JP6452081B2 - 共振子 - Google Patents

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Description

本発明は、共振子に関する。
電子機器において計時機能を実現するためのデバイスとして、圧電振動子が用いられている。電子機器の小型化に伴い、圧電振動子も小型化が要求されており、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて製造される共振子が注目されている。
従来の共振子は、たとえば特許文献1に開示されているように、矩形の振動部と、振動部上に分割形成された電極と、振動部と保持部とを連結する保持腕と、保持腕上に設けられた電極を保持部へ引き出す配線から構成される。
米国特許第7639105号明細書
保持腕は振動部の振動を阻害しないように、細長い形状であることが望ましい。しかし、特許文献1に開示されているような従来の共振子では、保持腕を細長く形成することによって、保持腕における共振抵抗が高くなってしまい、かえって振動部の振動を阻害してしまうという課題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動部を保持する保持ユニットにおける共振抵抗を小さくすることを目的とする。
本発明の一側面に係る共振子は、第1の電極及び第2の電極と、当該第1の電極と第2の電極との間に形成される圧電膜と、を有する振動部と、振動部を囲むように設けられた、保持部と、振動部と保持部とを接続する、互いに対向して設けられた1対の保持ユニットと、保持部から保持ユニットに亘って形成された引き出し電極と、を備え、第1の電極または第2の電極は、保持ユニットへ亘って形成され、保持ユニット上で引き出し電極と接続されており、引き出し電極の単位面積あたりの電気抵抗値は、保持ユニットへ亘って形成された第1の電極または第2の電極の単位面積当たりの電気抵抗値よりも小さい。
かかる共振子によれば、保持ユニット上の上部電極を、当該上部電極よりも単位面積当たりの電気抵抗値が小さい引き出し電極によって引き出す構成となっている。これによって、保持ユニットにおける共振抵抗を小さくすることができる。
また保持ユニットは、保持ユニットへ亘って形成された第1の電極または第2の電極の上に、絶縁体の保護膜をさらに有し、引き出し電極は、保護膜を貫通するビアを介して、保持ユニットへ亘って形成された第1の電極または第2の電極と接続することが好ましい。
この好ましい態様によれば、共振周波数を調整するための保護膜を有した共振子であっても、保持ユニット上において、引き出し電極と電極とを接続することができる。
また、第1の電極及び第2の電極の双方とも、保持ユニットへ亘って形成され、引き出し電極は、第1の電極または第2の電極と接続することが好ましい。
この好ましい態様によれば、上部電極と下部電極とのいずれも引き出し電極によって接続することができる。
また、保持ユニットは、振動部の1辺と略平行な方向に設けられる第1腕と、第1腕と略垂直な方向に設けられ、第1腕と振動部とを接続する第2腕と、を有し、引き出し電極は、第1腕と第2腕との接続点において、ビアを介して第1の電極または第2の電極と接続することが好ましい。
この好ましい態様によれば、保持ユニットの屈曲部にビアを設けることによって、屈曲部の剛性や質量を増大させることができる。これによって屈曲部における音響反射効果を高め、振動の閉じ込め性を向上させることができる。
また、保持ユニットは、振動部の1辺と略平行な方向に設けられる1対の第1腕と、1対の第1腕と略垂直な方向に設けられ、その両端で当該1対の第1腕の両端と接続する、1対の第2腕と、から形成される振動緩衝部を備え、引き出し電極は、振動緩衝部の、第1腕と1対の第2腕との接続点において、ビアを介して第1の電極または第2の電極と接続されることが好ましい。
この好ましい態様によれば、振動緩衝部の両端にビアを設けることにより、振動緩衝部の両端の剛性や質量が増大する。これによって、振動緩衝部において、より効果的に保持ユニットへの振動の伝搬を抑えることが可能になり、振動部から伝搬される輪郭振動の高調波の振動を効率的に閉じ込めることができる。
本発明によれば、振動部を保持する保持ユニットにおける共振抵抗が小さくなる。
第1の実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。 第1の実施形態に係る共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。 第1の実施形態に係る共振子の構造の一例を概略的に示す平面図である。 第1の実施形態に係る共振子の断面の構造の一例を概略的に示す図である。 第1の実施形態に係る共振子の断面の構造の一例を概略的に示す図である。 第2の実施形態に係る共振子の構造の一例を概略的に示す平面図である。 第3の実施形態に係る共振子の構造の一例を概略的に示す平面図である。 第4の実施形態に係る共振子の構造の一例を概略的に示す平面図である。 第5の実施形態に係る共振子の構造の一例を概略的に示す平面図である。
[第1の実施形態]
以下、添付の図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る共振装置1の外観を概略的に示す斜視図である。この共振装置1は、下側基板14と、下側基板14との間に振動空間を形成する上側基板13と、下側基板14及び上側基板13の間に挟み込まれて保持される共振子10と、を備えている。共振子10は、MEMS技術を用いて製造されるMEMS振動子である。
図2は、本発明の第1実施形態に係る共振装置1の構造を概略的に示す分解斜視図である。下側基板14はXY平面に沿って平板状に広がっており、その上面に例えば平たい直方体形状の凹部17が形成されている。凹部17は共振子10の振動空間の一部を形成する。その一方で、上側基板13はXY平面に沿って平板状に広がっており、その下面に例えば平たい直方体形状の凹部18が形成されている。凹部18は共振子10の振動空間の一部を形成する。この振動空間では真空状態が維持されている。下側基板14及び上側基板13は例えばシリコン(Si)から形成されている。
図3は、本実施形態に係る、共振子10の構造を概略的に示す平面図である。図3を用いて本実施形態に係る共振子10の各構成について説明する。共振子10は、振動部120と、保持部11と、保持ユニット111、112と、引き出し電極W111、W112とを備えている。
(1.振動部120)
(1−1.詳細構成)
振動部120は、図3の直交座標系におけるXY平面に沿って平板状に広がる略直方体の輪郭を有している。振動部120上には、長さ方向と幅方向とを有する矩形板状の上部電極121が設けられている。図3において、振動部120と上部電極121は、X軸方向に長辺、Y軸方向に短辺を有している。
上部電極121の全面を覆うように、保護膜235が形成されている。さらに、保護膜235の表面には、振動部120の長辺と平行に2つの調整膜236が積層されている。保護膜235及び調整膜236は、振動部120の共振周波数を調整するための膜である。
調整膜236は、振動部120における変位の比較的大きい領域において、その表面が露出するように形成されている。具体的には、調整膜236は、振動部120の短辺方向の両端付近に対応する領域において露出するように形成される。また、保護膜235は、その他の領域において、その表面が露出している。
振動部120と保持部11との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図3の例では、振動部120は、1対の短辺において、それぞれ後述する保持ユニット111、112によって保持部11に接続され、保持されている。他方で、振動部120は、1対の長辺において、保持部11によって保持されていない。
(1−2.積層構造)
図4は、図3のAA´断面図である。図4を用いて振動部120の積層構造について説明する。
