JP2003133880A - マイクロエレクトロメカニカルコンポーネント - Google Patents
マイクロエレクトロメカニカルコンポーネントInfo
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/02259—Driving or detection means
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/005—Details of electromagnetic relays using micromechanics
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- H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 MEMSコンポーネントを提供することを目
的とする。 【解決手段】 半導体ベースの基板に作られ、かつ2つ
の入力端子と2つの出力端子とを備えたフィルタリング
機能を提供するマイクロエレクトロメカニカルコンポー
ネント1において:少なくとも1つの変形可能部分によ
り基板に結合され、かつ強磁性体材料からなる領域を含
む移動可能要素4と;各入力端子又は各出力端子30,
31と結合され、かつ前記移動可能要素4の強磁性体領
域と磁気的に相互作用することができる金属コイル5
と;前記各出力端子又は前記各入力端子の一方と結合さ
れ、前記移動可能要素4に取り付けられた相補面に対向
配置された第1電極6を形成する面と; をさらに備
え、この相補面が前記出力端子又は前記入力端子の他方
と結合され、かつ前記第1電極6と静電的に相互作用す
ることができる第2電極を形成することを特徴とする。
的とする。 【解決手段】 半導体ベースの基板に作られ、かつ2つ
の入力端子と2つの出力端子とを備えたフィルタリング
機能を提供するマイクロエレクトロメカニカルコンポー
ネント1において:少なくとも1つの変形可能部分によ
り基板に結合され、かつ強磁性体材料からなる領域を含
む移動可能要素4と;各入力端子又は各出力端子30,
31と結合され、かつ前記移動可能要素4の強磁性体領
域と磁気的に相互作用することができる金属コイル5
と;前記各出力端子又は前記各入力端子の一方と結合さ
れ、前記移動可能要素4に取り付けられた相補面に対向
配置された第1電極6を形成する面と; をさらに備
え、この相補面が前記出力端子又は前記入力端子の他方
と結合され、かつ前記第1電極6と静電的に相互作用す
ることができる第2電極を形成することを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロエレクト
ロニクスの分野に関するものであって、より精確には、
高周波レンジで使用されるコンポーネントの分野に関す
るものである。より詳しくは、本発明は、電子回路にて
使用されかつ“MEMS”との名称により知られている
マイクロエレクトロメカニカルシステムにより作られた
受動フィルタのための新規な構造を提供している。
ロニクスの分野に関するものであって、より精確には、
高周波レンジで使用されるコンポーネントの分野に関す
るものである。より詳しくは、本発明は、電子回路にて
使用されかつ“MEMS”との名称により知られている
マイクロエレクトロメカニカルシステムにより作られた
受動フィルタのための新規な構造を提供している。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電気通
信分野では、特に、中間周波数にて作動する段階におい
て又は発振器(oscillator)においてフィルタリング機
能を実行するために、そうでなければ他のタイプの機能
において実行するために、種々のタイプのフィルタが使
用されている。
信分野では、特に、中間周波数にて作動する段階におい
て又は発振器(oscillator)においてフィルタリング機
能を実行するために、そうでなければ他のタイプの機能
において実行するために、種々のタイプのフィルタが使
用されている。
【0003】使用されている種々のフィルタに関し、特
に、水晶フィルタ(quartz filter)、表面弾性波フィ
ルタ(さらに、略語“SAW”により知られている)に
ついて言及する。このタイプのフィルタは、圧電現象を
使用することにより作動する。前記フィルタは、温度及
びエージングに関して(特に共振周波数の)高いクオリ
ティファクタと優れた安定性について評価されている。
しかしながら、技術的な限界のために、このようなフィ
ルタのポールの数は、非常に増大させることはできな
い。これらの同様の技術上の制約により、このタイプの
フィルタをとても小さくすることが非常に難しくなって
いる。
に、水晶フィルタ(quartz filter)、表面弾性波フィ
ルタ(さらに、略語“SAW”により知られている)に
ついて言及する。このタイプのフィルタは、圧電現象を
使用することにより作動する。前記フィルタは、温度及
びエージングに関して(特に共振周波数の)高いクオリ
ティファクタと優れた安定性について評価されている。
しかしながら、技術的な限界のために、このようなフィ
ルタのポールの数は、非常に増大させることはできな
い。これらの同様の技術上の制約により、このタイプの
フィルタをとても小さくすることが非常に難しくなって
いる。
【0004】静電現象に基づいて作動するMEMS技術
を使用してフィルタを製造することも提案されてきた。
を使用してフィルタを製造することも提案されてきた。
【0005】よって、概して、このようなフィルタは、
キャパシタとして作動する2つのプレートを使用する。
キャパシタとして作動する2つのプレートを使用する。
【0006】このキャパシタの各端子における入力信号
に依存するAC電圧を印加することにより、移動可能で
