专利名称：可变电容元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过改变电容来执行高频信号等的切换操作的可变电容元件或可用作可变电容的元件。
(2)背景技术一般来说，可变电容元件用作，例如，可变电容开关、可变电容等。几乎类似于，例如，如专利文件1中所述的静电驱动开关，在这些可变电容元件中，在基片上设置了可移动部分，使得可以转移并通过静电力将可移动部分移向基片或从基片移走。
专利文件1日本待审查专利申请公开号2000-188050参考可变电容开关的例子作为相关技术以上类型的的可变电容元件，在可变电容开关中，在基片上设置了诸如共面线之类的传输线。板状可移动部分通过支柱设置在基片上以便转移。可移动部分与传输线的中间区相对，其间设置了间隙。
可移动部分所面向传输线的区域设置了由金属薄膜等形成的可移动电极。所述可移动电极和可移动部分垂直地移向基片，籍此将它们移近或移离传输线。
可移动部分设置了一个外部供电的驱动电极。例如基片还设置了与驱动电极相对的反驱动电极，其间设置了间隙。当在驱动电极间供电时，在它们之间生成静电力，籍此可移动部分逆着支柱的弹簧力在预定方向上(例如靠近传输线的方向)移动。这使可移动电极与可移动部分一起移动，并且可移动电极和传输线之间的间隙(或电容)改变了。
当停止向驱动电极供电时，可移动部分和可移动电极通过支柱的弹簧力返回至它们初始的位置。这使得可移动电极和传输线之间的电容返回至初始状态。
如上所述，在可变电容开关中，通过根据可移动部分的位置增加和减少可移动部分和传输线之间的电容和改变在此区域中传输线的谐振频率，例如通过传输线所传输的高频信号允许在可变电容开关位置上通过或切断(或反射)。
在上述相关技术中，例如将板状可移动部分移近或移开传输线。然而，当移动部分例如由于支柱的形状，弹簧力的变化等而移动时，移动部分(和移动电极)可以移近(斜着而不非平行地)传输线。
因此，当移动电极移近传输线时，根据倾斜状态在它们之间形成的间隙(或电容)的大小改变。这使得传输线的谐振频率及高频信号的传输属性不稳定，从而出现开关所需的性能和稳定性恶化的问题。
在相关技术的可变电容开关中，设置了薄膜可移动电极以覆盖板状可移动部分。因此，当开关周围的温度变化时，可移动部分和可移动电极由于两者间热膨胀等的差而易于弯曲。另外，对于弯曲，有例如可移动部分弯成向传输线凸起状和移动部分弯成远离传输线凹进的情形。弯曲方向可以根据温度的增加或减少而改变。
因此，在相关技术中，根据可移动部分弯曲的状态(弯曲方向和程度)，容易地改变可移动电极和传输线之间的电容。因此，这引起可变电容开关由于温度等变化而变得不稳定的问题。
(3)发明内容考虑到上述相关技术中的问题做出本发明。本发明的一个目的是提供一种可变电容器，其中，当移动部分移动时，在可移动电极和固定电极之间的电容可稳定地变化，这样能在温度等变化时维持好的工作特性，并提高其稳定性。
为了解决上述问题，本发明应用于可变电容元件，该元件包括基片、设置在基片上的固定电极、在基片上与固定电极相对的位置上所设置的便于移动的板状可移动部分，所述可移动部分移近或移离固定电极、设置在移动部分面向固定电极的区域中的可移动电极、且在可移动电极移近或移离固定电极时变化移动电极与固定电极之间的电容、和用于在移动部分移近或移离固定电极的方向上驱动移动部分的驱动装置，其中可移动部分配置了弯曲调节薄膜，通过该薄膜可移动部分的中间部分相对其周边部分弯曲的方向持续地维持在凸着弯向固定电极的方向和凹着弯离固定电极的方向中的一个方向。
本发明所采用结构的特征在于移动部分设置了弯曲调节薄膜，通过该薄膜可移动部分的中间部分相对其周边部分弯曲的方向持续地维持在凸着弯向固定电极的方向和凹着弯离固定电极的方向中的一个方向。
根据本发明，因为可移动部分设置了弯曲调节薄膜，驱动装置用于将可移动部分移向和移开固定电极。此时，可以改变可移动电极和固定电极之间的电容。在此情况下，例如由于温度等变化，弯曲调节薄膜允许移动部分在预定方向持续弯曲。当移动部分移向固定电极时，弯曲调节薄膜能将移动电极稳定地维持在靠近固定电极的预定位置上。
