JP2013070367A - Vibrator, electronic component and method of manufacturing vibrator - Google Patents

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Takeshi Saito
健史 齊藤
Satori Kimura
悟利 木村
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress hindrance of a contour vibration by a connection part, in a vibrator for which two vibrating bodies configured to generate the contour vibration in phase with each other by expansion and contraction between a center and an outer circumference of a piezoelectric thin film over a circumferential direction are connected by the connection part.SOLUTION: A tuning fork type vibrating body 11 is interposed between disk resonators 31 and 13 that generate the contour vibration in phase with each other, and the disk resonators 31 and 31 are connected to vibration arm parts 14 and 14 of the tuning fork type vibrating body 11. Then, the tuning fork type vibrating body 11 is vibrated in reverse phase relative to the disk resonators 31 and 31 so as to absorb the expansion and contraction of the disk resonators 31 and 31.

Description

本発明は、圧電薄膜の上下面に励振電極を各々形成した振動子、この振動子を備えた電子部品及び振動子の製造方法に関する。   The present invention relates to a vibrator in which excitation electrodes are respectively formed on upper and lower surfaces of a piezoelectric thin film, an electronic component including the vibrator, and a method of manufacturing the vibrator.

例えば窒化アルミニウム(AlN)などの圧電薄膜の圧電/逆圧電効果を用いた振動子として、圧電薄膜を例えば円板状に形成すると共に、この圧電薄膜の上下面に例えばモリブデン(Mo)などを励振電極として各々形成したディスクレゾネータ(振動体)が知られている。このディスクレゾネータでは、圧電薄膜の中央部を節として、当該圧電薄膜の半径方向に圧電薄膜が伸縮する輪郭振動が周方向に亘って発生する。そこで、輪郭振動の阻害を抑えた状態でディスクレゾネータを例えばシリコン基板上において簡便な構造で支持(固定)するにあたり、2つのディスクレゾネータを水平方向に並べると共に、これらディスクレゾネータの外縁部同士を例えば概略箱型の連結部により連結し、この連結部の下面側をシリコン基板に固定する手法が知られている。   For example, as a vibrator using the piezoelectric / inverse piezoelectric effect of a piezoelectric thin film such as aluminum nitride (AlN), the piezoelectric thin film is formed in a disk shape, for example, and molybdenum (Mo) or the like is excited on the upper and lower surfaces of the piezoelectric thin film. Disc resonators (vibrators) formed as electrodes are known. In this disc resonator, a contour vibration in which the piezoelectric thin film expands and contracts in the radial direction of the piezoelectric thin film occurs in the circumferential direction with the central portion of the piezoelectric thin film as a node. Therefore, in order to support (fix) the disk resonator with a simple structure on the silicon substrate in a state in which the disturbance of the contour vibration is suppressed, the two disk resonators are arranged in a horizontal direction, and the outer edges of these disk resonators are There is known a method of connecting by a substantially box-shaped connecting portion and fixing the lower surface side of the connecting portion to a silicon substrate.

即ち、これらディスクレゾネータが同相で振動するように、圧電薄膜の直径寸法や質量などをディスクレゾネータ間において互いに揃えると共に、上方側の励振電極同士及び下方側の励振電極同士が夫々同電位となるように、連結部を介して励振電極に電気信号の入出力を行っている。従って、連結部では前記輪郭振動の節が形成されるので、各々のディスクレゾネータは、輪郭振動の阻害が抑えられた状態で支持されることになる。そして、このようなディスクレゾネータを製造した後、共振周波数を調整する場合には、例えばレーザー加工などを用いて各々のディスクレゾネータの励振電極や圧電薄膜に穴空けを行い、ディスクレゾネータの剛性や質量を変化(減少)させている。   That is, the diameter and mass of the piezoelectric thin film are aligned between the disk resonators so that these disk resonators vibrate in phase, and the upper excitation electrodes and the lower excitation electrodes have the same potential. In addition, an electrical signal is input to and output from the excitation electrode via the connecting portion. Therefore, since the node of the contour vibration is formed in the connecting portion, each disc resonator is supported in a state where the inhibition of the contour vibration is suppressed. Then, when adjusting the resonance frequency after manufacturing such a disk resonator, for example, laser processing or the like is used to make a hole in the excitation electrode or piezoelectric thin film of each disk resonator, so that the rigidity and mass of the disk resonator are increased. Is changed (decreased).

ここで、連結部により2つのディスクレゾネータを連結した構成では、後述のシミュレーション結果に示すように、実際には当該連結部によりディスクレゾネータの振動が阻害されるので、理想的な振動モードではなくなってしまう。そのため、理想的な振動モードで振動する場合と比べて、ディスクレゾネータの電気的特性が劣化してしまう。
また、既述のレーザー加工を行う時に、2つのディスクレゾネータ間において加工位置や加工量などがばらつくと、これらディスクレゾネータにおいて振動バランスが崩れるため、連結部を介して弾性エネルギーが漏洩し、Q値が劣化してしまう。
特許文献1には、連結部により連結された2つのディスクレゾネータが記載されており、また特許文献2〜5には輪郭振動型レゾネータについて記載されているが、既述の課題については検討されていない。
Here, in the configuration in which the two disk resonators are connected by the connecting portion, the vibration of the disk resonator is actually hindered by the connecting portion, as shown in the simulation results described later, so that it is not an ideal vibration mode. End up. For this reason, the electrical characteristics of the disk resonator are deteriorated as compared with the case of vibrating in an ideal vibration mode.
In addition, if the processing position and processing amount vary between the two disk resonators when performing the laser processing described above, the vibration balance is lost in these disk resonators, and elastic energy leaks through the connecting portion, resulting in a Q value. Will deteriorate.
Patent Document 1 describes two disc resonators connected by a connecting portion, and Patent Documents 2 to 5 describe a contour vibration type resonator. However, the above-described problems have not been studied. Absent.

特開2008−124747JP2008-124747 特開2005−159620JP-A-2005-159620 特表2007−535275Special table 2007-535275 特開2005−348222JP-A-2005-348222 特開2006−41911JP 2006-41911 A

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電薄膜の中心部と外縁部との間で膨張収縮する輪郭振動が互いに同相で起こるように各々構成された2つの振動体を連結部により連結した振動子において、前記輪郭振動が連結部によって阻害されることを抑制できる振動子、電子部品及び振動子の製造方法を提供することにある。また、本発明の別の発明は、これら振動体の振動バランスを揃えた状態で共振周波数を調整できる技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to provide two configurations each configured so that contour vibrations that expand and contract between the central portion and the outer edge portion of the piezoelectric thin film occur in phase with each other. An object of the present invention is to provide a vibrator, an electronic component, and a method for manufacturing a vibrator that can suppress the contour vibration from being obstructed by the connecting portion in the vibrator in which the vibrator is connected by the connecting portion. Another object of the present invention is to provide a technique capable of adjusting the resonance frequency in a state where the vibration balance of these vibrating bodies is uniform.

本発明の振動子は、
ベース基板と、
このベース基板に支持された基部、この基部から互いに離間して伸び出すと共に各々圧電体により構成された2本の振動腕部及びこれら振動腕部の各々を挟むように形成された一対の励振電極を有する音叉型振動体と、
前記一対の振動腕部のうち一方の振動腕部に外縁部が接続された圧電薄膜及びこの圧電薄膜を板厚方向から挟むように形成された一対の励振電極を有し、前記圧電薄膜の中心部と外縁部との間で膨張収縮する輪郭振動が起こるように構成された第1の振動体と、
前記一対の振動腕部のうち他方の振動腕部に外縁部が接続された圧電薄膜及びこの圧電薄膜を板厚方向から挟むように形成された一対の励振電極を有し、前記第1の振動体と同相で前記輪郭振動が起こるように構成された第2の振動体と、
前記一方の振動腕部に形成され、前記第1の振動体の前記励振電極に接続された第1の引き出し電極と、
前記他方の振動腕部に形成され、前記第2の振動体の前記励振電極に接続された第2の引き出し電極と、
前記基部に形成され、前記第1の引き出し電極、前記第2の引き出し電極及び前記振動腕部の励振電極の夫々に対して電気信号の入出力を行うための入出力ポートと、を備え、
前記音叉型振動体は、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の輪郭振動を吸収するように、これら第1の振動体及び第2の振動体の振動に対して逆相で屈曲振動するように構成されていることを特徴とする。
The vibrator of the present invention is
A base substrate;
A base portion supported by the base substrate, two vibrating arm portions each extending away from the base portion and configured by a piezoelectric body, and a pair of excitation electrodes formed so as to sandwich each of the vibrating arm portions A tuning fork type vibrator having
A piezoelectric thin film having an outer edge connected to one of the pair of vibrating arms, and a pair of excitation electrodes formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction; A first vibrating body configured to generate contour vibration that expands and contracts between the portion and the outer edge portion;
A piezoelectric thin film having an outer edge connected to the other vibrating arm of the pair of vibrating arms, and a pair of excitation electrodes formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction. A second vibrating body configured to cause the contour vibration to occur in phase with the body;
A first extraction electrode formed on the one vibrating arm and connected to the excitation electrode of the first vibrating body;
A second extraction electrode formed on the other vibrating arm and connected to the excitation electrode of the second vibrating body;
An input / output port for inputting / outputting electrical signals to / from each of the first extraction electrode, the second extraction electrode, and the excitation electrode of the vibrating arm portion, formed on the base portion,
The tuning fork type vibrating body is bent in a phase opposite to the vibration of the first vibrating body and the second vibrating body so as to absorb the contour vibration of the first vibrating body and the second vibrating body. It is configured to vibrate.

前記振動子は、以下のように構成しても良い。
前記一方の振動腕部及び前記他方の振動腕部には、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の発振周波数を夫々調整するための電極パターンが形成されている構成。前記電極パターンの各々は、複数の電極膜が互いに隙間領域を介して形成されたものである構成。前記一方の振動腕部における前記電極パターン及び前記他方の振動腕部における前記電極パターンは、前記一方の振動腕部と前記他方の振動腕部との間のラインを介して互いに対称に形成されている構成。
The vibrator may be configured as follows.
A configuration in which electrode patterns for adjusting the oscillation frequencies of the first vibrating body and the second vibrating body are formed on the one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion, respectively. Each of the electrode patterns has a configuration in which a plurality of electrode films are formed with a gap region therebetween. The electrode pattern in the one vibrating arm portion and the electrode pattern in the other vibrating arm portion are formed symmetrically with respect to each other via a line between the one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion. Configuration.

