[发明专利]可变电容装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用由静电力驱动的MEMS来实现可变电容器的可变电容装置。

背景技术

现有技术中，使用变容二极管作为可变电容器。变容二极管是半导体二极管的一种，若施加反向电压则在PN结部形成不存在载流子的耗尽层，其作为与耗尽层的厚度相应的静电容的电容来动作。若改变对变容二极管施加的反向电压的大小，则耗尽层的厚度变化从而静电容变化，因此能使变容二极管作为可变电容器进行动作。其中，变容二极管作为电容的Q小且损耗大，因此在无线通信用电路等要求低损耗的电容的电路中不能使用的情况较多。故而，在无线通信用电路等中，有时利用通过静电力驱动MEMS的可变电容装置来作为低损耗的可变电容器(参照专利文献1、2。)。

图1是说明利用了现有的MEMS的可变电容装置的构成例的图。

可变电容装置101具备可动板102和基板103。可动板102能使用微细加工技术来作为物理性地上下运动的MEMS制作，并经由未图示的弹簧构造与基板103连接。在基板103和可动板102上对置的电极对形成有两组，各电极对构成静电容部105、106。静电容部105通过施加驱动电压而产生驱动电容，且根据驱动电压而确定的静电引力使可动板102向基板103吸引，在静电引力和弹簧构造的弹簧力相平衡的位置上可动板102停止。静电容部106被插入至施加有高频信号的信号线，成为与可动板102的停止位置相应的静电容的可变电容器。这样的构成的可变电容装置101通过使用损耗角正切值小的电介质材料或低电阻的导体材料来优化整体设计，从而能作为低损耗的可变电容器进行利用。

可变电容装置的类型之一，有电容双值切换型。关于电容双值切换型，可动板的停止位置有两处，在一处的停止位置上可变电容器成为大电容，在另一处的停止位置上可变电容器成为小电容。通过将这样的电容双值切换型元件阵列状地连接多个，从而构成为能实质上在某固定范围内以多级来调整可变电容器。故而存在阵列整体大型化、高成本化的缺点。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-210843号公报

专利文献2：日本特开2008-182134号公报

发明的概要

发明要解决的课题

作为能实现小型化、低成本化的可变电容装置的类型，存在电容连续可变型。电容连续可变型根据驱动电压而使可动板连续地位移，且使可变电容器的电容也连续地变化。电容连续可变型在有利于小型化/低成本化的反面，存在如下问题：弹簧构造的加工偏差等直接成为可变电容器的电容特性相对于驱动电压的偏差，以当前的MEMS加工的精度使得该偏差足够小是非常困难的。另外，静电引力不仅通过驱动电容而产生，而且静电引力还通过对可变电容器施加的信号电压而产生，该可变电容器的静电引力使可动板向基板靠近，从而存在使可变电容器比设定增大的现象(自激励)，这也成问题。由于存在这些问题，因此在当前的可变电容装置的探讨中，认为电容双值切换型适合实用。

发明内容

为此，本发明的目的在于，提供一种即使为损耗小且有利于小型化/低成本化的电容连续可变型，也能高精度地实现可变电容器的电容的可变电容装置。

用于解决课题的手段

本发明的可变电容装置具备：基板、可动构造部、驱动电容部、可变电容器部以及驱动电压控制电路。可动构造部经由弹簧构造与基板连接。驱动电容部使基于施加DC电压而生成的驱动电容的静电引力作用于所述可动构造部与所述基板之间。可变电容器部使施加RF信号而生成的静电容根据所述可动构造部与所述基板之间的位置关系而变化。驱动电压控制电路检测根据驱动电容的变化而变化的检测电压，并控制对所述驱动电容部施加的DC电压以使该检测电压接近期望值。

在该构成中，驱动电压控制电路设有基于检测电压来掌握驱动电容部的驱动电容的功能，并控制对驱动电容部施加的DC电压以使检测电压接近期望值。由此，提高可动构造部与基板之间的位置关系以及驱动电容的设定精度，进而提高可变电容器部的电容精度。即，即使存在每个产品的弹簧力的偏差、或自激励所带来的可动构造部与基板之间的位置关系的变动，驱动电压控制电路也自动地控制对驱动电容部施加的DC电压以校正偏差或变动，从而提高可变电容器部的电容精度。

本发明的驱动电压控制电路具备直流源和交流源，优选基于从流过驱动电容部的AC电流变换来的变换电压来生成检测电压。直流源用于对驱动电容部施加DC电压，交流源用于对DC电压叠加电容检测用的AC电压。