电容可变型的电容器装置制造方法及图纸

一种通过微机电系统技术制造的可变电容的电容器装置，包括：绝缘衬底（２），其有一个侧面（２ａ），至少两个电容器电极（３、４）在该侧面上形成，同时彼此绝缘；绝缘材料形成的致动器（５），其外形跨过相应的电容器电极（３、４），且形成一导体（６），以在导体（６）和电容器电极（３、４）之间构成电容器；以及驱动装置（７），用于使致动器（５）接触绝缘衬底（１）的主表面（１ａ）或与后者分离。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容可变型的电容器装置，该电容器装置利用微机电系统(MEMS)技术制造，并适于使静电容量可变，并适于通过引出布线而减小寄生电感分量。
技术介绍
随着实现数据数字化及/或数据压缩技术的普及，例如，诸如音频信息或图象信息等的各种信息已经可以通过各种通信终端设备轻易处理，已经实现了用于数据的通信系统及/或服务系统的制备和普及。通信终端设备尺寸小且重量轻而便携性优异，并可以使用较长时间，且不需要中继装置等，因而，可以实现对各种通信系统的连接。在通信终端设备上，在发送/接收单元处，为了进行模拟高频信号的调制/解调，例如提供了超外差系统或直接转换系统的高频发送/接收电路。在高频发送/接收电路处，提供有一个天线单元，该天线单元包括天线和转换开关，用来接收或发送信号；用于在发送和接收之间进行切换的发送/接收切换单元；频率转换电路单元；解调电路单元；调制电路单元；和用于施加基准频率的基准频率发生电路单元，等。在高频发送/接收电路处，在相应的各级之间提供了各种滤波器、电容被发生改变的用于本机振荡的压控振荡器(VCO)、诸如表面声波(SAW)滤波器等的功能性器件、匹配电路、偏压电路以及诸如电感器、电阻器和/或电容器的无源器件，等。在高频发送/接收电路中，由于上述原因，整体变得较大，且功耗也随之增大。这成为通信终端设备小型化、轻量化、以及实现低功率的极大障碍。相对于上述压控振荡器，例如，如日本专利公开82569/1997中所述，也采用可变电容器100，在其中使用MEMS技术，该技术可以通过薄膜工艺或厚膜工艺等在绝缘衬底上形成非常小的电极或可移动体，由此实现小型化。如图1A所示，可变电容器100由绝缘衬底101、以及可移动元件102构成，可移动元件的一端悬臂支承在这个绝缘衬底101的一个表面101a上。在绝缘衬底101处，如图1B所示，在一个表面101a上，以彼此之间维持绝缘的状态形成矩形驱动电极103和矩形探测电极104。而一对引出电极(draw-out electrode)105、106以对应于可移动元件102的支撑部分定位的方式形成。可移动元件102具有绝缘特性和弹性，并由形成在一端部的支撑部分107、以凸出方式形成在这个支撑部分107上的支点部分108、以及沿着这个支点部分108的一侧部分并以预定间距相对于绝缘衬底101的一个表面101a一体形成的可移动部分109。如图1C所示，可移动部分109具有足以覆盖驱动电极103和探测电极104的外形，并改进成使得第一可移动电极110和第二可移动电极111分别与这些驱动电极103和104相对应地形成在与绝缘衬底101中的一个表面101a相对的内表面上。第一可移动电极110和第二可移动电极111从可移动部分109的内表面导通到支点部分108和支撑部分107，而支撑部分107在固定于绝缘衬底101的一个表面101a上的状态下分别连接到引出电极105、106。在如上所述构造的可变电容器100中，当外部偏压施加到与第一可移动电极110连接的驱动电极103和引出电极105上时，在驱动电极103和可移动电极110之间产生静电力。在可变电容器100中，可移动部分109由这个静电力朝驱动电极103吸引，同时允许支点部分108经历弹性变形。在可变电容器100中，探测电极104和第二可移动电极111之间的相对间距限定于静电力和在支点部分108内存储的弹性力平衡的状态下。从而，去除这些电极之间的静电容量。在可变电容器100中，通过以如上所述方式调节外部偏压，改变静电力的大小。从而，探测电极104和第二可移动电极111之间的相对间距也得以变化。由于探测电极104和第二可移动电极111之间产生的静电容量正比与相对间距的倒数，因此可变电容器100功能为电容可变型的电容器。同时，在可变电容器100中，如上所述，外部偏压从绝缘衬底101处形成的引出电极105施加到可移动元件102一侧的第一可移动电极110。在可变电容器100中，在引出电极105和第一可移动电极110之间产生作用为线路电阻分量的寄生电感，并与探测电极104和第二可移动电极111所探测的电容器串联。从而，整体上构成LC振荡电路。于是，在可变电容器100中，由于寄生电感分量变大这个事实，整个共振频率降低。从而，可变电容作为电容器工作的频率区变窄。另一方面，在可变电容器100中，为了实现设备的低功率，需要采用可移动元件102由较低的外加电压驱动的构造，由此在探测电极104和第二可移动电极111之间产生大的电容变化。在可变电容器100中，如上所述，施加足以使得支点部分108经历弹性变形的外部偏压，由此探测电极104和第二可移动电极111之间的相对间距变化。