JP2007036535A - Piezoelectric device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子と回路素子を備えた圧電デバイスおよび、その圧電デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device including a piezoelectric element and a circuit element, and a method for manufacturing the piezoelectric device.
従来の水晶発振器などの圧電デバイスとして、特許文献1(図2)に示すような、基板に水晶振動子パッケージと発振回路等を構成する回路素子(トランジスタ、抵抗、コンデンサ、サーミスタなど)を搭載する構造が知られている。これらの水晶振動子パッケージと回路素子を基板に実装する際には、基板の実装パターンにクリーム半田を塗布し、リフロー方式によりそれぞれを一括して基板に半田付けする方法が一般に行われている。 As a conventional piezoelectric device such as a crystal oscillator, a circuit element (transistor, resistor, capacitor, thermistor, etc.) constituting a crystal resonator package and an oscillation circuit is mounted on a substrate as shown in Patent Document 1 (FIG. 2). The structure is known. When mounting these crystal resonator packages and circuit elements on a substrate, a method is generally employed in which cream solder is applied to the mounting pattern of the substrate, and each is soldered to the substrate in a batch by a reflow method.
この、基板に水晶振動子パッケージと複数の回路素子を実装する場合において、水晶振動子はリフローなどの高温の環境下では周波数がシフトしやすく、できるだけ低温側の実装可能な温度において実装が行われている。このため、特に小さな回路素子の実装において、半田付け不良が発生しやすく、半田付け不良が発生した場合には、再度半田付けをすることが行われ、生産性が低下することに加え、振動子の周波数がさらにシフトしてしまう不具合があった。 When mounting a crystal unit package and multiple circuit elements on a substrate, the frequency of the crystal unit is likely to shift in a high-temperature environment such as reflow, and mounting is performed at the lowest possible temperature. ing. For this reason, in particular, in mounting small circuit elements, soldering defects are likely to occur, and when a soldering defect occurs, soldering is performed again, which reduces productivity, and in addition to the vibrator There was a problem that the frequency of the shift further shifted.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、生産性を向上させ特性の優れた圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric device having improved productivity and excellent characteristics and a method for manufacturing the piezoelectric device.
上記課題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、配線パターンを有する基板と、前記基板の一面側に配置され内部に圧電素子が収容された圧電素子パッケージと、前記基板の一面側に配置されモジュール基板に回路素子が実装された回路モジュールと、前記基板から前記圧電素子パッケージおよび前記回路モジュールを覆う樹脂部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a piezoelectric device according to the present invention includes a substrate having a wiring pattern, a piezoelectric element package disposed on one surface side of the substrate and containing a piezoelectric element therein, and disposed on one surface side of the substrate. And a circuit module having a circuit element mounted on the module substrate, and a resin portion that covers the piezoelectric element package and the circuit module from the substrate.
この構成における圧電デバイスの製造では、回路素子を予めモジュール基板に実装することができるため、リフローなどの加熱条件を回路素子にあわせた条件で実施することができ、半田付け不良を低減することができる。その後、圧電デバイスの基板に圧電素子パッケージと回路モジュールとを実装すればよく、回路素子の半田付け不良による再度の半田付けをすることがなくなる。このように、圧電デバイスの製造における生産性を向上させることができ、さらに、基板に圧電素子パッケージを実装する際の周波数シフトを低減し特性の良好な圧電デバイスを提供できる。
また、基板から圧電素子パッケージおよび回路モジュールを覆うように樹脂部が形成されていることから、基板を薄く形成しても樹脂部が基板を補強する役目を果たし、圧電デバイスとしての強度を保ちつつ薄型化を可能とする。
In the manufacture of the piezoelectric device in this configuration, since the circuit element can be mounted on the module substrate in advance, the heating condition such as reflow can be performed under the condition according to the circuit element, and soldering defects can be reduced. it can. Thereafter, the piezoelectric element package and the circuit module may be mounted on the substrate of the piezoelectric device, and the soldering again due to the poor soldering of the circuit element is prevented. Thus, productivity in manufacturing a piezoelectric device can be improved, and furthermore, a piezoelectric device with good characteristics can be provided by reducing a frequency shift when mounting a piezoelectric element package on a substrate.
