(57)【要約】【課題】  電極間隔をローレンツ力によって変化させることにより、静電容量を変化させるときの可変領域を拡大し、性能を向上させる。【解決手段】  基板２上には、支持部５と支持梁６とを介して可動部７を設け、この可動部７に設けた可動電極８と基板２上に設けた表面電極３，４とを対面させる。また、可動部７には、マグネット１３によるＹ軸方向の磁界Ｈが作用する電流路１１を設ける。そして、電流路１１に電流Ｉ1，Ｉ2を通電することにより、Ｘ軸方向に延びた中間配線部１１ＡにＺ軸方向のローレンツ力Ｆ1，Ｆ2を生じさせ、可動部７をＺ軸方向の一側または他側に変位させる。これにより、表面電極３，４と可動電極８との間の静電容量を非通電時よりも小さい値から大きい値まで広い範囲に亘って変化させることができ、コンデンサ１の性能を向上させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に設けられた固定電極と、該固定電極に対応する位置で前記基板に支持梁を介して支持されローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記基板と垂直なＺ軸方向に変位可能となった可動部と、該可動部に設けられ前記固定電極とＺ軸方向の隙間を挟んで対面する可動電極と、前記可動部に設けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成してなる可変容量コンデンサ。
【請求項２】
前記固定電極と可動電極との間には該各電極間の静電容量を大きくする誘電体を設けてなる請求項１に記載の可変容量コンデンサ。
【請求項３】
誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられ主開口部と該主開口部の周縁に位置した切欠き開口部とが誘電体基板の表面を露出させた状態で形成された導体層と、該導体層の切欠き開口部の両側と対向して設けられた可動電極を有し該導体層に対して接近，離間するように変位可能となった可動部と、該可動部の可動電極を変位させることにより前記導体層の切欠き開口部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定する可動手段とから構成してなる共振器。
【請求項４】
前記可動部はローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記誘電体基板と垂直なＺ軸方向に変位可能に設け、前記可動手段は、該可動部に設けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成してなる請求項３に記載の共振器。
【請求項５】
前記導体層には前記誘電体基板の裏面を前記主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を設けてなる請求項３または４に記載の共振器。
【請求項６】
前記導体層と可動電極との対向部位間には該各部位間の静電容量を大きくする誘電体を設けてなる請求項３，４または５に記載の共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電極間の静電容量を変化させるのに好適に用いられる可変容量コンデンサ、及び静電容量の変化に応じて共振周波数を可変に設定するのに好適に用いられる共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、可変容量コンデンサとしては、例えば静電引力（クーロン力）等を用いて可動電極を基板上で変位させることにより、この可動電極と基板側に設けられた表面電極との間の静電容量を変化させる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の従来技術による可変容量コンデンサは、導電性部材で形成された可動電極が支持梁等を介して基板上に支持されている。この結果、可動電極は、基板から所定の距離だけ離間した位置で基板に対して水平な方向に変位可能に保持される。また、基板上には、可動電極と対向して、表面電極が設けられる。さらに、可動電極と対向して基板上に固定電極が設けられる。可動電極と固定電極とにより、両者に電圧を印加した際に発生する静電力を用いて可動電極を水平方向に移動させる可動手段が形成される。
【０００４】
そして、可動手段によって静電引力を発生させると、可動電極は静電引力により支持梁を介して水平方向に変位し、表面電極と可動電極との対向面積が変化する。このように、従来技術では、電極間の対向面積を静電引力の大きさに応じて増減し、これらの間での静電容量を変化させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来技術では、可動手段によって発生する静電引力は、電極間隔の２乗に反比例するため、例えば電極間隔が広くなり過ぎると、これらの間に静電引力を安定的に発生するのが難しくなる。また、例えば電極間隔が最大時の約１／３よりも小さくなると、静電引力が急激に増大して可動電極と固定電極が互いに接触する虞れがある。
【０００７】
このため、従来技術では、可動電極と固定電極の間隔を一定の寸法範囲に保持する必要があった。これに伴って可動電極の変位量が制限されるため、静電容量の可変領域が狭くなり、コンデンサの性能を向上させるのが難しいという問題がある。
【０００８】
また、例えば従来技術の可変容量コンデンサを共振器等の高周波回路に搭載し、その共振周波数を可動電極の変位量に応じて可変に設定する場合には、前述した理由により可動電極を広い範囲で変位させるのが難しいため、このような共振器を容易に実現できないという問題がある。
【０００９】
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、本発明の第１の目的は、簡単な構造により静電容量を広い範囲で変化させることができ、可変領域等の性能を向上できるようにした可変容量コンデンサを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、可動電極の変位量に応じて共振周波数を安定的に変化させることができ、可変容量コンデンサを用いて容易に実現できるようにした共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために請求項１の発明に係る可変容量コンデンサは、基板と、該基板に設けられた固定電極と、該固定電極に対応する位置で前記基板に支持梁を介して支持されローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記基板と垂直なＺ軸方向に変位可能となった可動部と、該可動部に設けられ前記固定電極とＺ軸方向の隙間を挟んで対面する可動電極と、前記可動部に設けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成を採用している。
【００１２】
このように構成することにより、電流路のうちＸ軸方向に延びた部位には、電流路に通電する電流の方向と磁界の方向とに直交した方向のローレンツ力を発生でき、このローレンツ力により可動部をＺ軸方向に変位させることができる。これにより、固定電極と可動電極との間の電極間隔を電流の方向に応じて増減でき、その間隔寸法を電流の大きさに比例した寸法として設定できるから、コンデンサの静電容量を電流に応じて容易に変化させることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によると、固定電極と可動電極との間には該各電極間の静電容量を大きくする誘電体を設ける構成としている。
【００１４】
これにより、固定電極と可動電極との間の誘電率を大きくすることができるから、これらの間の静電容量を増大できると共に、可動電極の変位に対する静電容量の変化率も増大させることができる。
【００１５】
一方、請求項３の発明に係る共振器は、誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられ主開口部と該主開口部の周縁に位置した切欠き開口部とが誘電体基板の表面を露出させた状態で形成された導体層と、該導体層の切欠き開口部の両側と対向して設けられた可動電極を有し該導体層に対して接近，離間するように変位可能となった可動部と、該可動部の可動電極を変位させることにより前記導体層の切欠き開口部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定する可動手段とから構成している。
【００１６】
これにより、可動電極は、導体層のうち切欠き開口部を挟んで両側に位置する各部位と対向してコンデンサを形成でき、可動手段は、可動部（可動電極）を変位させることによってこれらの部位間の静電容量を変化させることができる。この結果、高周波信号等に対する切欠き開口部の影響を導体層の各部位間の静電容量に応じて変化させることができ、共振器の共振周波数を、例えば主開口部の形状等に応じて定められる１つの周波数値と、切欠き開口部の形状等により影響された他の周波数値との間で可変に設定することができる。
【００１７】
