JPH1079324A - Capacitance-variable-element - Google Patents

Capacitance-variable-element

Info

Publication number
JPH1079324A
JPH1079324A JP25384596A JP25384596A JPH1079324A JP H1079324 A JPH1079324 A JP H1079324A JP 25384596 A JP25384596 A JP 25384596A JP 25384596 A JP25384596 A JP 25384596A JP H1079324 A JPH1079324 A JP H1079324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
cantilever
detection
drive
end side
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
Application number
JP25384596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Takeuchi
雅樹 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP25384596A priority Critical patent/JPH1079324A/en
Publication of JPH1079324A publication Critical patent/JPH1079324A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/16Capacitors 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
    • H01G5/18Capacitors 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitance-variable-element which can be downsized and can vary electrostatic capacity at a low voltage. SOLUTION: A fixed electrode 3 is formed on a support substrate 2, and a cantilever 5 is formed over the fixed electrode 3 via a gap oppositely to the fixed electrode 3. A movable electrode 4 is formed on a face opposite to the fixed electrode of the cantilever 5. The movable electrode 4 and the cantilever 5 reduce in width D as coming from a supporting end toward a tip. By applying voltage between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4, Coulomb force is developed between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4, whereby the cantilever 5 is elastically displaced and the electrostatic capacibty between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 varies.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量を可変す
ることが可能な容量可変素子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 capacitance element capable of changing a capacitance.

【0002】[0002]

【従来の技術】容量可変素子は、例えば、互いに空隙を
介して対向する2個の電極を有して構成され、これら電
極間の間隔や、それら電極が対向している部分の面積を
予め定めた手法により可変することで、電極間の静電容
量を可変することが可能なものである。
2. Description of the Related Art A variable-capacitance element is constituted, for example, by having two electrodes facing each other with a gap therebetween, and the distance between these electrodes and the area of a portion where these electrodes face each other are determined in advance. It is possible to vary the capacitance between the electrodes by varying the capacitance by the above method.

【0003】このような容量可変素子は、可変容量コン
デンサとして発振回路や変調回路等に組み込まれ、所望
の回路出力が得られるようにその可変容量コンデンサの
静電容量を可変設定して使用される。または、容量可変
素子の静電容量が小さくなると高周波の電流は容量可変
素子を介して流れることが非常に困難となり、反対に、
静電容量が大きくなると高周波の電流は流れ易くなると
いう容量可変素子の特性を利用し、容量可変素子は高周
波で回路駆動を行う高周波回路にスイッチ素子として組
み込まれ、静電容量を大きくすることにより容量可変素
子をスイッチオン状態にし、静電容量を小さくすること
により容量可変素子をスイッチオフ状態にするというよ
うに、スイッチ素子として使用される。
Such a variable capacitance element is incorporated as a variable capacitance capacitor in an oscillation circuit, a modulation circuit, or the like, and is used by variably setting the capacitance of the variable capacitance capacitor so as to obtain a desired circuit output. . Or, if the capacitance of the variable capacitance element becomes small, it becomes very difficult for high-frequency current to flow through the variable capacitance element, and conversely,
Utilizing the characteristic of a variable capacitance element that makes it easier for high-frequency current to flow when the capacitance increases, the variable capacitance element is incorporated as a switch element in a high-frequency circuit that drives the circuit at high frequency, and by increasing the capacitance It is used as a switching element such that the variable capacitance element is switched on and the capacitance variable element is switched off by reducing the capacitance.

【0004】容量可変素子としては、バリコンや、図10
に示すような素子(特開平5−74655号公報参照)
が知られている。バリコンは、周知のように、モーター
等の回動機構を有し、この回動機構によって互いに対向
する電極の対向面積を可変し、その電極間の静電容量を
可変するものである。
[0004] As the variable capacitance element, a variable condenser, FIG.
(See JP-A-5-74655)
It has been known. As is well known, a variable condenser has a rotating mechanism such as a motor, and varies the facing area of electrodes facing each other by this rotating mechanism, thereby varying the capacitance between the electrodes.

【0005】また、図10に示す素子は、基板20の凹部底
面22に形成された固定電極23と、凹部21の開口部に掛け
渡して上記固定電極23に対向する可動電極24とを有し、
上記固定電極23と可動電極24に接続された電圧印加手段
25から固定電極23と可動電極24間に電圧を印加すること
によって、固定電極23と可動電極24間にクーロン力を作
用させ、同図の鎖線に示すように、可動電極24を撓み変
動させ固定電極23と可動電極24間の間隔を可変して固定
電極23と可動電極24間の静電容量を可変するものであ
る。
The device shown in FIG. 10 has a fixed electrode 23 formed on the bottom surface 22 of the concave portion of the substrate 20 and a movable electrode 24 which bridges the opening of the concave portion 21 and faces the fixed electrode 23. ,
Voltage applying means connected to the fixed electrode 23 and the movable electrode 24
By applying a voltage between the fixed electrode 23 and the movable electrode 24 from 25, a Coulomb force acts between the fixed electrode 23 and the movable electrode 24, and the movable electrode 24 bends and fluctuates as shown by a chain line in FIG. The capacitance between the fixed electrode 23 and the movable electrode 24 is varied by changing the distance between the electrode 23 and the movable electrode 24.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記バ
リコンは、構造が複雑であるし、静電容量を可変するの
に必要不可欠な回動機構は小型化が困難であることか
ら、バリコンの小型化を図るのが難しいという問題があ
る。また、図10に示す素子の可動電極24は両端が固定さ
れているので、可動電極24の中央部分を撓み変動させる
ためには高電圧を必要とするという問題がある。
However, the variable condenser has a complicated structure, and it is difficult to reduce the size of a rotating mechanism which is indispensable for changing the capacitance. There is a problem that it is difficult to achieve. In addition, since both ends of the movable electrode 24 of the element shown in FIG. 10 are fixed, there is a problem that a high voltage is required to bend and change the central portion of the movable electrode 24.

【0007】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、簡単な構造で小型化が可能
であり、低電圧で静電容量を可変することができ、しか
も、精度良く、可変容量コンデンサやスイッチ素子とし
て機能することが可能な容量可変素子を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object the purpose of being able to reduce the size with a simple structure, to be able to change the capacitance at a low voltage, and to have a high accuracy. It is an object to provide a variable capacitance element which can function as a variable capacitance capacitor or a switching element.

【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
にこの発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
るための手段としている。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present invention has the following structure to solve the above problems.

【0009】すなわち、第1の発明は、支持基板と、該
支持基板に固定形成される固定電極と、上記支持基板に
片持ち梁形状で支持され上記固定電極に空隙を介して対
向配設される片持ち梁と、この片持ち梁の固定電極対向
面に固定電極に対向して形成される可動電極とを有し、
上記片持ち梁は、先端側の幅が支持端側の幅よりも狭く
なっている構成をもって前記課題を解決する手段として
いる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a support substrate, a fixed electrode fixedly formed on the support substrate, and a cantilever-shaped support supported by the support substrate and disposed opposite to the fixed electrode via a gap. Having a movable electrode formed on the fixed electrode facing surface of the cantilever so as to face the fixed electrode,
The above-mentioned cantilever has a configuration in which the width on the tip side is narrower than the width on the support end side, and is a means for solving the above-mentioned problem.

【0010】第2の発明は、上記第1の発明を構成する
固定電極は第1と第2の固定電極に分離分割され、これ
ら第1と第2の固定電極は片持ち梁の支持端側から先端
側に向かう方向に間隙を介して支持基板に配列され、片
持ち梁の支持端側の固定電極は片持ち梁を撓み変動させ
るための駆動電極を成し、他方側の固定電極は可動電極
との間の静電容量を検出するための検出電極を成してい
る構成をもって前記課題を解決する手段としている。
According to a second aspect of the present invention, the fixed electrode constituting the first aspect of the present invention is separated and divided into first and second fixed electrodes, and the first and second fixed electrodes are provided on the support end side of the cantilever. The fixed electrode on the support end side of the cantilever forms a drive electrode for bending and changing the cantilever, and the fixed electrode on the other side is movable. Means for solving the above-mentioned problem are constituted by forming a detection electrode for detecting a capacitance between the electrode and the electrode.

【0011】第3の発明は、上記第1又は第2の発明を
構成する可動電極は第1と第2の可動電極に分離分割さ
れ、これら第1と第2の可動電極は片持ち梁の支持端側
から先端側に向かう方向に間隙を介して片持ち梁の固定
電極対向面に配列され、片持ち梁の支持端側の可動電極
は片持ち梁を撓み変動させるための駆動用の基準電極を
成し、他方側の可動電極は固定電極との間の静電容量を
検出するための検出用の基準電極を成している構成をも
って前記課題を解決する手段としている。
According to a third aspect of the present invention, the movable electrode constituting the first or second aspect is separated and divided into first and second movable electrodes, and the first and second movable electrodes are of a cantilever type. The movable electrode on the support end side of the cantilever is arranged on the surface facing the fixed electrode with a gap in the direction from the support end side to the tip side, and the movable electrode on the support end side of the cantilever flexures and changes the cantilever. An electrode is formed, and the movable electrode on the other side is configured as a detection reference electrode for detecting the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode.

【0012】第4の発明は、上記第1又は第2又は第3
の発明を構成する片持ち梁は支持端側から先端側に向か
うに従って梁の幅が連続的又は段階的に狭くなっている
構成をもって前記課題を解決する手段としている。
A fourth invention is directed to the first, second, or third aspect.
The cantilever beam according to the present invention has a configuration in which the width of the beam is reduced continuously or stepwise from the support end side to the distal end side as means for solving the above problem.

【0013】第5の発明は、支持基板と、該支持基板に
固定形成される駆動電極と、この駆動電極と間隙を介し
て支持基板に配列形成される検出電極と、上記駆動電極
と検出電極の配列方向に駆動電極側を支持端側にして伸
長形成され上記駆動電極と検出電極に空隙を介して対向
配設される片持ち梁とを有し、上記片持ち梁は、上記駆
動電極に対向し先端側の幅が支持端側の幅よりも狭くな
っている幅変形梁部と、この幅変形梁部の先端側に連設
され前記検出電極に対向する検出部とにより形成され、
上記検出部は上記幅変形梁部の先端側に形成され、上記
幅変形梁部の駆動電極対向面には片持ち梁を撓み変動さ
せるための駆動用の基準電極が設けられ、上記検出部の
検出電極対向面には検出電極との間の静電容量を検出す
るための検出用の基準電極が設けられており、上記駆動
用と検出用の基準電極は間隙を介して分離形成されてい
る構成をもって前記課題を解決する手段としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a support substrate, a drive electrode fixedly formed on the support substrate, detection electrodes arrayed and formed on the support substrate via a gap between the drive electrode, and the drive electrode and the detection electrode. The drive electrode and the detection electrode are extended and formed with the drive electrode side in the arrangement direction in the arrangement direction, and the drive electrode and the detection electrode have a cantilever that is disposed opposite to each other with a gap therebetween. A width-deformed beam portion that is opposed to and has a width on the distal end side smaller than the width on the support end side, and is formed by a detection portion that is provided at the distal end side of the width-deformed beam portion and faces the detection electrode,
The detection unit is formed on the tip side of the width-deformed beam, and a drive reference electrode for bending and changing the cantilever is provided on the drive electrode facing surface of the width-deformed beam. A detection reference electrode for detecting the capacitance between the detection electrode and the detection electrode is provided on the detection electrode facing surface, and the drive reference electrode and the detection reference electrode are separately formed via a gap. The configuration is a means for solving the above problem.

