(57)【要約】【課題】  可動電極に反りが発生しても、可動電極と固定電極との間の距離を十分に小さくすることができる可変容量素子を提供する。【解決手段】  可変容量素子１の各固定電極１０を、基板２の上面２Ａにおいて、可動電極８の正方形に内接する円Ｃと対向する領域内に配置し、可動電極８の各頂点部分８Ａに対向する領域に固定電極１０が配置されない構成とする。また、固定電極１０と接続された引出電極１１を、平面視において、可動電極８の正方形の一辺の中心部分と交差するように配置する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた支持部と、支持梁を介して前記支持部に厚さ方向に変位可能に支持された可動電極と、前記基板の上面に設けられ前記可動電極と空間を介して対向するように配置された固定電極とを備えた可変容量素子において、
前記可動電極はその平面視形状が多角形であり、
前記固定電極は、前記基板の上面において、前記可動電極と対向する領域内であって、前記可動電極の多角形に内接する円または楕円と対向する領域内に設けられていることを特徴とする可変容量素子。
【請求項２】
前記可動電極は、メッキ処理によって成膜したメッキ層を用いて形成してなる請求項１に記載の可変容量素子。
【請求項３】
前記固定電極はその平面視形状が円形または楕円形である請求項１または２に記載の可変容量素子。
【請求項４】
前記基板の上面に設けられ、前記固定電極と外部回路との間を電気的に接続するための引出電極を備え、
前記引出電極は、平面視において、前記可動電極の多角形の一辺の中心部分と交差するように配置されている請求項１，２または３に記載の可変容量素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、基板上に設けられた支持部に支持梁を介して厚さ方向に変位可能に設けられた可動電極と、基板の上面に設けられ可動電極と空間を介して対向する位置に配置された固定電極とを備えている。この場合、例えば静電力によって可動電極を厚さ方向に変位させることによって、可動電極と固定電極との距離を変え、両電極間の静電容量を変化させる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
多くの場合、可動電極は平面視形状が四角形の平板状に形成され、固定電極は、可動電極との間の静電容量を大きくするために、可動電極の平面視形状と同一の形状および大きさに形成されている。また、可動電極と固定電極とは極めて接近しており、可動電極が変位して固定電極に最も接近したときには、両者間の距離が例えば１μｍを下回る。このように可動電極と固定電極とを相互に同一の形状および大きさに形成して相互に向き合わせ、かつ、両電極間の距離を小さくすることにより、静電容量値を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような可変容量素子の可動電極は、メッキ、ＣＶＤ、蒸着等の成膜技術により形成される。このような成膜技術によって可動電極を形成するとき、可動電極を形成する膜の内部応力により可動電極に反りが生じることがある。
【０００６】
可動電極の反りは、その中心部分よりも周縁部分の方が大きくなる傾向がある。特に、平面視形状が四角形の可動電極の場合には、その構造上、四角形の頂点部分、即ち四隅において反りが大きくなる傾向がある。
【０００７】
例えば平面視形状が四角形の可動電極の場合、その四隅が固定電極に接近する方向に反ったときには、可動電極を固定電極に接近させると、可動電極の中心部分が固定電極に十分に接近する前に、可動電極の四隅が固定電極に接触してしまうおそれがある。このため、可動電極の四隅が固定電極に接触することを避けるために、可動電極と固定電極との距離を小さくすることができず、この結果、両電極間の静電容量値を大きくすることが困難になる。
【０００８】
また、上述したような可動電極の反りがばらつくことにより、可動電極と固定電極との間の静電容量値がばらつく。このため、可変容量素子の精度を高めることが難しくなる。
【０００９】
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、可動電極に反りが発生しても、可動電極と固定電極との間の距離を十分に小さくすることができる可変容量素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板と、前記基板上に設けられた支持部と、支持梁を介して前記支持部に厚さ方向に変位可能に支持された可動電極と、前記基板の上面に設けられ前記可動電極と空間を介して対向するように配置された固定電極とを備えた可変容量素子に適用される。
【００１１】
