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JP2010021252A - Variable capacitance element, and method of manufacturing the same - Google Patents

Variable capacitance element, and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2010021252A
JP2010021252A JP2008178949A JP2008178949A JP2010021252A JP 2010021252 A JP2010021252 A JP 2010021252A JP 2008178949 A JP2008178949 A JP 2008178949A JP 2008178949 A JP2008178949 A JP 2008178949A JP 2010021252 A JP2010021252 A JP 2010021252A
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Japan
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substrate
movable portion
signal electrode
movable
electrode
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Application number
JP2008178949A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuharu Takemura
光治 竹村
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/16Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable capacitance element can hold a capacitance value even when applied with a shock etc., from outside. <P>SOLUTION: The variable capacitance element 1 is formed using a function layer 4 sandwiched between first and second substrates 2 and 3. In the function layer 4, a support portion 5, a movable portion 6, and a support beam 7 are formed. At this time, the movable portion 6 faces a signal electrode 9 provided to a first substrate 2, and also faces a driving electrode 10 provided to a second substrate 3. Further, a beam pressing portion 12 projecting from the second substrate 3 presses an intermediate reception portion 8 of the support beam 7 against the first substrate 2. Consequently, the movable portion 6 is energized toward the signal electrode 9 in an initial state to form a narrow gap G1 having a minimum interval size between the movable portion 6 and signal electrode 9. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば静電容量を変化させることにより高周波信号等に対してスイッチ動作を行う可変容量型スイッチ、または可変容量コンデンサ等として好適に用いられる可変容量素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a variable capacitance switch that performs a switching operation on a high-frequency signal or the like by changing, for example, an electrostatic capacitance, a variable capacitance element that is preferably used as a variable capacitance capacitor, and the like, and a manufacturing method thereof.

一般に、可変容量素子は、例えば可変容量型スイッチ、可変容量コンデンサ等として用いられている。このような可変容量素子は、基板上に厚さ方向に変位可能な可動部を設け、基板には可動部と対向した位置に信号電極と駆動電極を設ける構成となっている(例えば、特許文献1,2参照)。   In general, the variable capacitance element is used as, for example, a variable capacitance switch, a variable capacitance capacitor, or the like. Such a variable capacitance element has a structure in which a movable portion that can be displaced in the thickness direction is provided on a substrate, and a signal electrode and a drive electrode are provided on the substrate at a position facing the movable portion (for example, Patent Documents). 1 and 2).

ここで、特許文献1,2に記載された可変容量素子では、信号電極および駆動電極の上に犠牲層を形成した後に、該犠牲層を覆って可動部を形成する。その後、犠牲層をエッチング等によって除去することによって、可動部を中空構造に解放して、可動部と信号電極等との間に空間を形成している。このため、駆動電極による静電力が作用しない初期状態では、可動部と信号電極との間に間隔寸法が最大となった広い隙間が形成される。一方、駆動電極による静電力が作用した駆動状態では、可動部が信号電極に近付き、可動部と信号電極との間の隙間が小さくなる。これにより、可変容量素子は、駆動電極に直流バイアス電圧を印加するか否かに応じて、可動部と信号電極との間の静電容量が変化する構成となっている。   Here, in the variable capacitance elements described in Patent Documents 1 and 2, after a sacrificial layer is formed on the signal electrode and the drive electrode, a movable portion is formed to cover the sacrificial layer. Thereafter, the sacrificial layer is removed by etching or the like, so that the movable portion is released into a hollow structure, and a space is formed between the movable portion and the signal electrode or the like. For this reason, in the initial state where the electrostatic force due to the drive electrode does not act, a wide gap having a maximum interval dimension is formed between the movable portion and the signal electrode. On the other hand, in a driving state in which an electrostatic force is applied by the driving electrode, the movable portion approaches the signal electrode, and the gap between the movable portion and the signal electrode is reduced. Thereby, the variable capacitance element has a configuration in which the capacitance between the movable portion and the signal electrode changes depending on whether or not a DC bias voltage is applied to the drive electrode.

特開2003−124063号公報JP 2003-124063 A 特表2006−503717号公報JP-T-2006-503717

ところで、上述した特許文献1,2に記載された可変容量素子では、信号電極と可動部が最も離間した最小容量状態では、可動部は支持梁のばね力によって中空状態に保持されている。このため、外部からの衝撃等が可変容量素子に作用したときには、可動部は容易に変位してしまい、容量値が変化するという問題がある。   By the way, in the variable capacitance element described in Patent Documents 1 and 2 described above, the movable portion is held in a hollow state by the spring force of the support beam in the minimum capacitance state where the signal electrode and the movable portion are farthest apart. For this reason, when an external impact or the like acts on the variable capacitance element, there is a problem that the movable portion is easily displaced and the capacitance value changes.

また、特許文献1,2に記載された可変容量素子では、基板上に信号電極、犠牲層、可動部の順序で形成した後に、犠牲層を除去する構成となっている。このとき、信号電極と可動部との間には短絡防止用のストッパを形成する必要があるものの、可動部の形成後にストッパをパターニングすることは困難である。このため、従来技術では、信号電極と可動部との間の短絡を防止するために、信号電極の表面全体を絶縁膜によって覆っている。しかし、このように信号電極全体を絶縁膜によって覆うと、スイッチング(可動部の接近、離間)の繰返しによって絶縁膜が帯電し、信号電極と可動部とがスティッキングするという問題がある。   Further, the variable capacitance elements described in Patent Documents 1 and 2 are configured such that the sacrificial layer is removed after the signal electrode, the sacrificial layer, and the movable portion are formed on the substrate in this order. At this time, although it is necessary to form a stopper for preventing a short circuit between the signal electrode and the movable part, it is difficult to pattern the stopper after the movable part is formed. For this reason, in the prior art, the entire surface of the signal electrode is covered with an insulating film in order to prevent a short circuit between the signal electrode and the movable part. However, when the entire signal electrode is covered with the insulating film in this way, there is a problem that the insulating film is charged by repeated switching (approach and separation of the movable part), and the signal electrode and the movable part are stuck.

また、従来技術では信号電極と駆動電極が両方とも基板に設けられている。このとき、可動部は駆動電極との間に作用する静電引力によって信号電極に向けて変位するから、犠牲層の厚さ寸法を可動部と信号電極との間の最大間隔に合わせて成膜する必要がある。   In the prior art, both the signal electrode and the drive electrode are provided on the substrate. At this time, since the movable portion is displaced toward the signal electrode due to electrostatic attraction acting between the driving electrode, the thickness of the sacrificial layer is formed in accordance with the maximum distance between the movable portion and the signal electrode. There is a need to.

一般に、犠牲層が厚くなるに従って、下層の信号電極の凹凸と、その上に形成する犠牲層の凹凸は一致しなくなる。即ち、犠牲層上に形成する可動部の凹凸と、可動部と対向する信号電極の凹凸が一致しなくなり、可動部と信号電極との間には設計値よりも大きな隙間(エアギャップ)が形成される。このため、可動部が信号電極に最接近した状態でも、設計通りの最大容量値が得られなくなり、容量変化の比率が小さくなるという問題がある。   In general, as the sacrificial layer becomes thicker, the unevenness of the lower signal electrode and the unevenness of the sacrificial layer formed thereon do not match. In other words, the unevenness of the movable part formed on the sacrificial layer and the unevenness of the signal electrode facing the movable part do not match, and a gap (air gap) larger than the design value is formed between the movable part and the signal electrode. Is done. For this reason, even when the movable part is closest to the signal electrode, the maximum capacity value as designed cannot be obtained, and there is a problem that the ratio of capacitance change becomes small.

また、犠牲層が厚くなるに従って、犠牲層が可動部に与える応力が強くなる。この結果、犠牲層を除去した後に可動部に大きな反りが生じ、このような反りによっても可動部と信号電極との間の間隔寸法が変化し、所望の最大容量値が得られない虞れがある。   Further, as the sacrificial layer becomes thicker, the stress applied to the movable part by the sacrificial layer becomes stronger. As a result, after the sacrificial layer is removed, a large warp occurs in the movable part, and the warp dimension may change the distance between the movable part and the signal electrode, and a desired maximum capacitance value may not be obtained. is there.

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、外部から衝撃等が加わっても容量値を保持することができる可変容量素子およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a variable capacitance element capable of holding a capacitance value even when an impact or the like is applied from the outside, and a method for manufacturing the same. is there.

また、本発明の他の目的は、最大容量値を高精度に設定することができる可変容量素子およびその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a variable capacitance element capable of setting a maximum capacitance value with high accuracy and a method for manufacturing the same.

上述した課題を解決するために請求項1の発明は、第1,第2の基板に挟まれた支持部と、支持梁を用いて該支持部に厚さ方向に変位可能に支持された可動部と、該可動部と対向した位置で前記第1の基板に設けられ、該可動部が接近,離間するときに該可動部との間の静電容量が変化する信号電極と、前記可動部と対向した位置で前記第1,第2の基板のうちいずれか一方に設けられ、静電力を用いて前記可動部を前記信号電極と接近または離間する方向に駆動する駆動電極とを備えてなる可変容量素子において、前記第2の基板には、前記支持梁を第1の基板に向けて押付ける梁押付け部を設け、前記駆動電極による静電力が作用しない初期状態では、前記可動部と前記信号電極との間には最小の間隔寸法をもった狭ギャップが形成され、前記駆動電極による静電力が作用した駆動状態では、前記可動部と前記信号電極との間には間隔寸法が広がった広ギャップが形成される構成としたことを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a movable part supported by a supporting part sandwiched between first and second substrates and a supporting beam so as to be displaceable in the thickness direction. And a signal electrode which is provided on the first substrate at a position facing the movable portion, and whose capacitance changes with the movable portion when the movable portion approaches and separates, and the movable portion And a drive electrode that is provided on any one of the first and second substrates at a position opposite to the electrode and drives the movable part in a direction to approach or separate from the signal electrode using electrostatic force. In the variable capacitance element, the second substrate is provided with a beam pressing portion that presses the support beam toward the first substrate, and in an initial state where the electrostatic force due to the drive electrode does not act, the movable portion and the A narrow gap with a minimum gap dimension is formed between the signal electrodes. In the driven state in which the electrostatic force is applied by the drive electrode, between the said signal electrode and the movable unit is characterized in that it has a configuration in which the wide gap widened space dimension is formed.

