[发明专利]可变电容器、匹配电路元件和移动终端设备

说明书

有关申请的交叉引用

此申请基于2008年2月20日提交的在先日本专利申请No.2008- 038808并要求享受其优先权，其全部内容通过引用而结合于此。

技术领域

本发明涉及可变电容元件(可变电容器)，更具体而言，涉及用微电 子机械系统(MEMS)技术制造的可变电容器、使用可变电容器的匹配电 路元件和使用可变电容器或者匹配电路元件的移动终端设备。

背景技术

可变电容器是在诸如变频振荡器、调谐放大器、移相器和阻抗匹配电 路的电路中重要的元件。近年来，安装了可变电容器的移动终端设备的数 量已经增大。在移动终端设备的技术领域，随着安装元件等的数量增大， 为了高性能，对所用元件的小型化的需求也增大。响应于此需求，使用 MEMS技术致力于可变电容器的小型化。通过MEMS技术生产的可变电 容器的优点在于Q值可以因损耗小而较当前主要使用的可变二极管增大， 并且已经促进了可变电容器的开发。

在例如日本早期公开专利申请2007-273932中描述了通过MEMS技术 生产的可变电容器，其中可变电容器通过改变相对的两个电极之间的距离 而改变其电容。

图28和图29是现有典型的可变电容器F1的横截面视图。可变电容 器F1包括衬底101、固定电极102、可动电极104、电介质层105和一对 支架106。固定电极102设置在衬底101的上表面(图28中上侧的表面) 上。可动电极104设置在固定电极102的上方以与该对支架106桥接。可 动电极104具有面向固定电极102的部分。电介质层105设置在固定电极 的上表面上。电介质层105设置在固定电极102的上表面上以为了防止由 于固定电极102与可动电极104接触而造成的短路。衬底101由硅材料制 成，并且固定电极102和可动电极104分别由预定的金属材料制成。

在可变电容器F1中，施加在固定电极102和可动电极104之间的电 压在这两个电极之间产生静电吸引。由于静电吸引，可动电极104朝着固 定电极102吸引，以改变电极102和104之间的距离。这种距离的改变改 变了电极102和104之间的电容。因而，通过改变施加在固定电极102和 可动电极104之间的电压，可以改变电容。

因为电介质层105的厚度极其薄，可变电容器F1的电容具有其与距 离d大致成反比这样的特性。然而，该特性在不能忽视由于可动电极104 和固定电极102之间的距离d造成对电介质层的电容值影响的区域(例 如，可动电极104位于固定电极102附近的区域)中不同。

因而，在固定电极102从可动电极104分开的状态(参见图28，电极 之间的距离d最大的状态)下可变电容器F1的电容最小。相反，在固定 电极102经由电介质层105而与可动电极104接触的状态(参见图29，电 极之间的距离d最小的状态)下电容最大。

图30示出了可变电容器F1的电容根据施加到可变电容器F1的驱动 电压的变化，所述驱动电压施加在固定电极102和可动电极104之间。横 轴表示驱动电压，纵轴表示电容。随着驱动电压的增大，电容急剧地增 大，然后到达恒定值(最大电容)(见点P1)。另一方面，随着驱动电压 减小，电容急剧减小，然后到达恒定值(最小电容)(见点P2)。

图30中的电容的特性变化，使得其如上所述与电极之间的距离d成 反比。点P1是固定电极102经由电介质层105接触可动电极104的点。点 P2是固定电极102和可动电极104之间的静电吸引消失的点。假定点P1 处的驱动电压是Von，点P2处驱动电压是Voff，则可变电容器F1可以用 作在驱动电压Voff和在驱动电压Von之间切换电容的电容开关。

然而，当可变电容F1实际上用作电容开关时，可动电极104的驱动 电压(直流电压)应该仅仅施加到可动电极104，而不施加到连接到可变 电容器F1的其它电路。因而，必须设置用于阻断可动电极104的驱动电 压的电路(以下，该电路将称为“DC阻塞(block)”)。

图31示出了用作与用于不平衡交流信号的信号线并联连接的电容开 关的可变电容器的等效电路图。