In addition, since the resin portion is formed so as to cover the piezoelectric element package and the circuit module from the substrate, the resin portion functions to reinforce the substrate even when the substrate is thinly formed, while maintaining the strength as a piezoelectric device. Thinning is possible.
本発明の圧電デバイスの製造方法は、複数の圧電デバイスの配線パターンを配置する基板が用意され、モジュール基板に回路素子を配置した回路モジュールを前記基板の一面側の配線パターンにそれぞれ固定する工程と、内部に圧電素子を収容した圧電素子パッケージを前記基板の一面側の配線パターンにそれぞれ固定する工程と、前記各圧電デバイスにおける前記回路モジュールと前記圧電素子パッケージとを覆うように樹脂モールドする工程と、前記基板を複数の圧電デバイスに切り分ける工程と、を含んでいることを特徴とする。 The method for manufacturing a piezoelectric device according to the present invention includes a step of preparing a substrate on which wiring patterns of a plurality of piezoelectric devices are arranged, and fixing a circuit module having circuit elements arranged on the module substrate to the wiring pattern on one side of the substrate, A step of fixing a piezoelectric element package containing a piezoelectric element therein to a wiring pattern on one side of the substrate; a step of resin molding so as to cover the circuit module and the piezoelectric element package in each piezoelectric device; And cutting the substrate into a plurality of piezoelectric devices.
この製造方法によれば、圧電デバイスの基板への回路素子の搭載は、予め回路素子が実装された回路モジュールを搭載することで行われ、圧電デバイスの組み立てを容易にすることができる。また、回路素子の半田付け不良による再度の半田付けをすることがなくなり、生産性を向上させることができる。
さらに、複数の圧電デバイスを一つの基板で回路モジュール、圧電素子パッケージの固定、樹脂モールドまで行い、最後に圧電デバイスをダイシングなどで切り分け個片化することで、生産性をさらに向上させることができる。
According to this manufacturing method, the circuit element is mounted on the substrate of the piezoelectric device by mounting the circuit module on which the circuit element is mounted in advance, and the assembly of the piezoelectric device can be facilitated. In addition, re-soldering due to defective soldering of circuit elements is eliminated, and productivity can be improved.
Furthermore, productivity can be further improved by performing circuit module, piezoelectric element package fixing and resin molding on a single substrate for multiple piezoelectric devices, and finally cutting the piezoelectric device into pieces by dicing or the like. .
また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、配線パターンを配置する基板が用意され、モジュール基板に回路素子を配置した回路モジュールを前記基板の一面側に固定する工程と、内部に圧電素子を収容した圧電素子パッケージを前記基板の一面側に固定する工程と、前記回路モジュールと前記圧電素子パッケージとを覆うように樹脂モールドする工程と、を含んでいることを特徴とする。 In the piezoelectric device manufacturing method of the present invention, a substrate on which a wiring pattern is arranged is prepared, a step of fixing a circuit module in which a circuit element is arranged on a module substrate to one surface side of the substrate, and a piezoelectric element inside A step of fixing the piezoelectric element package to the one surface side of the substrate, and a step of resin molding so as to cover the circuit module and the piezoelectric element package.
この製造方法によれば、圧電デバイスの基板への回路素子の搭載は、予め回路素子が実装された回路モジュールを搭載することで行われ、圧電デバイスの組み立てを容易にすることができる。また、回路素子の半田付け不良による再度の半田付けをすることがなくなり、生産性を向上させることができる。 According to this manufacturing method, the circuit element is mounted on the substrate of the piezoelectric device by mounting the circuit module on which the circuit element is mounted in advance, and the assembly of the piezoelectric device can be facilitated. In addition, re-soldering due to defective soldering of circuit elements is eliminated, and productivity can be improved.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。以下の実施形態では、圧電デバイスとしての水晶発振器を例にとり説明する。
(第1の実施形態)
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a crystal oscillator as a piezoelectric device will be described as an example.
