CN114762250A - 谐振器以及具备该谐振器的谐振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及谐振器以及具备该谐振器的谐振装置。谐振器(10)具备：振动部(120)，具有以彼此相反的相位振动的两个部分(121A、121B)；保持部(140)，形成为将振动部(120)的至少一部分包围；以及保持单元(110)，对两个部分(121A、121B)的边界进行支承，并且将振动部(120)与保持部(140)连接，在振动部(120)的表面中的、保持单元(110)的与振动部(120)连接的连接部分(111B、112B)和沿着两个部分(121A、121B)的边界与连接部分(111B、112B)对置的端部之间的区域设置有频率调整膜(E3)。

Description

谐振器以及具备该谐振器的谐振装置

技术领域

本发明涉及谐振器以及具备该谐振器的谐振装置。

背景技术

谐振装置在移动通信终端、通信基站、家电等各种电子设备中，用于定时设备、传感器、振荡器等用途。谐振装置例如是MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)的一种。这样的谐振装置例如具备下盖、在与下盖之间形成内部空间的上盖、以及具有可振动地被保持在该内部空间的振动部的谐振器。在振动部例如设置有对频率的取决于温度的变化进行修正的温度特性修正层、通过除去一部分而使频率变化的频率调整膜等。

在专利文献1中，公开了在位移大的区域形成有频率调整膜，在位移小的区域形成有保护膜的谐振器。

在专利文献2中公开了如下谐振器：在位移小的区域形成有由频率温度系数为正的第一温度特性调整膜和频率温度系数为负的第二温度特性调整膜构成的两个膜，在位移大的区域形成有频率调整膜。

专利文献1：日本专利第6241684号公报

专利文献2：国际公开第2019/058632号

然而，在专利文献1及2所记载的谐振器中实施了利用离子铣削的频率调整工序之后，存在每单位时间的频率变化量比不具备频率调整膜的谐振器小的情况。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而完成的，本发明的目的在于提供一种提高了生产率的谐振器以及具备该谐振器的谐振装置。

本发明的一方式所涉及的谐振器具备：振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；保持部，形成为将振动部的至少一部分包围；以及保持单元，对两个部分的边界进行支承，并且将振动部与保持部连接，在振动部的表面中的、保持单元的与振动部连接的连接部分和沿着两个部分的边界与连接部分对置的端部之间的区域设置有频率调整膜。

本发明的另一方式所涉及的谐振器具备：振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；和频率调整膜，设置于振动部的表面中的比振动部的两个部分各自的中心部靠近两个部分的边界的区域。

本发明的另一方式所涉及的谐振器具备：振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；保持部，形成为将振动部的至少一部分包围；以及保持单元，将振动部与保持部连接，振动部具有：压电膜；下部电极，设置于压电膜的一侧；两个上部电极，设置于压电膜的另一侧，且在振动部的两个部分的每一个中隔着压电膜与下部电极对置；保护膜，覆盖两个上部电极；以及频率调整膜，隔着压电膜及保护膜与下部电极对置，在俯视观察振动部的表面时，频率调整膜设置于比两个上部电极各自的中心部靠近两个上部电极的相互对置的端部的区域。

根据本发明，能够提供一种提高了生产率的谐振器以及具备该谐振器的谐振装置。

附图说明

图1是简要地表示第一实施方式所涉及的谐振装置的外观的立体图。

图2是沿着图1所示的谐振装置的II-II线的剖视图。

图3是简要地表示第一实施方式所涉及的谐振器的构造的俯视图。

图4是简要地表示第一实施方式所涉及的振动部的构造的俯视图。

图5是沿着图4所示的振动部的V-V线的剖视图。

图6是表示对第一实施方式所涉及的振动部施加电压的结构的剖视图。

图7是示意性地表示第一实施方式所涉及的振动部的振动方式的立体图。

图8是表示频率变化量与离子束照射时间的关系的图表。

图9是表示TCF变化量与频率调整膜宽度比率的关系的图表。

图10是简要地表示第二实施方式所涉及的振动部的结构的剖视图。

图11是简要地表示第三实施方式所涉及的振动部的结构的剖视图。

图12是简要地表示第四实施方式所涉及的振动部的结构的剖视图。

图13是简要地表示第五实施方式所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图14是示意性地表示第五实施方式所涉及的振动部的振动方式的立体图。

图15是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图16是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图17是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图18是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图19是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图20是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图21是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图22是表示对第六实施方式所涉及的振动部施加电压的结构的剖视图。

图23是示意性地表示第六实施方式所涉及的振动部的振动方式的立体图。

图24是示意性地表示第六实施方式的变形例所涉及的振动部的振动方式的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。各实施方式的附图为例示，各部分的尺寸、形状是示意性的，不应理解为将本申请发明的技术范围限定于该实施方式。

在各个附图中，为了明确各个附图相互的关系，帮助理解各部件的位置关系，有时方便起见附加由X轴、Y轴以及Z轴构成的正交坐标系。将与X轴、Y轴以及Z轴平行的方向分别称为X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向。将由X轴及Y轴规定的面称为XY面，对于YZ面及ZX面也同样。另外，方便起见，有时将Z轴方向的箭头的朝向(Z轴正方向侧)称为上，将与Z轴方向的箭头相反的朝向(Z轴负方向侧)称为下。但是，这并不限定谐振装置1的朝向。

