可變電容元件的制作方法

專利名稱：可變電容元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過改變電容來執行高頻信號等的切換操作的可變電容元件或可用作可變電容的元件。
(2)背景技術一般來說，可變電容元件用作，例如，可變電容開關、可變電容等。幾乎類似于，例如，如專利文件1中所述的靜電驅動開關，在這些可變電容元件中，在基片上設置了可移動部分，使得可以轉移并通過靜電力將可移動部分移向基片或從基片移走。
專利文件1日本待審查專利申請公開號2000-188050參考可變電容開關的例子作為相關技術以上類型的的可變電容元件，在可變電容開關中，在基片上設置了諸如共面線之類的傳輸線。板狀可移動部分通過支柱設置在基片上以便轉移。可移動部分與傳輸線的中間區相對，其間設置了間隙。
可移動部分所面向傳輸線的區域設置了由金屬薄膜等形成的可移動電極。所述可移動電極和可移動部分垂直地移向基片，籍此將它們移近或移離傳輸線。
可移動部分設置了一個外部供電的驅動電極。例如基片還設置了與驅動電極相對的反驅動電極，其間設置了間隙。當在驅動電極間供電時，在它們之間生成靜電力，籍此可移動部分逆著支柱的彈簧力在預定方向上(例如靠近傳輸線的方向)移動。這使可移動電極與可移動部分一起移動，并且可移動電極和傳輸線之間的間隙(或電容)改變了。
當停止向驅動電極供電時，可移動部分和可移動電極通過支柱的彈簧力返回至它們初始的位置。這使得可移動電極和傳輸線之間的電容返回至初始狀態。
如上所述，在可變電容開關中，通過根據可移動部分的位置增加和減少可移動部分和傳輸線之間的電容和改變在此區域中傳輸線的諧振頻率，例如通過傳輸線所傳輸的高頻信號允許在可變電容開關位置上通過或切斷(或反射)。
在上述相關技術中，例如將板狀可移動部分移近或移開傳輸線。然而，當移動部分例如由于支柱的形狀，彈簧力的變化等而移動時，移動部分(和移動電極)可以移近(斜著而不非平行地)傳輸線。
因此，當移動電極移近傳輸線時，根據傾斜狀態在它們之間形成的間隙(或電容)的大小改變。這使得傳輸線的諧振頻率及高頻信號的傳輸屬性不穩定，從而出現開關所需的性能和穩定性惡化的問題。
在相關技術的可變電容開關中，設置了薄膜可移動電極以覆蓋板狀可移動部分。因此，當開關周圍的溫度變化時，可移動部分和可移動電極由于兩者間熱膨脹等的差而易于彎曲。另外，對于彎曲，有例如可移動部分彎成向傳輸線凸起狀和移動部分彎成遠離傳輸線凹進的情形。彎曲方向可以根據溫度的增加或減少而改變。
因此，在相關技術中，根據可移動部分彎曲的狀態(彎曲方向和程度)，容易地改變可移動電極和傳輸線之間的電容。因此，這引起可變電容開關由于溫度等變化而變得不穩定的問題。
(3)發明內容考慮到上述相關技術中的問題做出本發明。本發明的一個目的是提供一種可變電容器，其中，當移動部分移動時，在可移動電極和固定電極之間的電容可穩定地變化，這樣能在溫度等變化時維持好的工作特性，并提高其穩定性。
為了解決上述問題，本發明應用于可變電容元件，該元件包括基片、設置在基片上的固定電極、在基片上與固定電極相對的位置上所設置的便于移動的板狀可移動部分，所述可移動部分移近或移離固定電極、設置在移動部分面向固定電極的區域中的可移動電極、且在可移動電極移近或移離固定電極時變化移動電極與固定電極之間的電容、和用于在移動部分移近或移離固定電極的方向上驅動移動部分的驅動裝置，其中可移動部分配置了彎曲調節薄膜，通過該薄膜可移動部分的中間部分相對其周邊部分彎曲的方向持續地維持在凸著彎向固定電極的方向和凹著彎離固定電極的方向中的一個方向。
本發明所采用結構的特征在于移動部分設置了彎曲調節薄膜，通過該薄膜可移動部分的中間部分相對其周邊部分彎曲的方向持續地維持在凸著彎向固定電極的方向和凹著彎離固定電極的方向中的一個方向。
根據本發明，因為可移動部分設置了彎曲調節薄膜，驅動裝置用于將可移動部分移向和移開固定電極。此時，可以改變可移動電極和固定電極之間的電容。在此情況下，例如由于溫度等變化，彎曲調節薄膜允許移動部分在預定方向持續彎曲。當移動部分移向固定電極時，彎曲調節薄膜能將移動電極穩定地維持在靠近固定電極的預定位置上。
