JP5922249B2

JP5922249B2 - 可変容量コンデンサ

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Publication number: JP5922249B2
Application number: JP2014540884A
Authority: JP
Inventors: 尚信大川; 村田　眞司; 眞司村田; 矢澤　久幸; 久幸矢澤; 亨宮武
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: JPWO2014058004A1; WO2014058004A1

Description

本発明は、可変容量コンデンサに関し、特に、大きな可変容量範囲を有する可変容量コンデンサに関する。

携帯電話機などの携帯機器において、発振回路や制御回路に可変容量コンデンサを使用することにより、部品点数を削減して機器の小型化を図ることが期待されている。

このような可変容量コンデンサは、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）と呼ばれる微小デバイス技術によって大量生産することが可能である。ＭＥＭＳは小型化に適していて、大量生産すれば比較的安価な製品にすることができるので、携帯機器の小型化や高性能化に寄与することが期待される。さらに、携帯電話に使用されている周波数帯域は７００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚ等の広い帯域であるため、最小の電気容量に対して最大の電気容量が１０倍程度の可変比を有する可変容量コンデンサが要望されている。

図９は、特許文献１に記載されている第１の従来例の可変容量コンデンサ１１０の斜視図である。図９に示すように、第１の従来例の可変容量コンデンサ１１０において、固定部１２０と可動部１３０とが間隔を設けて対向配置されている。可動部１３０のＸ１−Ｘ２方向の中央部には梁１５０が設けられており、可動部１３０と固定部１２０とは梁１５０により固定されている。可動部１３０は梁１５０のねじれによって回転可能になっている。固定部１２０には、固定電極として駆動電極１２１及び容量電極１２２が、可動部１３０に対向して設けられている。可動部１３０の裏面には、駆動電極１２１及び容量電極１２２と対向する共通電極として可動電極１３１が形成されている。

駆動電極１２１と可動電極１３１との間に駆動電圧を印加すると、駆動電極１２１と可動電極１３１との間に電位差が生じて、静電力（ク−ロン力）が発生する。この静電力により、可動部１３０は梁１５０を回転軸として駆動電極１２１に引き寄せられる。これにより、容量電極１２２と可動電極１３１との距離は大きくなる方向に変化するため、容量電極１２２と可動電極１３１とで形成される静電容量が変化する。可動部１３０は、ク−ロン力と梁１５０のねじれに対する復元力とが均衡する位置まで変位して静止する。よって、駆動電極１２１と可動電極１３１との間に印加する電圧値によって、可動部１３０の変位する位置を変えることができ、所望の静電容量値に調整することができる。

従来例の可変容量コンデンサ１１０の可変容量範囲を大きくする方法として、駆動電極１２１と梁１５０との距離に対して、容量電極１２２と梁１５０との距離をより大きくする方法が挙げられる。図１０には、可変範囲を大きくした場合の第２の従来例の可変容量コンデンサ１１１の模式断面図を示す。図１０に示すように、可動部１３０のうち、梁１５０を回転軸として、駆動電極１２１が設けられた側を可動駆動電極部１３０ａとし、容量電極１２２が設けられた側を可動容量電極部１３０ｂとする。第２の従来例の可変容量コンデンサ１１１は、可動容量電極部１３０ｂの長さ（Ｌ_ｂ）を駆動電極部１３０ａの長さ（Ｌ_ａ）に対して長くなるように設けている。これにより、駆動電極１２１と可動電極１３１との変位量に対して、容量電極１２２と可動電極１３１との変位量を大きくすることができるため、可変容量範囲をより大きくすることができる。

