CN110663176A - 谐振器以及谐振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在谐振器中，在抑制DLD的偏差的同时改善DLD。具备：振动部，具有多个振动臂以及基部，其中，上述多个振动臂为分别具有固定端和开放端的3根以上的振动臂，且至少2根振动臂以不同的相位进行面外弯曲，上述基部具有与上述多个振动臂的固定端连接的前端、和与该前端对置的后端；保持部，设置于上述振动部的周围的至少一部分；保持臂，设置于上述振动部与上述保持部之间，一端与上述基部连接，另一端与上述保持部连接；以及多个孔，形成于上述振动部，上述多个孔分别形成于上述基部中的上述多个振动臂中的任意彼此相邻的振动臂之间的区域。

Description

谐振器以及谐振装置
技术领域
本发明涉及多个振动臂以面外的弯曲振动模式振动的谐振器以及谐振装置。
背景技术
以往，使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械***)技术的谐振装置例如被用作定时设备。该谐振装置安装在设置于智能电话等电子设备内的印刷电路基板上。谐振装置具备下侧基板、在与下侧基板之间形成空腔的上侧基板、以及在下侧基板与上侧基板之间配置于空腔内的谐振器。
例如在专利文献1中公开了具备多个振动臂的谐振器。在该谐振器中，振动臂在其固定端与基部的前端连接，基部在与前端相反侧的后端与支承部连接。在专利文献1所记载的谐振器中，通过将基部设定为其长度(从前端朝向后端的方向)比宽度小，从而基部本身成为容易弯曲位移的结构。由此，可实现DLD(Drive Level Dependency：激励功率依赖性)的改善。
专利文献1：国际公开第2016/175218号
伴随着蚀刻的形状精度本身不管基部长度的长短如何几乎恒定。因此，若为了改善DLD而缩短基部长度，则蚀刻偏差相对于基部长度的比率增大，由此对DLD偏差的影响增大，所以有进一步改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的是在谐振器中，在抑制DLD的偏差的同时改善DLD。
本发明的一个方面的谐振器具备：
振动部，具有多个振动臂以及基部，其中，上述多个振动臂为分别具有固定端和开放端的3根以上的振动臂，且至少2根振动臂以不同的相位进行面外弯曲，上述基部具有与上述多个振动臂的固定端连接的前端、和与该前端对置的后端；
保持部，设置于上述振动部的周围的至少一部分；
保持臂，设置于上述振动部与上述保持部之间，一端与上述基部连接，另一端与上述保持部连接；以及
多个孔，形成于上述振动部，
上述多个孔分别形成于上述基部中的上述多个振动臂中的任意彼此相邻的振动臂之间的区域。
另外，优选上述多个孔形成于上述基部中的比上述后端更接近上述前端的区域。
另外，优选上述多个孔形成于上述基部中的相互以反相振动的彼此相邻的振动臂之间的区域。
本发明的一个方面的谐振器具备：
振动部，具有多个振动臂以及基部，其中，上述多个振动臂为分别具有固定端和开放端的3个以上的振动臂，且至少2个振动臂以不同的相位进行面外弯曲，上述基部具有与上述多个振动臂的固定端连接的前端、和与该前端对置的后端，
保持部，设置于上述振动部的周围的至少一部分；
保持臂，设置于上述振动部与上述保持部之间，一端与上述基部连接，另一端与上述保持部连接；以及
多个孔，形成于上述振动部，
上述多个孔分别形成于上述多个振动臂中的任意振动臂中的比上述开放端更接近上述固定端的区域。
另外，优选上述多个孔分别形成于上述多个振动臂所排列的方向上的该振动臂的中央附近。
另外，优选上述多个孔为具有沿着上述多个振动臂的每个振动臂所延伸的方向的长轴的形状。
根据技术方案1～6中任一项所述的谐振器，上述多个孔分别形成于上述振动部中的相对于通过上述多个振动臂所排列的方向的中心的中心轴相互对称的位置。
另外，优选上述多个孔为贯通孔。
另外，优选上述多个孔为凹部。
本发明的一个方面的谐振装置具备：上述的谐振器；
上盖和下盖，将上述谐振器夹在中间相互对置地设置；以及
外部电极。
根据本发明，在谐振器中，能够在抑制DLD的偏差的同时改善DLD。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的谐振装置的外观的立体图。
