JP5543105B2 - 最適化された容量性容積を有する素子 - Google Patents

Description

本発明は、最適化された容量性容積を有する素子を主に提供し、特に加速度計、ジャイロ計及び地震計に使用される素子を提供する。

容量性素子は、一方が通常固定されると共に他方が移動可能とされている、キャパシタを形成する少なくとも２つのインターデジタルな容量性の櫛状部を有する。各々の櫛状部は、他の櫛状部のフィンガーの間にクリアランスを有して配置されるフィンガーを有する。各々の櫛状部のフィンガーは、一般的に長方形の形態であり、長方形の形態の空間を限定する、他の櫛状部の２つのフィンガーの間に配置される。２つの直近のフィンガーを分離する間隔は、ギャップと呼ばれる。

これらの素子は、機械的なエネルギー、すなわち、例えば振動によって相互の関連で櫛状部の相対的な変位（位置ずれ）を、電気エネルギーに変換する。これらの素子は、電気エネルギーを静電効果によって機械的エネルギーに変換することも可能にする。従って、２つの異なる櫛状部のフィンガー間に電位差を与えることによって、他の櫛状部に対するある櫛状部の変位が生じる。

後者によって変換構造体の容積容量を増加させることができるので、このタイプの素子のサイズを減少させることに特に関心がある。

しかしながら、素子のサイズを減少させることによって櫛状部間の相対的な変位の増加が引き起こされ、それは、力学的な振動エネルギーを回復する場合には、回復することができるエネルギーの減少をもたらす。

現在、実質的に直線方向に従う相対移動を有する２つの素子間のギャップにおける振動を使用する静電構造体は、一般的に変位の方向に直角の方向にあるフィンガーを有する。しかしながら、変位の大きな振幅を保持した状態でこのタイプの構造体の容積容量を増加する可能性は限定される。各々の櫛状部のフィンガーは、精緻化することができる。しかしながら、この薄膜化は、フィンガー自体の静電力または慣性力によって生じるストレスに対するフィンガーの強度を考慮しなければならない。

結論として、本発明の目的は、所定の容積及び変位の振幅における増加した容積容量を有する容量性素子を提供することである。

上述の目的は、反対の面が櫛状部の変位の方向に直交する平面に対して傾斜しているフィンガーを有する少なくとも１つの第１及び第２櫛状部を有する容量性素子におかげで実現される。

そのようなものとして、対向する面は、増加し、同一の行程において、所定の電圧における静電力における増加に加えて、容積容量における増加を有することを可能にする。

この発明は、有利には、例えばマネージメントエレクトロニクスから生じる外部の平行な寄生静電容量の影響を減少させることができる。

本発明は、主に、それぞれインターデジタルなフィンガーを備える少なくとも１つの第１の櫛状部と少なくとも１つの第２の櫛状部とを有する容量性素子であって、この櫛状部が、少なくとも１つの決定された第１方向（Ｘ）に従って互いに移動可能であるように適合され、第１の櫛状部の少なくとも１つのフィンガーが、第２の櫛状部のフィンガーの面に対向する面を有する素子において、第１の櫛状部のフィンガーの面と第２の櫛状部のフィンガーの面とは、櫛状部の変位の第１方向に対して直交する平面に対して傾斜しており、この平面は、その方向に垂直な、互いに垂直である第２方向及び第３方向によって画定される素子に関する。

第１実施形態において、このフィンガーの面は、第３方向（Ｚ）を含む平面に平行な平面に従って延長する。

第２実施形態において、このフィンガーの面は、第２及び第３方向、すなわち、第２方向も第３方向も含まない平面に従って延長するフィンガーの面に対して傾斜している。

このフィンガーの面は、第２方向を含む平面に平行な平面、すなわち、第３方向を含まない平面に従って延長するフィンガーの面に従って延長することもできる。

ある実施形態の例では、フィンガーの対向する面は、互いに平行である。

このフィンガーは、第１及び第２方向によって画定される平面に平行な平面に従って実質的に長方形の断面または実質的に台形の断面を有することができる。

さらに、第１及び第２の櫛状部は、それぞれ第１及び第２の櫛状部のフィンガーに一端で接続される本体部を有することができ、次いで、この本体部は、例えば、変位の第１の方向に平行な軸に実質的に従って少なくとも部分的に延長する。

