JP2010087932A - Integrated circuit for piezoelectric device, and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電デバイスに使用される集積回路、および圧電デバイスに関するものである。 The present invention relates to an integrated circuit used in a piezoelectric device and a piezoelectric device.
圧電発振器等の圧電デバイスは、従来はセラミックスシートを積層したパッケージのキャビティに圧電振動子と制御用集積回路をそれぞれ装填した構造が一般的であったが、近年では、より一層の小型化および低価格化に対応するため、制御用集積回路に圧電振動子を直接的に固着しパッケージに装填した構成が提案されている。 Conventionally, a piezoelectric device such as a piezoelectric oscillator generally has a structure in which a piezoelectric resonator and an integrated circuit for control are loaded in a cavity of a package in which ceramic sheets are laminated. In order to cope with the price increase, a configuration in which a piezoelectric vibrator is directly fixed to a control integrated circuit and loaded in a package has been proposed.
この構成に使用される集積回路は、裏面に圧電振動子を搭載するための実装用端子と、集積回路面に圧電振動子接続用端子を有し、さらに前記実装用端子と接続用端子間で電気的導通をとるための貫通孔配線を備えている(例えば、特許文献1参照。)。
また前記構成の別の例として、集積回路の裏面に圧電振動子を搭載するキャビティを形成し、キャビティ内と集積回路面の間に配線を設けて、圧電振動子と集積回路との電気的導通をとることで圧電デバイスを構成する圧電発振器が開発されている(例えば、特許文献2参照。)。
The integrated circuit used in this configuration has a mounting terminal for mounting the piezoelectric vibrator on the back surface and a piezoelectric vibrator connecting terminal on the integrated circuit surface, and further between the mounting terminal and the connecting terminal. A through-hole wiring for providing electrical continuity is provided (for example, see Patent Document 1).
As another example of the above configuration, a cavity for mounting the piezoelectric vibrator is formed on the back surface of the integrated circuit, and a wiring is provided between the cavity and the integrated circuit surface, so that the electrical conduction between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit is achieved. The piezoelectric oscillator which comprises a piezoelectric device by taking is developed (for example, refer patent document 2).
しかしながら、上記構成の集積回路では、集積回路の回路形成面積を有効に使うため集積回路の回路形成面に形成された圧電振動子接続用端子が集積回路の外周(集積回路の各辺に沿った位置)に形成されるのが一般的であり、集積回路の一方の面に形成された圧電振動子実装用端子と、集積回路面の他方の面に形成された圧電振動子接続用端子との電気的導通をとるための配線が長くなり、デバイスを製造する際の工程およびコストが増大するという課題があった。 However, in the integrated circuit having the above configuration, in order to effectively use the circuit formation area of the integrated circuit, the piezoelectric vibrator connection terminals formed on the circuit forming surface of the integrated circuit are arranged on the outer periphery of the integrated circuit (along each side of the integrated circuit). A piezoelectric vibrator mounting terminal formed on one surface of the integrated circuit and a piezoelectric vibrator connecting terminal formed on the other surface of the integrated circuit surface. There is a problem that a wiring for obtaining electrical continuity becomes long, and a process and a cost for manufacturing a device increase.
本発明は上記課題を解決し、小型で低価格な圧電デバイスの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems and to provide a small and low-cost piezoelectric device.
半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための回路が形成された圧電デバイス用集積回路において、前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成されており、前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置される圧電デバイス用集積回路とする。 In an integrated circuit for a piezoelectric device in which a circuit for controlling at least a piezoelectric vibrating piece is formed on a semiconductor substrate, a piezoelectric vibrating piece connection for connecting the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit is provided on a circuit forming surface of the integrated circuit. For mounting the piezoelectric vibrating reed on the surface facing the circuit forming surface of the integrated circuit, which is electrically connected to the piezoelectric vibrating reed connecting terminal by a through electrode penetrating the semiconductor substrate. The piezoelectric vibrating piece connecting terminal and the mounting terminal are formed as an integrated circuit for a piezoelectric device that is disposed to face each other on a vertical straight line on the integrated circuit forming surface. .
さらに前記圧電振動片接続用端子は、前記貫通電極の直径より大きい圧電デバイス用集積回路とする。 Further, the piezoelectric vibrating reed connection terminal is an integrated circuit for a piezoelectric device larger than the diameter of the through electrode.