図4に示すように、振動部120は、縮退SiからなるSi基板130上に、下部電極129(第1の電極の一例である。)が積層されている。Si基板130は、たとえば、長さ140μm程度、幅400μm程度、厚さ10μm程度である。下部電極129は、たとえば、モリブデン(Mo)やアルミニウム(Al)等の金属を用いて形成され、厚さ0.1μm程度である。なお、下部電極129を形成せずに、縮退SiからなるSi基板130を下部電極として用いてもよい。
また、下部電極129の上には、下部電極129を覆うように圧電薄膜128が積層されており、さらに、圧電薄膜128上には、上部電極121(第2の電極の一例である。)が積層されている。他の例として、上部電極121は、複数に分割されてもよい。
圧電薄膜128は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜であり、たとえば、窒化アルミニウム等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。具体的には、圧電薄膜128は、窒化スカンジウムアルミニウム(ScAlN)により形成することができる。ScANは、窒化アルミニウム(AlN)におけるアルミニウム(Al)の一部をスカンジウム(Sc)に置換したものである。また、圧電薄膜128は、たとえば、0.8μmの厚さを有する。
また、上部電極121は、下部電極129と同様、たとえばモリブデン(Mo)やアルミニウム(Al)等の金属を用いて形成され、厚さ0.1μm程度である。
上部電極121の上には、上部電極121を覆うように、保護膜235が積層されており、さらに、保護膜235上には、調整膜236が積層されている。調整膜236は、振動部120の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。
保護膜235は、エッチングによる質量低減の速度が調整膜236より遅い材料により形成される。たとえば、保護膜235は、AlN等の窒化膜やSiO2等の酸化膜により形成される。なお、質量低減速度は、エッチング速度(単位時間あたりに除去される厚み)と密度との積により表される。
調整膜236は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜235より速い材料により形成される。たとえば、調整膜236は、モリブデン(Mo)やタングステン(W)や金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属により形成される。
なお、保護膜235と調整膜236とは、質量低減速度の関係が上述のとおりであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
保護膜235及び調整膜236に対するエッチングは、たとえば保護膜235及び調整膜236に同時にイオンビーム(たとえば、アルゴン(Ar)イオンビーム)を照射することによって行われる。イオンビームは共振子10よりも広い範囲に照射することが可能である。なお、本実施形態では、イオンビームによりエッチングを行う例を示すが、エッチング方法は、イオンビームによるものに限られない。
(1−3.機能)
次に、振動部120の各層の機能について説明する。振動部120は、交番電界が印加されることによって、XY平面内において輪郭振動する。
具体的には、圧電薄膜128はc軸方向(図4におけるZ軸方向)に配向しており、そのため、上部電極121と下部電極129に所定の電界を印加して、下部電極129と上部電極121との間に所定の電位差を形成すると、この電位差に応じて圧電薄膜128がXY面内方向において伸縮することにより、振動部120が輪郭振動する。
振動部120の共振周波数を決定する主な要素として、質量とバネ定数がある。保護膜235及び調整膜236のエッチングにより、質量の低減とバネ定数の低下が同時に発生する。質量の低減は共振周波数を上昇させ、バネ定数の低下は共振周波数を低下させる。ただし、変位の大きな領域では相対的に質量の影響が強く、変位の小さな領域では相対的にバネ定数の影響が強くなる。
振動部120においては、変位の比較的大きい領域において露出するように調整膜236が形成されている。上述のとおり、イオンビームによる質量低減速度は、保護膜235よりも調整膜236の方が速い。そのため、変位の比較的大きい領域の質量が速く低減する。これにより、共振周波数を上昇させることができる。なお、調整膜236と同時に保護膜235もエッチングされるが、質量の低減速度が調整膜236よりも遅いため、バネ定数の変化量は小さい。従って、バネ定数の変化に伴う共振周波数の低下の影響は小さい。従って、振動部120においては、保護膜235及び調整膜236に同時にイオンビームを照射することにより、効率的に共振周波数を調整することが可能になる。
また、共振周波数の温度特性はバネ定数の変化による影響を受ける。しかしながら、振動部120においては、上述のとおり、バネ定数の変化量が小さいため、共振周波数の温度特性の変化を低減することが可能となる。
図3に戻り、共振子10の他の構成について説明する。
(2.保持部11)
(2−1.詳細構成)
保持部11は、本実施形態では、XY平面に沿って矩形の枠状に形成される。なお、保持部11は、振動部120の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されない。保持部11は、振動部120と、XY平面に沿って振動部120の外側を囲むように設けられる。保持部11は、より具体的には、軸方向に平行に、振動部120の短辺に対向して延びる1対の長辺板状の枠体11a、11bと、振動部120の長辺に対向して軸方向に平行に延び、その両端で枠体11a、11bの両端にそれぞれ接続される1対の短辺の枠体11c、11dと、を備えている。
以下の説明では、枠体11c側を共振子10の上側、枠体11d側を共振子10の下側として説明する。
(2−2.積層構造)
図4に示すように、保持部11は、Si基板130上に、振動部120の下部電極129と同一のプロセスで一体形成された下部配線W129が形成されている。さらに下部配線W129を覆うように、圧電薄膜128が積層され、圧電薄膜128の上には、保護膜235が積層されている。保持部11は、Si基板130上に下部配線W129、圧電薄膜128、後述する上部配線W121の順に、振動部120のSi基板130、下部電極129、圧電薄膜128、及び上部電極121と一体形成される。その後、エッチング等の加工により望ましい形状となるように上部配線W121が除去された上に、保護膜235が積層されて形成される。
(3.保持ユニット111、112)
(3−1.詳細構成)
保持ユニット111は、XY平面に沿って保持部11の内側であって、振動部120の短辺と枠体11aとの間の空間に設けられ、振動部120の短辺と枠体11aとを接続する。また、保持ユニット112は、振動部120の短辺と枠体11bとの間の空間に設けられ、振動部120の短辺と枠体11bとを接続する。
(3−2.積層構造)
図5(A)は図3のBB´断面図、図5(B)は図3のCC´断面図である。図5(A)及び(B)を用いて保持ユニット111、112の積層構造について説明する。
図5(A)及び(B)に示すように、保持ユニット111、112は、縮退半導体からなるSi基板130上に、振動部120の下部電極129と同一のプロセスで一体形成された下部配線W129が積層されている。下部電極129と下部配線W129とは、振動部120から保持ユニット111、112へと亘って連続して形成されている。
下部配線W129の上には、下部配線W129を覆うように圧電薄膜128が積層されている。さらに、圧電薄膜128上には、振動部120の上部電極121と同一のプロセスで一体形成された上部配線W121が設けられている。上部電極121と上部配線W121とは、振動部120から保持ユニット111、112へと亘って連続して形成されている。