また、請求項４の発明によると、可動部はローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記誘電体基板と垂直なＺ軸方向に変位可能に設け、前記可動手段は、該可動部に設けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成している。
【００１８】
これにより、電流路に通電したときには、可動部をローレンツ力によりＺ軸方向に変位させ、切欠き開口部の両側に位置する導体層の各部位間の静電容量を可動電極によって変化させることができる。この結果、電流路に通電するか否かに応じて高周波信号等に対する切欠き開口部の影響を変化させ、共振器の共振周波数を２つの周波数値間で可変に設定することができる。
【００１９】
また、請求項５の発明によると、導体層には前記誘電体基板の裏面を前記主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を設ける構成としている。
【００２０】
これにより、誘電体基板の表面側に配置した主開口部によって一定の共振周波数を設定でき、この周波数値における共振特性を裏面側の開口部によって向上させることができる。
【００２１】
また、請求項６の発明によると、導体層と可動電極との対向部位間には該各部位間の静電容量を大きくする誘電体を設ける構成としている。
【００２２】
これにより、導体層と可動電極との対向部位間の静電容量を大きく変化させることができ、共振周波数を安定的に切換えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、基板上にＺ軸方向に変位可能となった可動部を配置し、該可動部に設けた電流路のうちＸ軸方向に延びた部位に対して磁界発生手段によりＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する構成としたので、電流路に一方向または逆方向の電流を通電したときには、可動電極をローレンツ力によって固定電極に接近または離間させることができ、コンデンサの静電容量を非通電時の容量よりも増大させたり、減少させることができる。しかも、可動部に加わるローレンツ力の大きさを電流に比例して常に適切に設定できるから、コンデンサの静電容量を非通電時の容量よりも小さな値から大きな値まで広い範囲に亘って変化させることができる。従って、簡単な構造で静電容量の可変領域を拡大でき、コンデンサの性能を向上させることができる。
【００２４】
また、請求項２の発明によれば、固定電極と可動電極との間には誘電体を設ける構成としたので、コンデンサの静電容量や静電容量の変化率を増大させることができ、容量変化の範囲をより広げることができる。
【００２５】
また、請求項３の発明によれば、可動手段は、可動部を変位させることにより導体層の切欠き開口部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定する構成としたので、可動手段は、可動電極を介して導体層の各部位間の静電容量を確実に変化させることができ、共振周波数を、主開口部の形状等により定められる１つの周波数値と他の周波数値との間で安定的に切換えることができる。
【００２６】
一方、請求項４の発明によれば、可動手段は、可動部に設けられた電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成したので、可動部をローレンツ力により大きく変位させることができ、切欠き開口部の両側に位置する導体層の各部位間の静電容量を広い範囲で変化させることができる。これにより、共振周波数を、主開口部の形状等により定められる１つの周波数値と他の周波数値との間で確実に切換えることができ、切換動作の安定した共振器を実現することができる。
【００２７】
また、請求項５の発明によれば、導体層には誘電体基板の裏面を主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を設ける構成としたので、主開口部によって一定の共振周波数を設定でき、この周波数値における共振特性（Ｑ値）を裏面側の開口部によって向上させることができる。
【００２８】
また、請求項６の発明によれば、導体層と可動電極との間の静電容量を大きくする誘電体を設ける構成としたので、コンデンサの静電容量や静電容量の変化率を増大させることができ、共振周波数を安定的に切換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態による可変容量コンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた可変容量コンデンサの拡大断面図である。
【図３】図１中の矢示III−III方向からみた可変容量コンデンサの拡大断面図である。
【図４】可変容量コンデンサの等価回路を示す回路図である。
【図５】可動部をローレンツ力により基板側に変位させて静電容量を増大させた状態を示す拡大断面図である。
【図６】可動部を基板から離れる方向に変位させて静電容量を減少させた状態を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態による共振器を示す斜視図である。
【図８】図７中の矢示VIII−VIII方向からみた共振器の拡大断面図である。
【図９】図７中の矢示IX−IX方向からみた共振器の拡大断面図である。
【図１０】本発明の変形例による可変容量コンデンサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態による可変容量コンデンサ及び共振器を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３１】
ここで、図１ないし図６を用いて、本発明による可変容量コンデンサを示す。
【００３２】
図中、１は可変容量コンデンサ、２は該可変容量コンデンサ１の本体部分を構成する基板で、該基板２は、例えばシリコン材料、ガラス材料等により四角形の平板状に形成され、その表面側には、後述の表面電極３，４、支持部５、支持梁６、可動部７等が配置されている。なお、基板２は、図１に示すように、基板２の表裏面がＸ−Ｙ軸平面と一致するように、また基板２の厚み方向がＺ軸と一致するように、配置されている。
【００３３】
３，４は基板２上に設けられた固定電極としての例えば２個の表面電極で、該表面電極３，４は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により四角形状の金属膜として形成され、Ｘ軸方向に間隔をもって配置されている。また、表面電極３，４には、コンデンサ１の静電容量を出力する電極パッド３Ａ，４Ａが設けられている。
【００３４】
５は可動部７を支持するために基板２上に設けられた支持部で、該支持部５は、例えばシリコン材料にエッチング処理を施すことにより、図１ないし図３に示す如く四角形の枠状体として形成され、表面電極３，４を取囲んでいる。
【００３５】
６，６は基板２上に隙間をもって配置された２本の支持梁で、該各支持梁６は、Ｙ軸方向に延びる細長い板材として形成され、互いにＸ軸方向に離間している。なお、各支持梁６のＸ−Ｚ軸平面での断面形状は、横長の長方形に形成される。そして、各支持梁６は、基端側が支持部５に固着され、先端側が可動部７に固着されている。この結果、可動部７は、各支持梁６によってＺ軸方向に撓み変形可能な状態で片持ち支持されている。
【００３６】
なお、可動部７は、例えばシリコン材料等により支持部５と支持梁６と一緒に加工され、四角形の平板状に形成されると共に、基板２に対して離間した位置で、Ｘ−Ｙ軸平面に延びている。そして、可動部７は、後述の図５、図６に示す如く、電流路１１の中間配線部１１Ａに作用するローレンツ力Ｆ1，Ｆ2を受けることにより、支持梁６を介してＺ軸方向に変位し、基板２に対して接近、離間するものである。
【００３７】
８は基板２に面して可動部７の裏面側に設けられた可動電極で、該可動電極８は、図１ないし図３に示す如く四角形状の金属膜等からなり、例えば酸化シリコン等の絶縁膜９を介して可動部７に設けられている。そして、可動電極８のうち図２中の左側に位置する部位は、一方の表面電極３とＺ軸方向の隙間を挟んで対面し、これらの電極３，８は平行平板型のコンデンサＣａを形成している。また、可動電極８の右側部位は他方の表面電極４と対面し、これらの電極４，８はコンデンサＣｂを形成している。なお、可動電極８は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により形成される。
【００３８】
また、コンデンサＣａ，Ｃｂは、図４の等価回路に示す如く、可動電極８を介して互いに直列に接続されている。そして、可動部７がＺ軸方向に変位すると、これに伴って表面電極３，４と可動電極８との間の電極間隔が変動してコンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量が変化する。これらの容量を直列に合成した静電容量は、コンデンサ１全体の静電容量として表面電極３，４の電極パッド３Ａ，４Ａから外部に出力される。
【００３９】
