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    MEMS 设备
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110049686.X

    申请日:

    2011.02.28

    公开号:

    CN102194572A

    公开日:

    2011.09.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01G 5/16申请日:20110228|||公开
    IPC分类号: H01G5/16; H01G5/40 主分类号: H01G5/16
    申请人: 富士通株式会社
    发明人: 宓晓宇; 丰田治; 上田知史
    地址: 日本神奈川县
    优先权: 2010.03.11 JP 2010-054421
    专利代理机构: 北京东方亿思知识产权代理有限责任公司 11258 代理人: 王安武
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110049686.X

    授权公告号:

    102194572B||||||

    法律状态公告日:

    2013.02.27|||2011.11.23|||2011.09.21

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种MEMS设备,包括:衬底;固定电极,其被设置在该衬底上并且允许信号通过其中;可移动电极,其以面向该固定电极的方式设置在该衬底上方并且允许信号通过其中;驱动线,其被设置在该衬底内部并且被用作施加驱动电极以移置该可移动电极;以及第一电阻,其被设置在形成于该衬底内部的第一过孔中,并且被用作切断信号。通过第一电阻将固定电极或者可移动电极连接到驱动线。

    权利要求书

    1.一种MEMS设备,其包括:衬底;固定电极,其被设置在所述衬底上并且允许信号通过其中;可移动电极,其以面向所述固定电极的方式被设置在所述衬底上方并且允许信号通过其中;驱动线,其被设置在所述衬底内部并且被用作施加驱动电极以移置所述可移动电极;以及第一电阻,其被设置在形成于所述衬底内部的第一过孔中,并且被用作切断信号,其中通过所述第一电阻将所述固定电极或者所述可移动电极连接到所述驱动线。2.根据权利要求1所述的MEMS设备,其中通过所述第一电阻将所述固定电极连接到所述驱动线,并且紧贴所述固定电极下方形成所述第一电阻。3.根据权利要求1或2所述的MEMS设备,还包括第二电阻,其被设置在形成于所述衬底内部的第二过孔中,并且被用作切断信号,其中通过所述第一电阻将所述固定电极连接到所述驱动线,且通过所述第二电阻将所述可移动电极连接到接地线。4.一种MEMS设备,其包括:衬底;固定电极,其被设置在所述衬底上并且允许信号通过其中;可移动电极,其以面向所述固定电极的方式设置在所述衬底上方并且允许信号通过其中;驱动线,其被设置在所述衬底内部并且被用作施加驱动电极以移置所述可移动电极;第一电阻,其被设置在形成于所述衬底内部的第一过孔中,并且被用作切断信号;以及驱动电极,其以面向所述可移动电极的方式被设置在所述衬底上,并且通过所述第一电阻被连接到驱动线。5.根据权利要求4所述的MEMS设备,其中紧贴所述驱动电极下方形成所述第一电阻。6.根据权利要求4所述的MEMS设备,其中通过第二电阻将所述可移动电极连接到接地线,所述第二电阻被设置在形成于所述衬底内部的第二过孔中,且被用作切断信号。7.根据权利要求5所述的MEMS设备,其中通过第二电阻将所述可移动电极连接到接地线,所述第二电阻被设置在形成于所述衬底内部的第二过孔中,且被用作切断信号。8.根据权利要求4所述的MEMS设备,其中所述固定电极包括第一固定电极和第二固定电极,且所述第一固定电极和所述第二固定电极具有彼此面对的各个侧面。9.根据权利要求5所述的MEMS设备,其中所述固定电极包括第一固定电极和第二固定电极,且所述第一固定电极和所述第二固定电极具有彼此面对的各个侧面。10.根据权利要求4至9中任一项所述的MEMS设备,其中所述固定电极包括第一固定电极和第二固定电极,所述第一固定电极和所述第二固定电极各自具有多个梳齿部分,并且所述第一固定电极的所述多个梳齿与所述第二固定电极的所述多个梳齿可替换地彼此相邻配置。

    说明书

    MEMS设备

    技术领域

    本文所讨论的实施例涉及例如通过使用MEMS(Micro?Electro?Mechanical?Systems,微电子机械系统)技术制造的MEMS设备。

    背景技术

    近年来,移动通信系统诸如便携式电话的市场正在不断扩大,并且通过它的服务器提供的功能也变得越来越复杂。

    随着这样的发展,用于移动通信的频率逐渐向兆赫兹较高(GHz)或更高的频带转移,与此同时,倾向于使用多通道。除此之外,积极讨论了将来引入软件定义无线电(Software-Defined-Radio,SDR)技术的可能性。

    使用MEMS技术制造的诸如可调谐高频设备的MEMS设备受到广泛关注。MEMS设备具有获得较高Q(质量因素)的优势,因此可以采用各种MEMS设备。以下文件是采用MEMS设备的示例:D.Peroulis等人所著“应用于可重构MEMS滤波器的可调谐集中部件(Tunable?Lumped?Components?with?Applications?to?Reconfigurable?MEMS?Filters)”,2001IEEE?MTT-S?Digest,p341-344;E.Fourn等人所著“MEMS可切换交叉指型共面滤波器(MEMS?Switchable?Interdigital?Coplanar?Filter)”,IEEE?Trans.Microwave?Theory?Tech.,Vol.51,No.1,p320-324,2003年1月;A.A.Tamijani等人所著“使用MEMS电容器的微型可调谐滤波器(Miniature?and?Tunable?Filters?Using?MEMS?Capacitors)”,IEEE?Trans.Microwave?Theory?Tech.,Vol.51,No.7,p1878-1885,2003年7月)。

    可变电容器是这些MEMS设备其中之一。

    图20A与图20B是解释采用了可变电容器4的示例图。

    参考图20A,利用夹置在其间的谐振器2a和2b将可变电容器4a至4c互相连接在信号线路1上。这意为将可变电容器4a至4c用作使谐振器2a和2b彼此耦合的耦合电容器。

