JP4690146B2 - 水晶振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、水晶振動子、発振器及び電子機器に関するものである。

近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源等として種々の水晶振動子が利用されている。これら水晶振動子の中には、水晶振動子片が枠状部によって囲まれて形成された水晶振動板と、この水晶振動板を、板状の蓋部材及びベース部材によって厚さ方向に挟み込んで構成された密閉容器と、を備えたものがある。これら水晶振動子は、例えば以下のようにして製造される。すなわち、水晶振動板となるウエハの外面に、アルミなどからなる接合電極を形成し、この水晶振動板を、蓋部材及びベース部材となる二つのウエハで挟み込む。それから、各ウエハに所定の電圧を印加して陽極接合し、次いでダイシング工程によって、一つ一つの水晶振動子となるように切断する。

ここで、接合されたウエハを切断すると、それら密閉容器の側面から、接合電極の端部が露出してしまう。接合電極は、アルミなどの耐食性の低い部材からなっているため、その端部を外気にさらしたままにしておくと、接合電極が腐食してしまう。腐食が起こるとリークが発生し、密閉容器中に形成された空洞部に大気が微小量流入し始めて、空洞部の圧力が変化する。この結果、水晶振動子の振動周波数や共振抵抗値は規定値以上の変動をきたす。そこで、これを防ぐため、密閉容器の側面に、接合電極の端部を覆い保護するフッ素樹脂層を形成したものが周知となっている（特許文献１参照。）。
特開２００３−２６４４４７号公報

しかしながら、上記のような構成では、フッ素樹脂層の外力に対する強度が不十分であるため、何らかの要因によりフッ素樹脂層に欠損などが生じるおそれがある。また、強度を上げるために、フッ素樹脂層を厚く形成することが考えられるが、フッ素樹脂層を厚くすると、外気の温度変化による膨張、収縮などによって生じる応力により、フッ素樹脂層にクラックなどが生じてしまう。このような欠損やクラックなどが生じると、それら欠損やクラックの隙間から外気や水分などが侵入し、接合電極が腐食してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、接合電極の腐食を防止し、その接合電極の健全性を長期にわたって容易に維持することができる水晶振動子、発振器及び電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る水晶振動子は、水晶振動子片が枠状部によって囲まれて形成された水晶振動板と、前記水晶振動子片に設けられ、前記水晶振動子片に電圧を印加するための内部電極と、前記水晶振動板を厚さ方向に挟み込む板状の蓋部材及びベース部材を有する密閉容器と、前記蓋部材と前記水晶振動板との間、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間に設けられ、前記内部電極に電気的に接続された接合用の接合電極と、前記密閉容器の外面に設けられ、前記接合電極を保護する保護膜と、を備え、前記蓋部材と前記水晶振動板との間の外縁部、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間の外縁部に、前記密閉容器の内方に没する凹部が設けられ、この凹部に前記保護膜が設けられるとともに、前記接合電極が、前記凹部よりも前記内方に位置していることを特徴とする。

この発明に係る水晶振動子においては、接合電極が保護膜よりも前記内方に位置していることから、その接合電極は外気にさらされることなく保護される。また、保護膜が前記内方に没する凹部に設けられていることから、保護膜の前記内方に対する強度が増大し、欠損などが生じることを防止することができるだけでなく、保護膜にクラックなどが生じても、それらクラックが前記内方の端部にまで到達することを防止することができる。

また、本発明に係る水晶振動子は、前記接合電極に電気的に接続され、かつ前記接合電極よりも耐食性の高い補助電極を備え、この補助電極が、前記蓋部材と前記水晶振動板との間の外縁部、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間の外縁部まで延在していることを特徴とする。