因此，例如即使移動部分移近固定電極，且在其中心區域有一定程度的傾斜，但可移動電極和固定電極仍可以相互移近，并具有準確的位置關系。例如，即使元件的溫度大幅變化，彎曲調節薄膜能防止可移動部分和可移動電極由于熱膨脹的差異引起的彎曲變化，并能防止可移動電極和固定電極之間的位置關系由于以上變化而變化。
因此，當可移動電極和固定電極相互移近時可以將報得到的電容設定成精確的值。可以根據可移動部分的位置非常準確地切換兩者之間的電容。這使得執行各種使用例如電容變化的穩定切換操作成為可能，并可以在溫度變化時維持好的工作特性。另外，可以提高該元件的性能和可靠性。
根據本發明，當在可移動部分上形成彎曲調節薄膜時所生成的內應力和由可移動部分和彎曲調節薄膜之間的熱膨脹差異生成的熱應力之和為總應力時，可以形成可移動部分和彎曲調節薄膜，使在溫度變化時，總應力持續地將可移動部分的彎曲方向維持在一個方向上。
在此情況下，形成可移動部分和彎曲調節薄膜，使得內應力和熱應力之和持續地將可移動部分的彎曲方向維持在一個方向上。因此，即使元件的溫度大范圍變化，也能確保在加到可移動部分、彎曲調節薄膜等上的總應力由于溫度增加或降低而大幅變化后，彎曲方向不會因此應力而改變。因此，可移動部分可以在穩定狀態下持續地以預定方向彎曲著。
根據本發明，最好形成彎曲調節薄膜，使可移動部分以凸起形式彎向固定電極。
根據本發明，形成彎曲調節薄膜，使可移動部分以凹進的形式彎離固定電極。因此，可移動部分的中間部分能相對于周邊部分突向固定電極。這使得即使可移動部分傾斜地移向固定電極，但移動部分的中間部分和固定電極也可以相互靠近。從而，可以充分減少兩者之間的距離。
因此，當可移動部分移近或移開固定電極時，可以大幅改變兩者之間的電容。這有可能根據電容的變化來執行各類穩定的切換操作。
另外，根據本發明，彎曲調節薄膜可以是具有內應力的絕緣薄膜用于覆蓋面向固定電極的可移動部分區域，可移動電極可以設置在可移動部分上而兩者之間提供有絕緣薄膜，且該絕緣薄膜可利用壓力將可移動部分和可移動電極以凸起形式彎向固定電極。
根據本發明，可移動電極設置在可移動部分上，兩者之間設有絕緣薄膜，用作彎曲調節薄膜，且絕緣薄膜用壓力使可移動部分和可移動電極以凹進的形式彎離固定電極。因此，當可移動部分到達固定電極附近時，可以充分減少可移動電極的中間部分和固定電極之間的距離。這就有可能通過大幅改變可移動電極和固定電極之間的電容來執行各類穩定的切換操作。
因為絕緣薄膜建立了在可移動部分和可移動電極之間的絕緣，例如即使給可移動部分供電，也不必在可移動部分和可移動電極之間提供其它絕緣結構。它們的結構得到了簡化。
根據本發明，可以形成彎曲調節薄膜使可移動部分以凹進的形式彎離固定電極。
在此情況下，形成彎曲調節薄膜，使可移動部分以凹進的形式彎離固定電極。這樣，可移動電極和固定電極可以彼此靠近并具有精確的位置關系(即使例如可移動部分傾斜或周圍溫度發生變化)。因此，可以根據可移動部分的位置非常精確地切換它們之間的電容。
另外，根據本發明，當可移動部分移向固定電極時，在固定電極和可移動電極之間，最好至少一個元件配置了緊靠另一元件的絕緣擋塊。
根據本發明，當可移動部分移向固定電極時，在固定電極和可移動電極之間，至少一個元件配置了緊靠另一元件的絕緣擋塊。因此，例如，在固定電極設置了擋塊的情況下，當可移動部分移向固定電極時，可移動電極可以緊靠擋塊。
這使得擋塊能穩定地將可移動部分維持在靠近固定電極的預定位置上，這樣就可以精確地設定它們之間的位置關系(電容)。可移動電極可以防止因震動等引起的偶然移動，從而增強元件對振動的抵抗力。確保了擋塊在可移動電極和固定電極之間建立絕緣，從而可以防止它們的短路。
另外，例如在移動電極設置了擋塊的情況下，當可移動部分移向固定電極時，允許擋塊緊靠固定電極。還是在此情況下，同樣，可以通過擋塊精確地設定可移動電極和固定電極之間的位置關系，并防止兩者之間的短路。
根據本發明，可以在固定電極和可移動電極相對的區域部分設置擋塊。
