近来，采用MEMS技术制造的致动器正受到关注。这些致动器通过 静电力、热应力、电磁力、压电力等驱动，并弯曲和移动。已知一种致动 器采用压电膜来旋转附接到自由端的轴(例如参见JP-A 2003-181800 (KOKAI))。
另外，正在研究MEMS器件例如可变电容式电容器和使用致动器的 开关。可变电容式电容器和使用MEMS技术的开关具有例如这样的配置， 其中提供由基底上支柱支承其第一端的致动器、在致动器第二端提供用作 作用部分的可移动电极、在基底表面上提供与致动器第二端相对的固定电 极，其中通过致动器改变可移动电极和固定电极之间的距离。换言之，致 动器用作可移动梁。
特别在可变电容式电容器中，该可变电容式电容器包括以逆压电效应 或电致伸缩效应作为可移动梁驱动力的压电驱动致动器，可以明显而连续 地改变可移动电极和固定电极之间的间隔，因此可以使电容变化率较大。 而且，因为空气或气体可以用作可移动电极和固定电极之间的绝缘体，所 以可获得非常大的Q因子。这样，可变电容式电容器具有许多优点。
另外，通过使可移动电极经极薄介质膜与固定电极接触(电容式)、 或者使可移动电极与固定电极直接接触(接触式)，还可以将可变电容式 电容器结构用作开关。和半导体开关相比，这样的通过MEMS技术制造 的开关既有低接通电阻又有高断路状态绝缘特征，并且其受到了强烈关注。
但是压电驱动致动器被支承在空气中，并且具有包括置于上下电极之 间的压电膜的长细梁结构。因此存在一个很严重的问题，即压电膜材料中 的微小残余应力向上或向下弯曲该梁。所以难于调整在施加与设计一致的 电压之前和之后所获得的可变电容式电容器的电容值、并使开关驱动电压 为恒值。
例如，在连接到压电驱动致动器的作用部分中，逆压电效应造成的可 弯曲位移量D以下式表示。
D～E·d31·L2/t                (1)
这里，E是施加到压电膜的电场，d31是压电应变常数，L是致动器长 度，而t是其厚度。
另一方面，若以Sr表示残余应变，则由在形成膜时在压电膜中所产生 的残余应变导致的压电驱动致动器的弯曲Dw可近似为下式。
Dw～Sr·L2/t                   (2)
通过比较式(2)和式(1)可知，位移量D和翘曲Dw与压电驱动致 动器的长度L和厚度t的关系相似。位移量D和翘曲位移Dw与长度L的 平方成正比，而与厚度t成反比。例如，如果增加致动器的长度L或者减 小厚度t以使压电驱动致动器的驱动范围变宽，则翘曲位移的量Dw也因此 增加。因此，在使压电驱动范围D大于翘曲位移Dw方面，与致动器相关 的几何设计几乎没有作用。除了使残余应变Sr与逆压电效应所引起的压电 应变(E·d31)的绝对值相比较小外，没有别的办法。
为获得关于锆钛酸铅(PZT)的高质量膜，其已知为具有大逆压电效 应的压电膜，有必要在室温下形成膜然后在大约600℃进行退火。因为退 火会造成体积收缩，由PZT形成的压电膜的残余应变不可避免地增加。另 一方面，用作压电膜材料的氮化铝(ALN)和氧化锌(ZnO)可在室温附 近形成并且可以通过采用膜形成条件较精确地控制薄膜形成残余应变，其 在逆压电效应上比PZT小至少一位。
如果逆压电效应大的压电材料用作压电驱动致动器的压电膜以增加压 电应变，则会如上所述难于控制残余应变和不能控制翘曲。如果采用较易 控制压电膜中残余应变的压电材料，那么逆压电效应较小，并且和致动器 的翘曲位移相比该压电驱动范围也不会很大。
压电驱动致动器的工业应用存在这些问题。因为压电驱动致动器结构 中的大问题，即它的结构长且厚度小，压电驱动致动器主要由于微小残余 应力翘曲。因此，难于制造可变电容式电容器以获得恒定电容或者保持开 关驱动电压恒定。

考虑到这些情况而构造了本发明，并且其一个目标在于提供一种压电 驱动MEMS器件，其中限制由压电膜等的残余应变所引起的翘曲的影响， 并且可以高再现地和高精度地控制压电驱动的位移量。