特開平９−１５３４３６号公報

しかしながら、図１０に示す第２の従来例の可変容量コンデンサ１１１において、外部から加速度が加えられた場合、駆動電極部１３０ａ及び容量電極部１３０ｂのそれぞれの慣性モーメントに応じて、梁１５０を回転軸として駆動電極部１３０ａ及び容量電極部１３０ｂを回転させる方向に力のモーメントが働く。駆動電極部１３０ａ及び容量電極部１３０ｂの慣性モーメントの大きさは、回転軸からの距離の２乗と単位距離あたりの質量との積を、積分した値となる。よって、図１０に示すように、駆動電極部１３０ａの長さをＬ_ａ、質量をＭ_ａとし、容量電極部１３０ｂの長さをＬ_ｂ、質量をＭ_ｂとすると、駆動電極部１３０ａの慣性モーメントは（Ｍ_ａ×Ｌ_ａ ^２）／３と表され、容量電極部１３０ｂの慣性モーメントは（Ｍ_ｂ×Ｌ_ｂ ^２）／３となる。駆動電極部１３０ａと容量電極部１３０ｂとの慣性モーメントが等しい場合には、互いに逆方向の等しい力のモーメントが働くため、外部から加速度が加えられた場合にも、駆動電極部１３０ａ及び容量電極部１３０ｂは回転しない。

従来例の可変容量コンデンサ１１１において、駆動電極部１３０ａの長さＬ_ａと容量電極部１３０ｂの長さＬ_ｂとが異なっているため、慣性モーメントの大きさのバランスがずれてしまう。よって、外部から加速度が加えられた場合、駆動電極部１３０ａと容量電極部１３０ｂとの回転方向に働く力のモーメントが異なることとなり、容量電極１２２と容量電極部１３０ｂとの距離が変動する。このため、可変容量コンデンサ１１１の容量変動が生じて、所望の静電容量値からずれた値となってしまう。

本発明は、上記課題を解決して、可変容量範囲を大きくするとともに、外部から加えられる加速度の影響による容量変動を抑制することが可能な可変容量コンデンサを提供することを目的とする。

本発明の可変容量コンデンサは、対向して配置された可動駆動電極部及び固定駆動電極部と、対向して配置された可動容量電極部及び固定容量電極部と、を有し、前記可動駆動電極部と前記可動容量電極部とが、支点部を支点として連動するように形成された可変容量コンデンサにおいて、前記可動容量電極部と前記可動駆動電極部とは前記支点部が設けられたリンク部によって連結されており、前記可動駆動電極部が前記固定駆動電極部に接近するときに、前記可動容量電極部が前記固定容量電極部から離れるように、前記リンク部は前記支点部を支点として回転動作可能に設けられており、前記支点部を支点として、前記可動容量電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径が、前記可動駆動電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径よりも大きくなるように、前記支点部が設けられているとともに、前記可動容量電極部の単位面積あたりの質量が、前記可動駆動電極部の単位面積あたりの質量よりも小さくなるように、前記可動容量電極部及び前記可動駆動電極部が形成されていることを特徴とする。

これによれば、支点部を支点として、可動容量電極部に連結された側のリンク部の回転半径が、可動駆動電極部に連結された側のリンク部の回転半径よりも大きいため、可動駆動電極部と固定駆動電極部との距離を変位させたときに、可動容量電極部と固定容量電極部との距離の変位量をより大きくすることができる。よって、可変容量コンデンサの可変容量範囲を大きくすることが可能である。さらに、可動容量電極部に連結された側のリンク部の回転半径が、可動駆動電極部に連結された側のリンク部の回転半径よりも大きく、かつ、可動容量電極部は可動駆動電極部よりも単位面積あたりの質量が小さい。これにより、可動容量電極部の慣性モーメントと可動駆動電極部の慣性モーメントとの差を小さくすることができるため、外部から加速度が加えられた場合に、可動容量電極部及び可動駆動電極部に対して働く力のモーメントの差を小さくすることができる。よって、外部から加えられる加速度の影響による可動容量電極部及び可動駆動電極部の変位を抑制して、容量変動を抑制することが可能である。

