JP2007274353A

JP2007274353A - 振動子デバイス

Info

Publication number: JP2007274353A
Application number: JP2006097529A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Inubushi; 和海犬伏; Jun Hirabayashi; 潤平林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】簡便な構造で横方向の振動を減衰させることができ、スプリアスの抑制、延いては電気的特性の劣化の防止が可能な振動子デバイスを提供する。
【解決手段】振動子デバイス１では、下部電極６の外縁部の全部に、圧電膜７と接触するように圧電膜７の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面６ａが設けられている。この傾斜面６ａによって、下部電極６内では、横方向の振動が減衰させられる。そして、傾斜面６ａは、圧電膜７と接触するように形成されており、しかも、圧電膜７のうち、その厚さ方向において傾斜面６ａと対向する部分は、音波減衰領域７ｂとなっている。そのため、圧電膜７内でも、横方向の振動が確実に減衰させられる。このように、振動子デバイス１によれば、簡便な構造で横方向の振動を減衰させることができ、スプリアスの抑制、延いては電気的特性の劣化の防止が可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダイヤフラム構造の振動子デバイスに関する。

従来におけるダイヤフラム構造の振動子デバイスとして、圧電膜の厚さ方向において圧電膜の振動領域を挟むように圧電膜の両側に複数の電極が形成されてなる振動子を備え、圧電膜における振動領域の周辺部分が音波減衰領域となっているものがある（例えば、特許文献１参照）。この振動子デバイスによれば、音波減衰領域によって横方向（圧電膜の厚さ方向と直交する方向）の振動が減衰させられるため、スプリアスを抑制することができ、振動子デバイスの電気的特性の劣化を防止することが可能となる。
特開２００５−１１０２３０号公報

しかしながら、上述した振動子デバイスにあっては、圧電膜に音波減衰領域を形成するために、振動子を支持する基体に対してレーザ加工等を行う必要があり、製造工程が煩雑化するおそれがある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡便な構造で横方向の振動を減衰させることができ、スプリアスの抑制、延いては電気的特性の劣化の防止が可能な振動子デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る振動子デバイスは、一方の面及び他方の面に開口するキャビティが設けられた基体と、キャビティの一方の面側の開口部と振動領域が対向するように、基体に対して一方の面側に形成された振動子と、を備え、振動子は、振動領域を含む圧電膜、及び圧電膜の厚さ方向において振動領域を挟むように圧電膜の両側に形成された複数の電極を有し、圧電膜に対して基体側に形成された電極の外縁部の少なくとも一部には、圧電膜と接触するように圧電膜の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴とする。

この振動子デバイスでは、圧電膜に対して基体側に形成された電極の外縁部の少なくとも一部に、圧電膜と接触するように圧電膜の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面が設けられている。この傾斜面によって、圧電膜に対して基体側に形成された電極内では、横方向の振動が減衰させられる。そして、この傾斜面は、圧電膜と接触するように形成されているため、圧電膜内でも、横方向の振動が減衰させられる。このように、この振動子デバイスによれば、簡便な構造で横方向の振動を減衰させることができ、スプリアスの抑制、延いては電気的特性の劣化の防止が可能となる。

本発明に係る振動子デバイスにおいては、傾斜面は、圧電膜に対して基体側に形成された電極の外縁部の全部に設けられていることが好ましい。これにより、横方向の振動を確実に減衰させることができる。

本発明に係る振動子デバイスにおいては、圧電膜において傾斜面と対向する部分は、音波減衰領域であることが好ましい。これにより、横方向の振動をより一層確実に減衰させることができる。

本発明によれば、簡便な構造で横方向の振動を減衰させることができ、スプリアスの抑制、延いては電気的特性の劣化の防止が可能となる。

以下、本発明に係る振動子デバイスの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、振動子モジュールＭは、ダイヤフラム構造の振動子デバイス１と、振動子デバイス１を収納するパッケージ２０とを具備している。

パッケージ２０は、基板２１と、側壁２２と、上蓋２３とを備えている。基板２１の上面２１ａには、電極２４，２５が形成されており、基板２１の下面２１ｂには、電極２６，２７が形成されている。電極２４と電極２６とは、基板２１に設けられたスルーホール２８を介して電気的に接続されており、電極２５と電極２７とは、基板２１に設けられたスルーホール２９を介して電気的に接続されている。

振動子デバイス１は、図１及び図２に示されるように、Ｓｉ基板からなる矩形板状（例えば、外形約２ｍｍ×約２ｍｍ、厚さ約２５０μｍ）の基体２を備えており、基体２の中央には、上面（一方の面）２ａ及び下面（他方の面）２ｂに開口する四角錘台状のキャビティ３が設けられている。基体２の上面２ａには、キャビティ３の上面２ａ側の開口部３ａを閉じるように、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ或いはＡｌ_２Ｏ_３等からなる絶縁膜４が形成されている。

絶縁膜４上には、矩形薄板状（例えば、外形約２ｍｍ×約２ｍｍ、厚さ約２μｍ）の振動子５が形成されている。振動子５は、絶縁膜４上の一部の領域に形成された下部電極６、下部電極６を覆うように絶縁膜４上に形成された圧電膜７、並びに圧電膜７上に形成された上部電極８及び端子電極９を有している。上部電極８は、圧電膜７の厚さ方向において下部電極６の一部と対向する本体部８ａ、端子部８ｂ、及び本体部８ａと端子部８ｂとを連結する連結部８ｃを有している。端子電極９は、圧電膜７に設けられたスルーホール１１を介して下部電極６と電気的に接続されている。