因此，例如即使移动部分移近固定电极，且在其中心区域有一定程度的倾斜，但可移动电极和固定电极仍可以相互移近，并具有准确的位置关系。例如，即使元件的温度大幅变化，弯曲调节薄膜能防止可移动部分和可移动电极由于热膨胀的差异引起的弯曲变化，并能防止可移动电极和固定电极之间的位置关系由于以上变化而变化。
因此，当可移动电极和固定电极相互移近时可以将报得到的电容设定成精确的值。可以根据可移动部分的位置非常准确地切换两者之间的电容。这使得执行各种使用例如电容变化的稳定切换操作成为可能，并可以在温度变化时维持好的工作特性。另外，可以提高该元件的性能和可靠性。
根据本发明，当在可移动部分上形成弯曲调节薄膜时所生成的内应力和由可移动部分和弯曲调节薄膜之间的热膨胀差异生成的热应力之和为总应力时，可以形成可移动部分和弯曲调节薄膜，使在温度变化时，总应力持续地将可移动部分的弯曲方向维持在一个方向上。
在此情况下，形成可移动部分和弯曲调节薄膜，使得内应力和热应力之和持续地将可移动部分的弯曲方向维持在一个方向上。因此，即使元件的温度大范围变化，也能确保在加到可移动部分、弯曲调节薄膜等上的总应力由于温度增加或降低而大幅变化后，弯曲方向不会因此应力而改变。因此，可移动部分可以在稳定状态下持续地以预定方向弯曲着。
根据本发明，最好形成弯曲调节薄膜，使可移动部分以凸起形式弯向固定电极。
根据本发明，形成弯曲调节薄膜，使可移动部分以凹进的形式弯离固定电极。因此，可移动部分的中间部分能相对于周边部分突向固定电极。这使得即使可移动部分倾斜地移向固定电极，但移动部分的中间部分和固定电极也可以相互靠近。从而，可以充分减少两者之间的距离。
因此，当可移动部分移近或移开固定电极时，可以大幅改变两者之间的电容。这有可能根据电容的变化来执行各类稳定的切换操作。
另外，根据本发明，弯曲调节薄膜可以是具有内应力的绝缘薄膜用于覆盖面向固定电极的可移动部分区域，可移动电极可以设置在可移动部分上而两者之间提供有绝缘薄膜，且该绝缘薄膜可利用压力将可移动部分和可移动电极以凸起形式弯向固定电极。
根据本发明，可移动电极设置在可移动部分上，两者之间设有绝缘薄膜，用作弯曲调节薄膜，且绝缘薄膜用压力使可移动部分和可移动电极以凹进的形式弯离固定电极。因此，当可移动部分到达固定电极附近时，可以充分减少可移动电极的中间部分和固定电极之间的距离。这就有可能通过大幅改变可移动电极和固定电极之间的电容来执行各类稳定的切换操作。
因为绝缘薄膜建立了在可移动部分和可移动电极之间的绝缘，例如即使给可移动部分供电，也不必在可移动部分和可移动电极之间提供其它绝缘结构。它们的结构得到了简化。
根据本发明，可以形成弯曲调节薄膜使可移动部分以凹进的形式弯离固定电极。
在此情况下，形成弯曲调节薄膜，使可移动部分以凹进的形式弯离固定电极。这样，可移动电极和固定电极可以彼此靠近并具有精确的位置关系(即使例如可移动部分倾斜或周围温度发生变化)。因此，可以根据可移动部分的位置非常精确地切换它们之间的电容。
另外，根据本发明，当可移动部分移向固定电极时，在固定电极和可移动电极之间，最好至少一个元件配置了紧靠另一元件的绝缘挡块。
根据本发明，当可移动部分移向固定电极时，在固定电极和可移动电极之间，至少一个元件配置了紧靠另一元件的绝缘挡块。因此，例如，在固定电极设置了挡块的情况下，当可移动部分移向固定电极时，可移动电极可以紧靠挡块。
这使得挡块能稳定地将可移动部分维持在靠近固定电极的预定位置上，这样就可以精确地设定它们之间的位置关系(电容)。可移动电极可以防止因震动等引起的偶然移动，从而增强元件对振动的抵抗力。确保了挡块在可移动电极和固定电极之间建立绝缘，从而可以防止它们的短路。
另外，例如在移动电极设置了挡块的情况下，当可移动部分移向固定电极时，允许挡块紧靠固定电极。还是在此情况下，同样，可以通过挡块精确地设定可移动电极和固定电极之间的位置关系，并防止两者之间的短路。
根据本发明，可以在固定电极和可移动电极相对的区域部分设置挡块。
根据本发明，挡块设置在固定电极和可移动电极相对的区域部分。这样，当可移动部分到达靠近固定电极的位置时，可以减少可移动电极和挡块相邻的面积(或固定电极和挡块相邻的面积)。这可以防止可变电容元件由于可移动电极和挡块或固定电极和挡块的固定键事所引起的故障，这样就可以稳定元件操作。
