JP2002223145A

JP2002223145A - 圧電共振子とそれを用いたフィルタおよび電子機器

Info

Publication number: JP2002223145A
Application number: JP2001245449A
Authority: JP
Inventors: Masaki Takeuchi; 雅樹竹内; Hajime Yamada; 一山田; Yoshihiko Goto; 義彦後藤; Tadashi Nomura; 忠志野村; Akihiko Shibata; 明彦柴田; Yukio Yoshino; 幸夫吉野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】素子の破壊や特性の劣化を防止することがで
き、低コストで生産することができる小型の圧電共振子
を得る。【解決手段】圧電共振子１０は、中空部１６を有する
基板１２を含む。中空部１６を横切るようにして、基板
１２に梁１８を形成し、基板１２と梁１８の上に誘電体
層２０を形成する。誘電体層２０上に、圧電体層と対向
電極とを含む共振子２２を形成し、ダイアフラム型圧電
共振子を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧電共振子に関
し、特に、たとえば複数の共振子が同一基板上に形成さ
れ、これらの共振子が組合されてフィルタなどとして使
用される圧電共振子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、従来の圧電共振子の一例を示
す断面図解図である。圧電共振子１は、たとえば｛１０
０｝Ｓｉ基板などのような基板２を含む。基板２には、
貫通する中空部３が形成される。基板２の一方面上に
は、中空部３を覆うようにして誘電体層４が形成され
る。誘電体層４は、たとえば厚さ数μｍ〜数十μｍのＳ
ｉＯ ₂薄膜などで形成される。さらに、誘電体層４上に
は、共振子５が形成され、ダイアフラム型圧電共振子が
形成される。共振子５は、ＺｎＯなどの圧電薄膜と、圧
電薄膜を挟んで対向するＡｌ電極薄膜などで形成され
る。この電極の対向部が、その部分の厚さおよび膜構成
に応じた周波数の厚み縦振動モードで共振し、共振子と
しての特性が得られる。

【０００３】図１４では、１つの基板２上に１つの共振
子５が形成されているが、１つの基板２上に複数の共振
子５を形成する場合、図１５に示すように、基板２に複
数の中空部３および誘電体層４を形成し、これらの誘電
体層４上に共振子５を１つずつ形成することができる。
また、図１６に示すように、基板２に大型の中空部３お
よび誘電体層４を形成し、この誘電体層４上に複数の共
振子５を配置することもできる。これらの共振子を接続
することによって、１つのチップ上に複数の共振子を組
合せたフィルタを形成することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなダイアフラ
ム構造を有する圧電共振子においては、ダイアフラムが
数μｍ〜数十μｍの厚みの膜のみで構成されており、こ
のような薄膜に数１００ＭＰａという大きい応力がかか
っている。このような応力のため、ダイアフラムが変形
し、共振子の機械的な振動が妨害されて、特性の劣化が
生じたり、変形によって配線が断線したり、ダイアフラ
ムの機械的強度が損なわれて、耐衝撃性が低下するなど
の問題が生じていた。

【０００５】このような傾向は、１つのダイアフラム上
に複数の共振子を配列するなどしてダイアフラムの平面
サイズが大きくなるほど顕著となり、応力に耐えかねて
ダイアフラムが破壊され、歩留まりが低下するなどの問
題も発生していた。そこで、１つのチップに複数の共振
子を形成する場合、１つの基板上に複数のダイアフラム
を形成して、各ダイアフラムに共振子を形成する構造が
好んで採用されたが、素子サイズが大型化するため、素
子小型化およびコストダウンの面で問題となっていた。

