CN113826322A - 谐振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种谐振装置，其降低了施加于支承臂与保持部的连接部分的应力。谐振装置具备：谐振器，包括基部、从该基部的一端沿着第一方向延伸的振动臂、配置于振动臂的周围的至少一部分并将振动臂保持为能够振动的保持部、以及将基部与保持部连接的支承臂；和第一基板，包括形成谐振器的振动空间的至少一部分的第一凹部、以及在厚度方向上与支承臂空开第一距离地设置的第一限制部，第一距离小于在第一基板的厚度方向上第一凹部的底面与振动臂之间的距离。

Description

谐振装置
技术领域
本发明涉及以轮廓振动模式振动的谐振装置。
背景技术
以往，使用了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)技术的谐振装置例如作为定时设备来使用。该谐振装置安装在组装于智能手机等电子设备内的印刷电路基板上。谐振装置具备下侧基板、在与下侧基板之间形成空腔的上侧基板、以及在下侧基板及上侧基板之间配置于空腔内的谐振器。
例如在专利文献1中公开了一种包括谐振器的谐振装置，该谐振器具备：第一电极及第二电极；压电膜，设置在第一电极与第二电极之间，具有与第一电极对置的上表面，并在对第一电极及第二电极之间施加电压时以规定的振动模式振动；保护膜，设置为隔着第一电极与压电膜的上表面对置，由绝缘体构成；以及频率调整膜，设置为隔着保护膜与压电膜的上表面对置，由导电体构成，频率调整膜与第一电极及第二电极中的任一方电连接。
专利文献1：国际公开第2017/2085683139274号
在专利文献1的谐振装置中，通过支承臂将谐振器的振动部与保持部连接。在这样的谐振装置中，往往由于超声波焊接、超声波清洗等而对谐振器施加超声波振动。
若施加超声波振动，则谐振器有时因存在于超声波振动的频率区域的寄生模式而支承臂剧烈地上下振动。其结果，对支承臂与保持部的连接部分施加较大应力，存在该部分或者其周边破损或断裂的担忧。
发明内容
本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种能够降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力的谐振装置。
本发明的一侧面所涉及的谐振装置具备：
谐振器，包括基部、从该基部的一端沿着第一方向延伸的振动臂、配置于振动臂的周围的至少一部分并将振动臂保持为能够振动的保持部、以及将基部与保持部连接的支承臂；和
第一基板，包括形成谐振器的振动空间的至少一部分的第一凹部、以及在厚度方向上与支承臂空开第一距离地设置的第一限制部，
第一距离小于在第一基板的厚度方向上第一凹部的底面与振动臂之间的距离。
本发明的另一侧面所涉及的谐振装置具备：
谐振器，包括基部、从该基部的一端沿着第一方向延伸的振动臂、配置于振动臂的周围的至少一部分并将振动臂保持为能够振动的保持部、以及将基部与保持部连接的支承臂；
第一基板，包括形成谐振器的振动空间的至少一部分的第一凹部；
第二基板，配置为将谐振器夹在中间地与第一基板对置，并包括形成谐振器的振动空间的至少一部分的第二凹部；以及
接合部，该接合部将谐振器与第二基板接合，在第二基板的厚度方向上，在第二基板的同谐振器对置的面与支承臂之间空开规定的距离，
规定的距离小于在第二基板的厚度方向上振动臂与第二凹部的底面之间的距离。
根据本发明，能够降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力。
附图说明
图1是简要地表示第一实施方式中的谐振装置的外观的立体图。
图2是简要地表示图1所示的谐振装置的构造的分解立体图。
图3是简要地表示图2所示的谐振器的构造的俯视图。
图4是简要地表示图1所示的谐振装置的层叠构造的沿着X轴的剖视图。
图5是示意性地表示图1所示的谐振装置的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。
图6是表示频率比率与DLD偏差的关系的图表。
图7是表示图2所示的下盖的变形例的俯视图。
图8是简要地表示第二实施方式中的谐振器的构造的俯视图。
图9是简要地表示第二实施方式中的下盖的第一例的俯视图。
图10是简要地表示第二实施方式中的下盖的第二例的俯视图。
图11是简要地表示第二实施方式中的下盖的第三例的俯视图。
图12是示意性地表示第三实施方式中的谐振装置的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。
图13是示意性地表示第四实施方式中的谐振装置的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。
图14是示意性地表示第五实施方式中的谐振装置的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，相同或类似的构成要素用相同或类似的附图标记表示。附图是示例，各部分的尺寸、形状是示意性的，不应理解为将本发明的技术范围限定于该实施方式。
[第一实施方式]
首先，参照图1及图2对本发明的第一实施方式所涉及的谐振装置的概略结构进行说明。图1是简要地表示第一实施方式中的谐振装置1的外观的立体图。图2是简要地表示图1所示的谐振装置1的构造的分解立体图。
谐振装置1具备下盖20、谐振器10以及上盖30。即，谐振装置1通过将下盖20、谐振器10以及上盖30依次层叠而构成。下盖20及上盖30配置为隔着谐振器10相互对置。此外，下盖20相当于本发明的“第一基板”的一个例子，上盖30相当于本发明的“第二基板”的一个例子。
以下，对谐振装置1的各结构进行说明。此外，在以下的说明中，将谐振装置1中设置有上盖30的一侧作为上(或表)，将设置有下盖20的一侧作为下(或背)来进行说明。
谐振器10是使用MEMS技术而被制造的MEMS振子。谐振器10与下盖20及上盖30被接合，以便将谐振器10密封并形成谐振器10的振动空间。另外，谐振器10与下盖20及上盖30分别使用硅(Si)基板(以下，称为“Si基板”)来形成，Si基板彼此相互接合。此外，谐振器10、下盖20及上盖30也可以分别使用层叠有硅层以及氧化硅膜的SOI(Silicon On Insulator：绝缘体上硅)基板来形成。
下盖20具备沿着XY平面设置的矩形平板状的底板22、和从底板22的周缘部沿Z轴方向，即下盖20与谐振器10的层叠方向延伸的侧壁23。在下盖20中，在与谐振器10对置的面，形成有由底板22的表面与侧壁23的内表面划定的凹部21。凹部21形成谐振器10的振动空间的至少一部分。
另外，下盖20具备设置于底板22的表面的限制部25和形成于底板22的表面的突起部50。限制部25以及突起部50的详细结构在后面叙述。
上盖30具备沿着XY平面设置的矩形平板状的底板32、和从底板22的周缘部沿Z轴方向延伸的侧壁33。在上盖30中，在与谐振器10对置的面，形成有由底板32的表面与侧壁23的内表面划定的凹部31。凹部31形成供谐振器10振动的空间亦即振动空间的至少一部分。
通过将上盖30、谐振器10以及下盖20接合，谐振器10的振动空间被气密地密封，维持真空状态。也可以在该振动空间填充例如惰性气体等气体。