可以在可移动电极和固定电极之间挡块之外的一个位置形成间隙。这样，即使可移动或固定电极在间隙位置处存在由处理失误引起的突起，也可以防止该突起影响可移动电极和固定电极之间的位置关系。因此，挡块可以解决可移动电极或固定电极中的处理失误等，这样就可以稳定地设定这些的位置关系。
根据本发明，可以由用于传输高频信号的传输线形成固定电极。
根据本发明，固定电极是用于传输高频信号的传输线。因此，当将可移动部分和可移动电极移近或移离传输线时，可以切断通过传输线传输的高频信号或允许该信号通过，从而可以对高频信号执行一个切换操作。
因此，在此情况下，例如即使发生可移动部分倾斜，周围温度变化等，弯曲调节薄膜也能持续地使可移动部分的弯曲维持在一个方向上，可以将在可移动电极和固定电极相互靠近时获得的电容设定成精确的值。在此邻近区域，可以将传输线的谐振频率切换到所需要的值。这样就有可能执行允许高频信号的切断和通过的稳定切换操作了。
另外，根据本发明，对于基片，设置了一个与基片相对的不同的基片，可移动部分设置在两基片之间，且不同基片配置了形成驱动装置并利用压力使可移动部分移动的驱动电极。
根据本发明，设置了一个与基片相对的不同基片，可移动部分设置在两基片之间，且驱动装置由设置在不同的基片上的驱动电极形成。因此，通过在驱动电极和可移动部分之间生成静电力，可以将可移动部分稳定地移近或移离固定电极。
(4)
图1为示出根据本发明第一实施例的可变电容开关的平面图，其中开关的一部分断开了。
图2为可变电容开关从图1所示的线II-II方向看时的剖视图。
图3为示出诸如可移动部分、绝缘薄膜和可移动电极之类的图2所示的主要部分的放大剖视图。
图4示出可移动部分、绝缘薄膜、可移动电极等弯曲时的状态。
图5为示出将可移动部分切换到信号通过位置的状态的剖视图。
图6为示出在制作可变电容开关时在覆盖部分上形成驱动电极、挡块等的状态的剖视图。
图7为示出覆盖部分和硅板相连的状态的剖视图。
图8为示出与覆盖部分相连的硅板抛光状态的剖视图。
图9为示出在抛光的硅板上形成绝缘薄膜的状态的剖视图。
图10为示出在绝缘薄膜上形成可移动电极的状态的剖视图。
图11为示出采用蚀刻硅板的方法形成可移动部分等的状态的剖视图。
图12为示出基片在可移动部分与支撑部分键合的状态的剖视图。
图13为示出根据本发明的第二实施例的可变电容开关的剖视图。
图14为示出根据本发明的第三实施例的可变电容开关的剖视图。
图15为从与图5的情况相似的位置处看到的根据本发明的改进的可变电容开关的剖视图。
附图标号1、21、31可变电容开关(例如可变电容)2基片3传输线(或固定电极)4，4’支撑部分6、6’、32可移动部分6A、6A’、32A面向导体的表面6B、6B’、32B背面6C、6C’、9A、32C、34A中间部分6D、6D’、9B、32D、34B周边部分7、7’支柱8、33绝缘薄膜(或弯曲调节薄膜)9、34可移动电极10、10’、12挡块
11覆盖部分(或另一基片)13、22驱动电极(或驱动装置)(5)具体实施方式
下面将参照附图详细说明根据本发明的可变电容元件。
图1-12示出本发明的第一实施例。在此实施例中，将可变电容开关作为可变电容元件的一个例子来描述。
在附图中，标号1表示可变电容开关而标号2表示形成可变电容开关1的主要部分的基片。如图1和2所示，基片2是由例如高阻抗的单晶硅材料、绝缘玻璃材料等制成的。
标号3表示作为基片2上的固定电极提供的传输线。传输线3由例如多层金属薄膜等组成并形成用于传送诸如微波和毫波之类的高频信号的共面线。传输线3由在图1中的前后方向上延伸的中间导线3A和位于中间导线3A左边和右边并接地的接地导体3B构成。
标号4表示例如以突出方式设置在基片2上的两个支撑部分。更具体地说，支撑部分可分别设置在传输线3的右边和左边。各支撑部分4由例如低阻抗的单晶硅等材料制成，并采用蚀刻过程等形成，且具有下面将描述的可移动部分6和支柱7。用诸如聚酰亚胺树脂之类的粘合剂将支撑部分4固定在基片2上。
