(57)【要約】変換器（１）は、縦方向に長さ（ｌ）で延びる導電性共振器要素（２０）を含む。共振器要素（２０）は、弾性変形が長さの変化分（ｄｌ）を含むように、導電性アクチェータ（３０）によって弾性的に変形することができる。共振器要素（２０）は、電気的に第１のコンタクト領域（２５）および第２のコンタクト領域（２６）に接続され、それによって回路が構成される。この回路では、共振器要素（２０）が、長さ（ｌ＋ｄｌ）の関数であるオーミック抵抗値（Ｒ）を有する抵抗を構成する。変換器（１）は、抵抗値（Ｒ）の関数である電気信号を供給するために、回路に電気的に接続された測定ポイント（２８）をさらに含む。
2006516836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気入力信号を電気出力信号に変換するための電気機械式変換器であって、
基板と、
前記基板に取り付けられ、縦方向に長さを有して延びる導電性共振器要素と、
前記共振器要素を弾性的に変形するために、前記共振器要素を基準にした電気作動電位差を受け取ることができる導電性アクチュエータと、を備え、
前記作動電位差が、前記入力信号の関数であり、
前記弾性変形が、前記長さの変化分を含み、
前記共振器要素が、前記長さの前記変化分の関数であるオーミック抵抗値を有する抵抗を含み、
前記出力信号が、前記抵抗値の関数である、変換器。
【請求項２】
前記共振器要素が、縦方向に第１の長さを有する第１の部分と、縦方向に第２の長さを有する第２の部分とを含み、
前記弾性変形が、第１の弾性力が対抗する前記第１の長さの変化分と、第２の弾性力が対抗する前記第２の長さの変化分とを含み、
前記第１の弾性力および前記第２の弾性力が、実質的に前記共振器要素の無変形部分中で互いに打ち消し合い、
前記共振器要素が、前記無変形部分中に含まれた支持領域で前記基板に取り付けられた、請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記支持領域が、第１の共振器コンタクトと、前記共振器要素中に含まれた導電性経路によって前記第１の共振器コンタクトに電気的に接続された第２の共振器コンタクトとを含み、
前記導電性経路が、前記無変形部分の外側でポイントを含む、請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
前記共振器要素が、縦方向に外側末端部を有し、
前記ポイントが、前記外側末端部にある、請求項３に記載の変換器。
【請求項５】
前記共振器要素が、前記導電性経路を構成するための、第１の導電率を有する第１の材料と、前記第１の導電率より低い第２の導電率を有する第２の材料とを含み、
前記第１の共振器コンタクトから前記ポイントには無関係である前記第２の共振器コンタクトへの前記経路のいずれもが、前記第２の材料を含む、請求項３に記載の変換器。
【請求項６】
前記第２の材料が、誘電材料を含む、請求項５に記載の変換器。
【請求項７】
前記共振器要素が、ホイートストン・タイプの電気回路中に含まれ、
前記ホイートストン・タイプの電気回路が、第１のコンタクト領域と、第２のコンタクト領域とを含み、
前記第１のコンタクト領域が、第１の接続部と、前記第１の接続部に平行に配置された第２の接続部とを介して、前記第２のコンタクト領域に電気的に接続され、
前記第１の接続部が、第２の共振器要素と直列に接続された前記共振器要素を含み、
前記第２の接続部が、第４の共振器要素と直列に接続された第３の共振器要素を含み、
前記共振器要素および前記第２の共振器要素が、測定ポイントを含む第１の電気コネクタによって互いに接続され、
前記第３の共振器要素および前記第４の共振器要素が、基準ポイントを含む第２の電気コネクタによって接続され、
前記出力信号が、前記測定ポイントと前記基準ポイントとの間の電気作動電位差を含み、
前記第２の共振器要素、前記第３の共振器要素および前記第４の共振器要素が、それぞれ実質的に前記共振器要素と同一である、請求項１に記載の変換器。
【請求項８】
前記共振器要素が、前記第１のコンタクト領域と前記第２の共振器要素との間に位置し、
前記第３の共振器要素が、前記第２のコンタクト領域と前記第４の共振器要素との間に位置し、
前記第３の共振器要素を弾性的に変形するための第２の導電性アクチェータが存在する、請求項７に記載の変換器。
【請求項９】
前記第２の共振器要素を弾性的に変形するための第３の導電性アクチェータが存在し、
前記第４の共振器要素を弾性的に変形するための第４の導電性アクチェータが存在する、請求項８に記載の変換器。
【請求項１０】
前記共振器要素が、第１の共振器要素と、第２の共振器要素とを含み、
前記第１の共振器要素および前記第２の共振器要素が、結合要素によって機械的に結合され、
前記アクチェータが、前記第１の共振器要素の弾性変形を引き起こすことができ、
前記第２の共振器要素が、前記第２の共振器要素の前記長さの前記変化分の関数であるオーミック抵抗値を有する抵抗を構成し、
前記出力信号が、前記第２の共振器要素の前記抵抗値の関数である、請求項１に記載の変換器。
【請求項１１】
クロック信号によって動作する信号プロセッサと、
前記クロック信号を供給するための、請求項１に記載の変換器と、
を備える、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
電気入力信号を電気出力信号に変換するための電気機械式変換器であって、基板と、前記基板に取り付けられ、縦方向に長さｌを有して延びる導電性共振器要素と、弾性的に前記共振器要素を変形するために、前記共振器要素を基準にした電気作動電位差を受け取ることができる導電性アクチュエータと、を備え、前記作動電位差が、前記入力信号の関数であり、前記弾性変形が、前記長さの変化分ｄｌを含み、前記共振器要素が、この長さｌの変化分ｄｌの関数である出力信号を提供することができる回路の一部分である、変換器に関する。  
さらに、本発明は、クロック信号で動作する信号プロセッサを備える電子装置と、そのクロック信号を供給するための本発明による変換器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械式変換器が、T. Mattila他著によるSensors and Actuators A, Volume 101, page 1-9, 2002に記載の「１２ＭＨｚマイクロメカニカル・バルク音響モード発振器（A 12 MHz micromechanical bulk acoustic mode oscillator）」と題する記事に、開示されている。
【０００３】
このような変換器は、電気入力信号を電気出力信号に変換することができる。変換器は、μｍの寸法の長さｌを有して縦方向に延びるビームである共振器要素を含む。このビームは、その中央部分で基板に固定され、この中央部分を除き基板に対して自由に動く、すなわちビームは、たとえば縦方向に変形させることができる。ビームがその平衡位置から離れて動く運動は、弾性力によって反作用を受ける。この弾性力および共振器要素の質量によって、共振器要素の固有周波数が決まる。
