JP2003209027A - 微細加工バラクター - Google Patents
微細加工バラクターInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
- H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
- H01G5/18—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes due to change in inclination, e.g. by flexing, by spiral wrapping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ブラウンノイズが排除された微細加工バラク
ターを提供する。 【解決手段】 本発明のバラクターは、撓み梁（130）
に取り付けられている一対の信号経路板（150、170）及
び、撓み梁を撓ませる手段を含む微細加工バラクターで
あって、バラクター（100）が気密真空（210）内に収容
されていることを特徴とする。
ターを提供する。 【解決手段】 本発明のバラクターは、撓み梁（130）
に取り付けられている一対の信号経路板（150、170）及
び、撓み梁を撓ませる手段を含む微細加工バラクターで
あって、バラクター（100）が気密真空（210）内に収容
されていることを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細加工バラクタ
ー内のブラウンノイズを除去する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】微細加工バラクターは、一般に１又はそ
れ以上の固定容量板、すなわち固定コンデンサ極板及
び、１又はそれ以上の可動容量板、すなわち可動コンデ
ンサ極板からなるコンデンサ構造をもって構成される。 【０００３】その静電容量は、１又は複数の固定極板に
対し１又は複数枚の可動極板を動かすことによって調整
される。例えば、静電手段、熱的手段又は磁気手段によ
って駆動することができる。当業者には、多数の随意選
択可能な実施形態が可能であることが理解されよう。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】可動極板構造の２つの
対向表面のガス圧力は、ガス分子の衝突によるものであ
る。構造が小さいので、ガス分子の衝突が何時如何なる
時にも平衡を乱しかねない。非平衡な衝突は可動極板に
小さな不規則な運動を生じさせる。このような小さな不
規則な運動はブラウン運動と呼ばれている。またブラウ
ン運動は静電容量に不規則な変動をもたらす。静電容量
の不規則な変動はブラウンノイズと呼ばれている。ブラ
ウンノイズは、良好に制御されるバラクターにとって好
ましくないものであり、装置の性能低下を引き起こすも
のである。 【０００５】本発明は、微細電子機械システム（MEMS）
駆動アセンブリに関する。より詳細には、本発明は、微
細加工バラクターにおけるブラウンノイズの除去方法に
関する。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、微細加
工バラクター専用の外装により、微細加工バラクター内
でガス分子の衝突により生じるブラウンノイズを十分に
低減することができ、除去することさえできる。微細加
工バラクターの外装は、微細加工バラクターをガス中に
ではなく真空中に配置することによって、微細加工バラ
クターの周囲環境を変える。したがって不規則的な圧力
変動を完全に排除することができる。バラクターは、可
動部品が固定部と接触することのない装置、いわば切り
離された装置であるため、スティクション、静止摩擦は
問題とならない。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面を参照して
より良く理解することができる。図面中の構成要素は必
ずしも実寸ではないが、その代わりに本発明の原理を明
示することに力点をおいている。図１に示すバラクター
100は、スイッチング機構支持体として機能するととも
に非導電誘電体基台をもたらす基板120を含む。また図
１に示すバラクター100は、基板110に接続されている撓
み梁130を含む。通常は、撓み梁130は、基板に接続する
撓み梁130の短端部を有するＬ字形断面をもって形成さ
れている。撓み梁130は非導電材料から構成されてい
る。撓み梁130は、Ｌ字形断面の長脚部に接続され、引
きつけられる被吸引板、すなわち被駆動板140と第１の
信号経路板150を有する。駆動板160は、基板に接続さ
れ、被駆動板に直接対向する。第２信号経路板170は、
基板に接続され、信号経路板150に直接対向する。 【０００８】図１に示す片持ち梁130は例示することを
目的に示すものである。当業界において他の形式の撓み
梁が可能であり、一般に利用されていることが、当業者
