振子、振蕩器、電子設備及移動體的制作方法
【專利摘要】本發明提供振子、振蕩器、電子設備及移動體，所述振子可靠性品質高、振動特性穩定、且具有高Q值。MEMS振子(100)具備：基部(21)、從基部(21)延伸出的多個振動片(22)、從基部(21)的振動的波節部延伸出的支承部(25)、與支承部(25)連接的固定部(23)、以及將固定部(23)配置到主面上的基板(1)，多個振動片(22)與基板(1)相離。
【專利說明】振子、振蕩器、電子設備及移動體
【技術領域】
[0001]本發明涉及振子、具備振子的振蕩器、電子設備及移動體。
【背景技術】
[0002]一般地，已知如下機電系統結構體(例如，振子、濾波器、傳感器、馬達等)，其具備利用半導體微細加工技術形成的被稱為MEMS(Micro Electro Mechanical System,微機電系統)器件的可機械地運動的結構體。其中，MEMS振子與至今為止的使用石英或電介質的振子和諧振子相比，容易組入半導體電路來制造，有利于微細化、高功能化，因此其應用范圍廣。
[0003]作為以往的MEMS振子的代表例，已知在與設有振子的基板面平行的方向上振動的梳型振子、和在基板的厚度方向上振動的梁型振子。梁型振子是由在基板上形成的固定電極以及與基板相離地配置的可動電極等構成的振子，根據可動電極的支承方法，已知懸臂梁型(clamped-free beam)、兩端支承梁型(clamped-clamped beam)、兩端自由梁型(free-free beam)等。
[0004]在專利文獻I的懸臂梁型的MEMS振子中，記載了以下內容:在可動的第2電極的支承部側設置的側面部的角部大致垂直地形成在設于基板的主面上的第I電極的側面部上，因此能夠降低電極形狀的偏差所導致的振動特性的偏差的影響，能夠獲得穩定的振動特性。
[0005]專利文獻1:日本特開2012-85085號公報
[0006]然而，在專利文獻I中記載的MEMS振子中，雖然支承部為I個而有利于小型化，但存在如下問題:由于對在基板的厚度方向上振動的懸臂梁進行固定的支承部的質量小，所以無法衰減可動的第2電極的梁的彎曲振動，梁的振動會沿著支承部泄漏到整個基板，不能得到高Q值，從而無法獲得穩定的振動特性和期望的振動特性。
【發明內容】
[0007]本發明是為了解決上述的課題的至少一部分而完成的，能夠以以下應用例或方式來實現。
[0008][應用例I]本應用例的振子的特征在于，所述振子具有:基板；固定部，其固定在所述基板上；基部，其隔開間隔地配置在所述基板的上方；振動片，其從所述基部起在沿著所述基板的方向上延伸；以及支承部，其將所述基部與所述振動片的連接部、和所述固定部連接起來。
[0009]根據本應用例，構成為，基部和振動片利用支承部與基板相離，并且，基部和振動片成為一體而產生的振動在基部與振動片接合的部分處成為振動的波節部，利用支承部支承該振動的波節部而固定于基板，因此，能夠使其容易振動，并且，能夠抑制來自振動的波節部的振動泄漏。特別是在將振子構成為在基板的厚度方向上振動的梁型振子的情況下，使彼此相鄰的振動片的振動位移成為彼此相反的方向，由此能夠使振動的波節部的振動位移極小，因此能夠抑制從支承于支承部的振動的波節部產生的振動泄漏。
[0010]因此，根據本應用例，能夠提供抑制了振動效率的降低、且抑制了振動泄漏的具有聞Q值的振子。
[0011][應用例2]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，在俯視所述基板時，所述基部位于多個所述支承部之間。
[0012]根據本應用例，支承振動的波節部的支承部以夾著基部對置的方式配置，由此能夠平衡良好地支承一體化的基部和振動片，因此能夠提供提高了耐沖擊性、且具有高可靠性品質的振子。
[0013][應用例3]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，至少I個所述支承部具備應力緩和部。
[0014]根據本應用例，通過在支承部具備應力緩和部，能夠緩和由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由支承部向一體化的基部和振動片傳遞的情況。并且，能夠抑制從振動的波節部經由支承部傳遞的振動泄漏。
[0015]因此，根據本應用例，能夠提供具有穩定的振動特性、且抑制了振動泄漏的具有高Q值的振子。
[0016][應用例4]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，在俯視所述基板時，多個所述應力緩和部相對于所述基部的中心在彼此相同的旋轉方向上彎折。
[0017]根據本應用例，設置于支承部的應力緩和部相對于基部的中心在相同的旋轉方向上延伸。即，應力緩和部朝向與從基部延伸出支承部的方向不同的方向彎折，因此，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部傳遞，應力緩和部也容易像彈簧那樣變形，因此能夠緩和應力并抑制向基部和振動片傳遞。并且，對于從振動的波節部經由支承部傳遞的振動泄漏，應力緩和部也會衰減振動泄漏，能夠抑制向基板傳遞。