あるプレートが移動し、よって、キャパシタの静電容量
が変化し、結果として出力信号が変化する。2枚のプレ
ートは一方が他方に対して移動可能なものであり、入力
信号の変化により生じた変形に対抗するために、システ
ムの一部が復帰部材として作動する。このフィルタの固
有周波数は、構造の形状と、各プレート間に印加された
バイアス電圧とに依存する。
に依存するAC電圧を印加することにより、移動可能で
あるプレートが移動し、よって、キャパシタの静電容量
が変化し、結果として出力信号が変化する。2枚のプレ
ートは一方が他方に対して移動可能なものであり、入力
信号の変化により生じた変形に対抗するために、システ
ムの一部が復帰部材として作動する。このフィルタの固
有周波数は、構造の形状と、各プレート間に印加された
バイアス電圧とに依存する。
【0007】静電現象に基づいて単独で作動するフィル
タに対して、いくつかの構造が既に考えられてきた。
タに対して、いくつかの構造が既に考えられてきた。
【0008】よって、移動可能プレートが、基板の主面
(該面上にマイクロコンポーネントが作られている)に
対して垂直に移動するフィルタまたは、より一般的に共
振器(resonator)がある。これらの共振器のいくつか
は、性能を向上させるために、さらに互いに結合しても
よい。この種の共振器の欠点の一つは圧力変動に若干敏
感であることであり、これは、真空状態又は非常に低い
圧力状態でマイクロコンポーネントのカプセル封じを必
要とする。
(該面上にマイクロコンポーネントが作られている)に
対して垂直に移動するフィルタまたは、より一般的に共
振器(resonator)がある。これらの共振器のいくつか
は、性能を向上させるために、さらに互いに結合しても
よい。この種の共振器の欠点の一つは圧力変動に若干敏
感であることであり、これは、真空状態又は非常に低い
圧力状態でマイクロコンポーネントのカプセル封じを必
要とする。
【0009】さらに、静電現象に基づいて作動する他の
フィルタが知られており、このフィルタでは移動可能プ
レートが基板の主面(該面上にマイクロコンポーネント
が作られている)と平行な面内を移動する。噛み合わさ
れた各コーム(comb)により各プレートが形成されてい
るフィルタについても同様のことが当てはまる。この形
状のおかげで他のプレートに対向する表面エリアが比較
的広く、このことにより、上述した解決手段に対する電
圧よりも低いバイアス電圧により充分な移動を得ること
が可能となっている。
フィルタが知られており、このフィルタでは移動可能プ
レートが基板の主面(該面上にマイクロコンポーネント
が作られている)と平行な面内を移動する。噛み合わさ
れた各コーム(comb)により各プレートが形成されてい
るフィルタについても同様のことが当てはまる。この形
状のおかげで他のプレートに対向する表面エリアが比較
的広く、このことにより、上述した解決手段に対する電
圧よりも低いバイアス電圧により充分な移動を得ること
が可能となっている。
【0010】しかしながら、これらの解決手段には、い
くらか制限がある。これは、このような共振器の固有周
波数が各プレート間に挿入された復帰手段の剛性定数と
移動可能プレートの質量とに依存するからである。よっ
て、高い共振周波数を達成するためには、剛性定数を増
大させる一方で移動可能プレートの質量を減少させるこ
とが好ましいであろう。しかしながら、高い剛性定数を
使用することは、結果として移動可能プレートの移動の
振幅が低くなり、このことは生成信号を精確にノイズか
ら区別するためにいつも充分であるとは限らない。従っ
て、フィルタの周波数を増大させることと出力信号の振
幅を増大させることとの間で、妥協することが残されて
いる。
くらか制限がある。これは、このような共振器の固有周
波数が各プレート間に挿入された復帰手段の剛性定数と
移動可能プレートの質量とに依存するからである。よっ
て、高い共振周波数を達成するためには、剛性定数を増
大させる一方で移動可能プレートの質量を減少させるこ
とが好ましいであろう。しかしながら、高い剛性定数を
使用することは、結果として移動可能プレートの移動の
振幅が低くなり、このことは生成信号を精確にノイズか
ら区別するためにいつも充分であるとは限らない。従っ
て、フィルタの周波数を増大させることと出力信号の振
幅を増大させることとの間で、妥協することが残されて
いる。
【0011】従って、本発明が解決を提案する最初の問
題点は、MEMS技術を使用して作られたフィルタの共
振周波数を増大させることの問題である。本発明が解決
を提案する他の問題点は、良好なフィルタ安定性と高い
共振周波数を維持するために、真空封止を作る必要の問
題である。
題点は、MEMS技術を使用して作られたフィルタの共
振周波数を増大させることの問題である。本発明が解決
を提案する他の問題点は、良好なフィルタ安定性と高い
共振周波数を維持するために、真空封止を作る必要の問
題である。
【0012】他の問題点は、(MEMS技術で作られ、
かつ静電現象に基づいて作動するフィルタで観察され
る)共振周波数を増大させることと、出力信号レベルを
増大させることとの間の両立性の問題である。本発明が
解決を追求する他の問題点は、自律の損害(これは絶縁
ストレスを誘導する)に対して、比較的高い消費量を発
生する高いバイアス電圧を使用する問題である。
かつ静電現象に基づいて作動するフィルタで観察され
る)共振周波数を増大させることと、出力信号レベルを
増大させることとの間の両立性の問題である。本発明が
解決を追求する他の問題点は、自律の損害(これは絶縁
ストレスを誘導する)に対して、比較的高い消費量を発
生する高いバイアス電圧を使用する問題である。
【0013】
【課題を解決するための手段】よって、本発明は、フィ