接下来，参照图3对本发明的第一实施方式所涉及的谐振器的概略结构进行说明。图3是简要地表示图2所示的谐振器10的构造的俯视图。
如图3所示，谐振器10是使用MEMS技术而被制造的MEMS振子，在图3的正交坐标系中的XY平面内，以面外弯曲振动模式为主振动(以下，也称为“主模式”)进行振动。此外，谐振器10不限定于使用面外弯曲振动模式的谐振器。谐振装置1的谐振器例如也可以使用扩展振动模式、厚度纵向振动模式、兰姆波振动模式、面内弯曲振动模式、表面波振动模式。这些振子例如应用于定时设备、RF滤波器、双工器、超声波换能器、陀螺传感器、加速度传感器等。另外，也可以用于具有致动器功能的压电镜、压电陀螺、光扫描型MEMS镜、具有压力传感器功能的压电麦克风、超声波振动传感器等。另外，也可以应用于静电MEMS元件、电磁驱动MEMS元件、压阻式MEMS元件。再者，也能够应用于MHz振子，用于MHz振荡器。
谐振器10具备振动部110、保持部140以及支承臂150。
振动部110具有沿着图3的正交坐标系中的XY平面扩展的矩形的轮廓。振动部110配置于保持部140的内侧，在振动部110与保持部140之间以规定的间隔形成有空间。在图3的例子中，振动部110包括由四个振动臂121A～121D(以下，统称为“振动臂121”)构成的激励部120和基部130。此外，振动臂的数量不限定于四个，例如设定为两个以上的任意数量。在本实施方式中，激励部120与基部130一体地形成。
振动臂121A、121B、121C、121D分别沿着Y轴方向延伸，并依次在X轴方向上以规定的间隔并列设置。振动臂121A的一端是与后述的基部130的前端部131A连接的固定端，振动臂121A的另一端是远离基部130的前端部131A而设置的开放端。振动臂121A包括形成于开放端侧的质量附加部122A和从固定端延伸并与质量附加部122A连接的臂部123A。同样，振动臂121B、121C、121D也分别包括质量附加部122B、122C、122D和臂部123B、123C、123D。此外，臂部123A～123D分别例如X轴方向的宽度为50μm左右，Y轴方向的长度为465μm左右。
在本实施方式的激励部120中，在X轴方向上，在外侧配置有两个振动臂121A、121D，在内侧配置有两个振动臂121B、121C。在内侧的两个振动臂121B、121C各自的臂部123B、123C彼此之间形成的间隙的宽度(以下，称为“释放宽度”)W1例如被设定为大于在X轴方向上相邻的振动臂121A、121B各自的臂部123A、123B彼此之间的释放宽度W2、以及在X轴方向上相邻的振动臂121D、121C各自的臂部123D、123C彼此之间的释放宽度W2。释放宽度W1例如为25μm左右，释放宽度W2例如为10μm左右。这样，通过将释放宽度W1设定为大于释放宽度W2，振动部110的振动特性、耐久性得到改善。此外，也可以将释放宽度W1设定为小于释放宽度W2，也可以设定为等间隔，以便能够使谐振装置1小型化。
质量附加部122A～122D在各自的表面具备质量附加膜125A～125D。因此，质量附加部122A～122D各自的每单位长度的重量(以下，也简称为“重量”)比臂部123A～123D各自的重量重。由此，能够使振动部110小型化，并且改善振动特性。另外，质量附加膜125A～125D分别不仅具有增大振动臂121A～振动臂D的前端部分的重量的功能，还具有通过削去其一部分来调整振动臂121A～121D的谐振频率的，所谓的作为频率调整膜的功能。
在本实施方式中，质量附加部122A～122D各自的沿着X轴方向的宽度例如为70μm左右，比臂部123A～123D各自的沿着X轴方向的宽度大。由此，能够进一步增大质量附加部122A～122D各自的重量。但是，只要质量附加部122A～122D各自的重量比臂部123A～123D各自的重量大即可，质量附加部122A～122D各自的沿着X轴方向的宽度不限定于本实施方式的例子。质量附加部122A～122D各自的沿着X轴方向的宽度也可以与臂部123A～123D各自的沿着X轴方向的宽度相等或者在其以下。
在从上方俯视观察(以下，简称为“俯视观察”)谐振器10时，质量附加部122A～122D分别为大致长方形形状，具有四角带有圆角的曲面形状，例如所谓的弧形形状。同样，臂部123A～123D分别为大致长方形形状，在与基部130连接的固定端附近、以及与质量附加部122A～122D的每一个连接的连接部分附近具有弧形形状。但是，质量附加部122A～122D以及臂部123A～123D各自的形状不限定于本实施方式的例子。例如，质量附加部122A～122D各自的形状也可以是大致梯形形状、大致L字形状。另外，臂部123A～123D各自的形状也可以是大致梯形形状。质量附加部122A～122D以及臂部123A～123D也可以分别形成有在表面侧以及背面侧的任一方具有开口的有底的槽部、在表面侧以及背面侧双方具有开口的孔部。该槽部以及该孔部可以与将表面和背面相连的侧面分离，也可以在该侧面侧具有开口。
在俯视观察时，基部130具有前端部131A、后端部131B、左端部131C以及右端部131D。前端部131A、后端部131B、左端部131C以及右端部131D分别是基部130的外缘部的一部分。具体而言，前端部131A以及后端部131B分别是沿X轴方向延伸的端部，前端部131A和后端部131B配置为相互对置。左端部131C以及右端部131D分别是沿Y轴方向延伸的端部，左端部131C和右端部131D配置为相互对置。左端部131C的两端分别与前端部131A的一端和后端部131B的一端相连。右端部131D的两端分别与前端部131A的另一端和后端部131B的另一端相连。振动臂121A～121D连接于前端部131A，后述的左支承臂151A以及右支承臂151B连接于后端部131B。
在俯视观察时，基部130具有以前端部131A及后端部131B为长边，以左端部131C及右端部131D为短边的大致长方形形状。基部130相对于沿着前端部131A以及后端部131B各自的垂直平分线而规定的假想平面P形成为大致面对称。此外，基部130的形状不限定于图3所示的长方形形状的情况，也可以是相对于假想平面P构成大致面对称的其他形状。例如，基部130的形状也可以是前端部131A以及后端部131B中的一方比另一方长的梯形形状。另外，前端部131A、后端部131B、左端部131C以及右端部131D中的至少一个也可以屈曲或弯曲。
此外，假想平面P相当于振动部110整体的对称面。因此，假想平面P也是经过振动臂121A～121D的X轴方向上的中心的平面，位于振动臂121B与振动臂121C之间。具体而言，相邻的振动臂121A以及振动臂121B的每一个隔着假想平面P与相邻的振动臂121D以及振动臂121C的每一个对称地形成。
在基部130中，前端部131A与后端部131B之间的Y轴方向上的最长距离亦即基部长例如为40μm左右。另外，左端部131C与右端部131D之间的X轴方向上的最长距离亦即基部宽度例如为300μm左右。此外，在图3所示的例子中，基部长相当于左端部131C或右端部131D的长度，基部宽度相当于前端部131A或后端部131B的长度。