半導体基板に少なくとも圧電振動片を制御するための発振回路が形成された集積回路に圧電振動片を接続した圧電デバイスにおいて、前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成され、前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置されており、前記実装用端子に圧電デバイスが搭載されてなる圧電デバイスとする。 In a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is connected to an integrated circuit in which an oscillation circuit for controlling at least the piezoelectric vibrating piece is formed on a semiconductor substrate, the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit are connected to a circuit forming surface of the integrated circuit. A piezoelectric vibrating reed connecting terminal is formed, and a surface facing the circuit forming surface of the integrated circuit is electrically connected to the piezoelectric vibrating reed connecting terminal by a through electrode penetrating the semiconductor substrate, A mounting terminal for mounting the piezoelectric vibrating piece is formed, and the piezoelectric vibrating piece connecting terminal and the mounting terminal are arranged to face each other on a vertical straight line on the integrated circuit forming surface, The piezoelectric device is formed by mounting a piezoelectric device on the mounting terminal.
さらに前記圧電振動片接続用端子は、前記貫通電極の直径より大きい圧電デバイスとする。 Further, the piezoelectric vibrating piece connecting terminal is a piezoelectric device larger than the diameter of the through electrode.
さらに前記集積回路の回路形成面には、前記集積回路と接続された複数のユーザー電極接続用端子が形成され、前記集積回路上に前記集積回路と電気的に接続された配線と絶縁膜からなる配線層が形成されており、前記配線層の所定の配線を介して前記複数のユーザー電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数のユーザー電極が前記配線層上に形成され、前記ユーザー電極と前記圧電振動片接続用端子は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置されている圧電デバイスとする。 Further, a plurality of user electrode connection terminals connected to the integrated circuit are formed on the circuit forming surface of the integrated circuit, and the wiring is electrically connected to the integrated circuit and an insulating film on the integrated circuit. A wiring layer is formed, and a plurality of user electrodes connected to each one of the plurality of user electrode connection terminals via a predetermined wiring of the wiring layer are formed on the wiring layer, and The piezoelectric vibrating piece connecting terminal is a piezoelectric device arranged at a position where shadows do not overlap each other when projected onto a plane parallel to the circuit forming surface of the integrated circuit.
さらに、それぞれ接続された前記ユーザー電極接続用端子と前記ユーザー電極は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向して配置される圧電デバイスとする。 Furthermore, the user electrode connection terminal and the user electrode that are connected to each other are piezoelectric devices that are arranged to face each other on a straight line perpendicular to the integrated circuit formation surface.
さらに、前記集積回路の回路形成面には、前記集積回路と接続された複数の入出力電極接続用端子が形成され、前記集積回路上に前記集積回路と電気的に接続された配線と絶縁膜からなる配線層が形成されており、前記配線層の所定の配線を介して前記複数の入出力電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数の入出力電極が形成され、前記複数の入出力電極それぞれ一つと接続された複数の配線は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に、それぞれの配線の影が重ならない圧電デバイスとする。 In addition, a plurality of input / output electrode connection terminals connected to the integrated circuit are formed on a circuit formation surface of the integrated circuit, and wiring and an insulating film electrically connected to the integrated circuit on the integrated circuit A plurality of input / output electrodes connected to each one of the plurality of input / output electrode connection terminals via a predetermined wiring of the wiring layer, and the plurality of input / output electrodes. A plurality of wirings connected to one electrode each is a piezoelectric device in which shadows of the respective wirings do not overlap when projected onto a plane parallel to the circuit formation surface of the integrated circuit.
