JP2003059761A

JP2003059761A - 可変容量コンデンサ及び共振器

Info

Publication number: JP2003059761A
Application number: JP2001242922A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Takemura; 光治竹村; Shinji Kobayashi; 真司小林
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電極間隔をローレンツ力によって変化させる
ことにより、静電容量を変化させるときの可変領域を拡
大し、性能を向上させる。【解決手段】基板２上には、支持部５と支持梁６とを
介して可動部７を設け、この可動部７に設けた可動電極
８と基板２上に設けた表面電極３，４とを対面させる。
また、可動部７には、マグネット１３によるＹ軸方向の
磁界Ｈが作用する電流路１１を設ける。そして、電流路
１１に電流Ｉ₁，Ｉ₂を通電することにより、Ｘ軸方向に
延びた中間配線部１１ＡにＺ軸方向のローレンツ力
Ｆ₁，Ｆ₂を生じさせ、可動部７をＺ軸方向の一側または
他側に変位させる。これにより、表面電極３，４と可動
電極８との間の静電容量を非通電時よりも小さい値から
大きい値まで広い範囲に亘って変化させることができ、
コンデンサ１の性能を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電極間の静
電容量を変化させるのに好適に用いられる可変容量コン
デンサ、及び静電容量の変化に応じて共振周波数を可変
に設定するのに好適に用いられる共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、可変容量コンデンサとしては、
例えば静電引力（クーロン力）等を用いて可動電極を基
板上で変位させることにより、この可動電極と基板側に
設けられた表面電極との間の静電容量を変化させる構成
としたものが知られている（例えば、特開平９−７８９
０号公報等）。

【０００３】この種の従来技術による可変容量コンデン
サは、導電性部材で形成された可動電極が支持梁等を介
して基板上に支持されている。この結果、可動電極は、
基板から所定の距離だけ離間した位置で基板に対して水
平な方向に変位可能に保持される。また、基板上には、
可動電極と対向して、表面電極が設けられる。さらに、
可動電極と対向して基板上に固定電極が設けられる。可
動電極と固定電極とにより、両者に電圧を印加した際に
発生する静電力を用いて可動電極を水平方向に移動させ
る可動手段が形成される。

【０００４】そして、可動手段によって静電引力を発生
させると、可動電極は静電引力により支持梁を介して水
平方向に変位し、表面電極と可動電極との対向面積が変
化する。このように、従来技術では、電極間の対向面積
を静電引力の大きさに応じて増減し、これらの間での静
電容量を変化させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、可動手段によって発生する静電引力は、電
極間隔の２乗に反比例するため、例えば電極間隔が広く
なり過ぎると、これらの間に静電引力を安定的に発生す
るのが難しくなる。また、例えば電極間隔が最大時の約
１／３よりも小さくなると、静電引力が急激に増大して
可動電極と固定電極が互いに接触する虞れがある。

【０００６】このため、従来技術では、可動電極と固定
電極の間隔を一定の寸法範囲に保持する必要があった。
これに伴って可動電極の変位量が制限されるため、静電
容量の可変領域が狭くなり、コンデンサの性能を向上さ
せるのが難しいという問題がある。

【０００７】また、例えば従来技術の可変容量コンデン
サを共振器等の高周波回路に搭載し、その共振周波数を
可動電極の変位量に応じて可変に設定する場合には、前
述した理由により可動電極を広い範囲で変位させるのが
難しいため、このような共振器を容易に実現できないと
いう問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の第１の目的は、簡単な構造によ
り静電容量を広い範囲で変化させることができ、可変領
域等の性能を向上できるようにした可変容量コンデンサ
を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、可動電極の
変位量に応じて共振周波数を安定的に変化させることが
でき、可変容量コンデンサを用いて容易に実現できるよ
うにした共振器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１の発明に係る可変容量コンデンサは、基
板と、該基板に設けられた固定電極と、該固定電極に対
応する位置で前記基板に支持梁を介して支持されローレ
ンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及び
Ｚ軸のうち前記基板と垂直なＺ軸方向に変位可能となっ
た可動部と、該可動部に設けられ前記固定電極とＺ軸方
向の隙間を挟んで対面する可動電極と、前記可動部に設
けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に
流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、
該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力
発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成す
る磁界発生手段とから構成を採用している。

【００１１】このように構成することにより、電流路の
うちＸ軸方向に延びた部位には、電流路に通電する電流
の方向と磁界の方向とに直交した方向のローレンツ力を
発生でき、このローレンツ力により可動部をＺ軸方向に
変位させることができる。これにより、固定電極と可動
電極との間の電極間隔を電流の方向に応じて増減でき、
その間隔寸法を電流の大きさに比例した寸法として設定
できるから、コンデンサの静電容量を電流に応じて容易
に変化させることができる。