【0014】第6の発明は、上記第5の発明を構成する
片持ち梁の幅変形梁部は支持端側から先端側に向かうに
従って梁の幅が連続的又は段階的に狭くなっている構成
をもって前記課題を解決する手段としている。
According to a sixth aspect, in the fifth aspect, the width of the cantilever beam is reduced continuously or stepwise from the support end toward the distal end. Is a means for solving the above problem.

【0015】第7の発明は、上記第1〜第6の発明のう
ちの1つの発明を構成する1個以上の電極の表面上に電
極を保護する保護膜が形成されている構成をもって前記
課題を解決する手段としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising the above-described one of the first to sixth aspects, wherein a protective film for protecting the electrodes is formed on a surface of at least one of the electrodes. Is a means to solve.

【0016】上記構成の本発明において、例えば、固定
電極と可動電極間に電圧を印加すると、固定電極と可動
電極の間にクーロン力が作用し、このクーロン力によっ
て片持ち梁が撓み変形して固定電極と可動電極の間隔が
可変し、固定電極と可動電極の間の静電容量が可変す
る。
In the present invention having the above structure, for example, when a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, a Coulomb force acts between the fixed electrode and the movable electrode, and the coulomb force causes the cantilever to bend and deform. The distance between the fixed electrode and the movable electrode changes, and the capacitance between the fixed electrode and the movable electrode changes.

【0017】上記可動電極は片持ち梁に形成されている
ので、可動電極が両持ち梁に形成されている場合と比べ
て、小さなクーロン力、つまり、低電圧で、片持ち梁を
大きく撓み変動させることが可能である。しかも、片持
ち梁は支持端側よりも先端側の梁の幅が狭くなっている
ので、固定電極側から受ける梁先端側の撓み方向の力も
小さくなり、これにより、片持ち梁の先端側が過剰に撓
んで支持基板に接してしまい、容量素子(コンデンサ)
として機能することができないという虞れを回避する。
Since the movable electrode is formed in a cantilever beam, the cantilever is largely bent and fluctuated with a small Coulomb force, that is, a low voltage, as compared with a case where the movable electrode is formed in a cantilever beam. It is possible to do. In addition, since the width of the beam at the tip end of the cantilever is narrower than that at the support end, the force in the bending direction on the beam tip side received from the fixed electrode side is also small, and as a result, the tip side of the cantilever becomes excessive. Deflected into contact with the support substrate, resulting in a capacitive element (capacitor)
This avoids the possibility that the function cannot be performed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態例
を図面に基づき説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1の(a)には第1の実施の形態例の容
量可変素子を示す斜視図が、図1の(b)には図1の
(a)に示す容量可変素子のX−X断面図がそれぞれ示
されている。この実施の形態例の容量可変素子は、前述
したような可変容量コンデンサやスイッチ素子として機
能することが可能なもので、支持基板2と、固定電極3
と、可動電極4と、片持ち梁5とを有して構成されてい
る。
FIG. 1A is a perspective view showing the variable capacitance element according to the first embodiment, and FIG. 1B is a perspective view showing the X-axis of the variable capacitance element shown in FIG. X sectional views are respectively shown. The variable capacitance element according to this embodiment can function as a variable capacitance capacitor or a switching element as described above.
, A movable electrode 4, and a cantilever 5.

【0020】図1の(a)と(b)に示すように、支持
基板2の上面に固定電極3が固定形成され、この固定電
極3の上側には該固定電極3に空隙11を介して対向する
片持ち梁5が支持基板2に支持されて設けられており、
この片持ち梁5の下面(固定電極対向面)には上記固定
電極3に対向する可動電極4が形成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a fixed electrode 3 is fixedly formed on the upper surface of a support substrate 2, and the fixed electrode 3 is provided above the fixed electrode 3 with a gap 11 therebetween. An opposing cantilever 5 is provided supported by the support substrate 2,
A movable electrode 4 facing the fixed electrode 3 is formed on a lower surface (a fixed electrode facing surface) of the cantilever 5.

【0021】上記片持ち梁5は、図1の(a)に示すよ
うに、支持端側から先端側に向かうに従って梁の幅Dが
連続的に狭くなっている。この片持ち梁5の形状と同様
に、可動電極4も片持ち梁5の支持端側から先端側に向
かうに従って幅が狭くなっている。
As shown in FIG. 1A, the beam width D of the cantilever 5 continuously decreases from the support end to the tip. Similarly to the shape of the cantilever 5, the movable electrode 4 also becomes narrower in width from the support end side of the cantilever 5 to the distal end side.

【0022】また、支持基板2の上面には、前記固定電
極3に連接されて片持ち梁5の先端側の外へ引き出し形
成された固定側引き出し電極7と、可動電極4に連接さ
れて片持ち梁5の支持端側の外へ引き出し形成された可
動側引き出し電極8とが形成されている。
On the upper surface of the support substrate 2, a fixed extraction electrode 7 connected to the fixed electrode 3 and formed outside the tip end of the cantilever 5, and a single extraction electrode 7 connected to the movable electrode 4. A movable extraction electrode 8 is formed so as to be drawn out of the support end side of the holding beam 5.

【0023】上記固定側引き出し電極7と可動側引き出
し電極8には固定電極3と可動電極4間に電圧を印加し
てクーロン力を作用させるための駆動電圧信号を外部か
ら導く入側のリード導体(図示せず)がそれぞれ接続さ
れると共に、固定電極3と可動電極4間の静電容量に対
応する検出電圧信号を外部へ導く出側のリード導体(図
示せず)がそれぞれ接続されて、図1に示す容量可変素
子は予め定められた回路に組み込まれ、可変容量コンデ
ンサ又はスイッチ素子として機能する。
The input-side lead conductor for externally introducing a drive voltage signal for applying a voltage between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 to apply a Coulomb force to the fixed-side lead electrode 7 and the movable-side lead electrode 8. (Not shown) are connected to each other, and an outgoing lead conductor (not shown) for guiding a detection voltage signal corresponding to the capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 to the outside is connected to each other. The variable capacitance element shown in FIG. 1 is incorporated in a predetermined circuit and functions as a variable capacitance capacitor or a switching element.

【0024】なお、支持基板2は、ガラスやセラミック
ス等の絶縁基板や、被覆膜(例えば、珪素酸化膜、珪素
窒化膜、樹脂膜等)で被覆された珪素、ヒ化ガリウム、
ゲルマニウム等の半導体基板や、被覆膜で被覆された金
属基板等により形成され、上記固定電極3と可動電極4
と固定側引き出し電極7と可動側引き出し電極8は、ア
ルミニウム、金、チタン、クロム、銀、銅、パラジウ
ム、白金、ニッケル、ニクロム等の金属や、ボロン、砒
素、リン、アンチモン等の不純物をドーピングした珪素
等の半導体により形成され、片持ち梁5は、珪素酸化
物、珪素窒化物、珪素等により形成されている。
The support substrate 2 is made of an insulating substrate such as glass or ceramics, or silicon or gallium arsenide coated with a coating film (eg, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a resin film, etc.).
The fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are formed of a semiconductor substrate such as germanium or a metal substrate covered with a coating film.
The fixed-side extraction electrode 7 and the movable-side extraction electrode 8 are doped with a metal such as aluminum, gold, titanium, chromium, silver, copper, palladium, platinum, nickel, or nichrome, or an impurity such as boron, arsenic, phosphorus, or antimony. The cantilever 5 is formed of silicon oxide, silicon nitride, silicon, or the like.

【0025】この実施の形態例の容量可変素子は上記の
ように構成されており、例えば、可変容量コンデンサと
して発振回路や変調回路等の回路に組み込まれた場合に
は、固定電極3と可動電極4間の静電容量が上記組み込
んだ回路に適合する予め定められた静電容量となるよう
に駆動電圧信号を前記入側のリード導体を介して固定電
極3と可動電極4に印加し、固定電極3と可動電極4間
にクーロン力を作用させ、このクーロン力によって片持
ち梁5を撓み変動させて固定電極3と可動電極4間の間
隔を変動させ、固定電極3と可動電極4間の静電容量を
上記回路に適合する静電容量に可変設定し、この静電容
量に対応した検出電圧信号が前記出側のリード導体を介
して出力される。
The variable capacitance element of this embodiment is configured as described above. For example, when the variable capacitance element is incorporated in a circuit such as an oscillation circuit or a modulation circuit as a variable capacitance capacitor, the fixed electrode 3 and the movable electrode A drive voltage signal is applied to the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 via the input-side lead conductor so that the capacitance between the fixed electrodes 3 and 4 becomes a predetermined capacitance suitable for the above-described circuit. A Coulomb force is applied between the electrode 3 and the movable electrode 4, and the cantilever 5 is flexed and changed by the Coulomb force to change an interval between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4. The capacitance is variably set to a capacitance suitable for the above circuit, and a detection voltage signal corresponding to the capacitance is output via the lead conductor on the output side.

【0026】また、スイッチ素子として高周波回路等に
組み込まれた場合には、予め定まるスイッチオンの静電
容量以上の静電容量となるように駆動電圧信号を前記入
側のリード導体を介して固定電極3と可動電極4に印加
し固定電極3と可動電極4間の静電容量を上記スイッチ
オンの静電容量以上にすることにより、容量可変素子は
スイッチオン状態となって静電容量に対応する検出電圧
信号(電流)が前記出側のリード導体を介して外部へ流
れ出るようになり、それ以外のときには容量可変素子は
スイッチオフ状態となり、検出電圧信号は出力されな
い。このように、前記構成の容量可変素子はスイッチ素
子として使用される。
When the switching element is incorporated in a high-frequency circuit or the like, the driving voltage signal is fixed via the input-side lead conductor so as to have a capacitance greater than a predetermined switch-on capacitance. By applying the capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 to the electrode 3 and the movable electrode 4 so as to be equal to or larger than the above-mentioned switch-on capacitance, the variable-capacitance element is switched on to correspond to the capacitance The detected voltage signal (current) flows to the outside via the lead conductor on the outgoing side. At other times, the variable capacitance element is switched off and no detected voltage signal is output. As described above, the variable capacitance element having the above configuration is used as a switch element.