在可变电容器100中，也要加以考虑，使得例如将支点部分108形成为窄束部分，由此减小弹性变形特性，以实现低电压驱动。然而，在可变电容器100中，通过这种对策，带来如下问题，即，在支点部分108处的引出电极105和第一可移动电极110之间的导线变窄，从而线路电阻分量变大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的电容可变型的电容器装置，该装置可以解决传统可变电容器存在的问题。本专利技术的另一目的是提供一种微型构造的电容可变型的电容器装置，该装置减小了寄生电感，从而允许在高频带工作。为了实现上述目的而提出的根据本专利技术的电容可变型电容器装置包括一个绝缘衬底，其通过微机电系统技术制造，并改进成使得至少两根电容器以彼此之间保持绝缘的状态形成在一个表面上；一个绝缘致动器，其具有跨过相应的电容器电极的外部形状，并改进成使得分别构成电容器的导体形成在导体和这些电容器电极之间；以及驱动装置，用于进行操作，以允许这个致动器与绝缘衬底的主表面接触，或允许这个致动器自该主表面离开。在根据本专利技术的电容可变型的电容器装置中，通过驱动装置使致动器靠近绝缘衬底，由此在相应的电容器电极和导体之间分别构成电容器。在这个电容可变型的电容器中，由驱动装置促使进行相对于绝缘衬底的靠近操作的致动器适当地调节致动器和绝缘衬底之间的相对间距，由此，构成了具有预定电量的相应的电容器。在这种电容可变型的电容器中，使得布线相对于致动器处形成的导体变得不再需要，由此减小了寄生电感对相应电容器的影响。于是，电容可变型电感器装置构成了其中整体共振频率的降低得以抑制从而可以进行高频带工作的电容器。根据本专利技术的另一种电容可变型电容器装置通过用于驱动的固定电极在其相对于相应电容器电极的绝缘得以维持的状态下形成在绝缘衬底的一个表面上、且用于驱动的可移动电极在其相对于导体的绝缘得以维持的状态下对应于用以驱动的电极形成在致动器处，而构成致动器的驱动装置。在根据本专利技术的另一种电容可变型电容器装置中，预定的驱动电压施加到驱动固定电极和驱动可移动电极上，由此在驱动固定电极和驱动可移动电极之间产生静电力，从而致动器由这个静电力驱动。在这种电容可变型的电容器装置中，由于微小形状的致动器在经历高精度定位之后通过施加驱动电压得以驱动，因此可以构成实现低功耗，且精度较高的电容器。在电容可变型的电容器装置中，由于用于电容器的电信号系统和用于致动器驱动的电信号系统彼此电绝缘，因此减小了利用以非常小间隔形成的电容器的电信号系统和用于致动器的驱动信号系统之间的相互干涉，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容可变型的电容器装置，包括：一个绝缘衬底，在其一个表面上以彼此之间保持绝缘的状态形成至少两个电容器电极；一个由绝缘材料形成致动器，其具有跨过所述一个表面上的相应的电容器电极的外部形状，在该致动器中，分别构成各电容器的公共导体形成在导体和所述相应的电容器电极之间；以及驱动装置，用于进行操作以允许致动器与绝缘衬底的主表面接触，或允许致动器自该主表面离开，其中，致动器通过驱动装置调节致动器和绝缘衬底之间的相对间距，由此进行相应电容器的电容调节。

【技术特征摘要】
JP 2001-10-18 321026/011.一种电容可变型的电容器装置，包括一个绝缘衬底，在其一个表面上以彼此之间保持绝缘的状态形成至少两个电容器电极；一个由绝缘材料形成致动器，其具有跨过所述一个表面上的相应的电容器电极的外部形状，在该致动器中，分别构成各电容器的公共导体形成在导体和所述相应的电容器电极之间；以及驱动装置，用于进行操作以允许致动器与绝缘衬底的主表面接触，或允许致动器自该主表面离开，其中，致动器通过驱动装置调节致动器和绝缘衬底之间的相对间距，由此进行相应电容器的电容调节。2.如权利要求1所述的电容可变型的电容器装置，其中，驱动装置由用于驱动的固定电极和用于驱动的可移动电极构成，固定电极以相对于电容器电极保持绝缘的状态形成在绝缘衬底的主表面上，而可移动电极以相对于导体保持绝缘的状态相对于驱动电极形成在致动器上，并且其中，致动器由通过施加驱动电压而在固定电极和可移动电极之间产生的静电力驱动。3.如权利要求1所述的电容可变型的电容器装置，其中，驱动装置包括用于驱动的第一固定电极和用于驱动的第二固定电极，它们分别以相对于电容器电极保持绝缘的状态形成在绝缘衬底的主表面上；用于驱动的连接电极部分，其连接到第二驱动固定电极上；以及引线部分，它将驱动可移动电极部分和驱动连接电极部分相连接，其中，驱动器由通过施加驱动电压而在第一驱动固定电极和驱动可移动电极部分之间产生的静电力来驱动。4.如权利要求1所述的电容可变型的电容器装置，其中，相应的电容器电极由绝缘材料覆盖，而导体形成在致动器中与绝缘衬底主表面相对的主表面上。5.如权利要求1所述的电容可变型的电容器装置，其中，导体形成在致动器中相对于绝缘衬底在与相对的主表面相反的一侧上的主表面上。6.如权利要求1所述的电容可变...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山典一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[]