[0018][應用例5]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，所述應力緩和部具有多個在與從所述基部延伸出所述支承部的方向相交的方向上彎折的部位。
[0019]根據本應用例，由于在與從基部延伸出支承部的方向相交的方向上彎折，所以即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部傳遞，應力緩和部也容易像螺旋彈簧那樣變形，因此能夠緩和應力并抑制向基部和振動片傳遞。并且，對于從振動的波節部經由支承部傳遞的振動泄漏，應力緩和部也會衰減振動泄漏，能夠抑制向基板傳遞。
[0020][應用例6]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，所述應力緩和部具有曲線部。
[0021]根據本應用例，應力緩和部具有曲線部，因此，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部傳遞，應力緩和部也會像螺旋彈簧那樣變形，因此能夠抑制向基部和振動片傳遞。并且，對于從振動的波節部經由支承部傳遞的振動泄漏，應力緩和部也會衰減振動泄漏，能夠抑制向基板傳遞。而且，由于應力緩和部是曲線，所以在從外部施加沖擊時應力緩和部產生的應力不會局部地產生，因此能夠形成耐沖擊的結構。
[0022][應用例7]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，所述應力緩和部具有圓環部。
[0023]根據本應用例，應力緩和部具有圓環部，因此，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部傳遞，應力緩和部也會在支承部延伸的方向上發生壓縮或拉伸變形，因此能夠抑制向基部和振動片傳遞。并且，對于從振動的波節部經由支承部傳遞的振動泄漏，應力緩和部也會衰減振動泄漏，能夠抑制向基板傳遞。
[0024][應用例8]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，以夾著所述基部對置的方式配置的2個所述支承部的所述應力緩和部朝向彼此相同的方向彎折。
[0025]根據本應用例，2個支承部的應力緩和部在彼此沿著的方向上彎折，因此，施加于相鄰的振動片的外部應力相等，能夠降低由于施加于各振動片的外部應力的不同而產生的變形，因此能夠提供抑制了振動泄漏、且具有高Q值的振子。
[0026][應用例9]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，在俯視所述基板時，相鄰的2個所述振動片的振動的相位彼此不同。
[0027]根據本應用例，在將振子構成為在基板的厚度方向上振動的梁型振子時，使彼此相鄰的振動片的振動的相位相反，由此能夠使振動位移成為彼此相反的方向，因此能夠使振動的波節部的振動位移極小，能夠抑制從支承于支承部的振動的波節部產生的振動泄漏，能夠提供具有高Q值的振子。
[0028][應用例10]在上述應用例所述的振子中，其特征在于，所述振子具有寬度方向的長度彼此不同的多個所述振動片。
[0029]根據本應用例，通過使振動片的寬度方向的長度(與從基部延伸的方向相交的方向的長度)彼此不同，即使振動片為奇數，例如，通過使I個振動片的寬度方向的長度比夾著基部對置的2個振動片的寬度方向的長度長，從而在振動的波節部處，基部和振動片一體化而成的整體的振動平衡，因此能夠抑制振動泄漏，能夠提供具有高Q值的振子。
[0030][應用例11]本應用例的振蕩器的特征在于具備上述應用例的振子。
[0031]根據本應用例，通過具備有著高Q值的振子，能夠提供更高性能的振蕩器。
[0032][應用例12]本應用例的電子設備的特征在于具備上述應用例的振子。
[0033]根據本應用例，作為電子設備，通過具備有著高Q值的振子，能夠提供更高性能的電子設備。
[0034][應用例13]本應用例的移動體的特征在于具備上述應用例的振子。
[0035]根據本應用例，作為移動體，通過靈活應用具有高Q值的振子，能夠提供更高性能的移動體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1中(a)?(d)是本實施方式的振子的俯視圖及剖視圖。
[0037]圖2中(a)?(g)是依次示出本實施方式的振子的制造方法的工序圖。
[0038]圖3是示出具備本實施方式的振子的振蕩器的結構例的概略圖。
[0039]圖4中(a)是示出作為電子設備的一個例子的移動型個人計算機的結構的立體圖，(b)是示出作為電子設備的一個例子的便攜電話的結構的立體圖。
[0040]圖5是示出作為電子設備的一個例子的數碼照相機的結構的立體圖。
[0041]圖6是概略地示出作為移動體的一個例子的汽車的立體圖。
[0042]圖7中(a)?(d)是示出變形例I的振子的、上部電極的變化的例子的俯視圖。