請求項2の発明では、前記可動部には、前記第1の基板に向けて突出したストッパを設ける構成としている。   According to a second aspect of the present invention, the movable portion is provided with a stopper that protrudes toward the first substrate.

請求項3の発明は、第1,第2の基板に挟まれた支持部と、支持梁を用いて該支持部に厚さ方向に変位可能に支持された可動部と、該可動部と対向した位置で前記第1の基板に設けられ、該可動部が接近,離間するときに該可動部との間の静電容量が変化する信号電極と、前記可動部と対向した位置で前記第1,第2の基板のうちいずれか一方に設けられ、静電力を用いて前記可動部を前記信号電極と接近または離間する方向に駆動する駆動電極とを備えてなる可変容量素子の製造方法であって、前記第1の基板に前記信号電極を形成する工程と、該信号電極を覆って犠牲層を形成する工程と、該犠牲層を覆って前記可動部、支持梁および支持部を備えた機能層を形成する工程と、前記犠牲層を除去して前記信号電極と可動部との間に隙間を形成する工程と、前記第2の基板から突出した梁押付け部を前記支持梁に押付けた状態で前記第2の基板を前記支持部に取付ける工程とを備える構成としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a support portion sandwiched between the first and second substrates, a movable portion supported by the support portion so as to be displaceable in the thickness direction using a support beam, and opposed to the movable portion. A signal electrode that is provided on the first substrate at a position where the electrostatic capacity changes between the movable part when the movable part approaches and separates from the first substrate, and the first electrode at a position facing the movable part. , And a driving electrode that is provided on any one of the second substrates and drives the movable part in a direction approaching or separating from the signal electrode using electrostatic force. A step of forming the signal electrode on the first substrate; a step of covering the signal electrode to form a sacrificial layer; and a function of covering the sacrificial layer and including the movable portion, the support beam, and the support portion. Forming a layer, and removing the sacrificial layer to provide a gap between the signal electrode and the movable part. A step of forming, and the second substrate a beam pressing portion protruding in a state of pressing the support beam from said second substrate is configured to include a step of attaching to the support part.

請求項4の発明では、前記犠牲層には前記信号電極の周囲に位置して厚さ方向に貫通したストッパ形成孔を設け、前記機能層を形成したときには、該ストッパ形成孔を用いて前記可動部から第1の基板に向けて突出したストッパを形成する構成としている。   According to a fourth aspect of the present invention, the sacrificial layer is provided with a stopper forming hole which is located around the signal electrode and penetrates in the thickness direction. When the functional layer is formed, the movable layer is formed using the stopper forming hole. A stopper that protrudes from the portion toward the first substrate is formed.

請求項5の発明では、前記犠牲層は、前記支持梁と対応した部位が厚さ寸法の大きい厚肉部となり、前記可動部と対応した部位が厚さ寸法の小さい薄肉部となった段付き形状に形成している。   In a fifth aspect of the present invention, the sacrificial layer has a stepped portion in which a portion corresponding to the support beam is a thick portion having a large thickness, and a portion corresponding to the movable portion is a thin portion having a small thickness. It is formed into a shape.

請求項1の発明によれば、第2の基板には支持梁を第1の基板に向けて押付ける梁押付け部を設けたから、駆動電極による静電力が作用しない初期状態では、可動部を信号電極に向けて押付けることができる。このため、初期状態では、可動部と信号電極との間に最小の間隔寸法をもった狭ギャップを形成することができる。また、駆動電極による静電力が作用した駆動状態では、駆動電極による静電力によって可動部を信号電極から離す。このため、駆動状態では、可動部と信号電極との間には間隔寸法が広がった広ギャップを形成することができる。   According to the first aspect of the present invention, the second substrate is provided with the beam pressing portion that presses the support beam toward the first substrate. Therefore, in the initial state where the electrostatic force due to the drive electrode does not act, the movable portion is signaled. It can be pressed toward the electrode. For this reason, in the initial state, a narrow gap having a minimum interval dimension can be formed between the movable portion and the signal electrode. In the driving state in which the electrostatic force by the driving electrode is applied, the movable part is separated from the signal electrode by the electrostatic force by the driving electrode. For this reason, in the driving state, it is possible to form a wide gap with a wide interval dimension between the movable part and the signal electrode.

また、初期状態では梁押付け部によって可動部を信号電極に近付く方向に付勢し、駆動状態では静電力によって可動部を信号電極から遠ざかる方向に付勢することができる。この結果、初期状態と駆動状態のいずれの状態でも、外部からの衝撃が加わったときに、可動部の変位を抑制することができ、初期状態の最大容量値および駆動状態の最小容量値を保持することができる。   Further, in the initial state, the movable portion can be urged toward the signal electrode by the beam pressing portion, and in the driving state, the movable portion can be urged away from the signal electrode by the electrostatic force. As a result, the displacement of the movable part can be suppressed when an external impact is applied in both the initial state and the driving state, and the maximum capacity value in the initial state and the minimum capacity value in the driving state are maintained. can do.

請求項2の発明によれば、可動部には第1の基板に向けて突出したストッパを設ける構成としたから、梁押付け部によって可動部を信号電極に向けて押付けたときには、ストッパを第1の基板に当接させることによって可動部と信号電極との間に最小の間隔寸法をもった狭ギャップを形成することができる。   According to the second aspect of the present invention, the movable portion is provided with the stopper protruding toward the first substrate. Therefore, when the movable portion is pressed toward the signal electrode by the beam pressing portion, the stopper is moved to the first electrode. By contacting the substrate, a narrow gap having a minimum distance can be formed between the movable portion and the signal electrode.

請求項3の発明によれば、犠牲層を除去して信号電極と可動部との間に隙間を形成する工程を備えるから、犠牲層の厚さ寸法によって信号電極と可動部とが最接近したときの狭ギャップの間隔寸法を設定することができる。このため、犠牲層の厚さ寸法を小さくすることができるから、可動部と信号電極の凹凸を一致させることができる。また、犠牲層が可動部に与える応力が弱くなるから、犠牲層の除去後でも可動部に大きな反りが生じなくなる。この結果、信号電極と可動部とが最接近したときの狭ギャップの間隔寸法を正確に設定することができ、最大容量値を高精度に設定することができる。   According to the invention of claim 3, since the step of removing the sacrificial layer and forming a gap between the signal electrode and the movable portion is provided, the signal electrode and the movable portion are closest to each other depending on the thickness dimension of the sacrificial layer. The interval size of the narrow gap can be set. For this reason, since the thickness dimension of a sacrificial layer can be made small, the unevenness | corrugation of a movable part and a signal electrode can be made to correspond. Further, since the stress applied to the movable part by the sacrificial layer is weakened, the movable part is not greatly warped even after the sacrificial layer is removed. As a result, the gap dimension of the narrow gap when the signal electrode and the movable part are closest to each other can be set accurately, and the maximum capacity value can be set with high accuracy.

また、第2の基板から突出した梁押付け部を支持梁に押付けた状態で第2の基板を支持部に取付ける工程を備えるから、駆動電極による静電力が作用しない初期状態では、可動部を信号電極に向けて押付けることができる。このため、初期状態では、可動部と信号電極との間に最小の間隔寸法をもった狭ギャップを形成することができる。また、駆動電極による静電力が作用した駆動状態では、駆動電極による静電力によって可動部を信号電極から離す。このため、駆動状態では、可動部と信号電極との間には間隔寸法が広がった広ギャップを形成することができる。   In addition, since the method includes a step of attaching the second substrate to the support portion in a state where the beam pressing portion protruding from the second substrate is pressed against the support beam, in the initial state where the electrostatic force by the drive electrode does not act, the movable portion is signaled. It can be pressed toward the electrode. For this reason, in the initial state, a narrow gap having a minimum interval dimension can be formed between the movable portion and the signal electrode. In the driving state in which the electrostatic force by the driving electrode is applied, the movable part is separated from the signal electrode by the electrostatic force by the driving electrode. For this reason, in the driving state, it is possible to form a wide gap with a wide interval dimension between the movable part and the signal electrode.

また、初期状態では梁押付け部によって可動部を信号電極に近付く方向に付勢し、駆動状態では静電力によって可動部を信号電極から遠ざかる方向に付勢することができる。この結果、初期状態と駆動状態のいずれの状態でも、外部からの衝撃が加わったときに、可動部の変位を抑制することができ、初期状態の最大容量値および駆動状態の最小容量値を保持することができる。   Further, in the initial state, the movable portion can be urged toward the signal electrode by the beam pressing portion, and in the driving state, the movable portion can be urged away from the signal electrode by the electrostatic force. As a result, the displacement of the movable part can be suppressed when an external impact is applied in both the initial state and the driving state, and the maximum capacity value in the initial state and the minimum capacity value in the driving state are maintained. can do.

請求項4の発明によれば、犠牲層には信号電極の周囲に位置して厚さ方向に貫通したストッパ形成孔を設け、機能層を形成したときには、該ストッパ形成孔を用いて可動部から第1の基板に向けて突出したストッパを形成する構成としている。このとき、ストッパの突出寸法は犠牲層の厚さ寸法と一致する。このため、梁押付け部によって可動部を信号電極に向けて押付けたときには、ストッパが第1の基板に当接して、可動部と信号電極との間に犠牲層の厚さ寸法と同じ間隔寸法をもった狭ギャップを形成することができる。   According to the invention of claim 4, the sacrificial layer is provided with a stopper forming hole which is located around the signal electrode and penetrates in the thickness direction. When the functional layer is formed, the sacrificial layer is formed from the movable portion by using the stopper forming hole. A stopper that protrudes toward the first substrate is formed. At this time, the protruding dimension of the stopper coincides with the thickness dimension of the sacrificial layer. For this reason, when the movable part is pressed against the signal electrode by the beam pressing part, the stopper comes into contact with the first substrate, and the same dimension as the thickness of the sacrificial layer is provided between the movable part and the signal electrode. A narrow gap can be formed.