    在图20B中,可变电容器4d和4e在信号线路1与接地面之间彼此并联连接,从而与电感器3一起形成了π型谐振回路。

    “A.A.Tamijani等人所著的“使用MEMS电容器的微型可调谐滤波器(Miniature?and?Tunable?Filters?Using?MEMS?Capacitors)”,IEEE?Trans.Microwave?Theory?Tech.,Vol.51,No.7,p1878-1885,2003年7月”公开了一种MEMS可变电容器,其具有其中将MEMS可变滤波器配置为横跨CPW(Coplanar?Waveguide,共面波导)从而形成可变分布常数线路,并且多个分布可变常数线路谐振器串联连接的结构。

    图21A与图21B示出了常规的普通可变电容器80。图21A是平面图,而图21B是沿线X-X的剖面图。

    如图21A与图21B所示,可变电容器80包括,例如衬底81、固定电极82、可移动电极84、锚部分85a和85b、高频信号输入通过其中的输入信号线路86、高频信号输出通过其中的输出信号线路87等。

    将输入信号线路86连接到固定电极82。输入信号线路87具有分支线路87a和87b,并且通过分支线路87a和87b与锚部分85a和85b被连接到可移动电极84。

    在衬底81内部设置了驱动线DL与接地线GL。通过过孔88a将固定电极82连接到驱动线DL。通过分支线路87a和87b、锚部分85a和85b与过孔88b和88c将可移动电极84连接到接地线GL。利用这种配置,能够在固定电极82与可移动电极84之间提供驱动电压。

    以此方式,固定电极82与可移动电极84不仅充当了可变电容器80的电容电极的功能,而且还充当了驱动电极。

    这里,当在两电极,例如在固定电极82与可移动电极84之间提供驱动电压时,由于静电引力的作用,两电极之间的距离会发生改变,进而使可变电容器80的电容发生变化。

    图22A与22B亦示出了常规的普通可变电容器90。图22A是平面图,而图22B是沿线Y-Y的剖面图。

    如图22A与图22B所示,可变电容器90与可变电容器80的不同之处在于驱动电极91a和91b与固定电极82独立设置,并且驱动电极91a和91b通过过孔88d和88e被连接到驱动线DL。

    另外,公开号为2006-093463的日本公报专利提出了电容可变的电容器,该电容器具有其中配置了多个可移动电极的可移动头部分、形成在衬底表面上并且面向可移动电极的多个固定电极,以及被耦合到可移动头部分并且一端被固定到衬底的压电驱动部分。

    另外,公开号为2003-124063的日本公报专利提出了电容可变的电容器设备,该电容器设备具有绝缘衬底,其至少包括两个被设置在绝缘衬底上且彼此维持绝缘状态的主面;由绝缘材料构成的执行机构,其具有横跨单个电容器电极的外部形状,以及由形成在导体与电容器电极之间的单个电容器构成的导体;以及驱动装置,其促使执行机构操作以便与绝缘衬底的主面接触或分开。

    常规的MEMS设备具有以下缺点:当将该设备施加到高频回路时,则会导致高频信号的损失。

    例如,在图21A与图21B所示的可变电容器80中,存在被馈送到固定电极82的高频信号泄露到驱动线DL的情况。另外,在图22A与图22B所示的可变电容器90中,存在由于形成在驱动电极91a和91b与外部回路之间的寄生电容而使高频信号泄露到驱动线DL的情况。

    按照惯例,该缺点可以通过偏置T回路输入高频信号与驱动电压来解决。但是,这种阻止高频信号泄露的措施是不够充分的。

    发明内容

    本发明被指引为解决上述传统MEMS设备的问题,因此,本发明的目的是提供能够减少高频信号泄露的MEMS设备。

    根据本发明的方面,下述MEMS设备包括衬底;固定电极,其被设置在衬底上并且允许信号通过其中;可移动电极;其以面向固定电极的方式被设置在衬底上方并且允许信号通过其中;驱动线,其被设置在衬底内部并且被用作施加驱动电压以移置可移动电极;以及第一电阻,其被设置在形成于衬底内部的第一过孔中并且被用作切断信号。通过第一电阻将固定电极或者可移动电极连接到驱动线。

    可替换地,根据本发明的另一方面,MEMS设备包括衬底;固定电极,其被设置在衬底上并且允许信号通过其中;可移动电极;其以面向固定电极的方式被设置在衬底上方并且允许信号通过其中;驱动线,其被设置在衬底内部并且被用作施加驱动电压以移置可移动电极;第一电阻,其被设置在形成于衬底内部的第一过孔中并且被用作切断信号;以及驱动电极,其以面向可移动电极的方式被设置在衬底上,并且通过第一电阻被连接到驱动线。

    附图说明

    图1是解释根据第一实施例的可变电容器的示例的平面图;

    图2A与图2B是图1中所示可变电容器的剖视图;

    图3A与图3B是解释可变电容器的等效回路图;

    图4是解释根据第二实施例的可变电容器的示例的平面图;

    图5A与图5B是图4中所示可变电容器的剖视图;

    图6A与图6B是解释可变电容器的等效回路图;

    图7A与图7B分别是根据第三实施例的可变电容器的示例的平面图和剖视图;

    图8A与图8B是图7A和图7B中所示可变电容器的剖视图;

    图9A与图9B是解释可变电容器的等效回路图;

    图10A与图10B是解释可变电容器的等效回路图;

    图11A与图11B是解释可变电容器的等效回路图;

    图12A与图12B分别是根据第四实施例的可变电容器的示例的平面图和剖视图;

    图13A与图13B是图12A与图12B中所示可变电容器的剖视图;

    图14A与图14B是解释可变电容器的等效回路图;

    图15是解释根据第五实施例的可变电容器的示例的平面图;

    图16A与图16B是图15中所示可变电容器的剖视图;

    图17是解释根据第六实施例的可变电容器的示例的平面图;

    图18A与图18B是图17中所示可变电容器的剖视图;

    图19是解释可变电容器的示例的立体图;

    图20A与图20B是解释其中采用可变电容器的示例图;

