JP3106389B2 - 可変容量コンデンサ - Google Patents
可変容量コンデンサInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧可変容量素子
の一種である可変容量コンデンサに関するものである。
の一種である可変容量コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、可変容量素子として、複数の固
定板からなるステーターと、固定板に対向して設けら
れ、軸を回すことによって固定板に触れずに回転する回
転板からなるローターとによって構成されるバリアブル
コンデンサが知られている。ステーターとローターは一
定の間隔を介して配置されていて、ローターを回転させ
ると、互いの対向面積が変わり靜電容量が変化する。
定板からなるステーターと、固定板に対向して設けら
れ、軸を回すことによって固定板に触れずに回転する回
転板からなるローターとによって構成されるバリアブル
コンデンサが知られている。ステーターとローターは一
定の間隔を介して配置されていて、ローターを回転させ
ると、互いの対向面積が変わり靜電容量が変化する。
【０００３】また、絶縁層で囲まれた半導体表面の空間
電荷領域に、外部バイアス電圧を加えると靜電容量が変
化する可変容量ダイオードが知られている。
電荷領域に、外部バイアス電圧を加えると靜電容量が変
化する可変容量ダイオードが知られている。
【０００４】さらに、特開平５−７４６５５号公報に記
載された可変容量コンデンサが知られている。図６のよ
うに、可変容量コンデンサは、共に薄膜体として形成さ
れた固定電極１と可動電極２とを備えており、これらが
絶縁支持台３に設けられた空間部４を介して対向支持さ
れた構造となっている。絶縁支持台３は、例えばシリコ
ン基板であり、その一面側に彫り込み形成された凹部で
ある空間部４の底面にはアルミニウムの蒸着などによっ
て形成された固定電極１が設けられている。また、この
凹部の開口縁部には同様にして形成された可動電極２が
空間部４を介して浮いた状態で設けられており、固定電
極１および可動電極２のそれぞれの一端から引き出し形
成された端子部（図示せず）間には外部バイアス電圧が
印加されるようになっている。固定電極１と可動電極２
との間に外部バイアス電圧を印加すると、固定電極１と
可動電極２との間のクーロン力の作用によって、両者間
の間隔が増減し、靜電容量が変わる。
載された可変容量コンデンサが知られている。図６のよ
うに、可変容量コンデンサは、共に薄膜体として形成さ
れた固定電極１と可動電極２とを備えており、これらが
絶縁支持台３に設けられた空間部４を介して対向支持さ
れた構造となっている。絶縁支持台３は、例えばシリコ
ン基板であり、その一面側に彫り込み形成された凹部で
ある空間部４の底面にはアルミニウムの蒸着などによっ
て形成された固定電極１が設けられている。また、この
凹部の開口縁部には同様にして形成された可動電極２が
空間部４を介して浮いた状態で設けられており、固定電
極１および可動電極２のそれぞれの一端から引き出し形
成された端子部（図示せず）間には外部バイアス電圧が
印加されるようになっている。固定電極１と可動電極２
との間に外部バイアス電圧を印加すると、固定電極１と
可動電極２との間のクーロン力の作用によって、両者間
の間隔が増減し、靜電容量が変わる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バリア
ブルコンデンサは、モーター等を用いてローターを回転
させるための回転機構が必要となるため、小型化を図る
ことが難しかった。
ブルコンデンサは、モーター等を用いてローターを回転
させるための回転機構が必要となるため、小型化を図る
ことが難しかった。
【０００６】また、可変容量ダイオードは、単一素子に
よって靜電容量を可変させることが可能であるが、電気
的耐圧性を向上させるために内部抵抗を大きくする必要
があった。内部抵抗を大きくすると、１／２πｆｃｒ
（但し、ｆは周波数、ｃは靜電容量、ｒは内部抵抗）で
表わされるコンデンサの性能指数を示すＱ値は小さくな
り、周波数の安定性が悪くなるという欠点や、キャリア
ノイズが大きくなるという欠点があった。
よって靜電容量を可変させることが可能であるが、電気
的耐圧性を向上させるために内部抵抗を大きくする必要
があった。内部抵抗を大きくすると、１／２πｆｃｒ
（但し、ｆは周波数、ｃは靜電容量、ｒは内部抵抗）で
表わされるコンデンサの性能指数を示すＱ値は小さくな
り、周波数の安定性が悪くなるという欠点や、キャリア
ノイズが大きくなるという欠点があった。
【０００７】さらに、可変容量コンデンサの場合、可動
電極２を、外部バイアス電圧が印加されていない状態の
固定電極１と可動電極２の距離に対して１／３以上変位
させようとすると、可動電極２を表面に形成した薄板が
元の位置に戻ろうとする弾力（復元力）と、固定電極１