この発明に係る水晶振動子においては、接合電極よりも耐食性の高い補助電極が、接合電極に電気的に接続されるとともに、外縁部まで延ばされる。
ここで、水晶振動子を製造する際には、ウエハを利用して複数の水晶振動子を一括で製造するのが一般的である。すなわち、複数のウエハが重ね合わされて、複数の水晶振動子が行列方向に連続的に形成される。そして、それら複数のウエハが、陽極接合される。すなわち、蓋部材及びベース部材となる上下のウエハのそれぞれに、外部の電圧印加装置などによって、例えば負の電圧を印加し、接合電極にはそれとは反対の正の電圧を印加する。このとき、一の水晶振動子の接合電極は、凹部より前記内方に位置しているため、行列方向に隣り合う他の水晶振動子の接合電極には接続されておらず、それぞれの接合電極は、水晶振動子一つ一つ分で絶縁された状態となる。そのため、ウエハの縁に位置する水晶振動子の接合電極には、電圧印加装置などの電極端子をそれぞれ接続して電圧を印加することができるものの、ウエハの内方に位置する水晶振動子の接合電極には電極端子を接続することができない。

本発明においては、補助電極が前記縁部にまで延ばされていることから、それぞれの補助電極同士は、行列方向に隣り合う他の補助電極と電気的に接続された状態となる。そして、それら補助電極は、それぞれの接合電極に電気的に接続されていることから、外部の電極端子を補助電極の一点に接続するだけで、補助電極を介してウエハ上の全ての接合電極に電圧を印加することができる。そのため、複数の水晶振動子を、効率よく容易に製造することができる。なお、補助電極は、接合電極よりも耐食性が高いことから、補助電極が外気に触れてもその腐食を防止することができる。

また、本発明に係る水晶振動子は、前記凹部の開口径が、前記凹部の内部の径よりも大きく設定されていることを特徴とする。

この発明に係る水晶振動子においては、開口部を介して凹部に溶融した液状の保護膜が注入される。このとき、開口径が大きく設定されていることから、保護膜を凹部内に容易に注入することができる。

また、本発明に係る発振器は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水晶振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電子機器は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水晶振動子を備えることを特徴とする

これらの発明に係る発振器及び電子機器においては、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水晶振動子と同様の効果を奏することができる。

本発明によれば、保護膜に欠損などが生じることを防止することができるだけでなく、保護膜にクラックなどが生じても、それらクラックが前記内方の端部にまで到達することを防止することができることから、接合電極の腐食を防止し、その接合電極の健全性を長期にわたって容易に維持することができる。さらに、接合電極の腐食が防止されるため、リークが発生せず、密閉容器中に形成された空洞部の圧力変化が抑えられ、水晶振動子の振動周波数や共振抵抗値の変動が、長期間規定値以内で維持される。

（実施形態１）
以下、本発明の第１実施形態における水晶振動子について、図面を参照して説明する。
図１において、符号１は水晶振動子を示すものである。
水晶振動子１は、水晶からなり矩形に形成された水晶振動板２と、この水晶振動板２を厚さ方向に挟み込む板状の蓋部材６及びベース部材７を有する密閉容器３とを備えている。

水晶振動板２は、平行に延びる二つの振動腕部９ａがそれぞれ基端側で一体的に接続された音叉型の水晶振動子片９と、この水晶振動子片９を囲む矩形枠状の枠状部１０（図４に示す）とを備えている。水晶振動子片９と枠状部１０とは、水晶振動子片９の基端部を介して一体的に形成されている。水晶振動子片９の外面には、図２及び図３に示すように、水晶振動子片９に電圧を印加するための内部電極２４が形成されている。内部電極２４は、例えばアルミなどの導電性部材からなっている。そして、これら内部電極２４を介して水晶振動子片９に電圧を印加することにより、水晶振動子片９は所定の周波数で振動するようになっている。なお、図２及び図３においては、内部電極２４を簡略化して示しているが、実際には、内部電極２４は各種仕様や形状に応じてパターニングされているのはいうまでもない。

