JP2010245276A - 可変容量素子 - Google Patents

Abstract

【課題】小型な可変容量素子を提供する。
【解決手段】可変容量素子は、基板１０と、基板１０上に設けられる信号線路１と、基板１０上に設けられる固定電極７と、信号線路１を跨いで固定電極７の上方まで延び、前記固定電極７に対して可動である可動部と、固定電極７に誘電体層９を挟んで固定される固定部と、を含む可動電極３ａとを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、通信機器等の電気回路に用いられる可変容量素子に関する。

可変容量素子は、例えば、可変周波数発振器、同調増幅器、位相シフタ、インピーダンス整合回路などを含む電気回路において用いられる重要な部品である。近年、可変容量素子が携帯機器へ搭載されることが増えてきている。従来、主に使用されているバラクダダイオードに比べて、ＭＥＭＳ技術を用いて作製された可変容量素子は、損失が小さくてＱ値を高くできるという利点がある。そのため、その可変容量素子の開発が急がれている。

可変容量素子は、対向する２つの電極間の距離を変化させて容量を変化させる構成が一般的である（例えば、特許文献１参照）。図１Ａおよび図１Ｂは、従来の可変容量素子の構成を示す図である。基板４１に固定電極４３が設けられ、固定電極４３と対向する位置に可動電極４５が支持されている。可動電極４５は弾性を有するので固定電極４３に対して可動である。固定電極４３と可動電極４５との間に電圧を加えることで発生する静電引力により、可動電極４５と固定電極４３との間の距離が変化する。これにより、静電容量が変化する。また、固定電極４３と可動電極４５との間には、電極間の接触による短絡を防止するために誘電体層４９が設置されている。

デジタル型の可変容量素子では、固定電極４３と可動電極４５とが離れた状態（図１Ａ）で形成される容量が最小となる。このときの固定電極４３と可動電極４５との電圧（すなわち駆動電圧）をＶｏｆｆとする。また、固定電極４３と可動電極４５とが、誘電体層４９を解して接触した状態（図１Ｂ）で容量が最大となる。このときの駆動電圧をＶｏｎとする。デジタル型の可変容量素子は、この２つの状態、すなわち駆動電圧がＶｏｎの状態とＶｏｆｆの状態で使用される。

図１Ｃは、可変容量素子における駆動電圧（横軸）と静電容量（縦軸）の関係を示すグラフである。駆動電圧を大きくしていくとある電圧で急激に静電容量が増加し、その後一定（最大容量）となり、その後、駆動電圧を小さくしていくと、ある電圧で急激に静電容量が減少し一定（最小容量）となる。

特開２００６−２６１４８０号公報

例えば、図２に示すような入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔ間を結ぶ信号線路に並列に可変容量が接続されたインピーダンス整合回路を作製する場合、可変容量素子は、信号線路とグランドとを結ぶ線路上に形成される。すなわち、信号線路から線路を引き出し、引き出した線路上に可変容量素子が形成される。

このように、可変容量素子が挿入されることにより、信号線路とグランドとの距離が長くなる。これに伴い、デバイスのサイズが大きくなる。

ゆえに、本発明は、小型な可変容量素子を提供することを目的とする。

本願開示の可変容量素子は、基板に設けられた信号線路と、前記信号線路を跨ぐように設けられ、両端が前記基板に対して固定された可動電極と、前記可動電極の前記両端のうち少なくとも一端と前記基板との間に設けられる固定容量を有する。

