(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電膜と、当該圧電膜を間に挟んで対向するように設けられた下部電極及び上部電極とを有し、所定の振動モードで振動する振動部と、
前記振動部における振動の変位が最大となる変位最大領域の周囲に少なくとも設けられ、絶縁膜を有する保持部と、
前記振動部と前記保持部とを接続する保持腕と、
前記保持部における少なくとも前記振動部の前記変位最大領域に対向する領域において、前記保持部の前記絶縁膜に接して形成された導電部と、
を備え、
前記保持部は、前記振動部の周囲を囲む枠状に設けられ、
前記導電部は、前記枠状の前記保持部の内縁に位置する前記絶縁膜上に、前記枠状の前記保持部の内縁に接して設けられ、前記下部電極及び前記上部電極のいずれかと電気的に接続された、又は、接地された、
共振子。
【請求項２】
前記振動部は、
矩形の輪郭を有する、輪郭共振子であり、
前記導電部は、
前記保持部における、少なくとも、前記振動部の四隅に対向する領域に設けられた、
請求項１に記載の共振子。
【請求項３】
前記振動部は、
基部と、一端が当該基部の前端に接続された固定端であり、他端が当該前端から離れる方向に設けられた開放端である複数の振動腕とを備えた屈曲共振子であり、
前記導電部は、
前記保持部における、前記振動腕の前記開放端に対向する領域に設けられた、
請求項１または２に記載の共振子。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の共振子と、
前記共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋及び下蓋と、
前記上部電極及び前記下部電極のいずれかと接続された外部電極と、
を備える共振装置。
【請求項５】
前記上蓋、又は前記下蓋は、
前記共振子と対向する面に他の導電部を有する、
請求項４に記載の共振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子及び共振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
ＭＥＭＳ振動子においては、製造ばらつきによって共振周波数にばらつきが生じることがある。そこで、ＭＥＭＳ振動子の製造中や製造後に、追加エッチング等によって周波数を調整することが行われる。【０００４】
例えば、特許文献１には、複数の振動腕を有する振動子において、振動腕の先端側に設けられた粗調用の質量部と、振動腕の基端側に設けられた微調用の質量部とをそれぞれ減少させることにより、共振周波数を調整する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０６５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の共振子は、矩形の振動部（振動体）が保持腕によって保持部に接続される構成となっており、保持部の表面は絶縁膜によって覆われる構成となっている。このような共振子の場合、例えば薄膜形成時に発生する電界等によって、保持部における絶縁膜が帯電してしまう場合がある。また、このような従来の共振子に特許文献１に記載されたようなイオンビームを用いた周波数調整方法を用いた場合、イオンビームが保持部に照射されることによって、保持部における絶縁膜が帯電してしまう場合がある。この結果、保持部と振動部との間にクーロン力が発生してしまい、共振周波数が変動してしまう。【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、保持部上の絶縁膜に帯電した電荷が共振周波数に与える影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る共振子は、圧電膜と、当該圧電膜を間に挟んで対向するように設けられた下部電極及び上部電極とを有し、所定の振動モードで振動する振動部と、振動部における振動の変位が最大となる変位最大領域の周囲に少なくとも設けられ、絶縁膜を有する保持部と、振動部と保持部とを接続する保持腕と、保持部における少なくとも振動部の変位最大領域に対向する領域において、保持部の絶縁膜に接して形成された導電部と、を備え、導電部は、下部電極又は前記上部電極と電気的に接続された、又は、接地される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、保持部上の絶縁膜に帯電した電荷が共振周波数に与える影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】上側基板を取り外した本発明の第１実施形態に係る共振子の平面図である。
【図４】図２のＡＡ´線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る共振子の振動形態を解析した結果を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る共振子の平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る共振装置の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る共振装置の分解斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る共振子の平面図である。
【図１０】図８のＢＢ´線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る共振装置の分解斜視図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る共振子の平面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る共振子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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。