ある実施形態の第２例では、第１の櫛状部は、フレームの内部に向かってある角度で延長するフィンガーを有する実質的に長方形のフレームを有し、第２の櫛状部は、第２の櫛状部のフィンガーがメインアームからある角度で延長している状態で、第１方向に従って延長するメインアームを有する。

第２の櫛状部は、第２の櫛状部のフィンガーが第２アームからある角度で延長している状態で、メインアームに垂直で、第２方向に従って実質的に延長する第２アームをさらに有する。

有利には、この素子は、第１方向を含む対称平面と、その方向に垂直な第２方向を含む対称平面と、を有する。

さらに、静止した状態で、第２の櫛状部は、第１の櫛状部に対して中心に位置することができる。

有利には、櫛状部は、第２方向において相対変位を有する。

さらに、この発明による素子は、第１方向の変位に従って第１の櫛状部に対する第２の櫛状部の変位を可能にするガイド手段を有することができる。

例えば、ガイド手段は、第１の櫛状部のフレームに第２の櫛状部のメインアームの端部を接続する。

ある実施形態の例では、フレームは、その大きな側部の中心位置に三角形の形態を有するフィンガーを有し、第２の櫛状部の第２アームは、対向するフレームの三角形の形態のフィンガーを受容する空間を画定するように、各々の端部に互いに傾斜した２つのフィンガーを有する。

ある実施形態の例では、フィンガーは、Ｖ字形を形成するように２つの平面に従って延長する。

ある実施形態では、第２の櫛状部は、第２櫛状部のフィンガーが、本体部の両側に配置される第１櫛状部のフィンガーとインターデジタルである状態で、本体部の両側から延長するフィンガーを有し、有利には、静電ミラーは、ある方向及びその反対方向に従って第１の櫛状部に対する第２の櫛状部の変位を可能にするように、第１の櫛状部のフィンガーと第２の櫛状部のフィンガーとの間に配置される。

有利には、第１の櫛状部は、固定され、第２の櫛状部は、第１の櫛状部に対して移動可能である。

さらに、より好ましくは、第１の櫛状部は、例えば、第１及び第２の櫛状部が組み立てられる絶縁基板を用いて第２の櫛状部から電気的に絶縁される。

本発明は、以下に続く詳細な説明及び添付図面を用いてさらに理解されるだろう。
図１は、本発明の第１実施形態による容量性素子の第１例の概略上面図である。図２は、本発明の第１実施形態の第２例による容量性素子の概略上面図である。図３は、図２の実施形態の素子の変形例である。図４は、本発明の第１実施形態の第２例の第２変形例による容量性素子の概略上面図である。図５は、この発明による素子の第２実施形態の詳細部の斜視図である。図６は、図５の実施形態の素子の変形例である。図７は、図５の詳細部を含む素子の斜視図である。

全ての図面において、フィンガーの反対側の面は、理解を容易にするために平面に描かれている。しかしながら、面、例えば凹面／凸面に加えて、統一のない形態も考えられる。

図１において、容量性素子は、第１の実施形態によって示され、それは、それぞれフィンガー６及びフィンガー８を有する第１の櫛状部２と第２の櫛状部４とを有する。

我々は、示された例において、２つの櫛状部２、４が実質的に同一の構造体を有するという認識に基づいて細部にわたって櫛状部２を記述する。

櫛状部２は、フィンガー６が端部で固定される、Ｘ方向に従って実質的に延長する本体部１０を有する。

この発明による素子は、紙面の平面に含まれる、Ｘ軸に対して直交するＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸とに従って延長する。

フィンガー６は、Ｙ軸及びＺ軸によって定義される平面に対して傾斜する、Ｚ軸を含む平面に従って延長する。従って、フィンガー６は、Ｘ方向の変位に対して直交する平面に対して傾斜している。

示された例において、フィンガー６は、Ｘ軸及びＹ軸によって定義される平面に従った非長方形の平行四辺形の形態の断面を有し、有利には互いに平行な大きな側部１２を有し、非長方形の平行四辺形の形態の空間１４も画定する。

第２の櫛状部の寸法は、示された例においては、第１の櫛状部２の寸法と実質的に同じである。フィンガー８は、本体部１０に実質的に平行である本体部１１に接続され、非長方形の平行四辺形の形態の空間１６も画定する。

