可变电感器的制作方法

本发明涉及可变电感器，特别是涉及通过使磁通通过的部分的导磁率变化来使电感值可变的可变电感器。

背景技术：

作为本发明所关注的可变电感器，例如，存在在日本特开2010-135699号公报(专利文献1)中记载的结构，或者在日本特开2009-152254号公报(专利文献2)中记载的结构。

在专利文献1中，所记载的可变电感器具备：第1线圈；沿抵消第1线圈所产生的磁通的方向产生磁通的第2线圈；通过向第1线圈以及第2线圈之间移动来遮挡第1线圈以及第2线圈所产生的磁通的活动铁心；以及将第1线圈、第2线圈以及活动铁心包含于其中的闭合磁路构造的磁性铁心。

在专利文献2中，所记载的可变电感器为向由半导体基板、半导体基板上的集成电路层、集成电路层上的绝缘层、绝缘层上的再布线层构成的晶圆级封装提供的芯片(on-chip)可变电感器，其中，第1电感器形成于集成电路层，第2电感器形成于再布线层，电流控制电路连接于第1电感器，通过对向第1电感器输入的电流振幅以及/或者相位进行控制，从而使贯通第2电感器的磁通变化。

专利文献1：日本特开2010-135699号公报

专利文献2：日本特开2009-152254号公报

然而，在专利文献1所记载的可变电感器中，需要稳定地保持活动铁心，并且使之机械式移动，以便选择性地遮挡第1线圈以及第2线圈产生的磁通的结构，因此活动部的动作稳定性容易成为问题。另外，由于活动铁心的质量比较大，为使其移动而需要比较多的电力，另外，也存在动作的反应速度偏低的问题。

另一方面，在专利文献2所记载的可变电感器中，为了控制向第1电感器输入的电流振幅以及/或者相位，必须持续流过电流，在使电感值变化后直流电流成分无助于控制，可以视作无用的电流。因此，存在电流控制电路的电力效率进而可变电感器的能量效率降低的问题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种能够实现上述的问题的减少化，即，能使电感值稳定且迅速变化，并且凭借较少的能量便可实现所希望的动作的可变电感器。

本发明的可变电感器首先具备产生磁通的线圈。此外，为了解决上述的技术课题，本发明的可变电感器还具备：容器部，该容器部规定横切由上述线圈产生的磁通的至少一部分的空间；以及磁性粉，该磁性粉被装填至容器部内以便占据上述空间的一部分。磁性粉能够在上述空间内移动，通过该移动使上述磁通产生变化。在此，磁通的变化是指磁通的通过难易度变化或磁通的路径变化。此外，这样的磁通的变化以电感值的变化体现。

在本发明中，优选为，由上述容器部规定的空间具有线圈赋予的磁场比较强的第1区域以及比较弱的第2区域，磁性粉能够在第1区域与第2区域之间移动。根据该结构，能使电感值的变化更高效。

在本发明中，优选为，线圈包括彼此之间相互隔开间隔地配置在同轴上的第1线圈以及第2线圈。在这种情况下，第1线圈与第2线圈各自赋予的磁场相互抵消，上述空间的至少一部分位于第1线圈与第2线圈之间。这样，可变电感器具备2个线圈，如此与仅具备一个线圈的情况相比，能够增大电感值的变化量。

在本发明中，优选为，磁性粉由具有带电性的树脂涂覆，上述可变电感器还具备电场发生用电极，该电场发生用电极用于施加电压以便在可变电感器空间内产生电场，通过对电场发生用电极施加电压，使磁性粉在空间内移动。

根据该结构，仅仅通过从外部对电场发生用电极施加电压，便能够使磁性粉在空间内移动，并相应地使电感值变化。此时，使磁性粉移动所需的电力与专利文献1所记载的使活动铁心移动所需的电力相比极少。另外，由于磁性粉具有带电性，因此即使对电场发生用电极施加电压，磁性粉也不易移动。因此，无需用于维持磁性粉的移动状态的电力。由此，能够实现消耗电力的节减。