また、蓋部材６の両主面のうち、一方の主面６ａには、略矩形の蓋側凹部１１が形成されている。同様にして、ベース部材７の一方の主面７ａには、略矩形のベース側凹部１４が形成されている。そして、蓋部材６とベース部材７とは、それら蓋側凹部１１とベース側凹部１４とが対向した状態で、一方の主面６ａと一方の主面７ａとが、水晶振動板２を介して重ね合わされて接合されている。このように、蓋側凹部１１とベース側凹部１４とを対向させることにより、密閉容器３の中に空洞部１５が形成され、この空洞部１５により、水晶振動子片９の振動が許容されるようになっている。密閉容器３の中は気密封止されており、空洞部１５は真空状態に保持されている。

また、密閉容器３の外周面には、底面（ベース部材７の他方の主面）を除いて、保護膜１６が形成されている。保護膜１６は、トリメチルシロキサンを末端に有するフッ素系コート剤の０．１ｗｔ％フルオロカーボンからなっている。保護膜１６としては、例えば、オプツールＤＳＸ（製品名：ダイキン工業（株）製）などが使用される。

また、蓋部材６と水晶振動板２との間、並びに、ベース部材７と水晶振動板２との間のそれぞれには、例えばアルミなどの導電性部材からなる接合電極１９が設けられている。接合電極１９は、蓋部材６及びベース部材７と、水晶振動板２とを接合するためのものであり、かつ、内部電極２４を枠状部１０にまで延在させるための引き出し電極として機能するものである。すなわち、接合電極１９は、内部電極２４と一体的に形成されており、内部電極２４と電気的に接続されている。また、接合電極１９には、密閉容器３の底面に設けられた外部端子２０が電気的に接続されている。外部端子２０は、下地として形成されたＣｒ層の上に、Ａｕ層が形成されて構成されている。

さらに、本実施形態においては、蓋部材６と水晶振動板２との間の外縁部、並びに、ベース部材７と水晶振動板２との間の外縁部の全周から、密閉容器３の内方に没する凹部２１が設けられている。すなわち、枠状部１０に形成される接合電極１９は、水晶振動板２の両主面のうち、外縁部全周を除いて形成されており、それら接合電極１９の設けられていない両外縁部が凹部２１として構成される。そのため、接合電極１９は、凹部２１よりも密閉容器３の内方に位置している。また、凹部２１には、上述の保護膜１６が充填されている。

さらに、本実施形態においては、接合電極１９と水晶振動板２（枠状部１０）の一方の主面との間、並びに、接合電極１９と水晶振動板２（枠状部１０）の他方の主面との間には、下地電極（補助電極）２５が形成されている。下地電極２５は、接合電極１９よりも耐食性の高い部材、例えばＣｒ、Ｔｉ、ＮｉまたはＷ（タングステン）などの導電性部材からなっている。下地電極２５は、密閉容器３の内部において、それぞれの接合電極１９に電気的に接続されており、それぞれ外縁部まで延在している。
また、蓋部材６及びベース部材７は、例えばソーダライムガラスなどのガラスからなっており、これら蓋部材６とベース部材７とが、下地電極２５及び接合電極１９を介して陽極接合されている。

次に、本実施形態における水晶振動子１の製造方法について説明する。
まず、蓋部材６及びベース部材７を形成加工する。すなわち、図４に示すように、ガラスかならなる蓋部用ウエハ３０を所定の厚さになるまで研磨加工して洗浄する。そして、最表面の加工変質層をエッチングなどによって除去する。さらに、蓋部用ウエハ３０の一方の主面３０ａに、エッチングなどにより、複数の蓋側凹部１１を形成する。なお、図４には、簡略化のため、一つの蓋側凹部１１しか明示されていないが、実際には蓋部用ウエハ３０の一方の主面３０ａ全面に、複数の蓋側凹部１１が行列方向に連続的に形成される。つまり、蓋部用ウエハ３０は、蓋部材６が複数配列されて一体的に形成されたものであり、ここでは蓋部用ウエハ３０は蓋部材６に相当するものである。さらに、蓋部用ウエハ３０の一方の主面３０ａは、蓋部材６の一方の主面６ａに相当する。