本願明細書の開示によれば、寄生ＬＣＲが小さく、小型な可変容量素子を提供することが可能になる。

従来の可変容量素子の構成を示す図 従来の可変容量素子の構成を示す図 可変容量素子における駆動電圧と静電容量の関係を示すグラフ インピーダンス整合回路の一例を示す回路図 第１の実施形態に係る可変容量素子の上面図 図３におけるＡ−Ａ線の断面図である。 図３に示す可変キャパシタの等価回路図 本実施形態にかかる可変容量素子の断面構成の変形例を示す図 本実施形態にかかる可変容量素子の他の変形例を示す断面図 比較のための可変容量素子の上面図 図７に示す可変容量素子の等価回路図 第２の実施形態にかかる可変容量素子の平面図である。 図９におけるＡ−Ａ線の断面図 図９におけるＡ−Ａ線の断面構成の変形例を示す図 第３の実施形態にかかる可変容量素子の平面図 図１２におけるＡ−Ａ線の断面図 図１２に示す可変容量素子の等価回路図 可変容量素子を用いた通信モジュールの構成例を示す回路図 インピーダンスチューナーの回路構成例を示す図 インピーダンスチューナーの回路構成例を示す図 インピーダンスチューナーの回路構成例を示す図 インピーダンスチューナーの回路構成例を示す図 通信機器の構成例を示す図

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
［可変容量素子の構成］
図３は、第１の実施形態に係る可変容量素子の上面図、図４は、図３におけるＡ−Ａ線面図、図５は、図３に示す可変キャパシタの等価回路図である。本実施形態は、３つの可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを信号線路１に対して並列に接続する場合の例である。

図３および図４に示す例では、基板１０上の信号線路１を跨ぐ３つの可動電極３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端は、基板１０上に設けられたグランド電極７（固定電極の一例）に対して固定されている。以下、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端の固定された部分を固定部、両端の固定部の間の部分、すなわち空中に支持された部分を可動部と称する。可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部と信号線路１とで可変容量Ｃ_sが形成される。以下、この可変容量Ｃ_sを信号線部可変容量と称する。

固定部は、導電体４および誘電体層９を介してグランド電極７に対して固定されている。具体的には、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端はグランド電極７の上方に配置される。グランド電極７の、基板１０に垂直な方向において可動電極３ａ、３ｂ、３ｃと重なる部分には誘電体層９が設けられる。グランド電極７上面の誘電体層９における可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端側には、導電体４が設けられる。導電体４は、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端（固定部）を支持する。このように、グランド電極７と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとが基板１０に垂直な方向に重なる領域のうち可動電極両端側の一部に導電体４を設け、可動電極の両端に接続することにより。可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの一部とグランド電極７との間に間隙が形成される。

上記構成において、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端の固定部と、誘電体層９を挟んで対向するグランド電極７とで固定容量Ｃ_fが形成される。以下、この固定容量Ｃ_fを端部固定容量と称する。

上述のように、グランド電極７と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部との間には一部間隙（空隙）が存在する。すなわち、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部は、信号線路１を跨いでグランド電極７の上方まで延びて両端の固定部に繋がっている。そのため、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部とグランド電極７とで可変容量Ｃ_eが形成される。以下、この可変容量Ｃ_eを端部可変容量と称する。

図３および図４に示す可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃは、言い換えれば、基板１０上の信号線路１に対向して可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部が配置され、さらに、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端に端部固定容量Ｃ_fと端部可変容量Ｃ_eが配置された構成である。すなわち、信号線路１に対向する可動電極とその両端に設けられた端部可変容量および端部固定容量によって可変容量素子が形成されている。この可変容量素子が複数、信号線路１に対して並列に接続されている。信号線路１上の可動電極３ａ、３ｂ、３ｃに対向する部分には、誘電体層５ａ、５ｂ、５ｃが設けられる。このように、複数の可変容量素子を信号線路上を跨ぐように設けることにより、信号線路に対して効率よく配置され、かつ多様な仕様に応じた可変容量素子が実現される。