    图21A与图21B是解释常规的普通可变电容器的视图;以及

    图22A与图22B是解释常规的普通可变电容器的视图。

    具体实施方式

    下面将参考附图来解释本发明的优选实施例。这些实施例是对实施例中MEMS电容器的结构、形状、尺寸、材料等作出的各种改进的示例。

    在所参考的附图及下面的描述中,可以将各部分的维度比值描述为不同于实际比值,使得能够容易地理解可变电容器的结构或者衬底内部的结构。此外,在平面图中忽略了衬底。

    [第一实施例]

    图1是解释根据第一实施例的可变电容器10的示例的平面图,并且图2A与图2B是沿图1中线A-A的可变电容器10的剖视图。

    如图1、图2A与图2B所示,可变电容器10包括衬底11上、固定电极12、可移动电极14、锚部分15a和15b、第一信号线路16、第二信号线路17等。

    衬底11具有由多个绝缘层形成的多层结构。衬底11中具有用于提供或者施加驱动店家的驱动线DL和接地线GL。根据本实施例,衬底11具有其中形成三层绝缘层110a、110b和110c;在绝缘层110a与110b之间形成驱动线DL;并且在绝缘层110b与110c之间形成接地线GL的结构。绝缘层110a-110c的各厚度范围大约在10μm与几百μm之间。

    以下,当描述绝缘层110a-110c时,可以统称为“绝缘层110”.

    例如,将具有多层内部布线的低温共烧陶瓷(Low?Temperature?Co-fired?Ceramics,LTCC)衬底用作衬底11。

    固定电极12由导电材料如金(Au)、铝(Al)或者铜(Cu)构成,并且形成在衬底11的表面上。但是,可以将第一信号线路16的端部用作固定电极12。固定电极12例如充当高频回路中的信号线路的一部分。

    可移动电极14由导电材料如金(Au)、铝(Al)或者铜(Cu)构成,并且以其中心面向被夹置在其间空隙中的固定电极12的方式以桥接的形式形成在衬底11上方??梢贫缂?4通过其两端的锚部分15a和15b以平衡支撑的方式支撑。移动电极14例如充当高频回路中的信号线路的一部分。

    锚部分15a和15b由导电材料如金(Au)、铝(Al)或者铜(Cu)构成,并且以其两端支撑可移动电极14的方式沿其延伸方向形成在分支线路17a和17b的部分的上表面上。

    第一信号线路16以桥接的形式以沿与配置可移动电极的方向垂直相交的方向延伸的方式形成在衬底11的表面上,并且被连接到固定电极12。

    第二信号线路17包括分支线路17a和17b,以沿与第一信号线路16延伸的方向平行的方向延伸的方式形成在衬底11的表面上,并且通过分支线路17a和17b与锚部分15a和15b被连接到可移动电极14。

    第一信号线路16和第二信号线路17与接地线GL等一起构成了所谓的微带线路。

    在本实施例中,假定将可变电容器10连接到高频回路,使得第一信号线路16充当高频信号的输入侧,且第二信号线路17充当高频信号的输出侧。但是,也可以连接可变电容器10,使得以相对的方式配置高频信号的输入侧与输出侧。这也可以被施加到下述其它实施例的可变电容器。在本实施例中,信号的频率被假定为1MHz或更高的高频信号。

    如图2A与图2B中所示,将固定电极12和可移动电极14各自连接到被设置在衬底11内部的线路。但是,存在两种连接图案。图2A示出了第一连接图案,而图2B示出了第二连接图案。

    在图2A所示的第一连接图案中,通过设置在衬底11内部并紧贴固定电极12下方的过电阻RVa,将固定电极12连接到驱动线DL。此外,通过锚部分15a和15b、分支线路17a和17b,以及分别设置在分支线路17a和17b下方的过电阻RVb和RVc,将可移动电极14连接到接地线GL。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过电阻RVa将固定电极12与驱动线DL连接在一起,并且在最短距离内通过过电阻RVb和RVc分别将分支线路17a和17b与接地线GL连接在一起。

    在图2B所示的第二连接图案中,通过设置在衬底11内部与固定电极12下方的过电阻RVa,将固定电极12连接到驱动线DL。此外,通过锚部分15a和15b、分支线路17a和17b,以及分别被设置在衬底11内部并紧贴分支线路17a和17b下方的过导体CVa和CVb,将可移动电极14连接到接地线GL。

    为了描述不同起见,在最短距离内通过过电阻RVa将固定电极12与驱动线DL连接在一起,并且在最短距离内通过过导体CVa和CVb分别将分支线路17a和17b与接地线GL连接在一起。

    这意为第一连接图案与第二连接图案的不同之处仅在于夹置在可移动电极14和接地线GL之间的过电阻RVb和RVc或者过导体CVa和CVb,并且其余的都相同。

    在任意一者的连接图案中,固定电极12与可移动电极14不仅仅充当可变电容器10的电容电极的功能,而且还充当了驱动电极的功能。

    第一连接图案是其中可变电容器10关于信号线路1串联连接的图案,例如,如图20A中所示的可变电容器4a-4c所表示的。第二连接图案是其中可变电容器10关于信号线路1并联连接的图案,例如,如图20B中所示的可变电容器4d及4e所表示。

    以下,当描述与过电阻RVa-RVc相同的内容时,可以统称为“过电阻RV”。同样当施加与过导体CVa-CVb相同的内容时,可以统称为“过导体CV”。

    过电阻RV是渗透通过衬底11的绝缘层110而形成在过孔中的电阻元件,其中绝缘层110由单个或多个层构成。在本实施例中,第一和第二图案中的过电阻RVa均以渗透通过绝缘层110b和110c的方式形成。另外,在第一连接图案中,过电阻RVb和RVc以渗透通过绝缘层110c的方式形成。

    过电阻RV具有直径范围为50至200μm的圆柱形状。绝缘层110的厚度与过电阻RV的直径之比例如约为1∶1至2∶1。原则上,过电阻RV的阻值(阻抗值)是足以切断高频信号的数值。例如,当线路的特征阻抗约为50Ω时,过电阻RV的阻值约为几百Ω或者更大,优选地是500Ω或者更大。