根據本發明，擋塊設置在固定電極和可移動電極相對的區域部分。這樣，當可移動部分到達靠近固定電極的位置時，可以減少可移動電極和擋塊相鄰的面積(或固定電極和擋塊相鄰的面積)。這可以防止可變電容元件由于可移動電極和擋塊或固定電極和擋塊的固定鍵事所引起的故障，這樣就可以穩定元件操作。
可以在可移動電極和固定電極之間擋塊之外的一個位置形成間隙。這樣，即使可移動或固定電極在間隙位置處存在由處理失誤引起的突起，也可以防止該突起影響可移動電極和固定電極之間的位置關系。因此，擋塊可以解決可移動電極或固定電極中的處理失誤等，這樣就可以穩定地設定這些的位置關系。
根據本發明，可以由用于傳輸高頻信號的傳輸線形成固定電極。
根據本發明，固定電極是用于傳輸高頻信號的傳輸線。因此，當將可移動部分和可移動電極移近或移離傳輸線時，可以切斷通過傳輸線傳輸的高頻信號或允許該信號通過，從而可以對高頻信號執行一個切換操作。
因此，在此情況下，例如即使發生可移動部分傾斜，周圍溫度變化等，彎曲調節薄膜也能持續地使可移動部分的彎曲維持在一個方向上，可以將在可移動電極和固定電極相互靠近時獲得的電容設定成精確的值。在此鄰近區域，可以將傳輸線的諧振頻率切換到所需要的值。這樣就有可能執行允許高頻信號的切斷和通過的穩定切換操作了。
另外，根據本發明，對于基片，設置了一個與基片相對的不同的基片，可移動部分設置在兩基片之間，且不同基片配置了形成驅動裝置并利用壓力使可移動部分移動的驅動電極。
根據本發明，設置了一個與基片相對的不同基片，可移動部分設置在兩基片之間，且驅動裝置由設置在不同的基片上的驅動電極形成。因此，通過在驅動電極和可移動部分之間生成靜電力，可以將可移動部分穩定地移近或移離固定電極。
(4)


圖1為示出根據本發明第一實施例的可變電容開關的平面圖，其中開關的一部分斷開了。
圖2為可變電容開關從圖1所示的線II-II方向看時的剖視圖。
圖3為示出諸如可移動部分、絕緣薄膜和可移動電極之類的圖2所示的主要部分的放大剖視圖。
圖4示出可移動部分、絕緣薄膜、可移動電極等彎曲時的狀態。
圖5為示出將可移動部分切換到信號通過位置的狀態的剖視圖。
圖6為示出在制作可變電容開關時在覆蓋部分上形成驅動電極、擋塊等的狀態的剖視圖。
圖7為示出覆蓋部分和硅板相連的狀態的剖視圖。
圖8為示出與覆蓋部分相連的硅板拋光狀態的剖視圖。
圖9為示出在拋光的硅板上形成絕緣薄膜的狀態的剖視圖。
圖10為示出在絕緣薄膜上形成可移動電極的狀態的剖視圖。
圖11為示出采用蝕刻硅板的方法形成可移動部分等的狀態的剖視圖。
圖12為示出基片在可移動部分與支撐部分鍵合的狀態的剖視圖。
圖13為示出根據本發明的第二實施例的可變電容開關的剖視圖。
圖14為示出根據本發明的第三實施例的可變電容開關的剖視圖。
圖15為從與圖5的情況相似的位置處看到的根據本發明的改進的可變電容開關的剖視圖。
附圖標號1、21、31可變電容開關(例如可變電容)2基片3傳輸線(或固定電極)4，4’支撐部分6、6’、32可移動部分6A、6A’、32A面向導體的表面6B、6B’、32B背面6C、6C’、9A、32C、34A中間部分6D、6D’、9B、32D、34B周邊部分7、7’支柱8、33絕緣薄膜(或彎曲調節薄膜)9、34可移動電極10、10’、12擋塊
11覆蓋部分(或另一基片)13、22驅動電極(或驅動裝置)(5)具體實施方式
下面將參照附圖詳細說明根據本發明的可變電容元件。
圖1-12示出本發明的第一實施例。在此實施例中，將可變電容開關作為可變電容元件的一個例子來描述。
在附圖中，標號1表示可變電容開關而標號2表示形成可變電容開關1的主要部分的基片。如圖1和2所示，基片2是由例如高阻抗的單晶硅材料、絕緣玻璃材料等制成的。
標號3表示作為基片2上的固定電極提供的傳輸線。傳輸線3由例如多層金屬薄膜等組成并形成用于傳送諸如微波和毫波之類的高頻信號的共面線。傳輸線3由在圖1中的前后方向上延伸的中間導線3A和位于中間導線3A左邊和右邊并接地的接地導體3B構成。
標號4表示例如以突出方式設置在基片2上的兩個支撐部分。更具體地說，支撐部分可分別設置在傳輸線3的右邊和左邊。各支撐部分4由例如低阻抗的單晶硅等材料制成，并采用蝕刻過程等形成，且具有下面將描述的可移動部分6和支柱7。用諸如聚酰亞胺樹脂之類的粘合劑將支撐部分4固定在基片2上。