标号6表示位于基片2上表面上的可移动部分，以便于移动。可移动部分6由例如阻抗性的单晶硅材料等制成，并形成厚度为例如约20-80μm的近似四边形板。
另外，可移动部分6由支柱7(下面将描述)支撑在基片2上并与传输线3的纵向中间区域相对。在垂直于基片2的方向(将移动部分6移近或移离传输线3的方向)上移动可移动部分6。可移动部分6在高频信号由下述可移动电极9切断或阻挡的位置(切断传输线3上的信号处)及允许高频信号通过传输线3的纵向中间区域的信号通信位置之间垂直移动。
可移动部分6面向导体3A和3B的区域用作面向四边形导体的表面6A。在面向导体的表面6A上，层叠着下述绝缘薄膜8和可移动部分9。可移动部分6面向下述覆盖部分11的区域作用背面6B。
下述绝缘薄膜8的压力在可移动部分6上作用，从而使得绝缘薄膜8可持续地维持在朝传输线3方向上(在图2中向下凸起的方向)凸出的弯曲状态。这使可移动部分6的中间部分6C在图3中与围绕中心部分6C的周边部分6D相比突出尺寸t。
标号7表示例如设置在各可移动部分6和各支撑部分4之间的四个支柱。各支柱7是由例如低阻抗的单晶硅材料等制成，并弯成如图1和图2所示的曲柄形。各支柱7在图2中与基片2垂直的上下方向弯曲变形，从而支撑可移动部分6在该方向上移动。
当可移动部分6处在信号切断的位置时，支柱7在远离传输线3的方向上维持弯曲变形(弹性变形)状态。其弹力(弹簧力)使可移动部分6等向传输线3施加一个力。因此，当在驱动电极13(下述)和可移动部分6之间没有供电时，各支柱7的弹簧力使可移动电极9停在紧挨挡块10(下述)的位置(信号切断位置)。
相反，如图5所示，当在驱动电极13和可移动部分6之间供电时，其间产生静电力。这使移动部分6和可移动电极9等顶着各支柱7的弹簧力往远离传输线3的方向上移动。维持它们停在一个位置(信号通过位置)而可移动部分6的背面6B紧挨着挡块12(下述)。
标号8表示设置成在可移动部分6的面向导体的表面6A上的弯曲调节薄膜的绝缘薄膜。如图2-4所示，绝缘薄膜8是由例如氧化硅(SiO2)等的绝缘薄膜形成的。它几乎覆盖了面对着移动部分6的表面6A的整个导体，其厚度例如约0.1-10μm。
绝缘薄膜8设置在可移动部分6和可移动电极9之间并在其间提供绝缘。另外，通过使压力在移动部分6上作用，绝缘薄膜8可对发生在整个可移动部分6、绝缘薄膜8和可移动电极9中的弯曲的方向进行调节。这将它们全都持续维持在向传输线3突出的弯曲状态。
在此情况下，形成可移动部分6、绝缘薄膜8和可移动电极9，使由可移动部分6、绝缘薄膜8和可移动电极9中的热膨胀差异产生的热应力贡献成份小于在可移动部分6上形成绝缘薄膜8和可移动电极9时所生成的内应力。可以设计内应力和热应力的总应力以在温度变化时持续地将可移动部分6的弯曲方向维持在一个方向上。
这使可变电容开关1可以在温度例如约-50-150℃间变化时移动部分6稳定地维持在朝传输线3向下凸起的形式。这可以防止弯曲方向发生改变。
标号9示出设置到其间设有绝缘薄膜8的面向导体表面6A的可移动电极。所述可移动电极9由层叠三层的薄金属膜所形成，例如钛、铬等的粘附层等、铂、钯等的阻挡层及金等的电极层。形成的可移动电极9的厚度为例如约0.1-5μm，且设置在用于覆盖可移动部分6的面向导体的表面6A的位置。
可移动电极9在信号切断位置移近传输线3的中间部分并在信号通过位置移离传输线3，从而改变可移动电极9和传输线3之间的电容。这样就可以使得传输线3的谐振频率根据可移动电极9的位置而变化。在传输线3上传送的高频信号根据谐振频率在可移动电极9处切断，或在此位置通过。因此，可移动电极9可以执行一个切换操作。
在此情况下，绝缘薄膜8的压力和维持可移动电极9和可移动部分6向传输线3弯成凸起状。可移动电极9的中间部分9A比周边部分9B更凸向传输线3。
因此，即使周围温度等发生变化，当可移动部分6在信号切断位置时，也可以使可移动电极9中间部分9A等稳定地停在靠近传输线3的中间导线3A的位置上。结果，在信号切断位置时，可以精确地设定可移动电极9和传输线3及之间的电容和传输线3的谐振频率等，从而稳定地切断高频信号。
