JPH08213282A - 可変容量コンデンサ - Google Patents
可変容量コンデンサInfo
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- JPH08213282A JPH08213282A JP7036189A JP3618995A JPH08213282A JP H08213282 A JPH08213282 A JP H08213282A JP 7036189 A JP7036189 A JP 7036189A JP 3618995 A JP3618995 A JP 3618995A JP H08213282 A JPH08213282 A JP H08213282A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
- H01G5/16—Capacitors 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一素子でありながらも耐圧およびＱ値が高
く、しかも、大きな可変率を取れる可変容量コンデンサ
を提供する。 【構成】 支持台３の凹部８の底面５に固定電極４を設
け、凹部８の上端には凹部開口に掛け渡して可動電極６
を凹部開口端縁側で固定して設け、可動電極６と固定電
極４は電極面11同士を対向させる。固定電極４の両外側
の凹部底面５側から凹部上端の内端13側にかけて段部９
ａ，９ｂを有するストッパー構造10を形成し、固定電極
４と可動電極６に電位差を与えて可動電極６を固定電極
４側に撓み変形させたときに、その撓み変形量が大きく
なるにつれて、前記段部９ａ，９ｂにより支点間距離を
順次短くして可動電極６を支える。
く、しかも、大きな可変率を取れる可変容量コンデンサ
を提供する。 【構成】 支持台３の凹部８の底面５に固定電極４を設
け、凹部８の上端には凹部開口に掛け渡して可動電極６
を凹部開口端縁側で固定して設け、可動電極６と固定電
極４は電極面11同士を対向させる。固定電極４の両外側
の凹部底面５側から凹部上端の内端13側にかけて段部９
ａ，９ｂを有するストッパー構造10を形成し、固定電極
４と可動電極６に電位差を与えて可動電極６を固定電極
４側に撓み変形させたときに、その撓み変形量が大きく
なるにつれて、前記段部９ａ，９ｂにより支点間距離を
順次短くして可動電極６を支える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧容量変換素子とし
て用いられる可変容量コンデンサに関するものである。
て用いられる可変容量コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６には、可変容量コンデンサの一例と
して、特開平５−７４６５５号公報に提案されている可
変容量コンデンサの要部構成が示されており、この可変
容量コンデンサは表面マイクロマシニング技術を用いて
形成されている。同図において、シリコンの支持台３に
は凹部８が形成されており、この凹部８の底面５の中央
領域に、アルミニウムの蒸着等によって薄膜体に形成さ
れた固定電極４が配設されている。また、凹部８の上端
には、凹部開口に掛け渡して、固定電極４と電極面11同
士を対向させた可動電極６が凹部開口端縁側で固定され
て形成されている。この可動電極６も固定電極４と同様
に、アルミニウムの蒸着等により薄膜体に形成されてい
る。
して、特開平５−７４６５５号公報に提案されている可
変容量コンデンサの要部構成が示されており、この可変
容量コンデンサは表面マイクロマシニング技術を用いて
形成されている。同図において、シリコンの支持台３に
は凹部８が形成されており、この凹部８の底面５の中央
領域に、アルミニウムの蒸着等によって薄膜体に形成さ
れた固定電極４が配設されている。また、凹部８の上端
には、凹部開口に掛け渡して、固定電極４と電極面11同
士を対向させた可動電極６が凹部開口端縁側で固定され
て形成されている。この可動電極６も固定電極４と同様
に、アルミニウムの蒸着等により薄膜体に形成されてい
る。
【０００３】可動電極６と固定電極４のそれぞれの一端
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、この端子部間にバイアス電圧を印加することに
より、固定電極４と可動電極６に電位差を与えて、可動
電極６を固定電極４側に撓み変形させる電圧印加手段
（図示せず）が設けられている。
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、この端子部間にバイアス電圧を印加することに
より、固定電極４と可動電極６に電位差を与えて、可動
電極６を固定電極４側に撓み変形させる電圧印加手段
（図示せず）が設けられている。
【０００４】この可変容量コンデンサにおいては、前記
電圧印加手段（図示せず）により、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して固定電極４と
可動電極６に電位差を与えると、可動電極６がクーロン
力の作用（静電力作用）により固定電極４側に撓み変形
し、図の一点鎖線に示すような状態となり、それによ
り、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こととなり、印加し
た外部バイアス電圧に対応する静電容量が得られること
になる。
電圧印加手段（図示せず）により、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して固定電極４と
可動電極６に電位差を与えると、可動電極６がクーロン
力の作用（静電力作用）により固定電極４側に撓み変形