    但是,可以根据施加了可变电容器10的回路类型,任意调节过电阻RV的阻值?;谎灾?,过电阻RV不仅被用作切断高频信号,而且还被用于其它目的。因此,过电阻RVa-RVc的个别值可以彼此相同或者不同。例如,在第一连接图案中,存在可以将过电阻RVa-RVc的阻值全部设定到500Ω的情况,或者将过电阻RVa的阻值设定到500Ω,并且将过电阻RVb和RVc的阻值设定为高于或低于500Ω的数值的情况。

    过导体CV是渗透通过衬底11的单个或者多个绝缘层110而形成在过孔中的良好导体。在本实施例中,在第二连接图案中,过导体CVa和CVb以渗透通过绝缘层110c的方式形成。

    过导体CV也具有直径范围为例如50-200μm的圆柱形状。其阻值(阻抗数值)是要求高频信号恰好通过其中的数值。例如,该数值约为几百Ω或者更小。

    当将低温共烧陶瓷(LTCC)用作衬底11时,可以下述方式生产过电阻RV。

    特别而言,准备要被用作为具有预定尺寸的绝缘层110的未加工带(green?sheet),并且通过冲压、激光等在形成过电阻RV的位置处凿出例如直径为50-200μm的贯穿孔(过孔)。

    接着,通过诸如丝网印刷(screen?printing)之类的技术将贯穿孔充满合适的电阻材料。根据过电阻RV所需要的阻值等来决定电阻材料。例如,金属氧化物被用作电阻材料??商婊坏?,可以使用镍镉(NiCr)合金、镍铁镉(NiFeCr)合金、氮化钽(Ta2N)等。

    接着,当在上绝缘层110中形成被连接到所凿贯穿孔的过电阻RV时,通过丝网印刷等形成导体图案或者电阻图案,以覆盖在充满电阻材料的贯穿孔的上部分。通过这种处理,通过能够在两个绝缘层110中安全连接在一起的贯穿孔,在上下绝缘层110之间形成了所谓的接收地(receiving?land)。

    另外,通过印刷等形成充当驱动线DL与接地线GL的导体图案等,从而产生了绝缘层110的单层。

    以类似的方式,产生并叠压多个绝缘层110以形成层压。在将压力施加到该层压之后,烧结该层压,完成其中包含过电阻RV的衬底11。

    同样以类似于过电阻RV实例的方式形成过导体CV。这意为当形成过导体CV时,在所凿贯穿孔中填充导电材料而不是绝缘材料。

    以此方式,当将LTCC用作衬底11时,在产生LTCC的工艺过程中,利用烧结同时形成过电阻RV与过导体CV。

    图3A与图3B是解释可变电容器10的等效回路的视图。

    可以图3A中所示的等效回路形式来表示第一连接图案实例中的可变电容器10。

    具体而言,将固定电极12连接到第一信号线路16,并且通过过电阻RVa将其亦连接到驱动线DL。

    这里,过电阻RVa被设置为非常接近固定电极12,即紧贴固定电极12下方。由于该原因,当将可变电容器10连接到高频回路时,被馈送到第一信号线路16的高频信号几乎不流向驱动线DL侧?;谎灾?,从驱动线DL侧切断高频信号,并将其施加到固定电极12侧。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    此外,将可移动电极14连接到第二信号线路17,并且通过过电阻RVb和RVc将其同样连接到接地线GL。

    这里,过电阻RVb和RVc被设置为非常接近可移动电极14,即紧贴分支线路17a和17b下方。由于该原因,当将可变电容器10连接到高频回路时,被施加到可移动电极14的高频信号几乎不流向接地线GL侧?;谎灾?,从接地线GL侧切断高频信号,并且将其施加到第二信号线路17侧。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    可以图3B中所示的等效回路形式来表示第二连接图案实例中的可变电容器10。这意味着其能够以图3A中所示的排除过电阻RVb和RVc的等效回路形式来表示。

    在本实例中,由于过电阻RVa被设置为非常接近固定电极12,所以也可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    与此同时,可变电容器10在两电极,例如在固定电极12与可移动电极14之间具有电容Ec1。

    当通过驱动线DL将驱动电压施加到固定电极12时,便在两电极之间引起了静电引力,从而使可移动电极14朝向固定电极12移置。这便导致两电极之间的距离发生改变,而距离的改变会使可变电容器10的电容Ec1发生变化?;谎灾?,电容Ec1是可变电容。

    如上所述,在可变电容器10中,过电阻RV可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL与接地线GL。

    此外,过电阻被埋设在衬底11内部。这便引起了对于周围回路的较小的寄生电容,并且不会对高频信号的传输产生恶劣影响。另外,在常规情况下衬底11表面上的空白处是安全的。

    在本实施例中,通过过电阻RV将固定电极12连接到驱动线DL,并且通过过电阻RV或者过导体CV将可移动电极14连接到接地线GL。但是,也可以其它方式完成这些连接?;谎灾?,也可以通过过电阻RV将可移动电极14连接到驱动线DL,并且通过过电阻RV或者过导体CV将固定电极12连接到接地线GL。

    [第二实施例]

    图4是解释根据第二实施例的可变电容器20的示例的平面图,并且图5A与图5B是沿图4中线B-B的可变电容器20的剖视图。

    如图4、图5A与图5B所示,可变电容器20与第一实施例的可变电容器10的不同之处在于在可变电容器20中,驱动电极21a和21b与固定电极12单独设置。这意为可变电容器20与第一实施例的可变电容器10的不同之处在于它是单独的驱动类型。

    具体而言,不是将固定电极12连接到驱动线DL,而是通过过电阻RVd和RVe将驱动电极21a和21b连接到驱动线DL。因此,在可变电容器20中不再需要设置可变电容器10中的过电阻RVa,并且因此不再设置。