フィンガー８は、空間１４に配置され、相互にフィンガー６は、空間１６に配置される。

第１及び第２の櫛状部２、４は、方向１８または方向２０のＸ方向に従って相対移動を有し、第１の櫛状部のフィンガーの側面（フランク）は、第２の櫛状部の反対側のフィンガーの側面に近づいたり離隔したりする。一方の櫛状部または両方の櫛状部が移動することができる。

フィンガーの側面は、示された実施形態においては、Ｘ方向に垂直な平面に対して傾斜した平面に含まれる。従って、これらの側面は、Ｘ方向に対して角度αを形成する。

有利には、これらの側面は、それらの間に平行な平面に含まれるが、この配置は、限定されるものではない。

平行ではない櫛状部の対向面を提供することができる。しかしながら、これらの面の間の距離は、後方に向かって均一ではないので、移動は、最も小さいギャップ間隔によって限定される。

この発明による素子の種々の寸法は、以下の関係を有するフィンガーの傾斜角αに従って定義することができる。

ここで、
ｈは、構造体の厚さであり、
ｌ_ｄは、フィンガーの長さであり、
Ｓは、フィンガーの側方の容量性表面積であり、
Δは、静止した状態における２つのインターデジタルなフィンガーを離隔するギャップの厚さであり、
Ｑは、フィンガーに蓄積される電荷であり、
Ｆｅは、Ｘ方向に従ってフィンガーによって働かされた静電力であり、
Ｃ_{ｒｅｐｏｓ}（Ｃ_ｒｅｓｔ）は、静止した状態におけるフィンガーによって見られる静電容量の値（２つの隣接するフィンガーから等距離にあるフィンガー）、
αは、変位の方向Ｘとフィンガーの容量性の表面とによって形成される角度であり、“０”で示されるパラメータは、傾斜していない櫛状部の標準的な場合（α_０＝９０°）に相当する。

そのようなものとして、角度αが４５°に等しい場合には、以下のようになる。

αが９０°に等しい通常のタイプの容量性素子においては、以下が得られる。

角度の選択は、静電容量の利得と機械的な制約との妥協点及び必要とされる空間に基づいて達成される。αは、例えば３０°から６０°である。

従って、この発明による素子においては、ギャップΔは、変位の方向に垂直な歯状部を有する素子内においてより小さいと考えられる。通常の素子を用いて得られるのと等しい静電力を得るために電荷が除去される電圧は、ｓｉｎ^３／２（α）だけ減少する。

さらに、静止状態における静電容量は、１／ｓｉｎ^２（α）だけ増加し、それは寄生容量の影響を減少させることを可能にする。

結果的に、この発明による素子は、従来技術による素子と同様の空間制限を有し、静止した状態で増加した静電容量と所定の最大電圧における増加した静電力とを提供する。

示された例において、同一の櫛状部のフィンガーは、等距離にあるが、同一の櫛状部の各々のフィンガー間に異なる距離が提供することできる。

図１では、明確性のために２つの櫛状部のみが示されているが、この素子は、２つより多くの櫛状部を有することができる。

櫛状部２、４間に変位を生成するための素子の場合には、後者（櫛状部４）は、これらの櫛状部間、特に、ある櫛状部のフィンガーの面と他の櫛状部のフィンガーの反対側の面との間に電位差を与えるために使用される電圧源（不図示）に電気的に接続され、２つの対向面間に静電力を生じさせる。電力供給は、例えば電子ユニットによって管理される。

２つの櫛状部間の機械的な動きを電気エネルギーに変換する素子の場合には、櫛状部は、静電容量の変化を電気エネルギーに変換するために使用される電子ユニットに接続される。加速度を測定するための素子の場合には、櫛状部は、静電容量の変化を測定し、これを介して加速度を測定することを可能にする電子回路に接続される。

櫛状部２、４は、有利には、それらが互いに接触した場合におけるあらゆる短絡を回避するために互いに電気的に絶縁される。

固定された櫛状部に対する可動性の櫛状部間の電気絶縁は、絶縁体上に組み立てることによって得ることができる。

図２には、素子の実施形態の第２例が、この発明の第１の実施形態に従って示されており、フィンガーの側面（フランク）の傾斜は、互いに変化することができる。

図２の素子は、第１の櫛状部１０２と、第１の櫛状部の内側に配置された可動性の第２の櫛状部１０４とを有する。

第１の櫛状部１０２は、２つの短い小さな側面１０６．１、１０６．２と、２つの大きな側面１０８．１、１０８．２とから形成される実質的に長方形のフレーム１０５を有する。