したがって、本発明の可変容量コンデンサによれば、可変容量範囲を大きくするとともに、外部から加えられる加速度の影響による容量変動を抑制することが可能である。

本発明の可変容量コンデンサは、前記可動容量電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径の２乗と前記可動容量電極部の質量との積が、前記可動駆動電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径の２乗と前記可動駆動電極部の質量との積と等しくなるように形成されていることが好適である。これによれば、可動容量電極部の慣性モーメントと可動駆動電極部の慣性モーメントとが等しくなるため、外部から加えられる加速度の影響による可動容量電極部及び可動駆動電極部の変位を抑制することができる。

本発明の可変容量コンデンサにおいて、前記可動容量電極部及び前記可動駆動電極部は平板状に形成されており、前記可動容量電極部の厚さが前記可動駆動電極部よりも薄く形成されていることが好ましい。

本発明の可変容量コンデンサにおいて、前記可動容量電極部に孔部が設けられていることが好ましい。

本発明の可変容量コンデンサにおいて、前記可動駆動電極部に質量調整部が設けられていることが好ましい。

これらの態様によれば、可動容量電極部の質量を小さくする、または可動駆動電極部の質量を大きくすることによって、可動容量電極部と可動駆動電極部との慣性モーメントの差を小さくして、容量変動を抑制することができる。

本発明の可変容量コンデンサは、対向して配置された可動駆動電極部及び固定駆動電極部と、対向して配置された可動容量電極部及び固定容量電極部と、を有し、前記可動駆動電極部と前記可動容量電極部とが、支点部を支点として連動して回転動作するように形成された可変容量コンデンサにおいて、前記可動容量電極部の回転半径が前記可動駆動電極部の回転半径よりも大きくなるように、前記支点部が設けられているとともに、前記可動容量電極部の単位面積あたりの質量が、前記可動駆動電極部の単位面積あたりの質量よりも小さくなるように、前記可動容量電極部及び前記可動駆動電極部が形成されていることを特徴とする。

これによれば、可動容量電極部の回転半径が可動駆動電極部の回転半径よりも大きいため、可動駆動電極部と固定駆動電極部との距離を変位させたときに、可動容量電極部と固定容量電極部との距離の変位量を大きくすることができる。よって、可変容量コンデンサの可変容量範囲を大きくすることが可能である。さらに、可動容量電極部は可動駆動電極部に対して、回転半径が大きく、かつ、単位面積あたりの質量が小さい。これにより、可動容量電極部の慣性モーメントと可動駆動電極部の慣性モーメントとの差を小さくすることができるため、外部から加速度が加えられた場合に、可動容量電極部及び可動駆動電極部に対して働く力のモーメントの差を小さくすることができる。よって、外部から加えられる加速度の影響による可動容量電極部及び可動駆動電極部の変位を抑制して、容量変動を抑制することが可能である。

本発明の可変容量コンデンサによれば、可変容量範囲を大きくするとともに、外部から加えられる加速度の影響による容量変動を抑制することが可能である。

本発明の第１の実施形態における可変容量コンデンサの分解斜視図である。第１の実施形態の可変容量コンデンサの平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの断面図である。第１の実施形態の可変容量コンデンサの慣性モーメントを説明するための模式図である。第１の変形例における可変容量コンデンサの平面図である。第２の変形例における可変容量コンデンサの断面図である。第３の変形例における可変容量コンデンサの断面図である。第２の実施形態における可変容量コンデンサの断面図である。第１の従来例の可変容量コンデンサを示す斜視図である。第２の従来例の可変容量コンデンサの断面図である。

以下、本発明の実施形態の可変容量コンデンサについて図面を用いて詳細に説明する。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の可変容量コンデンサ１０の分解斜視図である。図２は、第１の実施形態の可変容量コンデンサ１０の平面図である。

図１に示すように本実施形態の可変容量コンデンサ１０は、固定部２０と、可動容量電極部３０と、可動駆動電極部３１とを有して構成されている。固定部２０は、固定容量電極部２０ａと固定駆動電極部２０ｂとを有しており、固定駆動電極部２０ｂは可動駆動電極部３１に対向して配置されており、固定容量電極部２０ａは可動容量電極部３０に対向して配置されている。また、可動容量電極部３０と可動駆動電極部３１とは、第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２によって連結されている。