＜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1的概略结构进行说明。图1是简要地表示第一实施方式所涉及的谐振装置的外观的立体图。图2是沿着图1所示的谐振装置的II-II线的剖视图。

该谐振装置1具备谐振器10、和隔着谐振器10相互对置地设置的下盖20及上盖30。下盖20、谐振器10以及上盖30依次沿着Z轴方向层叠。下盖20及上盖30构成将谐振器10收容的盖体，隔着谐振器10相互接合。在下盖20与上盖30之间形成的盖体的内部空间在真空状态下被气密地密封。此外，也可以在盖体的内部空间填充例如惰性气体等气体。

谐振器10是使用MEMS技术而被制造的MEMS振动元件。谐振器10的频率例如为1kHz以上且10MHz以下。谐振器10具备振动部120、保持部140以及一对保持单元110。振动部120可振动地保持于盖体的内部空间。保持部140与下盖20及上盖30接合，将谐振器10保持于盖体。保持部140例如设置为框状以便包围振动部120。一对保持单元110将振动部120和保持部140连接。此外，保持单元也可以仅为一个。

下盖20具有沿着XY平面设置的矩形平板状的底板22、和从底板22的周缘部向上盖30延伸的侧壁23。侧壁23与谐振器10的保持部140接合。在下盖20，在与谐振器10的振动部120对置的面中形成有由底板22和侧壁23围起来的腔室21。腔室21是向上开口的长方体状的开口部。腔室21是盖体的内部空间的一部分。

上盖30具有沿着XY平面设置的矩形平板状的底板32、和从底板32的周缘部向下盖20延伸的侧壁33。侧壁33与谐振器10的保持部140接合。在上盖30，在与谐振器10的振动部120对置的面中形成有由底板32和侧壁33围起来的腔室31。腔室31是向下开口的长方体状的开口部。腔室31是盖体的内部空间的一部分。

俯视观察XY平面时的下盖20的底板22及上盖30的底板32的形状不限定于矩形形状，也可以是圆形形状、椭圆形状、多边形形状或者它们的组合。另外，下盖20的腔室21及上盖30的腔室31的形状不限定于长方体状，也可以是圆、椭圆或多边形的任一种的柱体状或锥体状，或者它们的组合。

也可以在下盖20的腔室21及上盖30的腔室31的至少一方的内表面设置吸气层。吸气层吸附盖体的内部空间的残留气体而提高真空度，例如是使用镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钡(Ba)等形成的金属膜。

谐振器10、下盖20以及上盖30分别作为一个例子，使用硅(Si)基板来形成。此外，谐振器10、下盖20以及上盖30也可以分别使用层叠有硅层及氧化硅膜的SOI(Silicon OnInsulator：绝缘体上硅)基板来形成。另外，谐振器10、下盖20以及上盖30也可以分别使用硅基板以外的基板，例如化合物半导体基板、玻璃基板、陶瓷基板、树脂基板等能够进行基于微细加工技术的加工的基板来形成。

接下来，参照图3，对谐振器10的结构(振动部120、保持部140以及一对保持单元110)更详细地进行说明。图3是简要地表示第一实施方式所涉及的谐振器的构造的俯视图。

在俯视观察与上盖30对置的面(以下，简称为“俯视观察”)时，振动部120具有沿着XY平面扩展的矩形形状的轮廓。振动部120具有沿Y轴方向延伸的长边和沿X轴方向延伸的短边。振动部120设置于保持部140的内侧，在振动部120与保持部140之间以规定的间隔形成有空间。

在俯视观察时，振动部120具有沿着Y轴方向的长度L1(以下，简称为“长度L1”)和沿着X轴方向的宽度W1(以下，简称为“宽度W1”)。长度L1相当于振动部120的长边的长度，宽度W1相当于振动部120的短边的长度。作为一个例子，长度L1为240μm左右，宽度W1例如为190μm左右。

振动部120具有相邻的两个部分135A、135B。第一部分135A和第二部分135B沿X轴方向排列。第二部分135B位于第一部分135A的X轴负方向侧。在俯视观察时，第一部分135A与第二部分135B的边界相当于振动部120的等分线，该等分线在振动部120的X轴方向上的中心部沿Y轴方向延伸。因此，在俯视观察时，第一部分135A及第二部分135B的沿着Y轴方向的长度与振动部120的长度L1大致相等。另外，第一部分135A及第二部分135B的沿着X轴方向的宽度是振动部120的宽度W1的大致一半的大小。

第一部分135A及第二部分135B以相对于XY面的面外弯曲振动模式为主振动分别以相反相位进行振动。关于第一部分135A及第二部分135B的振动的详细内容，在后面叙述。此外，第一部分135A及第二部分135B的振动模式不限定于上述模式。

保持部140是用于在由下盖20和上盖30形成的内部空间保持振动部120的部分，例如形成为框状以便包围振动部120。在图3所示的例子中，不仅在保持部140与振动部120之间，而且在保持部140与一对保持单元110之间也以规定的间隔形成有空间。换言之，在俯视观察时，保持部140沿着振动部120及一对保持单元110的轮廓形成。此外，在振动部120、保持部140以及一对保持单元110各自之间形成的间隔的宽度为10μm左右。

