JP7185861B2 - 共振装置 - Google Patents
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Description
本発明は、輪郭振動モードで振動する共振装置に関する。
従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた共振装置が例えばタイミングデバイスとして用いられている。この共振装置は、スマートフォンなどの電子機器内に組み込まれるプリント基板上に実装される。共振装置は、下側基板と、下側基板との間でキャビティを形成する上側基板と、下側基板及び上側基板の間でキャビティ内に配置された共振子と、を備えている。
例えば特許文献１には、第１電極及び第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、第１電極に対向する上面を有し、第１電極及び第２電極の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する、圧電膜と、第１電極を介して圧電膜の上面と対向して設けられた、絶縁体からなる保護膜と、保護膜を介して圧電膜の上面と対向して設けられた、導電体からなる周波数調整膜と、を備え、周波数調整膜は、第１電極及び第２電極のいずれか一方に電気的に接続される共振子を含む共振装置が開示されている。
特許文献１の共振装置では、支持腕によって共振子の振動部と保持部とが接続されている。このような共振装置には、超音波溶着、超音波洗浄等によって共振子に超音波振動が加わる場合がある。
超音波振動が加わると、共振子は、超音波振動の周波数領域に存在するスプリアスモードによって支持腕が激しく上下に振動することがあった。その結果、支持腕と保持部との接続部分に大きな応力がかかり、当該部分又はその周辺が破損又は破断するおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減することのできる共振装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る共振装置は、
基部と、該基部の一端から第１方向に沿って延在する振動腕と、振動腕の周囲の少なくとも一部に配置され、振動腕を振動可能に保持する保持部と、基部と保持部とを接続する支持腕と、を含む共振子と、
共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第１凹部と、厚さ方向において支持腕から第１距離を空けて設けられる第１制限部と、を含む第１基板と、を備え、
第１距離は、第１基板の厚さ方向における第１凹部の底面と振動腕との間の距離より小さい。
基部と、該基部の一端から第１方向に沿って延在する振動腕と、振動腕の周囲の少なくとも一部に配置され、振動腕を振動可能に保持する保持部と、基部と保持部とを接続する支持腕と、を含む共振子と、
共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第１凹部と、厚さ方向において支持腕から第１距離を空けて設けられる第１制限部と、を含む第１基板と、を備え、
第１距離は、第１基板の厚さ方向における第１凹部の底面と振動腕との間の距離より小さい。
本発明の他の側面に係る共振装置は、
基部と、該基部の一端から第１方向に沿って延在する振動腕と、振動腕の周囲の少なくとも一部に配置され、振動腕を振動可能に保持する保持部と、基部と保持部とを接続する支持腕と、を含む共振子と、
共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第1凹部を含む第１基板と、
共振子を間に挟んで第１基板に対向するように配置され、共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第２凹部を含む第２基板と、
共振子と第２基板とを接合する接合部であって、第２基板の厚さ方向において、第２基板における共振子に対向する面と支持腕との間に所定の距離を空ける、接合部と、を備え、
所定の距離は、第２基板の厚さ方向において、振動腕と第２凹部の底面との間の距離より小さい。
基部と、該基部の一端から第１方向に沿って延在する振動腕と、振動腕の周囲の少なくとも一部に配置され、振動腕を振動可能に保持する保持部と、基部と保持部とを接続する支持腕と、を含む共振子と、
共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第1凹部を含む第１基板と、
共振子を間に挟んで第１基板に対向するように配置され、共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第２凹部を含む第２基板と、
共振子と第２基板とを接合する接合部であって、第２基板の厚さ方向において、第２基板における共振子に対向する面と支持腕との間に所定の距離を空ける、接合部と、を備え、
所定の距離は、第２基板の厚さ方向において、振動腕と第２凹部の底面との間の距離より小さい。
本発明によれば、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減することができる。
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
［第１実施形態］
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る共振装置の概略構成について説明する。図１は、第１実施形態における共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る共振装置の概略構成について説明する。図１は、第１実施形態における共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０と、上蓋３０と、を備えている。すなわち、共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０と、上蓋３０とが、この順で積層されて構成されている。下蓋２０及び上蓋３０は、共振子１０を挟んで互いに対向するように配置されている。なお、下蓋２０は本発明の「第１基板」の一例に相当し、上蓋３０は本発明の「第２基板」の一例に相当する。
以下において、共振装置１の各構成について説明する。なお、以下の説明では、共振装置１のうち上蓋３０が設けられている側を上（又は表）、下蓋２０が設けられている側を下（又は裏）、として説明する。
共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子である。共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とは、共振子１０が封止され、共振子１０の振動空間が形成されるように、接合されている。また、共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とは、それぞれ、シリコン（Ｓｉ）基板（以下、「Ｓｉ基板」という）を用いて形成されており、Ｓｉ基板同士が互いに接合されている。なお、共振子１０、下蓋２０、及び上蓋３０は、それぞれ、シリコン層及びシリコン酸化膜が積層されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて形成されてもよい。
下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向、つまり、下蓋２０と共振子１０との積層方向、に延びる側壁２３と、を備える。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって画定される凹部２１が形成されている。凹部２１は、共振子１０の振動空間の少なくとも一部を形成する。
また、下蓋２０は、底板２２の表面に設けられる制限部２５と、底板２２の表面に形成される突起部５０と、を備える。制限部２５及び突起部５０の詳細な構成については、後述する。
上蓋３０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板３２と、底板３２の周縁部からＺ軸方向に延びる側壁３３と、を備える。上蓋３０には、共振子１０と対向する面において、底板３２の表面と側壁３３の内面とによって画定される凹部３１が形成されている。凹部３１は、共振子１０が振動する空間である振動空間の少なくとも一部を形成する。
上蓋３０と共振子１０と下蓋２０とを接合することによって、共振子１０の振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。この振動空間には、例えば不活性ガス等の気体が充填されてもよい。
次に、図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る共振子の概略構成について説明する。図３は、図２に示した共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。
図３に示すように、共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子であり、図３の直交座標系におけるＸＹ平面内で面外屈曲振動モードを主振動（以下、「メインモード」ともいう）として振動する。なお、共振子１０は、面外屈曲振動モードを用いた共振子に限定されるものではない。共振装置１の共振子は、例えば、広がり振動モード、厚み縦振動モード、ラム波振動モード、面内屈曲振動モード、表面波振動モードを用いるものであってもよい。これらの振動子は、例えば、タイミングデバイス、ＲＦフィルタ、デュプレクサ、超音波トランスデューサー、ジャイロセンサ、加速度センサ等に応用される。また、アクチュエーター機能を持った圧電ミラー、圧電ジャイロ、光スキャナ型ＭＥＭＳミラー、圧力センサ機能を持った圧電マイクロフォン、超音波振動センサ等に用いられてもよい。さらに、静電ＭＥＭＳ素子、電磁駆動ＭＥＭＳ素子、ピエゾ抵抗ＭＥＭＳ素子に適用してもよい。さらにまた、ＭＨｚ振動子に適用して、ＭＨｚ発振器に用いることも可能である。
共振子１０は、振動部１１０と、保持部１４０と、支持腕１５０と、を備える。