保持部140构成为将振动臂121A～121D保持为能够振动。具体而言，保持部140相对于假想平面P形成为面对称。在俯视观察时，保持部140具有矩形的框形状，配置为沿着XY平面包围振动部110的外侧。这样，保持部140在俯视观察时具有框形状，由此能够容易地实现包围振动部110的保持部140。
此外，保持部140只要配置于振动部110的周围的至少一部分即可，不限定于框形状。例如，保持部140只要以能够保持振动部110且与上盖30及下盖20接合的程度配置于振动部110的周围即可。
在本实施方式中，保持部140包括一体形成的框体141A～141D。如图3所示，框体141A设置为与振动臂121A～121D的开放端对置，且长边方向与X轴平行。框体141B设置为与基部130的后端部131B对置，且长边方向与X轴平行。框体141C设置为与基部130的左端部131C及振动臂121A对置，且长边方向与Y轴平行，其两端分别与框体141A、141D的一端连接。框体141D设置为与基部130的右端部131D及振动臂121A对置，且长边方向与Y轴平行，其两端分别与框体141A、141B的另一端连接。框体141A和框体141B隔着振动部110在Y轴方向上相互对置。框体141C和框体141D隔着振动部110在X轴方向上相互对置。
支承臂150配置于保持部140的内侧，连接基部130和保持部140。支承臂150相对于假想平面P形成为面对称。具体而言，在俯视观察时，支承臂150包括左支承臂151A和右支承臂151B。左支承臂151A将基部130的后端部131B与保持部140的框体141C连接。右支承臂151B将基部130的后端部131B与保持部140的框体141D连接。
左支承臂151A包括支承后臂152A和支承侧臂153A，右支承臂151B包括支承后臂152B和支承侧臂153B。支承后臂152A、152B在基部130的后端部131B与保持部140之间，从基部130的后端部131B延伸。具体而言，支承后臂152A的一端与基部130的后端部131B连接，并从该处朝向框体141B延伸。然后，支承后臂152A在X轴方向上弯曲并朝向框体141C延伸。支承后臂152B的一端与基部130的后端部131B连接，并从该处朝向框体141B延伸。然后，支承后臂152B在X轴方向上弯曲并朝向框体141D延伸。
支承侧臂153A在振动臂121A与保持部140之间，与振动臂121A并行地延伸。支承侧臂153B在振动臂121D与保持部140之间，与振动臂121D并行地延伸。具体而言，支承侧臂153A从支承后臂152A的另一端(框体141C侧的端部)沿Y轴方向朝向框体141A延伸，并在X轴方向上弯曲且与框体141C连接。支承侧臂153B从支承后臂152B的另一端(框体141D侧的端部)沿Y轴方向朝向框体141A延伸，并在X轴方向上弯曲且与框体141D连接。
支承侧臂153A、153B分别在X轴方向上与臂部123A～123D对置的位置，与框体141C及框体141D连接。换言之，在俯视观察时，支承侧臂153A与框体141C的连接部分、以及支承侧臂153B与框体141D的连接位置从振动部110，即振动臂121A～121D以及基部130的Y轴方向的中心线CL向基部130侧偏移。由此，支承侧臂153A、153B的Y轴方向的长度变短。
突起部50从下盖20的凹部21向振动空间内突起。在俯视观察时，突起部50配置在振动臂121B的臂部123B与振动臂121C的臂部123C之间。突起部50与臂部123B、123C并行地沿Y轴方向延伸，形成为棱柱形状。突起部50的Y轴方向的长度为240μm左右，X轴方向的长度为15μm左右。此外，突起部50的数量不限定于一个的情况，也可以是两个以上的多个。这样，突起部50配置在振动臂121B与振动臂121C之间，从凹部21的底板22突起，由此能够提高下盖20的刚性，从而能够抑制形成在下盖20上的谐振器10的挠曲、下盖20的翘曲的产生。
接下来，参照图4及图5对本发明的第一实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造以及动作进行说明。图4是简要地表示图1所示的谐振装置1的层叠构造的沿着X轴的剖视图。图5是示意性地表示图1所示的谐振装置1的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。
谐振装置1将谐振器10的保持部140接合在下盖20的侧壁23上，并且将谐振器10的保持部140与上盖30的侧壁33接合。这样，将谐振器10保持在下盖20与上盖30之间，通过下盖20、上盖30以及谐振器10的保持部140，形成供振动部110振动的振动空间。
谐振器10中的振动部110、保持部140以及支承臂150通过相同的工艺一体地形成。谐振器10在作为基板的一个例子的Si基板F2之上层叠有金属膜E1。然后，在金属膜E1之上层叠有压电膜F3，以便覆盖金属膜E1，进一步在压电膜F3之上层叠有金属膜E2。在金属膜E2之上层叠有保护膜F5，以便覆盖金属膜E2。在质量附加部122A～122D中，进一步在保护膜F5之上分别层叠有上述质量附加膜125A～125D。振动部110、保持部140以及支承臂150各自的外形是通过对由上述的Si基板F2、金属膜E1、压电膜F3、金属膜E2、保护膜F5等构成的层叠体利用例如照射氩(Ar)离子束的干式蚀刻进行除去加工并进行图案化而形成的。
在本实施方式中，示出了谐振器10包括金属膜E1的例子，但不限定于此。例如，谐振器10通过对Si基板F2使用作为低电阻的简并硅基板，从而Si基板F2本身能够兼作金属膜E1，也可以省略金属膜E1。
Si基板F2例如由厚度6μm左右的简并的n型硅(Si)半导体形成，作为n型掺杂剂，能够包括磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等。另外，Si基板F2所使用的简并硅(Si)的电阻值例如小于1.6mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。另外，在Si基板F2的下表面形成有例如SiO2等氧化硅层F21作为温度特性修正层的一个例子。由此，能够使温度特性提高。
在本实施方式中，氧化硅层F21是指与在Si基板F2未形成该氧化硅层F21的情况相比，至少在常温附近具有降低在Si基板F2形成了温度修正层时的振动部110处的频率的温度系数，即单位温度的变化率的功能的层。振动部110具有氧化硅层F21，由此例如，在由Si基板F2、金属膜E1、E2、压电膜F3以及氧化硅层F21构成的层叠构造体的谐振频率中，能够降低伴随温度的变化。氧化硅层也可以形成于Si基板F2的上表面，也可以形成于Si基板F2的上表面及下表面双方。
质量附加部122A～122D的氧化硅层F21优选以均匀的厚度形成。此外，均匀的厚度是指氧化硅层F21的厚度的偏差在从厚度的平均值±20％以内。
金属膜E1、E2分别包括激励振动臂121A～121D的激励电极、和使激励电极与外部电源电连接的引出电极。金属膜E1、E2的作为激励电极发挥功能的部分在振动臂121A～121D的臂部123A～123D，隔着压电膜F3相互对置。金属膜E1、E2的作为引出电极发挥功能的部分例如经由支承臂150，从基部130导出至保持部140。金属膜E1在整个谐振器10上电连续。金属膜E2在形成于振动臂121A、121D的部分和形成于振动臂121B、121C的部分，电分离。