    可变电容器20的其它构成元件与第一实施例的可变电容器10所使用的构成元件相同。因此,已经被描述的元件标号被认为与描述可变电容器10元件标号相同,并且忽略其描述。这也适用于下述其它实施例的可变电容器。

    驱动电极21a和21b由导电材料如Au、Al或者Cu等构成,并且以固定电极12夹置在其间的方式,例如以各自被设置为与固定电极12的两侧相邻的方式形成在衬底11的表面上。在本实施例中,尽管设置了两个驱动电极21a及21b,但也可以设置一个、三个、或者多个相似的驱动电极。

    如图5所示,通过被设置在衬底11内部并紧贴驱动电极21a和21b与过电阻RVd和RVe分别将驱动电极21a和21b连接到驱动线DL。

    为了描述不同起见,在最短距离内通过过电阻RVd将驱动电极21a与驱动线DL连接在一起,并且在最短距离内通过过电阻RVe将驱动电极21b与驱动线DL连接在一起。

    图5A示出了第一连接图案,且图5B示出了第二连接图案。

    在连接图案的任意一者中,尽管固定电极12充当着可变电容器20的电容电极的功能,但是它并不充当驱动电极的功能。另一方面,可移动电极14不仅充当可变电容器20的电容电极的功能,而且充当驱动电极的功能。

    图6A与图6B是解释可变电容器20的等效回路的视图,

    可以图6A中所示等效回路的形式来表示第一连接图案实例中的可变电容器20。

    具体而言,将可移动电极14连接到第二信号线路17,并且同时通过电阻RVb和RVc将其连接到接地线GL。

    这里,将过电阻RVb和RVc设置为非常接近可移动电极14,即紧贴分支线路17a和17b下方。因此,可以有效地阻止高频信号泄漏到接地线GL。

    参考图5A与图5B,将驱动电极21a和21b配置为接近固定电极12以作用于可移动电极14,并且通过过电阻RVd和RVe将其连接到驱动线DL。

    这里,没有直接将驱动电极21a和21b连接到外部回路如其它电极、信号线路与线。但是,有时存在由于在驱动电极21a和21b与外部回路之间,特别是在驱动电极21a和21b与布置在其附近的固定电极12之间引起的寄生电容Cp而使阻抗降低,并且该阻抗的降低不可忽视的情况。

    这里,将过电阻RVd和Rve分别设置为非常接近驱动电极21a和21b,即分别紧贴在驱动电极21a和21b下方。因此,尽管存在寄生电容Cp,但是可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    可以图6B所示等效回路的形式来表示第二连接图案中的可变电容器20。这意味着其可以图6A所示的排除过电阻RVb和RVc的等效回路方式来表示。

    在此情况下,因为过电阻RVd和RVe分别被配置在非常接近驱动电极21a和21b的位置处,所以可以有效地阻止高频信号泄漏到驱动线DL。

    可变电容器20还包括如在第一实施例的可变电容器10的情况下,固定电极12与可移动电极14的两极之间的电容Ec2,其中电容Ec2是可变电容。

    [第三实施例]

    图7A是解释根据第三实施例的可变电容器30的示例的平面图,图7B是沿图7A中线C1-C1的可变电容器30的剖视图,并且图8A与8B是沿图7A中线C2-C2的可变电容器30的剖视图。

    如图7A、图7B、图8A与图8B所示,可变电容器30包括衬底31上、第一固定电极32、第二固定电极33、可移动电极34、锚部分35a和35b、第一信号线路36、第二信号线路37等。

    衬底31与第一实施例的衬底11类似。

    就形成材料、形状等而言,第一固定电极32和第二固定电极33与第一实施例的固定电极12类似。就第一信号线路36和第二信号线路37的端部也可分别用作第一固定电极32和第二固定电极33的方面也是类似的。

    将第一固定电极32和第二固定电极33配置为使得这些电极的各个侧面沿可变电容器30的中心轴即轴α-α彼此面对。为了具体起见,将第一固定电极32和第二固定电极33配置为关于充当对称轴的轴α-α对称。

    可移动电极34与第一实施例的可移动电极14类似。

    锚部分35a和35b基本上与第一实施例的锚部分15a和15b类似。但是,其直接形成在衬底31的表面上。

    第一信号线路36与第一实施例的第一信号线路16类似。

    第二信号线路37形成在衬底31的表面上,以沿与第一信号线路36所延伸的方向相同的方向延伸,并连接至第二固定电极33。

    可变电容器30整体沿起对称轴作为的轴线对称布置,并且在输入侧及输出侧具有大致相同的特性。因此,能够减小高频信号在第一固定电极30(输入端)处以及在第二固定电极33(输出端)处的反射。

    从整体上来讲,可变电容器30关于充当对称轴的轴α-α对称配置,并且具有输入侧和输出侧基本相同的特征。因此,可以在第一固定电极30即输入端处,并且也在第二固定电极33的输出端处有效地减少高频信号的反射。

    如图8A与8B中所示,通过过电阻RVa和RVb分别将第一固定电极32和第二固定电极33连接到驱动线DL,其中过电阻RVa和RVb分别被设置为在衬底31内部并紧贴第一固定电极32和第二固定电极32下方。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过电阻RVa将第一固定电极32连接到驱动线DL,并且在最短的距离内通过过电阻RVb将第二固定电极33与驱动线DL连接在一起。

    可以通过过电阻RV仅仅将第一固定电极32和第二固定电极33之一连接到驱动线DL。

    在图8A所示的第一连接图案中,通过锚部分35a和35b,并通过过电阻RVc和RVd将可移动电极34连接到接地线GL,其中过电阻RVc和RVd分别被设置在衬底31内部并紧贴锚部分35a和35b下方。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过电阻RVc和RVd分别将锚部分35a和35b与接地线GL连接在一起。

    在图8B所示的第二连接图案中,通过锚部分35a和35b,并且通过过导体CVa与CVb将可移动电极34连接到接地线GL,其中过导体CVa和CVb分别被设置在衬底31内部并紧贴锚部分35a和35b下方。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过导体CVa和CVb分别将锚部分35a和35b与接地线GL连接在一起。