図２に示すように、第１のリンク部５１は、可動駆動電極部３１に設けられた第１の連結部３６ａに連結されるとともに、可動容量電極部３０のＸ１側端部に設けられた第１の連結部３６ｂ、３６ｃに連結されている。また、第２のリンク部５２は、第１のリンク部５１と点対称に設けられている。このように、第１のリンク部５１、及び第２のリンク部５２によって、可動容量電極部３０と可動駆動電極部３１とが連結されている。さらに、第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２を補助して可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１を支持するための第１の補助リンク部５３、第２の補助リンク部５４が設けられている。また、第１のリンク部５１と接合部６５ａ、６５ｃとは、支点部６１ａ、６１ｃで連結されており、第２のリンク部５２と接合部６５ｂ、６５ｄとは、支点部６１ｂ、６１ｄで連結されている。

図１に示すように、固定部２０に形成された接合支持部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは、それぞれ接合部６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄと接合され、これにより、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１と固定部２０とが接合される。第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２は、それぞれ支点部６１ａ〜６１ｄを支点として回転動作可能に設けられている。よって、第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２によって連結された可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１は、支点部６１ａ〜６１ｄを支点として連動して回転するように動作する。すなわち、可動駆動電極部３１がＺ２方向に変位して固定部２０に接近するとき可動容量電極部３０が固定部２０から離れるようにＺ１方向に変位し、または、その逆の動作が可能なように第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２が設けられている。なお、第１の補助リンク部５３は接合部６５ａに設けられた支点部６３ａと連結されて、第１のリンク部５１と連動可能となっている。第２の補助リンク部５４についても同様に第２のリンク部５２と連動可能となっている。

可動容量電極部３０、可動駆動電極部３１、第１のリンク部５１、第２のリンク部５２等は、長方形の平板であるシリコン基板を用いて形成される。まず、シリコン基板に、各部材の形状に対応するレジスト層を形成する。そして、レジスト層が存在していない部分で、シリコン基板をディープＲＩＥ（ディープ・リアクティブ・イオン・エッチング）等のエッチング工程で切断することにより、可動容量電極部３０、可動駆動電極部３１等の各部材が形成される。

可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１は微小であり、たとえば、可動駆動電極部３１のＸ１−Ｘ２方向の長さは１ｍｍ以下であり、Ｙ１−Ｙ２方向の長さは０．８ｍｍ以下である。さらに、厚み寸法は０．１ｍｍ以下である。

図３は、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の動作を説明するための断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの断面図である。図３（ａ）は可動駆動電極部３１と固定駆動電極部２０ｂとの間に駆動電圧が印加されていない状態であり、図３（ｂ）は駆動電圧が印加されて変位した状態での断面図である。

図３（ａ）に示すように、本実施形態の可変容量コンデンサ１０は、１対の容量電極と、１対の駆動電極とを有して構成されている。図３（ａ）に示すように、固定容量電極部２０ａには固定容量電極２４が設けられており、固定容量電極部２０ａと対向する可動容量電極部３０には可動容量電極３４が形成されている。また、固定駆動電極部２０ｂには固定駆動電極２５が形成され、可動駆動電極部３１には可動駆動電極３５が形成されている。

なお、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１は導電性材料であり、可動容量電極部３０の材料が可動容量電極３４として機能して、また、可動駆動電極部３１の材料が可動駆動電極３５として機能している。

可変容量コンデンサ１０には、電気容量を制御するための制御部（図示しない）が接続されており、固定駆動電極２５と可動駆動電極３５との間において静電力を発生させるための駆動電圧が制御部から与えられる。