图2是示意性地表示本发明的第一实施方式的谐振装置的结构的分解立体图。
图3是取下上侧基板后的本发明的第一实施方式的谐振器的俯视图。
图4A是沿着图3的AA’线的剖视图。
图4B是沿着图3的BB’线的剖视图。
图5是表示对凹部的功能进行验证的结果的曲线图。
图6是本发明的第二实施方式的谐振器的俯视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的谐振装置1的外观的立体图。另外，图2是示意性地表示本发明的第一实施方式的谐振装置1的结构的分解立体图。
该谐振装置1具备谐振器10、以及设置为夹着谐振器10相互对置的上盖30和下盖20。即，谐振装置1通过依次层叠下盖20、谐振器10、以及上盖30而构成。
另外，谐振器10与下盖20以及上盖30接合，由此，谐振器10被密封，形成谐振器10的振动空间。谐振器10、下盖20以及上盖30分别使用Si基板而形成。而且，谐振器10、下盖20以及上盖30通过Si基板彼此相互接合而相互接合。谐振器10以及下盖20也可以使用SOI基板来形成。
谐振器10是使用MEMS技术制造的MEMS谐振器。此外，在本实施方式中，以谐振器10是使用硅基板形成的为例进行说明。以下，对谐振装置1的各结构进行详细说明。
(1.上盖30)
上盖30沿着XY平面扩展为平板状，在其背面例如形成有平坦的长方体形状的凹部31。凹部31被侧壁33围起，形成谐振器10振动的空间亦即振动空间的一部分。
(2.下盖20)
下盖20具有沿着XY平面设置的矩形平板状的底板22、以及从底板22的周边部沿Z轴方向(即，下盖20和谐振器10的层叠方向)延伸的侧壁23。在下盖20，在与谐振器10对置的面上，设置有由底板22的表面和侧壁23的内表面形成的凹部21。凹部21形成谐振器10的振动空间的一部分。通过上述的上盖30和下盖20，该振动空间被气密密封，而维持真空状态。也可以向该振动空间填充例如惰性气体等气体。
(3.谐振器10)
图3是示意性地表示本实施方式的谐振器10的结构的俯视图。使用图3对本实施方式的谐振器10的各结构进行说明。谐振器10具备振动部120、保持部140、以及保持臂111、112。
(a)振动部120
振动部120具有沿着图3的正交坐标系中的XY平面扩展的矩形的轮廓。振动部120设置于保持部140的内侧，在振动部120与保持部140之间，以规定的间隔形成有空间。在图3的例子中，振动部120具有基部130、4根振动臂135A～135D(也统称为“振动臂135”。)、以及孔17。此外，振动臂的数量不限定于4根，例如设定为3根以上的任意的数量。在本实施方式中，各振动臂135和基部130形成为一体。
·基部130
在俯视时，基部130在X轴方向具有长边131a、131b、在Y轴方向具有短边131c、131d。长边131a是基部130的前端的面131A(以下，也称为“前端131A”。)的一条边，长边131b是基部130的后端的面131B(以下，也称为“后端131B”。)的一条边。在基部130中前端131A与后端131B设置为相互对置。
基部130在前端131A与后述的振动臂135连接，在后端131B与后述的保持臂111、112连接。此外，在图3的例子中，在俯视时，基部130具有大致长方形的形状，但并不局限于此，形成为相对于沿着长边131a的垂直平分线规定的虚拟平面P大致面对称即可。基部130例如也可以为长边131b比131a短的梯形、以长边131a为直径的半圆的形状。另外，基部130的各面并不限定于平面，也可以是弯曲的面。此外，虚拟平面P是振动部120中的包含通过振动臂135所排列的方向的中心的中心轴的平面。
在基部130中，从前端131A朝向后端131B的方向上的前端131A与后端131B的最长距离亦即基部长度L(在图3中为短边131c、131d的长度)为45μm左右。另外，在与基部长度方向正交的宽度方向，基部130的侧端彼此的最长距离亦即基部宽度W(在图3中为长边131a、131b的长度)为280μm左右。
·振动臂135
振动臂135沿Y轴方向延伸，且分别具有相同的尺寸。振动臂135分别与Y轴方向平行地设置于基部130与保持部140之间，一端与基部130的前端131A连接，成为固定端，另一端成为开放端。另外，振动臂135分别在X轴方向上以规定的间隔并列设置。此外，振动臂135例如X轴方向的宽度为50μm左右，Y轴方向的长度为465μm左右。