図３および図４に示す例では、可動電極３ａの両端の端部固定容量は、互いに同じ形状の電極（可動電極３ａの電極）を有しており、容量の値も同じである。また、可動電極３ａの両端の端部可変容量も、上部電極（可動電極３ａの両端部）の形状は同じなので容量は同じである。このように、可動電極の両端の端部固定容量を同形状かつ同容量とし、両端の端部可変容量も同形状かつ同容量とすることで、共振の発生を抑制できる。その結果、より広い周波数帯域での可変容量素子の使用が可能となる。なお、同形状または同容量のいずれかのみの構成であっても、共振の発生を抑制する効果は得られる。

また、本実施形態で、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃが固定されるグランド電極７は、信号線路１の両側に設けられ、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃは、信号線路１を含む基板に垂直な面について面対称の形状になっている。すなわち、可動電極は、信号線路に対して鏡像的に構成されている。このように、可動電極を信号線に対してミラー配置することにより、共振の発生を抑制することができる。

可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端の固定部と、グランド電極７との間に設けられる誘電体層９は、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部の下方まで延びている。これにより、グランド電極７と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部との接触が防止され、両者を電気的に分離することができる。すなわち、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部の下方まで延びた誘電体層９により、可動部とグランド電極７（固定電極）との接触が防がれる。その結果、可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃの信頼性が増す。

また、図示しないが、誘電体層９は、グランド電極７と信号線路１との間に延びて形成されてよい。これにより、信号線路１と端部固定容量Ｃ_fの下部電極（グランド電極７）との間のリーク発生を抑えることができるので、可変容量素子の信頼性及び歩留りが向上する。

信号線路１を基準に可動電極３ａ、３ｂ、３ｃに電圧を印加することで、信号線路１と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとの間、および可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとグランド電極７との間の双方に静電引力が発生する。その結果、信号線路１と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとの距離が変化する。この距離の変化に応じて容量も変化する。例えば、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃが誘電体層５ａ、５ｂ、５ｃと接触する状態で容量が最大となり、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃと信号線路１との間の静電引力が最も弱い状態で容量が最小となる。この静電引力は、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃと信号線路１との間の駆動電圧により制御することができる。そのため、駆動電圧により、可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃの容量を制御することができる。また、駆動電圧により、信号線路１と可動電極との間、およびグランド電極７と可動電極との間の双方で静電引力を発生させるので、より低電圧での効率のよい駆動が可能となる。

各可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃの一端側は、バイアス線路６ａ、６ｂ、６ｃが設けられる。バイアス線路６ａ、６ｂ、６ｃにより、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃが基板１０へ引き出される。バイアス線路６ａとグランド電極７の間にも誘電体層９が設けられている。すなわち、誘電体層９は、端部固定容量Ｃ_fの下部電極（グランド電極７）の側面にも形成されている。これにより、グランド電極７と、可動電極３ａに繋がるバイアス線路６ａとは電気的に分離されている。可動電極３ａ、３ｂ、３ｃのバイアス線路６ａ、６ｂ、６ｃには、（図３、４には示していないが）ＲＦブロック１１と電源１２が直列に接続される。この電源１２は、上記駆動電圧を供給する。

図５の等価回路図に示すように、電源１２は、信号線路１と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃで構成する信号線部可変容量Ｃ_sと端部可変容量Ｃ_eとの間にＲＦブロック１１を介して接続される。それぞれの容量は、ＤＣブロックの役割を果たしている。

上記の可変容量素子は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System)技術を用いて作製することができる。また、可変容量素子は、可変キャパシタと呼ばれることもある。

［変形例１］
図６は、本実施形態にかかる可変容量素子の変形例を示す断面図である。図６に示す例では、グランド電極７上面の基板１０からの高さが、信号線路１上面の基板１０から高さより大きくなっている。そのため、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとグランド電極７との電極間距離は、信号線部可変容量Ｃ_sにおける信号線路１と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとの電極間距離よりも短くなっている。すなわち、端部可変容量Ｃ_eの電極間距離は、信号線部可変容量Ｃ_sの電極間距離より短い。これより、端部可変容量Ｃ_eの電極間に発生する静電引力が大きくなり、端部可変容量Ｃ_eにおいては、より低電圧での駆動が可能となる。