さらに、ベース部材７を形成加工する。すなわち、蓋部材６と同様にして、ガラスからなるベース用ウエハ３１の一方の主面３１ａにベース側凹部１４を複数形成する。ここでもベース用ウエハ３１はベース部材７に相当するものであり、ベース用ウエハ３１の一方の主面３１ａは、ベース部材７の一方の主面７ａに相当するものである。
次いで、それぞれのベース側凹部１４を所定の大きさで矩形に取り囲んだときの、その矩形の四隅のそれぞれに不図示のスルーホールを設ける。

さらに、水晶ウエハ３２にエッチングなどを施して、複数の音叉型の水晶振動子片９と枠状部１０とを一体的に形成加工する。ここでも水晶ウエハ３２は水晶振動板２に相当するものである。
それから、水晶ウエハ３２の全面にスパッタリングや蒸着などによって、下地電極層を形成したのち、フォトリソグラフィ及びエッチングなどによりパターニングを行い、枠状部１０の内側面３５や振動腕部９ａなどの下地電極層を取り除く。このようにパターニングされた下地電極層が、上述の下地電極２５となる。この下地電極２５は、枠状部１０の両面全面に形成されており、枠状部１０の外縁部にまで延在している。そのため、下地電極２５は、図５に示すように、水晶振動板２の行列方向の複数にわたって一体的に形成され、水晶ウエハ３２上の下地電極２５の全てが導通した状態になる。

それから、下地電極２５の上から、水晶振動板２の全体に、スパッタリングや蒸着などによって、アルミの層を形成する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングなどによりパターニングを行い、振動腕部９ａにアルミからなる電極を形成するとともに、枠状部１０の内側面３５やそれぞれの水晶振動板２の外縁部など、不要な箇所のアルミ層を取り除く。このとき、振動腕部９ａにパターニングされた電極が内部電極２４となり、枠状部１０にパターニングされた電極が接合電極１９となる。さらに、外縁部でアルミ層が取り除かれ下地電極２５が露出した部位は上述の凹部２１となる。

次いで、真空中において、図４に示すように、水晶ウエハ３２を、蓋部用ウエハ３０とベース用ウエハ３１とで厚さ方向に挟み込むようにして、それぞれのウエハを重ね合わせる。このとき、それぞれの蓋側凹部１１とベース側凹部１４とが対向し、これによって空洞部１５が形成される。

この状態で、それぞれのウエハを所定の温度に加熱する。それとともに、外部の電圧印加装置などによって、蓋部用ウエハ３０及びベース用ウエハ３１に負の電圧を印加するとともに、下地電極２５に正の電圧を印加する。このとき、下地電極２５は、水晶ウエハ３２上で全てが導通しているため、下地電極２５に対する外部の電極端子との接点を一つにして、全ての下地電極２５に電圧が印加される。そして、これら下地電極２５を介して接合電極１９に電圧が印加される。この結果、接合電極１９と一方の主面３０ａとの間、並びに、接合電極１９と一方の主面３１ａとの間に、静電引力が生じて両者が強く密着し、陽極接合される。これにより、空洞部１５が気密封止され、行列方向に連続した密閉容器３が形成される。それから、各電圧の印加を停止し、蓋部用ウエハ３０及びベース用ウエハ３１を除冷して常温に戻す。これら蓋部用ウエハ３０、ベース用ウエハ３１及び水晶振動板２などの温度が上昇してから常温に戻されるまでの間、蓋部用ウエハ３０、ベース用ウエハ３１及び水晶振動板２は、温度上昇によって熱膨張し、除冷によって収縮して元に戻される。このとき、ガラスと水晶とでは熱膨張係数が異なることから、各ウエハの変形量がそれぞれ異なってしまうため、あまり温度を高くするとことは好ましくない。そのため、接合電極１９としては、前記ガラスがソーダライムガラスの場合には、３００℃以下の温度においても陽極接合が可能なアルミが用いられる。