と可動電極２との間に生じるクーロン力との釣り合いが
保たれなくなり、可動電極２が固定電極１に引きつけら
れてしまうという欠点があった。このため、靜電容量の
可変率を大きくすることができなかった。
電極２を、外部バイアス電圧が印加されていない状態の
固定電極１と可動電極２の距離に対して１／３以上変位
させようとすると、可動電極２を表面に形成した薄板が
元の位置に戻ろうとする弾力（復元力）と、固定電極１
と可動電極２との間に生じるクーロン力との釣り合いが
保たれなくなり、可動電極２が固定電極１に引きつけら
れてしまうという欠点があった。このため、靜電容量の
可変率を大きくすることができなかった。
【０００８】そこで、本発明は単一素子でありながら、
電気的耐圧性に優れ、周波数安定度が高く、小型で、靜
電容量の可変率が大きい特性を有する可変容量コンデン
サを提供することを目的とする。
電気的耐圧性に優れ、周波数安定度が高く、小型で、靜
電容量の可変率が大きい特性を有する可変容量コンデン
サを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の可変容量コンデ
ンサは、上記目的を達成するために次のように構成され
る。すなわち、絶縁支持台と、該絶縁支持台の表面に形
成された駆動電極と、該駆動電極と一定の間隔を介して
前記絶縁支持台の表面に形成された検出電極と、前記駆
動電極および該検出電極に対向して設けられた可動部を
有する可動電極と、前記駆動電極および該可動電極の間
に電圧を印加する手段とを備え、前記駆動電極と前記可
動電極の間に電圧を印加した際に発生するクーロン力と
前記可動部の弾力は釣り合いを保ちながら、前記可動部
が前記絶縁支持台に対して斜めかつ、前記検出電極と前
記可動部との平均距離が前記駆動電極と前記可動部との
平均距離に比べて狭くなるように前記可動部が可動する
するものである。また、絶縁支持台と、該絶縁支持台の
表面に形成された検出電極と、該検出電極の両側に一定
の間隔を介して前記絶縁支持台の表面に形成された駆動
電極と、前記検出電極および該駆動電極に対向して設け
られた可動部を有する可動電極と、前記駆動電極および
該可動電極の間に電圧を印加する手段とを備え、前記駆
動電極と前記可動電極の間に電圧を印加した際に発生す
るクーロン力と前記可動部の弾力は釣り合いを保ちなが
ら、前記可動部が前記絶縁支持台の方向に凸状かつ、前
記検出電極と前記可動部との平均距離が前記駆動電極と
前記可動部との平均距離に比べて狭くなるように可動す
るものである。
ンサは、上記目的を達成するために次のように構成され
る。すなわち、絶縁支持台と、該絶縁支持台の表面に形
成された駆動電極と、該駆動電極と一定の間隔を介して
前記絶縁支持台の表面に形成された検出電極と、前記駆
動電極および該検出電極に対向して設けられた可動部を
有する可動電極と、前記駆動電極および該可動電極の間
に電圧を印加する手段とを備え、前記駆動電極と前記可
動電極の間に電圧を印加した際に発生するクーロン力と
前記可動部の弾力は釣り合いを保ちながら、前記可動部
が前記絶縁支持台に対して斜めかつ、前記検出電極と前
記可動部との平均距離が前記駆動電極と前記可動部との
平均距離に比べて狭くなるように前記可動部が可動する
するものである。また、絶縁支持台と、該絶縁支持台の
表面に形成された検出電極と、該検出電極の両側に一定
の間隔を介して前記絶縁支持台の表面に形成された駆動
電極と、前記検出電極および該駆動電極に対向して設け
られた可動部を有する可動電極と、前記駆動電極および
該可動電極の間に電圧を印加する手段とを備え、前記駆
動電極と前記可動電極の間に電圧を印加した際に発生す
るクーロン力と前記可動部の弾力は釣り合いを保ちなが
ら、前記可動部が前記絶縁支持台の方向に凸状かつ、前
記検出電極と前記可動部との平均距離が前記駆動電極と
前記可動部との平均距離に比べて狭くなるように可動す
るものである。
【００１０】駆動電極と可動電極の間に外部バイアス電
圧を印加すると、駆動電極と可動電極の間には、ク−ロ
ン力が発生する。このため、可動部は、自らの弾力とク
−ロン力との釣り合いを保ちながら、駆動電極に引き寄
せられる。この際、可動部の検出電極と向きあう部分
は、可動部の駆動電極と向きあう部分よりも大きく変位
する。換言すると、可動部が変位することにより、可動
部と検出電極の間の平均距離は、可動部と駆動電極の間
の平均距離の変化に比べてより狭くなる。可動部と検出
電極の間の静電容量は、両者間の平均距離に反比例す
る。このため、検出電極と可動部の間の静電容量が大き
くなるとともに、両者の間の静電容量の可変率が大きく
なる。
圧を印加すると、駆動電極と可動電極の間には、ク−ロ
ン力が発生する。このため、可動部は、自らの弾力とク
−ロン力との釣り合いを保ちながら、駆動電極に引き寄
せられる。この際、可動部の検出電極と向きあう部分
は、可動部の駆動電極と向きあう部分よりも大きく変位
する。換言すると、可動部が変位することにより、可動
