(57)【要約】【課題】応力による破損と、振動部の振動漏れと、を抑制した振動子を提供する。【解決手段】本発明の振動子は、基板と、基板の一方面に設けられている電極部と、第１振動体及び第１振動体と交差する方向に延伸する第２振動体を有し、電極部と離間して設けられている振動部と、第１振動体と、第２振動体と、が重なる領域から延伸する梁部を有する２対の支持部と、基板の一方面に設けられ、支持部が接続されている固定部と、を備えている。【選択図】図１
2014207511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方面に設けられている電極部と、
第１振動体及び前記第１振動体と交差する方向に延伸する第２振動体とを有し、前記電極部と離間して設けられている振動部と、
前記第１振動体と前記第２振動体と、が重なる領域から延伸する梁部を有する支持部と、
前記基板の前記一方面に設けられ、前記支持部が接続されている固定部と、を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の振動子において、
前記支持部には、前記梁部が屈曲されている屈曲部が設けられていることを特徴とする振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記梁部が前記振動部と接続する箇所と前記固定部との中間点に設けられていることを特徴とする振動子。
【請求項４】
請求項２に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記梁部の前記中間点と前記固定部との間に設けられていることを特徴とする振動子。
【請求項５】
請求項２に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記梁部の前記中間点と前記振動部と接続する箇所との間に設けられていることを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動子において、
前記屈曲部は、
前記振動部から前記梁部が延設されている第１の方向と交差する第２の方向に向かって前記梁部から延設されている第１屈曲部と、
前記第１屈曲部と接続し、前記第２の方向と交差する第３の方向に延設されている第２屈曲部と、
前記第２屈曲部と接続し、前記第２の方向に延設され前記梁部と接続される第３屈曲部と、を有することを特徴とする振動子。
【請求項７】
請求項６に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記梁部と前記第１屈曲部とが成す角度、及び前記梁部と前記第３屈曲部とが成す角度が４５°以上９０°以下であること特徴とする振動子。
【請求項８】
請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記振動部から前記梁部が延設されている第１の方向と交差する第２の方向に向かって前記梁部から延設されている第４屈曲部と、
前記第４屈曲部と接続し、前記第２の方向に延設され前記梁部と接続されている第５屈曲部と、を有することを特徴とする振動子。
【請求項９】
請求項８に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記梁部と前記第４屈曲部とが成す角度、及び前記梁部と前記第５屈曲部とが成す角度が９０°未満であることを特徴とする振動子。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項９のいずれか一項に記載の振動子において、
前記屈曲部は、前記第１振動体と前記第２振動体とが交差する交点を中心とする点対称に設けられていること、を特徴とする振動子。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載された振動子が搭載されていることを特徴とする発振器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載された振動子が搭載されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載された振動子が搭載されていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子、発振器、電子機器、及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体微細加工技術を利用して形成されたＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-System）デバイスと呼ばれる機械的に可動することができる構造体を備えた電気機械系構造体（例えば、振動子、フィルター、センサー、モーター等）が知られている。これらＭＥＭＳデバイスの中でも振動子は、水晶や誘電体を使用した振動子・共振子と比較して、発振回路等を組み込んで製造することが容易であり、微細化、高機能化に対し有利であることから、その利用範囲が広まっている。
【０００３】
従来、振動子の代表例としては、基板の厚さ方向に振動する梁型振動子が知られている。梁型振動子は、基板上に設けられた電極部と、その電極部に対して間隙を置いて設けられた振動部等を含み構成されている。梁型振動子は、振動部の支持の方法によって、片持ち梁型（clamped-free-beam）、両持ち梁型（clamped-clamped-beam）、両端自由梁型（free-free-beam）等が知られている。
【０００４】