【０００６】また、このようなダイアフラム上に形成さ
れる共振子において、共振抵抗を低減するためには、圧
電薄膜の両面の電極薄膜を大きくし、これらの電極薄膜
の対向面積を大きくすることによって、静電容量を大き
くすればよい。しかしながら、電極薄膜を大きくする
と、不要振動が発生して共振特性が劣化するという問題
がある。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、素
子の破壊や特性の劣化を防止することができ、低コスト
で生産することができる小型の圧電共振子を提供するこ
とである。さらに、この発明の目的は、上述のような圧
電共振子において、共振抵抗が小さく、かつ不要振動の
影響の少ない圧電共振子を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、貫通する中
空部を有する基板と、中空部を覆うようにして基板の一
方面上に形成され、少なくとも１層以上の薄膜からなる
ダイアフラムと、ダイアフラムを保持する部分から中空
部を横切ってダイアフラムの面に接するように形成され
る梁とを含み、ダイアフラム上に複数の共振子が形成さ
れた、圧電共振子である。このような圧電共振子におい
て、基板と梁とは、ダイアフラムの一方面側において一
体的に形成することができる。また、基板と梁とは、ダ
イアフラムの反対面に形成されてもよい。さらに、複数
の共振子は、圧電体層と、圧電体層の一方面上に形成さ
れる一方の電極と、圧電体層の他方面上に形成される他
方の電極とを含み、一方の電極および他方の電極のそれ
ぞれは、引出し電極と、引出し電極に接続される１つ以
上の振動電極とを含み、一方の電極の振動電極と他方の
電極の振動電極とが誘電体層を介して交差して形成され
る複数の振動部を有し、複数の振動部が電気的に並列に
接続された構成とすることができる。このような複数の
振動部を有する圧電共振子において、隣接する振動部間
の距離は、振動部に励振される振動の波長の１／２以上
であることが好ましい。さらに、振動部とダイアフラム
の固定端との距離は、振動部に励振される振動の波長の
１／２以上であることが好ましい。また、振動部と梁と
の距離は、振動部に励振される振動の波長の１／２以上
であることが好ましい。さらに、この発明は、上述のい
ずれかに記載の圧電共振子を用いた、フィルタである。
また、この発明は、上述のいずれかに記載の圧電共振子
またはフィルタを用いた、電子機器である。

【０００９】ダイアフラムを保持する部分から中空部を
横切ってダイアフラムの面に接するように梁を形成する
ことにより、薄膜からなるダイアフラムが補強される。
それにより、応力によるダイアフラムの変形を小さくす
ることができる。このような梁は、ダイアフラムの一方
面側において基板と一体的に形成してもよいし、ダイア
フラムを介して基板の反対側に形成してもよい。また、
ダイアフラム上に形成される共振子として、圧電体層の
両面に形成される電極の振動電極を交差させて、複数の
振動部が形成されるようにすれば、個々の振動部におけ
る各振動電極の大きさを不要振動の影響がでる大きさよ
りも小さくすることができるため、共振特性の劣化を抑
えることができる。また、引出し電極から分岐された振
動電極を圧電体層を介して交差させることにより、一方
の電極と他方の電極との配置がずれても、振動電極の対
向面積は変わらないため、個々の振動部の共振抵抗およ
び共振周波数が変化しない。さらに、圧電体層の両面の
振動電極が交差することにより、複数の振動部が形成さ
れるので、小さい面積に複数の振動部を配置することが
できる。また、共振周波数が等しいｎ個の共振子を電気
的に並列接続することにより、全体として不要振動が抑
えられ、共振周波数が個々の振動部の１／ｎである共振
子を得ることができる。さらに、隣接する振動部間の距
離、振動部とダイアフラムの固定端との距離、振動部と
梁との距離を、振動部に励振される振動波長の１／２以
上とすることにより、横方向に漏れる振動が十分に減衰
して、このような振動によるスプリアスの発生を抑える
ことができる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の圧電共振子の一
例を示す平面図であり、図２はその断面図解図である。
圧電共振子１０は、たとえば｛１００｝Ｓｉ基板などの
基板１２を含む。基板１２の一方の面上には、ＳｉＯ₂
などの誘電体層１４が形成される。これらの基板１２お
よび誘電体層１４には、平面形状が矩形の貫通した中空
部１６が形成される。さらに、中空部１６を十字状に横
切るようにして、基板１２の面と同一面を有する梁１８
が形成される。梁１８は、基板１２と同じ材料で一体的
に形成される。

【００１２】また、梁１８が形成された側において、基
板１２の全面には、中空部１６を覆うようにして誘電体
層２０が形成される。誘電体層２０は、たとえばＳｉＯ
₂ などで形成される。この誘電体層２０の一方面は、中
空部１６上において、梁１８に接するように形成され
る。さらに、誘電体層２０上には、４つの共振子２２が
形成される。共振子２２は、中空部１６上において、梁
１８と基板１２とで囲まれた部分に形成される。共振子
２２は、ＺｎＯなどの圧電体層と、その両面に形成され
るＡｌなどの対向電極と、誘電体層などで構成されたも
のであり、電極対向部の厚さや膜構成に応じた周波数の
厚み縦振動モードで共振する。また、誘電体層２０上に
は、共振子２２間の接続用あるいは電気信号取り出し用
の配線（図示せず）が形成される。

