(57)【要約】  本発明は、構成素子（１）の取付が、応力を低減して実施される、構成素子に関する。構成素子（１）は、膜（４）上に載置され得、またはバネ要素（２）によって担持され得る。膜（４）又はバネ要素（２）は、膜（４）によって部分的に橋架された窪み（６）または開口（７）の上に設置される。膜（４）は、構成素子（１）の弾性係数または基板（３）の弾性係数以下である弾性係数を有することが好ましい。構成素子（１）は、２つの側面で全体的にまたは部分的に、金属電極（１０）で平面状に覆われ得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成素子（１）が、弾性懸架装置によって基板（３）の上に設置され、
前記懸架装置が、弾性要素から構成され、
前記弾性要素が、前記構成素子（１）の弾性係数および前記基板（３）の弾性係数よりも低い弾性係数を有する、
ことを特徴とする、応力が低減された取付構造を有する構成素子。
【請求項２】
ブリッジ型共振器が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の構成素子。
【請求項３】
前記弾性要素が、構成素子（１）よりも低い剛性を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の構成素子。
【請求項４】
前記弾性要素が、膜（４）として具現化される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項５】
前記弾性要素が、バネ要素（２）として具現化される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項６】
前記膜（４）がポリマーからなる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項７】
前記膜（４）がＢＣＢまたはパリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）からなる、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項８】
前記膜（４）が、金属薄層として具現化される、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項９】
前記基板（３）が、前記構成素子（１）の下に窪み（６）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１０】
前記膜（４）が、前記窪み（６）に張架される、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１１】
前記基板（３）が、前記構成素子（１）の下に開口（７）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１２】
前記膜（４）が、前記開口（７）に張架される、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１３】
前記構成素子（１）の縁部が、前記基板（３）の端部の上に設置される、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１４】
前記構成素子（１）の前記懸架装置が、側縁部（７）で達成される、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１５】
前記構成素子（１）が、端部領域（９）で、前記膜（４）上に載置される、ことを特徴とする請求項１３に記載の構成素子。
【請求項１６】
前記構成素子（１）の前記懸架装置が、前記端部領域（９）で、前記膜（４）の下側を介して達成される、ことを特徴とする請求項１４に記載の構成素子。
【請求項１７】
前記構成素子（１）の前記懸架装置が、前記膜（４）の下側を介して達成される、ことを特徴とする請求項１４に記載の構成素子。
【請求項１８】
金属電極（１０）が、前記構成素子（１）の第１の側面に位置する、ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項１９】
金属電極（１０）が、前記構成素子（１）の第２の側面に位置する、ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項２０】
前記構成素子（１）は、前記懸架装置と接触する領域に、金属電極（１０）を有さない、ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の構成素子。
【請求項２１】
前記膜（４）は、前記窪み（６）又は前記開口（７）の上の領域に、均圧開口（１２）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の構成素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、機械的応力を低減して構成素子を固定しうる、電気素子、例えばブリッジ型ＢＡＷ共振器のための取付構造を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、薄膜ＦＢＡＲ共振器を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１２８０２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする一つの課題は、構成素子、例えば圧電素子が、機械的応力なしに基板に固定されうる、構成素子の取付構造を明らかにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