そして、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明が採用する構成の特徴は、前記可動電極はその平面視形状が多角形であり、前記固定電極は、前記基板の上面において、前記可動電極と対向する領域内であって、前記可動電極の多角形に内接する円または楕円と対向する領域内に設けたことにある。
【００１２】
請求項２に係る発明では、前記可動電極は、メッキ処理によって成膜したメッキ層を用いて形成している。
【００１３】
請求項３に係る発明の可変容量素子は、前記固定電極の平面視形状が円形または楕円形である。
【００１４】
請求項４に係る発明の可変容量素子は、前記基板の上面に設けられ、前記固定電極と外部回路との間を電気的に接続するための引出電極を備え、前記引出電極は、平面視において、前記可動電極の多角形の一辺の中心位置と交差するように配置されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、固定電極は、基板の上面において、可動電極の多角形に内接する円または楕円と対向する領域内に設けたから、可動電極の多角形の頂点部分に対向する領域に固定電極が配置されるのを避けることができる。即ち、大きな反りが生じる可動電極の多角形の頂点部分（角隅部分）を除いて、固定電極を配置することができる。これにより、可動電極に反りが発生しても、可動電極の頂点部分または周縁部分が固定電極に接触するのを避けることができ、可動電極と固定電極との間の距離を小さくすることができる。したがって、可動電極と固定電極との間の静電容量値を大きくすることができる。
【００１６】
また、可動電極の中央部分は、周縁部分に比べて、比較的反りの程度が小さく、または反りのばらつきの程度も小さい。このため、可動電極の反りのばらつきにより、可動電極と固定電極との間の静電容量値がばらつくのを抑えることができ、可変容量素子の精度を高めることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、可動電極はメッキ層を用いて形成したから、可動電極の角隅部分を除いた中央部分は、反りが少ない平坦な形状に形成することができる。これにより、可動電極の中央部分は、その全体が固定電極と平行な状態で厚さ方向に変位するから、可動電極の中央部分の全体を固定電極に接近させることができ、可動電極と固定電極との間の静電容量値を大きくすることができる。また、可動電極の中央部分は、その全体に亘って反りのばらつきも小さくなるから、可動電極と固定電極との間の静電容量値が素子毎にばらつくのを抑えることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、固定電極の平面視形状を円形または楕円形とすることにより、基板の上面において、固定電極を、平面視形状が多角形の可動電極の頂点部分と対向しないように配置することができる。これにより、固定電極は、反りの少ない可動電極の中央部分の全体に亘って対向することができ、反りの影響を軽減した状態で可動電極と固定電極との対向面積を大きくして、静電容量値を大きくすることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、基板の上面において、大きな反りが発生する傾向がある可動電極の多角形の頂点部分に対向する領域を避けて引出電極を配置することができる。これにより、可動電極のうち反りの小さい領域に引出電極を配置するから、可動電極と引出電極とが短絡しない状態で、可動電極と固定電極との間の距離を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態による可変容量素子を示す縦断面図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向から見た可変容量素子の横断面図である。
【図３】図１中の矢示III−III方向から見た可変容量素子の横断面図である。
【図４】図１中の矢示IV−IV方向から見た可変容量素子の横断面図である。
【図５】図１中の可変容量素子に駆動電圧を印加した状態を示す縦断面図である。
【図６】可動電極と固定電極との平面視における配置関係を示す説明図である。
【図７】図６中の矢示VII−VII方向から見た可動電極および固定電極であって、可動電極の四隅に反りが発生した場合を示す説明図である。
【図８】固定電極の変形例を示す説明図である。
【図９】固定電極の他の変形例を示す説明図である。
【図１０】第１の比較例による可動電極および固定電極であって、これらの平面視における配置関係を示す説明図である。
【図１１】図１０中の矢示XI−XI方向から見た可動電極および固定電極であって、可動電極の四隅に反りが発生した場合を示す説明図である。