２枚の対向する電極間に発生する静電気力Ｆは、例えば、下記式（１）で表すことができる。

上記式（１）において、Ｖは電圧、Ｓは電極の面積、εは電極間の誘電率、ｄは電極間の距離である。上記式（１）に示されるように、電極間の静電引力は、電極間の距離ｄに依存する。そのため、一例として、図６に示すように、端部可変容量Ｃ_eにおける可動電極３ａとグランド電極７間の距離を、信号線部可変容量Ｃ_sにおける電極間距離よりも、短くすることで、端部可変容量Ｃ_eでの駆動電圧に対する静電気力を比較的大きくすることができる。

このように、信号線路１の基板１０からの高さとグランド電極７の基板１０からの高さを調整することにより、端部可変容量Ｃ_eにかかる力と信号線部可変容量Ｃ_sにかかる力とのバランスを調整することができる。

［変形例２］
図７は、本実施形態にかかる可変容量素子の他の変形例を示す断面図である。図７に示す例では、端部可変容量Ｃ_eにおける可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとグランド電極７との電極間距離は、信号線路１と可動電極３ａ、３ｂ、３ｃとの電極間距離よりも短くなっている。すなわち、グランド電極７上面の基板１０からの高さが、信号線路１上面の基板１０から高さより小さくなっている。これより、信号線部可変容量Ｃ_sの電極間に発生する静電引力が大きくなり、信号線部可変容量Ｃ_sにおいては、より低電圧での駆動が可能となる。また、信号線路１と可動電極との距離が近くなることにより、より低い駆動電圧でも、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃを誘電体層５ａ、５ｂ、５ｃと接触させることができるようになる。図７に示す構造は、例えば、信号線部可変容量Ｃ_sの駆動効率を優先する場合に好適である。

［効果の説明、その他］
図８は、比較のための可変容量素子の上面図である。図９は、図８に示す可変容量素子の等価回路図である。図８に示す例では、信号線路３１に固定容量３４を介して接続される線路を跨ぐ位置に可動電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられている。可動電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃの両端はグランド電極３７に接続される。これらの可動電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃが跨ぐ線路の一端である固定電極３６ａ、３６ｂ、３６ｃには、ＲＦブロック１１を介して、電源１２が接続される（図９参照）。このようにして、可動電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃにより３つの可変容量素子が形成される。

図３に示した構成に比べると、図８に示す構成では、信号線路３１から可変容量素子までの距離が長くなる。これに伴い寄生ＬＣＲが大きくなりインピーダンス整合回路の特性が劣化、また、デバイスのサイズが大きくなる。これに対して、図３に示す可動電極は、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔを繋ぐ信号線路１を跨ぐように可動電極３ａ、３ｂ、３ｃが設けられるので、信号線路１から可変容量素子までの距離が小さくなる。その結果、寄生ＬＣＲを小さくでき、さらに素子の小型化が可能となる。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態にかかる可変容量素子の平面図である。図１１Ａは、図１０におけるＡ−Ａ線の断面図である。図１１Ｂは、図１０におけるＡ−Ａ線の断面構成の変形例を示す図である。図１０、図１１Ａおよび図１１Ｂにおいては、図３および図４と同じ部材には同じ番号が付されている。

図１０および、図１１Ａまたは図１１Ｂに示す例では、信号線路１が設けられる基板１０に、ＲＦブロック１１が搭載されている。ＲＦブロック１１は、可動電極３ａを基板１０上に引き出すバイアス線路６ａに接続される。ＲＦブロック１１は、例えば、基板１０上に設けられたＳｉＣｒ膜１４（抵抗膜の一例）により形成される。このＳｉＣｒ膜１４は、バイアス線路６ａに接続されている。ＳｉＣｒ膜１４は、保護膜１３により覆われている。保護膜１３は、例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＮｘまたはアルミナ等の絶縁膜で形成することができる。