下部電極６、上部電極８、端子電極９は、Ａｌ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ或いはこれらの合金等の導電材料からなり、スパッタリング法や蒸着法等により薄膜を形成した後に、フォトレジストを用いたエッチングによりパターンニングを行うことで形成される。また、圧電膜７は、ＡｌＮ、ＺｎＯ或いはＰＺＴ等の圧電材料からなり、スパッタリング法やＣＶＤ法等により形成される。

圧電膜７のうち、その厚さ方向において下部電極６の一部と本体部８ａとで挟まれた部分は、振動領域７ａとなっている。振動領域７ａは、圧電膜７の厚さ方向においてキャビティ３の上面２ａ側の開口部３ａと対向している。

基体２の下面２ｂには、溝１２が設けられている。溝１２は、キャビティ３の下面２ｂ側の開口部３ｂの両側において延在しており、各溝１２の両端は、下面２ｂの外縁に至っている。すなわち、各溝１２の両端は、基体２の側面に至って開口している。

図１に示されるように、振動子デバイス１は、溝１２内に配置された接着剤１３によって、基板２１の上面２１ａの所定の位置に固定されている。振動子デバイス１の端子電極９とパッケージ２０の電極２４とは、ボンディングワイヤ１４によって電気的に接続されており、振動子デバイス１の上部電極８（具体的には、上部電極８の端子部８ｂ）とパッケージ２０の電極２５とは、ボンディングワイヤ１５によって電気的に接続されている。これにより、パッケージ２０の電極２６，２７は、振動子モジュールＭが回路基板に実装されるに際し、端子電極として機能する。

図３に示されるように、下部電極６の外縁部の全部には、圧電膜７と接触するように圧電膜７の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面６ａが設けられている。圧電膜７のうち、その厚さ方向において傾斜面６ａと対向する部分は、横方向（圧電膜７の厚さ方向と直交する方向）の振動を減衰させる音波減衰領域７ｂとなっている。

音波減衰領域７ｂと、圧電膜７のうち音波減衰領域７ｂを除く領域とでは、材料は同一であるが、結晶性が異なっている。ここで、結晶性とは、結晶化した物質内において、分子がどの程度規則的に配列されているかを示す度合いをいう。圧電膜７の結晶性は、例えば、Ｘ線回折のロッキングカーブの半値幅（ＦＷＨＭ）によって示される結晶の配向性の度合いによって評価することができる。

以上説明したように、振動子デバイス１では、下部電極６の外縁部の全部に、圧電膜７と接触するように圧電膜７の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面６ａが設けられている。この傾斜面６ａによって、下部電極６内では、横方向の振動が減衰させられる。そして、傾斜面６ａは、圧電膜７と接触するように形成されており、しかも、圧電膜７のうち、その厚さ方向において傾斜面６ａと対向する部分は、音波減衰領域７ｂとなっている。そのため、圧電膜７内でも、横方向の振動が確実に減衰させられる。このように、振動子デバイス１によれば、簡便な構造で横方向の振動を減衰させることができ、スプリアスの抑制、延いては電気的特性の劣化の防止が可能となる。

なお、下部電極６の傾斜面６ａは、スパッタリング法や蒸着法等による製膜を行った後、図４に示されるように、イオンミリング角度を制御した状態で、エッチング保護膜３１を用いたエッチングを行うことにより、簡易に形成することができる。また、圧電膜７の音波減衰領域７ｂは、図５に示されるように、スパッタリング法やＣＶＤ法等による製膜を行うだけで、圧電膜７のうち、その厚さ方向において傾斜面６ａと対向する部分の結晶性が自然に劣化するため、簡易に形成することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、下部電極６の外縁部の全部に傾斜面６ａが設けられていたが、下部電極６の外縁部の少なくとも一部に傾斜面６ａが設けられていれば、下部電極６内において横方向の振動を減衰させることができ、延いては圧電膜７内においても横方向の振動を減衰させることができる。

本発明に係る振動子デバイスの一実施形態が適用された振動子モジュールの縦断面図である。図１に示された振動子デバイスの平面図である。図１に示された振動子デバイスの要部拡大図である。図１に示された振動子デバイスの下部電極の傾斜面の製造工程を示す図である。図１に示された振動子デバイスの圧電膜の音波減衰領域の製造工程を示す図である。

符号の説明

１…振動子デバイス、２…基体、２ａ…上面（一方の面）、２ｂ…下面（他方の面）、３…キャビティ、３ａ…開口部、５…振動子、６…下部電極、６ａ…傾斜面、７…圧電膜、７ａ…振動領域、７ｂ…音波減衰領域、８…上部電極。

Claims

一方の面及び他方の面に開口するキャビティが設けられた基体と、
前記キャビティの前記一方の面側の開口部と振動領域が対向するように、前記基体に対して前記一方の面側に形成された振動子と、を備え、
前記振動子は、前記振動領域を含む圧電膜、及び前記圧電膜の厚さ方向において前記振動領域を挟むように前記圧電膜の両側に形成された複数の電極を有し、
前記圧電膜に対して前記基体側に形成された前記電極の外縁部の少なくとも一部には、前記圧電膜と接触するように前記圧電膜の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴とする振動子デバイス。
前記傾斜面は、前記圧電膜に対して前記基体側に形成された前記電極の外縁部の全部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の振動子デバイス。
前記圧電膜において前記傾斜面と対向する部分は、音波減衰領域であることを特徴とする請求項１又は２記載の振動子デバイス。