前記一方の振動腕部における前記励振電極及び前記他方の振動腕部における前記励振電極は、前記第1の引き出し電極及び前記第2の引き出し電極を夫々兼用している構成。前記基部は、前記振動腕部の一方側及び他方側に各々形成されると共に、各々前記ベース基板に支持され、前記入出力ポートは、前記基部の各々に形成されている構成。
本発明の電子部品は、前記振動子を備えたことを特徴とする。
The excitation electrode in the one vibrating arm portion and the excitation electrode in the other vibrating arm portion also serve as the first extraction electrode and the second extraction electrode, respectively. The base portion is formed on one side and the other side of the vibrating arm portion, supported by the base substrate, and the input / output port is formed on each of the base portions.
The electronic component of the present invention is characterized by including the vibrator.

本発明の振動子の製造方法は、
ベース基板上に、当該ベース基板に支持される基部、この基部から互いに離間して伸び出すと共に各々圧電体により構成された2本の振動腕部及びこれら振動腕部の各々を挟むように形成された一対の励振電極を有する音叉型振動体を形成する工程と、
前記一対の振動腕部のうち一方の振動腕部に、圧電薄膜の外縁部を接続すると共に、この圧電薄膜を板厚方向から挟むように一対の励振電極を形成して、前記圧電薄膜の中心部と外縁部との間で膨張収縮する輪郭振動が起こるように第1の振動体を構成する工程と、
前記一対の振動腕部のうち他方の振動腕部に、圧電薄膜の外縁部を接続すると共に、この圧電薄膜を板厚方向から挟むように一対の励振電極を形成して、前記第1の振動体と同相で前記輪郭振動が起こるように第1の振動体を構成する工程と、
前記一方の振動腕部に、前記第1の振動体の前記励振電極に接続される第1の引き出し電極を形成する工程と、
前記他方の振動腕部に、前記第2の振動体の前記励振電極に接続される第2の引き出し電極を形成する工程と、
前記基部に、前記第1の引き出し電極、前記第2の引き出し電極及び前記振動腕部の励振電極の夫々に対して電気信号の入出力を行うための入出力ポートを形成する工程と、
前記一方の振動腕部及び前記他方の振動腕部に、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の発振周波数を夫々調整するための電極パターンを形成する工程と、を含み、
前記音叉型振動体は、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の輪郭振動を吸収するように、これら第1の振動体及び第2の振動体の振動に対して逆相で屈曲振動するように構成されていることを特徴とする。
The method of manufacturing the vibrator of the present invention includes
On the base substrate, a base portion supported by the base substrate, extending from the base portion apart from each other, and being formed so as to sandwich each of the two vibrating arm portions each made of a piezoelectric body and these vibrating arm portions. Forming a tuning fork type vibrator having a pair of excitation electrodes,
The outer edge of the piezoelectric thin film is connected to one vibrating arm of the pair of vibrating arms, and a pair of excitation electrodes are formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction. A step of configuring the first vibrating body so that contour vibration that expands and contracts between the outer edge portion and the outer portion occurs;
An outer edge portion of a piezoelectric thin film is connected to the other vibrating arm portion of the pair of vibrating arm portions, and a pair of excitation electrodes are formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction. Configuring the first vibrator so that the contour vibration occurs in phase with the body;
Forming a first extraction electrode connected to the excitation electrode of the first vibrating body on the one vibrating arm portion;
Forming a second extraction electrode connected to the excitation electrode of the second vibrating body on the other vibrating arm portion;
Forming an input / output port for inputting / outputting an electric signal to / from each of the first extraction electrode, the second extraction electrode, and the excitation electrode of the vibrating arm at the base;
Forming electrode patterns for adjusting oscillation frequencies of the first vibrating body and the second vibrating body on the one vibrating arm section and the other vibrating arm section, respectively.
The tuning fork type vibrating body is bent in a phase opposite to the vibration of the first vibrating body and the second vibrating body so as to absorb the contour vibration of the first vibrating body and the second vibrating body. It is configured to vibrate.

前記電極パターンを形成する工程の後に、前記一方の振動腕部における前記電極パターン及び前記他方の振動腕部における前記電極パターンについて、前記一方の振動腕部と前記他方の振動腕部との間のラインを介して互いに対称となるように、これら電極パターンを除去して、前記第1の振動体及び前記第2の振動体における発振周波数を揃えながらこれら発振周波数の各々を調整する工程と、を行っても良い。   After the step of forming the electrode pattern, the electrode pattern in the one vibrating arm portion and the electrode pattern in the other vibrating arm portion are between the one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion. Removing these electrode patterns so as to be symmetric with each other via a line, and adjusting each of the oscillation frequencies while aligning the oscillation frequencies of the first vibrator and the second vibrator. You can go.

本発明は、圧電薄膜の中心部と外縁部との間で膨張収縮する輪郭振動が互いに同相で起こるように各々構成された2つの振動体の間に、ベース基板に基部が支持されると共に一対の振動腕部を備えた音叉型振動体を連結部として介在させ、各々の振動体における圧電薄膜の外縁部に一方の振動腕部及び他方の振動腕部を接続している。そして、この音叉型振動体について、これら振動体の輪郭振動を吸収するように、第1の振動体及び第2の振動体の振動に対して逆相で屈曲振動するように構成している。そのため、各々の振動体における振動が阻害されることを抑制できるので、電気的特性の劣化を抑えることができる。また、各々の振動腕部に振動体の発振周波数を調整するための電極パターンを形成しているので、これら振動体の振動バランスを揃えた状態で各々の発振周波数を調整できる。   In the present invention, a base portion is supported on a base substrate between two vibrating bodies each configured so that contour vibrations that expand and contract between a central portion and an outer edge portion of a piezoelectric thin film occur in phase with each other, and a pair A tuning-fork type vibrating body having a vibrating arm portion is interposed as a connecting portion, and one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion are connected to the outer edge portion of the piezoelectric thin film in each vibrating body. The tuning fork type vibrating body is configured to bend and vibrate in an opposite phase to the vibrations of the first vibrating body and the second vibrating body so as to absorb the contour vibration of these vibrating bodies. For this reason, it is possible to suppress the vibrations of the respective vibrating bodies from being inhibited, so that it is possible to suppress deterioration of electrical characteristics. Moreover, since the electrode pattern for adjusting the oscillation frequency of a vibrating body is formed in each vibrating arm part, each oscillation frequency can be adjusted in the state where the vibration balance of these vibrating bodies was equalized.

本発明の振動子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the vibrator | oscillator of this invention. 前記振動子を示す平面図である。It is a top view which shows the said vibrator | oscillator. 前記振動子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing the vibrator. 前記振動子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing the vibrator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子を製造する工程を示す平面図である。It is a top view which shows the process of manufacturing the said vibrator | oscillator. 前記振動子が振動する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the said vibrator vibrates. 前記振動子が振動する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the said vibrator vibrates. 前記振動子について得られたシミュレーション結果を示す特性図である。It is a characteristic view showing a simulation result obtained for the vibrator. 前記振動子について得られたシミュレーション結果を示す特性図である。It is a characteristic view showing a simulation result obtained for the vibrator. 前記振動子が用いられる電気回路を示す概略図である。It is the schematic which shows the electric circuit where the said vibrator | oscillator is used. 前記振動子の他の例を示す一部拡大平面図である。FIG. 6 is a partially enlarged plan view showing another example of the vibrator. 前記振動子の他の例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another example of the vibrator. 前記振動子の他の例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another example of the vibrator. 前記振動子の他の例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another example of the vibrator. 前記振動子の他の例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another example of the vibrator. 前記他の例における振動子を示す平面図である。It is a top view which shows the vibrator | oscillator in the said other example.

本発明の実施の形態である振動子の一例について、図1〜図4を参照して説明する。この振動子は、例えばシリコン(Si)などからなるベース基板1上に設けられており、図1及び図2に示すように、当該ベース基板1(詳しくは後述の窒化膜4)に支持された音叉型振動体11と、この音叉型振動体11の左右(図1中X方向)両側に各々接続された概略円板状の振動体であるディスクレゾネータ31、31と、を備えている。これらディスクレゾネータ31、31は、図3に示すように、音叉型振動体11によってベース基板1から浮いた状態となるように支持されている。そして、各々のディスクレゾネータ31、31は、後述するように、中心部と外縁部との間で周方向に亘って伸縮する輪郭振動が起こる時、音叉型振動体11によって当該輪郭振動が阻害されないように、あるいは輪郭振動の阻害が抑えられるように構成されている。以下に、これら音叉型振動体11及びディスクレゾネータ31、31について詳述する。尚、図3及び図4は、図1及び図2におけるA−A線及びB−B線で振動子を各々切断した縦断面を示している。また、図1〜図4では、ベース基板1を切り欠いて描画している。   An example of a vibrator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This vibrator is provided on a base substrate 1 made of, for example, silicon (Si), and is supported by the base substrate 1 (more specifically, a nitride film 4 described later) as shown in FIGS. A tuning fork-type vibrating body 11 and disc resonators 31 and 31 that are substantially disc-shaped vibrating bodies connected to the left and right sides (X direction in FIG. 1) of the tuning-fork type vibrating body 11 are provided. As shown in FIG. 3, the disc resonators 31 and 31 are supported by the tuning fork type vibrating body 11 so as to float from the base substrate 1. Each of the disk resonators 31 and 31 does not inhibit the contour vibration by the tuning fork vibrator 11 when contour vibration that expands and contracts in the circumferential direction occurs between the center portion and the outer edge portion, as will be described later. In other words, it is configured such that the inhibition of contour vibration is suppressed. Hereinafter, the tuning fork type vibrator 11 and the disk resonators 31 and 31 will be described in detail. 3 and 4 show longitudinal sections in which the vibrator is cut along lines AA and BB in FIGS. 1 and 2, respectively. 1-4, the base substrate 1 is notched and drawn.