保持ユニット111、112のSi基板130、下部配線W129、圧電薄膜128、上部配線W121は、振動部120のSi基板130、下部電極129、圧電薄膜128、上部電極121と一体形成され、エッチング等の加工により望ましい形状となるように上部配線W121が除去されて形成された上に、保護膜235が積層されて形成される。
(4.引き出し電極W111)
(4−1.詳細構成)
引き出し電極W111は、枠体11aから保持ユニット111に亘って形成される。引き出し電極W111は、保持ユニット111上で上部配線W121と接続する。上部配線W121は、振動部120の上部電極121が連続して保持ユニット111へと形成された配線である。具体的には、上部配線W121は、振動部120の上部電極121と保持ユニット111との接続箇所から、保持ユニット111の途中または保持ユニット111と枠体11aとの接続箇所までを、連続して覆うように形成されている。
引き出し電極W111は、上部配線W121との接続箇所から枠体11aに亘って連続して形成されている。
引き出し電極W111は、単位面積あたりの電気抵抗値が上部配線W121よりも小さくなるように形成される。本実施形態では、引き出し電極W111は、上部配線W121よりも厚く形成される。引き出し電極W111は、たとえばアルミニウム等の導電性が高い金属である。さらに、引き出し電極W111は、軽い金属であることが望ましい。これにより、引き出し電極W111によって振動部120の振動が阻害されることを低減させることができる。なお、引き出し電極W111は、調整膜236と同じ材質で同時に形成されてもよい。
(4−2.断面構造)
図5(A)を参照して、引き出し電極W111の断面の構造について説明する。引き出し電極W111は、保持ユニット111の保護膜235の表面から、枠体11aの保護膜235の表面に亘って形成される。引き出し電極W111は、上部配線W121と、保持ユニット111上に保護膜235を貫通して形成されたビアV111を介して接続される。
ビアV111は、たとえば、共振子10に保護膜235が形成された後に、その一部をエッチング等によって除去して形成される。ビアV111が形成された後、アルミニウム等の導通性が高く軽い金属を、保護膜235及びビアV111に積層させ、その一部をエッチング等で除去することにより、引き出し電極W111が形成される。なお、先にビアV111に金属を充填した後に、引き出し電極W111を積層して形成してもよい。
本実施形態に係る共振子10は、XY平面における単位面積当たりの電気抵抗値が上部電極121よりも小さい引き出し電極W111を用いて、上部配線W121を引き出すことによって、保持ユニット111における経路抵抗を低減させ、振動特性を向上させることができる。
(5.引き出し電極W112)
(5−1.詳細構成)
引き出し電極W112は、枠体11bから保持ユニット112に亘って形成される。引き出し電極W112は、保持ユニット112上で下部配線W129と接続する。下部配線W129は、振動部120の下部電極129が連続して保持ユニット112へと形成された配線である。具体的には、下部配線W129は、振動部120の下部電極129と保持ユニット112との接続箇所から、保持ユニット112の途中または保持ユニット112と枠体11bとの接続箇所までを、連続して覆うように形成されている。
引き出し電極W112は、下部配線W129との接続箇所から枠体11bに亘って連続して形成されている。
引き出し電極W112は、単位面積あたりの電気抵抗値が下部配線W129よりも小さくなるように形成される。本実施形態では、引き出し電極W112は、下部配線W129よりも厚さが大きくなるように形成される。引き出し電極W112は、たとえばアルミニウム等の導通性が高い金属である。引き出し電極W112は、軽い金属であることが望ましい。これにより、引き出し電極W112によって振動部120の振動が阻害されることを低減させることができる。なお、引き出し電極W112は、調整膜236と同じ材質で同時に形成されるとしてもよい。
(5−2.断面構造)
図5(B)は、図3のCC´断面図である。図5(B)を参照して、引き出し電極W112の断面の構造について説明する。引き出し電極W112は、保持ユニット112の保護膜235の表面から、枠体11bの保護膜235の表面に亘って形成される。引き出し電極W112は、下部配線W129と、保持ユニット112上に、保護膜235、上部配線W121及び圧電薄膜128を貫通するように形成されたビアV112を介して接続される。なお、ビアV112と、上部配線W121とは、圧電薄膜128によって隔てられている。
ビアV112は、たとえば、共振子10に上部配線W121が形成された後に、上部配線W121の一部をエッチング等によって除去して形成した孔に、保護膜235が充填された後に、当該孔に積層されている保護膜235、及び圧電薄膜128の一部をエッチング等によって除去して形成される。ビアV112が形成された後、アルミニウム等の導電性が高く軽い金属を、保護膜235及びビアV112に積層させ、その一部をエッチング等で除去することにより、引き出し電極W112が形成される。なお、先にビアV112に金属を充填した後に、引き出し電極W112を積層して形成するとしてもよい。
本実施形態に係る共振子10は、下部電極129よりも単位面積当たりの電気抵抗値の小さい引き出し電極W112を用いて、下部電極129を引き出すことによって、保持ユニット112における経路抵抗を低減させ、振動特性を向上させることができる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
図6は、本実施形態に係る、共振子10の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子10の詳細構成のうち、第1の実施形態との差異点を中心に説明する。本実施形態に係る共振子10は、第1の実施形態で説明した構成に加えバスバーB121、B122、及び配線W121a、W121b、W122a、W122bを備えている。
(1.振動部120)
本実施形態では、振動部120は、4つの上部電極121〜124を有している。上部電極121と123とは後述するバスバーB121によって接続されている。
また、上部電極122と124とは後述するバスバーB122によって接続されている。
また、調整膜236は、上部電極121〜124の四隅に対応する領域において露出するように形成され、保護膜235は、その他の領域において露出するように形成されている。なお、保護膜235は、振動部120上において、例えば上部電極121〜124を覆う領域にのみ形成される構成でもよい。
さらに、振動部120の上部電極121〜124は、隣り合う電極同士が逆位相となるように電界が印加される。下部電極129は、本実施形態では、フローティング状態になっている。その他の振動部120の構成は第1の実施形態と同様である。
(2.保持部11)
保持部11は、枠体11cと枠体11dとにおいて、保持ユニット111、112と接続している。その他の保持部11の構成は第1の実施形態と同様である。
(3.保持ユニット111、112)
本実施形態では、保持ユニット111は、枠体11cと振動部120とを接続する。
保持ユニット111は腕111a(第2腕の一例である。)、111b(第2腕の一例である。)、111m(第1腕の一例である。)及び111nを有している。
腕111mは、振動部120の長辺と対向して、X軸方向に平行に延びている。
保持ユニット111は、2本の腕111a、111bによって振動部120と接続する。腕111aは、一端が上部電極122の短辺の中央付近において、振動部120の長辺と接続し、他端が腕111mの一方の端部(以下、「屈曲部C111a」とも呼ぶ。)と略垂直に接続している。腕111bは、一端が上部電極123の短辺の中央付近において、振動部120の長辺と接続し、他端が腕111mの他方の端部(以下、「屈曲部C111b」とも呼ぶ。)と略垂直に接続している。
腕111nは、一端が腕111mの中央付近と略垂直に接続し、他端が枠体11cと接続している。すなわち、保持ユニット111は、腕111aと腕111m、及び腕111bと腕111mの接続箇所において屈曲し、途中で1本の腕111nに連結している。