    在连接图案的任意一者中,第一固定电极32、第二固定电极33与可移动电极34除了具有可变电容器30的电容电极的功能之外,还具有驱动电极的功能。

    图9A-11B是解释可变电容器30的等效回路的视图。

    可以图9A所示的等效回路形式来表示第一连接图案中的可变电容器30。

    为了具体起见,将第一固定电极32连接到第一信号线路36,同时通过过电阻RVa将其连接到驱动线DL。将第二固定电极33连接到第二信号线路37,同时通过过电阻RVb将其连接到驱动线DL。

    这里,将过电阻RVa设置在非常接近第一固定电极32的紧贴第一固定电极32下方的位置处。将过电阻RVb设置在非常接近第二固定电极33的紧贴第一固定电极33下方的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    另外,通过过电阻RVc和RVd将可移动电极34连接到接地线GL。

    这里,分别将过电阻RVc和RVd设置在非常接近可移动电极34的紧贴锚部分35a和35b下方的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    可以图9B所示等效回路的形式来表示第二连接图案中的可变电容器30。这意味着其可以图9A所示的排除过电阻RVc和RVd的等效回路的形式来表示。

    同样地,在此情况下,将过电阻RVa和RVb分别设置在非常接近第一固定电极32和第二固定电极33的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    在可变电容器30中,在第一固定电极32与可移动电极34之间实现了具有电容Ec31的可变电容部分CAa。在第二电极33与可移动电极34之间实现了具有电容Ec32的可变电容部分CAb。此外,在第一固定电极32与第二固定电极33之间实现了具有电容Ec33的固定电容部分CB。

    当通过驱动线DL将驱动电压施加到第一固定电极32与第二固定电极的两个固定电极时,便在两个固定电极与可移动电极34之间施加了静电引力。这便导致电容Ec31与Ec32发生变化。因此,电容Ec31与Ec32是可变电容。另一方面,电容Ec33是固定电容。

    以此方式,可变电容器30还包括除了可变电容之外的固定电容。这意为与第一实施例的可变电容器10相比较,在可变电容器30中,可以更加自由地设定电容的可变范围,以获得期望的阻抗值。

    可以把图9A中所示的等效回路看作是就高频而言从可变电容部分CAa和CAb与固定电容部分CB中去除驱动线DL的电路?;诖?,可以将图9A中所示的等效回路替代为图10A中所示的等效回路。

    为了具体起见,可以其中将可变电容部分CAa和CAb并联连接在固定电容部分CB两侧上的信号线路与被连接到地面的电阻R之间的回路形式来表示第一连接图案中的可变电容器30。这里,电阻R是过电阻RVc和RVd的合电阻。

    当电阻R的阻值足够大时,例如500Ω或者更大,可以将图10A中所示的等效回路替代为图10B中所示的等效回路。

    这意为可以其中将可变电容部分CAa和CAb并联连接到到固定电阻部分CB的回路形式来表示第一连接图案中的可变电容器30。

    此外,可以将图9B中所示的等效回路替代为图11中所示的π型等效回路。

    换言之,可以其中在固定电容部分CB两侧上的信号线路与地面之间并联连接可变电容部分CAa和CAb的回路形式来表示第二连接图案中的可变电容器30。

    此外,可以将图11A中所示的π型等效回路替代为图11B中所示的T型等效回路。

    这意为可以其中将可变电容部分CA连接到固定电容部分CBa和CBb与地面之间的连接点的电路形式来表示第二连接图案中的可变电容器30。

    在本实施例中,通过过电阻RV将第一固定电阻32和第二固定电阻33连接到驱动线DL,并且通过过电阻RV或者过导体CV将可移动电极34连接到接地线GL。但是,可以其它方式进行这些连接?;谎灾?,可以通过过电阻RV将可移动电极34连接到驱动线DL,并且通过过电阻RV或者过导体CV将第一固定电极32和第二固定电极33连接到接地线GL。

    [第四实施例]

    图12A是解释根据第四实施例的可变电容器40的示例的平面图。图12B是沿图12A中线D1-D1的可变电容器40的剖视图,而图13A与图13B是沿图12A中线D2-D2的可变电容器40的剖视图。

    如图12A-13B所示,在可变电容器40中,除了第一固定电极32和第二固定电极33之外,驱动电极41a和41b被单独设置?;谎灾?,可变电容器40与第三实施例的可变电容器30的不同之处在于它是单独的驱动类型。

    具体而言,不是将第一固定电极32和第二固定电极33连接到驱动线DL,而是通过过电阻RVe和RVf分别将驱动电极41a和41b连接到驱动线DL。因此,在可变电容器40中不再需要可变电容器30中设置的过电阻RVa和RVb,因此不再设置。

    可变电容器40的其它构成元件与第三实施例的可变电容器30中使用的构成元件相同。

    驱动电极41a和41b分别与第二实施例的驱动电极21a和21b类似?;谎灾?,它们被设置为非常接近第一固定电极32和第二固定电极33的两侧。

    如图13A与13B中所示,通过过电阻RVe和RVf将驱动电极41a和41b连接到驱动线DL,其中过电阻RVe和RVf分别被设置在衬底31内部并紧贴驱动电极41a和41b下方。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过电阻RVe将驱动电极41a与驱动线DL连接在一起,并且在最短的距离内通过过电阻RVf将驱动电极RVf与驱动线DL连接在一起。

    图13A示出了第一连接图案,并且图13B示出了第二连接图案。

    在连接图案的任意一者中,第一固定电极32和第二固定电极33具有作为可变电容器40的电容电极的功能,但是并没有作为驱动电极的功能。另一方面,可移动电极34不仅具有作为可变电容器40的电容电极的功能,而且还具有作为驱动电极的功能。