ベース基板1上には、例えばシリコン酸化物などからなる酸化膜2と、シリコン窒化物などからなる窒化膜4とが下側からこの順番で積層されており、既述の音叉型振動体11は、長さ方向(図2中Y方向)における中央部がこれら酸化膜2及び窒化膜4から浮いた状態となるように、当該窒化膜4上に支持(固定)されている。即ち、酸化膜2及び窒化膜4には、振動子よりも概略一回り大きな寸法の凹部3が形成されており、音叉型振動体11は、長さ方向における一端側及び他端側が前記凹部3よりも奥側及び手前側に夫々伸び出して、この伸び出した部分が窒化膜4上に固定されている。音叉型振動体11において窒化膜4上に固定された奥側の領域及び手前側の領域(詳しくはこれら領域に加えて僅かに中央寄りの領域)は、各々左右方向に伸び出して基部12、12をなしている。基部12、12における電極構造については、後で説明する。尚、図2では、音叉型振動体11及びディスクレゾネータ31、31において後述の金属膜16及び励振電極32などが形成された領域にハッチングを付しており、圧電薄膜15が露出した領域と区別して描画している。   On the base substrate 1, an oxide film 2 made of silicon oxide or the like and a nitride film 4 made of silicon nitride or the like are laminated in this order from the lower side, and the tuning fork vibrator 11 described above is The central portion in the length direction (Y direction in FIG. 2) is supported (fixed) on the nitride film 4 so as to float from the oxide film 2 and the nitride film 4. In other words, the oxide film 2 and the nitride film 4 are formed with a recess 3 that is approximately one size larger than the vibrator, and the tuning fork vibrator 11 has the recess 3 on one end side and the other end side in the length direction. Further, it extends to the far side and the near side, respectively, and this extended portion is fixed on the nitride film 4. In the tuning fork type vibrator 11, a rear side region and a front side region (specifically, a region slightly closer to the center in addition to these regions) fixed on the nitride film 4 respectively extend in the left-right direction to extend to the base 12, Twelve. The electrode structure in the bases 12 and 12 will be described later. In FIG. 2, the tuning fork type vibrator 11 and the disk resonators 31 and 31 are hatched in areas where a metal film 16 and excitation electrodes 32 to be described later are formed. It is drawn separately.

基部12、12間において窒化膜4から浮いた状態で保持された部位には、音叉型振動体11の長さに伸びる開口部13が当該部位の中央部において音叉型振動体11を上下方向に貫通するように形成されている。従って、開口部13の左右において基部12、12間を接続するように前後方向に伸びる領域は、音叉型振動体11における振動腕部14、14を各々なしている。即ち、振動腕部14、14は、図4に示すように、窒化アルミニウム(AlN)などからなる圧電薄膜15と、この圧電薄膜15を上下方向から挟むように形成されたモリブデン(Mo)などからなる金属膜16、16と、を各々備えており、後述するように、金属膜16、16間に電圧が印加されると、振動腕部14、14が左右方向に屈曲振動するように構成されている。この屈曲振動における発振周波数f1(例えば30〜200MHz)は、ディスクレゾネータ31、31における共振周波数f2と同じ(逆相の)周波数となるように、具体的にはf1≦±f2×1.2となるように、各々の振動腕部14、14の長さ寸法及び幅寸法が調整されている。前記金属膜16、16は、振動腕部14、14の励振電極をなすと共に、後述するように、ディスクレゾネータ31への電気信号の入出力を行うための引き出し電極を兼用している。   An opening 13 extending to the length of the tuning fork type vibrator 11 is provided at a portion held between the base portions 12 and 12 in a state of floating from the nitride film 4 so that the tuning fork type vibrator 11 is vertically moved at the central portion of the portion. It is formed to penetrate. Therefore, the regions extending in the front-rear direction so as to connect the base portions 12, 12 on the left and right sides of the opening portion 13 form the vibrating arm portions 14, 14 in the tuning fork type vibrator 11, respectively. That is, as shown in FIG. 4, the vibrating arms 14 and 14 are made of a piezoelectric thin film 15 made of aluminum nitride (AlN) or the like, and molybdenum (Mo) formed so as to sandwich the piezoelectric thin film 15 from above and below. As described later, when a voltage is applied between the metal films 16, 16, the vibrating arm portions 14, 14 are configured to bend and vibrate in the left-right direction. ing. Specifically, the oscillation frequency f1 (for example, 30 to 200 MHz) in this bending vibration is f1 ≦ ± f2 × 1.2 so as to be the same (reverse phase) frequency as the resonance frequency f2 in the disk resonators 31 and 31. The length dimension and the width dimension of each vibration arm part 14 and 14 are adjusted so that it may become. The metal films 16 and 16 serve as excitation electrodes for the vibrating arms 14 and 14 and also serve as lead electrodes for inputting and outputting electric signals to and from the disk resonator 31 as will be described later.

音叉型振動体11の上面における既述の開口部13の周囲は、金属膜16、16が概略矩形に切り欠かれていて圧電薄膜15が露出している。そして、この圧電薄膜15が露出した部位における振動腕部14、14には、ディスクレゾネータ31、31の発振周波数(共振周波数)を調整するための電極パターン17、17が各々形成されている。この電極パターン17、17の各々は、例えばモリブデンからなる点状の電極膜18が複数箇所に互いに隙間領域を介して一列となるように島状に形成されたものであり、振動腕部14、14間において前後方向に伸びるラインを境界として互いに左右対称となるように配置されている。この例では、電極膜18は、各々同じ寸法(直径寸法及び高さ)となるように形成されている。具体的には、電極膜18の直径寸法は、例えば2〜10μmこの例では5μmであり、互いに隣接する電極膜18、18同士の離間寸法は、例えば5〜30μmこの例では10μmである。   Around the opening 13 described above on the upper surface of the tuning fork vibrator 11, the metal films 16 and 16 are cut out into a substantially rectangular shape, and the piezoelectric thin film 15 is exposed. Electrode patterns 17 and 17 for adjusting the oscillation frequency (resonance frequency) of the disk resonators 31 and 31 are formed on the vibrating arm portions 14 and 14 at the portions where the piezoelectric thin film 15 is exposed, respectively. Each of the electrode patterns 17, 17 is formed in an island shape so that dotted electrode films 18 made of, for example, molybdenum are arranged in a row through a gap region at a plurality of locations. 14 are arranged so as to be symmetrical to each other with a line extending in the front-rear direction as a boundary. In this example, the electrode films 18 are formed to have the same dimensions (diameter dimension and height). Specifically, the diameter dimension of the electrode film 18 is, for example, 2 to 10 μm, and 5 μm in this example, and the distance dimension between the electrode films 18 and 18 adjacent to each other is, for example, 5 to 30 μm, and 10 μm in this example.

基部12、12は、振動腕部14と同様に、圧電薄膜15と、この圧電薄膜15の上下面に形成された金属膜16、16と、を各々備えている。手前側の基部12における上面の金属膜16は、振動腕部14、14の上面の金属膜16と一体的に形成されて互いに接続されている。一方、奥側の基部12における上面の金属膜16は、当該基部12の手前側に形成された隙間領域19により、振動腕部14、14の上面の金属膜16に対して電気的に絶縁されている。尚、基部12の下面側の金属膜16は、下電極の引き出しのために、当該基部12の長さ方向において、基部12と窒化膜4とが接触する部位よりも中央寄りの位置に形成されている。   Similarly to the vibrating arm portion 14, the base portions 12 and 12 include a piezoelectric thin film 15 and metal films 16 and 16 formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric thin film 15, respectively. The metal film 16 on the upper surface of the base portion 12 on the near side is integrally formed with the metal film 16 on the upper surfaces of the vibrating arm portions 14 and 14 and connected to each other. On the other hand, the metal film 16 on the upper surface of the base 12 on the back side is electrically insulated from the metal film 16 on the upper surfaces of the vibrating arm portions 14 and 14 by a gap region 19 formed on the front side of the base 12. ing. The metal film 16 on the lower surface side of the base portion 12 is formed at a position closer to the center than the portion where the base portion 12 and the nitride film 4 are in contact with each other in the length direction of the base portion 12 in order to lead out the lower electrode. ing.

各々の基部12、12の上面側における金属膜16、16には、振動子に対して外部の電子機器などから電気信号を入出力するために、例えばアルミニウム(Al)などからなる入出力ポート20、20が各々形成されている。そして、奥側の基部12の圧電薄膜15には、図4に示すように、下方側の金属膜16に到達するコンタクトホール21が形成されており、奥側の入出力ポート20は、コンタクトホール21の内部を介して下面側の金属膜16に電気的に接続されている。また、手前側の入出力ポート20は、圧電薄膜15の上面側の金属膜16を介して、振動腕部14、14の上面側の金属膜16、16に接続されている。尚、入出力ポート20、20における奥側及び手前側には、例えばシリコン酸化物からなる絶縁膜34が夫々形成されている。   An input / output port 20 made of, for example, aluminum (Al) is provided on the metal films 16 and 16 on the upper surface side of the respective base portions 12 and 12 in order to input / output electric signals from / to an external electronic device to the vibrator. , 20 are formed. As shown in FIG. 4, a contact hole 21 reaching the lower metal film 16 is formed in the piezoelectric thin film 15 of the base 12 on the back side, and the input / output port 20 on the back side is a contact hole. It is electrically connected to the metal film 16 on the lower surface side through the inside of 21. Further, the input / output port 20 on the near side is connected to the metal films 16 and 16 on the upper surface side of the vibrating arm portions 14 and 14 via the metal film 16 on the upper surface side of the piezoelectric thin film 15. Note that insulating films 34 made of, for example, silicon oxide are formed on the back and front sides of the input / output ports 20 and 20, respectively.

ディスクレゾネータ31、31は、直径寸法が例えば50μmの圧電薄膜15と、当該圧電薄膜15を上下方向(板厚方向)から挟むように形成された励振電極32、32と、を各々備えている。これらディスクレゾネータ31、31は、当該ディスクレゾネータ31、31における圧電薄膜15、15が音叉型振動体11(振動腕部14、14)における圧電薄膜15と一体的に形成されている。即ち、2つの振動腕部14、14のうち右側を一方の振動腕部14、左側を他方の振動腕部14と呼ぶと、一方の振動腕部14の右側の側面における長さ方向中央部には、右側のディスクレゾネータ31に向かって水平に伸びる支持部33の一端側が接続されており、この支持部33の他端側は、当該ディスクレゾネータ31の外縁部に接続されている。   Each of the disk resonators 31 and 31 includes a piezoelectric thin film 15 having a diameter of 50 μm, for example, and excitation electrodes 32 and 32 formed so as to sandwich the piezoelectric thin film 15 from the vertical direction (plate thickness direction). In these disk resonators 31, 31, the piezoelectric thin films 15, 15 in the disk resonators 31, 31 are formed integrally with the piezoelectric thin film 15 in the tuning fork type vibrating body 11 (vibrating arm portions 14, 14). That is, when the right side of the two vibrating arm portions 14 and 14 is referred to as one vibrating arm portion 14 and the left side is referred to as the other vibrating arm portion 14, the central portion in the longitudinal direction on the right side surface of the one vibrating arm portion 14 is provided. Is connected to one end side of a support portion 33 extending horizontally toward the right disc resonator 31, and the other end side of the support portion 33 is connected to an outer edge portion of the disc resonator 31.