請求項5の発明によれば、犠牲層は支持梁と対応した部位が厚さ寸法の大きい厚肉部となり、可動部と対応した部位が厚さ寸法の小さい薄肉部となった段付き形状に形成している。このため、犠牲層の薄肉部に形成される可動部は厚さ寸法が大きくなるのに対して、犠牲層の厚肉部に形成される支持梁は厚さ寸法が小さくなる。このため、支持梁のばね定数を小さくすることができるから、可動部は小さな静電力によって容易に変位させることができる。   According to the invention of claim 5, the sacrificial layer has a stepped shape in which the portion corresponding to the support beam is a thick portion having a large thickness, and the portion corresponding to the movable portion is a thin portion having a small thickness. Forming. For this reason, the movable part formed in the thin part of the sacrificial layer has a large thickness, whereas the support beam formed in the thick part of the sacrificial layer has a small thickness. For this reason, since the spring constant of a support beam can be made small, a movable part can be easily displaced with a small electrostatic force.

以下、本発明の実施の形態による可変容量素子を、添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, variable capacitance elements according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図中、可変容量素子1は、第1,第2の基板2,3と、これらの基板2,3に挟まれた機能層4とによって形成されている。ここで、基板2,3は、例えば絶縁性を有するガラス材料等からなり、数ミリ程度の大きさの四角形状に形成されている。そして、基板2,3の間には、後述の可動部6を収容する空間が画成されている。   In the figure, the variable capacitance element 1 is formed by first and second substrates 2 and 3 and a functional layer 4 sandwiched between the substrates 2 and 3. Here, the substrates 2 and 3 are made of, for example, an insulating glass material or the like, and are formed in a square shape having a size of about several millimeters. And between the board | substrates 2 and 3, the space which accommodates the below-mentioned movable part 6 is defined.

また、基板2,3および機能層4は、互いに直交する3軸方向をX軸,Y軸およびZ軸としたときに、例えばX軸およびY軸に沿って水平方向に延びている。さらに、第2の基板3の裏面側には、複数の凹陥部3Aが形成されると共に、凹陥部3Aの間には裏面から機能層4に向けて突出した突出部3B,3Cが形成されている。このとき、突出部3Bは、後述する可動部6と対向した位置に配置されると共に、突出部3Cは、後述する支持梁7の途中部位と対向した位置に配置されている。   The substrates 2 and 3 and the functional layer 4 extend in the horizontal direction along, for example, the X axis and the Y axis, when the three axis directions orthogonal to each other are taken as the X axis, the Y axis, and the Z axis. Further, a plurality of recessed portions 3A are formed on the back surface side of the second substrate 3, and protrusions 3B and 3C protruding from the back surface toward the functional layer 4 are formed between the recessed portions 3A. Yes. At this time, the projecting portion 3B is disposed at a position facing a movable portion 6 described later, and the projecting portion 3C is disposed at a position facing an intermediate portion of a support beam 7 described later.

一方、機能層4は、例えば銅(Cu)等の導電性金属材料を用いて形成されている。そして、機能層4には、後述する支持部5、可動部6、支持梁7が形成されている。   On the other hand, the functional layer 4 is formed using a conductive metal material such as copper (Cu). The functional layer 4 is formed with a support portion 5, a movable portion 6, and a support beam 7 which will be described later.

支持部5は、機能層4に形成され、第1,第2の基板2,3に固定されている。この支持部5は、例えば基板2,3の周縁に沿って延びる四角形の枠状に形成され、可動部6、支持梁7等を取囲んでいる。ここで、支持部5の内側には、可動部6を挟んでX軸方向の両側に位置する2つの梁連結部5Aが設けられている。そして、支持部5は、数μm〜数十μm程度(例えば10μm)の厚さ寸法を有し、後述する封止枠11と一緒に基板2,3の間に可動部6を収容する空間を保持している。   The support portion 5 is formed on the functional layer 4 and is fixed to the first and second substrates 2 and 3. The support portion 5 is formed in a rectangular frame shape that extends along the peripheral edges of the substrates 2 and 3, for example, and surrounds the movable portion 6, the support beam 7, and the like. Here, two beam connecting portions 5 </ b> A located on both sides in the X-axis direction with the movable portion 6 interposed therebetween are provided inside the support portion 5. The support portion 5 has a thickness of about several μm to several tens of μm (for example, 10 μm), and a space for accommodating the movable portion 6 between the substrates 2 and 3 together with a sealing frame 11 described later. keeping.

可動部6は、機能層4に形成され、後述の支持梁7を用いて支持部5に支持されている。この可動部6は、基板2,3の中央側に位置して基板3の突出部3Bと対向して配置され、厚さ方向(Z軸方向)に変位可能な状態となっている。ここで、可動部6は、例えば四角形の平板状に形成され、支持部5と同程度の厚さ寸法を有している。但し、可動部6がZ軸方向に対して支持部5と同じ位置に配置されたときには、可動部6と第1の基板2との間には、後述の狭ギャップG1が形成される。このため、可動部6の厚さ寸法は、狭ギャップG1の間隔寸法(例えば0.1〜0.2μm程度)の分だけ支持部5よりも薄くなっている。   The movable portion 6 is formed in the functional layer 4 and supported by the support portion 5 using a support beam 7 described later. The movable portion 6 is located on the center side of the substrates 2 and 3 and is disposed to face the protruding portion 3B of the substrate 3, and is movable in the thickness direction (Z-axis direction). Here, the movable portion 6 is formed in, for example, a rectangular flat plate shape and has a thickness dimension similar to that of the support portion 5. However, when the movable portion 6 is disposed at the same position as the support portion 5 with respect to the Z-axis direction, a narrow gap G 1 described later is formed between the movable portion 6 and the first substrate 2. For this reason, the thickness dimension of the movable part 6 is thinner than the support part 5 by the interval dimension (for example, about 0.1 to 0.2 μm) of the narrow gap G1.

そして、可動部6は、後述する駆動電極10との間に発生する静電力(静電引力)によって垂直方向(Z軸方向)に変位し、第1の基板2に対して近接,離間する。このため、可動部6は、駆動電極10との間に電圧を印加していないときには、後述の支持梁7によって基板2と近接した位置に保持されている。   The movable portion 6 is displaced in the vertical direction (Z-axis direction) by an electrostatic force (electrostatic attractive force) generated between the movable electrode 6 and a drive electrode 10 described later, and approaches and separates from the first substrate 2. For this reason, the movable part 6 is held at a position close to the substrate 2 by a support beam 7 to be described later when no voltage is applied to the drive electrode 10.

なお、可動部6には、周囲の気体による抵抗を低減するために、厚さ方向に貫通した複数の貫通孔を設ける構成としてもよい。   The movable portion 6 may be provided with a plurality of through holes penetrating in the thickness direction in order to reduce resistance due to surrounding gas.

支持梁7は、可動部6を垂直方向に変位可能に支持し、可動部6と支持部5との間に例えば4本設けられている。これらの支持梁7は、例えばクランク状に屈曲した梁として形成され、基板2,3の間に位置して水平方向に延びると共に、これらの基板2,3から垂直方向(厚さ方向)に離間している。   For example, four support beams 7 are provided between the movable part 6 and the support part 5 so as to support the movable part 6 so as to be movable in the vertical direction. These support beams 7 are formed, for example, as beams bent in a crank shape, are positioned between the substrates 2 and 3 and extend in the horizontal direction, and are spaced apart from these substrates 2 and 3 in the vertical direction (thickness direction). is doing.

また、各支持梁7は、基端側が支持部5の梁連結部5Aに連結され、先端側が可動部6の四隅にそれぞれ連結されている。そして、支持梁7は、図4に示すように、可動部6が基板3に向けて変位するときに、垂直方向に撓み変形するものである。   Each support beam 7 has a base end connected to the beam connecting portion 5 </ b> A of the support portion 5 and a distal end connected to the four corners of the movable portion 6. As shown in FIG. 4, the support beam 7 is bent and deformed in the vertical direction when the movable portion 6 is displaced toward the substrate 3.

さらに、支持梁7は、支持部5および可動部6よりも小さい厚さ寸法(例えば数μm程度)を有している。これにより、支持梁7は、垂直方向に向けて容易に変形できる構成となっている。   Furthermore, the support beam 7 has a smaller thickness dimension (for example, about several μm) than the support portion 5 and the movable portion 6. As a result, the support beam 7 can be easily deformed in the vertical direction.

中間受け部8は、支持梁7のうちX軸方向の中間位置に設けられ、Y軸方向に離間した2本の支持梁7を連結している。そして、中間受け部8は、例えば略四角形の平板状に形成され、後述の梁押付け部12に接触する。これにより、中間受け部8は、梁押付け部12によって第1の基板2に向けて押付けられている。   The intermediate receiving portion 8 is provided at an intermediate position in the X-axis direction of the support beam 7 and connects two support beams 7 separated in the Y-axis direction. And the intermediate | middle receiving part 8 is formed in the substantially rectangular flat plate shape, for example, and contacts the beam pressing part 12 mentioned later. Accordingly, the intermediate receiving portion 8 is pressed toward the first substrate 2 by the beam pressing portion 12.

信号電極9は、可動部6と対向する位置で第1の基板2の表面側に例えば2個設けられている。これらの信号電極9は、図1、図2に示すように、例えば導電性の金属薄膜によって形成されている。また、2つの信号電極9は、X軸方向に沿って並んで配置されると共に、互いに離間している。さらに、これらの信号電極9は、ほぼ全面に亘って可動部6と対面すると共に、後述の信号用引出電極15に接続されている。そして、信号電極9には、例えば数百kHz〜数十GHz程度の高周波信号が入力されるものである。   For example, two signal electrodes 9 are provided on the surface side of the first substrate 2 at a position facing the movable portion 6. As shown in FIGS. 1 and 2, these signal electrodes 9 are formed of, for example, a conductive metal thin film. The two signal electrodes 9 are arranged side by side along the X-axis direction and are separated from each other. Further, these signal electrodes 9 face the movable portion 6 over almost the entire surface, and are connected to a signal extraction electrode 15 described later. For example, a high frequency signal of about several hundred kHz to several tens GHz is input to the signal electrode 9.

この場合、左側(X軸方向一側)の信号電極9と可動部6との間、および右側(X軸方向他側)の信号電極9と可動部6との間には、可動部6を介して直列に接続された2つのコンデンサ(エアギャップコンデンサ)が形成されている。そして、これらのコンデンサ全体の静電容量、即ち左,右の信号電極9間の静電容量は、信号電極9と可動部6との間の距離(間隔寸法)に応じて変化する構成となっている。   In this case, the movable part 6 is provided between the signal electrode 9 on the left side (one side in the X-axis direction) and the movable part 6 and between the signal electrode 9 on the right side (the other side in the X-axis direction) and the movable part 6. Thus, two capacitors (air gap capacitors) connected in series are formed. The overall capacitance of these capacitors, that is, the capacitance between the left and right signal electrodes 9, changes according to the distance (distance dimension) between the signal electrodes 9 and the movable portion 6. ing.