１０は可動電極８を覆って設けられた誘電体膜で、該誘電体膜１０は、例えば多結晶シリコン、酸化シリコン等の誘電率が比較的大きな誘電体材料により形成されている。なお、誘電体膜１０は、例えばスパッタ、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の手段により形成される。誘電体膜１０は、表面電極３，４と可動電極８との間に配設され、これらの隙間を部分的に埋めることにより、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量及びこれらの静電容量の変化量を増大させるものである。
【００４０】
１１は可動部７の表面側に酸化シリコン等の絶縁膜１２を介して設けられた電流路で、該電流路１１は、例えば金属膜等により略コ字状に屈曲した細長い導体材料により形成されている。そして、電流路１１は、その中間部位に位置するＸ軸方向に延びた直線状の中間配線部１１Ａと、該中間配線部１１Ａの左，右両側にそれぞれ接続され、Ｙ軸方向に延びた左，右の延長配線部１１Ｂ，１１Ｃと、支持部５上に形成され、該延長配線部１１Ｂ，１１Ｃの端部側に接続された左，右の電極パッド１１Ｄ，１１Ｅとにより構成されている。なお、電流路１１は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により形成される。
【００４１】
ここで、中間配線部１１Ａは、電極パッド３Ａ，４Ａ側の可動部７の周縁に沿って設けられている。このため、中間配線部１１ＡにＺ軸方向のローレンツ力Ｆ1，Ｆ2が作用するときには、支持梁６の基端側を固定端として自由端となる可動部７に大きな回転モーメントが加わるようになり、可動部７を大きく変位させることができる。
【００４２】
そして、外部の通電回路（図示せず）等により電流路１１に対してＸ軸の正方向に電流Ｉ1を通電すると、中間配線部１１Ａは、後述するマグネット１３の磁界ＨによりＺ軸の負方向にローレンツ力Ｆ1を受ける。また、電流路１１に対してＸ軸の負方向に電流Ｉ2を通電したときには、中間配線部１１ＡがＺ軸の正方向にローレンツ力Ｆ2を受けるようになる。
【００４３】
この場合、中間配線部１１Ａに加わるローレンツ力Ｆ1，Ｆ2の単位長さ当たりの大きさは、電流Ｉ1，Ｉ2と磁界Ｈの磁束密度Ｂとを用いて下記数１の式のように表すことができるから、コンデンサ１の作動時には、可動部７に対して電流Ｉ1，Ｉ2と比例するローレンツ力Ｆ1，Ｆ2を付加できるものである。
【００４４】
【数１】
2011101397.tif 000003
【００４５】
１３は基板２に付設された磁界発生手段としてのマグネットで、該マグネット１３は、そのＮ極、Ｓ極と電流路１１の中間配線部１１ＡとがＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置され、Ｎ極はＳ極よりも可動部７に近い位置で中間配線部１１Ａに面している。そして、マグネット１３は、Ｎ極から中間配線部１１Ａに向けてＹ軸方向にほぼ平行に延びる磁界Ｈを形成するものである。
【００４６】
本実施の形態による可変容量コンデンサ１は上述の如き構成を有するもので、次にその動作について説明する。
【００４７】
まず、例えば図１中で電流Ｉ1を電流路１１に通電すると、この電流Ｉ1は中間配線部１１Ａを流れるときに、マグネット１３による磁界Ｈを直交方向に横切るようになる。このため、中間配線部１１Ａには、Ｘ軸方向の電流Ｉ1とＹ軸方向の磁界Ｈとに対して直交するＺ軸方向のローレンツ力Ｆ1が基板２に向けて加わる。
【００４８】
そして、可動部７は、図５に示す如く支持梁６がローレンツ力Ｆ1に応じて撓み変形することにより、非通電時の位置から基板２に近づくようにＺ軸方向に変位し、表面電極３，４と可動電極８との間の電極間隔が狭くなる。この場合、可動部７は、柔軟な支持梁６を用いることによりローレンツ力Ｆ1に応じてほぼ線形的に変位するので、その変位量を電流Ｉ1の大きさに比例した寸法として調整でき、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を増大させることができる。
【００４９】
また、電流路１１に電流Ｉ2を通電すると、中間配線部１１Ａには、図６に示す如く、ローレンツ力Ｆ1と逆向きのローレンツ力Ｆ2が加わる。これにより、可動部７は、非通電時の位置と比較して基板２から離れるようにＺ軸方向に変位し、表面電極３，４と可動電極８との間の電極間隔は、電流Ｉ2の大きさに比例した寸法分だけ広くなるので、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を減少させることができる。
【００５０】
かくして、本実施の形態では、可変容量コンデンサ１を、可動部７、電極３，４，８、電流路１１、マグネット１３等を含んで構成し、電流路１１に通電したときには、可動部７をローレンツ力Ｆ1，Ｆ2によりＺ軸方向に変位させ、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を変化させる構成としている。
【００５１】
これにより、電流路１１に電流Ｉ1を通電したときには、可動電極８を非通電時の位置よりも表面電極３，４に接近させることができ、コンデンサ１の静電容量を増大させることができる。また、電流路１１に電流Ｉ2を通電したときには、可動電極８を非通電時の位置よりも表面電極３，４から離間させることができ、コンデンサ１の静電容量を減少させることができる。
【００５２】
しかも、基板２に対する可動部７の位置に関係なく、電流Ｉ1，Ｉ2の電流量に比例するローレンツ力Ｆ1，Ｆ2の大きさを設定できるから、従来技術のようにクーロン力が適切な大きさとなる狭い範囲で可動電極を変位させる必要がなくなり、コンデンサ１の静電容量を非通電時の静電容量よりも小さな値から大きな値まで広い範囲に亘って変化させることができる。
【００５３】
従って、簡単な構造で静電容量の可変領域を拡大できると共に、静電容量を電流Ｉ1，Ｉ2の大きさに応じて正確に調整でき、コンデンサ１の性能を向上させることができる。
【００５４】
この場合、誘電体膜１０を可動電極８に設けて表面電極３，４と可動電極８との間に配設したので、これらの間の誘電率を増大させることができる。これにより、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を大きくできる上に、可動電極８の変位に対する静電容量の変化率も増大させることができ、容量変化の範囲をより広げることができる。
【００５５】
また、可動部７を２本の支持梁６により片持ち支持するようにしたので、可動部７にローレンツ力Ｆ1，Ｆ2が加わるときには、支持梁６の基端側を固定端として自由端となる可動部７を大きく変位させることができ、このとき可動部７を各支持梁６によりＸ軸方向の２箇所で安定的に支持することができる。
【００５６】
また、可動部７の表面側に電流路１１を配設し、その裏面側に可動電極８を配設したので、可動電極８と電流路１１とを可動部７の両面側に分けて配置でき、これらを容易にレイアウトできると共に、電流路１１を可動部７の表面側から外部へと容易に引出すことができる。
【００５７】
そして、この場合には、電流路１１の延長配線部１１Ｂ，１１Ｃを各支持梁６を介して支持部５側に引出しているので、支持部５と可動部７との間に余分な配線等を接続する必要がなくなり、電流路１１と外部の通電回路等とを容易に接続できると共に、その接続構造を簡素化することができる。
【００５８】
次に、図７ないし図９を用いて、本発明による共振器を示す。本実施の形態の特徴は、上述した可変容量コンデンサを用いて共振器を構成したことにある。なお、本実施の形態では上述した実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５９】
２１は誘電体材料により四角形の平板状に形成された誘電体基板である。
【００６０】
２２は例えば金属膜等により形成された導体層で、誘電体基板２１は、後述の円形開口部２３，２４と切欠き開口部２５とを除き、導体層２２で覆われている。なお、導体層２２は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により形成された薄膜でもよく、またメッキ等の手段により形成された厚膜でもよい。
【００６１】
２３は誘電体基板２１の表面２１Ａを露出させるため、導体層２２に設けられた主開口部としての円形開口部である。該円形開口部２３は、所定の円周長となるように直径が定められている。なお、円形開口部２３の直径は、後述する可変容量コンデンサ２６の電流路３６に電流を流したときに、共振器の共振周波数が円形開口部２３の円周長さに対応する基準の周波数値となるように設定される。
【００６２】
また、誘電体基板２１の表面２１Ａの露出した領域と対向する領域には、誘電体基板２１の裏面２１Ｂを露出させる他の円形開口部２４が設けられる。該円形開口部２４は、基準の周波数値における共振特性（Ｑ値）をより向上させるものである。
【００６３】
２５は導体層２２の表面側部位に円形開口部２３と連通して設けられた切欠き開口部である。該切欠き開口部２５は、例えば円形開口部２３の周縁部位を１箇所、半径方向に切欠くことにより、細長い四角形状に形成され、切欠き開口部２５により誘電体基板２１が露出している。そして、切欠き開口部２５は、可変容量コンデンサ２６の電流路３６に電流を流していないときに、共振器の共振周波数が基準の周波数値と異なる他の周波数値となるように設定するものである。