金属膜E1、E2的厚度分别例如为0.1μm以上0.2μm以下左右。金属膜E1、E2在成膜后，通过蚀刻等除去加工而图案化为激励电极、引出电极等。金属膜E1、E2例如由晶体构造为体心立方构造的金属材料形成。具体而言，金属膜E1、E2使用Mo(钼)、钨(W)等而形成。这样，金属膜E1、E2通过以晶体构造为体心立方构造的金属主成分，从而能够容易地实现适合于谐振器10的下部电极及上部电极的金属膜E1、E2。
压电膜F3是由将电能与机械能相互转换的压电体的一种形成的薄膜。压电膜F3根据由金属膜E1、E2在压电膜F3形成的电场，在XY平面的面内方向中的Y轴方向上伸缩。通过该压电膜F3的伸缩，振动臂121A～121D分别使其开放端朝向下盖20的底板22以及上盖30的底板32位移。因此，谐振器10以面外的弯曲振动模式振动。
压电膜F3的厚度例如为1μm左右，但也可以为0.2μm～2μm左右。压电膜F3由具有纤锌矿型六方晶构造的晶体构造的材质形成，例如，能够以氮化铝(AlN)、氮化钪铝(ScAlN)、氧化锌(ZnO)、氮化稼(GaN)、氮化铟(InN)等氮化物或氧化物为主成分。此外，氮化钪铝是将氮化铝中的铝的一部分置换为钪而成的材料，也可以代替钪，而被镁(Mg)以及铌(Nb)，或者镁(Mg)以及锆(Zr)等两种元素置换。这样，压电膜F3以具有晶体构造为纤锌矿型六方晶构造的压电体为主成分，由此能够容易地实现适合于谐振器10的压电膜F3。
保护膜F5保护金属膜E2不被氧化。此外，保护膜F5只要设置于上盖30侧，则也可以不相对于上盖30的底板32露出。例如，也可以形成减小形成于谐振器10的布线的电容的寄生电容减小膜等，以覆盖保护膜F5。保护膜F5例如除了由氮化铝(AlN)、氮化钪铝(ScAlN)、氧化锌(ZnO)、氮化稼(GaN)、氮化铟(InN)等压电膜形成之外，还由氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、五氧化钽(Ta2O5)等绝缘膜形成。保护膜F5的厚度形成为压电膜F3的厚度的一半以下的长度，在本实施方式中，例如为0.2μm左右。此外，保护膜F5的更优选的厚度为压电膜F3的厚度的四分之一左右。另外，在保护膜F5由氮化铝(AlN)等压电体形成的情况下，优选使用具有与压电膜F3相同的取向的压电体。
质量附加部122A～122D的保护膜F5优选以均匀的厚度形成。此外，均匀的厚度是指保护膜F5的厚度的偏差在从厚度的平均值±20％以内。
质量附加膜125A～125D构成质量附加部122A～122D各自的上盖30侧的表面，相当于振动臂121A～121D各自的频率调整膜。通过除去质量附加膜125A～125D各自的一部分的修整处理，调整谐振器10的频率。从频率调整的效率这一点出发，质量附加膜125A～125D优选由基于蚀刻的质量减小速度比保护膜F5快的材料形成。质量减小速度由蚀刻速度与密度的乘积表示。蚀刻速度是指每单位时间除去的厚度。保护膜F5和质量附加膜125A～125D只要质量减小速度的关系如上所述，则蚀刻速度的大小关系是任意的。另外，从使质量附加部122A～122D的重量有效地增大的观点出发，质量附加膜125A～125D优选由比重大的材料形成。基于这些理由，质量附加膜125A～125D例如由钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)等金属材料形成。
质量附加膜125A～125D各自的上表面的一部分在调整频率的工序中通过修整处理被除去。质量附加膜125A～125D的修整处理例如能够通过照射氩(Ar)离子束的干式蚀刻来进行。由于离子束能够在宽范围照射，因此加工效率优异，但存在由于具有电荷，因此使质量附加膜125A～125D带电的担忧。为了防止由于质量附加膜125A～125D的带电引起的库仑相互作用，振动臂121A～121D的振动轨道变化而谐振器10的振动特性劣化，优选质量附加膜125A～125D接地。
在保持部140的保护膜F5之上形成有引出线C1、C2以及C3。引出线C1经过在压电膜F3及保护膜F5形成的贯通孔，与金属膜E1电连接。引出线C2经过在保护膜F5形成的贯通孔，与金属膜E2中的形成于振动臂121A、121D的部分电连接。引出线C3经过在保护膜F5形成的贯通孔，与金属膜E2中的形成于振动臂121B、121C的部分电连接。引出线C1～C3由铝(Al)、锗(Ge)、金(Au)、锡(Sn)等金属材料形成。
在本实施方式中，在图4中，示出了臂部123A～123D、引出线C2及C3、贯通电极V2及V3等位于同一平面的截面上的例子，但它们不一定位于同一平面的截面上。例如，贯通电极V2及V3也可以形成于从与由Z轴及X轴规定的ZX平面平行且切断臂部123A～123D的截面沿Y轴方向离开的位置。
同样地，在本实施方式中，在图5中，示出了质量附加部122A、臂部123A、引出线C1、C2、贯通电极V1、V2等位于同一平面的截面上的例子，但它们不一定位于同一平面的截面上。
下盖20的底板22及侧壁23由Si基板P10一体地形成。Si基板P10由未被简并的硅形成，其电阻率例如为10Ω·cm以上。在下盖20的凹部21的内侧，Si基板P10露出。在突起部50的上表面形成有氧化硅层F21。但是，从抑制突起部50带电的观点出发，在突起部50的上表面也可以露出电阻率比氧化硅层F21低的Si基板P10，也可以形成有导电层。
在Z轴方向上规定的下盖20的厚度为150μm左右，同样地规定的凹部21的深度D1为50μm左右。振动臂121A～121D各自的振幅被限制为深度D1，因此下盖20侧的最大振幅为50μm左右。
限制部25在沿着Z轴方向的下盖20的厚度方向上，与谐振器10的支承臂150空开第一距离d1地设置。具体而言，限制部25包括在与凹部21的底面之间形成阶梯差的台阶，与下盖20一体地形成。限制部25设置于与支承臂150中的支承后臂152A、152B对置的位置。因此，在支承臂150沿Z轴方向振动的情况下，下盖20侧的最大振幅被限制为第一距离d1。第一距离d1例如为5μm至15μm左右。
此外，下盖20也能够被视为SOI基板的一部分。在将谐振器10以及下盖20视为由一体的SOI基板形成的MEMS基板的情况下，下盖20的Si基板P10相当于SOI基板的支承基板，谐振器10的氧化硅层F21相当于SOI基板的BOX层，谐振器10的Si基板F2相当于SOI基板的活性层。此时，也可以在谐振装置1的外侧，使用连续的MEMS基板的一部分来形成各种半导体元件、电路等。
上盖30的底板32及侧壁33由Si基板Q10一体地形成。优选上盖30的表面、背面以及贯通孔的内侧面被氧化硅膜Q11覆盖。氧化硅膜Q11例如通过Si基板Q10的氧化、化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)形成于Si基板Q10的表面。在上盖30的凹部31的内侧，Si基板Q10露出。此外，也可以在上盖30的凹部31的与谐振器10对置的一侧的面形成有吸气层。吸气层例如由钛(Ti)等形成，并吸附从后述的接合部40等释放出的排气，抑制振动空间的真空度的降低。此外，吸气层也可以形成于下盖20的凹部21的与谐振器10对置的一侧的面，也可以形成于下盖20的凹部21以及上盖30的凹部31双方的与谐振器10对置的一侧的面。