には理解されよう。このような形式の撓み梁は両端を固
定されている梁である。 【０００９】図１に示すバラクターの動作中、駆動板16
0には電荷が印加され、被駆動板140は駆動板160に電気
的に引きつけられる。この電気的な引力が撓み梁130を
屈曲させる。撓み梁130が屈曲することによって、第１
の信号経路板150と第２の信号経路板170が互いに近接す
る。第１の信号経路板150及び第２の信号経路板170が近
接することによって、容量結合が生じ、これによってバ
ラクター100は所望の静電容量を獲得する。バラクター
を調整するには、駆動板160と被駆動板140の間の電圧差
を変更し、駆動板と被駆動板の間に新たな間隙をもたら
す新たな平衡位置へ撓み梁を動かし、信号経路板間に新
たな間隙を結果生じさせることにって、新たな制御され
た静電容量を生み出す。 【００１０】一般に、信号経路板150、170の一方又は両
方に絶縁体パッド180が取り付けられている。図１の信
号経路板150上には、絶縁体パッドは取り付けられて図
示されていない。絶縁体パッドは、撓み梁の屈曲中に信
号経路板150、170が当接しないようにする。 【００１１】多くのバラクターの大きさによって、すな
わち多くのバラクターの寸法が小さいことによって、バ
ラクターがガス分子の衝突によって生ずる障害の影響を
受けやすくなっていることは、当業者には理解されよ
う。撓み梁130に関するガス分子の衝突が非平衡であれ
ば、このような衝突によって梁130はブラウン運動を生
じることがある。ブラウン運動は、信号経路板間の距離
を不規則に変化させる。信号経路板間の距離の不規則な
変動は、結果得られる静電容量を変化させ、したがって
信号経路中にブラウンノイズを結果もたらす。 【００１２】図２は、図１のバラクターと、基板120に
接続されているバラクター130を取り囲む外装200を示
す。バラクター130を取り囲む外装200が、気密チャンバ
210を形成する。バラクター130と外装200を組み立てる
間に、全てのガス分子がチャンバ210から取り除かれ
る。チャンバ210は封止されて真空を維持する。ガス分
子を取り除くことによって、ガス分子の衝突は結果とし
て排除される。 【００１３】図３は、本発明によるバラクターの代替的
な実施形態を示す。バラクター300には、両端で固定さ
れている撓み梁310が利用される。図２に示すバラクタ
ー300は、スイッチング機構支持体として機能するとと
もに非導電誘電体基台をもたらす基板320を含む。撓み
梁310は、それぞれの端部において梁支持体330に固定さ
れている。梁支持体330は、基板320に取り付けられてい
る。撓み梁310は非導電材料から構成されている。撓み
梁310は、支持体330間で、その一面に接続されている被
駆動板340及び第１の信号経路板350を有する。駆動板36
0は、基板に接続され、被駆動板に直接対向する。第２
信号経路板370は、基板に接続され、信号経路板350に直
接対向する。 【００１４】一般に、信号経路板350、370の一方又は両
方に絶縁体パッド380が取り付けられている。図３の信
号経路板350上には、絶縁体パッドは取り付けられて図
示されていない。絶縁体パッドが、撓み梁の屈曲中に、
信号経路板350、370が当接することを阻止する。金属間
の伝導が接点350、370を微細接合、微細溶接することが
あるので、静電駆動微細加工高出力スイッチが信号を容
量結合により通過させることが、当業者には理解されよ
う。さら高出力容量性MEMSスイッチにもたらされる高熱
が、撓み梁310を焼鈍して、またその結果MEMSスイッチ
の短絡を生じることがある。 【００１５】図３のバラクター300は、基板320に接続さ
れている外装390により取り囲まれている。バラクター3
00を取り囲む外装390は、気密チャンバ395を形成する。
バラクター300と外装390の組み立てる間に、全てのガス
分子はチャンバ395から取り除かれる。チャンバ395は封
止され、真空を維持する。ガス分子を除去することによ
って、ガス分子の衝突を結果的に排除することができ
る。 【００１６】本発明の特定の実施形態だけを上記に説明
したが、当業者には添付の特許請求の範囲内で様々な変
更態様が可能であることが想起されよう。 【００１７】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 撓み梁（130）に取り付けられている一対の信号
経路板（150、170）及び、該撓み梁を撓ませる手段を含
む微細加工バラクターであって、前記バラクター（10
0）が気密真空（210）内に収容されていることを特徴と
するバラクター。 【００１８】２． 前記撓み梁（130）が絶縁性基板（1
20）に取り付けられ、前記撓み梁を撓ませる手段が、第
１及び第２の駆動板（140、160）からなり、該第１の駆
動板が前記撓み梁に取り付けられ、該第２の駆動板が前
記基板（180）に取り付けられている１項記載のバラク
ター。 【００１９】３． 前記撓み梁（130）が片持ち梁であ