このように、本実施形態に係る保持ユニット111は、屈曲部C111a、C111bにおいて屈曲して、途中で1本に連結することで、保持部11と保持ユニット111との接続点の数を減らすことができる。ひいては、保持部11と保持ユニット111との接続点が多くなることにより生じる、振動部120の振動の減衰を低減させることができる。
次に、保持ユニット111の各構成の長さと振動部120が振動する波長との関係について説明する。
保持ユニット111における、腕111と腕111の中心との接続点から、屈曲部C111a又はC111bまでの長さをL、振動部120の振動の波長をλとする。本実施形態では、保持ユニット111は、L=λ/4という関係式が成立するように、長さLが調整されている。これによって、振動部120の振動特性を向上させることができる。
具体的には、保持ユニット111の腕111mは、振動部120と同じ波長λで振動する。そのため、長さLをλ/4とすることで、振動波の節に相当する箇所に、屈曲部C111a、C111bを設けることができる。これによって、屈曲部C111a、C111bにおける音響反射効果が高められ、振動の閉じ込め性を向上させることができる。
他方で、保持ユニット112は、枠体11dと振動部120とを接続する。
保持ユニット112は腕112a(第2腕の一例である。)、112b(第2腕の一例である。)、112m(第1腕の一例である。)及び112nを有している。
腕112mは、振動部120の長辺と対向して、X軸方向に平行に延びている。
保持ユニット112は、2本の腕112a、112bによって振動部120と接続する。腕112aは、一端が上部電極122の短辺の中央付近において、振動部120の長辺と接続し、他端が腕11mの一方の端部(以下、「屈曲部C112a」とも呼ぶ。)と略垂直に接続している。腕112bは、一端が上部電極123の短辺の中央付近において、振動部120の長辺と接続し、他端が腕112mの他方の端部(以下、「屈曲部C112b」とも呼ぶ。)と略垂直に接続している。
腕112nは、一端が腕112mの中央付近と略垂直に接続し、他端が枠体11dと接続している。すなわち、保持ユニット112は、腕112aと腕112m、及び腕112bと腕112mの接続箇所において屈曲し、途中で1本の腕112nに連結している。
このように、本実施形態に係る保持ユニット112は、屈曲部C112a、C112bにおいて屈曲して、途中で1本に連結することで、保持部11と保持ユニット112との接続点の数を減らすことができる。ひいては、保持部11と保持ユニット112との接続点が多くなることにより生じる、振動部120の振動の減衰を低減させることができる。
保持ユニット112の、腕112nと腕112の中心との接続点から、屈曲部C112a又はC112bまでの長さも、長さLとなるように調整されている。これによって、屈曲部C112a又はC112bにおける音響反射効果が高められ、振動の閉じ込め性を向上させることができる。
(4.バスバーB121、B122)
バスバーB121は、上部電極122に対向して、振動部120における枠体11c側の端部に設けられている。バスバーB121は、上部電極121における上部電極122と対向する長辺の上端(枠体11c側の端部)と、上部電極123における上部電極122と対向する長辺の上端(枠体11c側の端部)とに接続される。
また、バスバーB122は、上部電極123に対向して、振動部120における枠体11d側の端部に設けられている。バスバーB122は、上部電極122における上部電極123と対向する長辺の下端(枠体11d側の端部)と、上部電極124における上部電極123と対向する長辺の下端(枠体11d側の端部)とに接続される。
(5.配線W121a、W121b、W122a、W122b)
配線W121aは、バスバーB121の中央付近に接続され、そこからバスバーB121に対して略垂直な方向に延び、腕111aの表面(腕111aにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)から腕111mの一端(屈曲部C111a)における表面(腕111mにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に亘って設けられる。配W線121bは、上部電極123における枠体11c側の短辺の中央付近に接続され、そこから当該短辺に略垂直な方向に延び、腕111bの表面から腕111mの他端(屈曲部C111b)における表面(腕111mにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に亘って設けられる。
なお、配線W122a、W122bはそれぞれ配線W121b、W121aと同等の構成である。
(6.引き出し電極W111)
本実施形態では、引き出し電極W111は、枠体11cから保持ユニット111へと亘って形成されている。本実施形態の引き出し電極W111は、枠体11cと接続していない側がT字型の形状となっている。引き出し電極W111は、T字形状の端部のそれぞれが保持ユニット111の屈曲部C111a、C111bまで延びている。
本実施形態では、引き出し電極W111は、屈曲部C111aにおいて、配線W121aに接続され、屈曲部C111bにおいて、配線W121bに接続される。引き出し電極W111と配線W121a、W121bとは、保持ユニット111の屈曲部C111a、C111bに保護膜235を貫通するように形成されたビアV111a、V111bを介して接続される。
上述のように、長さLがλ/4となる位置に設けられた屈曲部C111a、C111bにビアV111a、V111bを形成することによって、屈曲部C111a、C111bの剛性及び質量を増大させることができる。これによって、屈曲部C111a、C111bにおける音響反射効果が高められ、振動の閉じ込め性をより一層向上させることができる。その他の引き出し電極W111の構成・機能は第1の実施形態と同様である。
(7.引き出し電極W112)
本実施形態では、引き出し電極W112は、枠体11dから保持ユニット112へと亘って形成されている。本実施形態の引き出し電極W112は、枠体11dと接続していない側がT字型の形状となっている。引き出し電極W112は、T字形状の端部のそれぞれが保持ユニット112の屈曲部C112a、C112bまで延びている。
本実施形態では、引き出し電極W112は、屈曲部C112aにおいて、配線W122aに接続され、屈曲部C112bにおいて、配線W122bに接続される。引き出し電極W112と配線W122a、W122bとは、保持ユニット112の屈曲部C112a、C112bに保護膜235を貫通するように形成されたビアV112a、V112bを介して接続される。
上述のように、長さLがλ/4となる位置に設けられた屈曲部C112a、C112bにビアV112a、V112bを形成することによって、屈曲部C112a、C112bの剛性及び質量を増大させることができる。これによって、屈曲部C112a、C112bにおける音響反射効果が高められ、振動の閉じ込め性をより一層向上させることができる。その他の引き出し電極W112の構成・機能は第1の実施形態と同様である。
その他の構成、効果は第1の実施形態と同様である。
[第3の実施形態]
図7は、本実施形態に係る、共振子10の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子10の各構成のうち、第1の実施形態との差異点について説明する。本実施形態に係る共振子10は、第1の実施形態で説明した構成に加えバスバーB121a、B121b、B122、配線W121c、W121d、W122c、W122d、及び引き出し電極W111A、W111B、W112A、W112Bを備えている。
(1.振動部120)
本実施形態では、振動部120は、5つの上部電極121〜125を有している。
