JP6528878B2 - 電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Description
本適用例の電子デバイスは、振動腕を備える振動片と、
前記振動片を支持するベース部と、を有し、
平面視で、前記ベース部の辺が延びる方向と、前記振動腕が延びる方向と、が交わっていることを特徴とする。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動腕は、その一方の端部で前記ベース部に支持されていることが好ましい。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動腕は、その厚さ方向に屈曲振動することが好ましい。
これにより、安定した振動を実現することができる。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動片は、3本の前記振動腕を備えることが好ましい。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動腕の構成材料は、シリコンを含むことが好ましい。
これにより、振動特性に優れた振動腕を、比較的安価に実現することができる。
本適用例の電子デバイスでは、前記ベース部の構成材料は、シリコンを含むことが好ましい。
これにより、エッチングにより高い寸法精度でベース部を形成することができる。
本適用例の電子デバイスでは、前記ベース部の構成材料は、単結晶シリコンを含んでおり、
前記ベース部は、その辺が延びる方向が、前記単結晶シリコンの結晶方位<110>に沿っていて、かつ、前記振動腕が延びる方向が、前記単結晶シリコンの結晶方位<100>に沿っていることが好ましい。
本適用例の電子デバイスでは、平面視において、前記振動片と並んでいる端子部を有することが好ましい。
これにより、実装性の高い電子デバイスが得られる。
本適用例の電子デバイスでは、前記振動片を覆って前記ベース部に接続されている蓋体部を有することが好ましい。
これにより、振動片を保護することができる。
本適用例の電子機器は、上記適用例の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本適用例の移動体は、上記適用例の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
まず、本発明の電子デバイスの実施形態を適用した振動子について説明する。
(振動片)
図2に示す振動基板21は、Z軸方向を厚さ方向とする略板状をなしており、基部27と、3つの振動腕28、29、30と、枠部26と、を備えている。
ベース部3は、Z軸方向を厚さ方向とする略板状をなしており、+Z側に開口する凹部31を備えている。具体的には、ベース部3は、平板状の板体32と、板体32の上面の外周部に設けられた枠体33と、を備えており、枠体33の内側の空間が凹部31に対応している。また、枠体33の外形は、振動基板21の外形と異なっていてもよいが、本実施形態では互いに一致している。
蓋体7(蓋体部)は、Z軸方向を厚さ方向とする略板状をなしており、−Z側に開口する凹部71を備えている。具体的には、蓋体7は、平板状の板体72と、板体72の下面の外周部に設けられた枠体73と、を備えており、枠体73の内側の空間が凹部71に対応している。
中間層6は、振動基板21とベース部3との間に設けられている。そして、中間層6により、振動基板21の枠部26とベース部3とを接合している。これにより、振動基板21の枠部26とベース部3とが気密封止されている。
ここで、振動基板21は、Z軸方向を厚さ方向とする略板状をなしている。また、基部27からは、互いに同一の方向に振動腕28、29、30が延出している。
図2、3に示すように、このような振動腕28の上面281上には、質量部51が設けられている。この質量部51は、例えば、エネルギー線の照射により一部または全部が除去されることにより質量を減少させて、振動腕28の共振周波数を調整するためのものである。同様に、振動腕29の上面291上には、質量部52が設けられ、また、振動腕30の上面301上には質量部53が設けられている。
また、図2〜4に示すように、このような振動腕28上には、圧電体22が設けられ、また、振動腕29上には、圧電体23が設けられ、さらに、振動腕30上には、圧電体24が設けられている。これにより、振動腕28、29、30自体が圧電性を有していない場合や、振動腕28、29、30が圧電性を有しているものの、その分極軸や結晶軸の方向がZ軸方向での屈曲振動に適していなかったりする場合でも、比較的簡単かつ効率的に、各振動腕28、29、30をZ軸方向に屈曲振動させることができる。これにより、安定した振動を実現することができる。また、振動腕28、29、30の圧電性の有無、分極軸や結晶軸の方向を問わないので、各振動腕28、29、30の材料の選択の幅が広がる。そのため、所望の振動特性を有する振動片2を比較的簡単に実現することができる。
第1の電極層222は、基部27上から振動腕28上にかけて、振動腕28の延出方向に沿って設けられている。
振動基板21の構成材料によっては、第1の電極層222と振動基板21との間を電気的に絶縁する必要がある。そのため、本実施形態のように、振動基板21を半導体であるシリコンで構成した場合、第1の電極層222と振動基板21との間に絶縁体層221を設けるのが好ましい。
絶縁体層221は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ等で構成される。
圧電体層223は、第1の電極層222上に振動腕28の延出方向に沿って設けられている。また、振動腕28の延出方向における圧電体層223の長さは、同方向における第1の電極層222の長さにほぼ等しいのが好ましい。これにより、振動腕28の長手方向において圧電体層223の均質化を図ることができる。