図１１Ａに示す例では、誘電体層９は、グランド電極７の上面および信号線路１と反対側の側面に形成され、基板１０に接している。可動電極３ａの端に接続されたバイアス線路６ａは、グランド電極７側面に設けられた誘電体層９を伝って基板１０に達している。基板に達したバイアス線路６ａにＲＦブロック１１を形成するＳｉＣｒ膜１４が接続される。ＳｉＣｒ膜１４の誘電体層９の反対側には、配線６ｂが接続される。保護膜１３は、ＳｉＣｒ膜１４の上面全体を覆うように形成される。これにより、ＳｉＣｒ膜１４は、基板１０、バイアス線路６ａ、保護膜１３および配線６ｂにより保護される。

図１１Ｂに示す例では、誘電体層９は、グランド電極７の上面および信号線路１と反対側の側面に形成され、基板１０に接している。この誘電体層９の基板１０と接している部分にＲＦブロック１１を形成するＳｉＣｒ膜１４が接続される。バイアス線路６ａは、可動電極３ａの端から、ＳｉＣｒ膜１４の上面まで延びている。ＳｉＣｒ膜１４の上面でバイアス線路６ａに覆われていない部分には保護膜１３が形成される。これにより、ＳｉＣｒ膜１４は、基板１０、誘電体層９、バイアス線路６ａ、保護膜１３および配線６ｂにより保護される。

信号線路１と可動電極３ａとの間の空間形成には、犠牲層エッチング技術が用いられることが多い。この犠牲層を除去するときに、ＳｉＣｒ膜はダメージを受けやすく、上面に保護膜１３を形成することで安定した特性を得られる。

なお、ＲＦブロック１１を形成する膜は、ＳｉＣｒに限られず、その他の抵抗膜を用いることができる。例えば、抵抗膜としては、ＺｎＯ、Ｗ、Ｓｉ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金等が使用される。このように、基板１０上のバイアス線路６ａの一部を抵抗膜とすることで、ＲＦブロックを基板１０上に搭載することができる。これにより、ＲＦブロックのために、別途チップ部品を設ける必要がなくなる。また、基板１０にＲＦブロックを搭載することで、電源までの線路の長さを短くすることができる。そのため、線路の長さによる特性の劣化が防がれる。

上記のように、実施形態において、可変容量素子は、可動電極３ａを基板１０へ引き出すバイアス線路６ａを備え、バイアス線路６ａには、抵抗膜が挿入され、抵抗膜は保護膜で覆われている態様である。この構成により、例えば、ＲＦブロック等のように抵抗膜により形成される素子を基板に搭載することが可能になる。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態にかかる可変容量素子の平面図である。図１３は、図１２におけるＡ−Ａ線の断面図である。図１４は、図１２に示す可変容量素子の等価回路図である。図１２〜図１４においては、図３〜図５と同じ部材には同じ番号が付されている。

図３では、複数の可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが信号線路１に対して並列に接続されている。これに対して、図１２では、信号線路１に対して可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃが直列に接続されている。このように、可変容量素子は、信号線路に対して直列に形成することもできる。

図１２および図１３に示す例では、入力端子Ｉｎ側の信号線路１ａを跨ぐ可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端に設けられる端部固定容量Ｃ_fの固定電極が、出力端子Ｏｕｔ側の信号線路１ｂに接続されている。これにより、３つの可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを、信号線路１に対して直列に接続することができる。すなわち、入力端子Ｉｎ側の信号線路１を跨ぐ３つの可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端は、基板１０上に設けられた出力端子Ｏｕｔ側の信号線路１ｂ（固定電極の一例）に対して固定されている。