【図１２】第２の比較例による可動電極および固定電極であって、可動電極の四隅に反りが発生した場合を示す図１１と同様な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１において、本発明の実施形態による可変容量素子１は、第１の基板２上に機能層３を設け、機能層３上に封止枠４を介して第２の基板５を設けることにより構成されている。基板２、機能層３および基板５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、Ｘ軸およびＹ軸に沿って水平方向に延びている。
【００２３】
基板２，５は、例えば絶縁性を有するガラス材料等から形成され、一辺が数ミリ程度の大きさの四角形状に形成されている。
【００２４】
第１の基板２の上面２Ａには、２つの固定電極１０および引出電極１１が設けられ（図３参照）、また、第１の基板２には、基板２をＺ軸方向に貫通する貫通電極１５，１６が形成されている（図３参照）。さらに、基板２の上面２Ａには複数のストッパ１３が形成されている。これら固定電極１０、引出電極１１、貫通電極１５，１６およびストッパ１３については後に詳述する。
【００２５】
また、基板５の下面５Ａには、駆動電極１２が設けられると共に、複数のストッパ１４が形成されている。また、基板５には、基板５をＺ軸方向に貫通する貫通電極１７，１８が形成されている。これら駆動電極１２、ストッパ１４および貫通電極１７，１８については後に詳述する。
【００２６】
機能層３は、例えば銅（Cu）等の導電性金属材料からなり、メッキ処理によって成膜したメッキ層として形成されている。そして、機能層３には、後述する支持部７、可動電極８、支持梁９が形成されている。
【００２７】
封止枠４は、機能層３と第２の基板５との間に配置され、基板５の外周縁に沿って略四角形の枠形状に形成されている。この封止枠４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５と機能層３の支持部７とにそれぞれ接合されている。これにより、封止枠４は、基板２，５間に可動電極８、支持梁９、固定電極１０、駆動電極１２等を収容する収容空間６を形成すると共に、この収容空間６を気密状態に封止している。
【００２８】
また、封止枠４と基板５との間には、封止枠４を基板５に接合するために、例えばプラチナ／クロム（Pt/Cr）等の金属膜からなる接合膜４Ａが設けられている。一方、機能層３の表面には、封止枠４と対向した位置に例えば金（Au）を含む合金または金等の導電性の金属膜からなる圧着膜４Ｂが設けられている。そして、封止枠４は、圧着膜４Ｂに熱圧着によって接合され、機能層３および基板５に固着されている。
【００２９】
支持部７は、機能層３に形成され、基板２，５間に封止枠４と共に固定されている。この支持部７は、例えば基板２，５の周縁に沿って延びる四角形の枠状に形成され、可動電極８、支持梁９等を取り囲んでいる。また、支持部７の内側には、可動電極８を挟んでＸ軸方向の両側に位置する２つの梁連結部７Ａが設けられている。そして、支持部７は、数μｍ〜数十μｍ程度（例えば１０μｍ）の厚さ寸法を有し、封止枠４と共に基板２，５の間に収容空間６を形成している。
【００３０】
可動電極８は、機能層３に形成され、支持梁９を介して支持部７にＺ軸方向（厚さ方向）に変位可能に支持されている。可動電極８は、基板２，５の中央側に配置されている。また、可動電極８は、その平面視形状が例えば正方形の平板状に形成されると共に、その一辺の長さ寸法が例えば数十〜数百μｍ程度に設定されている。さらに、可動電極８は、支持部７よりも例えば０．１μｍ〜０．２μｍ程度小さい厚さ寸法を有している。
【００３１】
そして、可動電極８は、その頂点部分８Ａが支持梁９に連結され、駆動電極１２との間に発生する静電力（静電引力）によってＺ軸方向に変位し、固定電極１０に対して近接，離間する。可動電極８は、駆動電極１２との間に駆動電圧を印加していないときには、支持梁９によって固定電極１０と近接した位置に保持されている。
【００３２】
また、可動電極８の中心部には、厚さ方向に貫通した貫通孔８Ｂが設けられている。この貫通孔８Ｂは、可動電極８を形成するときに基板２と可動電極８との間に設けられる犠牲層（図示せず）を早期に除去すると共に、可動電極８が厚さ方向に変位するときに周囲の気体による抵抗を低減するものである。なお、貫通孔８Ｂは可動電極８に複数個設ける構成としてもよい。また、可動電極８から貫通孔８Ｂを省く構成としてもよい。
【００３３】
支持梁９は、可動電極８をＺ軸方向に変位可能に支持し、図２に示すように、可動電極８と支持部７との間に例えば４本設けられている。これらの支持梁９は、例えばクランク状に屈曲した梁として形成され、基板２，５の間に位置してＸ軸およびＹ軸を含む平面と平行な方向（水平方向）に延びると共に、これらの基板２，５からＺ軸方向（垂直方向）に離間している。
【００３４】