それから、それぞれの密閉容器３に外部端子２０を設ける。すなわち、ベース用ウエハ３１の他方の主面に、金属マスクを施し、スパッタリングや蒸着などによって薄膜を形成する。これにより、スルーホールの内面からベース用ウエハ３１の他方の主面にまで延在する一対の外部端子２０が設けられる。この外部端子２０は、スルーホールを介して、接合電極１９に接続されている。

さらに、ベース用ウエハ３１の他方の主面をテープに貼り付けた状態で、蓋部用ウエハ３０及びベース用ウエハ３１などを切断する。すなわち、蓋部用ウエハ３０及びベース用ウエハ３１などを、ダイシングソーに設置し、スルーホールを結ぶ直線上を行列方向にダイシングブレードによって切断する。これにより、下地電極２５が密閉容器３の側面から露出する。このとき接合電極１９は、凹部２１よりも内方に位置した状態になる。
それから、テープに貼り付けた状態のまま、蓋部用ウエハ３０及びベース用ウエハ３１など全体をフルオロカーボンの溶液中に浸漬する。それから、蓋部用ウエハ３０及びベース用ウエハ３１などを取り出し、所定の時間置いた後加熱する。すると、各密閉容器３の外面や凹部２１に保護膜１６が形成される。なお、各ウエハを浸漬したときに、溶液がテープの隙間から浸入する場合があるが、外部端子２０の表面がＡｕからなり、溶液がフルオロカーボンからなっていることから、外部端子２０に保護膜が形成されるのが防止される。
それから、テープを剥がすと、一つ一つの水晶振動子１が、図１から図３に示す水晶振動子１となる。

次に、このように構成された本実施形態における水晶振動子１の作用について説明する。
外部端子２０に所定の電圧を印加すると、その電圧は、接合電極１９及び内部電極２４を介して、水晶振動子片９に印加される。すると、圧電効果により、振動腕部９ａが互いに接近または離隔する方向に、即ち逆相のモードで、所定の周期を持って屈曲運動する。

ここで、従来の保護膜としてのフッ素樹脂層などは、欠損やクラックなどが生じ易かった。本実施形態においては、以下のようにして、それら欠陥やクラックなどの発生が防止される。すなわち、蓋部材６と水晶振動板２との間の外縁部、並びに、ベース部材７と水晶振動板２との間の外縁部の全周に、密閉容器３の内方に没する凹部２１が設けられており、その凹部２１に保護膜１６が充填される。そのため、凹部２１内の保護膜１６は、密閉容器３の内方に延びる寸法が充分大きくなる。そのため、凹部２１内の保護膜１６の外力に対する強度が増大し、例えば水晶振動子１をピンセットなどでつまんでも、凹部２１内の保護膜１６が欠損することが防止される。また、凹部２１内の保護膜１６にクラックなどが生じ難くなり、仮にクラックが生じたとしても、そのクラックが凹部２１内の保護膜１６の前記内方の端部にまで到達し難くなる。

以上より、本実施形態における水晶振動子１によれば、凹部２１内の保護膜１６に欠損やクラックなどが発生することを防止することができ、そのため、接合電極１９の腐食を防止し、その接合電極１９の健全性を長期にわたって容易に維持することができる。さらに、接合電極１９の腐食が防止されるため、リークが発生せず、密閉容器３中に形成された空洞部１５の圧力変化が抑えられ、水晶振動子１の振動周波数や共振抵抗値の変動が、長期間規定値以内で維持される。
また、枠状部１０に、外縁部まで延びる下地電極２５が設けられていることから、水晶ウエハ３２上に複数の水晶振動板２を形成したときに、水晶ウエハ３２上の全ての下地電極２５を電気的に接続することができる。そのため、陽極接合時において、下地電極２５に対する外部の電極端子との接点を一つにしつつも、それら下地電極２５を介して水晶ウエハ３２上の全ての接合電極１９に電圧を印加することができる。したがって、複数の水晶振動子１を、効率よく容易に製造することができる。なお、下地電極２５は、接合電極１９よりも耐食性が高いことから、下地電極２５に接する保護膜１６に欠損やクラックが生じたとしても、下地電極２５の腐食を防止することができる。