構成素子は、弾性懸架装置によって基板上の上側に適用されるので、構成素子は、基板に対して動くことができる。懸架装置は、弾性要素からなることが好ましい。弾性要素の弾性係数は、構成素子または基板の弾性係数よりも低いことが好ましい。
【０００６】
懸架装置は、応力感応素子、特にＭＥＭＳ素子に適する。さらに、懸架装置は、懸架装置における機械的応力に感応する微小機械構造を有する構成素子に適する。構成素子は、ブリッジ型ＢＡＷ共振器であることが好ましい。
【０００７】
好適には、弾性要素は、基板上に張られた膜として具現化され、それによって構成素子が基板上に懸架される。
【０００８】
機械的歪みをもたらしうる横方向の固定をすることなく、構成素子を基板に接続するために、歪みを吸収しうる柔らかいフレームが構成素子の周りに取り付けられうる。基板および構成素子は、従って、機械的に互いから分離される。
【０００９】
フレームは、構成素子に使用される材料よりも非常に低い弾性係数（ヤング率）Ｅを有し、従って、構成素子に使用される材料よりも低い剛性を有することが好ましい。このより低い剛性は、軟質ポリマーによって、または非常に薄く、可能であれば構造化された金属層によって達成されうる。例えば、好ましくはＥ＝１０ＧＰａのＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）または好ましくはＥ＝０．０７ＧＰａのパリレン（Ｐａｒｙｌｅｎ）がポリマーとして使用されうる。一方、構成素子に使用される材料は、例えば、Ｅ＝７５ＧＰａ（保護層：ＳｉＯ２）から、Ｅ＝１０７ＧＰａ（基板：Ｓｉ）、Ｅ＝３１０ＧＰａ（圧電層：ＡＩＮ）までの範囲の弾性係数値を有する。
【００１０】
さらなる実施形態の変形において、基板上に構成素子を懸架するために、バネ要素が使用される。当該バネ要素は、基板と構成素子との間に配置されることが好ましい。一つの好ましい変形において、この場合、板バネが含まれる。
【００１１】
フレームによる構成素子と基板との間の接続は、基板上に構成素子を固定するのに充分な強度を有する。構成素子は、基板上に載置され得、または空隙によって分離されうる。同時に、その接続は、機械的応力を相殺するのに充分に柔軟である。
【００１２】
機械的応力は、例えば、製造工程の際、又は後続する作業において温度変化の結果として生じうる。
【００１３】
基板は、構成素子の下に窪みを有することが好ましく、当該窪みは、膜によって張架される。
【００１４】
さらなる実施形態において、窪みは基板全体に及ぶ。さらに基板は、膜によって張架された開口を有する。
【００１５】
構成素子の縁部は、基板の端部上に位置することが好ましい。しかしながら、その縁部はまた、完全に窪み上に位置しうる。
【００１６】
一つの実施形態の変形において、構成素子の懸架装置は、それらの側縁部で達成される。更なる変形において、構成素子は、下側の端部領域で膜上に載置される。さらなる変形において、構成素子の懸架装置は、膜の下側で、構成素子の端部領域を介して達成されうる。膜はまた、構成素子のより広い領域または構成素子の全表面を覆いうる。
【００１７】
構成素子は、第１の側面および第２の側面に金属電極を有し、金属電極は、懸架装置から音響活性領域を分離するために、懸架装置の領域において、引っ込められうる。
【００１８】
柔軟性の膜は、製造が原因の、または異なる熱膨張係数の結果として生じる歪みを吸収しうる。
【００１９】
基板中の窪みにおいて、温度に従って静圧が増加しうる。一つの変形において、それゆえ均圧開口が膜に備えられ、それによって圧力が外側へと逃れうる。
【００２０】
具体的な実施形態と関連して以下に記載される図は、実際の寸法であると理解されるべきではない。むしろ、より良い説明のため、個々の寸法は、拡大され、縮小され、または変形されて図示されうる。
【００２１】
互いに同一である、または同じ機能を担う要素は、同一の参照記号によって指定される。他の可能な構成素子を代表して、可能な懸架装置の変形がバルク超音波で作動する共振器のためだけに説明されているが、単純な方法で、他の種類の構成素子へと転用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】基板が共振器の下に窪みを有する、第１の実施形態を示す図である。
【図２】開口が共振器の下の基板中に位置する、第２の実施形態を示す図である。
【図３ａ】膜の助けを有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図３ｂ】膜の助けを有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図３ｃ】膜の助けを有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図４ａ】金属電極の部分的に引っ込められた領域を有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図４ｂ】金属電極の部分的に引っ込められた領域を有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図４ｃ】金属電極の部分的に引っ込められた領域を有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図４ｄ】金属電極の部分的に引っ込められた領域を有する、共振器の懸架装置の異なる変形を示す図である。
