(57)【要約】      （修正有）【課題】確実かつ安定して振動体（リング状の部分）を支持する。【解決手段】リング部２０と、リング部２０の内側に配置され、基材に固定するためのパッド３０と、リング部２０を支持するようにリング部２０の内側に延びる複数のリング側支持梁４０と、リング部２０とパッド３０との間に配置され、リング側支持梁４０の少なくとも２つと接続される環状ダンパ部５０と、環状ダンパ部５０とパッド３０との間を接続するパッド側支持梁６０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング部と、
前記リング部の内側に配置され、基材に固定するためのパッドと、
前記リング部を支持するように前記リング部の内側に延びる複数のリング側支持梁と、
前記リング部と前記パッドとの間に配置され、前記リング側支持梁の少なくとも２つと接続されるダンパ部と、
前記ダンパ部と前記パッドとの間を接続するパッド側支持梁と、を備える共振子。
【請求項２】
前記ダンパ部は、前記パッドの周囲を囲むように形成された環状ダンパ部である請求項１記載の共振子。
【請求項３】
前記環状ダンパ部は、前記リング側支持梁が接続される外側環状部と、前記外側環状部の内側に配置され、前記パッド側支持梁が接続される内側環状部と、前記外側環状部と前記内側環状部とを接続する接続部とを備える請求項２記載の共振子。
【請求項４】
前記リング部及び前記環状ダンパ部は、前記パッドを中心とした同心円状に配置される請求項２または請求項３記載の共振子。
【請求項５】
前記リング側支持梁の数と、前記パッド側支持梁の数とが異なる請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の共振子。
【請求項６】
前記リング側支持梁の数は、前記パッド側支持梁の数より少ない請求項５記載の共振子。
【請求項７】
前記リング側支持梁及びパッド側支持梁の少なくとも一方に第２ダンパ部が形成される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の共振子。
【請求項８】
前記リング側支持梁の断面積と、前記パッド側支持梁の断面積とが異なる請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の共振子。
【請求項９】
前記リング側支持梁の断面積は、前記パッド側支持梁の断面積より小さい請求項８記載の共振子。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の共振子を含む発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子及び発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて超小型かつ超高性能の電子部品を製造する研究開発が行われている。ＭＥＭＳ技術を用いて製造された電子部品の一つとして、例えばシリコンなどの半導体の基板上に形成されるＭＥＭＳ共振子（またはＭＥＭＳ共振器。以下、単に共振子という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された共振子は、例えば基板の表面に対向配置されるリング状の振動体と、この振動体の中央に配置され振動体を支持するパッドとを有している。振動体の内側には中心部へ向けて延びる複数のリング側支持梁と、リング側支持梁ごとに接続された複数のダンパ部と、それぞれのダンパ部とパッドとを接続するパッド側支持梁と、が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９２０６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の共振子は、リング状の振動体を微細な支持梁で確実かつ安定して支持する必要がある。しかしながら、特許文献１に示すものは、リング側支持梁とパッド側支持梁との間に個別にダンパ部が設けられるため、パッドと振動部との間を安定して支持することが難しいといった問題を有している。さらに、特許文献１では、パッド側支持梁ごとにダンパ部が設けられるため、ダンパ部の形状が少しでも変わると、それぞれの緩衝機能に差が生じてしまい、振動体を安定して支持することが困難となっている。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、確実かつ安定して振動体（リング状の部分）を支持することが可能な共振子及び発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、リング部と、当該リング部の内側に配置され、基材に固定するためのパッドと、リング部を支持するようにリング部の内側に延びる複数のリング側支持梁と、リング部とパッドとの間に配置され、リング側支持梁の少なくとも２つと接続されるダンパ部と、ダンパ部とパッドとの間を接続するパッド側支持梁と、を備える。
【０００７】
また、ダンパ部は、パッドの周囲を囲むように形成された環状ダンパ部であってもよい。また、環状ダンパ部は、リング側支持梁が接続される外側環状部と、外側環状部の内側に配置され、パッド側支持梁が接続される内側環状部と、外側環状部と内側環状部とを接続する接続部とを備えてもよい。また、リング部及び環状ダンパ部は、パッドを中心とした同心円状に配置されてもよい。また、リング側支持梁の数と、パッド側支持梁の数とが異なってもよい。また、リング側支持梁の数は、パッド側支持梁の数より少なくてもよい。また、リング側支持梁及びパッド側支持梁の少なくとも一方に第２ダンパ部が形成されてもよい。また、リング側支持梁の断面積と、パッド側支持梁の断面積とが異なってもよい。また、リング側支持梁の断面積は、パッド側支持梁の断面積より小さくてもよい。また、本発明では、上記共振子を含む発振器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動体としてのリング部を支持する少なくとも２つのリング側支持梁が１つのダンパ部に接続され、ダンパ部を共用する状態となるため、リング部を確実かつ安定して支持することができる。さらに、ダンパ部を共用するため、ダンパ部の緩衝機能が各リング側支持梁に共通となり、リング部を安定して支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る共振子の構成を示し、（ａ）は概略構成を示す平面図、（ｂ）は振動の様子を示す平面図である。