ルタリング機能を提供し、半導体ベース基板上に作ら
れ、かつ2つの入力端子と2つの出力端子を備えるエレ
クトロメカニカルマイクロコンポーネントに関するもの
である。
ルタリング機能を提供し、半導体ベース基板上に作ら
れ、かつ2つの入力端子と2つの出力端子を備えるエレ
クトロメカニカルマイクロコンポーネントに関するもの
である。
【0014】本発明によると、このマイクロコンポーネ
ントは、 ・少なくとも1つの変形可能部分により基板に結合さ
れ、かつ強磁性体材料からなる領域を含む移動可能要素
と; ・各入力端子又は各出力端子と結合され、かつ前記移動
可能要素の強磁性体領域と磁気的に相互作用することが
できる金属コイルと; ・前記各出力端子又は前記各入力端子の一方と結合さ
れ、前記移動可能要素に取り付けられた相補面に対向配
置された第1電極を形成する面と; をさらに備え、こ
の相補面が前記出力端子又は前記入力端子の他方と結合
され、かつ前記第1電極と静電的に相互作用することが
できる第2電極を形成する。
ントは、 ・少なくとも1つの変形可能部分により基板に結合さ
れ、かつ強磁性体材料からなる領域を含む移動可能要素
と; ・各入力端子又は各出力端子と結合され、かつ前記移動
可能要素の強磁性体領域と磁気的に相互作用することが
できる金属コイルと; ・前記各出力端子又は前記各入力端子の一方と結合さ
れ、前記移動可能要素に取り付けられた相補面に対向配
置された第1電極を形成する面と; をさらに備え、こ
の相補面が前記出力端子又は前記入力端子の他方と結合
され、かつ前記第1電極と静電的に相互作用することが
できる第2電極を形成する。
【0015】換言すれば、フィルタは、異なるタイプの
2つのエネルギ変換を組み合わせることにより作動す
る。移動可能要素は、電気エネルギが磁気エネルギに変
換されるように、磁場の影響下で移動するように作るこ
とが可能である。この磁気エネルギが、(逆に、静電様
式の現象により電気エネルギに変換することが可能であ
る)運動エネルギとして、移動可能要素内で物理的に表
される。2つのエネルギ変換の逆の組合せが生じてもよ
い。換言すれば、静電現象の影響下で移動するように移
動可能要素を作ることは可能であり、よって、この運動
エネルギが磁気様式の相互作用により電気エネルギに変
換される。
2つのエネルギ変換を組み合わせることにより作動す
る。移動可能要素は、電気エネルギが磁気エネルギに変
換されるように、磁場の影響下で移動するように作るこ
とが可能である。この磁気エネルギが、(逆に、静電様
式の現象により電気エネルギに変換することが可能であ
る)運動エネルギとして、移動可能要素内で物理的に表
される。2つのエネルギ変換の逆の組合せが生じてもよ
い。換言すれば、静電現象の影響下で移動するように移
動可能要素を作ることは可能であり、よって、この運動
エネルギが磁気様式の相互作用により電気エネルギに変
換される。
【0016】電気エネルギを磁気エネルギに及びその逆
に変換することにより、高周波数に対するフィルタの感
度は、静電原理のみで作動するフィルタと比較して向上
している。これは、移動可能要素の質量に対する復帰手
段の剛性の比を高く選択することにより、共振周波数が
増大するからである。機械的振動の振幅が比較的小さい
が、使用可能な位に充分大きな出力段で生じる信号が得
られる。
に変換することにより、高周波数に対するフィルタの感
度は、静電原理のみで作動するフィルタと比較して向上
している。これは、移動可能要素の質量に対する復帰手
段の剛性の比を高く選択することにより、共振周波数が
増大するからである。機械的振動の振幅が比較的小さい
が、使用可能な位に充分大きな出力段で生じる信号が得
られる。
【0017】より詳しくは、第1態様において、金属コ
イルが、各入力端子に結合されており、かつ電流が前記
コイルを流れたときに磁場を発生することが可能であ
る。移動可能要素自体は、強磁性体領域が作用される力
の影響下で移動することが可能である。この力は入力コ
イルにより発生した磁場により生じる。この移動は、各
出力端子に結合された2つの電極間で計測されるキャパ
シタンスの変化を引き起こす。このキャパシタンスの変
化は、適切な装置により検出可能であり、かつ入力コイ
ルに流された電流に対応する信号の所望のフィルタリン
グに対応している。
イルが、各入力端子に結合されており、かつ電流が前記
コイルを流れたときに磁場を発生することが可能であ
る。移動可能要素自体は、強磁性体領域が作用される力
の影響下で移動することが可能である。この力は入力コ
イルにより発生した磁場により生じる。この移動は、各
出力端子に結合された2つの電極間で計測されるキャパ
シタンスの変化を引き起こす。このキャパシタンスの変
化は、適切な装置により検出可能であり、かつ入力コイ
ルに流された電流に対応する信号の所望のフィルタリン
グに対応している。
【0018】逆に、他の態様では、各静電電極が、各入
力端子に結合されており、かつ電位差が各電極に印加さ
れたときに、一方の電極が他方の電極に対して移動でき
るものである。この移動により、金属コイルに対する移
動可能要素の強磁性体領域の移動が生じる。
力端子に結合されており、かつ電位差が各電極に印加さ
れたときに、一方の電極が他方の電極に対して移動でき
るものである。この移動により、金属コイルに対する移
動可能要素の強磁性体領域の移動が生じる。
【0019】移動可能要素が硬質な強磁性体材料からな
りかつ永久磁石を構成する場合には、移動可能要素の移
動によって、この出力コイルの内部で磁束の変化が誘導
され、よって、金属コイルの各端子に逆起電力が生じ
る。
りかつ永久磁石を構成する場合には、移動可能要素の移
動によって、この出力コイルの内部で磁束の変化が誘導
され、よって、金属コイルの各端子に逆起電力が生じ
る。
【0020】移動可能要素のために使用される材料が軟