本発明によって、圧電振動片接続用端子と圧電振動片実装用端子との接続を最短の経路によって接続することが可能になり、圧電デバイスの製造に要する工数およびコストを従来に比べ大幅に低減することができ小型で低価格な圧電デバイスを提供することが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to connect the piezoelectric vibrating piece connecting terminal and the piezoelectric vibrating piece mounting terminal by the shortest path, and the man-hour and cost required for manufacturing the piezoelectric device are greatly reduced as compared with the prior art. Therefore, it is possible to provide a small and low-cost piezoelectric device.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
〔第1の実施形態:図1〕
図1は、第1の実施形態における集積回路を示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。図1において100は集積回路であり、集積回路100は半導体基板の一方の面に圧電振動片を制御するための回路パターン101が形成され、回路パターン101には圧電振動片接続用端子102とユーザー電極接続用端子103、データ書込み電極接続用端子104が形成されている。また、集積回路100の回路パターン101形成面と対向する面には、圧電振動片実装端子105が形成されており、圧電振動片接続用端子102と圧電振動片実装用端子105は半導体基板内を貫通する貫通電極106により電気的に接続されている。
ユーザー電極接続用端子103は、圧電デバイスを構成した際にユーザーが使用する電源や信号出力等の電極に接続するための端子である。またデータ書込み電極接続用端子104は、例えば圧電デバイスを温度補償型とした場合に温度補償データを集積回路に書き込む等の用途に利用され、圧電デバイスの性能向上のため集積回路内のメモリに製造過程でデータを書き込む必要がある場合に設けられる端子である。
[First Embodiment: FIG. 1]
1A and 1B are diagrams illustrating an integrated circuit according to a first embodiment, in which FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 1,
The user
従来の圧電デバイス用集積回路では圧電振動片接続用端子102は他の端子と同様、集積回路100周辺部に配置されるが、本発明ではこの圧電振動片接続用端子102を、集積回路100裏面に設けられた圧電振動片実装端子105の直下である集積回路100のおおよそ中央に配置(圧電振動片接続用端子102と圧電振動片実装用端子105は集積回路100の回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向した位置に配置)しており、それぞれを貫通電極106により電気的に接続している。このような構成とすることにより、圧電振動片接続用端子102と圧電振動片実装用端子105との接続を最短の経路によって接続することが可能になり、圧電デバイス製造に要する工数およびコストを従来に比べ大幅に低減することが可能になる。また配線の本数を低減することで接続箇所も減りより高品質な圧電デバイスの提供が可能になる。ここで圧電振動片実装端子105は圧電振動片の大きさや形状によりその配置が決定されるものであり、本実施の形態では集積回路100のおおよそ中央に位置しているが本発明はこれに限定されるものではなく、集積回路の表裏面にそれぞれ形成した圧電振動片接続用端子102と圧電振動片実装用端子105を最短経路で接続した構成とすれば良いことはいうまでもない。
In the conventional integrated circuit for piezoelectric devices, the piezoelectric vibrating
〔第2の実施形態:図2、図3〕
図2は、第2の実施形態における圧電デバイスを説明する図である。図2において200は半導体基板に回路パターンが形成された集積回路を、201はキャビティを、202は圧電振動片を、203は集積回路200の回路パターンを、206は配線層を、207はユーザ電極を、208はリッドをそれぞれ表す。
[Second Embodiment: FIGS. 2 and 3]
FIG. 2 is a diagram illustrating a piezoelectric device according to the second embodiment. In FIG. 2, 200 is an integrated circuit having a circuit pattern formed on a semiconductor substrate, 201 is a cavity, 202 is a piezoelectric vibrating piece, 203 is a circuit pattern of the integrated
本構成で実現できる圧電デバイスとしては、例えば圧電発振器や圧電センサー等のように圧電振動子とそれを制御する集積回路の組み合わせによって構成される製品であればどのようなものでも可能である。
キャビティ201は、圧電振動片202が収められるように集積回路200の回路パターン203が形成された面と対向する面を化学的もしくは機械的に加工して作成したものである。また配線層206は回路パターン203上に絶縁膜を形成し、その中に電気的配線を施したものである。
圧電振動片接続用端子209を、圧電振動片実装端子204の直下に設け(圧電振動片接続用端子209と圧電振動片実装用端子204は集積回路100の回路形成面に鉛直な直線上で互いに対向した位置に配置し)たことで、振動子片接続用端子209と圧電振動片実装用端子204との接続を貫通電極205により最短経路で接続することが可能となる。
As the piezoelectric device that can be realized with this configuration, any product can be used as long as it is a combination of a piezoelectric vibrator and an integrated circuit that controls the piezoelectric vibrator, such as a piezoelectric oscillator or a piezoelectric sensor.