保持部140只要设置为将振动部120的周围的至少一部分包围即可，不限定于框状的形状。例如，保持部140只要以能够保持振动部120，且与下盖20及上盖30接合的程度设置于振动部120的周围即可。

一对保持单元110对两个部分135A、135B的边界进行夹持，并且将振动部120与保持部140连接。一对保持单元110具有第一保持单元111和第二保持单元112。第一保持单元111与振动部120的Y轴负方向侧的端部(图3中的左端部)连接。第二保持单元112与振动部120的Y轴正方向侧的端部(图3中的右端部)连接。

第一保持单元111具有节点生成部111A和臂111B、111C。臂111B设置在节点生成部111A与振动部120之间，臂111C设置于节点生成部111A的与振动部120相反侧。第二保持单元112具有节点生成部112A和臂112B、112C。臂112B设置在节点生成部112A与振动部120之间，臂112C设置于节点生成部112A的与振动部120相反侧。

在俯视观察时，节点生成部111A、112A分别形成为具有半径R11的半圆形状。节点生成部111A、112A分别在振动部120侧具有直线状的端部，在与振动部120相反侧具有圆弧状的端部。作为一个例子，半径R11为80μm左右。

臂111B将节点生成部111A与振动部120连接，臂112B将节点生成部112A与振动部120连接。臂111C将节点生成部111A与保持部140连接，臂112C将节点生成部112A与保持部140连接。臂111B相当于一方的保持单元111的与振动部120连接的连接部分，臂112B相当于另一方的保持单元112的与振动部120连接的连接部分。臂111B、111C以及臂112B、112C位于振动部120的两个部分135A、135B的边界的延长线上。即，臂111B、112B分别与节点生成部111A、112A的振动部120侧的端部的中心部连接，且与振动部120的包含短边的端部的中心部连接。臂111C、112C分别与节点生成部111A、112A的同振动部120相反侧的端部的中心部连接。臂111B、111C以及臂112B、112C分别具有沿着X轴方向的宽度W11(以下，简称为“宽度W11”)。宽度W11相当于一对保持单元110各自的与振动部120连接的连接部分的沿着X轴方向的宽度。作为一个例子，宽度W11为10μm。

此外，节点生成部111A、112A的形状不限定于上述形状。在俯视观察时，节点生成部111A、112A分别是沿着X轴方向的宽度在比Y轴方向的中心靠振动部120侧最大，随着远离该处而变小的形状即可。例如，节点生成部111A、112A也可以分别在振动部120侧具有圆弧状的端部，在与振动部120相反侧具有直线状的端部。另外，只要能够支承振动部120的两个部分135A、135B的边界，则也可以省略第一保持单元111或第二保持单元112。例如，也可以省略第二保持单元112，振动部120仅由第一保持单元11支承。

接下来，参照图4及图5，对振动部120的结构更详细地进行说明。图4是简要地表示第一实施方式所涉及的振动部的构造的俯视图。图5是沿着图4所示的振动部的V-V线的剖视图。

振动部120与保持部140及一对保持单元110通过同一工艺一体地形成。在谐振器10中，在基板的一个例子亦即硅基板F2的下盖20侧形成有氧化硅膜F21，以便覆盖硅基板F2。在硅基板F2的上盖30侧形成有氧化硅膜F22，以便覆盖硅基板F2。在氧化硅膜F22之上层叠有金属膜E1。在金属膜E1之上层叠有压电膜F3，以便覆盖金属膜E1，另外，在压电膜F3之上层叠有金属膜E2A、E2B。在金属膜E2A、E2B之上层叠有保护膜F4，以便覆盖金属膜E2。在保护膜F4之上层叠有金属膜E3。振动部120、保持部140以及一对保持单元110各自的外形通过例如使用了氩(Ar)离子束的干式蚀刻对由上述的氧化硅膜F21、硅基板F2、氧化硅膜F22、金属膜E1、压电膜F3、金属膜E2A、E2B、保护膜F4以及金属膜E3构成的层叠体进行除去加工，并进行图案化而形成。

硅基板F2例如由厚度10μm左右的简并的n型硅(Si)半导体形成，能够包含磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等作为n型掺杂剂。硅基板F2所使用的简并硅(Si)的电阻值例如小于16mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。

氧化硅膜F21、F22是以二氧化硅(SiO₂)为主成分的绝缘膜。氧化硅膜F21、F22作为减小谐振器10的频率温度系数(TCF：Temperature Coefficients of Frequency)的温度特性修正层发挥功能。氧化硅膜F21、F22特别减小常温附近的频率相对于温度变化的变化量。因此，通过振动部120具有氧化硅膜F21、F22，谐振器10的温度特性提高。另外，由于作为氧化硅膜F22的主成分的二氧化硅的导热率低，因此氧化硅膜F22也作为延长导热时间而降低热弹性阻尼(TED：ThermoElastic Damping)的导热抑制层而发挥功能。因此，通过振动部120具有氧化硅膜F22，谐振器10的谐振振动的Q值(以下，简称为“Q值”)提高。

