JP5806069B2 - 水晶デバイスおよび電子機器 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、水晶デバイスおよび電子機器に関する。

従来、セラミック材料等からなる容器体の内部に、水晶素子と水晶素子を発振させるＩＣ（Integrated Circuit）素子とを配置し、これらの素子を金属製の蓋体で気密封止した水晶デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このような水晶デバイスは、携帯電話等の電子機器における実装ボード上に搭載され、たとえば、基準信号を出力するタイミングデバイスとして用いられる。

ところで、かかる電子機器がメイン電源を落とされた後も、水晶デバイスの動作を継続させるためには、メイン電源とは別のバックアップバッテリである二次電池を実装ボード上に別途搭載し、二次電池の起電力を水晶デバイスへ供給しつづける必要がある。

特開２００２−１５８５５８号公報

しかしながら、水晶デバイスおよび二次電池をそれぞれ実装ボード上に搭載すると、両者の搭載に要する実装面積がかさんでしまい、実装ボードの小型化、ひいては、電子機器の小型化を図りにくいという問題がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化を図ることができる水晶デバイスおよび電子機器を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る水晶デバイスは、容器体と、水晶素子と、電解質部材と、第１電極とを備える。容器体は、１または複数のキャビティを有する。水晶素子は、前記キャビティ内に配置される。電解質部材は、少なくとも一部が前記キャビティ内に配置される。第１電極は、前記キャビティを塞ぐ。前記容器体は、前記第１電極と対向するように前記キャビティ内に配置される第２電極を備える。前記電解質部材は、前記第１電極および前記第２電極の双方と導通するように前記キャビティに配置される。

実施形態の一態様によれば、水晶デバイスの小型化を図ることができる。

図１は、第１の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。 図２は、パッケージの断面視による説明図である。 図３は、水晶デバイスの分解斜視図である。 図４は、第１電極を取り外した状態における水晶デバイスの上面図である。 図５は、水晶デバイスの下面図である。 図６は、水晶デバイスの回路ブロック図である。 図７は、電子機器のブロック図である。 図８は、第２の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。 図９は、第３の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。 図１０は、第４の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。 図１１は、第５の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。 図１２は、第６の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する水晶デバイスおよび電子機器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す各実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る水晶デバイスについて、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。なお、図１では、説明をわかりやすくする観点から、断面の奥側に位置する線の一部を省略している。

また、以下の説明においては、水晶デバイスの実装ボードへの搭載面を「下面」と、かかる下面と対向する面を「上面」と、それぞれ記載する。また、以下の説明においては、かかる「下面」あるいは「上面」を「主面」と記載する場合がある。

図１に示すように、第１の実施形態に係る水晶デバイス１は、水晶デバイス１を側面と平行な面で切断した場合に、上面側および下面側にそれぞれ凹部（以下、「キャビティ」と記載する）が設けられた容器体であるパッケージ１０を備える。

そして、パッケージ１０における上面側キャビティには、水晶素子２０および電解質部材３０が配置され、下面側キャビティには、ＩＣ（Integrated Circuit）素子４０が配置される。

また、パッケージ１０の上面には電極５１が、下面には電極５３が、それぞれ設けられる。なお、パッケージ１０の内部には、配線（図示せず）が形成されているが、この点については、図２を用いて後述する。

上面側キャビティは、第１の凹部における底面をさらに深くした形状の第２の凹部を有している。そして、第１の凹部には電解質部材３０が、第２の凹部には水晶素子２０が、それぞれ配置される。なお、第１の凹部および第２の凹部は、連続した空間である。

上面側キャビティにおける第２の凹部の底面には、電極５２が設けられており、水晶素子２０は、第２の凹部の底面とのクリアランスを確保するための接続用バンプ経由で、電極５２へ接続される。

また、上面側キャビティにおける第１の凹部の底面には、第２電極３２が設けられており、電解質部材３０の底面の一部は、導電性接着剤（たとえば、銀ペースト）によって第２電極３２へ接続される。