駆動電極10は、可動部6と対向する位置で第2の基板3の裏面側に例えば2個設けられている。これらの駆動電極10は、例えば導電性の金属薄膜によって形成され、ほぼ全面に亘って可動部6と対面すると共に、突出部3Bを挟んでX軸方向の両側に配置されている。ここで、2つの駆動電極10は、接続部10Aを用いて互いに電気的に接続されると共に、後述の駆動用引出電極17に接続されている。   For example, two drive electrodes 10 are provided on the back side of the second substrate 3 at a position facing the movable portion 6. These drive electrodes 10 are formed of, for example, a conductive metal thin film, face the movable portion 6 over almost the entire surface, and are disposed on both sides in the X-axis direction with the protruding portion 3B interposed therebetween. Here, the two drive electrodes 10 are electrically connected to each other using the connecting portion 10 </ b> A and are connected to a drive extraction electrode 17 described later.

また、駆動電極10は、可動部6と垂直方向(Z軸方向)の間隔をもって対向している。そして、これらの駆動電極10と可動部6との間に電圧を印加することによって、可動部6を基板3に向けて引付ける垂直方向の静電力(静電引力)が発生し、この静電力によって可動部6が基板2から離れる方向に駆動するものである。   The drive electrode 10 is opposed to the movable portion 6 with a gap in the vertical direction (Z-axis direction). Then, by applying a voltage between the drive electrode 10 and the movable part 6, a vertical electrostatic force (electrostatic attractive force) that attracts the movable part 6 toward the substrate 3 is generated. Thus, the movable part 6 is driven in a direction away from the substrate 2.

即ち、駆動電極10と可動部6との間に電圧を印加しない初期状態では、可動部6は、支持梁7によって基板2と近接した位置に保持され、可動部6と信号電極9との間には間隔寸法の小さい狭ギャップG1が形成される。   That is, in an initial state where no voltage is applied between the drive electrode 10 and the movable part 6, the movable part 6 is held at a position close to the substrate 2 by the support beam 7, and between the movable part 6 and the signal electrode 9. Is formed with a narrow gap G1 having a small interval dimension.

一方、駆動電極10と可動部6との間に電圧を印加した駆動状態では、これらの間に静電力が作用することにより、可動部6が駆動電極10に引付けられる。この結果、可動部6は、図4に示すように、後述のストッパ14に当接する位置まで垂直方向に変位し、基板2から離間した位置に保持される。このとき、可動部6と信号電極9との間には間隔寸法の大きい広ギャップG2が形成される。   On the other hand, in a driving state in which a voltage is applied between the drive electrode 10 and the movable part 6, the movable part 6 is attracted to the drive electrode 10 by an electrostatic force acting between them. As a result, as shown in FIG. 4, the movable portion 6 is displaced in the vertical direction to a position where it comes into contact with a stopper 14 described later, and is held at a position separated from the substrate 2. At this time, a wide gap G2 having a large distance is formed between the movable portion 6 and the signal electrode 9.

そして、可変容量素子1は、可動部6の位置に応じて信号電極9と可動部6との電極間距離が変化することにより、信号電極9と可動部6との間の静電容量値が選択的に切換わるものである。   The variable capacitance element 1 has a capacitance value between the signal electrode 9 and the movable portion 6 by changing the distance between the signal electrode 9 and the movable portion 6 according to the position of the movable portion 6. It is selectively switched.

封止枠11は、機能層4と第2の基板3との間に配置され、第2の基板3の外周縁に沿って略四角形の枠形状に形成されている。ここで、封止枠11は、例えば金(Au)を含む合金または金等の導電性の金属材料を用いて形成され、基板3と支持部5とにそれぞれ接合されている。これにより、封止枠11は、第1,第2の基板2,3間に可動部6を収容する収容空間を画成すると共に、この収容空間を気密状態に封止している。   The sealing frame 11 is disposed between the functional layer 4 and the second substrate 3, and is formed in a substantially rectangular frame shape along the outer peripheral edge of the second substrate 3. Here, the sealing frame 11 is formed using a conductive metal material such as an alloy containing gold (Au) or gold, for example, and is bonded to the substrate 3 and the support portion 5, respectively. Thereby, the sealing frame 11 defines an accommodating space for accommodating the movable portion 6 between the first and second substrates 2 and 3 and seals the accommodating space in an airtight state.

また、封止枠11は、基板3の裏面に設けた金属膜からなる基板側封止部11Aと、機能層4の表面に設けた金属膜からなる機能層側封止部11Bとを接合することによって形成されている。そして、封止枠11の厚さ寸法は、駆動電極10よりも大きな値に設定されている。また、封止枠11は、基板3の外周側に位置する凹陥部3Aに接合されている。これにより、封止枠11が基板3と支持部5との間に挟持された状態でも、可動部6と駆動電極10との間には隙間が形成されるものである。   The sealing frame 11 joins the substrate side sealing portion 11A made of a metal film provided on the back surface of the substrate 3 and the functional layer side sealing portion 11B made of a metal film provided on the surface of the functional layer 4. It is formed by. The thickness dimension of the sealing frame 11 is set to a value larger than that of the drive electrode 10. Further, the sealing frame 11 is joined to the recessed portion 3 </ b> A located on the outer peripheral side of the substrate 3. Thereby, even when the sealing frame 11 is sandwiched between the substrate 3 and the support portion 5, a gap is formed between the movable portion 6 and the drive electrode 10.

梁押付け部12は、第2の基板3の裏面側に配置されると共に、X軸方向で離間した2つの突出部3Cにそれぞれ設けられている。これらの梁押付け部12は、例えば封止枠11と同様な導電性の金属材料によって形成され、機能層4に向けて突出している。ここで、梁押付け部12は、機能層4の中間受け部8と対向した位置に配置されている。   The beam pressing portion 12 is disposed on the back surface side of the second substrate 3 and is provided on each of the two protruding portions 3C that are separated in the X-axis direction. These beam pressing portions 12 are formed of, for example, a conductive metal material similar to that of the sealing frame 11 and protrude toward the functional layer 4. Here, the beam pressing portion 12 is disposed at a position facing the intermediate receiving portion 8 of the functional layer 4.

また、梁押付け部12は、基板3の裏面に設けた金属膜からなる基板側梁押付け部12Aと、機能層4の表面に設けた金属膜からなる機能層側梁押付け部12Bとによって構成されている。そして、梁押付け部12は、封止枠11と同程度の厚さ寸法(突出寸法)を有している。このため、梁押付け部12は、突出部3Cの突出寸法だけ封止枠11よりも機能層4に向けて突出している。即ち、梁押付け部12の先端は、支持部5と封止枠11との接合面よりも第1の基板2に近い位置に配置される。この結果、梁押付け部12は、支持梁7を第1の基板2に向けて押付けるものである。   The beam pressing portion 12 includes a substrate side beam pressing portion 12A made of a metal film provided on the back surface of the substrate 3 and a functional layer side beam pressing portion 12B made of a metal film provided on the surface of the functional layer 4. ing. The beam pressing portion 12 has a thickness dimension (projection dimension) comparable to that of the sealing frame 11. For this reason, the beam pressing portion 12 protrudes toward the functional layer 4 from the sealing frame 11 by the protruding dimension of the protruding portion 3C. That is, the tip of the beam pressing portion 12 is disposed at a position closer to the first substrate 2 than the joint surface between the support portion 5 and the sealing frame 11. As a result, the beam pressing unit 12 presses the support beam 7 toward the first substrate 2.

第1のストッパ13は、2つの信号電極9の周囲に位置して可動部6の裏面側に複数個設けられている。これらのストッパ13は、先端面が小面積の突起状をなし、可動部6と同じ導電性金属材料を用いて形成され、可動部6から第1の基板2に向けて突出している。ここで、ストッパ13の突出寸法は、後述する犠牲層22の薄肉部22Bの厚さ寸法とほぼ同じ値に設定されている。これにより、ストッパ13が基板2に当接した初期状態では、信号電極9と可動部6との間には、1μm以下(例えば0.1〜0.2μm)の小さい間隔寸法をもった狭ギャップG1が形成される。   A plurality of first stoppers 13 are provided around the two signal electrodes 9 on the back side of the movable portion 6. These stoppers 13 have a protrusion shape with a small area at the front end surface, are formed using the same conductive metal material as the movable portion 6, and protrude from the movable portion 6 toward the first substrate 2. Here, the protruding dimension of the stopper 13 is set to be approximately the same as the thickness dimension of the thin portion 22B of the sacrificial layer 22 described later. Thereby, in the initial state in which the stopper 13 is in contact with the substrate 2, a narrow gap having a small space dimension of 1 μm or less (for example, 0.1 to 0.2 μm) is provided between the signal electrode 9 and the movable portion 6. G1 is formed.

一方、第2のストッパ14は、2つの駆動電極10の間に位置して第2の基板3の裏面側に複数個設けられている。これらのストッパ14も、ストッパ13と同様に先端面が小面積の突起状をなすと共に、例えば封止枠11と同様な導電性金属材料を用いて形成され、可動部6に向けて突出している。   On the other hand, a plurality of second stoppers 14 are provided between the two drive electrodes 10 on the back surface side of the second substrate 3. These stoppers 14 also have projections with a small area as in the stopper 13, and are formed using, for example, a conductive metal material similar to that of the sealing frame 11 and project toward the movable portion 6. .