る２項記載のバラクター。 【００２０】４． 前記撓み梁（130）が、それぞれ固
定されている第１及び第２の端部を備える梁であり、前
記撓み梁を撓ませる手段が、第１及び第２の駆動板（14
0、160）からなり、該第１の駆動板が前記撓み梁に取り
付けられ、該第２の駆動板が前記基板（120）に取り付
けられている１項記載のバラクター。 【００２１】５．微細加工バラクター（100）のブラウ
ンノイズを除去する方法であって、前記バラクター（10
0）を気密チャンバ（210）内に実装するステップと、前
記チャンバ（210）から全てのガス分子を取り除くステ
ップと、前記チャンバ（210）を封止して真空を形成す
るステップを含むことを特徴とする方法。 【００２２】６． 気密チャンバ（210）内に前記バラ
クター（100）を実装するステップが、前記バラクター
（100）を絶縁性基板（120）に取り付けるステップと、
前記バラクター（100）の周囲に絶縁性材料（200）を配
置するステップと、前記絶縁性材料を前記基板（120）
に取り付けるステップからなる５項記載の方法。 【００２３】７． 前記バラクター（100）が、可撓性
梁（130）及びこの可撓性梁に接続されている一対の信
号経路板（150、170）とからなる５項記載の方法。 【００２４】８． 前記可撓性梁（130）が片持ち梁で
ある７項記載の方法。 【００２５】９． 前記可撓性梁（130）が両端で固定
されている梁である７項記載の方法。 【００２６】 【発明の効果】本発明は、微細加工バラクター（100）
内でガス分子の衝突によって生じるブラウンノイズが、
微細加工バラクター専用の外装によって、実質上低減さ
れ、排除さえされることに関する。微細加工バラクター
（100）の外装は、バラクターがガス中ではなく、真空
（210）中に配置されるように微細加工バラクターの周
囲環境を変更する。したがって不規則な圧力変動は完全
に排除される。バラクター（100）は、可動部品が固定
部品と接触することのない装置、いわば切り離された装
置であるため、スティクションは問題とならない。この
構成により、微細加工バラクターからブラウンノイズを
排除することが可能となる。
ー内のブラウンノイズを除去する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】微細加工バラクターは、一般に１又はそ
れ以上の固定容量板、すなわち固定コンデンサ極板及
び、１又はそれ以上の可動容量板、すなわち可動コンデ
ンサ極板からなるコンデンサ構造をもって構成される。 【０００３】その静電容量は、１又は複数の固定極板に
対し１又は複数枚の可動極板を動かすことによって調整
される。例えば、静電手段、熱的手段又は磁気手段によ
って駆動することができる。当業者には、多数の随意選
択可能な実施形態が可能であることが理解されよう。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】可動極板構造の２つの
対向表面のガス圧力は、ガス分子の衝突によるものであ
る。構造が小さいので、ガス分子の衝突が何時如何なる
時にも平衡を乱しかねない。非平衡な衝突は可動極板に
小さな不規則な運動を生じさせる。このような小さな不
規則な運動はブラウン運動と呼ばれている。またブラウ
ン運動は静電容量に不規則な変動をもたらす。静電容量
の不規則な変動はブラウンノイズと呼ばれている。ブラ
ウンノイズは、良好に制御されるバラクターにとって好
ましくないものであり、装置の性能低下を引き起こすも
のである。 【０００５】本発明は、微細電子機械システム（MEMS）
駆動アセンブリに関する。より詳細には、本発明は、微
細加工バラクターにおけるブラウンノイズの除去方法に
関する。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、微細加
工バラクター専用の外装により、微細加工バラクター内
でガス分子の衝突により生じるブラウンノイズを十分に
低減することができ、除去することさえできる。微細加
工バラクターの外装は、微細加工バラクターをガス中に
ではなく真空中に配置することによって、微細加工バラ
クターの周囲環境を変える。したがって不規則的な圧力
変動を完全に排除することができる。バラクターは、可
動部品が固定部と接触することのない装置、いわば切り
離された装置であるため、スティクション、静止摩擦は
問題とならない。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面を参照して
より良く理解することができる。図面中の構成要素は必
ずしも実寸ではないが、その代わりに本発明の原理を明
示することに力点をおいている。図１に示すバラクター
100は、スイッチング機構支持体として機能するととも
に非導電誘電体基台をもたらす基板120を含む。また図
１に示すバラクター100は、基板110に接続されている撓
み梁130を含む。通常は、撓み梁130は、基板に接続する
撓み梁130の短端部を有するＬ字形断面をもって形成さ
