JP4777745B2 - 圧電振動子及びこれを備える発振器、電波時計並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動子及びこれを備える発振器、電波時計、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圧電振動子が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。これら圧電振動子の中には、図２０に示すように、蓋部材１０１とベース部材１０２とが接合された密閉容器１０５と、密閉容器１０５の内部に配された圧電振動子板１０６とを備えたものが周知となっている。そして、ベース部材１０２の底面には、圧電振動子板１０６に電気的に接続された外部電極１０７が設けられている。

このような水晶振動子１００を実装するときには、以下のようにリフロー処理が行われるのが一般的である。すなわち、図２１に示すように、スクリーン印刷などにより半田１１１があらかじめパターニングされた基板１１０の半田１１１上に圧電振動子１００をセットする。それから、所定の温度になるまで全体を加熱する。すると、半田１１１が溶融し、これにより外部電極１０７が半田１１１に接合する。
特開２０００−３４１０６５号公報

しかしながら、上記のような構成では、外部電極１０７と半田１１１との接触面積が小さく、実装後の圧電振動子１００が基板１１０から取れ易くなってしまうという問題がある。また、そもそも圧電振動子１００自体が軽量であるため、半田１１１が溶融したときに、その圧電振動子１００は、半田１１１の張力に抗して自重によって基板１１０に向かって沈み難い。そのため、外部電極１０７が半田１１１にしっかりと接合し難くなるだけでなく、圧電振動子１００が傾いてしまうという問題がある。

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、リフロー処理によって、強固かつ適切な状態で基板に容易に実装することができる圧電振動子及びこれを備える発振器、電波時計、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。
本発明に係る圧電振動子は、板状の蓋部材とベース部材とが厚さ方向に重ね合わされて接合された密閉容器と、前記密閉容器の中に設けられた圧電振動子片と、前記ベース部材の底面部に設けられ、前記圧電振動子片に接続されて前記圧電振動子片に電圧を印加するための外部電極と、を備え、前記ベース部材の底面部のうち、少なくとも前記外部電極が設けられる部位に、凹凸部が形成されており、前記凹凸部にならって前記外部電極が設けられていることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、凹凸部にならって外部電極に凹凸が設けられる。そして、リフロー処理時において、外部電極の凹凸が半田に接触し、外部電極と半田とが接合される。
そのため、外部電極と半田との接触面積を増大させることができるだけでなく、半田が溶融したときに、液化した半田が外部電極の凹の部分に入り込んでいくため、全体を基板に向けて沈み易くさせることができ、外部電極と半田とを電気的にも機械的にもしっかりと接合することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、板状の蓋部材とベース部材とが厚さ方向に重ね合わされて接合された密閉容器と、前記密閉容器の中に設けられた圧電振動子片と、前記ベース部材の底面部に設けられ、前記圧電振動子片に接続されて前記圧電振動子片に電圧を印加するための外部電極と、を備え、前記ベース部材の底面部のうち、少なくとも前記外部電極が設けられる面に、前記底面部の縁部にいくにつれて漸次肉薄となる傾斜部が形成されており、前記傾斜部に沿って前記外部電極が傾斜して設けられていることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、傾斜した外部電極が半田に接触し、外部電極と半田とが接合される。
そのため、従来よりも外部電極と半田との接触面積を増大させることができるだけでなく、全体を基板に向けて沈み易くさせることができる。
また、外部電極と半田との間に気泡が生じる場合があり、それら気泡が生じると、外部電極と半田との接合力が弱まってしまうが、外部電極の傾斜によって、それら気泡が外部電極の縁側に案内されていく。そのため、外部電極と半田との間の気泡を排除することができ、外部電極と半田とを電気的にも機械的にもより強固に接合することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、板状の蓋部材とベース部材とが厚さ方向に重ね合わされて接合された密閉容器と、前記密閉容器の中に設けられた圧電振動子片と、前記ベース部材の底面部に設けられ、前記圧電振動子片に接続されて前記圧電振動子片に電圧を印加するための外部電極と、を備え、前記ベース部材の底面部のうち、少なくとも前記外部電極が設けられる面に、前記底面部の縁部にいくにつれて漸次肉薄となる傾斜部が形成され、前記傾斜部に、凹凸部が形成されており、前記傾斜部に沿って傾斜するとともに、前記凹凸部にならって前記外部電極が設けられていることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、傾斜部にそって外部電極が傾斜するとともに、凹凸部にならって外部電極に凹凸が設けられる。そして、リフロー処理時において、傾斜した外部電極の凹凸が半田に接触し、外部電極と半田とが接合される。
そのため、外部電極と半田との接触面積をさらに増大させることができる。また、半田が溶融したときに、液化した半田が外部電極の凹の部分に入り込んでいくため、全体を基板に向けて沈み易くさせることができ、外部電極と半田とを電気的にも機械的にもしっかりと接合することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、前記凹凸部が、前記底面部の縁部にまで延在していることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、リフロー処理時に外部電極と半田との間に生じた気泡が、底面部の縁部にまで案内されて、外方に排出される。
そのため、外部電極と半田との間に生じた気泡を容易に排除することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、前記外部電極が、前記ベース部材の長さ方向の両端部に設けられており、前記凹凸部が、前記長さ方向と直交する方向に向けられていることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、リフロー処理時に外部電極と半田との間に生じた気泡が、外部電極間の領域に排出されることなく、長さ方向と直交する方向に向けて排出される。
そのため、外部電極と半田との間に生じた気泡を容易に排除することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、前記凹凸部が、前記傾斜部の傾斜方向に向けられて、前記底面部の縁部にまで延在していることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、リフロー処理時において、密閉容器が沈み込むにつれて、外部電極と半田との間に生じた気泡が、外部電極の傾斜によって、その傾斜する方向に押し出される。
そのため、外部電極と半田との間に生じた気泡を容易に排除することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、前記外部電極が、クロムと所定金属とからなり、かつ半田付け可能な合金からなる合金膜と、この合金膜に設けられ、かつ半田付け可能な金属からなる表面金属膜と、を備えることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、表面金属膜と半田とを接触させた状態で、リフロー処理が行われる。このとき、表面金属膜を構成する金属が、半田の中に拡散し、これにより外部電極と半田とが接合される。
ここで、同一の圧電振動子を付け替えて複数の電子回路上で実験を行いたいなど、一度半田付けした圧電振動子を取り外して再度半田付けしたいとの要望がある。
本発明においては、一度半田付けして表面金属膜を形成する金属が拡散しても、合金膜が保持されているので、合金膜を構成する所定金属によって、再度半田付けが可能となる。