标号10表示在传输线3的多个位置处设置的绝缘挡块。各挡块10是通过蚀刻例如氧化硅之类的绝缘薄膜形成，且在如图2和3所示的传输线3的表面的一部分形成。挡块10从传输线3的表面向上凸起至可移动电极9。其凸起端在信号切断位置紧靠可移动电极9。这使挡块10可以将由各支柱7加力的可移动部分6、可移动电极9等停在信号切断位置。在此情况下，挡块10建立了在传输线3和可移动电极9之间的绝缘。
标号11表示作为对基片2的另一基片提供的覆盖部分，其间设置了各支撑部分4。覆盖部分11是由例如绝缘玻璃材料、高阻抗硅材料等制成的。覆盖部分11通过阳极耦合的方式与支撑部分4的一端相连，并设在基片2的对面，而可移动部分6设置在它们之间。
标号12表示在与可移动部分6的背面6B相对位置处在覆盖部分11的多个点上整体形成的绝缘挡块。挡块12在比驱动电极13(下述)更靠近可移动部分6的位置处突出。其凸起端在信号通过位置紧靠着可移动部分6。挡块12使被拉向驱动电极13的可移动部分6、可移动电极9等停在信号通过位置。这在可移动部分6和驱动电极13之间建立了绝缘。
标号13表示通过使用例如金属薄膜等在覆盖部分11上设置成驱动装置的驱动电极。驱动电极13设置在挡块12之间并与可移动部分6的背面6B相对。驱动电极13通过设置在覆盖部分11上的引线电极14与电源15相连。电源15通过另一引线电极14、支撑部分4、支柱7等与可移动部分6相连。当电源15在驱动电极13和可移动部分6之间供电时，在它们之间生成静电力，从而将可移动部分6等可以移向信号通过位置。
在此实施例中可变电容开关1具有以上配置。下面，示出将可变电容开关1用作分路开关的例子并对其操作进行描述。
当可移动部分6在信号切断位置时，通过用电源15在驱动电极13和可移动部分6之间供电，在其间生成的静电驱动可移动部分6。可移动部分6、可移动电极9等在远离传输线3的方向上移动。它们以压在挡块12上的状态停在信号通过位置。
这维持可移动电极9远离传输线3，且它们之间的电容降低了。因此，它们相对区域的阻抗充分地高于传输线3的阻抗(例如约50Ω)。因此，通过传输线3传送的高频信号可以在可移动电极9处通过，使可变电容开关1成为闭合(导通)状态。
另外，当电源15停止供电时，支柱7的弹簧力驱动可移动部分6靠近传输线3。这使可移动电极9以压到挡块10的状态停在信号切断位置，且可移动电极9维持在靠近传输线3的状态。结果，在可移动电极9附近的传输线3的谐振频率变为由可移动电极9和传输线3之间的电容及可移动电极9的电感确定的预定频率。
通过将谐振频率的值预设成与通过传输线3传送的高频信号的频率相等，传输线3的阻抗在可移动电极9附近变成最小值，并且可以在可移动电极9的位置处切断通过传输线3传送的高频信号。这可以将可变电容开关1切换至打开(截止)状态。
在此情况下，绝缘薄膜8的压力使可移动部分6、绝缘薄膜8和可移动电极9以凸起的形式弯向传输线3。因此，当将可移动部分6切换到信号切断位置时，可以将可移动电极9的中间部分9A等稳定地维持在靠近传输线3的中间导线3A的精确位置上。
因此，当可移动部分6在信号切断位置时，可以精确地改变电容，使可移动电极9和传输线3之间的电容为一电容预定值。可以根据该电容值非常精确地设定传输线3的谐振频率。结果，可以将当可移动部分6处在信号切断位置时获得的谐振频率及通过传输线3传送的高频信号的频率设定成相互一致。这确保了能执行信号切断操作。
下面，参照图6-12说明用于生产可变电容开关1的方法。
首先，在图6所示的覆盖部分形成步骤中，通过对例如绝缘玻璃板、高阻抗硅板等进行处理，形成上面设置了挡块12和驱动电极13等的覆盖部分11。
另外，在图7中所示的硅板连接步骤中，在厚度为例如大于或等于100μm的单晶硅板等中，预先形成了预定深度的凹陷16A。硅板16和覆盖部分11通过诸如阳极耦合之类的方式相互连接。接下来，在图8所示的抛光步骤中，通过抛光覆盖部分11另一边的硅板16，形成硅板16的厚度约20-80μm。
接着，在图9所示的绝缘薄膜形成步骤中，通过采用例如溅射或热氧化之类的方式在硅板16的抛光表面上形成氧化硅薄膜，并将该薄膜蚀刻成预定形状，形成绝缘薄膜8。