第2の電極層224は、振動腕28の延出方向に沿って設けられている。
また、端子部41、42および接続配線43、44等は、前述した第1の電極層222の構成材料として挙げられたものから適宜選択した材料により形成することができる。また、これらは、第1の電極層222、232、242または第2の電極層224、234、244と同時に一括形成することができる。
次に、図1等に示す振動子の製造方法について説明する。
まず、振動基板21を形成するための基板を用意し、この基板をエッチングすることにより振動基板21を形成する。
酸化膜形成には、例えばスパッタリング法が用いられる。
次に、酸化処理を施したSOI基板9の第1のSi層91に対してエッチング加工を施す。このエッチング加工は、第2のSi層93およびSiO2層92をマスクとして行う。換言すれば、第1のSi層91のうち、領域921に対応する部分にエッチング加工を施す。そして、エッチング加工の条件を適宜調整することにより、第2のSi層93およびSiO2層92の下方にも回り込むように加工することができる。その結果、図6(e)に示す凹部31を形成することができる。
酸化膜931の除去には、例えば、緩衝フッ酸(BHF)等を使用したウエットエッチング法が用いられる。
その後、図示しない配線、端子部等を形成する。
次に、蓋体7を用意する。そして、蓋体7と振動基板21とを接合する。これにより、図6(f)に示す振動子1が得られる。
次いで、本発明の電子デバイスを備える電子機器(本発明の電子機器)について、図8〜図10に基づき、詳細に説明する。
次に、本発明の電子デバイスを備える移動体(本発明の移動体)について説明する。
また、本発明においては、上述した実施形態に任意の構成物が付加されていてもよい。
2 振動片
3 ベース部
6 中間層
7 蓋体
9 SOI基板
21 振動基板
22 圧電体
23 圧電体
24 圧電体
26 枠部
27 基部
28 振動腕
29 振動腕
30 振動腕
31 凹部
32 板体
33 枠体
41 端子部
42 端子部
43 接続配線
44 接続配線
51 質量部
52 質量部
53 質量部
71 凹部
72 板体
73 枠体
91 第1のSi層
92 SiO2層
93 第2のSi層
100 表示部
221 絶縁体層
222 第1の電極層
223 圧電体層
224 第2の電極層
231 絶縁体層
232 第1の電極層
233 圧電体層
234 第2の電極層
241 絶縁体層
242 第1の電極層
243 圧電体層
244 第2の電極層
281 上面
291 上面
301 上面
302 長辺
303 短辺
921 領域
931 酸化膜
1100 パーソナルコンピューター
1102 キーボード
1104 本体部
1106 表示ユニット
1200 携帯電話機
1202 操作ボタン
1204 受話口
1206 送話口
1300 ディジタルスチルカメラ
1302 ケース
1304 受光ユニット
1306 シャッターボタン
1308 メモリー
1312 ビデオ信号出力端子
1314 入出力端子
1430 テレビモニター
1440 パーソナルコンピューター
1500 自動車
S 空間
θ 角度
Claims (11)
- 基部と前記基部から延びている振動腕とを備えた振動片、および、前記基部に接続し、平面視で前記振動片を囲んでいる枠部を備えた振動基板と、
前記振動基板を支持しており、平面視で矩形のベース部と、
平面視で、前記振動腕が延びている方向に対して交差する方向に沿って配置され、かつ、前記振動片を挟んでいる前記矩形の一対の角部と前記振動片との間に設けられた端子部と、
平面視で、前記振動片と重なり、かつ、前記端子部が露出するよう構成された蓋体部と、を有し、
平面視で、前記振動腕が延びている方向は、前記矩形の辺に対して傾斜していることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1において、
前記振動腕は、その厚さ方向に屈曲振動することを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1または2において、
前記振動片は、3本の前記振動腕を備えていることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記振動腕の構成材料は、シリコンを含んでいることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記ベース部の構成材料は、シリコンを含んでいることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項5において、
前記ベース部の構成材料は、単結晶シリコンを含んでおり、
前記ベース部は、前記辺が延びている方向が、前記単結晶シリコンの結晶方位<110>に沿っていて、かつ、前記振動腕が延びている方向が、前記単結晶シリコンの結晶方位<100>に沿っていることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記蓋体部は、前記枠部を介して、前記ベース部に接続されていることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記蓋体部は、平面視で、前記振動腕の延びている方向において前記振動片が収まるよう画定された長さと、前記交差する方向において前記振動片が収まるよう画定された幅と、を備えることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし8のいずれか1項において、
前記蓋体部は、平面視で、多角形状であることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。
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