氧化硅膜F21、F22的厚度例如为0.5μm左右。氧化硅膜F21、F22能够通过硅基板F2的热氧化而形成，因此能够抑制制造成本。但是，也可以设置以二氧化硅以外为主成分的绝缘膜来代替氧化硅膜F21、F22。作为温度特性修正层，也可以选择成为适当的频率温度系数的材质。另外，作为导热抑制层，只要是导热率低的材质，则没有特别限定。温度特性修正层以及导热抑制层也可以通过从化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)、物理气相沉积(PVD：Physical Vapor Deposition)等成膜手段选择的优选的方法来成膜。

金属膜E1、E2A、E2B在振动部120中作为激励压电膜F3的激励电极而发挥功能，在保持部140及一对保持单元110中作为使激励电极与外部电源或地线电连接的引出电极而发挥功能。在振动部120中，设置于压电膜F3的一侧的金属膜E1相当于下部电极，设置于压电膜F3的另一侧的金属膜E2A、E2B相当于两个上部电极。金属膜E1遍及振动部120的整体，即遍及两个部分135A、135B地连续设置。金属膜E2A设置于第一部分135A，金属膜E2B设置于第二部分135B。

金属膜E1、E2A、E2B各自的厚度例如为0.1μm以上0.2μm以下左右。金属膜E1、E2A、E2B在成膜后，通过蚀刻等除去加工而图案化为激励电极及引出电极等。金属膜E1、E2A、E2B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，由Mo(钼)、钨(W)等形成。此外，在硅基板F2具有高导电性且氧化硅膜F22被省略的情况下，也可以省略金属膜E1，硅基板F2兼作下部电极。

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)及铌(Nb)，或者镁(Mg)及锆(Zr)等两种元素置换。压电膜F3的厚度例如为0.8μm左右，但也可以为0.2μm～2μm左右。

保护膜F4例如保护金属膜E2不被氧化。保护膜F4遍及振动部120的整体地设置，以便覆盖金属膜E2A、E2B。保护膜F4例如由包含铝(Al)、硅(Si)或钽(Ta)的氧化物、氮化物或者氮氧化物等形成。保护膜F4也可以是与压电膜F3相同的材质。保护膜F4的厚度例如为0.2μm左右。在保护膜F4的表面形成有反映金属膜E2A、E2B的厚度的凹凸。保护膜F4也可以形成为通过使厚度足够厚，而使表面的凹凸变小。

金属膜E3设置于振动部120的表面中的一对保持单元110各自的与振动部120连接的连接部分111B、112B之间的区域。在俯视观察时，金属膜E3设置于比振动部120的两个部分135A、135B各自的中心部靠近两个部分135A、135B的边界的区域。另外，金属膜E3设置于比两个金属膜E2A、E2B各自的中心部靠近两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部的区域。在两个金属膜E2A、E2B之间，金属膜E3隔着压电膜F3及保护膜F4与金属膜E1对置。在俯视观察时，金属膜E3与两个部分135A、135B的边界以及两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部重叠。

金属膜E3相当于频率调整膜。在作为制造工序之一的频率调整工序中，通过除去金属膜E3的一部分的修整处理，调整谐振器10的频率。修整处理例如是照射氩(Ar)离子束的干式蚀刻。为了有效地调整谐振器10的频率，金属膜E3优选由基于蚀刻的质量减小速度比保护膜F4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。只要保护膜F4和金属膜E3的质量减小速度的关系如上所述，则保护膜F4和金属膜E3的蚀刻速度的大小关系是任意的。金属膜E3例如由钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)或钛(Ti)等金属材料形成。此外，在修整处理中，有时保护膜F4的一部分也被除去。

此外，金属膜E3的位置不限定于振动部120的表面中的连接部分111B、112B之间的区域。金属膜E3只要设置于保持单元110的与振动部120连接的连接部分、和沿着振动部120的两个部分135A、135B的边界与该连接部分对置的端部之间的区域即可。换言之，金属膜E3只要设置于沿着振动部120的相邻的部分彼此的边界中的由至少一个保持单元支承的边界的区域即可。例如，在振动部120具有相互反相地振动的三个以上的部分，一对保持单元110分别支承不同的边界的情况下，金属膜E3只要设置于沿着一对保持单元110中的至少一方的保持单元所支承的边界的区域即可，也可以设置于沿着另一方的保持单元所支承的边界的区域。在振动部120由一个保持单元支承的情况下，金属膜E3只要设置于沿着该一个保持单元所支承的边界的区域即可。另外，如果作为频率调整膜发挥功能，则也可以设置绝缘膜、半导体膜来代替金属膜E3。

如图5所示，金属膜E1的沿着X轴方向的宽度与振动部120的宽度W1相等。金属膜E2A具有沿着X轴方向的宽度W2A(以下，简称为“宽度W2A”)。金属膜E2B具有沿着X轴方向的宽度W2B(以下，简称为“宽度W2B”)。在两个金属膜E2A、E2B之间形成有间隙G2。金属膜E3具有沿着X轴方向的宽度W3(以下，简称为“宽度W3”)。宽度W2A相当于第一上部电极的宽度，宽度W2B相当于第二上部电极的宽度，间隙G2相当于两个上部电极之间的间隙。