[0043]圖8中(a)?(C)是示出變形例2的振子的、應力緩和部的變化的例子的俯視圖。
[0044]圖9中(a)?(b)是示出變形例3的振子的、應力緩和部的變化的例子的俯視圖。
[0045]圖10中(a)?(b)是示出變形例4的振子的、具有2個支承部的應力緩和部的變化的例子的俯視圖。
[0046]標號說明
[0047]1:基板；2:氧化膜；3:氮化膜；4:第I導電體層；5:第2導電體層；6:抗蝕劑-J:犧牲層；10:下部電極；11:第I下部電極；lla、12a:配線；12:第2下部電極；20:上部電極；21:基部；22:振動片；23:固定部；25:支承部；27:應力緩和部；30:開口部；70:偏置電路;71、72:放大器；100:MEMS振子；1000:顯示部；1100:個人計算機；1102:鍵盤；1104:主體部；1106:顯示單元；1200:便攜電話；1202:操作按鈕；1204:接聽口 ；1206:通話口 ；1300:數碼照相機；1302:殼體;1304:受光單元；1306:快門按鈕；1308:存儲器；1312:視頻信號出力端子；1314:輸入輸出端子；1400:汽車；1401:輪胎；1402:電子控制單元；1430:電視監視器；1440:個人計算機。
【具體實施方式】
[0048]以下，參照附圖對將本發明具體化的實施方式進行說明。以下是本發明的一個實施方式，并不對本發明進行限定。另外，在以下的各圖中，為了容易理解說明，有時以與實際不同的尺寸進行記載。
[0049](實施方式)
[0050][振子]
[0051]首先，對作為本實施方式的振子的MEMS振子100進行說明。
[0052]圖1 (a)是MEMS振子100的俯視圖，圖1 (b)是沿圖1 (a)的A — A線的剖視圖，圖1(c)是沿圖1(a)的B— B線的剖視圖，圖1(d)是沿圖1(a)的C —C線的剖視圖。
[0053]MEMS振子100是具備在基板I上形成的固定電極(下部電極10)和與基板I及固定電極相離地形成的可動電極(上部電極20)的靜電式梁型振子。通過對層疊于基板I的主面及固定電極的犧牲層進行蝕刻，從而與基板I及固定電極相離地形成可動電極。
[0054]另外，犧牲層是利用氧化膜等暫時形成的層，在其上下和周圍形成了需要的層后通過蝕刻而被去除。通過去除犧牲層，而在上下和周圍的各層間形成必要的間隙和空腔，游離地形成需要的結構體。
[0055]以下對MEMS振子100的結構進行說明。在后述實施方式中，會對MEMS振子100的制造方法進行說明。
[0056]MEMS振子100構成為包括以下等部分:基板I ;在基板I的主面上設置的下部電極10(第I下部電極11、第2下部電極12)和固定部23 ;從上部電極20的基部21延伸出的具有應力緩和部27的支承部25 ;以及以與基板I相離的方式被支承部25支承的作為可動電極的上部電極20(基部21和振動片22 —體化而形成的結構)。
[0057]關于基板1，作為優選例使用了硅基板。在基板I上依次層疊有氧化膜2、氮化膜3，在基板I的主面(氮化膜3的表面)的上部形成有下部電極10(第I下部電極11、第2下部電極12)、上部電極20、固定部23和支承部25等。
[0058]另外，這里，在基板I的厚度方向上，將在基板I的主面上依次層疊氧化膜2和氮化膜3的方向作為上方向進行說明。
[0059]下部電極10中的第2下部電極12是將固定部23固定到基板I上并經由固定部23和支承部25對上部電極20施加電位的固定電極，層疊于氮化膜3的第I導電體層4通過光刻(包括蝕刻加工。以下相同。)進行構圖，由此如圖1(a)所示地形成為H形狀。并且，第2下部電極12通過配線12a而與外部電路(省略圖示)連接。
[0060]固定部23分別設于H形狀的第2下部電極12的4個端部。固定部23是利用光刻對隔著層疊在第I導電體層4的上層的犧牲層層疊的第2導電體層5進行構圖而形成的。另外，固定部23的一部分利用設于犧牲層的開口部直接層疊于第2下部電極12。
[0061]第I導電體層4及第2導電體層5作為優選例分別使用導電性的多晶硅，但不限定于此。
[0062]上部電極20構成為包括基部21和從基部21呈放射狀延伸的多個振動片22。這里，“呈放射狀延伸”的意思是朝向彼此不同的方向延伸。具體地說，如圖1(a)所示，是利用從上部電極20的基部21延伸出的4個振動片22而呈現為十字形狀的可動電極，上部電極20由從設置于周圍的4個固定部23延伸出的4個支承部25進行支承。
[0063]上部電極20是利用光刻對隔著層疊在第I導電體層4的上層的犧牲層層疊的第2導電體層5進行構圖而形成的。即，4個固定部23、4個支承部25及上部電極20形成為一體。并且，H形狀的第2下部電極12和十字形狀的上部電極20以在俯視基板I時各自的中心部大致一致的方式重疊,從上部電極20的基部21沿橫向(B — B方向)延伸的2個振動片22被配置成與H形狀的第2下部電極12 (除了后述的縫隙S2的部分之外)重疊。