【００１３】このような圧電共振子１０を形成するため
に、図３（Ａ）に示すように、｛１００｝Ｓｉ基板３０
が準備される。次に、図３（Ｂ）に示すように、Ｓｉ基
板３０の両面に、熱酸化、スパッタリング、ＣＶＤ法な
どによってＳｉＯ₂ 膜３２，３４が形成される。そし
て、図３（Ｃ）に示すように、一方のＳｉＯ₂ 膜３２に
梁作製用のパターニングを行い、開口部３６が形成され
る。

【００１４】次に、図３（Ｄ）に示すように、ＫＯＨ，
ＴＭＡＨなどのアルカリエッチング液で、梁の太さ分だ
けＳｉ基板３０が異方性エッチングされる。そののち、
図３（Ｅ）に示すように、不用となった一方のＳｉＯ₂
膜３２が、フッ酸などで除去される。このとき、他方の
ＳｉＯ₂ 膜３４にはレジストなどが塗布され、ＳｉＯ ₂
膜３４が除去されないように保護される。

【００１５】Ｓｉ基板３０のエッチングされた面には、
図３（Ｆ）に示すように、犠牲層３８が形成される。犠
牲層３８としては、たとえばＺｎＯや多結晶Ｓｉなどが
用いられるが、除去が容易なものであれば、特に種類は
限定されない。次に、図３（Ｇ）に示すように、犠牲層
３８の不要部分が除去され、Ｓｉ基板３０の表面と犠牲
層３８の表面とが平坦化される。不要部分の除去には、
たとえばフォトリソグラフィ技術を用いて、レジストパ
ターニングののち、不要部分のエッチングを行ってもよ
いし、基板表面を研磨することにより平坦化してもよ
い。基板表面を平坦化したのち、図３（Ｈ）に示すよう
に、スパッタリングやＣＶＤ法などによって、平坦化し
た面にＳｉＯ₂ 膜４０が形成される。

【００１６】次に、Ｓｉ基板３０に形成された他方のＳ
ｉＯ₂ 膜３４にパターニングが行われ、図３（Ｉ）に示
すように、エッチング用の開口部４２が形成される。ま
た、犠牲層３８上に形成されたＳｉＯ₂ 膜４０の上に
は、図３（Ｊ）に示すように、共振子２２が形成され
る。図では、共振子２２が簡素化して記載されている
が、共振子２２は、誘電体、圧電体、電極となる金属薄
膜などの多層構造で形成される。

【００１７】そして、図３（Ｋ）に示すように、ＫＯＨ
やＴＭＡＨなどのアルカリエッチング液を用いて、開口
部４２側からＳｉ基板３０が異方性エッチングされる。
さらに、図３（Ｌ）に示すように、犠牲層３８が除去さ
れ、中空部１６が形成される。このとき、中空部１６内
に残されたＳｉ基板３０が梁１８となる。このようにし
て、圧電共振子１０が作製される。この圧電共振子１０
の誘電体層２０（ＳｉＯ₂ 膜４０）上に形成された共振
子２２を接続することにより、フィルタを構成すること
ができる。

【００１８】なお、図１では、４つの共振子２２が形成
された圧電共振子１０が示されているが、４素子に限る
ものではなく、要求される素子特性に応じて、ｎ×ｎ個
あるいはｎ×ｍ個（ｎ，ｍは自然数）の共振子２２を形
成してもよい。また、梁１８で囲まれた領域の全てに共
振子２２を形成する必要はなく、たとえばコンデンサや
インダクタなどの他の素子を形成してもよいし、何も形
成しない領域があってもよい。また、特性上の問題がな
ければ、梁１８に囲まれた領域ではなく、梁１８の上を
跨ぐように素子を配置してもよい。

【００１９】このような圧電共振子１０では、中空部１
６を横切るようにして梁１８が形成されているため、誘
電体層２０が補強されて、応力などによる誘電体層２０
の変形が小さくなる。ダイアフラム型の圧電共振子の変
形を調べるために、梁が形成されたものと、梁が形成さ
れていないものについて、有限要素法解析を行い、その
結果を図４に示した。ここでは、誘電体層２０として厚
さ１μｍのＳｉＯ₂ 薄膜を用い、共振子２２の圧電体層
として厚さ１μｍのＺｎＯ薄膜を用い、合計厚さが２μ
ｍで平面サイズ１ｍｍ×１ｍｍの正方形ダイアフラムに
ついて解析を行った。そして、梁がない場合、および幅
１０μｍで、厚さがそれぞれ１０μｍ，２０μｍ，３０
μｍの梁を縦横等間隔に１本または２本ずつ配置した場
合の変形量を示した。図４では、梁がないときのダイア
フラムの変形量を１００として、梁を形成したときの変
形量を示してある。

