JP2005175520A - Piezoelectric vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面実装タイプの圧電振動子に関するものである。 The present invention relates to a surface mount type piezoelectric vibrator.
近年、各種電子機器に用いられる水晶振動子などは、小型でしかも機器側のプリント基板の表面に実装可能な表面実装タイプ(SMD;Surface Mount Device)のものが広く用いられている。
このような水晶振動子には、ハンダ付け強度の向上とハンダフィレットを目視にて視認可能とするために、その側面四隅に切欠部を設け、外側底面から切欠部にかけて、それぞれ電極端子を形成するようにしたものがある(特許文献1)。
In recent years, a surface mount device (SMD) that can be mounted on the surface of a printed circuit board on the device side is widely used as a crystal resonator or the like used in various electronic devices.
In order to improve the soldering strength and make the solder fillet visually visible, such a crystal unit is provided with cutouts at the four corners of the side, and electrode terminals are formed from the outer bottom surface to the cutouts, respectively. There is something like that (Patent Document 1).
図5は、従来の表面実装型水晶振動子の構造を説明するための図であり、同図(a)には上面図、同図(b)には正面図、同図(c)には外側底面図がそれぞれ示されている。
なお、図5(a)では容器本体内を示すために、容器本体の上面に接合されている蓋の図示は省略している。
これら図5(a)〜(c)に示す表面実装型水晶振動子(以下、単に「水晶振動子」という)101は、容器本体102と蓋3とからなる気密容器の内部に水晶片50が収容されている。
5A and 5B are diagrams for explaining the structure of a conventional surface-mount type crystal unit. FIG. 5A is a top view, FIG. 5B is a front view, and FIG. Each outer bottom view is shown.
In FIG. 5 (a), in order to show the inside of the container main body, illustration of the lid joined to the upper surface of the container main body is omitted.
5A to 5C, a surface-mounted crystal resonator (hereinafter simply referred to as “crystal resonator”) 101 includes a
容器本体102は、セラミックからなり、図5(b)に示すように、底板(ベース)となる第1セラミック層102aの周縁部に、側面となる第2セラミック層102bを積層することによって、平板状の水晶片50を収容できる程度のごく浅い箱形に形成されている。
The container
このような容器本体102の内部底面には、図5(a)に示すように、引出電極11a,11bと台座12が設けられている。これら引出電極11a,11bと台座12の高さはほぼ同じとされる。
引出電極11aは水晶片50の上面側に形成されている励振電極50aと接続され、引出電極11bは水晶片50の下面側に形成されている励振電極50bと接続される。
これら引出電極11a,11bと励振電極50a,50bとの接続には、導電性接着剤51,51を用いるようにしている。
これにより、水晶片50と引出電極11a,11bとを電気的に接続すると共に機械的に保持するようにしている。
As shown in FIG. 5A,
The
Thereby, the
容器本体102の上縁部には、図5(a)に示すような接合面104が形成され、この接合面に対して金属製の蓋3が接合されている。
A joining
また容器本体102の外側底面には、図5(c)に示すように、その四隅に4つの電極端子106a,106b,106c,106dが設けられている。
そして、これら4つの電極端子106a〜106dの内、例えば電極端子106a,106cが容器本体102内の引出電極11a,11bを介して水晶片50の励振電極50a,50bと接続される。そして、残りの2つの電極端子106b,106dが容器本体102の接合面104と接続されている。すなわち、電極端子106b,106dが容器本体102に接合されている蓋3に対して接続されている。