第１の櫛状部は、４つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に従って分布されたフィンガー１１０を有する。

領域Ａ１からＡ４は、小さな側面１０６．１、１０６．２、大きな側面１０８．１、１０８．２、及び、Ｘ及びＹ軸によって限定され、同一の寸法の４つの長方形を形成する。

各々の領域Ａ１からＡ４において、フィンガー１１０は、特定の方向に従って延長する。

我々は、示された例において、等価の構造体である領域Ａ２からＡ４と共に領域Ａ１を記述する。

フィンガー１１０は、ある角度における配置に従ってフレーム１０５の内部に向かって小さな側面及び大きな側面から延長する。

フィンガー１１０は、この例では互いに平行に示される側面１２４を有し、Ｘ軸に対して角度αに従って傾斜される。

側面１２４は、第２の櫛状部１０４のフィンガー１２７を受容する空間を画定する。

領域Ａ３のフィンガー１１０は、領域Ａ１のフィンガー１１０の方向と同じ方向を有する。

示された例では、領域Ａ２及びＡ４のフィンガー１１０は、反時計方向で１８０°−αの角度で傾斜される。そのようなものとして、領域Ａ１及びＡ４は、Ｙ軸を通り、紙面の平面に対して直交する平面に対して対照的であり、領域Ａ２及びＡ３においても同様である。

第２の櫛状部１０４は、Ｘ軸に従って配置されるメインブランチ１２６と、メインブランチ１２６に実質的に直交するＹ軸の第２のブランチ１２８とを有する、実質的に十字形態を有する。

第２の櫛状部１０４は、方向１３０及び方向１３２においてＸ軸に従って移動可能である。

第２の櫛状部１０４のブランチ１２６、１２８は、領域Ａ１からＡ４をそれぞれ覆う４つの領域Ｂ１からＢ４を画定し、フィンガー１２７は、それぞれ領域Ａ１からＡ４におけるフィンガー１１０の配置に適合する特定の配置を有する。

我々は、等価の構造体である領域Ｂ２からＢ４と共に領域Ｂ１を記述する。

フィンガー１２７は、十字の外側に向かってハーフブランチ１２６．１、１２８．１からある角度で延長する。フィンガー１２７の側面１２９は、Ｘ軸に対してある角度αに従って傾斜し、領域Ａ１のフィンガー１１０を受容するための空間１３６を画定する。

そのようなものとして、示された例では、フィンガー１２７の側面１２９は、フィンガー１１０の側面１２４に平行である。

示された例では、互いに平行である同一の領域の側面１２４、１２９の全てに関して、区別なくフィンガーまたは側面（フランク）の傾斜と言う。

一方、図２に示された特定の場合には、領域Ａ１及びＡ４のフィンガー並びに領域Ａ２及びＡ３のフィンガーは、互いに平行である。しかしながら、それぞれ領域Ｂ１からＢ４に関連する各々の領域Ａ１からＡ４のフィンガーにおいて異なる方向の場合は、この発明の範囲を超えないものである。

示された例では、αは４５°に等しい。

図２による素子は、第１の櫛状部１０２に対する第２の櫛状部１０４の変位のガイド手段１３８も有する。

これらの手段１３８は、有利には、反対側の最も小さい側面１０６．１、１０６．２にメインブランチ１２６の端部１４０、１４２を接続する。

これらの手段は、櫛状部１０２、１０４を電気的に絶縁するために、電気的に絶縁されるか、絶縁支持体に固定される。

手段１３８は、例えば、自在軸受け（スイベル）、スプリングなどによって形成される。

例えば、第２の櫛状部１０４は、機械的な駆動システムによって、又は、外部要素に対して印加する機械的な振動を介して、第１の櫛状部１０２に対して動作を実行することができ、従って、この振動は、外部素子に櫛状部１０４を接続するフレキシブルな機械的リンクの中間物によって櫛状部１０４に印加することができる。スプリングタイプのこれらの手段は、彫り込まれたはり（ビーム）の形態のシリコン、または、金属または弾性材料（スプリング、ゴム）から形成することができる。これらの手段は、互いに対して櫛状部の変位の誘導関数も有する。