調整膜236は、上部電極121〜125の四隅に対応する領域において露出するように形成され、保護膜235は、その他の領域において露出するように形成されている。なお、保護膜235は、振動部120上において、例えば上部電極121〜12を覆う領域にのみ形成される構成でもよい。
振動部120の上部電極121〜125は、隣り合う電極同士が逆位相となるように電界が印加される。下部電極129は、本実施形態では、フローティング状態になっている。その他の振動部120の構成・機能は第1の実施形態と同様である。
(2.保持部11)
本実施形態では、保持部11は、保持ユニット111、112との接続箇所に4つの屈曲振動部5a、5bを有している。屈曲振動部5a、5bとは、保持部11にスリット3a、3bを設けることにより、スリット3a、3bと保持ユニット111、112との間に設けられている部分である。すなわち、保持部11には、保持ユニット111、112の延びる方向と直交する方向に延びるスリット3a、3bが設けられている。屈曲振動部5a、5bの外側の一方の縁は、スリット3a、3bに臨んでおり、他方の縁は保持部11と振動部120との間の空間に臨んでいる。
屈曲振動部5a、5bは、屈曲振動部5a、5bの端部から、保持ユニット111、112の中点との接続点までの距離が、λ/4となるように形成されている。これによって、屈曲振動部5a、5bの端部における、音高反射効果が高められ、振動の閉じ込め性の効果が上昇する。
(3.保持ユニット111、112)
本実施形態では、共振子10は、2対の保持ユニット111、112を有している。保持ユニット111、112はいずれも保持ユニット111、112に直交する方向に突出している振動緩衝部4a、4bを有している。振動緩衝部4a、4bは、それぞれ互いに対向する2対の腕41、42から形成される。腕41(1対の第1腕の一例である。)は、振動部120の長辺と略平行な方向に延びている。腕42(1対の第2腕の一例である。)は、腕41と略垂直な方向に設けられ、その両端で、腕41のそれぞれの両端と接続している。
本実施形態では、保持ユニット111、112が振動緩衝部4a、4bを有することにより、屈曲振動部5a、5bへの振動の伝搬を抑えることができ、振動部120から伝搬してきた輪郭振動の高調波の振動を、効率的に閉じ込めることができる。
その他の保持ユニット111、112の構成・機能は第1の実施形態と同様である。
(4.バスバーB121a、B121b、B122)
バスバーB121aは、第2の実施形態におけるバスバーB121と同等の構成を有している。また、バスバーB122は、第2の実施形態におけるバスバーB122と同等の構成を有している。
バスバーB121bは、上部電極124に対向して、振動部120における枠体11c側の端部に設けられている。バスバーB121bは、上部電極123における上部電極124と対向する長辺の上端(枠体11c側の端部)と、上部電極125における上部電極124と対向する長辺の上端(枠体11c側の端部)とに接続される。
(5.配線W121c、W121d、W122c、W122d)
配線W121cは、バスバーB121aの中央付近に接続される。配線W121cは、バスバーB121aとの接続箇所からバスバーB121aに対して略垂直に延び、振動緩衝部4上における、腕41(振動部120側)の中央付近において二股に分岐して、腕41に沿って延びている。二股に分岐した配線W121cは、腕41と腕42との接続箇所(振動部120側)において、腕41と略垂直な方向に屈曲して腕42に沿って、当該腕42の上端(枠体11c側)まで延びている。
配線W121dは、バスバーB121bの中央付近に接続される。配線W121dのその他の構成・機能は、配線W121cの構成・機能と同様である。
配線W122cは、上部電極122における下側(枠体11d側)の短辺の中央付近に接続される。その他の配線W122cの構成・機能は、配線W121aの構成・機能と同様である。
配線W122dは、上部電極124における下側(枠体11d側)の短辺の中央付近に接続される。その他の配線W122dの構成・機能は、配線W121aの構成・機能と同様である。
(6.引き出し電極W111A、W111B)
本実施形態では、引き出し電極W111Aは、枠体11cから保持ユニット111へと亘って形成されている。本実施形態の引き出し電極W111Aは、枠体11cと接続していない側がT字型の形状となっている。引き出し電極W111Aは、T字形状の端部のそれぞれが保持ユニット111の振動緩衝部4aにおける腕41(枠体11c側)の両端まで延びている。
本実施形態では、引き出し電極W111Aは、振動緩衝部4aにおける枠体11c側の腕41の両端において、配線W121cに接続される。引き出し電極W111Aと配線W121cとは、振動緩衝部4aにおける枠体11c側の腕41の両端に保護膜235を貫通するように形成されたビアV111a、V111bを介して接続される。
なお、引き出し電極W111Bの構成・機能は、引き出し電極W111Aの構成・機能と同様である。
ビアV111a、V111bを振動緩衝部4aの両端に設けることにより、振動緩衝部4aの両端の剛性や質量が増大する。この結果、振動緩衝部4aにおいて、より効果的に保持ユニット111への振動の伝搬を抑えることが可能になり、振動部120から伝搬される輪郭振動の高調波の振動をより一層確実に閉じ込めることができる。
その他の引き出し電極W111A、W111Bの構成・機能は第1の実施形態における引き出し電極W111の構成・機能と同様である。
(5.引き出し電極W112A、112B)
本実施形態では、引き出し電極W112Aは、枠体11dから保持ユニット112へと亘って形成されている。本実施形態の引き出し電極W112Aは、枠体11dと接続していない側がT字型の形状となっている。引き出し電極W112Aは、T字形状の端部のそれぞれが保持ユニット112の振動緩衝部4bの両端まで延びている。
本実施形態では、引き出し電極W112Aは、振動緩衝部4bにおける枠体11d側の腕41の両端において、配線W122cに接続される。引き出し電極W112Aと配線W122cとは、振動緩衝部4bにおける枠体11d側の腕41の両端に保護膜235を貫通するように形成されたビアV112a、V112bを介して接続される。
なお、引き出し電極W112Bの構成・機能は、引き出し電極W112の構成・機能と同様である。
ビアV112a、V112bを振動緩衝部4bの両端に設けることにより、振動緩衝部4bの両端の剛性や質量が増大する。この結果、振動緩衝部4bにおいて、より効果的に保持ユニット112への振動の伝搬を抑えることが可能になり、振動部120から伝搬される輪郭振動の高調波の振動をより一層効率的に閉じ込めることができる。
その他の引き出し電極W112A、W112Bの構成・機能は、第1の実施形態における引き出し電極W112の構成・機能と同様である。
[第4の実施形態]
図8は、本実施形態に係る、共振子10の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子10の各構成のうち、第1の実施形態との差異点について説明する。本実施形態に係る共振子10は、第1の実施形態で説明した構成に加えバスバーB121m、B122m、及び配線W121e、W121f、W121n、W122e、W122f、W122nを備えている。
(1.振動部120)
本実施形態では、振動部120は、4つの上部電極121〜124を有している。また、調整膜236は、上部電極121〜124の四隅に対応する領域において露出するように形成され、保護膜235は、その他の領域において露出するように形成されている。なお、保護膜235は、上部電極121〜124を覆う領域のみに形成される構成でもよい。
さらに、振動部120の上部電極121〜124は、隣り合う電極同士が逆位相となるように電界が印加される。具体的には、上部電極121と上部電極123とには同位相の電界が印加され、上部電極122と上部電極124とには上部電極121,123とは逆位相の電界が印加される。下部電極129は、本実施形態では、フローティング状態になっている。