在上述的优选的结构中，优选为电场发生用电极包括沿着规定空间的容器部的壁面分布的梳形部分。由此，能够抑制使电感器的Q值降低的涡电流的发生。

本发明的可变电感器并不局限于如上所述通过电场使磁性粉移动的结构，也可以具备通过磁性粉自身的重力使磁性粉在空间内移动的结构。

根据本发明，磁性粉在容器部内的空间移动，由此能够使由线圈产生的磁通变化，使由线圈赋予的电感值变化。这样，为了利用较轻的磁性粉的移动并且实现对于磁性粉的可移动的保持以便使电感值变化，只要准备收容磁性粉的容器部便可，因此能够有效地避免在使质量比较大的活动铁心的活动部动作的情况下所遭遇的问题。即，可以期待如下优点：无需将活动铁心的活动部保持为可使之动作的机构，并且由于磁性粉较轻，因此动作稳定性优异，并且动作的反应速度较高，而且凭借较少的能量便可实现所希望的动作。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的可变电感器1的剖视图，示出根据第1动作原理使电感值变化的2个典型的状态。

图2是示出本发明的第2实施方式的可变电感器11的剖视图，图示根据第2动作原理使电感值变化的结构。

图3是示出本发明的第3实施方式的可变电感器21的外观的立体图。

图4是图3所示的可变电感器21的等效电路图。

图5是沿着图3所示的可变电感器21的线V-V的剖视图。

图6是用剖视图示出图3所示的可变电感器21的图，(A)为沿着图5的线A-A的剖视图，(B)为同样沿着线B-B的剖视图，(C)为同样沿着线C-C的剖视图，(D)为同样沿着线D-D的剖视图，(E)为同样沿着线E-E的剖视图，(F)为同样沿着线F-F的剖视图。

图7是本发明的第4实施方式的可变电感器51的、与图5对应的剖视图。

具体实施方式

图1示出本发明的第1实施方式的可变电感器1。可变电感器1取用图1(1)以及(2)中分别示出的2个典型的状态，由此，使电感值变化。

可变电感器1具备第1线圈2与第2线圈3。第1线圈2与第2线圈3彼此之间相互隔开间隔地配置在同轴上。第1线圈2与第2线圈3各自赋予的磁场相互抵消。

可变电感器1还具备：规定横切由线圈2、3产生的磁通的至少一部分的空间4的容器部5；以及装填至容器部5内以便占据上述空间4的一部分的磁性粉6。作为磁性粉6，例如可以使用铁氧体粉或者羰基粉或镍粉之类的在磁性流体中使用的所有金属粉。

由容器部5规定的空间4具有线圈2、3赋予的磁场比较强的第1区域7以及比较弱的第2区域8。更具体地说，空间4形成剖面T字状，第1区域7位于由第1线圈2与第2线圈3包夹的位置，第2区域8位于第2线圈3的与第1线圈2侧的相反侧，即位于远离第2线圈3的位置。

在本实施方式中，为了改变电感值，将可变电感器1的姿势变更。通过该可变电感器1的姿势的变更，磁性粉6基于其自身的重力，能够在空间4内在第1区域7与第2区域8之间可逆地移动。

更详细地说，在图1(A)中，可变电感器1形成为使容器部5的第2区域8侧位于下方的姿势，磁性粉6利用其自身的重力着落于第2区域8。另一方面，在图1(B)中，可变电感器1形成使容器部5的第1区域7侧位于下方的姿势，磁性粉6利用其自身的重力着落于第1区域7。此外，在容器部5也可以设置圆锥面状的引导面9，以便使磁性粉6朝向第1区域7的移动变得顺畅。

利用上述的磁性粉6的移位，使线圈2、3所产生的磁通发送变化。更具体地说，磁性粉6的移动与改变第1线圈2与第2线圈3之间的距离的情况相同，使磁通的通过难易度变化。磁通的变化作为可变电感器1中的电感值的变化体现。即，图1(A)所示的、在线圈2、3赋予的磁场比较弱的第2区域8存在磁性粉6时的可变电感器1的电感值比图1(B)所示的、在线圈2、3赋予的磁场比较强的第1区域7存在磁性粉6时的可变电感器1的电感值低。

这样的电感值的变化能够具有再现性地反复实现。在此，如果关注线圈2、3赋予的磁场的强度，则在第1区域7的磁场的强度与在第2区域8的磁场的强度的差越大，则能够使电感值的变化量越大。

接下来，参照图2对本发明的第2实施方式的可变电感器11进行说明。图2所示的可变电感器11具备多个与图1所示的可变电感器1共通的要素。因此，在图2中，对于与图1所示的要素共通的要素标注相同的参照符号，并省略重复的说明。

可变电感器11的特征在于，除了前述的可变电感器1所具备的要素之外，还具备用于施加电压以便在由容器部5规定的空间4内产生电场的电场发生用电极12～14。电场发生用电极12沿着规定空间4的第2区域8的终端的容器部5的端面壁设置。电场发生用电极13以及14沿着规定空间4的第1区域7的周面的容器5的侧面壁设置。另外，电场发生用电极13与电场发生用电极14被并联电连接，且位于彼此对置的位置。

