可变电容器制造技术

本发明专利技术提供一种可变电容器，其适于抑制驱动电压特性的波动并用于实现静态电容量的更大变化率。该可变电容器包括固定电极和可动电极。该固定电极包括第一相对面，同时该可动电极包括面对该第一相对面的第二相对面。该可动电极进一步包括朝向该固定电极突出的弯曲部分。该可变电容器还包括设置在该第一相对面上的介电图案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能够改变静态电容量的可变电容器。技术背景在无线通信设备例如移动电话的
中，为了实现更高性能而在设备中结合的元件的数量增加，使得对于更小尺寸的高频和RF电路的需求增 加。为了满足这些需求，将称为微机电系统(以下称为MEMS)的技术用于 使构成电路的各种元件微型化，包括可变电容器。可变电容器是变频发射机、 调谐放大器、阻抗匹配电路等中的必要元件。例如，可以在下面引证的专利 文件1和2中发现基于MEMS技术获得的可变电容器。专利文件l: JP-A-2004-6588专利文件2: JP-A-2004-127973通过MEMS技术制造的可变电容器通常包括彼此相对设置的固定电极 和可动电极。可动电极设置成移动靠近固定电极或远离该固定电极。在这种 可变电容器中，控制固定电极与可动电极之间所施加的电压，以便于调节在 它们之间产生的静电引力，从而调节可动电极的位置，由此改变电极之间的 间隔，进而改变静态电容量。同样，在可变电容器中，固定电极在其与可动电极相对的表面上设置有 介电膜，以防止与设置为向着固定电极移动的可动电极直接接触，因为这些 电极的直接接触会导致它们之间短路。为了控制可变静态电容量， 一些可变 电容器以下列方式设计在静态电容量的控制过程中，有意使可动电极接触 固定电极表面上的介电膜，而在其它可变电容器中可动电极可以偶然接触静 态电容表面上的介电膜。当可动电极与固定电极表面上的介电膜相接触时，如果在两电极之间施 加电压，电荷在可动电极与介电膜之间转移。更具体地，当可动电极与固定 电极表面上的介电膜相接触时，如果在固定电极与可动电极之间施加电压以为可动电极提供正电势，电子(负电荷)经可动电极与介电膜之间的界面从 介电膜转移到可动电极，从而在介电膜中产生空穴(正电荷)。当可动电极 与固定电极表面上的介电膜相接触时，如果在固定电极与可动电极之间施加 电压以为固定电极提供正电势，电子(负电荷)经可动电极与介电膜之间的 界面从可动电极转移到介电膜。因此，由于这些电荷转移，可动电极与固定 电极表面上的介电膜重复接触常导致介电膜被显著充电。尽管施加在可动电极与固定电极之间的电压保持一致，但是可变电容器的电极之间产生的电场的净剩部分大小(net magnitude)依赖于介电膜是否 被充电以及介电膜被充电的程度而波动，由此施加在电极之间以导致可动电 极从它的初始位置移动的最小驱动电压不是常数。此外，静态电容量与用于 驱动可变电容器或者其可动电极的驱动电压(为了获得预定静态电容量或者 电极间的间隔在电极之间施加的电压)之间的关系，也依赖于介电膜是否被 充电以及介电膜被充电的程度而波动。因此，驱动电压特性依赖于介电膜是 否被充电以及介电膜被充电的程度而波动。尽管代替固定电极表面上的介电 膜或者除了固定电极表面上的介电膜之外，可动电极在其表面上设置有介电 膜，驱动电压特性同样依赖于介电膜是否被充电以及介电膜被充电的程度而 波动。在通过控制电极间的间隔来调节静态电容量的常规设计的可变电容器 中，驱动电压特性中波动的幅度很大。另外，对于可变电容器的静态电容量， 通常需要更大的变化率。
技术实现思路
在前述情形下提出了本专利技术，本专利技术的目的是提供能够抑制驱动电压特 性波动并且实现静态电容量的更大变化率的可变电容器。本专利技术的第一方案是提供一种可变电容器，其包括:电容器电极，具有 第一相对面；可动电容器电极膜，具有与第一相对面相对的第二相对面，以及朝向该电容器电极突出或者在该电容器电极的相反方向上突出的弯曲部分；以及介电图案，设置在第一相对面和第二相对面之一上。介电图案形成 在第一相对面或第二相对面上的图案中，并且包括例如在第一相对面或第二 相对面上彼此分离的多个介电岛。在第一相对面或第二相对面上的介电图案 的外形总长度基础上介电图案的每单位面积的长度，比例如在矩形介电膜的外形总长度基础上矩形介电膜的每单位面积的长度更长，所述矩形介电膜假 设设置于整个第一相对面或第二相对面上。换句话说，第一相对面或第二相 对面上的介电图案的外形总长度相对较长。这种介电图案用于防止可变电容 器中电容器电极与可动电容器电极膜之间的短路，从而形成为能够实现防止 短路的图案形状(例如，无论是第一相对面和第二相对面中的哪一个设置有 介电图案，都限制第一相对面或第二相对面过度暴露的图案形状)。