專利名稱：可變電容元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在通信裝置等的電路中使用的可變電容元件。
背景技術(shù)：
可變電容元件是例如在包括變頻振蕩器、調(diào)諧放大器、移相器、阻抗匹配電路等的 電路中使用的重要部件。近年來，可變電容元件安裝到移動(dòng)裝置的情況越來越多。與迄今 為止已經(jīng)主要使用的變?nèi)荻O管相比，使用MEMS技術(shù)制造的可變電容元件由于具有低損 失而具有能增大Q值的優(yōu)點(diǎn)。由于此原因，正在向前推進(jìn)這些可變電容元件的開發(fā)。可變電容元件通常構(gòu)造成通過改變兩個(gè)相對(duì)電極之間的距離而改變電容(例如 參見專利文件1)。圖1A和圖1B描述了傳統(tǒng)的可變電容元件的構(gòu)造。固定電極43設(shè)置在 襯底41上，并且可動(dòng)電極45支撐在與固定電極43相對(duì)的位置中?？蓜?dòng)電極45由于具有 彈性而可相對(duì)于固定電極43移動(dòng)?？蓜?dòng)電極45和固定電極43之間的距離由于通過在固 定電極43和可動(dòng)電極45之間施加電壓而產(chǎn)生的靜電引力的結(jié)果而變化。靜電電容由此變 化。此外，為了防止由于電極之間的接觸而造成的短路，介電層49安裝在固定電極43和可 動(dòng)電極45之間。利用數(shù)字型可變電容元件，在固定電極43和可動(dòng)電極45分開的狀態(tài)(圖1A)下， 所形成的電容減至最小。此時(shí)固定電極43和可動(dòng)電極45之間的電壓(即，驅(qū)動(dòng)電壓)為 Voff。此外，在固定電極43和可動(dòng)電極45經(jīng)由介電層49接觸的狀態(tài)(圖1B)下電容變成 最大。此時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓為Von。在這兩種狀態(tài)(即，驅(qū)動(dòng)電壓為Von的狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)電壓為Voff 的狀態(tài))下使用數(shù)字型可變電容元件。圖1C是描述可變電容元件的驅(qū)動(dòng)電壓(橫軸)和靜電電容(縱軸)之間的關(guān)系 的圖。靜電電容在驅(qū)動(dòng)電壓增大時(shí)在給定的電壓下急劇增大。并在此后變成恒定(最大電 容)，隨后，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓降低時(shí)，靜電電容在給定的電壓下急劇降低，然后變成恒定(最小電 容)。專利文件1 日本早期專利公開No. 2006-261480。例如，在制造諸如圖2所描述的其中可變電容并聯(lián)連接到使輸入端子In和輸出端 子Out連接的信號(hào)線的阻抗匹配電路的情況下，可變電容元件形成在使信號(hào)線和接地連接 的線路上。即，線路從信號(hào)線弓I出，并且可變電容元件形成在引出的線路上。以此方式，信號(hào)線和接地之間的距離由于插入可變電容元件而增大。這導(dǎo)致了裝 置尺寸的增大。因而，本發(fā)明的目的是提供一種緊湊的可變電容元件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的可變電容元件具有設(shè)置在襯底上的信號(hào)線、設(shè)置成跨過信號(hào)線并且 兩端固定到襯底的可動(dòng)電極以及設(shè)置在可動(dòng)電極的兩端的至少一端和襯底之間的固定電 容。根據(jù)本實(shí)施例的公開，能提供一種緊湊可變電容元件。


圖IA描述了傳統(tǒng)的可變電容元件的構(gòu)造。圖IB描述了傳統(tǒng)的可變電容元件的構(gòu)造。