振动臂135分别在开放端具有重物部G。重物部G的X轴方向的宽度比振动臂135的其它部位宽。重物部G例如X轴方向的宽度为70μm左右。重物部G与振动臂135通过同一工序一体形成。通过形成重物部G，振动臂135的开放端侧的每单位长度的重量比固定端侧重。因此，通过振动臂135在开放端侧分别具有重物部G，能够增大各振动臂的上下方向的振动的振幅。
在本实施方式的振动部120中，在X轴方向上，在外侧配置有2根振动臂135A、135D，在内侧配置有2根振动臂135B、135C。X轴方向上的振动臂135B与135C的间隔W1被设定为比X轴方向上的外侧的振动臂135A(135D)与同该外侧的振动臂135A(135D)相邻的内侧的振动臂135B(135C)之间的间隔W2大。间隔W1例如为10μ左右，间隔W2例如为5μm左右。通过间隔W2设定为比间隔W1小，从而改善振动特性。但是，在对谐振装置1实现小型化的情况下，可以将间隔W1设定为比间隔W2小，也可以设为等间隔。
·孔17
在本实施方式中，在基部130中的外侧的振动臂135A、135D与内侧的振动臂振动臂135B、135C之间(即，振动臂的延长线之间)的区域分别形成有孔17。在本实施方式中，孔17是具有沿着X轴方向的宽度为5μm左右、沿着Y轴方向的长度为18μm左右的圆弧形的开口的贯通孔。另外，孔17在基部130中的前端131A侧的区域中形成为在振动臂135延伸的方向(从前端131A朝向后端131B的方向)上具有长轴。此外，从图3中清晰可知，孔17形成于基部130的厚度方向(振动臂135的振动方向)上。
此外，孔17的形状、位置并不限定于图3的例子。例如孔17的形状可以为多边形、圆形、椭圆等，进一步并不限定于贯通孔，也可以为凹陷(凹部)。但是，在将孔17形成为多边形的形状的情况下，从基部130的强度等观点考虑，优选成为对其开口的角进行了倒角的形状。
另外，形成有孔17的位置为相对于虚拟平面P大致对称的位置即可，可以为形成于所有的振动臂135之间的结构、形成于部分振动臂135之间的结构。例如，在假定振动臂为6根以上的结构的情况下，能想到孔17为(1)在最外侧的振动臂与从外侧数第二个振动臂之间的区域各形成一个(合计2个)的结构、(2)在从外侧数第二个与第三个振动臂之间的区域各形成一个(合计2个)的结构、(3)在最外侧与从外侧数第二个与第三个振动臂之间各形成一个(合计4个)的结构、(4)在所有的振动臂之间各形成一个(合计5个)的结构等。
另外，在孔17为凹陷的情况下，也可以为从前端131A侧的区域遍及后端131B侧的区域而形成的结构。
另外，形成于振动臂135之间的区域的孔17的数量并不限定于一个，也可以为多个。在该情况下，优选孔17在沿着前端131A的方向上具有长轴，在从前端131A朝向后端131B的方向上多个孔17几乎以等间隔对齐排列。
·其他
在振动部120的表面(与上盖30对置的面)形成有保护膜235以覆盖其整个面。进一步，在振动臂135A～135D中的保护膜235的表面的一部分，分别形成有频率调整膜236A～236D(以下，也将频率调整膜236A～236D统称为“频率调整膜236”。)。通过保护膜235以及频率调整膜236，能够调整振动部120的谐振频率。此外，虽然不需要保护膜235一定覆盖振动部120的整个面，但在保护频率调整中的基底的电极膜(例如图4的金属层E2)以及压电膜(例如图4的压电薄膜F3)免受损伤的方面，优选覆盖振动部120的整个面。
在振动部120中的由振动引起的位移与其它区域相比相对较大的区域的至少一部分，在保护膜235上形成有频率调整膜236，以使其表面露出。具体而言，频率调整膜236形成于振动臂135的前端，即重物部G。另一方面，保护膜235在振动臂135中的其他区域露出其表面。在本实施例中，频率调整膜236形成到振动臂135的前端，且在前端部保护膜235完全不露出，但也能够为在振动臂135的前端部不形成频率调整膜236，以使保护膜235的一部分露出的结构。
(b)保持部140