根据本发明第一方面的压电驱动MEMS器件包括：基底；第一致动 器，其具有在至少一端固定到所述基底的第一固定端，并包括第一下电极、 在所述第一下电极上形成的第一压电膜、以及在所述第一压电膜上形成的 第一上电极，并且所述第一致动器可通过在所述第一下电极和第一上电极 上施加电压而工作；第二致动器，其具有在至少一端固定到所述基底的第 二固定端，并与所述第一致动器平行设置，所述第二致动器包括：第二下 电极，其成为与所述第一下电极相同的层；第二压电膜，其被形成在所述 第二下电极上以成为和所述第一压电膜相同的层；以及第二上电极，其被 形成在所述第二压电膜上以成为和所述第一上电极相同的层，并且所述第 二致动器可通过在所述第二下电极和第二上电极上施加电压而工作；以及 电路元件，其具有连接到所述第一致动器的第一作用部分和连接到所述第 二致动器的第二作用部分。
根据本发明第二方面的压电驱动MEMS器件包括：基底；第一致动 器，其具有在至少一端被固定在所述基底的第一固定端，并包括第一下电 极、在所述第一下电极上形成的第一压电膜、以及在所述第一压电膜上形 成的第一上电极，并且所述第一致动器可通过在所述第一下电极和所述第 一上电极上施加电压而工作；第二致动器，其具有在至少一端被固定在所 述基底的第二固定端，其与所述第一致动器平行设置，并且包括：第二下 电极，其成为和所述第一下电极相同的层；第二压电膜，其被形成在所述 第二下电极上以成为和所述第一压电膜相同的层；以及第二上电极，其被 形成在所述第二压电膜上以成为和所述第一上电极相同的层，并且所述第 二致动器可通过在所述第二下电极和所述第二上电极上施加电压而工作； 第三致动器，其具有在至少一端被固定在所述基底的第三固定端，且从所 述第二致动器跨过所述第一致动器并与第一致动器平行地设置，所述第三 致动器包括：第三下电极，其成为和所述第一下电极相同的层；第三压电 膜，其被形成在所述第三下电极上以成为和所述第一压电膜相同的层；以 及第三上电极，其被形成在所述第三压电膜上以成为和所述第一上电极相 同的层，并且所述第三致动器可通过在所述第三下电极和第三上电极上施 加电压而工作；以及电路元件，其具有连接到所述第一致动器的第一作用 部分、连接到所述第二致动器的第二作用部分、和连接到所述第三致动器 的第三作用部分。
根据本发明第三方面的压电驱动MEMS器件包括：基底；第一致动 器，其具有在至少一端被固定在所述基底的第一固定端，并包括：第一下 电极、在所述第一下电极上形成的第一下压电膜、在所述第一下压电膜上 形成的第一中间电极、在所述第一中间电极上形成的第一上压电膜、以及 在所述第一上压电膜上形成的第一上电极，并且所述第一致动器可通过在 所述第一中间电极与所述第一下电极和第一上电极中的至少一个上施加电 压而工作；第二致动器，其具有在至少一端被固定在所述基底的第二固定 端，其与所述第一致动器平行设置，并且包括：第二下电极，其成为和所 述第一下电极相同的层；第二下压电膜，其被形成在所述第二下电极上以 成为和所述第一下压电膜相同的层；第二中间电极，其被形成在所述第二 下压电膜上以成为和所述第一中间电极相同的层；第二上压电膜，其被形 成在所述第二中间电极上以成为和所述第一上压电膜相同的层；以及第二 上电极，其被形成在所述第二上压电膜上以成为和所述第一上电极相同的 层，并且所述第二致动器可通过在所述第二中间电极与所述第二下电极和 第二上电极中的至少一个上施加电压而工作；以及电路元件，其具有连接 到所述第一致动器的第一作用部分和连接到所述第二致动器的第二作用部 分。
根据本发明第四方面的压电驱动MEMS器件包括：基底；第一致动 器，其具有在至少一端被固定在所述基底的第一固定端，并包括：第一下 电极、在所述第一下电极上形成的第一下压电膜、在所述第一下压电膜上 形成的第一中间电极、在所述第一中间电极上形成的第一上压电膜、以及 在所述第一上压电膜上形成的第一上电极，并且所述第一致动器可通过在 第一中间电极与所述第一下电极和第一上电极中的至少一个上施加电压而 工作；第二致动器，其具有在至少一端被固定在所述基底的第二固定端， 其与所述第一致动器平行设置，并且包括：第二下电极，其成为和所述第 一下电极相同的层；第二下压电膜，其被形成在所述第二下电极上以成为 