圖IC是描述可變電容元件的驅(qū)動(dòng)電壓和靜電電容之間的關(guān)系的圖。圖2是描述阻抗匹配電路的示例的電路圖。圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的可變電容元件的頂視圖。圖4是沿著圖3中的線A-A所取的橫截面視圖。圖5是圖3所示的可變電容器的等效電路圖。圖6描述了根據(jù)第一實(shí)施例的可變電容元件的橫截面構(gòu)造的變形。圖7描述了根據(jù)第一實(shí)施例的可變電容元件的另一變形的橫截面視圖。圖8是比較的可變電容元件的頂視圖。圖9是圖8所示的可變電容元件的等效電路圖。圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的可變電容元件的平面視圖。圖IlA是沿著圖10中的線A-A所取的橫截面視圖。圖IlB描述了沿著圖10中的線B-B所取的橫截面構(gòu)造的變形。圖12是根據(jù)第三實(shí)施例的可變電容元件的平面視圖。圖13是沿著圖12中的線A-A所取的橫截面視圖。圖14是圖12所示的可變電容元件的等效電路圖。圖15是描述使用可變電容元件的通信模塊的示例構(gòu)造的電路圖。圖16A描述了阻抗調(diào)諧器的示例電路構(gòu)造。圖16B描述了阻抗調(diào)諧器的示例電路構(gòu)造。圖16C描述了阻抗調(diào)諧器的示例電路構(gòu)造。圖16D描述了阻抗調(diào)諧器的示例電路構(gòu)造。圖17描述了通信裝置的示例構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例可變電容元件的構(gòu)造圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的可變電容元件的頂視圖，圖4是沿著圖3中的A-A線所 取的橫截面視圖，并且圖5是在圖3中描述的可變電容器的等效電路圖。本實(shí)施例是三個(gè) 可變電容元件2a、2b和2c并聯(lián)連接到信號(hào)線1的情況的示例。在圖3和圖4中描述的示例中，設(shè)置跨過襯底10上的信號(hào)線1的三個(gè)可動(dòng)電極 3a、3b和3c?？蓜?dòng)電極3a、3b和3c的兩端固定到設(shè)置在襯底10上的接地電極7 (固定電 極的示例)。以下，固定在可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處的部分將稱為固定部分，并且兩端 的固定部分之間的部分，即，支撐在空氣中的部分，將稱為可動(dòng)部分。由可動(dòng)電極3a、3b和 3c的可動(dòng)部分和信號(hào)線1形成可變電容Cs。以下，此可變電容Cs將稱為信號(hào)線可變電容。固定部分經(jīng)由導(dǎo)電材料4和介電層9固定到接地電極7。具體地，可動(dòng)電極3a、3b 和3c的兩端布置在接地電極7的上方。介電層9設(shè)置在接地電極7的在與襯底10垂直的方向上與可動(dòng)電極3a、3b和3c重疊的部分上。導(dǎo)電材料4設(shè)置在位于接地電極7的上表 面上的介電層9上方的可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處。導(dǎo)電材料4支撐可動(dòng)電極3a、3b 和3c的兩端(固定部分)。以此方式，通過在接地電極7和可動(dòng)電極3a、3b和3c在與襯 底10垂直的方向上重疊的區(qū)域中可動(dòng)電極的兩端的部分處設(shè)置導(dǎo)電材料4并將導(dǎo)電材料 4連接到可動(dòng)電極的兩端，在可動(dòng)電極3a、3b和3c的一部分和接地電極7之間形成間隙。在以上構(gòu)造中，由可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處的固定部分和隔著介電層9與可 動(dòng)電極3a、3b和3c相對(duì)的接地電極7形成固定電容Cf。以下，此固定電容Cf將稱為端部 固定電容。如上所述，間隙(空隙)存在于接地電極7和可動(dòng)電極3a、3b和3c的可動(dòng)部分之 間的一部分中。即，可動(dòng)電極3a、3b和3c的可動(dòng)部分跨過信號(hào)線1，并延伸到接地電極7的 上方以與固定部分連接。由于此原因，由可動(dòng)電極3a、3b和3c的可動(dòng)部分和接地電極7形 成可變電容Ce。以下，此可變電容Ce將稱為端部可變電容。換言之，在圖3和圖4中描述的可變電容元件2a、2b和2c構(gòu)造成使得可動(dòng)電極 3a、3b和3c的可動(dòng)部分布置成與襯底10上的信號(hào)線1相對(duì)，此外，端部固定電容Cf和端 部可變電容Ce布置在可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處。S卩，由與信號(hào)線1相對(duì)(跨過信號(hào) 線1)的可動(dòng)電極和設(shè)置在可動(dòng)電極的兩端處的端部固定電容和端部可變電容形成可變電 容元件。多個(gè)這些可變電容元件與信號(hào)線1并聯(lián)連接。