JP7340169B2 - 共振装置 - Google Patents
共振装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7340169B2 JP7340169B2 JP2022516836A JP2022516836A JP7340169B2 JP 7340169 B2 JP7340169 B2 JP 7340169B2 JP 2022516836 A JP2022516836 A JP 2022516836A JP 2022516836 A JP2022516836 A JP 2022516836A JP 7340169 B2 JP7340169 B2 JP 7340169B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recess
- resonator
- vibrating arm
- lower lid
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 45
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 35
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 30
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 scandium aluminum Chemical compound 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical group [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/173—Air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/0072—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
- H03H3/0076—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficients
- H03H3/0077—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficients by tuning of resonance frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/0595—Holders; Supports the holder support and resonator being formed in one body
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1057—Mounting in enclosures for microelectro-mechanical devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
- H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/2468—Tuning fork resonators
- H03H9/2478—Single-Ended Tuning Fork resonators
- H03H9/2489—Single-Ended Tuning Fork resonators with more than two fork tines
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本発明は、共振装置に関する。
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、圧電振動子等の共振子が用いられている。電子機器の小型化に伴い、共振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（以下、「ＭＥＭＳ振動子」ともいう。）が注目されている。
例えば、特許文献１には、振動腕を過励振させることで、振動腕における調整膜を上蓋の底板、及び、下蓋の底板の少なくとも一方に衝突させて調整膜を削ることで振動腕の重量を減少させ、共振子の共振周波数を調整する構成が記載されています。
しかしながら、従来の技術においては、振動腕を過励振させた場合に、振動腕から飛散した調整膜が上蓋と共振子との隙間や共振子の奥壁に飛散すると、絶縁不良を生じるおそれがあった。
なお、こうした課題は、振動腕を過励振させた場合に限らず、下蓋と接合された共振子に対して、イオンビーム等を用いて調整膜をトリミング加工して振動腕の共振周波数を調整する場合にも同様に生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、振動腕の共振周波数を調整する際に、振動腕からの飛散物に起因して絶縁不良が生じることを抑制できる共振装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る共振装置は、第１凹部を有する下蓋と、前記下蓋に搭載された共振子であって、前記第１凹部を含む空間で面外屈曲振動可能である振動腕と、前記振動腕の周囲に設けられ前記振動腕の先端部に対向する対向部分を有する保持部と、を有する共振子とを備え、前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁とを結ぶ直線よりも、前記保持部における前記対向部分が、前記共振子の外側に位置する。
本発明によれば、振動腕の共振周波数を調整する際に、振動腕からの飛散物に起因して絶縁不良が生じることを抑制できる。
［第１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。また、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。
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。また、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。
この共振装置１は、共振子１０と、共振子１０を挟んで互いに対向するように設けられた蓋体（上蓋３０及び下蓋２０）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。
また、共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とが接合され、これにより、共振子１０が封止され、共振子１０の振動空間が形成される。共振子１０、下蓋２０及び上蓋３０は、それぞれＳｉ基板を用いて形成されている。そして、共振子１０、下蓋２０及び上蓋３０は、Ｓｉ基板同士が互いに接合される。共振子１０及び下蓋２０は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよい。
共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ共振子である。なお、本実施形態においては、共振子１０はシリコン基板を用いて形成されるものを例として説明する。以下、共振装置１の各構成について詳細に説明する。