標號6表示位于基片2上表面上的可移動部分，以便于移動。可移動部分6由例如阻抗性的單晶硅材料等制成，并形成厚度為例如約20-80μm的近似四邊形板。
另外，可移動部分6由支柱7(下面將描述)支撐在基片2上并與傳輸線3的縱向中間區域相對。在垂直于基片2的方向(將移動部分6移近或移離傳輸線3的方向)上移動可移動部分6。可移動部分6在高頻信號由下述可移動電極9切斷或阻擋的位置(切斷傳輸線3上的信號處)及允許高頻信號通過傳輸線3的縱向中間區域的信號通信位置之間垂直移動。
可移動部分6面向導體3A和3B的區域用作面向四邊形導體的表面6A。在面向導體的表面6A上，層疊著下述絕緣薄膜8和可移動部分9。可移動部分6面向下述覆蓋部分11的區域作用背面6B。
下述絕緣薄膜8的壓力在可移動部分6上作用，從而使得絕緣薄膜8可持續地維持在朝傳輸線3方向上(在圖2中向下凸起的方向)凸出的彎曲狀態。這使可移動部分6的中間部分6C在圖3中與圍繞中心部分6C的周邊部分6D相比突出尺寸t。
標號7表示例如設置在各可移動部分6和各支撐部分4之間的四個支柱。各支柱7是由例如低阻抗的單晶硅材料等制成，并彎成如圖1和圖2所示的曲柄形。各支柱7在圖2中與基片2垂直的上下方向彎曲變形，從而支撐可移動部分6在該方向上移動。
當可移動部分6處在信號切斷的位置時，支柱7在遠離傳輸線3的方向上維持彎曲變形(彈性變形)狀態。其彈力(彈簧力)使可移動部分6等向傳輸線3施加一個力。因此，當在驅動電極13(下述)和可移動部分6之間沒有供電時，各支柱7的彈簧力使可移動電極9停在緊挨擋塊10(下述)的位置(信號切斷位置)。
相反，如圖5所示，當在驅動電極13和可移動部分6之間供電時，其間產生靜電力。這使移動部分6和可移動電極9等頂著各支柱7的彈簧力往遠離傳輸線3的方向上移動。維持它們停在一個位置(信號通過位置)而可移動部分6的背面6B緊挨著擋塊12(下述)。
標號8表示設置成在可移動部分6的面向導體的表面6A上的彎曲調節薄膜的絕緣薄膜。如圖2-4所示，絕緣薄膜8是由例如氧化硅(SiO2)等的絕緣薄膜形成的。它幾乎覆蓋了面對著移動部分6的表面6A的整個導體，其厚度例如約0.1-10μm。
絕緣薄膜8設置在可移動部分6和可移動電極9之間并在其間提供絕緣。另外，通過使壓力在移動部分6上作用，絕緣薄膜8可對發生在整個可移動部分6、絕緣薄膜8和可移動電極9中的彎曲的方向進行調節。這將它們全都持續維持在向傳輸線3突出的彎曲狀態。
在此情況下，形成可移動部分6、絕緣薄膜8和可移動電極9，使由可移動部分6、絕緣薄膜8和可移動電極9中的熱膨脹差異產生的熱應力貢獻成份小于在可移動部分6上形成絕緣薄膜8和可移動電極9時所生成的內應力。可以設計內應力和熱應力的總應力以在溫度變化時持續地將可移動部分6的彎曲方向維持在一個方向上。
這使可變電容開關1可以在溫度例如約-50-150℃間變化時移動部分6穩定地維持在朝傳輸線3向下凸起的形式。這可以防止彎曲方向發生改變。
標號9示出設置到其間設有絕緣薄膜8的面向導體表面6A的可移動電極。所述可移動電極9由層疊三層的薄金屬膜所形成，例如鈦、鉻等的粘附層等、鉑、鈀等的阻擋層及金等的電極層。形成的可移動電極9的厚度為例如約0.1-5μm，且設置在用于覆蓋可移動部分6的面向導體的表面6A的位置。
可移動電極9在信號切斷位置移近傳輸線3的中間部分并在信號通過位置移離傳輸線3，從而改變可移動電極9和傳輸線3之間的電容。這樣就可以使得傳輸線3的諧振頻率根據可移動電極9的位置而變化。在傳輸線3上傳送的高頻信號根據諧振頻率在可移動電極9處切斷，或在此位置通過。因此，可移動電極9可以執行一個切換操作。
在此情況下，絕緣薄膜8的壓力和維持可移動電極9和可移動部分6向傳輸線3彎成凸起狀。可移動電極9的中間部分9A比周邊部分9B更凸向傳輸線3。
因此，即使周圍溫度等發生變化，當可移動部分6在信號切斷位置時，也可以使可移動電極9中間部分9A等穩定地停在靠近傳輸線3的中間導線3A的位置上。結果，在信號切斷位置時，可以精確地設定可移動電極9和傳輸線3及之間的電容和傳輸線3的諧振頻率等，從而穩定地切斷高頻信號。