これらの電極端子106b,106dは、機器側のアースに接続されることで、容器本体102と蓋3とからなる気密容器において発生するストレー容量(浮遊容量)を抑制するようにしている。
Further, as shown in FIG. 5C, four
Of these four
These
また容器本体101の側面四隅には、図5(a)に示すように、円弧状の切欠部105,105・・が形成されており、容器本体102の外側底面から各切欠部105,105・・にかけて電極端子106a〜106dが形成されている。
Further, as shown in FIG. 5A, arc-
このように容器本体102の側面四隅にそれぞれ切欠部105,105・・を形成し、容器本体102の底面から切欠部105,105・・にかけて電極端子106a〜106dを形成すると、水晶振動子101を機器側の基板に対して表面実装したときに、基板側の各ランドと、水晶振動子101の電極端子106a〜106d間のハンダ付け強度の向上を図ることが可能になる。また取付基板側の各ランドと、水晶振動子101の電極端子106a〜106d間の各ハンダフィレットの状態を目視にて視認することができるようになる。
In this way, the
容器本体102の側面に電極端子106a〜106dを形成するにあたっては、電極端子106a,106cが、水晶片50の励振電極50a,50bに接続されていることから、容器本体102を構成する第1セラミック層102aの切欠部分にのみ形成するようにしている。
これにより、電極端子106a,106cと容器本体102の接合面104とが電気的に接触するのを防止するようにしている。
In forming the
This prevents the
一方、電極端子106b,106dは、容器本体102の接合面104と電気的に接続されることから、容器本体102を構成する第1セラミック層102a及び第2セラミック層102bの切欠部全体に形成して、電極端子106b,106dと容器本体102の接合面104との電気的な接続をより確実なものとしている。
On the other hand, since the
図6は、上記図5(b)において破線円Bで囲った電極端子106bの断面を拡大して示した図であり、この図6を用いて電極端子106bの構造を説明しておく。なお、電極端子106dの構造も同様とされる。
この図6に示すように、電極端子106bは、先ず、容器本体102を構成している第1セラミック層102aの外側底面から第1及び第2セラミック層102a,102bの側面を介して第2セラミック層102bの上面にかけて、タングステンによりメタライズ面21が形成されている。
そして、このメタライズ面21の表面にNiメッキ22を施し、さらにNiメッキ22の表面に金(Au)メッキ23を施すようにしている。これにより、電極端子106bと接合面104とを一体的に形成するようにしている。
このような容器本体102の接合面104に接合される蓋3は、例えばコバールなどの金属部材31にNiメッキ32を施すことにより形成されている。また、容器本体102の接合面104と蓋3との接合は、金錫合金からなる高温ハンダ24が用いられている。
FIG. 6 is an enlarged view of the cross section of the
As shown in FIG. 6, first, the
Then,
The lid 3 joined to the joining
なお、図示しないが電極端子106a,106cは、容器本体102の第1セラミック層102aの外側底面から第1セラミック層102aの側面にかけて、タングステンによりメタライズ面21を形成し、その表面にNiメッキを施し、さらにNiメッキの表面にAuメッキを施すことで形成できる。
Although not shown, the
近年、各種電子機器、特に移動体通信機器の分野では、機器の小型化が著しく、その機器を構成する水晶振動子などの各種電子部品においても、より一層の小型化が求められている。
例えば、上記図5に示した水晶振動子の形状を具体的に例示すると、容器本体102の外形寸法L×Bは3.2×2.5mmから2.5×2.0mm、2.0×1.6mmというように小型化が図られている。またその厚さ(高さ)も0.5mm程度とされる。この場合、容器本体102の第1セラミック層102aの厚さは0.15mm、第2セラミック層102aの厚さは0.2mm程度となっている。
In recent years, in the field of various electronic devices, particularly mobile communication devices, the size of devices has been remarkably reduced, and various electronic components such as crystal resonators constituting the devices have been required to be further reduced in size.