【００１２】
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。
【００１３】
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て、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。
【００１４】
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。
【００１５】
（１．上蓋３０）
上蓋３０はＸＹ平面に沿って広がる平板形状を有している。
【００１６】
（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。
【００１７】
（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。なお、図３においては、共振子１０の構造における特徴の少なくとも一部を説明するのに必要な構成を抽出して記載しているが、共振子１０が不図示の構成を備えることを妨げるものではない。共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１０ａ、１１０ｂと、導電部２３６と、配線２３７と、端子５１、５２とを備えている。
【００１８】
（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。振動部１２０は、Ｙ軸方向に長辺、Ｘ軸方向に短辺を有している。
【００１９】
詳細については図４、５を用いて説明するが、振動部１２０上には、後述する金属層Ｅ２が形成されることによって、Ｓｉ基板Ｆ２（図４参照）の表面に対向する面を有する１つの上部電極を有し、当該１つの上部電極に対応して１つの振動領域を有する。振動領域は、振動部１２０において、後述する保持腕１１０との接続箇所をつなぐ領域を節とし、Ｘ軸方向に輪郭振動するように構成されている。本実施形態に係る振動部１２０は、その四隅において、振動の変位が最大となる（図５参照）。
【００２０】
なお、振動部１２０は、複数の上部電極を有していてもよく、この場合、振動部１２０は、複数の上部電極の個数に応じて分割された複数の振動領域を有する。
【００２１】
振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように絶縁膜２３５が形成されている。尚、絶縁膜２３５は必ずしも振動部１２０の全面を覆う必要はないが、圧電膜（例えば図４の圧電薄膜Ｆ３）へのダメージを保護する上で、振動部１２０の全面の方が望ましい。
【００２２】
（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、少なくとも振動部１２０における振動の変位が最大となる変位最大領域（本実施形態においては振動部１２０の四隅の領域）の周囲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。
【００２３】
本実施形態においては、保持部１４０は枠体１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄからなる。なお、図２に示すように、枠体１４０ａ〜１４０ｄは、一体形成される角柱形状を有している。枠体１４０ａ、１４０ｂは、図３に示すようにＹ軸方向に平行に、振動部１２０の長辺に対向して延びている。また、枠体１４０ｃ、１４０ｄは、振動部１２０の短辺に対向してＸ軸方向に平行に延び、その両端で枠体１４０ａ、１４０ｂの両端にそれぞれ接続される。
【００２４】
枠体１４０ｃ、１４０ｄは、その中央付近において、保持腕１１０によって接続されている。さらに枠体１４０ｃ、１４０ｄは、保持腕１１０との接続箇所近傍において、それぞれ端子５１、５２を備えている。端子５１は後述する上部電極Ｅ２（図４参照）を外部に接続させるための端子である。また、端子５２は、後述する下部電極Ｅ１（図４参照）を外部に接続させるための端子である。
【００２５】
また、保持部１４０の表面は、絶縁膜２３５で覆われている。
【００２６】
（ｃ）保持腕１１０
保持腕１１０ａ、１１０ｂ（以下、まとめて「保持腕１１０」とも呼ぶ。）は、角柱形状の腕であり、保持部１４０の内側であって、振動部１２０の短辺と枠体１４０ｃ、１４０ｄとの間の空間に設けられる。保持腕１１０ａ、１１０ｂは、振動部１２０の短辺をそれぞれ枠体１４０ｃ、１４０ｄに接続する。
【００２７】
本実施形態においては、保持腕１１０は、絶縁膜２３５で覆われているとして説明するが、これに限定されず、絶縁膜２３５は、保持腕１１０の表面には形成されていなくてもよい。
【００２８】
（ｄ）導電部２３６
導電部２３６は、保持部１４０上において、保持部１４０の内縁に沿って形成されている。具体的には、導電部２３６は、平面視において、その内縁が保持部１４０の内縁と略一致する位置に設けられており、その外縁が、保持部１４０における内縁と外縁との間に位置している。導電部２３６の内縁から外縁に向かう幅は、例えば１０μｍ程度である。また、導電部２３６の外縁は、保持部１４０上における後述する接合層３５（図３には不図示。図４参照）が形成される領域には位置しないことが好ましい。例えば、導電部２３６の外縁と、保持部１４０の外縁との間には、後述する接合層３５の幅より大きい間隔が設けられている構成が望ましいが、導電部２３６の外縁と保持部１４０の外縁とが一致してもよい。
【００２９】