准备与对线圈2、3赋予的信号系电源(未图示。)不同的直流电源15。从直流电源15供给的电压及其极性为可变。直流电源15在电场发生用电极12与电场发生用电极13以及14之间施加电压，由此在空间4内产生电场。

另一方面，在可变电感器11中，作为磁性粉6，使用由具有带电性的树脂涂覆的磁性粉。更具体地说，使用以作为电子照片用载体使用的磁铁矿、Mn-系软磁铁氧体、Mn-Mg系软磁铁氧体、Cu-Zn系软磁铁氧体等为芯材，并对之实施树脂涂覆的结构作为磁性粉6较为有效。因此，通过从直流电源15对电场发生用电极12与电场发生用电极13以及14之间施加例如数10V左右的电压，使得磁性粉6在空间4内移动。通过改变从直流电源15供给的电压的极性，如双向箭头16所示，能使磁性粉6向第1区域7移动或者向第2区域8移动。

更具体地说，当直流电源15处于图2所示的极性时，在电场发生用电极12施加正的电位，并且在电场发生用电极13以及14施加负的电位。此时，如果磁性粉6带正电，则磁性粉6被拉向负电位的电场发生用电极13以及14侧，向第1区域7移动。其结果，可变电感器11赋予比较高的电感值。随后，即便直流电源15断开，仍维持磁性粉6存留于第1区域7的状态。

另一方面，当使可变电感器11的电感值比较低的情况下，直流电源15的极性被切换。即，在电场发生用电极12施加负的电位，并且在电场发生用电极13以及14施加正的电位。如上所述，如果磁性粉6带正电，则被拉向负电位的电场发生用电极12侧，向第2区域8移动。其结果，可变电感器11赋予比较低的电感值。随后，即使直流电源15断开，仍维持磁性粉6存留于第2区域8的状态。

此外，在图2中，图示为磁性粉6位于第1区域7以及第2区域8双方，不过实际上，磁性粉6通常位于第1区域7以及第2区域8中的任意一方。

但是，如果应用作为显示内容被电子改写的显示介质而关注的“电子纸张”的驱动方式，则能够仅使磁性粉6中的、特定的磁性粉移动，因此可得出磁性粉6以特定的比例分配在第1区域7以及第2区域8双方的情况。在该情况下，能够实现中间的电感值。该变形例在后述的其他实施方式中也能够应用。

另外，空间4内并不局限于气体，也可以充满液体。例如当充满硅油那样的液体的情况下，磁性粉6的移动速度与充满气体的情况相比较慢，但容易施加电场，因此能够进一步降低应当施加于电场发生用电极12与电场发生用电极13以及14之间的电压。该变形例在后述的其他实施方式中也能够应用。

接下来，参照图3～图6对本发明的第3实施方式的可变电感器21进行说明。

在前述的可变电感器1以及11中，虽然没有特别限定，但想要使线圈2、3由卷线构成。与此相对，可变电感器21具备层叠结构的线圈，是应用层叠技术制造的芯片类型。

可变电感器21具备具有层叠结构的长方体状的部件主体22。如图3所示，在部件主体22的相对置的端面23、24分别设置第1以及第2外部端子电极27、28，在与端面23、24相邻的相对置的侧面25、26设置第3以及第4外部端子电极29、30。这些外部端子电极27～30在部件主体22的端面23、24以及侧面25、26各个面中，以填埋沿部件主体22的厚度方向贯通形成的切口的状态设置。

外部端子电极27～30的上述的方式由可变电感器21的制造方法引起。在制造部件主体22的过程中，制造通过沿着X方向以及Y方向的切线的切刀能够取出多个部件主体22的母状态的部件主体。在该母状态的部件主体上，设置有在其中心线上存在上述切线的平面形状为矩形的贯通孔，在该贯通孔中填充有导体。然后，通过沿着切线对母状态的部件主体进行切割，从而取出多个部件主体22。此时，由于切线穿过上述的贯通孔的中心线，因此填充贯通孔的导体被切刀切断，形成上述的外部端子电极27～30。

如图4所示，在第1以及第2外部端子电极27、28之间形成电感L，该电感L通过在第3以及第4外部端子电极29、30之间施加的电压而变化。

可变电感器21具备与图2所示的可变电感器11所具备的要素相当的要素。即，可变电感器21在部件主体22的内部形成第1以及第2线圈31、32以及电场发生用电极33、34，并且利用部件主体22的一部分构成规定空间35的容器部36。