【００６４】
２６は本実施の形態の共振器に用いられる可変容量コンデンサで、該可変容量コンデンサ２６は、誘電体基板２１と、後述の表面電極２７，２８、支持部２９、支持梁３１、可動部３２、可動電極３３、電流路３６、マグネット３８とを含んで構成されている。そして、これらの部位のうち支持部２９、支持梁３１、可動部３２、可動電極３３、電流路３６及びマグネット３８は、上述した可変容量コンデンサ１とほぼ同様に構成されている。
【００６５】
２７，２８は導体層２２の一部として誘電体基板２１の表面２１Ａ側に設けられた２箇所の表面電極で、該表面電極２７，２８は、図７、図９に示す如く、導体層２２のうち切欠き開口部２５を挟んで左，右両側に位置する部位により構成されている。
【００６６】
２９は例えば酸化シリコン等の絶縁膜３０を介して導体層２２上に突設された支持部で、該支持部２９は、例えばシリコン材料等により表面電極２７，２８を取囲む四角形の枠状体として形成されている。
【００６７】
３１，３１は導体層２２上に隙間をもって配置された例えば２本の支持梁で、該各支持梁３１は、支持部２９と可動部３２との間をＺ軸方向に撓み変形可能な状態で連結し、可動部７を片側で支持する片持ち支持梁として構成されている。
【００６８】
３２は導体層２２に支持梁３１等を介してＺ軸方向に変位可能に支持された可動部で、該可動部３２は四角形の平板状に形成され、誘電体基板２１に対して離間した位置でほぼ水平に延びている。
【００６９】
３３は誘電体基板２１に面して可動部３２の裏面側に設けられた可動電極で、該可動電極３３は、図９に示す如く、例えば酸化シリコン等の絶縁膜３４を介して可動部３２に固着されている。そして、可動電極３３のうち図９中の左側に位置する部位は、一方の表面電極２７とＺ軸方向の隙間を挟んで対面し、これらの電極２７，３３はコンデンサＣａ′を形成している。また、可動電極３３の右側部位は、他方の表面電極２８との間にコンデンサＣｂ′を形成し、これら２個のコンデンサＣａ，Ｃｂは可動電極３３を介して互いに直列に接続されている。
【００７０】
３５は可動電極３３を覆って設けられた誘電体としての誘電体膜で、該誘電体膜３５は、例えば多結晶シリコン、酸化シリコン等の誘電率が比較的大きな誘電体材料により形成され、コンデンサＣａ′，Ｃｂ′の静電容量及びこれらの静電容量の変化量を増大させるものである。
【００７１】
３６は絶縁膜３７を介して可動部３２の表面側に設けられた略コ字状の電流路で、該電流路３６は、Ｘ軸方向に延びた中間配線部３６Ａと、該中間配線部３６Ａの両端側から支持梁３１を介して支持部２９の位置まで引出された左，右の延長配線部３６Ｂ，３６Ｃと、支持部２９上に固着された電極パッド３６Ｄ，３６Ｅとにより構成されている。
【００７２】
また、３８は誘電体基板２１上に配置された磁界発生手段としてのマグネットで、該マグネット３８は、そのＮ極、Ｓ極と電流路３６の中間配線部３６ＡとがＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置され、Ｎ極はＳ極よりも可動部３２に近い位置で中間配線部３６Ａに面している。そして、マグネット３８は、Ｎ極から中間配線部３６Ａに向けてＹ軸方向にほぼ平行に延びる磁界Ｈを形成するものである。これにより、電流路３６とマグネット３８とは、後述の如く可動部３２をローレンツ力Ｆ1により変位させる可動手段としてのローレンツ力発生機構３９を構成している。
【００７３】
本実施の形態による共振器は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００７４】
まず、可変容量コンデンサ２６の電流路に電流を流していないときには、図９中に示す如く、可動部３２が支持梁３１等により誘電体基板２１から離れた位置に保持されている。そして、コンデンサＣａ′，Ｃｂ′の電極間隔は広がった状態となり、これらの静電容量を合成した表面電極２７，２８間の静電容量は小さくなっているため、表面電極２７，２８は、高周波信号等に対して互いに絶縁された状態となっている。この結果、円形開口部２３は、切欠き開口部２５の影響により見かけ上の円周長さが長くなり、共振器の共振周波数は、円形開口部２３による基準の周波数値と異なる他の周波数値に設定されている。
【００７５】
また、可変容量コンデンサ２６の電流路３６に電流Ｉ1を通電したときには、その中間配線部３６Ａに対してマグネット３８の磁界Ｈに応じたローレンツ力Ｆ1が作用するようになり、可動部３２は、支持梁３１を介して誘電体基板２１に近づくようにＺ軸方向に変位する。これにより、可動電極３３を介して表面電極２７，２８間の静電容量が増大し、表面電極２７，２８は、高周波信号等に対して互いに短絡された状態となるので、共振周波数は、切欠き開口部２５の影響が抑制されて円形開口部２３による基準の周波数値に設定される。
【００７６】
また、電流路３６への通電を停止したときには、可動部３２が誘電体基板２１から離れてＺ軸方向の初期位置に戻り、可動電極３３を介して表面電極２７，２８間の静電容量が減少するので、共振周波数を、基準の周波数値から他の周波数値に切換えることができるものである。
【００７７】
かくして、このように構成される本実施の形態では、可変容量コンデンサ２６により共振器を構成したので、コンデンサ２６の可動部３２をローレンツ力により大きく変位させることができ、その変位量に応じて表面電極２７，２８間の静電容量を広い範囲で変化させることにより、共振周波数を基準の周波数値と他の周波数値との間で確実に切換えることができる。
【００７８】
この場合、例えば表面電極２７，２８間の静電容量を増大させたときには、高周波信号等に対して切欠き開口部２５の影響を抑制でき、共振周波数を円形開口部２３により定められた基準の周波数値に設定することができる。また、表面電極２７，２８間の静電容量を減少させたときには、共振周波数を切欠き開口部２５の形状等により影響された他の周波数値に切換えることができるから、切換動作の安定した共振器を容易に実現することができる。
【００７９】
なお、前記各実施の形態では、可変容量コンデンサ１，２６の可動部７，３２を支持梁６，３１により片側の２箇所で支持する構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す変形例のように構成してもよい。
【００８０】
この場合、四角形の枠状に形成された支持部４１の内側には、Ｙ軸方向に延びる４本の支持梁４２が可動部４３の両側に２本ずつ設けられ、該各支持梁４２は、可動部４３をＺ軸方向に変位可能に両持ち支持している。また、可動部４３の裏面側には、前記実施の形態とほぼ同様に、基板２（または導体層２２）とＺ軸方向で対向する可動電極４４と、誘電体膜（図示せず）とが設けられている。また、可動部４３の表面側には、中間配線部４５Ａと左，右の延長配線部４５Ｂ，４５Ｃとにより略コ字状に形成された２つの電流路４５が設けられ、該各電流路４５の中間配線部４５Ａは、可動部４３の両側に離間して配置され、Ｘ軸方向に沿って互いに平行に延びている。そして、マグネット４６は、これらの中間配線部４５Ａの伸長方向と直交するＹ軸方向の磁界Ｈを形成している。
【００８１】
このように構成することにより、例えば２つの電流路４５に電流Ｉ1′，Ｉ1″を流したときには、その中間配線部４５Ａに作用するローレンツ力Ｆ1′，Ｆ1″を可動部４３の両側２箇所に加えることができ、可動部４３を大きな力でＺ軸方向に変位させることができる。
【００８２】
従って、これらの支持部４１、支持梁４２、可動部４３等を基板２上に配置することにより、可動電極４４と表面電極３，４との間で可変容量コンデンサ１′を構成した場合には、その静電容量を２箇所のローレンツ力Ｆ1′，Ｆ1″によって大きく変化させることができる。
【００８３】
また、これらの可動部４３等を導体層２２上に配置することにより、可動電極４４と導体層２２の表面電極２７，２８との間で可変容量コンデンサ２６′を構成して共振器に用いた場合には、可動部４３を大きく変位させて共振器の共振周波数を安定的に切換えることができる。
【００８４】
一方、実施の形態では、可動部７，３２の表面側に電流路１１，３６を設け、その裏面側に可動電極８，３３を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、可動電極と電流路の両方を可動部の裏面側に設ける構成としてもよい。
【００８５】
また、実施の形態では、誘電体膜１０，３５を可動電極８，３３に設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、誘電体を固定電極側に設ける構成としてもよく、固定電極と可動電極との間に誘電体が介在する構成とすればよい。
【００８６】
また、実施の形態では、磁界発生手段としてマグネット１３，３８を例に挙げて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば電磁石（電磁コイル）等を含めた各種の磁界発生手段を用いることができる。