【0027】上記のように、固定電極3は、可動電極4
との間にクーロン力を作用させて片持ち梁5を撓み変動
させるための駆動電極の機能と、可動電極4との間の静
電容量を検出するための検出電極の機能とを兼用し、ま
た、可動電極4は、固定電極3との間にクーロン力を作
用させて片持ち梁を撓み変動させるための駆動用の基準
電極の機能と、固定電極3との間の静電容量を検出する
ための検出用の基準電極の機能とを兼用している。
As described above, the fixed electrode 3 is
And a function of a drive electrode for causing the cantilever 5 to bend and fluctuate by applying a Coulomb force between the two, and a function of a detection electrode for detecting a capacitance between the movable electrode 4 and Further, the movable electrode 4 detects a function of a reference electrode for driving to bend and fluctuate the cantilever by applying Coulomb force between the movable electrode 4 and the fixed electrode 3, and detects a capacitance between the movable electrode 4 and the fixed electrode 3. And also functions as a reference electrode for detection.

【0028】以下に、上記構成の容量可変素子の製造方
法の一例を図2に基づき簡単に説明する。まず、支持基
板2の上面全面に、蒸着やスパッタやCVDや印刷等の
成膜技術を用いて、電極材料の膜を形成し、その膜の上
面に固定電極3と固定側引き出し電極7を形成するため
のレジストパターンをフォトリソグラフィ等により形成
する。その後、上記レジストパターンが形成されている
部分以外の上記電極材料の膜をエッチング等により除去
する。そして、上記レジストパターンを除去して、図2
の(a)に示すように、支持基板2の上面に固定電極3
と該固定電極3に連接した固定側引き出し電極7を形成
する。
Hereinafter, an example of a method of manufacturing the variable capacitance element having the above configuration will be briefly described with reference to FIG. First, a film of an electrode material is formed on the entire upper surface of the support substrate 2 by using a film forming technique such as evaporation, sputtering, CVD, or printing, and the fixed electrode 3 and the fixed-side extraction electrode 7 are formed on the upper surface of the film. Is formed by photolithography or the like. Thereafter, the film of the electrode material other than the portion where the resist pattern is formed is removed by etching or the like. Then, the resist pattern is removed, and FIG.
As shown in (a) of FIG.
Then, the fixed-side extraction electrode 7 connected to the fixed electrode 3 is formed.

【0029】次に、図2の(b)に示すように、上記固
定電極3の上面に該固定電極3を覆う犠牲層(例えば、
珪素酸化物、リンガラス、ZnO)10を蒸着やスパッタ
やCVD等により形成する。そして、図2の(c)に示
すように、固定電極3の対向領域の位置となるように犠
牲層10の上面に可動電極4を、また、支持基板2の上面
に可動電極4から右側領域へ引き出して可動側引き出し
電極8をそれぞれ蒸着やスパッタやCVD等を用いて形
成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a sacrificial layer (for example,
Silicon oxide, phosphorus glass, ZnO) 10 is formed by vapor deposition, sputtering, CVD, or the like. Then, as shown in FIG. 2C, the movable electrode 4 is provided on the upper surface of the sacrifice layer 10 so as to be located at the position facing the fixed electrode 3, and the movable electrode 4 is provided on the upper surface of the support substrate 2. The movable side lead-out electrodes 8 are formed by vapor deposition, sputtering, CVD or the like.

【0030】然る後、蒸着やスパッタやCVD等によ
り、可動電極4と可動側引き出し電極8の上側に片持ち
梁5を形成する材料の膜を形成し、その上側に片持ち梁
5の形成位置を規定するレジストパターンをフォトリソ
グラフィ等により形成する。そして、レジストパターン
以外の部分の上記片持ち梁5の材料膜をエッチング除去
し、その後、上記レジストパターンを除去して、図2の
(d)に示すように、片持ち梁5を形成する。
Thereafter, a film of a material for forming the cantilever 5 is formed on the movable electrode 4 and the movable side extraction electrode 8 by vapor deposition, sputtering, CVD, or the like, and the cantilever 5 is formed on the film. A resist pattern defining a position is formed by photolithography or the like. Then, the material film of the cantilever 5 other than the resist pattern is removed by etching, and thereafter, the resist pattern is removed to form the cantilever 5 as shown in FIG.

【0031】最後に、前記犠牲層10をエッチング除去
し、図2の(e)に示すように、固定電極3と可動電極
4の間に空隙11を形成して容量可変素子が完成する。
Finally, the sacrificial layer 10 is removed by etching, and as shown in FIG. 2E, a gap 11 is formed between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 to complete the variable capacitance element.

【0032】この実施の形態例によれば、可動電極4は
片持ち梁5に形成されているので、両持ち梁に形成され
ている場合と比べて、固定電極3と可動電極4間に小さ
なクーロン力を作用させるだけで、つまり、低電圧で片
持ち梁5を撓み変動させることが可能である。このこと
から、低電圧で固定電極3と可動電極4間の間隔を可変
することができ、固定電極3と可動電極4間の静電容量
を可変することができる。
According to this embodiment, since the movable electrode 4 is formed on the cantilever 5, a smaller distance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 than in the case where the movable electrode 4 is formed on the double-supported beam. It is possible to flex and fluctuate the cantilever 5 only by applying Coulomb force, that is, at a low voltage. Therefore, the distance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 can be changed at a low voltage, and the capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 can be changed.

【0033】また、この実施の形態例の容量可変素子は
構造が簡単であることから、小型化を図ることが容易で
ある。さらに、その製造工程は簡単であるので、製造コ
ストを抑えることが可能である。
Further, since the variable capacitance element of this embodiment has a simple structure, it is easy to reduce the size. Further, since the manufacturing process is simple, the manufacturing cost can be reduced.

【0034】ところで、図8に示すように、可動電極4
と片持ち梁5を支持端側から先端側にかけて等幅状態で
形成すると、固定電極3と可動電極4に駆動電圧信号を
印加したときに、片持ち梁5の先端側が支持基板2側に
過剰に撓む。
By the way, as shown in FIG.
When the drive voltage signal is applied to the fixed electrode 3 and the movable electrode 4, when the drive voltage signal is applied to the fixed electrode 3 and the movable electrode 4, the tip of the cantilever 5 becomes excessively close to the support substrate 2. To bend.

【0035】それというのは、固定電極3と可動電極4
間に電圧を印加したときに、片持ち梁5の支持端側に発
生するクーロン力によって、片持ち梁5の支持端側が支
持基板2側に変動し、この片持ち梁5の支持端側の変動
に伴って片持ち梁5の先端側が必然的に撓み変動し、支
持基板2と片持ち梁5間の間隔(固定電極3と可動電極
4間の間隔)は片持ち梁5の支持端側よりも先端側が狭
くなる。片持ち梁5の先端側にも支持基板2側に引き寄
せるクーロン力が次式(1)に従った大きさFで作用す
るので、片持ち梁5の先端側がさらに撓み変動すること
になる。
That is, the fixed electrode 3 and the movable electrode 4
Due to the Coulomb force generated on the support end side of the cantilever 5 when a voltage is applied therebetween, the support end side of the cantilever 5 changes to the support substrate 2 side, and the support end side of the cantilever 5 The tip side of the cantilever 5 inevitably bends and fluctuates with the fluctuation, and the interval between the support substrate 2 and the cantilever 5 (the interval between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4) is the supporting end side of the cantilever 5. The tip side becomes narrower than that. The Coulomb force attracting the cantilever 5 toward the support substrate 2 also acts on the tip side of the cantilever 5 with the magnitude F according to the following equation (1), so that the tip side of the cantilever 5 further flexes and fluctuates.

【0036】 F=−q・(Vd /d)・S・・・・・(1)F = −q · (V d / d) · S (1)

【0037】ただし、上記式(1)に示すqは予め定め
られた単位電極面積当たりの電荷量を表し、Vd は電極
間に印加される電圧を表し、dは電極間の間隔を表し、
Sは電極対向面積を表している。
Here, q in the above equation (1) represents a predetermined amount of electric charge per unit electrode area, V d represents a voltage applied between the electrodes, d represents a distance between the electrodes,
S represents an electrode facing area.

【0038】図8に示すような等幅の片持ち梁5(可動
電極4)においては、上式(1)に示すq,Vd ,Sは
支持端側と先端側で等しい状態にあり、dは支持端側よ
りも先端側が狭いので、支持基板2と片持ち梁5間(固
定電極3と可動電極4間)のクーロン力の大きさFは、
上式(1)から分かるように、片持ち梁5の支持端側よ
りも先端側の方が格段に大きくなって、片持ち梁5の先
端側は過剰に撓み変動することになる。
In the cantilever 5 (movable electrode 4) having the same width as shown in FIG. 8, q, V d , and S shown in the above equation (1) are equal on the supporting end side and the tip end side. Since d is smaller on the tip side than on the support end side, the magnitude F of the Coulomb force between the support substrate 2 and the cantilever 5 (between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4) is
As can be seen from the above equation (1), the front end side of the cantilever 5 is much larger than the support end side, and the front end side of the cantilever 5 is excessively bent and fluctuates.

【0039】このため、例えば、固定電極3と可動電極
4に駆動電圧信号を印加して片持ち梁5の支持端側を僅
かに支持基板2側に撓み変動させただけで片持ち梁5の
先端側が過剰に撓んで片持ち梁5の先端側(可動電極4
の先端側)が固定電極3に接してしまう場合が多々あ
る。このような場合には、固定電極3と可動電極4はシ
ョート状態であるので、駆動電圧信号の電圧レベルを高
めても、固定電極3と可動電極4間の静電容量を大きく
する方向に可変することはできない。つまり、静電容量
を可変制御する駆動電圧信号の制御電圧範囲が非常に狭
く、静電容量の可変制御が難しいという問題がある。
For this reason, for example, a driving voltage signal is applied to the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 to slightly deflect the support end side of the cantilever 5 toward the support substrate 2 to change the cantilever 5. The tip side is excessively bent and the tip side of the cantilever 5 (movable electrode 4
(The tip side) comes into contact with the fixed electrode 3 in many cases. In such a case, since the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are in a short-circuit state, even if the voltage level of the driving voltage signal is increased, the capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 can be changed in a direction to increase. I can't. That is, there is a problem that the control voltage range of the drive voltage signal for variably controlling the capacitance is very narrow, and it is difficult to variably control the capacitance.