振動部１１０は、図３の直交座標系におけるＸＹ平面に沿って広がる矩形の輪郭を有している。振動部１１０は、保持部１４０の内側に配置されており、振動部１１０と保持部１４０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１１０は、４本の振動腕１２１Ａ～１２１Ｄ（以下、まとめて「振動腕１２１」ともいう）から構成される励振部１２０と、基部１３０と、を含んでいる。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば２本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、励振部１２０と基部１３０とは、一体に形成されている。
振動腕１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄは、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延びており、この順でＸ軸方向に所定の間隔で並列に設けられている。振動腕１２１Ａの一端は後述する基部１３０の前端部１３１Ａに接続された固定端であり、振動腕１２１Ａの他端は基部１３０の前端部１３１Ａから離れて設けられた開放端である。振動腕１２１Ａは、開放端側に形成された質量付加部１２２Ａと、固定端から延びて質量付加部１２２Ａに接続された腕部１２３Ａと、を含んでいる。同様に、振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄも、それぞれ、質量付加部１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄと、腕部１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄと、を含んでいる。なお、腕部１２３Ａ～１２３Ｄは、それぞれ、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度、Ｙ軸方向の長さが４６５μｍ程度である。
本実施形態の励振部１２０では、Ｘ軸方向において、外側に２本の振動腕１２１Ａ，１２１Ｄが配置されており、内側に２本の振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃが配置されている。内側の２本の振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃのそれぞれの腕部１２３Ｂ，１２３Ｃ同士の間に形成された間隙の幅（以下、「リリース幅」という。）Ｗ１は、例えば、Ｘ軸方向において隣接する振動腕１２１Ａ，１２１Ｂのそれぞれの腕部１２３Ａ，１２３Ｂ同士の間のリリース幅Ｗ２、及び、Ｘ軸方向において隣接する振動腕１２１Ｄ，１２１Ｃのそれぞれの腕部１２３Ｄ，１２３Ｃ同士の間のリリース幅Ｗ２、よりも大きく設定されている。リリース幅Ｗ１は例えば２５μｍ程度、リリース幅Ｗ２は例えば１０μｍ程度である。このように、リリース幅Ｗ１をリリース幅Ｗ２よりも大きく設定することにより、振動部１１０の振動特性や耐久性が改善される。なお、共振装置１を小型化できるように、リリース幅Ｗ１をリリース幅Ｗ２よりも小さく設定してもよいし、等間隔に設定してもよい。
質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄは、それぞれの表面に質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄを備えている。したがって、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄのそれぞれの単位長さ当たりの重さ（以下、単に「重さ」ともいう。）は、腕部１２３Ａ～１２３Ｄのそれぞれの重さよりも重い。これにより、振動部１１０を小型化しつつ、振動特性を改善することができる。また、質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄは、それぞれ、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄの先端部分の重さを大きくする機能だけではなく、その一部を削ることによって振動腕１２１Ａ～１２１Ｄの共振周波数を調整する、いわゆる周波数調整膜としての機能も有する。
本実施形態において、質量付加部１２２Ａ～１２２ＤのそれぞれのＸ軸方向に沿う幅は、例えば７０μｍ程度であり、腕部１２３Ａ～１２３ＤのそれぞれのＸ軸方向に沿う幅よりも大きい。これにより、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄのそれぞれの重さを、さらに大きくできる。但し、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄのそれぞれの重さは腕部１２３Ａ～１２３Ｄのそれぞれの重さよりも大きければよく、質量付加部１２２Ａ～１２２ＤのそれぞれのＸ軸方向に沿う幅は、本実施形態の例に限定されるものではない。質量付加部１２２Ａ～１２２ＤのそれぞれのＸ軸方向に沿う幅は、腕部１２３Ａ～１２３ＤのそれぞれのＸ軸方向に沿う幅と同等、もしくはそれ以下であってもよい。
共振子１０を上方から平面視（以下、単に「平面視」という）したときに、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄは、それぞれ、略長方形状であって、四隅に丸みを帯びた曲面形状、例えばいわゆるＲ形状を有する。同様に、腕部１２３Ａ～１２３Ｄは、それぞれ、略長方形状であって、基部１３０に接続される固定端付近、及び、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄのそれぞれに接続される接続部分付近にＲ形状を有する。但し、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄ及び腕部１２３Ａ～１２３Ｄのそれぞれの形状は、本実施形態の例に限定されるものではない。例えば、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄのそれぞれの形状は、略台形状や略Ｌ字形状であってもよい。また、腕部１２３Ａ～１２３Ｄのそれぞれの形状は、略台形状であってもよい。質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄ及び腕部１２３Ａ～１２３Ｄは、それぞれ、表面側及び裏面側のいずれか一方に開口を有する有底の溝部や、表面側及び裏面側の両方に開口を有する穴部が形成されていてもよい。当該溝部及び当該穴部は、表面と裏面とを繋ぐ側面から離れていてもよく、当該側面側に開口を有していてもよい。
基部１３０は、平面視において、前端部１３１Ａと、後端部１３１Ｂと、左端部１３１Ｃと、右端部１３１Ｄと、を有している。前端部１３１Ａ、後端部１３１Ｂ、左端部１３１Ｃ、及び右端部１３１Ｄは、それぞれ、基部１３０の外縁部の一部である。具体的には、前端部１３１Ａ及び後端部１３１Ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に延びる端部であり、前端部１３１Ａと後端部１３１Ｂとは、互いに対向するように配置されている。左端部１３１Ｃ及び右端部１３１Ｄは、それぞれ、Ｙ軸方向に延びる端部であり、左端部１３１Ｃと右端部１３１Ｄとは、互いに対向するように配置されている。左端部１３１Ｃの両端は、それぞれ、前端部１３１Ａの一端と後端部１３１Ｂの一端とに繋がっている。右端部１３１Ｄの両端は、それぞれ、前端部１３１Ａの他端と後端部１３１Ｂの他端とに繋がっている。前端部１３１Ａには、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄが接続されており、後端部１３１Ｂには、後述する左支持腕１５１Ａ及び右支持腕１５１Ｂが接続されている。
平面視において、基部１３０は、前端部１３１Ａ及び後端部１３１Ｂを長辺とし、左端部１３１Ｃ及び右端部１３１Ｄを短辺とする、略長方形状を有する。基部１３０は、前端部１３１Ａ及び後端部１３１Ｂそれぞれの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成されている。なお、基部１３０の形状は、図３に示す長方形状である場合に限定されず、仮想平面Ｐに対して略面対称を構成するその他の形状であってもよい。例えば、基部１３０の形状は、前端部１３１Ａ及び後端部１３１Ｂの一方が他方よりも長い台形状であってもよい。また、前端部１３１Ａ、後端部１３１Ｂ、左端部１３１Ｃ、及び右端部１３１Ｄの少なくとも１つが屈曲又は湾曲してもよい。
なお、仮想平面Ｐは、振動部１１０全体の対称面に相当する。したがって、仮想平面Ｐは、振動腕１２１Ａ～１２１ＤのＸ軸方向における中心を通る平面でもあり、振動腕１２１Ｂと振動腕１２１Ｃとの間に位置する。具体的には、隣接する振動腕１２１Ａ及び振動腕１２１Ｂのそれぞれは、仮想平面Ｐを挟んで、隣接する振動腕１２１Ｄ及び振動腕１２１Ｃのそれぞれと対称に形成されている。
基部１３０において、前端部１３１Ａと後端部１３１Ｂとの間のＹ軸方向における最長距離である基部長は、例えば４０μｍ程度である。また、左端部１３１Ｃと右端部１３１Ｄとの間のＸ軸方向における最長距離である基部幅は、例えば３００μｍ程度である。なお、図３に示す例では、基部長は左端部１３１Ｃ又は右端部１３１Ｄの長さに相当し、基部幅は前端部１３１Ａ又は後端部１３１Ｂの長さに相当する。
保持部１４０は、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄを振動可能に保持するように構成されている。具体的には、保持部１４０は、仮想平面Ｐに対して面対称に形成されている。保持部１４０は、平面視において矩形の枠形状を有し、ＸＹ平面に沿って振動部１１０の外側を囲むように配置されている。このように、保持部１４０が平面視において枠形状を有することにより、振動部１１０を囲む保持部１４０を容易に実現することができる。
なお、保持部１４０は、振動部１１０の周囲の少なくとも一部に配置されていればよく、枠形状に限定されるものではない。例えば、保持部１４０は、振動部１１０を保持し、また、上蓋３０及び下蓋２０と接合できる程度に、振動部１１０の周囲に配置されていればよい。
本実施形態においては、保持部１４０は一体形成される枠体１４１Ａ～１４１Ｄを含んでいる。枠体１４１Ａは、図３に示すように、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄの開放端に対向して、長手方向がＸ軸に平行に設けられる。枠体１４１Ｂは、基部１３０の後端部１３１Ｂに対向して、長手方向がＸ軸に平行に設けられる。枠体１４１Ｃは、基部１３０の左端部１３１Ｃ及び振動腕１２１Ａに対向して、長手方向がＹ軸に平行に設けられ、その両端で枠体１４１Ａ、１４１Ｂの一端にそれぞれ接続される。枠体１４１Ｄは、基部１３０の右端部１３１Ｄ及び振動腕１２１Ｄに対向して、長手方向がＹ軸に平行に設けられ、その両端で枠体１４１Ａ、１４１Ｂの他端にそれぞれ接続される。枠体１４１Ａと枠体１４１Ｂとは、振動部１１０を挟んでＹ軸方向において互いに対向している。枠体１４１Ｃと枠体１４１Ｄとは、振動部１１０を挟んでＸ軸方向において互いに対向している。