上部電極121と123とは保持ユニット111上に設けられた後述するバスバーB121mによって接続している。また、上部電極122と124とは保持ユニット112上に設けられたバスバーB122mによって接続している。
その他の振動部120の構成・機能は第1の実施形態と同様である。
(2.保持部11)
本実施形態における保持部11の構成・機能は、第3の実施形態における保持部11の構成・機能と同様である。
(3.保持ユニット111、112)
本実施形態では、保持ユニット111は、枠体11cと振動部120とを接続する。
保持ユニット111は腕111a、111b、111c、111d、111m、及び111nを有している。
腕111mは、振動部120と枠体11cとの間の空間において、X軸方向に平行に、上部電極121〜124に亘って、振動部120の長辺に対向して設けられている。
腕111nは、振動緩衝部4を有している。腕111nは、Y軸方向に平行に設けられ、腕111mと枠体11cとを接続する。なお、振動緩衝部4の構成・機能については、第3の実施形態における振動緩衝部4a、4bと同様である。
腕111a〜111dは、振動部120と枠体11cとの間の空間において、Y軸方向に平行に、振動部120の長辺に対向して設けられている。腕111aは、下端が上部電極121の上側の短辺の中央付近において、振動部120の長辺に接続し、上端は腕111mの一方の端部に接続している。腕111dは、下端が上部電極124の上側の短辺の中央付近において、振動部120の長辺に接続し、上端は腕111mの他方の端部に接続している。また、腕111bは、下端が上部電極122の上側の短辺の中央付近において、振動部120の長辺に接続し、上端は腕111mに接続している。腕111cは、下端が上部電極123の上側の短辺の中央付近において、振動部120の長辺に接続し、上端は腕111mに接続している。
腕111m、腕111n、腕111a〜111dは、いずれも、幅5μm程度の長辺の矩形の板である。本実施形態においては、保持ユニット111は、振動部120の電極の数と同じ数の腕を有しており、X軸方向において腕111nを中心に左右対称となる構成をしている。これによって、不要な振動モードが高次輪郭振動に結合することにより発生する振動障害を抑制することが可能になる。
なお、保持ユニット112の構成・機能は、保持ユニット111の構成・機能と同様である。
(4.バスバーB121m、B122m)
バスバーB121mは、振動部120の長辺と枠体11cとの間の空間に設けられている。具体的には、バスバーB121mは、腕111mの表面(腕111mにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に設けられ、X軸方向に平行に、上部電極121〜124に亘って、振動部120の長辺と対向して延びている。なお、バスバーB122mの構成・機能は、バスバーB121mの構成・機能と同様である。
このように、本実施形態に係る共振子10は、振動部120に設けられた同位相の上部電極121、123を接続するバスバーB121m、及び同位相の上部電極122、124を接続するバスバーB122mが、振動部120の外部に設けられる構成となっている。そのため、バスバーB121mと上部電極122との間、及びバスバーB122mと上部電極123との間に隙間ができるため、寄生容量の影響を低減することができる。また、振動部120上にバスバーを設ける必要がなくなるため、振動部120の端部まで上部電極122、123を設けることが可能となる。
さらに、バスバーB121m、B122mが保持ユニット111、112上に設けられていることにより、保持ユニット111、112と保持部11との接続点である腕(本実施形態における腕111n、112n)の数を減らすことができ、振動部120の振動の減衰を低減できる。
(5.配線W121e、W121f、W121n、W122e、W122f、W122n)
配線W121eは、腕111aの表面(腕111aにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に設けられ、上部電極121を腕111a上に引き出し、バスバーB121mに接続させる。配線W121fは、腕111cの表面(腕111cにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に設けられ、上部電極121の電界と同位相の電界が印加される上部電極123を腕111c上に引き出し、バスバーB121mに接続させる。
配線W121nは、バスバーB121mに接続される。配線W121nは、バスバーB121、との接続箇所からバスバーB121mに対して略垂直に延び、振動緩衝部4上における、腕41(振動部120側)の中央付近において二股に分岐して、腕41に沿って延びている。二股に分岐した配線W121nは、腕41と腕42との接続箇所(振動部120側)において、腕41と略垂直な方向に屈曲して腕42に沿って、当該腕42の上端(枠体11c側)まで延びている。
配線W122eは、腕112aの表面(腕112aにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に設けられ、上部電極122を腕112b上に引き出し、バスバーB122mに接続させる。配線W122fは、腕112dの表面(腕112dにおける圧電薄膜128と保護膜235との間)に設けられ、上部電極122の電界と同位相の電界が印加される上部電極124を腕112d上に引き出し、バスバーB122mに接続させる。
配線W122nは、バスバーB122mに接続される。その他の配線W122nの構成・機能は、配線W121nの構成・機能と同様である。
(6.引き出し電極W111)
本実施形態における引き出し電極W111の構成・機能は、第3の実施形態における引き出し電極W111Aの構成・機能と同様である。
(7.引き出し電極W112)
本実施形態における引き出し電極W112の構成・機能は、第3の実施形態における引き出し電極W112Aの構成・機能と同様である。
[第5の実施形態]
図9は、本実施形態に係る、共振子10の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子10の各構成のうち、第1の実施形態との差異点について説明する。本実施形態に係る共振子10は、第1の実施形態で説明した構成に加えバスバーB121m、B122m、及び配線W121e、W121f、W121k、W122e、W122f、W122kを備えている。
(1.振動部120)
本実施形態における振動部120の構成・機能は、第4の実施形態における振動部120の構成・機能と同様である。
(2.保持部11)
本実施形態における保持部11の構成・機能は、第2実施形態における保持部11の構成・機能と同様である。
(3.保持ユニット111、112)
本実施形態では、保持ユニット111は、枠体11cと振動部120とを接続する。
保持ユニット111は腕111a、111b、111c、111d、111m、111g、111f及びノード生成部130Aを有している。
ノード生成部130Aは、振動部120における長辺(枠体11c側)と、保持部11における枠体11cとの間の領域に設けられる。ノード生成部130Aは、腕111mの長辺と対向する辺131aを有し、当該辺131aにおいて、腕111fに接続されている。また、辺131aは、腕111mの長辺に対して一定間隔で、略平行に設けられる。ノード生成部130Aは、腕111fによって腕111mに接続され、腕111gによって保持部11に接続されている。
ノード生成部130Aは、X軸方向に沿った幅が、腕111fから腕111gへと向かうにつれて狭まる形状を有する。また、ノード生成部130Aは、辺131aの垂直二等分線に対して、線対称の形状を有する。ノード生成部130Aは、X軸方向に沿った幅が最大となる箇所を、Y軸方向における中心よりも腕111f側に有している。本実施形態においては、ノード生成部130AのX軸方向に沿った幅は、辺131aにおいて最大であり、腕111fから腕111gへと向かうにつれて、徐々に狭くなり、ノード生成部130Aの頂点と腕111gとの接続箇所において、最も狭くなる。なお、ノード生成部130AのX軸方向に沿った幅は、連続的に狭まる必要はなく、例えば、段階的に狭まったり、一部に広がる部分を有していたりしても、全体として徐々に狭まっていればよい。また、ノード生成部130Aの周縁は、滑らかな形状に限らず、凹凸を有しても良い。