一方、電解質部材３０の上面の一部は、導電性接着剤によって第１電極３１へ接続される。ここで、第１電極３１は、たとえば、コバルトなどの導電体であり、電極としての役割に加え、パッケージ１０における上面側キャビティを塞ぐ「蓋体」の役割を兼ねる。

そして、第１電極３１は、パッケージ１０における略枠状の上面に設けられた電極５１へ、たとえば、シーム溶接によって接合される。具体的には、第１電極３１を、パッケージ１０における上面の電極５１上へ配置し、第１電極３１をＧＮＤ（グランド）へ接続した状態で、高周波電圧を印加したローラによって第１電極３１を電極５１側へ押圧する。

これにより、第１電極３１と電極５１とが接する部分が溶融し、両者が結合される。すなわち、パッケージ１０の上面側キャビティは気密封止される。なお、上記した第２電極３２は、上面側キャビティの段差部分に第１電極３１と対向するように設けられる。

したがって、かかる段差部分に配置された電解質部材３０を、導電性接着剤を介して第１電極３１と第２電極３２とで挟み込むことができるので、電解質部材３０を第１電極３１および第２電極３２へ確実に導通させることが可能となる。また、上面側キャビティに段差部分を設けることで電解質部材３０のパッケージ１０への組み込みが容易となる。

電解質部材３０は、正極層３０ａと負極層３０ｂとの間に固体電解質層３０ｃを挟んだ部材である。ここで、固体電解質層３０ｃは、たとえば、酸化物系無機固体電解質である結晶質固体電解質および非晶質固体電解質の混合体に成形助剤を加えて成形体を生成し、生成した成形体を熱処理することによって得られる。

なお、結晶質固体電解質としては、たとえば、Ｌｉ_１．３Ａ_ｌ０．３Ｔｉ_１．７（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３．６Ｇｅ_０．６Ｖ_０．４Ｏ_４などがある。また、非晶質固体電解質としては、たとえば、３０ＬｉＩ−４１Ｌｉ_２Ｏ−２９Ｐ_２Ｏ_４、４０Ｌｉ_２Ｏ−３５Ｂ_２Ｏ_３−２５ＬｉＮｂＯ_３、１０Ｌｉ_２Ｏ−２５Ｂ_２Ｏ_３−１５ＳｉＯ_２−５０ＺｎＯなどがある。

正極層３０ａは、正極活物質および酸化物ガラスに成形助剤を加えて加圧成形し、熱処理した多孔質体である。また、負極層３０ｂは、正極層３０ａ中における正極活物質の充放電電位よりも卑な充放電電位を有する遷移金属酸化物を活物質とした多孔質体である。なお、正極層３０ａおよび負極層３０ｂの一方または双方を省略した電解質部材３０を構成することとしてもよい。

また、図１では、固体電解質層３０ｃの下面側に正極層３０ａを、上面側に負極層３０ｂを設けた電解質部材３０を例示したが、下面側に負極層３０ｂを、上面側に正極層３０ａを設けることとしてもよい。なお、電解質部材３０、第１電極３１および第２電極３２は、二次電池に対応する。

パッケージ１０における下面側キャビティの上面には、ＩＣ（Integrated Circuit）素子４０が設けられる。ＩＣ素子４０は、水晶素子２０の発振動作を制御するとともに、電解質部材３０の充電動作および放電動作を制御する。

ＩＣ素子４０は、パッケージ１０における下面側キャビティの上面にアレイ状に並んだバンプ経由でパッケージ１０へ接続される（いわゆる、「フリップチップ実装」）。なお、他の手法（たとえば、「ワイヤボンディング」）によってＩＣ素子４０を実装してもよい。

ここで、図１では、ＩＣ素子４０をパッケージ１０に実装する場合を示したが、ＩＣ素子４０を省略した水晶デバイス１を構成することとしてもよい。また、パッケージ１０の下面側キャビティは、側面の一部が開放された形状であってもよい。なお、水晶素子２０、電解質部材３０およびＩＣ素子４０の電気的な接続関係や、ＩＣ素子４０の構成の詳細については図６を用いて後述する。