【０００４】
既知の変換器は、共振器要素の弾性変形を誘導するための導電性アクチュエータを備える。このアクチュエータは、その外側末端部において縦方向でビームと対面する表面を有する２つの電極を有する。入力信号の関数である共振器要素を基準とした電気作動電位差を、このアクチュエータへ供給することができる。既知の変換器では、この作動電位差は、入力信号であるＡＣ成分と、ＤＣ成分とを含む。
【０００５】
電極の表面および共振器要素の外側末端部は、コンデンサを構成する。したがって、作動電位差が加えられたとき、それらは、互いに静電力を働かせ、ビームを弾性的に変形させる。この弾性変形は、長さｌの変化分ｄｌを含む。コンデンサを構成する電極とビームの外側末端部との間との間隔が、ギャップｇとしばしば呼ばれ、この弾性変形によって変化させられ、それによって追加の電荷が、ビームの外側末端部上で誘導される。
【０００６】
共振器要素は、これらの誘導された電荷を測定し、長さｌの変化分ｄｌの関数である電気出力信号を発生するための回路の一部分である。誘導された電荷の量及びそれによる出力信号の振幅は、ギャップのサイズｇに依存し、したがってビームの変形に依存する。ギャップがより狭いと、信号は、より大きくなる。したがって、出力信号を使用して容量的に長さｌの変化分ｄｌを測定することができる。
【０００７】
周期的に電気作動電位差を変化させることによって、ビームが、周期的に変形することになる。実質的にビームの固有周波数に一致する周波数によって電気作動電位差を変化させたとき、ビームは、機械的共振状態にされ、それによって変形が比較的大きくなり、それに応じて出力信号が大きくなる。  
既知の変換器の欠点は、出力信号が比較的小さいことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、比較的大きい出力信号を供給することができる変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、独立請求項によって規定される。従属請求項は、有利な実施の態様を規定する。
【００１０】
本発明によれば、共振器要素が、長さｌの変化分ｄｌの関数であるオーミック抵抗値Ｒを有する抵抗を構成し、出力信号がその抵抗値Ｒの関数になるので、その目的を達成することができる。
【００１１】
本発明による変換器は、抵抗を構成する共振器要素を含む回路を有する。この抵抗は、弾性変形ｄｌの関数である抵抗値Ｒを有する。この変換器は、たとえば、どんな種類の圧電抵抗性材料も含むことができる。この回路は、抵抗値Ｒ、したがって長さｌの変化分ｄｌの関数である出力信号を供給することができる。この出力信号は、たとえば抵抗値Ｒを測定することによって得ることができる。抵抗値Ｒは、当業者に知られた様々な技法によって測定することができる。実施の一態様では、電気的に回路に接続された測定領域と基準領域との間の電位差をモニタすることによって、抵抗の両端間での電圧低下Ｖを測定する。測定領域と基準領域の位置は、それらの相互間の電位差が、抵抗の両端間での電圧低下によって少なくとも部分的に測定できるかぎり、クリティカルでない。他の実施の態様では、回路に一定電圧を供給し、抵抗を流れる電流Ｉを測定する。
【００１２】
本発明による変換器では、共振器要素は、既知の変換器と同様に、アクチュエータに共振器要素を容量的に結合することによって、変形させることができる。既知の変換器とは違い、本発明による変換器は、変形を測定するために、圧電抵抗効果を利用する。この容量性励磁／抵抗性検出方式は、殊に固有周波数が比較的高い変換器の場合、既知の容量性励磁／容量性検出方式より敏感である。本発明による変換器と既知の変換器との両方の変換器が、同じ寸法であり、既知の変換器と同じ作動電位差を与えられるものとすると、本発明による変換器の出力信号が、既知の変換器の出力信号より１００倍を越えて大きいことを示すことができる。
【００１３】
固有周波数がより高い変換器を設計するとき、共振器要素は、より小さくより剛性でなければならない。この場合、既知の変換器の出力信号は、より小さくなる。というのは、出力信号は、共振器要素の幅と高さに応じて線形に増減するからである。これとは違い、本発明によるオーミック抵抗値の相対変化ｄＲ／Ｒ、したがって変換器の出力信号は、共振器要素の形状、すなわち長さ対厚さの比および長さ対幅の比が保たれているかぎり、共振器寸法に無関係である。本発明による変換器の、この特徴は、重要な追加の利点となり、これは、この特徴によって、比較的大きな信号を発生することができる比較的高周波数の変換器の製造が可能になるからである。
【００１４】
さらに、本発明による変換器は、出力信号がギャップのサイズｇにより依存せず、すなわち、既知の変換器の出力信号は、１／ｇ４に応じて増減するが、本発明による変換器の出力信号は、１／ｇ２に応じて増減するという利点がある。したがって、本発明による変換器では、より大きいギャップをしばしば使用することができる。
【００１５】
本発明は、以下で説明する実施例によって示されるように、ビーム状に形作られた共振器要素に限定されるものでないことに留意されたい。共振器要素が基板の中央部に取り付けられることもまた不可欠ではない。本発明による変換器の共振器要素に対する要件は、共振器要素が、縦方向に長さｌで延びており、その弾性変形が長さｌの変化分ｄｌを含むこと、また、共振器要素が回路の一部分であり、その中で、共振器要素が長さｌの変化分ｄｌの関数であるオーミック抵抗値Ｒを有する抵抗を構成することだけである。
【００１６】
本発明は、共振器要素が縦方向に長さｌで延びており、その弾性変形が長さの変化分を含み、オーミック抵抗値Ｒが長さｌの変化分ｄｌの関数であるとき、抵抗性検出方式では、出力信号が殊に大きいという洞察によるものである。この場合、弾性変形は、共振器要素のバルク・モードを含む。オーミック抵抗値は、第１次で長さの変化分、したがって弾性変形の線形関数である。これによって、比較的大きい出力信号が得られる。
【００１７】
