JPH08181038A - Variable capacitance capacitor - Google Patents
Variable capacitance capacitorInfo
- Publication number
- JPH08181038A JPH08181038A JP6337265A JP33726594A JPH08181038A JP H08181038 A JPH08181038 A JP H08181038A JP 6337265 A JP6337265 A JP 6337265A JP 33726594 A JP33726594 A JP 33726594A JP H08181038 A JPH08181038 A JP H08181038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- movable
- bias voltage
- electrode
- movable electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、可変容量コンデンサに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable capacitor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７には、従来の可変容量コンデンサの
一例の要部構成が示されている。この可変容量コンデン
サは、特開平５−７４６５５号公報に提案されているも
のであり、同図に示すように、シリコン基板等により形
成された絶縁支持基板３を備えており、この絶縁支持基
板３の凹部８には、アルミニウムの蒸着等によって形成
された固定電極４が設けられている。また、絶縁支持基
板３の上部側には、固定電極４と同様に、アルミニウム
の蒸着等によって形成された可動電極６が、固定電極４
と間隙を介して、絶縁支持基板３に支持された状態で設
けられており、可動電極６と固定電極４とは、その電極
面10同士を対向させて配設されている。可動電極６と固
定電極４の一端側からは、図示されていない端子部が引
き出し形成されており、この端子部間にはバイアス電圧
が印加されるようになっている。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a structure of an essential part of an example of a conventional variable capacitor. This variable capacitor is proposed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-74655, and as shown in the figure, is provided with an insulating support substrate 3 formed of a silicon substrate or the like. The fixed electrode 4 formed by vapor deposition of aluminum or the like is provided in the concave portion 8. Further, on the upper side of the insulating support substrate 3, similarly to the fixed electrode 4, a movable electrode 6 formed by vapor deposition of aluminum or the like is provided.
The movable electrode 6 and the fixed electrode 4 are provided in a state of being supported by the insulating support substrate 3 with a gap therebetween, and the electrode surfaces 10 of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4 are opposed to each other. From the one end side of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4, a terminal part (not shown) is formed so as to be drawn out, and a bias voltage is applied between the terminal parts.
【０００３】この可変容量コンデンサにおいては、前記
端子部間にバイアス電圧を印加して、固定電極４と可動
電極６との間に外部バイアス電圧を印加すると、可動電
極６がクーロン力の作用（静電力作用）により、可動電
極６が図の矢印方向に撓んで変位し、可動電極６と固定
電極４との間の間隙、すなわち、電極間距離が変化す
る。そうすると、可動電極６および固定電極４における
静電容量が、両電極間に印加した外部バイアス電圧に対
応して変化する。In this variable capacitor, when a bias voltage is applied between the terminals and an external bias voltage is applied between the fixed electrode 4 and the movable electrode 6, the movable electrode 6 is acted by the Coulomb force (static). By the action of electric power), the movable electrode 6 is bent and displaced in the direction of the arrow in the figure, and the gap between the movable electrode 6 and the fixed electrode 4, that is, the inter-electrode distance changes. Then, the electrostatic capacities of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4 change corresponding to the external bias voltage applied between both electrodes.
【０００４】このような可変容量コンデンサにおいて
は、従来用いられている可変空気コンデンサのように回
転機構等の複雑な機構を必要とせず、単一素子によって
構成され、小型化が可能であるといった利点がある。Such a variable capacitor does not require a complicated mechanism such as a rotating mechanism unlike the conventionally used variable air capacitor, and is composed of a single element and can be miniaturized. There is.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した可変容量コンデンサは、可動電極６と固定電極４
間にバイアス電圧を印加して、可動電極６を静電力によ
り図の矢印方向（電極６，４の対向方向）に変位させる
ことから、前記バイアス電圧印加により生じる静電力に
より、可動電極６が十分に変位するように、可動電極６
の前記矢印方向のばね定数が小さく形成されており、そ
のため、可変容量コンデンサに振動等が加わると、可動
電極６が矢印方向に変位してしまう。そうすると、可動
電極６と固定電極４における静電容量が変化してしま
い、それにより、印加されるバイアス電圧に対応した正
確な静電容量が得られなくなってしまうといった問題が
あった。However, the variable capacitor shown in FIG. 7 has a movable electrode 6 and a fixed electrode 4.
A bias voltage is applied between them to displace the movable electrode 6 in the direction of the arrow (opposite direction of the electrodes 6 and 4) by an electrostatic force. Therefore, the electrostatic force generated by the bias voltage application causes the movable electrode 6 to move sufficiently. Movable electrode 6 so that it is displaced to
The spring constant in the arrow direction is small, and therefore, when vibration or the like is applied to the variable capacitor, the movable electrode 6 is displaced in the arrow direction. Then, there is a problem that the electrostatic capacitances of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4 change, and as a result, an accurate electrostatic capacitance corresponding to the applied bias voltage cannot be obtained.