また、本発明に係る圧電振動子は、前記所定金属が、ニッケルであることを特徴とする。

この発明に係る圧電振動子においては、所定金属がニッケルであることから、圧電振動子を確実に再実装することができる。

また、本発明に係る発振器は、前記圧電振動子が、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、本発明に係る電波時計は、前記圧電振動子が、フィルタ部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、前記圧電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、電波時計及び電子機器においては、小型軽量の圧電振動子が電気的にも機械的にも基板にしっかりと半田付けされ実装されるので、それらの機器自体の小型化、軽量化に寄与できるのみならず、長期間に渡って圧電振動子の機能を安定して生かすことができる。

本発明によれば、リフロー処理時において、外部電極と半田との接触面積を増大させることができるだけでなく、全体を基板に向けて沈み易くさせることができ、外部電極と半田とをしっかりと接合することができることから、強固かつ適切な状態で基板に容易に実装することができる。

（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（圧電振動子）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子板２と、この水晶振動子板２を挟んで厚さ方向に重ね合わされて接合された板状の蓋部材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。

水晶振動子板２は、図２に示すように、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（圧電振動子片）９と、この水晶振動子片９を囲む矩形枠状の枠状部１０とを備えている。
水晶振動子片９は、密閉容器３の中に固定されており、電圧を印加することにより所定の周波数で振動するようになっている。
また、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。水晶振動子板２の表裏面には、水晶振動子片９に電圧を印加するための電極膜４が形成されている。電極膜４は、例えばアルミなどの導電性部材からなっている。なお、図２においては、電極膜４を簡略化して示しているが、実際には、電極膜４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、枠状部１０には、後述する外部端子（外部電極）２０を電極膜４に案内するスルーホール５が形成されている。

また、図３に示すように、蓋部材６及びベース部材７は、ソーダライムガラスなどのガラスからなっている。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、電極膜４を介して陽極接合されている。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、図４に示すように、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、ベース部材７の４箇所の角部には、図３に示すように、円弧形状に切り欠かれた外部端子接続部２１が設けられている。外部端子接続部２１には、ベース部材７の底面７ｂ（ベース部材７の他方の主面）にまで延在した外部端子（外部電極）２０が設けられている。すなわち、外部端子２０は、ベース部材７の長さ方向（幅方向）Ｗの両端部に設けられている。また、外部端子２０は、電極膜４に電気的に接続されている。
また、密閉容器３の外周面には、底面７ｂを除いて、電極膜４の腐食などを防止するための不図示の保護膜が形成されている。保護膜は、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。