For example, when the shape of the crystal resonator shown in FIG. 5 is specifically exemplified, the outer dimensions L × B of the
しかしながら、上記のように水晶振動子の小型化(低背化)が進むと、図7に示すように、水晶振動子をプリント基板61に対して実装したときに、水晶振動子の気密性が損なわれることがあった。
通常、水晶振動子をプリント基板61に実装するときは、水晶振動子の電極端子106a〜106dをプリント基板61のランドに接続するために、例えば錫と銅の合金からなるペースト状のハンダ(以下、「ペーストハンダ」という)62が用いられている。そして、このような水晶振動子をプリント基板61に実装するときは、ペーストハンダ62が容器本体102側面の電極端子106bをはい上がり、ペーストハンダ62が容器本体102の接合面104に達することがある。これにより、ペーストハンダ62によって接合面104に蓋3を接合している高温ハンダ24が溶けて水晶片50が収容されている水晶振動子の内部の気密性が損なわれるという不具合があった。
However, when the crystal resonator is further reduced in size (lowered) as described above, the airtightness of the crystal resonator is reduced when the crystal resonator is mounted on the printed
Usually, when a crystal resonator is mounted on the printed
そこで、本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、圧電振動子をプリント基板に対して実装したときに、その内部の気密性が損なわれることのない圧電振動子を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and provides a piezoelectric vibrator that does not impair the airtightness of the piezoelectric vibrator when the piezoelectric vibrator is mounted on a printed circuit board. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明の圧電振動子は、圧電片が収容された容器本体の内部を気密封止するために容器本体の上面部に形成された接合部に蓋が接合されていると共に、容器本体の外側底面から側面にかけて、圧電片の電極と電気的に接続されている第1種の電極端子と、接合部と電気的に接続されている第2種の電極端子とが形成されている圧電振動子において、容器本体の側面に形成されている第2種の電極端子と接合部との間に凸部を形成するようにした。 In order to achieve the above object, in the piezoelectric vibrator of the present invention, a lid is bonded to a bonding portion formed on the upper surface portion of the container body in order to hermetically seal the inside of the container body in which the piezoelectric piece is accommodated. In addition, a first type electrode terminal electrically connected to the electrode of the piezoelectric piece and a second type electrode terminal electrically connected to the joint are formed from the outer bottom surface to the side surface of the container body. In the piezoelectric vibrator, a convex portion is formed between the second type electrode terminal formed on the side surface of the container body and the joint portion.
上記したような本発明によれば、容器本体の側面に形成されている第2種の電極端子と、蓋が接合される接合部との間に凸部を形成したことで、本発明の圧電振動子をプリント基板に実装するときに、プリント基板と第2種の電極端子との接続に用いるハンダが容器本体の接合部に達するのを阻止することが可能になる。
これにより、圧電振動子をプリント基板に実装するときに、第2種の電極端子のハンダが接合部に達することによって蓋を接合している接合部のハンダが溶けて圧電振動子内の気密性が損なわれるといったことを防止することができる。
According to the present invention as described above, the convex portion is formed between the second type electrode terminal formed on the side surface of the container main body and the joint portion to which the lid is joined. When the vibrator is mounted on the printed board, it is possible to prevent the solder used for connecting the printed board and the second type electrode terminal from reaching the joint portion of the container body.
As a result, when the piezoelectric vibrator is mounted on the printed circuit board, the solder of the joint joining the lid is melted when the solder of the second type electrode terminal reaches the joint, and the airtightness in the piezoelectric vibrator is melted. Can be prevented from being damaged.
図1は、本実施の形態とされる水晶振動子の構造を示した斜視図である。また図2は本実施の形態としての表面実装型水晶振動子の構造を説明するための図であり、同図(a)には上面図、同図(b)には正面図、同図(c)には外側底面図がそれぞれ示されている。なお、図2(a)では容器本体内を示すために、容器本体の上面に接合されている蓋の図示は省略している。 FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a crystal resonator according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the surface-mount type crystal resonator according to the present embodiment. FIG. 2 (a) is a top view, FIG. 2 (b) is a front view, and FIG. c) shows the bottom view of the outside. In FIG. 2A, in order to show the inside of the container main body, the illustration of the lid joined to the upper surface of the container main body is omitted.