ここで、ストッパ14は、駆動電極10と絶縁した状態で基板3の突起部3Bに設けられている。また、ストッパ14の突出寸法は、例えば駆動電極10の厚さ寸法のほぼ同じ値に設定されている。このため、ストッパ14は、突出部3Bの突出寸法だけ駆動電極10よりも可動部6に向けて突出している。これにより、ストッパ14は、可動部6が基板3に向けて変位したときに、駆動電極10よりも先に可動部6に接触し、可動部6が駆動電極10に短絡するのを防止している。   Here, the stopper 14 is provided on the protrusion 3 </ b> B of the substrate 3 while being insulated from the drive electrode 10. Further, the protruding dimension of the stopper 14 is set to, for example, substantially the same value as the thickness dimension of the drive electrode 10. For this reason, the stopper 14 protrudes toward the movable part 6 rather than the drive electrode 10 by the protrusion dimension of the protrusion part 3B. Thereby, the stopper 14 prevents the movable part 6 from being short-circuited to the drive electrode 10 by contacting the movable part 6 before the drive electrode 10 when the movable part 6 is displaced toward the substrate 3. Yes.

さらに、ストッパ14の突出寸法は、梁押付け部12の突出寸法よりも小さい値に設定されている。このため、可動部6が基板2側に位置した初期状態では、梁押付け部12は中間受け部8に接触するのに対して、ストッパ14と可動部6との間には隙間が形成されるものである。   Furthermore, the protruding dimension of the stopper 14 is set to a value smaller than the protruding dimension of the beam pressing portion 12. For this reason, in the initial state where the movable part 6 is located on the substrate 2 side, the beam pressing part 12 contacts the intermediate receiving part 8, whereas a gap is formed between the stopper 14 and the movable part 6. Is.

そして、可動部6と駆動電極10との間に電圧を印加しない初期状態では、ストッパ13は基板2に当接し、ストッパ14は可動部6から離間する。このとき、ストッパ13は、可動部6と信号電極9とが接触しないように、これらの間に所定寸法の間隔を保持する。   In an initial state where no voltage is applied between the movable portion 6 and the drive electrode 10, the stopper 13 contacts the substrate 2, and the stopper 14 is separated from the movable portion 6. At this time, the stopper 13 maintains an interval of a predetermined dimension therebetween so that the movable portion 6 and the signal electrode 9 do not come into contact with each other.

一方、可動部6と駆動電極10との間に電圧を印加した駆動状態では、ストッパ13は基板2から離間し、ストッパ14は可動部6に当接する。このとき、ストッパ14は、可動部6と駆動電極10とが接触しないように、これらの間に所定寸法の間隔を保持する。   On the other hand, in a driving state in which a voltage is applied between the movable portion 6 and the drive electrode 10, the stopper 13 is separated from the substrate 2, and the stopper 14 is in contact with the movable portion 6. At this time, the stopper 14 maintains an interval of a predetermined dimension therebetween so that the movable portion 6 and the drive electrode 10 do not come into contact with each other.

信号用引出電極15は、第1の基板2に設けられ、信号電極9にそれぞれ接続されている。ここで、信号用引出電極15は、可動部6と対応した位置に配置され、信号電極9に電気的に接続されている。   The signal extraction electrode 15 is provided on the first substrate 2 and connected to the signal electrode 9. Here, the signal extraction electrode 15 is disposed at a position corresponding to the movable portion 6 and is electrically connected to the signal electrode 9.

これらの信号用引出電極15は、例えばレーザー加工やマイクロブラスト法を用いることによって基板2に厚さ方向に貫通したスルーホールを穿設し、このスルーホール内に銅(Cu)等の導電性金属材料を充填することよって形成されている。そして、2つの信号電極9は、信号用引出電極15を介して外部の回路等に接続されるものである。   These signal extraction electrodes 15 are formed by, for example, using a laser processing or microblasting method to form a through hole penetrating in the thickness direction in the substrate 2 and conducting metal such as copper (Cu) in the through hole. It is formed by filling the material. The two signal electrodes 9 are connected to an external circuit or the like via the signal extraction electrode 15.

駆動用引出電極16,17は、第2の基板3に設けられ、可動部6と駆動電極10とにそれぞれ接続されている。ここで、駆動用引出電極16は、支持部5と対応した位置に配置され、支持梁7等を通じて可動部6に電気的に接続されている。一方、駆動用引出電極17は、可動部6と対応した位置に配置され、駆動電極10に電気的に接続されている。   The drive lead electrodes 16 and 17 are provided on the second substrate 3 and connected to the movable portion 6 and the drive electrode 10, respectively. Here, the drive extraction electrode 16 is disposed at a position corresponding to the support portion 5 and is electrically connected to the movable portion 6 through the support beam 7 and the like. On the other hand, the drive lead electrode 17 is disposed at a position corresponding to the movable portion 6 and is electrically connected to the drive electrode 10.

これらの駆動用引出電極16,17は、信号用引出電極15と同様に、スルーホールに導電性金属材料を充填することによって形成されている。そして、駆動用引出電極16,17は、図4に示すように、可動部6および駆動電極10を直流の電源18に接続する。これにより、電源18は、例えば3V程度の直流電圧を可動部6と駆動電極10との間に印加し、これらの間に静電引力を発生させるものである。   Similar to the signal extraction electrode 15, these drive extraction electrodes 16 and 17 are formed by filling a through hole with a conductive metal material. The drive lead electrodes 16 and 17 connect the movable portion 6 and the drive electrode 10 to a DC power source 18 as shown in FIG. Thereby, the power source 18 applies a DC voltage of about 3 V, for example, between the movable portion 6 and the drive electrode 10 and generates an electrostatic attractive force therebetween.

次に、図5ないし図12を参照しつつ、可変容量素子1の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the variable capacitance element 1 will be described with reference to FIGS.

まず、図5に示す第1の基板形成工程では、可変容量素子1の第1の基板2となる絶縁性のガラス基板21を用意し、このガラス基板21に対して、例えばスパッタ、蒸着法等を用いることによって、金等の導電性の金属薄膜を形成する。これにより、ガラス基板21の表面には、可動部6と対応した位置に信号電極9を形成する。   First, in the first substrate forming step shown in FIG. 5, an insulating glass substrate 21 to be the first substrate 2 of the variable capacitance element 1 is prepared, and for example, sputtering, vapor deposition or the like is applied to the glass substrate 21. Is used to form a conductive metal thin film such as gold. Thereby, the signal electrode 9 is formed on the surface of the glass substrate 21 at a position corresponding to the movable portion 6.

また、ガラス基板21には、レーザー加工、マイクロブラスト法等を用いてスルーホールを形成した後に、このスルーホール内に銅等の導電性金属材料を例えばメッキ処理によって充填する。これにより、ガラス基板21には、信号電極9に接続された信号用引出電極15を形成する。以上の工程によって、信号電極9等を備えた第1の基板2が形成される。   In addition, a through hole is formed in the glass substrate 21 by using laser processing, a microblast method, or the like, and then a conductive metal material such as copper is filled in the through hole by, for example, plating. Thus, the signal extraction electrode 15 connected to the signal electrode 9 is formed on the glass substrate 21. Through the above steps, the first substrate 2 including the signal electrode 9 and the like is formed.

なお、信号用引出電極15のスルーホールは、レーザー加工、マイクロブラスト法等を用いて形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばガラス基板21を感光性ガラス材料を用いて形成すると共に、この感光性ガラス材料に紫外線等を照射することによってスルーホールを形成してもよい。   The through hole of the signal extraction electrode 15 is formed by using laser processing, a microblast method, or the like. However, the present invention is not limited to this, and for example, the glass substrate 21 may be formed using a photosensitive glass material, and a through hole may be formed by irradiating the photosensitive glass material with ultraviolet rays or the like.

次に、図6に示す犠牲層形成工程では、基板2の表面のうち可動部6および支持梁7と対応する位置に例えばチタン(Ti)、酸化シリコン(SiO2)等からなる犠牲層22を形成する。このとき、犠牲層22は、支持梁7と対応した部位が厚さ寸法の大きい厚肉部22Aとなり、可動部6と対応した部位が厚さ寸法の小さい薄肉部22Bとなった段付き形状に形成されている。このため、厚肉部22Aは数μm(例えば1〜2μm)程度の厚さ寸法を有し、薄肉部22Bは1μm以下(例えば0.1〜0.2μm)程度の厚さ寸法を有している。 Next, in the sacrificial layer forming step shown in FIG. 6, a sacrificial layer 22 made of, for example, titanium (Ti), silicon oxide (SiO 2 ) or the like is formed on the surface of the substrate 2 at a position corresponding to the movable portion 6 and the support beam 7. Form. At this time, the sacrificial layer 22 has a stepped shape in which a portion corresponding to the support beam 7 becomes a thick portion 22A having a large thickness and a portion corresponding to the movable portion 6 becomes a thin portion 22B having a small thickness. Is formed. For this reason, the thick portion 22A has a thickness dimension of about several μm (for example, 1 to 2 μm), and the thin portion 22B has a thickness dimension of about 1 μm or less (for example, 0.1 to 0.2 μm). Yes.

このとき、犠牲層22は、例えば薄肉部22Bと同じ厚さ寸法をもった第1層目を形成した後、支持梁7と対応した部位に第2層目を積層することによって形成される。また、薄肉部22Bは、信号電極9を全面に亘って覆っている。さらに、犠牲層22には、信号電極9の周囲に位置して厚さ方向に貫通した複数のストッパ形成孔23が形成されている。   At this time, the sacrificial layer 22 is formed by, for example, forming a first layer having the same thickness as the thin portion 22B and then laminating the second layer on a portion corresponding to the support beam 7. The thin portion 22B covers the signal electrode 9 over the entire surface. Further, a plurality of stopper formation holes 23 are formed in the sacrificial layer 22 so as to be located around the signal electrode 9 and penetrate in the thickness direction.

次に、シード層形成工程では、犠牲層22を覆って基板2の表面全面に、例えば可動部6等と同じ導電性金属材料(例えば銅)を用いてシード層24を形成する。このとき、シード層24は、例えば0.1μm以下の薄い金属薄膜によって形成され、メッキ処理を行うときの基礎部分となるものである。   Next, in the seed layer forming step, the seed layer 24 is formed on the entire surface of the substrate 2 so as to cover the sacrificial layer 22 using, for example, the same conductive metal material (for example, copper) as the movable portion 6 or the like. At this time, the seed layer 24 is formed by a thin metal thin film having a thickness of, for example, 0.1 μm or less, and serves as a base portion for performing the plating process.