保持部140沿着XY平面形成为矩形的框状。保持部140设置为在俯视时，沿着XY平面包围振动部120的外侧。此外，保持部140设置于振动部120的周围的至少一部分即可，并不限定于框状的形状。例如，保持部140在振动部120的周围设置为保持振动部120，另外，能够与上盖30以及下盖20接合的程度即可。
在本实施方式中，保持部140由一体形成的棱柱形状的框体140a～140d构成。如图3所示，框体140a与振动臂135的开放端对置，且长边方向与X轴平行地设置。框体140b与基部130的后端131B对置，且长边方向与X轴平行地设置。框体140c与基部130的侧端(短边131c)以及振动臂135A对置，且长边方向与Y轴平行地设置，并在其两端分别与框体140a、140b的一端连接。框体140d与基部130的侧端(短边131d)以及振动臂135D对置，且长边方向与Y轴平行地设置，并在其两端分别与框体140a、140b的另一端连接。
在本实施方式中，作为保持部140被保护膜235覆盖来说明，但并不局限于此，保护膜235也可以不形成于保持部140的表面。
(c)保持臂111、112
保持臂111以及保持臂112设置于保持部140的内侧，连接基部130的后端131B与框体140c、140d。如图3所示，保持臂111与保持臂112相对于沿着基部130的X轴方向的中心线与YZ平面平行地规定的虚拟平面P大致面对称地形成。
保持臂111具有臂111a、111b、111c、111d。保持臂111的一端与基部130的后端131B连接，并从该处向框体140b延伸。而且，保持臂111向朝向框体140c的方向(即，X轴方向)弯曲，进一步向朝向框体140a的方向(即，Y轴方向)弯曲，并再次向朝向框体140c的方向(即，X轴方向)弯曲，且另一端与框体140c连接。
臂111a与框体140c对置地设置在基部130与框体140b之间，以使其长边方向与Y轴平行。臂111a的一端在后端131B与基部130连接，并从此处与后端131B大致垂直地，即，沿Y轴方向延伸。优选通过臂111a的X轴方向的中心的轴设置于比振动臂135A的中心线靠内侧，在图3的例子中，臂111a设置于振动臂135A与135B之间。另外，臂111a的另一端在其侧面与臂111b的一端连接。臂111a在X轴方向上规定的宽度为20μm左右，在Y轴方向上规定的长度为40μm。
臂111b与框体140b对置地设置在基部130与框体140b之间，以使其长边方向与X轴方向平行。臂111b的一端与臂111a的另一端且与框体140c对置的一侧的侧面连接，并从此处与臂111a大致垂直地，即，沿X轴方向延伸。另外，臂111b的另一端与臂111c的一端且与振动部120对置的一侧的侧面连接。臂111b例如在Y轴方向上规定的宽度为20μm左右，在X轴方向上规定的长度为75μm左右。
臂111c与框体140c对置地设置在基部130与框体140c之间，以使其长边方向与Y轴方向平行。臂111c的一端在其侧面与臂111b的另一端连接，另一端与臂111d的一端且框体140c侧的侧面连接。臂111c例如在X轴方向上规定的宽度为20μm左右，在Y轴方向上规定的长度为140μm左右。
臂111d与框体140a对置地设置为在基部130与框体140c之间，以使其长边方向与X轴方向平行。臂111d的一端与臂111c的另一端且与框体140c对置的一侧的侧面连接。另外，臂111d的另一端在与振动臂135A和基部130的连接位置附近对置的位置与框体140c连接，并从此处开始与框体140c大致垂直地，即，沿X轴方向延伸。臂111d例如在Y轴方向上规定的宽度为20μm左右，在X轴方向上规定的长度为10μm左右。
像这样，保持臂111为在臂111a处与基部130连接，并在臂111a与臂111b的连接位置、臂111b与111c的连接位置、以及臂111c与111d的连接位置弯曲之后，连接到保持部140的结构。
保持臂112具有臂112a、112b、112c、112d。保持臂112的一端与基部130的后端131B连接，并从此处向框体140b延伸。而且，保持臂112向朝向框体140d的方向(即，X轴方向)弯曲，进一步向朝向框体140a的方向(即，Y轴方向)弯曲，并再次向朝向框体140d的方向(即，X轴方向)弯曲，且另一端与框体140d连接。由于臂112a、112b、112c、112d的结构分别为与臂111a、111b、111c、111d对称的结构，所以省略详细的说明。