部と検出電極の間の平均距離は、可動部と駆動電極の間
の平均距離の変化に比べてより狭くなる。可動部と検出
電極の間の静電容量は、両者間の平均距離に反比例す
る。このため、検出電極と可動部の間の静電容量が大き
くなるとともに、両者の間の静電容量の可変率が大きく
なる。
【００１１】
（実施例１）図１を用いて本発明にかかる可変容量コン
デンサの実施例を説明する。
デンサの実施例を説明する。
【００１２】可変容量コンデンサは、絶縁支持台５と、
可動電極６と、駆動電極７と、検出電極８とから構成さ
れる。
可動電極６と、駆動電極７と、検出電極８とから構成さ
れる。
【００１３】絶縁支持台５はガラス、セラミック等の絶
縁性物質で形成された四角板である。
縁性物質で形成された四角板である。
【００１４】可動電極６は、固定部９と、支持部１０
と、可動部１１とから一体に形成される。
と、可動部１１とから一体に形成される。
【００１５】長方形板の固定部９は、絶縁支持台５の端
縁近くの表面に、絶縁支持台５の端縁と固定部９の長辺
が平行となるように固定して設けられる。
縁近くの表面に、絶縁支持台５の端縁と固定部９の長辺
が平行となるように固定して設けられる。
【００１６】絶縁支持台５の中央部側の固定部９の長辺
端縁には、板状の支持部１０が立設して設けられる。
端縁には、板状の支持部１０が立設して設けられる。
【００１７】長方形板の可動部１１の一方の長辺端縁は
支持部１０の上端面に固定される。この結果、可動部１
１は支持部１０によって支えられ、絶縁支持台５の表面
から浮いた状態で平行に保たれる。
支持部１０の上端面に固定される。この結果、可動部１
１は支持部１０によって支えられ、絶縁支持台５の表面
から浮いた状態で平行に保たれる。
【００１８】なお、可動電極６は、二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ２）層１２と、二酸化ケイ素層１２の裏面に形成され
た導体層１３Ａと、二酸化ケイ素層１２の表面に形成さ
れた導体層１３Ｂの積層構造からなる。すなわち、二酸
化ケイ素層１２に対して表裏対称な積層構造が形成され
る。このため、二酸化ケイ素層１２の表裏面に発生する
応力は相互に相殺されるので、可動電極６とくに可動部
１１の反りが防止される。さらに、可動部１１は厚みが
１μｍ程度に薄く形成されるので、極めて軽くなる。こ
の結果、可動部１１の先端部は垂れ下がることなく、可
動部１１と絶縁支持台５の間隙Ｌ１は一定に保たれる。
また、外部から可変容量コンデンサに加わる振動等によ
って可動部１１が容易に振動するのを避けるため、可動
部１１の機械的共振周波数を高く設定する。このため、
導体層１３Ａ、１３Ｂとして、一般的に比重の軽いアル
ミニウムの薄膜が用いられる。導体層１３Ｂは、絶縁支
持台５の表面に形成された四角形の引き出し電極１４と
電気的に接続される。なお、引き出し電極１４の形状は
できるだけ大きくして、抵抗成分の影響を小さくする。
Ｏ２）層１２と、二酸化ケイ素層１２の裏面に形成され
た導体層１３Ａと、二酸化ケイ素層１２の表面に形成さ
れた導体層１３Ｂの積層構造からなる。すなわち、二酸
化ケイ素層１２に対して表裏対称な積層構造が形成され
る。このため、二酸化ケイ素層１２の表裏面に発生する
応力は相互に相殺されるので、可動電極６とくに可動部
１１の反りが防止される。さらに、可動部１１は厚みが
１μｍ程度に薄く形成されるので、極めて軽くなる。こ
の結果、可動部１１の先端部は垂れ下がることなく、可
動部１１と絶縁支持台５の間隙Ｌ１は一定に保たれる。
また、外部から可変容量コンデンサに加わる振動等によ
って可動部１１が容易に振動するのを避けるため、可動
部１１の機械的共振周波数を高く設定する。このため、
導体層１３Ａ、１３Ｂとして、一般的に比重の軽いアル
ミニウムの薄膜が用いられる。導体層１３Ｂは、絶縁支
持台５の表面に形成された四角形の引き出し電極１４と
電気的に接続される。なお、引き出し電極１４の形状は
できるだけ大きくして、抵抗成分の影響を小さくする。
【００１９】駆動電極７は、アルミニウム、金などの抵
抗率の低い材料で形成された長方形の薄膜電極である。
長辺の長さは可動部６の長辺と同じであり、短辺の長さ
は可動部６の支持部１０から自由先端までの短辺の長さ
の２／３程度である。駆動電極７は、支持部１０と一定
の間隔Ｗ１を配して、可動部１１と対向する絶縁支持台
５の表面に形成される。なお、駆動電極７の短辺中央部
と電気的に接続する引き出し電極１５が、絶縁支持台５
の表面に形成される。
抗率の低い材料で形成された長方形の薄膜電極である。
長辺の長さは可動部６の長辺と同じであり、短辺の長さ
は可動部６の支持部１０から自由先端までの短辺の長さ
の２／３程度である。駆動電極７は、支持部１０と一定
の間隔Ｗ１を配して、可動部１１と対向する絶縁支持台
５の表面に形成される。なお、駆動電極７の短辺中央部
と電気的に接続する引き出し電極１５が、絶縁支持台５
の表面に形成される。