次に、図7に示すメッキモールド形成工程では、シード層24の表面のうち支持部5、可動部6、支持梁7等を除いた部分にモールド25を形成する。このとき、モールド25は、メッキの成長を阻害するモールド材料(例えばフォトレジスト材料)を塗布した後に、所定のパターニングを行うことによって形成する。また、モールド25は、支持部5等の厚さ寸法(例えば10μm)よりも大きな厚さ寸法(例えば15〜30μm)を有している。   Next, in the plating mold forming step shown in FIG. 7, the mold 25 is formed on the surface of the seed layer 24 excluding the support portion 5, the movable portion 6, the support beam 7, and the like. At this time, the mold 25 is formed by applying a predetermined patterning after applying a mold material (for example, a photoresist material) that inhibits the growth of plating. The mold 25 has a thickness dimension (for example, 15 to 30 μm) larger than the thickness dimension (for example, 10 μm) of the support portion 5 or the like.

次に、図8に示すメッキ処理工程では、シード層24の表面にメッキ処理を施して、例えば銅等の導電性金属材料からなるメッキ層26を成長させる。そして、メッキ層26が支持部5等の厚さ寸法を超えて成長したときには、メッキ処理を終了して、モールド25を除去する。その後、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、メッキ層26の表面を平坦な状態に研磨する。これにより、支持部5、可動部6、支持梁7等を備えた機能層4が形成される(図9参照)。このとき、可動部6の裏面には、ストッパ形成孔23内に突出した複数のストッパ13が形成される。   Next, in the plating process shown in FIG. 8, the surface of the seed layer 24 is plated to grow a plated layer 26 made of a conductive metal material such as copper. When the plated layer 26 grows beyond the thickness dimension of the support portion 5 and the like, the plating process is terminated and the mold 25 is removed. Thereafter, the surface of the plating layer 26 is polished in a flat state by using, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. Thereby, the functional layer 4 provided with the support part 5, the movable part 6, the support beam 7, etc. is formed (refer FIG. 9). At this time, a plurality of stoppers 13 protruding into the stopper forming hole 23 are formed on the back surface of the movable portion 6.

次に、図9に示す機能層側封止部形成工程では、例えば蒸着法、スパッタ法等を用いて支持部5の表面に例えば金(Au)等の金属薄膜を形成し、機能層側封止部11Bを形成する。これと同時に、支持梁7の中間受け部8の表面にも、機能層側封止部11Bと同じ材料を用いて、機能層側梁押付け部12Bを形成する。   Next, in the functional layer side sealing portion forming step shown in FIG. 9, a metal thin film such as gold (Au) is formed on the surface of the support portion 5 by using, for example, vapor deposition or sputtering, and the functional layer side sealing is performed. A stop 11B is formed. At the same time, the functional layer side beam pressing portion 12B is formed on the surface of the intermediate receiving portion 8 of the support beam 7 by using the same material as that of the functional layer side sealing portion 11B.

なお、機能層側封止部11Bおよび機能層側梁押付け部12Bをなす金等からなる金属薄膜と銅からなる機能層4との間には、これらの密着性を高めるために、例えばクロム(Cr)、プラチナ(Pr)等の接合層を設けるものである。   In order to improve the adhesion between the metal thin film made of gold or the like and the functional layer 4 made of copper, which forms the functional layer side sealing portion 11B and the functional layer side beam pressing portion 12B, for example, chromium ( A bonding layer such as Cr) or platinum (Pr) is provided.

次に、図10に示す犠牲層除去工程では、例えば薄いフッ酸等を用いたエッチング処理等によって犠牲層22を除去した後に、薄い硫酸を用いてシード層24のうちストッパ13の先端部分等を除去する。これにより、可動部6は、基板2から解放され、厚さ方向に変位可能な状態となる。   Next, in the sacrificial layer removal step shown in FIG. 10, for example, after removing the sacrificial layer 22 by etching using thin hydrofluoric acid or the like, the tip portion of the stopper 13 or the like of the seed layer 24 is removed using thin sulfuric acid. Remove. As a result, the movable portion 6 is released from the substrate 2 and can be displaced in the thickness direction.

一方、図11に示す第2の基板形成工程では、可変容量素子1の第2の基板3となる絶縁性のガラス基板27を用意し、このガラス基板27の裏面のうち所定部位にエッチング加工を施すことによって、凹陥部3A(キャビティー)および突出部3B,3Cを形成する。次に、ガラス基板27に対して、例えばスパッタ、蒸着法等を用いることによって、金等の導電性の金属薄膜を形成する。   On the other hand, in the second substrate forming step shown in FIG. 11, an insulating glass substrate 27 to be the second substrate 3 of the variable capacitance element 1 is prepared, and etching processing is performed on a predetermined portion of the back surface of the glass substrate 27. By applying, a recessed portion 3A (cavity) and projecting portions 3B and 3C are formed. Next, a conductive metal thin film such as gold is formed on the glass substrate 27 by using, for example, sputtering or vapor deposition.

これにより、ガラス基板27の裏面には、凹陥部3Aのうち可動部6と対応した位置に駆動電極10を形成すると共に、凹陥部3Aのうち支持部5と対応した位置に基板側封止部11Aを形成する。これらと一緒に、ガラス基板27の裏面には、突出部3Bにストッパ14を形成すると共に、突出部3Bに基板側梁押付け部12Aを形成する。このとき、駆動電極10、基板側封止部11A、基板側梁押付け部12Aおよびストッパ14は、互いに電気的に絶縁された状態となっている。   Thereby, on the back surface of the glass substrate 27, the drive electrode 10 is formed at a position corresponding to the movable portion 6 in the recessed portion 3A, and the substrate side sealing portion is positioned at a position corresponding to the support portion 5 in the recessed portion 3A. 11A is formed. Together with these, on the back surface of the glass substrate 27, the stopper 14 is formed on the protruding portion 3B, and the substrate-side beam pressing portion 12A is formed on the protruding portion 3B. At this time, the drive electrode 10, the substrate side sealing portion 11A, the substrate side beam pressing portion 12A, and the stopper 14 are electrically insulated from each other.

さらに、ガラス基板27には、厚さ方向に貫通したスルーホールを形成した後に、このスルーホール内に銅等の導電性金属材料を充填する。これにより、ガラス基板27には、基板側封止部11A、駆動電極10にそれぞれ接続された駆動用引出電極16,17を形成する。以上の工程によって、駆動電極10等を備えた第2の基板3が形成される。   Furthermore, after a through hole penetrating in the thickness direction is formed in the glass substrate 27, the through hole is filled with a conductive metal material such as copper. Thus, the driving lead electrodes 16 and 17 connected to the substrate side sealing portion 11A and the driving electrode 10 are formed on the glass substrate 27, respectively. Through the above steps, the second substrate 3 including the drive electrode 10 and the like is formed.

次に、図12に示す封止枠接合工程では、第2の基板3の基板側封止部11Aと機能層4の機能層側封止部11Bとを熱圧着する。具体的には、封止部11A,11Bを室温から400℃までの範囲で予め決められた温度を加熱しつつ、封止部11A,11Bが密着するように所定の荷重(例えば4インチウェハに対して4t程度の荷重)を加える。これにより、封止部11A,11Bが互いに圧着接合され、第2の基板3と機能層4とが互いに接合、固定される。この結果、可動部6を収容した空間は、第1,第2の基板2,3、封止枠11等によって取囲まれると共に、密閉状態で封止される。   Next, in the sealing frame joining step shown in FIG. 12, the substrate-side sealing portion 11A of the second substrate 3 and the functional layer-side sealing portion 11B of the functional layer 4 are thermocompression bonded. Specifically, while heating the sealing portions 11A and 11B at a predetermined temperature in a range from room temperature to 400 ° C., a predetermined load (for example, on a 4-inch wafer) is applied so that the sealing portions 11A and 11B are in close contact with each other. Load about 4t). Thereby, the sealing portions 11A and 11B are pressure-bonded to each other, and the second substrate 3 and the functional layer 4 are bonded and fixed to each other. As a result, the space in which the movable part 6 is accommodated is surrounded by the first and second substrates 2 and 3, the sealing frame 11, and the like, and is sealed in a sealed state.

このとき、基板側梁押付け部12Aは、機能層側梁押付け部12Bに接触して、支持梁7の途中位置に設けられた中間受け部8を第1の基板2に向けて押付ける。この結果、可動部6は、基板2の信号電極9を覆う位置に配置され、ストッパ13が基板2に接触する。これにより、初期状態では、信号電極9と可動部6との間には犠牲層22の薄肉部22Bの厚さ寸法に対応した間隔寸法をもった狭ギャップG1が形成される。   At this time, the substrate side beam pressing portion 12 </ b> A comes into contact with the functional layer side beam pressing portion 12 </ b> B and presses the intermediate receiving portion 8 provided at an intermediate position of the support beam 7 toward the first substrate 2. As a result, the movable portion 6 is disposed at a position covering the signal electrode 9 of the substrate 2, and the stopper 13 contacts the substrate 2. Thereby, in the initial state, a narrow gap G1 having a distance dimension corresponding to the thickness dimension of the thin part 22B of the sacrificial layer 22 is formed between the signal electrode 9 and the movable part 6.

本実施の形態による可変容量素子1は上述の製造方法によって製造されるもので、次にその作動について説明する。   The variable capacitance element 1 according to the present embodiment is manufactured by the above-described manufacturing method, and the operation thereof will be described next.

まず、可動部6と駆動電極10との間に電圧を印加していない初期状態では、図1に示すように、可動部6が信号電極9と近接した位置に保持され、可動部6と信号電極9との間の静電容量は、可動部6と信号電極9との間の狭ギャップG1の間隔寸法に対応した最大容量値となる。   First, in an initial state in which no voltage is applied between the movable portion 6 and the drive electrode 10, as shown in FIG. 1, the movable portion 6 is held at a position close to the signal electrode 9, and the movable portion 6 and the signal The capacitance between the electrode 9 and the electrode 9 has a maximum capacitance value corresponding to the interval size of the narrow gap G1 between the movable portion 6 and the signal electrode 9.

