静電容量素子、静電容量素子の製造方法、及び共振回路
【課題】電極の形状、及び電極の積層数を変えること無く、異なる容量を有する静電容量素子を安定して製造する。
【解決手段】誘電体層１２と、誘電体層１２を狭むように誘電体層１２の一方の面上に形成された一方の電極１５と誘電体層１２の他方の面上に形成された他方の電１８極とからなる一対、又は複数対の電極を有した静電容量素子を構成する。一方の電極１５と他方の電極１８は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極１５、又は／及び他方の電極１８が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極１５を他方の電極１８に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層１２を挟んで誘電体層１２の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【解決手段】誘電体層１２と、誘電体層１２を狭むように誘電体層１２の一方の面上に形成された一方の電極１５と誘電体層１２の他方の面上に形成された他方の電１８極とからなる一対、又は複数対の電極を有した静電容量素子を構成する。一方の電極１５と他方の電極１８は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極１５、又は／及び他方の電極１８が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極１５を他方の電極１８に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層１２を挟んで誘電体層１２の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量素子及びそれを備える共振回路に関し、より具体的には、例えばｐＦオーダーの小さな容量を有する静電容量素子とその製造方法、及びその静電容量素子を備える共振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部からバイアス信号を印加することにより、容量を変化させて入力信号の周波数や時間などを制御する可変容量素子が活用されている。そのような可変容量素子としては、例えば、可変容量ダイオード（バリキャップ）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などが商品化されている。
【０００３】
また、従来、上述のような可変容量素子を、非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードにおける保護回路として利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、非接触ＩＣカードをそのリーダライターに近づけた際に、過大な受信信号により耐電圧性の低い半導体素子からなる制御回路が破壊されないようにするために、保護回路として可変容量素子を用いる。
【０００４】
図１９に、特許文献１で提案されている非接触ＩＣカードのブロック構成図を示す。特許文献１では、可変容量素子として可変容量ダイオード３０３ｄを用いる。そして、バイアス除去用コンデンサ３０３ｃ及び可変容量ダイオード３０３ｄの直列回路をコイル３０３ａ及びコンデンサ３０３ｂからなる共振回路に並列に接続する。
【０００５】
特許文献１では、受信信号を検波回路３１３で検波して得た直流電圧Ｖｏｕｔを抵抗３１４ａ及び３１４ｂで抵抗分割する。そして、抵抗分割された直流電圧（抵抗３１４ｂに掛かる直流電圧）を、その直流電圧の変動を除去するために設けられたコイル３１５を介して可変容量ダイオード３０３ｄに印加して、可変容量ダイオード３０３ｄの容量を調整する。すなわち、抵抗分割された直流電圧を可変容量ダイオード３０３ｄの制御電圧として用いる。
【０００６】
特許文献１では、受信信号が過大な場合は、制御電圧により可変容量ダイオード３０３ｄの容量が小さくなり、これにより受信アンテナ３０３の共振周波数が高くなる。この結果、容量が変化する前の受信アンテナ３０３の共振周波数ｆ０における受信信号のレスポンスは容量低下前より低くなり、受信信号レベルを抑制することができる。特許文献１で提案されている技術では、このようにして可変容量素子により信号処理部３２０（制御回路）を保護する。
【０００７】
また、本発明者らは、従来、可変容量素子として強誘電体材料を用いた素子を提案している（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、信頼性及び生産性の向上を図るために、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すような電極構造を有する可変容量素子４００を提案している。図２０Ａは、可変容量素子４００の概略斜視図であり、図２０Ｂは、可変容量素子４００の断面構成図である。特許文献２の可変容量素子４００では、直方体形状の誘電体層４０４の４つの面に、それぞれ端子が設けられる。４つの端子のうち、一方の対向する２つの端子が信号電源４０３に接続される信号端子４０３ａ及び４０３ｂであり、他方の対向する２つの端子が制御電源４０２に接続される制御端子４０２ａ及び４０２ｂである。
【０００８】
可変容量素子４００の内部は、図２０Ｂに示すように、複数の制御電極４０２ｃ〜４０２ｇ及び複数の信号電極４０３ｃ〜４０３ｆが、誘電体層４０４を介して交互に積層された構造になっている。具体的には、最下層から、制御電極４０２ｇ、信号電極４０３ｆ、制御電極４０２ｆ、信号電極４０３ｅ、制御電極４０２ｅ、信号電極４０３ｄ、制御電極４０２ｄ、信号電極４０３ｃ及び制御電極４０２ｃがこの順で誘電体層４０４を介して積層される。そして、図２０Ｂの例では、制御電極４０２ｇ、制御電極４０２ｅ及び制御電極４０２ｃが一方の制御端子４０２ａに接続され、制御電極４０２ｆ及び制御電極４０２ｄが他方の制御端子４０２ｂに接続される。また、信号電極４０３ｆ及び信号電極４０３ｄは一方の信号端子４０３ａに接続され、信号電極４０３ｅ及び信号電極４０３ｃは他方の信号端子４０３ｂに接続される。
【０００９】
特許文献２の可変容量素子４００では、制御端子及び信号端子に個別に電圧を印加することができるとともに、内部に信号電極及び制御電極を複数積層させるので、低コストで容量を増大することができるという利点がある。また、特許文献２のような構造の可変容量素子４００は、製造が容易であり、低コストである。さらに、特許文献２の可変容量素子４００では、バイアス除去用コンデンサは不要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０８−７０５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
比誘電率の大きい強誘電体材料を用いて、小さい容量の可変容量素子を作製する際には、誘電体層を厚くして電極間距離を大きくする、または、対向する電極面積を小さくする必要がある。しかしながら、誘電体層を厚くすると誘電体層に印加される電界強度が小さくなるので、可変容量素子の容量を変化させるための制御電圧が高くなる。したがって、低電圧で動作する可変容量素子を構成するためには誘電体層の厚さを薄くする必要がある
【００１２】
しかしながら、誘電体層の厚さが薄いと容量が大きくなり、対向する電極面積を小さくする必要があるが製造上の制約のため１００um以下のように小さな面積にはできないため一層あたりの容量を１ｐＦ以下といった小さい容量にできないという問題がある。このため、小さい容量で、かつ、制御電圧が小さい可変容量素子を作成する場合、電極の積層数を変えて異なる容量値の可変容量素子を作製するのが困難となり、容量値の異なる可変容量素子の品揃えを増やすのが困難となる。電極形状を変えることで異なる容量値の可変容量素子を形成することができるが、この場合、電極を形成するためのマスクを容量値の異なる可変容量素子毎に作製する必要がありコストがかかる。
【００１３】
また、薄膜キャパシタのように、誘電体層とその誘電体層を狭持する一対の電極のみで構成されるコンデンサにおいては、電極の積層数で容量を変えることができない。このため、誘電体層の厚みが同じ場合は電極形状を変更することで違った容量のコンデンサを作製する。この場合も、電極を形成するためのマスクを容量値の異なるコンデンサ毎に作製する必要がありコストがかかる。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電極の形状、及び電極の積層数を変えること無く、異なる容量を有する静電容量素子を安定して製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の静電容量素子は、誘電体層と、誘電体層を狭むように誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極を有する。一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【００１６】
本発明の静電容量素子では、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合、誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、変更することができる。このため、同一の電極形状で、異なる容量の可変容量素子を形成することができる。
【００１７】
本発明の静電容量素子の製造方法は、誘電体層上面の所望の位置に配置されたマスクを介して、一方の電極、及び他方の電極をパターン形成する。そして、一方の電極又は／及び他方の電極の形成は、一方の電極と他方の電極の誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積が所定の面積を有するように誘電体層上に配置するマスクの位置を調整しながら形成する。そして、本発明で形成される静電容量素子は、誘電体層と、誘電体層を狭むように誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極を有する。一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【００１８】
本発明の静電容量素子の製造方法では、一方の電極又は／及び他方の電極の形成は、一方の電極と他方の電極の誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積が所定の面積を有するように誘電体層上に配置するマスクの位置を調整しながら形成する。マスク位置を変更することで、一方の電極及び他方の電極との重なり領域で形成される容量部の容量値が所定の容量値となるように調整できる。
【００１９】
本発明の共振回路は、静電容量素子を含む共振コンデンサと、共振コンデンサに接続された共振コイルとを備える。静電容量素子は、誘電体層と、誘電体層を狭むように誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極を有する。一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、誘電体層を挟んで配置される一対の電極の相対的な電極位置を製造時において調整することにより、完成される静電容量素子の容量値を変更することができる。これにより、電極の形状、及び電極の積層数を変えることなく、異なる容量を有する静電容量素子を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る可変容量素子の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可変容量素子の回路構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の第１の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図４】第１の実施形態における第１電極が形成された層の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態における第２電極が形成された層の構成を示す図である。
【図６】Ａ、Ｂ 図３のＡ−Ａ線上に沿う断面を示す図と、図３のＢ−Ｂ線上に沿う断面を示す図である。
【図７】第１の実施形態の第２の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図８】Ａ、Ｂ 図７のＡ−Ａ線上に沿う断面を示す図と、図７のＢ−Ｂ線上に沿う断面を示す図である。
【図９】Ａ〜Ｄ 第１の実施形態における可変容量素子の製造方法を示す製造工程図である。
【図１０】比較例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１１】第１の実施形態の第３の構成例に係る可変容量素子の断面図である。
【図１２】第２の実施形態の第１の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１３】第２の実施形態の第２の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１４】第３の実施形態の第１の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１５】第３の実施形態の第２の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１６】実際の回路上における可変容量素子周辺の回路構成例を示す図である。
【図１７】可変容量素子と、バイアス除去用コンデンサとを一体化した可変容量素子の構成例を示した図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態の非接触ＩＣカードの受信系（復調系）回路部のブロック構成を示す図である。
【図１９】従来の非接触ＩＣカードのブロック構成図である。
【図２０】Ａ，Ｂ 従来の可変容量素子の概略斜視図と、その断面構成図である
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態に係る静電容量素子の一例を、図面を参照しながら、以下の順で説明する。なお、以下に示す例では、静電容量素子として可変容量素子を例に挙げ説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．第１の実施形態：可変容量素子
１−１ 第１の構成例
１−２ 第２の構成例
１−３ 第３の構成例
２．第２の実施形態：可変容量素子
２−１ 第１の構成例
２−２ 第２の構成例
３．第３の実施形態：可変容量素子
３−１ 第１の構成例
３−２ 第２の構成例
４．第４の実施形態：共振回路
【００２３】
〈１．第１の実施形態：可変容量素子〉
第１の実施形態では、容量の変化を制御する制御端子と、信号端子を設けた可変容量素子の一例を説明する。また、本実施形態例の可変容量素子は、ｐＦオーダーの容量を有するものである。
【００２４】
図１は本実施形態例の可変容量素子１の外観を示す斜視図であり、以下に説明する各構成例、及び、各実施形態例の可変容量素子に共通の構成である。また、図２に、本実施形態例の可変容量素子１の回路構成図を示す。
【００２５】
本実施形態例の可変容量素子１は、後述する強誘電体層１２、後述する第１電極１５、及び第２電極１８とで構成された積層体２と、第１電極１５に接続された第１外部端子８、９と、第２電極１８に接続された第２外部端子１０、１１とで構成されている。
【００２６】
積層体２はほぼ直方体状に形成されている。第１外部端子８は、積層体２の第１の側面３に複数（図１では４つ）形成され、第１外部端子９は、第１の側面３に隣り合う第２の側面４に形成されている。また、第２外部端子１０は、積層体２の第３の側面５に複数（図１では４つ）形成され、第１外部端子１１は、第３の側面５に隣り合う第４の側面６に形成されている。また、これらの第１外部端子８、９及び第２外部端子１０、１１は、積層体２の上面及び下面において、面内に一部張り出すように形成されている。
【００２７】
そして、第１外部端子８、９及び第２外部端子１０、１１には図２に示すように電源からバイアス抵抗Ｒを介して制御電圧Ｖ及び信号電圧が供給される。本実施形態例では、第１外部端子８及び第２外部端子１０が制御（ＤＣ）端子で、第１外部端子９及び第２外部端子１１が信号（ＡＣ）端子である。ここで、第１外部端子９及び第２外部端子１１は、信号端子と制御端子を兼ねる構成とされている。そして、第１電極１５及び第２電極１８により複数の容量部が形成され、それらの容量部が直列に接続されている。
以下の説明では、積層体２における各層の積層方向をｚ方向とし、積層方向に垂直な面における短軸方向をｘ方向、長軸方向をｙ方向とする。
【００２８】
本実施形態例の可変容量素子１は、容量部を構成する第１電極１５及び第２電極１８の電極形状を変えることなく、その形成位置を異ならせることによって容量値の異なる複数の構成を取り得る。以下に、第１の構成例、第２の構成例、第３の構成例について順に説明する。
【００２９】
［１−１ 第１の構成例］
図３は、本実施形態例の第１の構成例に係る可変容量素子１ａをｚ方向から透過してみたときの構成図である。また、図４は、可変容量素子１ａの第１電極をｚ方向から透過してみたときの構成図であり、図５は、可変容量素子１ｂの第２電極をｚ方向から透過してみたときの構成図である。また、図６Ａは、図３のＡ−Ａ線上に沿う断面を示す図であり、図６Ｂは、図３のＢ−Ｂ線上に沿う断面を示す図である。
【００３０】
本実施形態例の可変容量素子１ａでは、同一平面に形成された複数の第１電極１５と、同一平面に形成された複数の第２電極１８が、強誘電体層１２を狭持するように配置されている。そして、その第１電極１５の上側、及び第２電極１８の下側にさらに１層ずつ強誘電体層１２が積層された構成とされている。
【００３１】
強誘電体層１２（誘電体層）は、外部から印加される制御信号に応じて容量が変化する誘電体材料で形成される。例えば、第１電極１５と第２電極１８とで挟まれる１層分の強誘電体層１２は、比誘電率が１０００を超えるような強誘電体材料で形成されたシート状部材（厚さは、例えば２μｍ程度）で構成することができる。なお、強誘電体層１２の電極が形成される面及びそれとは反対側の面の形状は長方形であり、その長辺と短辺の比は、例えば、２：１にすることができる。
【００３２】
強誘電体層１２の形成材料としては、イオン分極を生じる強誘電体材料を用いることができる。イオン分極を生じる強誘電体材料は、イオン結晶材料からなり、プラスのイオンとマイナスのイオンの原子が変位することで電気的に分極する強誘電体材料である。このイオン分極を生じる強誘電体材料は、一般に、所定の２つの元素をＡ及びＢとすると、化学式ＡＢＯ３（Ｏは酸素元素）で表され、ペロブスカイト構造を有する。このような強誘電体材料としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）等が挙げられる。また、強誘電体層１２の形成材料として、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）にジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）を混ぜ合わせたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いてもよい。
【００３３】
また、強誘電体層１２の形成材料として、電子分極を生じる強誘電体材料を用いてもよい。この強誘電体材料では、プラスの電荷に偏った部分と、マイナスの電荷に偏った部分とに分かれて電気双極子モーメントが生じ、分極が生じる。そのような材料として、従来、Ｆｅ２＋の電荷面と、Ｆｅ３＋の電荷面の形成により、分極を形成して強誘電体的特性を示す希土類鉄酸化物が報告されている。この系においては、希土類元素をＲＥとし、鉄族元素をＴＭとしたときに、分子式（ＲＥ）・（ＴＭ）２・Ｏ４（Ｏは酸素元素）で表される材料が高誘電率を有することが報告されている。なお、希土類元素としては、例えば、Ｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ（特にＹと重希土類元素）が挙げられ、鉄族元素としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ（特にＦｅ）が挙げられる。また、（ＲＥ）・（ＴＭ）２・Ｏ４としては、例えば、ＥｒＦｅ２Ｏ４、ＬｕＦｅ２Ｏ４、ＹＦｅ２Ｏ４が挙げられる。また、強誘電体層１２の形成材料として、異方性を有する強誘電体材料を用いてもよい。
【００３４】
第１電極１５は、図６Ａ、図６Ｂに示すように、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に複数（図３では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。図４に示すように、各第１電極１５は、ｙ方向の電極幅がｙ１、ｘ方向の電極幅がｘ１とされた長方形状の第１電極部１３と、ｙ方向の電極幅がｙ２（＜ｙ１）、ｘ方向の電極幅がｘ１とされた長方形状の第２電極部１４とがｘ方向に交互に接続された構成とされている。そして、積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極１５は、第１電極部１３と第２電極部１４とが交互に２つずつ接続された構成とされている。一方、第２の側面４側に最隣接する第１電極１５は、第１電極部１３と第２電極部１４が１つずつ接続された構成とされている。
【００３５】