支持腕１５０は、保持部１４０の内側に配置され、基部１３０と保持部１４０とを接続している。支持腕１５０は、仮想平面Ｐに対して、面対称に形成されている。具体的には、支持腕１５０は、平面視において、左支持腕１５１Ａと、右支持腕１５１Ｂと、を含んでいる。左支持腕１５１Ａは、基部１３０の後端部１３１Ｂと保持部１４０の枠体１４１Ｃとを接続している。右支持腕１５１Ｂは、基部１３０の後端部１３１Ｂと保持部１４０の枠体１４１Ｄとを接続している。
左支持腕１５１Ａは支持後腕１５２Ａと支持側腕１５３Ａとを含み、右支持腕１５１Ｂは支持後腕１５２Ｂと支持側腕１５３Ｂとを含む。支持後腕１５２Ａ，１５２Ｂは、基部１３０の後端部１３１Ｂと保持部１４０との間において、基部１３０の後端部１３１Ｂから延びている。具体的には、支持後腕１５２Ａは、一端が基部１３０の後端部１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４１Ｂに向かって延びている。そして、支持後腕１５２Ａは、Ｘ軸方向に屈曲して枠体１４１Ｃに向かって延びている。支持後腕１５２Ｂは、一端が基部１３０の後端１３１部Ｂに接続しており、そこから枠体１４１Ｂに向かって延びている。そして、支持後腕１５２Ｂは、Ｘ軸方向に屈曲し、枠体１４１Ｄに向かって延びている。
支持側腕１５３Ａは、振動腕１２１Ａと保持部１４０との間において、振動腕１２１Ａと並行に延びている。支持側腕１５３Ｂは、振動腕１２１Ｄと保持部１４０との間において、振動腕１２１Ｄと並行に延びている。具体的には、支持側腕１５３Ａは、支持後腕１５２Ａの他端（枠体１４１Ｃ側の端）からＹ軸方向に枠体１４１Ａに向かって延び、Ｘ軸方向に屈曲して枠体１４１Ｃに接続されている。支持側腕１５３Ｂは、支持後腕１５２Ｂの他端（枠体１４１Ｄ側の端）からＹ軸方向に枠体１４１Ａに向かって延び、Ｘ軸方向に屈曲して枠体１４１Ｄに接続されている。
支持側腕１５３Ａ，１５３Ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向において腕部１２３Ａ～１２３Ｄと対向する位置において、枠体１４１Ｃ及び枠体１４１Ｄに接続されている。言い換えると、支持側腕１５３Ａと枠体１４１Ｃとの接続位置、及び、支持側腕１５３Ｂと枠体１４１Ｄとの接続位置は、平面視において、振動部１１０、つまり、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄ及び基部１３０におけるＹ軸方向の中心線ＣＬから基部１３０側にずれている。これにより、支持側腕１５３Ａ，１５３ＢのＹ軸方向の長さは短くなる。
突起部５０は、下蓋２０の凹部２１から振動空間内に突起している。突起部５０は、平面視において、振動腕１２１Ｂの腕部１２３Ｂと振動腕１２１Ｃの腕部１２３Ｃとの間に配置される。突起部５０は、腕部１２３Ｂ，１２３Ｃに並行にＹ軸方向に延び、角柱形状に形成されている。突起部５０のＹ軸方向の長さは２４０μｍ程度、Ｘ軸方向の長さは１５μｍ程度である。なお、突起部５０の数は、１つである場合に限定されず、２以上の複数であってもよい。このように、突起部５０が振動腕１２１Ｂと振動腕１２１Ｃとの間に配置され、凹部２１の底板２２から突起することにより、下蓋２０の剛性を高めることができ、下蓋２０の上で形成される共振子１０の撓みや、下蓋２０の反りの発生を抑制することが可能になる。
次に、図４及び図５を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る共振装置の積層構造及び動作について説明する。図４は、図１に示した共振装置１の積層構造を概略的に示すＸ軸に沿う断面図である。図５は、図１に示した共振装置１の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。
共振装置１は、下蓋２０の側壁２３上に共振子１０の保持部１４０が接合され、さらに共振子１０の保持部１４０と上蓋３０の側壁３３とが接合される。このように下蓋２０と上蓋３０との間に共振子１０が保持され、下蓋２０と上蓋３０と共振子１０の保持部１４０とによって、振動部１１０が振動する振動空間が形成されている。
共振子１０における、振動部１１０、保持部１４０、及び支持腕１５０は、同一プロセスによって一体的に形成される。共振子１０は、基板の一例であるＳｉ基板Ｆ２の上に、金属膜Ｅ１が積層されている。そして、金属膜Ｅ１の上には、金属膜Ｅ１を覆うように圧電膜Ｆ３が積層されており、さらに、圧電膜Ｆ３の上には金属膜Ｅ２が積層されている。金属膜Ｅ２の上には、金属膜Ｅ２を覆うように保護膜Ｆ５が積層されている。質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄにおいては、さらに、保護膜Ｆ５の上にそれぞれ、前述の質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄが積層されている。振動部１１０、保持部１４０、及び支持腕１５０のそれぞれの外形は、前述したＳｉ基板Ｆ２、金属膜Ｅ１、圧電膜Ｆ３、金属膜Ｅ２、保護膜Ｆ５等から構成される積層体を、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビームを照射するドライエッチングによって除去加工し、パターニングすることによって形成される。
本実施形態では、共振子１０が金属膜Ｅ１を含む例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、共振子１０は、Ｓｉ基板Ｆ２に低抵抗となる縮退シリコン基板を用いることで、Ｓｉ基板Ｆ２自体が金属膜Ｅ１を兼ねることができ、金属膜Ｅ１を省略してもよい。
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚み６μｍ程度の縮退したｎ型シリコン（Ｓｉ）半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等を含むことができる。また、Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退シリコン（Ｓｉ）の抵抗値は、例えば１．６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。さらに、Ｓｉ基板Ｆ２の下面には、温度特性補正層の一例として、例えばＳｉＯ２等の酸化ケイ素層Ｆ２１が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。
本実施形態において、酸化ケイ素層Ｆ２１は、当該酸化ケイ素層Ｆ２１をＳｉ基板Ｆ２に形成しない場合と比べて、Ｓｉ基板Ｆ２に温度補正層を形成したときの振動部１１０における周波数の温度係数、つまり、温度当たりの変化率を、少なくとも常温近傍において低減する機能を有する層をいう。振動部１１０が酸化ケイ素層Ｆ２１を有することにより、例えば、Ｓｉ基板Ｆ２と金属膜Ｅ１、Ｅ２と圧電膜Ｆ３及び酸化ケイ素層Ｆ２１とによる積層構造体の共振周波数において、温度に伴う変化を低減することができる。酸化ケイ素層は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面及び下面の両方に形成されてもよい。
質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄの酸化ケイ素層Ｆ２１は、均一の厚みで形成されることが望ましい。なお、均一の厚みとは、酸化ケイ素層Ｆ２１の厚みのばらつきが厚みの平均値から±２０％以内であることをいう。
金属膜Ｅ１，Ｅ２は、それぞれ、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄを励振する励振電極と、励振電極と外部電源へを電気的に接続させる引出電極と、を含んでいる。金属膜Ｅ１，Ｅ２の励振電極として機能する部分は、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄの腕部１２３Ａ～１２３Ｄにおいて、圧電膜Ｆ３を挟んで互いに対向している。金属膜Ｅ１，Ｅ２の引出電極として機能する部分は、例えば、支持腕１５０を経由し、基部１３０から保持部１４０に導出されている。金属膜Ｅ１は、共振子１０全体に亘って電気的に連続している。金属膜Ｅ２は、振動腕１２１Ａ，１２１Ｄに形成された部分と、振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃに形成された部分と、において、電気的に離れている。
金属膜Ｅ１，Ｅ２の厚みは、それぞれ、例えば０．１μｍ以上０．２μｍ以下程度である。金属膜Ｅ１，Ｅ２は、成膜後に、エッチング等の除去加工によって励振電極、引出電極等にパターニングされる。金属膜Ｅ１，Ｅ２は、例えば、結晶構造が体心立方構造である金属材料によって形成される。具体的には、金属膜Ｅ１，Ｅ２は、Ｍｏ（モリブデン）、タングステン（Ｗ）等を用いて形成される。このように、金属膜Ｅ１、Ｅ２は、結晶構造が体心立方構造である金属を主成分とすることにより、共振子１０の下部電極及び上部電極に適した金属膜Ｅ１、Ｅ２を容易に実現することができる。
圧電膜Ｆ３は、電気的エネルギーと機械的エネルギーとを相互に変換する圧電体の一種によって形成された薄膜である。圧電膜Ｆ３は、金属膜Ｅ１，Ｅ２によって圧電膜Ｆ３に形成される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向のうちのＹ軸方向に伸縮する。この圧電膜Ｆ３の伸縮によって、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄは、それぞれ、下蓋２０の底板２２及び上蓋３０の底板３２に向かってその開放端を変位させる。したがって、共振子１０は、面外の屈曲振動モードで振動する。