【００２０】図４からわかるように、梁の厚さが３０μ
ｍで本数が縦横それぞれ２本ずつ形成したとき最大で３
５％変位を小さくできるという結果が得られた。このよ
うに、梁が太く、本数が多くなるほど、ダイアフラムの
変形量が小さくなり、変形による特性の劣化、破壊など
を抑える効果がある。

【００２１】このような梁１８は、Ｓｉ基板を削り出し
て形成したものであり、Ｓｉ基板が単結晶であることか
ら、機械的に強固な梁となっている。そのため、変形を
抑える効果だけでなく、ダイアフラムの破壊を防ぐ効果
が高く、素子の歩留まりを改善できるという効果もあ
る。

【００２２】また、異方性エッチングを用いてダイアフ
ラムを形成すると、中空部の側壁は約５５°の傾斜をも
って形成される。これは、Ｓｉの異方性エッチングが
｛１００｝面と｛１１１｝面のエッチング速度の差を利
用していることに起因している。このため、図５に示す
ように、ダイアフラム作製のためには、所望のダイアフ
ラムサイズに加えて、一辺あたりおよそ（基板厚み）×
０．７だけダイアフラム１つにつき余分なエリアが必要
となる。そのため、基板に複数のダイアフラムを形成す
ると、ダイアフラムの個数分だけ余分なエリアが必要と
なるが、この発明の圧電共振子のように、単一のダイア
フラムに複数の共振子を形成することにより、余分なエ
リアによる寸法ロスを小さくすることができ、素子の小
型化を図ることができる。

【００２３】図６は、この発明の圧電共振子を作製する
ための他の方法を示す図解図である。この製造方法で
は、図６（Ａ）に示すように、｛１００｝Ｓｉ基板５０
が準備される。次に、図６（Ｂ）に示すように、梁とな
る部分に、ボロンイオンまたはリンイオンなどがイオン
注入され、イオン注入部５２が形成される。さらに、図
６（Ｃ）に示すように、基板５０の両面に、熱酸化、ス
パッタリング、ＣＶＤ法などによってＳｉＯ₂ 膜５４，
５６が形成される。

【００２４】次に、図６（Ｄ）に示すように、イオン注
入部５２側のＳｉＯ₂ 膜５４はレジストなどで保護しな
がら、他方のＳｉＯ₂ 膜５６に開口部５８が形成され
る。そして、図６（Ｅ）に示すように、ＳｉＯ₂ 膜５４
上に共振子２２が形成される。そののち、図６（Ｆ）に
示すように、開口部５８側からＳｉ基板５０を異方性エ
ッチングすることにより、中空部１６が形成されて、ダ
イアフラムが形成される。このとき、イオン注入部５２
はエッチング速度が極端に低下しているため、Ｓｉ基板
５０と選択的にエッチングされ、イオン注入部５２が梁
を形成する。

【００２５】また、梁１８は、誘電体層２０を介して基
板１２の反対側に形成されてもよい。このような圧電共
振子１０を作製するためには、たとえば図７（Ａ）に示
すように、｛１００｝Ｓｉ基板６０が準備される。この
Ｓｉ基板６０の両面に、図７（Ｂ）に示すように、熱酸
化、スパッタリング、ＣＶＤ法などによりＳｉＯ₂ 膜６
２，６４が形成される。そして、図７（Ｃ）に示すよう
に、ＳｉＯ₂ 膜６４に開口部６６が形成される。

【００２６】次に、図７（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ₂
膜６２上に、ＣＶＤ法などによって多結晶Ｓｉを形成
し、フッ酸、硝酸、酢酸の混合液でパターニングを行っ
て、梁１８が形成される。このように、梁１８が多結晶
Ｓｉで形成される場合、後の異方性エッチングによって
エッチングされないように、梁１８の表面がＳｉＯ₂ 薄
膜で保護される。なお、梁１８は、多結晶Ｓｉに限るも
のではなく、ダイアフラムの変形を抑止するのに十分な
剛性を有する材料であれば、特に限定されるものではな
い。そして、図７（Ｅ）に示すように、ＳｉＯ₂ 膜６２
上に共振子２２が形成され、図７（Ｆ）に示すように、
開口部６６側からＳｉ基板６０を異方性エッチングする
ことにより、中空部１６が形成される。