上述した振動子の一例として両端自由梁型の振動子は、振動部の振動の節の部分が支持部材によって支持されるため、基板への振動漏れが少なく振動の効率が高い。特許文献１には、この支持部材に屈曲部を設けることで振動特性を改善する振動子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の振動子は、振動部と、振動部を基板等に固定する固定部と、を接続する支持部材に、振動部及び基板等の間に生じる応力が集中することで支持部材等が破損しやすいという課題があった。また、振動部の振動が支持部材を通じて固定部に漏洩するという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態、又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例に係る振動子は、基板と、基板の一方面に設けられている電極部と、第１振動体及び第１振動体と交差する方向に延伸する第２振動体を有し、電極部と離間して設けられている振動部と、第１振動体と、第２振動体と、が重なる領域から延伸する梁部を有する２対の支持部と、基板の一方面に設けられ、支持部が接続されている固定部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この様な振動子によれば、振動部は、第２振動体と電極部との間に電位が印加されることで第２振動体が電極部に静電吸引され、第１振動体は電極部が設けられた方向とは反対の方向に反るように撓む。第２振動体と電極部との間の電位の印加と解放とを繰り返すことで振動部が振動することができる。
振動部は、第１の振動体及び第１の振動体と交差する方向に延伸する第２の振動体と、が重なる領域が振動振幅の変曲点となり、当該重なる領域から延伸する梁部を有する支持部によって固定部に支持されているため、振動部の振動が支持部を介して固定部に伝導されることを抑制することができる。
よって、この様な振動子は、振動部の振動が固定部へ伝導されることが抑制されるため、振動部の振動損失を抑制することができる。また、この様な振動子は、基板と振動部との間に生じる応力を支持部で吸収できるため、振動部や支持部等の破損を抑制することができる。
従って、この様な振動子は、振動部の振動損失が抑制され高いＱ値が得られるとともに、振動部や支持部等の破損を抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］
上記適用例に係る振動子は、支持部には、梁部が屈曲されている屈曲部が設けられていることが好ましい。
【００１１】
この様な振動子によれば、振動部から固定部に向かって延伸する梁部に、屈曲部が設けられていることによって、振動部と基板との間に生じた応力を屈曲部が屈曲することで吸収することができる。また、振動部の振動が支持部に伝導された場合に、梁部に設けられた屈曲部がダンパーとして作用するため、振動部の振動が固定部に伝導されることを抑制することができる。
よって、この様な振動子は、振動部の振動が固定部へ伝導されることが屈曲部によって抑制されるため、振動部の振動損失を抑制することができる。また、この様な振動子は、基板と振動部との間に生じる応力を屈曲部で吸収できるため、振動部や支持部等の破損を抑制することができる。
従って、この様な振動子は、振動部の振動損失が抑制され高いＱ値が得られるとともに、振動部や支持部等の破損を抑制することができる。
【００１２】
［適用例３］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、梁部が振動部接続する箇所と固定部との中間点に設けられていることが好ましい。
【００１３】
この様な振動子によれば、振動部から固定部に向かって梁部が延伸する中間点に屈曲部が設けられていることにより、屈曲部が、振動部や固定部に当接することを抑制しその屈曲長を長く設けることができる。
よって、振動部と固定部との間により大きな応力が生じても屈曲部が屈曲することで応力を吸収することができる。また、屈曲部は、その屈曲長が長いため、振動部から漏洩した振動をより減衰させ、固定部への振動の伝導を抑制することができる。
【００１４】
［適用例４］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、梁部の中間点と固定部との間に設けられていることが好ましい。
【００１５】
この様な振動子によれば、振動部から固定部に向かって梁部が延伸する中間点と固定部との間に屈曲部が設けられているため、中間点に屈曲部が設けられた場合と比べて、振動部から伝導した振動が屈曲部に入力されるまでの梁部の長さが長くなる。よって、振動部から伝導する低い周波数の振動を屈曲部で吸収することができる。
【００１６】
［適用例５］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、梁部の中間点と振動部と接続する箇所との間に設けられていることが好ましい。
【００１７】
この様な振動子によれば、振動部から固定部に向かって梁部が延伸する中間点と振動部との間に屈曲部が設けられているため、中間点に屈曲部が設けられた場合と比べて、振動部から伝導した振動が屈曲部に入力されるまでの梁部の長さが短くなる。よって、振動部から伝導する高い周波数の振動を屈曲部で吸収することができる。
【００１８】
［適用例６］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、振動部から梁部が延設されている第１の方向と交差する第２の方向に向かって梁部から延設されている第１屈曲部と、第１屈曲部と接続し、第２の方向と交差する第３の方向に延設されている第２屈曲部と、第２屈曲部と接続し、第２の方向に延設され梁部と接続される第３屈曲部と、を有することが好ましい。
【００１９】
この様な振動子によれば、屈曲部は、それぞれが屈折して接続されている第１屈曲部、第２屈曲部、及び第３屈曲部を有していることから、その屈曲長が長いため、振動部と基板との間に生じる応力を分散して吸収することができる。また、屈曲部は、その屈曲長を長く設けることができるため、振動部から漏洩した振動をより減衰させ、固定部への振動の伝導を抑制することができる。
【００２０】
［適用例７］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、梁部と第１屈曲部とが成す角度、及び梁部と第３屈曲部とが成す角度が４５°以上９０°以下であることが好ましい。
【００２１】
この様な振動子によれば、梁部と第１屈曲部、及び梁部と第３屈曲部が成す角度が４５°以上９０°以下とすることで第１屈曲部及び第３屈曲部が接続されている第２屈曲部の長さを長く設けることができるため、振動部と基板との間に生じる多様な方向の応力をさらに吸収することができる。また、屈曲部は、その屈曲長を長く設けることができるため、振動部から漏洩した振動をより減衰させ、固定部への振動の伝導を抑制することができる。