【００８７】
さらに、可変容量コンデンサ２６を用いた共振器では、導体層２２の表面側、裏面側に円形開口部２３，２４を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、非円形状の開口部を設ける構成としてもよい。また、表面側の開口部だけを設け、裏面側の開口部を省略する構成としてもよい。
【００８８】
また、電流路３６に電流Ｉ1を通電したときに、可動部３２を誘電体基板２１に接近させることにより、共振器の共振周波数を基準の周波数値に切換える構成としたが、本発明はこれに限らず、可動部３２を誘電体基板２１に近い位置に予め配置しておくことにより、電流路３６への非通電時には、共振周波数を基準の周波数値に設定し、電流路３６に逆向きの電流Ｉ2を通電したときには、可動部３２を誘電体基板２１から離間させることにより、共振周波数を他の周波数値に切換える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１，２６  可変容量コンデンサ
２  基板
３，４，２７，２８  表面電極（固定電極）
３Ａ，４Ａ  電極パッド
５，２９，４１  支持部
６，３１，４２  支持梁
７，３２，４３  可動部
８，３３，４４  可動電極
９，１２，３０，３４，３７  絶縁膜
１０，３５  誘電体膜（誘電体）
１１，３６，４５  電流路
１１Ａ，３６Ａ，４５Ａ  中間配線部
１１Ｂ，１１Ｃ，３６Ｂ，３６Ｃ，４５Ｂ，４５Ｃ  延長配線部
１１Ｄ，１１Ｅ，３６Ｄ，３６Ｅ  電極パッド
１３，３８，４６  マグネット（磁界発生手段）
２１  誘電体基板
２１Ａ  表面
２１Ｂ  裏面
２２  導体層
２３，２４  円形開口部（主開口部）
２５  切欠き開口部
３９  ローレンツ力発生機構（可動手段）
【図１】
2011101397.tif 000004
【図２】
2011101397.tif 000005
【図３】
2011101397.tif 000006
【図４】
2011101397.tif 000007
【図５】
2011101397.tif 000008
【図６】
2011101397.tif 000009
【図７】
2011101397.tif 000010
【図８】
2011101397.tif 000011
【図９】
2011101397.tif 000012
【図１０】
2011101397.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月21日(2010.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられ主開口部と該主開口部の周縁に位置した切欠き開口部とが誘電体基板の表面を露出させた状態で形成された導体層と、該導体層の切欠き開口部の両側と対向して設けられた可動電極を有し該導体層に対して接近，離間するように変位可能となった可動部と、該可動部の可動電極を変位させることにより前記導体層の切欠き開口部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定する可動手段とから構成してなる共振器。
【請求項２】
前記可動部はローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記誘電体基板と垂直なＺ軸方向に変位可能に設け、前記可動手段は、該可動部に設けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成してなる請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記導体層には前記誘電体基板の裏面を前記主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を設けてなる請求項１または２に記載の共振器。
【請求項４】
前記導体層と可動電極との対向部位間には該各部位間の静電容量を大きくする誘電体を設けてなる請求項１，２または３に記載の共振器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば静電容量の変化に応じて共振周波数を可変に設定するのに好適に用いられる共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、可変容量コンデンサとしては、例えば静電引力（クーロン力）等を用いて可動電極を基板上で変位させることにより、この可動電極と基板側に設けられた表面電極との間の静電容量を変化させる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の従来技術による可変容量コンデンサは、導電性部材で形成された可動電極が支持梁等を介して基板上に支持されている。この結果、可動電極は、基板から所定の距離だけ離間した位置で基板に対して水平な方向に変位可能に保持される。また、基板上には、可動電極と対向して、表面電極が設けられる。さらに、可動電極と対向して基板上に固定電極が設けられる。可動電極と固定電極とにより、両者に電圧を印加した際に発生する静電力を用いて可動電極を水平方向に移動させる可動手段が形成される。
【０００４】
そして、可動手段によって静電引力を発生させると、可動電極は静電引力により支持梁を介して水平方向に変位し、表面電極と可動電極との対向面積が変化する。このように、従来技術では、電極間の対向面積を静電引力の大きさに応じて増減し、これらの間での静電容量を変化させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来技術では、可動手段によって発生する静電引力は、電極間隔の２乗に反比例するため、例えば電極間隔が広くなり過ぎると、これらの間に静電引力を安定的に発生するのが難しくなる。また、例えば電極間隔が最大時の約１／３よりも小さくなると、静電引力が急激に増大して可動電極と固定電極が互いに接触する虞れがある。
【０００７】
このため、従来技術では、可動電極と固定電極の間隔を一定の寸法範囲に保持する必要があった。これに伴って可動電極の変位量が制限されるため、静電容量の可変領域が狭くなり、コンデンサの性能を向上させるのが難しいという問題がある。
【０００８】
また、例えば従来技術の可変容量コンデンサを共振器等の高周波回路に搭載し、その共振周波数を可動電極の変位量に応じて可変に設定する場合には、前述した理由により可動電極を広い範囲で変位させるのが難しいため、このような共振器を容易に実現できないという問題がある。
【０００９】
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、可動電極の変位量に応じて共振周波数を安定的に変化させることができ、可変容量コンデンサを用いて容易に実現できるようにした共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明に係る共振器は、誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられ主開口部と該主開口部の周縁に位置した切欠き開口部とが誘電体基板の表面を露出させた状態で形成された導体層と、該導体層の切欠き開口部の両側と対向して設けられた可動電極を有し該導体層に対して接近，離間するように変位可能となった可動部と、該可動部の可動電極を変位させることにより前記導体層の切欠き開口部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定する可動手段とから構成している。
【００１１】
これにより、可動電極は、導体層のうち切欠き開口部を挟んで両側に位置する各部位と対向してコンデンサを形成でき、可動手段は、可動部（可動電極）を変位させることによってこれらの部位間の静電容量を変化させることができる。この結果、高周波信号等に対する切欠き開口部の影響を導体層の各部位間の静電容量に応じて変化させることができ、共振器の共振周波数を、例えば主開口部の形状等に応じて定められる１つの周波数値と、切欠き開口部の形状等により影響された他の周波数値との間で可変に設定することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によると、可動部はローレンツ力が発生したときに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち前記誘電体基板と垂直なＺ軸方向に変位可能に設け、前記可動手段は、該可動部に設けられローレンツ力発生の要因となる電流がＸ軸方向に流れるようにＸ軸方向に延びた部位を有する電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してローレンツ力発生の要因となるＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成している。
【００１３】
これにより、電流路に通電したときには、可動部をローレンツ力によりＺ軸方向に変位させ、切欠き開口部の両側に位置する導体層の各部位間の静電容量を可動電極によって変化させることができる。この結果、電流路に通電するか否かに応じて高周波信号等に対する切欠き開口部の影響を変化させ、共振器の共振周波数を２つの周波数値間で可変に設定することができる。