[0064]多個支承部25被配置成夾著基部21分別對置，在基部21和固定部23之間具有應力緩和部27。關于應力緩和部27，沿與從基部21延伸的方向相交的方向延伸的部位的一個端部連接于支承部25的與基部21相反的一側的端部，部位的另一端部連接于固定部23。并且，在4個支承部25上設置的應力緩和部27的部位在俯視時相對于基部21的中心在相同的旋轉方向上延伸。即，從基部21延伸出的支承部25在中途彎折，該彎折的部位作為應力緩和部27發揮功能。在相同的旋轉方向上延伸是指朝向相同的方向彎折。
[0065]利用這樣的結構，即使由于與外部溫度變化相伴的基板I的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，由于應力緩和部27像板簧那樣變形，因此也能夠緩和向基部21和振動片22傳遞的情況。另外，應力緩和部27也可以不設在所有的支承部25上，只要在至少I個支承部25上設置即可。
[0066]下部電極10中的第I下部電極11是在該第I下部電極11與俯視基板I時重疊的上部電極20之間施加交流電壓的固定電極，利用光刻對層疊于氮化膜3的第I導電體層4進行構圖而形成第I下部電極11。第I下部電極11以在正面觀察圖1(a)時，與從上部電極20的基部21沿縱向(A — A方向)延伸的2個振動片22重疊的方式設置在2個部位，并通過配線Ila而與外部電路連接。
[0067]第I下部電極11由與第2下部電極12相同層的第I導電體層4形成。因此，在第I下部電極11與作為對上部電極20施加電位的固定電極的第2下部電極12之間需要電絕緣，從而各自的圖案(第I下部電極11和第2下部電極12)被分離開。用于該分離的間隙的臺階(凹凸)以凹凸形狀被轉印于利用第2導電體層5形成的第2上部電極20，其中，第2導電體層5是隔著層疊在第I導電體層4的上層的犧牲層層疊而成的。具體地說，如圖1(a)、圖1(b)所示，在圖案的分離部(縫隙SI)的部分處，在上部電極20形成有凹凸形狀。
[0068]在MEMS振子100中，為了不使從上部電極20的基部21沿縱向(A —A方向)延伸的振動片22、和沿橫向(B — B方向)延伸的振動片22在剛性上產生差別，在第2下部電極12設置了虛設的縫隙圖案。具體地說，在上部電極20重疊的區域中的沿橫向(B — B方向)延伸的第2下部電極12上設置虛設的縫隙S2，該虛設的縫隙S2與在上部電極20的沿縱向(A — A方向)延伸的2個振動片22上反映了縫隙SI的凹凸形狀相同地，在上部電極20的沿橫向(B — B方向)延伸的2個振動片22上產生了凹凸形狀。即，縫隙S2的寬度(B — B方向的長度)與縫隙SI的寬度(A — A方向的長度)大致相同，以俯視時，從上部電極20的中心點至縫隙S2的距離與從上部電極20的中心點至縫隙SI的距離大致相同的方式，形成了縫隙S2。
[0069]通過這樣地設置虛設的縫隙S2，以還包含有凹凸部的方式構成上部電極20。另夕卜，縫隙S2不是出于使第2下部電極12電絕緣的目的而形成的，因此在俯視時，在縫隙S2的不與上部電極20重疊的兩端部的區域，第2下部電極12是相連的。
[0070]在這樣的結構中，MEMS振子100構成為靜電振子，利用從外部電路經由配線11a、12a施加到第I下部電極11和上部電極20之間的交流電壓，使得上部電極20的4個振動片22的末端區域作為振動的波腹進行振動。在圖1 (a)中，(+/ -)的符號是針對作為振動的波腹沿上下方向(基板I的厚度方向)振動的部分，以包含其振動的相位關系的方式進行表示，相鄰的振動片22的相位不同。例如表示:在符號為“ + ”的振動片22向上方向(離開基板I的方向)移動時，相鄰的振動片22向符號為“一”的下方向(靠近基板I的方向)移動。
[0071]這里，夾著基部21對置的2個振動片22被看作是包含基部21在內的大致矩形形狀的梁。因此，當2個振動片22的末端向上方向振動時，基部21向下方向振動。從而，產生了在振動片22的厚度方向具有位移的彎曲振動。并且，對于由相鄰的振動片22、基部21及夾著基部21對置的振動片22構成的梁，產生了當2個振動片22的末端向下方向振動時基部21向上方向振動的彎曲振動。因此，當2個梁同時振動時，基部21上下方向的位移相互抵消、從而振動被抑制，基部21和振動片22連接的區域成為振動的波節部。從而，在振動的波節部處整個上部電極20的振動是平衡的，通過對該部分進行支承，能夠更簡便地提供振動效率更高、抑制了振動泄漏的靜電型的梁型振子。
[0072]〈制造方法〉
[0073]接下來，對本實施方式的振子(MEMS振子100)的制造方法進行說明。另外，在說明時，對于上述相同的結構部位，使用相同的標號，并省略重復的說明。
[0074]圖2(a)?(g)是依次示出MEMS振子100的制造工序的工序圖。在沿圖1(a)的A — A線的剖視圖及沿C 一 C線的剖視圖中，示出了各個工序中的MEMS振子100的形態。
[0075]圖2 (a):準備基板1，并在主面的上部層疊氧化膜2。作為優選例，氧化膜2作為半導體加工工藝的元件分離層而通過一般的LOCOS (Local Oxidat1n of Silicon,娃的局部氧化)形成，但根據半導體加工工藝的更新換代，例如也可以是通過STI (Shallow TrenchIsolat1n,淺溝隔離)法形成的氧化膜。