如图5所示，部件主体22具有在由氧化铝等构成的第1以及第2绝缘性基板37、38之间夹入由聚酰亚胺等构成的树脂层39的层叠结构。第1绝缘性基板37在图6(A)以及(B)中也被图示，树脂层39在图6(C)中也被图示，第2绝缘性基板38在图6(D)～(F)中也被图示。

如图6(B)所示，第1线圈31例如通过由铜构成的螺旋状的图案导体构成，设置于第1绝缘性基板37。在此，第1线圈31位于第1绝缘性基板37的与树脂层39接触的面侧。第1线圈31根据需要被绝缘覆盖。第1绝缘性基板37具有由多个绝缘体层构成的层叠结构，在与第1线圈31所处的绝缘体层不同的绝缘体层如图6(A)所示设置引出导体40。引出导体40的一端经由贯通特定的绝缘体层的通过导体41与第1线圈31的内周端电连接，引出导体40的另一端与第1外部端子电极27电连接。

如图6(D)所示，第2线圈32设置于第2绝缘性基板38。第2线圈32与第1线圈相同，例如通过由铜构成的螺旋状图案导体构成。另外，第2线圈32位于第2绝缘性基板38的与树脂层39接触的面侧。第2线圈32根据需要被绝缘覆盖。第2绝缘性基板38具备由多个绝缘体层构成的层叠结构，在与第2线圈32所处的绝缘体层不同的绝缘体层，如图6(E)所示设置引出导体42。引出导体42的一端经由贯通特定的绝缘体层的通过导体43与第2线圈32的内周端电连接，引出导体42的另一端与第2外部端子电极28电连接。

如上所述，位于第1绝缘性基板37的与树脂层39接触的面侧的第1线圈31的外周端同位于第2绝缘性基板38的与树脂层39接触的面侧的第2线圈32的外周端通过在图6(B)～图6(D)中图示的通过导体44被电连接。通过导体44被设置为贯通树脂层39。

如以上那样，第1线圈31与第2线圈32彼此之间相互隔开间隔地配置在同轴上，另外，第1线圈31与第2线圈32各自赋予的磁场被相互抵消。

在树脂层39设置有将其沿厚度方向贯通的贯通孔45。贯通孔45如图6(C)所示，实际具有长圆形的平面形状。另外，在第2绝缘性基板38设置有在与树脂层39接触的面侧具有开口且与贯通孔45连通的凹部46。凹部46如图6(C)～(E)所示比贯通孔45小，具有实质上为长圆形的平面形状。凹部46的底面位于足够远离第2线圈32的位置。

前述的空间35由上述贯通孔45以及凹部46赋予。因此，规定空间35的容器部36由部件主体22的一部分赋予。空间35位于横切由线圈31、32产生的磁通的至少一部分的位置。装填至容器部36内以便占据空间35的一部分的磁性粉，不过在图5以及图6中省略磁性粉的图示。另外，在可变电感器21中，作为磁性粉，与图2所示的可变电感器11的情况相同，使用由具有带电性的树脂涂覆的结构。

如图6(F)所明确示出的那样，前述的电场发生用电极33设置于第2绝缘性基板38。电场发生用电极33设置在构成第2绝缘性基板38的多个绝缘体层中的赋予凹部46的底面的绝缘体层，其一部分在凹部46的底面露出。电场发生用电极33包括沿着规定空间35的容器部36的底面壁分布的梳形部分。由此，能够抑制致使电感器的Q值降低的涡电流的发生。电场发生用电极33如图6(F)所示，经由引出导体47与第3外部端子电极29电连接。

与电场发生用电极33成对的电场发生用电极34被设置为位于树脂层39内且在贯通孔45的周面露出。电场发生用电极34由图5可见，包括沿着规定空间35的容器部36的侧面壁分布的梳形部分。电场发生用电极34的梳形部分的各梳齿通过沿着树脂层39的厚度方向延伸的导体被相互电连接，不过对此省略详细的图示。另外，电场发生用电极34如图6(C)所示，经由引出导体48与第4外部端子电极30电连接。

如上所述，如果电场发生用电极33、34包括梳形部分，则能够抑制致使电感器的Q值降低的涡电流的发生。

参照图5，上述的空间35具有线圈31、32赋予的磁场比较强的第1区域49与磁场比较弱的第2区域50。在该实施方式中，第1区域49位于由第1线圈31与第2线圈32包夹的位置，即由贯通孔45规定的位置，第2区域50位于第2线圈32的与第1线圈31侧相反的一侧，且位于足够远离第2线圈32的位置、即凹部46的底面附近的位置。

