專利名稱：微機(jī)械振動(dòng)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載在無線裝置等中的電氣電路或傳輸線中的濾波器，特別涉及在高密度集成化、處理MHz～GHz頻帶信號(hào)的電路內(nèi)，通過利用微機(jī)械振動(dòng)而具有小型、陡峭選擇特性的微機(jī)械振動(dòng)濾波器。
背景技術(shù)：
圖1簡單地表示傳統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)濾波器的結(jié)構(gòu)(例如參照IEEEJournal of Solid-state Circuits，Vol.35，No.4，pp.512-526，April 2000)。此濾波器通過薄膜形成方法在硅基板上形成，它由輸入線路104及輸出線路105、對(duì)于各自的線路配置有1微米以下空隙的兩端固定梁型共振器101、102以及將這兩個(gè)梁耦合的耦合梁103構(gòu)成。從輸入線路104輸入的信號(hào)在電容上和共振器101耦合，使共振器101上產(chǎn)生靜電力。由于信號(hào)的頻率僅在與由共振器101、102、耦合梁103組成的彈性結(jié)構(gòu)體的共振頻率附近一致時(shí)，機(jī)械振動(dòng)才被激勵(lì)，因此這種機(jī)械振動(dòng)通過輸出線路105和共振器102之間的靜電電容變化被檢測出，從而能夠?qū)⒔?jīng)濾波的輸入信號(hào)作為輸出信號(hào)取出。
在矩形截面的雙支承梁的情況下，如果彈性模量為E、密度為ρ、厚度為t、長度為L，則共振頻率f由公式1決定〔公式1〕f=1.03tL2Eρ......(1)]]>如果材料為多晶硅，取E＝160GPa，ρ＝2.2×103kg/m3，尺寸L＝40μm，t＝1.5μm，則f＝8.2MHz，則能夠構(gòu)成約8MHZ頻帶的濾波器。與由電容器及線圈等無源電路構(gòu)成的濾波器相比，通過采用機(jī)械振動(dòng)，能夠獲得Q值高、陡峭的頻率選擇特性。
另外，從公式1可知在構(gòu)成高頻帶的濾波器中第一個(gè)方法是變更材料，增大E/ρ。但是，如果E增大，則使梁彎曲的力即使相同，梁的變位量也變小，難以探測到梁的變位量。如果將表示梁易彎曲的指標(biāo)取為在雙支承梁的梁表面上施加靜負(fù)荷時(shí)梁中心部的彎曲量d和梁的長度L之比d/L，則d/L可按以下公式2的比例關(guān)系表示。
〔公式2〕dL∝L3t3·1E......(2)]]>因此，為了保持d/L值而提高共振頻率，必須得到至少不能增大E而密度ρ小的材料，但作為與多晶硅有相同楊氏模量、密度低的材料，必須采用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics碳纖維增強(qiáng)塑料)等復(fù)合材料。在這種情況下，難以通過半導(dǎo)體工藝構(gòu)成微機(jī)械振動(dòng)濾波器。
不采用這種復(fù)合材料的第二種方法是在公式1中變更梁的尺寸而增大t·L-2。但是增大t和減小L，作為公式2中易彎曲度指標(biāo)的d/L減小，梁的彎曲變得難以檢測。
下面說明公式1及公式2中l(wèi)ogL和logt的關(guān)系。圖2是表示普通機(jī)械振動(dòng)濾波器的尺寸與高頻化關(guān)系的特性圖。圖2中斜率2的直線表示公式1中l(wèi)ogL和logt的關(guān)系，而斜率1的直線表示公式2中l(wèi)ogL和logt的關(guān)系。在圖2中如果以現(xiàn)尺寸A作為起點(diǎn)，選擇斜率2的直線以上范圍的L和t，則f增大，如果選擇斜率1的直線以下范圍的L和t，則d/L增大。所以圖中的陰影線部分就是能夠確保梁的彎曲量、同時(shí)能夠提高共振頻率的L和t范圍。另外，由圖2可知在機(jī)械振動(dòng)濾波器高頻化中L及t兩者尺寸的微小化是必要條件，以相同的比例使L及t小型化，即在斜率1的直線上使L和t減小，這是圖2的陰影線部分的充分條件。
總之，通過采用使機(jī)械振子尺寸小型化的微機(jī)械振子，雖然可使共振頻率高頻化，但是例如在圖1的機(jī)械振動(dòng)濾波器結(jié)構(gòu)中，輸入輸出線路彼此之間必然更相互接近，由于在輸出線路上與輸入線路的電磁場直接耦合，會(huì)產(chǎn)生不需要頻帶的信號(hào)泄漏而作為噪聲疊加的問題。另外，由于梁的振動(dòng)振幅變小，檢出的振動(dòng)信號(hào)也變得微弱，易于受到干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決這一傳統(tǒng)問題，提供一種小型、高品質(zhì)的微機(jī)械振動(dòng)濾波器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過使機(jī)械振子微小化以實(shí)現(xiàn)共振頻率的高頻化，并且將多個(gè)微小化的微機(jī)械振子排列成陣列狀，從而能夠防止微機(jī)械振動(dòng)的檢測信號(hào)的微弱化。另外，通過推測不經(jīng)濾波而直接泄漏到檢測電路中的輸入信號(hào)成分，消除該成分，能夠只把微機(jī)械振予的振動(dòng)產(chǎn)生的輸出信號(hào)成分抽出。