し、図の一点鎖線に示すような状態となり、それによ
り、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こととなり、印加し
た外部バイアス電圧に対応する静電容量が得られること
になる。
【０００５】この提案の可変容量コンデンサは、上記の
ように単一素子によって構成されており、従来用いられ
ていた可変空気コンデンサ（バリコン）のように回転機
構等の複雑な機構を必要としないために小型化が可能で
あるといった利点があり、また、バラクタダイオードの
ように耐圧が低く、耐圧の向上を図ろうとして内部抵抗
を大きくした場合にＱ値の低下が生じるといった問題も
なく、耐圧およびＱ値の高い優れた可変容量コンデンサ
として注目されている。
ように単一素子によって構成されており、従来用いられ
ていた可変空気コンデンサ（バリコン）のように回転機
構等の複雑な機構を必要としないために小型化が可能で
あるといった利点があり、また、バラクタダイオードの
ように耐圧が低く、耐圧の向上を図ろうとして内部抵抗
を大きくした場合にＱ値の低下が生じるといった問題も
なく、耐圧およびＱ値の高い優れた可変容量コンデンサ
として注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の可変容量コンデンサにおいては、可動電極６に加わ
るクーロン力と、そのクーロン力の作用により撓み変形
した可動電極６が変形前の元の位置に戻ろうとするばね
力との関係から、可動電極６の変位量に限界があり、し
たがって、可動電極６の撓み変形によって得られる容量
変化率を大きくすることができないといった問題があっ
た。
案の可変容量コンデンサにおいては、可動電極６に加わ
るクーロン力と、そのクーロン力の作用により撓み変形
した可動電極６が変形前の元の位置に戻ろうとするばね
力との関係から、可動電極６の変位量に限界があり、し
たがって、可動電極６の撓み変形によって得られる容量
変化率を大きくすることができないといった問題があっ
た。
【０００７】それというのは、可動電極６の変形量が、
固定電極４と可動電極６との電極間距離の１／３よりも
大きくなると、以下に述べる関係から、前記ばね力と前
記クーロン力との釣り合いがとれにくいために、容量変
化率を容易に大きくすることができないのである。
固定電極４と可動電極６との電極間距離の１／３よりも
大きくなると、以下に述べる関係から、前記ばね力と前
記クーロン力との釣り合いがとれにくいために、容量変
化率を容易に大きくすることができないのである。
【０００８】以下、可動電極６の変化量と、そのときに
可動電極６に加わるクーロン力および、ばね力の関係を
述べる。可動電極６は、可動電極６と固定電極４に与え
られる電位差により可動電極６に加わるクーロン力と、
そのクーロン力の作用により可動電極６が撓み変形した
ときに可動電極６が元の位置（変形していないときの位
置）に戻ろうとするばね力とが釣り合った位置で固定さ
れることになるために、このとき、次式（１）の関係が
成り立つことが分かる。
可動電極６に加わるクーロン力および、ばね力の関係を
述べる。可動電極６は、可動電極６と固定電極４に与え
られる電位差により可動電極６に加わるクーロン力と、
そのクーロン力の作用により可動電極６が撓み変形した
ときに可動電極６が元の位置（変形していないときの位
置）に戻ろうとするばね力とが釣り合った位置で固定さ
れることになるために、このとき、次式（１）の関係が
成り立つことが分かる。
【０００９】 Ｆ＝ｋｘ＝１／２・εＳ｛Ｖ／（ｘ0 −ｘ）｝2 ・・・・・（１）
【００１０】なお、式（１）において、ｋは可動電極６
のばね定数、Ｓは可動電極６の固定電極４との対向面
積、εは誘電率、Ｖは電極４と６との間の電位差、ｘ0
は可動電極６と固定電極４の電極間距離、ｘは可動電極
６の変位量である。ここで、ｕ＝ｘ／ｘ0 ，Ｋ＝εＳ／
２ｋｘ0 3 として上記式（１）を整理すると、次式
（２）となる。
のばね定数、Ｓは可動電極６の固定電極４との対向面
積、εは誘電率、Ｖは電極４と６との間の電位差、ｘ0
は可動電極６と固定電極４の電極間距離、ｘは可動電極
６の変位量である。ここで、ｕ＝ｘ／ｘ0 ，Ｋ＝εＳ／
２ｋｘ0 3 として上記式（１）を整理すると、次式
（２）となる。
【００１１】ｕ（１−ｕ）2 ＝ＫＶ2 ・・・・・（２）
【００１２】この式（２）から、ｕ（１−ｕ）2 ＝ｆ
（ｕ）とすると、図７に示す関係が導かれ、関数ｆ
（ｕ）は、ｕ＝１／３のときにＫＶ2 が約0.15でピーク
を有する３次関数となる。この図からＶが大きくなり、
ｕが１／３を越えると前記ばね力とクーロン力との釣り
合いがとれなくなることが分かり、そうなると、可動電
極６は固定電極４に接触してしまう。また、ｕが１／３
を越えた状態で、ばね力とクーロン力との釣り合いをと
ることも可能であるが、この場合は、何らかの制御でバ
イアス電圧Ｖをばね力に応じてコントロールする必要が
ある。
（ｕ）とすると、図７に示す関係が導かれ、関数ｆ
（ｕ）は、ｕ＝１／３のときにＫＶ2 が約0.15でピーク
を有する３次関数となる。この図からＶが大きくなり、
ｕが１／３を越えると前記ばね力とクーロン力との釣り
合いがとれなくなることが分かり、そうなると、可動電
極６は固定電極４に接触してしまう。また、ｕが１／３
を越えた状態で、ばね力とクーロン力との釣り合いをと
ることも可能であるが、この場合は、何らかの制御でバ
イアス電圧Ｖをばね力に応じてコントロールする必要が
ある。
【００１３】したがって、可動電極６の変位量は、可動
電極６と固定電極４との電極間距離の１／３までが限界
となり、この可変容量コンデンサの容量変化率は最大で
50％となり、これ以上大きな可変率を得ることができな
かった。