和所述第一下压电膜相同的层；第二中间电极，其被形成在所述第二下压 电膜上以成为和所述第一中间电极相同的层；第二上压电膜，其被形成在 所述第二中间电极上以成为和所述第一上压电膜相同的层；以及第二上电 极，其被形成在所述第二上压电膜上以成为和所述第一上电极相同的层， 并且所述第二致动器可通过在所述第二中间电极与所述第二下电极和第二 上电极中的至少一个上施加电压而工作；第三致动器，其具有在至少一端 被固定在所述基底的第三固定端，其从所述第二致动器跨过所述第一致动 器并与所述第一致动器平行地设置，并包括：第三下电极，其成为和所述 第一下电极相同的层；第三下压电膜，其被形成在所述第三下电极上以成 为和所述第一下压电膜相同的层；第三中间电极，其被形成在所述第三下 压电膜上以成为和所述第一中间电极相同的层；第三上压电膜，其被形成 在所述第三中间电极上以成为和所述第一上压电膜相同的层；以及第三上 电极，其被形成在所述第三上压电膜上以成为和所述第一上电极相同的层， 并且所述第三致动器可通过在所述第三中间电极以及所述第三下电极和第 三上电极中的至少一个上施加电压而工作；以及电路元件，其具有连接到 所述第一致动器的第一作用部分、连接到所述第二致动器的第二作用部分、 和连接到所述第三致动器的第三作用部分。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的压电驱动MEMS器件的透视图；
图2是示出通过观测根据第一实施例压电驱动MEMS器件的翘曲所 获得结果的视图；
图3是示意性示出压电驱动致动器翘曲的视图；
图4是示意性示出在相同条件下制造两个相邻致动器时所获得翘曲的 视图；
图5是示出根据第二实施例的压电驱动MEMS器件的透视图；
图6是示出根据第三实施例的压电驱动MEMS器件的透视图；
图7是示出根据第四实施例的压电驱动MEMS器件的透视图；
图8是示出根据第五实施例的压电驱动MEMS器件的透视图；
图9是示出根据第六实施例的压电驱动MEMS器件的透视图；
图10是根据第六实施例的压电驱动MEMS器件可变电容器部分的等 效电路图；
图11是示出根据第七实施例的移动通信设备中频带选择电路的电路 图；
图12A到12C是说明第七实施例中频率选择电路运行的波形图；
图13A是根据第八实施例的可调滤波器的电路图，而图13B是示出可 调滤波器通带的视图；以及
图14A和14B是示出根据第九实施例的放大器匹配电路的视图。
具体实施例
首先，在描述本发明的实施例之前，将先在下面说明实现本发明的过 程。
本发明人反复考虑了压电驱动MEMS器件中的可移动范围以及由残 余应力不平衡引起并对操作有最大影响的翘曲位移的大小。基于思考结果， 本发明人想到克服翘曲的新观点。
作为待解决的问题，如已经详述压电驱动MEMS器件的翘曲量与致 动器长度的平方成正比。压电驱动MEMS器件11翘曲以三维地呈现如图 3所示在固定到基底1的端部11a周围的辐射面(radial face)50的形状。
因此，本发明人想到在相同条件下制造第一和第二压电驱动MEMS 器件11和21并如图4所示将其并排设置。通过采用这样的设置，致动器 11和21的翘曲量沿辐射面50几乎相同。而且通过提供分别距固定端11a 和21a相同距离的作用部分11b和21b，在作用部分11b和21b由翘曲引 起的位移量彼此相等并且抑制翘曲的影响。
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。在随后的附图说明中，以 相同或相似的附图标记表示相同或相似的部分。
(第一实施例)
图1中示出了根据本发明第一实施例的压电驱动MEMS器件。根据 该实施例的压电驱动MEMS器件包括第一致动器11和第二致动器21。第 一致动器的第一端是固定端，并且通过固定器18被固定到基底1上。第一 致动器11包括下电极13、压电膜14、中间电极15、压电膜16和上电极 17。第一致动器11是具有所谓双晶结构的压电驱动致动器。作用部分12 连到第一致动器11的第二部分。