【００１２】また、請求項２の発明によると、固定電極
と可動電極との間には該各電極間の静電容量を大きくす
る誘電体を設ける構成としている。

【００１３】これにより、固定電極と可動電極との間の
誘電率を大きくすることができるから、これらの間の静
電容量を増大できると共に、可動電極の変位に対する静
電容量の変化率も増大させることができる。

【００１４】一方、請求項３の発明に係る共振器は、誘
電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられ主開口部と
該主開口部の周縁に位置した切欠き開口部とが誘電体基
板の表面を露出させた状態で形成された導体層と、該導
体層の切欠き開口部の両側と対向して設けられた可動電
極を有し該導体層に対して接近，離間するように変位可
能となった可動部と、該可動部の可動電極を変位させる
ことにより前記導体層の切欠き開口部の両側の静電容量
を変化させて共振周波数を可変に設定する可動手段とか
ら構成している。

【００１５】これにより、可動電極は、導体層のうち切
欠き開口部を挟んで両側に位置する各部位と対向してコ
ンデンサを形成でき、可動手段は、可動部（可動電極）
を変位させることによってこれらの部位間の静電容量を
変化させることができる。この結果、高周波信号等に対
する切欠き開口部の影響を導体層の各部位間の静電容量
に応じて変化させることができ、共振器の共振周波数
を、例えば主開口部の形状等に応じて定められる１つの
周波数値と、切欠き開口部の形状等により影響された他
の周波数値との間で可変に設定することができる。

【００１６】また、請求項４の発明によると、可動部は
ローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ
軸及びＺ軸のうち前記誘電体基板と垂直なＺ軸方向に変
位可能に設け、前記可動手段は、該可動部に設けられロ
ーレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるよ
うにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路
のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要
因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発
生手段とから構成している。

【００１７】これにより、電流路に通電したときには、
可動部をローレンツ力によりＺ軸方向に変位させ、切欠
き開口部の両側に位置する導体層の各部位間の静電容量
を可動電極によって変化させることができる。この結
果、電流路に通電するか否かに応じて高周波信号等に対
する切欠き開口部の影響を変化させ、共振器の共振周波
数を２つの周波数値間で可変に設定することができる。

【００１８】また、請求項５の発明によると、導体層に
は前記誘電体基板の裏面を前記主開口部と対向する位置
で露出させる他の開口部を設ける構成としている。

【００１９】これにより、誘電体基板の表面側に配置し
た主開口部によって一定の共振周波数を設定でき、この
周波数値における共振特性を裏面側の開口部によって向
上させることができる。

【００２０】また、請求項６の発明によると、導体層と
可動電極との対向部位間には該各部位間の静電容量を大
きくする誘電体を設ける構成としている。

【００２１】これにより、導体層と可動電極との対向部
位間の静電容量を大きく変化させることができ、共振周
波数を安定的に切換えることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
可変容量コンデンサ及び共振器を、添付図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

【００２３】ここで、図１ないし図６を用いて、本発明
による可変容量コンデンサを示す。

【００２４】図中、１は可変容量コンデンサ、２は該可
変容量コンデンサ１の本体部分を構成する基板で、該基
板２は、例えばシリコン材料、ガラス材料等により四角
形の平板状に形成され、その表面側には、後述の表面電
極３，４、支持部５、支持梁６、可動部７等が配置され
ている。なお、基板２は、図１に示すように、基板２の
表裏面がＸ−Ｙ軸平面と一致するように、また基板２の
厚み方向がＺ軸と一致するように、配置されている。

【００２５】３，４は基板２上に設けられた固定電極と
しての例えば２個の表面電極で、該表面電極３，４は、
例えばスパッタ、蒸着等の手段により四角形状の金属膜
として形成され、Ｘ軸方向に間隔をもって配置されてい
る。また、表面電極３，４には、コンデンサ１の静電容
量を出力する電極パッド３Ａ，４Ａが設けられている。

【００２６】５は可動部７を支持するために基板２上に
設けられた支持部で、該支持部５は、例えばシリコン材
料にエッチング処理を施すことにより、図１ないし図３
に示す如く四角形の枠状体として形成され、表面電極
３，４を取囲んでいる。

【００２７】６，６は基板２上に隙間をもって配置され
た２本の支持梁で、該各支持梁６は、Ｙ軸方向に延びる
細長い板材として形成され、互いにＸ軸方向に離間して
いる。なお、各支持梁６のＸ−Ｚ軸平面での断面形状
は、横長の長方形に形成される。そして、各支持梁６
は、基端側が支持部５に固着され、先端側が可動部７に
固着されている。この結果、可動部７は、各支持梁６に
よってＺ軸方向に撓み変形可能な状態で片持ち支持され
ている。