宽度W2A和宽度W2B是大致相等的大小。间隙G2比宽度W11大。在本实施方式中，宽度W3比宽度W2A、W2B小，且比间隙G2大。作为一个例子，宽度W2A、W2B为60μm左右，间隙G2为36μm左右，宽度W3为40μm左右。

接下来，参照图6及图7，对振动部120的动作进行说明。图6是表示对第一实施方式所涉及的振动部施加电压的结构的剖视图。图7是示意性地表示第一实施方式所涉及的振动部的振动方式的立体图。

压电膜F3根据在下部电极与上部电极之间形成的电场，在XY平面的面内方向中的X轴方向上伸缩。通过该压电膜F3的伸缩，振动部120的两个部分135A、135B分别使其开放端朝向下盖20的底板22及上盖30的底板32位移，以面外的弯曲振动模式进行振动。

如图6所示，在本实施方式中，对金属膜E2A、E2B分别施加交变电压。对金属膜E2A施加的电压的相位和对金属膜E2B施加的电压的相位被设定为彼此相反的相位。金属膜E1例如接地。因此，在第一部分135A中在金属膜E1和金属膜E2A之间形成的交变电场的相位与在第二部分135B中在金属膜E1和金属膜E2B之间形成的交变电场的相位成为相反相位。其结果，如图7所示，第一部分135A和第二部分135B向彼此相反的方向位移。例如，当第一部分135A的中心部朝向上盖30的内表面向Z轴正方向侧位移时，第二部分135B的中心部朝向下盖20的内表面向Z轴负方向侧位移。此外，在图6中，颜色浅的部分表示由振动引起的位移小的区域，颜色深的区域表示由振动引起的位移大的区域。

两个部分135A、135B的边界由于没有设置上部电极而成为两个部分135A、135B各自的固定端。换言之，两个部分135A、135B的边界成为振动部120中的节点。一对保持单元110与该节点连接，因此能够降低振动的保持损失或锚固损失。因此，能够抑制Q值的降低。

接下来，参照图8及图9，对本发明的效果进行说明。图8是表示频率变化量与离子束照射时间的关系的图表。图9是表示TCF变化量与频率调整膜宽度比率的关系的图表。

图8是表示在基于干式蚀刻的频率调整工序中，相对于除去频率调整膜的离子束的照射时间的频率变化量的图表。横轴以秒为单位示出离子束的照射时间，纵轴以ppm为单位示出频率变化量。在图8中绘制了两个实施例和一个比较例。两个实施例各自的频率调整膜不同，一个实施例是频率调整膜的宽度比上部电极的间隙大的谐振器，另一个实施例是频率调整膜的宽度比上部电极的间隙小的谐振器。比较例是将频率调整膜设置于与两个部分的边界相反侧的端部的谐振器。

两个实施例的每单位时间的频率变化量都相比于比较例更大。例如，为了使频率变化－3000ppm，在比较例中需要35秒以上的离子束照射，但在实施例中仅15秒以下的离子束照射就足够了。这表示根据本实施方式，能够缩短频率调整工序所需的时间、以及降低能耗。

图9表示在本实施方式中，在使频率调整膜的宽度变化时，频率调整工序中的TCF变化量如何变化。横轴以％为单位示出频率调整膜的宽度相对于振动部120的宽度的比率(以下，称为“宽度比率”)。纵轴以ppm/deg为单位示出频率调整工序前后的TCF的变化量(以下，称为“TCF变化量”)。

优选TCF量变化小。TCF变化量在宽度比率为20％时大致为0，与宽度比率成比例地变大。例如如果将宽度比率设计为10％以上30％以下，则能够制造TCF变化量为±0.5ppm/deg以内的谐振器。

如以上那样，在第一实施方式中，相当于频率调整膜的金属膜E3设置于一对保持单元110各自的与振动部120连接的连接部分111B、112B之间的区域。在俯视观察时，金属膜E3设置于比振动部120的两个部分135A、135B各自的中心部靠近两个部分135A、135B的边界的区域。另外，金属膜E3设置于比相当于两个上部电极的金属膜E2A、E2B各自的中心部靠近两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部的区域。

由此，频率调整的效率提高，因此谐振器10的生产率提高。

金属膜E3的宽度相对于振动部120的宽度为10％以上30％以下的大小。

由此，频率调整工序前后的TCF变化量成为±0.5ppm/deg以内。

谐振器10在硅基板F2与金属膜E1之间具备氧化硅膜F22。

由此，热弹性阻尼降低，Q值提高。

谐振器10在硅基板F2的与金属膜E1相反侧具备氧化硅膜F21。

由此，至少常温附近的TCF变小，温度特性得到改善。

以下，对本发明的其他实施方式所涉及的谐振器10或振动部120的结构进行说明。此外，在下述实施方式中，针对与上述第一实施方式共用的事项，省略叙述，仅针对不同点进行说明。特别是，针对由相同结构带来的相同的作用效果没有依次提及。