第二致动器21以和第一致动器11相同的层叠结构在和第一致动器11 相同的制造条件或者与第一致动器11同时地形成。第二致动器的第一端是 固定端，并且通过固定器28固定到基底1上。第二致动器21包括下电极 23、压电膜24、中间电极25、压电膜26和上电极27。形成第二致动器21 中的下电极23、压电膜24、中间电极25、压电膜26和上电极27使其成 为分别和下电极13、压电膜14、中间电极15、压电膜16和上电极17相 同的层。
作用部分22连接到第二致动器21的第二部分。将第二致动器21的固 定端设置在经过第一致动器11固定端并且与第一致动器11延伸的方向垂 直的直线上。第一致动器11的固定端和连接作用部分12的位置之间的距 离基本上等于第二致动器21的固定端和连接作用部分22的位置之间的距 离。
即使垂直不对称的残余应变出现在第一致动器11和第二致动器21中 的压电膜或者电极中，因此第一致动器11和第二致动器21中的翘曲量基 本上相互相等。因此，能够抑制作用部分12和作用部分22之间的由翘曲 所引起的位移差。
图2示出了使用共焦激光显微镜观测第二致动器21中的翘曲所获得的 结果，第二致动器21以和第一致动器11相同的层叠结构和相同的制造条 件形成。图2的横坐标表示每个致动器的固定器和作用部分方向上任意一 点之间的距离，纵坐标表示该点的翘曲量。由图2可知，第一致动器11 的翘曲量基本上等于第二致动器的翘曲量。可以理解，连接到第一致动器 11的作用部分12与连接到第二致动器21的作用部分22之间由翘曲所引 起的位移差抑制为非常小的值。
如果在本实施例的作用部分12和22中提供电极或接触以形成电容器 结构或者接触结构，例如如将在后面描述的附图6和7所示，那么将能够 获得可变电容式电容器或者开关，其中可以高再现地和高精度地控制位移 量。
如上文所述，能够根据本实施例获得压电驱动MEMS器件，其中通 过抑制由翘曲所引起的位移差，而高再现地和高精度地控制压电驱动的位 移量，所述翘曲由压电膜等中的残余应变引起。
(第二实施例)
图5示出了根据本发明第二实施例的压电驱动MEMS器件。根据该 实施例的压电驱动MEMS器件具有下面的配置，其中第一实施例的作用 部分12由下电极13、压电膜14、中间电极15、压电膜16和上电极17以 和第一致动器11相同的方法形成，并且作用部分22由下电极23、压电膜 24、中间电极25、压电膜26和上电极27以和第二致动器21相同的方法 形成。
使用形成致动器的材料制造作用部分12和22具有下面优点，即容易 抑制由在作用部分中所造成的残余应变引起的作用部分和致动器之间的位 移，并可同时形成作用部分。
当然每个作用部分都可由所有包括在致动器中的压电膜、上电极和下 电极形成，或者每个作用部分可由这些部件的一部分形成。
当然作用部分12可由形成第二致动器21的所有材料或者其一部分形 成，而且作用部分22可由形成第一致动器11的所有材料或者其一部分形 成。
还在本实施例中，能够以和第一实施例相同的方法获得压电驱动 MEMS器件，其中可以通过抑制翘曲所引起的位移差而高再现地和高精度 地控制压电驱动的位移量，所述翘曲由残余应变引起。
(第三实施例)
图6示出了根据本发明第三实施例的压电驱动MEMS器件。根据该 实施例的压电驱动MEMS器件具有下面的配置，其中第一实施例中的作 用部分12和作用部分22形成平行板电容器以构造可变电容器。
作用部分12由被包括在第一致动器11中的下电极13和压电膜14形 成。作用部分22包括主体部分22a、和连接到主体部分22a并在基本上垂 直于第二致动器21的延伸方向的方向上延伸的延伸部分22b。和第二致动 器21相同，主体部分22a包括下电极23、压电膜24、中间电极25、压电 膜26和上电极27。延伸部分22b被包括在第二致动器21中的中间电极25、 压电膜26和上电极27。形成延伸部分22b的端部22b1以从上方看覆盖至 少一部分作用部分12，并且在作用部分12和端部22b1之间存在间隙2。 因此，形成端部22b1以使其与延伸部分22b的除了端部22b1的部分相比 升起并离开基底1。这样，通过提供端部22b1和作用部分12之间的间隙2 形成平行板电容器。可以通过在作用部分12的压电膜14上沉积未示出的 牺牲层、随后形成作用部分22、并除去牺牲层，从而形成间隙2。