【００２０】検出電極８は、アルミニウム、金などの抵
抗率の低い材料で形成された長方形の薄膜電極である。
長辺の長さは可動部の長辺と同じであり、短辺の長さは
可動部の短辺の長さの１／３程度である。検出電極８
は、駆動電極７の長辺と一定の間隔Ｗ２を配して、可動
部１１と対向する絶縁支持台５の表面に形成される。な
お、駆動電極７から離れた側の検出電極８の長辺と電気
的に接続する引き出し電極１６が、絶縁支持台５の表面
に形成される。引き出し電極１６の形状はできるだけ大
きくして、抵抗成分の影響を小さくする。
抗率の低い材料で形成された長方形の薄膜電極である。
長辺の長さは可動部の長辺と同じであり、短辺の長さは
可動部の短辺の長さの１／３程度である。検出電極８
は、駆動電極７の長辺と一定の間隔Ｗ２を配して、可動
部１１と対向する絶縁支持台５の表面に形成される。な
お、駆動電極７から離れた側の検出電極８の長辺と電気
的に接続する引き出し電極１６が、絶縁支持台５の表面
に形成される。引き出し電極１６の形状はできるだけ大
きくして、抵抗成分の影響を小さくする。
【００２１】次に、図２（ａ）乃至（ｄ）を用いて、可
変容量コンデンサの製造方法の概略について説明する。
なお、図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ´の断面図で
ある。
変容量コンデンサの製造方法の概略について説明する。
なお、図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ´の断面図で
ある。
【００２２】絶縁支持台５の表面に、所定形状のマスク
パタ−ンを用いて、蒸着あるいはスパッタリング等の手
段により、駆動電極７と、検出電極８と、引き出し電極
１４、１５、１６が形成される。
パタ−ンを用いて、蒸着あるいはスパッタリング等の手
段により、駆動電極７と、検出電極８と、引き出し電極
１４、１５、１６が形成される。
【００２３】次に、駆動電極７および検出電極８の表面
を覆うように、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる一定
厚の長方形板の犠牲層１７が形成される。なお、犠牲層
１７は、所定形状のマスクパタ−ンを用いて、蒸着ある
いはスパッタリング等の手段により形成される。
を覆うように、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる一定
厚の長方形板の犠牲層１７が形成される。なお、犠牲層
１７は、所定形状のマスクパタ−ンを用いて、蒸着ある
いはスパッタリング等の手段により形成される。
【００２４】次に、犠牲層１７の表面と、犠牲層１７の
引き出し電極１４側の長辺側面と、犠牲層１７の引き出
し電極１４側の長辺側面と引き出し電極１４の間の絶縁
支持台５の表面には、アルミニウムの導体層１３Ａが形
成される。
引き出し電極１４側の長辺側面と、犠牲層１７の引き出
し電極１４側の長辺側面と引き出し電極１４の間の絶縁
支持台５の表面には、アルミニウムの導体層１３Ａが形
成される。
【００２５】次に、この導体層１３Ａの表面には、所定
形状のマスクパタ−ンを用いて、スパッタリングあるい
はプラズマＣＶＤ法などの手段により二酸化ケイ素層１
２が形成される。なお、二酸化ケイ素層１２のうち、犠
牲層１７の上部に形成される部分は厚みが１μｍ程度と
なるように形成し、犠牲層１７の上部以外の部分に比べ
て薄くする。さらに、二酸化ケイ素層１２の表面には、
所定形状のマスクパタ−ンを用いて、蒸着あるいはスパ
ッタリング等の手段によりアルミニウムの導体層１３Ｂ
が形成される。
形状のマスクパタ−ンを用いて、スパッタリングあるい
はプラズマＣＶＤ法などの手段により二酸化ケイ素層１
２が形成される。なお、二酸化ケイ素層１２のうち、犠
牲層１７の上部に形成される部分は厚みが１μｍ程度と
なるように形成し、犠牲層１７の上部以外の部分に比べ
て薄くする。さらに、二酸化ケイ素層１２の表面には、
所定形状のマスクパタ−ンを用いて、蒸着あるいはスパ
ッタリング等の手段によりアルミニウムの導体層１３Ｂ
が形成される。
【００２６】この後、化学エッチング等の手段を用いて
犠牲層１７を除去すると、可変容量コンデンサが形成さ
れる。
犠牲層１７を除去すると、可変容量コンデンサが形成さ
れる。
【００２７】次に、可変容量コンデンサの動作の概略に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２８】引き出し電極１４と１５を介して、可動電
極６と駆動電極７の間に直流の外部バイアス電圧を印加
すると、可動電極６と駆動電極７との間にはク−ロン力
が発生する。この結果、可動部１１は、支持部１０の上
端面を支点として、駆動電極７に引き寄せられる。ま
た、可動部１１には、元の位置に戻ろうとする弾力が発
生する。この結果、可動部１１は、ク−ロン力と弾力が
釣り合う位置まで変位して静止する。