在图10所示的电极形成步骤中，通过采用诸如沉积之类的方式在绝缘薄膜8的表面形成包括例如金、铂、钯、钛、铬等的金属薄膜并将该金属薄膜蚀刻成预定形状，形成可移动电极9。
在此情况下，在绝缘薄膜形成步骤和电极形成步骤中，通过合适地设定例如，绝缘薄膜8和可移动电极9的厚度和形成范围等，绝缘薄膜8的压力可抵消可移动电极9的张力，使得可移动部分6、绝缘薄膜8和可移动电极9的总应力使它们以凸起的形式向下弯曲。
接着，在图11所示的可移动部分形成步骤中，通过在硅板上进行诸如反应离子蚀刻之类的蚀刻，使硅板16形成预定形状的图形。它的各部分用于形成支撑部分4、可移动部分6和支柱7。因此，绝缘薄膜8的压力使图形化的可移动部分6以凸起的形式向下弯曲。
在图12所示的基片键合步骤中，通过在基片2的表面上进行各种类型的薄膜成形、蚀刻等预先形成传输线3和挡块10等并用粘合剂5将基片2粘到支撑部分4的端面。在以上步骤中，在合适的阶段，通过形成引线电极14，就可以制成可变电容开关1。
因此，根据此实施例，绝缘薄膜8作为弯曲调节薄膜设置在可移动部分6的面向导体的表面6A上。因此，绝缘薄膜8可以将可移动部分6和可移动电极9稳定地以向下凸起的形式维持在预定弯曲方向上。当可移动部分6移向传输线3的附近，可以将可移动电极9稳定地维持在传输线3的靠近中间导线3A等的预定位置上。
因此，例如当可移动部分6移近传输线3并倾斜一定程度，可以移近可移动电极9的中间部分9A和传输线3的中间导线3A等并具有精确的位置关系。另外，例如即使周围温度大幅变化，绝缘薄膜8也能防止由它们热膨胀差异引起的可移动部分6和可移动电极9的弯曲方向的变化，并能防止可移动电极9和传输线3之间的位置关系随所述变化而改变。
因此，可以将在将可移动电极9和传输线3相互移近时获得的电容设定成精确的值，并且可以根据可移动部分6的位置非常精确地切换它们之间的电容。这样就可以为高频信号执行稳定的切换操作且在温度变化等时可以很好好维持该工作特性。另外，可以提高切换所需的性能和可靠性。
在此情况下，形成可移动部分6和绝缘薄膜8，使内应力和热应力的总应力在温度变化时持续地维持可移动部分6的弯曲方向不变。因此，可以确保在施加到可移动部分6和绝缘薄膜8等的总应力在温度下升或下降改变后，防止弯曲方向被此应力改变。这使得移动部分6和移动电极9以稳定的状态持续地保持在预定方向上的弯曲。
另外，绝缘薄膜8通过用压力使可移动部分6和可移动电极9以凸起的形式向传输线3弯曲。因此，可以将它们的中间部分6C和9A设定成在与周边部分6D和9B相比靠近传输线3的位置处突出。因此，当可移动部分6移向传输线3时，可移动电极9和传输线3的中间部分9A设定成更相互靠近，这样可以充分地减少它们之间的距离。因此，当可移动电极9移近或移离传输线3时，可以大幅改变它们之间的电容，从而可以响应于电容变化稳定地执行切换操作。
因为可移动电极9配置给可移动部分6，其间设有绝缘薄膜8，绝缘薄膜8在可移动部分6和可移动电极9之间建立绝缘同时调节它们的弯曲方向。这样就不必在由电源15供电的可移动部分6和可移动电极之间提供其它绝缘结构等。
因为传输线3配置了挡块，当可移动部分6移向传输线3时，允许可移动电极9紧挨挡块10。这使挡块10可以稳定地将可移动电极9维持在靠近传输线3的信号切断位置，并能精确地设定它们之间的位置关系(电容)。另外，能防止可移动电极9由于振动、震动等偶然移动，从而提高了抗振动性。确保了挡块10在可移动电极9和传输线3之间建立绝缘，从而防止它们之间的短路。
在此情况下，挡块10形成绝缘，并它们位于传输线3的表面上。因此，当可移动电极9到达信号切断位置，可以减少可移动电极9和各挡块10相邻的面积，从而防止可变电容开关1由于两者固定连接引起的故障。
另外，在挡块10之外的位置，可以在可移动电极9和传输线3之间形成间隙。例如，即使可移动电极9和传输线3在间隙位置有一个由工艺误差等造成的突起，也可以防止该突起影响可移动电极9和传输线3之间的位置关系(两者之间的间隙的大小)。因此，挡块10可以消除和可移动电极9及传输线3有关的工艺误差等，可以稳定地设定它们之间的位置关系。