【００２２】
［適用例８］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、振動部から梁部が延設されている第１の方向と交差する第２の方向に向かって梁部から延設されている第４屈曲部と、第４屈曲部と接続し、第２の方向に延設され梁部と接続されている第５屈曲部と、を有することが好ましい。
【００２３】
この様な振動子によれば、屈曲部は、梁部から第２の方向に向かって延設されている第４屈曲部と、第４屈曲部と接続し、第２の方向に延設され梁部と接続されている第５屈曲部とを含み構成されているため、屈曲部の大きさを抑制しつつ、固定部への振動の伝導を抑制することができる。よって、振動子の小型化に寄与することができる。
【００２４】
［適用例９］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、梁部と第４屈曲部とが成す角度、及び梁部と第５屈曲部とが成す角度が９０°未満であることが好ましい。
【００２５】
この様な振動子によれば、第４屈曲部と第５屈曲部が成す角度が９０°未満とすることで第４屈曲部及び第５屈曲部の長さを長く設けることができるため、振動部と基板との間に生じる応力を分散して吸収することができる。また、屈曲部は、その屈曲長を長く設けることができるため、振動部から漏洩した振動をより減衰させ、固定部への振動の伝導を抑制することができる。
【００２６】
［適用例１０］
上記適用例に係る振動子は、屈曲部は、第１振動体と第２振動体とが交差する交点を中心とする点対称に設けられていることが好ましい。
【００２７】
この様な振動子によれば、振動部から延設された支持部に設けられている屈曲部と、当該支持部が延設されている方向と反対の方向に延設されている支持部に設けられた屈曲部と、が点対称となる様に設けられている。
これにより、対向する支持部に設けられている屈曲部の剛性が略等しくなることから、さらに振動部から固定部への振動の漏洩を抑制することができる。
【００２８】
［適用例１１］
本適用例に係る発振器は、上述したいずれかの振動子が搭載されていることを特徴とする。
【００２９】
この様な発振器によれば、上述の基板と振動体との間に生じる応力による破損や、振動体の振動漏れが抑制された振動子が搭載されていることで、信頼性の高い発振器を得ることができる。
【００３０】
［適用例１２］
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかの振動子が搭載されていることを特徴とする。
【００３１】
この様な電子機器によれば、上述の基板と振動体との間に生じる応力による破損や、振動体の振動漏れが抑制された振動子が電子機器に搭載されていることで、電子機器の信頼性を高めることができる。
【００３２】
［適用例１３］
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかの振動子が搭載されていることを特徴とする。
【００３３】
この様な移動体によれば、上述の基板と振動体との間に生じる応力による破損や、振動体の振動漏れが抑制された振動子が移動体に搭載されていることで、移動体の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係る振動子を模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る振動子の動作を説明する斜視図。
【図４】第１実施形態に係る振動子の製造工程を説明する図。
【図５】第１実施形態に係る振動子の製造工程を説明する図。
【図６】第１実施形態に係る振動子の製造工程を説明する図。
【図７】第２実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図。
【図８】変形例に係る振動子を模式的に示す平面図。
【図９】変形例に係る振動子を模式的に示す平面図。
【図１０】実施例に係る電子機器としてのパーソナルコンピューターを模式的に示す図。
【図１１】実施例に係る電子機器としての携帯電話機を模式的に示す図。
【図１２】実施例に係る電子機器としてのデジタルスチールカメラを模式的に示す図。
【図１３】実施例に係る移動体としての自動車を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について各図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
【００３６】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る振動子について、図１から図６を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係る振動子の概略を模式的に示す平面図である。図２は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の振動子の断面を模式的に示す断面図である。図３は、振動子の動作を説明する斜視図である。図４から図６は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の振動子の断面を模式的に示し、その振動子の製造工程を説明する図である。また、図１から図６では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、基板に絶縁部等が積層される厚み方向を示す軸である。
【００３７】
（振動子１の構造）
第１実施形態に係る振動子１は、電極間に生じる静電引力によって振動するいわゆる梁型振動子である。振動子１は、図１及び図２に示す様に基板１０上に、可動電極としての振動部２０と、振動部２０から延設されている支持部４０と、支持部４０が接続されている固定部５０と、が設けられている。また、基板１０上に、電極部３０が設けられている。なお、振動部２０は、電極部３０に対して間隙３５を有し離間させて設けられている。
振動子１において振動部２０は、電極部３０との間に電位が印加されることで、電極部３０に対し静電引力によって誘引され、振動可能となるものである。
【００３８】
（基板１０）