由于这种可变电容器的可动电容器电极膜以上述方式弯曲，因此当两个 电极位于它们的初始位置(第一状态)时，在它们之间未施加电压的情况下， 电容器电极的第一相对面与可动电容器电极膜的第二相对面之间的间隔在 所述相对面之间的整个区域上不是均匀的。在这种初始状态下，电容器电极 或第一相对面与可动电容器电极膜或第二相对面之间的间隔具有最大值。在这种可变电容器中的电极之间施加预定值或更大的电压，通过电极间 产生的静电引力，能够使电容器电极的第一相对面和可动电容器电极膜的第 二相对面经第一或第二相对面上的介电图案处于最近位置(第二状态)。这 时，介电图案防止电容器电极与可动电容器电极膜彼此直接接触。在这种状 态下，电容器电极或第一相对面与可动电容器电极膜或第二相对面之间的间 隔具有最小值。随着施加在可变电容器的电极之间的电压逐渐增加，导致可变电容器从 第一状态向第二状态转变，弯曲形状的可变电容器电极膜被吸引向电容器电 极，直到电容器电极和可动电容器电极膜经由介电图案而部分接触为止(换 句话说，电容器电极的一部分和可动电容器电极膜的一部分经介电膜变得更 加接近)，从而电极之间的间隔从电容器电极和可动电容器电极膜的部分接 触部位附近起依次变为最小，直到最终电极之间的间隔在电容器电极的第一 相对面与可动电容器电极膜的第二相对面之间的整个区域上变为最小。因 此，通过控制施加在电极间的驱动电压，在间隔为最大的第一状态与间隔为 最小的第二状态之间前述可变电容器可以在大范围内连续改变电极间的间 隔量。因此，根据本专利技术的可变电容器能够实现静态电容量的大变化范围或 变化率。此外，在这种可变电容器中，第一或第二相对面上的介电图案难以被充 电。本专利技术人发现，当通过在预定条件下将导体材料或类似材料与介电膜接触而使设置在导体上的介电膜被充电时(即，当如已知的那样电荷从外部转 移到介电膜上而使介电膜充电时)，当在介电膜的外形总长度基础上设置在 导体上的介电膜的每单位面积的长度更长时，充电的程度进一步降低。然而， 当由所谓电荷转移使介电膜被充电时，电荷(电子或空穴)集中在介电膜的 暴露表面附近，可以认为当在介电膜的外形总长度基础上介电膜的每单位面 积的长度更长时，更多的电荷从介电膜的暴露表面附近迁移到与之接触设置 的导体表面。可以认为，这是充电程度降低的原因之一。在这种可变电容器中，如己经陈述的，形成在第一或第二相对面上预定 图案中的介电图案的外形总长度相对较长(换句话说，在介电图案的外形总 长度基础上介电图案的每单位面积的长度相对较长)，因此电荷易于从介电 图案迁移到第一或第二相对面。因此，防止了所谓电荷转移使这种可变电容 器中的介电图案被充电。因此，在这种可变电容器中，能够防止施加在可动 电容器电极膜与电容器电极之间以使可动电容器电极膜从其初始位置移动 的最小驱动电压波动，并且能够防止静态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变电容器，包括：　　　　电容器电极，包括第一相对面；　　　　可动电容器电极膜，包括与所述第一相对面相对的第二相对面，所述可动电容器电极膜包括朝向所述电容器电极或者在所述电容器电极的相反方向上突出的弯曲部分；以及　　　　第一介电图案，设置在所述第一相对面和所述第二相对面中的一个上。

【技术特征摘要】
JP 2007-1-26 2007-0158261、一种可变电容器，包括电容器电极，包括第一相对面；可动电容器电极膜，包括与所述第一相对面相对的第二相对面，所述可动电容器电极膜包括朝向所述电容器电极或者在所述电容器电极的相反方向上突出的弯曲部分；以及第一介电图案，设置在所述第一相对面和所述第二相对面中的一个上。2、 根据权利要求1所述的可变电容器，进一步包括 导体层，设置在所述第一介电图案上。3、 根据权利要求1所述的可变电容器，进一步包括-第二介电图案，设置在所述第一相对面和所述第二相对面中未设置所述 第一介电图案的一个上。4、 根据权利要求1所述的可变电容器，其中通过控制所述第一介电图 案的形状和密度中的至少一个来调整C-V特性。5、 一种可变电容器，包括 电容器电极，具有第一相对面；可动电容器电极膜，具有与所述第一相对面相对的第二相对面，以及朝 向所述电容器电极或者在所述电容器电极的相反方向上突出的弯曲部分； 介电膜，设置在所述第一相对面和所述第二相对面中的一个上；以及 导体图...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛内岳明，今井雅彦，米泽游，宓晓宇，上田知史，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]