また、各支持梁９は、基端側が支持部７の梁連結部７Ａに連結され、先端側が可動電極８の四隅である各頂点部分８Ａに連結されている。そして、支持梁９は、図５に示すように、可動電極８が基板５に向けて変位するときに、Ｚ軸方向に捩れ変形または撓み変形する。
【００３５】
固定電極１０は、図３に示すように、基板２の上面２Ａに２つ設けられている。これら固定電極１０は、Ｙ軸方向に並び、互いに離間している。いずれの固定電極１０も可動電極８と空間を介して対向するように配置されている。各固定電極１０は、例えば導電性の金属薄膜によって形成され、平面視形状が略半円形である。
【００３６】
また、固定電極１０はそれぞれ引出電極１１を介して、基板２をＺ軸方向に貫通して形成された貫通電極１５，１６に電気的に接続されている。引出電極１１は、基板２の上面２Ａに設けられ、導電性を有する線状の金属膜によって形成されている。
【００３７】
ここで、図６は、平面視（可動電極８等を真上から見下ろした場合）において、可動電極８と固定電極１０との配置関係を示している。
【００３８】
図６に示すように、各固定電極１０は、基板２の上面２Ａにおいて、可動電極８と対向する領域内であって、可動電極８の四角形の頂点とその周辺部分、即ち頂点部分８Ａに対向する領域以外の領域に設けられている。具体的には、各固定電極１０は、図６中の二点鎖線で示すように、基板２の上面において、可動電極８の正方形に内接する円Ｃと対向する円形の領域内に配置されている。
【００３９】
さらに、引出電極１１は、平面視において、可動電極８の正方形の一辺の中心位置と交差するように配置されている。具体的には、引出電極１１の一端部は、可動電極８の正方形の一辺の中心部分の下方位置において、固定電極１０と連結している。
【００４０】
可動電極８との間においてこのような配置関係を有する各固定電極１０には、外部の信号回路から貫通電極１５，１６および引出電極１１を介して、例えば数百ｋＨｚ〜数ＧＨｚ程度の高周波信号が入力される。この場合、図３中の上側（Ｙ軸方向一側）の固定電極１０と可動電極８との間、および図３中の下側（Ｙ軸方向他側）の固定電極１０と可動電極８との間には、可動電極８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、２つの固定電極１０間の静電容量は、各固定電極１０と可動電極８との間の距離に応じて変化する。
【００４１】
駆動電極１２は、基板５の下面５Ａに設けられ、可動電極８と空間を介して対向する位置に配置されている。駆動電極１２は、例えば接合膜４Ａと同じ導電性の金属薄膜によって形成されている。
【００４２】
ここで、駆動電極１２は、基板５をＺ軸方向に貫通する貫通電極１７に電気的に接続され、例えば正の直流電圧からなる駆動電圧が印加される。一方、可動電極８は、支持梁９、封止枠４を介して、基板５をＺ軸方向に貫通するもう１つの貫通電極１８に電気的に接続され、例えばグランドに接続される。これにより、外部の駆動回路を貫通電極１７，１８に電気的に接続して駆動電極１２と可動電極８との間に駆動電圧を印加し、駆動電極１２と可動電極８との間に静電引力を発生させ、可動電極８を駆動電極１２に接近する方向（Ｚ軸方向）に変位させることができる。
【００４３】
即ち、駆動電極１２と可動電極８との間に駆動電圧を印加しない初期状態では、可動電極８は、支持梁９によって固定電極１０に近接した位置に保持され、可動電極８と固定電極１０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。
【００４４】
また、駆動電極１２と可動電極８との間に駆動電圧を印加した駆動状態では、これらの間に静電引力が作用することにより、可動電極８が駆動電極１２に引き付けられる。この結果、可動電極８は、図５に示すように、駆動電極１２に接近するようにＺ軸方向に変位し、この結果、固定電極１０から離れる。このとき、可動電極８と固定電極１０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。
【００４５】
一方、ストッパ１３は、基板２の上面２Ａにおいて可動電極８と対向する位置に複数突設されている。各ストッパ１３は、基板２と同様に絶縁性を有する材料から形成されている。ストッパ１３は初期状態において可動電極８を支持する役割を果たす。即ち、駆動電極１２と可動電極８との間に駆動電圧を印加しない初期状態においては、可動電極８がストッパ１３の先端部に接触し、これにより、可動電極８と固定電極１０との間の狭ギャップＧ1が高精度に確保される。
【００４６】