介電層5a、5b和5c設(shè)置在信號(hào)線 1的與可動(dòng)電極3a、3b和3c相對(duì)的部分處。以此方式，通過將多個(gè)可變電容元件設(shè)置成跨 過信號(hào)線，實(shí)現(xiàn)了有效地布置到信號(hào)線并定制成多種規(guī)格的可變電容元件。在圖3和圖4所描述的示例中，可動(dòng)電極3a的兩端處的端部固定電容具有相同的 形狀的電極(可動(dòng)電極3a的電極)，并且電容值也相同。此外，因?yàn)樯想姌O(可動(dòng)電極3a 的兩端)的形狀也相同，可動(dòng)電極3a的兩端的端部可變電容相同。以此方式，通過將可動(dòng) 電極的兩端處的端部固定電容構(gòu)造成具有相同的形狀和電容，并還將兩端處的端部可變電 容構(gòu)造成具有相同的形狀和電容，抑制了諧振的發(fā)生。結(jié)果，可以使用更寬頻帶的可變電容 元件。注意，即使利用僅僅具有相同形狀或者相同電容的構(gòu)造也能獲得抑制諧振產(chǎn)生的效^ o此外，在本實(shí)施例中，可動(dòng)電極3a、3b和3c所固定到的接地電極7設(shè)置在信號(hào)線1 的兩側(cè)，并且，可動(dòng)電極3a、3b和3c具有關(guān)于與襯底垂直并包括信號(hào)線1的平面對(duì)稱的形 狀的平面。即，可動(dòng)電極具有關(guān)于信號(hào)線的鏡像構(gòu)造。以此方式，通過使可動(dòng)電極的布置關(guān) 于信號(hào)線鏡面對(duì)稱能抑制諧振的發(fā)生。設(shè)置在可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端的固定部分和接地電極7之間的介電層9延伸 到可動(dòng)電極3a、3b和3c的可動(dòng)部分的下方。由此防止接地電極7和可動(dòng)電極3a、3b和3c 的可動(dòng)部分之間的接觸，使得兩者能電氣分開。即，通過延伸到可動(dòng)部分的下方的介電層9 來防止可動(dòng)電極3a、3b和3c的可動(dòng)部分和接地電極7(固定電極)之間的接觸。結(jié)果，可 動(dòng)電容元件2a、2b和2c的可靠性增大。此外，盡管未描述，介電層9可以形成為在接地電極7和信號(hào)線1之間延伸。由于 能抑制信號(hào)線1和端部固定電容Cf的下電極(接地電極7)之間的泄漏的發(fā)生，可變電容 元件的可靠性和產(chǎn)量得到提高。通過以信號(hào)線1為基準(zhǔn)向可動(dòng)電極3a、3b和3c施加電壓，在信號(hào)線1和可動(dòng)電極
53a、3b和3c之間和在可動(dòng)電極3a、3b和3c和接地電極7之間兩者發(fā)生靜電引力。結(jié)果，信 號(hào)線1和可動(dòng)電極3a、3b和3c之間的距離變化。電容也根據(jù)此距離的變化而變化。例如， 在可動(dòng)電極3a、3b和3c與介電層5a、5b和5c接觸的狀態(tài)下電容變成最大，而在可動(dòng)電極 3a、3b和3c和信號(hào)線1之間的靜電引力最弱的狀態(tài)下電容變成最小。此靜電引力可由可動(dòng) 電極3a、3b和3c和信號(hào)線1之間的驅(qū)動(dòng)電壓所控制。由于此原因，可變電容元件2a、2b和 2c的電容可由該驅(qū)動(dòng)電壓所控制。此外，由于在信號(hào)線1和可動(dòng)電極之間和在接地電極7 和可動(dòng)電極之間兩者產(chǎn)生靜電引力，可以用驅(qū)動(dòng)電壓以更低的電壓進(jìn)行有效的驅(qū)動(dòng)。偏置線6a、6b和6c設(shè)置在可變電容元件2a、2b和2c的一端處?？蓜?dòng)電極3a、3b 和3c通過偏置線6a、6b和6c引出到襯底10。介電層9還設(shè)置在偏置線6a和接地電極7 之間。即，介電層9還形成在端部固定電容Cf的下電極(接地電極7)的側(cè)表面上。接地 電極7和連接到可動(dòng)電極3a的偏置線6a由此電氣分開。RF塊11和電源12 (不過在圖3 和圖4中未示出)串聯(lián)連接到可動(dòng)電極3a、3b和3c的偏置線6a、6b和6c。此電源12供應(yīng) 以上驅(qū)動(dòng)電壓。如在圖5的等效電路圖中所描述，電源12經(jīng)由RF塊11連接在由信號(hào)線1和可動(dòng) 電極3a、3b和3c構(gòu)成的信號(hào)線可變電容Cs和端部可變電容Ce之間。