さらに、本実施形態においては、ベース部材７の底面７ｂのうち、外部端子２０が設けられる設置部（ベース部材７の長さ方向Ｗの両端部）２４に、図４に示すように、断面波状のベース側凹凸部１９が形成されている。このベース側凹凸部１９は、ベース部材７のうち設置部２４の他の部位（例えば、ベース部材７の鏡面加工された一方の主面７ａや底面７ｂの長さ方向Ｗの中央の領域など）よりも、面粗さを粗くして形成されている。さらに、図５に示すように、ベース側凹凸部１９の凹部の深さ寸法ｈ₁は、外部端子２０の厚さ寸法ｈ₂よりも大きく設定されている。また、ベース側凹凸部１９は、図６に示すように、長さ方向Ｗと直交する方向、すなわちベース部材７の短手方向（奥行方向）Ｄに向けられており、ベース部材７の長辺部の縁部２６にまで延在している。そして、ベース側凹凸部１９の凹部は、縁部２６を介して外方に連通している。なお、ベース側凹凸部１９は、凹凸部として機能するものである。また、両外部端子２０のうち、一方の外部端子２０は、平面上において矩形に切り欠かれており、この切り欠かれた領域に水晶振動子片９の先端が配されているが、この切り欠きは、製造時において、水晶振動子片９の周波数調整を行う際のレーザー光を透過させるためのものである。

また、ベース側凹凸部１９の凹凸にならって、図５に示すように、外部端子２０が設けられている。そのため、外部端子２０の表面には、端子側凹凸部２５が設けられている。
さらに、外部端子２０は、ベース部材７に接合する下地金属膜（合金膜）２９と、この下地金属膜２９に設けられ外部端子２０の表面を形成する表面金属膜３０とを備えており、これら下地金属膜２９と表面金属膜３０との二層構造として構成されている。

下地金属膜２９は、ニッケル（Ｎｉ）とクロム（Ｃｒ）との合金からなっており、スパッタリングや蒸着により形成されている。ニッケルとクロムとの代表的な成分比率は、重量比でニッケルが８０％、クロムが２０％である。なお、この重量比は一例であって、用途に応じて変更することができる。Ｃｒの比率としては５％から８０％くらいまでが適当である。
表面金属は、金（Ａｕ）からなっており、スパッタリングや蒸着などにより下地金属膜２９上に堆積されて形成されている。

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。
図７は、水晶振動子１の製造方法の手順を示すフローチャートである。
まず、水晶の原石に研磨加工などを施して円板状の振動子用ウエハを形成する。そして、振動子用ウエハに、水晶振動子片９を行列方向に複数形成する（ステップＳ１０）。それから、振動子用ウエハの表裏に、スパッタリングや蒸着などによってアルミからなる膜を形成する。さらに、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、電極膜４を形成する（ステップＳ１１）。

また、ガラスから円板状の蓋用ウエハを形成し、この蓋用ウエハに、フォトリソグラフィ及びエッチングなどにより、蓋側凹部１１を行列方向に複数形成する（ステップＳ２０）。そして、この蓋用ウエハに、後に蓋用ウエハを切断する際の案内溝となる断面Ｖ字型のベベルカットを行列方向に形成する（ステップＳ２１）。
また、ガラスから円板状のベース用ウエハを形成し、このベース用ウエハに、フォトリソグラフィ及びエッチングなどにより、行列方向に配される複数のベース側凹部１４と、ベース側凹凸部１９とを形成する（ステップＳ３０）。そして、このベース用ウエハに、ブラスト加工などにより外部電極形成用スルーホールを形成する（ステップＳ３１）。さらに、ベース用ウエハに、断面Ｖ字型のベベルカットを行列方向に形成する（ステップＳ３２）。

それから、振動子用ウエハを、蓋用ウエハとベース用ウエハ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。
それから、重ね合わせた三枚のウエハを、陽極接合装置で陽極接合する（ステップＳ４０）。