(First embodiment)
図1は、圧電デバイスとしての水晶発振器の構成を説明する説明図であり、図1(a)は正面部分断面図、図1(b)は側面部分断面図である。
水晶発振器1は、基板10と、回路モジュール15、圧電素子パッケージとしての水晶振動子パッケージ20、および前記回路モジュール15、水晶振動子パッケージ20を覆う樹脂部28を備えている。
1A and 1B are explanatory views for explaining the configuration of a crystal oscillator as a piezoelectric device. FIG. 1A is a front partial sectional view, and FIG. 1B is a side partial sectional view.
The crystal oscillator 1 includes a
基板10は、ガラスエポキシ樹脂などからなり、配線パターンが形成されている。例えば回路モジュール15を搭載する部分に端子12および水晶振動子パッケージ20を搭載する部分に端子11が形成されている。また、基板の他面側には外部との接続のための外部端子13が形成され、それぞれが所定の配線パターンにより電気的接続がなされるように構成されている。
The
回路モジュール15は、ガラスエポキシ樹脂などのモジュール基板16に複数の回路素子(IC、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、サーミスタなど)17が半田付けされている。これらの回路素子17は、後述する水晶振動片を発振させるための発振回路、または温度補償回路などを構成している。
水晶振動子パッケージ20は、セラミックなどの収容器21に圧電素子としての水晶振動片22が収容されている。水晶振動片22には電極26が形成され、この電極26と収容器21の内部に形成された端子24とが導電性接着剤25を介して固着されている。そして、収容器21の上面にてリッド23により、その内部を真空雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に保って封止されている。
In the
In the
上記の基板10の一面側に回路モジュール15および水晶振動子パッケージ20が半田付けなどにより実装され、回路モジュール15および水晶振動子パッケージ20を覆う樹脂部28が形成されている。この樹脂部28は、トランスファーモールド装置により樹脂モールドされ、エポキシ樹脂などにて形成されている。
The
このように、本実施形態の水晶発振器1は回路素子17を予めモジュール基板16に実装することができるため、リフローなどの加熱条件を回路素子17にあわせた条件で実施することができ、半田付け不良を低減することができる。その後、水晶発振器1の基板10に水晶振動子パッケージ20と回路モジュール15とを実装すればよく、回路素子17の半田付け不良による再度の半田付けをすることがなくなる。このように、水晶発振器1の製造における生産性を向上させることができ、さらに、基板10に水晶振動子パッケージ20を実装する際の周波数シフトを低減し特性の良好な水晶発振器1を提供できる。
また、基板10から水晶振動子パッケージ20および回路モジュール15を覆うように樹脂部28が形成されていることから、基板10を薄く形成しても樹脂部28が基板10を補強する役目を果たし、水晶発振器1としての強度を保ちつつ薄型化を可能とする。
(第2の実施形態)
As described above, since the crystal oscillator 1 of the present embodiment can mount the
In addition, since the
(Second Embodiment)
つぎに圧電デバイスとしての水晶発振器の製造方法について説明する。なお、第1の実施形態で説明したのと同じ構成要素については同符号を付し、説明を省略する。
図2は水晶発振器の製造工程を示す工程フローチャートである。図3は一つの基板から複数の水晶発振器を製造するための一実施形態を示す説明図であり、図3(a)は正面部分断面図、図3(b)は側面部分断面図である。
Next, a method for manufacturing a crystal oscillator as a piezoelectric device will be described. Note that the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 2 is a process flowchart showing the manufacturing process of the crystal oscillator. FIG. 3 is an explanatory view showing an embodiment for manufacturing a plurality of crystal oscillators from one substrate, FIG. 3 (a) is a front partial sectional view, and FIG. 3 (b) is a side partial sectional view.