    图14A与图14B是解释可变电容器40的等效回路的视图。

    以图14A中所示的等效回路形式来表示第一连接图案中可变电容器40。

    具体而言,通过过电阻RVc和RVd将可移动电极34连接到接地线GL。

    这里,将过电阻RVc和RVs分别设置在非常接近可移动电极34的紧贴锚部分35a和35b的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    参考图13A与图13B,将驱动电极41a和41b分别配置为接近第一固定电极32和第二电极33以作用于可移动电极34,并且通过过电阻RVe和RVf将其连接到驱动线DL。

    这里,将过电阻RVe和RVf分别设置为非常接近驱动电极41a和41b,即紧贴驱动电极41a和41b下方。因此,尽管在驱动电极41a和41b与外部回路之间,特别是在驱动电极41a和41b与被配置为接近驱动电极的41a和41b的第一固定电极32和第二固定电极33之间存在寄生电容Cp,但是可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    可以图14B所示的等效回路形式来表示第二连接图案中的可变电容器40。这意味着其可以表示为图14A所示的排除过电压RVc和RVd的等效回路的形式。

    同样地,在此情况下,将过电压RVe和RVf分别设置在非常接近驱动电极41a和41b的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线路DL。

    在可变电容器40中,如在第三实施例的可变电容器30的情况下,也可以实现具有电容Ec41的可变电容部分CAa、具有电容Ec42的可变电容部分CAb、具有电容Ec43的可变电容部分CB。

    图14A中所示的第一连接图案中的可变电容器40的等效回路可以被如在可变电容器30中依据高频率的图10A与图10B所示的等效回路所代替。

    图14B中所示的第二连接图案中的可变电容器40也可以被如在可变电容器30中依据高频率的图11A与图11B所示的等效回路所代替。

    [第五实施例]

    图15是解释根据第五实施例的可变电容器50的示例的平面图。图16A与图16B是沿图15中线E-E的可变电容器50的剖视图。

    如图15、图16A与图16B所示,可变电容器50包括衬底51上、第一固定电极52、第二固定电极53、可移动电极54、锚部分55a和55b、第一信号线路56、第二信号线路57等。

    衬底51与第三实施例的衬底31类似。

    就形成材料等而言,第一固定电极52和第二固定电极53分别与第三实施例的第一固定电极32和第二固定电极33类似。就第一信号线路56和第二信号线路57的端部可以分别被用作第一固定电极52和第二固定电极53而言,也是类似的。

    第一固定电极52和第二固定电极53各自具有第一梳齿部分52a-52c和第二梳齿部分53a-53c,并且以各自的第一和第二梳齿部分可替换地并列布置在彼此之间设置的预定距离内的方式被配置。在本实施例中,各自设置了3个梳齿部分。但是,可以各自设置2个、4个或者更多的梳齿部分。

    第一固定电极52和第二固定电极53关于中心点对称配置。

    可移动电极54与锚部分55a和55b分别与第三实施例的可移动电极34与锚部分35a和35b类似。

    第一信号线路56和第二信号线路57分别与第三实施例的第一信号线路36和第二信号线路37基本类似。但是,在本实施例中,线路的宽度略大一些。

    从整体上来看,可变电容器50被配置为关于其中心点对称,并且基本具有与第三实施例的可变电容器30的情况相同的输入侧和输出侧特征。因此,在可变电容器50中,也可以减少高频信号的反射。

    如图16A与16B所示,通过过电阻RVa将第一梳齿部分52a连接到驱动线DL,其中电阻RVa被设置在衬底51内部并紧贴第一梳齿部分52a下方。

    换言之,通过过电阻RVa将第一梳齿部分52a与驱动线DL连接在一起。

    可替换地,可以将第一梳齿部分52b或52b而非第一梳齿部分52a,或者可以将所有的第一梳齿部分52a-52c连接到驱动线DL。

    通过过电阻RVb将第二梳齿部分53c连接到驱动线DL,其中电阻RVb被设置在衬底51内部并紧贴第二梳齿部分53c下方。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过电阻RVb将第二梳齿部分53c与驱动线DL连接在一起。

    但是,可以将第二梳齿部分53a或53b而非第二梳齿部分53c,或者可以将所有的第二梳齿部分53a-53c连接到驱动线DL。

    最终,可以将第一梳齿部分52a-52c和第二梳齿部分53a-53c的至少一者连接到驱动线DL。

    在图16A所示的第一连接图案中,通过锚部分55a和55b,并且通过过电阻RVc和RVd将可移动电极54连接到接地线GL,其中过电阻RVc和RVd被分别设置在衬底51中并紧贴锚部分55a和55b下方。

    在图16B所示的第二连接图案中,通过锚部分55a和55b,并且通过过导体CVa和CVb将可移动电极54连接到接地线GL,其中过导体CVa和CVb被分别设置在衬底51中并紧贴锚部分55a和55b下方。

    在连接图案的任意一者中,第一固定电极52、第二固定电极53与可移动电极54除了具有可变电容器50的电容电极的功能之外,还具有驱动电极的功能。

    如在第三实施例的可变电容器30的实例中,可以图9A所示的等效回路形式来表示第一连图案实例中的可变电容器50。

    同样地,在此情况下,将过电阻RVa和RVb分别设置在非常接近第一固定电极52和第二固定电极53的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    同样地,将过电阻RVc和RVd设置在非常接近可移动电极54的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    如在第三实施例的可变电容器30的实例中,也可以图9B所示的等效回路形式来表示第二连图案实例中的可变电容器50。

    同样地,在此情况下,将过电阻RVa和RVb分别设置在非常接近第一固定电极52和第二固定电极53的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    在可变电容器50中,在第一固定电极52与可移动电极54之间实现了具有电容Ec51的可变电容部分CAa。在第二固定电极53与可移动电极54之间实现了具有电容Ec52的可变电容部分CAb。

    此外,分别在第一梳齿部分52a与第二梳齿部分53a、第一梳齿52b部分与第二梳齿部分53b、及第一梳齿部分52c与第二梳齿部分53c之间实现了各自具有电动Ec53的固定电容部分CB。这意为第一固定电极52和第二固定电极53形成了所谓的固定交叉指型电容器,并在彼此毗邻的各梳齿部分之间实现了电容Ec53。