＜第二实施方式＞

接下来，参照图10对第二实施方式所涉及的振动部120的结构进行说明。图10是简要地表示第二实施方式所涉及的振动部的结构的剖视图。

在俯视观察时，金属膜E3与两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部双方分离，位于两个金属膜E2A、E2B之间。相当于频率调整膜的金属膜E3的宽度W3比一对保持单元110各自的与振动部120连接的连接部分111B、112B的宽度W11大，且比相当于两个上部电极的金属膜E2A、E2B之间的间隙G2小。

由于保护膜F4在覆盖两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部的部分薄壁化，因此有时在该部分产生缺损。即使在这种情况下，根据本实施方式，也能够抑制两个金属膜E2A、E2B各自与金属膜E3之间的短路。

此外，金属膜E3只要与两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部的至少一方分离即可。由此，能够抑制两个金属膜E2A、E2B的至少一方与金属膜E3之间的短路。

＜第三实施方式＞

接下来，参照图11对第三实施方式所涉及的振动部120的结构进行说明。图11是简要地表示第三实施方式所涉及的振动部的结构的剖视图。

相当于频率调整膜的金属膜E3的宽度W3比一对保持单元110各自的与振动部120连接的连接部分111B、112B的宽度W11小。

由此，能够获得与第二实施方式相同的效果。

＜第四实施方式＞

接下来，参照图12对第四实施方式所涉及的振动部120的结构进行说明。图12是简要地表示第四实施方式所涉及的振动部的结构的剖视图。

频率调整膜由两个金属膜E3A、E3B构成。金属膜E3A、E3B沿Y轴方向延伸，在X轴方向上空开间隔地排列。在俯视观察时，金属膜E3A与金属膜E2A重叠，金属膜E3B与金属膜E2B重叠。这样，即使是具备多个频率调整膜的振动部120，也能够获得与第一实施方式相同的效果。

在俯视观察时，金属膜E3A与金属膜E2A的同金属膜E2B对置的端部分离，金属膜E3B与金属膜E2B的同金属膜E2A对置的端部分离。由此，能够获得与第二实施方式相同的效果。

两个金属膜E3A、E3B分别可以在俯视观察时与两个金属膜E2A、E2B的相互对置的端部重叠，也可以设置在两个金属膜E2A、E2B之间。

＜第五实施方式＞

接下来，参照图13及图14对第五实施方式所涉及的振动部120的结构进行说明。图13是简要地表示第五实施方式所涉及的谐振器的结构的俯视图。图14是示意性地表示第五实施方式所涉及的振动部的振动方式的立体图。

振动部120具有沿着Y轴方向排列的两个部分135A、135B，两个部分135A、135B的边界沿着X轴方向延伸。第一部分135A位于第二部分135B的Y轴正方向侧。

保持部140具有棱柱形状的框体140a～140d。框体140a、140b沿着X轴方向延伸，框体140a位于振动部120的Y轴正方向侧，框体140b位于振动部120的Y轴负方向侧。框体140c、140d沿着X轴方向延伸，框体140c位于振动部120的X轴负方向侧，框体140d位于振动部120的X轴正方向侧。

一对保持单元具有沿X轴方向延伸的棱柱形状的保持臂111、112。保持臂111相当于一方的保持单元的与振动部120连接的连接部分，保持臂112相当于另一方的保持单元的与振动部120连接的连接部分。保持臂111将保持部140的框体140c与振动部120的包含一个长边的端部的中心部连接。保持臂112将保持部140的框体140d与振动部120的包含另一个长边的端部的中心部连接。

如图14所示，即使是以相反相位振动的两个部分135A、135B沿着振动部120的长边排列的振动部120，通过在一对保持单元各自的与振动部120连接的连接部分111、112之间的区域设置相当于频率调整膜的金属膜E3，也能够获得与第一实施方式相同的效果。

＜第五实施方式的变形例＞

接下来，参照图15～图21对第五实施方式的变形例所涉及的振动部120的结构进行说明。图15～图21分别是简要地表示第五实施方式的变形例所涉及的谐振器的结构的俯视图。

图15所示的振动部120在第一部分135A形成有沿着Y轴方向的狭缝SLA这一点上，与图13所示的振动部120不同。狭缝SLA从与两个部分135A、135B的边界相反侧的端部形成至两个部分135A、135B的边界。两个部分135A、135B成为以两个部分135A、135B的边界为基准不对称的构造。

图16所示的振动部120在第一部分135A形成有沿着Y轴方向的狭缝SLA且在第二部分135B形成有沿着Y轴方向的狭缝SLB这一点上，与图13所示的振动部120不同。狭缝SLA、SLB从与两个部分135A、135B的边界相反侧的端部形成在同一直线上。狭缝SLA、SLB以与保持臂111、112的宽度大致相等的大小的间隔分离。

图17所示的振动部120在两个部分135A、135B呈大致梯形形状这一点上，与图13所示的振动部120不同。图18所示的振动部120在两个部分135A、135B呈大致三角形形状这一点上，与图13所示的振动部120不同。在图17及图18所示的变形例中，两个部分135A、135B各自的沿着X轴方向的宽度随着远离两个部分135A、135B的边界而变小。金属膜E3与振动部120的形状相匹配地呈大致八边形形状。金属膜E3可以与振动部120的形状相匹配地呈大致六边形形状，也可以是矩形形状。