【０００６】そこで、上記振動等の外乱による可動電極
６の変位を抑制し、外乱による静電容量の変化を抑える
ために、可動電極６のばね定数を大きく形成することも
考えられるが、そのようにすると、可動電極６を可動さ
せるために、可動電極６と固定電極４間に大きなバイア
ス電圧を印加することが必要となり、問題であった。Therefore, it is conceivable to increase the spring constant of the movable electrode 6 in order to suppress the displacement of the movable electrode 6 due to the disturbance such as the above-mentioned vibration and suppress the change of the electrostatic capacitance due to the disturbance. In this case, in order to move the movable electrode 6, it is necessary to apply a large bias voltage between the movable electrode 6 and the fixed electrode 4, which is a problem.
【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、低いバイアス電圧で
容量を可変することが可能であり、しかも、振動等の外
乱の影響を受けにくい可変容量コンデンサを提供するこ
とにある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to make it possible to change the capacitance with a low bias voltage, and yet not be easily influenced by disturbance such as vibration. To provide a variable capacitor.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成されている。すなわち、本
発明は、対向する電極の印加電圧の大きさに応じて前記
対向する電極を相対的に移動させ、静電容量を可変調整
する可変容量コンデンサにおいて、絶縁支持基板に支持
されて少なくとも一対の可動電極が電極面同士を間隙を
介して対向させて配設されていることを特徴として構成
されている。また、前記少なくとも一対の可動電極は、
そのばね定数が等しく形成されていることも特徴的な構
成とされている。In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows. That is, according to the present invention, in a variable capacitor in which the opposing electrodes are relatively moved according to the magnitude of the voltage applied to the opposing electrodes and the electrostatic capacitance is variably adjusted, at least one pair is supported by the insulating support substrate. The movable electrode is arranged so that the electrode surfaces thereof are opposed to each other with a gap therebetween. Further, the at least one pair of movable electrodes,
It is also a characteristic configuration that the spring constants thereof are formed to be equal.
【０００９】[0009]
【作用】上記構成の本発明において、絶縁支持基板に支
持されて配設されている可動電極間に外部バイアス電圧
を印加すると、印加されたバイアス電圧に対応して可動
電極が静電力により変位し、可動電極同士の相対移動量
に対応して電極間の静電容量が変化し、それにより、前
記印加されたバイアス電圧に対応する静電容量が得られ
る。In the present invention having the above-described structure, when an external bias voltage is applied between the movable electrodes supported and arranged on the insulating support substrate, the movable electrodes are displaced by electrostatic force in response to the applied bias voltage. , The electrostatic capacitance between the electrodes changes in accordance with the relative movement amount of the movable electrodes, whereby the electrostatic capacitance corresponding to the applied bias voltage is obtained.
【００１０】１つの可動電極と固定電極とを対向させて
形成したコンデンサの両電極間にバイアス電圧を印加し
た場合は、固定電極は固定されていて変位したくとも変
位できないために、可動電極のみが変位するが、例え
ば、一対の対向する可動電極により形成したコンデンサ
の電極間にバイアス電圧を印加すれば、両方の可動電極
が変位するために、同じ大きさのバイアス電圧を印加し
たときには、一対の可動電極を有するコンデンサの方が
変位量が大きくなる。言い換えれば、同じ変位量を得る
ためには、本発明のような少なくとも一対の可動電極を
有するコンデンサの方が少ないバイアス電圧で済み、し
たがって、同じ容量変化を得るために必要なバイアス電
圧印加量が小さくて済む。When a bias voltage is applied between both electrodes of a capacitor formed by facing one movable electrode and a fixed electrode, the fixed electrode is fixed and cannot be displaced, so that only the movable electrode can be displaced. Is displaced, for example, if a bias voltage is applied between the electrodes of a capacitor formed by a pair of opposing movable electrodes, both movable electrodes are displaced, so when a bias voltage of the same magnitude is applied, The displacement amount is larger in the capacitor having the movable electrode. In other words, in order to obtain the same displacement amount, a smaller bias voltage is required for the capacitor having at least a pair of movable electrodes as in the present invention, and therefore, the bias voltage application amount required to obtain the same capacitance change is smaller. It can be small.
【００１１】また、上記構成の本発明においては、同じ
バイアス電圧印加量で同じ静電容量変化を得ようとした
ときに、上記作用により可動電極のばね定数を大きくす
ることができるために、そうすることにより、可変容量
コンデンサに振動等の外乱が加わっても、外乱による容
量の変化は抑制される。Further, according to the present invention having the above-mentioned structure, the spring constant of the movable electrode can be increased by the above action when the same capacitance change is to be obtained with the same bias voltage application amount. By doing so, even if disturbance such as vibration is applied to the variable capacitor, the change in capacitance due to the disturbance is suppressed.
【００１２】さらに、少なくとも一対の可動電極は、そ
のばね定数が等しく形成した本発明においては、可変容
量コンデンサに振動等の外乱が加わったとき、前記一対
の可動電極が同様に変位することになる。Further, in the present invention in which at least a pair of movable electrodes have equal spring constants, when a disturbance such as vibration is applied to the variable capacitor, the pair of movable electrodes are similarly displaced. .
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名
称部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
図１には、本発明に係る可変容量コンデンサの一実施例
の要部構成が示されている。本実施例が図７に示した可
変容量コンデンサと異なる特徴的なことは、絶縁支持基
板３上に一対の可動電極６ａ，６ｂが、電極面10同士を
対向させて間隙を介して重ね合わせ配設されており、こ
れらの可動電極６ａ，６ｂのばね定数が共に等しく形成
されていることである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals will be given to the same names as those in the conventional example, and the detailed description thereof will be omitted.