本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器中設(shè)有以陣列狀配置在電磁波導(dǎo)上或其附近電磁場中的梁狀或線圈狀的多個(gè)微機(jī)械振子，以及對(duì)于上述多個(gè)微機(jī)械振子受到與電磁場的相互作用而按照固有共振頻率振動(dòng)時(shí)的信號(hào)進(jìn)行檢測的檢測電路；通過使機(jī)械振子微小化而實(shí)現(xiàn)共振頻率的高頻化，且將多個(gè)微小化的微機(jī)械振子并列成陣列狀，從而能夠防止微機(jī)械振動(dòng)的檢測信號(hào)的微弱化。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子是導(dǎo)電體梁，通過與電磁波中電場的相互作用而振動(dòng)；從而可以使用導(dǎo)電體梁作為微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子是介電體梁，通過與電磁波中電場的相互作用而振動(dòng)；從而可以使用介電體梁作為微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子是磁性體梁，通過與電磁波中磁場的相互作用而振動(dòng)；從而可以使用磁性體梁作為微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子是導(dǎo)電體線圈，通過與上述導(dǎo)電體線圈產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而振動(dòng)；從而可以使用導(dǎo)電體線圈作為微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于將上述導(dǎo)電體線圈串聯(lián)而配置，使其連接部中上述導(dǎo)電體線圈內(nèi)部的磁通量泄漏；從而能夠通過電磁波在導(dǎo)電體線圈內(nèi)流過電流時(shí)，使導(dǎo)電體線圈振動(dòng)。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于對(duì)上述導(dǎo)電體線圈的振動(dòng)產(chǎn)生的阻抗變化進(jìn)行檢測，從而能夠通過阻抗變化檢測導(dǎo)電體線圈的振動(dòng)。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子是導(dǎo)電體，上述檢測電路是與上述微機(jī)械振子相向的電極，將上述微機(jī)械振子的振動(dòng)作為上述微機(jī)械振子和上述電極間的靜電電容的變化來獲?。粡亩C(jī)械振子的振動(dòng)能夠作為靜電電容的變化而檢出。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于在上述電極的表面上設(shè)有孔，上述微機(jī)械振子的一部分配置在上述孔中，而且配置在與上述孔的中心位置偏心的位置上；從而通過因偏心而最接近的電極和微機(jī)械振子之間的靜電力，能夠激勵(lì)微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述檢測電路在光學(xué)上對(duì)上述微機(jī)械振子的振動(dòng)進(jìn)行檢測，從而微機(jī)械振子的振動(dòng)能夠作為受光量的變化而檢出。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于包含多個(gè)上述檢測電路，將上述多個(gè)檢測電路的輸出信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算；從而能夠提高輸出信號(hào)的強(qiáng)度。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述檢測電路中設(shè)有取出可能振動(dòng)的微機(jī)械振子信號(hào)的第一部件，取出經(jīng)限制振動(dòng)的微機(jī)械振子信號(hào)的第二部件，以及取出上述第一部件的輸出信號(hào)和上述第二部件的輸出信號(hào)之差分的第三部件。