圧電膜Ｆ３の厚みは、例えば１μｍ程度であるが、０．２μｍ～２μｍ程度であってもよい。圧電膜Ｆ３は、ウルツ鉱型六方晶構造の結晶構造を持つ材質によって形成されており、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、などの窒化物又は酸化物を主成分とすることができる。なお、窒化スカンジウムアルミニウムは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部がスカンジウムに置換されたものであり、スカンジウムの代わりに、マグネシウム（Ｍｇ）及びニオブ（Ｎｂ）、又はマグネシウム（Ｍｇ）及びジルコニウム（Ｚｒ）、などの２元素で置換されていてもよい。このように、圧電膜Ｆ３は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を有する圧電体を主成分とすることにより、共振子１０に適した圧電膜Ｆ３を容易に実現することができる。
保護膜Ｆ５は、金属膜Ｅ２を酸化から保護する。なお、保護膜Ｆ５は上蓋３０側に設けられていれば、上蓋３０の底板３２に対して露出していなくてもよい。例えば、保護膜Ｆ５を覆うように、共振子１０に形成された配線の容量を低減する寄生容量低減膜等が形成されてもよい。保護膜Ｆ５は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の圧電膜の他、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の絶縁膜で形成される。保護膜Ｆ５の厚さは、圧電膜Ｆ３の厚さの半分以下の長さで形成され、本実施形態では、例えば０．２μｍ程度である。なお、保護膜Ｆ５のより好ましい厚さは、圧電膜Ｆ３の厚さの４分の１程度である。さらに、保護膜Ｆ５が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体によって形成される場合には、圧電膜Ｆ３と同じ配向を持った圧電体が用いられることが好ましい。
質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄの保護膜Ｆ５は、均一の厚みで形成されることが望ましい。なお、均一の厚みとは、保護膜Ｆ５の厚みのばらつきが厚みの平均値から±２０％以内であることをいう。
質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄは、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄのそれぞれの上蓋３０側の表面を構成し、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄのそれぞれの周波数調整膜に相当する。質量付加膜１２５Ａ～Ｄのそれぞれの一部を除去するトリミング処理によって、共振子１０の周波数が調整される。周波数調整の効率の点から、質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄは、エッチングによる質量低減速度が保護膜Ｆ５よりも早い材料によって形成されることが好ましい。質量低減速度は、エッチング速度と密度との積により表される。エッチング速度とは、単位時間あたりに除去される厚みである。保護膜Ｆ５と質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄとは、質量低減速度の関係が前述の通りであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。また、質量付加部１２２Ａ～１２２Ｄの重さを効率的に増大させる観点から、質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄは、比重の大きい材料によって形成されるのが好ましい。これらの理由により、質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄは、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の金属材料によって形成されている。
質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄのそれぞれの上面の一部が、周波数を調整する工程においてトリミング処理によって除去されている。質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄのトリミング処理は、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビームを照射するドライエッチングによって行うことができる。イオンビームは広範囲に照射できるため加工効率に優れるが、電荷を有するため質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄを帯電させるおそれがある。質量付加膜１２５Ａ～Ｄの帯電によるクーロン相互作用によって、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄの振動軌道が変化して共振子１０の振動特性が劣化するのを防止するため、質量付加膜１２５Ａ～１２５Ｄは接地されることが好ましい。
保持部１４０の保護膜Ｆ５の上には、引出線Ｃ１，Ｃ２，及びＣ３が形成されている。引出線Ｃ１は、圧電膜Ｆ３及び保護膜Ｆ５に形成された貫通孔を通して、金属膜Ｅ１と電気的に接続されている。引出線Ｃ２は、保護膜Ｆ５に形成された貫通孔を通して、金属膜Ｅ２のうち振動腕１２１Ａ，１２１Ｄに形成された部分と電気的に接続されている。引出線Ｃ３は、保護膜Ｆ５に形成された貫通孔を通して、金属膜Ｅ２のうち振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃに形成された部分と電気的に接続されている。引出線Ｃ１～Ｃ３は、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、などの金属材料によって形成されている。
本実施形態では、図４において、腕部１２３Ａ～Ｄ、引出線Ｃ２及びＣ３、貫通電極Ｖ２及びＶ３等が同一平面の断面上に位置する例を示しているが、これらは必ずしも同一平面の断面上に位置するものではない。例えば、貫通電極Ｖ２及びＶ３が、Ｚ軸及びＸ軸によって規定されるＺＸ平面と平行であり且つ腕部１２３Ａ～１２３Ｄを切断する断面から、Ｙ軸方向に離れた位置で形成されていてもよい。
同様に、本実施形態では、図５において、質量付加部１２２Ａ、腕部１２３Ａ、引出線Ｃ１，Ｃ２、貫通電極Ｖ１，Ｖ２等が同一平面の断面上に位置する例を示しているが、これらは必ずしも同一平面の断面上に位置するものではない。
下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、Ｓｉ基板Ｐ１０により、一体的に形成されている。Ｓｉ基板Ｐ１０は、縮退されていないシリコンから形成されており、その抵抗率は例えば１０Ω・ｃｍ以上である。下蓋２０の凹部２１の内側では、Ｓｉ基板Ｐ１０が露出している。突起部５０の上面には、酸化ケイ素層Ｆ２１が形成されている。但し、突起部５０の帯電を抑制する観点から、突起部５０の上面には、酸化ケイ素層Ｆ２１よりも電気抵抗率の低いＳｉ基板Ｐ１０が露出してもよく、導電層が形成されてもよい。
Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚みは１５０μｍ程度、同様に規定される凹部２１の深さＤ１は５０μｍ程度である。振動腕１２１Ａ～Ｄのそれぞれの振幅は深さＤ１に制限されるため、下蓋２０側での最大振幅が５０μｍ程度となる。
制限部２５は、Ｚ軸方向に沿う下蓋２０の厚さ方向において、共振子１０の支持腕１５０から第１距離ｄ１を空けて設けられている。具体的には、制限部２５は、凹部２１の底面との間に高低差を形成する段差を含んでおり、下蓋２０と一体に形成される。制限部２５は、支持腕１５０のうち、支持後腕１５２Ａ，１５２Ｂに対向する位置に設けられている。このため、支持腕１５０がＺ軸方向に振動する場合、下蓋２０側での最大振幅は第１距離ｄ１に制限される。第１距離ｄ１は、例えば５μｍから１５μｍ程度である。
なお、下蓋２０は、ＳＯＩ基板の一部とみなすこともできる。共振子１０及び下蓋２０が一体のＳＯＩ基板によって形成されたＭＥＭＳ基板であるとみなした場合、下蓋２０のＳｉ基板Ｐ１０がＳＯＩ基板の支持基板に相当し、共振子１０の酸化ケイ素層Ｆ２１がＳＯＩ基板のＢＯＸ層に相当し、共振子１０のＳｉ基板Ｆ２がＳＯＩ基板の活性層に相当する。このとき、共振装置１の外側において、連続するＭＥＭＳ基板の一部を使用して各種半導体素子や回路等が形成されてもよい。
上蓋３０の底板３２及び側壁３３は、Ｓｉ基板Ｑ１０により、一体的に形成されている。上蓋３０の表面、裏面、及び貫通孔の内側面は、シリコン酸化膜Ｑ１１に覆われていることが好ましい。シリコン酸化膜Ｑ１１は、例えばＳｉ基板Ｑ１０の酸化や、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、Ｓｉ基板Ｑ１０の表面に形成される。上蓋３０の凹部３１の内側では、Ｓｉ基板Ｑ１０が露出している。なお、上蓋３０の凹部３１における、共振子１０と対向する側の面にはゲッター層が形成されてもよい。ゲッター層は、例えば、チタン（Ｔｉ）などによって形成され、後述する接合部４０等から放出されるアウトガスを吸着し、振動空間の真空度の低下を抑制する。なお、ゲッター層は、下蓋２０の凹部２１における、共振子１０と対向する側の面に形成されてもよく、下蓋２０の凹部２１及び上蓋３０の凹部３１の両方における、共振子１０と対向する側の面に形成されてもよい。
Ｚ軸方向に規定される上蓋３０の厚みは１５０μｍ程度、同様に規定される凹部３１の深さＤ２は５０μｍ程度である。振動腕１２１Ａ～Ｄのそれぞれの振幅は深さＤ２に制限されるため、上蓋３０側での最大振幅が５０μｍ程度となる。
上蓋３０の上面（共振子１０と対向する面とは反対側の面）には端子Ｔ１，Ｔ２，及びＴ３が形成されている。端子Ｔ１は金属膜Ｅ１を接地させる実装端子である。端子Ｔ２は振動腕１２１Ａ，１２１Ｄの金属膜Ｅ２を外部電源に電気的に接続させる実装端子である。端子Ｔ３は、振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃの金属膜Ｅ２を外部電源に電気的に接続させる実装端子である。端子Ｔ１～Ｔ３は、例えば、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）などのメタライズ層（下地層）に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、Ｃｕ（銅）などのメッキを施して形成されている。なお、上蓋３０の上面には、寄生容量や機械的強度バランスを調整する目的で、共振子１０とは電気的に絶縁されたダミー端子が形成されてもよい。