（１．上蓋３０）
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（すなわち、上蓋３０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁３３とを有する。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の内面とによって形成される凹部３１（第２凹部の一例）が設けられる。凹部３１は、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。
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（すなわち、上蓋３０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁３３とを有する。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の内面とによって形成される凹部３１（第２凹部の一例）が設けられる。凹部３１は、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。
（２．下蓋２０）
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（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁２３とを有する。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の内面とによって形成される凹部２１（第１凹部の一例）が設けられる。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。上述した上蓋３０と下蓋２０とによって、こ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。
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（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁２３とを有する。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の内面とによって形成される凹部２１（第１凹部の一例）が設けられる。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。上述した上蓋３０と下蓋２０とによって、こ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。
（３．共振子１０）
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１４０と、保持腕１１０とを備えている。
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１４０と、保持腕１１０とを備えている。
（ａ）振動部１２０
振動部１２０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１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０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１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ～１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ。）とを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。
振動部１２０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１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０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１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ～１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ。）とを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。
基部１３０は、前端の面１３１Ａ（以下、「前端１３１Ａ」とも呼ぶ。）と、後端の面１３１Ｂ（以下、「後端１３１Ｂ」とも呼ぶ。）とを有する。基部１３０の前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは、互いに対向するように設けられている。
基部１３０は、前端１３１Ａにおいて、後述する振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する保持腕１１０に接続されている。基部１３０は、前端１３１Ａから後端１３１Ｂに向かう方向における、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとの最長距離である基部長は４０μｍ程度である。また、基部１３０は、基部長方向に直交する幅方向であって、基部１３０の側端同士の最長距離である基部幅は３００μｍ程度である。
振動腕１３５は、Ｙ軸方向に延び、それぞれ同一のサイズを有している。振動腕１３５は、それぞれが基部１３０と保持部１４０との間にＹ軸方向に平行に設けられ、一端は、基部１３０の前端１３１Ａと接続されて固定端となっており、他端は開放端となっている。また、振動腕１３５は、それぞれ、Ｘ軸方向に所定の間隔で、並列して設けられている。なお、振動腕１３５は、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度、Ｙ軸方向の長さが４５０μｍ程度である。
本実施形態の振動部１２０では、Ｘ軸方向において、外側に２本の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが配置されており、内側に２本の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃが配置されている。Ｘ軸方向における振動腕１３５Ｂと１３５Ｃとの間隔Ｗ１は、Ｘ軸方向における外側の振動腕１３５Ａ（１３５Ｄ）と当該外側の振動腕１３５Ａ（１３５Ｄ）に隣接する内側の振動腕１３５Ｂ（１３５Ｃ）との間の間隔Ｗ２よりも大きく設定される。間隔Ｗ１は例えば２５μ程度、間隔Ｗ２は例えば１０μｍ程度である。間隔Ｗ２は間隔Ｗ１より小さく設定することにより、振動特性が改善される。また、共振装置１を小型化できるように、間隔Ｗ１を間隔Ｗ２よりも小さく設定してもよいし、等間隔にしてもよい。
振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）は、全面を覆うように保護膜２３５が形成されている。さらに、振動腕１３５Ａ～１３５Ｄの開放端側の先端における保護膜２３５の表面には、それぞれ、調整膜２３６Ａ～２３６Ｄ（以下、調整膜２３６Ａ～２３６Ｄをまとめて「調整膜２３６」とも呼ぶ。）が形成されている。保護膜２３５及び調整膜２３６によって、振動部１２０の共振周波数を調整することができる。