依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過推測不經(jīng)濾波而直接泄漏在檢測電路中的輸入信號(hào)成分而消除此成分，能夠只將微機(jī)械振子的振動(dòng)所產(chǎn)生的輸出信號(hào)成分抽出。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于含有共振頻率不同的多個(gè)上述微機(jī)械振子，對(duì)上述檢測電路的輸出信號(hào)進(jìn)行選擇；從而通過選擇檢測電路的輸出信號(hào)，能夠選擇電磁波的頻率。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子的尺寸不同，從而其共振頻率不同，從而能夠容易獲得共振頻率不同的微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子的彈性模量不同，因此其共振頻率不同；從而能夠容易地獲得共振頻率不同的微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于上述微機(jī)械振子的應(yīng)力不同，因此其共振頻率不同；從而能夠容易地獲得共振頻率不同的微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的特征在于通過在上述波導(dǎo)中傳播的信號(hào)上施加直流偏置電壓，在微機(jī)械振子上產(chǎn)生一定的應(yīng)力；從而能夠容易地獲得共振頻率不同的微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的上述微機(jī)械振子是直徑1微米～幾十微米的碳線圈，能夠應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)制造微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的上述微機(jī)械振子是直徑1nm～幾十nm的極細(xì)硅絲，能夠應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)制造微機(jī)械振子。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的上述微機(jī)械振子的材料是直徑1nm～幾十nm的碳納米管，能夠應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)制造微機(jī)械振子。
總之，依據(jù)本發(fā)明，通過使機(jī)械振子微小化，能夠構(gòu)成對(duì)應(yīng)于MHz～GHz頻帶的具有小型、陡峭特性的濾波器。另外，通過以陣列狀排列機(jī)械振子，能夠抑制濾波器輸出信號(hào)強(qiáng)度的下降。
另外，通過限制一部分微機(jī)械振子的振動(dòng)，使輸入信號(hào)在電磁上與輸出信號(hào)直接干涉，能夠觀測所產(chǎn)生的噪聲成分，能夠?qū)⑦@種噪聲成分除去。從而能夠提供小型、高品質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)濾波器。
另外，微機(jī)械振子由導(dǎo)電體線圈構(gòu)成，通過導(dǎo)電體線圈產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而振動(dòng)，能夠?qū)?dǎo)電體線圈的振動(dòng)作為阻抗變化而檢測。另外，在微機(jī)械振子檢測中采用光，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測電路不直接受到來自輸入電磁波的電磁干涉的結(jié)構(gòu)。
總之，依據(jù)本發(fā)明，通過使機(jī)械振子微小化，能夠構(gòu)成具有對(duì)應(yīng)于MHz～GHz頻帶的小型、陡峭特性的濾波器，同時(shí)通過以陣列狀排列機(jī)械振子，能夠抑制濾波器輸出信號(hào)強(qiáng)度下降。另外，通過限制一部分微機(jī)械振子的振動(dòng)，使輸入信號(hào)在電磁上與輸出信號(hào)直接干涉，能夠觀測所產(chǎn)生的噪聲成分，由于能夠除去這種噪聲成分，從而能夠提供小型、高品質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)濾波器。另外，微機(jī)械振子由導(dǎo)電體線圈構(gòu)成，通過導(dǎo)電體線圈產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而振動(dòng)，能夠?qū)?dǎo)電體線圈的振動(dòng)作為阻抗變化而檢測。另外，在微機(jī)械振子檢測中采用光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)檢測電路不直接受到來自輸入電磁波的電磁干涉的結(jié)構(gòu)。