可動電極３ａ、３ｂ、３ｃは、両端が信号線路１ｂの上方にくるように配置される。信号線路１ｂの上面全体には誘電体層９が設けられる。グランド電極７の上面の誘電体層９における可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端側には、導電体４が設けられる。導電体４は、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端（固定部）を支持する。このように、グランド電極７の上方の可動電極両端側部分に導電体４を設け、可動電極の両端に接続して固定することにより。可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの一部とグランド電極７との間に間隙が形成される。

可動電極３ａ、３ｂ、３ｃは、両端が信号線路１ｂの上方にくるように配置される。信号線路１ｂの、基板１０に垂直な方向において可動電極３ａ、３ｂ、３ｃと重なる部分には誘電体層９が設けられる。信号線路１ｂ上面の誘電体層９における可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端側には、導電体４が設けられる。導電体４は、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端（固定部）を支持する。これにより、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの一部と信号線路１ｂとの間に間隙が形成される。

図１２および図１３に示す可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃは、言い換えれば、入力端子Ｉｎ側の信号線路１ａに対向して可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの可動部が配置され、さらに、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃの両端に端部固定容量Ｃ_fと端部可変容量Ｃ_e が配置された構成である。そして、端部固定容量Ｃ_fと端部可変容量Ｃ_eは、可動電極３ａ、３ｂ、３ｃを上部電極とし、出力端子Ｏｕｔ側の信号線路１ｂを下部電極としている。信号線路１上の可動電極３ａ、３ｂ、３ｃに対向する部分には、誘電体層５ａ、５ｂ、５ｃが設けられる。

図１４の等価回路図に示すように、可変容量素子２ａ、２ｂ、２ｃを駆動するための電源１２は、信号線部可変容量Ｃ_sと端部可変容量Ｃ_eとの間にＲＦブロック１１を介して接続される。

このように、可動電極を入力側の信号線路を跨ぐように配置し、可動電極両端を出力側の信号線路に対して誘電体を介して固定することにより、信号線路に対して直列に、効率よく配置され、かつ多様な仕様に応じた可変容量素子が実現される。なお、可動電極が跨ぐ信号線路を出力側の信号線路とし、可動電極の両端を固定する固定電極を入力側の信号線路としてもよい。

（第４の実施形態）
本実施形態は、上記第１〜３いずれかの実施形態における可変容量素子を用いたモジュールの例である。図１５は、可変容量素子を用いた通信モジュールの構成例を示す回路図である。図１５に示す通信モジュール２０は、通信機器のＲＦフロントエンド部のモジュールである。この通信モジュール２０は、受信信号および送信信号の周波数帯域を調整することができる通信モジュールである。なお、図１５中の矢印は信号の流れる向きを示している。

図１５に示す通信モジュール２０は、チューナブルアンテナ２１、インピーダンスチューナー（整合器）２２、スイッチ（またはＤＰＸ）２３、チューナブルフィルタ２４、チューナブルＬＮＡ２５、チューナブルＶＣＯ２６およびチューナブルＰＡ２７を備える。

チューナブルアンテナ２１は、指向性の方向を自由に調整可能なアンテナである。チューナブルアンテナ２１とスイッチ２３の間に、インピーダンスチューナー２２が接続される。インピーダンスチューナー２２は、アンテナ周りの状態に応じてインピーダンスを調整して最適化する。スイッチ２３は、チューナブルアンテナ２１からの線路を、送信端子Ｔｘ側の線路と受信端子Ｒｘ側の線路に分岐する。

スイッチ２３と受信端子Ｒｘ側との間の線路には、通過周波数帯域の調整が可能なチューナブルフィルタ２４、チューナブルＬＮＡ２５およびチューナブルＶＣＯ２６が接続される。チューナブルＬＮＡ２５は、効率、パワーおよび周波数の調整が可能なローノイズアンプである。チューナブルＶＣＯ２６は、周波数調整が可能な発信機である。