在Z轴方向上规定的上盖30的厚度为150μm左右，同样规定的凹部31的深度D2为50μm左右。振动臂121A～121D各自的振幅被限制为深度D2，因此上盖30侧的最大振幅为50μm左右。
在上盖30的上表面(与同谐振器10对置的面相反侧的面)形成有端子T1、T2以及T3。端子T1是使金属膜E1接地的安装端子。端子T2是使振动臂121A、121D的金属膜E2与外部电源电连接的安装端子。端子T3是使振动臂121B、121C的金属膜E2与外部电源电连接的安装端子。端子T1～T3例如通过对铬(Cr)、钨(W)、镍(Ni)等金属化层(基底层)实施镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、Cu(铜)等的镀覆而形成。此外，出于调整寄生电容、机械强度平衡的目的，在上盖30的上表面也可以形成有与谐振器10电绝缘的虚设端子。
在上盖30的侧壁33的内部形成有贯通电极V1、V2、V3。贯通电极V1将端子T1与引出线C1电连接，贯通电极V2将端子T2与引出线C2电连接，贯通电极V3将端子T3与引出线C3电连接。贯通电极V1～V3通过在沿Z轴方向贯通上盖30的侧壁33的贯通孔填充导电性材料而形成。所填充的导电性材料例如为多晶硅(Poly-Si)、铜(Cu)、金(Au)等。
在上盖30的侧壁33与保持部140之间形成有接合部40，通过该接合部40，将上盖30与谐振器10接合。接合部40形成为在XY平面中包围振动部110的闭环状，以便在真空状态下气密密封谐振器10的振动空间。接合部40例如由通过将铝(Al)膜、锗(Ge)膜以及铝(Al)膜依次层叠并共晶接合而成的金属膜形成。此外，接合部40也可以通过从金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)、钛(Ti)、硅(Si)等适当选择的膜的组合而形成。另外，为了提高密接性，接合部40也可以在膜间包括氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)等金属化合物。
在本实施方式中，端子T1接地，对端子T2和端子T3施加相互相反相位的交变电压。因此，在振动臂121A、121D的压电膜F3形成的电场的相位与在振动臂121B、121C的压电膜F3形成的电场的相位成为相互相反相位。由此，外侧的振动臂121A、121D与内侧的振动臂121B、121C向相互相反方向位移。例如，在振动臂121A、121D各自的质量附加部122A、122D朝向上盖30的内表面位移时，振动臂121B、121C各自的质量附加部122B、122C朝向下盖20的内表面位移。这样，在相邻的振动臂121A与振动臂121B之间，振动臂121A和振动臂121B绕沿Y轴方向延伸的中心轴r1在上下相反方向上振动。另外，在相邻的振动臂121C与振动臂121D之间，振动臂121C和振动臂121D绕沿Y轴方向延伸的中心轴r2在上下相反方向上振动。由此，在中心轴r1和中心轴r2产生相互相反方向的扭转力矩，在基部130产生弯曲振动。振动臂121A～121D的最大振幅为50μm左右，通常驱动时的振幅为10μm左右。
另外，如上所述，在俯视观察时，支承侧臂153A、153B与保持部140的连接位置从振动臂121A～121D以及基部130的Y轴方向的中心线CL向基部130侧偏移，支承侧臂153A、153B的Y轴方向的长度变短。由此，在主模式的振动中，支承后臂152A、152B几乎不振动，能够减小支承后臂152A、152B的Z轴方向的振幅。
这里，对谐振器10的振动与凹部21及限制部25的深度的关系进行说明。
通常，在谐振装置1的制造工序或安装中，往往使用超声波焊接。超声波焊接是通过例如20kHz至40kHz左右的微细的超声波振动和加压力使热塑性树脂瞬间熔化并接合的加工技术。另外，在回流安装焊料后的焊剂清洗中，往往使用例如28kHz至45kHz左右的超声波清洗。或者，在将包括谐振装置1的电子部件安装于车辆的情况下，例如在车辆在砾石上行驶时有时会作为尖峰噪声在电子部件产生超声波振动。
当将这样的超声波振动施加于谐振器10时，由于存在于超声波振动的频率区域的寄生模式，支承臂150有时会剧烈地沿上下方向振动。其结果，对支承臂150与保持部140的连接部分施加较大的应力，存在该连接部分或者其周边断裂等，谐振器10破损、破坏的担忧。
与此相对，在本实施方式中，如图5所示，限制部25与支承臂150空开第一距离d1地设置，第一距离d1小于下盖20的厚度方向上的凹部21的底面与振动臂121A～121D之间的深度D1。由此，在对谐振器10施加超声波振动时，支承臂150的Z轴方向的振动被限制部25限制，因此与没有限制部25的情况相比，其振幅减小。因此，能够降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力，从而能够抑制谐振器10的破损、破坏。
第一距离d1优选为深度D1的1/10以上且小于深度D1，进一步优选为深度D1的1/10以上且深度D1的3/10以下。这样，第一距离d1为深度D1的1/10以上且小于深度D1，由此能够容易地实现降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力的谐振装置1。
此外，在谐振装置1动作时，振动臂121A～121D以主模式振动，并且左支承臂151A以及右支承臂151B以寄生模式振动。在以下的说明中，将在振动臂121A～121D中产生的主模式的振动的频率设为频率Fm，将在支承臂150中产生的寄生模式的振动的频率设为频率Fs。
接下来，参照图6对寄生模式的频率相对于主模式的频率的比率与DLD(DriveLevel Dependency：激励电平依赖)特性的关系进行说明。图6是表示频率比率与DLD偏差的关系的图表。在图6中，横轴是寄生模式的振动的频率Fs相对于主模式的振动的频率Fm的频率比Fs/Fm，纵轴是表示DLD偏差的值(DLD斜率3σ)。
如图6所示，随着频率比Fs/Fm接近2，DLD斜率3σ变大。频率比Fs/Fm为1.8以上2.2以下(1.8≤Fs/Fm≤2.2)的范围内的DLD斜率3σ比频率比Fs/Fm小于1.8(Fs/Fm＜1.8)以及频率比Fs/Fm大于2.2(2.2＜Fs/Fm)的范围内的DLD斜率3σ大。特别是，在频率比Fs/Fm为1.8以上2.2以下(1.9≤Fs/Fm≤2.1)的范围内，DLD斜率3σ特别大。例如，在图6所示的例子中，1.8≤Fs/Fm≤2.2的范围内的DLD斜率3σ超过10ppm/0.2μW，1.9≤Fs/Fm≤2.1的范围内的DLD斜率3σ超过20ppm/0.2μW。因此，频率比Fs/Fm优选满足Fs/Fm＜1.8，或者2.2＜Fs/Fm，更优选满足Fs/Fm＜1.9，或者2.1＜Fs/Fm。