ストッパ１４は、基板５の下面において可動電極８と対向する位置に複数突設されている。各ストッパ１４は、基板５と同様に絶縁性を有する材料から形成されている。ストッパ１４は、駆動状態において可動電極８と駆動電極１２との接触を阻止する役割を果たす。即ち、駆動電極１２と可動電極８との間に電圧を印加した駆動状態では、両者間に発生する静電引力により可動電極８が駆動電極１２に接近する方向に引き付けられ、ストッパ１４の先端部に当接する。これにより、可動電極８と駆動電極１２との接触が阻止される。
【００４７】
貫通電極１５，１６は基板２にＺ軸方向に貫通して形成されている。貫通電極１５，１６は、基板２に穿設された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、固定電極１０と外部の信号回路とを電気的に接続する役割を果たす。
【００４８】
貫通電極１７，１８は基板５にＺ軸方向に貫通して形成されている。貫通電極１７，１８は、基板５に穿設された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、可動電極８と外部の駆動回路とを電気的に接続する役割を果たす。
【００４９】
次に、可変容量素子１の製造方法について説明する。まず、ガラス材料からなる基板２の上面２Ａに例えばエッチング加工等を施して複数のストッパ１３を形成する。続いて、基板２に、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、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し、貫通電極１５，１６を形成する。また、基板２の上面２Ａに、例えばスパッタ、蒸着法等を用い、金等の導電性の金属薄膜である固定電極１０、引出電極１１を設ける。
【００５０】
次に、基板２の上面２Ａのうち可動電極８および支持梁９と対応する位置に例えばチタン（Ti）、酸化シリコン（SiO2）等からなる犠牲層を形成した後、この犠牲層を含む基板２の上面全体に、例えば銅などの導電性金属材料を用いてシード層を形成する。シード層は、例えば０．１μｍ以下の薄膜であり、メッキ処理を行うときの基礎部分となる。
【００５１】
次に、シード層の上面に、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）を用いて、支持部７、可動電極８、支持梁９等を成形するためのモールドを形成する。
【００５２】
次に、シード層の上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を成長させた後、モールドを除去する。このとき、メッキ層内部に作用する応力を低減するために、メッキ層にアニール処理を施す。その後、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて、メッキ層の上面を平坦な状態に研磨する。これにより、支持部７、可動電極８、支持梁９等を備えた機能層３が形成される。
【００５３】
次に、例えば蒸着法、スパッタ法等を用いて支持部７の上面に例えば金（Au）等の金属薄膜からなる圧着膜４Ｂを形成する。
【００５４】
次に、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を除去した後に、薄い硫酸を用いて不要なシード層を除去する。これにより、可動電極８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。
【００５５】
一方、ガラス材料からなる基板５の下面５Ａに例えばエッチング加工を施すことによって複数のストッパ１４を形成する。続いて、基板５に、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し、貫通電極１７，１８を形成する。また、基板５の下面５Ａに、例えばスパッタ、蒸着法等を用いて金等の導電性の金属薄膜である接合膜４Ａおよび駆動電極１２を形成する。さらに、例えば蒸着法、スパッタ法等を用いて基板５の下面５Ａのうち接合膜４Ａと対応した位置に、例えば金（Au）等の金属薄膜からなる封止枠４を形成する。
【００５６】
次に、封止枠４と圧着膜４Ｂとを熱圧着する。これにより、基板２と基板５との間には、可動電極８、支持梁９、固定電極１０、駆動電極１２等を収容する密閉された収容空間６が形成される。
【００５７】
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。
【００５８】
まず、可動電極８と駆動電極１２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、可動電極８が固定電極１０に近接した位置に保持され、可動電極８と固定電極１０との間の静電容量は、可動電極８と固定電極１０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。
【００５９】