次いで、ベース用ウエハの底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ベース側凹凸部１９などに外部端子２０を形成する（ステップＳ５０）。これによって、外部端子２０には、ベース側凹凸部１９の凹凸にならって、端子側凹凸部２５が形成される。また、外部端子２０は、電極膜４に電気的に接続されるとともに、ベース用ウエハの底面にまで延在する一対の外部端子２０が設けられる。
それから、接合された蓋用ウエハ、振動子用ウエハ及びベース用ウエハを、ベベルカットに沿って、行列方向にフルカットする（ステップＳ６０）。これにより切断された一つ一つが水晶振動子１となる。
さらに、個々に切断された水晶振動子１について個別に周波数調整が行われ（ステップＳ７０）、続いて電気的特性が検査される（ステップＳ８０）。この後、密閉容器の外周面には、底面７ｂを除いて保護膜が形成される（ステップＳ９０）。
以上によって、図１に示す水晶振動子１が得られる。

このような水晶振動子１において、外部端子２０に所定の電圧を印加すると、その電圧が、電極膜４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が互いに接近又は離隔する方向に、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、水晶振動子１を実装する場合には、以下のように、リフロー処理によって行われる。
すなわち、図８に示すように、あらかじめ半田１７がスクリーン印刷された基板１６の所定の半田１７上に水晶振動子１をセットする。このとき、端子側凹凸部２５が半田１７に接触するように設置する。それから、水晶振動子１の周辺を加熱すると、ある温度で半田１７が溶融する。すると、表面金属膜３０の金が半田１７に拡散していく。そして、図９に示すように、液化した半田１７が、下地金属膜２９に形成された端子側凹凸部２５の凹部に入り込んでいくと同時に、水晶振動子１が自重によって基板１６に向けて沈み込んでいく。このとき、外部端子２０と半田１７との間に気泡が生じる場合があるが、この気泡は、端子側凹凸部２５の凹部によって縁部２６に案内され、短手方向Ｄに向けて外方に排除される。それから、周辺を除冷することにより、半田１７が固体化し、水晶振動子１が基板１６に実装される。

また、水晶振動子１を基板１６から取り外して、他の基板に実装するときには、加熱して半田１７を溶融させた後、水晶振動子１を取り外す。このとき、外部端子２０は、表面金属膜３０の金が拡散してしまっているため、下地金属膜２９が露出した状態になっている。それから、取り外した水晶振動子１を他の基板の半田上にセットする。これにより、下地金属膜２９に形成された端子側凹凸部２５が半田に接触する。そして、水晶振動子１を加熱すると、半田が溶融し、下地金属膜２９のニッケルの一部が半田に拡散していく。それから、上記と同様にして、水晶振動子１が基板に再実装される。
さらに、この水晶振動子１を取り外して、上記と同様にして、水晶振動子１が別の基板に実装される。

以上より、本実施形態における水晶振動子１によれば、外部端子２０に端子側凹凸部２５が形成されていることから、リフロー処理時において、外部端子２０と半田１７との接触面積を増大させることができるだけでなく、半田１７が溶融したときに、液化した半田１７が端子側凹凸部２５の凹部内に入り込んでいくため、水晶振動子１を基板１６に向けて沈み易くさせることができる。そのため、水晶振動子１が傾くことを防止し、水晶振動子１を基板１６にしっかりと接合することができ、これにより、水晶振動子１を強固かつ適切な状態で基板１６に容易に実装することができる。

また、端子側凹凸部２５が縁部２６にまで延在していることから、リフロー処理時において、外部端子２０と半田１７との間に生じた気泡を外方に容易に排出することができる。
さらに、端子側凹凸部２５が短手方向Ｄに向けられていることから、長さ方向Ｗの両端に設けられた両外部端子２０の間の極小のクリアランスに気泡を排出することを防止することができるため、迅速かつ確実に気泡を排出することができる。

また、外部端子２０が下地金属膜２９と表面金属膜３０との二層構造をなしていることから、下地金属膜２９にニッケルが残っている限り、水晶振動子１を容易に再半田することができる。下地金属膜２９の厚さ寸法などにもよるが、２回から１０回程度の再半田が可能となる。

なお、本実施形態においては、ベース側凹凸部１９を、エッチングにより断面波状に形成するとしたが、これに限ることはなく、その形成の仕方や形状などは適宜変更可能である。例えば、ダイシングによってベース用ウエハに溝を設けるようにしてもよい。この場合、図１０に示すように、ベース側凹凸部１９の断面が連続した三角形状となる。また、図１１に示すように、ベース側凹凸部１９の断面が連続した矩形状としてもよい。また、図１２に示すように、ブラスト加工によって、ベース用ウエハに凹凸を形成するようにしてもよい。