例えば、この素子は、静電法を介して機械的な動きによって生じるエネルギーを電気エネルギーに変換することを可能にする。

さらに、２つの櫛状部間に電位差を与えることによって、この素子を機械的なアクチュエーターとして使用することを可能にする。

静止位置において、第２の櫛状部１０４が第１の櫛状部１０２に対して中心にある場合、静電力は、この素子の対称性のために中心位置でゼロであり、従って、櫛状部１０２に対して櫛状部１０４を移動することができない。櫛状部１０４が移動することができるようにするために、静止状態で櫛状部１０２及び１０４の相対位置を修正することは、この素子が静止状態で対称的ではなくなるように、例えば静止状態で櫛状部１０２に対して櫛状部１０４を移動（シフト）することによって提供することができる。

示された例では、ブランチの両側の第２ブランチ１２６の端部１４４、１４６に配置されるフィンガー１２７は、互いに垂直であり、有利には実質的に三角形の形態の大きな側部１０８．１、１０８．２の中心部に配置されるフィンガー１１０’を受容する、実質的に三角形の空間を形成する。

第２の櫛状部１０４のフィンガーは、第２のブランチ１２８に対して対照的に分布され、第２のブランチは、櫛状部１０４に印加される静電力及び質量を対称的に分布する。

図３において、図２に示される素子の実施形態の変形例が示され、ここで、この第２の櫛状部１０４は、幾つかの方向に従って、有利にはＸ軸及びＹ軸に従って移動することができる。

次いで、第２の櫛状部１０４は、示されない手段を介して第１の櫛状部１０２に対して吊るされている。

これは、様々な方向の振動の幾つかの供給源及び／又はある方向のランダム供給源を含む複雑な媒体における振動エネルギーを回収することが望まれる場合に、特に興味深い。

Ｙ軸に従った変位中における素子の容量性の挙動は、Ｘ軸に従った変位中における容量性の挙動と実質的に等しい。２つのＸ方向及びＹ方向における挙動は、Ｘ軸に対するフィンガーの角度に近く、絶対値で４５度に近い。従って、この素子は、有利にはあらゆる環境における使用に適している。

ある方向に従った相対変位の大きな振幅が提供される場合には、次いで、より大きな振動の振幅の方向に適合するフィンガーの傾斜角を選択することによってこの素子を最適化することができ、例えば、より小さい角度は、Ｙ軸に従った振幅に対してＸ軸に従った変位の大きな振幅において、Ｘ軸に対して選択される。

図４において、第１実施形態に従う素子の他の変形例が示され、フィンガーの傾斜は、この素子を完全に占めることができる、この素子の全範囲にわたって漸次変化する。

図２及び３の素子と同様に、図４による素子は、フレームを形成する第１の櫛状部２０２と、第１の櫛状部２０２の内部に配置される第２の櫛状部２０４とを有する。

示された例では、第１の櫛状部２０２は、長方形のフレーム２０５を有する。

第１の櫛状部は、特定の環境及び利用可能な容積に適合するあらゆる他の形態を有することができ、例えば、それは、円形、楕円形、Ｖ字形（シェブロン）であってもよく、他の形態を有してもよい。

さらに、第１の櫛状部は、閉じられたフレーム２０５の形態を必ずしも有しない。

第２の櫛状部２０４は、Ｘ軸の単一のブランチ２０７によって形成される。

第１及び第２の櫛状部２０２、２０４は、それぞれインターデジタルなフィンガー２０６、２０８を有する。

第１の櫛状部２０２は、示された例では、Ｘ軸において対照的である第１の領域Ｃ１及び第２の領域Ｃ２を有する。

領域Ｃ１において、フィンガー２０６は、フレームの内部に向かってフレーム２０５の内壁からは延長する。このフィンガー２０６は、角度αでＸ軸に対して傾斜している。示された実施形態において、フィンガーの傾斜角αは、反時計方向に０°から１８０°の間で増加する。

図４において、フィンガー２０６が紙面に直交すると共にＹ軸を含む平面に対して対称的に配置されることが見られる。しかしながら、これは限定されるものではなく、対称平面がない異なる分布を提供することができる。

櫛状部２０４は、紙面に直交すると共にＸ軸を通る平面に対して対称的でもある。

櫛状部２０４のフィンガーは、第１の櫛状部の領域Ｃ１内のブランチ２０７の一側２１０から延長し、反時計方向において０°から最大１８０°まで次第に変化する傾斜角を有する側部２１０の全長にわたって分布する。