圖1是傳統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)濾波器的簡略透視圖。
圖2是表示普通機(jī)械振動(dòng)濾波器中尺寸與高頻化關(guān)系的特性圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中微機(jī)械振動(dòng)濾波器的簡略透視圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中濾波器部分的側(cè)剖面圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中濾波器部分的局部放大剖面圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中濾波器部的局部放大俯視圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例1中濾波器部構(gòu)成方法的示圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例2中微機(jī)械振動(dòng)濾波器的濾波器部的局部側(cè)剖面圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例2中濾波器部的局部俯視圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例3中微機(jī)械振動(dòng)濾波器的濾波器部分的局部俯視圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施例3中濾波器部的局部側(cè)面圖。
圖12是本發(fā)明實(shí)施例4中微機(jī)械振動(dòng)濾波器的濾波器部的局部側(cè)剖面圖。
實(shí)施例以下采用圖3～圖12說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的簡圖。波導(dǎo)為微帶線型，帶狀導(dǎo)體1及接地導(dǎo)體2間隔介電體基板3而設(shè)置，在帶狀導(dǎo)體1的一部分上構(gòu)成濾波器部4，信號(hào)源e連接在帶狀導(dǎo)體1和接地導(dǎo)體2之間。
圖4是濾波器部4的側(cè)剖面圖。在帶狀導(dǎo)體1上陣列狀林立著由多個(gè)導(dǎo)體組成的微圓柱型單支承微圓柱梁5。另外，如圖5的局部放大側(cè)剖面圖及圖6的局部放大俯視圖所示，在微圓柱梁5的前端周圍隔著空隙g1、g2設(shè)有檢測電極6。在本實(shí)施例1中檢測電極6是由貫通孔8包圍微圓柱梁5的平板，所有的微圓柱梁5的振動(dòng)共同地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過檢測電路7的比較器7a取出檢測信號(hào)。
如圖5及圖6所示，如果通過使貫通孔8的中心和微圓柱梁5的中心錯(cuò)開(g1＜g2)，在檢測電極6和微圓柱梁5之間產(chǎn)生電位差，則在兩者間隙小的一側(cè)，即在間隙g1縮小的方向上微細(xì)圓柱梁因靜電力而彎曲。所以在波導(dǎo)電位的頻率信號(hào)成分中，微細(xì)圓柱梁5固有的共振頻率附近的成分，作為微圓柱梁5和檢測電極6的距離變化而產(chǎn)生的兩者之間的靜電電容的變化而被轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，通過圖4的檢測電路7輸出。雖然每個(gè)微圓柱梁5的振動(dòng)產(chǎn)生的檢測信號(hào)較小，但通過檢測電極6取各個(gè)信號(hào)的總和，就能夠抑制輸出信號(hào)電平下降。
采用組合氧化硅薄膜的RIE加工、X線深蝕刻(deep lithography)技術(shù)和電鍍技術(shù)的LIGA工藝等方法，能夠使微圓柱梁5陣列化而構(gòu)成極微細(xì)的振動(dòng)梁。圖7表示一例構(gòu)成圖5結(jié)構(gòu)的方法。在圖7(a)中金屬微圓柱梁5采用LIGA工藝在帶狀導(dǎo)體1上形成。微圓柱梁5及采用LIGA工藝的光刻膠21的高度通過表面研磨可達(dá)到一致。接著使光刻膠21灰化，如同圖(b)所示，僅使光刻膠21的高度降低。然后如同圖(c)所示，通過濺射，疊層成為SiO2等犧牲層22的膜。此時(shí)如箭頭所示，通過從斜上方進(jìn)行照射，使形成在微圓柱梁5圓周上的犧牲層上產(chǎn)生膜厚分布。接著如同圖(d)所示，采用LPCVD(減壓化學(xué)氣相生長)工藝，疊層多晶硅等導(dǎo)電體膜23，如同圖(e)所示，進(jìn)行表面研磨，使高度一致。最后使光刻膠21灰化來將之除去，犧牲層22的SiO2用氟酸加以除去，如同圖(f)所示，能夠形成圖5中的在微圓柱梁5的前端周圍通過貫通孔8而配置檢測電極6的結(jié)構(gòu)。特別地通過在圖7(c)中使?fàn)奚鼘?2上形成膜厚分布，如圖5、圖6所示，相對(duì)于檢測電極6的貫通孔8，微圓柱梁5配置在偏心的位置上，通過因偏心而最接近的檢測電極6和微圓柱梁5之間的靜電力，能夠激勵(lì)微圓柱梁5。