【図２】第２実施形態に係る共振子の構成を示す平面図である。
【図３】第３実施形態に係る共振子の構成を示す平面図である。
【図４】第４実施形態に係る共振子の構成を示す平面図である。
【図５】第５実施形態に係る共振子の構成を示す平面図である。
【図６】第６実施形態に係る共振子の構成を示す平面図である。
【図７】第７実施形態に係る共振子の構成を示す平面図である。
【図８】発振器の実施形態を示す平面図である。
【図９】実施例１に係る共振子の設計条件を示す平面図である。
【図１０】実施例１に係る共振子の特性を示し、（ａ）は振動モードを示す斜視図、（ｂ）は振動特性を示すグラフである。
【図１１】実施例２に係る共振子の設計条件を示す平面図である。
【図１２】実施例２に係る共振子の特性を示し、（ａ）は振動モードを示す斜視図、（ｂ）は振動特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の各図において、共振子の構成を説明するにあたり、表記の簡単のため、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。ＸＹＺ座標系においては、共振子が形成される基材の表面に平行な平面をＸＹ平面とする。このＸＹ平面において所定の方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。ＸＹ平面に垂直な方向（基材の厚さ方向）はＺ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。また、Ｚ軸まわりの方向をθＺ軸方向と表記する場合がある。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。
【００１１】
＜第１実施形態＞  
図１（ａ）は、第１実施形態に係る共振子１０を示している。共振子１０は、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドからなる基材に対して、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。共振子１０は、弾性変形可能に形成されたリング部２０と、リング部２０を支持するパッド３０と、リング部２０の内周に形成された複数のリング側支持梁４０と、リング側支持梁４０に接続されかつリング部２０の振動を吸収する環状ダンパ部（ダンパ部）５０と、パッド３０と環状ダンパ部５０とを接続する複数のパッド側支持梁６０と、を備えている。
【００１２】
リング部２０は、所定の周波数の振動に対して共振する振動体である。リング部２０を加振する手段としては、例えばリング部２０の外周２０ａまたは内周２０ｂに近接するように配置された電極に所定の電圧を印加することにより行う。この場合、当該電極に交流の電気信号を印加することで、電極とリング部２０との間に生じる静電気力を所定の周期で変化させる。この静電気力の変化がリング部２０に作用することにより、リング部２０に振動が発生する。
【００１３】
リング部２０は、Ｚ軸に平行な中心軸ＡＸを中心とした円環形の形状を有している。リング部２０は、基材に振動が直接伝達されるのを回避して自由な振動を確保するため、基材に接触しないように、基材の表面から離間して配置されている。リング部２０の幅（径方向の寸法）及び厚さ（Ｚ方向の寸法）は、それぞれリング部２０の一周に亘って均一になっている。リング部２０の＋Ｚ側端面及び−Ｚ側端面は、それぞれ平坦な平面として形成されており、基材の表面に対して平行に配置されている。なお、リング部２０の−Ｚ側端面は、基材の表面との間に一定の間隔を空けた状態となっている。
【００１４】
なお、リング部２０としては、図１（ａ）に示すような円環状のものに限定されず、例えば四角形状、六角形状、八角形状など多角形状のものや、楕円形状、長円形状のものなど、任意の形状が用いられる。また、リング部２０の断面も、矩形状の他に、円形、楕円形、多角形など任意である。
【００１５】
パッド３０は、図１（ａ）に示すように、円柱形の形状を有しており、リング部２０を基材に固定する。パッド３０は、Ｚ方向から見たときにリング部２０の内側に配置されており、基材の一部に接続された状態となっている。本実施形態では、パッド３０は、中心軸がリング部２０の中心軸ＡＸに一致するように配置されている。パッド３０の＋Ｚ側の端面は、ＸＹ平面に平行であり、リング部２０の＋Ｚ側の端面と同一平面となっている。なお、パッド３０の形状として図１（ａ）に示すような円柱状のものに限定されず、角柱状のものなど任意の形状が用いられる。また、その配置としては中心軸ＡＸに一致させて配置されることに限定されず、中心軸ＡＸに対して偏心した位置に配置されてもよい。
【００１６】
リング側支持梁４０は、図１（ａ）に示すように、それぞれがリング部２０の内周２０ｂから中心軸ＡＸへ向けて（リング部２０の径方向に向けて）延びるように棒状に形成されており、これら複数のリング側支持梁４０によってリング部２０を内周側から支持する。リング側支持梁４０は、リング部２０の周方向（θＺ軸方向）に所定の間隔を空けて複数設けられており、それぞれの外側の端部がリング部２０の内周２０ｂに接続されている。リング側支持梁４０は、リング部２０の内周２０ｂからリング部２０の中心軸ＡＸへ向けて延びるように配置されている。