質の強磁性体材料である場合には、移動可能要素の移動
により出力コイルの磁気回路が修正され、出力コイルの
インダクタンス係数が変化することになる。このインダ
クタンスの変化は、あらゆる適切な装置により検出可能
である。
質の強磁性体材料である場合には、移動可能要素の移動
により出力コイルの磁気回路が修正され、出力コイルの
インダクタンス係数が変化することになる。このインダ
クタンスの変化は、あらゆる適切な装置により検出可能
である。
【0021】移動可能要素で使用される強磁性体材料
は、軟質の強磁性体材料又は硬質の強磁性体材料の何れ
かでよい。しかしながら、硬質の強磁性体材料は、より
多くの力を発生することが可能であるので、依然として
好ましい。
は、軟質の強磁性体材料又は硬質の強磁性体材料の何れ
かでよい。しかしながら、硬質の強磁性体材料は、より
多くの力を発生することが可能であるので、依然として
好ましい。
【0022】金属コイルと各電極を備える領域との双方
に対して、種々の形態及び構成を使用することが可能で
ある。
に対して、種々の形態及び構成を使用することが可能で
ある。
【0023】よって、金属コイルは、ソレノイドタイプ
又は平螺旋(flat spiral)タイプにすることができ、
ソレノイドタイプの場合には、発生した磁場が基板の主
面と実質的に平行である。よって、移動可能要素は、基
板の主面で移動する。
又は平螺旋(flat spiral)タイプにすることができ、
ソレノイドタイプの場合には、発生した磁場が基板の主
面と実質的に平行である。よって、移動可能要素は、基
板の主面で移動する。
【0024】この場合には、一対の電極は、例えば、互
いに噛み合わされたコームのシステムから構成されても
よく、さらに基板の主面と平行な方向に移動させること
により作動する。
いに噛み合わされたコームのシステムから構成されても
よく、さらに基板の主面と平行な方向に移動させること
により作動する。
【0025】金属コイルが平坦螺旋コイルタイプである
場合には、該コイルが、例えば、基板の主面に作られて
もよく、かつコイルの中心にて基板の面に対して垂直な
方向に磁場を発生し、各力線がコイル外部で基板の主面
に対して垂直な面に含まれている。この場合に、固定電
極と移動可能電極である各電極は、基板の主面と実質的
に平行な配置を有してもよく、かつ一方の電極をこの主
面と平行にある他方の電極に対して移動させてもよい。
場合には、該コイルが、例えば、基板の主面に作られて
もよく、かつコイルの中心にて基板の面に対して垂直な
方向に磁場を発生し、各力線がコイル外部で基板の主面
に対して垂直な面に含まれている。この場合に、固定電
極と移動可能電極である各電極は、基板の主面と実質的
に平行な配置を有してもよく、かつ一方の電極をこの主
面と平行にある他方の電極に対して移動させてもよい。
【0026】移動可能要素に対して種々の構成を使用す
ることが可能である。よって、移動可能要素を単一の変
形可能部分により基板に結合することも可能である。移
動可能要素は、移動可能要素の両側に位置決めされた2
つ又はさらに3つ以上の変形可能部分により、基板に結
合してもよい。これらの変形可能部分の形状及びサイズ
は、復帰手段が最適な剛性、及び、充分な移動振幅と適
切な堅固さを有するように定められている。
ることが可能である。よって、移動可能要素を単一の変
形可能部分により基板に結合することも可能である。移
動可能要素は、移動可能要素の両側に位置決めされた2
つ又はさらに3つ以上の変形可能部分により、基板に結
合してもよい。これらの変形可能部分の形状及びサイズ
は、復帰手段が最適な剛性、及び、充分な移動振幅と適
切な堅固さを有するように定められている。
【0027】実際には、このコンポーネントは、同様の
タイプ又は異なるタイプの1つ又は2つ以上のコンポー
ネントと組み合わせて、1つ又は2つ以上のポールを有
するフィルタ内に一体化することが可能である。
タイプ又は異なるタイプの1つ又は2つ以上のコンポー
ネントと組み合わせて、1つ又は2つ以上のポールを有
するフィルタ内に一体化することが可能である。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明を具体化する手法及びその
手法により生じる有利点は、添付の図面の支援により以
下の2つの実施形態の記載により明瞭に理解されよう。
上述したように、本発明は、1つ又は2つ以上のポール
を有するフィルタで使用されるマイクロコンポーネント
に関するものである。このマイクロコンポーネントは、
静電性又は静磁気性の現象により電気エネルギを運動エ
ネルギに変換する原理で作動し、この運動エネルギの電
気エネルギへの変換は静磁気現象又は静電現象により作
動する。
手法により生じる有利点は、添付の図面の支援により以
下の2つの実施形態の記載により明瞭に理解されよう。
上述したように、本発明は、1つ又は2つ以上のポール
を有するフィルタで使用されるマイクロコンポーネント
に関するものである。このマイクロコンポーネントは、
静電性又は静磁気性の現象により電気エネルギを運動エ
ネルギに変換する原理で作動し、この運動エネルギの電
気エネルギへの変換は静磁気現象又は静電現象により作
動する。
【0029】本発明は、同様の結果を得ることを可能と
しかつ同等の原理で作動する種々の構成を使用すること
により実施可能である。
しかつ同等の原理で作動する種々の構成を使用すること
により実施可能である。
【0030】<本発明の第1実施形態>図1及び図2に
示すように、ポリシリコン(polysilicon)といった半
導体を基礎とする基板(2)の層にマイクロコンポーネ
ント(1)を作ることが可能である。
示すように、ポリシリコン(polysilicon)といった半
導体を基礎とする基板(2)の層にマイクロコンポーネ