電極６と固定電極４との電極間距離の１／３までが限界
となり、この可変容量コンデンサの容量変化率は最大で
50％となり、これ以上大きな可変率を得ることができな
かった。
【００１４】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、大きな可変率（容量変化
率）を取ることができる可変容量コンデンサを提供する
ことにある。
れたものであり、その目的は、大きな可変率（容量変化
率）を取ることができる可変容量コンデンサを提供する
ことにある。
【００１５】
【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、支持台に凹部が形成され、この凹部底面の中央領
域に固定電極が配設されており、前記凹部の上端には該
凹部開口に掛け渡して前記固定電極と電極面同士を対向
させて可動電極が凹部開口端縁側で固定されて形成され
ており、前記固定電極の両外側の凹部底面領域から凹部
上端の内端側にかけて前記可動電極の固定電極側への撓
み変形量が大きくなるにつれて支点間距離を順次短くし
て可動電極を支えるストッパー構造が形成されているこ
とを特徴として構成されている。
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、支持台に凹部が形成され、この凹部底面の中央領
域に固定電極が配設されており、前記凹部の上端には該
凹部開口に掛け渡して前記固定電極と電極面同士を対向
させて可動電極が凹部開口端縁側で固定されて形成され
ており、前記固定電極の両外側の凹部底面領域から凹部
上端の内端側にかけて前記可動電極の固定電極側への撓
み変形量が大きくなるにつれて支点間距離を順次短くし
て可動電極を支えるストッパー構造が形成されているこ
とを特徴として構成されている。
【００１６】また、前記ストッパー構造は可動電極を支
える支点間距離を段階的に短くする１つ以上の段部を有
して構成されていること、前記ストッパー構造は可動電
極を支える支点間距離を連続的に短くするテーパ状のガ
イド面を有して形成されていることも本発明の特徴的な
構成とされている。
える支点間距離を段階的に短くする１つ以上の段部を有
して構成されていること、前記ストッパー構造は可動電
極を支える支点間距離を連続的に短くするテーパ状のガ
イド面を有して形成されていることも本発明の特徴的な
構成とされている。
【００１７】
【作用】上記構成の本発明において、固定電極の両外側
の凹部底面領域から凹部上端の内端側にかけて前記可動
電極の固定電極側への撓み変形量が大きくなるにつれて
支点間距離を順次短くして可動電極を支えるストッパー
構造が形成されているために、可動電極は、固定電極側
への撓み変形量が大きくなるにつれて、ストッパー構造
により、支点間距離を順次短くして支えられることとな
る。
の凹部底面領域から凹部上端の内端側にかけて前記可動
電極の固定電極側への撓み変形量が大きくなるにつれて
支点間距離を順次短くして可動電極を支えるストッパー
構造が形成されているために、可動電極は、固定電極側
への撓み変形量が大きくなるにつれて、ストッパー構造
により、支点間距離を順次短くして支えられることとな
る。
【００１８】一般に、両持ち梁のばね定数は、次式
（３）によって表され、梁の長さＬが短くなるほどばね
定数が大きくなるために、可動電極の支点間距離が順次
短くなれば、可動電極のばね定数が大きくなる。
（３）によって表され、梁の長さＬが短くなるほどばね
定数が大きくなるために、可動電極の支点間距離が順次
短くなれば、可動電極のばね定数が大きくなる。
【００１９】ｋ＝ＡＥＩ／Ｌ3 ・・・・・（３）
【００２０】ただし、式（３）のＡは定数、Ｉは断面２
次モーメント、Ｌは梁の長さ、すなわち、支点間距離、
Ｅはヤング率である。
次モーメント、Ｌは梁の長さ、すなわち、支点間距離、
Ｅはヤング率である。
【００２１】したがって、可動電極の固定電極側への撓
み変形量が大きくなって、可動電極に加わるクーロン力
が大きくなっても、上記のように、クーロン力が大きく
なるにつれて可動電極を支える支点間距離が短くなれ
ば、クーロン力と可動電極のばね力とが釣り合った状態
で可動電極が固定されるようになる。そのため、可動電
極が固定電極側へ大きく撓み変形することが可能とな
り、その結果、可変容量コンデンサの容量変化率を大き
くすることが可能となる。
み変形量が大きくなって、可動電極に加わるクーロン力
が大きくなっても、上記のように、クーロン力が大きく
なるにつれて可動電極を支える支点間距離が短くなれ
ば、クーロン力と可動電極のばね力とが釣り合った状態
で可動電極が固定されるようになる。そのため、可動電
極が固定電極側へ大きく撓み変形することが可能とな
り、その結果、可変容量コンデンサの容量変化率を大き
くすることが可能となる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明に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、図６に示した可
変容量コンデンサと同一名称部分には同一符号を付し、
その重複説明は省略する。図１には、本発明に係わる可
変容量コンデンサの第１の実施例の要部構成が断面図に
より示されている。本実施例が図６に示した可変容量コ
ンデンサと異なる特徴的なことは、固定電極４の両外側
の凹部底面領域から凹部上端の内端13側にかけて、１つ
以上（図では２つ）の段部９ａ，９ｂを形成し、これら
の段部９ａ，９ｂにより、可動電極６の固定電極４側へ
の撓み変形量が大きくなるにつれて支点間距離を順次短
くして可動電極６を支えるストッパー構造10を形成した
ことである。なお、本実施例のそれ以外の構成は、図６