各個(gè)電容用作DC塊。能使用MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)制造以上可變電容元件。此外，可變電容元件可 以稱為可變電容器。變形1的示例圖6是描述根據(jù)第一實(shí)施例的可變電容元件的變形的橫截面視圖。在圖6描述的 示例中，接地電極7的上表面距襯底10的高度大于信號(hào)線1的上表面距襯底10的高度。 由于此原因，可動(dòng)電極3a、3b和3c和接地電極7之間的電極間距離短于信號(hào)線1和可動(dòng)電 極3a、3b和3c之間的電極間距離。即，端部可變電容Ce的電極間距離短于信號(hào)線可變電 容Cs的電極間距離。由此在端部可變電容Ce的電極之間發(fā)生的靜電引力增大，使得在端 部可變電容Ce處以更低的電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。例如，可由以下等式(1)表示在兩個(gè)相對(duì)的電極之間發(fā)生的靜電力F。
( 1 )在以上等式⑴中，V是電壓，S是電極的面積，￡是電極之間的介電常數(shù)，并且d 是電極之間的距離。如在以上等式(1)中所描述，電極之間的靜電引力取決于電極之間的 距離d。由于此原因，作為示例，如圖6所示，通過使端部可變電容Ce處的可動(dòng)電極3a和接 地電極7之間的距離短于信號(hào)線可變電容Cs處的電極間距離，相對(duì)于端部可變電容Ce處 的驅(qū)動(dòng)電壓的靜電力能相對(duì)增大。以此方式，通過調(diào)節(jié)信號(hào)線1距襯底10的高度和接地電極7距襯底10的高度，能 調(diào)節(jié)作用在端部可變電容Ce上的力和作用在信號(hào)線可變電容Cs上的力之間的平衡。變形2的示例圖7是描述根據(jù)本實(shí)施例的可變電容元件的另一變形的橫截面視圖。在圖7所示 的示例中，信號(hào)線1和可動(dòng)電極3a、3b和3c之間的電極間距離短于端部可變電容Ce處的 可動(dòng)電極3a、3b和3c和接地電極7之間的電極間距離。即，接地電極7的上表面距襯底10 的高度小于信號(hào)線1的上表面距襯底10的高度。在信號(hào)線可變電容Cs處的電極之間產(chǎn)生的靜電引力由此增大，使得在信號(hào)線可變電容Cs處以更低的電壓驅(qū)動(dòng)。此外，由于信號(hào)線1 和可動(dòng)電極之間的距離變近，即使以更低的驅(qū)動(dòng)電壓，也能使可動(dòng)電極3a、3b和3c與介電 層5a、5b和5c接觸。圖7所示的結(jié)構(gòu)適合于例如信號(hào)線可變電容Cs的驅(qū)動(dòng)效率優(yōu)先的情 況。效果的說明和其他圖8是比較的可變電容元件的頂視圖。圖9是圖8所示的可變電容元件的等效電 路圖。在圖8所述的示例中，可動(dòng)電極32a、32b和32c設(shè)置在跨過經(jīng)由固定電容34連接到 信號(hào)線31的線路的位置中?？蓜?dòng)電極32a、32b和32c的兩端連接到接地電極37。電源12 經(jīng)由RF塊11連接到固定電極36a、36b和36c，固定電極36a、36b和36c形成被這些可動(dòng) 電極32a、32b和32c跨過的線路的一端(參見圖9)。這些可變電容元件因而由可動(dòng)電極 32a,32b 和 32c 形成。當(dāng)與圖3所示的構(gòu)造比較時(shí)，利用圖8所示的構(gòu)造，從信號(hào)線31到可變電容元件 的距離增大。這導(dǎo)致更高的寄生LCR，惡化了阻抗匹配電路的特性并增大了裝置的尺寸。相 反，由于圖3中描述的可動(dòng)電極3a、3b和3c設(shè)置成跨過連接輸入端子In和輸出端子Out 的信號(hào)線1，從信號(hào)線1到可變電容元件的距離較小。結(jié)果，寄生LCR能降低，從而進(jìn)一步使 元件小型化。第二實(shí)施例圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的可變電容元件的平面視圖。圖11A是沿著圖10中的 A-A線所取的剖視圖。圖11B描述了沿著圖10中的A-A線所取的剖面構(gòu)造的變形。在圖 10、圖11A和圖11B中，與圖3和圖4相同的構(gòu)造用相同的編號(hào)來表示。在圖10和圖11A或者圖11B中描述的示例中，RF塊11安裝在其上設(shè)置有信號(hào)線 1的襯底10上。RF塊11連接到將可動(dòng)電極3a引出到襯底10上的偏置線6a。