FIG. 1 shows the configuration of essential parts of an embodiment of a variable capacitor according to the present invention. The present embodiment is different from the variable capacitance capacitor shown in FIG. 7 in that a pair of movable electrodes 6a and 6b are arranged on the insulating support substrate 3 with the electrode surfaces 10 facing each other with a gap therebetween. The movable electrodes 6a and 6b have the same spring constant.
【００１４】本実施例でも、絶縁支持基板３はシリコン
基板等の絶縁体基板により形成されており、各可動電極
６ａ，６ｂは、共に、アルミニウムの蒸着等により形成
されたアルミニウム電極により構成されている。可動電
極６ａと６ｂとの間には絶縁部９が介設されており、可
動電極６ａ，６ｂは共に片持ち梁形状を成しており、こ
のように、可動電極６ａ，６ｂを片持ち梁形状とするこ
とにより、素子作製時の残留応力や熱応力が緩和される
ようになっている。なお、前記絶縁部９は絶縁支持基板
３と一体的に形成してもよい。Also in this embodiment, the insulating support substrate 3 is formed of an insulating substrate such as a silicon substrate, and each of the movable electrodes 6a and 6b is formed of an aluminum electrode formed by vapor deposition of aluminum or the like. There is. An insulating portion 9 is provided between the movable electrodes 6a and 6b, and both the movable electrodes 6a and 6b have a cantilever shape. Thus, the movable electrodes 6a and 6b are cantilevered. With the shape, residual stress and thermal stress at the time of manufacturing the element are alleviated. The insulating portion 9 may be formed integrally with the insulating support substrate 3.
【００１５】可動電極６ａ，６ｂの対向する側の電極面
10には、それぞれ、表面側に絶縁膜が形成されており、
可動電極６ａ，６ｂが変位したときに、たとえ電極面10
同士が接触しても、短絡しないようになっている。ま
た、可動電極６ａ，６ｂには、それぞれ、図示されてい
ない端子部が引き出し形成されており、この端子部間に
は、従来例と同様に、バイアス電圧が印加されるように
なっている。Electrode surfaces on opposite sides of the movable electrodes 6a, 6b
10, each has an insulating film formed on the surface side,
When the movable electrodes 6a, 6b are displaced, even if the electrode surface 10
Even if they come into contact with each other, they will not short-circuit. Further, the movable electrodes 6a and 6b are respectively formed with terminal portions not shown in the drawing, and a bias voltage is applied between the terminal portions as in the conventional example.
【００１６】本実施例は以上のように構成されており、
次にその動作について説明する。各可動電極６ａ，６ｂ
から引き出された端子部（図示せず）にバイアス電圧を
印加して可動電極６ａ，６ｂ間に外部バイアス電圧を印
加すると、可動電極６ａ，６ｂは、それぞれ、静電力作
用により図の矢印方向に変位して、例えば図の破線のよ
うな形状に変形し、前記印加したバイアス電圧に対応し
て可動電極６ａ，６ｂ間の間隙が変化する。そして、そ
れにより、印加した外部バイアス電圧に見合った可動電
極６ａ，６ｂにおける静電容量が得られることになる。The present embodiment is configured as described above,
Next, the operation will be described. Each movable electrode 6a, 6b
When an external bias voltage is applied between the movable electrodes 6a and 6b by applying a bias voltage to the terminal portion (not shown) extracted from the movable electrodes 6a and 6b, the movable electrodes 6a and 6b are respectively moved in the direction of the arrow by the electrostatic force action. It is displaced and deformed into, for example, the shape shown by the broken line in the figure, and the gap between the movable electrodes 6a and 6b changes in accordance with the applied bias voltage. Then, as a result, the electrostatic capacitances of the movable electrodes 6a and 6b corresponding to the applied external bias voltage can be obtained.
【００１７】なお、図６の（ａ）に示すように、ばね定
数ｋのばねを距離Ｘだけ変位させたときのエネルギーＵ
1 は、次式（１）で示すことができるし、一方、図６の
（ｂ）に示すように、ばね定数ｋのばねを２つ用いて、
これらのばねの変位量を１／２Ｘずつとし、変位量の合
計がＸとなるように、２つのばねを変位させたときのエ
ネルギーＵ2 は、次式（２）により求めることができ
る。As shown in FIG. 6A, energy U when a spring having a spring constant k is displaced by a distance X
1 can be expressed by the following equation (1), while using two springs having a spring constant k as shown in (b) of FIG.
The energy U 2 when the two springs are displaced such that the displacements of these springs are ½X each and the total displacement is X can be obtained by the following equation (2).