図３（ａ）に示すように、駆動電圧が印加されていない状態では、可動駆動電極３５と固定駆動電極２５との間隔Ｄ１’が、可動容量電極３４と固定容量電極２４との間隔Ｄ２’とほぼ同じくなるよう状態で、可動駆動電極部３１と可動容量電極部３０とが静止する。

１対の駆動電極である固定駆動電極２５と可動駆動電極３５とに駆動電圧が与えられると、図３（ｂ）に示すように、静電力により可動駆動電極部３１はＺ２方向にΔＤ１だけ変位する。そして、第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２により連結された可動容量電極部３０は、支点部６１ａ〜６１ｄを支点として可動駆動電極部３１と連動して回転動作するように、Ｚ１方向にΔＤ２だけ変位する。このとき、第１の連結部３６ａ〜３６ｄ、第２の連結部３７ａ〜３７ｄ、及び支点部６１ａ〜６１ｄは、ねじれ変形する。このねじれ変形は弾性変形であって、各連結部及び支点部６１ａ〜６１ｄは、ねじれ変形に対して元に戻ろうとする復元力を有している。静電力と復元力とが釣り合った位置で可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１は静止して、このときの固定容量電極２４と可動容量電極３４とで形成される容量が、可変容量コンデンサ１０の電気容量となる。このように、駆動電圧により生じる静電力と復元力との均衡によって可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の変位量を制御して、可変容量コンデンサ１０の電気容量を所望の値とすることができる。

駆動電圧による可動駆動電極部３１の変位量ΔＤ１は、いわゆるプルイン効果により、初期状態の電極間距離Ｄ１’の１／３に制限されている。そのため、第１のリンク部５１及び第２のリンク部５２によって可動駆動電極部３１と連結された可動容量電極部３０の可動範囲も制限される。しかし、本実施形態の可変容量コンデンサ１０によれば、図２に示すように、支点部６１ａと第１の連結部３６ａとの距離をＬ_１とし、支点部６１ａと第１の連結部３６ｂとの距離をＬ_２としたときに、Ｌ_２がＬ_１よりも大きくなるように第１のリンク部５１が設けられている。第２のリンク部５２についても同様に設けられている。

支点部６１ａを支点として、可動駆動電極部３１に連結された側のリンク部５１は、支点部６１ａから可動駆動電極部３１までの第１のリンク部５１の距離、つまり支点部６１ａと第１の連結部３６ａとの距離Ｌ_１を回転半径として、回転するように動作する。また、可動容量電極部３０に連結された側のリンク部５１は、可動駆動電極部３１と連動して支点部６１ａを支点として、支点部６１ａから可動容量電極部３０までの第１のリンク部５１の距離、つまり支点部６１ａと第１の連結部３６ｂとの距離Ｌ_２を回転半径として回転するように動作する。よって、Ｌ_１に対してＬ_２が大きくなるように、第１のリンク部５１、第２のリンク部５２、及び各支点部６１ａ〜６１ｄを設けることにより、図３（ｂ）に示す可動駆動電極部３１の変位量ΔＤ１に対して、可動容量電極部３０の変位量ΔＤ２を大きくすることができる。したがって本実施形態の可変容量コンデンサ１０の可変容量範囲を大きくすることができる。

本実施形態の可変容量コンデンサ１０において、外部から加速度が加えられると、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の慣性モーメントの差がある場合、各支点部６１ａ〜６１ｄを中心として第１のリンク部５１が回転しようとする力のモーメントが働く。図４は、本実施形態の可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の慣性モーメントについて説明するための模式側面図である。図４では、第１のリンク部５１が支点部６１ａを支点として角度θだけ回転して静止している状態を示す。図４では省略して示すが、第１の連結部３６ｂには可動容量電極部３０が連結されており、第１の連結部３６ａには可動駆動電極部３１が連結されている。