【００２７】このように、梁１８を形成することによ
り、ダイアフラム型の圧電共振子の製造方法や梁１８の
形成位置に限らず、ダイアフラムの変形や破損を防止す
ることができ、特性の劣化や歩留まりの悪化を防ぐこと
ができる。また、異方性エッチングによって生じる余分
なエリアによる寸法ロスを小さくすることができ、素子
の小型化を図ることができる。

【００２８】また、ダイアフラムに形成される共振子２
２として、図８に示すように、圧電体層７０を介して、
電極７２，７４が対向するように形成された共振子を採
用することができる。この場合、たとえば電極７２がダ
イアフラムの誘電体層２０側に形成され、その上に圧電
体層７０が形成され、さらにその上に電極７４が形成さ
れる。

【００２９】電極７２，７４は、圧電体層７０の両側か
ら延びる引出し電極７２ａ，７４ａを含む。引出し電極
７２ａ，７４ａから分岐するようにして、それぞれ３つ
の振動電極７２ｂ，７４ｂが形成される。振動電極７２
ｂは、引出し電極７２ａが延びる方向と同じ向きに延び
るように形成される。また、振動電極７４ｂは、引出し
電極７４ａが延びる向きと直交するように延びて形成さ
れる。したがって、振動電極７２ｂと振動電極７４ｂ
は、圧電体層７０を介して対向し、かつ互いに直交する
ようにして交差する。

【００３０】この共振子２２では、振動電極７２ｂと振
動電極７４ｂとが圧電体層７０を介して対向する部分に
振動部７６が形成される。ここでは、それぞれ３つの振
動電極７２ｂ，７４ｂが交差することにより、９箇所に
振動部７６が形成される。この場合、全ての振動部７６
が１つのダイアフラム上に形成されてもよいし、それぞ
れの振動部７６が１つのダイアフラム上に形成されても
よい。そして、これらの振動部７６は、それぞれ電気的
に並列接続された構造となる。

【００３１】このような共振子２２を形成するには、図
３、図６、図７などに示す方法で形成されたダイアフラ
ムの誘電体層２０上に、たとえばリフトオフ蒸着などの
方法により、電極７２が形成される。さらに、図９に示
すように、電極７２上にＺｎＯなどの圧電体層７０が形
成される。圧電体層７０は、たとえばスパッタリングな
どによって薄膜状に形成される。圧電体層７０上には、
リフトオフ蒸着などによって、電極７４が形成される。
さらに、図１０に示すように、電極７４上にパシベーシ
ョン膜７６を形成してもよい。

【００３２】このような圧電共振子１０では、引出し電
極７２ａ，７４ａから分岐した振動電極７２ｂ，７４ｂ
が交差することによって振動部７６が形成されているた
め、１対の電極が対向する共振子に比べて、各振動部７
６を小さくすることができる。そのため、各振動部７６
の大きさが不要振動の影響がでる大きさよりも小さくな
るため、共振特性の劣化を抑えることができる。

【００３３】また、一方の電極７２と他方の電極７４の
配置がずれても、振動電極７２ｂと振動電極７４ｂとの
対向面積は変化しないため、個々の振動部７６の共振抵
抗および共振周波数は変化しない。

【００３４】さらに、３つの振動電極７２ｂと３つの振
動電極７４ｂとが交差することによって９つの振動部７
６が形成されるため、小さい面積に多数の振動部７６を
配置することができる。また、振動電極７２ｂ，７４ｂ
を一定の幅とすることにより、全ての振動部７６におけ
る振動電極７２ｂ，７４ｂの対向面積が等しくなり、共
振周波数の等しい９つの振動部７６が形成される。これ
らの振動部７６が電気的に並列接続されるため、圧電共
振子１０の共振抵抗は、個々の振動部７６の共振抵抗の
１／９にすることができる。

【００３５】なお、隣接する振動部７６の間の距離は、
振動部７６に励振される振動の波長の１／２以上となる
ように設定される。このような距離とすることにより、
横方向に漏れる振動が十分に減衰して、隣接する振動部
７６の振動が干渉し合うことがなく、スプリアスの発生
を抑えることができる。