【００１８】Ｕ1 ＝１／２・ｋＸ2 ・・・・・（１）U 1 = 1/2 · kX 2 (1)
【００１９】 Ｕ2 ＝１／２・ｋ（１／２・Ｘ）2 ＋１／２ｋ（１／２・Ｘ）2 ＝１／４・ｋ Ｘ2 ・・・・・（２）U 2 = 1/2 · k (1/2 · X) 2 + 1 / 2k (1/2 · X) 2 = 1/4 · k X 2 (2)
【００２０】このように、同じ変位量Ｘを得るときのエ
ネルギーは、図６の（ａ）のように１つのばねを用いる
よりも、図６の（ｂ）のように２つのばねを用いる方が
少なくて済むことがわかる。As described above, the energy for obtaining the same displacement amount X is obtained by using two springs as shown in FIG. 6B, rather than using one spring as shown in FIG. 6A. It can be seen that there is less.
【００２１】したがって、各可動電極６を、ばね定数ｋ
のばねとして考えると、従来例のように、可動電極６と
固定電極４とを対向させて、この両電極間にバイアス電
圧を印加し、可動電極４を距離Ｘだけ変位させるときの
バイアス電圧印加量よりも、本実施例のように、２つの
対向する可動電極６ａ，６ｂ間にバイアス電圧を印加し
て両可動電極６ａ，６ｂを距離１／２ずつ、合計Ｘだけ
変位させるときのバイアス電圧印加量の方が少なくて済
むことになる。そのため、本実施例において、従来例と
同じバイアス電圧を印加したときには、本実施例の方が
大きい静電容量変化が得られる。Therefore, each movable electrode 6 has a spring constant k.
Considering it as a spring, a bias voltage is applied when the movable electrode 6 and the fixed electrode 4 are opposed to each other and a bias voltage is applied between these electrodes to displace the movable electrode 4 by a distance X, as in the conventional example. Bias voltage when a bias voltage is applied between two facing movable electrodes 6a and 6b to displace both movable electrodes 6a and 6b by a distance X by a total of X, as in the present embodiment. It means that the applied amount is smaller. Therefore, in the present embodiment, when the same bias voltage as that in the conventional example is applied, a larger capacitance change is obtained in the present embodiment.
【００２２】また、本実施例の可変容量コンデンサは、
可動電極６ａ，６ｂのばね定数が共に等しく形成されて
おり、可変容量コンデンサに振動等の外乱が加わったと
きには、可動電極６ａ，６ｂは同様に変位することにな
り、可動電極６ａ，６ｂ間の距離は、前記外乱によって
変化せず、外乱による静電容量の変化を抑制することが
できる。Further, the variable capacitor of this embodiment is
The movable electrodes 6a and 6b are formed to have the same spring constant, and when disturbance such as vibration is applied to the variable capacitor, the movable electrodes 6a and 6b are similarly displaced, so that the movable electrodes 6a and 6b are displaced from each other. The distance does not change due to the disturbance, and the change in capacitance due to the disturbance can be suppressed.
【００２３】本実施例によれば、上記動作により、可動
電極６ａ，６ｂ間にバイアス電圧を印加したときに、両
方の可動電極６ａ，６ｂが変位することになり、従来例
と同じバイアス電圧を印加したときには、本実施例の方
が従来例よりも大きい容量変化がが得られる。そのた
め、本実施例は、同じ容量変化を得るために必要なバイ
アス電圧印加量を従来例よりも小さくすることが可能と
なり、小さなバイアス電圧で容量を可変することができ
るようになり、装置の小型化や省エネルギー化を図るこ
とができる。According to the present embodiment, by the above operation, when a bias voltage is applied between the movable electrodes 6a and 6b, both movable electrodes 6a and 6b are displaced, and the same bias voltage as in the conventional example is applied. When applied, a larger capacitance change is obtained in this embodiment than in the conventional example. Therefore, in this embodiment, the amount of applied bias voltage required to obtain the same capacitance change can be made smaller than that in the conventional example, and the capacitance can be changed with a small bias voltage, thus reducing the device size. And energy saving can be achieved.
【００２４】また、本実施例によれば、上記のように、
可変容量コンデンサに振動等の外乱が加わっても、可動
電極６ａ，６ｂ間の距離が殆ど変化せず、静電容量の変
化が得られないために、従来例の可変容量コンデンサの
ように振動等の外乱の影響を殆ど受けることはなく、常
に、印加したバイアス電圧に対応した正確な静電容量を
得ることができる。Further, according to this embodiment, as described above,
Even if a disturbance such as vibration is applied to the variable capacitor, the distance between the movable electrodes 6a and 6b hardly changes, and the capacitance cannot be changed. Is hardly affected by the external disturbance, and an accurate electrostatic capacitance corresponding to the applied bias voltage can always be obtained.
【００２５】なお、本実施例では、従来例と同じバイア
ス電圧を印加したときの電極同士の相対移動量が大きい
ために、従来よりもばね定数を大きく設定することが可
能であり、そのため、上記のように、可動電極６ａ，６
ｂのばね定数を等しく形成しなくとも、可動電極６ａ，
６ｂのばね定数を従来よりも大きく形成することによ
り、外乱による悪影響を受けにくい可変容量コンデンサ
とすることができる。In this embodiment, since the relative movement amount of the electrodes when the same bias voltage as that in the conventional example is applied is large, it is possible to set the spring constant larger than that in the conventional example. Like the movable electrodes 6a, 6
Even if the spring constants of b are not formed equal, the movable electrodes 6a,
By forming the spring constant of 6b to be larger than that of the conventional one, it is possible to obtain a variable capacitor that is less likely to be adversely affected by disturbance.