なお、導電部２３６は、少なくとも、振動部１２０において振動による変位が最大となる変位最大領域（本実施形態では振動部１２０の四隅）に対向する領域において、保持部１４０の絶縁膜２３５に接するように形成されていればよい。この場合の導電部２３６の構成については、第２乃至第４実施形態において説明する。
【００３０】
（ｅ）端子５１、５２
端子５１、５２は外部電極と共振子とを接続する入出力端子である。端子５１は、保持部１４０の枠体１４０ｃ上に形成された金属が充填された孔であり、金属層Ｅ２（図４参照）と外部電極とを接続させる。さらに端子５１には導電部２３６が接続されている。即ち端子５１において、金属層Ｅ２（図４参照）と導電部２３６とが電気的に接続されている。
他方で、端子５２は保持部１４０の枠体１４０ｄ上に形成された金属が充填された孔であり、金属層Ｅ１（図４参照）と外部電極とを接続させる。
【００３１】
（ｆ）配線２３７
配線２３７は、導電部２３６を端子５１まで引き出して、端子５１と導電部２３６とを接続させる。なお、配線２３７は、導電部２３６を端子５２まで引き出して、端子５２と導電部２３６とを接続させる構成でもよい。また、配線２３７は、導電部２３６を接地端子（不図示）と接続させる構成でもよい。
【００３２】
（４．積層構造）
次に図４を用いて共振子１０の積層構造、及び構成材料について説明する。図４は、図２のＡＡ´断面を模式的に示す概略図である。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態に係る共振装置１は、下蓋２０の側壁２３と共振子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が接合される。このようにして、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との間に、振動部１２０が振動する振動空間が形成される。
【００３４】
下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、Ｓｉ（シリコン）により、一体的に形成されている。なお、側壁２３の上面には酸化ケイ素（例えばＳｉＯ2）膜が形成され、この酸化ケイ素膜によって、下蓋２０が共振子１０の保持部１４０と接合される構成でもよい。Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚みは、例えば１５０μｍ、凹部２１の深さは、例えば５０μｍである。
【００３５】
上蓋３０は、所定の厚みのＳｉ（シリコン）ウエハにより形成されている。図４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の周縁部と保持部１４０との間には、接合層３５が形成されており、この接合層３５によって、上蓋３０が保持部１４０と接合される。接合層３５は、例えばＡｕ（金）膜及びＳｎ（錫）膜から形成されている。
【００３６】
共振子１０では、保持部１４０、振動部１２０、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（圧電膜の一例である。）が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の表面（上面の一例である。）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、絶縁膜２３５が積層されている。保持部１４０上においては、さらに、絶縁膜２３５上に、導電膜２３６が積層されている。尚、低抵抗となる縮退シリコン基板を用いる事で、Ｓｉ基板Ｆ２自体が金属層Ｅ１を兼ねる事で、金属層Ｅ１を省略する事も可能である。
【００３７】
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、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含むことができる。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退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の下面には酸化ケイ素（例えばＳｉＯ2）層（温度特性補正層）Ｆ１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。
【００３８】
本実施形態において、酸化ケイ素層（温度特性補正層）Ｆ１とは、当該酸化ケイ素層Ｆ１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時の振動部における周波数の温度係数（すなわち、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持つ層をいう。振動部１２０が酸化ケイ素層Ｆ１を有することにより、例えば、Ｓｉ基板Ｆ２と金属層Ｅ１、Ｅ２と圧電薄膜Ｆ３及び酸化ケイ素層（温度補正層）Ｆ１による積層構造体の共振周波数の、温度に伴う変化を低減することができる。
【００３９】
共振子１０においては、酸化ケイ素層Ｆ１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Ｆ１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。
【００４０】
なお、酸化ケイ素層Ｆ１は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面と下面の双方に形成されてもよい。また、保持部１４０においては、Ｓｉ基板Ｆ２の下面に酸化ケイ素層Ｆ１が形成されなくてもよい。
【００４１】
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、下部電極として機能するように形成される。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ように形成される。