さらに、ベース側凹凸部１９をベース部材７の長さ方向Ｗの両端部に設けるとしたが、これに限ることはなく、その設置部位は適宜変更可能である。例えば、図１３に示すように、底面７ｂの全面にわたって形成してもよい。また、ベース側凹凸部１９を、短手方向Ｄに代えて、長さ方向Ｗに向けて延在させてもよい。

（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１４及び図１５において、図１から図１３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、図１４に示すように、ベース部材７の底面７ｂに、ベース部材７の縁部２６にいくにつれてベース部材７が漸次肉薄となるようなベース側傾斜部３２が設けられている。すなわち、ベース部材７の一方の主面７ａ全面の面積よりも、ベース側傾斜部３２以外の底面７ｂの面積のほうが小さくなっており、ベース部材７の断面が底面７ｂ側に突出する略凸状をなしている。なお、ベース側傾斜部３２は、傾斜部として機能するものである。

そして、外部端子２０´は、外部端子接続部２１、ベース側傾斜部３２及び底面７ｂにわたって設けられている。そのため、外部端子２０´のベース側傾斜部３２に相当する部位に、ベース側傾斜部３２の傾斜に沿った端子側傾斜部３３が設けられている。また、外部端子２０´は、ベース部材７に設けられたクロムからなる第１の下地金属膜２９ａと、この第１の下地金属膜２９ａに設けられたクロムとニッケルとの合金からなる第２の下地金属膜（合金膜）２９ｂと、この第２の下地金属膜２９ｂに設けられた表面金属膜３０とを備えており、これら膜２９ａ，２９ｂ，３０の三層構造をなしている。

このような構成のもと、リフロー時において、半田１７が溶融すると、ベース側傾斜部３２及び端子側傾斜部３３によりベース部材７が略凸状をなしていることから、図１５に示すように、半田１７を水晶振動子１の外方に押しやりながら水晶振動子１が基板１６に向けて沈み込んでゆく。このとき、外部端子２０´と半田１７との間に生じた気泡は、水晶振動子１が沈み込んでゆくにつれて、水晶振動子１の外方に押しやられ排出されていく。また、表面金属膜３０の金が半田１７に拡散していく。そして、半田１７は、端子側傾斜部３３にわたって接触する。
それから除冷によって、半田１７が固体化し、水晶振動子１が基板１６に実装される。

以上より、本実施形態における水晶振動子１によれば、外部端子２０´に端子側傾斜部３３が設けられていることから、外部端子２０´と半田１７との接触面積を増大させることができるだけでなく、水晶振動子１を基板１６に向けて沈み易くさせることができる。
また、外部端子２０´と半田１７との間の気泡を容易に排除することができ、外部端子２０´と半田１７とをより強固に接合することができる。
また、外部端子２０´が第２の下地金属膜２９ｂと表面金属膜３０とを備えていることから、上記と同様に、第２の下地金属膜２９ｂにニッケルが残っている限り、水晶振動子１を容易に再半田することができる。さらに、外部端子２０´は三層構造をなし、第２の下地金属膜２９ｂを中間層とすることにより、第２の下地金属膜２９ｂのニッケルとクロムとが半田に拡散してしまっても、第１の下地金属膜２９ａによって水晶振動子片９と導通を取ることができる。また、第１の下地金属膜２９ａによって、第２の下地金属膜２９ｂのニッケルの応力を吸収することができ、ベース部材７にかかる応力を軽減させることもできる。

なお、本実施形態においては、ベース部材７にベース側傾斜部３２を設けるとしたが、このベース側傾斜部３２に凹凸部を設けるようにしてもよい。例えば、図１６に示すように、長さ方向Ｗに向けてベース側傾斜部３２の傾斜方向に延在するベース側凹凸部１９´を設けることができる。これにより、リフロー時において、外部端子と半田との間に生じた気泡を、水晶振動子１の外方に向けて案内することができ、さらに容易に気泡を排出することができる。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、蓋用ウエハとベース用ウエハとを陽極接合するとしたが、これに限ることはなく、その接合方法は適宜変更可能である。例えば、共晶接合などであってもよい。

また、保護膜が、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、圧電振動子片を水晶からなる水晶振動子片９としているが、これに限ることはなく、ニオブ酸リチウムなどの様々な圧電単結晶材料からなる振動子片であってもよい。
さらに、第１の下地金属膜２９ａがクロムからなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。例えば、チタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ）などであってもよい。
また、表面金属膜３０が金からなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。例えば、白金などであってもよい。