【００３６】また、図１１に示すように、圧電体層７０
の両面の振動電極７２ｂ，７４ｂが、それぞれ引出し電
極７２ａ，７４ａと略４５度の角度をもって形成され、
互いに略直交するように交差させてもよい。図１１に示
す共振子２２では、それぞれ２つの振動電極７２ｂ，７
４ｂが交差することにより、４つの振動部７６が形成さ
れている。このような圧電共振子１０では、引出し電極
７２ａ，７４ａと振動電極７２ｂ，７４ｂとの屈曲角度
が小さいので、高周波での外部信号の不要な反射を防止
することができる。このように、引出し電極と振動電極
との屈曲角度は、任意に変更可能である。

【００３７】また、図１２に示すように、十字状に形成
された梁１８によって形成された４つのダイアフラム上
に、それぞれ１つの振動部７６を形成してもよい。図１
２に示す圧電共振子１０においては、一方の電極７２の
引出し電極７２ａと直交するように、２つの振動電極７
２ｂが形成されている。また、梁１８を介して一方の電
極７２の反対側に形成された他方の電極７４について
も、引出し電極７４ａと直交する振動電極７４ｂが形成
されている。これらの引出し電極７２ｂ，７４ｂは、ダ
イアフラム上で直線状に対向するが、梁１８上では振動
が励振されないため、４つのダイアフラム上に、それぞ
れ振動部７６が形成される。この場合、図１２に示すよ
うに、振動部７６とダイアフラム固定端との間の距離
が、振動部７６に励振される振動の波長λの１／２以上
となるように設定される。このような距離に設定するこ
とにより、振動部７６から漏れた振動が十分に減衰し、
ダイアフラム固定端での反射を防止することができ、共
振特性の劣化を防止することができる。

【００３８】さらに、図１３に示すように、直線状の１
つの梁１８の両側に形成された２つのダイアフラム上
に、４つの振動部７６が形成されてもよい。図１３に示
す圧電共振子１０では、一方の電極７２の引出し電極７
２ａが梁１８に沿って形成され、その両側のダイアフラ
ムに向かってそれぞれ２つの振動電極７２ｂが形成され
ている。さらに、他方の電極７４の引出し電極７４ａが
ダイアフラムの外側まで延びて形成され、そこで分岐し
た振動電極７４ｂが梁１８の両側に延びるように形成さ
れている。したがって、振動電極７２ａ，７４ａが、ダ
イアフラム上において、互いに直行するようにして交差
している。このように、この圧電共振子１０では、梁１
８の両側のダイアフラム上において、それぞれ２つずつ
の振動部７６が形成される。

【００３９】この圧電共振子１０では、図１３に示すよ
うに、隣接する振動部７６間の距離が、振動部７６に励
振される振動の波長λの１／２以上となるように設定さ
れる。さらに、振動部７６と梁１８との間の距離も、振
動部７６に励振される振動の波長λの１／２以上となる
ように設定される。もちろん、振動部７６とダイアフラ
ム固定端との間の距離も、振動部７６に励振される振動
の波長λの１／２以上となるように設定される。このよ
うな距離とすることにより、振動部７６から漏れた振動
を十分に減衰させることができ、このような不要振動の
影響を抑えることができる。

【００４０】このようにして得られた圧電共振子１０を
複数接続して、フィルタを形成することができる。この
ような圧電共振子１０を用いることにより、小型で不要
振動の影響が少なく、良好な特性を有するフィルタを得
ることができる。さらに、このような圧電共振子１０
や、複数の圧電共振子１０を用いたフィルタを使用する
ことにより、良好な特性を有する電子機器を得ることが
できる。

【００４１】

【発明の効果】この発明によれば、梁でダイアフラムを
補強することにより、ダイアフラムの変形を抑えること
ができ、変形による特性の劣化の少ない圧電共振子を得
ることができる。また、梁でダイアフラムを補強するこ
とにより、ダイアフラムの破壊を防ぐことができ、破壊
による歩留まりの悪化を防ぐことができる。また、大き
い電力を共振子に投入した場合、共振子が発熱して高温
となるが、基板に直結した梁が熱を逃がす役割を果たす
ため、耐電力性が向上する。さらに、１つの基板に１つ
のダイアフラムを形成することにより、１つの基板に複
数のダイアフラムを形成する場合に比べて、素子の小型
化およびコストダウンを図ることができる。また、ダイ
アフラム上に形成される共振子として、圧電体層の両面
において互いに交差する振動電極により形成される振動
部を用いることにより、共振抵抗が小さく、不要な振動
による影響を防止して、良好な特性を有する圧電共振子
を得ることができる。さらに、上述のような圧電共振子
を用いてフィルタを形成することにより、小型で、良好
な特性を有するフィルタを得ることができる。さらに、
このような圧電共振子やフィルタを用いることにより、
良好な特性を有する電子機器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の圧電共振子の一例を示す平面図であ
る。