【００４２】
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ように形成される。また、金属層Ｅ２は、保持腕１１０ａ、１１０ｂ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ように形成される。
【００４３】
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（外部電極の一例である。）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。また、上蓋３０の外面に接地端子を形成して、下部配線を接地させる構成とすることも可能である。
【００４４】
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。
【００４５】
絶縁膜２３５は、絶縁体の層であり、本実施形態では、共振子１０の全面に形成されている。例えば、絶縁膜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。絶縁膜２３５の厚さは、例えば０．２μｍ程度である。
【００４６】
端子５１は、金属層Ｅ２の表面が露出するように絶縁膜２３５の一部を除去した孔に、導電体が充填されて形成されている。また、端子５２は、金属層Ｅ１の表面が露出するように絶縁膜２３５、圧電薄膜Ｆ３の一部を除去した孔に導電体が充填されて形成されている。端子５１、５２に充填される導電体は、例えばＭｏ（モリブデン）やアルミニウム（Ａｌ）等である。
【００４７】
導電部２３６及び配線２３７は、導電体の層である。導電部２３６及び配線２３７は、例えば、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）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の金属により形成される。
【００４８】
導電部２３６は、保持部１４０の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。図４の例では、導電部２３６は、保持部１４０の内縁と、接合層３５との間に形成されている。また、導電部２３６は、金属層Ｅ２を外部に接続させる端子５１を介して、外部電極と電気的に接続される。
【００４９】
（５．共振子の機能）
次に、共振子１０の機能について説明する。本実施形態では、圧電薄膜Ｆ３は、振動部１２０上に形成された金属層Ｅ２（上部電極）、金属層Ｅ１（下部電極）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。具体的には、圧電薄膜Ｆ３はｃ軸方向に配向しており、そのため、金属層Ｅ２（上部電極）、金属層Ｅ１（下部電極）に所定の電界を印加して、金属層Ｅ２（上部電極）と金属層Ｅ１（下部電極）との間に所定の電位差を形成すると、この電位差に応じて圧電薄膜Ｆ３がＸＹ面内方向において伸縮することにより、振動領域が輪郭振動する。
【００５０】
図５は、本実施形態に係る共振子１０の振動態様をＦＥＭによって解析した結果を示す図である。図５においては、共振子１０のうち、振動部１２０における解析結果を抜粋して表示している。図５において、色の薄い領域は振動による変位が少ない領域を示し、色の濃い領域は振動による変位が大きい領域を示している。
【００５１】
図５の結果から、振動部１２０は、その四隅において、振動の変位が最大となることが分かる。
【００５２】
（６．導電部の機能）
次に、導電膜２３６の機能について説明する。本実施形態に係る共振子１０は、保持部１４０に絶縁膜２３５が形成される構成を有している。このような共振子１０では、種々の要因によって、保持部１４０上の絶縁膜２３５が帯電してしまう場合がある。
【００５３】
例えば、一例として、共振子１０において薄膜形成時に発生する電界等によって保持部１４０における絶縁膜２３５が帯電する。また、絶縁膜２３５に焦電体を使用した場合には、熱の昇降温によって焦電効果が発生するため、絶縁膜２３５の界面に電荷が発生する。さらに、振動部１２０に周波数調整用の膜を形成し、イオンビーム等によって共振周波数を調整する構成である場合には、イオンビームが保持部１４０にも照射されることによっても、保持部１４０における絶縁膜２３５が帯電してしまう。
【００５４】
このような要因によって、保持部１４０の絶縁膜２３５が帯電した場合、保持部１４０と振動部１２０との間にクーロン力が発生し、共振周波数を変動させてしまう。
【００５５】
本実施形態に係る共振子１０では、絶縁膜２３５上に導電部２３６を形成し、外部電極と接続する端子５１へと接続させる。これによって、絶縁膜２３５に帯電された電荷を外部との接続端子である端子５１を介して、共振装置１の外部へ逃がすことができる。このように本実施形態に係る共振子１０では、保持部１４０上に形成された絶縁膜２３５に電荷が帯電することを抑制できるため、保持部１４０に帯電した電荷による共振周波数の変動を防止することができる。
【００５６】
特に、導電部２３６を、保持部１４０における、振動部１２０の四隅（振動の変位が他より大きい領域）近辺の領域（第２領域の一例である。）に形成することによって、振動部１２０をより安定させて駆動させることができる。
【００５７】
なお、導電部２３６を端子５２と接続させた場合や、接地させた場合にも同様の効果が得られる。
【００５８】
［第２実施形態］
第２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。
【００５９】