【００１７】
図１（ａ）に示す共振子１０では、リング側支持梁４０は、リング部２０の周方向（θＺ軸方向）に９０°間隔で配置されており、計４つ設けられている。各リング側支持梁４０の幅（θＺ軸方向についての寸法）、長さ（リング部２０の径方向についての寸法）及び厚さ（Ｚ方向の寸法）は、それぞれ等しくなっている。また、リング側支持梁４０の厚さ（Ｚ方向の寸法）は、リング部２０の厚さと等しくなっている。リング側支持梁４０の断面も、矩形状の他に、円形、楕円形、多角形など任意である。なお、リング側支持梁４０は、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。
【００１８】
環状ダンパ部５０は、リング部２０の振動がリング側支持梁４０から伝搬されて吸収することにより、パッド３０（基材側）へ振動が伝達されないように緩衝機能を有している。環状ダンパ部５０は、リング部２０とパッド３０との間に配置されており、パッド３０を囲みかつリング部２０の内周２０ｂに沿うように円環状に形成されている。環状ダンパ部５０は、中心軸がリング部２０の中心軸ＡＸに一致するように配置されている。従って、リング部２０及び環状ダンパ部５０は、Ｚ方向から見たときにパッド３０（中心軸ＡＸ）を中心とした同心円状に配置されている。この配置により、共振子１０全体としてバランスが良く、パッド３０で支持されたときの安定性が高い。
【００１９】
環状ダンパ部５０は、図１（ａ）に示すように、外周側に配置された外側環状部５０ａと、内周側に配置された内側環状部５０ｂと、外側環状部５０ａと内側環状部５０ｂとを接続する複数の接続部５０ｃとを有している。図１に示す共振子１０では、環状ダンパ部５０は、θＺ軸方向に分割されておらず、一体的に形成されており、全体として変形可能となっている。すなわち、環状ダンパ部５０は、外側環状部５０ａと、内側環状部５０ｂと、接続部５０ｃといった簡単な構成で緩衝機能を付与している。外側環状部５０ａ及び内側環状部５０ｂは、それぞれ円環状に形成されており、中心軸がリング部２０の中心軸ＡＸに一致するように配置されている。この外側環状部５０ａには、上記の４つのリング側支持梁４０がそれぞれ接続されている。このように、共振子１０では、１つの環状ダンパ部５０に対して複数、すなわち４つのリング側支持梁４０が接続されている。
【００２０】
接続部５０ｃは、直線方向（リング部２０の径方向）に延びるように棒状に形成されている。接続部５０ｃは、θＺ軸方向の９０°おきに配置されており、計４つ設けられている。ただし、各接続部５０ｃは、θＺ軸方向に隣り合う２つのリング側支持梁４０の中間位置、つまり、リング側支持梁４０に対してθＺ軸方向に４５°ずれた位置に配置されている。したがって、外側環状部５０ａは、一周にわたって、θＺ軸方向に４５°おきに、リング側支持梁４０（外周側）と接続部５０ｃ（内周側）とが交互に接続された状態となっている。なお、接続部５０ｃは等間隔に配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。
【００２１】
また、外側環状部５０ａ、内側環状部５０ｂ、及び接続部５０ｃの各断面形状は、互いにほぼ同一であるが、これに限定されない。例えば、接続部５０ｃの断面を大きくしたものであってもよい。また、接続部５０ｃの長さ（外側環状部５０ａと内側環状部５０ｂとの間隔）は任意に設定される。環状ダンパ部５０は、環状に形成されるため剛性が高く、さらに、全てのリング側支持梁４０が一つの環状ダンパ部５０に接続されるため、緩衝機能を平均化することができる。
【００２２】
パッド側支持梁６０は、図１（ａ）に示すように、直線方向（リング部２０の径方向）に延びるように棒状に形成されており、パッド３０と環状ダンパ部５０とを接続する。パッド側支持梁６０は、θＺ軸方向に所定の間隔を空けて複数設けられており、環状ダンパ部５０の内側環状部５０ｂから中心軸ＡＸへ向けて延びるように配置されている。内側環状部５０ｂには、４つのパッド側支持梁６０が接続されている。具体的には、パッド側支持梁６０がθＺ軸方向に９０°おきに１つずつ設けられている。このように、図１（ａ）に示す共振子１０では、リング側支持梁４０の数（４つ）とパッド側支持梁６０の数（４つ）とが一致している。
【００２３】
また、４つのパッド側支持梁６０は、リング側支持梁４０のそれぞれに対して同一の方向となるように９０°間隔で配置されている。従って、内側環状部５０ｂには、一周にわたって、θＺ軸方向に４５°おきに、パッド側支持梁６０（内周側）と接続部５０ｃ（外周側）とが交互に接続された状態となっている。ただし、リング側支持梁４０とパッド側支持梁６０とが同一方向に配置されることに限定されず、互いにずれた状態で配置されてもよい。なお、４つのパッド側支持梁６０の幅（θＺ軸方向についての寸法）、長さ（リング部２０の径方向についての寸法）及び厚さ（Ｚ方向の寸法）は、それぞれ等しくなっている。
【００２４】
パッド側支持梁６０の厚さ（Ｚ方向の寸法）は、リング部２０の厚さと等しくなっている。したがって、リング部２０、リング側支持梁４０、環状ダンパ部５０及びパッド側支持梁６０は、厚さ方向（Ｚ方向）の寸法が等しくなるように形成されている。また、パッド側支持梁６０の幅（θＺ軸方向についての寸法）は、リング側支持梁４０の幅（同寸法）とほぼ同一となっている。従って、リング側支持梁４０の断面と、パッド側支持梁６０の断面とはほぼ同一となっている。なお、リング側支持梁４０の長さとパッド側支持梁６０の長さの比は任意に設定される。
【００２５】
図１（ｂ）は、共振子１０が振動した形態の一例を示している。なお、振動モードとしては輪郭振動（コンターモード）である。リング部２０で発生する振動の周波数が共振子１０の共振周波数に一致する場合には、共振によりリング部２０が大きく振動し、図１（ｂ）に示すようにリング部２０が変形する。この場合、リング部２０のうちリング側支持梁４０に接続されていない部分２０Ｆは振動の腹に相当し、その変位は大きい。一方、リング側支持梁４０に接続されている部分２０Ｒは、振動の節に相当し、部分２０Ｆに対して小さく変位する。