此外，保持臂111、112并不限定于在各臂的连接位置处折弯成直角的形状，也可以为弯曲的形状。另外，保持臂111、112弯曲的次数并不限定于已叙述的次数，例如也可以为仅弯曲1次与基部130的后端131B和框体140c、140d连接的结构、弯曲2次与基部130的后端131B和框体140a连接的结构、一次也不弯曲就与基部130的后端131B和框体140b连接的结构。另外，基部130中的保持臂111、112的连接位置并不限定于后端131B，也可以为与连接前端131A与后端131B的侧面连接的结构。
(4.层叠结构)
使用图4A以及图4B对谐振器10的层叠结构进行说明。图4A是示意性地表示图3的AA’剖面、以及谐振器10的电连接方式的示意图。另外，图4B是表示图3的BB’剖面的示意图。
在谐振器10中，保持部140、基部130、振动臂135、保持臂111、112通过同一工序形成为一体。在谐振器10中，首先，在Si(硅)基板F2上层叠有金属层E1。而且，在金属层E1上层叠有压电薄膜F3以覆盖金属层E1，进一步，在压电薄膜F3的表面层叠有金属层E2。在金属层E2上层叠有保护膜235以覆盖金属层E2。在振动部120上，进一步在保护膜235上层叠有频率调整膜236。此外，通过使用成为低电阻的简并硅基板，Si基板F2本身兼作金属层E1，从而也能够省略金属层E1。
Si基板F2例如由厚度6μm左右的简并的n型Si半导体形成，作为n型掺杂剂，能够包含P(磷)、As(砷)、Sb(锑)等。Si基板F2所使用的简并Si的电阻值例如小于1.6mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。进一步在Si基板F2的下表面形成有氧化硅(例如SiO2)层(温度特性修正层)F21。由此，能够提高温度特性。
在本实施方式中，所谓的氧化硅层(温度特性修正层)F21是指具有与在Si基板F2上未形成该氧化硅层F21的情况相比，至少在常温附近减少在Si基板F2上形成有温度修正层时的振动部中的频率的温度系数(即，单位温度的变化率)的功能的层。由于振动部120具有氧化硅层F21，所以例如能够减少由Si基板F2、金属层E1、E2、压电薄膜F3以及氧化硅层(温度修正层)F21构成的层叠结构体的谐振频率的随温度的变化。
在谐振器10中，优选氧化硅层F21以均匀的厚度形成。此外，所谓的均匀的厚度是指氧化硅层F21的厚度的偏差为厚度的平均值±20％以内。
此外，氧化硅层F21可以形成于Si基板F2的上表面，也可以形成于Si基板F2的上表面和下表面双方。另外，在保持部140中，也可以氧化硅层F21不形成于Si基板F2的下表面。
金属层E2、E1例如使用厚度0.1～0.2μm左右的Mo(钼)、铝(Al)等而形成。金属层E2、E1通过蚀刻等形成为所希望的形状。金属层E1例如在振动部120上形成为作为下部电极发挥作用。另外，金属层E1在保持臂111、112、保持部140上形成为作为用于将下部电极与设置于谐振器10的外部的交流电源连接的布线发挥作用。
另一方面，金属层E2在振动部120上形成为作为上部电极发挥作用。另外，金属层E2在保持臂111、112、保持部140上形成为用于将上部电极与设置于谐振器10的外部的电路连接的布线发挥作用。
此外，在进行从交流电源向下部布线或者上部布线的连接时，可以使用在上盖30的外表面形成电极(外部电极的一个例子。)，该电极将电路与下部布线或者上部布线连接的结构、在上盖30内形成导通孔，并向该导通孔的内部填充导电性材料来设置布线，该布线将交流电源与下部布线或者上部布线连接的结构。
压电薄膜F3是将所施加的电压转换为振动的压电体的薄膜，例如，能够将AlN(氮化铝)等氮化物、氧化物作为主要成分。具体而言，压电薄膜F3能够由ScAlN(钪氮化铝)形成。ScAlN是将氮化铝中的铝的一部分置换为钪而成的材料。另外，压电薄膜F3例如具有1μm的厚度，但也能够使用0.2μm～2μm左右。
压电薄膜F3根据通过金属层E2、E1对压电薄膜F3施加的电场，沿XY平面的面内方向即Y轴方向伸缩。通过该压电薄膜F3的伸缩，振动臂135使其开放端向下盖20以及上盖30的内表面位移，并以面外的弯曲振动模式振动。