標號10表示在傳輸線3的多個位置處設置的絕緣擋塊。各擋塊10是通過蝕刻例如氧化硅之類的絕緣薄膜形成，且在如圖2和3所示的傳輸線3的表面的一部分形成。擋塊10從傳輸線3的表面向上凸起至可移動電極9。其凸起端在信號切斷位置緊靠可移動電極9。這使擋塊10可以將由各支柱7加力的可移動部分6、可移動電極9等停在信號切斷位置。在此情況下，擋塊10建立了在傳輸線3和可移動電極9之間的絕緣。
標號11表示作為對基片2的另一基片提供的覆蓋部分，其間設置了各支撐部分4。覆蓋部分11是由例如絕緣玻璃材料、高阻抗硅材料等制成的。覆蓋部分11通過陽極耦合的方式與支撐部分4的一端相連，并設在基片2的對面，而可移動部分6設置在它們之間。
標號12表示在與可移動部分6的背面6B相對位置處在覆蓋部分11的多個點上整體形成的絕緣擋塊。擋塊12在比驅動電極13(下述)更靠近可移動部分6的位置處突出。其凸起端在信號通過位置緊靠著可移動部分6。擋塊12使被拉向驅動電極13的可移動部分6、可移動電極9等停在信號通過位置。這在可移動部分6和驅動電極13之間建立了絕緣。
標號13表示通過使用例如金屬薄膜等在覆蓋部分11上設置成驅動裝置的驅動電極。驅動電極13設置在擋塊12之間并與可移動部分6的背面6B相對。驅動電極13通過設置在覆蓋部分11上的引線電極14與電源15相連。電源15通過另一引線電極14、支撐部分4、支柱7等與可移動部分6相連。當電源15在驅動電極13和可移動部分6之間供電時，在它們之間生成靜電力，從而將可移動部分6等可以移向信號通過位置。
在此實施例中可變電容開關1具有以上配置。下面，示出將可變電容開關1用作分路開關的例子并對其操作進行描述。
當可移動部分6在信號切斷位置時，通過用電源15在驅動電極13和可移動部分6之間供電，在其間生成的靜電驅動可移動部分6。可移動部分6、可移動電極9等在遠離傳輸線3的方向上移動。它們以壓在擋塊12上的狀態停在信號通過位置。
這維持可移動電極9遠離傳輸線3，且它們之間的電容降低了。因此，它們相對區域的阻抗充分地高于傳輸線3的阻抗(例如約50Ω)。因此，通過傳輸線3傳送的高頻信號可以在可移動電極9處通過，使可變電容開關1成為閉合(導通)狀態。
另外，當電源15停止供電時，支柱7的彈簧力驅動可移動部分6靠近傳輸線3。這使可移動電極9以壓到擋塊10的狀態停在信號切斷位置，且可移動電極9維持在靠近傳輸線3的狀態。結果，在可移動電極9附近的傳輸線3的諧振頻率變為由可移動電極9和傳輸線3之間的電容及可移動電極9的電感確定的預定頻率。
通過將諧振頻率的值預設成與通過傳輸線3傳送的高頻信號的頻率相等，傳輸線3的阻抗在可移動電極9附近變成最小值，并且可以在可移動電極9的位置處切斷通過傳輸線3傳送的高頻信號。這可以將可變電容開關1切換至打開(截止)狀態。
在此情況下，絕緣薄膜8的壓力使可移動部分6、絕緣薄膜8和可移動電極9以凸起的形式彎向傳輸線3。因此，當將可移動部分6切換到信號切斷位置時，可以將可移動電極9的中間部分9A等穩定地維持在靠近傳輸線3的中間導線3A的精確位置上。
因此，當可移動部分6在信號切斷位置時，可以精確地改變電容，使可移動電極9和傳輸線3之間的電容為一電容預定值。可以根據該電容值非常精確地設定傳輸線3的諧振頻率。結果，可以將當可移動部分6處在信號切斷位置時獲得的諧振頻率及通過傳輸線3傳送的高頻信號的頻率設定成相互一致。這確保了能執行信號切斷操作。
下面，參照圖6-12說明用于生產可變電容開關1的方法。
首先，在圖6所示的覆蓋部分形成步驟中，通過對例如絕緣玻璃板、高阻抗硅板等進行處理，形成上面設置了擋塊12和驅動電極13等的覆蓋部分11。
另外，在圖7中所示的硅板連接步驟中，在厚度為例如大于或等于100μm的單晶硅板等中，預先形成了預定深度的凹陷16A。硅板16和覆蓋部分11通過諸如陽極耦合之類的方式相互連接。接下來，在圖8所示的拋光步驟中，通過拋光覆蓋部分11另一邊的硅板16，形成硅板16的厚度約20-80μm。
接著，在圖9所示的絕緣薄膜形成步驟中，通過采用例如濺射或熱氧化之類的方式在硅板16的拋光表面上形成氧化硅薄膜，并將該薄膜蝕刻成預定形狀，形成絕緣薄膜8。