これとは違って、いわゆる曲げモードで動作する共振器要素の場合、出力信号は、比較的小さい。この場合、この共振器要素は、たとえば一方の外側末端部で、他方の外側末端部は自由な状態で、基板に取り付けることができる。その共振器要素が曲がったとき、共振器の長さは、第１次で変化せず、したがってその信号は、比較的小さい。あるいは、共振器要素は、２点で、たとえばその外側末端部の両方で基板に取り付けることができる。この場合、その長さは、弾性変形によって変化するが、横伸びｘが、静電力Ｆに線形に比例しない。この力Ｆは、Ｆ＝ｋ１・ｘ＋ｋ３・ｘ３を介して横伸びｘと関連付けられることを示すことができ、ここで、ｋ１は、片持ち梁ビームと同様に、オーミック抵抗の変化に寄与しない曲げを示し、ｋ３は、共振器要素の抵抗値を実際に変化させる長さの変化を示す。これによって、曲げモードで動作する両側固定の共振器要素は、非線形領域中において、すなわち出力信号がｘ３に応じて増減するところだけで、抵抗性検出方式によって、読み出すことができることが示される。非線形動作の結果、出力信号は、比較的小さく、つまりエネルギー損失が比較的高くなり、Ｑファクタが、比較的小さいという結果になる。共振器要素の固有周波数がどれほど明確に規定されるのかを決定するので、Ｑファクタは、重要なパラメータである。つまり、Ｑファクタがより大きい、すなわちエネルギー損失がますます低くなると、固有周波数がより明確になる。Ｑファクタは、周期的変形の振幅も決定する。すなわち、Ｑファクタがより大きいと、変形がますます大きくなる。したがって、Ｑファクタが比較的大きいと、比較的明確な周波数で比較的大きい出力信号が得られる。
【００１８】
D. Lange他著、Proceedings of the SPIE conference on smart electronics and MEMS, vol. 3328, p. 233-243, 1998に記載の論文「共振片持ち梁ビームに基づくCMOS化学マイクロセンサ（CMOS chemical microsensors based on resonant cantilever beams）」によると、化学センサ中の片持ち梁の曲げから生じる変形を測定するために、圧電抵抗効果を活用することが知られている。化学センサの片持ち梁は、弾性変形を引き起こすために曲げられる、すなわち弾性変形は、曲げモードを含む。第１次では片持ち梁の長さが曲げ中に変化せず、抵抗率の比較的小さな変化と、それに対応する比較的小さな信号とが得られるだけとなる。
【００１９】
変換器の実施の一態様では、共振器要素が、縦方向に第１の長さを有する第１の部分と、縦方向に第２の長さを有する第２の部分とによって構成され、その弾性変形が、第１の弾性力が対抗する第１の長さの変化と、第２の弾性力が対抗する第２の長さの変化とを含み、第１の弾性力および第２の弾性力は、実質的に共振器要素の無変形部分中で互いに打ち消し合い、共振器要素は、この無変形部分中に含まれる支持領域で基板に取り付けられる。
【００２０】
このような変換器では、支持領域を介して共振器要素から基板中に伝達される機械的エネルギー量、すなわちエネルギー損失が、比較的低い。というのは、共振器要素は、実質的に無変形である支持領域で基板に取り付けられるからである。したがって、この変換器は、Ｑファクタが比較的大きく、それに応じて出力信号が、比較的明確な周波数で比較的大きい。
【００２１】
共振器要素が、縦方向に垂直な架空の平面に対して実質的に鏡面対称であり、無変形部分中に含まれていれば、しばしば有利である。この場合、鏡面対称アクチュエータを使用して、第１の弾性力および第２の弾性力が、実質的に無変形部分中で互いに打ち消し合うように、変形を引き起こすことが可能である。
【００２２】
共振器要素が、縦方向に垂直な幅方向に幅を有し、長さが、その幅より長ければ、それも有利でもある。第１の共振器要素が、縦方向と幅方向とに垂直な高さ方向に高さを有し、長さが、その高さより長ければ、さらに有利である。長さが、幅および高さに対してより長くなると、共振器要素中で、第１の長さおよび第２の長さは変化するが、他の寸法が変化しなくなるので、共振器要素の固有モードは、ますます明確に規定される。したがって、この固有モードでは、同時に共振器要素の他のパラメータを変化させることになる他の固有モードを励起せずに、共振器要素を励起することが比較的容易である。
【００２３】
上記に述べた実施の態様の変形態様では、支持領域が、第１の共振器コンタクトと、共振器要素中に含まれる導電性経路によって、電気的に第１の共振器コンタクトに接続された第２の共振器コンタクトとを含み、導電性経路は、無変形部分の外側にあるポイントを含む。
【００２４】
このような変換器では、抵抗を構成する共振器要素に都合よく接触することができる。というのは、次に、長さの変化分の関数である抵抗値を得るために、無変形部分の外側にある領域中の共振器要素に電気的に接続する必要がないからである。これによって、比較的簡単な変換器がもたらされる。
【００２５】
この共振器要素が、縦方向に外側末端部を有し、ポイントが外側末端部にあれば、殊に有利である。その変換器では、導電性経路が、縦方向に、第１の長さ、または第２の長さとそれぞれ実質的に等しい、またはそれより長いことさえある構成要素を有する。したがって、第１の長さまたは第２の長さの変化が、それぞれ導電性経路の長さの比較的大きな変化をもたらし、したがって比較的大きな信号をもたらすことになる。共振器要素が縦方向に追加の外側末端部を有し、導電性経路がポイントと、追加の外側末端部にある追加のポイントとをこの順で含んでいれば、有利である。この変換器では、第１の長さおよび第２の長さの変化が、導電性経路の長さのより大きな変化さえもたらし、したがってより大きな信号さえもたらすことになる。
【００２６】
実施の一態様では、共振器要素が、導電性経路を構成する第１の導電率を有する第１の材料と、第１の導電率より低い第２の導電率を有する第２の材料とを含み、第１の共振器コンタクトからポイントとは無関係な第２の共振器コンタクトへの各経路が、第２の材料を含む。
【００２７】
共振器要素の抵抗値は、第１の共振器コンタクトを第２の共振器コンタクトに接続するための経路すべてから生じる。他のすべての経路の抵抗値に関連する特定の経路の抵抗値によって、この特定の経路が、全抵抗値に対してどれだけ寄与しているのかが決定され、抵抗値が比較的小さい経路は、比較的大きな程度で全抵抗値に寄与し、一方抵抗値が比較的大きい経路は、比較的小さな程度で全抵抗値に寄与する。導電率が比較的低い第２の材料を使用することによって、ポイントを含まない経路の抵抗値が、増加して、全抵抗値への寄与が比較的小さくなる。ポイントを含まないこれらの経路は、特に、完全に無変形部分中に取り囲まれ、したがって抵抗値が変形の関数にはならないことになる経路を含む。第２の材料を使用することによって、後者の経路の寄与分が減少され、変換器の感度を高くする。
【００２８】
第２の材料の導電率が、より低くなると、無変形部分の外側にあるポイントを含まない経路の寄与分が、ますます小さくなる。したがって、第２の材料が誘電性材料を含めば、殊に有利である。好ましいのは、第２の材料が、たとえばシリコン酸化物、または半導体デバイス製造上で使用される他のすべての誘電体などの誘電性材料を含むことである。代替的に、第２の材料は、気体または真空を含むことができる。このような材料は、良好な絶縁特性を有し、共振器要素中に容易に含むことができる。
【００２９】