【００２６】
また、環状ダンパ部５０は、リング部２０と同様に共振により振動する。一方、リング部２０の振動の一部または全部はリング側支持梁４０を介して環状ダンパ部５０に伝達され、この環状ダンパ部５０によって吸収される。このため、リング部２０の振動はパッド３０にはほとんど伝達されず、パッド３０では影響が軽減された状態となる。なお、環状ダンパ部５０のうちリング側支持梁４０に接続されていない部分５０Ｆは大きく変位しており、一方リング側支持梁４０に接続されている部分５０Ｒは、部分５０Ｆと比較して変位が小さくなっている。なお、リング側支持梁４０やパッド側支持梁６０は、それぞれ伸縮しているが、リング部２０の変位と比較してその変形量は微小である。
【００２７】
このように第１実施形態によれば、振動体としてのリング部２０を支持する４つのリング側支持梁４０が１つの環状ダンパ部５０に接続されるため、リング部２０と、リング側支持梁４０と、環状ダンパ部５０との間の支持構造が強固なものとなり、共振子１０が振動した場合であっても確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子１０が得られる。また、一つの環状ダンパ部５０が４つのリング側支持梁４０に共用されているので、各リング側支持梁４０はダンパ５０の緩衝機能を平均して受けることができ、リング部２０を安定して支持することができる。
【００２８】
共振子１０の製造方法を簡単に説明する。先ず、基材（例えばシリコン）の表面に犠牲層となる膜（例えば酸化膜）が形成され、この犠牲層に対して、パッド３０に相当する部分の犠牲層を除去するように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング等によりパターニングされる。従って、パッド３０の相当する部分は犠牲層を挟まずに基材と一体化されている。次いで、リング部２０、パッド３０、リング側支持梁４０、環状ダンパ部５０、及びパッド側支持梁６０がフォトリソグラフィー技術及びエッチング等によりパターニングされる。次いで、犠牲層が除去されることにより、リング部２０、リング側支持梁４０、環状ダンパ部５０、及びパッド側支持梁６０は、パッド３０により支持されて基材の表面から離間した状態となり、共振子１０が完成する。なお、このような共振子１０の製造方法は一例であって、他の各種方法により製造することができる。
【００２９】
＜第２実施形態＞  
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。  
図２は、第２実施形態に係る共振子２１０の構成を示している。この共振子２１０は、ダンパ部２５０がθＺ軸方向において２つに分割されている点で、第１実施形態の共振子１０とは異なっている。
【００３０】
図２に示すように、ダンパ部２５０のそれぞれは、外周側に配置された半円形状の外側半環部２５０ａと、内周側に配置された半円形状の内側半環部２５０ｂと、外側半環部２５０ａのθＺ軸方向における中央部と内側半環部２５０ｂのθＺ軸方向における中央部とを接続する接続部２５０ｃと、外側半環部２５０ａのθＺ軸方向における両端部と内側半環部２５０ｂのθＺ軸方向における両端部とをそれぞれ接続する端部接続部２５０ｄと、を有している。
【００３１】
２つのダンパ部２５０のうち一方について、図２に示すように、外側半環部２５０ａには、４つのリング側支持梁４０のうち隣り合う２つが接続されている。また、他方のダンパ部２５０について、外側半環部２５０ａには上記２つのリング側支持梁４０とは異なる２つの隣り合ったリング側支持梁４０が接続されている。これら２つのダンパ部２５０との間は、間隔２５１が設けられており、互いに離間した状態となっている。なお、外側半環部２５０ａ、内側半環部２５０ｂ、接続部２５０ｃ、及び端部接続部２５０ｄの各断面形状は、ほぼ同一であることに限定されず、例えば、接続部２５０ｃや端部接続部２５０ｄの断面を大きくしてもよい。また、接続部２５０ｃ及び端部接続部２５０ｄの長さ（外側半環部２５０ａと内側半環部２５０ｂとの間隔）は任意に設定される。
【００３２】
また、図２では、２つのダンパ部２５０として、同一（互いに対称）の形状となっているがこれに限定されず、２つのダンパ部２５０がそれぞれ異なる形状であってもよい。また、図２に示すものに代えて、６つのリング側支持梁４０が等間隔に形成される場合は、例えば、２つのダンパ部２５０がそれぞれ３つのリング側支持梁４０と接続される構成や、３つのダンパ部を形成し、ダンパ部のそれぞれに２つのリング側支持梁４０が接続される構成などがある。なお、３つのダンパ部が形成される場合、各ダンパ部を同一形状とするか否かは任意である。
【００３３】
このように第２実施形態によれば、複数のダンパ部２５０が設けられるとともに、各ダンパ部２５０にそれぞれ２つ（複数）のリング側支持梁４０が接続されるため、第１実施形態と同様に、リング部２０等の支持構造が強固なものとなり、確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子２１０が得られる。また、一つのダンパ部２５０が複数のリング側支持梁４０で共用する点も第１実施形態と同様であり、リング部２０を安定して支持することができる。なお、共振子２１０の製造方法は、第１実施形態の共振子１０とほぼ同様である。
【００３４】
＜第３実施形態＞  
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。  