極６と駆動電極７の間に直流の外部バイアス電圧を印加
すると、可動電極６と駆動電極７との間にはク−ロン力
が発生する。この結果、可動部１１は、支持部１０の上
端面を支点として、駆動電極７に引き寄せられる。ま
た、可動部１１には、元の位置に戻ろうとする弾力が発
生する。この結果、可動部１１は、ク−ロン力と弾力が
釣り合う位置まで変位して静止する。
【００２９】さらに、図３を用いて、可動部１１が変位
した場合の、駆動電極７および可動部１１と、検出電極
８および可動部１１の変位関係を詳説する。可動電極６
と駆動電極７の間に外部バイアス電圧が印加されていな
い場合の、駆動電極７と可動部１１の間隙Ｌ１の幅をａ
とする。また、可動部１１の短辺の長さの値をｂとす
る。本来、駆動電極７と支持部１０の間には隙間Ｗ１
が、駆動電極７と検出電極８の間には隙間Ｗ２が設けら
れているが、隙間Ｗ１、Ｗ２は計算の便宜上無視し、駆
動電極７の短辺方向の長さを２ｂ／３、検出電極８の短
辺方向の長さをｂ／３として説明する。
した場合の、駆動電極７および可動部１１と、検出電極
８および可動部１１の変位関係を詳説する。可動電極６
と駆動電極７の間に外部バイアス電圧が印加されていな
い場合の、駆動電極７と可動部１１の間隙Ｌ１の幅をａ
とする。また、可動部１１の短辺の長さの値をｂとす
る。本来、駆動電極７と支持部１０の間には隙間Ｗ１
が、駆動電極７と検出電極８の間には隙間Ｗ２が設けら
れているが、隙間Ｗ１、Ｗ２は計算の便宜上無視し、駆
動電極７の短辺方向の長さを２ｂ／３、検出電極８の短
辺方向の長さをｂ／３として説明する。
【００３０】可動電極６と駆動電極７の間のク−ロン力
と、可動部１１の弾力との釣り合いが保たれるのは、ク
−ロン力の合力の作用点である駆動電極７の短辺中央部
と可動部１１の平均距離Ｌ２が、ａ≧Ｌ２≧２ａ／３の
場合である。この条件下で可動部１１が変位すると、検
出電極８の短辺中央部と可動部１１の平均距離Ｌ３は、
ａ≧Ｌ３≧ａ／６の範囲で変わる。検出電極８と可動部
１１の間の静電容量は、平均距離Ｌ３に反比例する。こ
のため、検出電極８と可動部１１の平均距離Ｌ３の値が
当初のａからａ／６に変わると、検出電極８と可動部９
の当初の静電容量に比べて６倍（＝ａ÷（ａ／６））の
大きさとなる。従って、極めて大きな静電容量が得られ
るばかりか、静電容量の可変率も極めて大きくなる。
と、可動部１１の弾力との釣り合いが保たれるのは、ク
−ロン力の合力の作用点である駆動電極７の短辺中央部
と可動部１１の平均距離Ｌ２が、ａ≧Ｌ２≧２ａ／３の
場合である。この条件下で可動部１１が変位すると、検
出電極８の短辺中央部と可動部１１の平均距離Ｌ３は、
ａ≧Ｌ３≧ａ／６の範囲で変わる。検出電極８と可動部
１１の間の静電容量は、平均距離Ｌ３に反比例する。こ
のため、検出電極８と可動部１１の平均距離Ｌ３の値が
当初のａからａ／６に変わると、検出電極８と可動部９
の当初の静電容量に比べて６倍（＝ａ÷（ａ／６））の
大きさとなる。従って、極めて大きな静電容量が得られ
るばかりか、静電容量の可変率も極めて大きくなる。
【００３１】（実施例２）図４を用いて、本発明にかか
わる他の可変容量コンデンサの実施例を説明する。実施
例１と異なるのは、可動部１１の両端が支持部１０Ａ、
１０Ｂによって支えられていることと、検出電極８が可
動部１１の中央部と対向して絶縁支持台５の表面に設け
られており、駆動電極７Ａ、７Ｂが検出電極８の両端に
配設されていることである。従って、実施例１と対応す
る構成部分は同じ番号を用いて、説明は簡略化する。
わる他の可変容量コンデンサの実施例を説明する。実施
例１と異なるのは、可動部１１の両端が支持部１０Ａ、
１０Ｂによって支えられていることと、検出電極８が可
動部１１の中央部と対向して絶縁支持台５の表面に設け
られており、駆動電極７Ａ、７Ｂが検出電極８の両端に
配設されていることである。従って、実施例１と対応す
る構成部分は同じ番号を用いて、説明は簡略化する。
【００３２】可変容量コンデンサは、絶縁支持台５と、
可動電極６と、駆動電極７Ａ、７Ｂと、検出電極８とか
ら構成される。
可動電極６と、駆動電極７Ａ、７Ｂと、検出電極８とか
ら構成される。
【００３３】可動電極６は、固定部９Ａ、９Ｂと、支持
部１０Ａ、１０Ｂと、可動部１１とから一体に形成され
る。
部１０Ａ、１０Ｂと、可動部１１とから一体に形成され
る。
【００３４】長方形板の固定部９Ａ、９Ｂは、絶縁支持
台５の対向する両端縁近くの表面に、絶縁支持台５の端
縁と固定部９Ａ、９Ｂの長辺が平行となるように固定し
て設けられる。
台５の対向する両端縁近くの表面に、絶縁支持台５の端
縁と固定部９Ａ、９Ｂの長辺が平行となるように固定し
て設けられる。
【００３５】絶縁支持台５の中央部側の固定部９Ａ、９
Ｂの長辺端縁には、支持部１０Ａ、１０Ｂが立設して設
けられる。
Ｂの長辺端縁には、支持部１０Ａ、１０Ｂが立設して設
けられる。
【００３６】長方形板の可動部１１の対向する長辺の両