直徑為d、長度為L的單支承微圓柱梁的共振頻率由以下的公式3表示。如果采用E＝70GPa、ρ＝2.2×103kg/m3的氧化硅，構(gòu)成高寬比L/d＝10的微圓柱梁，則直徑d＝9.9nm時(shí)，f＝800MHz，直徑d＝5.3nm時(shí)，f＝1.5GHz。通過采用這種納米尺寸的微圓柱梁，能夠構(gòu)成適應(yīng)于攜帶電話上采用的數(shù)GHz頻帶附近的頻帶范圍的濾波器。作為納米尺寸的振動(dòng)梁，利用H.Kohno，S.Takeda等人在Journal ofElectron Microscopy 49(2000)，pp.275-280中介紹的直徑為1nm～幾十nm的極細(xì)硅絲，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻化。
〔公式3〕f=0.140dL2Eρ......(3)]]>另外，如果振動(dòng)梁不是圓柱梁而是圓筒梁，則圓筒外徑為D2、內(nèi)徑為D1時(shí)，共振頻率由以下的公式4表示；另外，因前端集中負(fù)荷所產(chǎn)生的梁的彎曲d和梁的長度L之比由以下的公式5表示，所以作為易彎曲度指標(biāo)的公式5顯示能夠保持圓筒的薄壁化即D1接近D2，且同時(shí)能實(shí)現(xiàn)高頻化。因此，通過采用作為碳纖維這種輕質(zhì)材料微小化的極限的直徑為1nm～幾十nm的碳納米管，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高頻化。
〔公式4〕f=0.140D22+D12L2Eρ......(4)]]>〔公式5〕dL∝L2D24-D14·1E......(5)]]>總之，依據(jù)本實(shí)施例1，將多個(gè)作為振子的微圓柱梁5排列成陣列狀，能夠?qū)崿F(xiàn)共振頻率的高頻化，同時(shí)通過在各微圓柱梁5的周圍配置共用的檢測電極6，通過檢測電極6取各個(gè)信號(hào)的總和，能夠防止檢測信號(hào)微弱化，提供小型、高品質(zhì)的微機(jī)械振動(dòng)濾波器。
(實(shí)施例2)圖8與本發(fā)明的實(shí)施例2有關(guān)，其整體結(jié)構(gòu)與圖3所示的實(shí)施例1相同，但在本實(shí)施例2中將一對(duì)與微圓柱梁5相向的微圓柱5a、5b并列排列成陣列狀，一個(gè)微圓柱梁5a分別與共用的檢測電極6a形成電容器，另一個(gè)微圓柱梁5b的前端通過固定材9分別固定在共用的檢測電極6b上。圖9為其俯視圖，微圓柱梁5a、5b分別與檢測電極6a，6b相向配置，間隙為g，各檢測電極6a，6b以間隔A相向配置。檢測電極6a連接在檢測電路7的第一比較器7b上，檢測電極6b連接在檢測電路7的第二比較器7c上。
通過來自流經(jīng)帶狀導(dǎo)體1的信號(hào)源e的信號(hào)，微圓柱梁5a振動(dòng)，振動(dòng)所產(chǎn)生的電流ia從檢測電極6a流出，但其中疊加了由帶狀導(dǎo)體1不通過微圓柱梁5a的振動(dòng)而在電磁上與檢測電極6a直接耦合而流出的不需要的成分。將固定材9的介電常數(shù)取為與周圍空氣的介電常數(shù)相同，由于在檢測電極6b上也只疊加相同的不需要成分，所以在檢測電路7中由第一比較器7b取出來自檢測電極6a的信號(hào)，由第二比較器7c取出來自檢測電極6b的信號(hào)，由加法器7d從比較器7b的輸出減去比較器7c的輸出，所以能夠僅將微細(xì)圓柱梁5a的振動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)成分作為檢測信號(hào)取出。
總之，依據(jù)本實(shí)施例2，通過約束與排列成陣列狀的微圓柱梁5相向的一個(gè)微圓柱梁5b的振動(dòng)，從可振動(dòng)的另一個(gè)微圓柱梁5a的檢測信號(hào)減去受約束的微圓柱梁5b的檢測信號(hào)，能夠抑制因電磁波直接耦合在檢測電路上激勵(lì)的不需要信號(hào)成分，而只將起因于微圓柱梁5振動(dòng)的信號(hào)成分作為檢測信號(hào)取出，所以能夠提供小型、高品質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)濾波器。另外，也能夠利用實(shí)施例1圖7中所示的結(jié)構(gòu)方法來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例2中圖8所示結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例2中采用的固定材9，能夠通過在圖7(f)所示狀態(tài)的表面上對(duì)硅氮化膜進(jìn)行圖案加工而形成。