[0076]接下來,層疊作為絕緣層的氮化膜3。作為氮化膜3,通過LPCVD(Low PressureChemical Vapor Deposit1n,低壓力化學氣相沉積法)來使氮化娃(Si3N4)成膜。氮化膜3對于在對犧牲層7進行釋放蝕刻時使用的作為蝕刻液的緩沖氫氟酸具有耐受性，從而作為蝕刻阻擋部發揮功能。
[0077]圖2(b)、(C):接下來，作為第I層形成工序，首先在氮化膜3上層疊第I導電體層4。第I導電體層4是構成下部電極10 (第I下部電極11、第2下部電極12)、配線11a、12a(參照圖1(a))等的多晶硅層，在層疊后注入硼(B)或磷(P)等的離子，使其具有規定的導電性。接下來，在第I導電體層4上涂布抗蝕劑6，利用光刻進行構圖，形成第I下部電極11、第2下部電極12、配線lla、12a。在第I層形成工序中，以在第2層形成工序之后俯視基板I時與上部電極20重疊的方式，預先形成下部電極10、即第I下部電極11和第2下部電極12。
[0078]圖2(d):接下來，以覆蓋下部電極10、配線lla、12a的方式層疊犧牲層7。犧牲層7是用于形成第I下部電極11及第2下部電極12、與上部電極20之間的間隙而使上部電極20游離的犧牲層,利用CVD(Chemical Vapor Deposit1n,化學氣相沉積)法進行成膜。在層疊的犧牲層7上出現了由構圖而成的第I下部電極11和第2下部電極12等的臺階形成的凹凸。
[0079]圖2(e):接下來，利用光刻對犧牲層7進行構圖，形成使第2下部電極12的一部分露出的開口部30。在開口部30中形成有供固定部23與第2下部電極12接合并固定的接合區域。接合區域是供上部電極20借助支承部25支承于基板I的區域，因此，以能得到必要的剛性的面積開口。
[0080]圖2(f):接下來，作為第2層形成工序，首先，以覆蓋犧牲層7及開口部30的方式層疊第2導電體層5。第2導電體層5是與第I導電體層4相同的多晶娃層,在層疊后,利用光刻進行構圖，形成上部電極20、固定部23和支承部25。如圖1(a)所示，上部電極20是在俯視基板I時具有與第I下部電極11和第2下部電極12重疊的區域的電極，并以振動片22呈放射狀從上部電極20的中央的基部21延伸的方式來形成上部電極20的形狀。并且，在層疊后向上部電極20的除了固定部23和支承部25之外的區域注入硼(B)或磷(P)等的離子，使其具有規定的導電性。
[0081]圖2(g):接下來，將基板I暴露在蝕刻液(緩沖氫氟酸)中，對犧牲層7進行蝕刻去除(釋放蝕刻)，由此形成第I下部電極11和第2下部電極12、與上部電極20之間的間隙，從而使上部電極20游離。
[0082]由此，形成MEMS振子100。
[0083]另外，MEMS振子100優選設置于被密封成負壓狀態的空腔部。因此，在進行MEMS振子100的制造時，一并地形成用于形成空腔部的犧牲層、包圍該犧牲層的側壁部、以及形成空腔部的蓋的密封層等，但這里省略了說明。
[0084]如上所述，根據本實施方式的MEMS振子100，能夠獲得以下的效果。
[0085]在上部電極20中，利用支承部25支承基部21的振動的波節部，因此，整個上部電極20的振動在振動的波節部處平衡，從而能夠提供振動效率更高、抑制了振動泄漏的具有高Q值的靜電式的梁型振子。
[0086]并且，在支承部25上設置有應力緩和部27，因此，即使由于與外部溫度變化相伴的基板I的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，應力緩和部27也會像彈簧那樣變形，能夠緩和向基部21和振動片22 —體化而成的整個上部電極20傳遞的情況，因此，能夠提供相對于外部溫度變化振動特性穩定、且具有高Q值的梁型振子。
[0087][振蕩器]
[0088]接下來，基于圖3對作為本發明的一個實施方式的振蕩器的應用了 MEMS振子100的振蕩器200進行說明。
[0089]圖3是示出具備本發明的一個實施方式的MEMS振子100的振蕩器的結構的例子的概略圖。振蕩器200由MEMS振子100、偏置電路70、放大器71、72等構成。
[0090]偏置電路70是與MEMS振子100的配線I la、12a連接，并將偏置了規定電位的交流電壓施加到MEMS振子100的電路。
[0091]放大器71是與偏置電路70并聯地與MEMS振子100的配線lla、12a連接的反饋放大器。通過反饋放大，將MEMS振子100構成為振蕩器200。
[0092]放大器72是輸出振蕩波形的緩沖放大器。
[0093]根據本實施方式，作為振蕩器，通過具備有著高Q值的振子，能夠提供更高性能的振蕩器。
[0094][電子設備]
[0095]接下來，基于圖4(a)、圖4(b)和圖5，對應用了作為本發明的一個實施方式的電子部品的MEMS振子100的電子設備進行說明。