1.8≤Fs/Fm≤2.2的范围内的近似曲线的斜率的变化比Fs/Fm＜1.8以及2.2＜Fs/Fm的范围内的近似曲线的斜率的变化大，在1.9≤Fs/Fm≤2.1的范围内特别大。这里，近似曲线的斜率是DLD斜率3σ相对于频率比Fs/Fm的变化量的变化量。换言之，在1.8≤Fs/Fm≤2.2的范围内，在频率Fm或频率Fs由于压电膜F3的厚度变动等制造偏差而变化时，DLD斜率3σ大幅变化。因此，与Fs/Fm＜1.8以及2.2＜Fs/Fm的范围相比，在1.8≤Fs/Fm≤2.2的范围内，频率Fs以及频率Fm的允许范围较小。即，为了缓和所要求的加工精度并抑制成品率变差，优选频率比Fs/Fm满足Fs/Fm＜1.8或者2.2＜Fs/Fm，更优选满足Fs/Fm＜1.9或者2.1＜Fs/Fm。
这样，通过频率比Fs/Fm满足2.1＜Fs/Fm，能够抑制DLD偏差变大。
在本实施方式中，示出了谐振装置1具备具有包含台阶的阶梯状的形状的限制部25的例子，但不限定于此。例如，限制部也可以具有具备斜面的形状，也可以具有实施了角被倒圆的弧形倒角加工的形状。限制部25只要在下盖20的厚度方向上，与支承臂150空开第一距离d1地设置即可，也可以是其他形态。
＜变形例＞
图7是表示图2所示的下盖20的变形例的俯视图。
如图7所示，下盖20’具备两个限制部25A、25B。限制部25A、25B从底板22的表面突出，分别在俯视观察时具有五边形的形状。
限制部25A、25B分别在沿着Z轴方向的下盖20’的厚度方向上，在与支承臂150之间空开上述的第一距离d1地设置。具体而言，限制部25A在与左支承臂151A中的支承后臂152A的同基部130的后端部131B连接的连接部分之间空开第一距离d1地配置。同样，限制部25B在与右支承臂151B中的支承后臂152B的同基部130的后端部131B连接的连接部分之间空开第一距离d1地配置。这样，限制部25A、25B在沿着Z轴方向的下盖20’的厚度方向上，在与支承臂150中的至少支承后臂152A、152B之间空开第一距离d1地设置，由此能够降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力，并且能够增大凹部21的容积。
[第二实施方式]
接下来，参照图8至图11对本发明的第二实施方式所涉及的谐振装置进行说明。此外，在以下的各实施方式中，对与第一实施方式相同或类似的结构标注相同或类似的附图标记，对与第一实施方式不同的点进行说明。另外，对于由相同的结构起到的相同的作用效果不依次提及。
首先，参照图8对本发明的第二实施方式所涉及的谐振器的概略结构进行说明。图8是简要地表示第二实施方式中的谐振器210的构造的俯视图。此外，图8是与第一实施方式中的图3对应的俯视图。
第二实施方式的谐振器210在左支承臂251A以及右支承臂251B分别与基部230的左端部231C以及右端部231D连接这一点上，与第一实施方式的谐振器10不同。
如图8所示，谐振器210与第一实施方式的谐振器10同样，具备振动臂221A～221D、基部230、保持部240以及支承臂250。振动臂221A～221D分别包括质量附加部222A～222D的每一个以及臂部223A～223D的每一个。基部230包括前端部231A、后端部231B、左端部231C以及右端部231D。保持部240包括框体241A、241B、241C以及241D。支承臂250包括左支承臂251A和右支承臂251B。
左支承臂251A以及右支承臂251B不包括图3所示的第一实施方式的支承后臂，而分别包括支承侧臂253A以及253B。具体而言，支承侧臂253A的一端与基部130的左端部231C连接，并从该处沿X轴方向朝向框体241C延伸。然后，支承侧臂253A在Y轴方向上弯曲并朝向框体241A延伸，在X轴方向上弯曲并与框体241C连接。同样，支承侧臂253B的一端与基部130的右端部231D连接，并从该处沿X轴方向朝向框体241D延伸。然后，支承侧臂253B在Y轴方向上弯曲并朝向框体241A延伸，在X轴方向上弯曲并与框体241D连接。
接下来，参照图9至图11对本发明的第二实施方式所涉及的下盖的概略结构进行说明。图9是简要地表示第二实施方式中的下盖220的第一例的俯视图。图10是简要地表示第二实施方式中的下盖220的第二例的俯视图。图11是简要地表示第二实施方式中的下盖220的第三例的俯视图。
如图9所示，下盖220与第一实施方式的下盖20同样，具备底板222以及侧壁223。另外，在下盖220中，在与谐振器210对置的面，形成有由底板222的表面与侧壁223的内表面划定的凹部221。
在底板222的表面没有形成第一实施方式的突起部，而与第一实施方式同样地设置有限制部225A。限制部225A在沿着Z轴方向的下盖220的厚度方向上，在与支承臂150中的至少支承侧臂253A、253B之间空开第一距离d1地设置。由此，能够降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力，并且由于支承侧臂253A以及253B分别与基部230的左端部231C以及右端部231D连接，因此能够削减基部230的后端部231B侧的空间，从而能够使谐振装置小型化。
与第一实施方式同样，限制部225A的形态不限定于图9所示的例子。
例如，如图10所示，下盖220也可以具备沿Y轴方向延伸的柱状的限制部225B。
另外，如图11所示，下盖220也可以具备两个限制部225C、225D。在该情况下，限制部225C在与左支承臂251A中的支承侧臂253A的同基部130的左端部231C连接的连接部分之间空开第一距离d1地配置。同样，限制部225D在与右支承臂251B中的支承侧臂253B的同基部130的右端部231D连接的连接部分之间空开第一距离d1地配置。
[第三实施方式]
接下来，参照图12对本发明的第三实施方式所涉及的谐振装置进行说明。图12是示意性地表示第三实施方式中的谐振装置300的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。此外，图12是与第一实施方式中的图5对应的剖视图。
第三实施方式的谐振装置300在上盖330具备限制部335这一点上，与第一实施方式的谐振装置1不同。
如图12所示，上盖330与第一实施方式的上盖30同样，具备底板332以及侧壁333。另外，在上盖330中，在与谐振器10对置的面，形成有由底板332的表面与侧壁333的内表面划定的凹部331。
另外，上盖330具备设置于底板332的表面的限制部335。限制部335在沿着Z轴方向的上盖330的厚度方向上，与谐振器10的支承臂150空开第二距离d2地设置。具体而言，限制部335包括在与凹部331的底面之间形成阶梯差的台阶，与上盖330一体地形成。限制部335设置于与支承臂150中的支承后臂152A、152B对置的位置。因此，在支承臂150沿Z轴方向振动的情况下，上盖330侧的最大振幅被限制为第二距离d2。第二距离d2例如为5μm～40μm左右。
第二距离d2小于上盖330的厚度方向上的凹部331的底面与振动臂121A～121D之间的深度D2。由此，在对谐振器10施加超声波振动时，支承臂150的Z轴方向的振动被限制部335限制，因此与没有限制部335的情况相比，其振幅减小。因此，能够进一步降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力，从而能够进一步抑制谐振器10的破损、破坏。