基板１０は、振動部２０や電極部３０等が設けられる基材である。基板１０は、半導体加工技術によって加工容易なシリコン基板を用いると好適である。なお、基板１０は、シリコン基板に限定されることなく、例えば、ガラス基板を用いることができる。
以降の説明において振動部２０等が設けられる基板１０の一方面を主面１０ａと称して振動子１の構成を説明する。
【００３９】
（絶縁部１２）
絶縁部１２は、基板１０の主面１０ａに積層して設けられている。
絶縁部１２は、基板１０と、電極部３０と、の間を電気的に絶縁するために設けられている。絶縁部１２は、その材料として、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）を含むことが好適である。絶縁部１２の材料は、特に限定されることなく、基板１０と、電極部３０と、の間の絶縁すること、及び後述する振動部２０等を形成する際に基板１０を保護することができれば適宜変更しても良い。
以降の説明において、振動部２０等が設けられる絶縁部１２の一方面を主面１２ａと称して振動子１の構成を説明する。
【００４０】
（振動部２０、電極部３０、支持部４０、固定部５０）
基板１０には、絶縁部１２の主面１２ａを介して振動部２０と、電極部３０と、振動部２０から延設されている支持部４０と、支持部４０が接続されている固定部５０と、が設けられている。
【００４１】
（振動部２０）
振動部２０は、主面１２ａに対して垂直方向であるＺ軸方向から平面視した場合に、電極部３０に対して間隙３５を有し離間させて一部が、その電極部３０と重なる様に設けられている。
振動部２０は、電極部３０との間で静電引力が作用することによって振動することができる。なお、振動動作については後述する。
【００４２】
振動部２０は、図１におけるＸ軸方向に延設されている第１振動体２２と、当該第１振動体２２と交差する方向であって図１におけるＹ軸方向に延設されている第２振動体２４と、を含み構成されている。
振動部２０は、第１振動体２２と、第２振動体２４とが交差する部分が振動の節２０ｃとなる。振動部２０は、振動の節２０ｃから＋Ｘ軸方向に延設されている第１振動体２２ａと、−Ｘ軸方向に延設されている第１振動体２２ｂと、が一対となって振動することができる。また、振動の節２０ｃから＋Ｙ軸方向に延設されている第２振動体２４ａと、−Ｘ軸方向に延設されている第１振動体２２ｂと、が一対となって振動することができる。
【００４３】
振動部２０は、その材料としてポリシリコン（Polycrystalline-silicon）を含んで構成されている。振動部２０は、その材料が特に限定されるものでなく、アモルファスシリコン（Amorphous-silicon）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）や、これらを含む合金等の導電性部材を用いることができる。振動部２０は、導電部材を用いることで別途に電極膜を設けることなく、電極部３０との間で静電引力を発生させることができる。
【００４４】
（電極部３０）
電極部３０は、図１及び図２に示す様に基板１０上に主面１２ａを介して設けられている。また、電極部３０は、基板１０（主面１２ａ）に対して垂直方向であるＺ軸方向からの平面視した場合に、上述した振動部２０と少なくとも一部が重なる様に間隙３５を置いて離間させて設けられている。
電極部３０は、固定部５０が接続され、固定部５０及び支持部４０を介して振動部２０に電位を印加する第１電極部３２と、振動部２０の振動によって、振動部２０との間で静電容量の変化を伴う第２電極部３４と、を含み構成されている。
電極部３０は、パターニングされた電極であり、例えば、その材料としてポリシリコンを含んで構成されている。電極部３０は、その材料が特に限定されることなく、アモルファスシリコン、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）や、これらを含む合金等の導電性部材を用いることができる。
なお、電極部３０は配線（図示省略）によって回路部（図示省略）と接続されている。
【００４５】
（支持部４０）
支持部４０は、振動部２０から固定部５０に向かって延設され、振動部２０を固定部５０に支持するために設けられている。支持部４０は、梁部４２と、屈曲部４５と、を含み構成されている。支持部４０は、振動部２０から２対延設されている。
支持部４０は、第１振動体２２と、第２振動体２４と、が交差する部分から固定部５０に向かって梁部４２が延設され、梁部４２が振動部２０と接続する箇所と固定部５０との中間点Ｃに屈曲部４５が設けられている。即ち、支持部４０は、第１振動体２２と、第２振動体２４とが重なる領域である振動の節２０ｃから固定部５０に向かって延設されている。より詳細には、支持部４０は、第１振動体２２と、第２振動体２４と、が交わる点から放射状、かつ、第１振動体２２又は第２振動体２４が延伸する方向に設定される仮想線に対して線対称に梁部４２が固定部５０に向かって延設されている。
【００４６】
支持部４０の梁部４２に設けられた屈曲部４５は、梁部４２が延設されている第１の方向と交差する第２の方向に向かって梁部４２から延設されている第１屈曲部４５ａと、第１屈曲部４５ａと接続し、第１の方向に延設されている第２屈曲部４５ｂと、第２屈曲部４５ｂと接続し、第２の方向に延設され梁部４２と接続されている第３屈曲部４５ｃと、を含み構成されている。
【００４７】
ここで、屈曲部４５は、図１（ｂ）に示す様に梁部４２と第１屈曲部４５ａとが成す角度（頂角）θ１、及び梁部４２と第３屈曲部４５ｃとが成す角度（頂角）θ２が９０°として設けられている。それぞれの角度θ１，θ２は、９０°に限定されることなく、４５°と９０°とを含み、４５°から９０°の角度であれば適宜変更しても良い。角度θ１，θ２を小さくすることで、第２屈曲部４５ｂの長さを長く設けることができ、基板１０と振動部２０との間に生じるより大きな応力も吸収することができる。また、振動部２０から漏洩した振動を、より長い屈曲部４５で減衰させ、固定部５０への伝導を抑制することができる。
支持部４０は、その材料としてポリシリコン、アモルファスシリコン、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）や、これらを含む合金等の導電性部材を用いることができる。