また、図１では、上面側キャビティ内の連続した空間に、水晶素子２０および電解質部材３０を配置したが、水晶素子２０が設置される空間と電解質部材３０が設置される空間とを蓋体によって区切ることとしてもよい。

次に、図１に示したパッケージ１０の詳細な構成について図２を用いて説明する。図２は、パッケージ１０の断面視による説明図である。なお、図２では、説明をわかりやすくする観点から、断面のハッチングを省略している。

図２に示すように、パッケージ１０は、セラミックのシートを所定の形状に切断した部材（以下、「シート部材」と記載する）を積層して圧着させ、加熱することによって得られる。また、各シート部材にはビア穴（以下、「ビア」と記載する）や、配線が形成される。なお、以下の説明では、ビアおよび配線を単に配線と記載する場合がある。

パッケージ１０は、水晶素子２０や電解質部材３０といった電子部材を保護する役割と、各電子部材同士を電気的に接続する役割とを兼用する。なお、セラミックは、一般的な樹脂と比較して表面のなめらかさや強度が良好であり、封止性能（キャビティを封止する際の密閉度）が高いため、パッケージ１０の素材として好適である。

シート部材１１、シート部材１２およびシート部材１４は、平面視した場合に、中央部が開口した略枠状の形状を有しており、シート部材１３は、開口がない略矩形平板状の形状を有している。すなわち、シート部材１１およびシート部材１２の開口部分がパッケージ１０の上面側キャビティに、シート部材１４の開口部分がパッケージ１０の下面側キャビティに、それぞれ対応する。

ここで、図２に示すように、シート部材１１の上面を面１５ａ、シート部材１１とシート部材１２との接合面を面１５ｂ、シート部材１２とシート部材１３との接合面を面１５ｃとする。また、シート部材１３とシート部材１４との接合面を面１５ｄ、シート部材１４の下面を面１５ｅとする。

この場合、電極５１（図１参照）は面１５ａ上に、電極５３（図１参照）は面１５ｅ上に、それぞれ形成される。また、電極５２（図１参照）は面１５ｃ上に、第２電極３２は面１５ｂ上に、それぞれ形成される。

なお、図２では、ビア１６ａおよびビア１６ｂを例示している（図２の破線参照）。ここで、ビア１６ａは、図１に示した電極５１と、電極５３とを電気的に接続する。また、ビア１６ａは、各シート部材上に形成された配線と適宜、電気的に接続される。また、ビア１６ｂは、図１に示した第２電極３２と、たとえば、シート部材１３の面１５ｄ上に形成された配線とを電気的に接続する。

なお、図２には、４層のパッケージ１０を例示したが、層数を制限するものではない。また、図２では、隣接するシート部材の形状がそれぞれ異なる場合を例示したが、同一形状のシート部材を隣接させて積層することとしてもよい。たとえば、図２に示したシート部材１３を２層以上のシート部材で構成してもよい。

このように、パッケージ１０は、複数のシート部材の積層体であるので、各シート部材の切り抜き形状や厚みを調整することで、さまざまな形状のキャビティを容易に得ることができる。

次に、水晶デバイス１の斜視図について図３を用いて説明する。図３は、水晶デバイス１の分解斜視図である。図３に示すように、水晶デバイス１は、略直方体状の形状を有している。そして、パッケージ１０の上面側キャビティの段差部分には、パッケージ１０の長手方向に一対の第２電極３２が、底面には、パッケージ１０の短手方向に一対の電極５２が、それぞれ形成されている。なお、図３では、一対の第２電極３２のうち一方は、パッケージ１０の側面に隠れているため図示していない。

まず、水晶素子２０が、パッケージ１０における上面側キャビティの第２の凹部に配置される。ここで、水晶素子２０は、所定の結晶方位角に従ってカットされた略矩形の水晶基板と、水晶基板の両主面にそれぞれ形成された一対の励振電極と、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対の引出電極とを含む。

そして、水晶素子２０における一対の引出電極は、パッケージ１０における一対の電極５２へそれぞれ接続される。なお、図３では、いわゆる「平板型」の水晶素子２０を例示したが、「音叉型」の水晶素子２０を用いることとしてもよい。