そして、一方の振動腕部14の金属膜16、16は、支持部33を介して右側のディスクレゾネータ31の励振電極32、32に夫々接続されている。また、他方の振動腕部14についても、同様に当該他方の振動腕部14の長さ方向中央部に設けられた支持部33を介して左側のディスクレゾネータ31に接続されている。この時、2つのディスクレゾネータ31、31及び音叉型振動体11からなる振動子は、平面的に見た時に左右対称となっており、また厚み方向で見た時も窒化膜4から浮いた領域は概略上下方向に対称となっている。尚、金属膜16及び励振電極32は、後述するように、一体的に形成されるが、説明の都合上符号を使い分けている。   The metal films 16 and 16 of the one vibrating arm portion 14 are connected to the excitation electrodes 32 and 32 of the right disk resonator 31 via the support portion 33, respectively. Similarly, the other vibrating arm portion 14 is connected to the left disc resonator 31 via a support portion 33 provided at the center in the length direction of the other vibrating arm portion 14. At this time, the vibrator composed of the two disc resonators 31 and 31 and the tuning fork type vibrator 11 is symmetric when viewed in a plan view, and is also a region floating from the nitride film 4 when viewed in the thickness direction. Is symmetrical in the vertical direction. The metal film 16 and the excitation electrode 32 are integrally formed as will be described later. However, for convenience of explanation, reference numerals are used properly.

そして、既述の凹部3がこれらディスクレゾネータ31、31よりも一回り大きな寸法となるように形成されているので、各々のディスクレゾネータ31、31は、図3に示すように、ベース基板1、酸化膜2及び窒化膜4から浮いた状態で音叉型振動体11により支持されている。こうしてディスクレゾネータ31、31は、当該ディスクレゾネータ31、31の中央部を節として、半径方向に圧電薄膜15が伸縮する輪郭振動が周方向に起こるように構成されている。この時、ディスクレゾネータ31、31は、互いに同相で振動するように、即ち一方のディスクレゾネータ31が膨張するときは他方のディスクレゾネータ31についても同様に膨張し、一方のディスクレゾネータ31が収縮する時には他方のディスクレゾネータ31も収縮するように、直径寸法などが互いに揃うように形成されている。   And since the above-mentioned recessed part 3 is formed so that it may be slightly larger than these disk resonators 31, 31, each disk resonator 31, 31 has a base substrate 1, as shown in FIG. The tuning fork type vibrating body 11 is supported in a state where it floats from the oxide film 2 and the nitride film 4. In this way, the disk resonators 31 and 31 are configured such that contour vibration in which the piezoelectric thin film 15 expands and contracts in the radial direction occurs in the circumferential direction with the central portion of the disk resonators 31 and 31 as a node. At this time, the disk resonators 31 and 31 vibrate in phase with each other, that is, when one disk resonator 31 expands, the other disk resonator 31 expands in the same manner, and when one disk resonator 31 contracts. The other disk resonator 31 is also formed to have the same diameter and the like so as to contract.

続いて、この振動子の製造方法について、図5〜図20を参照して説明する。始めに、ベース基板1に、酸化膜2、窒化膜4及び有機物からなるフォトレジストマスク41を下層側からこの順番で積層し、次いで図5に示すように、フォトリソグラフィー法により凹部3に対応するパターンをフォトレジストマスク41に形成する。続いて、このフォトレジストマスク41を介して酸化膜2及び窒化膜4を例えばフッ酸水溶液などを用いたウエットエッチングによりエッチングして、凹部3を形成する。そして、フォトレジストマスク41を剥離した後、凹部3が埋め込まれるように、例えばシリコン酸化物からなる犠牲膜42をベース基板1に形成した後、図6及び図17に示すように、CMP(Chemical Mechanical Policing)によって窒化膜4及び犠牲膜42を平坦化する。   Next, a method for manufacturing this vibrator will be described with reference to FIGS. First, an oxide film 2, a nitride film 4, and a photoresist mask 41 made of an organic material are stacked in this order on the base substrate 1 from the lower layer side, and then correspond to the recesses 3 by photolithography as shown in FIG. A pattern is formed on the photoresist mask 41. Subsequently, the oxide film 2 and the nitride film 4 are etched by wet etching using, for example, a hydrofluoric acid aqueous solution through the photoresist mask 41 to form the recess 3. Then, after the photoresist mask 41 is peeled off, a sacrificial film 42 made of, for example, silicon oxide is formed on the base substrate 1 so that the recess 3 is embedded, and then, as shown in FIGS. 6 and 17, CMP (Chemical) The nitride film 4 and the sacrificial film 42 are planarized by mechanical policing.

次に、ベース基板1(窒化膜4及び犠牲膜42)上に、例えばモリブデンからなる薄膜43及びフォトレジストマスク44を下側からこの順番で積層し、図7に示すように、同様にフォトリソグラフィー法により薄膜43に対して金属膜16及び励振電極32に対応する形状をパターニングする。続いて、図8に示すように、フォトレジストマスク44を剥離した後、例えば窒化アルミニウムからなる圧電層45、モリブデンからなる薄膜46及びシリコン酸化物からなる絶縁膜34を下側からこの順番でベース基板1上に積層し、図9に示すように、この絶縁膜34に対して、フォトレジストマスク47を用いたフォトリソグラフィー法により金属膜16及び励振電極32に対応するパターンを形成する。   Next, on the base substrate 1 (nitride film 4 and sacrificial film 42), a thin film 43 made of, for example, molybdenum and a photoresist mask 44 are laminated in this order from the lower side, and photolithography is similarly performed as shown in FIG. The shape corresponding to the metal film 16 and the excitation electrode 32 is patterned on the thin film 43 by the method. Subsequently, as shown in FIG. 8, after removing the photoresist mask 44, the piezoelectric layer 45 made of, for example, aluminum nitride, the thin film 46 made of molybdenum, and the insulating film 34 made of silicon oxide are formed in this order from the lower side. A layer corresponding to the metal film 16 and the excitation electrode 32 is formed on the insulating film 34 by photolithography using a photoresist mask 47 as shown in FIG.

そして、フォトレジストマスク47を剥離した後、図10に示すように、絶縁膜34を介して薄膜46、圧電層45及び薄膜43を例えばプラズマを用いてドライエッチングすることにより、図18に示すように、ディスクレゾネータ31、31及び音叉型振動体11に対応する構造体を形成する。こうして励振電極32、32により上下から挟まれた圧電薄膜15からなるディスクレゾネータ31、31及び金属膜16、16により上下から挟まれた圧電薄膜15からなる音叉型振動体11が形成される。また、この音叉型振動体11には開口部13が形成される。この時、前記エッチングにより、絶縁膜34についても膜減りが起こる。   Then, after removing the photoresist mask 47, as shown in FIG. 10, the thin film 46, the piezoelectric layer 45, and the thin film 43 are dry-etched using, for example, plasma through the insulating film 34, as shown in FIG. In addition, structures corresponding to the disk resonators 31 and 31 and the tuning fork type vibrating body 11 are formed. In this way, the disk resonators 31 and 31 composed of the piezoelectric thin film 15 sandwiched from above and below by the excitation electrodes 32 and 32 and the tuning fork type vibrator 11 composed of the piezoelectric thin film 15 sandwiched from above and below by the metal films 16 and 16 are formed. Further, an opening 13 is formed in the tuning fork type vibrating body 11. At this time, the insulating film 34 is also reduced by the etching.

次いで、前記構造体を覆うようにベース基板1上にフォトレジストマスク48を形成し、図11に示すように、既述のコンタクトホール21、隙間領域19及び開口部13の周囲における圧電薄膜15の露出面が開口するように、更には当該露出面に電極パターン17が形成されるように、前記フォトレジストマスク48に対してパターニングする。そして、このフォトレジストマスク48を介して絶縁膜34及び薄膜46に対してエッチングを行うと、図11及び図19に示すように、コンタクトホール21の形成される領域及び隙間領域19における圧電薄膜15が露出すると共に、電極パターン17が形成される。尚、図19では、ディスクレゾネータ31、31及び音叉型振動体11において、絶縁膜34及び薄膜46の残っている領域にハッチングを付している。   Next, a photoresist mask 48 is formed on the base substrate 1 so as to cover the structure. As shown in FIG. 11, the piezoelectric thin film 15 around the contact hole 21, the gap region 19 and the opening 13 described above is formed. The photoresist mask 48 is patterned so that the exposed surface is opened and the electrode pattern 17 is formed on the exposed surface. When the insulating film 34 and the thin film 46 are etched through the photoresist mask 48, as shown in FIGS. 11 and 19, the piezoelectric thin film 15 in the region where the contact hole 21 is formed and the gap region 19 is formed. As a result, the electrode pattern 17 is formed. In FIG. 19, in the disk resonators 31 and 31 and the tuning fork type vibrating body 11, the remaining areas of the insulating film 34 and the thin film 46 are hatched.

続いて、フォトレジストマスク48を剥離した後、図12に示すように、コンタクトホール21の形成領域だけが開口するようにフォトレジストマスク49をベース基板1上に形成して、当該フォトレジストマスク49をマスクとして圧電薄膜15をエッチングする。次に、このフォトレジストマスク49を剥離して、図13に示すように、入出力ポート20、20の形成される領域だけが開口するようにフォトレジストマスク50を形成すると共に、このフォトレジストマスク50を介して絶縁膜34をエッチングする。そして、ベース基板1上に例えばアルニウムからなる導電膜51をスパッタなどにより形成すると、この導電膜51は、図14に示すように、コンタクトホール21の内部及びフォトレジストマスク50の上面を覆うように成膜される。   Subsequently, after removing the photoresist mask 48, as shown in FIG. 12, a photoresist mask 49 is formed on the base substrate 1 so that only the formation region of the contact hole 21 is opened. The piezoelectric thin film 15 is etched using as a mask. Next, the photoresist mask 49 is peeled off to form a photoresist mask 50 so that only regions where the input / output ports 20 and 20 are formed are opened as shown in FIG. The insulating film 34 is etched through 50. Then, when a conductive film 51 made of, for example, aluminum is formed on the base substrate 1 by sputtering or the like, the conductive film 51 covers the inside of the contact hole 21 and the upper surface of the photoresist mask 50 as shown in FIG. A film is formed.