また、図4に示すように、可動部6と駆動電極10との間に電圧を印加した駆動状態では、これらの間に静電力が発生する。このとき、可動部6は、支持梁7を撓み変形させつつ、ストッパ14と当接する位置まで垂直方向に変位し、可動部6は信号電極9から離間した位置に保持される。この結果、可動部6と信号電極9との間の静電容量は、互いに離間した可動部6と信号電極9との間の広ギャップG2の間隔寸法に対応した最小容量値となる。   Further, as shown in FIG. 4, in a driving state in which a voltage is applied between the movable portion 6 and the driving electrode 10, an electrostatic force is generated between them. At this time, the movable portion 6 is displaced in the vertical direction to a position where it comes into contact with the stopper 14 while bending and deforming the support beam 7, and the movable portion 6 is held at a position separated from the signal electrode 9. As a result, the electrostatic capacitance between the movable portion 6 and the signal electrode 9 becomes a minimum capacitance value corresponding to the gap dimension of the wide gap G2 between the movable portion 6 and the signal electrode 9 that are separated from each other.

これにより、可変容量素子1は、電圧印加の有無に応じて可動部6と信号電極9との間の静電容量を切換える。このため、可変容量素子1は、この静電容量に応じて2つの信号電極9間で高周波信号の伝送、遮断を切り換えるスイッチ素子として機能する。   Thereby, the variable capacitance element 1 switches the electrostatic capacitance between the movable part 6 and the signal electrode 9 according to the presence or absence of voltage application. For this reason, the variable capacitance element 1 functions as a switch element that switches transmission / reception of a high-frequency signal between the two signal electrodes 9 according to the capacitance.

かくして、本実施の形態によれば、第2の基板3には支持梁7を第1の基板2に向けて押付ける梁押付け部12を設けたから、駆動電極10による静電力が作用しない初期状態では、可動部6を信号電極9に向けて押付けることができる。このため、初期状態では、可動部6と信号電極9との間に最小の間隔寸法をもった狭ギャップG1を形成することができる。また、駆動電極10による静電力が作用した駆動状態では、駆動電極10による静電力によって可動部6を信号電極9から離す。このため、駆動状態では、可動部6と信号電極9との間には間隔寸法が広がった広ギャップG2を形成することができる。   Thus, according to the present embodiment, since the beam pressing portion 12 that presses the support beam 7 toward the first substrate 2 is provided on the second substrate 3, the initial state in which the electrostatic force by the drive electrode 10 does not act. Then, the movable part 6 can be pressed toward the signal electrode 9. Therefore, in the initial state, it is possible to form a narrow gap G1 having a minimum distance dimension between the movable portion 6 and the signal electrode 9. In the driving state in which the electrostatic force by the driving electrode 10 acts, the movable part 6 is separated from the signal electrode 9 by the electrostatic force by the driving electrode 10. For this reason, in the driving state, a wide gap G2 having a wide interval dimension can be formed between the movable portion 6 and the signal electrode 9.

また、初期状態では梁押付け部12によって可動部6を信号電極9に近付く方向に付勢し、駆動状態では静電力によって可動部6を信号電極9から遠ざかる方向に付勢する。この結果、初期状態と駆動状態のいずれの状態でも、外部から衝撃が加わったときに可動部6の変位を抑制することができ、初期状態の最大容量値および駆動状態の最小容量値を保持することができる。   In the initial state, the beam pressing portion 12 urges the movable portion 6 in a direction approaching the signal electrode 9, and in the driving state, the movable portion 6 is urged away from the signal electrode 9 by electrostatic force. As a result, the displacement of the movable portion 6 can be suppressed when an impact is applied from the outside in both the initial state and the driving state, and the maximum capacity value in the initial state and the minimum capacity value in the driving state are maintained. be able to.

また、可動部6には第1の基板2に向けて突出したストッパ13を設ける構成としたから、梁押付け部12によって可動部6を信号電極9に向けて押付けたときには、ストッパ13を第1の基板2に当接させることによって可動部6と信号電極9との間に最小の間隔寸法をもった狭ギャップG1を形成することができる。   Further, since the movable portion 6 is provided with the stopper 13 protruding toward the first substrate 2, when the movable portion 6 is pressed toward the signal electrode 9 by the beam pressing portion 12, the stopper 13 is moved to the first portion. A narrow gap G1 having a minimum distance dimension can be formed between the movable portion 6 and the signal electrode 9 by contacting the substrate 2 with the substrate 2.

特に、本実施の形態では、犠牲層除去工程では犠牲層22を除去して信号電極9と可動部6との間に隙間を形成するから、犠牲層22(薄肉部22B)の厚さ寸法によって信号電極9と可動部6とが最接近したときの狭ギャップG1の間隔寸法を設定することができる。このため、犠牲層22の厚さ寸法を1μm以下(例えば0.1〜0.2μm程度)に小さくすることができるから、可動部6と信号電極9との対向面でその凹凸を一致させることができる。また、犠牲層22を薄く形成することによって、犠牲層22が可動部6に与える応力が弱くなるから、犠牲層22の除去後でも可動部6に大きな反りが生じなくなる。この結果、信号電極9と可動部6とが最接近したときの狭ギャップG1の間隔寸法を正確に設定することができ、最大容量値を高精度に設定することができる。   In particular, in the present embodiment, in the sacrificial layer removing step, the sacrificial layer 22 is removed to form a gap between the signal electrode 9 and the movable portion 6, and therefore, depending on the thickness dimension of the sacrificial layer 22 (thin wall portion 22B). The interval dimension of the narrow gap G1 when the signal electrode 9 and the movable part 6 are closest to each other can be set. For this reason, since the thickness dimension of the sacrificial layer 22 can be reduced to 1 μm or less (for example, about 0.1 to 0.2 μm), the concavities and convexities are made to coincide on the opposed surfaces of the movable portion 6 and the signal electrode 9. Can do. Further, by forming the sacrificial layer 22 thin, the stress applied to the movable part 6 by the sacrificial layer 22 is weakened, so that the movable part 6 is not greatly warped even after the sacrificial layer 22 is removed. As a result, the distance dimension of the narrow gap G1 when the signal electrode 9 and the movable part 6 are closest to each other can be set accurately, and the maximum capacity value can be set with high accuracy.

また、封止枠接合工程では第2の基板3から突出した梁押付け部12を支持梁7に押付けた状態で第2の基板3を支持部5に取付けるから、初期状態では、可動部6を信号電極9に向けて押付けて、可動部6と信号電極9との間に狭ギャップG1を形成することができる。また、駆動状態では、駆動電極10による静電力によって可動部6を信号電極10から離れるから、可動部6と信号電極10との間には広ギャップG2を形成することができる。   In the sealing frame joining step, the second substrate 3 is attached to the support portion 5 while the beam pressing portion 12 protruding from the second substrate 3 is pressed against the support beam 7. A narrow gap G 1 can be formed between the movable portion 6 and the signal electrode 9 by pressing toward the signal electrode 9. Further, in the driving state, the movable portion 6 is separated from the signal electrode 10 by the electrostatic force generated by the driving electrode 10, so that a wide gap G 2 can be formed between the movable portion 6 and the signal electrode 10.

また、犠牲層22には信号電極9の周囲に位置して厚さ方向に貫通したストッパ形成孔23を設け、機能層4を形成したときには、ストッパ形成孔23を用いて可動部6から第1の基板2に向けて突出したストッパ13を形成する構成とした。このとき、ストッパ13の突出寸法は犠牲層22の厚さ寸法と一致する。このため、梁押付け部12によって可動部6を信号電極9に向けて押付けたときには、ストッパ13が第1の基板2に当接して、可動部6と信号電極9との間に犠牲層22の厚さ寸法と同じ間隔寸法をもった狭ギャップG1を形成することができる。   Further, the sacrificial layer 22 is provided with a stopper forming hole 23 which is located around the signal electrode 9 and penetrates in the thickness direction. When the functional layer 4 is formed, the first portion is moved from the movable portion 6 using the stopper forming hole 23. The stopper 13 protruding toward the substrate 2 is formed. At this time, the protruding dimension of the stopper 13 matches the thickness dimension of the sacrificial layer 22. For this reason, when the movable portion 6 is pressed against the signal electrode 9 by the beam pressing portion 12, the stopper 13 comes into contact with the first substrate 2 and the sacrificial layer 22 is formed between the movable portion 6 and the signal electrode 9. A narrow gap G1 having the same spacing as the thickness can be formed.

さらに、犠牲層22は支持梁7と対応した部位が厚さ寸法の大きい厚肉部22Aとなり、可動部6と対応した部位が厚さ寸法の小さい薄肉部22Bとなった段付き形状に形成した。このため、犠牲層22を覆って機能層4を形成したときには、犠牲層22の薄肉部22Bに形成される可動部6は厚さ寸法が大きくなるのに対して、犠牲層22の厚肉部22Aに形成される支持梁7は厚さ寸法が小さくなる。このため、支持梁7のばね定数を小さくすることができるから、可動部6は小さな静電力によって容易に変位させることができる。   Further, the sacrificial layer 22 is formed in a stepped shape in which a portion corresponding to the support beam 7 is a thick portion 22A having a large thickness and a portion corresponding to the movable portion 6 is a thin portion 22B having a small thickness. . For this reason, when the functional layer 4 is formed so as to cover the sacrificial layer 22, the movable portion 6 formed in the thin portion 22 </ b> B of the sacrificial layer 22 has a large thickness, whereas the thick portion of the sacrificial layer 22. The thickness of the support beam 7 formed on 22A is reduced. For this reason, since the spring constant of the support beam 7 can be made small, the movable part 6 can be easily displaced by a small electrostatic force.

なお、前記実施の形態では、梁押付け部12は第2の基板3とは別途に設ける構成としたが、第2の基板3を高精度に加工することができるのであれば、第2の基板3と一体化して形成してもよい。   In the above embodiment, the beam pressing portion 12 is provided separately from the second substrate 3. However, if the second substrate 3 can be processed with high accuracy, the second substrate 3 is used. 3 may be formed integrally.

また、前記実施の形態では、ストッパ14は第2の基板3とは別途に設ける構成としたが、第2の基板3と一体化して形成してもよい。また、ストッパ14は、封止枠11等と同様に導電性金属材料を用いて形成するものとしたが、絶縁材料を用いて形成してもよい。この場合、絶縁材料からなるストッパは、駆動電極と可動部との間に配置してもよい。   In the above embodiment, the stopper 14 is provided separately from the second substrate 3, but may be formed integrally with the second substrate 3. The stopper 14 is formed using a conductive metal material as in the case of the sealing frame 11 or the like, but may be formed using an insulating material. In this case, the stopper made of an insulating material may be disposed between the drive electrode and the movable part.