【0040】これに対して、この実施の形態例では、可
動電極4と片持ち梁5は幅Dが支持端側から先端側に向
かうに従って狭くなっているので、固定電極3と可動電
極4の対向面積Sが片持ち梁5の支持端側よりも先端側
が小さくなることから、片持ち梁5の支持端側の撓み変
動に伴って先端側も撓んだときに、上記対向面積Sの減
少に起因して固定電極3と可動電極4間に作用するクー
ロン力の大きさFが片持ち梁5の支持端側よりも先端側
が格段に大きくなるのを防止することができるし、上記
クーロン力の大きさFを片持ち梁5の支持端側から先端
側にかけて均一にすることも可能となり、片持ち梁5の
先端側が過剰に撓むのを防止できる。
On the other hand, in this embodiment, since the width D of the movable electrode 4 and the cantilever 5 decreases from the support end to the distal end, the width of the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 is reduced. Since the opposing area S is smaller at the tip end side than at the support end side of the cantilever 5, the opposing area S decreases when the tip end side also bends due to a change in the deflection of the support end side of the cantilever 5. As a result, it is possible to prevent the magnitude F of the Coulomb force acting between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 from becoming much larger on the tip end side than on the support end side of the cantilever 5, and the Coulomb force can be prevented. Can be made uniform from the support end side to the distal end side of the cantilever 5, and the distal end side of the cantilever 5 can be prevented from being excessively bent.

【0041】したがって、図8に示す等幅の片持ち梁5
を有する容量可変素子よりも、固定電極3と可動電極4
間の静電容量を可変制御する制御電圧範囲を広くするこ
とが可能となるし、静電容量の可変制御を容易にするこ
とができ、精度良く静電容量の可変制御を行うことがで
きる。
Accordingly, the cantilever 5 having the same width as shown in FIG.
Fixed electrode 3 and movable electrode 4
This makes it possible to widen the control voltage range for variably controlling the capacitance between them, facilitate the variable control of the capacitance, and perform the variable control of the capacitance with high accuracy.

【0042】また、この実施の形態例では、上記の如
く、片持ち梁5は幅Dが支持端側から先端側に向かうに
従って狭くなっているので、図8に示すような等幅の片
持ち梁5に比べて、上記幅Dの条件以外が等しい状態で
あれば、この実施の形態例に示した片持ち梁5の共振周
波数は等幅の片持ち梁5の共振周波数よりも高くなる。
このように共振周波数が高くなると、片持ち梁5の共振
周波数は振動ノイズの周波数から掛け離れることになる
ので、この片持ち梁5の共振周波数に対応した周波数を
有する容量可変素子の出力信号(検出電圧信号)に振動
ノイズが乗らなくなり、容量可変素子の出力信号のSN
比を向上させることが可能である。
In this embodiment, as described above, since the width D of the cantilever 5 decreases from the support end toward the distal end, the cantilever 5 has the same width as shown in FIG. If the condition other than the condition of the width D is equal to that of the beam 5, the resonance frequency of the cantilever 5 shown in this embodiment is higher than the resonance frequency of the cantilever 5 having the same width.
When the resonance frequency is increased in this manner, the resonance frequency of the cantilever 5 is far from the frequency of the vibration noise. Therefore, the output signal of the variable capacitance element having a frequency corresponding to the resonance frequency of the cantilever 5 ( No vibration noise is added to the detection voltage signal, and the SN of the output signal of the variable capacitance element is reduced.
It is possible to improve the ratio.

【0043】以下に、第2の実施の形態例を説明する。
この実施の形態例が前記第1の実施の形態例と異なる特
徴的なことは、図3に示すように、固定電極3を第1の
固定電極である検出電極3aと第2の固定電極である駆
動電極3bとに分離分割したことであり、片持ち梁5の
より少ない撓み変動で静電容量を大きく可変することが
可能な構成とした。それ以外の構成は前記第1の実施の
形態例と同様であり、その重複説明は省略する。
Hereinafter, a second embodiment will be described.
This embodiment is different from the first embodiment in that, as shown in FIG. 3, the fixed electrode 3 is composed of a detection electrode 3a as a first fixed electrode and a second fixed electrode. This is because it is separated and divided into a certain drive electrode 3b, and the configuration is such that the capacitance can be largely varied with a smaller change in deflection of the cantilever 5. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.

【0044】この実施の形態例では、片持ち梁5をクー
ロン力を利用して撓み変動させたときに、その撓み変動
量が、片持ち梁5の支持端側から先端側にかけての全領
域の平均値よりも、片持ち梁5の支持端側よりも先端側
の方が大きいことに着目し、片持ち梁5の先端側の静電
容量だけを検出するようにした。そうすることによっ
て、片持ち梁5の少ない撓み変動で、より大きな静電容
量の変動量を得ることが可能となる。
In this embodiment, when the bending of the cantilever 5 is changed using the Coulomb force, the amount of the bending change is equal to the entire area from the support end side to the tip end side of the cantilever 5. Paying attention to the fact that the tip side of the cantilever 5 is larger than the support end side of the average value, only the capacitance of the tip side of the cantilever 5 is detected. By doing so, it is possible to obtain a larger amount of capacitance variation with a small deflection variation of the cantilever 5.

【0045】この実施の形態例では、固定電極3は可動
電極対向領域となる位置に、検出電極3aと駆動電極3
bに分けて構成されており、これら検出電極3aと駆動
電極3bは、支持基板2の上面に片持ち梁5の支持端側
から先端側に向かう方向に駆動電極3bを支持端側にし
て配列形成されており、検出電極3aと駆動電極3bの
間には間隙が設けられ、検出電極3aと駆動電極3bが
直接的に導通しないようになっている。
In this embodiment, the fixed electrode 3 and the drive electrode 3a are located at the positions facing the movable electrode.
The detection electrode 3a and the drive electrode 3b are arranged on the upper surface of the support substrate 2 with the drive electrode 3b in the direction from the support end side of the cantilever 5 to the tip end side. A gap is provided between the detection electrode 3a and the drive electrode 3b so that the detection electrode 3a and the drive electrode 3b do not directly conduct.

【0046】なお、図3には図示されていないが、支持
基板2の上面には検出電極3aと駆動電極3bからそれ
ぞれ外側へ引き出された固定側引き出し電極が形成され
ており、検出電極3a側の固定側引き出し電極には前述
した検出電圧信号を外部へ出力するための出側のリード
導体が接続され、駆動電極3b側の固定側引き出し電極
には駆動電圧信号を外部から導き入れるための入側のリ
ード導体が接続される。
Although not shown in FIG. 3, on the upper surface of the support substrate 2 are formed fixed-side extraction electrodes which are respectively drawn out from the detection electrode 3a and the drive electrode 3b to the outside. An output lead conductor for outputting the above-mentioned detection voltage signal to the outside is connected to the fixed-side extraction electrode, and an input for introducing the driving voltage signal from the outside to the fixed-side extraction electrode on the drive electrode 3b side. Side lead conductor is connected.

【0047】この実施の形態例の容量可変素子は上記の
ように構成されており、駆動電極3bと可動電極4に駆
動電圧信号を印加して駆動電極3bと可動電極4間にク
ーロン力を発生させ、このクーロン力により片持ち梁5
の支持端側を撓み変動させることによって、片持ち梁5
の先端側をも撓み変動させる。この片持ち梁5の先端側
の検出電極3aと可動電極4間の静電容量に対応した検
出電圧信号が固定側引き出し電極を介して外部へ出力さ
れることになる。
The variable capacitance element of this embodiment is configured as described above, and generates a Coulomb force between the drive electrode 3b and the movable electrode 4 by applying a drive voltage signal to the drive electrode 3b and the movable electrode 4. The Coulomb force causes the cantilever 5
Of the cantilever 5 by bending the supporting end side of the
Also bends and fluctuates. A detection voltage signal corresponding to the capacitance between the detection electrode 3a on the tip side of the cantilever 5 and the movable electrode 4 is output to the outside via the fixed-side extraction electrode.

【0048】この実施の形態例によれば、前記第1の実
施の形態例同様の優れた効果を奏することができる上
に、固定電極3を検出電極3aと駆動電極3bに分離分
割し、駆動電極3bを片持ち梁5の支持端側の支持基板
2上に形成したので、駆動電極3bと可動電極4間のク
ーロン力を利用して片持ち梁5の支持端側を撓み変動さ
せることにより、片持ち梁5の先端側を支持端側よりも
大きく撓み変動させることができる。このように大きく
撓み変動する片持ち梁5の先端側の支持基板2上に検出
電極3aを形成したので、片持ち梁5の先端側の静電容
量だけを検出することができ、この片持ち梁5の先端側
の検出電極3aと可動電極4間の静電容量の可変量は、
前記第1の実施の形態例に示した固定電極3と可動電極
4間の静電容量の可変量と比べて、片持ち梁5全体の撓
み変動量が同じであれば、上記第1の実施の形態例のも
のよりも大きくなり、片持ち梁5全体の撓み変動量に対
する検出静電容量の可変率は前記第1の実施の形態例よ
りも大きくすることが可能である。
According to this embodiment, the same excellent effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition, the fixed electrode 3 is separated and divided into the detection electrode 3a and the drive electrode 3b, and the drive is performed. Since the electrode 3b is formed on the support substrate 2 on the support end side of the cantilever 5, the support end side of the cantilever 5 is flexibly changed by utilizing the Coulomb force between the drive electrode 3b and the movable electrode 4. In addition, the tip end of the cantilever 5 can be flexed and changed more than the support end. Since the detection electrode 3a is formed on the support substrate 2 on the distal end side of the cantilever 5 which largely bends and fluctuates, only the capacitance on the distal end side of the cantilever 5 can be detected. The variable amount of the capacitance between the detection electrode 3a on the tip side of the beam 5 and the movable electrode 4 is
If the amount of deflection fluctuation of the entire cantilever 5 is the same as the variable amount of the capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 shown in the first embodiment, the first embodiment Therefore, the variation rate of the detected capacitance with respect to the deflection variation of the entire cantilever 5 can be made larger than that of the first embodiment.

【0049】また、この実施の形態例では、前記の如
く、固定電極3を検出電極3aと駆動電極3bに分離分
割したので、片持ち梁5を撓み変動させるためのクーロ
ン力を片持ち梁5の支持端側だけに発生させることが可
能となり、前述したように、クーロン力に起因して片持
ち梁5の先端側が過剰に撓んで支持基板2に接してしま
うという問題を回避することができ、前記第1の実施の
形態例同様に、静電容量を可変制御するための電圧の制
御範囲を広くすることができ、静電容量の可変制御が容
易となり、精度良く静電容量の可変制御を行うことがで
きる。
Further, in this embodiment, since the fixed electrode 3 is divided into the detection electrode 3a and the drive electrode 3b as described above, the Coulomb force for bending and changing the cantilever 5 is used. Can be generated only on the support end side, and as described above, it is possible to avoid the problem that the tip side of the cantilever 5 is excessively bent and contacts the support substrate 2 due to the Coulomb force. As in the first embodiment, the voltage control range for variably controlling the capacitance can be widened, the variability of the capacitance can be easily controlled, and the variability of the capacitance can be accurately controlled. It can be performed.