通过驱动第一致动器11和第二致动器21的一个或两个改变间隙2的 间隔。因此，改变平行板电容器的电容。所以可以使平行板电容器用作可 变电容器。通过形成这样的平行板电容器，可形成电容量较大的电容器。
如果在第一致动器的下电极13和中间电极15之间以及在上电极17 和中间电极15之间施加0V到3V范围内的电压，并且在第二致动器的中 间电极25和下电极23之间以及在中间电极25和上电极27之间施加0V 到3V范围内的电压，那么当所施加电压增加时，第一致动器11和基底1 相比向上移动而第二致动器21向下移动。最后，在施加3V的电压下，作 用部分11与作用部分22的端部22b1接触。即，作用部分12中的下电极 13经作用部分12中的压电膜14与作用部分22中端部22b1的中间电极25 接触。因此，由作用部分12和作用部分22b的端部22b1形成的平行板电 容器的电容从0.11pF较大地变化到5.33pF。
通过采用用于第一致动器11和第二致动器21的材料构造上述平行板 电容器。然而即使使用其它材料构造平行板电容器也没有问题。
通过采用和上述配置相似的配置，当平行板电容器的电容小时AC信 号的阻抗高，而当该电容大时该阻抗低。还能够通过利用这样的特征形成 用作AC信号开关的电容性开关。
现在将说明当采用根据该实施例的压电驱动MEMS器件时应当注意 什么。在每个第一致动器11和第二致动器21中，除了驱动致动器的驱动 信号外还会出现经过可变电容器的信号。因此，有必要通过使用一些方法 例如偏压T来分离经过可变电容器的信号。
(第四实施例)
图7示出了根据本发明第四实施例的压电驱动MEMS器件。根据该 实施例的压电驱动MEMS器件具有从图5所示的第二实施例获得的配置， 即通过在第一致动器11的侧部提供作用部分12以使作用部分12指向第二 致动器21，以及在第二致动器21的侧部提供作用部分22以使作用部分22 指向第一致动器11。从上方看每个作用部分12和作用部分22呈梳齿形状。 将作用部分12和作用部分22设置为使作用部分12的梳齿与作用部分22 的梳齿交替。因此在该实施例中作用部分12和作用部分22形成梳齿形状 的可变电容器。在每个作用部分的下电极和中间电极之间以及中间电极和 上电极之间产生电容器的电容。
该实施例中，通过使用和第一致动器11绝对相同的材料制造作用部分 12，并通过使用和第二致动器21绝对相同的材料制造作用部分22。
通过驱动第一致动器11和第二致动器21的一个或两个改变作用部分 12和作用部分22每一个中的下电极和中间电极之间的交叠量，以及中间 电极和上电极之间的交叠量。因此，改变了梳齿形状的电容器的电容。这 样能够使第一致动器11和第二致动器21用作可变电容器。不必通过形成 这样的梳齿电容器而构造形成与基底成直角的电极的电容器。因此与平行 板电容器相比，存在该构造非常便利的优点。
如果在第一致动器的下电极13和中间电极15之间以及在上电极17 和中间电极15之间施加0V到3V范围内的电压，并且在第二致动器的中 间电极25和下电极23之间以及在中间电极25和上电极27之间施加0V 到3V范围内的电压，那么当所施加电压增加时，第一致动器11和基底1 相比向上移动而第二致动器21向下移动。因此，由作用部分12和作用部 分22形成的梳齿电容器的电容从0.32pF变化到0.08pF。
使用与用于第一致动器11和第二致动器21绝对相同的材料构造上述 梳齿电容器。然而，即使使用仅仅和其一部分相同的材料构造梳齿电容器 也不会出现问题。即使通过采用除了形成第一致动器11和第二致动器21 的材料之外的材料构造梳齿电容器也根本不会有问题。
还可通过采用与上述配置相同的配置形成用作AC信号开关的电容开 关。