に示した可変容量コンデンサと同様に構成されている。
する。なお、本実施例の説明において、図６に示した可
変容量コンデンサと同一名称部分には同一符号を付し、
その重複説明は省略する。図１には、本発明に係わる可
変容量コンデンサの第１の実施例の要部構成が断面図に
より示されている。本実施例が図６に示した可変容量コ
ンデンサと異なる特徴的なことは、固定電極４の両外側
の凹部底面領域から凹部上端の内端13側にかけて、１つ
以上（図では２つ）の段部９ａ，９ｂを形成し、これら
の段部９ａ，９ｂにより、可動電極６の固定電極４側へ
の撓み変形量が大きくなるにつれて支点間距離を順次短
くして可動電極６を支えるストッパー構造10を形成した
ことである。なお、本実施例のそれ以外の構成は、図６
に示した可変容量コンデンサと同様に構成されている。
【００２３】本実施例では、可動電極６と固定電極４の
電極間距離はｈとなっており、前記段部９ａは、固定電
極４の電極面11から２／３・ｈの高さに形成されてお
り、段部９ｂは固定電極４の電極面11から４／９・ｈの
高さに形成されている。そして、これらの段部９ａ，９
ｂを有してストッパー構造10を構成することにより、ス
トッパー構造10は可動電極６を支える支点間距離を段階
的に短くするように構成されている。
電極間距離はｈとなっており、前記段部９ａは、固定電
極４の電極面11から２／３・ｈの高さに形成されてお
り、段部９ｂは固定電極４の電極面11から４／９・ｈの
高さに形成されている。そして、これらの段部９ａ，９
ｂを有してストッパー構造10を構成することにより、ス
トッパー構造10は可動電極６を支える支点間距離を段階
的に短くするように構成されている。
【００２４】本実施例は以上のように構成されており、
次のその動作について説明する。本実施例でも、図６に
示した可変容量コンデンサと同様に、図示されていない
電圧印加手段により可動電極６と固定電極４にバイアス
電圧が印加されて電位差が与えられ、その電位差に応じ
て、可動電極６が固定電極４側に撓み変形するが、本実
施例では、可動電極６の固定電極４側への撓み変形量が
大きくなるにつれて、支点間距離を順次短くして可動電
極６を支えるストッパー構造10が段部９ａ，９ｂにより
形成されており、図２の（ａ）に示すように、可動電極
６が撓み変形していき、段部９ａに接触すると、可動電
極６は段部９ａにより、Ａ−Ａ間で支えられることとな
る。こうなると、可動電極６を支える支点距離（Ａ−
Ａ）が可動電極６の変形前（図１に示す状態のとき）の
支点（内端13）間距離よりも短くなることから、前記式
（３）から明らかなように、可動電極６のばね定数が大
きくなり、可動電極６は大きく変位することが可能とな
る。
次のその動作について説明する。本実施例でも、図６に
示した可変容量コンデンサと同様に、図示されていない
電圧印加手段により可動電極６と固定電極４にバイアス
電圧が印加されて電位差が与えられ、その電位差に応じ
て、可動電極６が固定電極４側に撓み変形するが、本実
施例では、可動電極６の固定電極４側への撓み変形量が
大きくなるにつれて、支点間距離を順次短くして可動電
極６を支えるストッパー構造10が段部９ａ，９ｂにより
形成されており、図２の（ａ）に示すように、可動電極
６が撓み変形していき、段部９ａに接触すると、可動電
極６は段部９ａにより、Ａ−Ａ間で支えられることとな
る。こうなると、可動電極６を支える支点距離（Ａ−
Ａ）が可動電極６の変形前（図１に示す状態のとき）の
支点（内端13）間距離よりも短くなることから、前記式
（３）から明らかなように、可動電極６のばね定数が大
きくなり、可動電極６は大きく変位することが可能とな
る。
【００２５】そして、図２の（ｂ）に示すように、可動
電極６の固定電極４側への撓み変形量がさらに大きくな
り、可動電極６が段部９ｂに接触すると、可動電極６
は、図のＢ−Ｂ間で支えられるようになり、支点間距離
はさらに短くなる。そうすると、前記式（３）から明ら
かなように、可動電極６のばね定数はさらに大きくな
り、可動電極６はさらに大きく変位することが可能とな
る。実際に、本実施例では、可動電極６が変形前の位置
（図１に示す状態での位置）から電位差に対応して21／
27・ｈまで変位することが確認された。
電極６の固定電極４側への撓み変形量がさらに大きくな
り、可動電極６が段部９ｂに接触すると、可動電極６
は、図のＢ−Ｂ間で支えられるようになり、支点間距離
はさらに短くなる。そうすると、前記式（３）から明ら
かなように、可動電極６のばね定数はさらに大きくな
り、可動電極６はさらに大きく変位することが可能とな
る。実際に、本実施例では、可動電極６が変形前の位置
（図１に示す状態での位置）から電位差に対応して21／
27・ｈまで変位することが確認された。
【００２６】本実施例によれば、上記動作により、可動
電極６の固定電極４側への撓み変形量が大きくなるにつ
れて、段部９ａ，９ｂにより、支点間距離を順次短くし
て可動電極６が支えられ、それにより、段部９ａ，９ｂ
に支えられている可動電極６のばね定数を大きくするこ
とができるために、可動電極６の撓み変形量が大きくな
り、可動電極６に働くクーロン力が大きくなっても、そ
のクーロン力と可動電極６が元の位置に戻ろうとするば
ね力との釣り合いを保つことができるようになり、可動
電極６を固定電極４側に大きく変位させることができ
る。そのため、可変容量コンデンサの可変率（容量変化
率）を大きくすることが可能となり、図２の（ｂ）に示
したように、可動電極６を変形前の位置から最大21／27
・ｈ撓み変形させることにより、容量変化率を最大350
％とすることができる。
電極６の固定電極４側への撓み変形量が大きくなるにつ
れて、段部９ａ，９ｂにより、支点間距離を順次短くし