【図２】図１に示す圧電共振子の断面図解図である。

【図３】この発明の圧電共振子を製造するための製造方
法を示す図解図である。

【図４】梁を形成した場合におけるダイアフラムの変形
量を示すグラフである。

【図５】異方性エッチングによって生じる余分なエリア
を示す図解図である。

【図６】この発明の圧電共振子を製造するための製造方
法の他の例を示す図解図である。

【図７】この発明の圧電共振子を製造するための製造方
法のさらに他の例を示す図解図である。

【図８】この発明の圧電共振子において、ダイアフラム
上に形成される共振子の一例を示す平面図解図である。

【図９】図８に示す共振子の断面図解図である。

【図１０】図９に示す共振子にパシベーション膜を形成
した状態を示す断面図解図である。

【図１１】図８に示す共振子の変形例を示す平面図解図
である。

【図１２】この発明の圧電共振子において、共振子の振
動部とダイアフラム固定端との距離を示すための図解図
である。

【図１３】この発明の圧電共振子において、共振子の振
動部間の距離および振動部と梁との間の距離を示すため
の図解図である。

【図１４】従来の圧電共振子の一例を示す断面図解図で
ある。

【図１５】１つの基板に複数のダイアフラムを形成した
従来の圧電共振子を示す断面図解図である。

【図１６】１つのダイアフラムに複数の共振子を形成し
た従来の圧電共振子を示す断面図解図である。

【符号の説明】

１０圧電共振子１２基板１４誘電体層１６中空部１８梁２０誘電体層２２共振子７０圧電体層７２，７４電極７２ａ，７４ａ引出し電極７２ｂ，７４ｂ振動電極７６振動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤義彦京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者野村忠志京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者柴田明彦京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者吉野幸夫京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5J108 BB07 CC04 CC11 DD01 DD06 EE03 FF02 JJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貫通する中空部を有する基板、前記中空部を覆うようにして前記基板の一方面上に形成
され、少なくとも１層以上の薄膜からなるダイアフラ
ム、および前記ダイアフラムを保持する部分から前記中
空部を横切って前記ダイアフラムの面に接するように形
成される梁を含み、前記ダイアフラム上に複数の共振子が形成された、圧電
共振子。
【請求項２】前記基板と前記梁とは、前記ダイアフラ
ムの一方面側において一体的に形成される、請求項１に
記載の圧電共振子。
【請求項３】前記基板と前記梁とは、前記ダイアフラ
ムの反対面に形成される、請求項１に記載の圧電共振
子。
【請求項４】前記複数の共振子は、圧電体層と、前記
圧電体層の一方面上に形成される一方の電極と、前記圧
電体層の他方面上に形成される他方の電極とを含み、前記一方の電極および前記他方の電極のそれぞれは、引
出し電極と、前記引出し電極に接続される１つ以上の振
動電極とを含み、前記一方の電極の前記振動電極と前記他方の電極の前記
振動電極とが前記誘電体層を介して交差して形成される
複数の振動部を有し、前記複数の振動部が電気的に並列
に接続されたことを特徴とする、請求項１ないし請求項
３に記載の圧電共振子。
【請求項５】隣接する前記振動部間の距離が、前記振
動部に励振される振動の波長の１／２以上であることを
特徴とする、請求項４に記載の圧電共振子。
【請求項６】前記振動部と前記ダイアフラムの固定端
との距離が、前記振動部に励振される振動の波長の１／
２以上であることを特徴とする、請求項４または請求項
５に記載の圧電共振子。
【請求項７】前記振動部と前記梁との距離が、前記振
動部に励振される振動の波長の１／２以上であることを
特徴とする、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載
の圧電共振子。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の圧電共振子を用いた、フィルタ。
【請求項９】請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の圧電共振子または請求項８に記載のフィルタを用い
た、電子機器。