以上のように、第１電極１５がｙ方向の電極幅が異なる第１電極部１３と第２電極部１４とによって構成されることにより、それぞれの第１電極１５はｘ方向に２つの電極幅を有する構成とされる。そして、第１電極１５の各第１電極部１３の位置はｙ方向に水平とされ、各第２電極部１４の位置はｙ方向に水平とされている。
【００３６】
そして、積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極１５のそれぞれは、積層体２のｙ方向の第１の側面３に露出するように第１電極１５と同層に形成された内部端子１６に接続されている。そして、この内部端子１６は、第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続されている。また、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極１５は、積層体２のｘ方向の第２の側面４に露出するように強誘電体層１２の上面に形成された内部端子１７に接続されている。そして、この内部端子１７は、積層体２の第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続されている。
【００３７】
第２電極１８は、図６Ａ、図６Ｂに示すように、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の下面に複数（図３では５つ）形成されている。図５に示すように、第２電極１８は、ｙ方向の電極幅がｙ３（＞ｙ１）とされ、ｘ方向の電極幅がｘ２（＜ｘ１、＜ｙ３）とされた長方形状をなし、ｙ方向に延在して形成されている。そして、各第２電極１８は、ｘ方向及びｙ方向に離間して設けられており、その長軸方向が、第１電極１５の長軸方向と直交するように設けられている。また、第２電極１８は、１つの第１電極１５に交差するか、若しくは、ｙ方向に隣接する２つの第１電極１５に跨って配置され、第１電極１５の第１電極部１３と第２電極１８が、ｚ方向に重なるように配置されている。
【００３８】
積層体２の第２の側面４側から順に形成された４つの第２電極１８は、積層体２の第１の側面３に対向する第３の側面５に露出するように第２電極１８と同層に形成されたそれぞれの内部端子１９に接続されている。そして、この内部端子１９は、積層体２の第３の側面５に形成された第２外部端子１０に接続されている。また、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極１８は、第４の側面６に露出するように形成されている。そして、この第２電極１８は、積層体２の第４の側面６に形成された第２外部端子１１に接続されている。
【００３９】
ここで、図３に示すように、積層体２の第４の側面６側から奇数番目の第２電極１８を第１の側面３側に位置する第１電極部１３の下層に配置し、偶数番目の第２電極１８を第３の側面５側に位置する第１電極部１３の下層に配置する。さらに、奇数番目の第２電極１８と偶数番目の第２電極１８とをｘ方向に重ならないように配置する。このような電極レイアウトとすることにより、第２電極１８に接続されるそれぞれの内部端子１９の引き回しを容易にすることができる。図３では、奇数番目の第２電極１８を積層体２の第１の側面３側に配置し、偶数番目の第２電極１８を第３の側面５側に配置する例としたが、逆の配置であってもよい。
【００４０】
そして、第１の構成例に係る可変容量素子１ａでは、図６Ａ、及び図６Ｂに示すように、第１電極１５の各第１電極部１３と、その第１電極部１３に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極１８がｚ方向に重なる領域において容量部２０が形成される。容量部２０では、第１電極１５における第１電極部１３と第１電極部１３に対向する第２電極１８との間で容量値Ｃ１が得られる。そして、第１の構成例に係る可変容量素子１ａでは、第１電極１５の第１電極部１３と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部２０を構成する電極面積は第１電極１５と第２電極１８の重なり面積Ｓ１（＝ｘ２×ｙ１）とされる。
【００４１】
また、第１の構成例における可変容量素子１ａでは、同層に複数の第１電極１５と複数の第２電極１８とが構成され、さらに、一つの第１電極１５に対して一つ、又は二つの第２電極１８がｚ方向に重なるように構成される。これにより、同一面内において複数個の容量部２０が形成される。
【００４２】
［１−２ 第２の構成例］
次に、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子１ｂについて説明する。図７は、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子１ｂをｚ方向から透過してみたときの構成図である。また、図８Ａは、図７のＡ−Ａ線上に沿う断面構成であり、図８Ｂは、図７のＢ−Ｂ線上に沿う断面構成である。図７、図８Ａ、及び図８Ｂにおいて、図３、図６Ａ、及び図６Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００４３】
第２の構成例の可変容量素子１ｂでは、第１の構成例の可変容量素子１ａに比較し、第１電極１５が距離ｘ１だけｘ方向の第１の側面側にシフトして形成されている。このため、第２電極１８は、強誘電体層１２を挟んで、第１電極１５を構成する第２電極部１４とｚ方向に重なるように配置されている。
【００４４】
そして、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂでは、図８Ａ、図８Ｂに示すように、第１電極１５の各第２電極部１４と、その第２電極部１４に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極１８がｚ方向に重なる領域において容量部２１が形成される。容量部２１では、第１電極１５における第２電極部１４と第２電極部１４に対向する第２電極１８との間で容量値Ｃ２が得られる。そして、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂでは、第１電極１５の第２電極部１４と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部２１を構成する電極面積は第１電極１５と第２電極１８の重なり面積Ｓ２（＝ｘ２×ｙ２）とされる。
【００４５】
第１電極１５における第２電極部１４のｙ方向の幅は、第１電極部１３のｙ方向の幅よりも小さい。このため、第２の構成例における可変容量素子１ｂでは、各容量部２１を構成する電極面積（Ｓ２）は、第１の構成例における可変容量素子１ａの各容量部２０を構成する電極面積（Ｓ１）よりも小さい。これにより、第２の構成例における可変容量素子１ｂ全体の容量は、第１の構成例における可変容量素子１ａ全体の容量よりも小さくなる。
【００４６】
このように、本実施形態例の可変容量素子１では、第１電極１５、及び第２電極１８の形状は同じであっても、第２電極１８に対して相対的に移動することによって、容量値の異なる２種類の可変容量素子を構成することができる。
【００４７】
本実施形態例の第１の構成例及び第２の構成例で形成される可変容量素子１ａ、１ｂは、図２に示すように、誘電体層１２の内部に形成された第１電極１５及び第２電極１８により容量部が形成され、それらの容量部は直列接続される。そして、それらの容量部に、バイアス抵抗Ｒを介してＧＮＤと制御電圧＋Ｖを印加することで、それぞれの容量部に＋Ｖの制御電圧が加わる。一方、信号電圧（ＡＣ電圧）は、９個直列された容量部を経由するため、全体の容量は１／９になるが、制御電圧は、それぞれの容量部に個別に加わるため、小さい値でもよい。すなわち、本実施形態例の可変容量素子１では、容量値を小さくして、制御電圧を高くしない回路的な工夫がされている。なお、バイアス抵抗Ｒは、一般的に５００ＫΩ〜１ＭΩ程度である。
【００４８】
［可変容量素子の製造方法］
次に、本実施形態例の第１の構成例、及び第２の構成例に係る可変容量素子１ａ、１ｂの製造方法について説明する。図９Ａ〜図９Ｄは、本実施形態例に係る第１の構成例及び第２の構成例に係る可変容量素子１ａ、１ｂの製造工程図である。
【００４９】
まず、図９Ａに示すように、上述した強誘電体材料からなるシート部材（図９Ａでは２枚）を用意する。なお、このシート部材が上述した強誘電体層１２となり、一方は、上面に第１電極１５が形成される強誘電体層１２で、他方が、上面に第２電極１８が形成される強誘電体層１２である。
【００５０】
次に、例えばＰｄ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｎｉ等の金属微粉末をペースト化した導電ペーストを調整する。また、第１電極１５の形状が開口された第１のマスク３７と、第２電極１８の形状が開口された第２のマスク３８を準備する。そして、図９Ｂに示すように、第１のマスク３７を一方のシート部材（強誘電体層１２）上面の所定の位置に位置あわせして配置し、第２のマスク３８を他方のシート部材（強誘電体層１２）上面の所定の位置に位置あわせして配置する。
【００５１】
その後、図９Ｃに示すように、第１のマスク３７を介して一方のシート部材上部に導電ペーストを塗布（シルク印刷）し、第２のマスク３８を介して他方のシート部材上部に導電ペーストを塗布する。これにより、それぞれのマスクの開口部分においてシート部材上部に導電ペーストが塗布されるので、一方のシート部材上部には第１電極１５がパターン形成され、他方のシート部材上部に第２電極１８がパターン形成される。
【００５２】
そして、図９Ｄに示すように、第１のマスク３７、及び第２のマスク３８をそれぞれのシート部材上部から外すことにより、第１電極１５が形成された強誘電体層１２と、第２電極１８が形成された強誘電体層１２が形成される。
【００５３】
この製造方法において、第１の構成例における可変容量素子１ａを形成する場合には、シート部材を重ねたときに、第１電極１５の第１電極部１３の下層に第２電極１８が重なるように、第１のマスク３７及び第２のマスク３８をそれぞれのシート部材に位置あわせする。
【００５４】
一方、第２の構成例における可変容量素子１ｂを形成する場合には、シート部材を重ねたときに、第１電極１５の第２電極部１４の下層に第２電極１８が重なるように、第１のマスク３７と第２のマスク３８をそれぞれのシート部材に位置あわせする。すなわち、第２の構成例における可変容量素子１ｂを形成する場合には、第１電極１５の形成において、第１の構成例における可変容量素子１ａを形成する場合に比較し、第１のマスク３７をｘ方向の内部端子１６が形成された側に距離ｘ１だけずらしてシート部材上に配置する。
【００５５】
ここで、第１の構成例の可変容量素子１ａと第２の構成例の可変容量素子１ｂでは、それぞれの第１電極１５の内部端子１６はその長さが異なっている。このため、本実施形態例の製造方法では、マスクの位置を所定の距離だけ動かした場合にも、積層体２の側面に露出する内部端子１６が形成されるようにマスクの内部端子１６に対応する部分の開口が形成されている。
【００５６】
その後、第２電極１８（電極ペースト層）が塗布されたシート部材と、第１電極１５（電極ペースト層）が塗布されたシート部材とを、シート部材と電極ペースト層が交互になるように下から積層する。そして、必要に応じて、最上層の第１電極１５上部に電極ペースト層が形成されないシート部材を積層し、シート部材と導電ペースト層からなる積層体２を形成する。
【００５７】
次いで、その積層体２を加熱圧着する。加熱圧着した部材を還元雰囲気中で高温焼成してシート部材と導電ペースト層（第１電極１５、第２電極１８）を一体化させる。その後、積層体２の第１の側面３〜第４の側面６に第１外部端子８、９、及び第２外部端子１０、１１を形成することにより、第１の構成例、又は第２の構成例に係る可変容量素子１ａ、１ｂが完成される。
このように、本実施形態例の可変容量素子１では、電極製造時のマスク位置を異ならせることで、第１の構成例、及び第２の構成例で示した通り、容量の異なる可変容量素子を形成することができる。
【００５８】
本実施形態例の可変容量素子の製造方法は、上述のものに限られるものではない。例えば、薄膜キャパシタでは、電極はＰｔなどをＳｉなどの基板上にスパッタ法を用いて作成し不要な部分をエッチングにより除去し形成するが、不要な部分をエッチングするためのマスクの位置を下部電極と上部電極で相対的にシフトさせることで電極位置をシフトさせることが可能になる
【００５９】
［電極形状の設計概要］
本実施形態例では、同じ電極形状であっても、その形成位置を調整することで容量値の異なる可変容量素子１ａ、１ｂを構成できるようにするため、第１電極１５及び第２電極１８の寸法をある程度考慮する必要がある。以下に、本実施形態例の可変容量素子１の第１電極１５、第２電極１８の形状及び寸法の設計概要を説明する。
【００６０】
第１電極１５における第１電極部１３及び第２電極部１４のｘ方向の電極幅ｘ１は、第１電極１５と第２電極１８との製造時における意図しない位置ずれを考慮して、第２電極１８のｘ方向の電極幅ｘ２よりも所定の幅だけ広い構成とされるのが好ましい。これにより、図３でみると、第１電極１５のｘ方向の中心位置と、第２電極１８のｘ方向の中心位置を一致させた場合、重なり面積Ｓ１のｘ方向の両端にマージンＭ（（ｘ１−ｘ２）／２）（第２電極１８と重ならない領域）が形成される。このマージンＭは、第１電極１５と第２電極１８との間の合わせずれを吸収できる幅であることが好ましく、例えば、１０μｍ以上であることが好ましい。そして、製造上の制約も含めば、電極幅ｘ１は、５０μｍ以上であることが好ましく、より好適には、１００μｍ以上であることが好ましい。
【００６１】
このように、マージンＭが形成されることにより、例えば、第１電極１５が第２電極１８に対して所定の位置からｘ方向にずれてしまった場合、そのずれ量がマージンＭの幅よりも小さければ、第１電極１５と第２電極１８との重なり面積は変わらない。このため、一方向に電極位置をシフトさせるのみで所望の容量値を有する可変容量素子を形成することができるため、異なる容量値を有する可変容量素子の形成が容易となる。また、第１の構成例と第２の構成例とでは、第１電極１５の位置が、第１電極部１３及び第２電極部１４のｘ方向の電極幅ｘ１だけ異なる。この電極幅ｘ１は、マージンＭに比較して十分大きく、意図的にマスク位置を異ならせることでずらすことができる幅である。したがって、本実施形態例の可変容量素子１では、微少な合わせずれ程度では第１電極１５と第２電極１８の重なり面積は変わらず、意図した電極位置の移動によってのみ、第１電極１５と第２電極１８の重なる面積を変えることができる。
【００６２】
また、本実施形態例では、第１電極１５を構成する第１電極部１３と第２電極部１４のｙ方向の幅の違いにより第１の構成例における可変容量素子１ａと第２の構成例における可変容量素子１ｂの容量値を変えることができる。したがって、電極幅ｙ１と電極幅ｙ２とを、例えば、ｙ１：ｙ２＝１：０．８の関係となるような電極幅とすることにより、第１の構成例の可変容量素子１ａの容量値と、第２の構成例の可変容量素子１ｂの容量値との比を１：０．８に設定することができる。ただし、電極幅ｙ１と電極幅ｙ２は異なる幅であればよく、種々の設定が可能である。
【００６３】
また、第２電極１８のｙ方向の電極幅ｙ３は、第１電極１５のｙ方向の最大の電極幅、すなわち、第１電極部１３のｙ方向の電極幅ｙ１よりも大きければよい。本実施形態例では、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極１８は、第４の側面６の第２外部端子１１に接続されるため、積層体２の側面に露出する長さに形成される必要がある。また、その他の第２電極１８は、それぞれ、２つの第１電極１５に跨って形成されるため、ｙ方向の電極幅ｙ３は隣接する２つの第１電極を含むｙ方向の幅よりも大きく形成される必要がある。
【００６４】
そして、本実施形態例では、第２電極１８が長方形状とされ、その長軸方向（ｙ方向）が第１電極１５の長軸方向（ｘ方向）に直交するように配置されている。このため、合わせずれにより、第２電極１８と第１電極１５とが所定の位置からｙ方向にずれてしまった場合にも、第２電極１８と第１電極１５との重なり面積は変化しない。これにより、ｙ方向の位置ずれによって容量値が変化しない。
【００６５】
また、本実施形態例では、第１の構成例に係る可変容量素子１ａと第２の構成例に係る可変容量素子１ｂとで、第１電極１５の形成位置をｘ方向に所定の量だけシフトする必要がある。このシフト量は、デバイスのｘ方向の長さと、デバイスサイズで制約される外部端子の長さによる制約を受ける。例えば、シフト量を積層体２の第２の側面４に形成される第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも大きくすると、第２の側面４に最隣接する第１電極１５において、その内部端子１７と第１外部端子９とを接続できなくなってしまうことがある。このため、本実施形態例の可変容量素子１では、第１電極１５のシフト量を積層体２の第２の側面４に形成される第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも小さくしなければならない制約がある。第２の側面４に最隣接する第１電極１５の内部端子１７のｘ方向の幅ｘ３を第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも大きくすることで、この制約を無くすことも可能である。しかしながら、電極作製の容易性、マスクシフトの容易性から、第１電極１５のシフト量は第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも小さくすることが好ましい。なお、積層体２のｙ方向の幅が１．０ｍｍで、ｘ方向の幅が０．５ｍの小型サイズの可変容量素子の場合を考えると、第２の側面４に形成される第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４は２００〜３００ｍｍである。このため、第１電極１５のシフト量は１００〜２００ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００６６】
［比較例］
次に、比較例に係る可変容量素子を示す。図１０は、比較例に係る可変容量素子１００をｚ方向から透過してみたときの構成図である。比較例に係る可変容量素子１００の外観は、図１に示した本実施形態例の可変容量素子１と同様とし、図示を省略する。図１０において、図３に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６７】
比較例に係る可変容量素子１００は、第１電極１０１の形状が本実施形態例の可変容量素子１と異なる例である。
図１０に示すように、比較例に係る可変容量素子１００では、複数（図１０では５つ）の第１電極１０１が積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側にかけて、所定の距離ずつ離間して形成されている。第１電極１０１のそれぞれは、ｙ方向の電極幅がｙ４、ｘ方向の電極幅がｘ５（＞ｘ２）の長方形状に形成されている。
【００６８】
そして、５つの第１電極１０１のうち、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極１０１は、内部端子１７を介して第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続さる。残りの第１電極１０１は、内部端子１６を介して積層体２の第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続される。
【００６９】
比較例に係る可変容量素子１００では、第２電極１８は、１つの第１電極１０１に交差するか、若しくは、隣接する２つの第１電極１０１に跨るように交差して配置されている。そして、第１電極１０１と第２電極１８とがｚ方向に重なる領域において容量部が形成される。容量部を構成する第１電極１０１及び第２電極１８の電極面積は、第１電極１０１と第２電極１８とのｚ方向の重なり面積Ｓ３（＝ｘ２×ｙ４）とされる。
【００７０】
比較例における可変容量素子１００では、図１０の波線で示すように、例えば第１電極１０１がΔｘだけｘ方向に移動した場合にも、第２電極１８と第１電極１０１との重なり面積Ｓ４は変わらない。このため、ｚ方向に重なる第１電極１０１と第２電極１８とその間に形成される強誘電体層１２で形成される容量部の容量値は変化しない。比較例の可変容量素子１００において、その容量値を変化させたい場合には、積層される電極の積層数を変化させたり電極形状を変えたりする必要がある。電極形状を変化させるには、異なるマスクを用いて電極を形成する必要がありコストがかかり、また、一層当たりの容量が大きい場合には、積層数を大きくして容量値を変える場合、容量値を大きく変化させることができても小さくすることはできない。
【００７１】
一方、本実施形態例の可変容量素子１（１ａ、１ｂ）では、第１電極１５が、２つ以上の電極幅を有して構成されている。このため、強誘電体層１２表面に第１電極１５を形成するときのマスク位置を一方向（この場合ｘ方向）に所定の量だけ移動させることで、第２電極１８と第１電極１５の重なり面積を容易に変えることができる。これにより、積層数が同じでありながら、違った容量の可変容量素子１（１ａ、１ｂ）を得ることができる。そして、この場合、電極を形成するためのマスクを変更する必要がなく、製造プロセスの大きな変更も不要なため、高品質で低価格な可変容量素子１（１ａ、１ｂ）を得ることができる。
【００７２】