上蓋３０の側壁３３の内部には貫通電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が形成されている。貫通電極Ｖ１は端子Ｔ１と引出線Ｃ１とを電気的に接続し、貫通電極Ｖ２は端子Ｔ２と引出線Ｃ２とを電気的に接続し、貫通電極Ｖ３は端子Ｔ３と引出線Ｃ３とを電気的に接続している。貫通電極Ｖ１～Ｖ３は、上蓋３０の側壁３３をＺ軸方向に貫通する貫通孔に導電性材料を充填して形成されている。充填される導電性材料は、例えば、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等である。
上蓋３０の側壁３３と保持部１４０との間には、接合部４０が形成されており、この接合部４０によって、上蓋３０が共振子１０とが接合される。接合部４０は、共振子１０の振動空間を真空状態で気密封止するように、ＸＹ平面において振動部１１０を囲む閉環状に形成されている。接合部４０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）膜、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜、及びアルミニウム（Ａｌ）膜がこの順に積層されて共晶接合された金属膜によって形成されている。なお、接合部４０は、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、などから適宜選択された膜の組み合わせによって形成されてもよい。また、密着性を向上させるために、接合部４０は、窒化チタン（ＴｉＮ）や窒化タンタル（ＴａＮ）等の金属化合物を膜間に含んでいてもよい。
本実施形態では、端子Ｔ１が接地され、端子Ｔ２と端子Ｔ３には、互いに逆位相の交番電圧が印加される。したがって、振動腕１２１Ａ，１２１Ｄの圧電膜Ｆ３に形成される電界の位相と、振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃの圧電膜Ｆ３に形成される電界の位相と、は互いに逆位相になる。これにより、外側の振動腕１２１Ａ，１２１Ｄと、内側の振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、振動腕１２１Ａ，１２１Ｄのそれぞれの質量付加部１２２Ａ，１２２Ｄが上蓋３０の内面に向かって変位するとき、振動腕１２１Ｂ，１２１Ｃのそれぞれの質量付加部１２２Ｂ，１２２Ｃが下蓋２０の内面に向かって変位する。このように、隣り合う振動腕１２１Ａと振動腕１２１Ｂとの間で、Ｙ軸方向に延びる中心軸ｒ１回りに振動腕１２１Ａと振動腕１２１Ｂとが上下逆方向に振動する。また、隣り合う振動腕１２１Ｃと振動腕１２１Ｄとの間で、Ｙ軸方向に延びる中心軸ｒ２回りに振動腕１２１Ｃと振動腕１２１Ｄとが上下逆方向に振動する。これにより、中心軸ｒ１と中心軸ｒ２とで互いに逆方向の捩れモーメントが生じ、基部１３０での屈曲振動が発生する。振動腕１２１Ａ～１２１Ｄの最大振幅は５０μｍ程度、通常駆動時の振幅は１０μｍ程度である。
また、前述したように、支持側腕１５３Ａ、１５３Ｂと保持部１４０との接続位置は、平面視において、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄ及び基部１３０におけるＹ軸方向の中心線ＣＬから基部１３０側にずれ、支持側腕１５３Ａ，１５３ＢのＹ軸方向の長さは短くなる。これにより、メインモードの振動において、支持後腕１５２Ａ、１５２Ｂはほぼ振動せず、支持後腕１５２Ａ、１５２ＢにおけるＺ軸方向の振幅を減少させることができる。
ここで、共振子１０の振動と凹部２１及び制限部２５の深さとの関係について説明する。
一般に、共振装置１の製造工程又は実装において、超音波溶着が使用されることがある。超音波溶着は、熱可塑性樹脂を例えば２０ｋＨｚから４０ｋＨｚ程度の微細な素音波振動と加圧力とによって瞬時に溶解し、接合する加工技術である。また、半田をリフロー実装した後のフラックス洗浄において、例えば２８ｋＨｚから４５ｋＨｚ程度の超音波洗浄を使用することがある。あるいは、共振装置１を含む電子部品が車両に実装される場合、例えば車両が小石をふんだとききにスパイクノイズとして電子部品に超音波振動が発生することがある。
このような超音波振動が共振子１０に加わると、超音波振動の周波数領域に存在するスプリアスモードによって、支持腕１５０が激しく上下方向に振動することがあった。その結果、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に大きな応力がかかり、当該接続部分又はその周辺が破断する等、共振子１０が破損、破壊するおそれがあった。
これに対し、本実施形態では、図５に示すように、制限部２５が支持腕１５０から第１距離ｄ１を空けて設けられ、第１距離ｄ１は、下蓋２０の厚さ方向における凹部２１の底面と振動腕１２１Ａ～１２１Ｄとの間の深さＤ１よりも小さくなっている。これにより、共振子１０に超音波振動が加わったときに、制限部２５によって支持腕１５０のＺ軸方向の振動が制限されるので、制限部２５がない場合と比較して、その振幅が減少する。従って、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に加わる応力を低減することができ、共振子１０の破損、破壊を抑制することができる。
第１距離ｄ１は、深さＤ１の１／１０以上、かつ、深さＤ１未満であることが好ましく、深さＤ１の１／１０以上、かつ、深さＤ１の３／１０以下であることがさらに好ましい。このように、第１距離ｄ１は、深さＤ１の１／１０以上、かつ、深さＤ１未満であることにより、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に加わる応力を低減する共振装置１を、容易に実現することができる。
なお、共振装置１の動作時、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄがメインモードで振動するとともに、左支持腕１５１Ａ及び右支持腕１５１Ｂがスプリアスモードで振動する。以下の説明において、振動腕１２１Ａ～１２１Ｄにおいて発生するメインモードの振動の周波数を周波数Ｆｍ、支持腕１５０において発生するスプリアスモードの振動の周波数を周波数Ｆｓとする。
次に、図６を参照しつつ、メインモードの周波数に対するスプリアスモードの周波数の比率と、ＤＬＤ（Ｄｒｉｖｅ Ｌｅｖｅｌ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ）特性の関係について説明する。図６は、周波数比率とＤＬＤばらつきの関係を示すグラフである。図６において、横軸はメインモードの振動の周波数Ｆｍに対するスプリアスモードの振動の周波数Ｆｓの周波数比Ｆｓ／Ｆｍであり、縦軸はＤＬＤばらつきを示す値（ＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σ）である。
図６に示すように、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが２に近付くにつれて、ＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σが悪化している。周波数比Ｆｓ／Ｆｍが１．８以上２．２以下（１．８≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．２）の範囲におけるＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σは、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが１．８より小さい（Ｆｓ／Ｆｍ＜１．８）、及び、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが２．２より大きい（２．２＜Ｆｓ／Ｆｍ）の範囲におけるＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σよりも大きい。特に、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが１．９以上２．１以下（１．９≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．１）の範囲において、ＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σが特に大きくなっている。例えば、図６に示した例では、１．８≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．２の範囲におけるＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σは、１０ｐｐｍ／０．２μＷを超えており、１．９≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．１の範囲におけるＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σは２０ｐｐｍ／０．２μＷを超えている。したがって、周波数比Ｆｓ／Ｆｍは、Ｆｓ／Ｆｍ＜１．８、又は２．２＜Ｆｓ／Ｆｍを満たすことが好ましく、Ｆｓ／Ｆｍ＜１．９、又は２．１＜Ｆｓ／Ｆｍを満たすことがさらに好ましい。
１．８≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．２の範囲における近似曲線の傾きの変化は、Ｆｓ／Ｆｍ＜１．８、及び２．２＜Ｆｓ／Ｆｍの範囲における近似曲線の傾きの変化よりも大きく、１．９≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．１の範囲において特に大きい。ここで、近似曲線の傾きは、周波数比Ｆｓ／Ｆｍの変化量に対するＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σの変化量である。言い換えると、１．８≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．２の範囲では、圧電膜Ｆ３の厚み変動等の製造ばらつきによって周波数Ｆｍ又は周波数Ｆｓが変化したときに、ＤＬＤ Ｓｌｏｐｅ ３σが大きく変化する。したがって、Ｆｓ／Ｆｍ＜１．８、及び２．２＜Ｆｓ／Ｆｍの範囲に比べて、１．８≦Ｆｓ／Ｆｍ≦２．２の範囲では、周波数Ｆｓ及び周波数Ｆｍの許容範囲が小さい。つまり、要求される加工精度を緩和して歩留まりの悪化を抑制するためには、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが、Ｆｓ／Ｆｍ＜１．８、又は２．２＜Ｆｓ／Ｆｍを満たすことが好ましく、Ｆｓ／Ｆｍ＜１．９、又は２．１＜Ｆｓ／Ｆｍを満たすことがさらに好ましい。