【００４８】
（固定部５０）
固定部５０は、第１電極部３２を介して基板１０上に設けられている。固定部５０には、振動部２０から延設されている支持部４０が接続されている。固定部５０は、支持部４０を介して振動部２０を基板１０に支持するために設けられている。固定部５０は、振動部２０から延設されている２対の支持部４０に対応して４つ設けられている。固定部５０は、第１電極部３２及び支持部４０と電気的に接続して設けられている。
固定部５０は、その材料として、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）や、これらを含む合金等の導電性部材を用いることができる。
【００４９】
（振動子１の動作）
図３は、図１に示す振動子１の概略斜視図であり、可動電極としての振動部２０の振動動作を示している。
本実施形態の振動子１は、回路部（不図示）で生成された励振信号（電位）が、振動部２０と第２電極部３４とに印加されることで、第２振動体２４と第２電極部３４との間に電荷が発生する。第２振動体２４には、電荷によって第２電極部３４に対する静電引力が作用する。第２振動体２４は、静電引力によって第２電極部３４に誘引される。即ち、第２振動体２４は、図３に示す矢印αの方向に撓む。
また、第１振動体２２は、当該第１振動体２２と交差する第２振動体２４が第２電極部３４に誘引されることによる応力によって、第２振動体２４が撓む方向とは反対方向である矢印α’の方向に撓む（反る）。
なお、振動部２０と第２電極部３４とに印加された電位を解くと、第２振動体２４が復位するとともに、第１振動体２２も復位する。電位の印加と、解放と、を繰り返すことで振動部２０は振動することができる。
ここで、第２振動体２４と、第２電極部３４との間には静電容量（電荷）が発生し、発生する電荷は、第２振動体２４と第２電極部３４との距離（間隔）によって異なる。即ち、第２振動体２４の振動によって第２電極部３４との間に生じる電荷が変化する。振動子１は、この電荷の変位を取り出すことで振動部２０の振動に伴う電気信号を得ることができる。
なお、振動部２０への励振信号の印加は、支持部４０を介して固定部５０から行うことができる。また、振動部２０が振動することによって得られた電気信号を、電極部３０と、振動部２０から延設されている支持部４０を介して固定部５０と、から取り出すことができる。
【００５０】
振動部２０の振動は、第１振動体２２と第２振動体２４とが重なる領域を振動の節２０ｃとして、第１振動体２２及び第２振動体２４の自由端が振動の腹２０ｐとなる撓み動作となる。なお、振動の節２０ｃは、振動（振幅）の変曲点である。
【００５１】
（振動子１の製造方法）
次に、振動子１の製造方法について説明する。
図４から図６は、第１実施形態に係る振動子１の製造方法を工程順に説明する断面図である。なお、図４から図６は、図１において線分Ａ−Ａ’で示す振動子１の断面を模式的に示すものである。
【００５２】
本実施形態の振動子１を製造する工程は、絶縁部１２、振動部２０、及び電極部３０等が形成される主面１０ａを有する基板１０を準備する工程を含む。また、振動子１を製造する工程は、基板１０上に絶縁部１２を形成する工程と、絶縁部１２上に電極部３０及び固定部５０を形成する工程と、を含む。さらに、振動子１を製造する工程は、電極部３０に対して間隙３５を有し離間されている振動部２０を形成する工程と、を含む。
【００５３】
（基板１０の準備工程）
図４（ａ）は、振動子１を形成する基板１０が準備された状態を示している。
基板１０を準備する工程は、後述する各工程で絶縁部１２、振動部２０、電極部３０、等が形成される基板１０を準備する工程である。基板１０は、例えば、シリコン基板を用いることができる。なお、振動子１の製造方法の説明においても絶縁部１２、振動部２０、電極部３０、等が形成される基板１０の一方面を主面１０ａと称して各工程を説明する。
【００５４】
（絶縁部１２の形成工程）
図４（ｂ）は、基板１０の主面１０ａに絶縁部１２が形成された状態を示している。
絶縁部１２を形成する工程は、上述の工程で準備をした基板１０の主面１０ａに絶縁部１２を形成する工程である。
【００５５】
絶縁部１２を形成する工程は、例えば、絶縁部１２としての窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜をＣＶＤ法によって形成することができる。絶縁部１２を形成する工程は、ＣＶＤ法に限定されることなく、窒素ガスと水素ガスとの雰囲気中で、基板１０としてのシリコン基板を加熱することで窒化シリコン膜を形成しても良い。
絶縁部１２は、基板１０の主面１０ａに対応して、その略全面に形成されるものである。
なお、振動子１の製造方法の説明においても絶縁部１２が形成された側の一方面を主面１２ａと称して各工程を説明する。
【００５６】
（電極部３０の形成工程）
図４（ｃ）は、絶縁部１２の主面１２ａ上に電極部３０が形成された状態を示している。
電極部３０を形成する工程は、上述した基板１０上に絶縁部１２を介して電極部３０を形成する工程である。
電極部３０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）等の導電性材料を含む導電層（不図示）をＣＶＤ法によって形成し、導電層をパターニングすることで第１電極部３２と、第２電極部３４と、を形成することができる。
電極部３０を形成する方法は、ＣＶＤ法によって形成された導電層をパターニングする方法に限定されることなく、電極部３０の形成を欲する部分が開口したマスクパターンを主面１２ａに形成し、ＣＶＤ法やＰＶＤ（Physical-Vapour-Deposition）法を用いて電極部３０を形成しても良い。
【００５７】
（犠牲層２１０の形成工程）
図４（ｄ）は、振動部２０と電極部３０との間に間隙３５を設けるための犠牲層２１０が電極部３０を覆う様に設けられた状態を示している。
振動子１は上述の通り、電極部３０に対して、間隙３５を有して振動部２０が設けられている。振動部２０は、後述する工程で当該犠牲層２１０上に形成される。また、後の工程によって犠牲層２１０が除去されることで振動部２０と電極部３０との間に間隙３５を設けることができる。