第１の材料は、その変形に依存する導電率を有するどんな材料でもよい。第１の材料は、たとえば銅、アルミニウムまたはタングステンなどすべての種類の金属を含むことができる。都合の良い結果が、シリコンおよび他の半導体材料を用いて得られ、これは、これらの材料が、長さの変化の関数として比較的激しく変化する抵抗率を有するからである。
【００３０】
別の実施の態様では、共振器要素は、ホイートストン・タイプの電気回路中に含まれる。この回路は、第１の接続部および第１の接続部に平行に配置された第２の接続部によって、電気的に第１のコンタクト領域を第２のコンタクト領域に接続し、第１の接続部は、第２の抵抗と直列に接続された共振器要素を含み、第２の接続部は、第４の抵抗と直列に接続された第３の抵抗を含み、共振器要素および第２の抵抗は、測定領域を含む第１の電気的コネクタによって接続され、第３の抵抗および第４の抵抗は、基準領域を含む第２の電気的コネクタによって接続される。
【００３１】
このような電子装置は、４つの抵抗のうちの１つが共振器要素を含むホイートストン・ブリッジと類似である。ホイートストン・ブリッジによって、共振器要素の両端間での電圧低下を敏感に測定することが可能になる。好ましいのは、４つの抵抗の抵抗値が、類似していることである。というのは、出力信号が、比較的小さいＤＣ成分および直接変形を表す比較的大きいＡＣ成分を含むからである。理想的には、電気作動電位差のＡＣ成分がゼロであるとき、４つの抵抗値が、実質的に同一であることである。
【００３２】
ホイートストン・タイプの電気回路が、第１のコンタクト領域および第２のコンタクト領域を含み、第１のコンタクト領域が、第１の接続部および第１の接続部に平行に配置された第２の接続部によって、電気的に第２のコンタクト領域に接続され、第１の接続部が、第２の共振器要素と直列な共振器要素を含み、第２の接続部が、第４の共振器要素と直列な第３の共振器要素を含み、共振器要素および第２の共振器要素が、測定領域を含む第１の電気コネクタによって互いに接続され、第３の共振器要素および第４の共振器要素が、基準領域を含む第２の電気コネクタによって互いに接続され、第２の共振器要素、第３の共振器要素および第４の共振器要素が、それぞれ実質的に共振器要素と同一であれば、有利である。
【００３３】
この実施の態様では、第２の抵抗は、第２の共振器要素を含み、第３の抵抗は、第３の共振器要素を含み、第４の抵抗は、第４の共振器要素を含み、共振器要素、第２の共振器要素、第３の共振器要素および第４の共振器要素は、実質的に同一である。
【００３４】
変換器の出力信号は、４つの抵抗のいずれにも、たとえば温度変動によって引き起こされる抵抗値のドリフトを被る恐れがある。４つの抵抗が、すべて実質的に同一の共振器要素を含むとき、各抵抗のこの部分が、変動によって同じように変化させられ、したがって出力信号の変動は、比較的小さい。好ましいのは、４つの抵抗が、それぞれ実質的に同一の共振器要素を含むことである。というのは、それらは、実質的に同じように変動する実質的に同一の抵抗値を有するからである。したがって、信号の差が、上記に述べた変動と無関係になる。
【００３５】
実施の一態様では、共振器要素は、第１のコンタクト領域と第２の共振器要素との間に位置付けされ、第３の共振器要素は、第２のコンタクト領域と第４の共振器要素との間に位置付けされ、第２の導電性アクチュエータは、弾性的に第３の共振器要素を変形するために存在する。第２のアクチュエータは、第３の共振器要素を基準にした第２の電気作動電位差を受け取ることができる。それによって、第２のアクチュエータは、上記で述べたように共振器要素とアクチュエータとの間の結合と同様に、容量的に第３のアクチュエータと結合することができる。
【００３６】
この実施の態様では、第２の電気作動電位差および電気作動電位差が、共通のＡＣ成分を有するとき、出力信号は、増加する。したがって、共振器要素および第３の共振器要素の変形は、同相である。共振器要素の変形によって、測定領域の電位が変調され、一方第３の共振器要素の変形によって、基準領域の電位が変調される。共振器要素は、第１のコンタクト領域と第２の共振器要素との間に位置付けされ、第３の共振器要素は、第２のコンタクト領域と第４の共振器要素との間に位置付けされているので、測定領域の電位の変調および基準領域の電位の変調は、逆相になり、それによってより大きい出力信号がもたらされる。好ましくは、アクチュエータおよび第２のアクチュエータが、実質的に同一であり、同じ作動電位差が与えられることである。この場合、その出力信号は、２倍に増加する。
【００３７】
この実施の態様の変形態様では、第３の導電性アクチュエータが、弾性的に第２の共振器要素を変形するために存在し、第４の導電性アクチュエータが、弾性的に第４の共振器要素を変形するために存在する。第３のアクチュエータおよび第４のアクチュエータは、それぞれ第２の共振器要素を基準にした第３の電気作動電位差および第４の共振器要素を基準にした第４の電気作動電位差を受け取ることができる。
【００３８】
この実施の態様では、出力信号の振幅は、さらに大きくなる。好ましくは、アクチュエータ、第２のアクチュエータ、第３のアクチュエータおよび第４のアクチュエータが、実質的に互いに同一であることである。好ましくは、アクチュエータおよび第２のアクチュエータが、実質的に同じ作動電位差を与えられ、一方第３のアクチュエータおよび第４のアクチュエータが、その電気作動電位差と同一であるが、位相が９０°ずれた追加の作動電位差を与えられることである。この場合、出力信号は、さらに２倍増加する。この実施態様では、比較的高い周波数と比較的大きい出力信号を組み合わせたものが提供される。
【００３９】
この実施の態様には、動作中、共振器要素が加熱されることによって、温度変動が平均化されるという追加の利点がある。一般に、共振器要素が機械的に変形するので、共振器要素は、動作中加熱される。これによって、共振器要素の抵抗値が変化し、出力信号が制御されずに変化することになる恐れがある。この実施の態様では、４つの共振器要素がすべて同じように変形するので、この加熱による影響が打ち消され、出力信号の制御されない変化は、減少する。
【００４０】
実施の一態様では、正帰還ループが、変換器に設けられる。次いで、動作時、電気出力信号が、共振器要素の固有周波数にロックされる。この変換器は、共振器要素の固有周波数の電気信号を生成することができる発振器デバイスとして使用することができる。変換器のこの実施の態様は、水晶振動子などのバルク音響波（ＢＡＷ）発生器、または表面音響波（ＳＡＷ）発生器の置き換えに適している。発振器として使用される本発明による変換器には、既知の発振器より非常に小さく、集積回路中に集積することができると言う利点がある。デバイスのサイズが小さいことが重要な用途、たとえば携帯電話および腕時計用の用途、あるいは発振器が、たとえばテレビまたはラジオ中の集積回路中に集積されることになる用途のすべてに殊に適している。
【００４１】