なお、本実施形態においては、凹部２１を設けるとしたが、この凹部２１の形状等は適宜変更可能である。例えば、図６に示すように、凹部２１の開口径ｄを、その内部の径よりも大きく設定してもよい。これにより、凹部２１内にフルオロカーボンの溶液を浸入させ易くすることができ、凹部２１内一杯に溶液を迅速に充填させることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図７において、図１から図６に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。

本実施形態においては、下地電極２５が枠状部１０の内縁部の全周において取り除かれており、その取り除かれた部位にまで接合電極１９が延在している。すなわち、接合電極１９は、蓋部材６及びベース部材７の一方の主面６ａ，７ａのそれぞれから枠状部１０の内縁部まで階段状に延在している。
ここで、枠状部１０の内側面３５に、下地電極層が取り除かれずに残っていると、蓋部材６側の接合電極１９と、ベース部材７側の接合電極１９とが短絡してしまう。そこで、下地電極２５の形成時において、露光のためのマスクを枠状部１０の内縁部にかからないようにする。そして、オーバー露光により下地電極２５をパターニングする。そのため、枠状部１０の内側面３５から内縁部にかけて下地電極層が取り除かれる。そして、パターニングされた下地電極２５の上から上述のように接合電極１９を形成する。
これにより、内側面３５における下地電極層の残留を防止することができ、歩留まりを向上させることができる。

また、下地電極２５を枠状部１０の両面全面に設けるとしたが、これに限ることはなく、枠状部１０における下地電極２５の形成箇所、寸法及び形状などは適宜変更可能である。すなわち、下地電極２５は、接合電極１９に電気的に接続されて、かつ水晶ウエハ３２上の行列方向に隣り合う下地電極２５同士の少なくとも一部に電気的に接続されていればよい。例えば、下地電極２５を行列方向に線状に形成してもよい。
さらに、下地電極２５を設けるとしたが、この下地電極２５は無くてもよい。ただし、ウエハなどを用いて複数の水晶振動子１を一括で製造する場合には、下地電極２５を設けることが好ましいのは上述のとおりである。

また、保護膜１６が、オプツールＤＳＸからなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。
また、接合電極１９や下地電極２５の部材についても適宜変更可能である。
さらに、蓋部用ウエハ３０とベース用ウエハ３１とにより、複数の水晶振動子１を一括で製造しているが、これに限ることはなく、個別に製造してもよい。

（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について、図８を参照して説明する。
図８において、符号３８は、本発明の第３の実施形態に係る発振器を示すものである。
発振器３８は、上記第１または第２の実施形態の水晶振動子１が発振子として用いられて構成されたものである。
発振器３８は、コンデンサなどの電子部品３９が実装された基板４０を備えている。基板４０には、発振器用の集積回路４３が実装されており、この集積回路４３の近傍に、水晶振動子１が実装されている。そして、これら電子部品３９、集積回路４３及び水晶振動子１は、不図示の配線パターンによって電気的に接続されている。なお、各構成部品は、不図示の樹脂によりモールドされている。

このような構成のもと、水晶振動子１に電圧を印加すると、上述の水晶振動子片９が振動し、その振動が、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路４３に電気信号として入力される。この入力された電気信号は、集積回路４３によって、各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、水晶振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路４３の構成を、例えばＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することにより、時計用単機能発振器などの他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダーなどを提供したりする機能を付与することができる。

以上より、本実施形態における発振器３８によれば、上記第１または第２の実施形態に係る水晶振動子１と同様の効果を奏することができるだけでなく、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。