図３は、第３実施形態に係る共振子３１０の構成を示している。この共振子３１０は、リング側支持梁３４０の数、環状ダンパ部（ダンパ部）３５０のうち外側環状部３５０ａと内側環状部３５０ｂとを接続する接続部３５０ｃの数、及び、パッド側支持梁３６０の数がそれぞれ３つである点で、第１実施形態の共振子１０とは異なっている。
【００３５】
図３に示すように、リング側支持梁３４０は、リング部２０の周方向（θＺ軸方向）に１２０°間隔で配置されており、計３つ設けられている。リング側支持梁３４０の幅、長さ及び厚さは、第１実施形態のリング側支持梁４０と同様である。また、環状ダンパ部３５０の接続部３５０ｃについても、θＺ軸方向に１２０°おきに配置されており、計３つ設けられている。
【００３６】
各接続部３５０ｃは、θＺ軸方向に隣り合う２つのリング側支持梁３４０の中間位置、つまり、リング側支持梁３４０に対してθＺ軸方向に６０°ずれた位置に配置されている。したがって、外側環状部３５０ａには、θＺ軸方向に６０°おきに、リング側支持梁３４０（外周側）と接続部３５０ｃ（内周側）とが交互に接続されている。なお、リング側支持梁３４０や接続部３５０ｃは、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。なお、外側環状部３５０ａ、内側環状部３５０ｂ、及び接続部３５０ｃの各断面形状は、同一であることに限定されない。また、接続部３５０ｃの長さ（外側環状部３５０ａと内側環状部３５０ｂとの間隔）は任意に設定される。
【００３７】
内側環状部３５０ｂには、３つのパッド側支持梁３６０が接続されている。具体的には、３つのパッド側支持梁３６０がθＺ軸方向に１２０°間隔で設けられている。３つのパッド側支持梁３６０は、リング側支持梁３４０のそれぞれと同一方向となる位置に配置されている。したがって、内側環状部３５０ｂには、θＺ軸方向に６０°おきに、パッド側支持梁３６０（内周側）と接続部３５０ｃ（外周側）とが交互に接続されていることになる。なお、第３実施形態では、リング側支持梁３４０の数とパッド側支持梁３６０の数とが共に３つと一致している。
【００３８】
なお、リング側支持梁３４０とパッド側支持梁３６０とが同一方向に配置されることに限定されず、互いにずれた状態で配置されてもよい。また、パッド側支持梁３６０は、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。また、パッド側支持梁３６０の幅、長さ及び厚さは、第１実施形態のパッド側支持梁６０と同様である。パッド側支持梁３６０の厚さがリング部２０の厚さと等しい点は第１実施形態と同様である。また、パッド側支持梁３６０の幅がリング側支持梁４０の幅とほぼ同一の点も第１実施形態と同様である。また、リング側支持梁３４０の長さとパッド側支持梁３６０の長さの比は任意である。
【００３９】
このように第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子３１０が得られる。また、一つの環状ダンパ部３５０が複数のリング側支持梁３４０で共用する点も第１実施形態と同様であり、リング部２０を安定して支持することができる。また、この共振子３１０は、第１実施形態の共振子１０と比較してリング側支持梁の数が少ないので、リング部２０の振動を規制する部分が少なくなり、振動特性を向上させることができる。なお、共振子３１０の製造方法は、第１実施形態の共振子１０とほぼ同様である。
【００４０】
＜第４実施形態＞  
次に、第４実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。  
図４は、第４実施形態に係る共振子４１０の構成を示している。この共振子４１０は、リング側支持梁４４０の数が３つであり、環状ダンパ部（ダンパ部）４５０のうち外側環状部４５０ａと内側環状部４５０ｂとを接続する接続部４５０ｃの数、及びパッド側支持梁４６０の数が６つである点で、第１実施形態の共振子１０とは異なっている。
【００４１】
図４に示すように、リング側支持梁４４０は、リング部２０の周方向（θＺ軸方向）に１２０°おきに配置されており、計３つ設けられている。これに対して、接続部４５０ｃは、θＺ軸方向に６０°おきに配置されており、計６つ設けられている。３つのリング側支持梁４４０は、６つの接続部４５０ｃに対して同一方向とならないように配置されている。また、６つのパッド側支持梁４６０は、θＺ軸方向に６０°おきに設けられている。各パッド側支持梁４６０は、６つの接続部４５０ｃのうちθＺ軸方向に隣り合う２つの接続部４５０ｃの中間位置にそれぞれ１つずつ配置されている。なお、６つのパッド側支持梁４６０ｃのうち１２０°間隔の３つは、３つのリング側支持梁４４０とそれぞれ同一方向となるように配置されている。この共振子４１０では、リング側支持梁４４０の数（３つ）とパッド側支持梁４６０の数（６つ）とが異なっている。
【００４２】
なお、リング側支持梁４４０の幅、長さ及び厚さは、第１実施形態のリング側支持梁４０と同様である。また、リング側支持梁４４０や接続部４５０ｃは、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。なお、外側環状部４５０ａ、内側環状部４５０ｂ、及び接続部４５０ｃの各断面形状は、同一であることに限定されない。また、接続部４５０ｃの長さ（外側環状部４５０ａと内側環状部４５０ｂとの間隔）は任意に設定される。
【００４３】
また、パッド側支持梁４６０は、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。また、パッド側支持梁４６０の幅、長さ及び厚さは、第１実施形態のパッド側支持梁６０と同様である。パッド側支持梁４６０の厚さがリング部２０の厚さと等しい点は第１実施形態と同様である。また、パッド側支持梁４６０の幅がリング側支持梁４４０の幅とほぼ同一の点も第１実施形態と同様である。また、リング側支持梁４４０の長さとパッド側支持梁４６０の長さの比は任意である。