【0050】以下、第3の実施の形態例を説明する。こ
の実施の形態例が前記第1の実施の形態例と異なる特徴
的なことは、図4に示すように、可動電極4を第1の可
動電極である検出基準電極4aと第2の可動電極である
駆動基準電極4bに分離分割したことであり、前記第2
の実施の形態例同様に、片持ち梁5のより少ない撓み変
動で静電容量を大きく可変することができる構成とし
た。それ以外の構成は前記第1の実施の形態例と同様で
あり、その重複説明は省略する。
Hereinafter, a third embodiment will be described. The feature of this embodiment different from the first embodiment is that, as shown in FIG. 4, the movable electrode 4 is a detection reference electrode 4a which is a first movable electrode and a second movable electrode. Is divided and divided into the drive reference electrode 4b,
As in the case of the first embodiment, the configuration is such that the capacitance can be largely varied with less deflection fluctuation of the cantilever 5. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.

【0051】上記の如く、この実施の形態例では、可動
電極4は検出基準電極4aと駆動基準電極4bにより分
離分割されており、検出基準電極4aと駆動基準電極4
bは片持ち梁5の下面における固定電極対向領域に片持
ち梁5の支持端側から先端側に向かう方向に駆動基準電
極4bを支持端側にして配列形成され、検出基準電極4
aと駆動基準電極4bの間には間隙が設けられて検出基
準電極4aと駆動基準電極4bが直接的に導通しないよ
うになっている。
As described above, in this embodiment, the movable electrode 4 is separated and divided by the detection reference electrode 4a and the drive reference electrode 4b.
b is arranged in the fixed electrode facing region on the lower surface of the cantilever 5 in a direction from the support end side of the cantilever 5 to the tip end side with the drive reference electrode 4b as the support end side.
A gap is provided between a and the driving reference electrode 4b so that the detection reference electrode 4a and the driving reference electrode 4b do not directly conduct.

【0052】なお、図4には図示されていないが、検出
基準電極4aには端子部が設けられ、この端子部を介し
て検出基準電極4aは固定電極3との間の静電容量に対
応する検出電圧信号を外部へ導き出すための出側のリー
ド導体と接続され、また、駆動基準電極4bは可動側引
き出し電極8を介して固定電極3との間に電圧を印加し
てクーロン力を発生させるための駆動電圧信号を外部か
ら導き入れる入側のリード導体と接続される。
Although not shown in FIG. 4, a terminal portion is provided on the detection reference electrode 4a, and the detection reference electrode 4a corresponds to the capacitance between the detection reference electrode 4a and the fixed electrode 3 via this terminal portion. The driving reference electrode 4b generates a Coulomb force by applying a voltage between the driving reference electrode 4b and the fixed electrode 3 via the movable-side extraction electrode 8 to connect the detection voltage signal to the outside. Connected to a lead conductor on the input side for introducing a drive voltage signal for causing the drive voltage signal from the outside.

【0053】この実施の形態例においては、固定電極3
と駆動基準電極4b間に片持ち梁5を撓み変動させるた
めのクーロン力を発生させて、このクーロン力によって
片持ち梁5を撓み変動させ、この片持ち梁の撓み変動に
より固定電極3と検出基準電極4b間の静電容量が可変
する。この固定電極3と検出基準電極4b間の静電容量
に対応した検出電圧信号が検出出力される。
In this embodiment, the fixed electrode 3
A coulomb force for bending and changing the cantilever 5 is generated between the drive reference electrode 4b and the driving reference electrode 4b, and the cantilever 5 is bent and changed by the Coulomb force, and the fixed electrode 3 is detected by the change in bending of the cantilever. The capacitance between the reference electrodes 4b varies. A detection voltage signal corresponding to the capacitance between the fixed electrode 3 and the detection reference electrode 4b is detected and output.

【0054】この実施の形態例によれば、前記第1の実
施の形態例同様の優れた効果を奏することができるのは
もちろんのこと、可動電極4が検出基準電極4aと駆動
基準電極4bに分離分割され、検出基準電極4aは片持
ち梁5の先端側に、駆動基準電極4bは片持ち梁5の支
持端側にそれぞれ形成されたので、片持ち梁5の先端側
の固定電極3と検出基準電極4a間の静電容量だけを検
出することができるようになり、前記第2の実施の形態
例同様の優れた効果を奏することができる。また、前記
第2の実施の形態例同様に、片持ち梁5を撓み変動させ
るためのクーロン力を片持ち梁5の支持端側だけに発生
させることが可能であり、片持ち梁5の先端側が過剰に
撓み変動するのを防止することができ、静電容量を可変
制御するための電圧の可変制御範囲を広くすることがで
きる。
According to this embodiment, the same excellent effects as those of the first embodiment can be obtained, and the movable electrode 4 is connected to the detection reference electrode 4a and the drive reference electrode 4b. Since the detection reference electrode 4a is formed on the tip side of the cantilever 5 and the drive reference electrode 4b is formed on the support end side of the cantilever 5, the fixed reference electrode 4a is separated from the fixed electrode 3 on the tip side of the cantilever 5. Only the capacitance between the detection reference electrodes 4a can be detected, and the same excellent effects as in the second embodiment can be obtained. Further, similarly to the second embodiment, it is possible to generate a Coulomb force for bending and changing the cantilever 5 only on the supporting end side of the cantilever 5, and to provide the tip of the cantilever 5. It is possible to prevent the side from flexing and fluctuating excessively, and it is possible to widen the variable control range of the voltage for variably controlling the capacitance.

【0055】以下に、第4の実施の形態例を説明する。
この実施の形態例において特徴的なことは、図5に示す
ように、固定電極3を、前記第2の実施の形態例に示し
たように、検出電極3aと駆動電極3bに分離分割し、
また、前記第3の実施の形態例に示したように、可動電
極4を検出基準電極4aと駆動基準電極4bに分離分割
したことであり、片持ち梁5を撓み変動させるための駆
動電圧信号と、静電容量に対応する検出電圧信号とを完
全に分離して検出電圧信号のSN比を向上させる構成と
した。それ以外の構成は前記各実施の形態例同様であ
り、その重複説明は省略する。
Hereinafter, a fourth embodiment will be described.
What is characteristic in this embodiment is that, as shown in FIG. 5, the fixed electrode 3 is divided and divided into a detection electrode 3a and a drive electrode 3b as shown in the second embodiment.
Further, as shown in the third embodiment, the movable electrode 4 is divided into the detection reference electrode 4a and the drive reference electrode 4b so that the drive voltage signal for bending and changing the cantilever 5 is provided. And the detection voltage signal corresponding to the capacitance is completely separated to improve the SN ratio of the detection voltage signal. Other configurations are the same as those of the above-described embodiments, and the description thereof will not be repeated.

【0056】固定電極3と可動電極4のどちらか一方あ
るいは両方が駆動用と検出用を兼用している構成では、
検出電圧信号に駆動電圧信号のノイズが乗る場合が生
じ、その駆動電圧信号のノイズが大きいと、検出電圧信
号のSN比が悪化する虞れが生じる。この実施の形態例
は上記問題発生の虞れを確実に回避する構成にした。
In a configuration in which one or both of the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are used for both driving and detecting,
There is a case where the noise of the drive voltage signal is superimposed on the detection voltage signal, and when the noise of the drive voltage signal is large, there is a possibility that the SN ratio of the detection voltage signal is deteriorated. This embodiment is configured to reliably avoid the above-mentioned problem.

【0057】上記の如く、固定電極3は検出電極3aと
駆動電極3bに分離形成され、可動電極4は検出基準電
極4aと駆動基準電極4bに分離形成され、上記検出電
極3aと検出基準電極4a、駆動電極3bと駆動基準電
極4bはそれぞれ対向している。
As described above, the fixed electrode 3 is formed separately from the detection electrode 3a and the drive electrode 3b, the movable electrode 4 is formed separately from the detection reference electrode 4a and the drive reference electrode 4b, and the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4a are formed. , The drive electrode 3b and the drive reference electrode 4b face each other.

【0058】この実施の形態例では、駆動電極3bと駆
動基準電極4b間にクーロン力を発生させて片持ち梁5
を撓み変動させ、検出電極3aと検出基準電極4b間の
静電容量に対応する検出電圧信号を出力する。
In this embodiment, a coulomb force is generated between the drive electrode 3b and the drive reference electrode 4b to generate the cantilever 5
And outputs a detection voltage signal corresponding to the capacitance between the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4b.

【0059】この実施の形態例によれば、前記各実施の
形態例同様の優れた効果を奏することができる上に、固
定電極3と可動電極4を共に駆動用と検出用に分離形成
したので、片持ち梁5を駆動させるための駆動電圧信号
と静電容量に対応した検出電圧信号とを完全に分離した
経路で流すことが可能となり、検出電圧信号に駆動電圧
信号のノイズが乗ることはなく、上記検出電圧信号のS
N比をより向上させることができる。
According to this embodiment, excellent effects similar to those of the above-described embodiments can be obtained, and the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are separately formed for driving and detection. In addition, the drive voltage signal for driving the cantilever 5 and the detection voltage signal corresponding to the capacitance can flow through a completely separated path, and the detection voltage signal is not affected by the noise of the drive voltage signal. Of the detection voltage signal
The N ratio can be further improved.

【0060】以下、第5の実施の形態例を説明する。こ
の実施の形態例において特徴的なことは、図6の(a)
に示すように、片持ち梁5が、支持端側から先端側に向
かうに従って幅Dが狭くなっている幅変形梁部12と、こ
の幅変形梁部12の先端側に連設され幅変形梁部12の先端
側の幅よりも張り出して幅広面に形成されている検出部
13とにより形成されていることであり、図6の(a)
と、この図6の(a)に示すY−Y断面図が表されてい
る図6の(b)とに示すように、幅変形梁部12の支持基
板対向面には駆動基準電極4bが、検出部13の支持基板
対向面には検出基準電極4aがそれぞれ形成され、支持
基板2の上面には、上記検出基準電極4aに対向する検
出電極3aと、上記駆動基準電極4bに対向する駆動電
極3bとが形成されている。上記以外の構成は前記各実
施の形態例同様であり、その重複説明は省略する。
Hereinafter, a fifth embodiment will be described. What is characteristic in this embodiment is that FIG.
As shown in the figure, the cantilever 5 has a width-deformed beam portion 12 having a width D decreasing from the support end side to the tip end side, and a width-deformed beam connected to the tip end side of the width-deformation beam portion 12. Detector that is wider than the width of the tip side of section 12
13 (a) of FIG.
As shown in FIG. 6B, which is a cross-sectional view taken along the line YY in FIG. 6A, a drive reference electrode 4b is provided on the surface of the width-deformed beam portion 12 facing the support substrate. A detection reference electrode 4a is formed on the support substrate facing surface of the detection unit 13, and a detection electrode 3a facing the detection reference electrode 4a and a drive electrode facing the drive reference electrode 4b are formed on the upper surface of the support substrate 2. The electrode 3b is formed. Configurations other than those described above are the same as those of the above-described embodiments, and the description thereof will not be repeated.