その後、ベース基板1を例えば有機溶媒などに浸漬すると、図15に示すように、フォトレジストマスク50が当該有機溶媒に溶解して、このフォトレジストマスク50と共に当該フォトレジストマスク50上に形成された余分な導電膜51が除去される。この工程により、入出力ポート20、20が形成される。しかる後、例えば入出力ポート20、20及び窒化膜4を覆うように、且つ例えば開口部13の内部領域が露出するように、図示しないフォトレジストマスクをベース基板1上に形成し、この状態のベース基板1を例えばフッ酸水溶液中に浸漬する。このフッ酸水溶液は、例えば開口部13の内部領域を介して振動子の下層側の犠牲膜42に回り込んで当該犠牲膜42をエッチングする。従って、図16に示すように、音叉型振動体11の中央部(基部12、12以外)がベース基板1から離間すると共に、また既述の図3に示すように、ディスクレゾネータ31、31が全面に亘ってベース基板1から浮いた状態となる。そして、このエッチングにより、電極パターン17の上面及びディスクレゾネータ31、31の上面に残っていた絶縁膜34が除去される。   Thereafter, when the base substrate 1 is immersed in, for example, an organic solvent, the photoresist mask 50 is dissolved in the organic solvent and formed on the photoresist mask 50 together with the photoresist mask 50 as shown in FIG. Excess conductive film 51 is removed. Through this process, the input / output ports 20 and 20 are formed. Thereafter, a photoresist mask (not shown) is formed on the base substrate 1 so as to cover, for example, the input / output ports 20 and 20 and the nitride film 4 and to expose the inner region of the opening 13, for example. For example, the base substrate 1 is immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution. This hydrofluoric acid aqueous solution, for example, enters the sacrificial film 42 on the lower layer side of the vibrator through the inner region of the opening 13 and etches the sacrificial film 42. Therefore, as shown in FIG. 16, the center portion (other than the base portions 12 and 12) of the tuning fork type vibrator 11 is separated from the base substrate 1, and as shown in FIG. 3, the disk resonators 31 and 31 are provided. It floats from the base substrate 1 over the entire surface. By this etching, the insulating film 34 remaining on the upper surface of the electrode pattern 17 and the upper surfaces of the disk resonators 31 and 31 is removed.

続いて、例えば振動子の発振周波数を調整する場合には、例えばレーザー加工により、電極パターン17の一部を除去(トリム)する。具体的には、図示しないテーブル上にベース基板1を載置すると共に、レーザー光照射部(図示せず)から電極パターン17の電極膜18にレーザー光を照射して、当該電極膜18を溶解及び蒸発させる。次いで、別の電極膜18についても除去する場合には、テーブルに対してレーザー光照射部を相対的に移動させ、同様にレーザー光を照射する。この時、一方の振動腕部14及び他方の振動腕部14について、互いに左右対称となるように電極膜18を除去する。図20には、これら振動腕部14、14の各々の電極パターン17について、奥側から2番目の電極膜18、18と、奥側から6番目の電極膜18、18と、を除去した例を示している。こうして振動腕部14、14における電極パターン17、17が左右対称となっている状態を維持しながら電極膜18、18を除去することにより、これらディスクレゾネータ31、31の振動バランス(発振周波数)が保たれたまま、発振周波数が同じように変化する(高くなる)。   Subsequently, for example, when adjusting the oscillation frequency of the vibrator, a part of the electrode pattern 17 is removed (trimmed) by laser processing, for example. Specifically, the base substrate 1 is placed on a table (not shown), and the electrode film 18 of the electrode pattern 17 is irradiated with laser light from a laser light irradiation unit (not shown) to dissolve the electrode film 18. And evaporate. Next, when removing another electrode film 18 as well, the laser light irradiation unit is moved relative to the table, and the laser light is irradiated in the same manner. At this time, the electrode film 18 is removed so that one vibrating arm portion 14 and the other vibrating arm portion 14 are symmetrical to each other. FIG. 20 shows an example in which the second electrode films 18 and 18 from the back side and the sixth electrode films 18 and 18 from the back side are removed from the electrode patterns 17 of the vibrating arm portions 14 and 14. Is shown. Thus, by removing the electrode films 18 and 18 while maintaining the state in which the electrode patterns 17 and 17 in the vibrating arm portions 14 and 14 are symmetric, the vibration balance (oscillation frequency) of the disc resonators 31 and 31 is reduced. The oscillation frequency changes in the same manner (becomes higher) while being maintained.

ここで、ディスクレゾネータ31、31間を連結する部位が音叉型振動体11ではない場合、即ち音叉型振動体11に代えて例えば後述の図24の連結部90を用いた場合には、この連結部90上の電極膜18をトリミングしても、ディスクレゾネータ31、31の発振周波数は変化しない。一方、ディスクレゾネータ31、31と同様に発振する音叉型振動体11をこれらディスクレゾネータ31、31間に設けた場合には、この音叉型振動体11の電極膜18をトリミングすると、音叉型振動体11の発振周波数が変わると共に、ディスクレゾネータ31、31の発振周波数が変化する。このように音叉型振動体11の発振周波数の変化に伴ってディスクレゾネータ31、31の発振周波数についても変化することは、詳細については省略するが、振動腕部14、14の長さ寸法を種々変えて別途行ったシミュレーションによって確認している。   Here, when the part that connects the disk resonators 31 and 31 is not the tuning fork type vibrator 11, that is, when the connecting portion 90 of FIG. Even if the electrode film 18 on the portion 90 is trimmed, the oscillation frequencies of the disk resonators 31 and 31 do not change. On the other hand, when the tuning fork type vibrator 11 that oscillates similarly to the disk resonators 31 and 31 is provided between the disk resonators 31 and 31, the tuning fork type vibrator is obtained by trimming the electrode film 18 of the tuning fork type vibrator 11. 11 and the oscillation frequency of the disk resonators 31 and 31 change. As described above, the change in the oscillation frequency of the disc resonators 31 and 31 with the change in the oscillation frequency of the tuning fork type vibrator 11 is omitted in detail, but the lengths of the vibrating arm portions 14 and 14 are variously changed. This is confirmed by a separate simulation.

こうして形成された振動子に対して入出力ポート20、20を介して例えば外部から電気信号を入力すると、ディスクレゾネータ31、31及び音叉型振動体11は、各々の共振周波数において発振(振動)して、この発振に基づく電気信号が入出力ポート20、20を介して取り出される。具体的には、例えばディスクレゾネータ31、31では、半径方向に膨張及び収縮する輪郭振動が周方向に亘って起こる。また、音叉型振動体11では、振動腕部14、14同士が互いに近接したり離れたりするように屈曲振動が起こる。   When, for example, an external electric signal is input to the vibrator formed in this way via the input / output ports 20, 20, the disk resonators 31, 31 and the tuning fork type vibrating body 11 oscillate (vibrate) at respective resonance frequencies. Thus, an electrical signal based on this oscillation is taken out via the input / output ports 20 and 20. Specifically, for example, in the disk resonators 31, 31, contour vibration that expands and contracts in the radial direction occurs in the circumferential direction. Further, in the tuning fork type vibrating body 11, bending vibration occurs so that the vibrating arm portions 14, 14 are close to or away from each other.

この時、ディスクレゾネータ31、31では、圧電薄膜15の直径寸法などを揃えているため、互いに同相で前記輪郭振動が起こる。また、音叉型振動体11では、ディスクレゾネータ31、31と同じ周波数で屈曲振動が起こるように各寸法を調整し、更にディスクレゾネータ31、31の上面側の励振電極32に対して当該音叉型振動体11の上面の金属膜16を接続し、またディスクレゾネータ31、31の下面の励振電極32に対してこの音叉型振動体11の下面の金属膜16を接続している。そのため、音叉型振動体11では、これらディスクレゾネータ31、31とは逆相で屈曲振動が起こる。従って、振動腕部14、14は、図21に示すように、ディスクレゾネータ31、31が収縮する時には、互いに離間するように屈曲振動し、一方ディスクレゾネータ31、31が膨張する時は、図22に示すように、互いに近接するように屈曲振動する。こうして音叉型振動体11では、ディスクレゾネータ31、31の膨張収縮振動が吸収されるように、即ち各々のディスクレゾネータ31、31の中心位置が輪郭振動により位置ずれしないように、屈曲振動が発生する。尚、図21及び図22では、音叉型振動体11及びディスクレゾネータ31、31の振動の様子を誇張して描画している。   At this time, since the disk resonators 31 and 31 have the same diameter and the like of the piezoelectric thin film 15, the contour vibrations occur in phase with each other. Further, in the tuning fork type vibrating body 11, each dimension is adjusted so that bending vibration occurs at the same frequency as the disk resonators 31, 31, and the tuning fork type vibration is applied to the excitation electrode 32 on the upper surface side of the disk resonators 31, 31. The metal film 16 on the upper surface of the body 11 is connected, and the metal film 16 on the lower surface of the tuning fork type vibrator 11 is connected to the excitation electrode 32 on the lower surface of the disk resonators 31 and 31. Therefore, in the tuning fork type vibrator 11, bending vibration occurs in a phase opposite to those of the disc resonators 31 and 31. Therefore, as shown in FIG. 21, the vibrating arms 14 and 14 bend and vibrate so as to be separated from each other when the disk resonators 31 and 31 contract, while when the disk resonators 31 and 31 expand, as shown in FIG. As shown in FIG. In this way, the tuning fork vibrator 11 generates bending vibrations so that the expansion and contraction vibrations of the disk resonators 31 and 31 are absorbed, that is, the center positions of the disk resonators 31 and 31 are not displaced due to the contour vibration. . 21 and 22, the state of vibration of the tuning fork type vibrator 11 and the disk resonators 31 and 31 is exaggeratedly drawn.