【００２６】図２には、本発明に係る可変容量コンデン
サの第２の実施例の要部構成が平面図により示されてお
り、また、図３には、図２のＡ−Ａ断面図が示されてい
る。これらの図に示すように、本実施例が上記第１の実
施例と異なる特徴的なことは、可動電極６ａ，６ｂを櫛
歯状に形成し、可動電極６ａの櫛歯13ａと可動電極６ｂ
の櫛歯13ｂとが間隙を介して互い違いになるように配設
したことである。FIG. 2 is a plan view showing the structure of the essential part of a second embodiment of the variable capacitor according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. It is shown. As shown in these drawings, the present embodiment is different from the first embodiment in that the movable electrodes 6a and 6b are formed in a comb shape, and the comb teeth 13a of the movable electrode 6a and the movable electrode 6b are formed.
That is, the comb teeth 13b are arranged alternately with a gap.
【００２７】可動電極６ａ，６ｂの各両端側には、それ
ぞれ、梁部11が形成されており、この梁部11を介して、
可動電極６ａ，６ｂがそれぞれ絶縁支持基板３に支持さ
れており、可動電極６ａの絶縁支持基板表面14からの高
さと可動電極６ｂの絶縁支持基板表面14からの高さはほ
ぼ等しく形成されている。また、本実施例では、可動電
極６ａ，６ｂ間に外部バイアス電圧を印加したときに、
可動電極６ａ，６ｂは、それぞれ、図の実線矢印および
破線矢印の方向に変位するようになっている。Beam portions 11 are formed on both ends of the movable electrodes 6a and 6b, respectively.
The movable electrodes 6a and 6b are respectively supported by the insulating support substrate 3, and the height of the movable electrode 6a from the insulating support substrate surface 14 and the height of the movable electrode 6b from the insulating support substrate surface 14 are formed substantially equal. . Further, in this embodiment, when an external bias voltage is applied between the movable electrodes 6a and 6b,
The movable electrodes 6a and 6b are adapted to be displaced in the directions of the solid line arrow and the broken line arrow, respectively.
【００２８】本実施例は以上のように構成されており、
可動電極６ａ，６ｂに、図示されていない電圧印加手段
により外部バイアス電圧を印加すると、その電圧に対応
して、可動電極６ａ，６ｂが例えば図の実線矢印の方向
に変位し、それにより、可動電極６ａの櫛歯13ａの電極
面10と可動電極６ｂの櫛歯13ｂの電極面10との対向面積
（電極面10同士が間隙を介して重ね合わされる部分の面
積）Ｓの大きさが大きくなり、それにより、可動電極６
ａ，６ｂにおける静電容量が大きくなる。このように、
実施例２においても前記印加した外部バイアス電圧に見
合った静電容量が得られることになり、上記第１の実施
例と同様の効果を奏する。This embodiment is constructed as described above,
When an external bias voltage is applied to the movable electrodes 6a, 6b by a voltage applying means (not shown), the movable electrodes 6a, 6b are displaced in the direction of, for example, the solid line arrow in the figure in response to the applied voltage, whereby the movable electrodes 6a, 6b are moved. The size of the facing area (the area where the electrode surfaces 10 are overlapped with each other with a gap) S between the electrode surface 10 of the comb teeth 13a of the electrode 6a and the electrode surface 10 of the comb teeth 13b of the movable electrode 6b becomes large. , Thereby, the movable electrode 6
The electrostatic capacitance in a and 6b becomes large. in this way,
Also in the second embodiment, the electrostatic capacity corresponding to the applied external bias voltage can be obtained, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００２９】図４には、本発明に係る可変容量コンデン
サの第３の実施例の要部構成が平面図により示されてい
る。本実施例が上記第２の実施例と異なる特徴的なこと
は、櫛歯状の可動電極６ａ，６ｂに外部バイアス電圧を
印加したときに、可動電極６ａ，６ｂが図の実線矢印お
よび破線矢印の方向に変位するように構成したことであ
り、このように構成することにより、本実施例では、可
動電極６ａ，６ｂに外部バイアス電圧を印加したとき
に、バイアス電圧に応じて、可動電極６ａの櫛歯13ａの
電極面10と可動電極６ｂの櫛歯13ｂの電極面10との間隔
が変化するようになっている。なお、本実施例では、可
動電極６ｂの櫛歯13ｂは３つ形成されており、各可動電
極６ａ，６ｂを支持する梁部11は、それぞれ１つずつ形
成されている。FIG. 4 is a plan view showing the essential structure of a third embodiment of the variable capacitor according to the present invention. This embodiment is different from the second embodiment in that, when an external bias voltage is applied to the comb-teeth-shaped movable electrodes 6a and 6b, the movable electrodes 6a and 6b show solid arrows and broken arrows. In this embodiment, when an external bias voltage is applied to the movable electrodes 6a and 6b, the movable electrode 6a is moved in accordance with the bias voltage. The distance between the electrode surface 10 of the comb tooth 13a and the electrode surface 10 of the comb tooth 13b of the movable electrode 6b is changed. In this embodiment, three comb teeth 13b of the movable electrode 6b are formed, and one beam portion 11 that supports each movable electrode 6a, 6b is formed.