本実施形態例では、第１電極１５の位置をｘ方向に移動して形成することで、容量値の異なる可変容量素子１（１ａ、１ｂ）を構成する例とした。しかしながら、本発明は、これに限られるものではなく、第２電極１８の位置をｘ方向に移動して形成することによっても、容量値の異なる可変容量素子を形成することができる。すなわち、第１電極１５と第２電極１８とが相対的に所定の量だけシフトするように第１電極１５及び第２電極１８を形成すれば容量値の異なる可変容量素子を形成できる。また、本実施形態例では、一方の電極を一方向に所定の量だけずらして形成することで容量を変えることができるため、位置決めが容易である。このような構成は、特に、ｐＦオーダーの容量値を有する可変容量素子において容量値を微小変化させるのに有効である。
【００７３】
また、本実施形態例では、強誘電体層１２を挟んで複数対の第１電極１５と第２電極１８がｚ方向に重なるように構成することによって、同層で複数の容量部を構成する例としたが、１対の第１電極１５と第２電極１８とにより容量部を構成する例としてもよい。さらに、本実施形態例では、第１電極１５と第２電極１８とを強誘電体層１２を挟んで複数層積層する構成としてもよい。例えば、３層の第１電極１５と３層の第２電極１８を交互に積層させることによって、５層の容量部を形成することができる。第１の構成例に係る可変容量素子１ａにおいて１層分の容量値Ｃ１が９ｐＦである場合は、５層の容量部で構成される容量値は４５ｐＦとなる。また、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂにおいて１層分の容量値Ｃ２が８ｐＦである場合は、５層の容量部で構成される容量値は４０ｐＦとなる。
【００７４】
［１−３ 第３の構成例］
以下に、第３の構成例として、第１の構成例に係る可変容量素子１ａと第２の構成例に係る可変容量素子１ｂとを複数層ずつ積層して形成した可変容量素子を示す。図１１は、第３の構成例に係る可変容量素子１ｃの断面構成を示す図である。図１１において、図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａ、及び図８Ｂに対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００７５】
図１１では、簡単のため、同一層内に形成される第１電極１５、及び第２電極１８をそれぞれ一つずつ図示する。
図１１に示すように、第３の構成例に係る可変容量素子１ｃは、３層の第２電極１８と３層の第１電極１５とが交互に積層された構成とされている。そして、３層の第１電極１５のうち、下層の第１電極１５と、上層の第１電極１５は、対向する第２電極１８に対して、第１の構成例に係る可変容量素子１ａの第１電極１５の位置と同様になるように形成されている。一方、３層の第１電極１５のうち、真ん中の第１電極１５は、対向する第２電極１８に対して第２の構成例に係る可変容量素子１ｂの第１電極１５の位置と同様になるように形成されている。
【００７６】
すなわち、第３の構成例に係る可変容量素子１ｃでは、真ん中の第１電極１５が、他の２つの第１電極１５に比較してｘ方向に電極幅ｘ１分だけずらして形成されている。これにより、下層の第１電極１５とそれに対向する第２電極１８とで第１の構成例に示した可変容量素子１ａが２層形成される。また、真ん中の第１電極１５とそれに対向する第２電極１８とで第２の構成例に示した可変容量素子１ｂが２層形成される。また、上層の第１電極１５とそれに対向する第２電極１８とで第１の構成に示した可変容量素子１ｂが２層形成される。
【００７７】
以上の構成では、例えば、第１の構成例に係る可変容量素子１ａの容量値Ｃ１を９ｐＦ、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂの容量値Ｃ２を８ｐＦとすると、全体の容量値が、３×９＋８×２＝４３ｐＦとなる。このように、第２電極１８と第１電極１５とを交互に複数層形成した可変容量素子１ｃにおいて、形成位置を異ならせた複数の第１電極１５を用いることによって層毎に容量値を異ならせることができる。そして、積層数や、第１の構成例に係る可変容量素子１ａを構成する層の数や、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂを構成する層の数を自由に設計することができるため、種々の容量値を有する可変容量素子を構成することができる。
【００７８】
〈２．第２の実施形態：可変容量素子〉
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態例の可変容量素子の外観は、図１と同様であるから図示を省略する。本実施形態例の可変容量素子は、容量部を構成する電極形状を変えることなく、その形成位置を異ならせることによって、容量値の異なる複数の構成を取り得る。以下に、第１の構成例、第２の構成例について順に説明する。
【００７９】
［２−１ 第１の構成例］
図１２は、本実施形態例の第１の構成例に係る可変容量素子２２ａをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１２において、図３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８０】
第１電極２３は、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に複数（図１２では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。各第１電極２３は、積層体２の第１の側面３を構成するｙ方向の辺から時計回りに約４５°回転した第１方向に延在して形成されている。また、各第１電極２３は、第１電極部２５と、第２電極部２４とが第１方向に交互に接続された構成とされている。第１電極部２５は、第１方向の電極幅がｗ１、第１方向に直行する第２方向の電極幅がｗ２とされた長方形状とされ、第２電極部２４は、第１方向の電極幅がｗ１、第２方向の電極幅がｗ３とされた長方形状とされている。図１２では、積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極２３は、第１電極部２５と第２電極部２４とが交互に４つ接続された構成とされている。また、第２の側面４側に最隣接する第１電極１５は、第１電極部２５と第２電極部２４が接続された構成とされている。
【００８１】
以上のように、第１電極２３が第２方向の電極幅が異なる第１電極部２５と第２電極部２４とによって構成されることにより、それぞれの第１電極２３は第１方向に２つの電極幅を有する構成とされる。また、本実施形態例では、第１電極２３の各第１電極部２５の位置はｙ方向に水平とされ、各第２電極部２４の位置はｙ方向に水平とされている。
【００８２】
積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極２３のそれぞれは、積層体２の第１の側面３に露出するように第１電極２３と同層に形成された内部端子１６に接続されている。そして、この内部端子１６は、第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続されている。また、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極２３は、積層体２の第２の側面４に露出するように第１電極２３と同層に形成された内部端子１７に接続されている。そして、この内部端子１７は、積層体２の第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続されている。
【００８３】
第２電極２６は、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の下面に複数（図１２では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。第２電極２６は、第１方向の電極幅がｗ４（＜ｗ１）とされ、第２方向の電極幅がｗ５（＞ｗ２）とされた長方形状とされ、第２方向に延在して形成されている。
【００８４】
そして、第２電極２６は、１つの第１電極２３に直交するか、若しくはｙ方向に隣接する２つの第１電極２３に跨って交差するように形成されており、第１電極２３の第１電極部２５と第２電極２６がｚ方向に重なるように配置されている。
積層体２の第２の側面４に近い側の４つの第２電極２６は、積層体２の第１の側面３に対向する第３の側面５に露出するように第２電極２６と同層に形成されたそれぞれの内部端子１９に接続されている。そして、この内部端子１９は、積層体２の第３の側面５に形成された第２外部端子１０に接続されている。また、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極２６は、第４の側面６に露出するように形成されている。そして、この第２電極２６は、積層体２の第４の側面６に形成された第２外部端子１１に接続されている。
【００８５】
以上により、第１の構成例に係る可変容量素子２２ａでは、図１２に示すように、第１電極２３の各第１電極部２５と、その第１電極部２５に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極２６がｚ方向に重なる領域において容量部が形成される。また、図１２の可変容量素子２２ａでは、複数の第１電極２３と複数の第２電極２６とが構成され、さらに、一つの第１電極２３に対して一つ、又は二つの第２電極２６がｚ方向に重なるように構成される。これにより、同一面内において複数個の容量部が形成される。そして、第１の構成例に係る可変容量素子２２ａでは、第１電極２３の第１電極部２５と第２電極２６がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部を構成する電極面積は第１電極２３と第２電極２６の重なり面積Ｓ４（＝ｗ２×ｗ４）とされる。
【００８６】
［２−２ 第２の構成例］
次に、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子について説明する。図１３は、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子２２ｂをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１３において、図１２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８７】
第２の構成例の可変容量素子２２ｂでは、第１の構成例の可変容量素子２２ａに比較し、第１電極２３が図１３に示すように距離ｘ６だけｘ方向の第３の側面側にシフトして形成されている。距離ｘ６は、第１電極２３の第２電極部２４と第２電極２６がｚ方向に重なる配置となる距離である。このため、第２電極２６は、強誘電体層１２を挟んで、第１電極２３を構成する第２電極部２４とｚ方向に重なるように配置されている。
【００８８】
以上により、第２の構成例に係る可変容量素子２２ｂでは、強誘電体層１２を挟んでｚ方向に対向する第１電極２３の各第２電極部２４と、第２電極２６とで容量部が形成される。そして、第２の構成例に係る可変容量素子２２ｂでは、第１電極２３の第２電極部２４と第２電極２６がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部を構成する電極面積は第１電極２３と第２電極２６の重なり面積Ｓ５（＝ｗ３×ｗ４）とされる。
【００８９】
第１電極２３における第２電極部２４の第２方向の電極幅ｗ３は、第１電極部２５の第２方向の電極幅ｗ２よりも小さい。このため、第２の構成例における可変容量素子２２ｂでは、各容量部を構成する電極面積は、第１の構成例における可変容量素子２２ａの各容量部を構成する電極面積よりも小さい。これにより、第２の構成例における可変容量素子２２ａ全体の容量は、第１の構成例における可変容量素子２２ｂ全体の容量よりも小さくなる。
【００９０】
このように、本実施形態例では、第１電極２３、及び第２電極２６の形状は同じであっても、第１電極２３の形成位置をずらすことによって、容量値の異なる２種類の可変容量素子２２ａ、２２ｂを構成することができる。
【００９１】
本実施形態例の可変容量素子２２ａ、２２ｂも、第１の実施形態と同様にして形成することができる。したがって、本実施形態例においても、電極形成時に用いるマスクを第１の構成例における可変容量素子２２ａを形成する場合と、第２の構成例における可変容量素子２２ｂを形成する場合とで変える必要がない。第１の構成例の可変容量素子２２ａを形成する場合には、ｚ方向に第２電極２６と第１電極２３の第１電極部２５が積層するような位置関係となるように、各電極を強誘電体層１２上にパターン形成すればよい。また、第２の構成例の可変容量素子２２ｂを形成する場合には、ｚ方向に第２電極２６と第２電極部２４が積層するような位置関係となるように、各電極を強誘電体層１２上にパターン形成すればよい。
【００９２】
また、本実施形態例においても、同じ電極形状であってもその形成位置を調整することで容量値の異なる可変容量素子２２ａ、２２ｂを形成できるようにするため、第１電極２３及び第２電極２６の寸法をある程度考慮する必要がある。以下に、本実施形態例の可変容量素子２２ａ、２２ｂの第１電極２３、第２電極２６の形状及び寸法の設計概要を説明する。
【００９３】
第１電極２３の第１電極部２５及び第２電極２６の第１方向の電極幅ｗ１は、第１電極２３と第２電極２６との製造時における意図しない位置ずれを考慮して、第２電極２６の第１方向の電極幅ｗ４よりも所定の幅だけ広い構成とされるのが好ましい。これにより、図１２でみると、第１電極部２５の第１方向の中心位置と、第２電極２６の第１方向の中心位置を一致させた場合、重なり面積Ｓ４の第１方向の両端にマージンＭ（（ｗ１−ｗ２）／２）（第２電極２６と重ならない領域）が形成される。このマージンＭは、第１電極２３と第２電極２６との間の合わせずれを吸収できる幅であることが好ましく、例えば、１０μｍ以上であることが好ましい。そして、製造上の制約も含めば、電極幅ｗ１は、５０μｍ以上であることが好ましく、より好適には、１００μｍ以上であることが好ましい。
【００９４】
このように、マージンＭが形成されることにより、例えば、第１電極２３が第２電極２６に対して所定の位置から第１方向にずれてしまった場合、そのずれ量がマージンＭの幅よりも小さければ、第１電極２３と第２電極２６との重なり面積は変わらない。このため、所望の容量値を有する可変容量素子を形成することが容易となる。また、第１の構成例と第２の構成例とでは、図１３に示すように、第１電極２３の位置が、第１電極部２５及び第２電極部２４のｘ方向の電極幅ｘ６だけ異なる。この電極幅ｘ６は、マージンＭに比較して十分大きく、意図的にマスク位置を異ならせることでずらすことができる幅である。したがって、本実施形態例では、微少な合わせずれ程度では第１電極２３と第２電極２６の重なり面積は変わらず、意図した電極位置の移動によってのみ、第１電極２３と第２電極２６の重なる面積を変えることができる。
【００９５】
また、第１電極２３の第１電極部２５の第１方向の電極幅と、第２電極部２４の第２方向の電極幅の違いによって、第１の構成例の可変容量素子２２ａと、第２の構成例の可変容量素子２２ｂとで容量値を異ならせることができる。したがって、電極幅ｗ２と電極幅ｗ３とを、例えば、ｗ２：ｗ３＝１：０．８の関係となるような電極幅とすることにより、第１の構成例の可変容量素子２２ａの容量値と、第２の構成例の可変容量素子２２ｂの容量値との比を１：０．８に設定することができる。ただし、電極幅ｗ２と電極幅ｗ３は異なる幅であればよく、種々の設定が可能である。
【００９６】
また、第２電極２６の第２方向の電極幅ｗ５は、第１電極２３の第１方向の最大の電極幅ｗ２、すなわち、第１電極部２５の第１方向の電極幅ｗ２よりも大きければよい。本実施形態例では、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極２６は、第４の側面６の第２外部端子１１に接続されるため、積層体２の第４の側面６に露出する長さに形成される必要がある。また、その他の第２電極２６は、それぞれ、２つの第１電極２３に跨って形成されるため、第２方向の電極幅ｗ５は隣接する２つの第１電極２３を含む第２方向の幅よりも大きく形成される必要がある。
【００９７】
そして、本実施形態例では、第２電極２６が長方形状とされ、その長軸方向（第２方向）が第１電極２３の長軸方向（第１方向）に直交するように配置されている。このため、合わせずれにより、第２電極２６と第１電極２３とが所定の位置から相対的に第２方向にずれてしまった場合にも、第２電極２６と第１電極２３との重なり面積は変化しない。これにより、第２方向の位置ずれによって容量値が変化しない。
その他、第１の実施形態に係る可変容量素子１（１ａ、１ｂ）の電極構成と同様にして各電極の寸法を設計すればよい。
【００９８】
本実施形態例では、第１電極２３を強誘電体層１２上面に斜め配置し、第２電極２６を第１電極２３に直交するように強誘電体層１２下面に斜め配置する。これにより、第１の実施形態に係る可変容量素子１（１ａ、１ｂ）に比較し、第２電極２６の内部端子１９を短く構成することができる。これにより、電極抵抗を低くすることができる。また、本実施形態例においても、第１の実施形態例に係る第３の構成例のような構成とすることもできる。
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
ところで、第１及び第２の実施形態では、第１電極を長軸方向に２つの電極幅を有するように形成し、その幅方向に交差する第２電極を配置することで、第１電極と第２電極の重なり面積を変更可能な構成としている。本発明はこれに限られるものではなく、例えば、第１電極をその長軸方向に２つ以上の電極幅を有するように形成する例としてもよい。この場合には、同じ電極形状で、容量値の異なる２種類以上の可変容量素子を形成することが可能となる。
【０１００】
また、第２電極についても、複数の電極幅を有する形状としてもよく、この場合は、第１電極及び第２電極の形成位置を、ｘ方向、ｙ方向に相対的に移動することで種々の構成が可能となる。また、第１電極の複数の電極幅と、第２電極の複数の電極幅を全て違う幅とすることで、容量値の異なる可変容量素子を、第１電極の電極幅の数と第２電極の電極幅の数を掛け合わせた数だけ形成することができる。
【０１０１】
〈３．第３の実施形態：可変容量素子〉
次に、本発明の第３の実施形態に係る可変容量素子について説明する。本実施形態例の可変容量素子の外観は、図１と同様であるから図示を省略する。本実施形態例の可変容量素子は、容量部を構成する電極形状を変えることなく、その形成位置を異ならせることによって、容量値の異なる複数の構成を取り得る。以下に、第１の構成例、第２の構成例について順に説明する。
【０１０２】
［３−１ 第１の構成例］
図１４は、本実施形態例の第１の構成例に係る可変容量素子３０ａをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１４において、図３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１０３】
第１電極３１は、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に複数（図１４では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。各第１電極３１は、積層体２の第１の側面３側に幅広の底辺を有し、第３の側面５側に幅狭の上辺を有し、ｘ方向の幅がｘ６の（＞ｘ２）台形形状の電極部３２で構成されている。すなわち、第１電極３１を構成する電極部３２では、積層体２の第１の側面３側から第３の側面５側に向けて連続的に幅狭になっている。積層体２の第４の側面６側から４つの第１電極３１は、２つの電極部３２がｘ方向に接続して形成された構成とされており、第２の側面４に最隣接する第１電極３１は、１つの電極部３２のみで構成されている。
【０１０４】
積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極３１のそれぞれは、積層体２の第１の側面３に露出するように第１電極３１と同層に形成された内部端子１６に接続されている。そして、この内部端子１６は、第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続されている。また、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極３１は、積層体２の第２の側面４に露出するように第１電極と同層に形成された内部端子１７に接続されている。そして、この内部端子１７は、積層体２の第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続されている。
【０１０５】
第２電極１８は、第１の実施形態における第２電極１８と同形状とされ、１つの第１電極３１に直交するか、若しくは、ｙ方向に隣接する２つの第１電極３１に跨って直交するように形成されている。また、第１の構成例に係る可変容量素子３０ａでは、第１電極３１と第２電極１８は、第１電極３１の幅広側の領域に第２電極１８がｚ方向に重なるように配置されている。
【０１０６】
以上により、第１の構成例に係る可変容量素子３０ａでは、図１４に示すように、第１電極３１と、その第１電極３１に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極１８がｚ方向に重なる領域において容量部が形成される。また、図１４の可変容量素子３０ａでは、複数の第１電極３１と複数の第２電極１８とが構成され、さらに、一つの第１電極３１に対して一つ、又は二つの第２電極１８がｚ方向に重なるように構成される。これにより、同一面内において複数個の容量部が形成される。そして、第１の構成例に係る可変容量素子３０ａでは、第１電極３１の電極部３２の幅広側において第１電極３１と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされ、各容量部を構成する電極面積は第１電極３１と第２電極１８の重なり面積Ｓ６とされる。