フィンガー２０８の分布は、フィンガー２０８が第１の櫛状部２０２のフィンガー２０６間に配置されるようなものである。

有利には、それぞれ対向するフィンガー２０６、２０８の側面２１２、２１４は、平行であり、変位の方向に従って等しい相対変位を認める。

従って、上記から見られるフィンガーは、側面の並列性を保証するように、実質的に台形のプロファイルを有する。

領域Ｃ２内のフィンガー２０６、２０８の分布は、上述のように対称的である。

この素子は、第１の櫛状部２０２に対する第２の櫛状部２０４の変位のガイド手段２１６も有する。これらの手段２１６は、有利には、フレーム２０５の最も小さい側部にブランチ２０７の端部２１８、２２９を接続する。

示された例では、２つの櫛状部２０２、２０４の相対移動は、Ｘ軸に従って達成される。しかしながら、図３の素子においては、幾つかの方向に従った、特にＸ軸及びＹ軸に従った相対移動を提供することができる。

上述のように、フィンガーの対称配置は、決して限定されるものではなく、櫛状部間に十分な振幅を許容するフィンガーのあらゆる傾斜した分布が適している。

さらに、ガイド手段の配置は、様々なものでありえ、また、例えば、第１の櫛状部の大きな側部に対して第２の櫛状部を接続することができる。

この実施形態では、この発明の利点の最大の利益になるフィンガーは、変位に直交する平面、すなわちＸ軸に直交する平面に対して最も傾斜したものである。

従って、フィンガーを傾斜することによって、所定の容積におけるフィンガーの数を最適化することが可能になる。

図５は、この発明による素子の第２の特定の実施形態の斜視図である。

図５による素子は、それぞれインターデジタルなフィンガー３０６、３０８を有する第１の櫛状部３０２と第２の櫛状部３０４とを有する。

櫛状部は、互いに垂直で紙面の平面に含まれる第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに従って相対移動を有することができる。また、この櫛状部は、Ｘ方向及びＹ方向に垂直なＺ方向に従って延長する。

フィンガーは、示された例では、実質的に平坦（フラッティ）で、Ｚ方向に対するのと同様に、Ｙ及びＺ方向によって画定される平面に対して傾斜した平面に従って延長する。

ＹＺ平面に平行な平面に含まれると共にＺ方向に対して傾斜したフィンガーは、この発明の範囲を超えない。

示された例では、フィンガー３０６、３０８は、互いに平行なそれぞれ対向する側面３１２、３１４を有する。

平行ではない側面３１２、３１４も提供することができる。

櫛状部３０２、３０４は、Ｘ軸及び／又はＹ軸に従った相対移動を有することができる。

フィンガーのこのような配置は、図２から３の素子に適用することもできる。

図６において、図５の素子の変形例が示され、フィンガー３０６、３０８は、もはや単一平面において延長せず、平面Ｒ１、Ｒ２に平行な割平面において延長し、各々の平面Ｒ１、Ｒ２は、Ｙ及びＺによって画定される平面に対して傾斜し、Ｚに対して傾斜する。

示された例では、平面Ｒ１及びＲ２は、Ｖ字形を形成するように配置される。そのようなものとして、フィンガーは、Ｘ軸及びＹ軸によって画定される平面に平行な対称平面を有する。

この特定の実施形態は、有利には、容量性容積を最適化しながら、静電力とフィンガーに特有の慣性によって示されるストレスに対するフィンガーの強度を増加させることを可能にする。

図７において、図５の櫛状部の特定の形態を含む素子が示される。

この素子は、可動性の櫛状部４０４と、固定された第１及び第２の櫛状部４０２．１、４０２．２とを有する。

櫛状部４０４は、モミの木の形態で、Ｘ軸に従って延長する中央本体部４１０と、図５の配置に従って本体部４１０の両側に配置されるフィンガーとを有する。

櫛状部４０２．１及び４０２．２は、実質的には等価であり、我々は、櫛状部４０２．１を記述するものとする。

櫛状部４０２．１は、Ｘ軸に平行な軸に従って縦方向に延長する本体部４１２と、本体部４１０の側部から突出するフィンガー４０８間に配置されるように、図５のように配置されるフィンガー４０６．１とを有する。

櫛状部４０２．２のフィンガー４０６．２は、本体部４１０の他の側部においても同様の方式で配置される。

有利には、この素子は、矢印４１２によって示された方向において、フィンガー４０８と本体部４１０の一側のフィンガー４０６．１と、フィンガー４０８と本体部４１０の他側のフィンガー４０６．２とによって形成される各々のペアの間に配置される静電ミラー４１４を有する。