[第四实施方式]
接下来，参照图13对本发明的第四实施方式所涉及的谐振装置进行说明。图13是示意性地表示第四实施方式中的谐振装置400的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。此外，图13是与第一实施方式中的图5对应的剖视图。
第四实施方式的谐振装置400在上盖430的凹部431的尺寸变小这一点上，与第一实施方式的谐振装置1不同。
如图13所示，上盖430与第一实施方式的上盖30同样，具备底板432以及侧壁433。另外，在上盖430中，在与谐振器10对置的面，形成有由底板432的表面与侧壁433的内表面划定的凹部431。
凹部431与第一实施方式的凹部31相比，谐振器10的振动臂121A～121D延伸的Y方向的长度变小。
通过接合部40，上盖430在沿着Z轴方向的厚度方向上，在上盖430的同谐振器10对置的下表面与支承臂150之间空开第二距离d2地配置。因此，在支承臂150沿Z轴方向振动的情况下，上盖430侧的最大振幅被限制为第二距离d2。第二距离d2与接合部40的厚度大致相同，例如为5μm左右。
第二距离d2小于上盖430的厚度方向上的凹部431的底面与振动臂121A～121D之间的深度D2。由此，在对谐振器10施加超声波振动时，支承臂150的Z轴方向的振动被上盖430的与谐振器10对置的下表面限制，因此其振幅减小。因此，能够进一步降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力，从而能够进一步抑制谐振器10的破损、破坏。
[第五实施方式]
接下来，参照图14对本发明的第五实施方式所涉及的谐振装置进行说明。图14是示意性地表示第五实施方式中的谐振装置500的层叠构造的沿着Y轴的剖视图。此外，图14是与第一实施方式中的图5对应的剖视图。
第五实施方式的谐振装置500在下盖520不具备限制部这一点、以及上盖530的凹部531的尺寸变小这一点上，与第一实施方式的谐振装置1不同。
如图14所示，下盖520与第一实施方式的下盖20同样，具备底板522以及侧壁523。另外，在下盖520中，在与谐振器10对置的面，形成有由底板522的表面与侧壁523的内表面划定的凹部521。
在底板222的表面没有设置第一实施方式的限制部。因此，在沿着Z轴方向的下盖520的厚度方向上，凹部521的底面与支承臂150之间的距离为凹部521的深度D1。
上盖530与第一实施方式的上盖30同样，具备底板532以及侧壁533。另外，在上盖530中，在与谐振器10对置的面，形成有由底板432的表面与侧壁433的内表面划定的凹部531。凹部531与第一实施方式的凹部31相比，谐振器10的振动臂121A～121D延伸的Y方向的长度小。
通过接合部40，上盖530在沿着Z轴方向的厚度方向上，在上盖530的同谐振器10对置的下表面与支承臂150之间空开第二距离d2地配置。因此，在支承臂150沿Z轴方向振动的情况下，上盖530侧的最大振幅被限制为第二距离d2。第二距离d2与接合部40的厚度大致相同，例如为5μm左右。
第二距离d2小于上盖530的厚度方向上的凹部531的底面与振动臂121A～121D之间的深度D2。由此，在对谐振器10施加超声波振动时，支承臂150的Z轴方向的振动被上盖530的与谐振器10对置的下表面限制，因此其振幅减小。因此，能够廉价且容易地降低施加于支承臂150与保持部140的连接部分的应力，从而能够抑制谐振器10的破损、破坏。
以上，对本发明的例示性的实施方式进行了说明。根据本发明的一个实施方式所涉及的谐振装置，限制部在下盖的厚度方向上与支承臂空开第一距离地设置，第一距离小于下盖的厚度方向上的凹部的底面与振动臂之间的深度。由此，在对谐振器施加超声波振动时，支承臂的Z轴方向的振动被限制部限制，因此与没有限制部的情况相比，其振幅减小。因此，能够降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力，从而能够抑制谐振器的破损、破坏。
另外，在上述谐振装置中，频率比Fs/Fm满足2.1＜Fs/Fm。由此，能够抑制DLD偏差变大。
另外，在上述谐振装置中，在俯视观察时，支承侧臂与保持部的连接位置从振动臂以及基部的Y轴方向的中心线向基部侧偏移。由此，支承侧臂的Y轴方向的长度变短，在主模式的振动中，支承后臂几乎不振动，能够减小支承后臂的Z轴方向的振幅。
另外，在上述谐振装置中，限制部在沿着Z轴方向的下盖的厚度方向上，在与支承臂中的至少支承后臂之间空开第一距离地设置。由此，能够降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力，并且能够增大凹部的容积。
另外，在上述谐振装置中，限制部在沿着Z轴方向的下盖的厚度方向上，在与支承臂中的至少支承侧臂之间空开第一距离地设置。由此，能够降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力，并且由于支承侧臂分别与基部的左端部及右端部连接，因此能够削减基部的后端部侧的空间，从而能够使谐振装置小型化。
另外，在上述谐振装置中，第一距离为深度的1/10以上且小于深度。由此，能够容易地实现降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力的谐振装置。
另外，在上述谐振装置中，限制部包括台阶。由此，能够容易地实现降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力的谐振装置。
另外，在上述谐振装置中，突起部配置在相邻的振动臂与振动臂之间，从凹部的底板突起。由此，能够提高下盖的刚性，从而能够抑制形成在下盖上的谐振器的挠曲、下盖的翘曲的产生。
另外，在上述谐振装置中，限制部在沿着Z轴方向的上盖的厚度方向上，与谐振器的支承臂空开第二距离地设置，第二距离小于上盖的厚度方向上的凹部的底面与振动臂之间的深度。由此，在对谐振器施加超声波振动时，支承臂的Z轴方向的振动被限制部限制，因此与没有限制部的情况相比，其振幅减小。因此，能够进一步降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力，从而能够进一步抑制谐振器的破损、破坏。
另外，在上述谐振装置中，接合部在沿着Z轴方向的上盖的厚度方向上，在上盖的同谐振器对置的下表面与支承臂之间空开第二距离，第二距离小于上盖的厚度方向上的凹部的底面与振动臂之间的深度。由此，在对谐振器施加超声波振动时，支承臂的Z轴方向的振动被上盖的与谐振器对置的下表面限制，因此其振幅减小。因此，能够进一步降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力，从而能够进一步抑制谐振器的破损、破坏。
根据本发明的其他实施方式所涉及的谐振装置，接合部在沿着Z轴方向的上盖的厚度方向上，在上盖的同谐振器对置的下表面与支承臂之间空开第二距离，第二距离比上盖的厚度方向上的凹部的底面与振动臂之间的深度小。由此，在对谐振器施加超声波振动时，支承臂的Z轴方向的振动被上盖的与谐振器对置的下表面限制，因此其振幅减小。因此，能够廉价且容易地降低施加于支承臂与保持部的连接部分的应力，从而能够抑制谐振器的破损、破坏。