    当通过驱动线DL将驱动电压施加在第一梳齿部分52a与第二梳齿部分53a之间时,便在可移动电极54与第一固定电极52和第二固定电极53之间施加了静电引力。这便引起电容Ec51和Ec52的改变。另一方面,电容Ec53是固定电容。

    以此方式,除了可变电容之外,可变电容器50还包括固定电容。另外,可变电容器50可以具有基于第一固定电极52和第二固定电极53的梳齿部分数量的电容。例如,设置的梳齿部分数量越多,所获得的固定电阻的数值就越大。这意为与第三实施例的可变电容器30相比较,在可变电容器50中,可以将电容的可变范围自由地设置为获得所期望的阻抗值。

    可以用如在可变电容器30的实例中依据高频率的图10A与10B所示的等效回路来代替图9A中所示第一连接图案中的可变电容器50的等效回路。

    也可以用如在可变电容器30的实例中依据高频率的图11A与11B所示的等效回路来代替图9B中所示的第二连接图案中的可变电容器50的等效回路。

    在本实施例中,通过过电阻RV将第一固定电极52和第二固定电极53连接到驱动线DL,并且通过过电阻RV或者过导体CV将可移动电极54连接到接地线GL。但是,可以其它方式进行这些连接?;谎灾?,可以通过过电阻RV与第一固定电极52将可移动电极54连接到驱动线DL,并且通过过电阻RV或者过导体CV将第一固定电极52和第二固定电极53连接到接地线GL。

    [第六实施例]

    图17是解释根据第六实施例的可变电容器60的示例的平面图。图18A与图18B是沿图17中线F-F的可变电容器60的剖视图。

    如图17、图18A与图18B所示,在可变电容器60中,除了第一固定电极52和第二固定电极53之外,驱动电极61a和61b单独设置?;谎灾?,可变电容器60与第五实施例的可变电容器50的不同之处在于其为单独的驱动类型。

    具体而言,不是将第一固定电极52和第二固定电极53连接到驱动线DL,而是通过过电阻RVe和RVf分别将驱动电极61a和61b连接到驱动线DL。因此,在可变电容器60中不再需要可变电容器50中所设置的过电阻RVa和RVb,因此不再设置。

    可变电容器60的其它构成元件与第五实施例的可变电容器50中的构成元件相同。

    驱动电极61a和61b分别与第二实施例的驱动电极21a和21b类似?;谎灾?,其被设置为接近第一固定电极52和第二固定电极53的两侧。

    如图18A与图18B中所示,通过过电阻RVe和RVf将驱动电极61a和61b连接到驱动线DL,其中过电阻RVe和RVf分别设置在衬底51内部并紧贴驱动电极61a和61b下方。

    为了描述不同起见,在最短的距离内通过过电阻RVe将驱动电极61a与驱动线DL连接在一起,并且在最短的距离内通过过电阻RVf将驱动电机61b与驱动线DL连接在一起。

    图18A示出了第一连接图案,且图18B示出了第二连接图案。

    在连接图案的任意一者中,第一固定电极52和第二固定电极53具有可变电容器60的电容电极的功能,但并不具有驱动电极的功能。另一方面,可移动电极54不仅具有可变电容器60的电容电极的功能,而且还具有驱动电极的功能。

    可以第四实施例的可变电容器40的实例中图14A所示的等效回路形式来表示第一连接图案实例中的可变电容器60。

    同样地,在此情况下,分别将过电阻RVe和RVf设置在非常接近驱动电极61a和61b的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    同样地,分别将过电阻RVc和RVd设置在非常接近可移动电极54的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到接地线GL。

    可以第四实施例的可变电容器40的实例中图14B所示的等效回路形式来表示第二连接图案实例中的可变电容器60。

    同样地,在此情况下,分别将过电阻RVe和RVf设置在非常接近驱动电极61a和61b的位置处。因此,可以有效地阻止高频信号泄露到驱动线DL。

    与第五实施例中的可变电容器50一样,在可变电容器60中,也实现了具有电容Ec61的可变电容部分CAa、具有电容Ec62的可变电容部分CAb,及具有电容Ec63的固定电容部分CB。

    可以用可变电容器40的实例中依据高频率的图10A与图10B所示的等效回路形式来表示图14A中所示第一连接图案中可变电容器60的等效回路。

    同样可以用可变电容器40的实例中依据高频率的图11A与图11B所示的等效回路形式来表示图14B中所示第二连接图案中可变电容器60的等效回路。

    图19是解释可变滤波器70的立体图。

    如图19中所示,可变滤波器70包括衬底71、作为分布常数线路的微带线路72、可变谐振部分73、可变耦合部分74等??杀渎瞬ㄆ?0还包括衬底71内部、层内接地70G与过孔70V。

    例如,可以将可变电容器10-60施加到可变耦合部分74。在此情况下,将微带线路72连接到任一可变电容器10-60的固定电极或者可移动电极。这里,可以略微调节高频信号的传播长度、通过频率等。

    在根据上述实施例的可变电容器10-60中,可以根据本发明的主题所需来改变整体或者个别部分的结构、形状、材料等。

    例如,在可变电容器10-60中,以一对一的方式设置输入信号与输出信号。但是,可以一对多或者多对多的方式设置输入信号与输出信号。在此情况下,各个信号线路具有对应的固定电极?;诟门帕?,可以将分支滤波器的功能设置到可变电容器10-60。

    不仅可以将过电阻的构造、结构等施加到可变电容器,而且还可以施加到需要阻止高频信号损失的各种MEMS设备。

    本文列举的所有示例和条件语言意为说明目的,以助于读者理解发明人在改进现有技术的情况下所提供的发明和设想,且应被理解为不限于这些被明确列举的示例和情况,也不应理解为说明书中这些示例的设置方式示出了本发明的优劣。尽管详细描述了本发明的实施例,但应理解,在不脱离本发明的本质和范围的情况下,可以对其进行各种修改、替换和更改。

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