調整膜２３６は、振動部１２０における、振動によ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、振動腕１３５の先端に形成される。他方、保護膜２３５は、振動腕１３５におけるその他の領域において、その表面が露出している。
（ｂ）保持部１４０
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成される。保持部１４０は、平面視において、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。なお、保持部１４０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。例えば、保持部１４０は、振動部１２０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１２０の周囲に設けられていればよい。
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成される。保持部１４０は、平面視において、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。なお、保持部１４０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。例えば、保持部１４０は、振動部１２０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１２０の周囲に設けられていればよい。
本実施形態においては、保持部１４０は、保護膜２３５で覆われているとして説明するが、これに限定されず、保護膜２３５は、保持部１４０の表面には形成されていなくてもよい。
（ｃ）保持腕１１０
保持腕１１０は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０と保持部１４０とを接続する。なお、この構成に限定されず、例えば、保持腕１１０は、屈曲部を有する複数（例えば２本）の腕から形成される構成でもよい。
保持腕１１０は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０と保持部１４０とを接続する。なお、この構成に限定されず、例えば、保持腕１１０は、屈曲部を有する複数（例えば２本）の腕から形成される構成でもよい。
（４．積層構造）
図４を用いて共振装置１の積層構造について説明する。図４は、図１のＡＡ´断面図である。図５に示すように、本実施形態に係る共振装置１では、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、振動腕１３５が振動する振動空間が形成される。
図４を用いて共振装置１の積層構造について説明する。図４は、図１のＡＡ´断面図である。図５に示すように、本実施形態に係る共振装置１では、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、振動腕１３５が振動する振動空間が形成される。
下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、Ｓｉ（シリコン）ウエハＳ１により、一体的に形成されている。また、下蓋２０は、側壁２３の上面によって、共振子１０の保持部１４０と接合されている。ＳｉウエハＳ１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１ｋΩ・ｃｍ以上である。
下蓋２０は、その底板２２が、振動腕１３５の振動による変位が最大となる位置に設けられる。本実施形態では、Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚さは例えば１５０μｍ、凹部２１の深さは例えば５０μｍである。
上蓋３０は、所定の厚みのＳｉ（シリコン）ウエハＳ２により形成されている。図５に示すように、上蓋３０はその周縁部（側壁３３）で共振子１０の保持部１４０と接合されている。上蓋３０における共振子１０に対向する表面及び裏面は、酸化ケイ素層Ｓ２´に覆われていることが好ましい。また、凹部３１の内部であって、上蓋３０における共振子１０に対向する表面には、Ｔｉ（チタン）から成るゲッター層（不図示）が形成される構成でもよい。ゲッター層は、チタンのゲッター作用により、上蓋３０と下蓋２０とによって形成される振動空間内のガスを吸収し、当該振動空間を真空状態にするための層である。
上蓋３０は、その底板３２が、振動腕１３５の振動による変位が最大となる位置に設けられる。本実施形態では、Ｚ軸方向に規定される上蓋３０の厚さは例えば１５０μｍ、凹部３１の深さは例えば５０μｍである。
上蓋３０の側壁３３と保持部１４０との間には、上蓋３０と保持部１４０とを接合するために、接合部Ｈが形成されている。接合部Ｈは、例えばＡｌ（アルミニウム）膜やＧｅ（ゲルマニウム）膜などの金属層によって形成されている。なお、接合部Ｈは、Ａｕ（金）膜及びＳｎ（錫）膜によって形成されてもよい。
共振子１０では、保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、保持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子１０では、まず、Ｓｉ（シリコン）基板Ｆ２（基板の一例である。）の上に、金属層Ｅ１が積層されている。そして、金属層Ｅ１の上には、金属層Ｅ１を覆うように、圧電薄膜Ｆ３が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ２が積層されている。金属層Ｅ２の上には、金属層Ｅ２を覆うように、保護膜２３５が積層されている。振動部１２０上においては、さらに、保護膜２３５上に、調整膜２３６が積層されている。
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ６μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されており、例えば、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含む。
金属層Ｅ２、Ｅ１は、例えば厚さ０．１～０．２μｍ程度のＭｏ（モリブデン）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いて形成される。金属層Ｅ２、Ｅ１は、エッチング等により、所望の形状に形成される。金属層Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、下部電極（第１電極層の一例である。）として機能する。また、金属層Ｅ１は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた交流電源に下部電極を接続するための配線として機能する。
他方で、金属層Ｅ２は、振動部１２０上においては、上部電極として機能する。また、金属層Ｅ２は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた回路に上部電極を接続するための配線として機能する。