例如，由設(shè) 置在襯底10上的SiCr膜14(光刻膠膜的示例)形成RF塊11。此SiCr膜14連接到偏置 線6a。SiCr膜14被保護(hù)膜13覆蓋。保護(hù)膜13例如能形成有諸如Si02、SiNx或者氧化鋁 的絕緣膜。在圖11A所示的示例中，介電層9形成在接地電極7的上表面上和與信號(hào)線1相 反的一側(cè)的側(cè)表面上，并與襯底10接觸。連接到可動(dòng)電極3a的端部的偏置線6a經(jīng)由設(shè)置 在接地電極7的側(cè)表面上的介電層9到達(dá)襯底10。形成RF塊11的SiCr膜14連接到到達(dá) 襯底的偏置線6a。配線16b連接到SiCr膜14的與介電層9相反的一側(cè)。保護(hù)膜13形成 為覆蓋SiCr膜14的整個(gè)上表面。SiCr膜14由此被襯底10、偏置線6a、保護(hù)膜13和配線 16b保護(hù)。在圖11B所示的示例中，介電層9形成在接地電極7的上表面上和與信號(hào)線1相 反側(cè)的側(cè)表面上，并與襯底10接觸。形成RF塊11的SiCr膜14連接到介電層9與襯底10 接觸的部分。偏置線6a從可動(dòng)電極3a的一端延伸到SiCr膜14的上表面。保護(hù)膜13形 成在SiCr膜14的上表面未被偏置電極6a覆蓋的部分。SiCr膜14由此被襯底10、介電層 9、偏置線6a、保護(hù)膜13和配線16b保護(hù)。在信號(hào)線1和可動(dòng)電極3a之間的空間形成中經(jīng)常使用犧牲層蝕刻。由于SiCr膜 14在去除此犧牲層時(shí)容易受損，通過在上表面上形成保護(hù)膜13獲得穩(wěn)定的特性。注意，形成RF塊11的膜不限于SiCr，并且能使用其他光刻膠膜。在光刻膠層方面，例如使用ZnO、W、Si、Fe-Cr-Al合金、Ni_Cr合金、Ni_Cr_Fe合金等。以此方式，通過將 襯底10上的偏置線6a的一部分構(gòu)造為光刻膠膜，RF塊能安裝在襯底10上。由此，不必為 RF塊設(shè)置單獨(dú)的芯片部件。此外，通過將RF塊安裝在襯底10上能縮短到電源的線路的長(zhǎng) 度。由于此原因，防止了由于線路長(zhǎng)度而引起的特性的惡化。如上所述，在本實(shí)施例中，可變電容元件設(shè)置有將可動(dòng)電極3a引出到襯底10的偏 置線6a，并且光刻膠膜插入到偏置線6a，并覆蓋有保護(hù)膜。根據(jù)此構(gòu)造，例如，諸如RF塊等 使用光刻膠膜形成的元件能安裝在襯底上。第三實(shí)施例圖12是根據(jù)第三實(shí)施例的可變電容元件的平面視圖。圖13是沿著圖12中的A-A 線所取的橫截面視圖。圖14是在圖12中描述的可變電容元件的等效電路圖。在圖12至 圖14中，與圖3至圖5相同的構(gòu)件用相同的編號(hào)表示。在圖3中，多個(gè)可變電容元件2a、2b和2c并聯(lián)連接到信號(hào)線1。相反，在圖12中， 可變電容元件2a、2b和2c串聯(lián)連接到信號(hào)線1。以此方式，可變電容元件還能與信號(hào)線串 聯(lián)形成。在圖12和圖13所示的示例中，設(shè)置在跨過輸入端子In側(cè)的信號(hào)線la的可動(dòng)電極 3a、3b和3c的兩端處的端部固定電容Cf的固定電極連接到輸出端子Out側(cè)的信號(hào)線lb。 這三個(gè)可變電容元件2a、2b和2c由此能串聯(lián)連接到信號(hào)線1。即，跨過輸入端子In側(cè)的信 號(hào)線la的三個(gè)可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端固定到設(shè)置在襯底10上的輸出端子Out側(cè)的 信號(hào)線lb (固定電極的示例)?？蓜?dòng)電極3a、3b和3c布置成使得其兩端延伸到信號(hào)線lb的上方。介電層9設(shè)置 在信號(hào)線lb的整個(gè)上表面上。導(dǎo)電材料4設(shè)置在信號(hào)線lb的上表面上的介電層9的上方 可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處。導(dǎo)電材料4支撐可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端(固定部 分)。以此方式，通過在信號(hào)線lb的上方的可動(dòng)電極的兩端部分處設(shè)置導(dǎo)電材料4并將導(dǎo) 電材料4與可動(dòng)電極的兩端固定連接，在可動(dòng)電極3a、3b和3c的一部分和信號(hào)線lb之間 形成間隙?？