犠牲層２１０を形成する工程は、上述した間隙３５を設けるための中間層である犠牲層２１０を形成する工程である。犠牲層２１０を形成する工程は、例えば、酸化シリコンを含む犠牲層２１０をＣＶＤ法によって形成することができる。犠牲層２１０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されることなく、ＰＶＤ法等を用いて、酸化シリコンを含む犠牲層２１０を形成しても良い。なお、犠牲層２１０を構成する材料は、後述する工程で振動部２０、電極部３０、固定部５０等を残置しつつ、犠牲層２１０を除去するため、選択的に当該犠牲層２１０を除去（エッチング）可能な材料である酸化シリコン、もしくは酸化シリコンを含む化合物を用いることが好適である。犠牲層２１０は、酸化シリコン、もしくは酸化シリコンを含む化合物に限定されることはなく、選択的に当該犠牲層２１０を除去することができる材料であれば適宜変更して良い。
【００５８】
（振動部２０の形成工程）
図５（ｅ）は、先の工程で形成した犠牲層２１０上に、固定部５０を形成するためのマスクパターン２３０が形成された状態を示している。
振動部２０を形成する工程は、最初に、振動部２０を支持する支持部４０が接続される固定部５０を形成する部分の犠牲層２１０の除去を行う。
振動部２０の形成工程は、後の工程で固定部５０を第１電極部３２と接続させて形成するため、固定部５０が形成される部分の犠牲層２１０を第１電極部３２が露出する様に除去を行う。振動部２０を形成する工程は、フォトリソグラフィー法を用いて犠牲層２１０上に固定部５０が形成される部分が開口したマスクパターン２３０を形成する。次に、マスクパターン２３０が開口し犠牲層２１０が露出している部分のエッチングを行うことで固定部５０が形成される部分の犠牲層２１０を除去することができる。
なお、図５（ｆ）は、固定部５０が形成される部分の犠牲層２１０がエッチングされて、第１電極部３２の一部が露出している状態を示している。
【００５９】
図５（ｇ）は、犠牲層２１０上に振動部２０、支持部４０、及び固定部５０（図６参照）の前駆体としての導電層２５０が形成された状態を示している。
振動部２０を形成する工程は、次に、振動部２０、支持部４０、及び固定部５０の前駆体である導電層２５０を犠牲層２１０上に形成する。振動部２０を形成する工程は、犠牲層２１０上にポリシリコンを含む導電層２５０を、例えば、ＣＶＤ法によって形成することができる。
【００６０】
図５（ｈ）は、振動部２０、支持部４０、及び固定部５０の前駆体としての導電層２５０に、振動部２０、支持部４０及び固定部５０をパターニングするためのマスクパターン２３５が形成された状態を示している。
次に、振動部２０を形成する工程は、振動部２０、支持部４０及び固定部５０として不要な部分の導電層２５０を除去するためのマスクパターン２３５を形成する。振動部２０を形成する工程は、マスクパターン２３５が形成されていない部分、即ち、振動部２０、支持部４０、及び固定部５０として不要な部分の導電層２５０の除去を行う。マスクパターン２３５の形成、及び導電層２５０の除去は、フォトリソグラフィー法によって行うことができる。
なお、図６（ｉ）は、振動部２０、支持部４０、及び固定部５０として不要な部分（導電層２５０）が除去された状態を示している。
【００６１】
（犠牲層２１０の除去工程）
図６（ｊ）は、先の工程で形成した犠牲層２１０が除去された状態を示している。
犠牲層２１０を除去する工程は、振動部２０と、電極部３０と、の間に間隙３５を設けるために中間層として一時的に形成された犠牲層２１０を除去する工程である。
犠牲層２１０を除去する工程は、犠牲層２１０を選択的に除去することが求められる。そこで、犠牲層２１０を除去する工程は、例えば、ウエットエッチング法によって犠牲層２１０のエッチング（除去）を行う。ウエットエッチング法による犠牲層２１０の除去は、フッ酸を含むエッチャント（洗浄液）を用いると好適である。フッ酸を含むエッチャントを用いることで、酸化シリコンを含む犠牲層２１０に対するエッチング速度が、振動部２０、電極部３０、支持部４０、及び固定部５０に対するエッチング速度に比べて早いため、犠牲層２１０を選択的、かつ、効率的に除去することができる。
【００６２】
また、電極部３０の下地膜である絶縁部１２が耐フッ酸性を有する窒化シリコンを含むことで、当該絶縁部１２は、いわゆるエッチングストッパーとして機能することができる。これにより、振動子１は、犠牲層２１０がエッチングされることによる、基板１０と、電極部３０と、の間の絶縁性能の低下を抑制することができる。
振動子１は、犠牲層２１０が除去されることで、振動部２０と、電極部３０と、の間に間隙３５が生じ、振動部２０が振動可能となる。
なお、犠牲層２１０を除去する工程は、ウエットエッチング法に限定されることなく、ドライエッチング法によって行っても良い。
【００６３】
上述した犠牲層２１０を除去することで、振動子１を製造する工程が完了する。
【００６４】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な振動子１によれば、振動部２０から固定部５０に向かって延設されている梁部４２に屈曲部４５が設けられていることによって、基板１０と振動部２０の間に生じた応力を屈曲部４５が屈曲することで吸収することができる。また、振動部２０の振動が支持部４０に伝導された場合に、梁部４２に設けられた屈曲部４５によって振動が減衰され固定部５０に伝導されることを抑制することができる。
よって、この様な振動子１は、振動部２０の振動損失が抑制され高いＱ値が得られるとともに、振動部２０や支持部４０等の破損を抑制することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る振動子２について説明する。
図７は、第２実施形態に係る振動子の概略を模式的に示す平面図である。振動子２は、第１実施形態で説明した振動子１とは、支持部４０に設けられている屈曲部４５の配置が異なる。以下、同一の構成には同じ符号を付して説明し、同一の構成については説明を一部省略して振動子２の構成を説明する。
【００６６】
（振動子２の構成）