【００２８】なお、可動部７は、例えばシリコン材料等
により支持部５と支持梁６と一緒に加工され、四角形の
平板状に形成されると共に、基板２に対して離間した位
置で、Ｘ−Ｙ軸平面に延びている。そして、可動部７
は、後述の図５、図６に示す如く、電流路１１の中間配
線部１１Ａに作用するローレンツ力Ｆ₁，Ｆ₂を受けるこ
とにより、支持梁６を介してＺ軸方向に変位し、基板２
に対して接近、離間するものである。

【００２９】８は基板２に面して可動部７の裏面側に設
けられた可動電極で、該可動電極８は、図１ないし図３
に示す如く四角形状の金属膜等からなり、例えば酸化シ
リコン等の絶縁膜９を介して可動部７に設けられてい
る。そして、可動電極８のうち図２中の左側に位置する
部位は、一方の表面電極３とＺ軸方向の隙間を挟んで対
面し、これらの電極３，８は平行平板型のコンデンサＣ
ａを形成している。また、可動電極８の右側部位は他方
の表面電極４と対面し、これらの電極４，８はコンデン
サＣｂを形成している。なお、可動電極８は、例えばス
パッタ、蒸着等の手段により形成される。

【００３０】また、コンデンサＣａ，Ｃｂは、図４の等
価回路に示す如く、可動電極８を介して互いに直列に接
続されている。そして、可動部７がＺ軸方向に変位する
と、これに伴って表面電極３，４と可動電極８との間の
電極間隔が変動してコンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量が
変化する。これらの容量を直列に合成した静電容量は、
コンデンサ１全体の静電容量として表面電極３，４の電
極パッド３Ａ，４Ａから外部に出力される。

【００３１】１０は可動電極８を覆って設けられた誘電
体膜で、該誘電体膜１０は、例えば多結晶シリコン、酸
化シリコン等の誘電率が比較的大きな誘電体材料により
形成されている。なお、誘電体膜１０は、例えばスパッ
タ、ＣＶＤ（Chemical VaporDeposition）等の手段によ
り形成される。誘電体膜１０は、表面電極３，４と可動
電極８との間に配設され、これらの隙間を部分的に埋め
ることにより、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量及びこ
れらの静電容量の変化量を増大させるものである。

【００３２】１１は可動部７の表面側に酸化シリコン等
の絶縁膜１２を介して設けられた電流路で、該電流路１
１は、例えば金属膜等により略コ字状に屈曲した細長い
導体材料により形成されている。そして、電流路１１
は、その中間部位に位置するＸ軸方向に延びた直線状の
中間配線部１１Ａと、該中間配線部１１Ａの左，右両側
にそれぞれ接続され、Ｙ軸方向に延びた左，右の延長配
線部１１Ｂ，１１Ｃと、支持部５上に形成され、該延長
配線部１１Ｂ，１１Ｃの端部側に接続された左，右の電
極パッド１１Ｄ，１１Ｅとにより構成されている。な
お、電流路１１は、例えばスパッタ、蒸着等の手段によ
り形成される。

【００３３】ここで、中間配線部１１Ａは、電極パッド
３Ａ，４Ａ側の可動部７の周縁に沿って設けられてい
る。このため、中間配線部１１ＡにＺ軸方向のローレン
ツ力Ｆ ₁，Ｆ₂が作用するときには、支持梁６の基端側を
固定端として自由端となる可動部７に大きな回転モーメ
ントが加わるようになり、可動部７を大きく変位させる
ことができる。

【００３４】そして、外部の通電回路（図示せず）等に
より電流路１１に対してＸ軸の正方向に電流Ｉ₁を通電
すると、中間配線部１１Ａは、後述するマグネット１３
の磁界ＨによりＺ軸の負方向にローレンツ力Ｆ₁を受け
る。また、電流路１１に対してＸ軸の負方向に電流Ｉ₂
を通電したときには、中間配線部１１ＡがＺ軸の正方向
にローレンツ力Ｆ₂を受けるようになる。

【００３５】この場合、中間配線部１１Ａに加わるロー
レンツ力Ｆ₁，Ｆ₂の単位長さ当たりの大きさは、電流Ｉ
₁，Ｉ₂と磁界Ｈの磁束密度Ｂとを用いて下記数１の式の
ように表すことができるから、コンデンサ１の作動時に
は、可動部７に対して電流Ｉ ₁，Ｉ₂と比例するローレン
ツ力Ｆ₁，Ｆ₂を付加できるものである。