图19所示的振动部120在两个部分135A、135B各自的沿着X轴方向的宽度随着远离两个部分135A、135B的边界而变大这一点上，与图17所示的振动部120不同。金属膜E3沿着X轴方向从两端凹陷。

图20及图21在保持单元111、112分别具有节点生成部111A、112A这一点上，与图13所示的振动部120不同。图20所示的节点生成部111A、112A为矩形形状，图21所示的节点生成部111A、112A为半圆形状。节点生成部111A、112A分别通过矩形形状的臂111B、112B与振动部120连接，并通过矩形形状的臂111C、112C与保持部140连接。

＜第六实施方式＞

接下来，参照图22及图23对第六实施方式所涉及的振动部120的结构进行说明。图22是表示对第六实施方式所涉及的振动部施加电压的结构的剖视图。图23是示意性地表示第六实施方式所涉及的振动部的振动方式的立体图。

振动部120具有相邻的部分以彼此相反的相位振动的四个部分135A～135D，并以四阶的面外弯曲振动模式为主振动进行振动。四个部分135A～135D沿着Y轴方向排列。在部分135A～135D分别设置有相当于上部电极的金属膜E2A～E2D。金属膜E2A～E2D相互分离。

在比相邻的部分135A、135B各自的中心靠近相邻的部分135A、135B的边界的区域设置有金属膜E3A。具体而言，在相邻的部分135A、135B的边界设置有金属膜E3A。同样，在相邻的部分135B、135C的边界设置有金属膜E3B，在相邻的部分135C、135D的边界设置有金属膜E3C。

这样，即使在以高阶的偶数阶模式进行振动的振动部120中，通过在比相邻的部分各自的中心靠近相邻的部分的边界的区域设置频率调整膜，也能够获得与第一实施方式相同的效果。此外，不需要在所有的相邻的部分的边界设置频率调整膜，如果是图22所示的例子，则也可以省略金属膜E3A～E3C中的任意一个或两个。

＜第六实施方式的变形例＞

接下来，参照图24对第六实施方式的变形例所涉及的振动部120的结构进行说明。图24是示意性地表示第六实施方式的变形例所涉及的振动部的振动方式的立体图。

图24所示的振动部120在具有相邻的部分以彼此相反的相位振动的六个部分135A～135F，并以六阶的面外弯曲振动模式为主振动进行振动这一点上，与图23所示的振动部120不同。

这样，在以任意阶数的高阶振动模式为主振动进行振动的振动部120中，也能够应用本发明。

以下，附记本发明的实施方式的一部分或全部，对其效果进行说明。此外，本发明不限定于以下的附记。

根据本发明的一个方式，提供一种谐振器，具备：振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；保持部，形成为将振动部的至少一部分包围；以及保持单元，对两个部分的边界进行支承，并且将振动部与保持部连接，在振动部的表面中的、保持单元的振动部和沿着两个部分的边界与连接部分对置的端部之间的区域设置有频率调整膜。

作为一个方式，保持单元是对两个部分的边界进行夹持的一对保持单元，频率调整膜设置于一对保持单元各自的与振动部连接的连接部分之间的区域。

由此，频率调整的效率提高，因此谐振器的生产率提高。

作为一个方式，频率调整膜设置于比振动部的两个部分各自的中心部靠近两个部分的边界的区域。

作为一个方式，振动部的两个部分的排列方向上的频率调整膜的宽度相对于振动部的宽度为10％以上30％以下的大小。

由此，频率调整工序前后的TCF(频率温度系数)变化量成为±0.5ppm/deg以内。

作为一个方式，振动部的两个部分的排列方向上的频率调整膜的宽度比振动部的两个部分的排列方向上的保持单元的与振动部连接的连接部分的宽度小。

作为一个方式，振动部还具有：压电膜；下部电极，设置于压电膜的一侧；以及两个上部电极，设置于压电膜的另一侧，且在振动部的两个部分的每一个中隔着压电膜与下部电极对置。

作为一个方式，振动部的两个部分的排列方向上的频率调整膜的宽度比两个上部电极之间的间隙小。

作为一个方式，在俯视观察振动部的表面时，频率调整膜与两个上部电极的相互对置的端部的至少一个分离。

由此，能够抑制上部电极的端部与频率调整膜之间的短路。

作为一个方式，振动部还具有硅基板和设置在硅基板与下部电极之间的氧化硅膜。

由此，热弹性阻尼降低，Q值提高。

作为一个方式，振动部还具有设置于硅基板的与下部电极相反的一侧的氧化硅膜。

由此，至少常温附近的TCF变小，温度特性得到改善。

作为一个方式，振动部具有相邻的部分以彼此相反的相位振动的四个以上的部分，频率调整膜设置于比相邻的部分各自的中心部靠近相邻的部分的边界的区域。

作为一个方式，提供一种谐振装置，具备：上述的任一个谐振器；和盖体，形成供谐振器的振动部能够弯曲振动的内部空间。

根据本发明的另一个方式，提供一种谐振器，具备：振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；和频率调整膜，设置于振动部的表面中的比振动部的两个部分各自的中心部靠近两个部分的边界的区域。