第２実施形態に係る振動子２は、振動子１と同様に、振動部２０と電極部３０との間に生じる静電引力によって振動するいわゆる梁型振動子である。振動子２、図７に示す様に基板１０上に、可動電極としての振動部２０と、振動部２０から延設されている支持部４０と、支持部４０が接続されている固定部５０と、が設けられている。また、基板１０上に、電極部３０が設けられている。なお、振動部２０は、電極部３０に対して間隙３５（不図示）を有し離間して設けられている。
振動子２において振動部２０は、電極部３０との間に電位が印加されることで、電極部３０に対し静電引力によって誘引され、振動可能となるものである。
【００６７】
振動子２において支持部４０は、振動部２０から固定部５０に向かって延設され、振動部２０を固定部５０に支持するために設けられている。支持部４０は、梁部４２と、屈曲部４５と、を含み構成されている。支持部４０は、振動部２０から２対延設されている。
支持部４０は、第１振動体２２と、第２振動体２４と、が交差する部分から固定部５０に向かって梁部４２が延設され、梁部４２が振動部２０と接続する箇所と固定部５０との中間点Ｃに屈曲部４５が設けられている。
即ち、支持部４０は、第１振動体２２と、第２振動体２４とが重なる領域である振動の節２０ｃから固定部５０に向かって延設されている。より詳細には、支持部４０は、第１振動体２２と、第２振動体２４と、が交わる中心点Ｓから見て放射状、かつ、中心点Ｓに対して点対称に梁部４２が固定部５０に向かって延設されている。
【００６８】
振動部２０から延設される１の支持部４０に設けられている第１屈曲部４５ａ、第２屈曲部４５ｂ、第３屈曲部４５ｃで構成される屈曲部４５の形状と、当該支持部４０が延設されている方向と反対の方向に延設されている支持部４０に設けられた屈曲部４５の形状と、が点対称となる。これにより、対向する支持部４０に設けられている屈曲部４５の剛性が略等しくなる。
振動子２のその他の構成、及び製造方法は第１実施形態において説明をした振動子１と同様のため、説明を省略する。
【００６９】
上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な振動子２によれば、振動部２０から延設される１の支持部４０に設けられている屈曲部４５の形状と、当該支持部４０が延設されている方向と反対の方向に延設されている支持部４０に設けられた屈曲部４５の形状と、が点対称となる様に設けられている。
これにより、対向する支持部４０に設けられている屈曲部４５の剛性が略等しくなることから、より一層振動部２０から固定部５０への振動の漏洩を抑制することができる。
【００７０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００７１】
［変形例］
図８及び図９は、変形例に係る振動子の支持部を拡大して模式的に示す図であり、図１（ｂ）で示した部分と同等の部分を示すものである。
変形例に係る振動子は、支持部に設けられた屈曲部の形状や配置が異なる。以下に相違点を説明し、同一の構成、及び製造工程については説明を一部省略する。
【００７２】
［変形例１］
図８（ａ）は、変形例１に係る振動子の支持部を拡大して示す模式図である。
変形例１に係る振動子１ａは、振動部２０から固定部５０に向かって延設された支持部４０に設けられている屈曲部４５の配設位置が第１実施形態及び第２実施形態で上述した振動子１及び振動子２とは異なる。
図８（ａ）に示す様に、振動子１ａの支持部４０には、振動部２０から固定部５０に向かって延設されている梁部４２に屈曲部４５が設けられている。屈曲部４５は、振動部２０から固定部５０に向かって延伸する梁部４２の固定部５０と、振動部２０と固定部５０との中間点Ｃと、の間に設けられている。
【００７３】
これにより、中間点Ｃに屈曲部４５が設けられた場合と比べて、振動部２０から伝導した振動が屈曲部４５に入力されるまでの梁部４２の長さが長くなる。よって、振動部２０から伝導する低い周波数の振動を振動子１及び振動子２と比べて高い割合で屈曲部４５において吸収することができる。
【００７４】
［変形例２］
図８（ｂ）は、変形例２に係る振動子の支持部を拡大して示す模式図である。
変形例２に係る振動子１ｂは、振動部２０から固定部５０に向かって延設された支持部４０に設けられている屈曲部４５の配設位置が第１実施形態及び第２実施形態で上述した振動子１及び振動子２とは異なる。
図８（ｂ）に示す様に、振動子１ｂの支持部４０には、振動部２０から固定部５０に向かって延設されている梁部４２に屈曲部４５が設けられている。屈曲部４５は、振動部２０から固定部５０に向かって延伸する梁部４２の振動部２０と、振動部２０と固定部５０との中間点Ｃと、の間に設けられている。
【００７５】
これにより、中間点Ｃに屈曲部４５が設けられた場合と比べて、振動部２０から伝導した振動が屈曲部４５に入力されるまでの梁部４２の長さが短くなる。よって、振動部２０から伝導する高い周波数の振動を振動子１及び振動子２と比べて高い割合で屈曲部４５において吸収することができる。
【００７６】
［変形例３］
図９（ｃ）は、変形例３に係る振動子の支持部を拡大して示す模式図である。
変形例３に係る振動子１ｃは、振動部２０から固定部５０に向かって延設された支持部４０に設けられている屈曲部４５の構成が第１実施形態及び第２実施形態で上述した振動子１及び振動子２とは異なる。
図９（ｃ）に示す様に、振動子１ｃの支持部４０には、振動部２０から固定部５０に向かって延設されている梁部４２に屈曲部４５が設けられている。屈曲部４５は、振動部２０から固定部５０に向かって延伸する梁部４２の振動部２０と固定部５０との中間点Ｃに設けられている。振動子１ｃに係る屈曲部４５には、梁部４２が延設されている第１の方向と交差する第２の方向に向かって梁部４２から延設されている第４屈曲部４５ｄと、第４屈曲部４５ｄと接続し、第２の方向に延設され梁部４２と接続されている第５屈曲部４５ｅと、が設けられている。また、第４屈曲部４５ｄと第５屈曲部４５ｅが成す角度（頂角）θ３を９０°未満とすることで屈曲部４５の長さを長く設けることができる。
【００７７】
これにより、第４屈曲部４５ｄと第５屈曲部４５ｅとが成す角度が９０°未満とすることで屈曲部４５の長さを長く設けることができるため、基板１０と振動部２０との間に生じる応力を分散して吸収することができる。また、屈曲部４５は、その屈曲長を長く設けることができるため、振動部２０から漏洩した振動をより減衰させ、固定部５０への振動の伝導を抑制することができる。