このように、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが２．１＜Ｆｓ／Ｆｍを満たすことにより、ＤＬＤばらつきの悪化を抑制することができる。
本実施形態では、共振装置１は、段差を含む段状の形状を有する制限部２５を備える例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、制限部は、斜面を有する形状を有していてもよいし、角が丸められたＲ面取り加工が施された形状を有していてもよい。制限部２５は、下蓋２０の厚さ方向において、支持腕１５０から第１距離ｄ１を空けて設けられるものであれば、他の形態であってもよい。
＜変形例＞
図７は、図２に示した下蓋２０の変形例を示す平面図である。
図７は、図２に示した下蓋２０の変形例を示す平面図である。
図７に示すように、下蓋２０’は、２つの制限部２５Ａ，２５Ｂを備える。制限部２５Ａ，２５Ｂは、底板２２の表面から突出しており、それぞれ、平面視において五角形の形状を有する。
制限部２５Ａ，２５Ｂは、それぞれ、Ｚ軸方向に沿う下蓋２０’の厚さ方向において、支持腕１５０との間に前述した第１距離ｄ１を空けて設けられている。具体的には、制限部２５Ａは、左支持腕１５１Ａのうちの支持後腕１５２Ａにおいて、基部１３０の後端部１３１Ｂとの接続部分との間に、第１距離ｄ１を空けて配置されている。同様に、制限部２５Ｂは、右支持腕１５１Ｂのうちの支持後腕１５２Ｂにおいて、基部１３０の後端部１３１Ｂとの接続部分との間に、第１距離ｄ１を空けて配置されている。このように、制限部２５Ａ，２５Ｂが、Ｚ軸方向に沿う下蓋２０’の厚さ方向において、支持腕１５０のうちの少なくとも支持後腕１５２Ａ、１５２Ｂとの間に、第１距離ｄ１を空けて設けられることにより、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に加わる応力を低減するとともに、凹部２１の容積を大きくすることができる。
［第２実施形態］
次に、図８から図１１を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る共振装置について説明する。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一又は類似の構成について同一又は類似の符号を付し、第１実施形態と異なる点について説明する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
次に、図８から図１１を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る共振装置について説明する。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一又は類似の構成について同一又は類似の符号を付し、第１実施形態と異なる点について説明する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
まず、図８を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る共振子の概略構成について説明する。図８は、第２実施形態における共振子２１０の構造を概略的に示す平面図である。なお、図８は、第１実施形態における図３に対応する平面図である。
第２実施形態の共振子２１０は、左支持腕２５１Ａ及び右支持腕２５１Ｂが、それぞれ、基部２３０の左端部２３１Ｃ及び右端部２３１Ｄに接続されている点で、第１実施形態の共振子１０と相違している。
図８に示すように、共振子２１０は、第１実施形態の共振子１０と同様に、振動腕２２１Ａ～２２１Ｄ、基部２３０、保持部２４０、及び支持腕２５０を備えている。振動腕２２１Ａ～２２１Ｄは、それぞれ、質量付加部２２２Ａ～２２２Ｄのそれぞれ、及び腕部２２３Ａ～２２３Ｄのそれぞれを含んでいる。基部２３０は、前端部２３１Ａ、後端部２３１Ｂ、左端部２３１Ｃ、及び右端部２３１Ｄを含んでいる。保持部２４０は、枠体２４１Ａ、２４１Ｂ、２４１Ｃ、及び２４１Ｄを含んでいる。支持腕２５０は、左支持腕２５１Ａと右支持腕２５１Ｂとを含んでいる。
左支持腕２５１Ａ及び右支持腕２５１Ｂは、図３に示す第１実施形態の支持後腕を含んでおらず、それぞれ、支持側腕２５３Ａ及び２５３Ｂを含んでいる。具体的には、支持側腕２５３Ａは、一端が基部１３０の左端部２３１Ｃに接続しており、そこからＸ軸方向に枠体２４１Ｃに向かって延びている。そして、支持側腕２５３Ａは、Ｙ軸方向に屈曲して枠体２４１Ａに向かって延び、Ｘ軸方向に屈曲して枠体２４１Ｃに接続されている。同様に、支持側腕２５３Ｂは、一端が基部１３０の右端部２３１Ｄに接続しており、そこからＸ軸方向に枠体２４１Ｄに向かって延びている。そして、支持側腕２５３Ｂは、Ｙ軸方向に屈曲して枠体２４１Ａに向かって延び、Ｘ軸方向に屈曲して枠体２４１Ｄに接続されている。
次に、図９から図１１を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る下蓋の概略構成について説明する。図９は、第２実施形態における下蓋２２０の第１例を概略的に示す平面図である。図１０は、第２実施形態における下蓋２２０の第２例を概略的に示す平面図である。図１１は、第２実施形態における下蓋２２０の第３例を概略的に示す平面図である。
図９に示すように、下蓋２２０は、第１実施形態の下蓋２０と同様に、底板２２２及び側壁２２３を備える。また、下蓋２２０には、共振子２１０と対向する面において、底板２２２の表面と側壁２２３の内面とによって画定される凹部２２１が形成されている。
底板２２２の表面には、第１実施形態の突起部が形成されていない一方、第１実施形態と同様に、制限部２２５Ａが設けられている。制限部２２５Ａは、Ｚ軸方向に沿う下蓋２２０の厚さ方向において、支持腕２５０のうちの少なくとも支持側腕２５３Ａ、２５３Ｂとの間に、第１距離ｄ１を空けて設けられている。これにより、支持腕２５０と保持部２４０との接続部分に加わる応力を低減するとともに、支持側腕２５３Ａ及び２５３Ｂが、それぞれ、基部２３０の左端部２３１Ｃ及び右端部２３１Ｄに接続されるので、基部２３０の後端部２３１Ｂ側のスペースを削減するこができ、共振装置を小型化することができる。
第１実施形態と同様に、制限部２２５Ａの形態は、図９に示す例に限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、下蓋２２０は、Ｘ軸方向に延びる柱状の制限部２２５Ｂを備えていてもよい。
また、図１１に示すように、下蓋２２０は、２つの制限部２２５Ｃ，２２５Ｄを備えていてもよい。この場合、制限部２２５Ｃは、左支持腕２５１Ａのうちの支持側腕２５３Ａにおいて、基部２３０の左端部２３１Ｃとの接続部分との間に、第１距離ｄ１を空けて配置されている。同様に、制限部２２５Ｄは、右支持腕２５１Ｂのうちの支持側腕２５３Ｂにおいて、基部２３０の右端部２３１Ｄとの接続部分との間に、第１距離ｄ１を空けて配置されている。
［第３実施形態］
次に、図１２を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る共振装置について説明する。図１２は、第３実施形態における共振装置３００の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。なお、図１２は、第１実施形態における図５に対応する断面図である。
次に、図１２を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る共振装置について説明する。図１２は、第３実施形態における共振装置３００の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。なお、図１２は、第１実施形態における図５に対応する断面図である。
第３実施形態の共振装置３００は、上蓋３３０が制限部３３５を備える点で、第１実施形態の共振装置１と相違している。
図１２に示すように、上蓋３３０は、第１実施形態の上蓋３０と同様に、底板３３２及び側壁３３３を備える。また、上蓋３３０には、共振子１０と対向する面において、底板３３２の表面と側壁３３３の内面とによって画定される凹部３３１が形成されている。
また、上蓋３３０は、底板３３２の表面に設けられる制限部３３５を備える。制限部３３５は、Ｚ軸方向に沿う上蓋３３０の厚さ方向において、共振子１０の支持腕１５０から第２距離ｄ２を空けて設けられている。具体的には、制限部３３５は、凹部３３１の底面との間に高低差を形成する段差を含んでおり、上蓋３３０と一体に形成される。制限部３３５は、支持腕１５０のうち、支持後腕１５２Ａ，１５２Ｂに対向する位置に設けられている。このため、支持腕１５０がＺ軸方向に振動する場合、上蓋３３０側での最大振幅は第２距離ｄ２に制限される。第２距離ｄ２は、例えば５μｍから４０μｍ程度である。
第２距離ｄ２は、上蓋３３０の厚さ方向における凹部３３１の底面と振動腕１２１Ａ～１２１Ｄとの間の深さＤ２よりも小さくなっている。これにより、共振子１０に超音波振動が加わったときに、制限部３３５によって支持腕１５０のＺ軸方向の振動が制限されるので、制限部３３５がない場合と比較して、その振幅が減少する。従って、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に加わる応力をさらに低減することができ、共振子１０の破損、破壊をさらに抑制することができる。
［第４実施形態］
次に、図１３を参照しつつ、本発明の第４実施形態に係る共振装置について説明する。図１３は、第４実施形態における共振装置４００の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。なお、図１３は、第１実施形態における図５に対応する断面図である。
次に、図１３を参照しつつ、本発明の第４実施形態に係る共振装置について説明する。図１３は、第４実施形態における共振装置４００の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。なお、図１３は、第１実施形態における図５に対応する断面図である。