【０１０７】
［３−２ 第２の構成例］
次に、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子について説明する。図１５は、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子３０ｂをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１５において、図１４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１０８】
第２の構成例の可変容量素子３０ｂでは、第１の構成例の可変容量素子３０ａに比較し、第１電極３１が距離Δｘ（＜ｘ２）だけｘ方向の第３の側面５側にシフトして形成されている。このため、第２電極１８は、強誘電体層１２を挟んで、第１電極３１の幅狭側とｚ方向に重なるように配置されている。ところで、距離Δｘは、第１電極３１を構成する電極部３２と第２電極１８とがｚ方向に重なる範囲内とする。すなわち、Δｘは少なくともとも電極部３２のｘ方向の長さｘ６から第２電極１８のｘ方向の長さｘ２を差し引いた長さよりも小さい値とされる。
【０１０９】
以上により、第２の構成例に係る可変容量素子３０ｂでは、強誘電体層１２を挟んでｚ方向に対向する第１電極３１における電極部３２の幅狭側と、第２電極１８とで容量部が形成される。そして、第２の構成例に係る可変容量素子３０ｂでは、第１電極３１の電極部３２の幅狭側において第１電極３１と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされ、各容量部を構成する電極面積は第１電極３１と第２電極１８の重なり面積Ｓ７とされる。
【０１１０】
第２の構成例では、第１電極３１の電極部３２の幅狭側において、第１電極３１と第２電極１８とが重なる構成とされる。このため、第２の構成例における可変容量素子３０ｂでは、各容量部を構成する電極面積は、第１の構成例における可変容量素子３０ａの各容量部を構成する電極面積よりも小さい。これにより、第２の構成例における可変容量素子３０ｂ全体の容量は、第１の構成例における可変容量素子３０ａ全体の容量よりも小さくなる。
【０１１１】
このように、本実施形態例では、第１電極３１、及び第２電極１８の形状は同じであっても、第１電極３１の形成位置をずらすことによって、容量値の異なる２種類の可変容量素子３０ａ、３０ｂを構成することができる。
【０１１２】
本実施形態例の可変容量素子３０ａ、３０ｂは、第１の実施形態と同様にして形成することができる。したがって、本実施形態例においても、電極形成時に用いるマスクを第１の構成例における可変容量素子３０ａを形成する場合と、第２の構成例における可変容量素子３０ｂを形成する場合とで変える必要がない。第１の構成例の可変容量素子３０ａを形成する場合には、ｚ方向に第２電極１８と第１電極３１の電極部３２の幅広側が積層するような位置関係となるように、各電極をシート上に形成すればよい。また、第２の構成例の可変容量素子３０ｂを形成する場合には、ｚ方向に第２電極１８と第１電極３１の電極部３２の幅狭部が積層するような位置関係となるように、各電極をシート上に形成すればよい。
【０１１３】
本実施形態例では、第１電極３１を台形形状（テーパー形状）とし、第１電極３１の電極幅が変化する方向に第１電極３１と第２電極１８との重なり位置をシフトすることにより、重なり面積は連続的に変化する。これにより、電極形状を変えることなく、重なり位置を変えることにより、容量値が微少に異なる可変容量素子を形成することができる。
【０１１４】
また、本実施形態例でも、第１電極３１の長軸方向と第２電極１８の長軸方向とが交差する。このため、第１電極３１と第２電極１８とがｙ方向に相対的に位置ずれした場合には、容量値の変化はなく、第１電極３１と第２電極１８とをｘ方向に相対的にシフトした場合にのみ容量値が変化する。これにより、ｘ方向における第１電極３１と第２電極１８との相対的な位置関係を変更することでのみ容量値の異なる可変容量素子３０ａ、３０ｂを形成することができ、設計が容易となる。
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
上記第１の実施形態〜第３の実施形態では、静電容量素子として可変容量素子を例に挙げ説明したが、本発明はこれに限定されない。上記第１の実施形態〜第３の実施形態で説明した第１電極及び第２電極の構成は、入力信号の種類及びその信号レベルに関係なく容量がほとんど変化しない静電容量素子（以下、定容量素子という）に対しても同様に適用可能である。
【０１１６】
ただし、この場合、誘電体層は、比誘電率の低い常誘電体材料で形成される。常誘電体材料としては、例えば、紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ポリスチレン、ＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＭｇＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等を用いることができる。なお、このような定容量素子は、上記第１の実施形態の可変容量素子と同様にして作製することができる。上述した可変容量素子では、全ての外部端子をＤＣ端子として用いたが、定容量素子を構成する場合にはＤＣ端子が不要であることが明らかであり、ＡＣ端子のみの２端子品とすることもできる。
【０１１７】
図１６に、実際の回路上における可変容量素子周辺の回路構成例を示す。
実際の回路上では、可変容量素子１の一方の端子を、バイアス除去用コンデンサ６１を介して交流信号の一方の入出力端子６３に接続するとともに、電流制限抵抗６２を介して制御電圧の入力端子６４に接続する。また、可変容量素子５０の他方の端子を、交流信号の他方の入出力端子６５に接続するとともに、制御電圧の出力端子６６に接続する。
【０１１８】
このような可変容量素子１の回路構成では、信号電流（交流信号）は、バイアス除去用コンデンサ６１及び可変容量素子１を流れ、制御電流（直流バイアス電流）は、電流制限抵抗６２を介して可変容量素子１のみを流れる。この際、制御電圧を変化させることにより、可変容量素子１の容量Ｃｖが変化し、その結果、信号電流も変化する。
【０１１９】
［可変容量素子の構成］
そこで、次に、可変容量素子１と、バイアス除去用コンデンサ６１とを一体化した例を説明する。図１７に、可変容量素子１と、バイアス除去用コンデンサ６１とを一体化した素子の構成例を示す。なお、図１７において、第１の実施形態（図３）と同様の構成には同じ符号を付して示す。
【０１２０】
可変容量素子１は、強誘電体層１２と、強誘電体層１２を挟み込むように対向して形成された可変容量素子１用の第１電極１５及び第２電極１８とを備える。さらに、可変容量素子１は、強誘電体層１２を挟み込むように対向して形成されたバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３及び第２電極５４を備える。
【０１２１】
可変容量素子１用の第１電極１５及びバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３は、強誘電体層１２の上面５１ａに、所定間隔離れて形成される。また、可変容量素子１用の第２電極１８及びバイアス除去用コンデンサ６１の第２電極５４は、強誘電体層５１の下面５１ｂに、所定間隔離れて形成される。すなわち、本実施形態では、可変容量素子１及びバイアス除去用コンデンサ６１の誘電体層を共通にする。
【０１２２】
また、可変容量素子１用の第１電極１５とバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３とはリード線５５等で接続される。なお、可変容量素子１用の第１電極１５とバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３とを接続するための所定の電線パターンを強誘電体層１２の上面５１ａに形成して両者を接続してもよい。
【０１２３】
可変容量素子１用の第１電極１５及びバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３は、リード線５６により、電流制限抵抗６２を介して制御電圧の入力端子６４に接続される（図１６及び１７参照）。可変容量素子１用の第２電極１８は、リード線５７により、交流信号の他方の入出力端子６５及び制御電圧の出力端子６６に接続される。そして、バイアス除去用コンデンサ６１の第２電極５４は、リード線５８により、交流信号の一方の入出力端子６３に接続される。このように接続することにより、図１６の回路構成と同様に、信号電流（交流信号）がバイアス除去用コンデンサ６１及び可変容量素子１を流れ、制御電流（直流バイアス電流）は、電流制限抵抗６２を介して可変容量素子１のみを流れる。
【０１２４】
なお、可変容量素子１用の第１電極１５及び第２電極１８は、上記第２及び第３の実施形態の可変容量素子で用いた第１電極及び第２電極と同様の形状でも構成することができる。一方、バイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３及び第２電極５４は、従来のコンデンサと同様の形状で形成することができる。
【０１２５】
このように、可変容量素子１と、バイアス除去用コンデンサ６１とを一体化することにより、本発明の可変容量素子を適用する装置の寸法を小さくすることができる。また、部品点数を減らすことができるので、装置のコストを低減することができる。
【０１２６】
〈４．第４の実施形態：共振回路〉
第４の実施形態では、上述した本発明の静電容量素子を備える非接触受信装置の構成例を説明する。
【０１２７】
［非接触受信装置の構成］
本実施形態では、非接触受信装置として、非接触ＩＣカードを例に挙げ説明する。図１８に、本実施形態の非接触ＩＣカードの受信系（復調系）回路部のブロック構成を示す。なお、図１８では、説明を簡略するために、信号の送信系（変調系）回路部は省略し
ている。送信系回路部の構成は、従来の非接触ＩＣカード等と同様に構成することができる。
【０１２８】
非接触ＩＣカード２６０は、受信部２６１（アンテナ）と、整流部２６２と、信号処理部２６３とを備える。
【０１２９】
受信部２６１は、共振コイル２６４及び共振コンデンサ２６５からなる共振回路を備え、非接触ＩＣカード２６０のリーダライター（不図示）から送信される信号をこの共振回路で受信する。なお、図１８では、共振コイル２６４をそのインダクタンス成分２６４ａ（Ｌ）と抵抗成分２６４ｂ（ｒ：数オーム程度）とに分けて図示している。また、受信部２６１は、共振コンデンサ２６５内の後述する可変容量素子２６７の制御電源２７０と、可変容量素子２６７及び制御電源２７０間に設けられた２つの電流制限抵抗２７１及び２７２とを備える。
【０１３０】
共振コンデンサ２６５は、容量Ｃｏの定容量コンデンサ２６６と、可変容量素子２６７と、可変容量素子２６７の両端子にそれぞれ接続された２つのバイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９とで構成される。そして、定容量コンデンサ２６６と、可変容量素子２６７並びに２つのバイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９からなる直列回路とは、共振コイル２６４に並列接続される。
【０１３１】
定容量コンデンサ２６６は、上述した種々の実施形態及び種々の変形例で説明した電極及び外部端子の構成を有する２端子タイプの定容量コンデンサ（定容量素子）のいずれかで構成される。定容量コンデンサ２６６を構成する誘電体層は、第１の実施形態で説明した比誘電率の低い誘電体材料（常誘電体材料）で形成されており、入力信号の種類（交流または直流）及びその信号レベルに関係なく、その容量はほとんど変化しない。
【０１３２】
なお、実際の回路上では、共振コイル２６４のインダクタンス成分Ｌのばらつきや信号処理部２６３内の集積回路の入力端子の寄生容量などによる受信部２６１の容量変動（数ｐＦ程度）が存在し、その変動量は非接触ＩＣカード２６０毎に異なる。それゆえ、本実施形態では、これらの影響を抑制（補正）するために、定容量コンデンサ２６６内の内部電極の電極パターンをトリミングして容量Ｃｏを適宜調整する。
【０１３３】
可変容量素子２６７もまた、上述した種々の実施形態で説明した２端子タイプの可変容量素子のいずれかで構成される。なお、可変容量素子２６７を構成する誘電体層は、第１の実施形態で説明した比誘電率の大きな強誘電体材料で形成される。なお、本発明はこれに限定されず、可変容量素子２６７を４端子タイプの可変容量素子で構成してもよい。
【０１３４】
また、可変容量素子２６７は、電流制限抵抗２７１及び２７２を介して制御電源２７０に接続される。そして、可変容量素子２６７の容量Ｃｖは、制御電源２７０から印加される制御電圧に応じて変化する。
【０１３５】
なお、バイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９、並びに、電流制限抵抗２７１及び２７２は、制御電源から流れる直流バイアス電流（制御電流）と、受信信号電流との干渉による影響を抑制するために設けられる。具体的には、バイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９は、信号回路の保護及び／又は分離のために設けられ、電流制限抵抗２７１及び２７２は、制御回路の保護及び／又は分離のために設けられる。
【０１３６】
整流部２６２は、整流用ダイオード２７３と整流用コンデンサ２７４とからなる半波整流回路で構成され、受信部２６１で受信した交流電圧を直流電圧に整流して出力する。
【０１３７】
信号処理部２６３は、主に半導体素子の集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration
）で構成され、受信部２６１で受信した交流信号を復調する。信号処理部２６３内のＬＳＩは整流部２６２から供給される直流電圧により駆動される。なお、ＬＳＩとしては、従来の非接触ＩＣカードと同様のものを用いることができる。
【０１３８】
本実施形態の非接触ＩＣカード２６０において、可変容量素子２６７は、過大な受信信号により耐電圧性の低い半導体素子からなる制御回路が破壊されないようにするために用いられる。具体的には、受信信号が過大な場合に、制御電圧により可変容量素子２６７の容量Ｃｖを小さくする。これにより、可変容量素子２６７の容量低下分に対応した周波数Δｆだけ、受信部２６１の共振周波数が高域にシフトする。これにより、容量可変前の共振周波数ｆ０における受信信号のレスポンスは、容量可変前より低くなり、受信信号のレベルが抑制される。その結果、制御回路に過大な電流信号が流れないようにすることができ、制御回路の破壊を防止することができる。
【０１３９】
本実施形態の非接触ＩＣカード２６０では、定容量コンデンサ２６６及び可変容量素子２６７に、本発明の電極構成を有する静電容量素子を用いているので、より高性能の非接触ＩＣカードを提供することができる。また、可変容量素子２６７に、本発明の電極構成を有する静電容量素子を用いているので、より低い駆動電圧で非接触ＩＣカードを駆動することができる。
【０１４０】
なお、本実施形態では、定容量コンデンサ２６６及び可変容量素子２６７の両方を本発明の電極構成を有する静電容量素子で構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方を本発明の静電容量素子で構成してもよい。また、本実施形態では、定容量コンデンサ２６６を備えない構成としてもよい。
【０１４１】
また、本実施形態の非接触ＩＣカード２６０では、可変容量素子２６７の制御電源２７０を設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、特許文献１等と同様に、整流部２６２から出力された直流電圧から、例えば抵抗分割等の手法により所望の制御電圧を抽出するような構成にしてもよい。
【０１４２】
さらに、本実施形態では、非接触受信装置の一例として、非接触ＩＣカードを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、共振コイル及び共振コンデンサからなる共振回路を用いて非接触で情報及び／または電力を受信する任意の装置に適用可能であり、同様の効果が得られる。例えば、携帯電話等や、ワイアレス電力伝送装置にも適用可能である。なお、ワイアレス電力伝送装置では、電力を非接触で伝送する装置であるので、非接触ＩＣカードのように受信信号を復調する信号処理部を備えなくてもよい。
【符号の説明】
【０１４３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ・・・可変容量素子、２・・・積層体、３・・・第１の側面、４・・・第２の側面、５・・・第３の側面、６・・・第４の側面、８・・・第１外部端子、９・・・第１外部端子、１０・・・第２外部端子、１１・・・第２外部端子、１２・・・強誘電体層、１３・・・第１電極部、１４・・・第２電極部、１５・・・第１電極、１６、１７・・・内部端子、１８・・・第２電極、１９・・・内部端子、２０、２１・・・容量部、２２ａ、２２ｂ・・・可変容量素子、２３・・・第１電極、２４・・・第２電極部、２５・・・第１電極部、２６・・・第２電極、３０ａ、３０ｂ・・・可変容量素子、３１・・・第１電極、３２・・・電極部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量素子及びそれを備える共振回路に関し、より具体的には、例えばｐＦオーダーの小さな容量を有する静電容量素子とその製造方法、及びその静電容量素子を備える共振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部からバイアス信号を印加することにより、容量を変化させて入力信号の周波数や時間などを制御する可変容量素子が活用されている。そのような可変容量素子としては、例えば、可変容量ダイオード（バリキャップ）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などが商品化されている。
【０００３】
また、従来、上述のような可変容量素子を、非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードにおける保護回路として利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、非接触ＩＣカードをそのリーダライターに近づけた際に、過大な受信信号により耐電圧性の低い半導体素子からなる制御回路が破壊されないようにするために、保護回路として可変容量素子を用いる。
【０００４】
図１９に、特許文献１で提案されている非接触ＩＣカードのブロック構成図を示す。特許文献１では、可変容量素子として可変容量ダイオード３０３ｄを用いる。そして、バイアス除去用コンデンサ３０３ｃ及び可変容量ダイオード３０３ｄの直列回路をコイル３０３ａ及びコンデンサ３０３ｂからなる共振回路に並列に接続する。
【０００５】
特許文献１では、受信信号を検波回路３１３で検波して得た直流電圧Ｖｏｕｔを抵抗３１４ａ及び３１４ｂで抵抗分割する。そして、抵抗分割された直流電圧（抵抗３１４ｂに掛かる直流電圧）を、その直流電圧の変動を除去するために設けられたコイル３１５を介して可変容量ダイオード３０３ｄに印加して、可変容量ダイオード３０３ｄの容量を調整する。すなわち、抵抗分割された直流電圧を可変容量ダイオード３０３ｄの制御電圧として用いる。
【０００６】
特許文献１では、受信信号が過大な場合は、制御電圧により可変容量ダイオード３０３ｄの容量が小さくなり、これにより受信アンテナ３０３の共振周波数が高くなる。この結果、容量が変化する前の受信アンテナ３０３の共振周波数ｆ０における受信信号のレスポンスは容量低下前より低くなり、受信信号レベルを抑制することができる。特許文献１で提案されている技術では、このようにして可変容量素子により信号処理部３２０（制御回路）を保護する。
【０００７】
また、本発明者らは、従来、可変容量素子として強誘電体材料を用いた素子を提案している（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、信頼性及び生産性の向上を図るために、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すような電極構造を有する可変容量素子４００を提案している。図２０Ａは、可変容量素子４００の概略斜視図であり、図２０Ｂは、可変容量素子４００の断面構成図である。特許文献２の可変容量素子４００では、直方体形状の誘電体層４０４の４つの面に、それぞれ端子が設けられる。４つの端子のうち、一方の対向する２つの端子が信号電源４０３に接続される信号端子４０３ａ及び４０３ｂであり、他方の対向する２つの端子が制御電源４０２に接続される制御端子４０２ａ及び４０２ｂである。
【０００８】
可変容量素子４００の内部は、図２０Ｂに示すように、複数の制御電極４０２ｃ〜４０２ｇ及び複数の信号電極４０３ｃ〜４０３ｆが、誘電体層４０４を介して交互に積層された構造になっている。具体的には、最下層から、制御電極４０２ｇ、信号電極４０３ｆ、制御電極４０２ｆ、信号電極４０３ｅ、制御電極４０２ｅ、信号電極４０３ｄ、制御電極４０２ｄ、信号電極４０３ｃ及び制御電極４０２ｃがこの順で誘電体層４０４を介して積層される。そして、図２０Ｂの例では、制御電極４０２ｇ、制御電極４０２ｅ及び制御電極４０２ｃが一方の制御端子４０２ａに接続され、制御電極４０２ｆ及び制御電極４０２ｄが他方の制御端子４０２ｂに接続される。また、信号電極４０３ｆ及び信号電極４０３ｄは一方の信号端子４０３ａに接続され、信号電極４０３ｅ及び信号電極４０３ｃは他方の信号端子４０３ｂに接続される。