なお、交流電源から下部配線または上部配線への接続にあたっては、上蓋３０の外面に電極を形成して、当該電極が回路と下部配線または上部配線とを接続する構成や、上蓋３０内にビアを形成し、当該ビアの内部に導電性材料を充填して配線を設け、当該配線が交流電源と下部配線または上部配線とを接続する構成が用いられてもよい。
圧電薄膜Ｆ３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、例えば、ＡｌＮ（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Ｆ３は、ＳｃＡｌＮ（窒化スカンジウムアルミニウム）により形成することができる。ＳｃＡｌＮは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部をスカンジウムに置換したものである。また、圧電薄膜Ｆ３は、例えば、１μｍの厚さを有するが、０．２μｍから２μｍ程度を用いることも可能である。
圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ２、Ｅ１によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。この圧電薄膜Ｆ３の伸縮によって、振動腕１３５は、下蓋２０及び上蓋３０の内面に向かってその自由端を変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。
本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。
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。例えば、保護膜２３５は、ＡｌＮやＳｉＮ等の窒化膜やＴａ2Ｏ5（５酸化タンタル）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。また、調整膜２３６は、少なくとも上蓋３０の底板３２の硬度以下の材料から形成されている。調整膜２３６のビッカース硬度は、２ＧＰａ以下であることが好ましい。他方で、底板３２のビッカース硬度は、１０ＧＰａ以上であることが好ましい。なお、上蓋３０がゲッター層を備える場合には、調整膜２３６は、ゲッター層以下の硬度であり、例えば０．９ＧＰａ以下である。
例えば、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、例えば、保護膜２３５及び調整膜２３６に同時にイオンビーム（例えば、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。
以上のような共振装置１では、逆位相の振動時、すなわち、図４に示す振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとの間でＹ軸に平行に延びる中心軸ｒ１回りに振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとが上下逆方向に振動する。また、振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとの間でＹ軸に平行に延びる中心軸ｒ２回りに振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとが上下逆方向に振動する。これによって、中心軸ｒ１とｒ２とで互いに逆方向の捩れモーメントが生じ、基部１３０で屈曲振動が発生する。
（５．プロセスフロー）
図５を用いて本実施形態に係る共振子１０の周波数調整方法について説明する。
本実施形態に係る共振子１０の周波数調整方法では、振動腕１３５を過励振させて、上蓋３０または下蓋２０に衝突させることにより、振動腕１３５の一部（例えば圧電薄膜Ｆ３、調整膜２３６、又はＳｉ基板Ｆ２等）が削られ、振動腕１３５の重量が変化する。これによって、共振子１０の共振周波数を上昇させることで、共振周波数を所望の値に調整する。
図５を用いて本実施形態に係る共振子１０の周波数調整方法について説明する。
本実施形態に係る共振子１０の周波数調整方法では、振動腕１３５を過励振させて、上蓋３０または下蓋２０に衝突させることにより、振動腕１３５の一部（例えば圧電薄膜Ｆ３、調整膜２３６、又はＳｉ基板Ｆ２等）が削られ、振動腕１３５の重量が変化する。これによって、共振子１０の共振周波数を上昇させることで、共振周波数を所望の値に調整する。
具体的には、周波数調整方法においては、まず共振子１０に所定値の駆動電圧を印加した状態で共振周波数を測定し、共振周波数が所望の値に満たない場合には、共振子１０に所定値の駆動電圧よりも大きい電圧を印加させ、振動腕１３５を過励振させる。周波数調整工程において、共振子１０に与える電力は、例えば０．２μＷ以上である。なお、過励振とは、共振子１０の通常の振幅の１０倍以上の振幅で振動させることをいい、具体的には過励振時の振幅は５０μm以上である。また、共振周波数の所望の値は、例えば３２．７６７～３２．７６９ｋＨｚ程度である。
振動腕１３５を過励振させることで、振動腕１３５における調整膜２３６が上蓋３０の底板３２（またはゲッター層）、及び下蓋２０の底板２２の少なくとも一方に衝突させる。上蓋３０の底板３２（またはゲッター層）は調整膜２３６以上の硬度を有する材料で形成されているため、調整膜２３６が底板３２（またはゲッター層）に衝突することで調整膜２３６が削られ、振動腕１３５の重量が減少する。同様に、振動腕１３５の下蓋２０側の面（裏面）に形成されるＳｉ基板Ｆ２及び酸化ケイ素層Ｆ２１の少なくともいずれか一方は、底板２２と同程度以下の硬度を有している。従って、振動腕１３５の裏面においても、Ｓｉ基板Ｆ２又は酸化ケイ素層Ｆ２１が削り取られることによって、振動腕１３５の質量が減少する。これによって、共振子１０の共振周波数が上昇する。
共振子１０を過励振させて上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方に衝突させた後に、再度、所定の値の駆動電圧を共振子１０に印加して、共振周波数の測定を行う。所定の値の駆動電圧を共振子１０に印加して行う共振周波数の測定と、当該駆動電圧よりも大きい電圧を共振子１０に印加して共振子１０を過励振させることとを、共振周波数が所望の値に到達するまで繰り返し行うことで、共振周波数の値が適切な値に調整される。
なお、周波数調整方法としては、その他にも、所定のパルス幅のイオンビームを共振子１０に照射して振動腕１３５の一部（例えば圧電薄膜Ｆ３、調整膜２３６、又はＳｉ基板Ｆ２等）を削ることで、共振子１０の重量を変化させてもよい。
（６．共振子の機能）
図６に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、保持部１４０の対向部分は、共振子１０の外側に位置する。具体的には、共振子１０は、保持部１４０の対向部分のうち、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３が直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。
図６に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、保持部１４０の対向部分は、共振子１０の外側に位置する。具体的には、共振子１０は、保持部１４０の対向部分のうち、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３が直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。