蓜?dòng)電極3a、3b和3c布置成使得其兩端延伸到信號(hào)線lb的上方。介電層9設(shè)置 在信號(hào)線lb的在與襯底10垂直的方向上與可動(dòng)電極3a、3b和3c重疊的部分上。導(dǎo)電材 料4設(shè)置在信號(hào)線lb的上表面上的介電層9的上方的可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處。導(dǎo) 電材料4支撐可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端(固定部分)。由此在可動(dòng)電極3a、3b和3c的 一部分和信號(hào)線lb之間形成間隙。換言之，構(gòu)造在圖12和圖13中描述的可變電容元件2a、2b和2c，使得可動(dòng)電極 3a、3b和3c的可動(dòng)部分布置成與輸入端子In側(cè)的信號(hào)線la相對(duì)，并且此外，端部固定電 容Cf和端部可變電容Ce布置在可動(dòng)電極3a、3b和3c的兩端處。端部固定電容Cf和端部 可變電容Ce形成有作為上電極的可動(dòng)電極3a、3b和3c以及作為下電極的輸出端子Out側(cè) 的信號(hào)線lb。介電層5a、5b和5c設(shè)置在信號(hào)線la的與可動(dòng)電極3a、3b和3c相對(duì)的部分 上。如在圖14的等效電路圖中所描述，用于驅(qū)動(dòng)可變電容元件2a、2b和2c的電源12 經(jīng)由RF塊11連接在信號(hào)線可變電容Cs和端部可變電容Ce之間。以此方式，通過布置可動(dòng)電極以跨過輸入側(cè)的信號(hào)線，并將可動(dòng)電極的兩端經(jīng)由介電層固定到輸出側(cè)的信號(hào)線，實(shí)現(xiàn)了有效地與信號(hào)線串聯(lián)布置并定制成多種規(guī)格的可變 電容元件。注意，被可動(dòng)電極跨過的信號(hào)線可以是輸出側(cè)的信號(hào)線，并且固定可動(dòng)電極的兩 端的固定電極可以是輸入側(cè)的信號(hào)線。第四實(shí)施例本實(shí)施例是使用以上第一至第三實(shí)施例中任何一者的可變電容元件的示例模塊。 圖15是描述使用可變電容元件的通信模塊的示例構(gòu)造的電路圖。在圖15中描述的通信模 塊20是通信裝置的RF前端的模塊。此通信裝置20能調(diào)節(jié)接收信號(hào)和傳輸信號(hào)的頻帶。注 意，圖15中的箭頭表示信號(hào)的流動(dòng)方向。在圖15中描述的通信模塊20設(shè)置有可調(diào)諧天線21、阻抗調(diào)諧器(匹配器)22、開 關(guān)(或者DPX)23、可調(diào)諧濾波器24、可調(diào)諧LNA 25、可調(diào)諧VC0 25以及可調(diào)諧PA 27。可調(diào)諧天線21是其指向性的方向能被自由調(diào)節(jié)的天線。阻抗調(diào)諧器22連接在可 調(diào)諧天線21和開關(guān)23之間。通過根據(jù)天線周圍的狀態(tài)調(diào)節(jié)阻抗來優(yōu)化阻抗調(diào)諧器22。開 關(guān)23將來自可調(diào)諧天線21的線路分成傳輸端子Tx側(cè)的線路和接收端子Rx側(cè)的線路。可調(diào)諧濾波器24、可調(diào)諧LNA 25和可調(diào)諧VC0 26連接到開關(guān)23和接收端子Rx 側(cè)之間的線路，其中可調(diào)諧濾波器24的通過頻帶可調(diào)節(jié)?？烧{(diào)諧LNA 25是效率、功率和頻 率可調(diào)節(jié)的低噪音放大器?？烧{(diào)諧VC0 26是頻率可調(diào)節(jié)的振蕩器?？烧{(diào)諧PA 27連接在開關(guān)23和傳輸端子Tx側(cè)?？烧{(diào)諧PA 27是效率、功率和頻 率可調(diào)節(jié)的功率放大器。以上第一至第三實(shí)施例中任一者的可變電容元件安裝在以上構(gòu)成元件中的可調(diào) 諧天線21、阻抗調(diào)諧器22、可調(diào)諧濾波器24、可調(diào)諧LNA 25、可調(diào)諧VC0 26和可調(diào)諧PA 27 中。由此，因?yàn)槭褂昧四芙档图纳鶯CR并已經(jīng)進(jìn)一步小型化的可變電容元件，進(jìn)一步提高了 特性，并提高了更緊湊的通信模塊。