【0061】ところで、可動電極4と片持ち梁5が支持
端側から先端側に向かうに従って幅Dが狭くなるように
形成されることによって、片持ち梁5の先端側では固定
電極3と可動電極4の対向面積は狭くなる。その対向面
積が狭くなった分、固定電極3と可動電極4間の静電容
量が小さくなる。
By the way, the movable electrode 4 and the cantilever 5 are formed so that the width D becomes narrower from the support end side to the distal end side. 4 has a smaller facing area. The capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 decreases as the facing area decreases.

【0062】そこで、この実施の形態例では、前記の如
く、幅変形梁部12の先端側に幅広面の検出部13を連設
し、この検出部13に検出基準電極4aを形成し、支持基
板2の上面に上記検出基準電極4aに対向する検出電極
3aを形成して、検出電極3aと検出基準電極4aの対
向面積を、前記各実施の形態例に示したものよりも、広
くすることが可能な構成とした。このようにすることに
よって、容量可変素子を組み込む回路に適合した静電容
量が得られるように検出電極3aと検出基準電極4aの
対向面積を広くすることができ、所望の静電容量を得る
ことができるように静電容量を大小自在に可変設定する
ことが可能になると共に、検出電圧信号の電圧レベルを
高めることができる。
Therefore, in this embodiment, as described above, the detection section 13 having a wide surface is continuously provided on the distal end side of the width-deformed beam section 12, and the detection reference electrode 4a is formed on the detection section 13 to support it. A detection electrode 3a opposed to the detection reference electrode 4a is formed on the upper surface of the substrate 2 so that the facing area between the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4a is wider than that shown in each of the above embodiments. Is possible. By doing so, the facing area between the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4a can be increased so as to obtain a capacitance suitable for a circuit incorporating the variable capacitance element, and a desired capacitance can be obtained. In addition, the capacitance can be variably set to be large or small so that the voltage level of the detection voltage signal can be increased.

【0063】この実施の形態例では、前記第4の実施の
形態例同様に、固定電極3は検出電極3aと駆動電極3
bに分離分割され、可動電極4は検出基準電極4aと駆
動基準電極4bに分離分割されており、前記第4の実施
の形態例同様に、駆動電極3bと駆動基準電極4b間に
クーロン力を発生させ、このクーロン力によって片持ち
梁5を撓み変動させ、検出電極3aと検出基準電極4b
間の静電容量を検出出力する。
In this embodiment, as in the case of the fourth embodiment, the fixed electrode 3 comprises the detection electrode 3a and the drive electrode 3a.
b, and the movable electrode 4 is separated and divided into a detection reference electrode 4a and a drive reference electrode 4b, and a Coulomb force is applied between the drive electrode 3b and the drive reference electrode 4b as in the fourth embodiment. The Coulomb force causes the cantilever 5 to bend and fluctuate, and the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4b
It detects and outputs the capacitance between them.

【0064】この実施の形態例によれば、前記第4の実
施の形態例同様に固定電極3と可動電極4をそれぞれ駆
動用と検出用に分離分割したので、片持ち梁5の撓み変
動量に対する検出静電容量の可変率を高めることができ
るし、駆動用の電圧信号と検出用の電圧信号の導通経路
を完全に分離することが可能であることから、検出用の
電圧信号のノイズを低減させることができる。その上、
この実施の形態例では、検出電極3aと検出基準電極4
aの対向面積を、前記各実施の形態例に示した構成のも
のよりも、広くすることが可能であるので、検出電極3
aと検出基準電極4aの対向面積を広くして検出電極3
aと検出基準電極4a間の静電容量を大きくすることが
でき、このことにより、検出電圧信号の電圧レベルを高
めることができて検出電圧信号のSN比をさらに向上さ
せることができる。
According to this embodiment, the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 are separately divided for driving and detection, respectively, as in the fourth embodiment, so that the deflection variation of the cantilever 5 Since it is possible to increase the variability of the detection capacitance with respect to and to completely separate the conduction path between the drive voltage signal and the detection voltage signal, noise of the detection voltage signal is reduced. Can be reduced. Moreover,
In this embodiment, the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4
a can be made wider than that of the configuration shown in each of the above-described embodiments.
a and the detection electrode 3a
a and the capacitance between the detection reference electrode 4a can be increased, whereby the voltage level of the detection voltage signal can be increased and the SN ratio of the detection voltage signal can be further improved.

【0065】また、この実施の形態例では、駆動基準電
極4bと幅変形梁部12は片持ち梁5の支持端側から先端
側に向かうに従って幅Dが狭くなっているので、駆動電
極3bと駆動基準電極4bの対向面積は、支持端側より
も先端側が狭くなっており、前記第1の実施の形態例で
述べたように、駆動電極3bと駆動基準電極4b間に作
用するクーロン力を支持端側から先端側にかけて均等に
することが可能となり、先端側が大きく撓み過ぎて検出
基準電極4aが検出電極3aに接してしまうために静電
容量の可変電圧制御範囲が非常に狭くなるという前記問
題を防止することができる。
In this embodiment, the width D of the drive reference electrode 4b and the width-deformable beam portion 12 decreases from the support end side of the cantilever 5 toward the tip end. The opposing area of the drive reference electrode 4b is smaller on the tip end side than on the support end side, and as described in the first embodiment, the Coulomb force acting between the drive electrode 3b and the drive reference electrode 4b is reduced. This makes it possible to equalize from the support end side to the tip end side, and the tip end side is excessively bent so that the detection reference electrode 4a comes into contact with the detection electrode 3a, so that the variable voltage control range of the capacitance becomes very narrow. Problems can be prevented.

【0066】さらに、上記の如く、幅変形梁部12の先端
側に該幅変形梁部12の先端側よりも張り出した幅広面の
検出部13を連設したので、前記各実施の形態例の構成の
ものよりも、図6の(a)に示す検出電極3aと検出基
準電極4aの対向面積を広くすることが可能となる。こ
のことから、容量可変素子を組み込む回路に適合させて
静電容量を大小自在に可変設定することが容易となる。
もちろん、幅広面の検出部13を設けて検出電極3aと検
出基準電極4aの対向面積を広くしなくても、所望の静
電容量を得ることができる場合には、幅広面の検出部13
を設けなくてもよい。
Further, as described above, the detection section 13 having a wide surface that protrudes from the front end side of the width-deformed beam section 12 is continuously provided on the front end side of the width-deformation beam section 12, so that each of the above-described embodiments can be used. Compared with the configuration, the facing area between the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4a shown in FIG. 6A can be increased. From this, it is easy to variably set the capacitance to be large or small according to the circuit in which the variable capacitance element is incorporated.
Of course, if a desired capacitance can be obtained without providing the wide-area detection unit 13 and increasing the facing area between the detection electrode 3a and the detection reference electrode 4a, the wide-area detection unit 13
May not be provided.

【0067】なお、この発明は前記各実施の形態例に限
定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。
例えば、上記各実施の形態例では、可動電極4(検出基
準電極4a、駆動基準電極4b)は片持ち梁5の下面に
形成されていたが、固定電極対向面である片持ち梁5の
上面に形成してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can adopt various embodiments.
For example, in each of the above embodiments, the movable electrode 4 (the detection reference electrode 4a and the drive reference electrode 4b) is formed on the lower surface of the cantilever 5, but the upper surface of the cantilever 5 which is the fixed electrode facing surface. May be formed.

【0068】また、上記各実施の形態例では、全ての電
極の表面が露出形成されていたが、それら電極のうちの
1個以上の電極の表面に保護膜を形成するようにしても
よい。この場合には、保護膜によって電極を保護するこ
とができる。
In each of the above embodiments, the surfaces of all the electrodes are exposed, but a protective film may be formed on the surface of one or more of the electrodes. In this case, the electrode can be protected by the protective film.

【0069】さらに、上記第1と第2の実施の形態例で
は、片持ち梁5は珪素酸化物等の導電性が低い物質によ
り形成されていたが、アルミニウム、金、チタン、クロ
ム等の金属により形成し、片持ち梁自体を可動電極とし
て機能させるようにしてもよい。この場合には、前記各
実施の形態例に示した可動電極4の製造工程を省略する
ことができるので、製造工程の簡略化を図ることができ
る。さらに、片持ち梁5は、珪素酸化物、珪素窒化物、
珪素、アルミニウム、金、チタン、クロム等の様々な材
料のうちのいくつかを積層して形成するようにしてもよ
い。
In the first and second embodiments, the cantilever 5 is made of a material having low conductivity such as silicon oxide. However, the cantilever 5 is made of metal such as aluminum, gold, titanium and chromium. And the cantilever itself may function as a movable electrode. In this case, since the manufacturing process of the movable electrode 4 described in each of the above embodiments can be omitted, the manufacturing process can be simplified. Further, the cantilever 5 is made of silicon oxide, silicon nitride,
Some of various materials such as silicon, aluminum, gold, titanium, and chromium may be stacked and formed.

【0070】さらに、上記各実施の形態例では、クーロ
ン力を利用して片持ち梁5を撓み変動させていたが、圧
電素子や磁力を用いて片持ち梁5を撓み変動させるよう
にしてもよい。例えば、圧電を利用する場合には、図9
に示すように、片持ち梁5の上面に、第1の圧電駆動電
極14と圧電素子15と第2の圧電駆動電極16を順に積層形
成する。上記第1と第2の圧電駆動電極14,15に電圧を
印加すると、この電圧の大きさに応じて圧電素子15が伸
縮変化し、この圧電素子15の伸縮変化に伴って片持ち梁
5が撓み変動し、固定電極3と可動電極4間の間隔が変
化する。この電極間の間隔の変化によって固定電極3と
可動電極4間の静電容量が変化する。この固定電極3と
可動電極4間の静電容量が検出出力される。
Further, in each of the above embodiments, the cantilever 5 is flexed and varied using Coulomb force. However, the cantilever 5 may be flexed and varied using a piezoelectric element and a magnetic force. Good. For example, when using piezoelectric, FIG.
As shown in (1), a first piezoelectric drive electrode 14, a piezoelectric element 15, and a second piezoelectric drive electrode 16 are sequentially laminated on the upper surface of the cantilever 5. When a voltage is applied to the first and second piezoelectric drive electrodes 14 and 15, the piezoelectric element 15 expands and contracts in accordance with the magnitude of the voltage, and the cantilever 5 changes in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric element 15. Deflection fluctuates, and the distance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 changes. The capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 changes due to the change in the distance between the electrodes. The capacitance between the fixed electrode 3 and the movable electrode 4 is detected and output.