て可動電極６が支えられ、それにより、段部９ａ，９ｂ
に支えられている可動電極６のばね定数を大きくするこ
とができるために、可動電極６の撓み変形量が大きくな
り、可動電極６に働くクーロン力が大きくなっても、そ
のクーロン力と可動電極６が元の位置に戻ろうとするば
ね力との釣り合いを保つことができるようになり、可動
電極６を固定電極４側に大きく変位させることができ
る。そのため、可変容量コンデンサの可変率（容量変化
率）を大きくすることが可能となり、図２の（ｂ）に示
したように、可動電極６を変形前の位置から最大21／27
・ｈ撓み変形させることにより、容量変化率を最大350
％とすることができる。
【００２７】また、本実施例によれば、上記段部９ａ，
９ｂを有するストッパー構造10が形成されている以外
は、図６に示した可変容量コンデンサと同様に構成され
ているために、図６の可変容量コンデンサと同様に、単
一素子でありながらも耐圧およびＱ値が高いという特長
を有することが可能となる。したがって、本実施例の可
変容量コンデンサは、単一素子でありながらも耐圧およ
びＱ値が高く、しかも、大きな可変率を取ることができ
る非常に優れた可変容量コンデンサとすることができ
る。
９ｂを有するストッパー構造10が形成されている以外
は、図６に示した可変容量コンデンサと同様に構成され
ているために、図６の可変容量コンデンサと同様に、単
一素子でありながらも耐圧およびＱ値が高いという特長
を有することが可能となる。したがって、本実施例の可
変容量コンデンサは、単一素子でありながらも耐圧およ
びＱ値が高く、しかも、大きな可変率を取ることができ
る非常に優れた可変容量コンデンサとすることができ
る。
【００２８】図３には、本発明に係わる可変容量コンデ
ンサの第２の実施例の要部構成が断面図により示されて
いる。本実施例が上記第１の実施例と異なる特徴的なこ
とは、ストッパー構造10が、可動電極６を支える支点間
距離を連続的に短くするテーパ状のガイド面12を有して
形成されていることである。
ンサの第２の実施例の要部構成が断面図により示されて
いる。本実施例が上記第１の実施例と異なる特徴的なこ
とは、ストッパー構造10が、可動電極６を支える支点間
距離を連続的に短くするテーパ状のガイド面12を有して
形成されていることである。
【００２９】本実施例は以上のように構成されており、
本実施例も上記第１の実施例とほぼ同様に動作し、電圧
印加手段（図示せず）により、固定電極４と可動電極６
に電位差が与えられると、可動電極６が固定電極４側に
撓み変形していき、この撓み変形量が大きくなるにつれ
て、ストッパー構造10としてのガイド面12により、支点
間距離を順次短くして可動電極６が支えられるが、本実
施例では、ストッパー構造10が可動電極６を支える支点
間距離を連続的に短くするテーパ状のガイド面12を有し
て形成されているために、可動電極６は、その撓み変形
量が大きくなるにつれて、ガイド面12に支えられて連続
的にばね定数が大きくなる。
本実施例も上記第１の実施例とほぼ同様に動作し、電圧
印加手段（図示せず）により、固定電極４と可動電極６
に電位差が与えられると、可動電極６が固定電極４側に
撓み変形していき、この撓み変形量が大きくなるにつれ
て、ストッパー構造10としてのガイド面12により、支点
間距離を順次短くして可動電極６が支えられるが、本実
施例では、ストッパー構造10が可動電極６を支える支点
間距離を連続的に短くするテーパ状のガイド面12を有し
て形成されているために、可動電極６は、その撓み変形
量が大きくなるにつれて、ガイド面12に支えられて連続
的にばね定数が大きくなる。
【００３０】そのため、可動電極６は、前記電位差に対
応して滑らかに変位することが可能となり、本実施例の
可変容量コンデンサは、上記第１の実施例と同様の効果
に加え、上記第１の実施例の可変容量コンデンサよりも
滑らかに容量の可変を行うことが可能な、より優れた可
変容量コンデンサとすることができる。
応して滑らかに変位することが可能となり、本実施例の
可変容量コンデンサは、上記第１の実施例と同様の効果
に加え、上記第１の実施例の可変容量コンデンサよりも
滑らかに容量の可変を行うことが可能な、より優れた可
変容量コンデンサとすることができる。
【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
第１の実施例では、ストッパー構造10は、２つの段部９
ａ，９ｂを有して構成されていたが、ストッパー構造10
は、１つの段部を有して構成されていてもよく、３つ以
上の段部を有して構成されていてもよい。また、段部９
ａ，９ｂの形状を、図４の（ａ），（ｂ）に示すような
形状に構成してもよく、このように、段部の形状や配設
数、大きさ等は適宜設定されるものである。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
第１の実施例では、ストッパー構造10は、２つの段部９
ａ，９ｂを有して構成されていたが、ストッパー構造10
は、１つの段部を有して構成されていてもよく、３つ以
上の段部を有して構成されていてもよい。また、段部９
ａ，９ｂの形状を、図４の（ａ），（ｂ）に示すような
形状に構成してもよく、このように、段部の形状や配設
数、大きさ等は適宜設定されるものである。
【００３２】また、上記実施例では、凹部８の内端13や
ストッパー構造10により、可動電極６を両端側でのみ支
えるように構成したが、例えば、図５に示すように、可
動電極６をその外周側の複数の箇所で支えるように構成
してもよい。
ストッパー構造10により、可動電極６を両端側でのみ支
えるように構成したが、例えば、図５に示すように、可
動電極６をその外周側の複数の箇所で支えるように構成