此外，以上说明的各实施方式是为了使本发明容易理解，并不是为了限定本发明而解释的。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改进，并且本发明也包括其等效物。即，本领域技术人员对实施方式以及/或者变形例进行适当的设计变更，只要具备本发明的特征，就包括在本发明的范围内。例如，实施方式以及/或者变形例具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不限定于例示的，能够进行适当的变更。另外，实施方式以及变形例是例示，当然能够进行不同的实施方式以及/或者变形例所示的结构的局部的置换或组合，它们只要包含本发明的特征，就包括在本发明的范围内。
附图标记说明
1…谐振装置；10…谐振器；20…下盖；20’…下盖；21…凹部；22…底板；23…侧壁；25、25A、25B…限制部；30…上盖；31…凹部；32…底板；33…侧壁；40…接合部；50…突起部；110…振动部；120…激励部；121、121A、121B、121C、121D…振动臂；122A、122B、122C、122D…质量附加部；123A、123B、123C、123D…臂部；125A、125B、125C、125D…质量附加膜；130…基部；131A…前端部；131B…后端部；131C…左端部；131D…右端部；140…保持部；141A、141B、141C、141D…框体；150…支承臂；151A…左支承臂；151B…右支承臂；152A、152B…支承后臂；153A、153B…支承侧臂；210…谐振器；220…下盖；221…凹部；221A、221B、221C、221D…振动臂；222…底板；222A、222B、222C、222D…质量附加部；223…侧壁；223A、223B、223C、223D…臂部；225A、225B、225C、225D…限制部；230…基部；231A…前端部；231B…后端部；231C…左端部；231D…右端部；240…保持部；241A、241B、241C、241D…框体；250…支承臂；251A…左支承臂；251B…右支承臂；253A、253B…支承侧臂；300…谐振装置；330…上盖；331…凹部；332…底板；333…侧壁；335…限制部；400…谐振装置；430…上盖；431…凹部；432…底板；433…侧壁；500…谐振装置；520…下盖；521…凹部；522…底板；523…侧壁；530…上盖；531…凹部；532…底板；533…侧壁；C1、C2、C3…引出线；CL…中心线；D1、D2…深度；d1…第一距离；d2…第二距离；E1、E2…金属膜；F2…Si基板；F3…压电膜；F5…保护膜；F21…氧化硅层；Fm…频率；Fs…频率；P…假想平面；P10…Si基板；Q10…Si基板；Q11…氧化硅膜；r1、r2…中心轴；T1、T2、T3…端子；V1、V2、V3…贯通电极；W1、W2…释放宽度。

Claims (11)

1.一种谐振装置，其中，具备：
谐振器，包括基部、从该基部的一端沿着第一方向延伸的振动臂、配置于所述振动臂的周围的至少一部分并将所述振动臂保持为能够振动的保持部、以及将所述基部与所述保持部连接的支承臂；和
第一基板，包括形成所述谐振器的振动空间的至少一部分的第一凹部、以及在厚度方向上与所述支承臂空开第一距离地设置的第一限制部，
所述第一距离小于在所述第一基板的厚度方向上所述第一凹部的底面与所述振动臂之间的距离。
2.根据权利要求1所述的谐振装置，其中，
在所述支承臂中产生的寄生模式的振动的频率Fs相对于在所述振动臂中产生的主模式的振动的频率Fm的频率比Fs/Fm满足：2.1＜Fs/Fm。
3.根据权利要求1或2所述的谐振装置，其中，
在俯视观察时，所述支承臂与所述保持部的连接位置从所述振动臂以及所述基部的所述第一方向的中心向所述基部侧偏移。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的谐振装置，其中，
所述支承臂包括沿着所述第一方向延伸的支承侧臂、和从所述基部的另一端伸出并且沿第二方向延伸的支承后臂，
所述第一限制部在所述第一基板的厚度方向上，在与所述支承臂中的至少所述支承后臂之间空开所述第一距离地设置。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的谐振装置，其中，
所述支承臂包括沿着所述第一方向延伸的支承侧臂，
所述第一限制部在所述第一基板的厚度方向上，在与所述支承臂中的至少所述支承侧臂之间空开所述第一距离地设置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的谐振装置，其中，
所述第一距离为所述距离的1/10以上且小于所述距离。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的谐振装置，其中，
所述第一限制部包括台阶。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的谐振装置，其中，
所述谐振器包括多个所述振动臂，
所述第一基板还包括突起部，所述突起部配置在所述多个振动臂中的相邻的两个振动臂之间，并从所述第一凹部突起。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的谐振装置，其中，
还具备第二基板，所述第二基板配置为将所述谐振器夹在中间地与所述第一基板对置，并包括：第二凹部，形成所述谐振器的振动空间的至少一部分；和第二限制部，在厚度方向上与所述支承臂空开第二距离地设置，
所述第二距离小于在第二基板的厚度方向上所述第二凹部的底面与所述振动臂之间的距离。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的谐振装置，其中，还具备：
第二基板，配置为将所述谐振器夹在中间地与所述第一基板对置，并包括形成所述谐振器的振动空间的至少一部分的第二凹部；和
接合部，所述接合部将所述谐振器与所述第二基板接合，在所述第二基板的厚度方向上，在所述第二基板的同所述谐振器对置的面与所述支承臂之间空开第二距离，
所述第二距离小于在所述第二基板的厚度方向上所述振动臂与所述第二凹部的底面之间的距离。
11.一种谐振装置，其中，具备：
谐振器，包括基部、从该基部的一端沿着第一方向延伸的振动臂、配置于所述振动臂的周围的至少一部分并将所述振动臂保持为能够振动的保持部、以及将所述基部与所述保持部连接的支承臂；
第一基板，包括形成所述谐振器的振动空间的至少一部分的第一凹部；
第二基板，配置为将所述谐振器夹在中间地与所述第一基板对置，并包括形成所述谐振器的振动空间的至少一部分的第二凹部；以及
接合部，所述接合部将所述谐振器与所述第二基板接合，在所述第二基板的厚度方向上，在所述第二基板的同所述谐振器对置的面与所述支承臂之间空开规定的距离，
所述规定的距离小于在所述第二基板的厚度方向上所述振动臂与所述第二凹部的底面之间的距离。
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