【００４４】
このように第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子４１０が得られる。また、一つの環状ダンパ部４５０が複数のリング側支持梁４４０で共用する点も第１実施形態と同様であり、リング部２０を安定して支持することができる。また、この共振子４１０は、第１実施形態の共振子１０と比較してパッド側支持梁４６０の数が多いので、環状ダンパ部４５０とパッド３０との間の支持が強固となるとともに、リング部２０は第１実施形態の共振子１０より少ない数のリング側支持梁４４０で支持されるため、リング部２０の振動に与える影響を小さくすることができる。なお、共振子４１０の製造方法は、第１実施形態の共振子１０とほぼ同様である。
【００４５】
＜第５実施形態＞  
次に、第５実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
図５は、第５実施形態に係る共振子５１０の構成を示している。この共振子５１０は、環状ダンパ部５０の内側を支持するパッド側支持梁５６０の数及び配置（方向）が第１実施形態の共振子１０とは異なっている。
【００４６】
図５に示すように、環状ダンパ部５０の内側環状部５０ｂには、８つのパッド側支持梁５６０が接続されている。パッド側支持梁５６０は、θＺ軸方向に４５°おきに１つずつ設けられている。８つのパッド側支持梁５６０は、リング側支持梁４０に対して同一方向とならないようにずらした方向に配置されている。また、内側環状部５０ｂのうち隣り合う接続部５０ｃによって挟まれた４つの部分には、それぞれ複数（２つ）のパッド側支持梁５６０が接続されている。この共振子５１０では、リング側支持梁４０の数（４つ）と接続部５０ｃの数（４つ）とが同数であるのに対して、パッド側支持梁５６０の数（８つ）が異なっている。
【００４７】
なお、パッド側支持梁５６０は、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。また、パッド側支持梁５６０の幅、長さ及び厚さは、第１実施形態のパッド側支持梁６０と同様である。パッド側支持梁５６０の厚さがリング部２０の厚さと等しい点は第１実施形態と同様である。また、パッド側支持梁５６０の幅がリング側支持梁４０の幅とほぼ同一の点も第１実施形態と同様である。また、リング側支持梁４０の長さとパッド側支持梁５６０の長さの比は任意である。
【００４８】
このように第５実施形態によれば、第１実施形態と同様に、確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子５１０が得られる。また、一つの環状ダンパ部５０が複数のリング側支持梁４０で共用する点も第１実施形態と同様であり、リング部２０を安定して支持することができる。また、共振子５１０は、第１実施形態の共振子１０と比較してパッド側支持梁５６０の数が多いので、第４実施形態と同様に、環状ダンパ部５０とパッド３０との間の支持が強固となるとともに、リング部２０は第１実施形態の共振子１０と同数のリング側支持梁４０で支持されるため、リング部２０の振動に与える影響が小さい。さらに、リング側支持梁４０の方向に対してパッド側支持梁５６０の方向がずれているため、環状ダンパ部５０の変位領域が広くなり、振動の吸収性を向上させることができる。なお、共振子５１０の製造方法は、第１実施形態の共振子１０とほぼ同様である。
【００４９】
＜第６実施形態＞  
次に、第６実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。  
図６は、第６実施形態に係る共振子６１０の構成を示している。この共振子６１０は、リング側支持梁６４０の一部に第２ダンパ部６４１が設けられている点で、第１実施形態の共振子１０とは異なっている。
【００５０】
図６に示すように、各リング側支持梁６４０には、ほぼ中央部分に第２ダンパ部６４１が設けられている。第２ダンパ部６４１は、矩形かつ環状に形成され、リング部２０からリング側支持梁６４０に伝達される振動の一部または全部を吸収する。したがって、リング部２０の振動は、第２ダンパ部６４１及び環状ダンパ部５０によって二重に吸収されることになる。なお、図６に示すものは、第２ダンパ部６４１がリング側支持梁６４０に形成されているが、リング側支持梁６４０及びパッド側支持梁６０のいずれか一方または双方に形成されてもよい。また、第２ダンパ部６４１として、矩形かつ環状のものに代えて円環状や楕円、長円のものでもよい。また、第２ダンパ部６４１を形成する位置は任意であり、例えばリング部２０に接触した状態で形成されてもよい。
【００５１】
このように第６実施形態によれば、第１実施形態と同様に、確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子６１０が得られる。また、リング側支持梁６４０の一部に第２ダンパ部６４１が設けられているので、環状ダンパ部５０とともにリング部２０の振動を確実に吸収することができ、より一層信頼性を向上させることができる。なお、共振子６１０の製造方法は、第１実施形態の共振子１０とほぼ同様である。
【００５２】
＜第７実施形態＞  
次に、第７実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。  
図７は、第７実施形態に係る共振子７１０の構成を示している。この共振子７１０は、環状ダンパ部５０の内側を支持するパッド側支持梁７６０の幅（θＺ軸方向の寸法）が第１実施形態の共振子１０とは異なっている。
【００５３】