れている。撓み梁130は非導電材料から構成されてい
る。撓み梁130は、Ｌ字形断面の長脚部に接続され、引
きつけられる被吸引板、すなわち被駆動板140と第１の
信号経路板150を有する。駆動板160は、基板に接続さ
れ、被駆動板に直接対向する。第２信号経路板170は、
基板に接続され、信号経路板150に直接対向する。 【０００８】図１に示す片持ち梁130は例示することを
目的に示すものである。当業界において他の形式の撓み
梁が可能であり、一般に利用されていることが、当業者
には理解されよう。このような形式の撓み梁は両端を固
定されている梁である。 【０００９】図１に示すバラクターの動作中、駆動板16
0には電荷が印加され、被駆動板140は駆動板160に電気
的に引きつけられる。この電気的な引力が撓み梁130を
屈曲させる。撓み梁130が屈曲することによって、第１
の信号経路板150と第２の信号経路板170が互いに近接す
る。第１の信号経路板150及び第２の信号経路板170が近
接することによって、容量結合が生じ、これによってバ
ラクター100は所望の静電容量を獲得する。バラクター
を調整するには、駆動板160と被駆動板140の間の電圧差
を変更し、駆動板と被駆動板の間に新たな間隙をもたら
す新たな平衡位置へ撓み梁を動かし、信号経路板間に新
たな間隙を結果生じさせることにって、新たな制御され
た静電容量を生み出す。 【００１０】一般に、信号経路板150、170の一方又は両
方に絶縁体パッド180が取り付けられている。図１の信
号経路板150上には、絶縁体パッドは取り付けられて図
示されていない。絶縁体パッドは、撓み梁の屈曲中に信
号経路板150、170が当接しないようにする。 【００１１】多くのバラクターの大きさによって、すな
わち多くのバラクターの寸法が小さいことによって、バ
ラクターがガス分子の衝突によって生ずる障害の影響を
受けやすくなっていることは、当業者には理解されよ
う。撓み梁130に関するガス分子の衝突が非平衡であれ
ば、このような衝突によって梁130はブラウン運動を生
じることがある。ブラウン運動は、信号経路板間の距離
を不規則に変化させる。信号経路板間の距離の不規則な
変動は、結果得られる静電容量を変化させ、したがって
信号経路中にブラウンノイズを結果もたらす。 【００１２】図２は、図１のバラクターと、基板120に
接続されているバラクター130を取り囲む外装200を示
す。バラクター130を取り囲む外装200が、気密チャンバ
210を形成する。バラクター130と外装200を組み立てる
間に、全てのガス分子がチャンバ210から取り除かれ
る。チャンバ210は封止されて真空を維持する。ガス分
子を取り除くことによって、ガス分子の衝突は結果とし
て排除される。 【００１３】図３は、本発明によるバラクターの代替的
な実施形態を示す。バラクター300には、両端で固定さ
れている撓み梁310が利用される。図２に示すバラクタ
ー300は、スイッチング機構支持体として機能するとと
もに非導電誘電体基台をもたらす基板320を含む。撓み
梁310は、それぞれの端部において梁支持体330に固定さ
れている。梁支持体330は、基板320に取り付けられてい
る。撓み梁310は非導電材料から構成されている。撓み
梁310は、支持体330間で、その一面に接続されている被
駆動板340及び第１の信号経路板350を有する。駆動板36
0は、基板に接続され、被駆動板に直接対向する。第２
信号経路板370は、基板に接続され、信号経路板350に直
接対向する。 【００１４】一般に、信号経路板350、370の一方又は両
方に絶縁体パッド380が取り付けられている。図３の信
号経路板350上には、絶縁体パッドは取り付けられて図
示されていない。絶縁体パッドが、撓み梁の屈曲中に、
信号経路板350、370が当接することを阻止する。金属間
の伝導が接点350、370を微細接合、微細溶接することが
あるので、静電駆動微細加工高出力スイッチが信号を容
量結合により通過させることが、当業者には理解されよ
う。さら高出力容量性MEMSスイッチにもたらされる高熱
が、撓み梁310を焼鈍して、またその結果MEMSスイッチ
の短絡を生じることがある。 【００１５】図３のバラクター300は、基板320に接続さ
れている外装390により取り囲まれている。バラクター3
00を取り囲む外装390は、気密チャンバ395を形成する。
バラクター300と外装390の組み立てる間に、全てのガス
分子はチャンバ395から取り除かれる。チャンバ395は封
止され、真空を維持する。ガス分子を除去することによ
って、ガス分子の衝突を結果的に排除することができ
る。 【００１６】本発明の特定の実施形態だけを上記に説明
したが、当業者には添付の特許請求の範囲内で様々な変
更態様が可能であることが想起されよう。 【００１７】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 撓み梁（130）に取り付けられている一対の信号