第４実施形態の共振装置４００は、上蓋４３０の凹部４３１の寸法が小さくなっている点で、第１実施形態の共振装置１と相違している。
図１３に示すように、上蓋４３０は、第１実施形態の上蓋３０と同様に、底板４３２及び側壁４３３を備える。また、上蓋４３０には、共振子１０と対向する面において、底板４３２の表面と側壁４３３の内面とによって画定される凹部４３１が形成されている。
凹部４３１は、共振子１０の振動腕１２１Ａ～の１２１Ｄが延びるＹ方向の長さが、第１実施形態の凹部３１よりも、小さくなっている。
接合部４０によって、上蓋４３０は、Ｚ軸方向に沿う厚さ方向において、上蓋４３０における共振子１０に対向する下面と支持腕１５０との間に、第２距離ｄ２を空けて配置される。このため、支持腕１５０がＺ軸方向に振動する場合、上蓋４３０側での最大振幅は第２距離ｄ２に制限される。第２距離ｄ２は、接合部４０の厚さと略同一であり、例えば５μｍ程度である。
第２距離ｄ２は、上蓋４３０の厚さ方向における凹部４３１の底面と振動腕１２１Ａ～１２１Ｄとの間の深さＤ２よりも小さくなっている。これにより、共振子１０に超音波振動が加わったときに、上蓋４３０における共振子１０に対向する下面によって支持腕１５０のＺ軸方向の振動が制限されるので、その振幅が減少する。従って、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に加わる応力をさらに低減することができ、共振子１０の破損、破壊をさらに抑制することができる。
［第５実施形態］
次に、図１４を参照しつつ、本発明の第５実施形態に係る共振装置について説明する。図１４は、第５実施形態における共振装置５００の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。なお、図１４は、第１実施形態における図５に対応する断面図である。
次に、図１４を参照しつつ、本発明の第５実施形態に係る共振装置について説明する。図１４は、第５実施形態における共振装置５００の積層構造を概念的に示すＹ軸に沿う断面図である。なお、図１４は、第１実施形態における図５に対応する断面図である。
第５実施形態の共振装置５００は、下蓋５２０が制限部を備えない点、及び、上蓋５３０の凹部５３１の寸法が小さくなっている点で、第１実施形態の共振装置１と相違している。
図１４に示すように、下蓋５２０は、第１実施形態の下蓋２０と同様に、底板５２２及び側壁５２３を備える。また、下蓋５２０には、共振子１０と対向する面において、底板５２２の表面と側壁５２３の内面とによって画定される凹部５２１が形成されている。
底板５２２の表面には、第１実施形態の制限部が設けられていない。そのため、Ｚ軸方向に沿う下蓋５２０の厚さ方向において、凹部５２１の底面と支持腕１５０との間の距離は、凹部５２１の深さＤ１である。
上蓋５３０は、第１実施形態の上蓋３０と同様に、底板５３２及び側壁５３３を備える。また、上蓋５３０には、共振子１０と対向する面において、底板５３２の表面と側壁５３３の内面とによって画定される凹部５３１が形成されている。凹部５３１は、共振子１０の振動腕１２１Ａ～の１２１Ｄが延びるＹ方向の長さが、第１実施形態の凹部３１よりも、小さくなっている。
接合部４０によって、上蓋５３０は、Ｚ軸方向に沿う厚さ方向において、上蓋５３０における共振子１０に対向する下面と支持腕１５０との間に、第２距離ｄ２を空けて配置される。このため、支持腕１５０がＺ軸方向に振動する場合、上蓋５３０側での最大振幅は第２距離ｄ２に制限される。第２距離ｄ２は、接合部４０の厚さと略同一であり、例えば５μｍ程度である。
第２距離ｄ２は、上蓋５３０の厚さ方向における凹部５３１の底面と振動腕１２１Ａ～１２１Ｄとの間の深さＤ２よりも小さくなっている。これにより、共振子１０に超音波振動が加わったときに、上蓋５３０における共振子１０に対向する下面によって支持腕１５０のＺ軸方向の振動が制限されるので、その振幅が減少する。従って、支持腕１５０と保持部１４０との接続部分に加わる応力を、安価かつ容易に低減することができ、共振子１０の破損、破壊を抑制することができる。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の一実施形態に係る共振装置によれば、制限部が下蓋の厚さ方向において支持腕から第１距離を空けて設けられ、第１距離は、下蓋の厚さ方向における凹部の底面と振動腕との間の深さよりも小さい。これにより、共振子に超音波振動が加わったときに、制限部によって支持腕のＺ軸方向の振動が制限されるので、制限部がない場合と比較して、その振幅が減少する。従って、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減することができ、共振子の破損、破壊を抑制することができる。
また、前述した共振装置において、周波数比Ｆｓ／Ｆｍが２．１＜Ｆｓ／Ｆｍを満たす。これにより、ＤＬＤばらつきの悪化を抑制することができる。
また、前述した共振装置において、支持側腕と保持部との接続位置は、平面視において、振動腕及び基部におけるＹ軸方向の中心線から基部側にずれている。これにより、支持側腕のＹ軸方向の長さは短くなり、メインモードの振動において、支持後腕はほぼ振動せず、支持後腕におけるＺ軸方向の振幅を減少させることができる。
また、前述した共振装置において、制限部は、Ｚ軸方向に沿う下蓋の厚さ方向において、支持腕のうちの少なくとも支持後腕との間に、第１距離を空けて設けられる。これにより、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減するとともに、凹部の容積を大きくすることができる。
また、前述した共振装置において、制限部は、Ｚ軸方向に沿う下蓋の厚さ方向において、支持腕のうちの少なくとも支持側腕との間に、第１距離を空けて設けられている。これにより、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減するとともに、支持側腕が、それぞれ、基部の左端部及び右端部に接続されるので、基部の後端部側のスペースを削減するこができ、共振装置を小型化することができる。
また、前述した共振装置において、第１距離は、深さの１／１０以上、かつ、深さ未満である。これにより、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減する共振装置を、容易に実現することができる。
また、前述した共振装置において、制限部は段差を含む。これにより、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を低減する共振装置を、容易に実現することができる。
また、前述した共振装置において、突起部は、隣り合う振動腕と振動腕との間に配置され、凹部の底板から突起する。これにより、下蓋の剛性を高めることができ、下蓋の上で形成される共振子の撓みや、下蓋の反りの発生を抑制することが可能になる。
また、前述した共振装置において、制限部は、Ｚ軸方向に沿う上蓋の厚さ方向において、共振子の支持腕から第２距離を空けて設けられ、第２距離は、上蓋の厚さ方向における凹部の底面と振動腕との間の深さよりも小さい。これにより、共振子に超音波振動が加わったときに、制限部によって支持腕のＺ軸方向の振動が制限されるので、制限部がない場合と比較して、その振幅が減少する。従って、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力をさらに低減することができ、共振子の破損、破壊をさらに抑制することができる。
また、前述した共振装置において、接合部は、Ｚ軸方向に沿う上蓋の厚さ方向において、上蓋における共振子に対向する下面と支持腕との間に第２距離を空け、第２距離は、上蓋の厚さ方向における凹部の底面と振動腕との間の深さよりも小さい。これにより、共振子に超音波振動が加わったときに、上蓋における共振子に対向する下面によって支持腕のＺ軸方向の振動が制限されるので、その振幅が減少する。従って、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力をさらに低減することができ、共振子の破損、破壊をさらに抑制することができる。
本発明の他の実施形態に係る共振装置によれば、接合部は、Ｚ軸方向に沿う上蓋の厚さ方向において、上蓋における共振子に対向する下面と支持腕との間に第２距離を空け、第２距離は、上蓋の厚さ方向における凹部の底面と振動腕との間の深さよりも小さい。これにより、共振子に超音波振動が加わったときに、上蓋における共振子に対向する下面によって支持腕のＺ軸方向の振動が制限されるので、その振幅が減少する。従って、支持腕と保持部との接続部分に加わる応力を、安価かつ容易に低減することができ、共振子の破損、破壊を抑制することができる。
なお、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／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、実施形態及び／又は変形例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、実施形態及び／又は変形例が備える各要素及びその配置、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、実施形態及び変形例は例示であり、異なる実施形態及び／又は変形例で示した構成の部分的な置換又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。
１ 共振装置
１０ 共振子
２０ 下蓋
２０’ 下蓋
２１ 凹部
２２ 底板
２３ 側壁
２５，２５Ａ，２５Ｂ 制限部
３０ 上蓋
３１ 凹部
３２ 底板
３３ 側壁
４０ 接合部
５０ 突起部
１１０ 振動部
１２０ 励振部
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄ 振動腕
１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ 質量付加部
１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ 腕部
１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃ，１２５Ｄ 質量付加膜
１３０ 基部
１３１Ａ 前端部
１３１Ｂ 後端部
１３１Ｃ 左端部
１３１Ｄ 右端部
１４０ 保持部
１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ 枠体