図６、及び図７を用いて、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。図６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（説明の簡略化のため、接合層３５については図３と同様に図６からは省略している）。また図７は、図２のＡＡ´断面に対応し、本実施形態に係る共振装置１における断面図である。
【００６０】
（１．上蓋３０及び下蓋２０）
図７に示すように、上蓋３０及び下蓋２０は、共振子１０に対向する面に、導電性の膜を有している。具体的には、上蓋３０の裏面、及び下蓋２０の凹部２１における内壁が導電性の膜３７、２７でそれぞれ覆われている。膜３７、２７はそれぞれ上蓋３０、下蓋２０を介して外部電極、または接地端子と電気的に接続される。
【００６１】
このように本実施形態に係る共振装置１は、上蓋３０及び下蓋２０は、共振子１０に対向する面において導電性の膜３７、２７を有している。これによって、振動部１２０の近辺において、電荷が帯電することを防ぐことができ、より振動部１２０を安定して駆動させることができる。
【００６２】
（２．共振子１０）
本実施形態に係る共振子１０においては、保持部１４０における、導電部２３６が振動部１２０の四隅（振動の変位が最大となる変位最大領域）に対向する領域に限定して形成されている。
【００６３】
具体的には、導電部２３６は、保持部１４０における内縁側の角部近傍（第２領域の一例である。）に形成されている。図６の例では、導電部２３６は、保持部１４０の内縁から外縁に向かって、扇形の形状で形成されているが、導電部２３６の形状はこれに限定されない。導電部２３６は、保持部１４０の内縁側の角部に沿って屈曲した帯状の形状でもよい。
【００６４】
枠体１４０ｃ側に形成された２つの導電部２３６は、配線２３７によって引き出され、端子５１に接続されている。他方、枠体１４０ｄ側に形成された２つの導電部２３６は、配線２３７によって引き出され端子５２に接続されている。
【００６５】
なお、端子５１、５２の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
その他の共振装置１の構成、効果は第１実施形態と同様である。
【００６６】
［第３実施形態］
図８乃至図１０を用いて、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。図８は、本実施形態に係る共振装置１の分解斜視図である。また、図９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（説明の簡略化のため、接合層３５については図３と同様に図９からは省略している）。また図１０は図８のＢＢ´断面図である。
【００６７】
（１．上蓋３０及び下蓋２０）
本実施形態において、上蓋３０はＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、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。
【００６８】
図１０に示すように、上蓋３０及び下蓋２０は、共振子１０に対向する面に、導電性の膜を有している。具体的には、上蓋３０の凹部３１、及び下蓋２０の凹部２１は、その内壁が導電性の膜３７、２７で覆われている。なお、膜３７、２７の構成は第２実施形態における膜３７、２７の構成、効果と同様であるため説明を省略する。
【００６９】
このように本実施形態に係る共振装置１は、上蓋３０が凹部３１を有しており、さらに凹部３１の内壁にも導電性の膜３７が形成されている。これによって、振動部１２０の近辺において、電荷が帯電することを防ぐことができ、より振動部１２０を安定して駆動させることができる。
【００７０】
（２．共振子１０）
本実施形態に係る共振子１０における振動部１２０は、面外屈曲を行う。また、共振子１０は、第１実施形態に係る保持腕１１０に代えて、保持腕１１１，１１２を有し、配線２３７に代えて、配線２３８を有している。
【００７１】
本実施形態に係る保持部１４０は、図９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９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。さらに、面外屈曲振動に限らず、X軸方向への面内屈曲共振子でも良い。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。
【００７２】
基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ、１３１ｂ、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ、１３１ｄを有している。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面１３１Ａ（以下、「前端１３１Ａ」とも呼ぶ。）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面１３１Ｂ（以下、「後端１３１Ｂ」とも呼ぶ。）の一つの辺である。基部１３０において、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。
【００７３】
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１１１、１１２に接続されている。なお、基部１３０は、図９の例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されず、長辺１３１ａ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ればよい。基部１３０は、例えば、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形や、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、長辺１３１ａ、１３１ｂ、短辺１３１ｃ、１３１ｄは直線に限定されず、曲線であってもよい。