本実施形態において、ノード生成部130Aは、辺131aを直径とする半径30μm程度の半円の形状をしている。この場合、ノード生成部130Aの円弧を形成する円の中心は、辺131aの中心に位置する。なお、ノード生成部130Aの円弧を形成する円の中心は、腕111mの中心に位置しても良い。
また、辺131aは、直線形状に限らず円弧形状でもよい。この場合、腕111fは、辺131aの頂点と接続される。さらにこの場合、辺131aの円弧を形成する円の中心は、腕111f側に位置しても良いし、腕111g側に位置しても良い。辺131aの長さは、腕111fのX軸方向に沿った幅よりも大きく、振動部120の長辺よりも小さいことが好ましい。
本実施形態における腕111a、111b、111c、111d、111mの構成・機能は、第4の実施形態における腕111a、111b、111c、111d、111mの構成・機能と同様である。
腕111fは、本実施形態において、略矩形の形状をしている。腕111fは、一端が腕111mの長辺における中央付近に接続されており、そこからノード生成部130Aに向かって、腕111mの長辺に対して略垂直に延びている。腕111fの他端は、ノード生成部130Aの辺131aに接続している。本実施形態においては、腕111fのX軸方向に沿った幅は10μm程度である。
腕111gは、略矩形の形状をしている。腕111gは、一端がノード生成部130AにおけるX軸方向に沿った幅が最も狭まる箇所に接続されている。腕111gの他端は、保持部11における、ノード生成部130Aに対向する領域に接続している。腕111gのX軸方向に沿った幅は、腕111fの幅以下であることが好ましい。腕111gの幅を腕111fの幅よりも小さくすることで、ノード生成部130Aから保持部11へと振動が伝搬されることを抑制することができる。なお、本実施形態においては、腕111gのX軸方向に沿った幅は、腕111fの幅よりも小さく、5μm程度である。
本実施形態における保持ユニット111のノード生成部130Aは、X軸方向に沿った幅が、腕111fから腕111gへ向かうにつれて徐々に狭まっている構造である。このため、振動部120から伝搬される振動の伝搬状態が変化した場合であっても、ノード生成部130Aには、振動による変位が大きい部位に隣接して変位が小さい部位が形成される。これによって、ノード生成部130Aは、振動部120から漏えいした振動に対し、変位部位を調整して、ノード生成部130A上に振動のノードを形成することができる。ノード生成部130Aは、この形成されたノードにおいて、腕111gに接続されることによって、振動部120から保持部11への振動の伝搬を抑制することができる。この結果、共振子10のアンカーロスを低減させることができ、Q値を向上させることができる。
他方、本実施形態では、保持ユニット112は、枠体11dと振動部120とを接続する。保持ユニット112は腕112a、112b、112c、112d、112m、112g、112f及びノード生成部130Bを有している。
腕112fの構成・機能は、腕111fの構成・機能と同様であり、腕112gの構成・機能は腕111gの構成・機能と同様であり、さらに、ノード生成部130Bの構成・機能はノード生成部130Bの構成・機能と同様である。
また、本実施形態におけるは腕112a、112b、112c、112d、112mの構成・機能は、第4の実施形態におけるは腕112a、112b、112c、112d、112mの構成・機能と同様である。
(4.バスバーB121m、B122m)
本実施形態におけるバスバーB121m、B122mの構成・機能は、第4の実施形態におけるバスバーB121m、B122mの構成・機能と同様である。
(5.配線W121e、W121f、W121k、W122e、W122f、W122k)
本実施形態における配線W121e、W121f、W122e、W122fの構成・機能は、第4の実施形態における配線W121e、W121f、W122e、W122fの構成・機能と同様である。
配線W121kは、バスバーB121mに接続され、そこからノード生成部130Aの辺131aにおける垂直二等分線に沿って、腕111fから腕111gに亘って形成される。なお、配線W122kの構成は、配線W121kの構成と同様である。
(6.引き出し電極W111)
本実施形態における引き出し電極W111は、枠体11cから当該枠体11cに対して略垂直な方向に延び、そこから腕111gからノード生成部130Aにおける辺131aに亘って形成される。引き出し電極W111は、ノード生成部130Aにおける、辺131aと腕111fとの接続箇所付近において、配線W121kに接続される。引き出し電極W111と配線W121kとは、辺131aと腕111fとの接続箇所付近に、保護膜235を貫通するように形成されたビアV111を介して接続される。
なお、引き出し電極W111は、枠体11cから、ノード生成部130Aと腕111gとの接続箇所付近に亘って形成される構成でもよい。この場合、引き出し電極W111と配線W121kとは、ノード生成部130Aと腕111gとの接続箇所付近に、保護膜235を貫通するように形成されたビアV111を介して接続される。
また、引き出し電極W111は、枠体11cから、腕111fと腕111mの接続箇所付近に亘って形成される構成でもよい。この場合、引き出し電極W111と配線W121kとは、腕111fと腕111mの接続箇所付近に、保護膜235を貫通するように形成されたビアV111aを介して接続される。
その他の引き出し電極W111の構成・機能は第1の実施形態と同様である。
(7.引き出し電極W112)
本実施形態における引き出し電極W112の構成・機能は、本実施形態における引き出し電極W111の構成・機能と同様である。
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
10 共振子
11 保持部
11a〜d 枠体
111 保持ユニット
111a、111b、111n 腕
112 保持ユニット
112a、112b、112n 腕
120 振動部
121〜125 上部電極
128 圧電薄膜
129 下部電極
130 Si基板
235 保護膜
236 調整膜
B121、B122 バスバー
W111、W112 引き出し電極
V111、V111a、V111b ビア
V112、V112a、V112b ビア

Claims (5)

  1. 第1の電極及び第2の電極と、当該第1の電極と前記第2の電極との間に形成される圧電膜と、を有する振動部と、
    前記振動部を囲むように設けられた、保持部と、
    前記振動部と前記保持部とを接続する、互いに対向して設けられた1対の保持ユニットと、
    前記保持部から前記保持ユニットに亘って形成された引き出し電極と、
    を備え、
    前記第1の電極または前記第2の電極は、前記保持ユニットへ亘って形成され、前記保持ユニット上で前記引き出し電極と接続されており、
    前記引き出し電極の単位面積あたりの電気抵抗値は、前記保持ユニットへ亘って形成された前記第1の電極または前記第2の電極の単位面積当たりの電気抵抗値よりも小さい、共振子。
  2. 前記保持ユニットは、
    前記保持ユニットへ亘って形成された前記第1の電極または前記第2の電極の上に、絶縁体の保護膜をさらに有し、
    前記引き出し電極は、
    前記保護膜を貫通するビアを介して、前記保持ユニットへ亘って形成された前記第1の電極または前記第2の電極と接続することを特徴とする請求項1に記載の共振子。
  3. 前記第1の電極及び前記第2の電極の双方とも、前記保持ユニットへ亘って形成され、
    前記引き出し電極は、前記第1の電極または前記第2の電極と接続することを特徴とする請求項2に記載の共振子。