【００１４】
また、請求項３の発明によると、導体層には前記誘電体基板の裏面を前記主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を設ける構成としている。
【００１５】
これにより、誘電体基板の表面側に配置した主開口部によって一定の共振周波数を設定でき、この周波数値における共振特性を裏面側の開口部によって向上させることができる。
【００１６】
また、請求項４の発明によると、導体層と可動電極との対向部位間には該各部位間の静電容量を大きくする誘電体を設ける構成としている。
【００１７】
これにより、導体層と可動電極との対向部位間の静電容量を大きく変化させることができ、共振周波数を安定的に切換えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、可動手段は、可動部を変位させることにより導体層の切欠き開口部の両側の静電容量を変化させて共振周波数を可変に設定する構成としたので、可動手段は、可動電極を介して導体層の各部位間の静電容量を確実に変化させることができ、共振周波数を、主開口部の形状等により定められる１つの周波数値と他の周波数値との間で安定的に切換えることができる。
【００１９】
一方、請求項２の発明によれば、可動手段は、可動部に設けられた電流路と、該電流路のＸ軸方向に延びた部位に対してＹ軸方向の成分をもった磁界を形成する磁界発生手段とから構成したので、可動部をローレンツ力により大きく変位させることができ、切欠き開口部の両側に位置する導体層の各部位間の静電容量を広い範囲で変化させることができる。これにより、共振周波数を、主開口部の形状等により定められる１つの周波数値と他の周波数値との間で確実に切換えることができ、切換動作の安定した共振器を実現することができる。
【００２０】
また、請求項３の発明によれば、導体層には誘電体基板の裏面を主開口部と対向する位置で露出させる他の開口部を設ける構成としたので、主開口部によって一定の共振周波数を設定でき、この周波数値における共振特性（Ｑ値）を裏面側の開口部によって向上させることができる。
【００２１】
また、請求項４の発明によれば、導体層と可動電極との間の静電容量を大きくする誘電体を設ける構成としたので、コンデンサの静電容量や静電容量の変化率を増大させることができ、共振周波数を安定的に切換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の参考例による可変容量コンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた可変容量コンデンサの拡大断面図である。
【図３】図１中の矢示III−III方向からみた可変容量コンデンサの拡大断面図である。
【図４】可変容量コンデンサの等価回路を示す回路図である。
【図５】可動部をローレンツ力により基板側に変位させて静電容量を増大させた状態を示す拡大断面図である。
【図６】可動部を基板から離れる方向に変位させて静電容量を減少させた状態を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態による共振器を示す斜視図である。
【図８】図７中の矢示VIII−VIII方向からみた共振器の拡大断面図である。
【図９】図７中の矢示IX−IX方向からみた共振器の拡大断面図である。
【図１０】本発明の変形例による可変容量コンデンサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態による共振器を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
ここで、図１ないし図６を用いて、本発明の参考例による可変容量コンデンサを示す。
【００２５】
図中、１は可変容量コンデンサ、２は該可変容量コンデンサ１の本体部分を構成する基板で、該基板２は、例えばシリコン材料、ガラス材料等により四角形の平板状に形成され、その表面側には、後述の表面電極３，４、支持部５、支持梁６、可動部７等が配置されている。なお、基板２は、図１に示すように、基板２の表裏面がＸ−Ｙ軸平面と一致するように、また基板２の厚み方向がＺ軸と一致するように、配置されている。
【００２６】
３，４は基板２上に設けられた固定電極としての例えば２個の表面電極で、該表面電極３，４は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により四角形状の金属膜として形成され、Ｘ軸方向に間隔をもって配置されている。また、表面電極３，４には、コンデンサ１の静電容量を出力する電極パッド３Ａ，４Ａが設けられている。
【００２７】
５は可動部７を支持するために基板２上に設けられた支持部で、該支持部５は、例えばシリコン材料にエッチング処理を施すことにより、図１ないし図３に示す如く四角形の枠状体として形成され、表面電極３，４を取囲んでいる。
【００２８】
６，６は基板２上に隙間をもって配置された２本の支持梁で、該各支持梁６は、Ｙ軸方向に延びる細長い板材として形成され、互いにＸ軸方向に離間している。なお、各支持梁６のＸ−Ｚ軸平面での断面形状は、横長の長方形に形成される。そして、各支持梁６は、基端側が支持部５に固着され、先端側が可動部７に固着されている。この結果、可動部７は、各支持梁６によってＺ軸方向に撓み変形可能な状態で片持ち支持されている。
【００２９】
なお、可動部７は、例えばシリコン材料等により支持部５と支持梁６と一緒に加工され、四角形の平板状に形成されると共に、基板２に対して離間した位置で、Ｘ−Ｙ軸平面に延びている。そして、可動部７は、後述の図５、図６に示す如く、電流路１１の中間配線部１１Ａに作用するローレンツ力Ｆ1，Ｆ2を受けることにより、支持梁６を介してＺ軸方向に変位し、基板２に対して接近、離間するものである。
【００３０】
８は基板２に面して可動部７の裏面側に設けられた可動電極で、該可動電極８は、図１ないし図３に示す如く四角形状の金属膜等からなり、例えば酸化シリコン等の絶縁膜９を介して可動部７に設けられている。そして、可動電極８のうち図２中の左側に位置する部位は、一方の表面電極３とＺ軸方向の隙間を挟んで対面し、これらの電極３，８は平行平板型のコンデンサＣａを形成している。また、可動電極８の右側部位は他方の表面電極４と対面し、これらの電極４，８はコンデンサＣｂを形成している。なお、可動電極８は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により形成される。
【００３１】
また、コンデンサＣａ，Ｃｂは、図４の等価回路に示す如く、可動電極８を介して互いに直列に接続されている。そして、可動部７がＺ軸方向に変位すると、これに伴って表面電極３，４と可動電極８との間の電極間隔が変動してコンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量が変化する。これらの容量を直列に合成した静電容量は、コンデンサ１全体の静電容量として表面電極３，４の電極パッド３Ａ，４Ａから外部に出力される。
【００３２】
１０は可動電極８を覆って設けられた誘電体膜で、該誘電体膜１０は、例えば多結晶シリコン、酸化シリコン等の誘電率が比較的大きな誘電体材料により形成されている。なお、誘電体膜１０は、例えばスパッタ、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の手段により形成される。誘電体膜１０は、表面電極３，４と可動電極８との間に配設され、これらの隙間を部分的に埋めることにより、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量及びこれらの静電容量の変化量を増大させるものである。
【００３３】
１１は可動部７の表面側に酸化シリコン等の絶縁膜１２を介して設けられた電流路で、該電流路１１は、例えば金属膜等により略コ字状に屈曲した細長い導体材料により形成されている。そして、電流路１１は、その中間部位に位置するＸ軸方向に延びた直線状の中間配線部１１Ａと、該中間配線部１１Ａの左，右両側にそれぞれ接続され、Ｙ軸方向に延びた左，右の延長配線部１１Ｂ，１１Ｃと、支持部５上に形成され、該延長配線部１１Ｂ，１１Ｃの端部側に接続された左，右の電極パッド１１Ｄ，１１Ｅとにより構成されている。なお、電流路１１は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により形成される。
【００３４】
ここで、中間配線部１１Ａは、電極パッド３Ａ，４Ａ側の可動部７の周縁に沿って設けられている。このため、中間配線部１１ＡにＺ軸方向のローレンツ力Ｆ1，Ｆ2が作用するときには、支持梁６の基端側を固定端として自由端となる可動部７に大きな回転モーメントが加わるようになり、可動部７を大きく変位させることができる。
【００３５】