【００３０】本実施例は以上のように構成されており、
可動電極６ａ，６ｂ間に外部バイアス電圧を印加する
と、その電圧に応じて、可動電極６ａ，６ｂが例えば図
の実線矢印の方向に変位し、それにより、可動電極６ａ
の電極面10と可動電極６ｂの電極面10との距離が変化
し、可動電極６ａ，６ｂにおける静電容量が変化する。
そして、それにより、前記印加した外部バイアス電圧に
見合った静電容量が得られることになり、上記第１、第
２の実施例と同様の効果を奏する。This embodiment is constructed as described above,
When an external bias voltage is applied between the movable electrodes 6a and 6b, the movable electrodes 6a and 6b are displaced according to the voltage, for example, in the direction of the solid line arrow in the figure, whereby the movable electrode 6a is moved.
The distance between the electrode surface 10 and the electrode surface 10 of the movable electrode 6b changes, and the electrostatic capacitances of the movable electrodes 6a and 6b change.
Then, as a result, an electrostatic capacity corresponding to the applied external bias voltage can be obtained, and the same effect as that of the first and second embodiments can be obtained.
【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、１対の可動電極６ａ，６ｂを設けて可変容
量コンデンサを形成したが、可動電極６を２対以上配設
して可変容量コンデンサを形成しても構わない。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various embodiments can be adopted. For example, in the above-described embodiment, the variable capacitance capacitor is formed by providing the pair of movable electrodes 6a and 6b, but the variable capacitance capacitor may be formed by disposing two or more pairs of the movable electrodes 6.
【００３２】また、上記第１の実施例では、可動電極６
ａ，６ｂを片持ち梁形状として重ね合わせて配設した
が、例えば、図５に示すように、両端支持梁形状や両端
固定梁形状にして重ね合わせ配設してもよく、各可動電
極６の配設形状は適宜設定されるものであり、また、そ
の配設間隔も適宜設定されるものである。In the first embodiment, the movable electrode 6
Although a and 6b are arranged in a cantilever shape so as to be overlapped with each other, for example, as shown in FIG. The arrangement shape is appropriately set, and the arrangement interval is also appropriately set.
【００３３】さらに、上記第２、第３の実施例のよう
に、可動電極６ａ，６ｂを櫛歯状の電極により形成する
ときに、可動電極６ａ，６ｂに形成される櫛歯13ａ，13
ｂの配設数や配設間隔等は特に限定されるものではな
く、複数の櫛歯が適宜形成されるものである。Further, when the movable electrodes 6a, 6b are formed of comb-shaped electrodes as in the second and third embodiments, the comb teeth 13a, 13 formed on the movable electrodes 6a, 6b are formed.
There are no particular restrictions on the number of b's, the arrangement interval, or the like, and a plurality of comb teeth are appropriately formed.
【００３４】さらに、上記実施例では、いずれも、可動
電極６ａのばね定数と可動電極６ｂのばね定数とが等し
く形成されていたが、可動電極６ａ，６ｂのばね定数は
必ずしも等しく形成するとは限らず、可動電極６ａのば
ね定数と可動電極６ｂのばね定数とが異なるばね定数に
形成されていてもよい。ただし、可動電極６ａ，６ｂの
ばね定数が等しく形成されていると、振動等の外乱の影
響を非常に受けにくいために、可動電極６ａ，６ｂのば
ね定数が等しく形成されている方が好ましい。Further, in each of the above embodiments, the spring constant of the movable electrode 6a and the spring constant of the movable electrode 6b are formed to be equal, but the spring constants of the movable electrodes 6a and 6b are not necessarily formed to be equal. Alternatively, the spring constant of the movable electrode 6a and the spring constant of the movable electrode 6b may be formed to have different spring constants. However, if the movable electrodes 6a and 6b are formed to have the same spring constant, the movable electrodes 6a and 6b are preferably formed to have the same spring constant, because the movable electrodes 6a and 6b are very unlikely to be affected by a disturbance such as vibration.
【００３５】さらに、上記実施例では、電極面10の表面
側に絶縁膜を形成したが、例えば、電極面10同士が接触
しないように、可動電極６ａ，６ｂに印加するバイアス
電圧を調整するようにして、絶縁膜を省略してもよい。Further, in the above embodiment, the insulating film is formed on the surface side of the electrode surface 10. However, for example, the bias voltage applied to the movable electrodes 6a and 6b is adjusted so that the electrode surfaces 10 do not contact each other. Alternatively, the insulating film may be omitted.
【００３６】さらに、上記実施例では、可動電極６ａ，
６ｂは、アルミニウムの蒸着等により形成したアルミニ
ウム電極により構成したが、可動電極６の材質や大き
さ、形状、形成方法等は特に限定されるものではなく、
適宜設定されるものである。Further, in the above embodiment, the movable electrodes 6a,
6b is composed of an aluminum electrode formed by vapor deposition of aluminum or the like, but the material, size, shape, forming method, etc. of the movable electrode 6 are not particularly limited.
It is set appropriately.