对于基片2，覆盖部分11设置在基片2对面，而可移动部分6设置在它们中间，且覆盖部分11配置了绝缘的挡块12。因此，几乎与挡块10的情况相似，挡块12将可移动电极9稳定地维持在偏离传输线3的信号通过位置处。在此情况下，确保了可移动部分6和驱动电极13之间绝缘，且可防止可移动部分6与挡块12固定连接。因此，在此情况下，挡块12与覆盖部分11形成一体，可以有效地执行其工艺和形成。
接着，图13示出本发明的第二实施例。此实施例的特征在于驱动电极也设置在可移动部分。在此实施例中，通过用相同的标号表示与第一实施例中相同的部件，省略对它们的说明。
标号21表示可变电容开关。该可变电容开关21包括(几乎类似于第一实施例)基片2、传输线3、支撑部分4’、可移动部分6’、支柱7’、绝缘薄膜8、可移动电极9和驱动电极13。可移动部分6’具有一个面向导体的表面6A’、背面6B’、中间部分6C’和周边部分6D’。
然而，例如将金属薄膜等用于在可移动部分6’的背面6B’提供一可移动边的驱动电极22。驱动电极22和固定边驱动电极13构成驱动装置。驱动电极22也通过沿支撑部分4’和支柱7’所设置的布线图形(部分示出)与引线电极14相连。
当切换可变电容开关21时，通过用电源15在驱动电极13和22之间供电在它们之间产生静电力，可以将可移动部分6’移向信号通过位置。
因此，也在此具有上述配置的实施例中，可以得到实质上类似于第一实施例的操作和优点。特别是，在此实施例中，可移动边的驱动电极22设置在可移动部分6’的背面6B’。因此，当切换可变电容开关1时，通过在固定边驱动电极13和可移动边驱动电极22之间供电，可以将可移动部分6’等平滑地移向信号通过位置。
这样例如支撑部分4’、可移动部分6’、支柱7’等就不必具有导电性，可以用绝缘材料来形成这些元件，从而提高设计自由度。
接着，图14示出本发明的第三实施例。此实施例的特征在于将可移动部分设定成以凸起的形式弯离固定电极。在此实施例中，通过用相同的标号表示与第一实施例中相同的部件，省略对它们的说明。
标号31表示一个可变电容开关。该可变电容开关31包括(几乎类似于第一实施例)基片2、传输线3、支柱7、驱动电极13和可移动部分32、绝缘薄膜33、可移动电极34等(下述)。
标号32表示设置在基片2表面上的可移动部分，以便于移动。可移动部分32由例如单晶硅材料等制成，几乎类似于第一实施例。可移动部分32形成一大致四边形的板，包括面向导体的表面32A、背面32B、中间部分32C和周边部分32D，并由支柱7支撑以相对基片垂直移动。
绝缘薄膜33和可移动电极34(几乎类似于第一实施例)层叠在可移动部分32的面向导体的表面32A上。然而，它们都对可移动部分32施加张力。
这持续地维持可移动部分32和可移动电极34在一方向上弯曲(在图14中两者都向上凸起的方向)，在该方向上它们以凸起的形式弯离传输线3。它们的中间部分32C和34B相对于周边部分32D和34B向外突出。
因此，在此具有上述配置的实施例中，也可以得到实质上类似于第一实施例的操作和优点。
在第一和第二实施例中，绝缘薄膜8设置在可移动部分6和6’的面向导体的表面6A和6A’上。然而，本发明并不局限于此。例如，有可能通过在可移动部分6’的背面6B’上设置弯曲调节薄膜，利用薄膜张应力将可移动部分设定成凸起的形式弯向传输线。
在实施例中，可由例如氧化硅制成的绝缘薄膜8和33用作弯曲调节薄膜。然而，本发明不局限于此。例如，所述弯曲调节薄膜可由包括氮化硅(SiN)在内的其它材料制成。另外，当弯曲调节薄膜不用作在可移动部分6和可移动电极9之间的绝缘结构时，弯曲调节薄膜可以由导电材料制成。
在实施例中，以突出方式在传输线3上设置了挡块10。然而，本发明不局限于此。例如，可以将本发明形成图15所示的变型。在此情况下，挡块10’以突出方式设置在可移动电极9的表面上，而不是挡块10在传输线3的一侧。另外，在本发明中，可以设置两个挡块10和10’。
在实施例中，通过蚀刻氧化硅绝缘薄膜等，形成绝缘挡块10。然而，本发明不局限于此。例如，可以使用氧化硅以外的绝缘材料。另选地，例如可以形成使用用于覆盖传输线3的绝缘薄膜且可不经蚀刻就直接使用。