【００３６】

【数１】Ｆ₁＝Ｂ×Ｉ₁ Ｆ₂＝Ｂ×Ｉ₂

【００３７】１３は基板２に付設された磁界発生手段と
してのマグネットで、該マグネット１３は、そのＮ極、
Ｓ極と電流路１１の中間配線部１１ＡとがＹ軸方向に沿
ってほぼ直線状に並ぶように配置され、Ｎ極はＳ極より
も可動部７に近い位置で中間配線部１１Ａに面してい
る。そして、マグネット１３は、Ｎ極から中間配線部１
１Ａに向けてＹ軸方向にほぼ平行に延びる磁界Ｈを形成
するものである。

【００３８】本実施の形態による可変容量コンデンサ１
は上述の如き構成を有するもので、次にその動作につい
て説明する。

【００３９】まず、例えば図１中で電流Ｉ₁を電流路１
１に通電すると、この電流Ｉ₁は中間配線部１１Ａを流
れるときに、マグネット１３による磁界Ｈを直交方向に
横切るようになる。このため、中間配線部１１Ａには、
Ｘ軸方向の電流Ｉ₁とＹ軸方向の磁界Ｈとに対して直交
するＺ軸方向のローレンツ力Ｆ₁が基板２に向けて加わ
る。

【００４０】そして、可動部７は、図５に示す如く支持
梁６がローレンツ力Ｆ₁に応じて撓み変形することによ
り、非通電時の位置から基板２に近づくようにＺ軸方向
に変位し、表面電極３，４と可動電極８との間の電極間
隔が狭くなる。この場合、可動部７は、柔軟な支持梁６
を用いることによりローレンツ力Ｆ₁に応じてほぼ線形
的に変位するので、その変位量を電流Ｉ₁の大きさに比
例した寸法として調整でき、コンデンサＣａ，Ｃｂの静
電容量を増大させることができる。

【００４１】また、電流路１１に電流Ｉ₂を通電する
と、中間配線部１１Ａには、図６に示す如く、ローレン
ツ力Ｆ₁と逆向きのローレンツ力Ｆ₂が加わる。これによ
り、可動部７は、非通電時の位置と比較して基板２から
離れるようにＺ軸方向に変位し、表面電極３，４と可動
電極８との間の電極間隔は、電流Ｉ₂の大きさに比例し
た寸法分だけ広くなるので、コンデンサＣａ，Ｃｂの静
電容量を減少させることができる。

【００４２】かくして、本実施の形態では、可変容量コ
ンデンサ１を、可動部７、電極３，４，８、電流路１
１、マグネット１３等を含んで構成し、電流路１１に通
電したときには、可動部７をローレンツ力Ｆ₁，Ｆ₂によ
りＺ軸方向に変位させ、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容
量を変化させる構成としている。

【００４３】これにより、電流路１１に電流Ｉ₁を通電
したときには、可動電極８を非通電時の位置よりも表面
電極３，４に接近させることができ、コンデンサ１の静
電容量を増大させることができる。また、電流路１１に
電流Ｉ₂を通電したときには、可動電極８を非通電時の
位置よりも表面電極３，４から離間させることができ、
コンデンサ１の静電容量を減少させることができる。

【００４４】しかも、基板２に対する可動部７の位置に
関係なく、電流Ｉ₁，Ｉ₂の電流量に比例するローレンツ
力Ｆ₁，Ｆ₂の大きさを設定できるから、従来技術のよう
にクーロン力が適切な大きさとなる狭い範囲で可動電極
を変位させる必要がなくなり、コンデンサ１の静電容量
を非通電時の静電容量よりも小さな値から大きな値まで
広い範囲に亘って変化させることができる。

【００４５】従って、簡単な構造で静電容量の可変領域
を拡大できると共に、静電容量を電流Ｉ₁，Ｉ₂の大きさ
に応じて正確に調整でき、コンデンサ１の性能を向上さ
せることができる。

【００４６】この場合、誘電体膜１０を可動電極８に設
けて表面電極３，４と可動電極８との間に配設したの
で、これらの間の誘電率を増大させることができる。こ
れにより、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を大きくで
きる上に、可動電極８の変位に対する静電容量の変化率
も増大させることができ、容量変化の範囲をより広げる
ことができる。

【００４７】また、可動部７を２本の支持梁６により片
持ち支持するようにしたので、可動部７にローレンツ力
Ｆ₁，Ｆ₂が加わるときには、支持梁６の基端側を固定端
として自由端となる可動部７を大きく変位させることが
でき、このとき可動部７を各支持梁６によりＸ軸方向の
２箇所で安定的に支持することができる。

【００４８】また、可動部７の表面側に電流路１１を配
設し、その裏面側に可動電極８を配設したので、可動電
極８と電流路１１とを可動部７の両面側に分けて配置で
き、これらを容易にレイアウトできると共に、電流路１
１を可動部７の表面側から外部へと容易に引出すことが
できる。