  4. 前記保持ユニットは、
    前記振動部の1辺と略平行な方向に設けられる第1腕と、
    前記第1腕と略垂直な方向に設けられ、前記第1腕と振動部とを接続する第2腕と、
    を有し、
    前記引き出し電極は、
    前記第1腕と前記第2腕との接続点において、ビアを介して前記第1の電極または前記第2の電極と接続することを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載の共振子。
  5. 前記保持ユニットは、
    前記振動部の1辺と略平行な方向に設けられる1対の第1腕と、前記1対の第1腕と略垂直な方向に設けられ、その両端で当該1対の第1腕の両端と接続する、1対の第2腕と、から形成される振動緩衝部
    を備え、
    前記引き出し電極は、
    前記振動緩衝部の、前記第1腕と1対の第2腕との接続点において、ビアを介して第1の電極または第2の電極と接続されることを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載の共振子。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111133677B (zh) 2017-09-19 2023-07-18 株式会社村田制作所 谐振器以及谐振装置
CN111108690B (zh) 2017-09-28 2023-08-04 株式会社村田制作所 谐振器以及谐振装置
WO2019064662A1 (ja) * 2017-09-28 2019-04-04 株式会社村田製作所 共振子及び共振装置
CN111683896B (zh) * 2018-02-09 2023-11-10 株式会社村田制作所 Mems设备
CN110769348A (zh) * 2018-07-26 2020-02-07 白朗 一种谐振单元、声学结构和声学系统
WO2020158798A1 (ja) * 2019-01-31 2020-08-06 株式会社村田製作所 弾性波装置
CN113574800A (zh) * 2019-04-19 2021-10-29 株式会社村田制作所 谐振器以及谐振装置
WO2021140691A1 (ja) * 2020-01-06 2021-07-15 株式会社村田製作所 共振子及びそれを備えた共振装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5585119A (en) * 1978-12-21 1980-06-26 Seiko Instr & Electronics Ltd Piezoelectric oscillator of profile oscillation mode
DE2939844A1 (de) 1978-12-21 1980-07-10 Seiko Instr & Electronics Quarzschwinger
JPS6146609A (ja) 1984-08-10 1986-03-06 Murata Mfg Co Ltd 圧電振動子
CN1050247C (zh) 1993-04-14 2000-03-08 株式会社村田制作所 采用宽度扩展振动方式的振动器、谐振器和谐振元件
JPH08186487A (ja) 1994-12-27 1996-07-16 Sony Tektronix Corp 信号発生器
JPH08186467A (ja) * 1994-12-29 1996-07-16 Murata Mfg Co Ltd 拡がり振動型圧電振動子およびその製造方法
JP2003198300A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Seiko Epson Corp 圧電振動片の製造方法、圧電振動片の電極形成用マスク、圧電振動片、圧電振動子及び圧電発振器
JP3879643B2 (ja) * 2002-09-25 2007-02-14 株式会社村田製作所 圧電共振子、圧電フィルタ、通信装置
JP2006254210A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Seiko Epson Corp 圧電デバイス
CZ301907B6 (cs) 2006-10-03 2010-07-28 BRISK Tábor a. s. Zapalovací svícka a zpusob zajištení vzájemné polohy telesa keramického izolátoru s pruchozí stredovou elektrodou vuci tepelne a elektricky vodivému pouzdru s bocní elektrodou zapalovací svícky
US7639105B2 (en) 2007-01-19 2009-12-29 Georgia Tech Research Corporation Lithographically-defined multi-standard multi-frequency high-Q tunable micromechanical resonators
JP5057148B2 (ja) * 2007-10-16 2012-10-24 株式会社村田製作所 圧電振動装置
WO2010044058A1 (en) 2008-10-14 2010-04-22 Nxp B.V. Frame-shaped mems piezoresistive resonator
US8228141B2 (en) * 2008-11-26 2012-07-24 The Board Of Regents For Oklahoma State University Q enhancement in micromachined lateral-extensional resonators
US8446078B2 (en) 2009-03-26 2013-05-21 Sand 9, Inc. Mechanical resonating structures and methods
JP5257196B2 (ja) 2009-03-27 2013-08-07 セイコーエプソン株式会社 輪郭振動片
JP5595196B2 (ja) 2010-09-16 2014-09-24 日本電波工業株式会社 圧電デバイス
JP5603728B2 (ja) 2010-09-30 2014-10-08 リバーエレテック株式会社 圧電振動子
US9571013B2 (en) 2010-10-12 2017-02-14 Colorado Seminary Micromechanical resonators
JP5779354B2 (ja) 2011-01-19 2015-09-16 リバーエレテック株式会社 圧電振動子
JP2014050067A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Seiko Epson Corp 振動デバイス、電子機器及び移動体
JP2014068098A (ja) 2012-09-25 2014-04-17 Seiko Epson Corp 振動片、振動デバイス、電子機器及び移動体
CN103036527B (zh) * 2012-12-10 2016-08-17 电子科技大学 一种方块式微机械谐振器
JP6213563B2 (ja) * 2013-07-04 2017-10-18 株式会社村田製作所 振動装置
JP2015019142A (ja) * 2013-07-09 2015-01-29 日本電波工業株式会社 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法
CN105874708B (zh) 2014-01-17 2018-05-22 株式会社村田制作所 Mems元件

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