次に、電解質部材３０が、パッケージ１０における上面側キャビティの第１の凹部（図１あるいは図２に示した段差部分参照）に配置される。また、電解質部材３０における下面の一部は、上記した一対の第２電極３２へそれぞれ電気的に接続される。

このように、パッケージ１０における上面側キャビティに水晶素子２０および電解質部材３０が配置された後、電解質部材３０における上面の一部に導電性接着剤が塗布される。そして、第１電極３１は、パッケージ１０の上面に形成された電極５１へ接合される。

このようにすることで、電解質部材３０における上面側が第１電極３１と、下面側が第２電極３２と、それぞれ電気的に接続される。また、パッケージ１０における上面側キャビティが気密封止される。

また、図３に示すように、パッケージ１０における下面側キャビティ（図示せず）には、ＩＣ素子４０が配置される。なお、パッケージ１０の下面に形成された電極５３は、実装ボード上の配線へ接続されることになる。

次に、水晶デバイス１を上面側からみた構成について図４を用いて説明する。図４は、第１電極３１を取り外した状態における水晶デバイス１の上面図である。すなわち、図４は、水晶デバイス１を平面透視した図に相当する。

図４に示すように、水晶デバイス１を上面側からみると、パッケージ１０の上面側キャビティには、電解質部材３０が配置されている。ここで、水晶素子２０は、電解質部材３０と重なって目視できない。また、パッケージ１０の上面側キャビティにおける段差部分（図３参照）には一対の第２電極３２の一部が目視される。

なお、図４では、水晶素子２０が、完全に電解質部材３０と重なっている場合を例示したが、水晶素子２０および電解質部材３０の一部同士が重なるように両電子部材を配置することとしてもよい。

次に、水晶デバイス１を下面側からみた構成について図５を用いて説明する。図５は、水晶デバイス１の下面図である。図５に示すように、水晶デバイス１を下面側からみると、パッケージ１０の下面側キャビティには、ＩＣ素子４０が配置されている。また、パッケージ１０の四隅部分には、図１および図３に示した電極５３が配置されている。

なお、図５には、電極５３ａ、電極５３ｂ、電極５３ｃおよび電極５３ｄの４つの電極５３を例示しているが、電極５３の数については任意の個数とすることができる。

次に、水晶デバイス１の回路構成について図６を用いて説明する。図６は、水晶デバイス１の回路ブロック図である。なお、図６では、説明をわかりやすくする観点から主な構成要素のみを示している。

図６に示すように、水晶デバイス１は、水晶素子２０と、電解質部材３０と、ＩＣ素子４０とを備える。また、ＩＣ素子４０は、電源制御部４１と、発振回路４２とをさらに備える。

まず、ＩＣ素子４０の端子について説明する。図６に示すように、ＩＣ素子４０は、端子Ｖｄｄと、端子Ｂａｔと、端子ＧＮＤと、端子Ｖｃと、端子Ｏｕｔと、端子ＴＸ１と端子ＴＸ２とを備える。

なお、ＩＣ素子４０の端子Ｖｃ、端子Ｖｄｄ、端子Ｏｕｔおよび端子ＧＮＤは、水晶デバイス１の外部電極である電極５３ａ、電極５３ｂ、電極５３ｃおよび電極５３ｄ（図５参照）へそれぞれ接続される。なお、各端子と各外部電極との接続関係は、例示した組み合わせ以外であってもよい。

ここで、ＩＣ素子４０の端子Ｖｄｄには、電極５３ｂ経由で外部の電源電圧が印加され、端子Ｖｃには、電極５３ａ経由で外部からの制御信号やデータが入力される。また、ＩＣ素子４０の端子Ｏｕｔからは、電極５３ｃ経由で発振信号に基づく信号が外部へ出力され、端子ＧＮＤは、外部のＧＮＤ（グランド）へ接続される電極５３ｄと、電解質部材３０とを結ぶ配線へ接続される。