図1に示す表面実装型(SMD)水晶振動子(以下、単に「水晶振動子」という)1は、容器本体2と蓋3とからなる気密封止可能な容器本体2の内部に水晶片50が収納されている。
容器本体2は、例えばセラミックからなり、その構造は図2(b)にも示されているように、ベース部(底板)となる矩形状の第1セラミック層2aの周縁部に側面となる第2セラミック層2bを積層することによって、平板状の水晶片50を収容できる程度のごく浅い箱形とされる。
A surface mount type (SMD) crystal resonator (hereinafter simply referred to as “crystal resonator”) 1 shown in FIG. 1 includes a
The
このような本実施の形態の水晶振動子1の外形寸法L×Bは、2.0×1.6mm程度とされ、またその厚さ(高さ)Hは0.5mm程度とされる。この場合、第1セラミック層2aの厚さは約0.15mm、第2セラミック層2bの厚さは約0.2mmとされる。
The external dimension L × B of the
このような容器本体2の内部底面には、図2(a)に示すように、引出電極11a,11bと台座12が設けられている。これら引出電極11a,11bと台座12の高さはほぼ同じとされる。
引出電極11aは、水晶片50の上面側に形成されている励振電極50aに接続され、引出電極11bは、水晶片50の下面側に形成されている励振電極50bに接続されている。
これら引出電極11a,11bと励振電極50a,50bとの接続には、導電性接着剤51,51を用いるようにしている。これにより、水晶片50と引出電極11a,11bとを電気的に接続すると共に機械的に保持するようにしている。
As shown in FIG. 2A,
The
容器本体2の上縁部には、図2(a)に示すような接合面4が形成され、この接合面に対して金属製の蓋3が接合されている。なお、接合面4の構造については後述する。
A joint surface 4 as shown in FIG. 2A is formed on the upper edge of the
また容器本体2の外側底面には、図2(c)に示すように、その四隅に4つの電極端子6a,6b,6c,6dが設けられている。
そして、これら4つの電極端子6a〜6dの内、例えば電極端子6a,6cが第1種の電極端子とされ、容器本体2内の引出電極11a,11bを介して水晶片50の励振電極50a,50bと接続される。そして、残りの2つの電極端子6b,6dが第2種の電極端子とされ、容器本体2の接合面4と接続されている。すなわち、電極端子6b,6dは容器本体2に接合されている蓋3と接続されている。これらの電極端子6b,6dは、アースに接続されることで、容器本体2と蓋3とからなる気密容器において発生するストレー容量を抑制するようにしている。
Moreover, as shown in FIG.2 (c), four
Of these four
また容器本体2の側面四隅には、図2(a)に示すように、例えば円弧状の切欠部5,5・・が形成されており、容器本体2の外側底面から各切欠部5,5・・にかけて電極端子6a〜6dが形成されている。
Further, as shown in FIG. 2A, for example, arc-shaped
このように容器本体2の側面四隅にそれぞれ切欠部5,5・・を形成し、容器本体2の底面から切欠部5,5・・にかけて電極端子6a〜6dを形成すると、水晶振動子1を機器側の基板の表面に対して実装したときに、基板側の各ランドと、水晶振動子1の電極端子6a〜6d間のハンダ付け強度の向上を図ることが可能になる。
また、取付基板側の各ランドと、水晶振動子1の電極端子6a〜6d間の各ハンダフィレットの状態を目視にて視認することができるようになる。
When the
In addition, the state of each solder fillet between each land on the mounting substrate side and the
容器本体2の側面に電極端子6a〜6dを形成するにあたっては、電極端子6a,6cが水晶片50の励振電極50a,50bと接続されていることから、電極端子6a,6cについては容器本体2を構成する第1セラミック層2aの切欠部分にのみ形成するようにしている。これにより、電極端子6a,6cと容器本体2の接合面4とが電気的に接触するのを防止するようにしている。
In forming the
一方、電極端子6b,6dは、容器本体2の接合面4と電気的に接続されることになるが、この場合は容器本体2の側面に形成されている電極端子6b,6dと接合面4との間にアルミナをコーティングして凸部7を形成するようにしている。
つまり、本実施の形態の水晶振動子は、容器本体2の電極端子6b,6dと接合面4との間に凸部7を形成した点が、上記図5に示した従来の水晶振動子とは異なるものとされる。
On the other hand, the
That is, the crystal resonator of the present embodiment is different from the conventional crystal resonator shown in FIG. 5 in that the convex portion 7 is formed between the
図3は、上記図2(b)において破線円Aで囲った電極端子2bの断面を拡大して示した図であり、この図3を用いて本実施の形態の水晶振動子の電極端子6b,6dの構造を説明する。なお、電極端子6dは電極端子6bと同様の構造とされるので図示は省略する。
この図3に示すように、電極端子6bは、容器本体2を構成している第1セラミック層2aの外側底面から第1及び第2セラミック層2a,2bの側面を介して第2セラミック層2bの上面にかけて、タングステンによりメタライズ面21(導体層)を形成するようにしている。これにより、電極端子6bと接合面4との電気的な接続を得るようにしている。
FIG. 3 is an enlarged view of the cross section of the
As shown in FIG. 3, the