この状態で、Ｚ２方向に加速度ａが加えられた場合、第１のリンク部５１と直交する方向にａ’（＝ａ×ｃｏｓθ）の加速度が加わる。ここで、支点部６１ａを支点として、第１のリンク部５１と連結された可動駆動電極部３１の慣性モーメントをＩ_１、可動容量電極部３０の慣性モーメントをＩ_２とし、可動駆動電極部３１の質量をＭ_１、可動容量電極部３０の質量をＭ_２とする。また、第１のリンク部５１の質量は無視できるほど小さいとする。このとき、Ｉ_１＝Ｌ_１ ^２×Ｍ_１、Ｉ_２＝Ｌ_２ ^２×Ｍ_２と近似して表される。ここで、慣性モーメントＩ_１と慣性モーメントＩ_２とのバランスがずれると、回転方向（ａ’の方向）に発生する力のモーメントにずれが生じて、第１のリンク部５１が回転して静電容量値の変動が生じることとなる。

本実施形態において、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、可動容量電極部３０の厚さが可動駆動電極部３１よりも薄く形成されている。よって、可動容量電極部３０の単位面積あたりの質量が可動駆動電極部３１の単位面積あたりの質量よりも小さくなるように形成されている。よって、図１０に示す第２の従来例の可変容量コンデンサ１１１のように、可動容量電極部１３０ｂと可動駆動電極部１３０ａとの厚さが同等に形成された場合に比べて、可動容量電極部３０の質量Ｍ_２が小さくなる。本実施形態においては、Ｌ_２がＬ_１よりも大きくなるように第１のリンク部５１、第２のリンク部５２及び各支点部６１ａ〜６１ｄが設けられているとともに、Ｍ_２がＭ_１よりも小さくなるように可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１が形成されている。これにより、慣性モーメントＩ_１と慣性モーメントＩ_２との差を小さくすることができる。したがって、外部から加えられる加速度の影響による可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の変位を抑制して、容量変動を抑制することが可能である。

なお、本明細書において「単位面積あたりの質量」とは、可動容量電極部３０全体の質量を、可動容量電極部３０のうち固定部２０と対向する面の面積で割った値をいう。可動駆動電極部３１についても同様である。

また、Ｉ_１＝Ｌ_１ ^２×Ｍ_１とＩ_２＝Ｌ_２ ^２×Ｍ_２とが等しくなるように、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の厚さを変えて形成することがより好ましい。こうすれば、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の慣性モーメントが等しくなるため、確実に容量変動が抑制される。

なお、可動容量電極部３０の厚さは、ディープＲＩＥ（ディープ・リアクティブ・イオン・エッチング）等のエッチングによって、適宜調整して加工することができる。

以上のように、本実施形態の可変容量コンデンサ１０によれば、可動容量電極部３０の回転半径（Ｌ_２）が可動駆動電極部３１の回転半径（Ｌ_１）よりも大きいため、可動駆動電極部３１と固定駆動電極部２０ｂとの距離を変位させたときに、可動容量電極部３０と固定容量電極部２０ａとの距離の変位量を大きくすることができる。よって、可変容量コンデンサ１０の可変容量範囲を大きくすることが可能である。さらに、可動容量電極部３０は可動駆動電極部３１に対して、回転半径が大きく、かつ、単位面積あたりの質量が小さい。これにより、外部から加速度が加えられた場合に可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１に生じる慣性モーメントの差を小さくすることができる。よって、外部から加えられる加速度の影響による可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の変位を抑制して、容量変動を抑制することが可能である。

図５は、本実施形態の第１の変形例における可変容量コンデンサ１０の平面図である。図５に示すように、可動容量電極部３０に複数の孔部３２を形成することによっても、可動容量電極部３０の質量Ｍ_２を小さくすることが可能である。このような態様であっても、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の慣性モーメントの差を小さくすることができるため、容量変動を抑制することが可能である。なお、可動容量電極部３０を貫通するように孔部３２を設けた場合、容量を形成する可動容量電極３４（図５では図示しない）の面積が小さくなり、容量が小さくなるおそれがある。この場合、可動容量電極３４の電極面積に影響を与えないように、複数の凹部を形成することが好ましい。