また、前記実施の形態では、信号電極9を2個設ける構成としたが、信号電極9は1個だけ設ける構成としてもよい。この場合、可動部6に高周波信号を入力し、可動部6と信号電極9との間で高周波信号の伝送、遮断を切り換えるものである。   In the above embodiment, two signal electrodes 9 are provided. However, only one signal electrode 9 may be provided. In this case, a high-frequency signal is input to the movable portion 6, and transmission / reception of the high-frequency signal is switched between the movable portion 6 and the signal electrode 9.

また、前記実施の形態では、第2の基板3の裏面に突出部3B,3Cを形成して、ストッパ14を駆動電極10よりも第1の基板2側に突出させると共に、梁押付け部12を封止枠11よりも第1の基板2側に突出させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第2の基板3の裏面を平坦状に形成すると共に、駆動電極10、封止枠11、梁押付け部12、ストッパ14の突出寸法(厚さ寸法)を適宜相違させることによって、ストッパ14を駆動電極10よりも第1の基板2側に突出させると共に、梁押付け部12を封止枠11よりも第1の基板2側に突出させる構成としてもよい。   In the embodiment, the protrusions 3B and 3C are formed on the back surface of the second substrate 3 so that the stopper 14 protrudes from the drive electrode 10 toward the first substrate 2 and the beam pressing portion 12 is provided. The first substrate 2 is protruded from the sealing frame 11 to the first substrate 2 side. However, the present invention is not limited to this, and the back surface of the second substrate 3 is formed flat, and the projecting dimensions (thickness dimensions) of the drive electrode 10, the sealing frame 11, the beam pressing portion 12, and the stopper 14 are set. By appropriately making the difference, the stopper 14 may protrude from the drive electrode 10 toward the first substrate 2, and the beam pressing portion 12 may protrude from the sealing frame 11 toward the first substrate 2.

さらに、前記実施の形態では、信号電極9を第1の基板2に設けると共に、駆動電極10を第2の基板3に設け、駆動電極10と可動部6との間に静電引力を作用させる構成とした。しかし、本発明は、これに限らず、例えば信号電極および駆動電極をいずれも第1の基板に設け、駆動電極と可動部との間に静電反発力(斥力)を作用させる構成としてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the signal electrode 9 is provided on the first substrate 2 and the drive electrode 10 is provided on the second substrate 3 so that an electrostatic attractive force acts between the drive electrode 10 and the movable portion 6. The configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, both the signal electrode and the drive electrode may be provided on the first substrate, and an electrostatic repulsive force (repulsive force) may be applied between the drive electrode and the movable portion. .

本発明の実施の形態による可変容量素子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the variable capacitance element by embodiment of this invention. 第1の基板および機能層を図1中の矢示II−II方向からみた断面図である。It is sectional drawing which looked at the 1st board | substrate and the functional layer from the arrow II-II direction in FIG. 第2の基板等を図1中の矢示III−III方向からみた断面図である。It is sectional drawing which looked at the 2nd board | substrate etc. from the arrow III-III direction in FIG. 可動部が静電力によって変位した状態を示す図1と同様な縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view similar to FIG. 1 which shows the state which the movable part displaced by the electrostatic force. 第1の基板形成工程によりガラス基板に信号電極等を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the signal electrode etc. in the glass substrate by the 1st board | substrate formation process. 犠牲層形成工程により第1の基板に犠牲層等を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the sacrificial layer etc. in the 1st board | substrate by the sacrificial layer formation process. メッキモールド形成工程によりシード層の表面にモールドを形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the mold on the surface of the seed layer by the plating mold formation process. メッキ処理工程により犠牲層を覆って支持部、可動部、支持梁等を備えた機能層を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which covered the sacrificial layer by the plating process process, and formed the functional layer provided with the support part, the movable part, the support beam. 機能層側封止部形成工程により機能層の表面に機能層側封止部および機能層側梁押付け部を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the functional layer side sealing part and the functional layer side beam pressing part in the surface of the functional layer by the functional layer side sealing part formation process. 犠牲層除去工程により犠牲層を除去した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which removed the sacrificial layer by the sacrificial layer removal process. 第2の基板形成工程によりガラス基板に駆動電極、基板側封止部、基板側梁押付け部、ストッパ等を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the drive electrode, the board | substrate side sealing part, the board | substrate side beam pressing part, the stopper, etc. in the glass substrate by the 2nd board | substrate formation process. 封止枠接合工程により第2の基板の基板側封止部と機能層の機能側封止部とを圧着接合する状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which crimp-bonds the board | substrate side sealing part of a 2nd board | substrate, and the function side sealing part of a functional layer by a sealing frame joining process.

符号の説明Explanation of symbols

1 可変容量素子
2 第1の基板
3 第2の基板
4 機能層
5 支持部
6 可動部
7 支持梁
8 中間受け部
9 信号電極
10 駆動電極
11 封止枠
12 梁押付け部
13 第1のストッパ
14 第2のストッパ
22 犠牲層
22A 厚肉部
22B 薄肉部
23 ストッパ形成孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable capacitance element 2 1st board | substrate 3 2nd board | substrate 4 Functional layer 5 Support part 6 Movable part 7 Support beam 8 Intermediate receiving part 9 Signal electrode 10 Drive electrode 11 Sealing frame 12 Beam pressing part 13 1st stopper 14 2nd stopper 22 Sacrificial layer 22A Thick part 22B Thin part 23 Stopper formation hole

Claims (5)

第1,第2の基板に挟まれた支持部と、
支持梁を用いて該支持部に厚さ方向に変位可能に支持された可動部と、
該可動部と対向した位置で前記第1の基板に設けられ、該可動部が接近,離間するときに該可動部との間の静電容量が変化する信号電極と、
前記可動部と対向した位置で前記第1,第2の基板のうちいずれか一方に設けられ、静電力を用いて前記可動部を前記信号電極と接近または離間する方向に駆動する駆動電極とを備えてなる可変容量素子において、
前記第2の基板には、前記支持梁を第1の基板に向けて押付ける梁押付け部を設け、
前記駆動電極による静電力が作用しない初期状態では、前記可動部と前記信号電極との間には最小の間隔寸法をもった狭ギャップが形成され、
前記駆動電極による静電力が作用した駆動状態では、前記可動部と前記信号電極との間には間隔寸法が広がった広ギャップが形成される構成としたことを特徴とする可変容量素子。
A support portion sandwiched between first and second substrates;
A movable part supported by the support part so as to be displaceable in the thickness direction using a support beam;
A signal electrode provided on the first substrate at a position facing the movable portion, and a capacitance of the movable electrode changing when the movable portion approaches and separates;
A driving electrode provided on one of the first and second substrates at a position facing the movable portion, and driving the movable portion in a direction approaching or separating from the signal electrode using electrostatic force; In the variable capacitance element provided,
The second substrate is provided with a beam pressing portion that presses the support beam toward the first substrate,
In an initial state where the electrostatic force due to the drive electrode does not act, a narrow gap having a minimum distance dimension is formed between the movable part and the signal electrode,
A variable capacitance element having a configuration in which a wide gap having a wide gap is formed between the movable portion and the signal electrode in a driving state in which an electrostatic force is applied by the driving electrode.
前記可動部には、前記第1の基板に向けて突出したストッパを設ける構成としてなる請求項1に記載の可変容量素子。   The variable capacitance element according to claim 1, wherein the movable portion is provided with a stopper protruding toward the first substrate. 第1,第2の基板に挟まれた支持部と、支持梁を用いて該支持部に厚さ方向に変位可能に支持された可動部と、該可動部と対向した位置で前記第1の基板に設けられ、該可動部が接近,離間するときに該可動部との間の静電容量が変化する信号電極と、前記可動部と対向した位置で前記第1,第2の基板のうちいずれか一方に設けられ、静電力を用いて前記可動部を前記信号電極と接近または離間する方向に駆動する駆動電極とを備えてなる可変容量素子の製造方法であって、
前記第1の基板に前記信号電極を形成する工程と、
該信号電極を覆って犠牲層を形成する工程と、
該犠牲層を覆って前記可動部、支持梁および支持部を備えた機能層を形成する工程と、
前記犠牲層を除去して前記信号電極と可動部との間に隙間を形成する工程と、
前記第2の基板から突出した梁押付け部を前記支持梁に押付けた状態で前記第2の基板を前記支持部に取付ける工程とを備える構成としている可変容量素子の製造方法。
A support portion sandwiched between the first and second substrates, a movable portion supported by the support portion so as to be displaceable in the thickness direction using a support beam, and the first portion at a position facing the movable portion; A signal electrode provided on a substrate, the capacitance of which changes between the movable portion when the movable portion approaches and separates, and the first and second substrates at a position facing the movable portion. A method of manufacturing a variable capacitance element, comprising: a drive electrode that is provided on either side and drives the movable portion in a direction approaching or separating from the signal electrode using electrostatic force,
Forming the signal electrode on the first substrate;
Forming a sacrificial layer over the signal electrode;
Forming a functional layer that covers the sacrificial layer and includes the movable portion, the support beam, and the support portion;
Removing the sacrificial layer to form a gap between the signal electrode and the movable part;
And a step of attaching the second substrate to the support portion in a state in which the beam pressing portion protruding from the second substrate is pressed against the support beam.
前記犠牲層には前記信号電極の周囲に位置して厚さ方向に貫通したストッパ形成孔を設け、
前記機能層を形成したときには、該ストッパ形成孔を用いて前記可動部から第1の基板に向けて突出したストッパを形成する構成としてなる請求項3に記載の可変容量素子の製造方法。
The sacrificial layer is provided with a stopper forming hole that is located around the signal electrode and penetrates in the thickness direction,
4. The method of manufacturing a variable capacitance element according to claim 3, wherein when the functional layer is formed, a stopper protruding from the movable portion toward the first substrate is formed using the stopper forming hole.
前記犠牲層は、前記支持梁と対応した部位が厚さ寸法の大きい厚肉部となり、前記可動部と対応した部位が厚さ寸法の小さい薄肉部となった段付き形状に形成してなる請求項3または4に記載の可変容量素子の製造方法。   The sacrificial layer is formed in a stepped shape in which a portion corresponding to the support beam is a thick portion having a large thickness and a portion corresponding to the movable portion is a thin portion having a small thickness. Item 5. A method for manufacturing a variable capacitor according to Item 3 or 4.
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