また、ＩＣ素子４０の端子ＴＸ１および端子ＴＸ２は、水晶素子２０における一対の引出電極へ接続され、端子Ｂａｔは、電解質部材３０へ接続される。そして、電解質部材３０は、電極５３ｄ経由で外部のＧＮＤ（グランド）へ接続される。

次に、ＩＣ素子４０の電源制御部４１および発振回路４２について説明する。電源制御部４１は、端子Ｖｄｄへ外部の電源電圧が印加されているか否かに関わらず、ＩＣ素子４０内の他の回路（図６では、発振回路４２を例示）へ電圧が供給されるように制御する。

具体的には、電源制御部４１は、端子Ｖｄｄへ印加される外部の電源電圧が所定値以上の場合には、かかる電圧を発振回路４２へ供給するとともに、端子Ｂａｔ経由で電解質部材３０へ供給する。これにより、電解質部材３０は充電される。

一方、電源制御部４１は、端子Ｖｄｄへ印加される外部の電源電圧が所定値を下回った場合には、電解質部材３０の起電力を発振回路４２へ供給する。これにより、電解質部材３０は放電する。また、この場合、電源制御部４１は、端子Ｖｄｄと発振回路４２との電気的接続を切り離す。

このように、電源制御部４１は、水晶デバイス１に設けられた電解質部材３０の充電および放電を制御することによって、発振回路４２、ひいては、水晶素子２０を継続的に動作させる。なお、外部の電源電圧と対比される所定値は、０としてもよいし、水晶素子２０を正常に発振させるために必要な電圧値としてもよい。

発振回路４２は、電源制御部４１から電圧を供給されることによって動作し、水晶素子２０を所定の周波数で発振させる。また、発振回路４２は、端子Ｖｃ経由で外部からの制御信号やデータを受け取り、水晶素子２０の発振周波数を調整するとともに、端子Ｏｕｔ経由で発振信号に基づく信号を外部へ出力する。なお、発振回路４２は、温度補償回路を含んでいてもよい。

また、図６では、電源制御部４１から電圧を供給される回路として発振回路４２を例示したが、その他の回路が電源制御部４１に接続されていてもよい。たとえば、発振回路４２から出力された発振周波数を分周する分周回路や、分周回路から出力された分周信号を計数して年月日や時分秒といった日時データを生成するロジック回路を電源制御部４１へ接続してもよい。

次に、水晶デバイス１が搭載される電子機器１００について図７を用いて説明する。図７は、電子機器１００のブロック図である。なお、電子機器１００は、たとえば、携帯電話機や、スマートフォンといったモバイル端末をはじめとする電子装置である。

図７に示すように、電子機器１００は、メイン電源１０１と、水晶デバイス１とを備える。なお、その他の電子部材（たとえば、プロセッサやディスプレイなどのデバイスや回路）については記載を省略している。また、図７には、１つの水晶デバイス１を例示しているが、２つ以上の水晶デバイス１を設けることとしてもよい。

メイン電源１０１は、電子機器１００のメインバッテリである。メイン電源１０１から供給される電源電圧は、水晶デバイス１へ供給される。水晶デバイス１は、電子機器１００内部に設けられた実装ボード上に搭載される。そして、水晶デバイス１の出力は、図示しない回路やデバイスへ入力される。

既に説明したように、水晶デバイス１は、電解質部材３０を内蔵しているため、水晶デバイス１用のバックアップバッテリを実装ボード上に搭載する必要がない。このため、水晶デバイス１は、実装ボードの小型化に寄与し、実装ボードの小型化によって電子機器１００の小型化を図ることが可能となる。

上述してきたように、第１の実施形態に係る水晶デバイスでは、パッケージに設けたキャビティに、水晶素子および電解質部材を配置することとした。また、かかる水晶デバイスでは、外部からの電源電圧によって電解質部材を充電するとともに、外部からの電源電圧が低下した場合に、電解質部材の起電力を水晶デバイスへ向けて供給することとした。

したがって、第１の実施形態に係る水晶デバイスによれば、外部から電源電圧の供給がない場合であっても継続した動作が可能であるとともに、水晶デバイス自体の小型化、ひいては、水晶デバイスが搭載される電子機器の小型化を図ることができる。