図６は、本実施形態の第２の変形例における可変容量コンデンサ１０の断面図である。第２の変形例における可変容量コンデンサ１０では、可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１の厚さが同等になるように形成されている。そして、可動駆動電極部３１に質量調整部３３が形成されている。これにより、可動駆動電極部３１の質量Ｍ_１に質量調整部３３の質量が付加されて、合計の質量により可動駆動電極部３１の慣性モーメントＩ_１が決定されるため、慣性モーメントＩ_１と慣性モーメントＩ_２との差を小さくすることができる。質量調整部３３は特に限定されるものではないが、ＳｉＯ_２等の絶縁材料を用いて薄膜で形成することができる。

また、本実施形態の可変容量コンデンサ１０において、共通の固定部２０に固定容量電極部２０ａ及び固定駆動電極部２０ｂが配置された構成について示したが、これに限定されるものではない。図７は、第３の変形例における可変容量コンデンサ１０の断面図である。第３の変形例において、可動容量電極部３０、可動駆動電極部３１、第１のリンク部５１、及び第２のリンク部５２等の構成は図１から図６と同様であるが、保護部２８が設けられている点が異なっている。

図７に示すように、保護部２８は可動容量電極部３０及び可動駆動電極部３１を覆うように設けられている。そして、可動容量電極部３０と対向する位置において、保護部２８に固定容量電極２４が設けられている。つまり、第３の変形例の可変容量コンデンサ１０では、保護部２８が固定容量電極部２０ａとしての機能をかねて設けられている。この場合、可動駆動電極３５と固定駆動電極２５との間に駆動電圧が印加されると、可動駆動電極部３１はＺ２方向に移動し、可動容量電極部３０はＺ１方向に移動する。すなわち、固定容量電極２４と可動容量電極３４との対向距離が小さくなるように変化するため、容量値が大きくなるように変化可能である。

＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態の可変容量コンデンサ１１の断面図である。図８に示すように、第２の実施形態の可変容量コンデンサ１１において、可動容量電極部８０と可動駆動電極部８１とは、共通の可動部８２に設けられており、可動部８２は、接合支持部７１を介して固定部７０と連結されている。固定部７０は、可動容量電極部８０と間隔を設けて対向する固定容量電極部７０ａ、及び可動駆動電極部８１と間隔を設けて対向する固定駆動電極部７０ｂを有している。そして、可動駆動電極部８１と可動容量電極部８０とが、支点部７２を支点として連動して回転動作するように支点部７２が形成されている。

固定駆動電極７５と可動駆動電極８５との間に駆動電圧が印加されると、静電力によって、可動駆動電極部８１が支点部７２を支点としてＺ２方向に変位する。これに連動して、可動容量電極部８０は支点部７２を支点としてＺ１方向に変位する。つまり、固定容量電極７４と可動容量電極８４との距離が大きくなり、容量が小さくなるように変位する。

本実施形態の可変容量コンデンサ１１の可動駆動電極部８１の回転半径（支点部７２から可動駆動電極部８１の端部までの長さ）をＬ_３、可動容量電極部８０の回転半径（支点部７２から可動容量電極部８０の端部までの長さ）をＬ_４とすると、Ｌ_４＞Ｌ_３となるように支点部７２が設けられている。よって、可動駆動電極部８１と固定駆動電極部７０ｂとの距離を変位させたときの、可動容量電極部８０と固定容量電極部７０ａとの距離の変位量を大きくすることができ、可変容量コンデンサ１１の可変容量範囲を大きくすることが可能である。