（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本実施形態では、上記第１または第２の実施形態における水晶振動子１を備える電子機器として、携帯情報機器について説明する。
図９において、符号４６は、携帯情報機器を示すものであり、図９を参照して、携帯情報機器４６の機能的構成について説明する。

携帯情報機器４６は、電力を供給するための電源部４７を備えている。電源部４７は、例えばリチウム二次電池からなっている。
電源部４７には、各種制御を行う制御部４８と、時刻等のカウントを行う計時部５１と、外部との通信を行う通信部５２と、各種情報を表示する表示部５６と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部５３と、が並列に接続されている。そして、電源部４７によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部４８は、各機能部を制御して、音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示など、システム全体の動作制御を行う。また、制御部４８は、あらかじめプログラムが書き込まれたＲＯＭと、このＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、このＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭなどを備えている。

計時部５１は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェイス回路などを内蔵する集積回路と、水晶振動子１とを備えている。水晶振動子１に電圧を印加すると、上述の水晶振動子片が振動し、その振動が、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は２値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェイス回路を介して、制御部４８と信号の送受信が行われ、表示部５６に、現在時刻や現在日付あるいはカレンダー情報などが表示される。

通信部５２は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部５７、音声処理部５８、切替部６１、増幅部６２、音声入出力部６３、電話番号入力部６６、着信音発生部６７及び呼制御メモリ部６８を備えている。
無線部５７は、音声データ等の各種データを、アンテナを介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部５８は、無線部５７または増幅部６２から入力された音声信号を符号化及び復号化する。増幅部６２は、音声処理部５８または音声入出力部６３から入力された信号を所定のレベルまで増幅する。音声入出力部６３は、スピーカやマイクロフォンなどからなり、着信音や受話音声を拡声したり、話者音声を集音したりする。

また、着信音発生部６７は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部６１は、着信時に限って、音声処理部５８に接続されている増幅部６２を着信音発生部６７に切り替えることによって、着信音発生部６７において生成された着信音が、増幅部６２を介して音声入出力部６３に出力される。なお、呼制御メモリ部６８は、通信の発着呼制御に係るブログラムを格納する。また、電話番号入力部６６は、例えば０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。

電圧検出部５３は、電源部４７によって制御部４８などの各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部４８に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部５２を安定して動作させるために必要な最低限の電圧としてあらかじめ設定されている値であり、例えば３Ｖ程度となる。電圧検出部５３から電圧降下の通知を受けた制御部４８は、無線部５７、音声処理部５８、切替部６１及び着信音発生部６７の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部５７の動作停止は必須となる。さらに、表示部５６に、通信部５２が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

すなわち、電圧検出部５３と制御部４８とによって、通信部５２の動作を禁止し、その旨を表示部５６に表示することができる。この表示は、文字メッセージであってもよいが、より直感的な表示として、表示部５６の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしてもよい。
なお、水晶振動子１は、通信部５２の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部６９を備えており、この電源遮断部６９によって、通信部５２の機能が確実に停止される。

以上より、本実施形態における携帯情報機器４６によれば、上記第１または第２の実施形態に係る水晶振動子１と同様の効果を奏することができるだけでなく、長期にわたって安定した高精度な計時情報を表示することができる。

（実施形態５）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
本実施形態では、上記第１または第２の実施形態における水晶振動子１を備える電子機器として、電波時計について説明する。
図１０において、符号７１は、電波時計を示すものである。

電波時計７１は、時刻情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（ｋＨｚ）に標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚもしくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表を反射しながら伝播する性質を併せ持つため、伝播範囲が広く、上記の２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

図１０を参照して、電波時計７１の機能的構成について説明する。
アンテナ７４は、前記４０ｋＨｚもしくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、前記４０ｋＨｚもしくはｋＨｚの搬送波にAM変調をかけたものである。
受信された長波の標準電波は、アンプ７５によって増幅され、複数の水晶振動子１を有するフィルター８０によって濾波、同調される。本実施形態における水晶振動子１は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部７６，７９をそれぞれ備えている。
さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路８１により検波復調される。続いて、波形成形回路８４を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ８５でカウントされる。ＣＰＵ８５では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ８６に反映され、正確な時刻情報が表示される。