【００３７】さらに、上記実施例では、絶縁支持基板３
はシリコン基板により形成したが、絶縁支持基板３は必
ずしもシリコン基板により形成するとは限らず、シリコ
ン基板以外の別の絶縁体により形成された支持基板とし
てもよい。Further, in the above embodiment, the insulating support substrate 3 is used.
Although the insulating support substrate 3 is not necessarily formed of a silicon substrate, it may be a support substrate formed of an insulator other than the silicon substrate.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、可動電極間にバイアス
電圧を印加することにより、少なくとも一対の可動電極
を両方とも移動させ、その可動電極同士の相対位置を変
位させるために、従来のように、１つの可動電極と固定
電極間にバイアス電圧を印加して１つの可動電極を変位
させたときよりも電極同士の相対位置を大きく変位する
ことができる。そのため、同じバイアス電圧を印加した
ときには、本発明の可変容量コンデンサの方が従来例よ
りも容量変化を大きくすることが可能となる。言い換え
れば、同じ容量変化を得るために必要なバイアス電圧印
加量を小さくすることが可能となり、そのため、装置を
小型化することや省エネルギー化を図ることもできる。According to the present invention, at least a pair of movable electrodes are moved by applying a bias voltage between the movable electrodes and the relative positions of the movable electrodes are displaced. In addition, the relative position of the electrodes can be displaced more than when the bias voltage is applied between the one movable electrode and the fixed electrode to displace the one movable electrode. Therefore, when the same bias voltage is applied, the capacitance change of the variable capacitance capacitor of the present invention can be made larger than that of the conventional example. In other words, it is possible to reduce the amount of applied bias voltage required to obtain the same capacitance change, and therefore the device can be downsized and energy can be saved.
【００３９】また、本発明によれば、可変容量コンデン
サを形成する電極が少なくとも一対の可動電極であるた
めに、振動等の外乱が加わったときに、これらの可動電
極が同じ方向に変化することとなり、可動電極と固定電
極を対向配置した従来の可変容量コンデンサよりも外乱
による可動電極同士の相対位置の変化は少なくなる。そ
して、本発明では、上記のように、同じバイアス電圧印
加量に対応して得られる静電容量変化が従来の可変容量
コンデンサよりも大きいために、可動電極のばね定数を
従来よりも大きく形成することが可能となり、ばね定数
を大きくすることにより可変容量コンデンサに振動等の
外乱が加わっても、可動電極が変位しにくくなり、それ
により、振動等の外乱の影響を受けにくい可変容量コン
デンサを提供することができる。Further, according to the present invention, since the electrodes forming the variable capacitance capacitor are at least a pair of movable electrodes, these movable electrodes change in the same direction when a disturbance such as vibration is applied. Therefore, the change in the relative position of the movable electrodes due to disturbance is smaller than that in the conventional variable capacitor in which the movable electrode and the fixed electrode are arranged to face each other. Further, in the present invention, as described above, since the capacitance change obtained corresponding to the same bias voltage application amount is larger than that of the conventional variable capacitance capacitor, the spring constant of the movable electrode is formed larger than that of the conventional one. By increasing the spring constant, even if disturbance such as vibration is applied to the variable capacitor, it is difficult for the movable electrode to be displaced, thereby providing a variable capacitor that is not easily affected by disturbance such as vibration. can do.
【００４０】さらに、少なくとも一対の可動電極を、そ
のばね定数が等しく形成した本発明によれば、可変容量
コンデンサに振動等の外乱が加わったときに、前記一対
の可動電極が同様に変位することになり、可動電極間の
距離は外乱によって変化せず、外乱による静電容量の変
化を抑制することができる。Further, according to the present invention in which at least a pair of movable electrodes are formed to have the same spring constant, the pair of movable electrodes are similarly displaced when a disturbance such as vibration is applied to the variable capacitor. Therefore, the distance between the movable electrodes does not change due to the disturbance, and the change in the capacitance due to the disturbance can be suppressed.
【図１】本発明に係る可変容量コンデンサの第１の実施
例の要部断面構成図である。FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of main parts of a first embodiment of a variable capacitor according to the present invention.
【図２】本発明に係る可変容量コンデンサの第２の実施
例の要部平面構成図である。FIG. 2 is a main-part plan configuration diagram of a second embodiment of the variable capacitor according to the present invention.
【図３】図２の可変容量コンデンサのＡ−Ａ断面図であ
る。3 is a cross-sectional view taken along the line AA of the variable capacitor of FIG.
【図４】本発明に係る可変容量コンデンサの第３の実施
例の要部平面構成図である。FIG. 4 is a plan view of a main part of a third embodiment of the variable capacitor according to the present invention.
【図５】本発明に係る可変容量コンデンサの他の実施例
の要部断面構成図である。FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of another embodiment of the variable capacitor according to the present invention.
【図６】１つのばねをＸ変位させるときと２つのばねを
１／２Ｘずつ変位させたときのエネルギーの求め方の説
明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of how to obtain energy when one spring is displaced by X and when two springs are displaced by 1 / 2X.
【図７】従来の可変容量コンデンサの一例を示す断面説
明図である。FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view showing an example of a conventional variable capacitor.