【００４９】そして、この場合には、電流路１１の延長
配線部１１Ｂ，１１Ｃを各支持梁６を介して支持部５側
に引出しているので、支持部５と可動部７との間に余分
な配線等を接続する必要がなくなり、電流路１１と外部
の通電回路等とを容易に接続できると共に、その接続構
造を簡素化することができる。

【００５０】次に、図７ないし図９を用いて、本発明に
よる共振器を示す。本実施の形態の特徴は、上述した可
変容量コンデンサを用いて共振器を構成したことにあ
る。なお、本実施の形態では上述した実施の形態と同一
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも
のとする。

【００５１】２１は誘電体材料により四角形の平板状に
形成された誘電体基板である。

【００５２】２２は例えば金属膜等により形成された導
体層で、誘電体基板２１は、後述の円形開口部２３，２
４と切欠き開口部２５とを除き、導体層２２で覆われて
いる。なお、導体層２２は、例えばスパッタ、蒸着等の
手段により形成された薄膜でもよく、またメッキ等の手
段により形成された厚膜でもよい。

【００５３】２３は誘電体基板２１の表面２１Ａを露出
させるため、導体層２２に設けられた主開口部としての
円形開口部である。該円形開口部２３は、所定の円周長
となるように直径が定められている。なお、円形開口部
２３の直径は、後述する可変容量コンデンサ２６の電流
路３６に電流を流したときに、共振器の共振周波数が円
形開口部２３の円周長さに対応する基準の周波数値とな
るように設定される。

【００５４】また、誘電体基板２１の表面２１Ａの露出
した領域と対向する領域には、誘電体基板２１の裏面２
１Ｂを露出させる他の円形開口部２４が設けられる。該
円形開口部２４は、基準の周波数値における共振特性
（Ｑ値）をより向上させるものである。

【００５５】２５は導体層２２の表面側部位に円形開口
部２３と連通して設けられた切欠き開口部である。該切
欠き開口部２５は、例えば円形開口部２３の周縁部位を
１箇所、半径方向に切欠くことにより、細長い四角形状
に形成され、切欠き開口部２５により誘電体基板２１が
露出している。そして、切欠き開口部２５は、可変容量
コンデンサ２６の電流路３６に電流を流していないとき
に、共振器の共振周波数が基準の周波数値と異なる他の
周波数値となるように設定するものである。

【００５６】２６は本実施の形態の共振器に用いられる
可変容量コンデンサで、該可変容量コンデンサ２６は、
誘電体基板２１と、後述の表面電極２７，２８、支持部
２９、支持梁３１、可動部３２、可動電極３３、電流路
３６、マグネット３８とを含んで構成されている。そし
て、これらの部位のうち支持部２９、支持梁３１、可動
部３２、可動電極３３、電流路３６及びマグネット３８
は、上述した可変容量コンデンサ１とほぼ同様に構成さ
れている。

【００５７】２７，２８は導体層２２の一部として誘電
体基板２１の表面２１Ａ側に設けられた２箇所の表面電
極で、該表面電極２７，２８は、図７、図９に示す如
く、導体層２２のうち切欠き開口部２５を挟んで左，右
両側に位置する部位により構成されている。

【００５８】２９は例えば酸化シリコン等の絶縁膜３０
を介して導体層２２上に突設された支持部で、該支持部
２９は、例えばシリコン材料等により表面電極２７，２
８を取囲む四角形の枠状体として形成されている。

【００５９】３１，３１は導体層２２上に隙間をもって
配置された例えば２本の支持梁で、該各支持梁３１は、
支持部２９と可動部３２との間をＺ軸方向に撓み変形可
能な状態で連結し、可動部７を片側で支持する片持ち支
持梁として構成されている。

【００６０】３２は導体層２２に支持梁３１等を介して
Ｚ軸方向に変位可能に支持された可動部で、該可動部３
２は四角形の平板状に形成され、誘電体基板２１に対し
て離間した位置でほぼ水平に延びている。

【００６１】３３は誘電体基板２１に面して可動部３２
の裏面側に設けられた可動電極で、該可動電極３３は、
図９に示す如く、例えば酸化シリコン等の絶縁膜３４を
介して可動部３２に固着されている。そして、可動電極
３３のうち図９中の左側に位置する部位は、一方の表面
電極２７とＺ軸方向の隙間を挟んで対面し、これらの電
極２７，３３はコンデンサＣａ′を形成している。ま
た、可動電極３３の右側部位は、他方の表面電極２８と
の間にコンデンサＣｂ′を形成し、これら２個のコンデ
ンサＣａ，Ｃｂは可動電極３３を介して互いに直列に接
続されている。