他の実施の態様では、共振器要素は、第１の共振器要素と、結合要素によって機械的に第１の共振器要素に結合される第２の共振器要素とを含む。アクチュエータは、作動電位差を受け取り、弾性的に第１の共振器要素を変形することができる。機械的に結合されているので、動作時、第２の共振器要素も弾性的に変形させられる。第２の共振器要素は、出力信号を生成することができる回路の一部分である。出力信号は、第２の共振器要素の長さｌの変化分ｄｌの関数である。第２の共振器要素は、第２の共振器要素の長さｌの変化分ｄｌの関数であるオーミック抵抗値Ｒを有する抵抗を構成する。出力信号は、抵抗値Ｒの関数である。
【００４２】
第１の共振器要素および第２の共振器要素は、結合要素によって結合されているので、この変換器は、２つの極を有する共振モードを有し、共振がより広くなる。いくつかの共振器要素を直列に結合し、最後の共振器要素の弾性変形を検出することによって、かなり広い共振を得ることができる。その変換器は、帯域通過フィルタに適する。
【００４３】
クロック信号を用いて動作する信号プロセッサを含む電子装置中で、本発明による変換器を使用するのは、有利である。この変換器は、クロック信号を供給するのに適し、そのため、クロック信号を供給するためのＢＡＷ発生器およびＳＡＷ発生器など既存のデバイスを置き換えることが可能になり、それによって発振器のサイズを縮小して集積回路中に発振器を集積することが可能になる。そのような電子装置には、たとえば携帯電話、無線電話、携帯電話の基地局、たとえばテレビ信号またはラジオ信号を含む電磁信号を受信するための受信機、およびたとえばテレビまたはモニタなどのブラウン管を含む表示装置があり得る。これらの電子装置は、すべてクロック周波数によって動作する信号プロセッサを含む。
【００４４】
本発明による変換器のこれらおよび他の態様について、図面を参照してさらに説明し述べる。
【００４５】
これらの図面は、尺度に合わせて描かれていない。一般に、同一構成要素は、同一参照番号によって示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１に示す電気機械式変換器１は、シリコン・ウェハである基板１０を含む。代替的に、基板１０は、ガリウム砒素のウェハでよく、または他のどんな半導体、金属または誘電性の材料を含むことができる。１０ＭＨｚより高い周波数で動作するように設計された変換器１の場合、たとえばガラスなどの誘電体を含む基板１０を使用するのは、有利であり、これは、これによって、基板中で消散される電磁エネルギーの損失が減少されるからである。
【００４７】
変換器１は、長さがｌで縦方向に延びた導電性共振器要素２０をさらに含む。共振器要素２０は、固定要素２３および２４にそれぞれ接続された支持要素２１および２２によって、基板１０に取り付けられる。固定要素２３および２４は、図２Ｃに示すように、基板１０に添付される。共振器要素２０および支持要素２１および２２は、固定要素２３および２４を介した接続部を除き、基板１０から自由である。
【００４８】
この変換器は、たとえばマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）の分野においてよく知られた技法を使用して、製造することができる。簡単に言うと、まず、図２Ａに示すように、シリコン層１２をその上に堆積した酸化物層１１を基板１０に設ける。この図には示していないが、シリコン層１２を、たとえばリソグラフィによってパターン形成される感光性レジストで覆う。次に、パターン形成されたレジストを現像し、図１に示した共振器要素２０、支持要素２１および２２、固定要素２３および２４、ならびにアクチュエータ３０の、レジストで覆われた表面領域を生成し、一方、表面の残り部分にはレジストがない。次に、レジストが部分的に覆った表面にエッチングを施し、それによってレジストが覆っていないシリコン層１２の部分が、選択されて除去される。図２Ｂに、エッチングされた結果を示す。その後、前のエッチングによって露出された酸化物層１１が、第２のエッチング工程でエッチングされる。このエッチング工程は、酸化物層１１の露出された部分をすべて除去し、さらに露出された部分に隣接する酸化物をいくらか除去する。第２のエッチング工程の結果、図２Ｃのシリコン層１２の中央部分が、基板から自由になる。これらは、共振器要素２０を形成する。同じエッチング工程で、支持要素２１および２２の下の酸化物層１１も除去され、したがって共振器要素２０は、固定要素２３および２４によってだけで、基板１０に取り付けられる。
【００４９】
共振器要素２０には、２つの外側末端部が、縦方向にある。各外側末端部は、導電性アクチュエータ３０の電極とそれぞれ対面する。アクチュエータ３０は、弾性的に共振器要素２０を変形するために、共振器要素２０を基準にした作動電位差ＶＩＮを受け取ることができる。この作動電位差は、変換器１に加えられた入力信号の関数である。この入力信号に加えて、作動電位差は、さらに、たとえばＤＣ成分を含むことがある。この弾性変形は、図１に示すように、長さｌの変化分である量ｄｌを含む。
【００５０】
共振器要素２０は、共振器要素２０中に電流を流すことができる回路の一部分である。共振器要素２０は、補助抵抗２７、固定要素２４および支持要素２２を介して、ＤＣ電圧源ＶＤＣの正極または負極に電気的に接続される。さらに、共振器要素２０は、支持要素２１および固定要素２３を介して、グラウンドに接続される。したがって、共振器要素２０は、電流Ｉを流すことができる。共振器要素２０は、共振器要素２０が電流Ｉを流したとき、電圧低下Ｖを引き起こすオーミック抵抗値Ｒを有する抵抗を構成する。
【００５１】
共振器要素２０は空間を有する中央部分１９を含むので、共振器要素２０は、長さｌの変化分ｄｌの関数であるオーミック抵抗値Ｒを有する抵抗を構成する。共振器要素２０は、２つの互いに平行なビームを含み、各ビームは、それぞれ支持要素２１および２２に添付される。この２つのビームは、２つの外側末端部で要素２０５によって互いに接続される。中央部分１９は、上記に述べたリソグラフィ工程およびエッチング工程中に生成される。それによって、電流が、まっすぐ支持要素２２から支持要素２１に流れないようにされる。この電流は、共振器要素２０が形成する導電性経路をたどらなくてはならない。この導電性経路は、縦方向に延びる。
【００５２】
回路は、長さｌの変化分ｄｌの関数であり、抵抗値Ｒの関数である出力信号を生成することができる。この目的のため、回路は、電気的に回路に接続された測定ポイント２８を含む。この測定ポイント２８は、補助抵抗２７と固定要素２４との間に位置し、動作時、測定ポイント２８とグラウンドに接続された基準ポイント２９との間の電位差ＶＯＵＴである電気出力信号を生成する。
【００５３】
