、図１７においても、渦巻状コイル４２と入出力端子４３，４４を破線にて図示してしいる。
【００７４】
本実施例では、駆動用電極４５に、コイル４２の信号電圧より高い電圧を印加すると、コイル４２と駆動用電極４５間に静電力が作用し、コイル４２が基板４１側に吸着されてコイル４２の高さが弾性的に変化する。駆動用電極４１が先細り渦巻状であることから、電界強度は一様ではないために、コイル４２は一度に吸着することなく印加する電圧に略比例して高さが変化する。コイル４２の外周部が基板４１側に吸着されるにしたがって、コイル４２の中心部から順次基板４１側に近づいて導通板４７に接触する。導通板４５はＡ部にてコイル４２と電気的に接続されているため、接触した長さだけ実質的にコイル４２の巻数が減少したことになり、コイル４２の高さの変化と合わせて、先の実施例に比べ、より大きくインダクタンスを変化させることができる。なお、コイル４２の外周部は、導通板４７の外側にありそれに対向していないため、基板４１側に吸着されても導通板４７に接触することはない。
【００７５】
本実施例では、駆動用電極４５の形態を実施例５（図１２）と同様に先細り渦巻状としたが、実施例３（図１０）または実施例４（図１１）と同様の形態であってもよい。また、駆動用電極４５を用いた静電引力を利用することは必須ではなく、実施例６（図１３および１４）または実施例７（図１５）または，実施例８（図１６）のように圧電アクチュエータ３４，または圧電薄膜５５を利用した駆動方式に導通板４７を採用してもよい。また、本実施例では、コイル４２が基板４１方向に変形（吸着または押圧）されて、導通板４７に接触し、コイル４２の実質巻数が減少することでインダクタンスを変化させているが，逆に初期状態において、コイル４２が導通板４７に接触しており、基板４１の面外方向に変形（伸長）することで、導通板４７から離れていくことで，実質巻数を増加させインダクタンスを変化させることもできる。
【００７６】
【実施例１０】
図１８は、本発明の実施例１０に係る可変インダクタを概略的に示している。同図において、図１７に示されるものと同一または類似の要素については同一の符号を付している。
【００７７】
本実施例の可変インダクタは、基本的構造ににおいて実施例９の可変インダクタと同様であるが、導通板４７が周方向に間隔をあけた複数のスリット４７ａを備えている点でそれとは相違している。この構成により、磁束がコイル４２を通り易くなり、損失が少なくなる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、インダクタンスを半固定あるいは能動的に変化させることができ、移動体通信装置などに適用可能な小型な可変インダクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るインダクタンス調整前の可変インダクタを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、インダクタンス調整後の上記可変インダクタを示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、図１に示される可変インダクタを製造するための順次の工程を示す図２と同様の断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、図４に示される工程に続く可変インダクタ製造工程を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、実施例１において可変インダクタにおけるインダクタンス調整工程を示す断面図である。
【図７】図７は、実施例１においてインダクタンスとコイル高さの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例１においてインダクタンスの再調整の方法を示す斜視図である。
【図９】図９は、実施例２に係る可変インダクタを示す概略斜視図である。
【図１０】図１０は、実施例３に係る可変インダクタの要部を示す概略平面図である。
【図１１】図１１は、実施例４に係る可変インダクタの要部を示す概略平面図である。
【図１２】図１２は、実施例５に係る可変インダクタの要部を示す概略平面図である。
【図１３】図１３は、実施例６に係る可変インダクタの要部を示す概略正面図である。
【図１４】図１４は、実施例６の可変インダクタに用いられる圧電アクチュエータの構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例７に係る可変インダクタの要部を示す概略正面図である。
【図１６】図１６は、実施例８に係る可変インダクタを示す概略斜視図である。
【図１７】図１７は、実施例９に係る可変インダクタを示しており、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図１８】図１８は、実施例１０に係る可変インダクタを示す概略平面図である。
【符号の説明】
１，２１，３１，４１，５１　　　　絶縁性基板
２，２２，３２，４２，５２　　　　渦巻状コイル
３，２３，４３，５３　　　　　　　第１接続端子
４，２４，４４，５４　　　　　　　第２接続端子
５　　　　　　　　　　　　　　　　絶縁層
６　　　　　　　　　　　　　　　　犠牲層
７　　　　　　　　　　　　　　　　リフトオフ用マスクパターン
９　　　　　　　　　　　　　　　　ガラスプレート
１０　　　　　　　　　　　　　　　感光性ポリイミド樹脂
１１　　　　　　　　　　　　　　　樹脂
２５，４５，５６　　　　　　　　　駆動用電極
２６　　　　　　　　　　　　　　　スリット
３３　　　　　　　　　　　　　　　押圧部材
３４　　　　　　　　　　　　　　　圧電アクチュエータ
３５　　　　　　　　　　　　　　　支持部材
４６　　　　　　　　　　　　　　　絶縁層
４７　　　　　　　　　　　　　　　導通板
５５　　　　　　　　　　　　　　　圧電性材料
【図１】
2004111452.tif 000003
【図２】
2004111452.tif 000004
【図３】
2004111452.tif 000005
【図４】
2004111452.tif 000006
【図５】
2004111452.tif 000007
【図６】
2004111452.tif 000008
【図７】
2004111452.tif 000009
【図８】
2004111452.tif 000010
【図９】
2004111452.tif 000011
【図１０】
2004111452.tif 000012
【図１１】
2004111452.tif 000013
【図１２】
2004111452.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2004111452.tif 000016
【図１５】
2004111452.tif 000017
【図１６】
2004111452.tif 000018
【図１７】
2004111452.tif 000019
【図１８】
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