【００７８】
なお、上述した振動子１、振動子１ａから１ｃ、又は振動子２（以下、総括して振動子１として説明する。）は、振動部２０と電極部３０との間に励振信号を与る回路部（不図示）、及びこれらを収容するパッケージ（不図示）等を備える発振器（不図示）として実施することができる。回路部は、励振信号を与えるとともに、振動部２０の振動にともなう電気信号を増幅することができる。パッケージは、振動子１及び回路部等を気密に保って収容するものである。この様な発振器によれば、基板１０と振動部２０との間に生じる応力による破損や、振動部２０の振動漏れが抑制された振動子１が搭載され、信頼性の高い発振器を得ることができる。
【００７９】
［実施例］
本発明の一実施形態に係る振動子１、振動子１ａから１ｃ、又は振動子２（以下、総括して振動子１として説明する。）のいずれかを適用した実施例について、図１０から図１３を参照しながら説明する。
【００８０】
［電子機器］
本発明の一実施形態に係る振動子１を適用した電子機器について、図１０から図１２を参照しながら説明する。
【００８１】
図１０は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのラップトップ型（又はモバイル型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、ラップトップ型パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。この様なラップトップ型パーソナルコンピューター１１００には、そのラップトップ型パーソナルコンピューター１１００に加えられる加速度等を検知して表示ユニット１１０６に加速度等を表示するための加速度センサー等として機能する振動子１が内蔵されている。この様な振動子１を内蔵することで、振動子１が設けられている周辺温度の変化による応力が振動子１に生じても、その破損が抑制されているため、信頼性の高いラップトップ型パーソナルコンピューター１１００を得ることができる。
【００８２】
図１１は、本発明の一実施形態に係る振動子を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。この様な携帯電話機１２００には、携帯電話機１２００に加えられる加速度等を検知して、当該携帯電話機１２００の操作を補助するための加速度センサー等として機能する振動子１が内蔵されている。この様な振動子１を内蔵することで、携帯電話機１２００を落下させた際の衝撃等によって振動子１の破損が抑制されるため、信頼性の高い携帯電話機１２００を得ることができる。
【００８３】
図１２は、本発明の一実施形態に係る振動子を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３０８は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１３０８に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下からデジタルスチールカメラ１３００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能する振動子１が内蔵されている。この様な振動子１を内蔵することで、デジタルスチールカメラ１３００を落下させた際の衝撃等によって振動子１の破損が抑制されるため、信頼性の高いデジタルスチールカメラ１３００を得ることができる。
【００８４】
なお、本発明の一実施形態に係る振動子１は、図１０のラップトップ型パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１１の携帯電話機、図１２のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【００８５】
［移動体］
図１３は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は、加速度センサーとして機能する振動子１が各種制御ユニットに搭載されている。例えば、同図に示す様に、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知する振動子１を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic  Control  Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。加速度を検知して車体１５０７の姿勢に応じた適切な出力にエンジンを制御することで、燃料等の消費を抑制した効率的な移動体としての自動車１５００を得ることができる。
また、振動子１は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire  Pressure  Monitoring  System）、に広く適用できる。
この様な振動子１が搭載されることで、振動子１が設けられている周辺温度の変化や走行に伴う振動による応力が振動子１に生じても、その破損が抑制されているため、信頼性の高い移動体１５００を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…振動子、１ａ，１ｂ，１ｃ…振動子、２…振動子、１０…基板、１０ａ…主面、１２…絶縁部、１２ａ…主面、２０…振動部、２０ｃ…振動の節、２０ｐ…振動の腹、２２…第１振動体、２４…第２振動体、３２…第１電極部、３４…第２電極部、３５…間隙、４０…支持部、４２…梁部、４５…屈曲部、５０…固定部、２１０…犠牲層、２３０…マスクパターン、２３５…マスクパターン、２５０…導電層、Ｃ…中心点、θ１〜θ３…角度、１１００…ラップトップ型パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１５００…自動車。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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