代替の実施形態では、この図に示していないが、補助抵抗２７は、共振器要素２０と同一である。この補助抵抗２７は、共振器要素２０と同じように、固定要素および支持要素によって、基板１０に取り付けられる。補助抵抗２７は、アクチェータ３０と類似のアクチュエータによって、作動電位差を与えられる。このアクチュエータによって供給される補助抵抗２７の、共振器要素を基準としたこの作動電位差は、アクチュエータ３０によって供給される、共振器要素２０を基準としたその作動電位差と実質的に同一であるが、位相が１８０°だけずれている。この実施形態では、補助抵抗２７と固定要素２４との間に位置した測定ポイント２８は、２倍増加した出力信号を供給する。
【００５４】
他の代替の実施形態では、この図に示していないが、補助抵抗２７は、電圧源と固定要素２４との間ではなく、そのかわり固定要素２３とグラウンドとの間に位置する。この場合、測定ポイント２８は、補助抵抗２７と固定要素２３との間に位置する。
【００５５】
他の実施形態では、やはりこの図に示していないが、ＤＣ電圧源ＶＤＣおよび補助抵抗２７が、削除される。固定要素２４が、電流源の正極に接続され、固定要素２３が、電流源の負極に接続される。測定ポイント２８は、電流源の正極と固定要素２４との間に位置し、基準ポイント２９は、固定要素２３と電流源の負極との間に位置する。これらの実施形態では、当業者が理解するように、出力信号は、やはり長さｌの変化分ｄｌの関数である。
【００５６】
共振器要素２０は、縦方向に第１の長さを有する第１の部分２０１と、縦方向に第２の長さを有する第２の部分２０２とから構成される。図１に示す実施形態では、第１の長さは、第２の長さに等しく、長さｌの１／２だけになる。他の実施形態では、この図に示していないが、第１の長さは、第２の長さとは異なる。第１の長さは、たとえば、長さｌの１／４であってもよい。他の実施形態では、この図にやはり示していないが、第２の部分２０２が削除される。弾性変形は、第１の弾性力Ｆ１が対抗する第１の長さの変化と、第２の弾性力Ｆ２が対抗する第２の長さの変化とを含む。アクチェータ３０は、２つの実質的に同一の電極を含み、各電極が、共振器要素２０の外側末端部から実質的に同じギャップだけ隔置されるので、第１の弾性力Ｆ１および第２の弾性力Ｆ２は、共振器要素２０の中央部に位置する無変形部分２０３において、実質的に互いに打ち消し合うからである。共振器要素２０は、無変形部分２０３中に配置された支持領域２０４中の支持要素２１および２２によって、基板１０に取り付けられる。このようにして、機械的エネルギーの流れが制限され、Ｑファクタが比較的高く、それによって信号が比較的大きくなる。
【００５７】
支持領域２０４は、第１の共振器コンタクト２５０と、共振器要素２０中に含まれる導電性経路によって、電気的に第１の共振器コンタクト２５０に接続された第２の共振器コンタクト２６０とを有する。この導電性経路は、無変形部分２０３の外側で要素２０５の内にポイントＰを有する。共振器要素２０は、縦方向に外側末端部を有し、このポイントＰは、外側末端部にある。
【００５８】
図１に示す共振器要素２０は、導電性経路を構成する、第１の導電率を有する第１の材料と、第１の導電率より小さい第２の導電率を有する第２の材料とを含む。この実施形態では、第１の材料は、シリコンであり、第２の材料は、空気である誘電性材料を含む。このシリコンは、結晶方向が［１１０］、［１１１］または［１００］である結晶シリコンを含むことができる。
【００５９】
代替的に、変換器１は、第２の材料が、１Ｐａより低い圧力の低圧気体を含むように密閉することができ、それによって中央部分１９が、普通なら不要な電気的短絡をもたらす恐れがある、どんな汚染からも実質的に免れるという利点が得られる。以下で述べる他の実施形態では、第２の材料は、固体である誘電体を含む。中央部分１９があるので、ポイントＰとは関係しない第１の共振器コンタクト２５０から第２の共振器コンタクト２６０までの各経路は、第２の材料を含む。
【００６０】
長さが、ｌ＝３６０μｍ、幅が、ｂ＝８μｍ、図１に示す厚さｔが、ｔ＝２．６７μｍ、および高さが、ｈ＝１０μｍである共振器要素２０の場合、ビームの固有周波数は、約１２ＭＨｚである。入力信号によって正規化された出力信号、すなわち図３に示す本発明による変換器１の透過率は、やはり図３に示す既知の変換器の透過率より１００倍を超えるだけ大きい。両方の透過率は、ギャップが、ｇ＝１μｍであり、作動電位のＤＣ成分が１００Ｖである変換器に適用される。
【００６１】
図４に示す変換器１の実施形態では、共振器要素２０ａが、図１の共振器要素２０と同一であり、ホイートストン・タイプの電気回路中に含まれる。このホイートストン・タイプの電気回路は、第１のコンタクト領域２５と、第２のコンタクト領域２６とを含む。第１のコンタクト領域２５は、第１の接続部および第１の接続部と平行に配置された第２の接続部によって、電気的に第２のコンタクト領域２６に接続される。
【００６２】
第１の接続部は、第２の共振器要素２０ｂから構成された第２の抵抗に直列に接続された、支持要素２１ａおよび２２ａと、共振器要素２０ａとを含む。第２の接続部は、第４の共振器要素２０ｄから構成された第４の抵抗に直列に接続された第３の共振器要素２０ｃから構成された第３の抵抗を含む。
【００６３】
共振器要素２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄは、固定要素２７ａおよび２７ｂ、ならびにそれぞれの支持要素２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄ、およびそれぞれの支持要素２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄによって、基板１０に取り付けられる。
【００６４】
共振器要素２０ａおよび第２の共振器要素２０ｂは、支持要素２１ａおよび２１ｂ、ならびに固定要素２７ａによって形成される第１の電気コネクタによって、接続される。第１の電気コネクタは、測定ポイント２８を含む。第３の共振器要素２０ｃおよび第４の共振器要素２０ｄは、支持要素２１ｃおよび２２ｄ、ならびに固定要素２７ｂによって形成される第２の電気コネクタによって、接続される。第２の電気コネクタは、基準ポイント２９を含む。第２の共振器要素２０ｂ、第３の共振器要素２０ｃおよび第４の共振器要素２０ｄは、それぞれ実質的に共振器要素２０ａと同一である。理想的には、支持要素２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄは、実質的に同一であり、支持要素２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄも、実質的に同一であることである。
【００６５】