(實(shí)施例3)圖10及圖11是本發(fā)明的實(shí)施例3的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的俯視圖及側(cè)面圖。微帶線型的帶狀導(dǎo)體1上的一部分置換為多個(gè)成為微機(jī)械振子的線圈彈簧10的陣列狀的并列連接。但是，如圖10所示，線圈彈簧10的兩端與傳輸路方向成角度θ而安裝，由于線圈彈簧10在其中心部稍有彎曲而形成開口部11，如果有電流流過線圈彈簧10，則內(nèi)部的磁通量成為從開口部11泄漏的狀態(tài)。但是由于使線圈彈簧10內(nèi)部的磁能成為最大的力作用在線圈彈簧上，因此線圈彈簧10要使開口部11閉合而成為直線狀態(tài)。由于該力的作用，線圈彈簧10以固有的共振頻率振動(dòng)。通過連接在線圈彈簧10兩端的帶狀導(dǎo)體1的檢測電路7A，這種機(jī)械振動(dòng)作為線圈彈簧的自感變化被檢測，檢測信號(hào)成為經(jīng)濾波的輸出信號(hào)。
再有，線圈彈簧10采用S.Motojima等人在″Three-dimensionalvapor growth mechanism of carbon microcoils″，J.Mater.Res.，Vol4，No.11，pp.4329-4336(1999)中報(bào)告的化學(xué)氣相析出法而精制的直徑為1微米～幾十微米的微細(xì)的碳線圈，能夠提高共振頻率。
(實(shí)施例4)圖12是本發(fā)明的實(shí)施例4的微機(jī)械振動(dòng)濾波器的側(cè)剖面圖。共面線路型的帶狀導(dǎo)體1及接地導(dǎo)體2并行地設(shè)置在介電體基板3上，在介電體基板3上設(shè)置介電體膜12，將帶狀導(dǎo)體1和接地導(dǎo)體2覆蓋。另外，在介電體膜12上陣列狀林立著由介電體材料組成的、在長度方向上極化的微圓柱梁5。檢測電路由激光光源13和受光元件14構(gòu)成。
如果有信號(hào)流經(jīng)帶狀導(dǎo)體1，則電場E的分布取圖中所示的方向，電場E的大部分與微圓柱梁5斜交。此時(shí)由于受到其方向與電場E的方向一致的作用力，極化的微圓柱梁5在微圓柱梁5上以自己的共振頻率振動(dòng)。如果在微圓柱梁5的接觸角最大之處上通過激光光源13照射激光，由受光元件14檢測一次衍射光，則因微圓柱梁5的接觸，衍射光結(jié)合的部位發(fā)生變化，所以能夠通過受光量的變化檢測微圓柱梁5的振動(dòng)。
總之，依據(jù)本實(shí)施例4，通過在微圓柱梁5的檢測中采用光，能夠得到檢測電路不直接受到來自輸入電磁波的電磁干涉的結(jié)構(gòu)，能夠提供小型、高性能的微機(jī)械振動(dòng)式濾波器。
另外，采用長度方向上磁化的磁性體作為微梁，采用通過與磁場的相互作用而使微梁振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，也能夠獲得同樣的效果。
本發(fā)明基于附圖所示的令人滿意的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但很明顯，如果是本行業(yè)者，只要不脫離本發(fā)明的思想，很容易進(jìn)行各種變更、改變。本發(fā)明也包括這樣的變更例。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其中設(shè)有陣列狀配置在電磁波導(dǎo)上或其附近的電磁場中的梁狀或線圈狀的多個(gè)微機(jī)械振子，以及對(duì)于所述多個(gè)微機(jī)械振子受到與電磁場的相互作用而按照固有共振頻率振動(dòng)時(shí)的信號(hào)進(jìn)行檢測的檢測電路。
2.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是導(dǎo)電體梁，通過與電磁波中的電場的相互作用而振動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是介電體梁，通過與電磁波中的電場的相互作用而振動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是磁性體梁，通過與電磁波中的磁場的相互作用而振動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是導(dǎo)電體線圈，通過與所述導(dǎo)電體線圈產(chǎn)生的磁場之間的相互作用而振動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于將所述導(dǎo)電體線圈串聯(lián)地配置，所述導(dǎo)電體線圈內(nèi)部的磁通量在其連接部有泄漏。