図７に示すように、環状ダンパ部５０の内側環状部５０ｂには、４つのパッド側支持梁７６０が接続されている。パッド側支持梁７６０は、幅（θＺ軸方向の寸法）がリング側支持梁４０に比べて大きくなっている。すなわち、リング側支持梁４０の断面積は、パッド側支持梁７６０の断面積よりも小さくなっている。なお、パッド側支持梁７６０は、幅が異なることを除いて第１実施形態の共振子１０におけるパッド側支持梁６０と同様である。また、パッド側支持梁７６０の断面積を大きくするに際して幅を広げることに限定されず、厚さ（Ｚ方向の厚さ）を大きくして断面積を大きくしてもよい。なお、パッド側支持梁７６０は、等間隔で配置されることに限定されず、異なる間隔で配置されてもよい。また、パッド側支持梁７６０の数も任意である。さらに、リング側支持梁４０の長さとパッド側支持梁７６０の長さの比も任意である。
【００５４】
このように、第７実施形態によれば、第１実施形態と同様に、確実かつ安定してリング部２０を支持することができる。これにより、信頼性の高い共振子７１０が得られる。また、この共振子７１０は、第１実施形態の共振子１０と比較してパッド側支持梁７６０の断面積が大きいので、環状ダンパ部５０とパッド３０との間の支持が強固となるとともに、リング部２０は第１実施形態の共振子１０と同数のリング側支持梁４０で支持されるため、リング部２０の振動に与える影響を小さくすることができる。なお、共振子７１０の製造方法は、第１実施形態の共振子１０とほぼ同様である。
【００５５】
以上、共振子について第１〜第７実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、第１〜第７実施形態で説明した内容を適宜組み合わせることも可能である。例えば、第４実施形態の共振子４１０に対して、第６実施形態の第２ダンパ部６４１を適用したものや、第７実施形態の断面積を大きなパッド側支持梁７６０を適用したものであってもよい。また、第１〜第７実施形態の共振子は、輪郭振動（コンターモード）で用いることに限定されず、例えば、ワイングラスモード（第１実施形態の共振子１０では、例えばＸ方向とＹ方向とで交互に伸縮を繰り返す振動モード）で用いられてもよい。
【００５６】
＜発振器＞  
次に、発振器の実施形態について説明する。図８は、実施形態に係る発振器８００の構成を示している。  
図８に示すように、発振器８００は、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドからなる基材１００に、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された共振子１０１を備えている。共振子１０１としては、上記第１実施形態の共振子１０〜第７実施形態の共振子７１０が用いられる。図８では、第１実施形態の共振子１０が用いられた構成を例に挙げて説明する。
【００５７】
基材１００には、共振子１０１のリング部２０の外周側に配置された複数の外周側電極１０２と、共振子１０１のリング部２０の内周側に配置された複数の内周側電極１０３と、外周側電極１０２及び内周側電極１０３のうち一方に対して交流電圧を印加する駆動回路１０４と、外周側電極１０２及び内周側電極１０３のうち一方とリング部２０との間の静電容量を検出する検出回路１０５とが設けられている。なお、外周側電極１０２及び内周側電極１０３は、共振子１０１と同様にＭＥＭＳ技術を用いて形成される。また、駆動回路１０４、検出回路１０５、及びこれらと外周側電極１０２や内周側電極１０３とを電気的に接続する配線（不図示）は、基材１００に形成されている。
【００５８】
外周側電極１０２は、リング部２０の外周２０ａを囲むように、θＺ軸方向に９０°間隔で４か所に配置されている。外周側電極１０２のそれぞれは、リング部２０の外周２０ａに対向するように、外周２０ａとの間に所定の間隔を空けて配置されている。内周側電極１０３は、外周側電極１０２と対応するように、リング部２０の内周２０ｂに対向してθＺ軸方向に９０°間隔で４か所に配置されている。内周側電極１０３のぞれぞれは、リング部２０の内周２０ｂとの間に所定の間隔を空けて配置されている。なお、図８では外周側電極１０２が９０°間隔で４か所に分離して形成されているが、これに限定されず、例えば、各外周側電極１０２を円環状につなげて１本としてもよい。
【００５９】
内周側電極１０３は、θＺ軸方向にリング側支持梁４０を挟むように配置されている。従って、上記した第３実施形態の共振子３１０のようにリング側支持梁が３つの場合は、外周側電極１０２及び内周側電極１０３はリング側支持梁を挟むようにそれぞれ３つ形成される。また、この発振器８００には、駆動回路１０４や検出回路１０５の動作を制御するためのＩＣ（不図示）等が基材１００に設けられている。
【００６０】
次に、上記のように構成された発振器８００の動作を説明する。  
まず、駆動回路１０４を作動させることにより、矢印Ａで示すように、外周側電極１０２に対して交流電圧を印加する。これにより、外周側電極１０２とリング部２０との間で電位の変化に伴い静電容量が所定の周期で変化する。この静電容量の変化により、外周側電極１０２とリング部２０との間に作用する静電気力が所定の周期で変化する。その結果、静電気力によりリング部２０の各部において所定の周期で径方向の振動が発生する。リング部２０の振動が共振子１０１の共振周波数に一致する場合に共振が生じ、リング部２０の各部は径方向に大きく変位する。なお、このような振動モードは輪郭振動（コンターモード）である。
【００６１】
このリング部２０の径方向の変位により、リング部２０と内周側電極１０３との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を矢印Ｂで示すように検出回路１０５により検出することで、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
【００６２】
なお、上記した説明では、駆動回路１０４からの電圧信号を外周側電極１０２に印加して、内周側電極１０３からの信号を検出回路１０５で検出しているが、これに代えて、矢印（Ａ）及び矢印（Ｂ）に示すように、駆動回路１０４からの電圧信号を内周側電極１０３に印加して、外周側電極１０２からの信号を検出回路１０５で検出してもよい。