现在将说明当采用根据该实施例的压电驱动MEMS器件时应当注意 什么。在每个第一致动器11和第二致动器21中，除了用于驱动致动器的 驱动信号外还会出现经过可变电容器的信号。因此，有必要通过使用某些 方法例如偏压T来分离经过可变电容器的信号。
(第五实施例)
图8示出了根据本发明第五实施例的压电驱动MEMS器件。在根据 该实施例的压电驱动MEMS器件中，通过采用第一实施例中的作用部分 12和作用部分22形成电接触以形成开关。
作用部分12包括主体部分12a和连接到该主体部分12a的延伸部分 12b。在与第二致动器21相邻的第一致动器11的侧部沿着第一致动器11 提供主体部分12a。将主体部分12a在第一端经固定器18固定到基底1。 在主体部分12a的第二端提供延伸部分12b以向第二致动器21与主体部分 12a基本上垂直地延伸。主体部分12a具有和第一致动器11绝对相同的结 构。换言之，主体部分12a包括下电极13、压电膜14、中间电极15、压 电膜16和上电极17。延伸部分12b由下电极13形成。作用部分12通过 多个连接部分41连接到第一致动器11，这些连接部分与压电膜16的层相 同并由和压电膜16相同的材料形成。
作用部分22包括主体部分22a和连接到该主体部分22a的延伸部分 22b。在与第一致动器11相邻的第二致动器21的侧部沿着第二致动器21 提供主体部分22a。将主体部分22a在第一端经固定器28固定到基底1。 在主体部分22a第二端提供延伸部分22b以与主体部分22a基本上垂直地 向第一致动器11延伸。主体部分22a具有和第二致动器21绝对相同的配 置。换言之，主体部分22a包括下电极23、压电膜24、中间电极25、压 电膜26和上电极27。延伸部分22b由上电极27形成。作用部分22通过 多个连接部分43连接到第二致动器21，这些连接部分与压电膜26的层相 同并由和压电膜26相同的材料形成。
将作用部分12的延伸部分12b和作用部分22的延伸部分22b配置成 经间隙3部分地交叠。和第三实施例相同，通过在作用部分12的延伸部分 12b上沉积未示出的牺牲层、随后形成作用部分22的延伸部分22b、并除 去牺牲层，而形成间隙3。第一致动器11与作用部分12电绝缘，而第二 致动器21与作用部分22电绝缘。
形成由下电极13形成的延伸部分12b和由上电极27形成的延伸部分 22b以经间隙3相互交叠。该交叠部分形成电接触。如果间隙3的尺寸即 延伸部分12b和延伸部分22b之间的距离不是零，那么作用部分12的延 伸部分12b与作用部分22的延伸部分22b电绝缘，同时产生开关的断路 状态。如果驱动第一致动器11和第二致动器21中的一个或两个并且间隙 3的尺寸最终变为零，那么可实现作用部分12的延伸部分12b和作用部分 22的延伸部分22b之间的电导通，同时产生开关的导通。
可以通过构造这样的电接触使形成接触的电极面积较大。因此，减小 接触电阻是有利的。
如果在第一致动器的下电极13和中间电极15之间以及在上电极17 和中间电极15之间施加0V到5V范围内的电压，并且在第二致动器21的 中间电极25和下电极23之间以及在中间电极25和上电极27之间施加0V 到5V范围内的电压，那么当所施加电压增加时，第一致动器11与基底1 相比向上移动而第二致动器21向下移动。当所施加电压在0到3.3V范围 内时，第一作用部分12的下电极13和第二作用部分22的上电极27之间 的开关成为断路状态。当所施加电压在3.3V到5V范围内时，第一作用部 分12的下电极13和第二作用部分22的上电极27之间的开关成为导通状 态。在该实施例中，开关的驱动电压可保持为恒值。
尽管采用形成第一致动器11和第二致动器21的材料制造开关，但是 即使采用其它材料也不会有任何问题。
(第六实施例)
图9示出了根据本发明第六实施例的压电驱动MEMS器件。根据该 实施例的压电驱动MEMS器件具有从图6所示的第三实施例获得的结构， 即从第二致动器21跨过第一致动器11提供第三致动器31。换言之，根据 第三实施例的压电驱动MEMS器件是具有两个致动器11和21的可变电 容器，而在该实施例中三个致动器11、21和31形成可变电容器。