[0096]圖4(a)是示出作為具備本發明的一個實施方式的電子部件的電子設備的移動型(或筆記本型)的個人計算機的結構的概略的立體圖。在該圖中，個人計算機1100由具有鍵盤1102的主體部1104和具有顯示部1000的顯示單元1106構成，顯示單元1106經由鉸鏈結構部而可轉動地支承于主體部1104。在這樣的個人計算機1100中，內置有作為濾波器、諧振器、基準時鐘等發揮功能的作為電子部件的MEMS振子100。
[0097]圖4(b)是示出作為具備本發明的一個實施方式的電子部件的電子設備的便攜電話(也包括PHS)的結構的概略的立體圖。在該圖中，便攜電話1200具有多個操作按鈕1202、接聽口 1204以及通話口 1206，在操作按鈕1202和接聽口 1204之間配置有顯示部1000。在這樣的便攜電話1200中，內置有作為濾波器、諧振器、角速度傳感器等發揮功能的作為電子部件(定時裝置)的MEMS振子100。
[0098]圖5是示出作為具備本發明的一個實施方式的電子部件的電子設備的數碼照相機的結構的概略的立體圖。另外，在該圖中還簡單地示出了與外部設備的連接。數碼照相機1300利用CCD (Charge Coupled Device:電荷稱合器件)等攝像元件對被攝體的光像進行光電轉換來生成攝像信號(圖像信號)。
[0099]在數碼照相機1300的殼體(主體)1302的背面設置有顯示部1000，成為根據CXD的攝像信號進行顯示的結構，顯示部1000作為將被攝體作為電子圖像進行顯示的取景器發揮功能。并且，在殼體1302的正面側(圖中背面側)設置有包含光學鏡頭(攝像光學系統)、CXD等的受光單元1304。
[0100]當攝影者確認了顯示在顯示部1000的被攝體像并按下快門按鈕1306時，該時刻的CXD的攝像信號被傳送到存儲器1308進行存儲。并且，在該數碼照相機1300中，在殼體1302的側面設置有視頻信號輸出端子1312和數據通信用的輸入輸出端子1314。并且，如圖所示，根據需要，將電視監視器1430與視頻信號輸出端子1312連接，將個人計算機1440與數據通信用的輸入輸出端子1314連接。而且，構成為通過規定的操作，將存儲在存儲器1308內的攝像信號輸出到電視監視器1430或個人計算機1440。在這樣的數碼照相機1300中，內置有作為濾波器、諧振器、角速度傳感器等發揮功能的作為電子部件的MEMS振子 100。
[0101]如上所述，作為電子部件，通過使用具有高Q值的振子，能夠提供更高性能的電子設備。
[0102]另外，作為本發明的一個實施方式的電子設備的MEMS振子100，除了圖4(a)的個人計算機1100 (移動型個人計算機)、圖4 (b)的便攜電話1200、圖5的數碼照相機1300以夕卜，例如還可以應用于噴墨式排出裝置(例如噴墨式打印機)、膝上型個人計算機、電視機、攝像機、車載導航裝置、傳呼機、電子記事本(包含通信功能)、電子詞典、計算器、電子游戲設備、工作站、可視電話、保安用電視監視器、電子雙筒望遠鏡、POS終端、醫療設備(例如電子體溫計、血壓計、血糖計、心電圖測量裝置、超聲波診斷裝置、電子內窺鏡)、魚群探測器、各種測定設備、計量儀器類(例如車輛、飛機、船舶的計量儀器類)、飛行模擬器等電子設備。
[0103][移動體]
[0104]接下來，基于圖6對應用了作為本發明的一個實施方式的振子的MEMS振子100的移動體進行說明。
[0105]圖6是概略地示出作為具備MEMS振子100的移動體的汽車1400的立體圖。在汽車1400上搭載有包括本發明的MEMS振子100而構成的陀螺儀傳感器。例如，如該圖所示，在作為移動體的汽車1400上，搭載有控制輪胎1401的內置有該陀螺儀傳感器的電子控制單元1402。并且，作為其他例子，MEMS振子100可以廣泛應用于無鑰匙進入系統、防盜系統、汽車導航系統、汽車空調、防抱死制動系統(ABS)、安全氣囊、胎壓監測系統(TPMS:TirePressure Monitoring System)、發動機控制器、混合動力汽車和電動車的電池監控器、車身姿態控制系統等的電子控制單元(EQJ electronic control unit)。
[0106]如上所述，作為移動體，通過靈活使用具有高Q值的振子，能夠提供更高性能的移動體。
[0107]另外，本發明不限定于上述實施方式，可以對上述實施方式添加各種變更和改良。以下對變形例進行說明。這里，對于與上述實施方式相同的結構部位，使用相同的標號，并省略重復的說明。
[0108](變形例I)
[0109]圖7中(a)?(d)是示出變形例I的振子的、上部電極的變化的例子的俯視圖。
[0110]在本實施方式中，如圖1(a)所示，對上部電極20是利用從基部21延伸出的4個振動片22而呈現為十字形狀的上部電極20的情況進行了說明，但不限定于該結構。振動片22的數量無論是偶數還是奇數都可以，只要是以4個以上的方式形成上部電極20即可。
[0111]圖7(a)是示出構成為圓板狀的上部電極20a的圖。在以彼此相鄰的振動片22a的振動的相位相反的方式振動的情況下，能夠提供抑制了振動效率的降低、且抑制了振動泄漏的具有高Q值的梁型振子。