端縁は支持部１０Ａ、１０Ｂの上端面にそれぞれ固定さ
れる。この結果、可動部１１は支持部１０Ａ、１０Ｂに
よって支えられ、絶縁支持台５の表面上に浮いた状態で
平行に保たれる。
端縁は支持部１０Ａ、１０Ｂの上端面にそれぞれ固定さ
れる。この結果、可動部１１は支持部１０Ａ、１０Ｂに
よって支えられ、絶縁支持台５の表面上に浮いた状態で
平行に保たれる。
【００３７】なお、可動電極６は、二酸化ケイ素層１２
と、二酸化ケイ素層１２の裏面に形成された導体層１３
Ａと、二酸化ケイ素層１２の表面に形成された導体層１
３Ｂの積層構造からなる。導体層１３Ｂは、絶縁支持台
５の表面に形成された四角形の引き出し電極１４と電気
的に接続される。引き出し電極１４の形状はできるだけ
大きくして、抵抗成分の影響を小さくする。
と、二酸化ケイ素層１２の裏面に形成された導体層１３
Ａと、二酸化ケイ素層１２の表面に形成された導体層１
３Ｂの積層構造からなる。導体層１３Ｂは、絶縁支持台
５の表面に形成された四角形の引き出し電極１４と電気
的に接続される。引き出し電極１４の形状はできるだけ
大きくして、抵抗成分の影響を小さくする。
【００３８】駆動電極７Ａ、７Ｂは、長方形状のアルミ
ニウム、金などの抵抗率の低い材料で形成された薄膜電
極である。駆動電極７Ａ、７Ｂは、支持部１０Ａ、１０
Ｂと一定の間隔Ｗ３を配して、可動部９と対向する絶縁
支持台５の表面に形成される。駆動電極７Ａ、７Ｂの短
辺中央部と電気的に接続する引き出し電極１５が、絶縁
支持台５の表面に形成される。
ニウム、金などの抵抗率の低い材料で形成された薄膜電
極である。駆動電極７Ａ、７Ｂは、支持部１０Ａ、１０
Ｂと一定の間隔Ｗ３を配して、可動部９と対向する絶縁
支持台５の表面に形成される。駆動電極７Ａ、７Ｂの短
辺中央部と電気的に接続する引き出し電極１５が、絶縁
支持台５の表面に形成される。
【００３９】検出電極８は、長方形状のアルミニウム、
金などの抵抗率の低い材料で形成された薄膜電極であ
る。検出電極８は、駆動電極７の間に、駆動電極７と一
定の間隔Ｗ４を配して形成される。検出電極８と電気的
に接続する引き出し電極１６が、絶縁支持台５の表面に
形成される。引き出し電極１６の形状はできるだけ大き
くして、抵抗成分の影響を小さくする。
金などの抵抗率の低い材料で形成された薄膜電極であ
る。検出電極８は、駆動電極７の間に、駆動電極７と一
定の間隔Ｗ４を配して形成される。検出電極８と電気的
に接続する引き出し電極１６が、絶縁支持台５の表面に
形成される。引き出し電極１６の形状はできるだけ大き
くして、抵抗成分の影響を小さくする。
【００４０】次に、図５を用いて、可変容量コンデンサ
の動作について説明する。
の動作について説明する。
【００４１】引き出し電極１４と１５を介して、可動電
極６と駆動電極７Ａ、７Ｂの間に直流の外部バイアス電
圧を印加すると、可動電極６と駆動電極７Ａ、７Ｂとの
間にはク−ロン力が発生する。この結果、可動部１１
は、支持部１０の上端面を支点として、可動部１１の駆
動電極７Ａ、７Ｂと対向する部分が駆動電極７Ａ、７Ｂ
に引き寄せられる。また、可動部１１には、元の位置に
戻ろうとする弾力が発生する。この結果、可動部１１
は、ク−ロン力と弾力が釣り合う位置まで変位して静止
する。
極６と駆動電極７Ａ、７Ｂの間に直流の外部バイアス電
圧を印加すると、可動電極６と駆動電極７Ａ、７Ｂとの
間にはク−ロン力が発生する。この結果、可動部１１
は、支持部１０の上端面を支点として、可動部１１の駆
動電極７Ａ、７Ｂと対向する部分が駆動電極７Ａ、７Ｂ
に引き寄せられる。また、可動部１１には、元の位置に
戻ろうとする弾力が発生する。この結果、可動部１１
は、ク−ロン力と弾力が釣り合う位置まで変位して静止
する。
【００４２】この際、検出電極８と対向する可動部１１
の一部分は、駆動電極７Ａ、７Ｂと対向する可動部１１
の一部分に比べて、支持部１０の上端面からより離れて
いるためにより大きく変位し、検出電極８と可動部１１
の平均距離はより狭くなる。このため、大きな静電容量
が得られるばかりか、静電容量の可変率が極めて大きく
なる。
の一部分は、駆動電極７Ａ、７Ｂと対向する可動部１１
の一部分に比べて、支持部１０の上端面からより離れて
いるためにより大きく変位し、検出電極８と可動部１１
の平均距離はより狭くなる。このため、大きな静電容量
が得られるばかりか、静電容量の可変率が極めて大きく
なる。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、上述のような構成であるから
次のような効果を有する。すなわち、可動部は、駆動電
極と可動電極との間に発生するクーロン力と、自らの弾
力との釣り合いを保ちながら変位する。この際、検出電
極と可動部の平均距離は大きく変化する。両者の間の静
電容量は、この平均距離の逆数に比例する。このため、
検出電極と可動部の間の静電容量の可変率が大きくな
る。また、バラクタダイオードに比べて直列抵抗が極め