スイッチ２３と送信端子Ｔｘとの間には、チューナブルＰＡ２７が接続される。チューナブルＰＡ２７は、効率、パワーおよび周波数の調整が可能なパワーアンプである。

上記の構成要素のうち、チューナブルアンテナ２１、インピーダンスチューナー２２、チューナブルフィルタ２４、チューナブルＬＮＡ２５、チューナブルＶＣＯ２６およびチューナブルＰＡ２７には、上記第１〜３いずれかの実施形態における可変容量素子が搭載されている。これにより、寄生ＬＣＲを小さくでき、さらに小型化された可変容量素子が用いられるので、より特性が向上し、かつ、より小型の通信モジュールが提供される。

図１６Ａ〜図１６Ｄは、インピーダンスチューナー２２の回路構成例を示す図である。図１６Ａに示すインピーダンスチューナーは、入力端子Ｉｎおよび出力端子Ｏｕｔを結ぶ信号線路に対して直列に接続されたインダクタと、並列に接続された２つの可変容量を含む。図１６Ｂでは、信号線路に対して、１つのインダクタが直列に接続され、１つの可変容量が並列に接続されている。図１６Ｃでは、信号線路に対して、１つの可変容量が直列に接続され、２つのインダクタが並列に接続されている。図１６Ｄでは、信号線路に対して、１つの可変容量が直列に接続され、１つのインダクタが並列に接続されている。図１６Ａ〜図１６Ｄにおける可変容量は、上記の第１〜３いずれかの実施形態における可変容量素子が用いられる。

例えば、図１６Ａまたは図１６Ｂの回路図で示される１つの並列可変容量は、例えば、図３に示すような、信号線路を跨ぐ３つの可変容量素子で形成することができる。図１６Ｃおよび図１６Ｄに示される直列の可変容量素子は、例えば、図１２に示すような３つの可変容量素子で形成することができる。尚、可変容量素子の個数は、３つに限定されるわけではない。

可変容量素子を用いたモジュールは、図１５に示した通信モジュールに限られない。図１５に示す通信モジュールに含まれる構成要素のうち少なくとも１つを含むモジュールや、さらに、構成要素が追加されたモジュールも本発明の実施形態に含まれる。

例えば、図１５に示す通信モジュール２０を含む通信機器も本発明の実施形態に含まれる。図１７は、通信機器の構成例を示す図である。図１７に示す通信機器５０においては、モジュール基板５１上に、図１５に示したフロントエンド部の通信モジュール２０、ＲＦＩＣ５３およびベースバンドＩＣ５４が設けられている。

通信モジュール２０の送信端子ＴｘはＲＦＩＣ５３に接続され、受信端子ＲｘもＲＦＩＣ５３に接続されている。ＲＦＩＣ５３はベースバンドＩＣ５４に接続されている。ＲＦＩＣ５３は、半導体チップおよびその他の部品により形成することができる。ＲＦＩＣ５３には、受信端子から入力された受信信号を処理するための受信回路および、送信信号を処理するための送信回路を含む回路が集積されている。

また、ベースバンドＩＣ５４も半導体チップおよびその他の部品により実現することができる。ベースバンドＩＣ５４には、ＲＦＩＣ５３に含まれる受信回路から受け取った受信信号を、音声信号やパッケットデータに変換するための回路と、音声信号やパッケットデータを送信信号に変換してＲＦＩＣ５３に含まれる送信回路に出力するため回路とが集積される。

図示しないが、ベースバンドＩＣ５４には、例えば、スピーカ、ディスプレイ等の出力機器が接続されており、ベースバンドＩＣ５４で受信信号から変換された音声信号やパケットデータを出力し、通信機器５０のユーザに認識させることができる。また、マイク、ボタン等の通信機器５０が備える入力機器もベースバンドＩＣ５４に接続されており、ユーザから入力された音声やデータをベースバンドＩＣ５４が送信信号に変換することができる構成になっている。なお、通信機器５０の構成は、図１７に示す例に限られない。