[0112]圖7(b)是示出具有6個振動片22b的上部電極20b的圖。在以彼此相鄰的振動片22b的振動的相位相反的方式振動的情況下，能夠提供抑制了振動效率的降低、且抑制了振動泄漏的具有高Q值的梁型振子。
[0113]圖7(c)是示出具有8個振動片22c的上部電極20c的圖。在以彼此相鄰的振動片22c的振動的相位相反的方式振動的情況下，或在如圖7(c)所示地以彼此相鄰的2個振動片22c成為I組而以相同相位振動、并且相鄰的組的振動的位相相反的方式振動的情況下，能夠提供抑制了振動效率的降低、且抑制了振動泄漏的具有高Q值的梁型振子。
[0114]圖7(d)是示出具有5個振動片22d的上部電極20d的圖。關于振動片22d2和夾著基部21對置的2個振動片22d3，與從基部21延伸的方向相交的方向的長度(寬度方向的長度)不同，振動片22d2的寬度方向的長度比2個振動片22d3的寬度方向的長度長。這是為了在振動的波節部處使基部21和振動片22(11、22(12、22(13—體化而成的整個上部電極20b的振動平衡。利用這樣的結構，即使振動片22dl、22d2、22d3的總數為奇數，也能夠提供抑制了振動效率的降低、且抑制了振動泄漏的具有高Q值的梁型振子。
[0115](變形例2)
[0116]圖8中(a)?(C)是示出變形例2的振子的、應力緩和部的變化的例子的俯視圖。
[0117]在本實施方式中，如圖1(a)所示，應力緩和部27構成為具有在與支承部25延伸的方向相交的方向上延伸的部位，但不限定于該結構。并且，雖然在所有的4個支承部25上均設有應力緩和部27，但不限定于此，只要在至少I個支承部25上設置即可。因此，只要是能夠抑制由于與外部溫度變化相伴的基板I的伸縮而產生的應力的結構即可。
[0118]圖8(a)是示出在振動的波節部和固定部23a之間設置的應力緩和部27a的形狀的圖。應力緩和部27a具有在與支承部25a的延伸方向相交的方向上延伸的部位。該部位是以與支承部25a的延伸方向相交的方向為長邊方向的大致矩形，部位的大致中央部與支承部25a連接，在部位的長邊方向的兩端分別連接有固定部23a。
[0119]利用這樣的形狀，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部23a傳遞，應力緩和部27a的部位也會像板簧那樣變形，能夠緩和向基部21和振動片22 —體化而成的整個上部電極120a傳遞的情況，因此能夠提供相對于外部溫度變化具有穩定的振動特性、且具有高Q值的梁型振子。
[0120]圖8(b)是示出在振動的波節部和固定部23之間設置的應力緩和部27b的形狀的圖。應力緩和部27b具有多個在與支承部25b的延伸方向相交的方向上彎折的部位。關于該部位，具有3個以與支承部25b的延伸方向相交的方向為長邊方向的大致矩形的部位，各個部位的長邊方向的兩端分別與支承部25b的延伸方向的部位連接。
[0121]利用這樣的形狀，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，應力緩和部27b也會像螺旋彈簧那樣變形，能夠緩和向基部21和振動片22一體化而成的整個上部電極120b傳遞的情況，因此能夠提供相對于外部溫度變化具有穩定的振動特性、且具有高Q值的梁型振子。
[0122]圖8(c)是示出在振動的波節部和固定部23之間設置的應力緩和部27c的形狀的圖。應力緩和部27c具有多個在與支承部25c的延伸方向相交的方向上彎折的部位。關于該部位，具有2個以與支承部25c的延伸方向相交的方向為長邊方向的大致矩形的部位，各個部位的長邊方向的兩端分別與支承部25c的延伸方向的部位連接，即形成為在大致矩形的形狀的中央部具有大致矩形的貫通部的形狀。
[0123]利用這樣的形狀，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，應力緩和部27c的2個部位也會像板簧那樣變形，能夠緩和向基部21和振動片22 —體化而成的整個上部電極120c傳遞的情況，因此能夠提供相對于外部溫度變化具有穩定的振動特性、且具有高Q值的梁型振子。另外，雖然應力緩和部27c的形狀是以支承部25延伸的方向為短邊方向的大致矩形，但也可以是以支承部25延伸的方向為長邊方向的大致矩形。
[0124](變形例3)
[0125]圖9中(a)?(b)是示出變形例3的振子的、應力緩和部的變化的例子的俯視圖。
[0126]在本實施方式中，如圖1(a)所示，關于應力緩和部27，在與支承部25延伸的方向相交的方向上延伸的部位以大致直線狀的形狀構成，但不限定于該結構。并且，雖然在所有的4個支承部25上均設有應力緩和部27，但不限定于此，只要在至少I個支承部25上設置即可。因此，只要是能夠抑制由于與外部溫度變化相伴的基板I的伸縮而產生的應力的結構即可。