ところで、上述した第１の実施形態では、水晶素子、電解質部材あるいはＩＣ素子の配置についての一例を例示した。しかしながら、これらの電子部材の配置には種々のバリエーションが存在する。そこで、以下に示す各実施形態では、その他の配置例について示すこととする。

また、以下に示す各実施形態においては、上述した第１の実施形態の構成要素に対応する構成要素には同一の符合を付し、第１の実施形態と重複する説明については適宜、省略する。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る水晶デバイスについて、図８を用いて説明する。図８は、第２の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。図８に示すように、第２の実施形態に係る水晶デバイス１ａは、電解質部材３０における負極層３０ｂを蓋体として用いる点が、第１の実施形態に係る水晶デバイス１（図１参照）とは異なる。

図８に示すように、電解質部材３０における固体電解質層３０ｃと、固体電解質層３０ｃの下面側に設けられる正極層３０ａとは、パッケージ１０ａの上面側キャビティの幅よりも狭い。そして、固体電解質層３０ｃの上面側に設けられる負極層３０ｂは、上面側キャビティをパッケージ１０ａの上面側から塞ぐ幅を有する。

ここで、電解質部材３０をパッケージ１０ａへ取り付ける際には、電解質部材３０における正極層３０ａの底面の一部は、導電性接着剤（たとえば、銀ペースト）によって第２電極３２へ接続される。一方、負極層３０ｂにおける底面の外枠部分は、電極５１へ接合される。

このように、第２の実施形態に係る水晶デバイス１ａでは、電解質部材３０における負極層３０ｂを蓋体として用いたので、第１の実施形態に係る水晶デバイス１における第１電極３１（図１参照）が不要となる。そして、電解質部材３０と第１電極３１（図１参照）とを接続する導電性接着剤も不要となる。

したがって、第２の実施形態に係る水晶デバイス１ａのパッケージ１０ａは、第１の実施形態に係る水晶デバイス１のパッケージ１０よりも高さを低く抑えることができる。すなわち、第２の実施形態に係る水晶デバイス１ａは、第１の実施形態に係る水晶デバイス１よりも低背化することができる。

なお、図８には示していないが、電解質部材３０を、パッケージ１０ａへ取り付けた後、電解質部材３０を外側から覆うように樹脂等の素材でモールドすることとしてもよい。また、図８では、電解質部材３０の負極層３０ｂを蓋体とした場合について示したが、電解質部材３０の正極層３０ａと負極層３０ｂとを入れ替えて正極層３０ａを蓋体としてもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る水晶デバイスについて、図９を用いて説明する。図９は、第３の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。図９に示すように、第３の実施形態に係る水晶デバイス１ｂは、水晶素子２０が電解質部材３０よりも上面側に配置される点、水晶素子２０および電解質部材３０が個別の気密空間に配置される点が第１の実施形態に係る水晶デバイス１（図１参照）とは異なる。

図９に示すように、パッケージ１０ｂにおける上面側キャビティは、第１の凹部における底面をさらに深くした形状の第２の凹部を有しており、第２の凹部における底面をさらに深くした形状の第３の凹部を有している。

そして、第１の凹部には水晶素子２０が、第２の凹部には第１電極３１が、第３の凹部には電解質部材３０が、それぞれ配置される。なお、第１の凹部、第２の凹部および第３の凹部は連続した空間であるが、第２の凹部に配置される第１電極３１によって２つの空間に区切られる。

上面側キャビティにおける第３の凹部の底面には、第２電極３２が設けられており、電解質部材３０の底面の一部は、導電性接着剤によって第２電極３２へ接続される。一方、電解質部材３０の上面の一部は、導電性接着剤によって第１電極３１へ接続される。そして、第１電極３１は、第２の凹部の底面に設けられた電極５１へ接合される。これにより、電解質部材３０が配置された空間は、気密封止される。