【図５】基板での共振器の懸架装置が、バネによって達成される、さらなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、第１の具体的な実施形態を図示し、構成素子１は、膜４によって懸架される。窪み６は、膜４の下の基板３内に位置し、窪みは、基板から構成素子１を分離する。構成素子１は、膜４上に載置される。均圧開口１２が、膜４内に位置することが好ましい。均圧開口１２は、温度変化の結果として、作動時に窪み６に形成されうる静圧を均等化するのに役立つ。バルク超音波で作動する共振器として本明細書において具現化される構成素子は、２つの側面に金属電極１０を有する圧電層を備える。膜は、構成素子よりも低い剛性を有し、特に、ポリマーから形成される。
【００２４】
弾性膜は、基板を有する共振器の横方向の歪みが発生し得ないようにする。弾性および可塑性（nachgiebig）の膜は、異なる熱膨張の際に、または製造工程において発生した歪みの際に生じてしまう力を吸収しうるので、共振器またはＭＥＭＳ構成素子は、歪みのない状態で懸架される。
【００２５】
図２は、さらなる具体的な実施形態を示し、開口７は、構成素子１の下の基板３中に位置する。開口７は、膜４によって張架される。膜４内に位置する均圧開口１２は、「底部に」開口を有する基板３の開口７のために省かれることもあり得る。
【００２６】
図３ａは、窪み６の上での構成素子１の取付構造のさらなる変形を示す。この具体的な実施形態において、膜４は、構成素子上に張られているので、構成素子１は、膜４から離れてはいるが基板３に面する側にフリー領域１１を有し、このフリー領域は、構成素子１の下側全体を構成することが好ましい。膜４は、構成素子１の側縁部８と接触していることが好ましい。
【００２７】
図３ｂは、さらなる具体的な実施形態を示し、構成素子１は、基板３の窪み６の上の膜４上に、端部領域９のみで載置される。結果として、構成素子１は、その下側に、膜４のない領域１１を有してもよく、この領域は、膜４における切り抜き部に相当する。
【００２８】
さらなる具体的な実施形態は、図３ｃに示される。ここで、構成素子１は、構成素子１の側縁部８で、膜４によって担持される。この取付構造の変形において、構成素子１は、下側および上側の両方で、膜４のない領域１１を有しうる。
【００２９】
変形４ａ〜４ｄは、音響活性領域が膜から分離されるように、構成素子１上の金属電極１０が、端部領域９で引っ込められる、具体的な実施形態を示す。図４ａにおいては、構成素子１が、膜４上に端部領域９のみで載置され、この場合、膜４に備えられた切り抜き部を覆うので、フリー領域１１は、構成素子１の下側に生じうる。金属電極１０は、ここでは、両側で引っ込められるので、構成素子１は、上側および下側に金属電極１０のない領域を有しうる。
【００３０】
図４ｂにおいて、構成素子１の取付構造は、構成素子１の側縁部８によって達成される。膜４は、構成素子１の上側で、構成素子１の狭い端部領域９を覆いうる。金属電極１０を有する領域は、両側で構成素子の縁部から引っ込められ、膜４とは接触しない。
【００３１】
図４ｃにおいて、金属電極１０は、構成素子１の上側でのみ引っ込められる。構成素子１の下側は、金属電極１０でその領域を覆われる。構成素子１の取付構造は、それらの側縁部８を介して達成される。膜４は、構成素子１の上側の狭い端部領域を覆いうるが、好ましくは、上側では金属電極１０と接触しないので、膜４は、共振器として具現化される構成素子１の振動減衰を全く引き起こさない。
【００３２】
図４ｄは、金属電極１０が、構成素子１の下側でのみ引っ込められ、それによって、取付構造から分離される、実施形態の変形を示す。取付構造は、構成素子１の側縁部８によって達成される。膜４は、構成素子１の上側で、狭い端部領域９を覆ってよく、さらに、上側の金属電極１０の狭い端部領域を覆ってもよい。この端部領域は、金属電極１０が底部で引っ込められるため、共振器の活性領域に属さないので、共振器の振動減衰は、ここでも生じない。
【００３３】
図５は、懸架装置がバネ要素２によって達成される、構成素子１の基板３への取付構造の変形を示す。構成素子１は、バネ要素２の助けで、窪み６上に固定される。
【００３４】
限られた数の、本発明の可能な変形例が、具体的な実施形態において説明されうるが、本発明は、それらに限定されない。原則として、膜はまた、構成素子の他の領域を覆うこと、または構成素子の取付構造が、側縁部又は端部領域を介さずに達成されることも可能である。複数の窪みが構成素子の下に位置すること、または複数の構成素子が基板上に配置されて、膜または他の懸架装置によって、共通のまたは複数の分離した窪み上に固定されることも考えられうる。構成素子は、概略的に図示された要素の数字に限定されない。
【００３５】
むしろ、個々の実施形態の構成要素は、技術的に意味がある限りにおいて、任意の所望の方法で互いに組み合わせられうる。
【符号の説明】
【００３６】
１    構成素子
２    バネ要素
３    基板
４    膜
６    窪み
７    開口
８    側縁部
９    端部領域
１０  金属電極
１１  フリー領域
１２  均圧開口
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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