静電ミラー４１４は、分離する２つのフィンガー間に印加される静電力を制限または相殺さえすることを可能にする。そのようなものとして、ミラー４１４が櫛状部４０４の電位にセットされると、静電ミラー４１４の反対に位置する櫛状部４０４のフィンガーの側部に印加されるあらゆる力がもはや存在しない。この素子の非対称性は、方向４１２または方向４１２と反対の方向４１３における機械的応力（ストレス）を生成する。

静電ミラー４１４は、櫛状部４０２、４０４の電力源または独立した電力源でありえる電力源にも接続される。

このような素子の動作方法を説明すると、以下の通りである。
−櫛状部４０２．１及び４０４の間に電位差が印加されると、静電力が方向４１３において櫛状部４０４に印加される。
−櫛状部４０２．２及び４０４の間に電位差が印加されると、静電力が方向４１２において櫛状部４０４に印加される。

図７による素子は、有利には、図１から５に示される素子においては、位置に関わりなく方向４１２または反対の方向４１３において機械力を生成することができるが、所定の位置においては、一方向のみに当てはまる。

静電ミラーは、方向４１３において、一対のフィンガー４０８とフィンガー４０６．１または４０６．２との間に配置することもできる。

櫛状部４０２．１及び／又は櫛状部４０２．２も移動可能であり得る。固定された櫛状部４０４及び移動可能な櫛状部４０２．１または４０２．２も提供することができる。

適用可能である図２及び３の素子のフィンガーの特定の配置を用いて、互いに平行でない平面に従って延長するフィンガーを提供することも考えられる。

静電ミラーを有する図２及び３の素子は、この発明の範囲を超えない。

反対のフィンガーの面は、平坦である必要はない。反対の面の対応する形態は、例えば、波形または鋸歯状でありえる。

フィンガーの傾斜が、所定の印加された電圧及び容積において可動性の櫛状部上で働かされる機械力を増加することができるので、我々は、実際に、最適化された容量性容積を有する素子を製造した。

この発明による素子は、固体導電材料における機械加工を介してまたは金属被覆を含んで製造することができる。この材料は、タングステン、シリコンがドープされた、金属化されたセラミックまたはプラスチックでありえる。

静止状態における、フレキシブルなはり（ビーム）の形態の素子のリターンスプリングタイプのリターン手段は、固体材料における機械加工によって直接製造することもできる。

この素子の製造は、例えば、強腐食（ディープエッチング）（ＤＲＩＥ）、絶縁体（ガラス）上の接着などの通常のマイクロ電子技術によって実施することもできる。

静電加速度計を製造するために一般に使用される方法も利用することができる。

モールディング及び／又は接着（グルーイング）を介したこの素子の製造も考えられる。

この発明による素子は、加速度計、ジャイロ計、地震計及びギャップ変化を介した容量変化を使用するあらゆる素子に使用することができる。

本発明の第１実施形態による容量性素子の第１例の概略上面図である。 本発明の第１実施形態の第２例による容量性素子の概略上面図である。 図２の実施形態の素子の変形例である。 本発明の第１実施形態の第２例の第２変形例による容量性素子の概略上面図である。 この発明による素子の第２実施形態の詳細部の斜視図である。 図５の実施形態の素子の変形例である。 図５の詳細部を含む素子の斜視図である。

符号の説明

２、１０２、２０２、３０２、４０２．１、４０２．２ 第１の櫛状部
４、１０４、２０４、３０４、４０４ 第２の櫛状部
６、８、１０６、１０８、２０６、２０８ フィンガー
１０、１１ 本体部
１０５、２０５ フレーム
１２６、２０７ メインアーム
１２８ 第２アーム

Claims (22)