また、本実施形態の可変容量コンデンサ１１において、可動駆動電極部８１の質量をＭ_３、可動容量電極部８０の質量をＭ_４とすると、可動駆動電極部８１の慣性モーメントの大きさは（Ｍ_３×Ｌ_３ ^２）／３と表され、可動容量電極部８０の慣性モーメントの大きさは（Ｍ_４×Ｌ_４ ^２）／３と表される。本実施形態において、図８に示すように、可動容量電極部８０の厚さが可動駆動電極部８１よりも薄く形成されている。すなわち、可動容量電極部８０は、可動駆動電極部８１に対して回転半径が大きく、かつ、単位面積あたりの質量が小さくなるように形成されている。これにより、図１０に示す第２の従来例の可変容量コンデンサ１１１のように、可動容量電極部１３０ｂと可動駆動電極部１３０ａとの厚さを同等に形成した場合と比較して、可動容量電極部８０と可動駆動電極部８１との慣性モーメントの差を小さくすることができる。よって、外部から加えられる加速度の影響による可動容量電極部８０及び可動駆動電極部８１の変位を抑制して、容量変動を抑制することが可能である。

なお、可動容量電極部８０と可動駆動電極部８１との慣性モーメントの差を小さくする方法として、第１の実施形態と同様に、可動容量電極部８０に孔部３２（図示しない）又は凹部を設ける方法や、可動駆動電極部８１に質量調整部３３（図示しない）を設ける方法等も可能である。

１０、１１可変容量コンデンサ
２０、７０固定部
２０ａ、７０ａ固定容量電極部
２０ｂ、７０ｂ固定駆動電極部
２４、７４固定容量電極
２５、７５固定駆動電極
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、７１接合支持部
２８保護部
３０、８０可動容量電極部
３１、８１可動駆動電極部
３２孔部
３３質量調整部
３４、８４可動容量電極
３５、８５可動駆動電極
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ第１の連結部
５１第１のリンク部
５２第２のリンク部
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６３ａ、６３ｂ、７２支点部
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ接合部

Claims

対向して配置された可動駆動電極部及び固定駆動電極部と、
対向して配置された可動容量電極部及び固定容量電極部と、を有し、
前記可動駆動電極部と前記可動容量電極部とが、支点部を支点として連動するように形成された可変容量コンデンサにおいて、
前記可動容量電極部と前記可動駆動電極部とは前記支点部が設けられたリンク部によって連結されており、
前記可動駆動電極部が前記固定駆動電極部に接近するときに、前記可動容量電極部が前記固定容量電極部から離れるように、前記リンク部は前記支点部を支点として回転動作可能に設けられており、
前記支点部を支点として、前記可動容量電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径が、前記可動駆動電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径よりも大きくなるように、前記支点部が設けられているとともに、
前記可動容量電極部の単位面積あたりの質量が、前記可動駆動電極部の単位面積あたりの質量よりも小さくなるように、前記可動容量電極部及び前記可動駆動電極部が形成されていることを特徴とする可変容量コンデンサ。
前記可動容量電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径の２乗と前記可動容量電極部の質量との積が、前記可動駆動電極部に連結された側の前記リンク部の回転半径の２乗と前記可動駆動電極部の質量との積と等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
前記可動容量電極部及び前記可動駆動電極部は平板状に形成されており、前記可動容量電極部の厚さが前記可動駆動電極部よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変容量コンデンサ。
前記可動容量電極部に孔部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の可変容量コンデンサ
前記可動駆動電極部に質量調整部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の可変容量コンデンサ
対向して配置された可動駆動電極部及び固定駆動電極部と、
対向して配置された可動容量電極部及び固定容量電極部と、を有し、
前記可動駆動電極部と前記可動容量電極部とが、支点部を支点として連動して回転動作するように形成された可変容量コンデンサにおいて、
前記支点部を支点としたときの前記可動容量電極部の回転半径が前記可動駆動電極部の回転半径よりも大きくなるように、前記支点部が設けられているとともに、
前記可動容量電極部の単位面積あたりの質量が、前記可動駆動電極部の単位面積あたりの質量よりも小さくなるように、前記可動容量電極部及び前記可動駆動電極部が形成されていることを特徴とする可変容量コンデンサ。