【００７４】
基部１３０において、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（図９においては短辺１３１ｃ、１３１ｄの長さ）は４０μｍ程度である。また、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（図９においては長辺１３１ａ、１３１ｂの長さ）は２８５μｍ程度である。
【００７５】
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４２０μｍ程度である。
【００７６】
なお、振動腕１３５はそれぞれ開放端に、錘部を有する構成でもよい。錘部は、振動腕１３５の他の部位よりもＸ軸方向の幅が広い部位をいう。錘部が形成されることで、振動腕１３５は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなる。従って、振動腕１３５が開放端側にそれぞれ錘部を有する場合には、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。
【００７７】
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３０μｍ程度、間隔Ｗ２は例えば２５μｍ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、等間隔にしても良い。
【００７８】
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の内面に向かって開放端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって開放端を変位する。即ち、本実施形態における振動部１２０は、振動腕１３５の開放端近傍において、振動の変位が最大となる。
【００７９】
これによって、本実施形態に係る共振子１０では、逆位相の振動時、すなわち、図１０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。
【００８０】
保持腕１１１及び保持腕１１２は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０の後端１３１Ｂと枠体１４０ｃ、１４０ｄとを接続する。図９に示すように、保持腕１１１と保持腕１１２とは、基部１３０のＸ軸方向の中心線に沿ってＹＺ平面に平行に規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成される。
【００８１】
保持腕１１１は、腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを有している。保持腕１１１は、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｄに向かって延びている。そして、保持腕１１１は、枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲し、再度枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲して、他端が枠体１４０ａに接続している。
【００８２】
腕１１１ａは、基部１３０と枠体１４０ｄとの間に、枠体１４０ａに対向して、長手方向がＹ軸に平行になるように設けられている。腕１１１ａは、一端が、後端１３１Ｂにおいて基部１３０と接続しており、そこから後端１３１Ｂに対して略垂直、すなわち、Ｙ軸方向に延びている。腕１１１ａのＸ軸方向の中心を通る軸は、振動腕１３５Ａの中心線よりも内側に設けられることが望ましく、図９の例では、腕１１１ａは、振動腕１３５Ａと１３５Ｂとの間に設けられている。また腕１１１ａの他端は、その側面において、腕１１１ｂの一端に接続されている。腕１１１ａは、Ｘ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｙ軸方向に規定される長さが４０μｍである。
【００８３】
腕１１１ｂは、基部１３０と枠体１４０ｄとの間に、枠体１４０ｄに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｂは、一端が、腕１１１ａの他端であって枠体１４０ａに対向する側の側面に接続し、そこから腕１１１ａに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。また、腕１１１ｂの他端は、腕１１１ｃの一端であって振動部１２０と対向する側の側面に接続している。腕１１１ｂは、例えばＹ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｘ軸方向に規定される長さが７５μｍ程度である。
【００８４】
腕１１１ｃは、基部１３０と枠体１４０ａとの間に、枠体１４０ａに対向して、長手方向がＹ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｃの一端は、その側面において、腕１１１ｂの他端に接続されており、他端は、腕１１１ｄの一端であって、枠体１４０ａ側の側面に接続されている。腕１１１ｃは、例えばＸ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度、Ｙ軸方向に規定される長さが１４０μｍ程度である。
【００８５】