将第三致动器31在其第一端固定到基底1上的固定器38。作用部分 38连接到第三致动器31的第二端。第三致动器31包括下电极33、压电膜 34、中间电极35、压电膜36和上电极37。第三致动器31具有所谓的双晶 结构。第一到第三致动器11、21和31在相同的制造条件下或同时地形成 为具有相同的层叠结构。
和参考第二实施例说明的作用部分22相同，作用部分32包括主体部 分32a和连接到该主体部分32a并在基本垂直于第三致动器31延伸方向的 方向上延伸的延伸部分32b。和第三致动器31相同，主体部分32a包括 下电极33、压电膜34、中间电极35、压电膜36和上电极37。延伸部分 32b包括第三致动器31中包括的中间电极35、压电膜36和上电极37。形 成延伸部分32b的端部32b1以从上方看覆盖一部分作用部分12、并且在 端部32b1和作用部分12之间存在间隙2a。因此形成端部32b1以使其和延 伸部分32b的除了端部32b1的部分相比升起并离开基底1。这样，通过提 供在作用部分22的端部22b1和作用部分12之间的间隙2和提供作用部分 32的端部32b1和作用部分12之间的间隙2a形成平行板电容器。可以通过 和第三实施例所述相同的方法形成间隙2a。
通过驱动第一到第三致动器11、21和31的至少一个而改变间隙2或 2a的间隔。因此改变了平行板电容器的电容。和第三实施例相同，平行板 电容器用作可变电容器。然而关于经过这些平行板电容器的信号，该信号 经过例如由作用部分22和作用部分12形成的平行板电容器，然后再次经 过由作用部分12和作用部分32形成的平行板电容器。换言之图10中示出 了等效电路。在图10中，例如可变电容器100a是由作用部分22和作用部 分12形成的平行板电容器，而可变电容器100b是由作用部分12和作用部 分32形成的平行板电容器。线110a对应作用部分22中的中间电极25， 线110b对应作用部分32中的中间电极35，而线110c对应作用部分12中 的下电极13。
在只驱动第一致动器11以改变电容且在第二致动器21及第三致动器 31上不施加电压的情况下，只有经过电容器的信号通过致动器21和31。 这就产生一个优点，即不必采取将驱动致动器的驱动信号与经过可变电容 器的信号分离的手段。
和第五实施例相同，可通过仅形成下电极13的作用部分12、仅形成 上电极27作用部分22中的延伸部分22b、和仅形成上电极37作用部分32 中的延伸部分32b而将MEMS器件用作开关。
在图9所示实施例的压电驱动MEMS器件中，通过以0V到3V范围 内的电压驱动第一致动器11而将两个串联平行板电容器的复合电容从 0.04pF变为2.4pF。
本实施例中的压电驱动MEMS器件也可用作作为AC信号开关的电容 开关。
尽管采用用于形成第一致动器11和第二致动器12的材料制造平行板 电容器，但即使采用其它材料构造平行板电容器也不会有问题。
对于根据第一到第六实施例的压电驱动MEMS器件的操作，例如可 通过在上电极和下电极之间施加电压以及施加与第一致动器相反的电压或 者与第一致动器不同的电压，而改变致动器之间间隙。存在一种操作方法 其中只驱动第一致动器而不驱动第二致动器，或者另一种操作方法其中只 驱动第二致动器而不驱动第一致动器。
对于每个压电驱动致动器，不仅可以是夹在上下电极之间的均匀结构， 还可以是所谓的S模式压电驱动致动器，在该模式中上下电极的极性在致 动器中部转换。
对于每个压电驱动致动器，不仅可以采用在一端固定的所谓悬臂结构， 而且可以采用两端固定的所谓两端固定梁结构。
对于具有压电驱动机构的可移动致动器机构，可采用称为单晶结构或 者不对称双晶结构以及通过层叠压电膜和夹在上、下电极之间的支承膜所 获得的结构，或者采用称为双晶结构和通过堆叠夹在上、下电极之间的两 层压电膜而获得的结构。
对于在压电驱动部分使用的压电膜材料，纤锌矿晶体例如氮化铝 (AIN)或者氧化锌(ZnO)是稳定而理想的。还可以采用钙钛矿铁电材 料例如锆钛酸铅(PZT)或者钛酸钡(BTO)。