ント(1)を作ることが可能である。
【0031】このコンポーネント(1)は、主として、
入力段(input stage)(3)、移動可能要素(4)、
及び出力コイル(5)を備えている。
入力段(input stage)(3)、移動可能要素(4)、
及び出力コイル(5)を備えている。
【0032】より詳しくは、入力段(3)は、互いに噛
み合わされた一対のコーム(6,7)の形態で作られて
いる。これらのコームの一方(6)は、基板(2)に対
して固定され、かつフィルタの各入力端子(8)の1つ
と結合されている。このコーム(6)は、移動可能要素
(4)に向けて配置された複数の歯(10〜13)を備
え、かつ基板(2)の主面に作られている。勿論、本発
明は、図示した形態だけに制限されるものではなく(図
では、簡略化の理由により、限られた数の歯だけを備え
ている)、それどころか同様の原理で作動する変形例全
てを明らかに含むものである。
み合わされた一対のコーム(6,7)の形態で作られて
いる。これらのコームの一方(6)は、基板(2)に対
して固定され、かつフィルタの各入力端子(8)の1つ
と結合されている。このコーム(6)は、移動可能要素
(4)に向けて配置された複数の歯(10〜13)を備
え、かつ基板(2)の主面に作られている。勿論、本発
明は、図示した形態だけに制限されるものではなく(図
では、簡略化の理由により、限られた数の歯だけを備え
ている)、それどころか同様の原理で作動する変形例全
てを明らかに含むものである。
【0033】この固定電極(6)は、金属により作るこ
とができ、これは従来の方法によるものである。
とができ、これは従来の方法によるものである。
【0034】入力段(3)は、複数の歯(14〜16)
を備えるコーム(7)により形成された移動可能プレー
トをさらに備えている。これらの多数の歯(14〜1
6)は、固定プレート(6)の各歯(10〜13)の間
に交互に挿入されている。多数の歯のサイズ、並びに互
いに挿入する深さは、移動可能要素(4)の移動の所望
の振幅に対応して決定されている。
を備えるコーム(7)により形成された移動可能プレー
トをさらに備えている。これらの多数の歯(14〜1
6)は、固定プレート(6)の各歯(10〜13)の間
に交互に挿入されている。多数の歯のサイズ、並びに互
いに挿入する深さは、移動可能要素(4)の移動の所望
の振幅に対応して決定されている。
【0035】移動可能プレート(7)は、移動可能要素
(4)に取り付けられており、より詳しくは、図1及び
図2に示す形態で、強磁性体材料からなる領域又はパッ
ド(20)に取り付けられている。この強磁性体パッド
(20)は2つの点(21,22)に結合され、これら
2点は2つの横断方向可撓性梁(23,24)により基
板に対して取り付けられている。これらの梁(23,2
4)の長さ及び断面サイズは、対応する剛性が基板の面
に対して垂直な方向に最大になるように、かつ移動可能
プレート(7)の移動方向に対応するパッド(20)の
移動方向に所望の値に一致するように決定される。
(4)に取り付けられており、より詳しくは、図1及び
図2に示す形態で、強磁性体材料からなる領域又はパッ
ド(20)に取り付けられている。この強磁性体パッド
(20)は2つの点(21,22)に結合され、これら
2点は2つの横断方向可撓性梁(23,24)により基
板に対して取り付けられている。これらの梁(23,2
4)の長さ及び断面サイズは、対応する剛性が基板の面
に対して垂直な方向に最大になるように、かつ移動可能
プレート(7)の移動方向に対応するパッド(20)の
移動方向に所望の値に一致するように決定される。
【0036】移動可能プレート(7)は、各固定パッド
(21,22)、各梁(23,24)、並びに強磁性体
パッド(20)を介して、第2入力端子(9)に電気的
に結合されている。
(21,22)、各梁(23,24)、並びに強磁性体
パッド(20)を介して、第2入力端子(9)に電気的
に結合されている。
【0037】移動可能要素(4)の前記噛み合わされた
各コーム(6,7)から遠い方の側には、マイクロコン
ポーネントがソレノイドの形態で作られた金属コイル
(5)を備えている。
各コーム(6,7)から遠い方の側には、マイクロコン
ポーネントがソレノイドの形態で作られた金属コイル
(5)を備えている。
【0038】このソレノイド(5)は、磁心(27)の
周囲に巻回された異なる金属巻線(metal turn)(2
6)を備えている。このソレノイド(5)は、例えば、
本出願人による欧州特許第 1 054 417 号文献に記載し
た方法により作ってもよい。しかしながら、異なる方法
によりソレノイドを作ってもよい。このソレノイド
(5)の軸線(28)は強磁性体パッド(20)の中心
を貫通しており、かつ移動可能プレートの移動方向に整
列されている。ソレノイド(5)の巻線は、フィルタの
各出力端子(30,31)と結合されている。
周囲に巻回された異なる金属巻線(metal turn)(2
6)を備えている。このソレノイド(5)は、例えば、
本出願人による欧州特許第 1 054 417 号文献に記載し
た方法により作ってもよい。しかしながら、異なる方法
によりソレノイドを作ってもよい。このソレノイド
(5)の軸線(28)は強磁性体パッド(20)の中心
を貫通しており、かつ移動可能プレートの移動方向に整
列されている。ソレノイド(5)の巻線は、フィルタの
各出力端子(30,31)と結合されている。
【0039】本装置は以下のように作動する。電圧がフ
ィルタの各入力端子(8,9)間に印加されると、静電
力が固定プレート(6)と移動可能プレート(7)の多
数の歯(10〜16)の間に現れる。この電圧は、アセ
ンブリをバイアスする殆どDCの成分と信号がフィルタ
されるように形成するAC成分とを備えている。