（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について、図１７を参照して説明する。
図１７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又は第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又は第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、水晶振動子１が強固に実装されることから、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又は第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１８において、符号４６は、携帯情報機器を示すものであり、図１８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又は第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、水晶振動子１が強固に実装されることから、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又は第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１９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１９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（フィルタ部）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。６０ｋＨｚ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又は第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、水晶振動子１が強固に実装されることから、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斜視図である。 図１の水晶振動子板を示す平面図である。 図１の水晶振動子を分解して示す斜視図である。 図１の水晶振動子の側断面図である。 図４の外部端子を拡大して示す側断面図である。 図１の水晶振動子を示す下面図である。 図１の水晶振動子の製造方法の手順を示すフローチャートである。 図１の水晶振動子のリフロー処理時の様子を示す図であって、半田にセットした様子を示す説明図である。 図１の水晶振動子のリフロー処理時の様子を示す図であって、水晶振動子を基板に実装した様子を示す説明図である。 図４のベース側凹凸部の第１の変形例を示す側断面図である。 図４のベース側凹凸部の第２の変形例を示す側断面図である。 図４のベース側凹凸部の第３の変形例を示す側断面図である。 図４のベース側凹凸部の第４の変形例を示す側断面図である。 本発明の第２の実施形態としての水晶振動子を示す側断面図である。 図１４の水晶振動子のリフロー処理時の様子を示す図であって、水晶振動子を基板に実装した様子を示す説明図である。 図１４のベース側傾斜部及び端子側傾斜部の変形例を示す下面図である。 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５の実施形態としての電波時計を示すブロック図である。 従来の圧電振動子を示す側断面図である。 図２０の圧電振動子のリフロー処理時の様子を示す図であって、圧電振動子を基板に実装した様子を示す説明図である。

符号の説明

１ 水晶振動子（圧電振動子）
３ 密閉容器
６ 蓋部材
７ ベース部材
７ｂ 底面（ベース部材の底面部）
９ 水晶振動子片（圧電振動子片）
１９ ベース側凹凸部（凹凸部）
２０ 外部端子（外部電極）
２６ 縁部
２９ 下地金属膜（合金膜）
２９ｂ 第２の下地金属膜（合金膜）
３０ 表面金属膜
３２ ベース側傾斜部（傾斜部）
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
８０ フィルタ（フィルタ部）
Ｄ 短手方向（長さ方向と直交する方向）
Ｗ 長さ方向（ベース部材の長さ方向）

Claims (9)

1. 板状の蓋部材とベース部材とが厚さ方向に重ね合わされて接合された密閉容器と、
   前記密閉容器の中に設けられた圧電振動子片と、
   前記ベース部材の底面部に設けられ、前記圧電振動子片に接続されて前記圧電振動子片に電圧を印加するための外部電極と、を備え、
   前記ベース部材の底面部のうち、少なくとも前記外部電極が設けられる部位に、前記底面部の縁部にまで一方向に連続して延在する凹凸部が形成されており、
   前記凹凸部にならって前記外部電極が設けられていることを特徴とする圧電振動子。
2. 板状の蓋部材とベース部材とが厚さ方向に重ね合わされて接合された密閉容器と、
   前記密閉容器の中に設けられた圧電振動子片と、
   前記ベース部材の底面部に設けられ、前記底面部から前記ベース部材の側面部を経由して前記圧電振動子片に接続されて前記圧電振動子片に電圧を印加するための外部電極と、を備え、
   前記ベース部材の底面部のうち、少なくとも前記外部電極が設けられる面に、前記底面部の縁部にいくにつれて漸次肉薄となる傾斜部が形成され、
   前記傾斜部に、前記底面部の縁部にまで一方向に連続して延在する凹凸部が形成されており、
   前記傾斜部に沿って傾斜するとともに、前記凹凸部にならって前記外部電極が設けられていることを特徴とする圧電振動子。
3. 前記外部電極が、前記ベース部材の長さ方向の両端部に設けられており、
   前記凹凸部が、前記長さ方向と直交する方向に向けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電振動子。
4. 前記凹凸部が、前記傾斜部の傾斜方向に向けられて、前記底面部の縁部にまで延在していることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
5. 前記外部電極が、
   クロムと所定金属とからなり、かつ半田付け可能な合金からなる合金膜と、
   前記合金膜に設けられ、かつ半田付け可能な金属からなる表面金属膜と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動子。
6. 前記所定金属が、ニッケルであることを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動子が、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。
8. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
9. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動子を備えることを特徴とする電子機器。

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