【００６２】３５は可動電極３３を覆って設けられた誘
電体としての誘電体膜で、該誘電体膜３５は、例えば多
結晶シリコン、酸化シリコン等の誘電率が比較的大きな
誘電体材料により形成され、コンデンサＣａ′，Ｃｂ′
の静電容量及びこれらの静電容量の変化量を増大させる
ものである。

【００６３】３６は絶縁膜３７を介して可動部３２の表
面側に設けられた略コ字状の電流路で、該電流路３６
は、Ｘ軸方向に延びた中間配線部３６Ａと、該中間配線
部３６Ａの両端側から支持梁３１を介して支持部２９の
位置まで引出された左，右の延長配線部３６Ｂ，３６Ｃ
と、支持部２９上に固着された電極パッド３６Ｄ，３６
Ｅとにより構成されている。

【００６４】また、３８は誘電体基板２１上に配置され
た磁界発生手段としてのマグネットで、該マグネット３
８は、そのＮ極、Ｓ極と電流路３６の中間配線部３６Ａ
とがＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置さ
れ、Ｎ極はＳ極よりも可動部３２に近い位置で中間配線
部３６Ａに面している。そして、マグネット３８は、Ｎ
極から中間配線部３６Ａに向けてＹ軸方向にほぼ平行に
延びる磁界Ｈを形成するものである。これにより、電流
路３６とマグネット３８とは、後述の如く可動部３２を
ローレンツ力Ｆ₁により変位させる可動手段としてのロ
ーレンツ力発生機構３９を構成している。

【００６５】本実施の形態による共振器は上述の如き構
成を有するもので、次にその作動について説明する。

【００６６】まず、可変容量コンデンサ２６の電流路に
電流を流していないときには、図９中に示す如く、可動
部３２が支持梁３１等により誘電体基板２１から離れた
位置に保持されている。そして、コンデンサＣａ′，Ｃ
ｂ′の電極間隔は広がった状態となり、これらの静電容
量を合成した表面電極２７，２８間の静電容量は小さく
なっているため、表面電極２７，２８は、高周波信号等
に対して互いに絶縁された状態となっている。この結
果、円形開口部２３は、切欠き開口部２５の影響により
見かけ上の円周長さが長くなり、共振器の共振周波数
は、円形開口部２３による基準の周波数値と異なる他の
周波数値に設定されている。

【００６７】また、可変容量コンデンサ２６の電流路３
６に電流Ｉ₁を通電したときには、その中間配線部３６
Ａに対してマグネット３８の磁界Ｈに応じたローレンツ
力Ｆ ₁が作用するようになり、可動部３２は、支持梁３
１を介して誘電体基板２１に近づくようにＺ軸方向に変
位する。これにより、可動電極３３を介して表面電極２
７，２８間の静電容量が増大し、表面電極２７，２８
は、高周波信号等に対して互いに短絡された状態となる
ので、共振周波数は、切欠き開口部２５の影響が抑制さ
れて円形開口部２３による基準の周波数値に設定され
る。

【００６８】また、電流路３６への通電を停止したとき
には、可動部３２が誘電体基板２１から離れてＺ軸方向
の初期位置に戻り、可動電極３３を介して表面電極２
７，２８間の静電容量が減少するので、共振周波数を、
基準の周波数値から他の周波数値に切換えることができ
るものである。

【００６９】かくして、このように構成される本実施の
形態では、可変容量コンデンサ２６により共振器を構成
したので、コンデンサ２６の可動部３２をローレンツ力
により大きく変位させることができ、その変位量に応じ
て表面電極２７，２８間の静電容量を広い範囲で変化さ
せることにより、共振周波数を基準の周波数値と他の周
波数値との間で確実に切換えることができる。

【００７０】この場合、例えば表面電極２７，２８間の
静電容量を増大させたときには、高周波信号等に対して
切欠き開口部２５の影響を抑制でき、共振周波数を円形
開口部２３により定められた基準の周波数値に設定する
ことができる。また、表面電極２７，２８間の静電容量
を減少させたときには、共振周波数を切欠き開口部２５
の形状等により影響された他の周波数値に切換えること
ができるから、切換動作の安定した共振器を容易に実現
することができる。

【００７１】なお、前記各実施の形態では、可変容量コ
ンデンサ１，２６の可動部７，３２を支持梁６，３１に
より片側の２箇所で支持する構成としたが、本発明はこ
れに限らず、例えば図１０に示す変形例のように構成し
てもよい。