ィルタの各入力端子(8,9)間に印加されると、静電
力が固定プレート(6)と移動可能プレート(7)の多
数の歯(10〜16)の間に現れる。この電圧は、アセ
ンブリをバイアスする殆どDCの成分と信号がフィルタ
されるように形成するAC成分とを備えている。
【0040】このバイアス電圧、フィルタされる信号、
及び2枚のプレートの形状に依存して、移動可能プレー
ト(7)は入力電圧のフィルタされる信号の周波数で移
動する。この移動は、図2で概略的に示しており、図2
には静止位置から離れた位置の移動可能要素(7)が破
線にて示されている。
及び2枚のプレートの形状に依存して、移動可能プレー
ト(7)は入力電圧のフィルタされる信号の周波数で移
動する。この移動は、図2で概略的に示しており、図2
には静止位置から離れた位置の移動可能要素(7)が破
線にて示されている。
【0041】強磁性体パッド(20)を作るために選択
された材料が硬質強磁性体材料(換言すれば、永久磁化
を有する材料)である場合には、該材料はソレノイド
(5)の軸線(28)に沿って方向付けられた磁場を発
生する。パッド(20)の移動により、ソレノイド
(5)内部の磁場の磁束Bに変化が誘導される。この磁
束の変化により、フィルタの2つの出力端子(30,3
1)に対する起電力が発生する。
された材料が硬質強磁性体材料(換言すれば、永久磁化
を有する材料)である場合には、該材料はソレノイド
(5)の軸線(28)に沿って方向付けられた磁場を発
生する。パッド(20)の移動により、ソレノイド
(5)内部の磁場の磁束Bに変化が誘導される。この磁
束の変化により、フィルタの2つの出力端子(30,3
1)に対する起電力が発生する。
【0042】強磁性体パッド(20)を形成するために
使用した材料が軟質強磁性体材料である場合には、ソレ
ノイド(5)の軸線(28)と平行な方向への移動は磁
気回路の配置を修正する。この変化の結果、ソレノイド
(5)のインダクタンス係数が修正される。この変化
は、適切な装置により分析可能であり、そうでなければ
このソレノイドが組み込まれた回路の修正を誘導する。
使用した材料が軟質強磁性体材料である場合には、ソレ
ノイド(5)の軸線(28)と平行な方向への移動は磁
気回路の配置を修正する。この変化の結果、ソレノイド
(5)のインダクタンス係数が修正される。この変化
は、適切な装置により分析可能であり、そうでなければ
このソレノイドが組み込まれた回路の修正を誘導する。
【0043】上述したコンポーネントは、ソレノイド
(5)内に流された信号をフィルタするように、異なる
方法で作動させてもよい。この場合には、電流がソレノ
イド(5)を通過したときに、該ソレノイドにより生じ
た磁場が、移動可能要素(4)の強磁性体パッド(2
0)を引きつけるか又は反発する。これにより、移動可
能プレート(7)が固定プレート(6)に対して移動
し、従って、固定プレート(6)と移動可能プレート
(7)との間で計測されるキャパシタンスが変化するこ
とになる。電気信号を形成するこの変化は、適切な装置
により分析可能であり、又はこのキャパシタンスが組み
込まれた回路で使用可能である。
(5)内に流された信号をフィルタするように、異なる
方法で作動させてもよい。この場合には、電流がソレノ
イド(5)を通過したときに、該ソレノイドにより生じ
た磁場が、移動可能要素(4)の強磁性体パッド(2
0)を引きつけるか又は反発する。これにより、移動可
能プレート(7)が固定プレート(6)に対して移動
し、従って、固定プレート(6)と移動可能プレート
(7)との間で計測されるキャパシタンスが変化するこ
とになる。電気信号を形成するこの変化は、適切な装置
により分析可能であり、又はこのキャパシタンスが組み
込まれた回路で使用可能である。
【0044】<本発明の第2実施形態>図3及び図4
は、上述した第1実施形態と同様の原理で作動するが、
異なる構造を採用した本発明の別の実施形態を示してい
る。
は、上述した第1実施形態と同様の原理で作動するが、
異なる構造を採用した本発明の別の実施形態を示してい
る。
【0045】より詳しくは、このコンポーネント(4
0)は、金属入力コイル(43)、移動可能要素(4
4)、及び出力段(45)に対応して可変キャパシタン
スを形成する一対のプレート(46,47)を備えてい
る。
0)は、金属入力コイル(43)、移動可能要素(4
4)、及び出力段(45)に対応して可変キャパシタン
スを形成する一対のプレート(46,47)を備えてい
る。
【0046】入力コイル(43)は、基板の主面(4
2)と平行な平坦螺旋巻線の形態で作られている。この
巻線(43)は、複数の平行部分と垂直部分(48,4
9)を有している。該巻線は、特に、本出願人の欧州特
許第 1 039 544 号文献の教示に従って作ることができ
る。しかしながら、このような巻線を作るために、他の
方法を使用することは可能である。
2)と平行な平坦螺旋巻線の形態で作られている。この
巻線(43)は、複数の平行部分と垂直部分(48,4
9)を有している。該巻線は、特に、本出願人の欧州特
許第 1 039 544 号文献の教示に従って作ることができ
る。しかしながら、このような巻線を作るために、他の
方法を使用することは可能である。
【0047】電流が入力コイル(43)を流れると、該
コイルの中央領域において、巻線(43)の面に対して
垂直に磁場B2が発生する。
コイルの中央領域において、巻線(43)の面に対して
垂直に磁場B2が発生する。
【0048】巻線(43)の中央の真下には、2つの平
行な梁(52,53)を介して点(51)に結合された
強磁性体パッド(50)があり、梁(52,53)自体
は2つのスペーサ(54,55)により結合されてお
り、かつ点(51)は基板に対して固定されている。こ
れらの平行な梁(52,53)と各スペーサ(54,5