在可变电感器21的制造中，第2绝缘性基板38经由以下的各工序获得，在成为第2绝缘性基板38的一部分的特定的绝缘体层上形成电场发生用电极33以及引出导体47，在其上层叠具有成为凹部46的一部分的贯通孔的绝缘体层，在该绝缘体层上形成引出导体42，进而层叠具有成为凹部46的其余部分的贯通孔并且设置通过导体43的绝缘体层，在该绝缘体层上形成第2线圈32。

另外，树脂层39在可变电感器21的制造中，发挥使第1以及第2绝缘性基板37、38相互接合的功能，在接合前的阶段，具有贯通孔45，并且设置电场发生用电极34、引出导体48以及通过导体44。树脂层39具有层叠结构，在形成具有梳形部分的电场发生用电极34的过程中，各梳齿被设置在不同的层，由沿厚度方向延伸的导体将各梳齿相互连接。另外，树脂层39优选以半固化状态配置在第1以及第2绝缘性基板37、38之间，通过将其固化，从而实现将第1以及第2绝缘性基板37、38相互接合的状态。

可变电感器21通过将第1以及第2外部端子电极27、28与信号路径连接，从而作为电感器发挥功能，并且通过在第3以及第4外部端子电极29、30间施加规定的电压值以及极性的电压，从而使电感值变化。

使电感值变化的机理与图2所示的可变电感器11的情况实质相同。说，如果经由第3以及第4外部端子电极29、30在电场发生用电极33、34间施加特定的极性的电压，则磁性粉被拉向电场发生用电极33、34的任意一侧，向第1区域49以及第2区域50的任意一侧移动。该状态在施加于电场发生用电极33、34间的电压断开后依然维持。

另一方面，如果切换在电场发生用电极33、34间施加的电压的极性，则磁性粉被拉向电场发生用电极33、34的任意另一侧，向第1区域49以及第2区域50的任意另一侧移动。该状态即便在施加于电场发生用电极33、34间的电压断开后依然维持。

接下来，参照图7对本发明的第4实施方式的可变电感器51进行说明。通过对比图7与图5可见，图7所示的可变电感器51具备多个与图5所示的可变电感器21共通的要素。因此，在图7中，对于与图5所示的要素相当的要素标注相同的参照符号，并省略重复的说明。

前述的可变电感器1、11、21作为线圈具备彼此之间相互隔开间隔地配置在同轴上且各自赋予的磁场相互抵消的2个线圈2、3(或者31、32)，不过图7所示的可变电感器51的特征在于，作为线圈仅具备一个线圈52。

线圈52的外周端经由引出导体53与第1外部端子电极27电连接，其内周端经由通过导体54以及引出导体55与第2外部端子电极28电连接。

在横切由该线圈52产生的磁通的至少一部分的空间56中，线圈52赋予的磁场比较强的第1区域57处于由线圈52包围的部分、即与凹部46内相当的部分，线圈52赋予的磁场比较弱的第2区域58处于足够远离线圈52的位置、即与贯通孔45内较靠上部相当的部分。在该实施方式中，空间56中的第1区域57与第2区域58的位置关系同前述的可变电感器21的空间35中的第1区域49与第2区域50的位置关系颠倒。另外，成为第1区域57的凹部46形成为比成为前述的可变电感器21的第2区域50的凹部46浅。

如果在电场发生用电极33、34间施加特定的极性的电压，则省略图示的磁性粉被拉向电场发生用电极33、34的任意一侧，向第1区域49以及第2区域50的任意一侧移动。另一方面，如果切换向电场发生用电极33、34间施加的电压的极性，则磁性粉被拉向电场发生用电极33、34的任意另一侧，向第1区域57以及第2区域58的任意另一侧移动。通过像这样的磁性粉的移动，使得电感值变化。

此外，根据图7所示的可变电感器51，仅具备一个线圈52，因此与具备2个线圈31、32的前述的可变电感器21相比，电感值的变化量变小。

至此，与图示本发明的几个实施方式相关地进行了说明，不过在本发明的范围内可以为其他各种的变形例。例如，由容器部规定的空间的形状只要横切由线圈产生的磁通的至少一部分即可，可以任意进行变更。

另外，本说明书所记载的各实施方式不过为例示而已，可以在不同的实施方式间进行结构的部分更换或组合。

其中，符号说明如下：

1、11、21、51：可变电感器；2、3、31、32、52：线圈；4、35：空间；5、36：容器部；6：磁性粉；7、49：第1区域；8、50：第2区域；12～14、33、34：电场发生用电极。