ここで、図23に本発明の振動子の振動モードをシミュレーションにより解析した結果を示すと、ディスクレゾネータ31、31に加えて音叉型振動体11が振動(変形)することにより、各々のディスクレゾネータ31、31では、各々のディスクレゾネータ31、31の中央部に節(変形量が小さい領域)が形成されると共に、外周側に向かう程変形量が大きくなり、更に周方向に亘って均一な変形量となる理想的な振動モードとなっていた。従って、この構成では、音叉型振動体11を介してディスクレゾネータ31、31の弾性エネルギーの漏洩が起こっていないか、当該漏洩が抑えられていることが分かる。   Here, FIG. 23 shows a result obtained by analyzing the vibration mode of the vibrator of the present invention by simulation. In addition to the disk resonators 31 and 31, the tuning fork type vibrator 11 vibrates (deforms), whereby each of the disk resonators. In 31 and 31, a node (a region where the amount of deformation is small) is formed at the center of each disk resonator 31, 31 and the amount of deformation increases toward the outer peripheral side, and the deformation is further uniform in the circumferential direction. It was an ideal vibration mode. Therefore, in this configuration, it can be seen that the elastic energy of the disk resonators 31 and 31 is not leaked through the tuning fork type vibrator 11, or the leak is suppressed.

一方、ディスクレゾネータ31、31間に音叉型振動体11に代えて例えば矩形の連結部90を設けた場合には、図24に示すように、ディスクレゾネータ31、31では、概略中央部に節が形成されるものの、変形量が半径方向及び周方向に亘って不均一となっていた。従って、図24では連結部90を介してディスクレゾネータ31、31のエネルギーが漏洩し、図23の場合よりもQ値が劣化していることが分かる。   On the other hand, in the case where, for example, a rectangular connecting portion 90 is provided between the disk resonators 31 and 31 in place of the tuning fork-type vibrating body 11, the disk resonators 31 and 31 have a node at a substantially central portion as shown in FIG. Although formed, the amount of deformation was non-uniform across the radial and circumferential directions. Therefore, in FIG. 24, it can be seen that the energy of the disk resonators 31 and 31 leaks through the connecting portion 90, and the Q value is deteriorated as compared with the case of FIG.

以上説明した本発明の振動子を発振回路に組み込んだ電子部品(発振器)の電気回路の一例について、図25を参照して簡単に説明する。図25は、互いに直列に接続された2つのコンデンサC、Cとトランジスタ101とからなるコルピッツ回路を設けた例を示しており、トランジスタ101のベース端子には、本発明の振動子100と可変コンデンサC1とからなる直列回路が接続されている。これらベース端子と振動子100との間の接続点には、電源部102が接続されており、トランジスタ101のコレクタ端子には、電気信号を取り出すための出力ポート103が接続されている。図25中104は抵抗、105はインダクタンスである。   An example of an electric circuit of an electronic component (oscillator) in which the vibrator of the present invention described above is incorporated in an oscillation circuit will be briefly described with reference to FIG. FIG. 25 shows an example in which a Colpitts circuit including two capacitors C and C connected in series with each other and a transistor 101 is provided, and the base terminal of the transistor 101 is connected to the vibrator 100 and the variable capacitor of the present invention. A series circuit consisting of C1 is connected. A power supply unit 102 is connected to a connection point between the base terminal and the vibrator 100, and an output port 103 for extracting an electric signal is connected to a collector terminal of the transistor 101. In FIG. 25, 104 is a resistor, and 105 is an inductance.

上述の実施の形態によれば、互いに同相で輪郭振動を起こすディスクレゾネータ31、13の間に音叉型振動体11を介在させ、この音叉型振動体11の振動腕部14、14の夫々にディスクレゾネータ31、31を接続している。そして、音叉型振動体11について、ディスクレゾネータ31、31の膨張収縮を吸収するように、これらディスクレゾネータ31、31に対して逆相で振動するようにしている。そのため、各々のディスクレゾネータ31、31における振動が阻害されることを抑制できるので、即ちディスクレゾネータ31、31の弾性エネルギーが音叉型振動体11を介して漏洩することを抑えることができるので、電気的特性の劣化を抑えることができる。   According to the above-described embodiment, the tuning fork type vibrating body 11 is interposed between the disk resonators 31 and 13 that generate contour vibrations in the same phase, and the vibrating arm portions 14 and 14 of the tuning fork type vibrating body 11 have a disk. Resonators 31 and 31 are connected. The tuning fork type vibrator 11 is vibrated in the opposite phase with respect to the disc resonators 31 and 31 so as to absorb the expansion and contraction of the disc resonators 31 and 31. Therefore, it is possible to suppress the vibrations of the respective disk resonators 31 and 31 from being inhibited, that is, it is possible to suppress the leakage of the elastic energy of the disk resonators 31 and 31 via the tuning fork type vibrator 11. Deterioration of the mechanical characteristics can be suppressed.

このように、本発明では、2つのディスクレゾネータ31、31を連結すると共にベース基板1に支持される役割を持つ連結部について、この役割に加えて、ディスクレゾネータ31、31と逆相で振動する振動体としての役割を持たせている。一方、従来では、連結部について、振動体としての機能に着目していなかったので、当該連結部の形状や寸法などについて検討されていなかった。即ち、既述の背景の項で述べた特許文献1のような構成であれば、連結部はディスクレゾネータよりも極めて寸法が小さいため、当該連結部が振動していたとしても、ディスクレゾネータの発振周波数よりも極めて高い周波数であり、そのためディスクレゾネータから見れば振動していない状態となっていると言える。   As described above, in the present invention, the connecting portion having the role of connecting the two disc resonators 31 and 31 and being supported by the base substrate 1 vibrates in a phase opposite to that of the disc resonators 31 and 31 in addition to this role. It has a role as a vibrating body. On the other hand, conventionally, attention has not been paid to the function as a vibrating body for the connecting portion, and thus the shape and dimensions of the connecting portion have not been studied. That is, in the configuration as in Patent Document 1 described in the background section above, since the connecting portion is extremely smaller in size than the disc resonator, even if the connecting portion vibrates, the oscillation of the disc resonator. This is an extremely higher frequency than the frequency, and therefore it can be said that it is not oscillating when viewed from the disk resonator.

これに対して本発明では、以上説明したように、ディスクレゾネータ31、31間の連結部について、これらディスクレゾネータ31、31の逆相で振動するように音叉型振動体11として構成している。この時、屈曲振動は、既述の輪郭振動と比べて、振動体(音叉型振動体11やディスクレゾネータ31)が同じ寸法であっても発振周波数が低くなる。言い換えると、音叉型振動体11をディスクレゾネータ31と同じ周波数で発振させる時には、音叉型振動体11は、ディスクレゾネータ31よりも寸法が小さくて済む。そのため、音叉型振動体11について、ディスクレゾネータ31、31と同じ周波数で且つ逆相で発振させる時に、ディスクレゾネータ31と同程度まで寸法を大きくする必要がないので、振動子の寸法を抑えながら、電気的特性の劣化を抑えることができる。   On the other hand, in the present invention, as described above, the connecting portion between the disk resonators 31 and 31 is configured as the tuning fork type vibrating body 11 so as to vibrate in the reverse phase of the disk resonators 31 and 31. At this time, the bending vibration has a lower oscillation frequency than the above-described contour vibration even if the vibrating body (tuning fork type vibrating body 11 or disc resonator 31) has the same dimensions. In other words, when the tuning fork type vibrating body 11 is oscillated at the same frequency as that of the disk resonator 31, the tuning fork type vibrating body 11 may be smaller in size than the disk resonator 31. Therefore, when the tuning fork type vibrator 11 is oscillated at the same frequency and in the opposite phase as the disk resonators 31 and 31, it is not necessary to increase the size to the same level as the disk resonator 31. Deterioration of electrical characteristics can be suppressed.

また、各々の振動腕部14、14に電極パターン17を形成しているので、ディスクレゾネータ31、31に対して加工しなくても、この電極パターン17を介して振動子の発振周波数を調整できる。この時、電極パターン17を振動腕部14、14間で左右対称に形成しており、また左右対称にトリミングしているので、ディスクレゾネータ31、31間における振動バランスを揃えた状態で発振周波数を調整できる。更に、互いに隣接する電極膜18、18同士を離間させていることから、レーザー加工を行う時の加工位置や加工量(例えば既述のテーブルに対するレーザー光照射部の相対的な移動距離やレーザー光の照射時間)などがばらつく場合であっても、ある電極膜18にレーザー光を照射する時、他の電極膜18にレーザー光が照射されることを防止できる。従って、電極膜18のトリミングを行った時に、ディスクレゾネータ31、31間における発振周波数のばらつきを抑えることができるので、Q値の劣化を防止できる。また、電極パターン17について、金属膜16とは別個に(電気的に絶縁させて)設けているので、この電極パターン17を除去しても、ディスクレゾネータ31や音叉型振動体11の例えば電気抵抗が増大するなどといった悪影響は及ぼさない。
また、振動腕部14、14の両側に基部12、12を設けているので、振動腕部14、14が振動するにあたって当該振動腕部14、14をベース基板1に対して強固に保持できる。
Further, since the electrode pattern 17 is formed on each of the vibrating arm portions 14 and 14, the oscillation frequency of the vibrator can be adjusted via the electrode pattern 17 without processing the disk resonators 31 and 31. . At this time, since the electrode pattern 17 is formed symmetrically between the vibrating arm portions 14 and 14 and is trimmed symmetrically, the oscillation frequency is adjusted in a state where the vibration balance between the disk resonators 31 and 31 is uniform. Can be adjusted. Further, since the electrode films 18 adjacent to each other are separated from each other, the processing position and processing amount when performing laser processing (for example, the relative moving distance of the laser beam irradiation unit with respect to the above-described table and laser beam) Even when the irradiation time is varied, it is possible to prevent the other electrode film 18 from being irradiated with a laser beam when irradiating a certain electrode film 18 with a laser beam. Accordingly, when the electrode film 18 is trimmed, variation in the oscillation frequency between the disk resonators 31 and 31 can be suppressed, so that deterioration of the Q value can be prevented. Further, since the electrode pattern 17 is provided separately (electrically insulated) from the metal film 16, even if the electrode pattern 17 is removed, for example, the electric resistance of the disc resonator 31 or the tuning fork type vibrating body 11 There is no adverse effect such as increase.
Further, since the base portions 12 and 12 are provided on both sides of the vibrating arm portions 14 and 14, the vibrating arm portions 14 and 14 can be firmly held with respect to the base substrate 1 when the vibrating arm portions 14 and 14 vibrate.