7.如權(quán)利要求6所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于對(duì)伴隨所述導(dǎo)電體線圈的振動(dòng)的阻抗變化進(jìn)行檢測。
8.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是導(dǎo)電體，所述檢測電路是與所述微機(jī)械振子相向配置的電極，利用所述微機(jī)械振子和所述電極間的靜電容量的變化探測到所述微機(jī)械振子的振動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于在所述電極的表面上設(shè)有孔，所述微機(jī)械振子的一部分配置在所述孔中，而且配置在相對(duì)所述孔的中心位置偏心的位置上。
10.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述檢測電路以光學(xué)方式檢測所述微機(jī)械振子的振動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于設(shè)有多個(gè)所述檢測電路，并將所述多個(gè)檢測電路的輸出信號(hào)相加。
12.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述檢測電路設(shè)有取出可能振動(dòng)的微機(jī)械振子信號(hào)的第一部件，取出振動(dòng)受約束的微機(jī)械振子信號(hào)的第二部件，以及取得所述第一部件的輸出信號(hào)和所述第二部件的輸出信號(hào)之差分的第三部件。
13.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于設(shè)有共振頻率不同的多個(gè)所述微機(jī)械振子，通過對(duì)所述檢測電路的輸出信號(hào)進(jìn)行選擇，進(jìn)行電磁波的頻率選擇。
14.如權(quán)利要求13所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子的尺寸不同，從而其共振頻率不同。
15.如權(quán)利要求13所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子的彈性模量不同，從而其共振頻率不同。
16.如權(quán)利要求13所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子的應(yīng)力不同，從而其共振頻率不同。
17.如權(quán)利要求16所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于通過在所述波導(dǎo)中傳輸?shù)男盘?hào)上施加直流偏置電壓，使微機(jī)械振子上產(chǎn)生一定的應(yīng)力。
18.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是直徑1微米～幾十微米的碳線圈。
19.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子是直徑1nm～幾十nm的極細(xì)硅絲。
20.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)械振動(dòng)濾波器，其特征在于所述微機(jī)械振子的材料是直徑1nm～幾十nm的碳納米管。
全文摘要
提供一種適應(yīng)于高頻波段的小型、高性能的機(jī)械振動(dòng)式濾波器。通過選取使機(jī)械振子微小化的微圓柱梁5，使機(jī)械共振頻率高頻化，并將多個(gè)微圓柱梁5排列成陣列狀，在各微圓柱梁5的周圍以預(yù)定的間隙配置共用檢測電極6來抑制輸出信號(hào)下降。另外，通過限制一部分機(jī)械振子的振動(dòng)，能夠觀測并消除從輸入信號(hào)到輸出信號(hào)的伴隨直接電磁耦合的噪聲成分。
文檔編號(hào)H03H3/007GK1516909SQ0380041
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者中村邦彥, 中西淑人, 人 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社