してもよい。
【００３３】さらに、上記第２の実施例のように、スト
ッパー構造10をテーパ状のガイド面12を有して構成する
ときのガイド面12の角度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。
ッパー構造10をテーパ状のガイド面12を有して構成する
ときのガイド面12の角度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。
【００３４】さらに、上記実施例では、ストッパー構造
10は、段部９ａ，９ｂとガイド面12のいずれか一方によ
り構成されていたが、ストッパー構造10は、段部とガイ
ド面12の両方を有する構成としてもよい。
10は、段部９ａ，９ｂとガイド面12のいずれか一方によ
り構成されていたが、ストッパー構造10は、段部とガイ
ド面12の両方を有する構成としてもよい。
【００３５】さらに、上記実施例では、可動電極６と固
定電極４は、いずれも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と
固定電極４の材質や形状、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。
定電極４は、いずれも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と
固定電極４の材質や形状、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。
【００３６】さらに、上記実施例では、支持台３として
シリコンからなるものを示したが、支持台３は必ずしも
シリコンにより形成するとは限らず、どのような絶縁体
により形成された支持台としてもよく、また、表面側に
絶縁膜を形成したもの、例えば、シリコンの表面側にシ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜を形成したものとしても
よい。
シリコンからなるものを示したが、支持台３は必ずしも
シリコンにより形成するとは限らず、どのような絶縁体
により形成された支持台としてもよく、また、表面側に
絶縁膜を形成したもの、例えば、シリコンの表面側にシ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜を形成したものとしても
よい。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、固定電極の両外側の凹
部底面領域から凹部上端の内端側にかけて前記可動電極
の固定電極側への撓み変形量が大きくなるにつれて支点
間距離を順次短くして可動電極を支えるストッパー構造
が形成されていることにより、ストッパー構造に支えら
れている可動電極のばね定数を大きくして、可動電極が
変形前の元の位置に戻ろうとするばね力を大きくするこ
とが可能となり、可動電極の撓み変形量が大きくなるに
つれて可動電極に働くクーロン力が大きくなっても、そ
のクーロン力と前記ばね力との釣り合いを保つことが可
能となる。したがって、本発明とほぼ同様の構成で前記
ストッパー構造を備えていない従来提案の可変容量コン
デンサにおいては、可動電極の撓み変形量が可動電極と
固定電極との電極間距離の１／３が限界であったのに比
べ、本発明の可変容量コンデンサにおいては可動電極の
撓み変形量を格段に大きくすることが可能となり、非常
に大きな可変率を取ることができる。
部底面領域から凹部上端の内端側にかけて前記可動電極
の固定電極側への撓み変形量が大きくなるにつれて支点
間距離を順次短くして可動電極を支えるストッパー構造
が形成されていることにより、ストッパー構造に支えら
れている可動電極のばね定数を大きくして、可動電極が
変形前の元の位置に戻ろうとするばね力を大きくするこ
とが可能となり、可動電極の撓み変形量が大きくなるに
つれて可動電極に働くクーロン力が大きくなっても、そ
のクーロン力と前記ばね力との釣り合いを保つことが可
能となる。したがって、本発明とほぼ同様の構成で前記
ストッパー構造を備えていない従来提案の可変容量コン
デンサにおいては、可動電極の撓み変形量が可動電極と
固定電極との電極間距離の１／３が限界であったのに比
べ、本発明の可変容量コンデンサにおいては可動電極の
撓み変形量を格段に大きくすることが可能となり、非常
に大きな可変率を取ることができる。
【００３８】そして、本発明の可変容量コンデンサは、
上記ストッパー構造を除く構成が同様の前記提案の可変
容量コンデンサの特長を生かし、単一素子でありながら
も耐圧およびＱ値が大きいという前記従来の可変容量コ
ンデンサの特長と、本発明の特長である大きな可変率を
取ることができる特長とを併せ持つ非常に優れた可変容
量コンデンサとすることができる。
上記ストッパー構造を除く構成が同様の前記提案の可変
容量コンデンサの特長を生かし、単一素子でありながら
も耐圧およびＱ値が大きいという前記従来の可変容量コ
ンデンサの特長と、本発明の特長である大きな可変率を
取ることができる特長とを併せ持つ非常に優れた可変容
量コンデンサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる可変容量コンデンサの第１の実
施例を示す要部構成図である。
施例を示す要部構成図である。
【図２】上記第１の実施例の動作を示す説明図である。
【図３】本発明に係わる可変容量コンデンサの第２の実
施例を示す要部構成図である。
施例を示す要部構成図である。
【図４】本発明の可変容量コンデンサの他の実施例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図５】本発明の可変容量コンデンサのさらに他の実施