【０００９】
特許文献２の可変容量素子４００では、制御端子及び信号端子に個別に電圧を印加することができるとともに、内部に信号電極及び制御電極を複数積層させるので、低コストで容量を増大することができるという利点がある。また、特許文献２のような構造の可変容量素子４００は、製造が容易であり、低コストである。さらに、特許文献２の可変容量素子４００では、バイアス除去用コンデンサは不要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０８−７０５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
比誘電率の大きい強誘電体材料を用いて、小さい容量の可変容量素子を作製する際には、誘電体層を厚くして電極間距離を大きくする、または、対向する電極面積を小さくする必要がある。しかしながら、誘電体層を厚くすると誘電体層に印加される電界強度が小さくなるので、可変容量素子の容量を変化させるための制御電圧が高くなる。したがって、低電圧で動作する可変容量素子を構成するためには誘電体層の厚さを薄くする必要がある
【００１２】
しかしながら、誘電体層の厚さが薄いと容量が大きくなり、対向する電極面積を小さくする必要があるが製造上の制約のため１００um以下のように小さな面積にはできないため一層あたりの容量を１ｐＦ以下といった小さい容量にできないという問題がある。このため、小さい容量で、かつ、制御電圧が小さい可変容量素子を作成する場合、電極の積層数を変えて異なる容量値の可変容量素子を作製するのが困難となり、容量値の異なる可変容量素子の品揃えを増やすのが困難となる。電極形状を変えることで異なる容量値の可変容量素子を形成することができるが、この場合、電極を形成するためのマスクを容量値の異なる可変容量素子毎に作製する必要がありコストがかかる。
【００１３】
また、薄膜キャパシタのように、誘電体層とその誘電体層を狭持する一対の電極のみで構成されるコンデンサにおいては、電極の積層数で容量を変えることができない。このため、誘電体層の厚みが同じ場合は電極形状を変更することで違った容量のコンデンサを作製する。この場合も、電極を形成するためのマスクを容量値の異なるコンデンサ毎に作製する必要がありコストがかかる。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電極の形状、及び電極の積層数を変えること無く、異なる容量を有する静電容量素子を安定して製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の静電容量素子は、誘電体層と、誘電体層を狭むように誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極を有する。一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【００１６】
本発明の静電容量素子では、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合、誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、変更することができる。このため、同一の電極形状で、異なる容量の可変容量素子を形成することができる。
【００１７】
本発明の静電容量素子の製造方法は、誘電体層上面の所望の位置に配置されたマスクを介して、一方の電極、及び他方の電極をパターン形成する。そして、一方の電極又は／及び他方の電極の形成は、一方の電極と他方の電極の誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積が所定の面積を有するように誘電体層上に配置するマスクの位置を調整しながら形成する。そして、本発明で形成される静電容量素子は、誘電体層と、誘電体層を狭むように誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極を有する。一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【００１８】
本発明の静電容量素子の製造方法では、一方の電極又は／及び他方の電極の形成は、一方の電極と他方の電極の誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積が所定の面積を有するように誘電体層上に配置するマスクの位置を調整しながら形成する。マスク位置を変更することで、一方の電極及び他方の電極との重なり領域で形成される容量部の容量値が所定の容量値となるように調整できる。
【００１９】
本発明の共振回路は、静電容量素子を含む共振コンデンサと、共振コンデンサに接続された共振コイルとを備える。静電容量素子は、誘電体層と、誘電体層を狭むように誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極を有する。一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置されている。また、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有する。そして、一対、又は複数対の電極は、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に誘電体層を挟んで誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能とされている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、誘電体層を挟んで配置される一対の電極の相対的な電極位置を製造時において調整することにより、完成される静電容量素子の容量値を変更することができる。これにより、電極の形状、及び電極の積層数を変えることなく、異なる容量を有する静電容量素子を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る可変容量素子の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可変容量素子の回路構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の第１の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図４】第１の実施形態における第１電極が形成された層の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態における第２電極が形成された層の構成を示す図である。
【図６】Ａ、Ｂ 図３のＡ−Ａ線上に沿う断面を示す図と、図３のＢ−Ｂ線上に沿う断面を示す図である。
【図７】第１の実施形態の第２の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図８】Ａ、Ｂ 図７のＡ−Ａ線上に沿う断面を示す図と、図７のＢ−Ｂ線上に沿う断面を示す図である。
【図９】Ａ〜Ｄ 第１の実施形態における可変容量素子の製造方法を示す製造工程図である。
【図１０】比較例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１１】第１の実施形態の第３の構成例に係る可変容量素子の断面図である。
【図１２】第２の実施形態の第１の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１３】第２の実施形態の第２の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１４】第３の実施形態の第１の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１５】第３の実施形態の第２の構成例に係る可変容量素子をｚ方向から透過してみたときの構成図である。
【図１６】実際の回路上における可変容量素子周辺の回路構成例を示す図である。
【図１７】可変容量素子と、バイアス除去用コンデンサとを一体化した可変容量素子の構成例を示した図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態の非接触ＩＣカードの受信系（復調系）回路部のブロック構成を示す図である。
【図１９】従来の非接触ＩＣカードのブロック構成図である。
【図２０】Ａ，Ｂ 従来の可変容量素子の概略斜視図と、その断面構成図である
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態に係る静電容量素子の一例を、図面を参照しながら、以下の順で説明する。なお、以下に示す例では、静電容量素子として可変容量素子を例に挙げ説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．第１の実施形態：可変容量素子
１−１ 第１の構成例
１−２ 第２の構成例
１−３ 第３の構成例
２．第２の実施形態：可変容量素子
２−１ 第１の構成例
２−２ 第２の構成例
３．第３の実施形態：可変容量素子
３−１ 第１の構成例
３−２ 第２の構成例
４．第４の実施形態：共振回路
【００２３】
〈１．第１の実施形態：可変容量素子〉
第１の実施形態では、容量の変化を制御する制御端子と、信号端子を設けた可変容量素子の一例を説明する。また、本実施形態例の可変容量素子は、ｐＦオーダーの容量を有するものである。
【００２４】
図１は本実施形態例の可変容量素子１の外観を示す斜視図であり、以下に説明する各構成例、及び、各実施形態例の可変容量素子に共通の構成である。また、図２に、本実施形態例の可変容量素子１の回路構成図を示す。
【００２５】
本実施形態例の可変容量素子１は、後述する強誘電体層１２、後述する第１電極１５、及び第２電極１８とで構成された積層体２と、第１電極１５に接続された第１外部端子８、９と、第２電極１８に接続された第２外部端子１０、１１とで構成されている。
【００２６】
積層体２はほぼ直方体状に形成されている。第１外部端子８は、積層体２の第１の側面３に複数（図１では４つ）形成され、第１外部端子９は、第１の側面３に隣り合う第２の側面４に形成されている。また、第２外部端子１０は、積層体２の第３の側面５に複数（図１では４つ）形成され、第１外部端子１１は、第３の側面５に隣り合う第４の側面６に形成されている。また、これらの第１外部端子８、９及び第２外部端子１０、１１は、積層体２の上面及び下面において、面内に一部張り出すように形成されている。
【００２７】
そして、第１外部端子８、９及び第２外部端子１０、１１には図２に示すように電源からバイアス抵抗Ｒを介して制御電圧Ｖ及び信号電圧が供給される。本実施形態例では、第１外部端子８及び第２外部端子１０が制御（ＤＣ）端子で、第１外部端子９及び第２外部端子１１が信号（ＡＣ）端子である。ここで、第１外部端子９及び第２外部端子１１は、信号端子と制御端子を兼ねる構成とされている。そして、第１電極１５及び第２電極１８により複数の容量部が形成され、それらの容量部が直列に接続されている。
以下の説明では、積層体２における各層の積層方向をｚ方向とし、積層方向に垂直な面における短軸方向をｘ方向、長軸方向をｙ方向とする。
【００２８】
本実施形態例の可変容量素子１は、容量部を構成する第１電極１５及び第２電極１８の電極形状を変えることなく、その形成位置を異ならせることによって容量値の異なる複数の構成を取り得る。以下に、第１の構成例、第２の構成例、第３の構成例について順に説明する。
【００２９】
［１−１ 第１の構成例］
図３は、本実施形態例の第１の構成例に係る可変容量素子１ａをｚ方向から透過してみたときの構成図である。また、図４は、可変容量素子１ａの第１電極をｚ方向から透過してみたときの構成図であり、図５は、可変容量素子１ｂの第２電極をｚ方向から透過してみたときの構成図である。また、図６Ａは、図３のＡ−Ａ線上に沿う断面を示す図であり、図６Ｂは、図３のＢ−Ｂ線上に沿う断面を示す図である。
【００３０】
本実施形態例の可変容量素子１ａでは、同一平面に形成された複数の第１電極１５と、同一平面に形成された複数の第２電極１８が、強誘電体層１２を狭持するように配置されている。そして、その第１電極１５の上側、及び第２電極１８の下側にさらに１層ずつ強誘電体層１２が積層された構成とされている。
【００３１】
強誘電体層１２（誘電体層）は、外部から印加される制御信号に応じて容量が変化する誘電体材料で形成される。例えば、第１電極１５と第２電極１８とで挟まれる１層分の強誘電体層１２は、比誘電率が１０００を超えるような強誘電体材料で形成されたシート状部材（厚さは、例えば２μｍ程度）で構成することができる。なお、強誘電体層１２の電極が形成される面及びそれとは反対側の面の形状は長方形であり、その長辺と短辺の比は、例えば、２：１にすることができる。
【００３２】
強誘電体層１２の形成材料としては、イオン分極を生じる強誘電体材料を用いることができる。イオン分極を生じる強誘電体材料は、イオン結晶材料からなり、プラスのイオンとマイナスのイオンの原子が変位することで電気的に分極する強誘電体材料である。このイオン分極を生じる強誘電体材料は、一般に、所定の２つの元素をＡ及びＢとすると、化学式ＡＢＯ３（Ｏは酸素元素）で表され、ペロブスカイト構造を有する。このような強誘電体材料としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）等が挙げられる。また、強誘電体層１２の形成材料として、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）にジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）を混ぜ合わせたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いてもよい。
【００３３】
また、強誘電体層１２の形成材料として、電子分極を生じる強誘電体材料を用いてもよい。この強誘電体材料では、プラスの電荷に偏った部分と、マイナスの電荷に偏った部分とに分かれて電気双極子モーメントが生じ、分極が生じる。そのような材料として、従来、Ｆｅ２＋の電荷面と、Ｆｅ３＋の電荷面の形成により、分極を形成して強誘電体的特性を示す希土類鉄酸化物が報告されている。この系においては、希土類元素をＲＥとし、鉄族元素をＴＭとしたときに、分子式（ＲＥ）・（ＴＭ）２・Ｏ４（Ｏは酸素元素）で表される材料が高誘電率を有することが報告されている。なお、希土類元素としては、例えば、Ｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ（特にＹと重希土類元素）が挙げられ、鉄族元素としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ（特にＦｅ）が挙げられる。また、（ＲＥ）・（ＴＭ）２・Ｏ４としては、例えば、ＥｒＦｅ２Ｏ４、ＬｕＦｅ２Ｏ４、ＹＦｅ２Ｏ４が挙げられる。また、強誘電体層１２の形成材料として、異方性を有する強誘電体材料を用いてもよい。
【００３４】
第１電極１５は、図６Ａ、図６Ｂに示すように、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に複数（図３では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。図４に示すように、各第１電極１５は、ｙ方向の電極幅がｙ１、ｘ方向の電極幅がｘ１とされた長方形状の第１電極部１３と、ｙ方向の電極幅がｙ２（＜ｙ１）、ｘ方向の電極幅がｘ１とされた長方形状の第２電極部１４とがｘ方向に交互に接続された構成とされている。そして、積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極１５は、第１電極部１３と第２電極部１４とが交互に２つずつ接続された構成とされている。一方、第２の側面４側に最隣接する第１電極１５は、第１電極部１３と第２電極部１４が１つずつ接続された構成とされている。
【００３５】
以上のように、第１電極１５がｙ方向の電極幅が異なる第１電極部１３と第２電極部１４とによって構成されることにより、それぞれの第１電極１５はｘ方向に２つの電極幅を有する構成とされる。そして、第１電極１５の各第１電極部１３の位置はｙ方向に水平とされ、各第２電極部１４の位置はｙ方向に水平とされている。
【００３６】
そして、積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極１５のそれぞれは、積層体２のｙ方向の第１の側面３に露出するように第１電極１５と同層に形成された内部端子１６に接続されている。そして、この内部端子１６は、第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続されている。また、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極１５は、積層体２のｘ方向の第２の側面４に露出するように強誘電体層１２の上面に形成された内部端子１７に接続されている。そして、この内部端子１７は、積層体２の第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続されている。
【００３７】
第２電極１８は、図６Ａ、図６Ｂに示すように、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の下面に複数（図３では５つ）形成されている。図５に示すように、第２電極１８は、ｙ方向の電極幅がｙ３（＞ｙ１）とされ、ｘ方向の電極幅がｘ２（＜ｘ１、＜ｙ３）とされた長方形状をなし、ｙ方向に延在して形成されている。そして、各第２電極１８は、ｘ方向及びｙ方向に離間して設けられており、その長軸方向が、第１電極１５の長軸方向と直交するように設けられている。また、第２電極１８は、１つの第１電極１５に交差するか、若しくは、ｙ方向に隣接する２つの第１電極１５に跨って配置され、第１電極１５の第１電極部１３と第２電極１８が、ｚ方向に重なるように配置されている。
【００３８】
積層体２の第２の側面４側から順に形成された４つの第２電極１８は、積層体２の第１の側面３に対向する第３の側面５に露出するように第２電極１８と同層に形成されたそれぞれの内部端子１９に接続されている。そして、この内部端子１９は、積層体２の第３の側面５に形成された第２外部端子１０に接続されている。また、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極１８は、第４の側面６に露出するように形成されている。そして、この第２電極１８は、積層体２の第４の側面６に形成された第２外部端子１１に接続されている。
【００３９】
ここで、図３に示すように、積層体２の第４の側面６側から奇数番目の第２電極１８を第１の側面３側に位置する第１電極部１３の下層に配置し、偶数番目の第２電極１８を第３の側面５側に位置する第１電極部１３の下層に配置する。さらに、奇数番目の第２電極１８と偶数番目の第２電極１８とをｘ方向に重ならないように配置する。このような電極レイアウトとすることにより、第２電極１８に接続されるそれぞれの内部端子１９の引き回しを容易にすることができる。図３では、奇数番目の第２電極１８を積層体２の第１の側面３側に配置し、偶数番目の第２電極１８を第３の側面５側に配置する例としたが、逆の配置であってもよい。
【００４０】
そして、第１の構成例に係る可変容量素子１ａでは、図６Ａ、及び図６Ｂに示すように、第１電極１５の各第１電極部１３と、その第１電極部１３に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極１８がｚ方向に重なる領域において容量部２０が形成される。容量部２０では、第１電極１５における第１電極部１３と第１電極部１３に対向する第２電極１８との間で容量値Ｃ１が得られる。そして、第１の構成例に係る可変容量素子１ａでは、第１電極１５の第１電極部１３と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部２０を構成する電極面積は第１電極１５と第２電極１８の重なり面積Ｓ１（＝ｘ２×ｙ１）とされる。
【００４１】
また、第１の構成例における可変容量素子１ａでは、同層に複数の第１電極１５と複数の第２電極１８とが構成され、さらに、一つの第１電極１５に対して一つ、又は二つの第２電極１８がｚ方向に重なるように構成される。これにより、同一面内において複数個の容量部２０が形成される。
【００４２】
［１−２ 第２の構成例］
次に、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子１ｂについて説明する。図７は、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子１ｂをｚ方向から透過してみたときの構成図である。また、図８Ａは、図７のＡ−Ａ線上に沿う断面構成であり、図８Ｂは、図７のＢ−Ｂ線上に沿う断面構成である。図７、図８Ａ、及び図８Ｂにおいて、図３、図６Ａ、及び図６Ｂに対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００４３】