そのうえで、本実施の形態の水晶振動子1においては、メタライズ面21が形成された第2セラミック層2bの側面にアルミナをコーティングして凸部7を形成するようにしている。そして、第1セラミック層2aの外側底面から側面に形成したメタライズ面21と、第2セラミック層2bの上面に形成したメタライズ面21の表面にNiメッキ22を施し、さらにNiメッキ22の表面にAuメッキ23を施すようにしている。
これにより、電極端子6bと接合面4とを電気的に接続しつつ、電極端子6bと接合面4との間に凸部7を形成するようにしている。
In addition, in the
Thus, the convex portion 7 is formed between the
なお、図示しないが電極端子6a,6cは、容器本体2の第1セラミック層2aの外側底面から第1セラミック層2aの側面にかけて、タングステンを用いてメタライズ面21を形成し、その表面にNiメッキを施し、さらにNiメッキの表面にAuメッキを施すことで形成できる。
Although not shown, the
このように、本実施の形態の水晶振動子1においては、容器本体2の外側底面から側面に形成されている電極端子6b,6dと接合面4間のメタライズ面21に、絶縁部材とされるアルミナを用いて凸部7を形成するようにしている。
このようにすると、例えば水晶振動子1の低背化が進み、水晶振動子1の高さが0.5mm程度となった場合でも、図4に示すように、水晶振動子1の電極端子6a〜6dをプリント基板51のランドに接続するためのペーストハンダ62が接合面4に達するのを阻止することができる。
これにより、接合面4に蓋3を接合している高温ハンダ24がペーストハンダ62により溶融することがなく、水晶片50が収容されている水晶振動子内の気密性が損なわれることもなくなる。
As described above, in the
In this case, for example, even when the
As a result, the high-
この場合のペーストハンダ62は、先にも述べたように錫と銅の合金からなるペーストハンダとされる。なお、ペーストハンダ62は有鉛タイプ、無鉛タイプの何れのものでもよい。また、高温ハンダ24は、例えば容器本体2に蓋3を接合するときに、容器本体2内を汚さないようにフラックスが含まれていない金錫合金ハンダとされる。
The
なお、本実施の形態においては、容器本体2の電極端子6a〜6dを容器本体2の四隅に形成した切欠部5,5・・に設ける場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、容器本体2の側面に形成する電極端子は必ずしも切欠部5,5に形成する必要はない。
また、本発明は水晶振動子のみならず、レゾネータなどの圧電片を利用した圧電振動子にも適用可能である。
In the present embodiment, the case where the
The present invention can be applied not only to a crystal resonator but also to a piezoelectric resonator using a piezoelectric piece such as a resonator.
1 水晶振動子、2a 第1セラミック層、2b 第2セラミック層、2 容器本体、3 蓋、4 接合面、5 切欠部、6a〜6d 電極端子、7 凸部、11a 11b 引出電極、12 台座、21 メタライズ面、22 23 メッキ、24 高温ハンダ、31 金属部材(コバール)、32 ニッケルメッキ、50a 励振電極、50 水晶片、51 導電性接着剤、61 プリント基板、62 ペーストハンダ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記容器本体の外側底面から側面にかけて、上記圧電片の電極と電気的に接続されている第1種の電極端子と、上記接合部と電気的に接続されている第2種の電極端子とが形成されている圧電振動子において、
上記容器本体の側面に形成されている第2種の電極端子と上記接合部との間に凸部を形成するようにしたことを特徴とする圧電振動子。 In order to hermetically seal the inside of the container main body in which the piezoelectric piece is accommodated, a lid is bonded to the bonding portion formed on the upper surface of the container main body,
A first type electrode terminal electrically connected to the electrode of the piezoelectric piece and a second type electrode terminal electrically connected to the joint portion from the outer bottom surface to the side surface of the container body. In the formed piezoelectric vibrator,
A piezoelectric vibrator characterized in that a convex portion is formed between the second type electrode terminal formed on the side surface of the container body and the joint portion.
2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein high temperature solder is used for joining the lid and the container body.
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