在圖10所示的電極形成步驟中，通過采用諸如沉積之類的方式在絕緣薄膜8的表面形成包括例如金、鉑、鈀、鈦、鉻等的金屬薄膜并將該金屬薄膜蝕刻成預定形狀，形成可移動電極9。
在此情況下，在絕緣薄膜形成步驟和電極形成步驟中，通過合適地設定例如，絕緣薄膜8和可移動電極9的厚度和形成范圍等，絕緣薄膜8的壓力可抵消可移動電極9的張力，使得可移動部分6、絕緣薄膜8和可移動電極9的總應力使它們以凸起的形式向下彎曲。
接著，在圖11所示的可移動部分形成步驟中，通過在硅板上進行諸如反應離子蝕刻之類的蝕刻，使硅板16形成預定形狀的圖形。它的各部分用于形成支撐部分4、可移動部分6和支柱7。因此，絕緣薄膜8的壓力使圖形化的可移動部分6以凸起的形式向下彎曲。
在圖12所示的基片鍵合步驟中，通過在基片2的表面上進行各種類型的薄膜成形、蝕刻等預先形成傳輸線3和擋塊10等并用粘合劑5將基片2粘到支撐部分4的端面。在以上步驟中，在合適的階段，通過形成引線電極14，就可以制成可變電容開關1。
因此，根據此實施例，絕緣薄膜8作為彎曲調節薄膜設置在可移動部分6的面向導體的表面6A上。因此，絕緣薄膜8可以將可移動部分6和可移動電極9穩定地以向下凸起的形式維持在預定彎曲方向上。當可移動部分6移向傳輸線3的附近，可以將可移動電極9穩定地維持在傳輸線3的靠近中間導線3A等的預定位置上。
因此，例如當可移動部分6移近傳輸線3并傾斜一定程度，可以移近可移動電極9的中間部分9A和傳輸線3的中間導線3A等并具有精確的位置關系。另外，例如即使周圍溫度大幅變化，絕緣薄膜8也能防止由它們熱膨脹差異引起的可移動部分6和可移動電極9的彎曲方向的變化，并能防止可移動電極9和傳輸線3之間的位置關系隨所述變化而改變。
因此，可以將在將可移動電極9和傳輸線3相互移近時獲得的電容設定成精確的值，并且可以根據可移動部分6的位置非常精確地切換它們之間的電容。這樣就可以為高頻信號執行穩定的切換操作且在溫度變化等時可以很好好維持該工作特性。另外，可以提高切換所需的性能和可靠性。
在此情況下，形成可移動部分6和絕緣薄膜8，使內應力和熱應力的總應力在溫度變化時持續地維持可移動部分6的彎曲方向不變。因此，可以確保在施加到可移動部分6和絕緣薄膜8等的總應力在溫度下升或下降改變后，防止彎曲方向被此應力改變。這使得移動部分6和移動電極9以穩定的狀態持續地保持在預定方向上的彎曲。
另外，絕緣薄膜8通過用壓力使可移動部分6和可移動電極9以凸起的形式向傳輸線3彎曲。因此，可以將它們的中間部分6C和9A設定成在與周邊部分6D和9B相比靠近傳輸線3的位置處突出。因此，當可移動部分6移向傳輸線3時，可移動電極9和傳輸線3的中間部分9A設定成更相互靠近，這樣可以充分地減少它們之間的距離。因此，當可移動電極9移近或移離傳輸線3時，可以大幅改變它們之間的電容，從而可以響應于電容變化穩定地執行切換操作。
因為可移動電極9配置給可移動部分6，其間設有絕緣薄膜8，絕緣薄膜8在可移動部分6和可移動電極9之間建立絕緣同時調節它們的彎曲方向。這樣就不必在由電源15供電的可移動部分6和可移動電極之間提供其它絕緣結構等。
因為傳輸線3配置了擋塊，當可移動部分6移向傳輸線3時，允許可移動電極9緊挨擋塊10。這使擋塊10可以穩定地將可移動電極9維持在靠近傳輸線3的信號切斷位置，并能精確地設定它們之間的位置關系(電容)。另外，能防止可移動電極9由于振動、震動等偶然移動，從而提高了抗振動性。確保了擋塊10在可移動電極9和傳輸線3之間建立絕緣，從而防止它們之間的短路。
在此情況下，擋塊10形成絕緣，并它們位于傳輸線3的表面上。因此，當可移動電極9到達信號切斷位置，可以減少可移動電極9和各擋塊10相鄰的面積，從而防止可變電容開關1由于兩者固定連接引起的故障。
另外，在擋塊10之外的位置，可以在可移動電極9和傳輸線3之間形成間隙。例如，即使可移動電極9和傳輸線3在間隙位置有一個由工藝誤差等造成的突起，也可以防止該突起影響可移動電極9和傳輸線3之間的位置關系(兩者之間的間隙的大小)。因此，擋塊10可以消除和可移動電極9及傳輸線3有關的工藝誤差等，可以穩定地設定它們之間的位置關系。