第２の構成例の可変容量素子１ｂでは、第１の構成例の可変容量素子１ａに比較し、第１電極１５が距離ｘ１だけｘ方向の第１の側面側にシフトして形成されている。このため、第２電極１８は、強誘電体層１２を挟んで、第１電極１５を構成する第２電極部１４とｚ方向に重なるように配置されている。
【００４４】
そして、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂでは、図８Ａ、図８Ｂに示すように、第１電極１５の各第２電極部１４と、その第２電極部１４に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極１８がｚ方向に重なる領域において容量部２１が形成される。容量部２１では、第１電極１５における第２電極部１４と第２電極部１４に対向する第２電極１８との間で容量値Ｃ２が得られる。そして、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂでは、第１電極１５の第２電極部１４と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部２１を構成する電極面積は第１電極１５と第２電極１８の重なり面積Ｓ２（＝ｘ２×ｙ２）とされる。
【００４５】
第１電極１５における第２電極部１４のｙ方向の幅は、第１電極部１３のｙ方向の幅よりも小さい。このため、第２の構成例における可変容量素子１ｂでは、各容量部２１を構成する電極面積（Ｓ２）は、第１の構成例における可変容量素子１ａの各容量部２０を構成する電極面積（Ｓ１）よりも小さい。これにより、第２の構成例における可変容量素子１ｂ全体の容量は、第１の構成例における可変容量素子１ａ全体の容量よりも小さくなる。
【００４６】
このように、本実施形態例の可変容量素子１では、第１電極１５、及び第２電極１８の形状は同じであっても、第２電極１８に対して相対的に移動することによって、容量値の異なる２種類の可変容量素子を構成することができる。
【００４７】
本実施形態例の第１の構成例及び第２の構成例で形成される可変容量素子１ａ、１ｂは、図２に示すように、誘電体層１２の内部に形成された第１電極１５及び第２電極１８により容量部が形成され、それらの容量部は直列接続される。そして、それらの容量部に、バイアス抵抗Ｒを介してＧＮＤと制御電圧＋Ｖを印加することで、それぞれの容量部に＋Ｖの制御電圧が加わる。一方、信号電圧（ＡＣ電圧）は、９個直列された容量部を経由するため、全体の容量は１／９になるが、制御電圧は、それぞれの容量部に個別に加わるため、小さい値でもよい。すなわち、本実施形態例の可変容量素子１では、容量値を小さくして、制御電圧を高くしない回路的な工夫がされている。なお、バイアス抵抗Ｒは、一般的に５００ＫΩ〜１ＭΩ程度である。
【００４８】
［可変容量素子の製造方法］
次に、本実施形態例の第１の構成例、及び第２の構成例に係る可変容量素子１ａ、１ｂの製造方法について説明する。図９Ａ〜図９Ｄは、本実施形態例に係る第１の構成例及び第２の構成例に係る可変容量素子１ａ、１ｂの製造工程図である。
【００４９】
まず、図９Ａに示すように、上述した強誘電体材料からなるシート部材（図９Ａでは２枚）を用意する。なお、このシート部材が上述した強誘電体層１２となり、一方は、上面に第１電極１５が形成される強誘電体層１２で、他方が、上面に第２電極１８が形成される強誘電体層１２である。
【００５０】
次に、例えばＰｄ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｎｉ等の金属微粉末をペースト化した導電ペーストを調整する。また、第１電極１５の形状が開口された第１のマスク３７と、第２電極１８の形状が開口された第２のマスク３８を準備する。そして、図９Ｂに示すように、第１のマスク３７を一方のシート部材（強誘電体層１２）上面の所定の位置に位置あわせして配置し、第２のマスク３８を他方のシート部材（強誘電体層１２）上面の所定の位置に位置あわせして配置する。
【００５１】
その後、図９Ｃに示すように、第１のマスク３７を介して一方のシート部材上部に導電ペーストを塗布（シルク印刷）し、第２のマスク３８を介して他方のシート部材上部に導電ペーストを塗布する。これにより、それぞれのマスクの開口部分においてシート部材上部に導電ペーストが塗布されるので、一方のシート部材上部には第１電極１５がパターン形成され、他方のシート部材上部に第２電極１８がパターン形成される。
【００５２】
そして、図９Ｄに示すように、第１のマスク３７、及び第２のマスク３８をそれぞれのシート部材上部から外すことにより、第１電極１５が形成された強誘電体層１２と、第２電極１８が形成された強誘電体層１２が形成される。
【００５３】
この製造方法において、第１の構成例における可変容量素子１ａを形成する場合には、シート部材を重ねたときに、第１電極１５の第１電極部１３の下層に第２電極１８が重なるように、第１のマスク３７及び第２のマスク３８をそれぞれのシート部材に位置あわせする。
【００５４】
一方、第２の構成例における可変容量素子１ｂを形成する場合には、シート部材を重ねたときに、第１電極１５の第２電極部１４の下層に第２電極１８が重なるように、第１のマスク３７と第２のマスク３８をそれぞれのシート部材に位置あわせする。すなわち、第２の構成例における可変容量素子１ｂを形成する場合には、第１電極１５の形成において、第１の構成例における可変容量素子１ａを形成する場合に比較し、第１のマスク３７をｘ方向の内部端子１６が形成された側に距離ｘ１だけずらしてシート部材上に配置する。
【００５５】
ここで、第１の構成例の可変容量素子１ａと第２の構成例の可変容量素子１ｂでは、それぞれの第１電極１５の内部端子１６はその長さが異なっている。このため、本実施形態例の製造方法では、マスクの位置を所定の距離だけ動かした場合にも、積層体２の側面に露出する内部端子１６が形成されるようにマスクの内部端子１６に対応する部分の開口が形成されている。
【００５６】
その後、第２電極１８（電極ペースト層）が塗布されたシート部材と、第１電極１５（電極ペースト層）が塗布されたシート部材とを、シート部材と電極ペースト層が交互になるように下から積層する。そして、必要に応じて、最上層の第１電極１５上部に電極ペースト層が形成されないシート部材を積層し、シート部材と導電ペースト層からなる積層体２を形成する。
【００５７】
次いで、その積層体２を加熱圧着する。加熱圧着した部材を還元雰囲気中で高温焼成してシート部材と導電ペースト層（第１電極１５、第２電極１８）を一体化させる。その後、積層体２の第１の側面３〜第４の側面６に第１外部端子８、９、及び第２外部端子１０、１１を形成することにより、第１の構成例、又は第２の構成例に係る可変容量素子１ａ、１ｂが完成される。
このように、本実施形態例の可変容量素子１では、電極製造時のマスク位置を異ならせることで、第１の構成例、及び第２の構成例で示した通り、容量の異なる可変容量素子を形成することができる。
【００５８】
本実施形態例の可変容量素子の製造方法は、上述のものに限られるものではない。例えば、薄膜キャパシタでは、電極はＰｔなどをＳｉなどの基板上にスパッタ法を用いて作成し不要な部分をエッチングにより除去し形成するが、不要な部分をエッチングするためのマスクの位置を下部電極と上部電極で相対的にシフトさせることで電極位置をシフトさせることが可能になる
【００５９】
［電極形状の設計概要］
本実施形態例では、同じ電極形状であっても、その形成位置を調整することで容量値の異なる可変容量素子１ａ、１ｂを構成できるようにするため、第１電極１５及び第２電極１８の寸法をある程度考慮する必要がある。以下に、本実施形態例の可変容量素子１の第１電極１５、第２電極１８の形状及び寸法の設計概要を説明する。
【００６０】
第１電極１５における第１電極部１３及び第２電極部１４のｘ方向の電極幅ｘ１は、第１電極１５と第２電極１８との製造時における意図しない位置ずれを考慮して、第２電極１８のｘ方向の電極幅ｘ２よりも所定の幅だけ広い構成とされるのが好ましい。これにより、図３でみると、第１電極１５のｘ方向の中心位置と、第２電極１８のｘ方向の中心位置を一致させた場合、重なり面積Ｓ１のｘ方向の両端にマージンＭ（（ｘ１−ｘ２）／２）（第２電極１８と重ならない領域）が形成される。このマージンＭは、第１電極１５と第２電極１８との間の合わせずれを吸収できる幅であることが好ましく、例えば、１０μｍ以上であることが好ましい。そして、製造上の制約も含めば、電極幅ｘ１は、５０μｍ以上であることが好ましく、より好適には、１００μｍ以上であることが好ましい。
【００６１】
このように、マージンＭが形成されることにより、例えば、第１電極１５が第２電極１８に対して所定の位置からｘ方向にずれてしまった場合、そのずれ量がマージンＭの幅よりも小さければ、第１電極１５と第２電極１８との重なり面積は変わらない。このため、一方向に電極位置をシフトさせるのみで所望の容量値を有する可変容量素子を形成することができるため、異なる容量値を有する可変容量素子の形成が容易となる。また、第１の構成例と第２の構成例とでは、第１電極１５の位置が、第１電極部１３及び第２電極部１４のｘ方向の電極幅ｘ１だけ異なる。この電極幅ｘ１は、マージンＭに比較して十分大きく、意図的にマスク位置を異ならせることでずらすことができる幅である。したがって、本実施形態例の可変容量素子１では、微少な合わせずれ程度では第１電極１５と第２電極１８の重なり面積は変わらず、意図した電極位置の移動によってのみ、第１電極１５と第２電極１８の重なる面積を変えることができる。
【００６２】
また、本実施形態例では、第１電極１５を構成する第１電極部１３と第２電極部１４のｙ方向の幅の違いにより第１の構成例における可変容量素子１ａと第２の構成例における可変容量素子１ｂの容量値を変えることができる。したがって、電極幅ｙ１と電極幅ｙ２とを、例えば、ｙ１：ｙ２＝１：０．８の関係となるような電極幅とすることにより、第１の構成例の可変容量素子１ａの容量値と、第２の構成例の可変容量素子１ｂの容量値との比を１：０．８に設定することができる。ただし、電極幅ｙ１と電極幅ｙ２は異なる幅であればよく、種々の設定が可能である。
【００６３】
また、第２電極１８のｙ方向の電極幅ｙ３は、第１電極１５のｙ方向の最大の電極幅、すなわち、第１電極部１３のｙ方向の電極幅ｙ１よりも大きければよい。本実施形態例では、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極１８は、第４の側面６の第２外部端子１１に接続されるため、積層体２の側面に露出する長さに形成される必要がある。また、その他の第２電極１８は、それぞれ、２つの第１電極１５に跨って形成されるため、ｙ方向の電極幅ｙ３は隣接する２つの第１電極を含むｙ方向の幅よりも大きく形成される必要がある。
【００６４】
そして、本実施形態例では、第２電極１８が長方形状とされ、その長軸方向（ｙ方向）が第１電極１５の長軸方向（ｘ方向）に直交するように配置されている。このため、合わせずれにより、第２電極１８と第１電極１５とが所定の位置からｙ方向にずれてしまった場合にも、第２電極１８と第１電極１５との重なり面積は変化しない。これにより、ｙ方向の位置ずれによって容量値が変化しない。
【００６５】
また、本実施形態例では、第１の構成例に係る可変容量素子１ａと第２の構成例に係る可変容量素子１ｂとで、第１電極１５の形成位置をｘ方向に所定の量だけシフトする必要がある。このシフト量は、デバイスのｘ方向の長さと、デバイスサイズで制約される外部端子の長さによる制約を受ける。例えば、シフト量を積層体２の第２の側面４に形成される第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも大きくすると、第２の側面４に最隣接する第１電極１５において、その内部端子１７と第１外部端子９とを接続できなくなってしまうことがある。このため、本実施形態例の可変容量素子１では、第１電極１５のシフト量を積層体２の第２の側面４に形成される第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも小さくしなければならない制約がある。第２の側面４に最隣接する第１電極１５の内部端子１７のｘ方向の幅ｘ３を第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも大きくすることで、この制約を無くすことも可能である。しかしながら、電極作製の容易性、マスクシフトの容易性から、第１電極１５のシフト量は第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４よりも小さくすることが好ましい。なお、積層体２のｙ方向の幅が１．０ｍｍで、ｘ方向の幅が０．５ｍの小型サイズの可変容量素子の場合を考えると、第２の側面４に形成される第１外部端子９のｘ方向の長さｘ４は２００〜３００ｍｍである。このため、第１電極１５のシフト量は１００〜２００ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００６６】
［比較例］
次に、比較例に係る可変容量素子を示す。図１０は、比較例に係る可変容量素子１００をｚ方向から透過してみたときの構成図である。比較例に係る可変容量素子１００の外観は、図１に示した本実施形態例の可変容量素子１と同様とし、図示を省略する。図１０において、図３に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６７】
比較例に係る可変容量素子１００は、第１電極１０１の形状が本実施形態例の可変容量素子１と異なる例である。
図１０に示すように、比較例に係る可変容量素子１００では、複数（図１０では５つ）の第１電極１０１が積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側にかけて、所定の距離ずつ離間して形成されている。第１電極１０１のそれぞれは、ｙ方向の電極幅がｙ４、ｘ方向の電極幅がｘ５（＞ｘ２）の長方形状に形成されている。
【００６８】
そして、５つの第１電極１０１のうち、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極１０１は、内部端子１７を介して第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続さる。残りの第１電極１０１は、内部端子１６を介して積層体２の第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続される。
【００６９】
比較例に係る可変容量素子１００では、第２電極１８は、１つの第１電極１０１に交差するか、若しくは、隣接する２つの第１電極１０１に跨るように交差して配置されている。そして、第１電極１０１と第２電極１８とがｚ方向に重なる領域において容量部が形成される。容量部を構成する第１電極１０１及び第２電極１８の電極面積は、第１電極１０１と第２電極１８とのｚ方向の重なり面積Ｓ３（＝ｘ２×ｙ４）とされる。
【００７０】
比較例における可変容量素子１００では、図１０の波線で示すように、例えば第１電極１０１がΔｘだけｘ方向に移動した場合にも、第２電極１８と第１電極１０１との重なり面積Ｓ４は変わらない。このため、ｚ方向に重なる第１電極１０１と第２電極１８とその間に形成される強誘電体層１２で形成される容量部の容量値は変化しない。比較例の可変容量素子１００において、その容量値を変化させたい場合には、積層される電極の積層数を変化させたり電極形状を変えたりする必要がある。電極形状を変化させるには、異なるマスクを用いて電極を形成する必要がありコストがかかり、また、一層当たりの容量が大きい場合には、積層数を大きくして容量値を変える場合、容量値を大きく変化させることができても小さくすることはできない。
【００７１】
一方、本実施形態例の可変容量素子１（１ａ、１ｂ）では、第１電極１５が、２つ以上の電極幅を有して構成されている。このため、強誘電体層１２表面に第１電極１５を形成するときのマスク位置を一方向（この場合ｘ方向）に所定の量だけ移動させることで、第２電極１８と第１電極１５の重なり面積を容易に変えることができる。これにより、積層数が同じでありながら、違った容量の可変容量素子１（１ａ、１ｂ）を得ることができる。そして、この場合、電極を形成するためのマスクを変更する必要がなく、製造プロセスの大きな変更も不要なため、高品質で低価格な可変容量素子１（１ａ、１ｂ）を得ることができる。
【００７２】
本実施形態例では、第１電極１５の位置をｘ方向に移動して形成することで、容量値の異なる可変容量素子１（１ａ、１ｂ）を構成する例とした。しかしながら、本発明は、これに限られるものではなく、第２電極１８の位置をｘ方向に移動して形成することによっても、容量値の異なる可変容量素子を形成することができる。すなわち、第１電極１５と第２電極１８とが相対的に所定の量だけシフトするように第１電極１５及び第２電極１８を形成すれば容量値の異なる可変容量素子を形成できる。また、本実施形態例では、一方の電極を一方向に所定の量だけずらして形成することで容量を変えることができるため、位置決めが容易である。このような構成は、特に、ｐＦオーダーの容量値を有する可変容量素子において容量値を微小変化させるのに有効である。
【００７３】
また、本実施形態例では、強誘電体層１２を挟んで複数対の第１電極１５と第２電極１８がｚ方向に重なるように構成することによって、同層で複数の容量部を構成する例としたが、１対の第１電極１５と第２電極１８とにより容量部を構成する例としてもよい。さらに、本実施形態例では、第１電極１５と第２電極１８とを強誘電体層１２を挟んで複数層積層する構成としてもよい。例えば、３層の第１電極１５と３層の第２電極１８を交互に積層させることによって、５層の容量部を形成することができる。第１の構成例に係る可変容量素子１ａにおいて１層分の容量値Ｃ１が９ｐＦである場合は、５層の容量部で構成される容量値は４５ｐＦとなる。また、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂにおいて１層分の容量値Ｃ２が８ｐＦである場合は、５層の容量部で構成される容量値は４０ｐＦとなる。
【００７４】
［１−３ 第３の構成例］
以下に、第３の構成例として、第１の構成例に係る可変容量素子１ａと第２の構成例に係る可変容量素子１ｂとを複数層ずつ積層して形成した可変容量素子を示す。図１１は、第３の構成例に係る可変容量素子１ｃの断面構成を示す図である。図１１において、図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａ、及び図８Ｂに対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００７５】
図１１では、簡単のため、同一層内に形成される第１電極１５、及び第２電極１８をそれぞれ一つずつ図示する。
図１１に示すように、第３の構成例に係る可変容量素子１ｃは、３層の第２電極１８と３層の第１電極１５とが交互に積層された構成とされている。そして、３層の第１電極１５のうち、下層の第１電極１５と、上層の第１電極１５は、対向する第２電極１８に対して、第１の構成例に係る可変容量素子１ａの第１電極１５の位置と同様になるように形成されている。一方、３層の第１電極１５のうち、真ん中の第１電極１５は、対向する第２電極１８に対して第２の構成例に係る可変容量素子１ｂの第１電極１５の位置と同様になるように形成されている。
【００７６】
すなわち、第３の構成例に係る可変容量素子１ｃでは、真ん中の第１電極１５が、他の２つの第１電極１５に比較してｘ方向に電極幅ｘ１分だけずらして形成されている。これにより、下層の第１電極１５とそれに対向する第２電極１８とで第１の構成例に示した可変容量素子１ａが２層形成される。また、真ん中の第１電極１５とそれに対向する第２電極１８とで第２の構成例に示した可変容量素子１ｂが２層形成される。また、上層の第１電極１５とそれに対向する第２電極１８とで第１の構成に示した可変容量素子１ｂが２層形成される。
【００７７】
以上の構成では、例えば、第１の構成例に係る可変容量素子１ａの容量値Ｃ１を９ｐＦ、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂの容量値Ｃ２を８ｐＦとすると、全体の容量値が、３×９＋８×２＝４３ｐＦとなる。このように、第２電極１８と第１電極１５とを交互に複数層形成した可変容量素子１ｃにおいて、形成位置を異ならせた複数の第１電極１５を用いることによって層毎に容量値を異ならせることができる。そして、積層数や、第１の構成例に係る可変容量素子１ａを構成する層の数や、第２の構成例に係る可変容量素子１ｂを構成する層の数を自由に設計することができるため、種々の容量値を有する可変容量素子を構成することができる。
【００７８】
〈２．第２の実施形態：可変容量素子〉
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態例の可変容量素子の外観は、図１と同様であるから図示を省略する。本実施形態例の可変容量素子は、容量部を構成する電極形状を変えることなく、その形成位置を異ならせることによって、容量値の異なる複数の構成を取り得る。以下に、第１の構成例、第２の構成例について順に説明する。
【００７９】
［２−１ 第１の構成例］
図１２は、本実施形態例の第１の構成例に係る可変容量素子２２ａをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１２において、図３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８０】