既述の例では、各々の電極膜18が互いに同じ寸法となるように形成したが、例えば図26に示すように、各々の電極パターン17、17において、互いに異なる寸法の電極膜18を配置しても良い。図26では、奥側から手前側に向かって各々の電極膜18の直径寸法が例えば2μm〜10μmまでに亘って徐々に小さくなるように形成した例を示している。このように互いの寸法の異なる電極膜18を設けることにより、例えば除去する電極膜18毎にディスクレゾネータ31の発振周波数の調整幅を変えることができるので、周波数の調整をより一層簡便に行うことができる。この例においても、左右の電極パターン17、17は、互いに左右対称となるように形成されている。   In the example described above, the electrode films 18 are formed so as to have the same dimensions. For example, as shown in FIG. 26, electrode films 18 having different dimensions are arranged in the electrode patterns 17 and 17, respectively. May be. FIG. 26 shows an example in which the diameter dimension of each electrode film 18 is gradually decreased from 2 μm to 10 μm, for example, from the back side toward the front side. By providing the electrode films 18 having different dimensions as described above, for example, the adjustment range of the oscillation frequency of the disc resonator 31 can be changed for each electrode film 18 to be removed, so that the frequency can be adjusted more easily. Can do. Also in this example, the left and right electrode patterns 17, 17 are formed so as to be bilaterally symmetric.

電極パターン17、17については、振動腕部14、14間で左右対称となるように配置したが、左右非対称に形成しても良い。この場合であっても、電極膜18を除去する時は、左右のディスクレゾネータ31、31間で発振周波数が揃うように調整される。   The electrode patterns 17 and 17 are arranged so as to be bilaterally symmetric between the vibrating arm portions 14 and 14, but may be formed asymmetrical. Even in this case, when the electrode film 18 is removed, adjustment is made so that the oscillation frequency is uniform between the left and right disc resonators 31 and 31.

また、音叉型振動体11としては、ディスクレゾネータ31、31と逆相で発振する構成であれば良く、例えば図27に示すように、開口部13を概略楕円形状に形成して、振動腕部14、14が基部12、12側から中央側(支持部33)に向かって徐々に細くなるようにしても良い。更に、図28に示すように、開口部13を概略円状に形成すると共に、振動腕部14、14についてはこの開口部13の周縁に沿うように概略円弧状に形成しても良い。更に、図29に示すように、例えば手前側の基部12を設けずに、振動腕部14、14が奥側の基部12によって各々いわば片持ちで支持される構成を採っても良い。この場合には、奥側の基部12には、例えば左側にコンタクトホール21が形成されると共に、このコンタクトホール21に設けられる入出力ポート20に対して隙間領域を介して右側に隣接するように、音叉型振動体11の上面から伸びる金属膜16に接続される入出力ポート20が配置される。尚、図27及び図28は振動子を簡略化して描画している。   Further, the tuning fork type vibrating body 11 may be configured to oscillate in a phase opposite to that of the disk resonators 31 and 31. For example, as shown in FIG. 14 and 14 may be gradually narrowed from the base 12, 12 side toward the central side (supporting portion 33). Further, as shown in FIG. 28, the opening 13 may be formed in a substantially circular shape, and the vibrating arm portions 14 and 14 may be formed in a substantially arc shape along the periphery of the opening 13. Furthermore, as shown in FIG. 29, for example, a configuration may be employed in which the vibrating arm portions 14 and 14 are each supported in a cantilever manner by the back-side base portion 12 without providing the front-side base portion 12. In this case, a contact hole 21 is formed, for example, on the left side of the base 12 on the back side, and the input / output port 20 provided in the contact hole 21 is adjacent to the right side through a gap region. An input / output port 20 connected to the metal film 16 extending from the upper surface of the tuning fork type vibrator 11 is disposed. 27 and 28 depict the vibrator in a simplified manner.

更に、ディスクレゾネータ31、31を連結する音叉型振動体11に代えて、ディスクレゾネータ110を設けても良い。図30及び図31は、このような例を示しており、両側のディスクレゾネータ31、31に対して中央のディスクレゾネータ110を逆相で且つ同じ周波数で発振させるように構成されている。具体的には、これら3つのディスクレゾネータ31、31、110は、互いの直径寸法などが揃うように形成されている。また、ディスクレゾネータ110の上面及び下面における中央部には、当該ディスクレゾネータ110を発振させるための概略円形の励振電極(金属膜16)が各々形成されている。そして、ディスクレゾネータ110の上面における外縁部には、左右のディスクレゾネータ31、31の上面の励振電極32、32に各々接続される円弧状の引き回し電極111が前記金属膜16から離間するように形成されている。前記金属膜16及び引き回し電極111は、ディスクレゾネータ110の手前側及び奥側に夫々形成された電極引き出し部113、113に夫々接続されている。   Further, a disk resonator 110 may be provided in place of the tuning fork type vibrator 11 that connects the disk resonators 31 and 31. FIG. 30 and FIG. 31 show such an example, and the center disk resonator 110 is oscillated in the opposite phase and at the same frequency with respect to the disk resonators 31 and 31 on both sides. Specifically, these three disk resonators 31, 31, 110 are formed so that their diameters and the like are aligned. In addition, a substantially circular excitation electrode (metal film 16) for oscillating the disk resonator 110 is formed at the center of the upper and lower surfaces of the disk resonator 110, respectively. Further, arc-shaped routing electrodes 111 respectively connected to the excitation electrodes 32 and 32 on the upper surfaces of the left and right disk resonators 31 and 31 are formed on the outer edge portion on the upper surface of the disk resonator 110 so as to be separated from the metal film 16. Has been. The metal film 16 and the lead-out electrode 111 are connected to electrode lead-out portions 113 and 113 formed on the front side and the back side of the disc resonator 110, respectively.

そして、ディスクレゾネータ110の下面における周縁部には、左右のディスクレゾネータ31、31の下面側の励振電極32、32に各々接続されると共に当該下面の金属膜16から離間して配置される円弧状の引き回し電極112が形成されている。これら金属膜16及び引き回し電極112は、前記電極引き出し部113、113に夫々接続されている。こうしてディスクレゾネータ110の上面側の金属膜16及び引き回し電極111と、ディスクレゾネータ110の裏面側の金属膜16及び引き回し電極112とは、夫々既述の図1と同様に配線され、ディスクレゾネータ31、31の膨張縮退振動に対してディスクレゾネータ110が逆相で振動するように構成されている。ディスクレゾネータ110における金属膜16、16は、各々入出力ポート20、20をなしている。   Further, at the peripheral edge portion of the lower surface of the disk resonator 110, an arc shape is connected to the excitation electrodes 32, 32 on the lower surface side of the left and right disk resonators 31, 31 and spaced apart from the metal film 16 on the lower surface. The lead-out electrode 112 is formed. The metal film 16 and the lead-out electrode 112 are connected to the electrode lead-out portions 113 and 113, respectively. In this way, the metal film 16 and the routing electrode 111 on the upper surface side of the disk resonator 110 and the metal film 16 and the routing electrode 112 on the back surface side of the disk resonator 110 are wired in the same manner as in FIG. The disk resonator 110 is configured to vibrate in reverse phase with respect to 31 expansion / degeneration vibrations. The metal films 16 and 16 in the disk resonator 110 form input / output ports 20 and 20, respectively.

また、ディスクレゾネータ110は、当該ディスクレゾネータ110の下面中央部の輪郭振動の節となる位置において、ベース基板1によって支持されると共に、既述の引き出し部113を介して電気信号の入出力が行われる。
この例において、ディスクレゾネータ110は、円形状であることに代えて、三角形あるいは四角形などであっても良い。また、左右のディスクレゾネータ31、31についても、同様に三角形や四角形などであっても良い。
Further, the disk resonator 110 is supported by the base substrate 1 at a position that is a node of the contour vibration at the center of the lower surface of the disk resonator 110, and inputs / outputs electric signals through the lead-out portion 113 described above. Is called.
In this example, the disc resonator 110 may be a triangle or a quadrangle instead of being circular. Similarly, the left and right disc resonators 31, 31 may be triangular or quadrangular.

以上の例では、電極パターン17を形成するにあたり、ディスクレゾネータ31、31及び音叉型振動体11における上面側の金属膜16及び励振電極32を形成する工程(薄膜46の形成工程)を利用したが、その後の入出力ポート20、20を形成する工程(導電膜51の形成工程)において、電極パターン17の形成領域の周囲が開口するようにフォトレジストマスク50をパターニングすることにより、電極パターン17をアルミニウムにより構成しても良い。また、一連の工程が終了した後、電極パターン17用のフォトレジストマスクを用いて当該電極パターン17を個別に形成しても良い。   In the above example, in forming the electrode pattern 17, the process of forming the metal film 16 and the excitation electrode 32 on the upper surface side of the disk resonators 31 and 31 and the tuning fork type vibrator 11 (formation process of the thin film 46) is used. Then, in the step of forming the input / output ports 20 and 20 (the step of forming the conductive film 51), the photoresist mask 50 is patterned so that the periphery of the formation region of the electrode pattern 17 is opened. You may comprise with aluminum. In addition, after the series of steps is completed, the electrode patterns 17 may be individually formed using a photoresist mask for the electrode patterns 17.

また、音叉型振動体11において、当該音叉型振動体11を振動させるための励振電極と、ディスクレゾネータ31、31の励振電極32と入出力ポート20とを接続する引き出し電極について、金属膜16として共通化したが、これら励振電極と引き出し電極とを別個に配置しても良い。この場合には、振動腕部14、14の上下面に励振電極を形成すると共に、例えば側面側などに引き出し電極を形成しても良い。
以上の例では、本発明の振動子を発振回路に組み込んだ例について説明したが、この振動子をフィルタ(電子部品)として用いても良い。この場合には、入出力ポート20に入力された電気信号は、振動子において不要な電気信号が除去された後、入出力ポート20から取り出される。
Further, in the tuning fork type vibrating body 11, an excitation electrode for vibrating the tuning fork type vibrating body 11 and a lead electrode connecting the excitation electrode 32 of the disk resonators 31 and 31 and the input / output port 20 are used as the metal film 16. Although shared, these excitation electrodes and extraction electrodes may be arranged separately. In this case, excitation electrodes may be formed on the upper and lower surfaces of the vibrating arm portions 14 and 14, and lead electrodes may be formed on the side surfaces, for example.
In the above example, an example in which the vibrator of the present invention is incorporated in an oscillation circuit has been described. However, this vibrator may be used as a filter (electronic component). In this case, the electrical signal input to the input / output port 20 is taken out from the input / output port 20 after unnecessary electrical signals are removed from the vibrator.