【0071】さらに、上記第5の実施の形態例では、検
出部13の幅広面は方形状であったが、円形や、三角形
や、五角以上の多角形等、方形状以外の形状に形成して
もよい。
Further, in the fifth embodiment, the wide surface of the detecting section 13 is rectangular, but it is formed in a shape other than rectangular, such as a circle, a triangle, or a polygon having five or more angles. You may.

【0072】さらに、上記第1〜第4の実施の形態例で
は、片持ち梁5の面は台形状に形成されていたが、図7
の(a)に示すように三角形状にしてもよい。また、上
記第1〜第4の実施の形態例に示す片持ち梁5や、第5
の実施の形態例に示す片持ち梁5の幅変形梁部12は、幅
Dが支持端側から先端側に向かうに従って連続的に狭く
なっていたが、図7の(b)に示すように、支持端側か
ら先端側に向かうに従って幅Dを段階的に狭くしてもよ
い。
Furthermore, in the first to fourth embodiments, the surface of the cantilever 5 is formed in a trapezoidal shape.
(A), the shape may be triangular. Also, the cantilever 5 shown in the first to fourth embodiments, the fifth
In the width-deformed beam portion 12 of the cantilever 5 shown in the embodiment of the present invention, the width D is continuously narrowed from the support end side to the distal end side, but as shown in FIG. Alternatively, the width D may be gradually reduced from the support end toward the distal end.

【0073】さらに、上記各実施の形態例では高周波交
流回路に組み込む例を示したが、直流回路に組み込んで
もよい。ただ、スイッチ素子として直流回路に組み込ま
れる場合には、例えば、可動電極4が固定電極3に接す
るとスイッチオン状態となり、それ以外のときはスイッ
チオフ状態になる。
Further, in each of the above-described embodiments, an example is shown in which the present invention is incorporated in a high-frequency AC circuit, but it may be incorporated in a DC circuit. However, when incorporated in a DC circuit as a switch element, for example, when the movable electrode 4 comes into contact with the fixed electrode 3, the switch is turned on, and otherwise, the switch is turned off.

【0074】[0074]

【発明の効果】この発明によれば、片持ち梁を用いてい
るので、両持ち梁を用いる場合に比べて、低電圧で片持
ち梁を撓み変動させることが容易となり、この片持ち梁
には固定電極(検出電極、駆動電極)に対向する可動電
極(検出用の基準電極、駆動用の基準電極)が形成され
ていることから、片持ち梁の撓み変動に伴って可動電極
と固定電極の間の間隔が変動し、低電圧で可動電極と固
定電極の間の静電容量を可変することができる。また、
この発明の容量可変素子は構造が簡単であることから、
小型化を図ることが容易であるし、簡単な製造手法によ
り製造できるので、製造コストを抑えることができる。
According to the present invention, the use of a cantilever makes it easier to flex and fluctuate the cantilever at a lower voltage than in the case of using a cantilever. Is formed with a movable electrode (reference electrode for detection and reference electrode for drive) opposed to a fixed electrode (detection electrode, drive electrode). , And the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode can be varied at a low voltage. Also,
Since the variable capacitance element of the present invention has a simple structure,
It is easy to reduce the size and it can be manufactured by a simple manufacturing method, so that the manufacturing cost can be reduced.

【0075】さらに、この発明の容量可変素子が高周波
回路に組み込まれて使用される場合に、片持ち梁の共振
周波数は、梁の幅以外の条件が同じであれば、支持端側
から先端側にかけて等幅な状態の片持ち梁よりもこの発
明のように支持端側よりも先端側の梁の幅が狭くなって
いる片持ち梁の方が高いので、この発明における片持ち
梁の共振周波数は振動ノイズの周波数からより高い方向
にずれることになり、このことにより、この片持ち梁の
共振周波数に対応した周波数を有する容量可変素子の出
力信号に振動ノイズが乗らなくなり、容量可変素子の出
力信号のSN比を向上させることができる。
Further, when the variable capacitance element of the present invention is used by being incorporated in a high-frequency circuit, the resonance frequency of the cantilever may be changed from the support end side to the tip end side under the same conditions except for the width of the beam. Since the width of the cantilever beam whose tip end side is narrower than that of the support end side as in the present invention is higher than that of the cantilever beam in the same width state, the resonance frequency of the cantilever beam in the present invention Deviates from the frequency of the vibration noise in a higher direction. As a result, the output signal of the variable capacitance element having a frequency corresponding to the resonance frequency of the cantilever does not include the vibration noise, and the output of the variable capacitance element The SN ratio of the signal can be improved.

【0076】また、片持ち梁の幅を支持端側よりも先端
側を狭くして、可動電極の幅も支持端側よりも先端側を
狭くすることによって、クーロン力によって片持ち梁が
撓み変動したときに、片持ち梁の先端側にクーロン力が
強く作用して片持ち梁の先端側が過剰に撓んでしまうと
いう問題を回避することが可能となる。このことから、
静電容量を可変制御するための電圧レベルの可変制御範
囲を拡大することができ、静電容量の可変制御が容易と
なり、精度良く静電容量の可変制御を行うことができ
る。
Further, by making the width of the cantilever narrower at the tip end side than the support end side and making the width of the movable electrode narrower at the tip end side than the support end side, the cantilever flexure changes due to Coulomb force. Then, it is possible to avoid the problem that the Coulomb force strongly acts on the tip side of the cantilever and the tip side of the cantilever is excessively bent. From this,
The variable control range of the voltage level for variably controlling the capacitance can be expanded, the variable control of the capacitance can be easily performed, and the variable control of the capacitance can be performed with high accuracy.

【0077】固定電極あるいは可動電極のどちらか一方
を検出用と駆動用に分離分割し、駆動用を片持ち梁の支
持端側に、検出用を片持ち梁の先端側にそれぞれ配設し
たものにあっては、片持ち梁の支持端側の変動に伴って
必然的に片持ち梁の先端側を撓み変動させ、この片持ち
梁の先端側の電極間の静電容量だけを検出出力すること
になるので、片持ち梁の支持端側を僅かに変動させるだ
けで検出する静電容量を大きく可変することができる。
Either the fixed electrode or the movable electrode is separated and divided for detection and driving, and the driving is disposed on the support end side of the cantilever and the detection is disposed on the tip side of the cantilever. In accordance with the above, the tip of the cantilever is inevitably bent and fluctuated with the variation of the support end of the cantilever, and only the capacitance between the electrodes on the tip of the cantilever is detected and output. Therefore, the capacitance to be detected can be largely varied only by slightly changing the support end side of the cantilever.

【0078】また、片持ち梁を撓み変動させるためのク
ーロン力を片持ち梁の支持端側だけに発生させることが
できることから、片持ち梁の先端側に上記クーロン力が
強く作用して過剰に撓むということはなく、静電容量を
可変制御するための電圧レベル可変範囲を拡大すること
ができ、静電容量の可変制御が容易となる。
Further, since the Coulomb force for bending and changing the cantilever can be generated only on the support end side of the cantilever, the Coulomb force strongly acts on the tip side of the cantilever, and excessively. There is no bending, the voltage level variable range for variably controlling the capacitance can be expanded, and the variable control of the capacitance becomes easy.

【0079】さらに、固定電極と可動電極を共に検出用
と駆動用に分離分割した場合には、片持ち梁を撓み変動
させるための駆動電圧信号と、静電容量の検出電圧信号
とを完全に分かれた経路で流すことができるので、検出
電圧信号のノイズを低減させることができ、検出電圧信
号のSN比を向上させることができる。
Further, when both the fixed electrode and the movable electrode are separately divided for detection and driving, the driving voltage signal for bending and changing the cantilever and the detection voltage signal for capacitance are completely converted. Since the current can flow through the divided paths, noise of the detection voltage signal can be reduced, and the SN ratio of the detection voltage signal can be improved.

【0080】片持ち梁が幅変形梁部と該幅変形梁部の先
端側に形成された検出部とにより形成されているものに
あっては、検出用の基準電極と検出電極との対向面積を
拡大することができる。この結果、検出用の基準電極と
検出電極間の静電容量を大きくすることが可能となり、
容量可変素子を組み込む回路に適合する所望の静電容量
を得ることが容易となる。また、静電容量に対応する検
出電圧信号の電圧レベルを高めることができるので、検
出電圧信号のSN比をより向上させることができる。
In the case where the cantilever is formed by the width-deformed beam portion and the detection portion formed on the tip side of the width-deformed beam portion, the opposing area between the detection reference electrode and the detection electrode is set. Can be expanded. As a result, it is possible to increase the capacitance between the detection reference electrode and the detection electrode,
It becomes easy to obtain a desired capacitance suitable for a circuit incorporating the variable capacitance element. Further, since the voltage level of the detection voltage signal corresponding to the capacitance can be increased, the SN ratio of the detection voltage signal can be further improved.

【0081】片持ち梁の幅を支持端側から先端側に向か
うに従って連続的又は段階的に狭くした発明や、片持ち
梁の幅変形梁部の幅を支持端側から先端側に向かうに従
って連続的又は段階的に狭くした発明にあっては、片持
ち梁の共振周波数が振動ノイズの周波数からより一層高
い方向にずれることになるので、容量可変素子の出力信
号のSN比をより向上させることが可能である。また、
固定電極と可動電極間に作用するクーロン力の大きさを
片持ち梁の支持端側から先端側にかけて均一にすること
も容易となり、より精度良く静電容量の可変制御を行う
ことができる。
The invention in which the width of the cantilever is reduced continuously or stepwise from the support end to the tip end, or the width of the width-deformed beam portion of the cantilever is continuously increased from the support end to the tip end In the invention in which the resonance frequency of the cantilever is shifted in a direction higher than the frequency of the vibration noise, the S / N ratio of the output signal of the variable capacitance element is further improved. Is possible. Also,
It is easy to make the magnitude of the Coulomb force acting between the fixed electrode and the movable electrode uniform from the support end side to the tip end side of the cantilever, and the variable control of the capacitance can be performed more accurately.