図2の工程フローチャートで順を追いながら、図3を用いて水晶発振器の製造方法について説明する。
まず、複数の配線パターンを形成した基板30を用意する(ステップS1)。また、モジュール基板16に回路素子17を半田付けした回路モジュール15を用意する(ステップS2)。さらに、水晶振動片を収容し、所定の周波数に合わせこんだ水晶振動子パッケージ20を用意する(ステップS3)。
The manufacturing method of the crystal oscillator will be described with reference to FIG. 3 while following the order in the process flowchart of FIG.
First, a
基板30における回路モジュール15を搭載する端子12に、それぞれ半田クリームを塗布し回路モジュール15を搭載する(ステップS4)。
つぎに、基板30における水晶振動子パッケージ20を搭載する端子11に、それぞれ半田クリームを塗布し水晶振動子パッケージ20を搭載する(ステップS5)。
そして、基板30をリフロー炉に通し、基板30に各回路モジュール15と各水晶振動子パッケージ20を半田付けする(ステップS6)。
Solder cream is applied to the
Next, solder cream is applied to the
Then, the
その後、基板30の一面側に各回路モジュール15と各水晶振動子パッケージ20を覆うようにトランスファーモールド装置により樹脂モールドして樹脂部28を形成する(ステップS7)。
そして、樹脂モールドした樹脂部28に沿って、基板30をダイシングにより切り分け、水晶発振器2,3,4をそれぞれ個片化する(ステップS8)。
最後に、個片化した水晶発振器2,3,4の特性を検査し(ステップS9)、水晶発振器2,3,4が完成する。
Thereafter,
Then, along the resin-molded
Finally, the characteristics of the
以上の水晶発振器2,3,4の製造方法によれば、基板30への回路素子17の搭載は、予め回路素子17が実装された回路モジュール15を搭載することで行われ、水晶発振器2,3,4の組み立てを容易にすることができる。また、回路素子17の半田付け不良による再度の半田付けをすることがなくなり、生産性を向上させることができる。
さらに、複数の水晶発振器2,3,4を一つの基板30で回路モジュール15、水晶振動子パッケージ20の固定、樹脂モールドまで行い、その後、水晶発振器2,3,4をダイシングなどで切り分け個片化することで、生産性をさらに向上させることができる。
According to the manufacturing method of the
Further, the plurality of
また、上記実施形態では、一つの基板に複数の水晶発振器を製造する実施形態について説明したが、一つの基板から一つの水晶発振器を製造することも可能である。
この製造方法においても、水晶発振器の基板への回路素子の搭載は、予め回路素子が実装された回路モジュールを搭載することで行われ、圧電デバイスの組み立てを容易にすることができる。また、回路素子の半田付け不良による再度の半田付けをすることがなくなり、生産性を向上させることができる。また、この場合、基板のダイシングは必要とせず、工程の簡略化および設備の削減を図ることができる。
Moreover, although the said embodiment demonstrated embodiment which manufactured several crystal oscillators on one board | substrate, it is also possible to manufacture one crystal oscillator from one board | substrate.
Also in this manufacturing method, the circuit element is mounted on the substrate of the crystal oscillator by mounting a circuit module on which the circuit element is mounted in advance, and the assembly of the piezoelectric device can be facilitated. In addition, re-soldering due to defective soldering of circuit elements is eliminated, and productivity can be improved. In this case, substrate dicing is not required, and the process can be simplified and the number of facilities can be reduced.
本発明の実施形態に係る圧電デバイスが応用されるものとして、例えばTCXO(Temperature Compensated X'tal Oscillator:温度補償水晶発振器)が挙げられる。このTCXOは、周波数偏差を厳しく合わせこまれ、周囲の温度変化および経年変化に対して周波数変動を小さくした圧電デバイスであり、近年、携帯通信機器に広く利用されている。本実施形態に係る構造は、製造工程における振動子の周波数シフトを小さく抑えることができ、さらに薄型化を可能にすることから、TCXOに利用が期待できる。
また、圧電素子と発振回路を備えた発振器だけでなく、圧電素子と発振回路を含まない他の回路素子を備えた圧電デバイスとしても応用ができる。
Examples of applications of the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention include TCXO (Temperature Compensated X'tal Oscillator). This TCXO is a piezoelectric device in which the frequency deviation is closely matched and the frequency fluctuation is reduced with respect to ambient temperature change and secular change, and has been widely used in portable communication devices in recent years. Since the structure according to the present embodiment can suppress the frequency shift of the vibrator in the manufacturing process and further reduce the thickness, it can be expected to be used for TCXO.