在实施例中，驱动电极13设置在覆盖部分11上。然而，本发明不局限于此。例如，如日本待审查专利申请公开号2000-188050中所示，驱动电极可以设置在基片上且可以不使用覆盖部分等。在此情况下，驱动电极在不同于固定电极的位置与可移动部分相对，且静电力使可移动部分移动。
另外，在实施例中，将可变电容开关1、21和31作为可变电容元件的例子进行描述。然而，本发明不局限于此。例如，可以将本发明应用于可变电容，其中根据可移动部分的位置对由固定电极和可移动电极组成的电容器的电容进行切换。
在实施例中，将共面线描述成传输线3的一个例子。然而，本发明不局限于此。例如，可以形成本发明用来应用于包括开槽线(slot line)等在内的各种类型的传输线。
权利要求
1.一种可变电容元件，其特征在于，包括基片、设置在基片上的固定电极、在基片上与固定电极相对位置上所设置的板状可移动部分，以便移动，所述可移动部分移近或移离固定电极、设置在移动部分面向固定电极的区域中的可移动电极、移动电极与固定电极之间的电容在可移动电极移近或移离固定电极时变化、和用于在移动部分移近或移离固定电极的方向上驱动移动部分的驱动装置，其中可移动部分配置了弯曲调节薄膜，通过该薄膜可移动部分的中间部分相对于其周边部分弯曲的方向持续地维持在凸着弯向固定电极的方向和凹着弯离固定电极的方向中的一个方向。
2.如权利要求1所述的可变电容元件，其特征在于，在可移动部分上形成弯曲调节薄膜时所生成的内应力和由可移动部分与弯曲调节薄膜之间热膨胀差异所生成热应力的和为总应力，形成可移动部分和弯曲调节薄膜，使之当温度变化时，总应力持续地将可移动部分的弯曲方向维持在一个方向上。
3.如权利要求1或2所述的可变电容元件，其特征在于，形成所述弯曲调节薄膜，使可移动部分以凸起的形式向固定电极的方向弯曲。
4.如权利要求1或2所述的可变电容元件，其特征在于，所述弯曲调节薄膜是利用压力覆盖可移动部分面向固定电极的区域的绝缘薄膜，所述可移动电极设置在可移动部分上，而绝缘薄膜设置在它们之间，且所述绝缘薄膜利用压力使可移动部分和可移动电极以凸起的形式向固定电极的方向弯曲。
5.如权利要求1或2所述的可变电容元件，其特征在于，所述弯曲调节薄膜形成，使所述可移动部分以凸起的形式在离开固定电极的方向上弯曲。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的可变电容元件，其特征在于，在固定电极和可移动电极之间设置至少一个具有绝缘挡块的元件，该绝缘挡块在可移动部分移向固定电极时紧靠其它元件。
7.如权利要求6所述的可变电容元件，其特征在于，所述挡块设置在固定电极与可移动部分相对的区域部分。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的可变电容元件，其特征在于，所述固定电极是用于传送高频信号的传输线。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的可变电容元件，其特征在于，对于所述基片，另一不同基片设置在所述基片对面，而可移动部分设置在两者中间，且该不同基片设置驱动电极，该电极形成驱动装置并用静电力移动可移动部分。
全文摘要
为了在温度变化时通过持续弯曲可移动部分来稳定地改变电容，从而提高可靠性。利用支撑部分4、支柱7等在基片上设置可移动部分6以便于移动。在可移动部分6的面向导体的表面6A上设置绝缘薄膜8和可移动电极9。驱动电极13可用于将可移动部分6等移到信号切断位置和信号通过位置之间，从而将通过传输线3传送的高频信号切断或允许其通过。在此情况下，绝缘薄膜8利用其压力将可移动部分6和可移动电极9以凸起的形式往向传输线3的方向弯曲并持续地保持这一弯曲方向。这能防止可移动电极9和传输线3之间的电容随由温度上升或下降所引起的可移动部分6等的弯曲方向的变化而变化，并使其能执行稳定的切换操作。
文档编号H01P1/12GK1706066SQ20048000135
公开日2005年12月7日 申请日期2004年7月7日 优先权日2003年9月8日
发明者吉田康一, 小口貴弘, 小中羲宏 申请人:株式会社村田制作所