1. それぞれインターデジタルなフィンガーを備える少なくとも第１の櫛状部と第２の櫛状部とを有する容量性素子であって、前記第１及び第２の櫛状部が、前記フィンガーの軸から近接離隔して少なくとも１つの決定された第１方向に従って互いに移動可能であり、前記第１の櫛状部の少なくとも１つのフィンガーが、前記第２の櫛状部のフィンガーの面に対向する面を有する素子において、
   前記第１の櫛状部のフィンガーの軸と前記第２の櫛状部のフィンガーの軸とは、前記第１及び第２の櫛状部の変位の前記第１方向に対して直交する平面に対して傾斜しており、前記平面は、前記第１方向に垂直な第２方向及び第３方向によって画定され、前記第２方向及び第３方向間でも垂直であり、
   前記フィンガーの面は、前記第２及び第３方向に対して傾斜している、容量性素子。
2. 前記フィンガーの面は、前記第３方向を含む平面に平行な平面に従って延長する、請求項１に記載の素子。
3. 前記フィンガーの面は、前記第２方向を含む平面に平行な平面に従って延長する、請求項１に記載の素子。
4. 前記フィンガーの対向する面は、互いに平行である、請求項１から３の何れか一項に記載の素子。
5. 前記フィンガーは、第１及び第２方向によって画定される平面に平行な平面に従って実質的に長方形の断面を有する、請求項１から４の何れか一項に記載の素子。
6. 前記フィンガーは、第１及び第２方向によって画定される平面に平行な平面に従って実質的に台形の断面を有する、請求項１から４の何れか一項に記載の素子。
7. 前記第１及び第２の櫛状部の各々は、前記第１及び第２の櫛状部のフィンガーに一端でそれぞれ接続される本体部を有する、請求項１から６の何れか一項に記載の素子。
8. 前記本体部は、変位の前記第１方向に平行な軸に従って少なくとも部分的に実質的に延長している、請求項７に記載の素子。
9. 前記第１の櫛状部は、内部に向かってある角度で延長するフィンガーを有する実質的に長方形のフレームを有し、前記第２の櫛状部は、前記第１方向に従って延長するメインアームを有し、前記第２の櫛状部のフィンガーは、前記メインアームからある角度で延長している、請求項１から８の何れか一項に記載の素子。
10. 前記第２の櫛状部は、メインアームに垂直で、前記第２方向に従って実質的に延長する第２アームをさらに有し、前記第２の櫛状部のフィンガーは、第２アームからある角度で延長している、請求項９に記載の素子。
11. 前記第１方向を含む対称平面と、前記第１方向に垂直な第２方向を含む対称平面と、を有する、請求項１０に記載の素子。
12. 前記第２の櫛状部は、前記第１の櫛状部に対して静止した状態で偏心化されている、請求項１から１１の何れか一項に記載の素子。
13. 前記第１及び第２の櫛状部は、前記第２方向において相対的な変位を有する、請求項１から１２の何れか一項に記載の素子。
14. 前記第１方向の変位に従って前記第１の櫛状部に対する前記第２の櫛状部の変位を可能にするガイド手段を有する、請求項１から１２の何れか一項に記載の素子。
15. 前記第１方向の変位に従って前記第１の櫛状部に対する前記第２の櫛状部の変位を可能にするガイド手段を有し、前記ガイド手段は、前記第１の櫛状部の前記フレームに対する前記第２の櫛状部の前記メインアームの端部に接続される、請求項９から１１の何れか一項に記載の素子。
16. 前記フレームは、その大きな側部の中心位置に、三角形の形態を有するフィンガーを有し、前記第２の櫛状部の前記第２アームは、対向する前記フレームの三角形の形態のフィンガーを受容する空間を画定するように、各々の端部に互いに傾斜した２つのフィンガーを有する、請求項１０または１１に記載の素子。
17. フィンガーは、Ｖ字形を形成するように２つの平面に従って延長する、請求項１から１６の何れか一項に記載の素子。
18. 前記第２の櫛状部は、前記本体部の両側から延長するフィンガーを有し、前記第２の櫛状部の前記フィンガーは、前記本体部の両側に配置される前記第１の櫛状部のフィンガーとインターデジタルである、請求項７または８に記載の素子。
19. ある方向及びその反対方向に従って前記第１の櫛状部に対する前記第２の櫛状部の変位を可能にするように、前記第１の櫛状部のフィンガーと前記第２の櫛状部のフィンガーとの間に配置される静電ミラーを有する、請求項１８に記載の素子。
20. 前記第１の櫛状部は固定され、前記第２の櫛状部は、前記第１の櫛状部に対して移動可能である、請求項１から１９の何れか一項に記載の素子。
21. 前記第１の櫛状部は、前記第２の櫛状部から電気的に絶縁されている、請求項１から２０の何れか一項に記載の素子。
22. 前記第１及び第２の櫛状部は、絶縁基板に組み立てられている、請求項２１に記載の素子。

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