Further, it can be applied not only to an oscillator including a piezoelectric element and an oscillation circuit, but also to a piezoelectric device including another circuit element that does not include the piezoelectric element and the oscillation circuit.
なお、本実施形態では、水晶発振器およびモジュール基板としてガラスエポキシ基板を用いたが、セラミック基板を用いることも可能である。
また、本発明の実施形態では圧電デバイスとして水晶発振器を例にとり説明したが、水晶の他に、圧電素子としてタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を用いた振動子と回路素子を備えた圧電デバイスとしてもよい。また、振動子に替えて、SAW共振子を備えたSAW発振器として実施することもできる。
In this embodiment, a glass epoxy substrate is used as the crystal oscillator and the module substrate, but a ceramic substrate can also be used.
In the embodiment of the present invention, a crystal oscillator is described as an example of a piezoelectric device. However, in addition to a crystal, a vibrator and a circuit element using a piezoelectric material such as lithium tantalate and lithium niobate are provided as a piezoelectric element. A piezoelectric device may be used. Moreover, it can replace with a vibrator | oscillator and can also be implemented as a SAW oscillator provided with the SAW resonator.
1,2,3,4…圧電デバイスとしての水晶発振器、10…基板、15…回路モジュール、16…モジュール基板、17…回路素子、20…圧電素子パッケージとしての水晶振動子パッケージ、22…圧電素子としての水晶振動片、28…樹脂部、30…基板。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基板の一面側に配置され内部に圧電素子が収容された圧電素子パッケージと、
前記基板の一面側に配置されモジュール基板に回路素子が実装された回路モジュールと、
前記基板から前記圧電素子パッケージおよび前記回路モジュールを覆う樹脂部と、
を備えたことを特徴とする圧電デバイス。 A substrate having a wiring pattern;
A piezoelectric element package disposed on one side of the substrate and containing a piezoelectric element therein;
A circuit module in which a circuit element is mounted on a module substrate and disposed on one surface side of the substrate;
A resin portion covering the piezoelectric element package and the circuit module from the substrate;
A piezoelectric device comprising:
モジュール基板に回路素子を配置した回路モジュールを前記基板の一面側の配線パターンにそれぞれ固定する工程と、
内部に圧電素子を収容した圧電素子パッケージを前記基板の一面側の配線パターンにそれぞれ固定する工程と、
前記各圧電デバイスにおける前記回路モジュールと前記圧電素子パッケージとを覆うように樹脂モールドする工程と、
前記基板を複数の圧電デバイスに切り分ける工程と、
を含んでいることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 A substrate on which wiring patterns of a plurality of piezoelectric devices are arranged is prepared,
Fixing a circuit module in which circuit elements are arranged on a module substrate to a wiring pattern on one side of the substrate;
Fixing a piezoelectric element package containing a piezoelectric element therein to a wiring pattern on one side of the substrate;
Resin molding to cover the circuit module and the piezoelectric element package in each piezoelectric device;
Cutting the substrate into a plurality of piezoelectric devices;
The manufacturing method of the piezoelectric device characterized by including.
モジュール基板に回路素子を配置した回路モジュールを前記基板の一面側に固定する工程と、
内部に圧電素子を収容した圧電素子パッケージを前記基板の一面側に固定する工程と、
前記回路モジュールと前記圧電素子パッケージとを覆うように樹脂モールドする工程と、
を含んでいることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
A board on which the wiring pattern is placed is prepared,
Fixing a circuit module having circuit elements arranged on a module substrate to one side of the substrate;
Fixing a piezoelectric element package containing a piezoelectric element inside to one side of the substrate;
Resin molding to cover the circuit module and the piezoelectric element package;
The manufacturing method of the piezoelectric device characterized by including.
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2005
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