共振器要素２０ａは、第１のコンタクト領域２５と第２の共振器要素２０ｂとの間に位置する。第３の共振器要素２０ｃは、第２のコンタクト領域２６と第４の共振器要素２０ｄとの間に位置する。第２の導電性アクチュエータ３０ｃは、実質的にアクチュエータ３０ａに同一であり、弾性的に第３の共振器要素２０ｃを変形するために存在する。アクチュエータ３０ａおよび３０ｃは、それぞれ弾性的に共振器要素２０ａおよび２０ｃを変形するために、共振器要素２０ａおよび２０ｃを基準にした、実質的に同じ作動電位差を受け取ることができる。
【００６６】
変換器１は、弾性的に第３の共振器要素２０ｂを変形するために、第２の導電性アクチュエータ３０ｂをさらに含み、弾性的に第４の共振器要素２０ｄを変形するために、第４の導電性アクチュエータ３０ｄをさらに含む。第３のアクチュエータ３０ｂとアクチュエータ３０ａとの間は、ならびに第４のアクチュエータ３０ｄと第３のアクチュエータ３０ｃとの間は、共振器要素２０ａの固有周波数に実質的に同一である周波数のＡＣ信号に約９０°の遅れを生じさせるように設計されたコネクタ３１によって、互いに接続される。
【００６７】
他の実施形態では、この図に示していないが、第３のアクチュエータ３０ｂおよび第４のアクチュエータ３０ｄが、削除される。他の実施形態では、やはりこの図に示していないが、第２のアクチュエータ３０ｃも、削除される。後者の実施形態の変形形態では、共振器要素２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄは、オーミック抵抗によって置き換えられ、各抵抗は、実質的に共振器要素２０ａのオーミック抵抗値Ｒと同一である抵抗値を有することが好ましい。
【００６８】
図５Ａおよび５Ｂに示す他の実施形態では、共振器要素２０が、支持要素２１および２２によって基板１０の主表面に垂直な方向で、基板１０に取り付けられる。これらの実施形態では、共振器要素２０の中央部分１９が、たとえばシリコン酸化物またはシリコン窒化物などの誘電体で充填される。μｍ以下程度の寸法の比較的小さい中央部分１９の場合、エッチング剤の残渣がその後に残ること、またはエッチング剤を除去したとき、共振器要素２０を形成する２つの平行なビーム間で接触が生じること、そのどちらも起こさせないように、エッチングによって空間１９を生成することは、しばしば困難である。以下に述べる製造プロセス中、中央部分１９を誘電体で充填しておくことによって、これらの困難さを避けることができる。
【００６９】
図５Ａに示す実施形態では、共振器要素２０は、半径ｒの円形であり、環状ギャップｇを構成し、アクチェータ３０によって半径方向が囲繞される。アクチェータ３０は、弾性的に共振器要素２０を半径方向に、すなわち輪郭モード（contour mode）で変形するために、共振器要素２０を基準にした電気作動電位差を受け取ることができる。このタイプの共振器要素２０は、縦方向に長さｌで延びており、縦方向は、どの半径方向でよく、この方向の長さｌは、半径ｒと同一であることにも留意されたい。この弾性変形は、長さの変化分ｄｌを含み、その変化分は、半径の変化分ｄｒと同一である。その共振器要素は、比較的高周波数、たとえば１０ＭＨｚを超える、または１５０ＭＨｚさえ超える高周波数に殊に適する。共振器要素は、７０００またはそれよりさらに大きい値を超えることがある比較的高いＱファクタを有する。
【００７０】
共振器要素２０は、外側末端部が、環状要素２０５によって互いに電気的に接続された円形の互いに平行なプレート１８ａおよび１８ｂから構成される。円形要素１８ａおよび１８ｂ、ならびに環状要素２０５によって密封されるのは、共振器要素２０の中央部分１９を構成する円形誘電性領域である。上側円形プレート１８ａおよび下側円形プレート１８ｂは、支持要素２１および２２によって、それぞれ電気的に導電体１７ａおよび１７ｂに接続される。このようにして、共振器要素２０は、長さｌ＋ｄｌに対応する実際の半径ｒ＋ｄｒの関数である抵抗値Ｒを有するオーミック抵抗を構成する。
【００７１】
図５Ｂに示す代替の実施形態では、共振器要素２０が、放射状である。共振器要素２０は、縦方向にある外側末端部が、長方形要素２０５ａによって接続された長方形の互いに平行なプレート１８ｃおよび１８ｄから構成される。長方形プレート１８ｃおよび１８ｄの部分は、長方形要素２０５ａから自由であり、シリコン窒化物を含む中央部分１９によって隔てられている。図５Ａに示す実施形態とは異なり、中央部分１９は、この場合完全には密封されない。図５Ａに示す実施形態と同様に、変換器１は、共振器要素２０と接触し、抵抗を構成するための、導電体１７ａおよび１７ｂ、ならびに支持要素２１および２２をさらに含む。変換器１は、図１に示すアクチェータと類似のアクチェータ３０をさらに含む。
【００７２】
図５Ａおよび５Ｂに示す変換器１は、以下に示す方法によって製造することができる。図６Ａから６Ｈに、その製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った変換器１を示す。最初に、たとえばシリコン窒化物を含むことができる誘電層１１によって、基板１０を被覆する。誘電層１１の上に、たとえば多結晶シリコンの層を堆積し、リソグラフィおよびエッチングによってパターン形成することによって、導電体１７ｂを形成する。図６Ａに、これらの工程による結果を示す。
【００７３】
その後、たとえば二酸化ケイ素の追加の誘電層１０２を堆積し、図６Ｂに示す開口部１０３ａをその層中に生成して導電体１７ｂの一部分を露出する。次に、多結晶シリコンの被膜１０４を堆積して誘電層１０２を覆い、それによって開口部１０３ａを充填し、支持要素２１を生成する。被膜１０４の上に、追加の誘電層を堆積し、図６Ｃに示す中央部分１９を、たとえばリソグラフィおよびエッチングを使用して形成する。この構造の上に、図６Ｄに示す多結晶シリコンの追加の被膜１０６を堆積する。
【００７４】
次の工程では、共振器要素２０およびアクチェータ３０とは無関係な領域中において、層１０４および１０６、ならびに中央部分１９から多結晶シリコンをすべてエッチングして除去することによって、共振器要素２０およびアクチェータ３０を形成し、それによって図６Ｅに示すギャップｇが規定される。この構造の上に、二酸化ケイ素を含む次の誘電層１０７を堆積し、図６Ｆに示す開口部１０３ｂをその層中に形成し、共振器要素２０の一部である層１０６の一部分を露出する。次に、たとえばアルミニウム、タングステン、銅または多結晶シリコンの導電性被膜を堆積して誘電層１０４を被覆し、それによって開口部１０３ｂを充填し、支持要素２２を生成する。次に、この金属から図６Ｇに示す被膜導電体１７ａを、リソグラフィおよびエッチングによって形成する。最後に、大部分の誘電層１０２および１０７をエッチングして除去し、図５Ａおよび５Ｂに示す変換器１をそれぞれ製作する。中央部分１９が誘電性材料で充填された図５Ｂに示す変換器１を製造するとき、この誘電性材料が、誘電層１０２および１０７の誘電性材料とは異なり、後者の層が、中央部分１９の誘電性材料に対して選択的にエッチングできることが不可欠である。その理由のため、中央部分１９がシリコン窒化物から生成され、一方層１０２および１０７は、二酸化ケイ素を含む。