保护膜235是绝缘体的层，通过由蚀刻引起的质量减少的速度比频率调整膜236慢的材料形成。例如，保护膜235由AlN、SiN等氮化膜、Ta2O5(五氧化钽)、SiO2等氧化膜形成。此外，质量减少速度通过蚀刻速度(每单位时间除去的厚度)与密度的积来表示。保护膜235的厚度形成为压电薄膜F3的厚度的一半以下，在本实施方式中，例如为0.2μm左右。
频率调整膜236是导电体的层，通过由蚀刻引起的质量减少的速度比保护膜235快的材料形成。频率调整膜236例如由钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、白金(Pt)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)等金属形成。
此外，保护膜235与频率调整膜236只要质量减少速度的关系如上所述，蚀刻速度的大小关系是任意的。
频率调整膜236在形成于振动部120的大致整个面之后，通过蚀刻等加工仅形成于规定的区域。
针对保护膜235以及频率调整膜236的蚀刻例如通过同时对保护膜235以及频率调整膜236照射离子束(例如，氩(Ar)离子束)来进行。离子束能够照射至比谐振器10宽的范围。此外，蚀刻方法并不限于利用离子束的方法。
(5.谐振器的功能)
参照图4A对谐振器10的功能进行说明。在本实施方式中，施加到外侧的振动臂135A、135D的电场的相位与施加到内侧的振动臂135B、135C的电场的相位被设定为相互为相反相位。由此，外侧的振动臂135A、135D与内侧的振动臂135B、135C相互向相反方向位移。例如，若外侧的振动臂135A、135D将开放端朝向上盖30的内表面位移，则内侧的振动臂135B、135C将开放端朝向下盖20的内表面位移。
由此，在本实施方式的谐振器10中，相反相位的振动时即为振动臂135A与振动臂135B绕图4A所示的在振动臂135A与振动臂135B之间与Y轴平行地延伸的中心轴r1向上下相反方向振动。另外，振动臂135C与振动臂135D绕在振动臂135C与振动臂135D之间沿Y轴平行地延伸的中心轴r2向上下相反方向振动。由此，在中心轴r1和r2产生相互相反方向的扭转力矩，在振动部120产生弯曲振动。此时，形变集中于基部130中的中心轴r1、r2附近的区域。
(6.频率调整膜的功能)
接下来，对频率调整膜236的功能进行说明。在本实施方式的谐振装置1中，在形成如上述那样的谐振器10之后，进行调整频率调整膜236的膜厚的修整工序。
在修整工序中，首先测定谐振器10的谐振频率，并计算相对于目标频率的偏差。接下来，基于计算出的频率偏差，调整频率调整膜236的膜厚。频率调整膜236的膜厚的调整例如能够通过对谐振装置1的整个面照射氩(Ar)离子束，对频率调整膜236进行蚀刻来进行。进一步，若频率调整膜236的膜厚被调整，则优选进行谐振器10的清洗，除去散落的膜。
像这样通过修整工序来调整频率调整膜236的膜厚，从而能够在同一晶片上制造的多个谐振装置1之间抑制频率的偏差。
(7.孔17的功能)
使用图5对本实施方式的谐振器10中的孔17的功能进行说明。图5是表示对本实施方式的谐振器10和不具有孔17的比较例中的谐振器10’验证DLD得到的结果的曲线图。比较例的谐振器10’不具有孔17，但除此以外的结构为与谐振器10相同的结构。在图5中，横轴表示驱动电平，纵轴表示频率变化率。另外，在图5的曲线图中，实线表示谐振器10的验证结果，虚线表示谐振器10’的验证结果。
如图5所示，若驱动电平上升，则比较例的谐振器10’的频率向正方向移动，相对于此本实施方式的谐振器10向负方向移动。从图5的结果可知，通过形成孔17，从而DLD提高。
如上所述，外侧的振动臂135A、135D和内侧的振动臂135B、135C以反相振动。因此，在谐振器10振动的情况下，由振动引起的形变集中在基部130中的外侧的振动臂135A、135D与内侧的振动臂135B、135C之间的区域(图4A的中心轴r1、r2附近的区域)。本实施方式的谐振器10通过在该形变集中的区域形成孔17，从而该区域的刚性变小。其结果，形变向该区域的集中被缓和，所以由保持引起的振动衰减的影响变小，由此DLD得到改善。
[第二实施方式]
在第二实施方式以后省略关于与第一实施方式共通的事项的描述，仅对不同点进行说明。特别是，由相同的结构起到的相同的作用效果不在每个实施方式中依次提及。