また、図４に示すように、可動電極８と駆動電極１２との間に電圧を印加した駆動状態では、これらの間に静電引力が発生する。このとき、可動電極８は、支持梁９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、可動電極８は固定電極１０から離間した位置に保持される。この結果、可動電極８と固定電極１０との間の静電容量は、互いに離間した可動電極８と固定電極１０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。
【００６０】
このように、可変容量素子１は、電圧印加の有無に応じて可動電極８と固定電極１０との間の静電容量を切り換えることができる。このような動作を行う可変容量素子１は、この静電容量に応じて２つの固定電極１０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用いることができる。
【００６１】
以上説明した通り、本発明の実施形態による可変容量素子１では、図６に示すように、各固定電極１０を、基板２の上面２Ａにおいて、可動電極８の正方形に内接する円Ｃと対向する領域内に配置し、可動電極８の各頂点部分８Ａに対向する領域に固定電極１０が配置されない構成としている。このように、可動電極８の各頂点部分８Ａに対向する領域に固定電極１０を配置しないようにすることにより、可動電極８に反りが発生しても、可動電極８の頂点部分８Ａが固定電極１０に接触するのを避けることができ、可動電極８の中心領域と各固定電極１０との間の距離、即ち、狭ギャップＧ1を小さくすることができる。したがって、可動電極８と各固定電極１０との間の静電容量値を大きくすることができる。
【００６２】
発明者が鋭意検討した結果、メッキ層を用いて可動電極８を形成した場合には、可動電極８の中央領域は、反りがほとんど発生せずに、平坦な形状となることが分かった。具体的に説明すると、例えば可動電極８を厚さ寸法が１０μｍで一辺の長さ寸法が１５０μｍの正方形に形成した場合、可動電極８の各頂点部分８Ａでは５００ｎｍ程度の反りが生じると共に、周縁部分のうち各辺の中心位置では２００ｎｍ程度の反りが生じる。これに対し、例えば半径８０〜１００μｍ程度の中央領域では、１００ｎｍよりも小さい数十ｎｍ程度の反りしか生じないことが分かった。
【００６３】
このため、可動電極８の中央領域は、比較的反りの程度が小さく、または反りのばらつきの程度が小さくなる。従って、可動電極８の反りのばらつきによって、可動電極８と各固定電極１０との間の静電容量値がばらつくのを抑えることができ、可変容量素子１の精度を高めることができる。
【００６４】
ここで、以上に述べた可変容量素子１の作用効果について図７、図１０ないし図１２を参照しながら確認する。なお、図７、図１１および図１２では、説明の便宜上、支持梁９等の図示を省略している。
【００６５】
図７は、銅等の導電性金属材料からなるメッキ層により形成された可動電極８に反りが生じ、各頂点部分８Ａが基板２に接近する方向に湾曲した状態を示している。可動電極８に図７に示すような反りが発生しても、可動電極８の各頂点部分８Ａに対向する領域には固定電極１０が配置されていないので、可動電極８と固定電極１０との接触を避けながら、可動電極８と各固定電極１０との間の狭ギャップＧ1を小さくすることができ、両電極間の静電容量値を大きくすることができる。
【００６６】
また、銅等の導電性金属材料からなるメッキ層により形成された可動電極８の場合には、各頂点部分８Ａに大きな反りが発生するものの、可動電極８の中央部分にはほとんど反りが発生しない傾向がある。このため、可動電極８と固定電極１０との間における狭ギャップＧ1を固定電極１０の各所においてほぼ一定にすることができ、反りのばらつきによって可動電極８と固定電極１０との間の静電容量値がばらつくのを阻止することができる。
【００６７】
一方、図１０は本発明の実施形態の効果を確認するための第１の比較例として、可動電極８の正方形とほぼ同一の正方形に形成された固定電極４１を、固定電極１０に代えて設けた場合を示している。図１１は、固定電極４１を設けた場合において、銅等の導電性金属材料からなるメッキ層により形成された可動電極８の各頂点部分８Ａに反りが発生した場合を示している。図１１に示すように、可動電極８の正方形とほぼ同一の正方形に形成された固定電極４１の場合には、可動電極８と固定電極４１との接触を避けようとすれば、可動電極８と固定電極４１との間の狭ギャップＧ3を、図７中の狭ギャップＧ1と比較して大きくしなければならない。この結果、比較例における固定電極４１では、可動電極８と固定電極４１との間の静電容量値を大きくすることが難しくなる。
【００６８】
また、比較例における固定電極４１の場合には、反りが発生した可動電極８の各頂点部分８Ａの下方に固定電極４１が配置されているため、反りのばらつきにより可動電極８と固定電極４１との間の静電容量値がばらつき易い。