【００７５】
図７に概略的に示す変換器１は、本発明による変換器の測定ポイント２８に電気的に接続された入力端子４１を有する、増幅器４０を含む。この増幅器４０は、測定ポイント２９から供給された電気信号のＡＣ成分を増幅し、増幅した信号をアクチェータ３０に供給することができる。増幅器４０には、増幅した信号がアクチェータ３０において共振器要素２０の変形と同相になるように、増幅した信号の位相をシフトできる移相器が設けられる。したがってこの実施形態では、変換器１には、正帰還ループが設けられる。したがって動作時、電気出力信号が、共振器要素２０の固有周波数にロックされる。この変換器１は、共振器要素２０の固有周波数を有する電気信号を生成することができる、発振器デバイスとして使用することができる。
【００７６】
図７に示す変換器１は、共振器要素２０の固有周波数に等しい所定の周波数を有する電気信号を供給するために、使用することができる。代替的に、図１または図５Ａまたは図５Ｂに示す変換器１は、測定ポイント２８に接続された帰還回路を介して周波数が調節される調節可能な周波数を有する信号ＶＩＮを発生することができる電圧源から、アクチェータ３０に作動電位差を供給する実施形態で、使用することができる。
【００７７】
図８に概略的に示す変換器１は、第１の共振器要素２０ｅおよび第２の共振器要素２０ｆを含む。共振器要素２０ｅおよび２０ｆは、それぞれ実質的に互いに同一であり、図１に示す共振器要素２０と同じ方法で基板１０に取り付けられる。第１の共振器要素２０ｅおよび第２の共振器要素２０ｆは、これら２つの要素に取り付けられ、基板から自由な結合要素１６によって、互いに機械的に結合される。アクチェータ３０は、第１の共振器要素２０ｅの弾性変形を生じさせることができるように配置される。第１の共振器要素２０ｅが、アクチェータ３０によって共振状態にさせられたとき、結合要素１６によって結合されているので、第２の共振器要素２０ｆの共振運動が引き起こされる。この第２の共振器要素２０ｆの共振運動は、上記で述べた抵抗性検出方式を使用して、検出することができる。この目的のため、第２の共振器要素２０ｅは、出力信号を供給することができる図８に示す回路の一部分にする。出力信号は、第２の共振器要素２０ｆの長さｌ’の変化分ｄｌ’の関数である。第２の共振器要素２０ｆは、図１に示す変換器と同様に、第２の共振器要素２０ｆの長さｌ’の変化分ｄｌ’の関数である、オーミック抵抗値Ｒ’を有する抵抗を構成する。この出力信号は、抵抗値Ｒ’の関数である。第１の共振器要素２０ｅおよび第２の共振器要素２０ｆが、結合要素１６によって結合されているので、変換器１は、共振状態が、比較的急勾配の縁部を有してより広い。いくつかの共振器要素２０を直列に結合し、最後の共振器要素の弾性変形を検出することによって、かなり広い共振状態を得ることができる。その変換器は、フィルタに適している。その変換器に、作動電位差として電気入力信号ＶＩＮを供給したとき、変換器は、それら入力信号が変換器１の共振範囲にある周波数を有している場合だけ、電気出力信号を生成し、測定ポイント２８で検出可能になる。電気出力信号を生成するために、変換器１は、図１に示す変換器１と同様な補助抵抗２７を含む。
【００７８】
図９に示す電子装置５０は、クロック信号によって動作する信号プロセッサ５１を含む。クロック信号は、図１に示す変換器１から供給される。
【００７９】
要約すると、変換器１は、長さｌで縦方向に延びる導電性共振器要素２０を含む。共振器要素２０は、弾性変形が長さの変化分ｄｌを含むように、導電性アクチェータ３０によって弾性的に変形することができる。共振器要素２０は、電気的に第１のコンタクト領域２５および第２のコンタクト領域２６に接続され、それによって回路が構成される。この回路では、共振器要素２０は、長さｌ＋ｄｌの関数であるオーミック抵抗値Ｒを有する、抵抗を構成する。変換器１は、抵抗値Ｒの関数である電気信号を供給するための回路に電気的に接続された、測定ポイント２８をさらに含む。
【００８０】
上記に言及した実施形態は、本発明を限定するものでなく例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲を逸脱せずに、多数の代替の実施形態を設計することができるようになることに留意されたい。請求項では、丸括弧間に記載されたすべての引用符号は、請求項を限定すると解釈しないものとする。動詞「備える」とその「活用形」は、請求項中に列挙された要素またはステップに含まれない、他の要素またはステップの存在を排除するものではない。要素に先行する語「不定冠詞（ａまたはａｎ）」は、その要素が複数である場合を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】変換器の実施形態の平面図である。
【図２Ａ】製造プロセスの様々な段階における図１のＩＩ−ＩＩに沿った、変換器の断面図である。
【図２Ｂ】製造プロセスの様々な段階における図１のＩＩ−ＩＩに沿った、変換器の断面図である。
【図２Ｃ】製造プロセスの様々な段階における図１のＩＩ−ＩＩに沿った、変換器の断面図である。
【図３】本発明による変換器および既知の変換器の透過率をプロットした図である。
【図４】変換器の他の実施形態の平面図である。
【図５Ａ】変換器の他の実施形態の平面図である。
【図５Ｂ】変換器の他の実施形態の平面図である。
【図６Ａ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｂ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｃ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｄ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｅ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｆ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｇ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図６Ｈ】製造プロセスの様々な段階における図５Ａおよび５ＢのＶＩ−ＶＩに沿った、変換器の断面図である。
【図７】変換器の他の実施形態の概略図である。
【図８】変換器の他の実施形態の概略図である。
【図９】電子装置の概略図である。
【図１】
2006516836.tif 000003
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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