[0127]圖9(a)是示出在振動的波節部和固定部23之間設置的應力緩和部27d的形狀的圖。應力緩和部27d具有在與支承部25d的延伸方向上呈曲線狀延伸的形狀的曲線部部位。利用這樣的形狀，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，應力緩和部27d的部位也會像螺旋彈簧那樣變形，能夠緩和向基部21和振動片22 一體化而成的整個上部電極220a傳遞的情況，因此能夠提供相對于外部溫度變化具有穩定的振動特性、且具有高Q值的梁型振子。
[0128]圖9(b)是示出在振動的波節部和固定部23之間設置的應力緩和部27e的形狀的圖。應力緩和部27e具有圓環狀的圓環部部位。利用這樣的形狀，即使由于與外部溫度變化相伴的基板I的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，應力緩和部27e的部位也會變形，能夠緩和向基部21和振動片22 —體化而成的整個上部電極220b傳遞的情況，因此能夠提供相對于外部溫度變化具有穩定的振動特性、且具有高Q值的梁型振子。另外，雖然圓環狀的形狀是在支承部25e的延伸方向上較短的橢圓形狀，但也可以是在支承部25e的延伸方向上較長的橢圓形狀。
[0129](變形例4)
[0130]圖10中(a)?(b)是示出變形例4的振子的、具有2個支承部的應力緩和部的變化的例子的俯視圖。
[0131]本實施方式中，如圖1(a)所示，雖然設置有具有應力緩和部27的4個支承部25，但支承部25不限定于4個。只要至少2個以上的支承部25以夾著基部21對置的方式配置即可。因此，只要是能夠抑制由于與外部溫度變化相伴的制基板I的伸縮而產生的應力的結構即可。
[0132]圖10(a)是具有2個支承部25，并示出在振動的波節部和固定部23之間設置的應力緩和部27的形狀的圖。應力緩和部27與圖1(a)所示的實施方式的形狀相同。由于支承部25為2個，所以由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力只在一個方向上，向基部21和振動片22 —體化而成的整個上部電極320a傳遞的應力小，并且，應力緩和部27的部位像彈簧那樣變形，能夠緩和應力，因此能夠提供相對于外部溫度變化具有更穩定的振動特性、且具有更高Q值的梁型振子。
[0133]圖10(b)是具有2個支承部25，并示出在一方的支承部25的振動的波節部和固定部23之間設置的應力緩和部27f的形狀的圖。設置于另一方的支承部25的應力緩和部27的形狀與圖1(a)所示的實施方式的形狀相同。關于設置于一方的支承部25的應力緩和部27f的形狀，與支承部25的延伸方向相交的方向朝向與設置于另一方的支承部25的應力緩和部27相同的方向延伸。
[0134]利用這樣的形狀，對相鄰的振動片22施加的外部應力相等，能夠降低因施加于各振動片22的外部應力的不同而產生的變形，因此能夠進一步抑制振動泄漏。并且，即使由于與外部溫度變化相伴的基板的伸縮而產生的應力經由固定部23傳遞，應力緩和部27、27f也會像彈簧那樣變形，能夠緩和向基部21和振動片22 —體化而成的整個上部電極320b傳遞的情況。從而，能夠提供相對于外部溫度變化具有穩定的振動特性、且具有更高Q值的梁型振子。
【權利要求】
1.一種振子，其特征在于， 所述振子具有: 基板； 固定部，其固定在所述基板上； 基部，其隔開間隔地配置在所述基板的上方； 振動片，其從所述基部起在沿著所述基板的方向上延伸；以及 支承部，其將所述基部與所述振動片的連接部、和所述固定部連接起來。
2.根據權利要求1所述的振子，其特征在于， 在俯視所述基板時，所述基部位于多個所述支承部之間。
3.根據權利要求2所述的振子，其特征在于， 至少I個所述支承部具備應力緩和部。
4.根據權利要求3所述的振子，其特征在于， 在俯視所述基板時，多個所述應力緩和部相對于所述基部的中心在彼此相同的旋轉方向上彎折。
5.根據權利要求3所述的振子，其特征在于， 所述應力緩和部具有多個在與從所述基部延伸出所述支承部的方向相交的方向上彎折的部位。
6.根據權利要求3所述的振子，其特征在于， 所述應力緩和部具有曲線部。
7.根據權利要求3所述的振子，其特征在于， 所述應力緩和部具有圓環部。
8.根據權利要求3所述的振子，其特征在于， 以夾著所述基部對置的方式配置的2個所述支承部的所述應力緩和部朝向彼此相同的方向彎折。
9.根據權利要求1所述的振子，其特征在于， 在俯視所述基板時，相鄰的2個所述振動片的振動相位彼此不同。
10.根據權利要求1所述的振子，其特征在于， 所述振子具有寬度方向的長度彼此不同的多個所述振動片。
11.一種振蕩器，其特征在于，所述振蕩器具備權利要求1所述的振子。
12.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備具備權利要求1所述的振子。
13.—種移動體，其特征在于，所述移動體具備權利要求1所述的振子。
【文檔編號】H03H9/02GK104518750SQ201410493424
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2013年10月8日
【發明者】山田明法 申請人:精工愛普生株式會社