对于在压电驱动部分所使用的上电极和下电极的材料，考虑在制造薄 膜时的电阻率和简单性，期望采用低电阻金属，例如铝(Al)、金(Au)、 铂(Pt)、铜(Cu)、铱(Ir)、钨(W)、或钼(Mo)。
对于在作用部分中所使用的材料，期望使用和压电膜、上电极或下电 极相同的材料、或者在半导体工艺中通常采用的材料。
(第七实施例)
现在将参照附图11到附图12C说明根据本发明第七实施例的移动通 信设备。
因为移动通信设备处理多个频带，所以移动通信设备通常包括选择频 带的频率选择电路。图11是示出根据本实施例的移动通信设备中频带选择 电路的电路图。频带选择电路包括开关120、带通滤波器131、132和133、 控制电路140、和开关150。作为开关120和150，采用参照这些实施例描 述的压电驱动MEMS器件。如图12A所示出，带通滤波器131、132和133 通过中心频率分别为F1、F2和F3的频带中的频率。
开关120基于控制电路140所发出的命令选择带通滤波器131、132 和133中的一个，并向所选择的带通滤波器例如带通滤波器131发送如图 12B所示的输入信号Sin。于是，通过带通滤波器131的信号经基于控制电 路140发出的命令而激发的开关150输出。输出信号示出在图12C中。
(第八实施例)
图13A示出了根据本发明第八实施例的可调滤波器。根据该实施例的 可调滤波器包括通过以梯形连接电路160所获得的电路。每个电路160包 括谐振器161、与谐振器161并联的可变电容器162、与谐振器161串联的 可变电容器163。如图13B所示，可改变通带。电路160可改变谐振器161 的谐振频率和反谐振频率。作为可变电容器162和163，采用参照这些实 施例说明的压电驱动MEMS器件。
在该实施例中，以梯形连接电路160，其每个都包括谐振器161以及 与谐振器161分别并联连接和串联连接的可变电容器162和163。即使电 路160以点阵形式连接也可获得相似的效果。
(第九实施例)
图14A示出了根据本发明第九实施例的放大器匹配电路。
通常当将电路连接至放大器时，期望连接在放大器前段的电路的阻抗 与放大器的输入阻抗匹配、以及连接在放大器后段中的电路的阻抗与放大 器的输出阻抗匹配，以防止不匹配引起反射。当放大不同频率的信号时， 有必要实现相应频率的匹配。可通过改变包括在匹配电路中的电容器和电 感器的值即电容和电感而实现相应频率的匹配。
在该实施例中，参照实施例说明的压电驱动MEMS器件用作匹配电 路中包括的电容器。如图14A所示，根据该实施例的匹配电路包括可变电 容器171和172、可变电感器174、175和176、以及晶体管177和178。
可变电容器171的第一端连接到输入端“in”。可变电容器171的第 二端连接到晶体管178的栅极。可变电感器174的第一端连接到输入端 “in”。可变电感器174的第二端接地。可变电感器175的第一端连至电 源。可变电感器175的第二端连至晶体管177的源极并连至可变电容器172 的第一端。晶体管177和晶体管188串联。晶体管177和晶体管188的漏 极连接在一起。晶体管178的源极经可变电感器176接地。晶体管177的 栅极连至电源。可变电容器172的第二端部连至输出端“out”。
在该实施例中，每个可变电感器174、175和176具有这样的配置，其 中如图14B所示，可通过开关181和182切换多个串联的固定电感器180a、 180b和180c。每个可变电感器可具有其中由开关切换多个并联的固定电感 器的配置。
即使可由压电驱动致动器中包括的材料的残余应力翘曲压电驱动致动 器，也可抑制连接到压电驱动致动器的作用部分之间的位移差并使其保持 恒定。通过采用根据上文详细描述的压电驱动MEMS器件结构，可提供 具有控制机制的MEMS vari-caps和MEMS开关，该机制具有良好的可 再现性和稳定性。因此，本发明的工业价值非常高。
相关申请的交叉引用
本申请以2006年3月31日在日本提交的在先日本专利申请 2006-98556为基础并要求其优先权，其全部内容在此引用作为参考。