ここで、以上述べた本発明と既述の背景で説明した公知例である特開2008−124747との差異について改めて説明する。この公知例では、この振動は、「中心を節とするラジアルエクステンションモード(Radial Extensionモード)」になると記載されている。しかしながら、本発明者らは、「概略箱型の連結部」により連結し支持した場合、既述の図24から分かるように、「外周部に複数個所の節が生じる理想的ではない高次の振動モード」となることを数値解析により見出した。この振動モードでは、振動漏れ等により電気的特性の劣化が起こることになる。これに対し、本実施形態では、図23に記載のように、支持部に振動腕部を形成することで「支持部による影響」を無くし、従来の構成では実現できなかった「振動板の中心を節として半径方向に振動板が伸縮する、理想的な振動」を周方向に亘って形成することを可能にしているのである。   Here, the difference between the present invention described above and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-124747, which is a known example described in the above background, will be described again. In this publicly known example, it is described that this vibration becomes a “radial extension mode with a node at the center (Radial Extension mode)”. However, when the present inventors are connected and supported by the “schematic box-shaped connecting portion”, as can be seen from FIG. 24 described above, “the higher-order non-ideal in which a plurality of nodes are generated on the outer peripheral portion. It was found by numerical analysis that the vibration mode was achieved. In this vibration mode, electrical characteristics are deteriorated due to vibration leakage or the like. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 23, by forming a vibrating arm portion on the support portion, the “influence by the support portion” is eliminated, and the “center of the diaphragm” that could not be realized with the conventional configuration. It is possible to form an “ideal vibration” in which the diaphragm expands and contracts in the radial direction with the node as a node over the circumferential direction.

1 ベース基板
11 音叉型振動体
14 振動腕部
15 圧電薄膜
16 金属膜
17 電極パターン
18 電極膜
20 入出力ポート
31 ディスクレゾネータ
32 励振電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base substrate 11 Tuning fork type vibrating body 14 Vibrating arm part 15 Piezoelectric thin film 16 Metal film 17 Electrode pattern 18 Electrode film 20 Input / output port 31 Disc resonator 32 Excitation electrode

Claims (9)

ベース基板と、
このベース基板に支持された基部、この基部から互いに離間して伸び出すと共に各々圧電体により構成された2本の振動腕部及びこれら振動腕部の各々を挟むように形成された一対の励振電極を有する音叉型振動体と、
前記一対の振動腕部のうち一方の振動腕部に外縁部が接続された圧電薄膜及びこの圧電薄膜を板厚方向から挟むように形成された一対の励振電極を有し、前記圧電薄膜の中心部と外縁部との間で膨張収縮する輪郭振動が起こるように構成された第1の振動体と、
前記一対の振動腕部のうち他方の振動腕部に外縁部が接続された圧電薄膜及びこの圧電薄膜を板厚方向から挟むように形成された一対の励振電極を有し、前記第1の振動体と同相で前記輪郭振動が起こるように構成された第2の振動体と、
前記一方の振動腕部に形成され、前記第1の振動体の前記励振電極に接続された第1の引き出し電極と、
前記他方の振動腕部に形成され、前記第2の振動体の前記励振電極に接続された第2の引き出し電極と、
前記基部に形成され、前記第1の引き出し電極、前記第2の引き出し電極及び前記振動腕部の励振電極の夫々に対して電気信号の入出力を行うための入出力ポートと、を備え、
前記音叉型振動体は、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の輪郭振動を吸収するように、これら第1の振動体及び第2の振動体の振動に対して逆相で屈曲振動するように構成されていることを特徴とする振動子。
A base substrate;
A base portion supported by the base substrate, two vibrating arm portions each extending away from the base portion and configured by a piezoelectric body, and a pair of excitation electrodes formed so as to sandwich each of the vibrating arm portions A tuning fork type vibrator having
A piezoelectric thin film having an outer edge connected to one of the pair of vibrating arms, and a pair of excitation electrodes formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction; A first vibrating body configured to generate contour vibration that expands and contracts between the portion and the outer edge portion;
A piezoelectric thin film having an outer edge connected to the other vibrating arm of the pair of vibrating arms, and a pair of excitation electrodes formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction. A second vibrating body configured to cause the contour vibration to occur in phase with the body;
A first extraction electrode formed on the one vibrating arm and connected to the excitation electrode of the first vibrating body;
A second extraction electrode formed on the other vibrating arm and connected to the excitation electrode of the second vibrating body;
An input / output port for inputting / outputting electrical signals to / from each of the first extraction electrode, the second extraction electrode, and the excitation electrode of the vibrating arm portion, formed on the base portion,
The tuning fork type vibrating body is bent in a phase opposite to the vibration of the first vibrating body and the second vibrating body so as to absorb the contour vibration of the first vibrating body and the second vibrating body. A vibrator characterized by being configured to vibrate.
前記一方の振動腕部及び前記他方の振動腕部には、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の発振周波数を夫々調整するための電極パターンが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の振動子。   Electrode patterns for adjusting the oscillation frequencies of the first vibrating body and the second vibrating body are formed on the one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion, respectively. The vibrator according to claim 1. 前記電極パターンの各々は、複数の電極膜が互いに隙間領域を介して形成されたものであることを特徴とする請求項2に記載の振動子。   3. The vibrator according to claim 2, wherein each of the electrode patterns includes a plurality of electrode films formed with a gap region therebetween. 前記一方の振動腕部における前記電極パターン及び前記他方の振動腕部における前記電極パターンは、前記一方の振動腕部と前記他方の振動腕部との間のラインを介して互いに対称に形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の振動子。   The electrode pattern in the one vibrating arm portion and the electrode pattern in the other vibrating arm portion are formed symmetrically with respect to each other via a line between the one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion. The vibrator according to claim 2, wherein the vibrator is provided. 前記一方の振動腕部における前記励振電極及び前記他方の振動腕部における前記励振電極は、前記第1の引き出し電極及び前記第2の引き出し電極を夫々兼用していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の振動子。   2. The excitation electrode in the one vibrating arm portion and the excitation electrode in the other vibrating arm portion also serve as the first extraction electrode and the second extraction electrode, respectively. 5. The vibrator according to any one of 4 to 4. 前記基部は、前記振動腕部の一方側及び他方側に各々形成されると共に、各々前記ベース基板に支持され、
前記入出力ポートは、前記基部の各々に形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の振動子。
The base portions are respectively formed on one side and the other side of the vibrating arm portion, and are each supported by the base substrate,
The vibrator according to claim 1, wherein the input / output port is formed in each of the base portions.
請求項1ないし6のいずれか一つに記載の振動子を備えたことを特徴とする電子部品。   An electronic component comprising the vibrator according to claim 1. ベース基板上に、当該ベース基板に支持される基部、この基部から互いに離間して伸び出すと共に各々圧電体により構成された2本の振動腕部及びこれら振動腕部の各々を挟むように形成された一対の励振電極を有する音叉型振動体を形成する工程と、
前記一対の振動腕部のうち一方の振動腕部に、圧電薄膜の外縁部を接続すると共に、この圧電薄膜を板厚方向から挟むように一対の励振電極を形成して、前記圧電薄膜の中心部と外縁部との間で膨張収縮する輪郭振動が起こるように第1の振動体を構成する工程と、
前記一対の振動腕部のうち他方の振動腕部に、圧電薄膜の外縁部を接続すると共に、この圧電薄膜を板厚方向から挟むように一対の励振電極を形成して、前記第1の振動体と同相で前記輪郭振動が起こるように第1の振動体を構成する工程と、
前記一方の振動腕部に、前記第1の振動体の前記励振電極に接続される第1の引き出し電極を形成する工程と、
前記他方の振動腕部に、前記第2の振動体の前記励振電極に接続される第2の引き出し電極を形成する工程と、
前記基部に、前記第1の引き出し電極、前記第2の引き出し電極及び前記振動腕部の励振電極の夫々に対して電気信号の入出力を行うための入出力ポートを形成する工程と、
前記一方の振動腕部及び前記他方の振動腕部に、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の発振周波数を夫々調整するための電極パターンを形成する工程と、を含み、
前記音叉型振動体は、前記第1の振動体及び前記第2の振動体の輪郭振動を吸収するように、これら第1の振動体及び第2の振動体の振動に対して逆相で屈曲振動するように構成されていることを特徴とする振動子の製造方法。
On the base substrate, a base portion supported by the base substrate, extending from the base portion apart from each other, and being formed so as to sandwich each of the two vibrating arm portions each made of a piezoelectric body and these vibrating arm portions. Forming a tuning fork type vibrator having a pair of excitation electrodes,
The outer edge of the piezoelectric thin film is connected to one vibrating arm of the pair of vibrating arms, and a pair of excitation electrodes are formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction. A step of configuring the first vibrating body so that contour vibration that expands and contracts between the outer edge portion and the outer portion occurs;
An outer edge portion of a piezoelectric thin film is connected to the other vibrating arm portion of the pair of vibrating arm portions, and a pair of excitation electrodes are formed so as to sandwich the piezoelectric thin film from the plate thickness direction. Configuring the first vibrator so that the contour vibration occurs in phase with the body;
Forming a first extraction electrode connected to the excitation electrode of the first vibrating body on the one vibrating arm portion;
Forming a second extraction electrode connected to the excitation electrode of the second vibrating body on the other vibrating arm portion;
Forming an input / output port for inputting / outputting an electric signal to / from each of the first extraction electrode, the second extraction electrode, and the excitation electrode of the vibrating arm at the base;
Forming electrode patterns for adjusting oscillation frequencies of the first vibrating body and the second vibrating body on the one vibrating arm section and the other vibrating arm section, respectively.
The tuning fork type vibrating body is bent in a phase opposite to the vibration of the first vibrating body and the second vibrating body so as to absorb the contour vibration of the first vibrating body and the second vibrating body. A method of manufacturing a vibrator, wherein the vibrator is configured to vibrate.
前記電極パターンを形成する工程の後に、前記一方の振動腕部における前記電極パターン及び前記他方の振動腕部における前記電極パターンについて、前記一方の振動腕部と前記他方の振動腕部との間のラインを介して互いに対称となるように、これら電極パターンを除去して、前記第1の振動体及び前記第2の振動体における発振周波数を揃えながらこれら発振周波数の各々を調整する工程と、を行うことを特徴とする請求項8に記載の振動子の製造方法。   After the step of forming the electrode pattern, the electrode pattern in the one vibrating arm portion and the electrode pattern in the other vibrating arm portion are between the one vibrating arm portion and the other vibrating arm portion. Removing these electrode patterns so as to be symmetric with each other via a line, and adjusting each of the oscillation frequencies while aligning the oscillation frequencies of the first vibrator and the second vibrator. The method for manufacturing a vibrator according to claim 8, wherein the method is performed.
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