この場合、本実施形態に係る共振子１０では、周波数調整時、すなわち、図７に示す例では、所定のパルス幅のイオンビームの照射時には、振動腕１３５の破片がイオンビームの進行方向に飛散する。そして、飛散した破片が下蓋２０の凹部２１の底面で跳ね返る。この場合、破片が飛散する範囲は直線Ｌ１よりも共振子１０の内側の領域に制限される。同図に示す例では、破片が飛散する範囲は、振動腕１３５の先端部側の下蓋２０の凹部２１の底部から開口縁までの範囲Ｒ１に制限される。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３に付着しにくく、圧電薄膜Ｆ３において絶縁不良が発生することが抑えられる。
本実施形態に係る共振子１０では、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、保持部１４０における対向部分が、共振子１０の外側に位置する。これによって、共振子１０の周波数調整時に、振動腕１３５から飛散した破片が保持部１４０における対向部分に付着しにくく、この対向部分において絶縁不良が発生することが抑えられる。
［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。
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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図８に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ３とを結ぶ直線Ｌ２よりも、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は共振子１０の外側に位置する。具体的には、上蓋３０における共振子１０に対向する表面に形成された酸化ケイ素層Ｓ２´のうち、上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ２よりも共振子１０の外側に位置する。
この場合、本実施形態に係る共振子１０では、周波数調整時、すなわち、図９に示す例では、振動腕１３５の過励振時には、振動腕１３５の調整膜２３６が下蓋２０の底板２２に衝突し、振動腕１３５の破片が下蓋２０の凹部２１の底面から飛散する。この場合、破片が飛散する範囲は直線Ｌ２よりも共振子１０の内側の領域に制限される。同図に示す例では、破片が飛散する範囲は、振動腕１３５の先端部側の下蓋２０の凹部２１の底部から開口縁までの範囲Ｒ１、および、上蓋３０の凹部３１の側面および底面のうち、凹部３１の側面と直線Ｌ２とが交差する点よりも上方の領域Ｒ２に制限される。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、上蓋３０における共振子１０に対向する表面に形成された酸化ケイ素層Ｓ２´のうち、上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４に付着しにくく、酸化ケイ素層Ｓ２´において絶縁不良が発生することが抑えられる。
本実施形態に係る共振子１０では、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ３とを結ぶ直線Ｌ２よりも、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４が、共振子１０の外側に位置する。これによって、共振子１０の周波数調整時に、振動腕１３５から飛散した破片が振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４に付着しにくく、この部分において絶縁不良が発生することが抑えられる。
［第３実施形態］
図１０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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１０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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１０に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３が直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ１よりも共振子１０の内側に位置する。具体的には、上蓋３０における共振子１０に対向する表面に形成された酸化ケイ素層Ｓ２´のうち、上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ１よりも共振子１０の内側に位置する。
この場合、本実施形態に係る共振子１０では、周波数調整時、すなわち、図１１に示す例では、振動腕１３５の過励振時には、振動腕１３５の調整膜２３６が下蓋２０の底板２２に衝突し、振動腕１３５の破片が下蓋２０の凹部２１の底面から飛散する。この場合、破片が飛散する範囲は直線Ｌ１よりも共振子１０の内側の領域に制限される。同図に示す例では、破片が飛散する範囲は、振動腕１３５の先端部側の下蓋２０の凹部２１の底部から開口縁までの範囲Ｒ１、および、上蓋３０の凹部３１の側面および底面のうち、凹部３１の側面と直線Ｌ１とが交差する点よりも上方の領域Ｒ２に制限される。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３に付着しにくく、圧電薄膜Ｆ３において絶縁不良が発生することが抑えられる。
本実施形態に係る共振子１０では、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３は、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置し、かつ、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ１よりも共振子１０の内側に位置する。これによって、共振子１０の周波数調整時に、振動腕１３５から飛散した破片が圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３に付着しにくく、この部分において絶縁不良が発生することが抑えられる。
［第４実施形態］
図１２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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１２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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１２に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３が直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ１よりも共振子１０の内側に位置する。具体的には、上蓋３０における共振子１０に対向する表面に形成された酸化ケイ素層Ｓ２´のうち、共振子１０の内側の端部は、直線Ｌ１よりも共振子１０の内側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２よりも、共振子１０の外側に位置する。