5)は、基板の主面(42)内に含まれる各方向に計測
される剛性が非常に大きいような寸法とされている。他
方、基板の主面(42)に対して垂直な方向に計測され
る剛性は、適切な値に調整されている。2つの梁(5
2,53)を結合する各スペーサ(54,55)の存在
により、各梁(52,53)の方向のねじり剛性が非常
に増大している。
行な梁(52,53)を介して点(51)に結合された
強磁性体パッド(50)があり、梁(52,53)自体
は2つのスペーサ(54,55)により結合されてお
り、かつ点(51)は基板に対して固定されている。こ
れらの平行な梁(52,53)と各スペーサ(54,5
5)は、基板の主面(42)内に含まれる各方向に計測
される剛性が非常に大きいような寸法とされている。他
方、基板の主面(42)に対して垂直な方向に計測され
る剛性は、適切な値に調整されている。2つの梁(5
2,53)を結合する各スペーサ(54,55)の存在
により、各梁(52,53)の方向のねじり剛性が非常
に増大している。
【0049】反対側には、強磁性体パッド(50)が、
平坦金属プレート(47)に結合させる2つの梁(5
8,59)をさらに備えている。この金属プレート(4
7)は、可変キャパシタの移動可能プレートを形成し、
この可変キャパシタの固定プレートは、基板(42)に
一体化された平坦トラック(46)の一部分となってい
る。
平坦金属プレート(47)に結合させる2つの梁(5
8,59)をさらに備えている。この金属プレート(4
7)は、可変キャパシタの移動可能プレートを形成し、
この可変キャパシタの固定プレートは、基板(42)に
一体化された平坦トラック(46)の一部分となってい
る。
【0050】本装置は以下のように作動する。電流が金
属コイル(43)を流れると、矢印B2により示した磁
場が発生する。この磁場は、巻線(43)の面(従っ
て、基板の面)に対して垂直に方向付けられている。こ
の磁場の振幅は、磁場を生じさせる電流の強さにより変
動する。この磁場は、基板(42)に対して垂直に方向
付けられた力を強磁性体パッド(50)に作用し、この
力により、パッド(50)を固定点(51)に結合して
いる各梁(52,53)の変形が生じる。
属コイル(43)を流れると、矢印B2により示した磁
場が発生する。この磁場は、巻線(43)の面(従っ
て、基板の面)に対して垂直に方向付けられている。こ
の磁場の振幅は、磁場を生じさせる電流の強さにより変
動する。この磁場は、基板(42)に対して垂直に方向
付けられた力を強磁性体パッド(50)に作用し、この
力により、パッド(50)を固定点(51)に結合して
いる各梁(52,53)の変形が生じる。
【0051】この振動は、各梁(58,59)を介して
キャパシタの移動可能プレート(47)に伝達される。
移動可能プレート(47)と固定プレート(46)との
間の距離が変化するので、結果としてこれらの2つのプ
レート間で計測されるキャパシタンスも変化する。この
キャパシタンスは、各梁(52,53,58,59)と
パッド(50)を介して適切な装置により計測可能であ
り、そうでなければこのキャパシタが含まれる回路内で
役割を果たす。
キャパシタの移動可能プレート(47)に伝達される。
移動可能プレート(47)と固定プレート(46)との
間の距離が変化するので、結果としてこれらの2つのプ
レート間で計測されるキャパシタンスも変化する。この
キャパシタンスは、各梁(52,53,58,59)と
パッド(50)を介して適切な装置により計測可能であ
り、そうでなければこのキャパシタが含まれる回路内で
役割を果たす。
【0052】図3に示した装置は各プレート(46,4
7)を入力段としてかつ平坦コイル(43)を出力段と
して構成されたキャパシタを使用して作動させることが
できるので、本装置は可逆にすることが可能である。よ
り詳しくは、AC電圧(可能ならば、バイアス電圧と組
み合わされたAC電圧)が固定プレート(46)と移動
可能プレート(47)との間に印加されると、静電力に
より、移動可能プレート(47)が固定プレート(4
6)に向けて又は該プレートから離れる向きに移動す
る。よって、各梁(52,53)の可撓性により、強磁
性体パッド(50)が基板(42)の面に実質的に垂直
な方向に移動することになる。
7)を入力段としてかつ平坦コイル(43)を出力段と
して構成されたキャパシタを使用して作動させることが
できるので、本装置は可逆にすることが可能である。よ
り詳しくは、AC電圧(可能ならば、バイアス電圧と組
み合わされたAC電圧)が固定プレート(46)と移動
可能プレート(47)との間に印加されると、静電力に
より、移動可能プレート(47)が固定プレート(4
6)に向けて又は該プレートから離れる向きに移動す
る。よって、各梁(52,53)の可撓性により、強磁
性体パッド(50)が基板(42)の面に実質的に垂直
な方向に移動することになる。
【0053】パッド(50)が硬質の強磁性体材料から
なる場合には、パッド(50)により発生した磁場の磁
束の変化の結果として、金属巻線(43)の各端子(6
0,61)間に逆起電力が発生する。
なる場合には、パッド(50)により発生した磁場の磁
束の変化の結果として、金属巻線(43)の各端子(6
0,61)間に逆起電力が発生する。
【0054】パッド(50)が軟質の磁石材料からなる
場合には、その移動により、平坦巻線(43)の磁気回
路が修正され、従って、巻線のインダクタンス係数が変
化する。さらに、インダクタンスにおける変化は、この
目的のために提供された装置により、あるいは、(例え
ば、マルチポールフィルタを形成するために)このコイ
ルを含む回路内で使用することが可能である。
場合には、その移動により、平坦巻線(43)の磁気回
路が修正され、従って、巻線のインダクタンス係数が変
化する。さらに、インダクタンスにおける変化は、この