搬送波は、４０ｋＨｚもしくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部７６，７９は、前述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。４０ｋＨｚを例にとれば、音叉型振動片の寸法例として全長が約２．８ｍｍ、基部の幅寸法が約０．５ｍｍの寸法で構成することが可能である。

以上より、本実施形態における電波時計７１によれば、上記第１または第２の実施形態に係る水晶振動子１と同様の効果を奏することができるだけでなく、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

本発明の第１の実施形態としての水晶振動子を示す平面図である。 図１のＢＢ線矢視断面図である。 図１のＡＡ線矢視断面図である。 図１の水晶振動子の製造の様子を示す説明図である。 図４の水晶ウエハの要部を拡大して示す説明図である。 図１の水晶振動子における凹部の変形例を示すＡＡ線矢視断面図である。 本発明の第２の実施形態としての水晶振動子の要部を示す図であって、図１に対応するＡＡ線矢視断面図である。 本発明の第３の実施形態としての発振器を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態としての携帯情報機器を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態としての電波時計を示すブロック図である。

符号の説明

１ 水晶振動子
２ 水晶振動板
３ 密閉容器
６ 蓋部材
７ ベース部材
９ 水晶振動子片
１０ 枠状部
１６ 保護膜
１９ 接合電極
２１ 凹部
２４ 内部電極
２５ 下地電極（補助電極）
３８ 発振器
４３ 集積回路
４６ 携帯情報機器（電子機器）
７１ 電波時計（電子機器）
ｄ 開口径

Claims (4)

1. 水晶振動子片が枠状部によって囲まれて形成された水晶振動板と、
   前記水晶振動子片に設けられ、前記水晶振動子片に電圧を印加するための内部電極と、
   前記水晶振動板を厚さ方向に挟み込む板状の蓋部材及びベース部材を有する密閉容器と、
   前記蓋部材と前記水晶振動板との間、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間に設けられ、前記内部電極に電気的に接続された接合用の接合電極と、
   前記密閉容器の外面に設けられ、前記接合電極を保護する保護膜と、を備え、
   前記蓋部材と前記水晶振動板との間の外縁部、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間の外縁部に、前記密閉容器の内方に没する凹部が設けられ、この凹部に前記保護膜が設けられるとともに、
   前記接合電極が、前記凹部よりも前記内方に位置している水晶振動子であって、
   前記接合電極に電気的に接続され、かつ前記接合電極よりも耐食性の高い補助電極を備え、
   この補助電極が、前記蓋部材と前記水晶振動板との間の外縁部、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間の外縁部まで延在していることを特徴とする水晶振動子。
2. 水晶振動子片が枠状部によって囲まれて形成された水晶振動板と、
   前記水晶振動子片に設けられ、前記水晶振動子片に電圧を印加するための内部電極と、
   前記水晶振動板を厚さ方向に挟み込む板状の蓋部材及びベース部材を有する密閉容器と、
   前記蓋部材と前記水晶振動板との間、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間に設けられ、前記内部電極に電気的に接続された接合用の接合電極と、
   前記密閉容器の外面に設けられ、前記接合電極を保護する保護膜と、を備え、
   前記蓋部材と前記水晶振動板との間の外縁部、並びに、前記ベース部材と前記水晶振動板との間の外縁部に、前記密閉容器の内方に没する凹部が設けられ、この凹部に前記保護膜が設けられるとともに、
   前記接合電極が、前記凹部よりも前記内方に位置している水晶振動子であって、
   前記凹部の開口径が、前記凹部の内部の径よりも大きく設定されていることを特徴とする水晶振動子。
3. 請求項１または請求項２に記載の水晶振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
4. 請求項１または請求項２に記載の水晶振動子を備えることを特徴とする電子機器。

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