图6是示意性地表示本实施方式的谐振器10的结构的一个例子的俯视图。以下，以本实施方式的谐振器10的详细结构中的与第一实施方式的不同点为中心进行说明。本实施方式的谐振器10的基部130的结构、以及形成孔17的位置与第一实施形不同。
(1)基部130
在本实施方式中，基部130被调整了相对于基部宽度W的基部长度L，以便容易在Z轴方向上挠曲。具体而言，在将基部130形成为L/W≤0.3时，通过蚀刻等调整基部长度L。由于基部长度L变短，从而基部130容易在Z轴方向上挠曲，其结果，DLD得到改善(频率向负方向移动)。
(2)孔17
在本实施方式中，孔17形成于振动臂135A～135D的根部附近。具体而言，孔17在振动版135的宽度方向的中央附近，从振动臂135中的与前端131A的连接位置朝向开放端侧形成长度7μm左右。另外，孔17的宽度为5μm左右。通过在振动臂135的根部形成孔17，振动臂135的刚性降低。由此，由于基部130的挠曲降低，所以DLD恶化(频率向正方向移动)。
此外，与第一实施方式相同，孔17的形状、位置不限定于图6的例子，例如孔17的形状可以为多边形、圆形、椭圆等，进一步不限定于贯通孔，也可以为凹陷。另外，形成孔17的位置为相对于虚拟平面P大致对称的位置即可。进一步，孔17也可以从振动臂135遍及基部130来形成。
像这样本实施方式的谐振器10通过由于蚀刻量的增加而基部130的基部长度L变短，从而DLD得到改善，另一方面，由于孔17的大小增大，DLD恶化。结果，DLD的改善与恶化相抵消，由此能够在减少由蚀刻引起的DLD的偏差的同时改善DLD。
其他的谐振器10的结构、功能与第一实施方式相同。
以上，对本发明的例示性的实施方式进行了说明。本发明的一个实施方式的谐振器10具备：振动部120，具有多个振动臂135和基部130，其中，上述多个振动臂135分别为具有固定端和开放端的3根以上的振动臂135，且至少2根振动臂以不同的相位进行面外弯曲，上述基部130具有与多个振动臂135的固定端连接的前端131A和与该前端131A对置的后端131B；保持部140，设置于振动部120的周围的至少一部分；保持臂111(112)，设置于振动部120与保持部140之间，一端与基部130连接，另一端与保持部140连接；以及多个孔17，形成于振动部120，多个孔17分别形成于基部130中的多个振动臂135中的任意彼此相邻的振动臂135之间的区域。由此，能够减小基部130中的由振动引起的形变集中的区域的刚性。其结果，由于形变向该区域的集中被缓和，所以由保持引起的振动衰减的影响减小，而能够改善DLD。
另外，优选多个孔17形成于基部130中的比后端131B更接近前端131A的区域。另外，优选多个孔17形成于基部130中的相互以反相振动的彼此相邻的振动臂之间的区域。由振动引起的形变容易集中于基部130中的以反相振动的彼此相邻的振动臂之间的区域。因此，通过该优选的方式，能够有效地减少形变的集中，所以能够进一步改善DLD。
另外，本发明的一个实施方式的谐振器10具备：振动部120，具有多个振动臂135和基部130，其中，多个振动臂135是分别具有固定端和开放端的3根以上的振动臂135，且至少2根振动臂135以不同的相位进行面外弯曲，基部130具有与多个振动臂135的固定端连接的前端131A、和与该前端131A对置的后端131B；保持部140，设置于振动部120的周围的至少一部分；保持臂111(112)，设置于振动部120与保持部140之间，一端与基部130连接，另一端与保持部140连接；以及多个孔17，形成于振动部120，多个孔17分别形成于多个振动臂135中的任意振动臂135中的比开放端更接近固定端的区域。由此，谐振器10通过由于蚀刻量的增加而基部130的基部长度L变短，从而DLD得到改善，另一方面，由于孔17的大小增大，而DLD恶化。结果，DLD的改善与恶化相抵消，由此，能够在减少由蚀刻引起的DLD的偏差的同时改善DLD。
优选多个孔17分别形成于多个振动臂135所排列的方向上的该振动臂135的中央附近。另外，优选多个孔17为具有沿着多个振动臂135中的每个振动臂135所延伸的方向的长轴的形状。根据该优选的方式，通过形成孔17能够减少振动部120的强度劣化的情况。