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図６】従来の可変容量コンデンサの一例を示す説明図
である。
である。
【図７】図６に示した可変容量コンデンサにおける可動
電極の変位率とばね力との関係を示すグラフである。
電極の変位率とばね力との関係を示すグラフである。
３ 支持台 ４ 固定電極 ６ 可動電極 ８ 凹部 ９ａ，９ｂ 段部 10 ストッパー構造 12 ガイド面
Claims (3)
- 【請求項１】 支持台に凹部が形成され、この凹部底面
の中央領域に固定電極が配設されており、前記凹部の上
端には該凹部開口に掛け渡して前記固定電極と電極面同
士を対向させて可動電極が凹部開口端縁側で固定されて
形成されており、前記固定電極の両外側の凹部底面領域
から凹部上端の内端側にかけて前記可動電極の固定電極
側への撓み変形量が大きくなるにつれて支点間距離を順
次短くして可動電極を支えるストッパー構造が形成され
ていることを特徴とする可変容量コンデンサ。 - 【請求項２】 ストッパー構造は可動電極を支える支点
間距離を段階的に短くする１つ以上の段部を有して構成
されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量コ
ンデンサ。 - 【請求項３】 ストッパー構造は可動電極を支える支点
間距離を連続的に短くするテーパ状のガイド面を有して
形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変容
量コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7036189A JPH08213282A (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 可変容量コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7036189A JPH08213282A (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 可変容量コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213282A true JPH08213282A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=12462788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7036189A Pending JPH08213282A (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 可変容量コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08213282A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004000717A3 (en) * | 2002-06-19 | 2004-10-28 | Filtronic Compound Semiconduct | A micro-electromechanical variable capactitor |
| FR2862806A1 (fr) * | 2003-11-25 | 2005-05-27 | St Microelectronics Sa | Composant incluant un condensateur variable |
| US7082024B2 (en) | 2004-11-29 | 2006-07-25 | Stmicroelectronics S.A. | Component comprising a variable capacitor |
| JP2006310854A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-09 | Commissariat A L'energie Atomique | 可変容量電気機械的マイクロキャパシタおよびそのようなマイクロキャパシタの製造方法 |
| WO2009028269A1 (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Omron Corporation | 素子集合体及びその製造方法 |
| US7657242B2 (en) | 2004-09-27 | 2010-02-02 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Selectable capacitance circuit |
| JP2011205761A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 非接触給電システムおよびその駆動方法 |
| WO2011152192A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 株式会社村田製作所 | 可変容量素子 |
| JP2012531122A (ja) * | 2009-06-19 | 2012-12-06 | クアルコム，インコーポレイテッド | キャビティ内の調整可能なｍｅｍｓ共振器 |
| US8340615B2 (en) | 2004-09-27 | 2012-12-25 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Selectable capacitance circuit |