圖16A至圖16D描述了阻抗調(diào)諧器22的示例電路構(gòu)造。在圖16A中描述的阻抗 調(diào)諧器包括與使輸入端子In和輸出端子Out連接的信號(hào)線串聯(lián)連接的感應(yīng)器、與使輸入端 子In和輸出端子Out連接的信號(hào)線串聯(lián)連接的兩個(gè)可變電容器。在圖16B中，單個(gè)感應(yīng)器 與該信號(hào)線串聯(lián)連接，并且單個(gè)可變電容器與該信號(hào)線并聯(lián)連接。在圖16C中，單個(gè)可變電 容器與該信號(hào)線串聯(lián)連接，并且兩個(gè)感應(yīng)器與該信號(hào)線并聯(lián)連接。在圖16D中，單個(gè)可變電 容器與信號(hào)線串聯(lián)連接，并且單個(gè)感應(yīng)器與該信號(hào)線并聯(lián)連接。以上第一至第三實(shí)施例中 任一者的可變電容元件用于圖16A至圖16D中的可變電容器。例如，在圖16A或者圖16B的電路圖中示出的并聯(lián)連接的可變電容器中的一者例 如如圖3所示能形成有跨過信號(hào)線的三個(gè)可變電容元件。在圖16C或者圖16D中描述的串 聯(lián)連接的可變電容器例如形成有諸如圖12所示的三個(gè)可變電容元件。注意，可變電容元件 的數(shù)量不限于三個(gè)。使用可變電容元件的模塊不限于圖15所示的通信模塊。包括圖15所描述的通信 模塊中所包括的構(gòu)成元件中的至少一者的模塊或者構(gòu)成元件已經(jīng)添加到的模塊包含在本 發(fā)明的實(shí)施例中。例如，包括圖15所示的通信模塊20的通信裝置也包括在本發(fā)明的實(shí)施例中。圖 17示出了通信裝置的示例構(gòu)造。利用圖17所示的通信裝置50，圖15所示的前端的通信模 塊20、RFIC 53和基帶IC 54設(shè)置在模塊襯底51上。
通信模塊20的傳輸端子Tx連接到RFIC 53，并且接收端子Rx也連接到RFIC 53。 RFIC 53連接到基帶IC 54。通過半導(dǎo)體芯片和其他部件形成RFIC 53。RFIC 53具有集成 在其中的電路，包括用于處理從接收端子輸入的接收信號(hào)的接收電路和用于處理傳輸信號(hào) 的傳輸電路。通過半導(dǎo)體芯片和其他部件還能實(shí)現(xiàn)基帶IC 54?；鶐C 54具有集成在其中的 用于將從RFIC 53中所包括的接收電路接收的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)或者數(shù)據(jù)包的電 路以及用于將音頻信號(hào)或者數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成傳輸信號(hào)并將傳輸信號(hào)輸出到RFIC 53中所包 括的傳輸電路的電路。盡管未示出，諸如揚(yáng)聲器或者顯示器的輸出裝置例如連接到基帶IC54，并且輸出 裝置能輸出通過基帶IC 54從接收信號(hào)轉(zhuǎn)換的音頻數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)包，并允許通信裝置50的 用戶感知音頻信號(hào)或者數(shù)據(jù)包。諸如麥克風(fēng)、按鈕等的設(shè)置在通信裝置50中的輸入裝置還 連接到基帶IC 54，并且基帶IC 54能將由用戶輸入的音頻和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成傳輸信號(hào)。注意， 通信裝置50的構(gòu)造不限于圖17所示的示例。諸如圖15中所示的可調(diào)諧天線21、阻抗調(diào)諧器22、可調(diào)諧濾波器24、可調(diào)諧LNA 25以及可調(diào)諧振蕩器26的單體元件也包含在本發(fā)明的實(shí)施例中。此外，第一至第三實(shí)施例 的可變電容元件還能用在除了以上之外的元件中。以上第一至第四實(shí)施例是本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并且本發(fā)明的實(shí)施例不限于以 上示例。例如，在以上實(shí)施例中，描述了其中固定電容設(shè)置在可動(dòng)電極的兩端處的示例，但 是即使利用其中固定電容設(shè)置在可動(dòng)電極的兩端的僅僅一端處的構(gòu)造，也能獲得小型化的 效果。