この場合、本実施形態に係る共振子１０では、周波数調整時、すなわち、図１３に示す例では、振動腕１３５の過励振時には、振動腕１３５の調整膜２３６が下蓋２０の底板２２に衝突し、振動腕１３５の破片が下蓋２０の凹部２１の底面から飛散する。この場合、破片が飛散する範囲は直線Ｌ１よりも共振子１０の内側の領域に制限される。同図に示す例では、破片が飛散する範囲は、振動腕１３５の先端部側の下蓋２０の凹部２１の底部から開口縁までの範囲Ｒ１、および、上蓋３０の凹部３１の側面および底面のうち、凹部３１の側面と直線Ｌ１とが交差する点よりも上方の領域Ｒ２に制限される。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３に付着しにくく、圧電薄膜Ｆ３において絶縁不良が発生することが抑えられる。
また、本実施形態では、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３、および、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４のいずれもが、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２よりも、共振子１０の外側に位置する。そのため、振動腕１３５の過励振時に振動腕１３５から飛散した破片が、上蓋３０の外周部と下蓋２０の外周部との間の隙間に溜まりにくい。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３、および、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４に付着しにくく、これらの部分において絶縁不良が発生することがより一層抑えられる。
本実施形態に係る共振子１０では、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３、および、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４のいずれもが、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２よりも、共振子１０の外側に位置する。これによって、共振子１０の周波数調整時に、振動腕１３５から飛散した破片が上蓋３０の外周部と下蓋２０の外周部との間の隙間に溜まりにくく、この隙間内に位置する部分において絶縁不良が発生することがより一層抑えられる。
［第５実施形態］
図１４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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１４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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１４に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３が直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。具体的には、上蓋３０における共振子１０に対向する表面に形成された酸化ケイ素層Ｓ２´のうち、共振子１０の内側の端部は、直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２よりも、共振子１０の外側に位置する。
この場合、本実施形態に係る共振子１０では、周波数調整時、すなわち、図１５に示す例では、振動腕１３５の過励振時には、振動腕１３５の調整膜２３６が下蓋２０の底板２２に衝突し、振動腕１３５の破片が下蓋２０の凹部２１の底面から飛散する。この場合、破片が飛散する範囲は直線Ｌ１よりも共振子１０の内側の領域に制限される。同図に示す例では、破片が飛散する範囲は、振動腕１３５の先端部側の下蓋２０の凹部２１の底部から開口縁までの範囲Ｒ１、および、上蓋３０の凹部３１の側面および底面のうち、凹部３１の側面と直線Ｌ１とが交差する点よりも上方の領域Ｒ２に制限される。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３、および、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４に付着しにくく、圧電薄膜Ｆ３において絶縁不良が発生することが抑えられる。
また、本実施形態では、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３、および、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４のいずれもが、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２よりも、共振子１０の外側に位置する。そのため、振動腕１３５の過励振時に振動腕１３５から飛散した破片が、上蓋３０の外周部と下蓋２０の外周部との間の隙間に溜まりにくい。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３、および、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４に付着しにくく、これらの部分において絶縁不良が発生することがより一層抑えられる。
［第６実施形態］
図１６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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
［第６実施形態］
図１６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、上蓋３０との位置関係、および、下蓋２０との位置関係が第１実施形態とは異なっている。
図１６に示すように、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１よりも、圧電薄膜Ｆ３における共振子１０の内側の端部Ｐ３が直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。具体的には、上蓋３０における共振子１０に対向する表面に形成された酸化ケイ素層Ｓ２´のうち、共振子１０の内側の端部は、直線Ｌ１よりも共振子１０の外側に位置する。また、振動腕１３５の先端部側の上蓋３０の凹部３１の開口縁Ｐ４は、振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２よりも、共振子１０の外側に位置する。
また、本実施形態では、共振子１０は、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２との間の水平距離をＸとし、交点Ｐ１と凹部２１の開口縁Ｐ２との間の高低差をＹとしたとき、０．１≦Ｘ／Ｙ≦２．０であり、好ましくは、０．３≦Ｘ／Ｙ≦０．７である。すなわち、共振子１０は、０．１≦Ｘ／Ｙ、好ましくは、０．３≦Ｘ／Ｙとすることで、振動腕１３５から飛散した破片が下蓋２０の凹部２１の内側面に過度に付着することが抑えられる。また、共振子１０は、Ｘ／Ｙ≦２．０、好ましくは、Ｘ／Ｙ≦０．７とすることで、上述した破片の過度な付着を抑えつつ、共振子１０の小型化が図られる。