そして、外部の通電回路（図示せず）等により電流路１１に対してＸ軸の正方向に電流Ｉ1を通電すると、中間配線部１１Ａは、後述するマグネット１３の磁界ＨによりＺ軸の負方向にローレンツ力Ｆ1を受ける。また、電流路１１に対してＸ軸の負方向に電流Ｉ2を通電したときには、中間配線部１１ＡがＺ軸の正方向にローレンツ力Ｆ2を受けるようになる。
【００３６】
この場合、中間配線部１１Ａに加わるローレンツ力Ｆ1，Ｆ2の単位長さ当たりの大きさは、電流Ｉ1，Ｉ2と磁界Ｈの磁束密度Ｂとを用いて下記数１の式のように表すことができるから、コンデンサ１の作動時には、可動部７に対して電流Ｉ1，Ｉ2と比例するローレンツ力Ｆ1，Ｆ2を付加できるものである。
【００３７】
【数１】
2011101397.tif 000014
【００３８】
１３は基板２に付設された磁界発生手段としてのマグネットで、該マグネット１３は、そのＮ極、Ｓ極と電流路１１の中間配線部１１ＡとがＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置され、Ｎ極はＳ極よりも可動部７に近い位置で中間配線部１１Ａに面している。そして、マグネット１３は、Ｎ極から中間配線部１１Ａに向けてＹ軸方向にほぼ平行に延びる磁界Ｈを形成するものである。
【００３９】
本参考例による可変容量コンデンサ１は上述の如き構成を有するもので、次にその動作について説明する。
【００４０】
まず、例えば図１中で電流Ｉ1を電流路１１に通電すると、この電流Ｉ1は中間配線部１１Ａを流れるときに、マグネット１３による磁界Ｈを直交方向に横切るようになる。このため、中間配線部１１Ａには、Ｘ軸方向の電流Ｉ1とＹ軸方向の磁界Ｈとに対して直交するＺ軸方向のローレンツ力Ｆ1が基板２に向けて加わる。
【００４１】
そして、可動部７は、図５に示す如く支持梁６がローレンツ力Ｆ1に応じて撓み変形することにより、非通電時の位置から基板２に近づくようにＺ軸方向に変位し、表面電極３，４と可動電極８との間の電極間隔が狭くなる。この場合、可動部７は、柔軟な支持梁６を用いることによりローレンツ力Ｆ1に応じてほぼ線形的に変位するので、その変位量を電流Ｉ1の大きさに比例した寸法として調整でき、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を増大させることができる。
【００４２】
また、電流路１１に電流Ｉ2を通電すると、中間配線部１１Ａには、図６に示す如く、ローレンツ力Ｆ1と逆向きのローレンツ力Ｆ2が加わる。これにより、可動部７は、非通電時の位置と比較して基板２から離れるようにＺ軸方向に変位し、表面電極３，４と可動電極８との間の電極間隔は、電流Ｉ2の大きさに比例した寸法分だけ広くなるので、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を減少させることができる。
【００４３】
かくして、本参考例では、可変容量コンデンサ１を、可動部７、電極３，４，８、電流路１１、マグネット１３等を含んで構成し、電流路１１に通電したときには、可動部７をローレンツ力Ｆ1，Ｆ2によりＺ軸方向に変位させ、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を変化させる構成としている。
【００４４】
これにより、電流路１１に電流Ｉ1を通電したときには、可動電極８を非通電時の位置よりも表面電極３，４に接近させることができ、コンデンサ１の静電容量を増大させることができる。また、電流路１１に電流Ｉ2を通電したときには、可動電極８を非通電時の位置よりも表面電極３，４から離間させることができ、コンデンサ１の静電容量を減少させることができる。
【００４５】
しかも、基板２に対する可動部７の位置に関係なく、電流Ｉ1，Ｉ2の電流量に比例するローレンツ力Ｆ1，Ｆ2の大きさを設定できるから、従来技術のようにクーロン力が適切な大きさとなる狭い範囲で可動電極を変位させる必要がなくなり、コンデンサ１の静電容量を非通電時の静電容量よりも小さな値から大きな値まで広い範囲に亘って変化させることができる。
【００４６】
従って、簡単な構造で静電容量の可変領域を拡大できると共に、静電容量を電流Ｉ1，Ｉ2の大きさに応じて正確に調整でき、コンデンサ１の性能を向上させることができる。
【００４７】
この場合、誘電体膜１０を可動電極８に設けて表面電極３，４と可動電極８との間に配設したので、これらの間の誘電率を増大させることができる。これにより、コンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量を大きくできる上に、可動電極８の変位に対する静電容量の変化率も増大させることができ、容量変化の範囲をより広げることができる。
【００４８】
また、可動部７を２本の支持梁６により片持ち支持するようにしたので、可動部７にローレンツ力Ｆ1，Ｆ2が加わるときには、支持梁６の基端側を固定端として自由端となる可動部７を大きく変位させることができ、このとき可動部７を各支持梁６によりＸ軸方向の２箇所で安定的に支持することができる。
【００４９】
また、可動部７の表面側に電流路１１を配設し、その裏面側に可動電極８を配設したので、可動電極８と電流路１１とを可動部７の両面側に分けて配置でき、これらを容易にレイアウトできると共に、電流路１１を可動部７の表面側から外部へと容易に引出すことができる。
【００５０】
そして、この場合には、電流路１１の延長配線部１１Ｂ，１１Ｃを各支持梁６を介して支持部５側に引出しているので、支持部５と可動部７との間に余分な配線等を接続する必要がなくなり、電流路１１と外部の通電回路等とを容易に接続できると共に、その接続構造を簡素化することができる。
【００５１】
次に、図７ないし図９を用いて、本発明による共振器を示す。本実施の形態の特徴は、上述した参考例による可変容量コンデンサを用いて共振器を構成したことにある。なお、本実施の形態では上述した参考例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５２】
２１は誘電体材料により四角形の平板状に形成された誘電体基板である。
【００５３】
２２は例えば金属膜等により形成された導体層で、誘電体基板２１は、後述の円形開口部２３，２４と切欠き開口部２５とを除き、導体層２２で覆われている。なお、導体層２２は、例えばスパッタ、蒸着等の手段により形成された薄膜でもよく、またメッキ等の手段により形成された厚膜でもよい。
【００５４】
２３は誘電体基板２１の表面２１Ａを露出させるため、導体層２２に設けられた主開口部としての円形開口部である。該円形開口部２３は、所定の円周長となるように直径が定められている。なお、円形開口部２３の直径は、後述する可変容量コンデンサ２６の電流路３６に電流を流したときに、共振器の共振周波数が円形開口部２３の円周長さに対応する基準の周波数値となるように設定される。
【００５５】
また、誘電体基板２１の表面２１Ａの露出した領域と対向する領域には、誘電体基板２１の裏面２１Ｂを露出させる他の円形開口部２４が設けられる。該円形開口部２４は、基準の周波数値における共振特性（Ｑ値）をより向上させるものである。
【００５６】
２５は導体層２２の表面側部位に円形開口部２３と連通して設けられた切欠き開口部である。該切欠き開口部２５は、例えば円形開口部２３の周縁部位を１箇所、半径方向に切欠くことにより、細長い四角形状に形成され、切欠き開口部２５により誘電体基板２１が露出している。そして、切欠き開口部２５は、可変容量コンデンサ２６の電流路３６に電流を流していないときに、共振器の共振周波数が基準の周波数値と異なる他の周波数値となるように設定するものである。
【００５７】
２６は本実施の形態の共振器に用いられる可変容量コンデンサで、該可変容量コンデンサ２６は、誘電体基板２１と、後述の表面電極２７，２８、支持部２９、支持梁３１、可動部３２、可動電極３３、電流路３６、マグネット３８とを含んで構成されている。そして、これらの部位のうち支持部２９、支持梁３１、可動部３２、可動電極３３、電流路３６及びマグネット３８は、上述した可変容量コンデンサ１とほぼ同様に構成されている。
【００５８】
２７，２８は導体層２２の一部として誘電体基板２１の表面２１Ａ側に設けられた２箇所の表面電極で、該表面電極２７，２８は、図７、図９に示す如く、導体層２２のうち切欠き開口部２５を挟んで左，右両側に位置する部位により構成されている。
【００５９】
２９は例えば酸化シリコン等の絶縁膜３０を介して導体層２２上に突設された支持部で、該支持部２９は、例えばシリコン材料等により表面電極２７，２８を取囲む四角形の枠状体として形成されている。
【００６０】
３１，３１は導体層２２上に隙間をもって配置された例えば２本の支持梁で、該各支持梁３１は、支持部２９と可動部３２との間をＺ軸方向に撓み変形可能な状態で連結し、可動部７を片側で支持する片持ち支持梁として構成されている。
【００６１】
３２は導体層２２に支持梁３１等を介してＺ軸方向に変位可能に支持された可動部で、該可動部３２は四角形の平板状に形成され、誘電体基板２１に対して離間した位置でほぼ水平に延びている。
【００６２】