第１電極２３は、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に複数（図１２では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。各第１電極２３は、積層体２の第１の側面３を構成するｙ方向の辺から時計回りに約４５°回転した第１方向に延在して形成されている。また、各第１電極２３は、第１電極部２５と、第２電極部２４とが第１方向に交互に接続された構成とされている。第１電極部２５は、第１方向の電極幅がｗ１、第１方向に直行する第２方向の電極幅がｗ２とされた長方形状とされ、第２電極部２４は、第１方向の電極幅がｗ１、第２方向の電極幅がｗ３とされた長方形状とされている。図１２では、積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極２３は、第１電極部２５と第２電極部２４とが交互に４つ接続された構成とされている。また、第２の側面４側に最隣接する第１電極１５は、第１電極部２５と第２電極部２４が接続された構成とされている。
【００８１】
以上のように、第１電極２３が第２方向の電極幅が異なる第１電極部２５と第２電極部２４とによって構成されることにより、それぞれの第１電極２３は第１方向に２つの電極幅を有する構成とされる。また、本実施形態例では、第１電極２３の各第１電極部２５の位置はｙ方向に水平とされ、各第２電極部２４の位置はｙ方向に水平とされている。
【００８２】
積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極２３のそれぞれは、積層体２の第１の側面３に露出するように第１電極２３と同層に形成された内部端子１６に接続されている。そして、この内部端子１６は、第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続されている。また、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極２３は、積層体２の第２の側面４に露出するように第１電極２３と同層に形成された内部端子１７に接続されている。そして、この内部端子１７は、積層体２の第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続されている。
【００８３】
第２電極２６は、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の下面に複数（図１２では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。第２電極２６は、第１方向の電極幅がｗ４（＜ｗ１）とされ、第２方向の電極幅がｗ５（＞ｗ２）とされた長方形状とされ、第２方向に延在して形成されている。
【００８４】
そして、第２電極２６は、１つの第１電極２３に直交するか、若しくはｙ方向に隣接する２つの第１電極２３に跨って交差するように形成されており、第１電極２３の第１電極部２５と第２電極２６がｚ方向に重なるように配置されている。
積層体２の第２の側面４に近い側の４つの第２電極２６は、積層体２の第１の側面３に対向する第３の側面５に露出するように第２電極２６と同層に形成されたそれぞれの内部端子１９に接続されている。そして、この内部端子１９は、積層体２の第３の側面５に形成された第２外部端子１０に接続されている。また、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極２６は、第４の側面６に露出するように形成されている。そして、この第２電極２６は、積層体２の第４の側面６に形成された第２外部端子１１に接続されている。
【００８５】
以上により、第１の構成例に係る可変容量素子２２ａでは、図１２に示すように、第１電極２３の各第１電極部２５と、その第１電極部２５に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極２６がｚ方向に重なる領域において容量部が形成される。また、図１２の可変容量素子２２ａでは、複数の第１電極２３と複数の第２電極２６とが構成され、さらに、一つの第１電極２３に対して一つ、又は二つの第２電極２６がｚ方向に重なるように構成される。これにより、同一面内において複数個の容量部が形成される。そして、第１の構成例に係る可変容量素子２２ａでは、第１電極２３の第１電極部２５と第２電極２６がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部を構成する電極面積は第１電極２３と第２電極２６の重なり面積Ｓ４（＝ｗ２×ｗ４）とされる。
【００８６】
［２−２ 第２の構成例］
次に、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子について説明する。図１３は、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子２２ｂをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１３において、図１２に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００８７】
第２の構成例の可変容量素子２２ｂでは、第１の構成例の可変容量素子２２ａに比較し、第１電極２３が図１３に示すように距離ｘ６だけｘ方向の第３の側面側にシフトして形成されている。距離ｘ６は、第１電極２３の第２電極部２４と第２電極２６がｚ方向に重なる配置となる距離である。このため、第２電極２６は、強誘電体層１２を挟んで、第１電極２３を構成する第２電極部２４とｚ方向に重なるように配置されている。
【００８８】
以上により、第２の構成例に係る可変容量素子２２ｂでは、強誘電体層１２を挟んでｚ方向に対向する第１電極２３の各第２電極部２４と、第２電極２６とで容量部が形成される。そして、第２の構成例に係る可変容量素子２２ｂでは、第１電極２３の第２電極部２４と第２電極２６がｚ方向に重なるような構成とされることにより、各容量部を構成する電極面積は第１電極２３と第２電極２６の重なり面積Ｓ５（＝ｗ３×ｗ４）とされる。
【００８９】
第１電極２３における第２電極部２４の第２方向の電極幅ｗ３は、第１電極部２５の第２方向の電極幅ｗ２よりも小さい。このため、第２の構成例における可変容量素子２２ｂでは、各容量部を構成する電極面積は、第１の構成例における可変容量素子２２ａの各容量部を構成する電極面積よりも小さい。これにより、第２の構成例における可変容量素子２２ａ全体の容量は、第１の構成例における可変容量素子２２ｂ全体の容量よりも小さくなる。
【００９０】
このように、本実施形態例では、第１電極２３、及び第２電極２６の形状は同じであっても、第１電極２３の形成位置をずらすことによって、容量値の異なる２種類の可変容量素子２２ａ、２２ｂを構成することができる。
【００９１】
本実施形態例の可変容量素子２２ａ、２２ｂも、第１の実施形態と同様にして形成することができる。したがって、本実施形態例においても、電極形成時に用いるマスクを第１の構成例における可変容量素子２２ａを形成する場合と、第２の構成例における可変容量素子２２ｂを形成する場合とで変える必要がない。第１の構成例の可変容量素子２２ａを形成する場合には、ｚ方向に第２電極２６と第１電極２３の第１電極部２５が積層するような位置関係となるように、各電極を強誘電体層１２上にパターン形成すればよい。また、第２の構成例の可変容量素子２２ｂを形成する場合には、ｚ方向に第２電極２６と第２電極部２４が積層するような位置関係となるように、各電極を強誘電体層１２上にパターン形成すればよい。
【００９２】
また、本実施形態例においても、同じ電極形状であってもその形成位置を調整することで容量値の異なる可変容量素子２２ａ、２２ｂを形成できるようにするため、第１電極２３及び第２電極２６の寸法をある程度考慮する必要がある。以下に、本実施形態例の可変容量素子２２ａ、２２ｂの第１電極２３、第２電極２６の形状及び寸法の設計概要を説明する。
【００９３】
第１電極２３の第１電極部２５及び第２電極２６の第１方向の電極幅ｗ１は、第１電極２３と第２電極２６との製造時における意図しない位置ずれを考慮して、第２電極２６の第１方向の電極幅ｗ４よりも所定の幅だけ広い構成とされるのが好ましい。これにより、図１２でみると、第１電極部２５の第１方向の中心位置と、第２電極２６の第１方向の中心位置を一致させた場合、重なり面積Ｓ４の第１方向の両端にマージンＭ（（ｗ１−ｗ２）／２）（第２電極２６と重ならない領域）が形成される。このマージンＭは、第１電極２３と第２電極２６との間の合わせずれを吸収できる幅であることが好ましく、例えば、１０μｍ以上であることが好ましい。そして、製造上の制約も含めば、電極幅ｗ１は、５０μｍ以上であることが好ましく、より好適には、１００μｍ以上であることが好ましい。
【００９４】
このように、マージンＭが形成されることにより、例えば、第１電極２３が第２電極２６に対して所定の位置から第１方向にずれてしまった場合、そのずれ量がマージンＭの幅よりも小さければ、第１電極２３と第２電極２６との重なり面積は変わらない。このため、所望の容量値を有する可変容量素子を形成することが容易となる。また、第１の構成例と第２の構成例とでは、図１３に示すように、第１電極２３の位置が、第１電極部２５及び第２電極部２４のｘ方向の電極幅ｘ６だけ異なる。この電極幅ｘ６は、マージンＭに比較して十分大きく、意図的にマスク位置を異ならせることでずらすことができる幅である。したがって、本実施形態例では、微少な合わせずれ程度では第１電極２３と第２電極２６の重なり面積は変わらず、意図した電極位置の移動によってのみ、第１電極２３と第２電極２６の重なる面積を変えることができる。
【００９５】
また、第１電極２３の第１電極部２５の第１方向の電極幅と、第２電極部２４の第２方向の電極幅の違いによって、第１の構成例の可変容量素子２２ａと、第２の構成例の可変容量素子２２ｂとで容量値を異ならせることができる。したがって、電極幅ｗ２と電極幅ｗ３とを、例えば、ｗ２：ｗ３＝１：０．８の関係となるような電極幅とすることにより、第１の構成例の可変容量素子２２ａの容量値と、第２の構成例の可変容量素子２２ｂの容量値との比を１：０．８に設定することができる。ただし、電極幅ｗ２と電極幅ｗ３は異なる幅であればよく、種々の設定が可能である。
【００９６】
また、第２電極２６の第２方向の電極幅ｗ５は、第１電極２３の第１方向の最大の電極幅ｗ２、すなわち、第１電極部２５の第１方向の電極幅ｗ２よりも大きければよい。本実施形態例では、積層体２の第４の側面６に最隣接する第２電極２６は、第４の側面６の第２外部端子１１に接続されるため、積層体２の第４の側面６に露出する長さに形成される必要がある。また、その他の第２電極２６は、それぞれ、２つの第１電極２３に跨って形成されるため、第２方向の電極幅ｗ５は隣接する２つの第１電極２３を含む第２方向の幅よりも大きく形成される必要がある。
【００９７】
そして、本実施形態例では、第２電極２６が長方形状とされ、その長軸方向（第２方向）が第１電極２３の長軸方向（第１方向）に直交するように配置されている。このため、合わせずれにより、第２電極２６と第１電極２３とが所定の位置から相対的に第２方向にずれてしまった場合にも、第２電極２６と第１電極２３との重なり面積は変化しない。これにより、第２方向の位置ずれによって容量値が変化しない。
その他、第１の実施形態に係る可変容量素子１（１ａ、１ｂ）の電極構成と同様にして各電極の寸法を設計すればよい。
【００９８】
本実施形態例では、第１電極２３を強誘電体層１２上面に斜め配置し、第２電極２６を第１電極２３に直交するように強誘電体層１２下面に斜め配置する。これにより、第１の実施形態に係る可変容量素子１（１ａ、１ｂ）に比較し、第２電極２６の内部端子１９を短く構成することができる。これにより、電極抵抗を低くすることができる。また、本実施形態例においても、第１の実施形態例に係る第３の構成例のような構成とすることもできる。
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
ところで、第１及び第２の実施形態では、第１電極を長軸方向に２つの電極幅を有するように形成し、その幅方向に交差する第２電極を配置することで、第１電極と第２電極の重なり面積を変更可能な構成としている。本発明はこれに限られるものではなく、例えば、第１電極をその長軸方向に２つ以上の電極幅を有するように形成する例としてもよい。この場合には、同じ電極形状で、容量値の異なる２種類以上の可変容量素子を形成することが可能となる。
【０１００】
また、第２電極についても、複数の電極幅を有する形状としてもよく、この場合は、第１電極及び第２電極の形成位置を、ｘ方向、ｙ方向に相対的に移動することで種々の構成が可能となる。また、第１電極の複数の電極幅と、第２電極の複数の電極幅を全て違う幅とすることで、容量値の異なる可変容量素子を、第１電極の電極幅の数と第２電極の電極幅の数を掛け合わせた数だけ形成することができる。
【０１０１】
〈３．第３の実施形態：可変容量素子〉
次に、本発明の第３の実施形態に係る可変容量素子について説明する。本実施形態例の可変容量素子の外観は、図１と同様であるから図示を省略する。本実施形態例の可変容量素子は、容量部を構成する電極形状を変えることなく、その形成位置を異ならせることによって、容量値の異なる複数の構成を取り得る。以下に、第１の構成例、第２の構成例について順に説明する。
【０１０２】
［３−１ 第１の構成例］
図１４は、本実施形態例の第１の構成例に係る可変容量素子３０ａをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１４において、図３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１０３】
第１電極３１は、積層体２の真ん中に積層された強誘電体層１２の上面に複数（図１４では５つ）形成されており、ｙ方向の一方の側から他方の側に所定の距離ずつ離間して形成されている。各第１電極３１は、積層体２の第１の側面３側に幅広の底辺を有し、第３の側面５側に幅狭の上辺を有し、ｘ方向の幅がｘ６の（＞ｘ２）台形形状の電極部３２で構成されている。すなわち、第１電極３１を構成する電極部３２では、積層体２の第１の側面３側から第３の側面５側に向けて連続的に幅狭になっている。積層体２の第４の側面６側から４つの第１電極３１は、２つの電極部３２がｘ方向に接続して形成された構成とされており、第２の側面４に最隣接する第１電極３１は、１つの電極部３２のみで構成されている。
【０１０４】
積層体２の第４の側面６側から順に形成された４つの第１電極３１のそれぞれは、積層体２の第１の側面３に露出するように第１電極３１と同層に形成された内部端子１６に接続されている。そして、この内部端子１６は、第１の側面３に形成されたそれぞれの第１外部端子８に接続されている。また、積層体２の第２の側面４に最隣接する第１電極３１は、積層体２の第２の側面４に露出するように第１電極と同層に形成された内部端子１７に接続されている。そして、この内部端子１７は、積層体２の第２の側面４に形成された第１外部端子９に接続されている。
【０１０５】
第２電極１８は、第１の実施形態における第２電極１８と同形状とされ、１つの第１電極３１に直交するか、若しくは、ｙ方向に隣接する２つの第１電極３１に跨って直交するように形成されている。また、第１の構成例に係る可変容量素子３０ａでは、第１電極３１と第２電極１８は、第１電極３１の幅広側の領域に第２電極１８がｚ方向に重なるように配置されている。
【０１０６】
以上により、第１の構成例に係る可変容量素子３０ａでは、図１４に示すように、第１電極３１と、その第１電極３１に強誘電体層１２を挟んで積層された第２電極１８がｚ方向に重なる領域において容量部が形成される。また、図１４の可変容量素子３０ａでは、複数の第１電極３１と複数の第２電極１８とが構成され、さらに、一つの第１電極３１に対して一つ、又は二つの第２電極１８がｚ方向に重なるように構成される。これにより、同一面内において複数個の容量部が形成される。そして、第１の構成例に係る可変容量素子３０ａでは、第１電極３１の電極部３２の幅広側において第１電極３１と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされ、各容量部を構成する電極面積は第１電極３１と第２電極１８の重なり面積Ｓ６とされる。
【０１０７】
［３−２ 第２の構成例］
次に、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子について説明する。図１５は、本実施形態例の第２の構成例に係る可変容量素子３０ｂをｚ方向から透過してみたときの構成図である。図１５において、図１４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０１０８】
第２の構成例の可変容量素子３０ｂでは、第１の構成例の可変容量素子３０ａに比較し、第１電極３１が距離Δｘ（＜ｘ２）だけｘ方向の第３の側面５側にシフトして形成されている。このため、第２電極１８は、強誘電体層１２を挟んで、第１電極３１の幅狭側とｚ方向に重なるように配置されている。ところで、距離Δｘは、第１電極３１を構成する電極部３２と第２電極１８とがｚ方向に重なる範囲内とする。すなわち、Δｘは少なくともとも電極部３２のｘ方向の長さｘ６から第２電極１８のｘ方向の長さｘ２を差し引いた長さよりも小さい値とされる。
【０１０９】
以上により、第２の構成例に係る可変容量素子３０ｂでは、強誘電体層１２を挟んでｚ方向に対向する第１電極３１における電極部３２の幅狭側と、第２電極１８とで容量部が形成される。そして、第２の構成例に係る可変容量素子３０ｂでは、第１電極３１の電極部３２の幅狭側において第１電極３１と第２電極１８がｚ方向に重なるような構成とされ、各容量部を構成する電極面積は第１電極３１と第２電極１８の重なり面積Ｓ７とされる。
【０１１０】
第２の構成例では、第１電極３１の電極部３２の幅狭側において、第１電極３１と第２電極１８とが重なる構成とされる。このため、第２の構成例における可変容量素子３０ｂでは、各容量部を構成する電極面積は、第１の構成例における可変容量素子３０ａの各容量部を構成する電極面積よりも小さい。これにより、第２の構成例における可変容量素子３０ｂ全体の容量は、第１の構成例における可変容量素子３０ａ全体の容量よりも小さくなる。
【０１１１】
このように、本実施形態例では、第１電極３１、及び第２電極１８の形状は同じであっても、第１電極３１の形成位置をずらすことによって、容量値の異なる２種類の可変容量素子３０ａ、３０ｂを構成することができる。
【０１１２】
本実施形態例の可変容量素子３０ａ、３０ｂは、第１の実施形態と同様にして形成することができる。したがって、本実施形態例においても、電極形成時に用いるマスクを第１の構成例における可変容量素子３０ａを形成する場合と、第２の構成例における可変容量素子３０ｂを形成する場合とで変える必要がない。第１の構成例の可変容量素子３０ａを形成する場合には、ｚ方向に第２電極１８と第１電極３１の電極部３２の幅広側が積層するような位置関係となるように、各電極をシート上に形成すればよい。また、第２の構成例の可変容量素子３０ｂを形成する場合には、ｚ方向に第２電極１８と第１電極３１の電極部３２の幅狭部が積層するような位置関係となるように、各電極をシート上に形成すればよい。
【０１１３】
本実施形態例では、第１電極３１を台形形状（テーパー形状）とし、第１電極３１の電極幅が変化する方向に第１電極３１と第２電極１８との重なり位置をシフトすることにより、重なり面積は連続的に変化する。これにより、電極形状を変えることなく、重なり位置を変えることにより、容量値が微少に異なる可変容量素子を形成することができる。
【０１１４】
また、本実施形態例でも、第１電極３１の長軸方向と第２電極１８の長軸方向とが交差する。このため、第１電極３１と第２電極１８とがｙ方向に相対的に位置ずれした場合には、容量値の変化はなく、第１電極３１と第２電極１８とをｘ方向に相対的にシフトした場合にのみ容量値が変化する。これにより、ｘ方向における第１電極３１と第２電極１８との相対的な位置関係を変更することでのみ容量値の異なる可変容量素子３０ａ、３０ｂを形成することができ、設計が容易となる。
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
上記第１の実施形態〜第３の実施形態では、静電容量素子として可変容量素子を例に挙げ説明したが、本発明はこれに限定されない。上記第１の実施形態〜第３の実施形態で説明した第１電極及び第２電極の構成は、入力信号の種類及びその信号レベルに関係なく容量がほとんど変化しない静電容量素子（以下、定容量素子という）に対しても同様に適用可能である。
【０１１６】
ただし、この場合、誘電体層は、比誘電率の低い常誘電体材料で形成される。常誘電体材料としては、例えば、紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ポリスチレン、ＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＭｇＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等を用いることができる。なお、このような定容量素子は、上記第１の実施形態の可変容量素子と同様にして作製することができる。上述した可変容量素子では、全ての外部端子をＤＣ端子として用いたが、定容量素子を構成する場合にはＤＣ端子が不要であることが明らかであり、ＡＣ端子のみの２端子品とすることもできる。
【０１１７】
図１６に、実際の回路上における可変容量素子周辺の回路構成例を示す。
実際の回路上では、可変容量素子１の一方の端子を、バイアス除去用コンデンサ６１を介して交流信号の一方の入出力端子６３に接続するとともに、電流制限抵抗６２を介して制御電圧の入力端子６４に接続する。また、可変容量素子５０の他方の端子を、交流信号の他方の入出力端子６５に接続するとともに、制御電圧の出力端子６６に接続する。