此外，可變電容元件的數(shù)量不必為三個(gè)。實(shí)施例的效果和其他在以上實(shí)施例中，可動(dòng)電極包括跨過信號(hào)線并延伸到固定電極的上方的可動(dòng)部分 以及隔著介電層固定到固定電極的固定部分?？蓜?dòng)電極由此能布置在與信號(hào)線相對(duì)的位置 中。信號(hào)線和可變電容元件之間的距離縮短，使得裝置能小型化。因?yàn)榭蓜?dòng)部分延伸到可 動(dòng)電極的上方，實(shí)現(xiàn)在可動(dòng)電極和固定電極之間還產(chǎn)生靜電力的構(gòu)造。由于此原因，能有效 地驅(qū)動(dòng)可變電容元件。此外，如在以上實(shí)施例中所述，能構(gòu)造至少在固定電極的一部分的上方在固定電 極和可變電極之間存在間隙的模式。以此方式，用于至少使可動(dòng)部分能移動(dòng)的間隙能設(shè)置 在固定電極的上方。設(shè)置有以上可動(dòng)電容元件的模塊和設(shè)置有這種模塊的通信裝置包含在本發(fā)明的 實(shí)施例中。
權(quán)利要求
一種可變電容元件，包括襯底；信號(hào)線，其設(shè)置在所述襯底上；固定電極，其設(shè)置在所述襯底上；以及可動(dòng)電極，其包括可動(dòng)部分和固定部分，所述可動(dòng)部分跨過所述信號(hào)線并延伸到所述固定電極的上方，并可相對(duì)于所述固定電極移動(dòng)，所述固定部分隔著介電層固定到所述固定電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變電容元件，其中，在所述固定電極上方的至少一部分中在所述固定電極和所述可動(dòng)部分之間存在 間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件，其中，從所述襯底的表面到所述固定電極的上表面的距離小于從所述襯底的所述表面 到所述信號(hào)線的上表面的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件，其中，從所述襯底的表面到所述信號(hào)線的上表面的距離小于從所述襯底的所述表面到 所述固定電極的上表面的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件， 其中，所述介電層延伸到所述可動(dòng)部分的下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件， 其中，所述固定電極設(shè)置在所述信號(hào)線的兩側(cè)，并且所述可動(dòng)電極是關(guān)于與所述襯底垂直并包含所述信號(hào)線的平面對(duì)稱的平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件， 其中，所述固定電極是接地線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件，包括 引出線，其將所述可動(dòng)電極引出到所述襯底上，其中，所述引出線通過所述介電層與所述固定電極絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變電容元件，包括 偏置線，其將所述可動(dòng)電極引出到所述襯底，其中，光刻膠膜插入所述偏置線，并且所述光刻膠膜覆蓋有保護(hù)膜。
10.一種通信裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的可變電容元件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可變電容元件。所述可變電容元件設(shè)置有襯底、設(shè)置在襯底上的信號(hào)線、設(shè)置在襯底上的固定電極和可動(dòng)電極?？蓜?dòng)電極包括可動(dòng)部分和固定部分，可動(dòng)部分跨過信號(hào)線并延伸到固定電極上方，并可相對(duì)于固定電極移動(dòng)，固定部分隔著介電層固定到固定電極。
文檔編號(hào)H01G5/013GK101859643SQ201010124349
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者上田知史, 今井雅彥, 島內(nèi)岳明 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社