また、上面側キャビティにおける第１の凹部の底面には、電極５２が設けられており、水晶素子２０は、第２の凹部の底面とのクリアランスを確保するための接続用バンプ経由で、電極５２へ接続される。そして、パッケージ１０ｂの上面には、上面側キャビティを塞ぐ蓋体６１が接合される。これにより、水晶素子２０が配置された空間は、気密封止される。なお、蓋体６１の材質は金属のような導電体でもよいし、セラミックのような非導電体でもよい。

このように、第３の実施形態に係る水晶デバイス１ｂは、水晶素子２０および電解質部材３０が個別の気密空間に配置される。したがって、仮に、電解質部材３０に液体や粉体が含まれる場合であっても、電解質部材３０に由来する物質が、水晶素子２０に付着する事態を防止することができるので、水晶素子２０の発振周波数が変動する可能性を低減することが可能となる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る水晶デバイスについて、図１０を用いて説明する。図１０は、第４の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。図１０に示すように、第４の実施形態に係る水晶デバイス１ｃは、水晶素子２０、電解質部材３０およびＩＣ素子４０を、１つのキャビティ内に配置した点で、第１の実施形態に係る水晶デバイス１（図１参照）とは異なる。

図１０に示すように、パッケージ１０ｃにおける上面側キャビティは、第１の凹部における底面をさらに深くした形状の第２の凹部を有しており、第２の凹部における底面をさらに深くした形状の第３の凹部を有している。

そして、上面側キャビティにおける第３の凹部の底面には、アレイ状に並んだバンプが設けられており、ＩＣ素子４０は、かかるバンプへ接続される。また、第２の凹部の底面には電極５２が設けられており、水晶素子２０は、第２の凹部の底面とのクリアランスを確保するための接続用バンプ経由で、電極５２へ接続される。

このように、第４の実施形態に係る水晶デバイス１ｃは、１つのキャビティ内に、水晶素子２０、電解質部材３０およびＩＣ素子４０が配置される。

したがって、第４の実施形態に係る水晶デバイス１ｃのパッケージ１０ｃは、第１の実施形態に係る水晶デバイス１のパッケージ１０（図１参照）よりも高さを低く抑えることができる。すなわち、第４の実施形態に係る水晶デバイス１ｃは、第１の実施形態に係る水晶デバイス１よりも低背化することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る水晶デバイスについて、図１１を用いて説明する。図１１は、第５の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。図１１に示すように、第５の実施形態に係る水晶デバイス１ｄは、水晶素子２０および電解質部材３０を、別々のキャビティ内にそれぞれ配置した点で、第１の実施形態に係る水晶デバイス１（図１参照）とは異なる。

図１１に示すように、パッケージ１０ｄにおける上面側キャビティには、電解質部材３０が配置され、第１電極３１によって気密封止される。一方、下面側キャビティには、水晶素子２０およびＩＣ素子４０が配置され、下面側キャビティは蓋体６２によって気密封止される。

具体的には、パッケージ１０ｄにおける下面側キャビティは、第１の凹部における底面をさらに深くした形状の第２の凹部を有しており、第２の凹部における底面をさらに深くした形状の第３の凹部を有している。

そして、下面側キャビティにおける第３の凹部の底面（図１１では上面側）には、アレイ状に並んだバンプが設けられており、ＩＣ素子４０は、かかるバンプへ接続される。また、第２の凹部の底面には電極５２が設けられており、水晶素子２０は、第２の凹部の底面（図１１では上面側）とのクリアランスを確保するための接続用バンプ経由で、電極５２へ接続される。

そして、第１の凹部の底面（図１１では上面側）には、下面側キャビティを塞ぐ蓋体６２が接合される。これにより、水晶素子２０およびＩＣ素子４０が配置された空間は、気密封止される。なお、蓋体６２の材質は金属のような導電体でもよいし、セラミックのような非導電体でもよい。

このように、第５の実施形態に係る水晶デバイス１ｄは、水晶素子２０および電解質部材３０が、それぞれ別々のキャビティ内に配置される。したがって、仮に、電解質部材３０に液体や粉体が含まれる場合であっても、電解質部材３０に由来する物質が、水晶素子２０に付着する事態を防止することができるので、水晶素子２０の発振周波数が変動する可能性を低減することができる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る水晶デバイスについて、図１２を用いて説明する。図１２は、第６の実施形態に係る水晶デバイスの断面視による説明図である。図１２に示すように、第６の実施形態に係る水晶デバイス１ｅは、２分割したパッケージを接合する点で、第１の実施形態に係る水晶デバイス１（図１参照）とは異なる。