【００６９】
また、図１２は、本発明の実施形態の効果を確認するための第２の比較例として、銅等の導電性金属材料からなるメッキ層により形成された可動電極８を、例えばシリコン材料を用いて形成した可動電極５１に置き換えた場合を示している。この場合、可動電極５１は、ＣＶＤ、蒸着等のメッキ以外の成膜方法を用いて形成する。図１２に示すように、メッキ以外の成膜方法を用いて形成された可動電極５１の場合には、各頂点部分５１Ａだけでなく、可動電極５１の中心部分にも反りが発生する傾向がある。このように反りが全体的に発生した場合には、固定電極１０が可動電極５１の各頂点部分５１Ａに対向する領域を避けて、可動電極５１の中心部分の下方位置に潜り込むように配置しても、可動電極５１と各固定電極１０との間の狭ギャップＧ4は、可動電極５１の中心位置で大きくなると共に、固定電極１０の全体に亘って不均一になる。この結果、両電極間の静電容量値が小さくなると共に、反りの形状に応じて静電容量値が変化し、素子毎に静電容量値がばらつき易い傾向がある。
【００７０】
このように、本発明の実施形態を示す図７と第１，第２の比較例を示す図１１、図１２とを比べることにより、本発明の実施形態による可変容量素子１によれば、狭ギャップＧ1を小さくして静電容量値を大きくすることができ、かつ静電容量値のばらつきを抑えることができることが分かる。
【００７１】
また、本発明の実施形態による可変容量素子１では、各固定電極１０と貫通電極１５，１６とを接続する各引出電極１１を、平面視において、可動電極８の正方形の一辺の中心部分と交差するように配置している。これにより、大きな反りが発生する傾向がある可動電極８の各頂点部分８Ａに対向する領域を避けて各引出電極１１を配置することができ、可動電極８の各頂点部分８Ａと対向する領域以外の領域において各固定電極１０と各引出電極１１とを連結することができる。この結果、可動電極８のうち反りの小さい領域に引出電極１１を配置するから、可動電極８と引出電極１１とが短絡しない状態で、可動電極８と固定電極１０との間の距離を小さくして、可動電極８と各固定電極１０との間の静電容量値を大きくすることができる。
【００７２】
なお、上述した実施形態では、可動電極８の平面視形状を正方形としたが、本発明はこれに限らない。可動電極８の平面視形状を例えば長方形等の他の四角形、あるいは５角形、６角形等の他の多角形としてもよい。
【００７３】
また、上述した実施形態では、図６に示すように、基板２の上面２Ａにおいて、可動電極８に内接する円Ｃに対向する円形領域内のほぼ全域に各固定電極１０を並べて配置する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。図８に示すように、円Ｃの中心部分（例えば円Ｃの直径寸法の５０〜８０％程度の部分）のみに各固定電極２１を配置してもよい。これにより、基板２の上面２Ａにおいて、可動電極８の各頂点部分８Ａに対向する領域だけでなく、可動電極８の各辺に対向する領域、即ち、可動電極８の全周縁部分に対向する領域を避けて各固定電極２１を配置することができる。したがって、もし可動電極８の各頂点部分８Ａだけでなく、可動電極８の各辺部分にも反りが発生した場合にも、可動電極８と各固定電極２１との接触を避けながら、可動電極８と各固定電極２１との間の距離を小さくすることができる。
【００７４】
また、上述した実施形態では、図６に示すように、２つの固定電極１０を並べて配置する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。図９に示すように、１つの固定電極３１を設ける構成としてもよい。この場合、固定電極３１を円形にすることが望ましい。しかし、可動電極８を正方形ではなく長方形とした場合には、固定電極３１の形状を楕円形とすることが望ましい。また、３つ以上の固定電極を設けてもよい。
【００７５】
また、上述した実施形態では、可動電極８の上方に駆動電極１２を設ける場合を例にあげたが、駆動電極の配置はこれに限らない。可動電極８の下方の基板２の上面２Ａにおいて、固定電極１０と異なる位置に駆動電極を配置することも可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１  可変容量素子
２  基板
２Ａ  上面
３  機能層（メッキ層）
７  支持部
８  可動電極
９  支持梁
１０，２１，３１  固定電極
１１  引出電極
【図１】
2011023468.tif 000003
【図２】
2011023468.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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