【0082】電極に保護膜を形成したものにあっては、
電極の表面上に保護膜が形成されているので、電極の表
面を保護膜によって保護することができる。
In the case where the protective film is formed on the electrode,
Since the protective film is formed on the surface of the electrode, the surface of the electrode can be protected by the protective film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment.

【図2】図1に示す容量可変素子の製造手法の一例を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a method of manufacturing the variable capacitance element shown in FIG.

【図3】第2の実施の形態例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a second embodiment.

【図4】第3の実施の形態例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a third embodiment.

【図5】第4の実施の形態例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment.

【図6】第5の実施の形態例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a fifth embodiment.

【図7】片持ち梁のその他の形状例を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory view showing another example of the shape of the cantilever.

【図8】等幅状の片持ち梁の一例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a cantilever having a uniform width.

【図9】その他の実施の形態例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing another embodiment.

【図10】従来例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 支持基板 3 固定電極 3a 検出電極 3b 駆動電極 4 可動電極 4a 検出基準電極 4b 駆動基準電極 11 空隙 12 幅変形梁部 13 検出部 2 Support substrate 3 Fixed electrode 3a Detection electrode 3b Driving electrode 4 Movable electrode 4a Detection reference electrode 4b Driving reference electrode 11 Void 12 Width deformed beam 13 Detection section

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板と、該支持基板に固定形成され
る固定電極と、上記支持基板に片持ち梁形状で支持され
上記固定電極に空隙を介して対向配設される片持ち梁
と、この片持ち梁の固定電極対向面に固定電極に対向し
て形成される可動電極とを有し、上記片持ち梁は、先端
側の幅が支持端側の幅よりも狭くなっていることを特徴
とする容量可変素子。
1. A support substrate, a fixed electrode fixedly formed on the support substrate, and a cantilever supported by the support substrate in a cantilever shape and disposed opposite to the fixed electrode via a gap, The cantilever has a movable electrode formed on the fixed electrode-facing surface of the cantilever so as to face the fixed electrode, and the cantilever has a width on the tip side smaller than the width on the support end side. Characteristic variable capacitance element.
【請求項2】 固定電極は第1と第2の固定電極に分離
分割され、これら第1と第2の固定電極は片持ち梁の支
持端側から先端側に向かう方向に間隙を介して支持基板
に配列され、片持ち梁の支持端側の固定電極は片持ち梁
を撓み変動させるための駆動電極を成し、他方側の固定
電極は可動電極との間の静電容量を検出するための検出
電極を成している構成としたことを特徴とする請求項1
記載の容量可変素子。
2. The fixed electrode is separated and divided into first and second fixed electrodes, and the first and second fixed electrodes are supported via a gap in a direction from a support end side of the cantilever to a tip end side. The fixed electrode on the support end side of the cantilever is arranged on the substrate and forms a drive electrode for bending and changing the cantilever, and the fixed electrode on the other side is for detecting the capacitance between the movable electrode and the movable electrode. 2. A structure as described in claim 1, wherein said detecting electrode is formed.
The variable capacitance element according to the above.
【請求項3】 可動電極は第1と第2の可動電極に分離
分割され、これら第1と第2の可動電極は片持ち梁の支
持端側から先端側に向かう方向に間隙を介して片持ち梁
の固定電極対向面に配列され、片持ち梁の支持端側の可
動電極は片持ち梁を撓み変動させるための駆動用の基準
電極を成し、他方側の可動電極は固定電極との間の静電
容量を検出するための検出用の基準電極を成している構
成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
容量可変素子。
3. The movable electrode is divided into a first movable electrode and a second movable electrode. The first and second movable electrodes are separated from each other by a gap in a direction from the support end side of the cantilever to the distal end side. The movable electrode on the support end side of the cantilever is a drive reference electrode for bending and changing the cantilever, and the movable electrode on the other side is in contact with the fixed electrode. 3. The variable capacitance element according to claim 1, wherein the variable capacitance element is configured to form a detection reference electrode for detecting a capacitance between the capacitances.
【請求項4】 片持ち梁は支持端側から先端側に向かう
に従って梁の幅が連続的又は段階的に狭くなっているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3記載
の容量可変素子。
4. The cantilever according to claim 1, wherein the width of the cantilever is reduced continuously or stepwise from the support end toward the distal end. Variable capacitance element.
【請求項5】 支持基板と、該支持基板に固定形成され
る駆動電極と、この駆動電極と間隙を介して支持基板に
配列形成される検出電極と、上記駆動電極と検出電極の
配列方向に駆動電極側を支持端側にして伸長形成され上
記駆動電極と検出電極に空隙を介して対向配設される片
持ち梁とを有し、上記片持ち梁は、上記駆動電極に対向
し先端側の幅が支持端側の幅よりも狭くなっている幅変
形梁部と、この幅変形梁部の先端側に連設され前記検出
電極に対向する検出部とにより形成され、上記検出部は
上記幅変形梁部の先端側に形成され、上記幅変形梁部の
駆動電極対向面には片持ち梁を撓み変動させるための駆
動用の基準電極が設けられ、上記検出部の検出電極対向
面には検出電極との間の静電容量を検出するための検出
用の基準電極が設けられており、上記駆動用と検出用の
基準電極は間隙を介して分離形成されている構成とした
ことを特徴とする容量可変素子。
5. A support substrate, a drive electrode fixedly formed on the support substrate, detection electrodes arrayed on the support substrate with a gap between the drive electrode, and a drive electrode and a detection electrode arranged in a direction in which the drive electrode and the detection electrode are arranged. A drive electrode extending from the drive electrode side to the support end side, the drive electrode and the detection electrode having a cantilever disposed opposite to the drive electrode via a gap, and the cantilever is opposed to the drive electrode and has a distal end. Is formed by a width-deformed beam portion having a width smaller than the width of the support end side, and a detection portion that is provided continuously to the tip side of the width-deformation beam portion and faces the detection electrode. A drive reference electrode is formed on the tip side of the width-deformed beam portion, and a drive electrode facing the drive electrode of the width-deformed beam portion is provided with a drive reference electrode for bending and changing the cantilever. Is provided with a reference electrode for detection to detect the capacitance between it and the detection electrode. Wherein the driving and detecting reference electrodes are formed separately with a gap therebetween.
【請求項6】 片持ち梁の幅変形梁部は支持端側から先
端側に向かうに従って梁の幅が連続的又は段階的に狭く
なっていることを特徴とする請求項5記載の容量可変素
子。
6. The variable-capacitance element according to claim 5, wherein the width of the cantilever beam is reduced continuously or stepwise from the support end toward the distal end. .
【請求項7】 1個以上の電極の表面上に電極を保護す
る保護膜が形成されている構成としたことを特徴とする
請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4又は請
求項5又は請求項6記載の容量可変素子。
7. A structure in which a protective film for protecting an electrode is formed on a surface of at least one electrode, wherein the protective film is formed on the surface of at least one of the electrodes. The variable capacitance element according to claim 5 or 6.
JP25384596A 1996-09-04 1996-09-04 Capacitance-variable-element Pending JPH1079324A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25384596A JPH1079324A (en) 1996-09-04 1996-09-04 Capacitance-variable-element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25384596A JPH1079324A (en) 1996-09-04 1996-09-04 Capacitance-variable-element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1079324A true JPH1079324A (en) 1998-03-24

Family

ID=17256940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25384596A Pending JPH1079324A (en) 1996-09-04 1996-09-04 Capacitance-variable-element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1079324A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003059761A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Murata Mfg Co Ltd Variable-capacity capacitor and resonator
EP1303863A1 (en) * 2000-05-17 2003-04-23 Xerox Corporation Photolithographically-patterned variable capacitor structures and method of making
US7511937B2 (en) 2006-11-02 2009-03-31 Alps Electric Co., Ltd. Rotary variable capacitance element and rotary variable capacitance device
WO2010137447A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 株式会社村田製作所 Variable capacity element
US7869570B2 (en) 2004-12-09 2011-01-11 Larry Canada Electromagnetic apparatus and methods employing coulomb force oscillators

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1303863A1 (en) * 2000-05-17 2003-04-23 Xerox Corporation Photolithographically-patterned variable capacitor structures and method of making
JP2004512671A (en) * 2000-05-17 2004-04-22 ゼロックス コーポレイション Variable capacitor by photolithography pattern formation and method of manufacturing the same
EP1303863A4 (en) * 2000-05-17 2004-10-06 Xerox Corp Photolithographically-patterned variable capacitor structures and method of making
US6922327B2 (en) 2000-05-17 2005-07-26 Xerox Corporation Photolithographically-patterned variable capacitor structures and method of making
JP2003059761A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Murata Mfg Co Ltd Variable-capacity capacitor and resonator
US7869570B2 (en) 2004-12-09 2011-01-11 Larry Canada Electromagnetic apparatus and methods employing coulomb force oscillators
US7511937B2 (en) 2006-11-02 2009-03-31 Alps Electric Co., Ltd. Rotary variable capacitance element and rotary variable capacitance device
WO2010137447A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 株式会社村田製作所 Variable capacity element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6833985B2 (en) Variable capacitance element
KR100941403B1 (en) Micro-shaking device and method of driving the same
JP4109182B2 (en) High frequency MEMS switch
US6888662B2 (en) Micro-mechanical system employing electrostatic actuator and fabrication methods of same
JP4262199B2 (en) Micro electromechanical switch
US8869625B2 (en) MEMS actuator/sensor
US7145284B2 (en) Actuator and micro-electromechanical system device
KR950004554A (en) Ultra-Small Monolithic Variable Electrical Devices and Devices Comprising the Same
US6856219B2 (en) Electrostatic actuator
US20070115081A1 (en) RF MEMS switch and method for fabricating the same
US20040239456A1 (en) Micro relay of which movable contact remains separated from ground contact in non-operating state
JP2004061235A (en) Capacity type mechanical quantity sensor, its manufacturing method, and detecting device having capacity type mechanical quantity sensor
US7345866B1 (en) Continuously tunable RF MEMS capacitor with ultra-wide tuning range
JPH10149951A (en) Variable capacitance capacitor
US6091125A (en) Micromechanical electronic device
JPH08339939A (en) Variable capacitor
US20230013976A1 (en) Movable piezo element and method for producing a movable piezo element
JPH1079324A (en) Capacitance-variable-element
US7786653B2 (en) MEMS piezoelectric switch
JPH10149950A (en) Variable capacitance capacitor
JPH09199376A (en) Variable-capacitance capacitor
JPH0955337A (en) Variable capacitor
JPH08181038A (en) Variable capacitance capacitor
WO2009092605A1 (en) Microelectromechanical system tunable capacitor
JP2001068751A (en) Piezoelectric actuator