【００７２】この場合、四角形の枠状に形成された支持
部４１の内側には、Ｙ軸方向に延びる４本の支持梁４２
が可動部４３の両側に２本ずつ設けられ、該各支持梁４
２は、可動部４３をＺ軸方向に変位可能に両持ち支持し
ている。また、可動部４３の裏面側には、前記実施の形
態とほぼ同様に、基板２（または導体層２２）とＺ軸方
向で対向する可動電極４４と、誘電体膜（図示せず）と
が設けられている。また、可動部４３の表面側には、中
間配線部４５Ａと左，右の延長配線部４５Ｂ，４５Ｃと
により略コ字状に形成された２つの電流路４５が設けら
れ、該各電流路４５の中間配線部４５Ａは、可動部４３
の両側に離間して配置され、Ｘ軸方向に沿って互いに平
行に延びている。そして、マグネット４６は、これらの
中間配線部４５Ａの伸長方向と直交するＹ軸方向の磁界
Ｈを形成している。

【００７３】このように構成することにより、例えば２
つの電流路４５に電流Ｉ₁′，Ｉ₁″を流したときには、
その中間配線部４５Ａに作用するローレンツ力Ｆ₁′，
Ｆ₁″を可動部４３の両側２箇所に加えることができ、
可動部４３を大きな力でＺ軸方向に変位させることがで
きる。

【００７４】従って、これらの支持部４１、支持梁４
２、可動部４３等を基板２上に配置することにより、可
動電極４４と表面電極３，４との間で可変容量コンデン
サ１′を構成した場合には、その静電容量を２箇所のロ
ーレンツ力Ｆ₁′，Ｆ₁″によって大きく変化させること
ができる。

【００７５】また、これらの可動部４３等を導体層２２
上に配置することにより、可動電極４４と導体層２２の
表面電極２７，２８との間で可変容量コンデンサ２６′
を構成して共振器に用いた場合には、可動部４３を大き
く変位させて共振器の共振周波数を安定的に切換えるこ
とができる。

【００７６】一方、実施の形態では、可動部７，３２の
表面側に電流路１１，３６を設け、その裏面側に可動電
極８，３３を設ける構成としたが、本発明はこれに限ら
ず、可動電極と電流路の両方を可動部の裏面側に設ける
構成としてもよい。

【００７７】また、実施の形態では、誘電体膜１０，３
５を可動電極８，３３に設ける構成としたが、本発明は
これに限らず、誘電体を固定電極側に設ける構成として
もよく、固定電極と可動電極との間に誘電体が介在する
構成とすればよい。

【００７８】また、実施の形態では、磁界発生手段とし
てマグネット１３，３８を例に挙げて述べたが、本発明
はこれに限らず、例えば電磁石（電磁コイル）等を含め
た各種の磁界発生手段を用いることができる。

【００７９】さらに、可変容量コンデンサ２６を用いた
共振器では、導体層２２の表面側、裏面側に円形開口部
２３，２４を設ける構成としたが、本発明はこれに限ら
ず、非円形状の開口部を設ける構成としてもよい。ま
た、表面側の開口部だけを設け、裏面側の開口部を省略
する構成としてもよい。

【００８０】また、電流路３６に電流Ｉ₁を通電したと
きに、可動部３２を誘電体基板２１に接近させることに
より、共振器の共振周波数を基準の周波数値に切換える
構成としたが、本発明はこれに限らず、可動部３２を誘
電体基板２１に近い位置に予め配置しておくことによ
り、電流路３６への非通電時には、共振周波数を基準の
周波数値に設定し、電流路３６に逆向きの電流Ｉ₂を通
電したときには、可動部３２を誘電体基板２１から離間
させることにより、共振周波数を他の周波数値に切換え
る構成としてもよい。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、基板上にＺ軸方向に変位可能となった可動部を配
置し、該可動部に設けた電流路のうちＸ軸方向に延びた
部位に対して磁界発生手段によりＹ軸方向の成分をもっ
た磁界を形成する構成としたので、電流路に一方向また
は逆方向の電流を通電したときには、可動電極をローレ
ンツ力によって固定電極に接近または離間させることが
でき、コンデンサの静電容量を非通電時の容量よりも増
大させたり、減少させることができる。しかも、可動部
に加わるローレンツ力の大きさを電流に比例して常に適
切に設定できるから、コンデンサの静電容量を非通電時
の容量よりも小さな値から大きな値まで広い範囲に亘っ
て変化させることができる。従って、簡単な構造で静電
容量の可変領域を拡大でき、コンデンサの性能を向上さ
せることができる。

【００８２】また、請求項２の発明によれば、固定電極
と可動電極との間には誘電体を設ける構成としたので、
コンデンサの静電容量や静電容量の変化率を増大させる
ことができ、容量変化の範囲をより広げることができ
る。

【００８３】また、請求項３の発明によれば、可動手段
は、可動部を変位させることにより導体層の切欠き開口
部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設
定する構成としたので、可動手段は、可動電極を介して
導体層の各部位間の静電容量を確実に変化させることが
でき、共振周波数を、主開口部の形状等により定められ
る１つの周波数値と他の周波数値との間で安定的に切換
えることができる。