３３は誘電体基板２１に面して可動部３２の裏面側に設けられた可動電極で、該可動電極３３は、図９に示す如く、例えば酸化シリコン等の絶縁膜３４を介して可動部３２に固着されている。そして、可動電極３３のうち図９中の左側に位置する部位は、一方の表面電極２７とＺ軸方向の隙間を挟んで対面し、これらの電極２７，３３はコンデンサＣａ′を形成している。また、可動電極３３の右側部位は、他方の表面電極２８との間にコンデンサＣｂ′を形成し、これら２個のコンデンサＣａ，Ｃｂは可動電極３３を介して互いに直列に接続されている。
【００６３】
３５は可動電極３３を覆って設けられた誘電体としての誘電体膜で、該誘電体膜３５は、例えば多結晶シリコン、酸化シリコン等の誘電率が比較的大きな誘電体材料により形成され、コンデンサＣａ′，Ｃｂ′の静電容量及びこれらの静電容量の変化量を増大させるものである。
【００６４】
３６は絶縁膜３７を介して可動部３２の表面側に設けられた略コ字状の電流路で、該電流路３６は、Ｘ軸方向に延びた中間配線部３６Ａと、該中間配線部３６Ａの両端側から支持梁３１を介して支持部２９の位置まで引出された左，右の延長配線部３６Ｂ，３６Ｃと、支持部２９上に固着された電極パッド３６Ｄ，３６Ｅとにより構成されている。
【００６５】
また、３８は誘電体基板２１上に配置された磁界発生手段としてのマグネットで、該マグネット３８は、そのＮ極、Ｓ極と電流路３６の中間配線部３６ＡとがＹ軸方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置され、Ｎ極はＳ極よりも可動部３２に近い位置で中間配線部３６Ａに面している。そして、マグネット３８は、Ｎ極から中間配線部３６Ａに向けてＹ軸方向にほぼ平行に延びる磁界Ｈを形成するものである。これにより、電流路３６とマグネット３８とは、後述の如く可動部３２をローレンツ力Ｆ1により変位させる可動手段としてのローレンツ力発生機構３９を構成している。
【００６６】
本実施の形態による共振器は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００６７】
まず、可変容量コンデンサ２６の電流路に電流を流していないときには、図９中に示す如く、可動部３２が支持梁３１等により誘電体基板２１から離れた位置に保持されている。そして、コンデンサＣａ′，Ｃｂ′の電極間隔は広がった状態となり、これらの静電容量を合成した表面電極２７，２８間の静電容量は小さくなっているため、表面電極２７，２８は、高周波信号等に対して互いに絶縁された状態となっている。この結果、円形開口部２３は、切欠き開口部２５の影響により見かけ上の円周長さが長くなり、共振器の共振周波数は、円形開口部２３による基準の周波数値と異なる他の周波数値に設定されている。
【００６８】
また、可変容量コンデンサ２６の電流路３６に電流Ｉ1を通電したときには、その中間配線部３６Ａに対してマグネット３８の磁界Ｈに応じたローレンツ力Ｆ1が作用するようになり、可動部３２は、支持梁３１を介して誘電体基板２１に近づくようにＺ軸方向に変位する。これにより、可動電極３３を介して表面電極２７，２８間の静電容量が増大し、表面電極２７，２８は、高周波信号等に対して互いに短絡された状態となるので、共振周波数は、切欠き開口部２５の影響が抑制されて円形開口部２３による基準の周波数値に設定される。
【００６９】
また、電流路３６への通電を停止したときには、可動部３２が誘電体基板２１から離れてＺ軸方向の初期位置に戻り、可動電極３３を介して表面電極２７，２８間の静電容量が減少するので、共振周波数を、基準の周波数値から他の周波数値に切換えることができるものである。
【００７０】
かくして、このように構成される本実施の形態では、可変容量コンデンサ２６により共振器を構成したので、コンデンサ２６の可動部３２をローレンツ力により大きく変位させることができ、その変位量に応じて表面電極２７，２８間の静電容量を広い範囲で変化させることにより、共振周波数を基準の周波数値と他の周波数値との間で確実に切換えることができる。
【００７１】
この場合、例えば表面電極２７，２８間の静電容量を増大させたときには、高周波信号等に対して切欠き開口部２５の影響を抑制でき、共振周波数を円形開口部２３により定められた基準の周波数値に設定することができる。また、表面電極２７，２８間の静電容量を減少させたときには、共振周波数を切欠き開口部２５の形状等により影響された他の周波数値に切換えることができるから、切換動作の安定した共振器を容易に実現することができる。
【００７２】
なお、前記参考例および実施の形態では、可変容量コンデンサ１，２６の可動部７，３２を支持梁６，３１により片側の２箇所で支持する構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す変形例のように構成してもよい。
【００７３】
この場合、四角形の枠状に形成された支持部４１の内側には、Ｙ軸方向に延びる４本の支持梁４２が可動部４３の両側に２本ずつ設けられ、該各支持梁４２は、可動部４３をＺ軸方向に変位可能に両持ち支持している。また、可動部４３の裏面側には、前記参考例および実施の形態とほぼ同様に、基板２（または導体層２２）とＺ軸方向で対向する可動電極４４と、誘電体膜（図示せず）とが設けられている。また、可動部４３の表面側には、中間配線部４５Ａと左，右の延長配線部４５Ｂ，４５Ｃとにより略コ字状に形成された２つの電流路４５が設けられ、該各電流路４５の中間配線部４５Ａは、可動部４３の両側に離間して配置され、Ｘ軸方向に沿って互いに平行に延びている。そして、マグネット４６は、これらの中間配線部４５Ａの伸長方向と直交するＹ軸方向の磁界Ｈを形成している。
【００７４】
このように構成することにより、例えば２つの電流路４５に電流Ｉ1′，Ｉ1″を流したときには、その中間配線部４５Ａに作用するローレンツ力Ｆ1′，Ｆ1″を可動部４３の両側２箇所に加えることができ、可動部４３を大きな力でＺ軸方向に変位させることができる。
【００７５】
従って、これらの支持部４１、支持梁４２、可動部４３等を基板２上に配置することにより、可動電極４４と表面電極３，４との間で可変容量コンデンサ１′を構成した場合には、その静電容量を２箇所のローレンツ力Ｆ1′，Ｆ1″によって大きく変化させることができる。
【００７６】
また、これらの可動部４３等を導体層２２上に配置することにより、可動電極４４と導体層２２の表面電極２７，２８との間で可変容量コンデンサ２６′を構成して共振器に用いた場合には、可動部４３を大きく変位させて共振器の共振周波数を安定的に切換えることができる。
【００７７】
一方、参考例および実施の形態では、可動部７，３２の表面側に電流路１１，３６を設け、その裏面側に可動電極８，３３を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、可動電極と電流路の両方を可動部の裏面側に設ける構成としてもよい。
【００７８】
また、参考例および実施の形態では、誘電体膜１０，３５を可動電極８，３３に設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、誘電体を固定電極側に設ける構成としてもよく、固定電極と可動電極との間に誘電体が介在する構成とすればよい。
【００７９】
また、参考例および実施の形態では、磁界発生手段としてマグネット１３，３８を例に挙げて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば電磁石（電磁コイル）等を含めた各種の磁界発生手段を用いることができる。
【００８０】
さらに、可変容量コンデンサ２６を用いた共振器では、導体層２２の表面側、裏面側に円形開口部２３，２４を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、非円形状の開口部を設ける構成としてもよい。また、表面側の開口部だけを設け、裏面側の開口部を省略する構成としてもよい。
【００８１】
また、電流路３６に電流Ｉ1を通電したときに、可動部３２を誘電体基板２１に接近させることにより、共振器の共振周波数を基準の周波数値に切換える構成としたが、本発明はこれに限らず、可動部３２を誘電体基板２１に近い位置に予め配置しておくことにより、電流路３６への非通電時には、共振周波数を基準の周波数値に設定し、電流路３６に逆向きの電流Ｉ2を通電したときには、可動部３２を誘電体基板２１から離間させることにより、共振周波数を他の周波数値に切換える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１，２６  可変容量コンデンサ
２  基板
３，４，２７，２８  表面電極（固定電極）
３Ａ，４Ａ  電極パッド
５，２９，４１  支持部
６，３１，４２  支持梁
７，３２，４３  可動部
８，３３，４４  可動電極
９，１２，３０，３４，３７  絶縁膜
１０，３５  誘電体膜（誘電体）
１１，３６，４５  電流路
１１Ａ，３６Ａ，４５Ａ  中間配線部
１１Ｂ，１１Ｃ，３６Ｂ，３６Ｃ，４５Ｂ，４５Ｃ  延長配線部
１１Ｄ，１１Ｅ，３６Ｄ，３６Ｅ  電極パッド
１３，３８，４６  マグネット（磁界発生手段）
２１  誘電体基板
２１Ａ  表面
２１Ｂ  裏面
２２  導体層
２３，２４  円形開口部（主開口部）
２５  切欠き開口部
３９  ローレンツ力発生機構（可動手段）