腕１１１ｄは、基部１３０と枠体１４０ａとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｄの一端は、腕１１１ｃの他端であって枠体１４０ａと対向する側の側面に接続している。また、腕１１１ｄは、他端が、振動腕１３５Ａと基部１３０との接続箇所付近に対向する位置において、枠体１４０ａと接続しており、そこから枠体１４０ａに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。腕１１１ｄは、例えばＹ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度、Ｘ軸方向に規定される長さが４０μｍ程度である。
【００８６】
このように、保持腕１１１は、腕１１１ａにおいて基部１３０と接続し、腕１１１ａと腕１１１ｂとの接続箇所、腕１１１ｂと１１１ｃとの接続箇所、及び腕１１１ｃと１１１ｄとの接続箇所で屈曲した後に、保持部１４０へと接続する構成となっている。
【００８７】
保持腕１１２は、腕１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを有している。保持腕１１２は、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｄに向かって延びている。そして、保持腕１１２は、枠体１４０ｂに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲して、再度枠体１４０ｂに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）屈曲し、他端が枠体１４０ｂに接続している。
【００８８】
なお、腕１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの構成は、それぞれ腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄと対称な構成であるため、詳細な説明については省略する。
【００８９】
導電部２３６は、本実施形態においては、枠体１４０ｃ上における振動腕１３５の開放端（変位最大領域）に対向する領域に形成されている。具体的には、導電部２３６は、枠体１４０ｃ上において、保持部１４０における内縁に沿って、振動腕１３５Ａに対向する領域から振動腕１３５Ｄに対向する領域に亘って形成されている。なお、第１実施形態において説明したように、導電部２３６は、平面視において、その内縁が保持部１４０の内縁と略一致する位置に設けられており、その外縁が、保持部１４０における内縁と外縁との間に位置するように設けられてもよい。
【００９０】
端子５１は、枠体１４０ａ上において、保持腕１１１との接続箇所近傍に形成されている。端子５１のその他の構成は、第１実施形態における端子５１の構成と同様である。
【００９１】
配線２３８は、導電部２３６を引き出し、端子５１と接続させている。
【００９２】
その他の共振装置１の構成、効果は、第１実施形態と同様である。
【００９３】
［第４実施形態］
図１１及び図１２を用いて、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第３実施形態との差異点を中心に説明する。図１１は、本実施形態に係る共振装置１の分解斜視図である。また、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（説明の簡略化のため、接合層３５については図３と同様に図１２からは省略している）。なお、突起部２５は下蓋２０の構成であるが、説明を容易にするため図１２にも記載している。
【００９４】
（１．下蓋２０）
本実施形態では、凹部２１内で底板２２の表面には、振動空間内に突出する突起部２５が形成されている。突起部２５は、底板２２上における、振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃの間の空間に向き合う位置、すなわち、突起部２５に対向する位置に形成される（図１１参照）。本実施形態では、突起部２５は、振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに平行に延びる角柱形状に形成されている。下蓋２０に突起部２５が形成されることで、下蓋２０の剛性を確保することができる。これによって、例えば共振装置１を薄型化するために、下蓋２０の厚さを低減したとしても、下蓋２０の反りの発生を抑制することが可能になる。
【００９５】
（２．共振子１０）
本実施形態では、導電部２３６は、枠体１４０ｃ上における振動腕１３５の開放端に対向する領域近傍から、突起部２５の表面に亘って形成されている。導電部２３６が、突起部２５に形成されることによって、振動部１２０近傍に電荷が帯電されることを防ぐことができ、振動部１２０をより安定して駆動させることができる。
その他の共振装置１の構成、機能は第１の実施形態と同様である。
【００９６】
［第５実施形態］
図１３を用いて、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第３実施形態との差異点を中心に説明する。図１３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（説明の簡略化のため、接合層３５については図３と同様に図１３からは省略している）。
【００９７】
本実施形態では、導電部２３６は、接合層３５が形成される領域、当該領域との隙間、及び端子５２との隙間を残して、保持部１４０の全周に亘って形成されている（図１３において、保持部１４０における絶縁膜２３５が露出している領域は、隙間と接合層３５が形成される領域である。）。端子５１は導電部２３６と接続されており、他方、端子５２と導電部２３６との間には所定の隙間が形成されており端子５２は導電部２３６と接続されていない。
【００９８】