１５０ 支持腕
１５１Ａ 左支持腕
１５１Ｂ 右支持腕
１５２Ａ，１５２Ｂ 支持後腕
１５３Ａ，１５３Ｂ 支持側腕
２１０ 共振子
２２０ 下蓋
２２１ 凹部
２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ 振動腕
２２２ 底板
２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ 質量付加部
２２３ 側壁
２２３Ａ，２２３Ｂ，２２３Ｃ，２２３Ｄ 腕部
２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃ，２２５Ｄ 制限部
２３０ 基部
２３１Ａ 前端部
２３１Ｂ 後端部
２３１Ｃ 左端部
２３１Ｄ 右端部
２４０ 保持部
２４１Ａ，２４１Ｂ，２４１Ｃ，２４１Ｄ 枠体
２５０ 支持腕
２５１Ａ 左支持腕
２５１Ｂ 右支持腕
２５３Ａ，２５３Ｂ 支持側腕
３００ 共振装置
３３０ 上蓋
３３１ 凹部
３３２ 底板
３３３ 側壁
３３５ 制限部
４００ 共振装置
４３０ 上蓋
４３１ 凹部
４３２ 底板
４３３ 側壁
５００ 共振装置
５２０ 下蓋
５２１ 凹部
５２２ 底板
５２３ 側壁
５３０ 上蓋
５３１ 凹部
５３２ 底板
５３３ 側壁
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 引出線
ＣＬ 中心線
Ｄ１，Ｄ２ 深さ
ｄ１ 第１距離
ｄ２ 第２距離
Ｅ１，Ｅ２ 金属膜
Ｆ２ Ｓｉ基板
Ｆ３ 圧電膜
Ｆ５ 保護膜
Ｆ２１ 酸化ケイ素層
Ｆｍ 周波数
Ｆｓ 周波数
Ｐ 仮想平面
Ｐ１０ Ｓｉ基板
Ｑ１０ Ｓｉ基板
Ｑ１１ シリコン酸化膜
ｒ１，ｒ２ 中心軸
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 端子
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 貫通電極
Ｗ１，Ｗ２ リリース幅
１０ 共振子
２０ 下蓋
２０’ 下蓋
２１ 凹部
２２ 底板
２３ 側壁
２５，２５Ａ，２５Ｂ 制限部
３０ 上蓋
３１ 凹部
３２ 底板
３３ 側壁
４０ 接合部
５０ 突起部
１１０ 振動部
１２０ 励振部
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄ 振動腕
１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ 質量付加部
１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ 腕部
１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃ，１２５Ｄ 質量付加膜
１３０ 基部
１３１Ａ 前端部
１３１Ｂ 後端部
１３１Ｃ 左端部
１３１Ｄ 右端部
１４０ 保持部
１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ 枠体
１５０ 支持腕
１５１Ａ 左支持腕
１５１Ｂ 右支持腕
１５２Ａ，１５２Ｂ 支持後腕
１５３Ａ，１５３Ｂ 支持側腕
２１０ 共振子
２２０ 下蓋
２２１ 凹部
２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ 振動腕
２２２ 底板
２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ 質量付加部
２２３ 側壁
２２３Ａ，２２３Ｂ，２２３Ｃ，２２３Ｄ 腕部
２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃ，２２５Ｄ 制限部
２３０ 基部
２３１Ａ 前端部
２３１Ｂ 後端部
２３１Ｃ 左端部
２３１Ｄ 右端部
２４０ 保持部
２４１Ａ，２４１Ｂ，２４１Ｃ，２４１Ｄ 枠体
２５０ 支持腕
２５１Ａ 左支持腕
２５１Ｂ 右支持腕
２５３Ａ，２５３Ｂ 支持側腕
３００ 共振装置
３３０ 上蓋
３３１ 凹部
３３２ 底板
３３３ 側壁
３３５ 制限部
４００ 共振装置
４３０ 上蓋
４３１ 凹部
４３２ 底板
４３３ 側壁
５００ 共振装置
５２０ 下蓋
５２１ 凹部
５２２ 底板
５２３ 側壁
５３０ 上蓋
５３１ 凹部
５３２ 底板
５３３ 側壁
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 引出線
ＣＬ 中心線
Ｄ１，Ｄ２ 深さ
ｄ１ 第１距離
ｄ２ 第２距離
Ｅ１，Ｅ２ 金属膜
Ｆ２ Ｓｉ基板
Ｆ３ 圧電膜
Ｆ５ 保護膜
Ｆ２１ 酸化ケイ素層
Ｆｍ 周波数
Ｆｓ 周波数
Ｐ 仮想平面
Ｐ１０ Ｓｉ基板
Ｑ１０ Ｓｉ基板
Ｑ１１ シリコン酸化膜
ｒ１，ｒ２ 中心軸
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 端子
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 貫通電極
Ｗ１，Ｗ２ リリース幅
Claims (11)
- 基部と、該基部の前端部から第１方向に沿って延在する振動腕と、前記振動腕の周囲の少なくとも一部に配置され、前記振動腕を振動可能に保持する保持部と、前記基部と前記保持部とを接続する支持腕と、を含む共振子と、
前記共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第１凹部と、厚さ方向において前記支持腕から第１距離を空けて設けられる第１制限部と、を含む第１基板と、を備え、
前記支持腕は、前記基部の前記前端部とは反対側の後端部、又は、前記前端部と前記後端部の間の側端部から延出しており、
前記第１距離は、前記第１基板の厚さ方向における前記第１凹部の底面と前記振動腕との間の距離より小さく、
前記第１制限部は、平面視において、前記支持腕のうちの少なくとも前記基部との接続部分と重なるように配置される、
共振装置。 - 前記振動腕において発生するメインモードの振動の周波数Ｆｍに対する前記支持腕において発生するスプリアスモードの振動の周波数Ｆｓの周波数比Ｆｓ／Ｆｍが、
２．１＜Ｆｓ／Ｆｍ
を満たす、
請求項１に記載の共振装置。 - 前記支持腕と前記保持部との接続位置は、平面視において、前記振動腕及び前記基部における前記第１方向の中心から前記基部側にずれている、
請求項１又は２に記載の共振装置。 - 前記支持腕は、前記第１方向に沿って延在する支持側腕と、前記基部の前記後端部から延出するとともに第２方向に延在する支持後腕と、を含み、
前記第１制限部は、前記第１基板の厚さ方向において、前記支持腕のうちの少なくとも前記支持後腕との間に前記第１距離を空けて設けられる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記支持腕は、前記基部の前記側端部から延出しており、
前記支持腕は、前記第１方向に沿って延在する支持側腕を含み、
前記第１制限部は、前記第１基板の厚さ方向において、前記支持腕のうちの少なくとも前記支持側腕との間に前記第１距離を空けて設けられる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記第１距離は、前記距離の１／１０以上、かつ、前記距離未満である、
請求項１から５のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記第１制限部は、段差を含む、
請求項１から６のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記共振子は、複数の前記振動腕を含み、
前記第１基板は、前記複数の振動腕のうちの隣り合う２つの間に配置され、前記第１凹部から突起する突起部をさらに含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記共振子を間に挟んで前記第１基板に対向するように配置される第２基板であって、前記共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第２凹部と、厚さ方向において前記支持腕から第２距離を空けて設けられる第２制限部と、を含む第２基板をさらに備え、
前記第２距離は、第２基板の厚さ方向における前記第２凹部の底面と前記振動腕との間の距離より小さい、
請求項１から８のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記共振子を間に挟んで前記第１基板に対向するように配置され、前記共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第２凹部を含む第２基板と、
前記共振子と前記第２基板とを接合する接合部であって、前記第２基板の厚さ方向において、前記第２基板における前記共振子に対向する面と前記支持腕との間に第２距離を空ける、接合部と、をさらに備え、
前記第２距離は、前記第２基板の厚さ方向において、前記振動腕と前記第２凹部の底面との間の距離より小さい、
請求項１から８のいずれか一項に記載の共振装置。 - 基部と、該基部の前端部から第１方向に沿って延在する振動腕と、前記振動腕の周囲の少なくとも一部に配置され、前記振動腕を振動可能に保持する保持部と、前記基部と前記保持部とを接続する支持腕と、を含む共振子と、
前記共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第１凹部を含む第１基板と、
前記共振子を間に挟んで前記第１基板に対向するように配置され、前記共振子の振動空間の少なくとも一部を形成する第２凹部を含む第２基板と、
前記共振子と前記第２基板とを接合する接合部であって、前記第２基板の厚さ方向において、前記第２基板における前記共振子に対向する面と前記支持腕との間に所定の距離を空ける、接合部と、を備え、
前記支持腕は、前記基部の前記前端部とは反対側の後端部、又は、前記前端部と前記後端部の間の側端部から延出しており、
前記所定の距離が設けられた領域は、平面視において、前記支持腕のうちの少なくとも前記基部との接続部分と重なるように配置され、
前記所定の距離は、前記第２基板の厚さ方向において、前記振動腕と前記第２凹部の底面との間の距離より小さい、
共振装置。
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|---|---|---|---|
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