図１２に示すように、２分割された一方のパッケージ１０ｅのキャビティには、水晶素子２０および電解質部材３０が配置され、第１電極３１によって気密封止される。また、２分割された他方のパッケージ１０ｆのキャビティには、ＩＣ素子４０が配置される。

そして、各電子部材が配置されたパッケージ１０ｅおよびパッケージ１０ｆは、導電性の接合部材７１によって電気的かつ機械的に接合され、水晶デバイス１ｅが完成する。これにより、パッケージ１０ｆのキャビティ、すなわち、ＩＣ素子４０が配置されたキャビティは気密封止される。

このように、水晶デバイス１ｅは、２分割したパッケージを接合して得られるので、パッケージ１０ｅに対して水晶素子２０や電解質部材３０を搭載する工程と、パッケージ１０ｆに対してＩＣ素子４０を搭載する工程とを同時進行で進めることができる。

したがって、第６の実施形態に係る水晶デバイス１ｅによれば、デバイスの生産性を向上させることができる。なお、このようにパッケージを複数に分割し、各パッケージへの電子部材の組み込みを並行して行う手法は、複数のキャビティを有するパッケージをもつ水晶デバイス（たとえば、上記した各実施形態に係る水晶デバイス）へ広く適用することができる。

なお、上述した各実施形態では、水晶デバイスを平面透視した場合に、電解質部材が、水晶素子の少なくとも一部と重なるように配置される場合について説明した。しかしながら、これに限らず、水晶デバイスを平面透視した場合に、電解質部材が、水晶素子と重ならないように配置されるようにしてもよい。この場合、電解質部材および水晶素子を同一のキャビティ内に配置してもよいし、それぞれ別々のキャビティ内に配置してもよい。

また、上述した各実施形態では、平板状の第１電極を用いる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、湾曲した形状の第１電極を用いることとしてもよい。たとえば、パッケージ側からみて中央部が凹んだ第１電極を用い、かかる凹みに電解質部材の一部または全部が位置するように水晶デバイスを構成してもよい。また、かかる凹みに沿った形状の電解質部材を用いることとしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 水晶デバイス
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ パッケージ
２０ 水晶素子
３０ 電解質部材
３０ａ 正極層
３０ｂ 負極層
３０ｃ 固体電解質層
３１ 第１電極
３２ 第２電極
４０ ＩＣ（Integrated Circuit）素子
４１ 電源制御部
４２ 発振回路
５１、５２、５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ 電極
６１、６２ 蓋体
１００ 電子機器
１０１ メイン電源

Claims (7)

1. １または複数のキャビティを有する容器体と、
   前記キャビティ内に配置される水晶素子と、
   少なくとも一部が前記キャビティ内に配置される電解質部材と、
   前記キャビティを塞ぐ第１電極と
   を備え、
   前記容器体は、
   前記第１電極と対向するように前記キャビティ内に配置される第２電極を備え、
   前記電解質部材は、
   前記第１電極および前記第２電極の双方と導通するように前記キャビティに配置されること
   を特徴とする水晶デバイス。
2. 前記電解質部材は、
   前記容器体の主面を平面透視した場合に、前記水晶素子の少なくとも一部と重なるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の水晶デバイス。
3. 前記水晶素子を発振させる発振回路を含み、かつ、前記電解質部材による起電力が供給されるＩＣ素子
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の水晶デバイス。
4. 前記ＩＣ素子は、
   前記キャビティに配置されることを特徴とする請求項３に記載の水晶デバイス。
5. 前記電解質部材および前記水晶素子は、
   同一の前記キャビティに配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の水晶デバイス。
6. 前記電解質部材および前記水晶素子は、
   別々の前記キャビティに配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の水晶デバイス。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の水晶デバイス
   を備えることを特徴とする電子機器。

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