本実施形態に係る共振子１０では、振動腕１３５の先端部から下蓋２０の凹部２１に向かって延びる垂線と下蓋２０の凹部２１との交点Ｐ１と振動腕１３５の先端部側の凹部２１の開口縁Ｐ２との間の水平距離をＸとし、交点Ｐ１と凹部２１の開口縁Ｐ２との間の高低差をＹとしたとき、０．１≦Ｘ／Ｙ≦２．０であり、好ましくは、０．３≦Ｘ／Ｙ≦０．７である。そのため、振動腕１３５から飛散した破片が下蓋２０の凹部２１の内側面に過度に付着することを抑えつつ、共振子１０の小型化を図ることができる。
以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記し、その効果について説明する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。
本発明の一態様によれば、第１凹部を有する下蓋と、前記下蓋に搭載された共振子であって、前記第１凹部を含む空間で面外屈曲振動可能である振動腕と、前記振動腕の周囲に設けられ前記振動腕の先端部に対向する対向部分を有する保持部と、を有する共振子とを備え、前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁とを結ぶ直線よりも、前記保持部における前記対向部分が、前記共振子の外側に位置する、共振装置が提供される。
一態様として、第２凹部を有し、前記第２凹部が前記下蓋の前記第１凹部と対向する向きに配置された上蓋をさらに備え、前記共振子は、前記上蓋および前記下蓋の間に配置された共振子であって、前記振動腕は、前記上蓋の前記第２凹部と前記下蓋の前記第１凹部とを含む空間で面外屈曲振動可能である。
一態様として、前記振動腕の先端部側の前記第２凹部の開口縁が、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁よりも前記共振子の内側に位置する。
一態様として、振動腕の先端部側の第２凹部の開口縁が、振動腕の先端部側の第１凹部の開口縁よりも前記共振子の外側に位置する。
一態様として、振動腕の先端部側の第２凹部の開口縁が直線よりも共振子の外側に位置する。
本発明の一態様によれば、第１凹部を有する下蓋と、第２凹部を有し、前記第２凹部が前記下蓋の前記第１凹部と対向する向きに配置された上蓋と、前記上蓋および前記下蓋の間に配置された共振子であって、前記下蓋の前記第１凹部と前記上蓋の前記第２凹部とを含む空間で面外屈曲振動可能である振動腕と、前記振動腕の周囲に設けられ前記振動腕の先端部に対向する対向部分を有する保持部と、を有する共振子とを備え、前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁とを結ぶ直線よりも、前記振動腕の先端部側の前記第２凹部の開口縁が、前記共振子の外側に位置する、共振装置が提供される。
一態様として、振動腕の先端部から下蓋の第１凹部に向かって延びる垂線と下蓋の第１凹部との交点と振動腕の先端部側の第１凹部の開口縁との間の水平距離をＸとし、振動腕の先端部から下蓋の第１凹部に向かって延びる垂線と下蓋の第１凹部との交点と振動腕の先端部側の第１凹部の開口縁との間の高低差をＹとしたとき、０．１≦Ｘ／Ｙ≦２．０である。
一態様として、０．３≦Ｘ／Ｙ≦０．７である。
以上説明したように、本発明の一態様によれば、振動腕の共振周波数を調整する際に、振動腕からの飛散物に起因して絶縁不良が生じることを抑制できる。
なお、以上説明した実施形態は、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。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、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたもの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
３０ 上蓋
２０ 下蓋
１４０ 保持部
１２０ 振動部
１３０ 基部
１３５Ａ～Ｄ 振動腕
Ｆ２ Ｓｉ基板
２３５ 保護膜
２３６ 調整膜
１０ 共振子
３０ 上蓋
２０ 下蓋
１４０ 保持部
１２０ 振動部
１３０ 基部
１３５Ａ～Ｄ 振動腕
Ｆ２ Ｓｉ基板
２３５ 保護膜
２３６ 調整膜
Claims (8)
- 第１凹部を有する下蓋と、
前記下蓋に搭載された共振子であって、前記第１凹部を含む空間で面外屈曲振動可能である振動腕と、前記振動腕の周囲に設けられ前記振動腕の先端部に対向する対向部分を有する保持部と、を有する共振子と
を備え、
前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁とを結ぶ直線よりも、前記保持部における前記対向部分が、前記共振子の外側に位置する、
共振装置。 - 第２凹部を有し、前記第２凹部が前記下蓋の前記第１凹部と対向する向きに配置された上蓋をさらに備え、
前記共振子は、前記上蓋および前記下蓋の間に配置された共振子であって、
前記振動腕は、前記上蓋の前記第２凹部と前記下蓋の前記第１凹部とを含む空間で面外屈曲振動可能である、
請求項１に記載の共振装置。 - 前記振動腕の先端部側の前記第２凹部の開口縁が、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁よりも前記共振子の内側に位置する、
請求項２に記載の共振装置。 - 前記振動腕の先端部側の前記第２凹部の開口縁が、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁よりも前記共振子の外側に位置する、
請求項２に記載の共振装置。 - 前記振動腕の先端部側の前記第２凹部の開口縁が前記直線よりも前記共振子の外側に位置する、
請求項２から４のいずれか一項に記載の共振装置。 - 第１凹部を有する下蓋と、
第２凹部を有し、前記第２凹部が前記下蓋の前記第１凹部と対向する向きに配置された上蓋と、
前記上蓋および前記下蓋の間に配置された共振子であって、前記下蓋の前記第１凹部と前記上蓋の前記第２凹部とを含む空間で面外屈曲振動可能である振動腕と、前記振動腕の周囲に設けられ前記振動腕の先端部に対向する対向部分を有する保持部と、を有する共振子と
を備え、
前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と、前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁とを結ぶ直線よりも、前記振動腕の先端部側の前記第２凹部の開口縁が、前記共振子の外側に位置する、
共振装置。 - 前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁との間の水平距離をＸとし、前記振動腕の先端部から前記下蓋の前記第１凹部に向かって延びる垂線と前記下蓋の前記第１凹部との交点と前記振動腕の先端部側の前記第１凹部の開口縁との間の高低差をＹとしたとき、
０．１≦Ｘ／Ｙ≦２．０
である、
請求項２から６のいずれか一項に記載の共振装置。 - ０．３≦Ｘ／Ｙ≦０．７
である、
請求項７に記載の共振装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020077316 | 2020-04-24 | ||