て小さくなる。このため、１／２πｆｃｒ （但し、ｆ
は周波数、ｃは靜電容量、ｒは内部抵抗）で表わされる
Ｑ値の非常に高いものが得られ周波数安定度が向上す
る。さらに、可動部と検出電極との間は空気で絶縁され
ているため、可変容量コンデンサの耐圧が高くなる。
次のような効果を有する。すなわち、可動部は、駆動電
極と可動電極との間に発生するクーロン力と、自らの弾
力との釣り合いを保ちながら変位する。この際、検出電
極と可動部の平均距離は大きく変化する。両者の間の静
電容量は、この平均距離の逆数に比例する。このため、
検出電極と可動部の間の静電容量の可変率が大きくな
る。また、バラクタダイオードに比べて直列抵抗が極め
て小さくなる。このため、１／２πｆｃｒ （但し、ｆ
は周波数、ｃは靜電容量、ｒは内部抵抗）で表わされる
Ｑ値の非常に高いものが得られ周波数安定度が向上す
る。さらに、可動部と検出電極との間は空気で絶縁され
ているため、可変容量コンデンサの耐圧が高くなる。
【図１】本発明に係る可変容量コンデンサであり、図１
（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけ
るＡ−Ａ´での断面である。
（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけ
るＡ−Ａ´での断面である。
【図２】本発明に係る可変容量コンデンサの製造方法を
示す概略図であり、図１（ａ）におけるＡ−Ａ´と同じ
場所の断面図である。
示す概略図であり、図１（ａ）におけるＡ−Ａ´と同じ
場所の断面図である。
【図３】本発明に係る可変容量コンデンサにおいて、駆
動電極と可動電極の間に電圧を印加した際の、可動部と
駆動電極の短辺中央部との平均距離と、可動部と検出電
極の短辺中央部との平均距離との関係を示す図である。
動電極と可動電極の間に電圧を印加した際の、可動部と
駆動電極の短辺中央部との平均距離と、可動部と検出電
極の短辺中央部との平均距離との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る他の可変容量コンデンサであり、
図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に
おけるＡ−Ａ´での断面である。
図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に
おけるＡ−Ａ´での断面である。
【図５】本発明に係る他の可変容量コンデンサにおい
て、駆動電極と可動電極の間に電圧を印加した際の、可
動部が変位した状態を示す概略図である。
て、駆動電極と可動電極の間に電圧を印加した際の、可
動部が変位した状態を示す概略図である。
【図６】従来の発明の可変容量コンデンサの断面図であ
る。
る。
６ 可動電極 ７ 駆動電極 ８ 検出電極 ９ 可動部 １０ 支持部 １１ 固定部 １２ 二酸化ケイ素層 １３Ａ、１３Ｂ 導体層 １７ 犠牲層
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁支持台と、該絶縁支持台の表面に形
成された駆動電極と、該駆動電極と一定の間隔を介して
前記絶縁支持台の表面に形成された検出電極と、前記駆
動電極および該検出電極に対向して設けられた可動部を
有する可動電極と、前記駆動電極および該可動電極の間
に電圧を印加する手段とを備え、前記駆動電極と前記可
動電極の間に電圧を印加した際に発生するクーロン力と
前記可動部の弾力は釣り合いを保ちながら、前記可動部
が前記絶縁支持台に対して斜めかつ、前記検出電極と前
記可動部との平均距離が前記駆動電極と前記可動部との
平均距離に比べて狭くなるように可動することを特徴と
する可変容量コンデンサ。 - 【請求項２】 絶縁支持台と、該絶縁支持台の表面に形
成された検出電極と、該検出電極の両側に一定の間隔を
介して前記絶縁支持台の表面に形成された駆動電極と、
前記検出電極および該駆動電極に対向して設けられた可
動部を有する可動電極と、前記駆動電極および該可動電
極の間に電圧を印加する手段とを備え、前記駆動電極と
前記可動電極の間に電圧を印加した際に発生するクーロ
ン力と前記可動部の弾力は釣り合いを保ちながら、前記
可動部が前記絶縁支持台の方向に凸状かつ、前記検出電
極と前記可動部との平均距離が前記駆動電極と前記可動
部との平均距離に比べて狭くなるように可動することを
特徴とする可変容量コンデンサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07210718A JP3106389B2 (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | 可変容量コンデンサ |
| DE69624882T DE69624882T2 (de) | 1995-08-18 | 1996-08-16 | Variabler Kondensator |