【０１１８】
このような可変容量素子１の回路構成では、信号電流（交流信号）は、バイアス除去用コンデンサ６１及び可変容量素子１を流れ、制御電流（直流バイアス電流）は、電流制限抵抗６２を介して可変容量素子１のみを流れる。この際、制御電圧を変化させることにより、可変容量素子１の容量Ｃｖが変化し、その結果、信号電流も変化する。
【０１１９】
［可変容量素子の構成］
そこで、次に、可変容量素子１と、バイアス除去用コンデンサ６１とを一体化した例を説明する。図１７に、可変容量素子１と、バイアス除去用コンデンサ６１とを一体化した素子の構成例を示す。なお、図１７において、第１の実施形態（図３）と同様の構成には同じ符号を付して示す。
【０１２０】
可変容量素子１は、強誘電体層１２と、強誘電体層１２を挟み込むように対向して形成された可変容量素子１用の第１電極１５及び第２電極１８とを備える。さらに、可変容量素子１は、強誘電体層１２を挟み込むように対向して形成されたバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３及び第２電極５４を備える。
【０１２１】
可変容量素子１用の第１電極１５及びバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３は、強誘電体層１２の上面５１ａに、所定間隔離れて形成される。また、可変容量素子１用の第２電極１８及びバイアス除去用コンデンサ６１の第２電極５４は、強誘電体層５１の下面５１ｂに、所定間隔離れて形成される。すなわち、本実施形態では、可変容量素子１及びバイアス除去用コンデンサ６１の誘電体層を共通にする。
【０１２２】
また、可変容量素子１用の第１電極１５とバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３とはリード線５５等で接続される。なお、可変容量素子１用の第１電極１５とバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３とを接続するための所定の電線パターンを強誘電体層１２の上面５１ａに形成して両者を接続してもよい。
【０１２３】
可変容量素子１用の第１電極１５及びバイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３は、リード線５６により、電流制限抵抗６２を介して制御電圧の入力端子６４に接続される（図１６及び１７参照）。可変容量素子１用の第２電極１８は、リード線５７により、交流信号の他方の入出力端子６５及び制御電圧の出力端子６６に接続される。そして、バイアス除去用コンデンサ６１の第２電極５４は、リード線５８により、交流信号の一方の入出力端子６３に接続される。このように接続することにより、図１６の回路構成と同様に、信号電流（交流信号）がバイアス除去用コンデンサ６１及び可変容量素子１を流れ、制御電流（直流バイアス電流）は、電流制限抵抗６２を介して可変容量素子１のみを流れる。
【０１２４】
なお、可変容量素子１用の第１電極１５及び第２電極１８は、上記第２及び第３の実施形態の可変容量素子で用いた第１電極及び第２電極と同様の形状でも構成することができる。一方、バイアス除去用コンデンサ６１の第１電極５３及び第２電極５４は、従来のコンデンサと同様の形状で形成することができる。
【０１２５】
このように、可変容量素子１と、バイアス除去用コンデンサ６１とを一体化することにより、本発明の可変容量素子を適用する装置の寸法を小さくすることができる。また、部品点数を減らすことができるので、装置のコストを低減することができる。
【０１２６】
〈４．第４の実施形態：共振回路〉
第４の実施形態では、上述した本発明の静電容量素子を備える非接触受信装置の構成例を説明する。
【０１２７】
［非接触受信装置の構成］
本実施形態では、非接触受信装置として、非接触ＩＣカードを例に挙げ説明する。図１８に、本実施形態の非接触ＩＣカードの受信系（復調系）回路部のブロック構成を示す。なお、図１８では、説明を簡略するために、信号の送信系（変調系）回路部は省略し
ている。送信系回路部の構成は、従来の非接触ＩＣカード等と同様に構成することができる。
【０１２８】
非接触ＩＣカード２６０は、受信部２６１（アンテナ）と、整流部２６２と、信号処理部２６３とを備える。
【０１２９】
受信部２６１は、共振コイル２６４及び共振コンデンサ２６５からなる共振回路を備え、非接触ＩＣカード２６０のリーダライター（不図示）から送信される信号をこの共振回路で受信する。なお、図１８では、共振コイル２６４をそのインダクタンス成分２６４ａ（Ｌ）と抵抗成分２６４ｂ（ｒ：数オーム程度）とに分けて図示している。また、受信部２６１は、共振コンデンサ２６５内の後述する可変容量素子２６７の制御電源２７０と、可変容量素子２６７及び制御電源２７０間に設けられた２つの電流制限抵抗２７１及び２７２とを備える。
【０１３０】
共振コンデンサ２６５は、容量Ｃｏの定容量コンデンサ２６６と、可変容量素子２６７と、可変容量素子２６７の両端子にそれぞれ接続された２つのバイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９とで構成される。そして、定容量コンデンサ２６６と、可変容量素子２６７並びに２つのバイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９からなる直列回路とは、共振コイル２６４に並列接続される。
【０１３１】
定容量コンデンサ２６６は、上述した種々の実施形態及び種々の変形例で説明した電極及び外部端子の構成を有する２端子タイプの定容量コンデンサ（定容量素子）のいずれかで構成される。定容量コンデンサ２６６を構成する誘電体層は、第１の実施形態で説明した比誘電率の低い誘電体材料（常誘電体材料）で形成されており、入力信号の種類（交流または直流）及びその信号レベルに関係なく、その容量はほとんど変化しない。
【０１３２】
なお、実際の回路上では、共振コイル２６４のインダクタンス成分Ｌのばらつきや信号処理部２６３内の集積回路の入力端子の寄生容量などによる受信部２６１の容量変動（数ｐＦ程度）が存在し、その変動量は非接触ＩＣカード２６０毎に異なる。それゆえ、本実施形態では、これらの影響を抑制（補正）するために、定容量コンデンサ２６６内の内部電極の電極パターンをトリミングして容量Ｃｏを適宜調整する。
【０１３３】
可変容量素子２６７もまた、上述した種々の実施形態で説明した２端子タイプの可変容量素子のいずれかで構成される。なお、可変容量素子２６７を構成する誘電体層は、第１の実施形態で説明した比誘電率の大きな強誘電体材料で形成される。なお、本発明はこれに限定されず、可変容量素子２６７を４端子タイプの可変容量素子で構成してもよい。
【０１３４】
また、可変容量素子２６７は、電流制限抵抗２７１及び２７２を介して制御電源２７０に接続される。そして、可変容量素子２６７の容量Ｃｖは、制御電源２７０から印加される制御電圧に応じて変化する。
【０１３５】
なお、バイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９、並びに、電流制限抵抗２７１及び２７２は、制御電源から流れる直流バイアス電流（制御電流）と、受信信号電流との干渉による影響を抑制するために設けられる。具体的には、バイアス除去用コンデンサ２６８及び２６９は、信号回路の保護及び／又は分離のために設けられ、電流制限抵抗２７１及び２７２は、制御回路の保護及び／又は分離のために設けられる。
【０１３６】
整流部２６２は、整流用ダイオード２７３と整流用コンデンサ２７４とからなる半波整流回路で構成され、受信部２６１で受信した交流電圧を直流電圧に整流して出力する。
【０１３７】
信号処理部２６３は、主に半導体素子の集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration
）で構成され、受信部２６１で受信した交流信号を復調する。信号処理部２６３内のＬＳＩは整流部２６２から供給される直流電圧により駆動される。なお、ＬＳＩとしては、従来の非接触ＩＣカードと同様のものを用いることができる。
【０１３８】
本実施形態の非接触ＩＣカード２６０において、可変容量素子２６７は、過大な受信信号により耐電圧性の低い半導体素子からなる制御回路が破壊されないようにするために用いられる。具体的には、受信信号が過大な場合に、制御電圧により可変容量素子２６７の容量Ｃｖを小さくする。これにより、可変容量素子２６７の容量低下分に対応した周波数Δｆだけ、受信部２６１の共振周波数が高域にシフトする。これにより、容量可変前の共振周波数ｆ０における受信信号のレスポンスは、容量可変前より低くなり、受信信号のレベルが抑制される。その結果、制御回路に過大な電流信号が流れないようにすることができ、制御回路の破壊を防止することができる。
【０１３９】
本実施形態の非接触ＩＣカード２６０では、定容量コンデンサ２６６及び可変容量素子２６７に、本発明の電極構成を有する静電容量素子を用いているので、より高性能の非接触ＩＣカードを提供することができる。また、可変容量素子２６７に、本発明の電極構成を有する静電容量素子を用いているので、より低い駆動電圧で非接触ＩＣカードを駆動することができる。
【０１４０】
なお、本実施形態では、定容量コンデンサ２６６及び可変容量素子２６７の両方を本発明の電極構成を有する静電容量素子で構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方を本発明の静電容量素子で構成してもよい。また、本実施形態では、定容量コンデンサ２６６を備えない構成としてもよい。
【０１４１】
また、本実施形態の非接触ＩＣカード２６０では、可変容量素子２６７の制御電源２７０を設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、特許文献１等と同様に、整流部２６２から出力された直流電圧から、例えば抵抗分割等の手法により所望の制御電圧を抽出するような構成にしてもよい。
【０１４２】
さらに、本実施形態では、非接触受信装置の一例として、非接触ＩＣカードを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、共振コイル及び共振コンデンサからなる共振回路を用いて非接触で情報及び／または電力を受信する任意の装置に適用可能であり、同様の効果が得られる。例えば、携帯電話等や、ワイアレス電力伝送装置にも適用可能である。なお、ワイアレス電力伝送装置では、電力を非接触で伝送する装置であるので、非接触ＩＣカードのように受信信号を復調する信号処理部を備えなくてもよい。
【符号の説明】
【０１４３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ・・・可変容量素子、２・・・積層体、３・・・第１の側面、４・・・第２の側面、５・・・第３の側面、６・・・第４の側面、８・・・第１外部端子、９・・・第１外部端子、１０・・・第２外部端子、１１・・・第２外部端子、１２・・・強誘電体層、１３・・・第１電極部、１４・・・第２電極部、１５・・・第１電極、１６、１７・・・内部端子、１８・・・第２電極、１９・・・内部端子、２０、２１・・・容量部、２２ａ、２２ｂ・・・可変容量素子、２３・・・第１電極、２４・・・第２電極部、２５・・・第１電極部、２６・・・第２電極、３０ａ、３０ｂ・・・可変容量素子、３１・・・第１電極、３２・・・電極部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と、
前記誘電体層を狭むように前記誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と前記誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極であって、一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置され、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有し、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に前記誘電体層を挟んで前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能な一対、又は複数対の電極と
を備える静電容量素子。
【請求項２】
前記誘電体層を挟んで重なる電極の面積は、前記一方の電極を一定量だけ移動したときにのみ段階的に変えることができる
請求項１に記載の静電容量素子。
【請求項３】
前記一方の電極と前記他方の電極は、互いの電極の長軸方向が直交するように配置されている
請求項１又は２に記載の静電容量素子。
【請求項４】
前記一対の電極又は複数対の電極は、誘電体層の厚さ方向に複数層積層されている
請求項１〜３のいずれかに記載の静電容量素子。
【請求項５】
前記誘電体層が強誘電体材料で形成され、外部から印加される制御信号に応じて容量が変化する
請求項１〜４のいずれかに記載の静電容量素子。
【請求項６】
誘電体層と、前記誘電体層を狭むように前記誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と前記誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極であって、一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置され、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有し、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に前記誘電体層を挟んで前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能な一対、又は複数対の電極とを備える静電容量素子の製造方法であって、
前記一方の電極及び他方の電極は、前記誘電体層上面の所定の位置に位置あわせしたマスクを用いてパターン形成し、
前記一方の電極又は／及び他方の電極の形成は、前記一方の電極と前記他方の電極の前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積が所定の面積を有するように前記誘電体層上面に配置するマスクの位置を調整しながら形成する
静電容量素子の製造方法。
【請求項７】
前記一方の電極、又は／及び他方の電極は、前記誘電体層を挟んで重なる電極の面積が、前記一方の電極を一定量だけ移動したときにのみ段階的に変えることができる形状とする
請求項６に記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項８】
前記一方の電極と前記他方の電極は、互いの電極の長軸方向が直交するように形成する
請求項６又は７に記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項９】
前記一対の電極又は複数対の電極を、誘電体層の厚さ方向に複数層積層する
請求項６〜８のいずれかに記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項１０】
前記誘電体層を、外部から印加される制御信号に応じて容量が変化する強誘電体材料で形成する
請求項６〜９のいずれかに記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項１１】
誘電体層と、前記誘電体層を狭むように前記誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と前記誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極であって、一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置され、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有し、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に前記誘電体層を挟んで前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能な一対、又は複数対の電極とを有する静電容量素子を含む共振コンデンサと、
前記共振コンデンサに接続された共振コイルと
を備える共振回路。
【請求項１】
誘電体層と、
前記誘電体層を狭むように前記誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と前記誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極であって、一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置され、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有し、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に前記誘電体層を挟んで前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能な一対、又は複数対の電極と
を備える静電容量素子。
【請求項２】
前記誘電体層を挟んで重なる電極の面積は、前記一方の電極を一定量だけ移動したときにのみ段階的に変えることができる
請求項１に記載の静電容量素子。
【請求項３】
前記一方の電極と前記他方の電極は、互いの電極の長軸方向が直交するように配置されている
請求項１又は２に記載の静電容量素子。
【請求項４】
前記一対の電極又は複数対の電極は、誘電体層の厚さ方向に複数層積層されている
請求項１〜３のいずれかに記載の静電容量素子。
【請求項５】
前記誘電体層が強誘電体材料で形成され、外部から印加される制御信号に応じて容量が変化する
請求項１〜４のいずれかに記載の静電容量素子。
【請求項６】
誘電体層と、前記誘電体層を狭むように前記誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と前記誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極であって、一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置され、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有し、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に前記誘電体層を挟んで前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能な一対、又は複数対の電極とを備える静電容量素子の製造方法であって、
前記一方の電極及び他方の電極は、前記誘電体層上面の所定の位置に位置あわせしたマスクを用いてパターン形成し、
前記一方の電極又は／及び他方の電極の形成は、前記一方の電極と前記他方の電極の前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積が所定の面積を有するように前記誘電体層上面に配置するマスクの位置を調整しながら形成する
静電容量素子の製造方法。
【請求項７】
前記一方の電極、又は／及び他方の電極は、前記誘電体層を挟んで重なる電極の面積が、前記一方の電極を一定量だけ移動したときにのみ段階的に変えることができる形状とする
請求項６に記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項８】
前記一方の電極と前記他方の電極は、互いの電極の長軸方向が直交するように形成する
請求項６又は７に記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項９】
前記一対の電極又は複数対の電極を、誘電体層の厚さ方向に複数層積層する
請求項６〜８のいずれかに記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項１０】
前記誘電体層を、外部から印加される制御信号に応じて容量が変化する強誘電体材料で形成する
請求項６〜９のいずれかに記載の静電容量素子の製造方法。
【請求項１１】
誘電体層と、前記誘電体層を狭むように前記誘電体層の一方の面上に形成された一方の電極と前記誘電体層の他方の面上に形成された他方の電極とからなる一対、又は複数対の電極であって、一方の電極と他方の電極は、互いの電極の長軸方向が交差するように配置され、一方の電極、又は／及び他方の電極が少なくとも２つ以上の電極幅を有し、一方の電極を他方の電極に対して相対的に移動して形成した場合に前記誘電体層を挟んで前記誘電体層の厚み方向に重なる電極の面積を、連続的、又は段階的に変更可能な一対、又は複数対の電極とを有する静電容量素子を含む共振コンデンサと、
前記共振コンデンサに接続された共振コイルと
を備える共振回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−６００３０（Ｐ２０１２−６００３０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３５８０（Ｐ２０１０−２０３５８０）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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