另外，优选多个孔17分别形成于振动部120中的相对于通过多个振动臂135所排列的方向的中心的中心轴相互对称的位置。另外，优选多个孔17为贯通孔、凹部。
另外，本发明的一个实施方式的谐振器10具备：上述的谐振器10；上盖30和下盖20，将谐振器10夹在中间而相互对置地设置；以及外部电极。
以上说明的各实施方式是为了容易理解本发明的内容，并不是用于限定地解释本发明的内容。本发明可以不脱离其主旨地进行变更/改进，并且本发明也包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当地施加设计变更所得到的方式只要具备本发明的特征，就包含于本发明的范围。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示出的内容，能够适当地变更。例如，在已叙述的实施方式中，对由金属层E2和压电薄膜F3构成的层叠体为单层的结构进行了说明，但并不限定于此。谐振器10也可以是由金属层E2和压电薄膜F3构成的层叠体为多层，在最上层(上盖30侧)的表面形成有保护膜235的结构。另外，各实施方式是例示，当然能够进行不同的实施方式中示出的结构的部分置换或者组合，它们只要包含本发明的特征就包含于本发明的范围内。
附图标记说明
1…谐振装置；10…谐振器；30…上盖；20…下盖；140…保持部；140a～d…框体；111、112…保持臂；120…振动部；130…基部；135A～D…振动臂；F2…Si基板；F21…氧化硅层(温度特性修正层)；235…保护膜；236…频率调整膜；17…孔。

Claims (10)

1.一种谐振器，具备：
振动部，具有多个振动臂以及基部，其中，上述多个振动臂为分别具有固定端和开放端的3根以上的振动臂，且至少2根振动臂以不同的相位进行面外弯曲，上述基部具有与上述多个振动臂的固定端连接的前端、和与该前端对置的后端；
保持部，设置于上述振动部的周围的至少一部分；
保持臂，设置于上述振动部与上述保持部之间，一端与上述基部连接，另一端与上述保持部连接；以及
多个孔，形成于上述振动部，
上述多个孔分别形成于上述基部中的上述多个振动臂中的任意彼此相邻的振动臂之间的区域。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其中，
上述多个孔形成于上述基部中的比上述后端更接近上述前端的区域。
3.根据权利要求1或2所述的谐振器，其中，
上述多个孔形成于上述基部中的相互以反相振动的彼此相邻的振动臂之间的区域。
4.一种谐振器，具备：
振动部，具有多个振动臂以及基部，其中，上述多个振动臂为分别具有固定端和开放端的3根以上的振动臂，且至少2根振动臂以不同的相位进行面外弯曲，上述基部具有与上述多个振动臂的固定端连接的前端、和与该前端对置的后端；
保持部，设置于上述振动部的周围的至少一部分；
保持臂，设置于上述振动部与上述保持部之间，一端与上述基部连接，另一端与上述保持部连接；以及
多个孔，形成于上述振动部，
上述多个孔分别形成于上述多个振动臂中的任意振动臂中的比上述开放端更接近上述固定端的区域。
5.根据权利要求4所述的谐振器，其中，
上述多个孔分别形成于上述多个振动臂所排列的方向上的该振动臂的中央附近。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的谐振器，其中，
上述多个孔为具有沿着上述多个振动臂中的每个振动臂所延伸的方向的长轴的形状。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的谐振器，其中，
上述多个孔分别形成于上述振动部中的相对于通过上述多个振动臂所排列的方向的中心的中心轴相互对称的位置。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的谐振器，其中，
上述多个孔为贯通孔。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的谐振器，其中，
上述多个孔为凹部。
10.一种谐振装置，具备：
权利要求1～7中任一项所述的谐振器；
上盖和下盖，将上述谐振器夹在中间而相互对置地设置；以及
外部电极。
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