経路板（150、170）及び、該撓み梁を撓ませる手段を含
む微細加工バラクターであって、前記バラクター（10
0）が気密真空（210）内に収容されていることを特徴と
するバラクター。 【００１８】２． 前記撓み梁（130）が絶縁性基板（1
20）に取り付けられ、前記撓み梁を撓ませる手段が、第
１及び第２の駆動板（140、160）からなり、該第１の駆
動板が前記撓み梁に取り付けられ、該第２の駆動板が前
記基板（180）に取り付けられている１項記載のバラク
ター。 【００１９】３． 前記撓み梁（130）が片持ち梁であ
る２項記載のバラクター。 【００２０】４． 前記撓み梁（130）が、それぞれ固
定されている第１及び第２の端部を備える梁であり、前
記撓み梁を撓ませる手段が、第１及び第２の駆動板（14
0、160）からなり、該第１の駆動板が前記撓み梁に取り
付けられ、該第２の駆動板が前記基板（120）に取り付
けられている１項記載のバラクター。 【００２１】５．微細加工バラクター（100）のブラウ
ンノイズを除去する方法であって、前記バラクター（10
0）を気密チャンバ（210）内に実装するステップと、前
記チャンバ（210）から全てのガス分子を取り除くステ
ップと、前記チャンバ（210）を封止して真空を形成す
るステップを含むことを特徴とする方法。 【００２２】６． 気密チャンバ（210）内に前記バラ
クター（100）を実装するステップが、前記バラクター
（100）を絶縁性基板（120）に取り付けるステップと、
前記バラクター（100）の周囲に絶縁性材料（200）を配
置するステップと、前記絶縁性材料を前記基板（120）
に取り付けるステップからなる５項記載の方法。 【００２３】７． 前記バラクター（100）が、可撓性
梁（130）及びこの可撓性梁に接続されている一対の信
号経路板（150、170）とからなる５項記載の方法。 【００２４】８． 前記可撓性梁（130）が片持ち梁で
ある７項記載の方法。 【００２５】９． 前記可撓性梁（130）が両端で固定
されている梁である７項記載の方法。 【００２６】 【発明の効果】本発明は、微細加工バラクター（100）
内でガス分子の衝突によって生じるブラウンノイズが、
微細加工バラクター専用の外装によって、実質上低減さ
れ、排除さえされることに関する。微細加工バラクター
（100）の外装は、バラクターがガス中ではなく、真空
（210）中に配置されるように微細加工バラクターの周
囲環境を変更する。したがって不規則な圧力変動は完全
に排除される。バラクター（100）は、可動部品が固定
部品と接触することのない装置、いわば切り離された装
置であるため、スティクションは問題とならない。この
構成により、微細加工バラクターからブラウンノイズを
排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微細加工バラクターの側面図である。
【図２】本発明によるバラクターの側面図である。
【図３】本発明による代替的なバラクターの側面図であ
る。 【符号の説明】 １００ バラクター １２０ 絶縁性基板 １３０ 撓み梁 １４０ 第１の駆動板 １５０、１７０ 信号経路板 １６０ 第２の駆動板 １８０ 絶縁体パッド ２００ 外装 ２１０ 気密チャンバ ３００ バラクター ３１０ 撓み梁 ３２０ 基板 ３３０ 梁支持体 ３４０ 被駆動板 ３５０ 第１の信号経路板 ３６０ 駆動板 ３７０ 第２の信号経路板 ３８０ 絶縁体パッド ３９５ 気密チャンバ
る。 【符号の説明】 １００ バラクター １２０ 絶縁性基板 １３０ 撓み梁 １４０ 第１の駆動板 １５０、１７０ 信号経路板 １６０ 第２の駆動板 １８０ 絶縁体パッド ２００ 外装 ２１０ 気密チャンバ ３００ バラクター ３１０ 撓み梁 ３２０ 基板 ３３０ 梁支持体 ３４０ 被駆動板 ３５０ 第１の信号経路板 ３６０ 駆動板 ３７０ 第２の信号経路板 ３８０ 絶縁体パッド ３９５ 気密チャンバ
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(72)発明者 マーヴィン・グレン・ウォン
アメリカ合衆国コロラド州80863，ウッド
ランドパーク，ホーネイ・ヒル・レーン・
93
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 撓み梁（130）に取り付けられている一
対の信号経路板（150、170）及び、該撓み梁を撓ませる
手段を含む微細加工バラクターであって、前記バラクタ
ー（100）が気密真空（210）内に収容されていることを
特徴とするバラクター。
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| US10/004035 | 2001-10-31 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|
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