對于基片2，覆蓋部分11設置在基片2對面，而可移動部分6設置在它們中間，且覆蓋部分11配置了絕緣的擋塊12。因此，幾乎與擋塊10的情況相似，擋塊12將可移動電極9穩定地維持在偏離傳輸線3的信號通過位置處。在此情況下，確保了可移動部分6和驅動電極13之間絕緣，且可防止可移動部分6與擋塊12固定連接。因此，在此情況下，擋塊12與覆蓋部分11形成一體，可以有效地執行其工藝和形成。
接著，圖13示出本發明的第二實施例。此實施例的特征在于驅動電極也設置在可移動部分。在此實施例中，通過用相同的標號表示與第一實施例中相同的部件，省略對它們的說明。
標號21表示可變電容開關。該可變電容開關21包括(幾乎類似于第一實施例)基片2、傳輸線3、支撐部分4’、可移動部分6’、支柱7’、絕緣薄膜8、可移動電極9和驅動電極13。可移動部分6’具有一個面向導體的表面6A’、背面6B’、中間部分6C’和周邊部分6D’。
然而，例如將金屬薄膜等用于在可移動部分6’的背面6B’提供一可移動邊的驅動電極22。驅動電極22和固定邊驅動電極13構成驅動裝置。驅動電極22也通過沿支撐部分4’和支柱7’所設置的布線圖形(部分示出)與引線電極14相連。
當切換可變電容開關21時，通過用電源15在驅動電極13和22之間供電在它們之間產生靜電力，可以將可移動部分6’移向信號通過位置。
因此，也在此具有上述配置的實施例中，可以得到實質上類似于第一實施例的操作和優點。特別是，在此實施例中，可移動邊的驅動電極22設置在可移動部分6’的背面6B’。因此，當切換可變電容開關1時，通過在固定邊驅動電極13和可移動邊驅動電極22之間供電，可以將可移動部分6’等平滑地移向信號通過位置。
這樣例如支撐部分4’、可移動部分6’、支柱7’等就不必具有導電性，可以用絕緣材料來形成這些元件，從而提高設計自由度。
接著，圖14示出本發明的第三實施例。此實施例的特征在于將可移動部分設定成以凸起的形式彎離固定電極。在此實施例中，通過用相同的標號表示與第一實施例中相同的部件，省略對它們的說明。
標號31表示一個可變電容開關。該可變電容開關31包括(幾乎類似于第一實施例)基片2、傳輸線3、支柱7、驅動電極13和可移動部分32、絕緣薄膜33、可移動電極34等(下述)。
標號32表示設置在基片2表面上的可移動部分，以便于移動。可移動部分32由例如單晶硅材料等制成，幾乎類似于第一實施例。可移動部分32形成一大致四邊形的板，包括面向導體的表面32A、背面32B、中間部分32C和周邊部分32D，并由支柱7支撐以相對基片垂直移動。
絕緣薄膜33和可移動電極34(幾乎類似于第一實施例)層疊在可移動部分32的面向導體的表面32A上。然而，它們都對可移動部分32施加張力。
這持續地維持可移動部分32和可移動電極34在一方向上彎曲(在圖14中兩者都向上凸起的方向)，在該方向上它們以凸起的形式彎離傳輸線3。它們的中間部分32C和34B相對于周邊部分32D和34B向外突出。
因此，在此具有上述配置的實施例中，也可以得到實質上類似于第一實施例的操作和優點。
在第一和第二實施例中，絕緣薄膜8設置在可移動部分6和6’的面向導體的表面6A和6A’上。然而，本發明并不局限于此。例如，有可能通過在可移動部分6’的背面6B’上設置彎曲調節薄膜，利用薄膜張應力將可移動部分設定成凸起的形式彎向傳輸線。
在實施例中，可由例如氧化硅制成的絕緣薄膜8和33用作彎曲調節薄膜。然而，本發明不局限于此。例如，所述彎曲調節薄膜可由包括氮化硅(SiN)在內的其它材料制成。另外，當彎曲調節薄膜不用作在可移動部分6和可移動電極9之間的絕緣結構時，彎曲調節薄膜可以由導電材料制成。
在實施例中，以突出方式在傳輸線3上設置了擋塊10。然而，本發明不局限于此。例如，可以將本發明形成圖15所示的變型。在此情況下，擋塊10’以突出方式設置在可移動電極9的表面上，而不是擋塊10在傳輸線3的一側。另外，在本發明中，可以設置兩個擋塊10和10’。
在實施例中，通過蝕刻氧化硅絕緣薄膜等，形成絕緣擋塊10。然而，本發明不局限于此。例如，可以使用氧化硅以外的絕緣材料。另選地，例如可以形成使用用于覆蓋傳輸線3的絕緣薄膜且可不經蝕刻就直接使用。