【００８４】一方、請求項４の発明によれば、可動手段
は、可動部に設けられた電流路と、該電流路のＸ軸方向
に延びた部位に対してＹ軸方向の成分をもった磁界を形
成する磁界発生手段とから構成したので、可動部をロー
レンツ力により大きく変位させることができ、切欠き開
口部の両側に位置する導体層の各部位間の静電容量を広
い範囲で変化させることができる。これにより、共振周
波数を、主開口部の形状等により定められる１つの周波
数値と他の周波数値との間で確実に切換えることがで
き、切換動作の安定した共振器を実現することができ
る。

【００８５】また、請求項５の発明によれば、導体層に
は誘電体基板の裏面を主開口部と対向する位置で露出さ
せる他の開口部を設ける構成としたので、主開口部によ
って一定の共振周波数を設定でき、この周波数値におけ
る共振特性（Ｑ値）を裏面側の開口部によって向上させ
ることができる。

【００８６】また、請求項６の発明によれば、導体層と
可動電極との間の静電容量を大きくする誘電体を設ける
構成としたので、コンデンサの静電容量や静電容量の変
化率を増大させることができ、共振周波数を安定的に切
換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による可変容量コンデンサ
を示す斜視図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた可変容量コン
デンサの拡大断面図である。

【図３】図１中の矢示III−III方向からみた可変容量コ
ンデンサの拡大断面図である。

【図４】可変容量コンデンサの等価回路を示す回路図で
ある。

【図５】可動部をローレンツ力により基板側に変位させ
て静電容量を増大させた状態を示す拡大断面図である。

【図６】可動部を基板から離れる方向に変位させて静電
容量を減少させた状態を示す拡大断面図である。

【図７】本発明の実施の形態による共振器を示す斜視図
である。

【図８】図７中の矢示VIII−VIII方向からみた共振器の
拡大断面図である。

【図９】図７中の矢示IX−IX方向からみた共振器の拡大
断面図である。

【図１０】本発明の変形例による可変容量コンデンサを
示す平面図である。

【符号の説明】

１，２６可変容量コンデンサ２基板３，４，２７，２８表面電極（固定電極）３Ａ，４Ａ電極パッド５，２９，４１支持部６，３１，４２支持梁７，３２，４３可動部８，３３，４４可動電極９，１２，３０，３４，３７絶縁膜１０，３５誘電体膜（誘電体）１１，３６，４５電流路１１Ａ，３６Ａ，４５Ａ中間配線部１１Ｂ，１１Ｃ，３６Ｂ，３６Ｃ，４５Ｂ，４５Ｃ延
長配線部１１Ｄ，１１Ｅ，３６Ｄ，３６Ｅ電極パッド１３，３８，４６マグネット（磁界発生手段）２１誘電体基板２１Ａ表面２１Ｂ裏面２２導体層２３，２４円形開口部（主開口部）２５切欠き開口部３９ローレンツ力発生機構（可動手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板に設けられた固定電極
と、該固定電極に対応する位置で前記基板に支持梁を介
して支持されローレンツ力が発生したときに互いに直交
するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記基板と垂直なＺ軸方
向に変位可能となった可動部と、該可動部に設けられ前
記固定電極とＺ軸方向の隙間を挟んで対面する可動電極
と、前記可動部に設けられローレンツ力発生の要因とな
る電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位
を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に
対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分を
もった磁界を形成する磁界発生手段とから構成してなる
可変容量コンデンサ。
【請求項２】前記固定電極と可動電極との間には該各
電極間の静電容量を大きくする誘電体を設けてなる請求
項１に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項３】誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設
けられ主開口部と該主開口部の周縁に位置した切欠き開
口部とが誘電体基板の表面を露出させた状態で形成され
た導体層と、該導体層の切欠き開口部の両側と対向して
設けられた可動電極を有し該導体層に対して接近，離間
するように変位可能となった可動部と、該可動部の可動
電極を変位させることにより前記導体層の切欠き開口部
の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定
する可動手段とから構成してなる共振器。
【請求項４】前記可動部はローレンツ力が発生したと
きに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記誘電
体基板と垂直なＺ軸方向に変位可能に設け、前記可動手
段は、該可動部に設けられローレンツ力発生の要因とな
る電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位
を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に
対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分を
もった磁界を形成する磁界発生手段とから構成してなる
請求項３に記載の共振器。
【請求項５】前記導体層には前記誘電体基板の裏面を
前記主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を
設けてなる請求項３または４に記載の共振器。
【請求項６】前記導体層と可動電極との対向部位間に
は該各部位間の静電容量を大きくする誘電体を設けてな
る請求項３，４または５に記載の共振器。