また、図１５に示した、上記のチューナブルアンテナ２１、インピーダンスチューナー２２、チューナブルフィルタ２４、チューナブルＬＮＡ２５およびチューナブル発信機２６のような単体の素子も本発明の実施形態に含まれる。さらに、第１〜３の可変容量素子は、上記の素子以外にも利用することができる。

以上の第１〜４の実施形態は、本発明の実施形態の例であり、本発明の実施の形態は上記例に限られない。例えば、上記実施形態では、可動電極の両端に固定容量が設けられる例を説明したが、可動電極の両端のうち、一方だけに固定容量を設けた構成であっても、小型化が可能になるという効果を得ることはできる。また、可変容量素子の数は必ずしも３つである必要はない。

［実施形態における効果、その他］
上記実施形態では、可動電極は、信号線路を跨いで固定電極の上方まで延びる可動部と、固定電極に誘電体層を挟んで固定される固定部とを含む。これにより、信号線路に対向する位置に可動電極を配置することが可能になる。そのため、信号線路と可変容量素子との距離が短くなり、デバイスの小型化が可能になる。また、固定電極の上方まで可動部が延びているので、可動電極と固定電極間にも静電気力が生じさせることが可能な構成となる。そのため、可変容量素子を効率よく駆動することができる。

また、上記実施形態のように、固定電極の少なくとも一部の上方で前記固定電極と前記可動部との間には間隙が存在する態様とすることができる。このように、固定電極の上方に、すくなくとも可動部が可動するための間隙を設けることができる。

上記の可変容量素子を備えたモジュールおよび、そのようなモジュールを備えた通信機器も、本発明の実施形態に含まれる。

１、１ａ、１ｂ 信号線路
２ａ、２ｂ、２ｃ 可変容量素子
３ａ、３ｂ、３ｃ 可動電極
４ 導電体
５ａ、５ｂ、５ｃ、９ 誘電体層
６ａ バイアス線路
６ｂ 配線
７ グランド電極（固定電極の一例）
１０ 基板
１１ ＲＦブロック
１２ 電源
１３ 保護膜
１４ ＳｉＣｒ膜（抵抗膜の一例）
２０ 通信モジュール
５０ 通信機器
５１ モジュール基板

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられる信号線路と、
   前記基板上に設けられる固定電極と、
   前記信号線路を跨いで前記固定電極の上方まで延び、前記固定電極に対して可動である可動部と、前記固定電極に誘電体層を挟んで固定される固定部と、を含む可動電極と、
   を備える、可変容量素子。
2. 請求項１に記載の可変容量素子であって、
   前記固定電極の少なくとも一部の上方で前記固定電極と前記可動部との間には間隙が存在する、可変容量素子。
3. 請求項１又は２に記載の可変容量素子であって、
   前記基板の表面から前記固定電極の上面までの距離は、前記基板の表面から前記信号線路の上面までの距離よりも小さい、可変容量素子。
4. 請求項１又は２に記載の可変容量素子であって、
   前記基板の表面から前記信号線路の上面までの距離は、前記基板の表面から前記固定電極の上面までの距離よりも小さい、可変容量素子。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の可変容量素子であって、
   前記誘電体層は、前記可動部の下方まで延びている、可変容量素子。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の可変容量素子であって、
   前記固定電極は、前記信号線路の両側に設けられ、
   前記可動電極は、前記信号線路を含む基板に垂直な面について面対称である、可変容量素子。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の可変容量素子であって、
   前記固定電極はグランド線路である、可変容量素子。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の可変容量素子であって、
   前記可動電極を前記基板上に引き出す引き出し線路を備え、
   前記引き出し線路は、前記誘電体を介して前記固定電極と絶縁されていることを特徴とする可変容量素子。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の可変容量素子であって、
   前記可動電極を前記基板へ引き出すバイアス線路を備え、
   バイアス線路には、抵抗膜が挿入され、前記抵抗膜は保護膜で覆われている、可変容量素子。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の可変容量素子を備えた通信機器。

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