在實施例中，驅動電極13設置在覆蓋部分11上。然而，本發明不局限于此。例如，如日本待審查專利申請公開號2000-188050中所示，驅動電極可以設置在基片上且可以不使用覆蓋部分等。在此情況下，驅動電極在不同于固定電極的位置與可移動部分相對，且靜電力使可移動部分移動。
另外，在實施例中，將可變電容開關1、21和31作為可變電容元件的例子進行描述。然而，本發明不局限于此。例如，可以將本發明應用于可變電容，其中根據可移動部分的位置對由固定電極和可移動電極組成的電容器的電容進行切換。
在實施例中，將共面線描述成傳輸線3的一個例子。然而，本發明不局限于此。例如，可以形成本發明用來應用于包括開槽線(slot line)等在內的各種類型的傳輸線。
權利要求
1.一種可變電容元件，其特征在于，包括基片、設置在基片上的固定電極、在基片上與固定電極相對位置上所設置的板狀可移動部分，以便移動，所述可移動部分移近或移離固定電極、設置在移動部分面向固定電極的區域中的可移動電極、移動電極與固定電極之間的電容在可移動電極移近或移離固定電極時變化、和用于在移動部分移近或移離固定電極的方向上驅動移動部分的驅動裝置，其中可移動部分配置了彎曲調節薄膜，通過該薄膜可移動部分的中間部分相對于其周邊部分彎曲的方向持續地維持在凸著彎向固定電極的方向和凹著彎離固定電極的方向中的一個方向。
2.如權利要求1所述的可變電容元件，其特征在于，在可移動部分上形成彎曲調節薄膜時所生成的內應力和由可移動部分與彎曲調節薄膜之間熱膨脹差異所生成熱應力的和為總應力，形成可移動部分和彎曲調節薄膜，使之當溫度變化時，總應力持續地將可移動部分的彎曲方向維持在一個方向上。
3.如權利要求1或2所述的可變電容元件，其特征在于，形成所述彎曲調節薄膜，使可移動部分以凸起的形式向固定電極的方向彎曲。
4.如權利要求1或2所述的可變電容元件，其特征在于，所述彎曲調節薄膜是利用壓力覆蓋可移動部分面向固定電極的區域的絕緣薄膜，所述可移動電極設置在可移動部分上，而絕緣薄膜設置在它們之間，且所述絕緣薄膜利用壓力使可移動部分和可移動電極以凸起的形式向固定電極的方向彎曲。
5.如權利要求1或2所述的可變電容元件，其特征在于，所述彎曲調節薄膜形成，使所述可移動部分以凸起的形式在離開固定電極的方向上彎曲。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的可變電容元件，其特征在于，在固定電極和可移動電極之間設置至少一個具有絕緣擋塊的元件，該絕緣擋塊在可移動部分移向固定電極時緊靠其它元件。
7.如權利要求6所述的可變電容元件，其特征在于，所述擋塊設置在固定電極與可移動部分相對的區域部分。
8.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的可變電容元件，其特征在于，所述固定電極是用于傳送高頻信號的傳輸線。
9.如權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的可變電容元件，其特征在于，對于所述基片，另一不同基片設置在所述基片對面，而可移動部分設置在兩者中間，且該不同基片設置驅動電極，該電極形成驅動裝置并用靜電力移動可移動部分。
全文摘要
為了在溫度變化時通過持續彎曲可移動部分來穩定地改變電容，從而提高可靠性。利用支撐部分4、支柱7等在基片上設置可移動部分6以便于移動。在可移動部分6的面向導體的表面6A上設置絕緣薄膜8和可移動電極9。驅動電極13可用于將可移動部分6等移到信號切斷位置和信號通過位置之間，從而將通過傳輸線3傳送的高頻信號切斷或允許其通過。在此情況下，絕緣薄膜8利用其壓力將可移動部分6和可移動電極9以凸起的形式往向傳輸線3的方向彎曲并持續地保持這一彎曲方向。這能防止可移動電極9和傳輸線3之間的電容隨由溫度上升或下降所引起的可移動部分6等的彎曲方向的變化而變化，并使其能執行穩定的切換操作。
文檔編號H01P1/12GK1706066SQ20048000135
公開日2005年12月7日 申請日期2004年7月7日 優先權日2003年9月8日
發明者吉田康一, 小口貴弘, 小中羲宏 申請人:株式會社村田制作所