【００６３】
このように本実施形態の発振器８００では、共振子１０１のリング部２０を支持する少なくとも２つのリング側支持梁４０が１つの環状ダンパ部５０に接続されるため、共振子１０１が安定して基材１００に支持されている。従って、信頼性が高い発振器８００が得られる。また、共振子１０１とともに外周側電極１０２、内周側電極１０３、駆動回路１０４、検出回路１０５、及びその他配線や素子が基材１００に作りこまれるので、製造が容易であり、さらにきわめて小さな発振器を提供することができる。
【実施例１】
【００６４】
次に、実施例１について説明する。実施例１では、第１実施形態に記載の共振子１０を備えた発振器を用いて動作を確認した。
図９は、実施例１に係る共振子１０の設計条件（寸法）を示している。図９に示すように、実施例１では、共振子１０の構成において、
Ｒ１：中心軸ＡＸからリング部２０の外周２０ａまでの距離、
Ｒ２：中心軸ＡＸからリング部２０の内周２０ｂまでの距離、
Ｒ３：中心軸ＡＸから環状ダンパ部５０の外側環状部５０ａの外周までの距離、
Ｒ４：中心軸ＡＸから環状ダンパ部５０の外側環状部５０ａの内周までの距離、
Ｒ５：中心軸ＡＸから環状ダンパ部５０の内側環状部５０ｂの外周までの距離、
Ｒ６：中心軸ＡＸから環状ダンパ部５０の内側環状部５０ｂの内周までの距離、
Ｒ７：中心軸ＡＸからパッド３０の外周までの距離、
ｗ  ：リング側支持梁４０の幅（θＺ軸方向の寸法）、
ｔ  ：基材の厚さ（Ｚ方向の寸法）、
とし、
Ｒ１＝２６．５μｍ、
Ｒ２＝２３．２μｍ、
Ｒ３＝１６．１μｍ、
Ｒ４＝１５．１μｍ、
Ｒ５＝１３．１μｍ、
Ｒ６＝１２．１μｍ、
Ｒ７＝  ５．０μｍ、
ｗ  ＝  １．０μｍ、
ｔ  ＝  ２．０μｍ、
とした。
【００６５】
図１０（ａ）は、実施例１に係る共振子１０の振動モードを示している。また、図１０（ｂ）は、実施例１に係る共振子１０の振動の周波数と、検出されたアドミタンスとの関係をグラフにより示している。
図１０（ａ）に示すように、実施例１に係る共振子１０に対して交流の電圧信号を印加した場合、共振子１０には輪郭振動（コンターモード）が発生することを確認した。また、図１０（ｂ）に示すように、その周波数が［５２．４６７ＭＨｚ］である場合に、アドミタンスがピーク値［９．６２×１０−４］となった。このときのＱ値は［３９７４７］であり、等価直列抵抗Ｒ０は［１．０４０ｋΩ］であった。
【実施例２】
【００６６】
次に、実施例２について説明する。実施例２では、第３実施形態に記載の共振子３１０を備えた発振器を用いて動作を確認した。
図１１は、実施例２に係る共振子３１０の設計条件（寸法）を示している。図１１に示すように、実施例２では、共振子３１０の構成において、
Ｒ１：中心軸ＡＸからリング部２０の外周２０ａまでの距離、
Ｒ２：中心軸ＡＸからリング部２０の内周２０ｂまでの距離、
Ｒ３：中心軸ＡＸから環状ダンパ部３５０の外側環状部３５０ａの外周までの距離、
Ｒ４：中心軸ＡＸから環状ダンパ部３５０の外側環状部３５０ａの内周までの距離、
Ｒ５：中心軸ＡＸから環状ダンパ部３５０の内側環状部３５０ｂの外周までの距離、
Ｒ６：中心軸ＡＸから環状ダンパ部３５０の内側環状部３５０ｂの内周までの距離、
Ｒ７：中心軸ＡＸからパッド３０の外周までの距離、
ｗ  ：リング側支持梁４０の幅（θＺ軸方向の寸法）、
ｔ  ：基材の厚さ（Ｚ方向の寸法）、
とし、
Ｒ１＝２６．５μｍ、
Ｒ２＝２３．２μｍ、
Ｒ３＝１６．１μｍ、
Ｒ４＝１５．１μｍ、
Ｒ５＝１３．１μｍ、
Ｒ６＝１２．１μｍ、
Ｒ７＝  ５．０μｍ、
ｗ  ＝  １．０μｍ、
ｔ  ＝  ２．０μｍ、
とした。
【００６７】
図１２（ａ）は、実施例２に係る共振子３１０の振動モードを示している。また、図１２（ｂ）は、実施例２に係る共振子３１０の振動の周波数と、検出されたアドミタンスとの関係をグラフにより示している。  
図１２（ａ）に示すように、実施例２に係る共振子３１０に対して、交流の電気信号を印加した場合、共振子３１０には輪郭振動（コンターモード）が発生することを確認した。また、図１２（ｂ）に示すように、その周波数が［５４．３２２ＭＨｚ］である場合に、アドミタンスがピーク値［１．１２×１０−３］となった。このときのＱ値は［３９０８０］であり、等価直列抵抗Ｒ０は［０．８９３ｋΩ］であった。
【符号の説明】
【００６８】
ＡＸ…中心軸
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０…共振子
２０…リング部
３０…パッド
４０、３４０、４４０、６４０…リング側支持梁
５０、３５０、４５０…環状ダンパ部（ダンパ部）
５０ａ、３５０ａ、４５０ａ…外側環状部
５０ｂ、３５０ｂ、４５０ｂ…内側環状部
５０ｃ、２５０ｃ、３５０ｃ、４５０ｃ…接続部
６０、３６０、４６０、５６０、７６０…パッド側支持梁
１００…基材
１０１…共振子
１０２…外周側電極
１０３…内周側電極
１０４…駆動回路
１０５…検出回路
２５０…ダンパ部
２５０ａ…外側半環部
２５０ｂ…内側半環部
６４１…第２ダンパ部
８００…発振器
【図１】
2014143511.tif 000003
【図２】
2014143511.tif 000004
【図３】
2014143511.tif 000005
【図４】
2014143511.tif 000006
【図５】
2014143511.tif 000007
【図６】
2014143511.tif 000008
【図７】
2014143511.tif 000009
【図８】
2014143511.tif 000010
【図９】
2014143511.tif 000011
【図１０】
2014143511.tif 000012
【図１１】
2014143511.tif 000013
【図１２】
2014143511.tif 000014