３ 絶縁支持基板 ４ 固定電極 ６，６ａ，６ｂ 可動電極 ９ 絶縁部 10 電極面 3 Insulating support substrate 4 Fixed electrode 6, 6a, 6b Movable electrode 9 Insulating part 10 Electrode surface
Claims (2)
て前記対向する電極を相対的に移動させ、静電容量を可
変調整する可変容量コンデンサにおいて、絶縁支持基板
に支持されて少なくとも一対の可動電極が電極面同士を
間隙を介して対向させて配設されていることを特徴とす
る可変容量コンデンサ。1. A variable capacitance capacitor that variably adjusts electrostatic capacitance by relatively moving the opposing electrodes according to the magnitude of the voltage applied to the opposing electrodes, and at least a pair of capacitors supported by an insulating support substrate. A variable capacitance capacitor in which movable electrodes are arranged with their electrode surfaces facing each other with a gap therebetween.
定数が等しく形成されたことを特徴とする請求項１記載
の可変容量コンデンサ。2. The variable capacitor according to claim 1, wherein at least a pair of movable electrodes are formed to have the same spring constant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6337265A JPH08181038A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Variable capacitance capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6337265A JPH08181038A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Variable capacitance capacitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181038A true JPH08181038A (en) | 1996-07-12 |
Family
ID=18306995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6337265A Pending JPH08181038A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Variable capacitance capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181038A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1398804A2 (en) * | 2002-07-30 | 2004-03-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Variable capacitor and method for manufacturing same |
| JP2006210843A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Fujitsu Ltd | Variable capacitor and manufacturing method thereof |
| JP2008199049A (en) * | 2008-04-01 | 2008-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Variable capacitance device |
| US7466145B2 (en) | 2005-10-12 | 2008-12-16 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Voltage measuring apparatus and power measuring apparatus |
| US7834645B2 (en) | 2005-12-20 | 2010-11-16 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Variable capacitance circuit, voltage measuring apparatus, and power measuring apparatus |
| JP2013519230A (en) * | 2010-02-03 | 2013-05-23 | ハリス コーポレイション | Varactor based on high precision MEMS |
| WO2013168191A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | パイオニア株式会社 | Electrostatic actuator and variable-capacity device |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6337265A patent/JPH08181038A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1398804A2 (en) * | 2002-07-30 | 2004-03-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Variable capacitor and method for manufacturing same |
| EP1398804A3 (en) * | 2002-07-30 | 2007-12-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Variable capacitor and method for manufacturing same |
| JP2006210843A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Fujitsu Ltd | Variable capacitor and manufacturing method thereof |
| US7307827B2 (en) * | 2005-01-31 | 2007-12-11 | Fujitsu Limited | Variable capacitor and method of manufacturing variable capacitor |
| US7466145B2 (en) | 2005-10-12 | 2008-12-16 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Voltage measuring apparatus and power measuring apparatus |
| US7834645B2 (en) | 2005-12-20 | 2010-11-16 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Variable capacitance circuit, voltage measuring apparatus, and power measuring apparatus |
| JP2008199049A (en) * | 2008-04-01 | 2008-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Variable capacitance device |
| JP4645673B2 (en) * | 2008-04-01 | 2011-03-09 | パナソニック株式会社 | Variable capacitance element |
| JP2013519230A (en) * | 2010-02-03 | 2013-05-23 | ハリス コーポレイション | Varactor based on high precision MEMS |
| WO2013168191A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | パイオニア株式会社 | Electrostatic actuator and variable-capacity device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0725408B1 (en) | Variable capacitor | |
| CA2183477C (en) | Variable capacitor | |
| JP4000936B2 (en) | Detection apparatus having a capacitive mechanical quantity sensor | |
| JP4011617B2 (en) | Tunable micromechanical resonator based on capacitance | |
| US6507138B1 (en) | Very compact, high-stability electrostatic actuator featuring contact-free self-limiting displacement | |
| US7466060B2 (en) | Piezoelectric driving type MEMS apparatus | |
| JP3351180B2 (en) | Variable capacitance capacitor | |
| JP2003166999A (en) | Semiconductor dynamical quantity sensor | |
| JP5543105B2 (en) | Device with optimized capacitive volume | |
| US20050132805A1 (en) | Capacitance accelerometer having compensation electrode | |
| JP4134853B2 (en) | Capacitive mechanical sensor device | |
| JP6338070B2 (en) | Vibration power generation device | |
| US6856219B2 (en) | Electrostatic actuator | |
| JPH05219760A (en) | Electrostatic actuator | |
| WO2024149027A1 (en) | Mems inertial sensor, detection method, and electronic device | |
| JPH08181038A (en) | Variable capacitance capacitor | |
| WO2008133754A2 (en) | Serrated mems resonators | |
| JP5352865B2 (en) | Acceleration sensor | |
| JPH08213282A (en) | Variable capacitance capacitor | |
| JPH1114658A (en) | Electrical capacitance acceleration sensor | |
| CN113316891A (en) | Vibration power generation element and method for manufacturing vibration power generation element | |
| JPH09199376A (en) | Variable-capacitance capacitor | |
| JP3389769B2 (en) | Variable capacitance capacitor | |
| US11677337B2 (en) | Comb drive for microelectromechanical system | |
| JP3389607B2 (en) | How to change the capacitance of a variable capacitor |