目的のために提供された装置により、あるいは、(例え
ば、マルチポールフィルタを形成するために)このコイ
ルを含む回路内で使用することが可能である。
【0055】本発明によるコンポーネントが多くの優位
点を有し、特に、移動可能要素の移動の良好な振幅を維
持するとの有利点を有し、たとえ高いレンジの周波数で
使用される場合でも、本コンポーネントは満足の行く利
用のために充分な振幅を有する出力信号を得ることを可
能としていることは、上記記載により明らかになってい
る。
点を有し、特に、移動可能要素の移動の良好な振幅を維
持するとの有利点を有し、たとえ高いレンジの周波数で
使用される場合でも、本コンポーネントは満足の行く利
用のために充分な振幅を有する出力信号を得ることを可
能としていることは、上記記載により明らかになってい
る。
【図1】 第1実施形態により作られた本発明によるコ
ンポーネントの概略斜視図である。
ンポーネントの概略斜視図である。
【図2】 図1のコンポーネントの上面図である。
【図3】 第2実施形態により作られた本発明によるコ
ンポーネントの概略斜視図である。
ンポーネントの概略斜視図である。
【図4】 図3の面IV−IV’に沿って切断された断
面図である。
面図である。
1 マイクロエレクトロメカニカルコンポーネント
4,44 移動可能要素
5,43 金属コイル
6 第1電極
7 相補面
8,9、60,61 入力端子
20,50 強磁性体領域
23,24 変形可能部分
30,31 出力端子
46,47 電極
52,53 変形可能部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジャン−マルク・フェデリ
フランス・38120・サン・テグレーヴ・リ
ュ・カシミール・ブルニエ・7
Fターム(参考) 5J024 AA01 DA01 DA26
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体ベースの基板に作られ、かつ、2
つの入力端子(8,9)と2つの出力端子(30,3
1)とを備えたフィルタリング機能を提供するマイクロ
エレクトロメカニカルコンポーネント(1)において: ・少なくとも1つの変形可能部分(23,24)により
基板に結合され、かつ強磁性体材料からなる領域(2
0)を含む移動可能要素(4)と; ・各入力端子又は各出力端子(30,31)と結合さ
れ、かつ前記移動可能要素(4)の強磁性体領域(2
0)と磁気的に相互作用することができる金属コイル
(5)と; ・前記各出力端子又は前記各入力端子の一方(8)と結
合され、前記移動可能要素(4)に取り付けられた相補
面(7)に対向配置された第1電極(6)を形成する面
と; をさらに備え、この相補面(7)が前記出力端子
又は前記入力端子の他方(9)と結合され、かつ前記第
1電極(6)と静電的に相互作用することができる第2
電極を形成することを特徴とするコンポーネント。 - 【請求項2】 前記金属コイル(5)はソレノイドタイ
プのコイルであることを特徴とする請求項1記載のコン
ポーネント。 - 【請求項3】 前記金属コイル(43)は、平坦螺旋コ
イルタイプのコイルであることを特徴とする請求項1記
載のコンポーネント。 - 【請求項4】 前記移動可能要素(44)は、単一変形
可能部分(52,53)により基板に結合されているこ
とを特徴とする請求項1記載のコンポーネント。 - 【請求項5】 前記移動可能要素(4)は、前記移動可
能要素の両側に位置決めされた2つの変形可能部分(2
3,24)により基板に結合されていることを特徴とす
る請求項1記載のコンポーネント。 - 【請求項6】 前記金属コイル(43)は各入力端子
(60,61)と結合されかつ電流が前記コイルを流れ
たときに磁場B2を発生することが可能であり、かつ前
記移動可能要素(44)は強磁性体領域(50)が作用
を受ける力の影響下で移動可能であって、この力は前記
金属コイル(43)により発生した磁場により生じ、前
記移動可能要素の移動により、前記各出力端子に結合さ
れた2つの電極(46,47)の間で計測されるキャパ
シタンスの変化が生じることを特徴とする請求項1記載
のコンポーネント。 - 【請求項7】 前記各電極(6,7)が前記入力端子
(8,9)に結合され、かつ電位差が各電極に印可され
たときに一方の電極を他方の電極に対して移動可能であ
り、この電極の移動により、前記金属コイル(5)に対
する前記移動可能要素の前記強磁性体領域(20)の移
動が生じることを特徴とする請求項1記載のコンポーネ
ント。 - 【請求項8】 前記移動可能要素が、軟質の強磁性体材
料からなる領域を備えることを特徴とする請求項1記載
のコンポーネント。 - 【請求項9】 前記移動可能要素が、永久磁石を形成す
る硬質の強磁性体材料からなる領域を備えることを特徴
とする請求項1記載のコンポーネント。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0108743 | 2001-07-02 | ||
FR0108743A FR2826645B1 (fr) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Composant microelectromecanique |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003133880A true JP2003133880A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=8865019
Family Applications (1)
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