| EP96113207A EP0759628B1 (en) | 1995-08-18 | 1996-08-16 | Variable capacitor |
| CA002183477A CA2183477C (en) | 1995-08-18 | 1996-08-16 | Variable capacitor |
| US08/699,792 US5818683A (en) | 1995-08-18 | 1996-08-19 | Variable capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07210718A JP3106389B2 (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | 可変容量コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963890A JPH0963890A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3106389B2 true JP3106389B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=16593956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07210718A Expired - Lifetime JP3106389B2 (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | 可変容量コンデンサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5818683A (ja) |
| EP (1) | EP0759628B1 (ja) |
| JP (1) | JP3106389B2 (ja) |
| CA (1) | CA2183477C (ja) |
| DE (1) | DE69624882T2 (ja) |
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| EP1127253A1 (de) | 1998-11-06 | 2001-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren |
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| SE521733C2 (sv) | 1999-06-04 | 2003-12-02 | Ericsson Telefon Ab L M | Variabel kapacitans, lågpassfilter samt mikroelektromekaniskt omkopplingsarrangemang |
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| US6275320B1 (en) | 1999-09-27 | 2001-08-14 | Jds Uniphase, Inc. | MEMS variable optical attenuator |
| KR100344790B1 (ko) * | 1999-10-07 | 2002-07-19 | 엘지전자주식회사 | 마이크로 기계구조를 이용한 주파수 가변 초고주파 필터 |
| US6496351B2 (en) | 1999-12-15 | 2002-12-17 | Jds Uniphase Inc. | MEMS device members having portions that contact a substrate and associated methods of operating |
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| US6229684B1 (en) | 1999-12-15 | 2001-05-08 | Jds Uniphase Inc. | Variable capacitor and associated fabrication method |
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| US6590267B1 (en) | 2000-09-14 | 2003-07-08 | Mcnc | Microelectromechanical flexible membrane electrostatic valve device and related fabrication methods |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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