由此，频率调整的效率提高，因此谐振器的生产率提高。

根据本发明的另一个方式，提供一种谐振器，具备：振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；保持部，形成为将振动部的至少一部分包围；以及保持单元，将振动部与保持部连接，振动部具有：压电膜；下部电极，设置于压电膜的一侧；两个上部电极，设置于压电膜的另一侧，且在振动部的两个部分的每一个中隔着压电膜与下部电极对置；保护膜，覆盖两个上部电极；以及频率调整膜，隔着压电膜及保护膜与下部电极对置，在俯视观察振动部的表面时，频率调整膜设置于比两个上部电极各自的中心部靠近两个上部电极的相互对置的端部的区域。

由此，频率调整的效率提高，因此谐振器的生产率提高。

本发明所涉及的实施方式能够适当地应用，只要是定时设备、发声器、振荡器、载荷传感器等利用压电效应进行机电能量转换的设备，则没有特别限定。

如以上说明的那样，根据本发明的一个方式，能够提供一种提高了生产率的谐振器以及具备该谐振器的谐振装置。

此外，以上说明的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，本领域技术人员对各实施方式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，各实施方式所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，各实施方式所具备的各要素只要在技术上可能就能够组合，将它们组合而成的结构只要包括本发明的特征就被包含在本发明的范围内。

附图标记说明

1…谐振装置；10…谐振器；20…下盖；30…上盖；110…保持单元；111A、112A…节点生成部；111B、112B…臂(与振动部连接的连接部分)；111C、112C…臂；120…振动部；135A、135B…部分；F2…硅基板；F21、F22…氧化硅膜；E1…金属膜(下部电极)；F3…压电膜；E2A、E2B…金属膜(上部电极)；F4…保护膜；E3…金属膜(频率调整膜)；140…保持部。

Claims (14)

1.一种谐振器，其中，具备：

振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；

保持部，形成为将所述振动部的至少一部分包围；以及

保持单元，对所述两个部分的边界进行支承，并且将所述振动部与所述保持部连接，

在所述振动部的表面中的、所述保持单元的与所述振动部连接的连接部分和沿着所述两个部分的边界与所述连接部分对置的端部之间的区域设置有频率调整膜。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其中，

所述保持单元是对所述两个部分的边界进行夹持的一对保持单元，

所述频率调整膜设置于所述一对保持单元各自的与所述振动部连接的连接部分之间的区域。

3.根据权利要求1或2所述的谐振器，其中，

所述频率调整膜设置于比所述振动部的所述两个部分各自的中心部靠近所述两个部分的边界的区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的谐振器，其中，

所述振动部的所述两个部分的排列方向上的所述频率调整膜的宽度相对于所述振动部的宽度为10％以上30％以下的大小。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的谐振器，其中，

所述振动部的所述两个部分的排列方向上的所述频率调整膜的宽度比所述振动部的所述两个部分的排列方向上的所述保持单元的与所述振动部连接的所述连接部分的宽度小。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的谐振器，其中，

所述振动部还具有：

压电膜；

下部电极，设置于所述压电膜的一侧；以及

两个上部电极，设置于所述压电膜的另一侧，且在所述振动部的所述两个部分的每一个中隔着所述压电膜与所述下部电极对置。

7.根据权利要求6所述的谐振器，其中，

所述振动部的所述两个部分的排列方向上的所述频率调整膜的宽度比所述两个上部电极之间的间隙小。

8.根据权利要求6或7所述的谐振器，其中，

在俯视观察所述振动部的表面时，所述频率调整膜与所述两个上部电极的相互对置的端部的至少一个分离。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的谐振器，其中，

所述振动部还具有：

硅基板；和

氧化硅膜，设置在所述硅基板与所述下部电极之间。

10.根据权利要求9所述的谐振器，其中，

所述振动部还具有设置于所述硅基板的与所述下部电极相反侧的氧化硅膜。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的谐振器，其中，

所述振动部具有相邻的部分以彼此相反的相位振动的四个以上的部分，

所述频率调整膜设置于比所述相邻的部分各自的中心部靠近所述相邻的部分的边界的区域。

12.一种谐振装置，其中，具备：

权利要求1～11中任一项所述的谐振器；和

盖体，形成供所述谐振器的所述振动部能够弯曲振动的内部空间。

13.一种谐振器，其中，具备：

振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；和

频率调整膜，设置于所述振动部的表面中的比所述振动部的所述两个部分各自的中心部靠近所述两个部分的边界的区域。

14.一种谐振器，其中，具备：

振动部，具有以彼此相反的相位振动的两个部分；

保持部，形成为将所述振动部的至少一部分包围；以及

保持单元，将所述振动部与所述保持部连接，

所述振动部具有：

压电膜；

下部电极，设置于所述压电膜的一侧；

两个上部电极，设置于所述压电膜的另一侧，且在所述振动部的所述两个部分的每一个中隔着所述压电膜与所述下部电极对置；

保护膜，覆盖所述两个上部电极；以及

频率调整膜，隔着所述压电膜及所述保护膜与所述下部电极对置，

在俯视观察所述振动部的表面时，所述频率调整膜设置于比所述两个上部电极各自的中心部靠近所述两个上部电极的相互对置的端部的区域。

Images