絶縁膜２３５が露出している領域に於いて、絶縁膜２３５上の電荷による影響は、少なからず生ずる。したがって、特性安定化の為には、図１３に示すように、なるべく絶縁膜２３５の露出している領域の広い範囲に導電部２３６を形成し、下部もしくは上部電極と接続し、電荷を逃した方が望ましい。さらに、保持部１４０以外、振動部１２０に於いても絶縁膜２３５が露出する部分に導電部２３６を形成し、電荷を逃す事がより望ましい。
その他の共振装置１の構成、機能は第１の実施形態と同様である。
【００９９】
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子１０は、圧電薄膜F3と、当該圧電薄膜F3を間に挟んで対向するように設けられた下部電極（金属層Ｅ１）及び上部電極（金属層Ｅ２）とを有し、所定の振動モードで振動する振動部１２０と、振動部１２０における振動の変位が最大となる変位最大領域の周囲に少なくとも設けられ、絶縁膜２３５を有する保持部１４０と、振動部１２０と保持部１４０とを接続する保持腕１１０と、保持部１４０における少なくとも振動部１２０の変位最大領域に対向する領域において、保持部１４０の絶縁膜２３５に接して形成された導電部２３６と、を備え、導電部２３６は、下部電極（金属層Ｅ１）又は上部電極（金属層Ｅ２）と電気的に接続された、又は接地された。このように、本実施形態に係る共振子１０では、絶縁膜２３５に接するように導電部２３６を形成し、外部電極と接続する端子５１へと接続させる構成を有している。これによって、絶縁膜２３５に帯電された電荷を外部との接続端子である端子５１を介して、共振装置１の外部へ逃がすことができる。このように本実施形態に係る共振子１０では、保持部１４０上に形成された絶縁膜２３５に電荷が帯電することを抑制できるため、保持部１４０に帯電した電荷による共振周波数の変動を防止することができる。
【０１００】
また、保持部１４０は、振動部１２０の周囲を囲む枠状に設けられたことも好ましい。また、導電部２３６は、枠状の保持部１４０内縁に接して設けられたことも好ましい。
【０１０１】
また、振動部１２０は、矩形の輪郭を有する輪郭共振子であり、導電部２３６は、保持部１４０における、少なくとも振動部１２０の四隅に対向する領域に設けられたことも好ましい。また、振動部１２０は、基部１３０と、一端が当該基部１３０の前端に接続された固定端であり、他端が当該前端から離れる方向に設けられた開放端である複数の振動腕１３５を備えた、屈曲共振子であり、導電部２３６は、保持部１４０における、振動腕１３５の開放端に対向する領域に設けられたことも好ましい。この好ましい態様によると、共振子１０では、保持部１４０上に形成された絶縁膜２３５に電荷が帯電することを抑制できるため、保持部１４０に帯電した電荷による共振周波数の変動を防止することができる。これによって、振動部１２０はより安定して駆動することができる。
【０１０２】
本発明の一実施形態に係る共振装置１は、上述の共振子１０と、共振子１０を間に挟んで対向して設けられた上蓋３０及び下蓋２０と、下部電極（金属層Ｅ１）及び上部電極（金属層Ｅ２）の何れかと接続された外部電極とを備える。このように、本実施形態に係る共振装置１では、絶縁膜２３５に接するように導電部２３６を形成し、外部電極と接続する端子５１へと接続させる構成を有している。これによって、絶縁膜２３５に帯電された電荷を外部との接続端子である端子５１を介して、共振装置１の外部へ逃がすことができる。このように本実施形態に係る共振子１０では、保持部１４０上に形成された絶縁膜２３５に電荷が帯電することを抑制できるため、保持部１４０に帯電した電荷による共振周波数の変動を防止することができる。
【０１０３】
また、共振装置１は、上蓋３０、又は下蓋２０は、共振子１０と対向する面に他の膜３７、２７を有することが好ましい。これによって、振動部１２０はより安定して駆動することができる。
【０１０４】
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およびその配置、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、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換また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。
【符号の説明】
【０１０５】
１                        共振装置
１０                      共振子
３０                      上蓋
２０                      下蓋
１４０                    保持部
１４０ａ〜ｄ              枠体
１１１、１１２            保持腕
１２０                    振動部
１３０                    基部
１３５Ａ〜Ｄ              振動腕
Ｆ２                      Ｓｉ基板
Ｆ１                    酸化ケイ素層（温度特性補正層）
２３５                    絶縁膜
２３６                    導電部
【図１】
0006768206.tif 000002
【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】
0006768206.tif 000008
【図８】
0006768206.tif 000009
【図９】
0006768206.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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