| JP2020077316 | 2020-04-24 | ||
| PCT/JP2020/042808 WO2021215037A1 (ja) | 2020-04-24 | 2020-11-17 | 共振装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2021215037A1 JPWO2021215037A1 (ja) | 2021-10-28 |
| JPWO2021215037A5 JPWO2021215037A5 (ja) | 2022-10-28 |
| JP7340169B2 true JP7340169B2 (ja) | 2023-09-07 |
Family
ID=78270458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022516836A Active JP7340169B2 (ja) | 2020-04-24 | 2020-11-17 | 共振装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230008378A1 (ja) |
| JP (1) | JP7340169B2 (ja) |
| CN (1) | CN115398803A (ja) |
| WO (1) | WO2021215037A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024009555A1 (ja) * | 2022-07-05 | 2024-01-11 | 株式会社村田製作所 | 共振装置及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019225047A1 (ja) | 2018-05-24 | 2019-11-28 | 株式会社村田製作所 | Ｍｅｍｓデバイス及びｍｅｍｓデバイス製造方法 |
| WO2020039627A1 (ja) | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 株式会社村田製作所 | 共振装置 |
-
2020
- 2020-11-17 JP JP2022516836A patent/JP7340169B2/ja active Active
- 2020-11-17 CN CN202080099752.1A patent/CN115398803A/zh active Pending
- 2020-11-17 WO PCT/JP2020/042808 patent/WO2021215037A1/ja active Application Filing
-
2022
- 2022-09-07 US US17/939,098 patent/US20230008378A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019225047A1 (ja) | 2018-05-24 | 2019-11-28 | 株式会社村田製作所 | Ｍｅｍｓデバイス及びｍｅｍｓデバイス製造方法 |
| WO2020039627A1 (ja) | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 株式会社村田製作所 | 共振装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115398803A (zh) | 2022-11-25 |
| WO2021215037A1 (ja) | 2021-10-28 |
| US20230008378A1 (en) | 2023-01-12 |
| JPWO2021215037A1 (ja) | 2021-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6641676B2 (ja) | 共振装置製造方法 | |
| CN108141196B (zh) | 谐振装置及其制造方法 | |
| JP6742601B2 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| JP6768206B2 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| US20200204155A1 (en) | Resonator and resonance device | |
| US10673402B2 (en) | Resonator and resonance device | |
| US20220029598A1 (en) | Resonance device | |
| WO2020039627A1 (ja) | 共振装置 | |
| JP7340169B2 (ja) | 共振装置 | |
| JP7133134B2 (ja) | 共振装置 | |
| JP6844747B2 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| JP6994164B2 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| US20220182036A1 (en) | Resonance device, collective board, and method of manufacturing resonance device | |
| WO2020044634A1 (ja) | 共振装置 | |
| JPWO2019211926A1 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| JP7047922B2 (ja) | Ｍｅｍｓデバイスの製造方法及びｍｅｍｓデバイス | |
| JP6856127B2 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| US20230119602A1 (en) | Resonance device, collective substrate, and resonance device manufacturing method | |
| JP7449496B2 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| WO2022024440A1 (ja) | 共振子及び共振装置 | |
| WO2023171025A1 (ja) | 共振装置及び共振装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220831 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220831 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230728 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230810 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7340169 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |