(57)【要約】【課題】  重り材料のＡｇと下地金属のＡｕとの金属間拡散の影響を受けにくい重りの構造を有する圧電振動子を提供すること。【解決手段】  励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、前記振動部分の両側の面の下地金属上に同一の膜構造を有するように形成された周波数調整用重り部と、前記圧電振動片を封入する密閉容器と、前記励振電極と接続し前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、を具備した圧電振動子とし、重り材料と下地金属との間に金属間拡散が生じても、振動部分の表裏面で重心移動がキャンセルされる。【選択図】  図１
2006222522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、
前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、
前記振動部分の両側の面の下地金属上に同一の膜構造を有するように形成された周波数調整用重り部と、
前記圧電振動片を封入する密閉容器と、
前記励振電極と接続し、前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、
を具備したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、
前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、
前記振動部分の片側の面の下地金属上に形成された周波数調整用重り部と、
前記周波数調整用重り部に隣接した基部側の前記下地金属に形成された拡散防止部と、
前記圧電振動片を封入する密閉容器と、
前記励振電極と接続し、前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、
を具備したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、
前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、
前記振動部分の両側の面の下地金属上に同一の膜構造を有するように形成された周波数調整用重り部と、
前記周波数調整用重り部に隣接した基部側の前記下地金属に形成された拡散防止部と、
前記圧電振動片を封入する密閉容器と、
前記励振電極と接続し、前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、
を具備したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
前記拡散防止部が、主面に金属膜を有しない無金属膜領域からなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧電振動子。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのうちの何れか１の請求項に記載の圧電振動子を発振子として集積回路に接続して用いることを特徴とする発振器。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのうちの何れか１の請求項に記載の圧電振動子を計時部に接続して用いることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子、発振器、及び電子機器に関し、例えば、水晶片に周波数調整用の重り部を備えた音叉型水晶振動子などに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は工業製品の製造に不可欠な電子素子であり、発振器、情報通信装置や携帯機器などの電子機器、家電などに、時計機能や周波数制御機構として広く用いられている。
【０００３】
水晶振動子の種類は各種あるが、この中に水晶片を音叉型に加工した音叉型の水晶振動子がある。
【０００４】
音叉型の水晶振動子（以下、単に水晶振動子と記す）は、１対の振動部分（腕）を備えた水晶振動片を真空ケースに密封して構成されており、圧電効果にてこの振動部分を対称に振動させることにより発振する。
【０００５】
音叉型の場合、水晶振動子の周波数調整は、製造工程において振動部分に予め重り材料を付着して重り部を形成しておき、これをレーザビームで除去することにより行っている。
【０００６】
ここで、図９を用いて従来の重り部の構成について説明する。
【０００７】
図９（ａ）は、水晶振動片の振動部分を音叉の腕方向に見た断面を示しており、図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。一方、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００８】
水晶振動片の振動部分は水晶９２で構成されており、その表面にＣｒ（クロム）薄膜であるＣｒ層９３が形成され、更にＣｒ層９３の表面にＡｕ（金）薄膜であるＡｕ層９４が形成されている。Ｃｒ層９３とＡｕ層９４は、重り部を形成するための下地金属を構成している。
【０００９】
下地金属は、水晶９２の表面に励振電極（図示せず）を形成する際に共に形成される。
【００１０】
Ｃｒは水晶との付着性が良いが半田との合金を形成せず、一方、Ａｕは半田との合金は形成するが水晶との付着性が良くないという性質がある。
【００１１】
このため、下地金属をこのようにＣｒとＡｕの２層構造とすることにより、水晶との付着性を確保し、かつ、良好な半田付けを行うことが可能となる。
【００１２】
水晶振動片は振動片を気密容器に固定するための基部（図示せず）と、前記基部から連続して形成される振動部分よりなる。振動部分の先端には、下地金属の表面にＡｇ層９５で構成された重り部が形成されており、Ａｇ層９５の質量により、振動部分の周波数が調整される。
【００１３】
Ａｇ層９５をレーザビームなどにより部分的に削除すると、周波数の微調整を行うことができる。
【００１４】
重り部をＡｕで構成することも可能であるが、Ａｕは高価であるため、このように化学的な安定性、耐酸化に欠けるが安価な物質であるＡｇによって構成することが一般に行われている。
【００１５】
なお、図示しないが、Ａｇ層９５の表面をＡｕの薄膜で覆うことにより酸化やガス吸着によるＡｇ層９５の劣化を防ぐことも行われている。
【００１６】
このような水晶振動子の重り部に関する技術としては、次の文献がある。
【特許文献１】特開２００３−１３３８８５号公報  この技術は、複数の重り部を予め振動部分上に形成しておき、これら重り部を除去することにより周波数の微調整を容易にするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、本発明が解決しようとする課題について図１０を参照して説明する。図１０は、重り部を構成する成分が、下地の電極膜に拡散する現象を模式的に示したものである。
【００１８】
重り部を構成する元素（図１０では、膜９５のＡｇ元素を示す）と下地金属材料（表面がＡｕ層９４であり、下層の面がＣｒ層９３である）間で界面８５を通して時間の経過と共に金属間拡散が生じる。これについて簡潔に説明する。
【００１９】
重り部を構成するＡｇ元素は、周波数調整用重り部の直下の領域、即ち、重り部と直接対向して界面を形成する領域（以後、直接対向界面形成領域と称し、符号８６で示した）に拡散する。符号８８で示す矢印はこの拡散を表している。拡散は、該当領域の温度の関数であり、温度が高いとより活発に起こる。また、拡散を引き起こす原動力は、注目している元素の濃度差に基づいている。従って、重り部を構成するＡｇ元素は、時間の経過に従って、Ａｇ濃度の薄い直接界面形成領域８６に向かって長期に渡って拡散し続ける。時間とともに、直接対向界面形成領域のＡｇ元素の濃度は高くなり、そのＡｇは更に基部側の領域に符号８９で示すようにＡｇ濃度差に基づいて拡散していく。これにより、重り部近傍領域８７のＡｕ層９４もＡｇ元素の濃度が徐々に高くなる。
【００２０】
一方、図１０には省略されているが、界面８５を通して、直接界面形成領域のＡｕ元素も、Ａｕ元素の濃度差に基づいて重り部の方向へ拡散していく。
【００２１】
これにより、重り部と重り部近傍領域での重心の移動や変形などが生じ、周波数の長期安定性を確保するのが困難な場合がある。
【００２２】
また、Ａｇ層９５の表面を図示しないＡｕの薄膜で覆った場合、Ａｇ層９５と前記Ａｕ薄膜との間でも金属間拡散が生じる。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、重り材料のＡｇと下地金属のＡｕとの金属間拡散の影響を受けにくい周波数調整用の重り部の構造及び重り部周辺の下地金属の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、前記目的を達成するために、励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、前記振動部分の両側の面の下地金属上に同一の膜構造を有するように形成された周波数調整用重り部と、前記圧電振動片を封入する密閉容器と、前記励振電極と接続し、前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、を具備したことを特徴とする圧電振動子とした。
【００２５】
また、前記目的を達成するために、励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、前記振動部分の片側の面の下地金属上に形成された周波数調整用の重り部と、前記周波数調整重り部に隣接した基部側の前記下地金属に形成された拡散防止部と、前記圧電振動片を封入する密閉容器と、前記励振電極と接続し、前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、を具備したことを特徴とする圧電振動子とした。
【００２６】
更に、前記目的を達成するために、上記２つの発明を同時に組み合わせたものも有効である。即ち、励振電極が形成された一対の振動部分を有する音叉型の圧電振動片と、前記振動部分の表面に形成され、表面が金で構成された下地金属と、前記振動部分の両側の面の下地金属上に同一の膜構造を有するように形成された周波数調整用重り部と、前記周波数調整重り部に隣接した基部側の前記下地金属に形成された拡散防止部と、前記圧電振動片を封入する密閉容器と、前記励振電極と接続し、前記密閉容器の外部に形成された外部電極と、を具備したことを特徴とする圧電振動子とした。
【００２７】
また、前記拡散防止部が主面に金属膜を有しない無金属膜領域からなることを特徴とする圧電振動子とした。ここで、主面とは重り部が構成される面のことである。
【００２８】
また、上述の圧電振動子を発振子として集積回路に接続して用いることを特徴とする発振器とした。
【００２９】
更に、上述の圧電振動子を計時部に接続して用いることを特徴とする電子機器とした。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、低コストで音叉型水晶振動子の周波数の長期安定を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
【実施例１】
【００３２】
従来、振動腕部の片側のみに周波数調整用の重り部を形成していた。この重りの部を構成するＡｇと下地金属Ａｕの間で金属間の拡散が発生して、重り部の重心位置が、振動腕部の振動する方向と垂直を成す方向に僅かに変化して周波数の変動を引き起こしている。従って、周波数変動を引き起こす要因である重心移動の影響をキャンセルできる構造とした。即ち、振動腕部の両側に同一構造の重り部を配置した。これにより、水晶の振動腕部を挟んで配置された２つの重り部は略同じ熱的影響を受けるから、２つに重り部では略同じ拡散が発生する。これにより、片面の重りの重心の移動は、もう片面の重心の逆方向への移動によってキャンセルされ、２つの重り全体としてみれば、重心の移動は無いのと同じと見なせる。結果として、周波数の変動が抑制される。
【００３３】
更に、重り部のＡｇとその表面を覆うＡｕの薄膜との間に発生する拡散に基づく重心位置の移動でも、振動腕部の両面に同一構造の重り部を配置することで、重心の移動の影響を同じ理由でキャンセルできる。
【００３４】
また、振動腕部の両側に同一構造の重り部を作成することは、大きな工程変更や新たな設備の導入を図らずに可能である。
【００３５】
図１（ａ）は、本発明に係る第１の実施形態の水晶振動片の外形を示した斜視図である。
【００３６】
水晶振動片１は、音叉形状を有する平板状の水晶の単結晶からできた圧電振動片であり、一対の腕状に伸び、振動部分を構成する振動腕部２０と、これら振動腕部２０の一端と連続する基部３０から構成されている。振動腕部２０の他端側は開放端となっている。
【００３７】
振動腕部２０の外寸は略、長さ１７００［μｍ］、幅３２０［μｍ］、厚さ１３０［μｍ］程度である。
【００３８】
図示しないが、振動腕部２０には、振動腕部２０に電圧を印可して振動させるための励振電極が形成されている。
【００３９】
励振電極は、水晶の表面に蒸着したＣｒ層と、このＣｒ層の表面に更に蒸着したＡｕ層の２層構造を有している。
【００４０】
振動腕部２０の開放端側の両側の表面に、周波数を調節するための重り部３が形成されている。
【００４１】
図１（ｂ）、及び図１（ｃ）は、振動腕部２０の断面を示した図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示しており、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂにおける振動腕部２０の片側のみの断面を示している。もう一方の振動腕部２０の構造も同じであるため図示を省略した。
【００４２】
図に示したように、水晶５の表面にはＣｒ層６とＡｕ層７の２層構造を有する下地金属４が形成されている。Ｃｒ層６は、水晶５の表面に形成されており、Ａｕ層７はＣｒ層６の表面に形成されている。
【００４３】
下地金属４は、スパッタリングや蒸着などによって成膜することにより励振電極と共に形成される。
【００４４】
重り部３は、図１（ｃ）に示す様にＡｕ層７の表面に形成されたＡｇ層９から成る。図１（ｄ）と図１（ｅ）は、重り部３の変形例を示す図であり、図１（ｃ）と同様に、図１（ａ）のＢ−Ｂにおける振動腕部２０の片側のみの断面を示している。もう一方の振動腕部２０の構造も同じであるため図示を省略した。図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）に示す断面図において、上下の面を主面と称し、左右の面を側面と称する。
【００４５】
図１（ｄ）は、Ａｇ層９の表面をＣｒの薄膜１０で覆った場合を示しており、Ａｇ層９の酸化やガスの吸着を防止したものである。Ｃｒ薄膜１０は、これをＡｕで形成しても良い。また、図１（ｅ）は、Ａｇ層９をＣｒ薄膜８とＣｒ薄膜１０で挟み込んだ構造を有するものである。Ｃｒ薄膜８の役割は、後述するようにＣｒ膜中をＡｇやＡｕが拡散する速度が極めて小さいことを利用したものである。
【００４６】
重り部３の長さ（腕方向）の長さは６００μｍ程度であり、Ａｇ層９の厚さは３乃至４μｍ程度である。
〔水晶振動子製造工程〕
次に、水晶振動片１を用いた水晶振動子の製造工程を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４７】
まず、水晶の単結晶から水晶振動片１の外形を形成する（ステップ５）。この外形形成は、水晶の単結晶から切り出して研磨したウエハを、音叉形状にエッチングすることにより行う。
【００４８】
次に、外形が形成された水晶片に励振電極を形成する（ステップ１０）。この電極形成は、水晶振動片１の表面にＣｒとＡｕをスパッタリングや蒸着にて成膜して下地金属４を形成し、これを電極形状にエッチングすることにより行われる。
【００４９】
次に、水晶振動片１の先端部分の両側に同一構造を有する重り部３を形成する（ステップ１５）。この工程は、水晶振動片１の振動腕部２０の表裏面にＡｇを例えば蒸着法により形成する。蒸着法においては、蒸着治具にセットした水晶ウエハを、成膜室の中で、自転及び公転をさせながら膜を形成するので、振動片の表裏で重り部を成すＡｇ層の厚さを略一致させることが可能である。また、図１（ｅ）のようなＣｒ層でＡｇ層を挟み込む場合も、ＣｒとＡｇの原材料を準備したそれぞれの蒸着ポート切替えればよく容易に形成可能である。
【００５０】
次に、水晶振動片１の周波数を調整する（ステップ２０）。この周波数調整は、水晶振動片１を駆動して周波数を計測しながら、周波数が設計値の範囲に入るように重り部３の一部をレーザにて除去することにより行われる。重り部は、振動片の両面に形成されているが、レーザによって２つの重りともに略同じ形状に加工されるので、重りの形状は対称性を維持している。
【００５１】
このようにして製造された水晶振動片１は、水晶振動子の基底部を構成する部材（プラグ）に半田付けされた後、真空状態で密封容器に封入されてキャッピングされる（ステップ２５）。密閉容器にはリード端子や表面実装端子などの外部電極が設けられており、水晶振動片１に形成された励振電極と接続している。
【００５２】
キャッピングされて外形ができた水晶振動子は、スクリーニングを経た後（ステップ３０）、電気特性の検査を受けて（ステップ３５）完成品となる。
【００５３】
スクリーニング（熱枯らし）とは、水晶振動子を一定時間加熱し、水晶振動子に生じる変化を予め出してしまう処理である。
【００５４】
以上の工程により本実施の形態の水晶振動子が製造される。
【実施例２】
【００５５】
次に、拡散による周波数変動を低減する第２の実施形態について述べる。本実施形態は、水晶振動片の重り部に隣接する重り部近傍領域に拡散を防止する構造を設定したものである。図１０を参照して説明した様に、重り部のＡｇ元素は直接界面形成領域８６に拡散し、更に、Ａｕ層９４の中を基部側に向かって拡散する（符号８９に示す）。第２の実施形態はこの拡散を防止する方法を提供するものである。
【００５６】
図３は、第２の実施形態を説明する図である。図３は、重り部近傍領域１５に配置した拡散防止部１４の具体的構造を示している。図３においては、下地金属をなすＣｒ層６とＡｕ層７の膜構造において、上層のＡｕ層７を所定の幅Ｗ１だけ取り去った構造を示す。この構造により、重り部のＡｇ層と直接対向して界面を形成する領域１２の励振電極のＡｕ層７と連続する重り部近傍領域１５の方向にＡｕ層中を拡散するＡｇの影響を無くすことが可能となる。
【００５７】
尚、ここで、図１０を参照して下地金属４の下層の膜であるＣｒ層９３とＡｇ元素との拡散について簡潔に述べる。
【００５８】
直接対向界面形成領域８６から下層のＣｒ層９３の方向へ、Ａｇ元素の拡散が濃度差に基づいて符号９０に示すように起こる。しかしながら、Ｃｒ層中をＡｇが拡散する現象は、Ａｕ層中にＡｇ元素が拡散する場合に比較してその速度が極めて遅い。同様に、Ｃｒ層中をＡｇ元素が基部側に拡散する現象（符号９１に示す）もその速度が極めて遅い。従って、実用上、Ｃｒ層９３中にＡｇが拡散することの影響は無視して考えてよい場合がある。本実施例は、このような場合に特に有効である。
【００５９】
上述の構造を持つ拡散防止部１４を備えた水晶振動子の製造は、前述した水晶振動子の製造フローチャートに従って製造できるが、次の２点を補足する。
【００６０】
製造フローチャートのステップ１０の電極形成において、重り部近傍領域１５に前記拡散防止部１４を配置する。Ａｕ層７をＷ１の幅で取り去る構造は、例えば、リソグラフィ等の手段により容易に実現できる。尚、Ｗ１の数値は、次工程で形成される重り部の形成位置の誤差を勘案して、数十μｍから１００μｍの幅が好適である。
【００６１】
また、本実施形態は、重り部は、図３が示すように従来のように片側のみに配置された場合に有効であるほか、重り部が両側にある場合も有効である。
【００６２】
また、重り部の構成は、実施例１に示した図１（ｄ）、図１（ｅ）も当然適用される。他の工程は、前記第１の実施形態と同一であり、従って説明を省略する。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態で示された拡散防止部１４の構造の変形例として、重り部３が構成される主面に金属膜を有しない無金属膜領域１６を配置した圧電振動子を提供する。
【００６４】
図４は、第３の実施形態を説明する模式図である。図４において、重り部近傍領域１５に配置された拡散防止部１４は、重り部３が構成される上下の主面上に、Ｗ２の幅でＣｒ層６及びＡｕ層７を有しない構造である。ここでは、これを無金属膜領域とし、符号１６で表す。これにより、重り部のＡｇ層と直接対向して界面を形成する領域１２から重り部近郊領域１５の方向に主面上を拡散する経路がないために金属間拡散は発生せず、従って安定した周波数を維持できる。
【００６５】
拡散防止部として上記の無金属膜領域を有する圧電振動子の製造は、第２の実施形態で説明したものと基本的に同一であり、重り部は第２の実施例のように水晶振動片の両面に配置されても、片側に配置されても良い。また、重り部の構成も、実施例１に示した図１（ｄ）、図１（ｅ）も当然適用される。
【００６６】
無金属膜領域１６の形成方法は、前記リソグラフィ等の手段のほか、レーザを利用できる。図２の製造工程のフローチャートのステップ１５において重り部が形成された後にステップ２０で周波数調整（粗調）が実施されるが、粗調の工程において、粗調の作業を開始する前に拡散防止部にレーザを照射し、照射面である主面の金属膜を蒸発させて、無金属膜領域１６を形成できる。無金属膜領域を形成後に引き続き従来の粗調作業を実行すれば良い。粗調作業は、水晶振動片がウエハに連結された段階で実施するので、無金属膜形成を行う場合も新たに位置決めをする必要はなく、又、レーザビームの軌跡の制御も容易である。従って、新たな設備の準備も必要なく、かつ製造のサイクルタイムが大きく増加することもなく、容易に実施可能である。
【００６７】
前述した製造工程により製造された圧電振動子の実施形態の１例として、音叉型の水晶振動片を有底円筒状のケースで密閉したシリンダータイプの圧電振動子の構成について、図面を参照して説明する。
【００６８】
図５は、本実施形態に係る圧電振動子の１例を示す概略構成図である。図５において、この圧電振動子は、音叉型の水晶振動片１を有している。この水晶振動片１の表面には、図示しない励振電極が形成されている。この励振電極は、ＣｒとＡｕとで構成されている。さらに水晶振動片１の２本の振動腕部２０の表面と裏面に、図示しない同一の膜構造を有する重りが備えられている。
【００６９】
水晶振動片１のマウント部１ａは、プラグと呼ばれる略円筒状の気密端子４０を貫通する２本のリード４２に半田付けされ固定されている。水晶振動片１を覆うように想像線（一点鎖線）で示すケース４４が被せられており、このケース４４は気密端子４０の外周と嵌合されている。ケース４４と気密端子４０の外周との嵌合は、真空雰囲気下で行われているため、ケース４４内の水晶振動片１を囲む空間は、真空状態に保たれて密閉されている。
【００７０】
そして、水晶振動片１の表面に形成された図示しない励振電極は、マウント部１ａを通して２本のリード４２に接続されている。該リード４２は密閉容器の外へ延長されて外部電極４２ａを形成している。
【００７１】
図６は、本実施形態に係る圧電振動子を別の密閉容器を用いて構成した概略構成図である。図６（ａ）は、構成を示す概略平面図であり、図６（ｂ）は、（ａ）のＡＡ断面を示す図である。圧電振動子は、音叉型の水晶振動片１を有している。この水晶振動片１の表面には、図示しない励振電極が形成されている。この励振電極は、ＣｒとＡｕとで構成されている。さらに水晶振動片１の２本の振動腕部２０の片側表面には、図示しない同一の膜構造を有する重りが備えられている。
【００７２】
水晶振動片１は、箱型のセラミックパッケージのベース４５の接合部４６に、導電性接着剤４７で固着されて固定している。ベース４５は、金属製のリッド４８により真空中で、電子ビーム溶接や真空シーム溶接などの手段を用いて真空気密封止されている。水晶振動片１の表面に形成された図示しない励振電極は、接合部４６を通して内部接続（図示せず）によりベースの外側の外部電極４９と接続されている。
【実施例４】
【００７３】
次に、本発明に係る第４の実施形態として、前述した実施形態１から３のいずれかに係る圧電振動子を発振子として用い、集積回路に接続した発振器の例について説明する。
【００７４】
図７は、圧電振動子として音叉型の水晶振動子を用いた音叉型水晶発振器の構成の１例を示す平面図であり、音叉型水晶振動子を利用した表面実装型圧電発振器を示している。
【００７５】
図７において、音叉型水晶振動子５１は、基板５２の所定の位置に設定され、発振器用の集積回路（ＩＣ）５３が該水晶振動子に隣接されて設置されている。またコンデンサなどの電子部品５４も実装される。これらの各部品は、図示しない配線パターンで電気的に接続されている。
【００７６】
音叉型水晶振動子５１の振動片の機械的振動は、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５３に入力される。集積回路５３内では、信号処理が行われ、周波数信号が出力され発振器として機能する。これらの各構成部品は図示しない樹脂でモールドされている。
【００７７】
集積回路５３を適切に選択することにより、時計用単機能発振器の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、使用者に時刻やカレンダー情報を提供したりする機能を有する。
【００７８】
本実施形態に係る圧電振動子を発振子として集積回路５３に接続して発振器を構成したことにより、本発振器が厳しい環境下で長期間使用されても、圧電振動子の周波数特性が変化しにくいため、発振器を高精度に維持することができる。
【実施例５】
【００７９】
次に、本発明に係る第５の実施形態として、前述した実施形態１から３のいずれかに係る圧電振動子を計時部に接続した電子機器の例について説明する。ここでは、電子機器の例として、携帯電話に代表される携帯情報機器での好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００８０】
まず前提として、本実施の形態にかかる携帯情報機器は、従来技術における腕時計を発展・改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在時刻等を表示させることができる。
【００８１】
通信機として使用する時は、手首から外し、バンド部内側に内蔵されたスピーカおよびマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信をおこなうことができる。しかし、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化・軽量化されている。
【００８２】
次に、本実施形態に係る携帯情報機器の機能的構成について図面を参照して説明する。
【００８３】
図８は、本実施形態に係る携帯情報機器の構成の１例を機能的に示すブロック図である。
図８において、電源部１０１は後述する各機能部に対して電力を供給する電源部であり、具体的にはリチウムイオン二次電池によって実現される。
【００８４】
電源部１０１には後述する制御部１０２、計時部１０３、通信部１０４、電圧検出部１０５および表示部１０８が並列に接続され、各々の機能部に対して電源部１０１から電力が供給される。
【００８５】
制御部１０２は、後述する各機能部を制御して、音声データの送信や受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御をおこなう。制御部１０２は、具体的にはＲＯＭにあらかじめ書き込まれたプログラムと、当該プログラムを読み出して実行するＣＰＵ、および当該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等によって実現される。
【００８６】
計時部１０３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路、インターフェイス回路等を内蔵する集積回路、及び図２に示した製造工程で製造された音叉型水晶振動子より構成される。
【００８７】
音叉型水晶振動子の機械的な振動は、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換され、トランジスタとコンデンサで形成される発振回路に入力される。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により計数される。インターフェイス回路を介して制御部と信号の送受信が行われ、表示部１０７に、現在時刻や現在日付あるいはカレンダー情報が表示される。
【００８８】
通信部１０４は、従来技術の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１０４ａ、音声処理部１０４ｂ、増幅部１０４ｃ、音声入出力部１０４ｄ、着信音発生部１０４ｅ、切替部１０４ｆ、呼制御メモリ部１０４ｇおよび電話番号入力部１０４ｈから構成される。
【００８９】
無線部１０４ａは、アンテナを介して基地局と音声データ等の各種データを送受信する。音声処理部１０４ｂは無線部１０４ａまたは後述する増幅部１０４ｃから入力した音声信号を符号化／復号化する。増幅部１０４ｃは音声処理部１０４ｂまたは後述する音声入出力部１０４ｄから入力した信号を所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１０４ｄは具体的にはスピーカおよびマイクロフォンであり、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。
【００９０】
また、着信音発生部１０４ｅ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１０４ｆは着信時に限って、音声処理部１０４ｂに接続されている増幅部１０４ｃを着信音発生部１０４ｅにつなぎかえることで、生成された着信音が増幅部１０４ｃを介して音声入出力部１０４ｄに出力されるようにする。
【００９１】
なお呼制御メモリ１０４ｇは、通信の発着呼制御にかかわるプログラムを格納する。また、電話番号入力部１０４ｈは、具体的には０から９の番号キーおよびその他の若干のキーからなり、通話先の電話番号等を入力する。
【００９２】
電圧検出部１０５は、電源部１０１により制御部１０２をはじめとする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当該電圧降下を検出して制御部１０２に通知する。
【００９３】
この所定の電圧値は、通信部１０４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程度の電圧である。電圧検出部１０５から電圧降下の通知を受けた制御部１０２は、無線部１０４ａ、音声処理部１０４ｂ、切替部１０４ｆ、着信音発生部１０４ｅの動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１０４ａの動作停止は必須である。と同時に表示部１０７には、通信部１０４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。
【００９４】
電圧検出部１０５と制御部１０２の働きにより通信部１０４の動作を禁止し、更にその旨を表示部１０７へ表示する事が可能である。
本実施の形態として、通信部の機能に係る部分の電源を選択的に遮断可能な電源遮断部１０６を設ける事で、より完全な形で通信部の機能を停止させる事が出来る。
【００９５】
なお、通信部１０４が使用不能になった旨の表示は、文字メッセージによりおこなってもよいが、より直感的に、表示部１０７上の電話アイコンに×（バツ）印を付ける等の方法によってもよい。
【００９６】
上記のような携帯情報機器をはじめとする電子機器に、本実施形態に係る圧電振動子を使用することにより、その電子機器が厳しい環境下で長期間使用されても、圧電振動子の周波数特性が変化しにくいため、電子機器を高精度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施形態を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る水晶振動子の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図３】第２の実施形態を説明する図である。
【図４】第３の実施形態を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る圧電振動子の１例を示す概略構成図である。
【図６】本実施形態に係る圧電振動子の別の例を示す概略構成図である。
【図７】第４の実施形態に係る発振器の構成の１例を示す平面図である。
【図８】第５の実施形態に係る電子機器の構成の１例を機能的に示すブロック図である。
【図９】従来の重り部について説明する図である。
【図１０】重り部構成元素の拡散を説明する図である。
【符号の説明】
【００９８】
１  水晶振動片
１ａ  マウント部
３  重り部
４  下地金属
５  水晶
６  Ｃｒ層
７  Ａｕ層
８  Ｃｒ薄膜
９  Ａｇ層
１０  Ｃｒ薄膜
１２  直接対向界面形成領域
１４  拡散防止部
１５  重り部近傍領域
１６  無金属膜領域
２０  振動腕部（振動部分）
３０  基部
４０  気密端子（プラグ）
４２  リード
４２ａ  外部電極
４４  ケース
４５  ベース
４６  接合部
４７  導電性接着剤
４８  リッド
４９  外部電極
５１  音叉型水晶振動子
５２  基板
５３  集積回路
５４  電子部品
８５  重り部と下地金属の表面との界面
８６  直接対向界面形成領域
８７  重り部近傍領域
８８  重り部から直接界面形成領域への拡散
８９  界面形成領域から基部側への拡散
９０  直接界面形成領域から下地金属の下層膜への重り部構成元素の拡散
９１  下地金属の下層膜の基部側への重り部構成元素の拡散
９２  水晶
９３  Ｃｒ層
９４  Ａｕ層
９５  Ａｇ層
１０１  電源部
１０２  制御部
１０３  計時部
１０４  通信部
１０４ａ  無線部
１０４ｂ  音声処理部
１０４ｃ  増幅部
１０４ｄ  音声入力部
１０４ｅ  着信音発生部
１０４ｆ  切替部
１０４ｇ  呼制御メモリ部
１０４ｈ  電話番号入力部
１０５  電圧検出部
１０６  電源遮断部
１０７  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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