| WO2015186728A1 (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | 株式会社村田製作所 | Ｍｅｍｓデバイス |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP7036189A patent/JPH08213282A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004000717A3 (en) * | 2002-06-19 | 2004-10-28 | Filtronic Compound Semiconduct | A micro-electromechanical variable capactitor |
| GB2406716A (en) * | 2002-06-19 | 2005-04-06 | Filtronic Compound Semiconduct | A micro-electromechanical variable capactitor |
| GB2406716B (en) * | 2002-06-19 | 2006-03-01 | Filtronic Compound Semiconduct | A micro-electromechanical variable capactitor |
| FR2862806A1 (fr) * | 2003-11-25 | 2005-05-27 | St Microelectronics Sa | Composant incluant un condensateur variable |
| EP1536439A1 (fr) * | 2003-11-25 | 2005-06-01 | St Microelectronics S.A. | Composant incluant un condensateur variable |
| US8340615B2 (en) | 2004-09-27 | 2012-12-25 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Selectable capacitance circuit |
| US7881686B2 (en) | 2004-09-27 | 2011-02-01 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Selectable Capacitance Circuit |
| US7657242B2 (en) | 2004-09-27 | 2010-02-02 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Selectable capacitance circuit |
| US7200908B2 (en) | 2004-11-29 | 2007-04-10 | Stmicroelectronics S.A. | Method of making a variable capacitor component |
| US7082024B2 (en) | 2004-11-29 | 2006-07-25 | Stmicroelectronics S.A. | Component comprising a variable capacitor |
| JP2006310854A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-09 | Commissariat A L'energie Atomique | 可変容量電気機械的マイクロキャパシタおよびそのようなマイクロキャパシタの製造方法 |
| JP2009059866A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Omron Corp | 素子集合体及びその製造方法 |
| WO2009028269A1 (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Omron Corporation | 素子集合体及びその製造方法 |
| JP2012531122A (ja) * | 2009-06-19 | 2012-12-06 | クアルコム，インコーポレイテッド | キャビティ内の調整可能なｍｅｍｓ共振器 |
| US8981875B2 (en) | 2009-06-19 | 2015-03-17 | Qualcomm Incorporated | Tunable MEMS resonators |
| JP2015136162A (ja) * | 2009-06-19 | 2015-07-27 | クアルコム，インコーポレイテッド | キャビティ内の調整可能なｍｅｍｓ共振器 |
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| WO2015186728A1 (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | 株式会社村田製作所 | Ｍｅｍｓデバイス |
| CN106458567A (zh) * | 2014-06-05 | 2017-02-22 | 株式会社村田制作所 | Mems器件 |
| US10287159B2 (en) | 2014-06-05 | 2019-05-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | MEMS device |
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