The
A piezoelectric vibrating
また、圧電振動片接続用端子209を貫通電極205の直径より大きくすることにより、貫通電極205の軸方向の加工を余裕のある条件で行え、その形成をより容易にすることが可能になる。また圧電振動片接続用端子209と圧電振動片実装用端子204との接続は集積回路200の回路形成面に鉛直な貫通電極205だけで行われ回路形成面に平行な面での配線工程がないので、圧電振動片接続用端子209と圧電振動片実装用端子204を接続するための加工によって、圧電振動片接続用端子209以外の集積回路パターン203に損傷を及ぼすこともなくなる。
Further, by making the piezoelectric vibrating
図3は図2のB−B線における水平断面図である。図3において301は振動子電極を、302はデータ書込み電極を、303は集積回路200の回路形成面と平行方向に配設された配線をそれぞれ表し、ユーザ電極207や振動子電極301、データ書き込み電極302の圧電デバイスの外表面に露出する電極は破線で示してある。振動子電極301は圧電デバイスが完成した状態で外部から圧電振動片202の特性を検査することが必要な場合に設けられる。
FIG. 3 is a horizontal sectional view taken along line BB in FIG. In FIG. 3,
裏面に実装された圧電振動片202と接続している圧電振動片接続用端子209は、外部からの寄生容量の影響を非常に受けやすい。
図3に示すように、圧電振動片接続用端子209と集積回路200の回路形成面に形成したユーザー電極207とを、集積回路200の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置することにより、圧電振動片接続用端子209とユーザー電極207との間に発生する寄生容量を少なくすることができる。これにより圧電デバイスの発振周波数や発振開始時間などの特性に与える影響を最小限に抑えることができる。
The piezoelectric vibrating reed connecting terminal 209 connected to the piezoelectric vibrating
As shown in FIG. 3, when the piezoelectric vibrating
また、ユーザー電極接続用端子103とユーザー電極207とを、集積回路200の回路形成面に鉛直な直線上に配置することにより、ユーザー電極接続用端子103とユーザー電極207とを最短の経路にて配線することが可能になる。
また本実施の形態では、圧電デバイスのユーザー電極207は4つで、圧電デバイスの4隅に配置されているので、ユーザー電極接続用端子103も集積回路200の4隅に設けられているが、更に多数のユーザー電極207が必要で、その電極が例えば集積回路200の長辺端部中央に置かれる場合はその直下にもユーザー電極接続用端子103を設ければ良い。
Further, the user
In the present embodiment, the four
さらに、圧電振動片接続用端子209およびデータ書込み電極接続用端子104と、振動子電極301およびデータ書込み電極302との位置関係を、それぞれの配線時に配線間で交差が起こらない位置に配置(集積回路200の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置)することより、圧電振動子接続用端子209と振動子電極301、データ書込み電極接続用端子104とデータ書込み電極302との配線の配線長を最短にでき、また集積回路200の回路パターン上に形成された配線層を1層のみにすることが可能となる。
Further, the positional relationship between the piezoelectric vibrating
〔第3の実施形態:図4〕
図4は、第3の実施形態における圧電デバイスを説明する図である。
第2の実施形態における圧電デバイスでは、集積回路200にキャビティ201を設け、キャビティ201の開口を平板のリッド208でフタをする構成であったが、本実施の形態においては、平板状に薄く削った集積回路400にキャビティ401を設けたリッド402を被せて圧電振動片202を封止する構成になっている。本実施の形態においても、集積回路400の各種端子や配線の構成を第1および第2の実施形態と同様とすることで本発明の効果を得ることができる。
[Third Embodiment: FIG. 4]
FIG. 4 is a diagram illustrating a piezoelectric device according to the third embodiment.
In the piezoelectric device according to the second embodiment, the
100 集積回路
101 回路パターン
102 圧電振動片接続用端子
103 ユーザー電極接続用端子
104 データ書込み電極接続用端子
105 圧電振動片実装端子
106 貫通電極
200 集積回路
201 キャビティ
202 圧電振動片
203 回路パターン
204 圧電振動片実装用端子
205 貫通孔
206 配線層
207 ユーザー電極
208 リッド
209 圧電振動片接続用端子
301 振動子電極
302 データ書込み電極
303 配線
400 集積回路
401 キャビティ
402 リッド
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、
前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成されており、
前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置されることを特徴とする圧電デバイス用集積回路。 In an integrated circuit for a piezoelectric device in which a circuit for controlling at least a piezoelectric vibrating piece is formed on a semiconductor substrate,
On the circuit forming surface of the integrated circuit, a piezoelectric vibrating piece connecting terminal for connecting the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit is formed,
A mounting terminal for mounting the piezoelectric vibrating reed is formed on the surface of the integrated circuit opposite to the circuit forming surface, which is electrically connected to the piezoelectric vibrating reed connecting terminal by a through electrode penetrating the semiconductor substrate. Has been
2. The piezoelectric device integrated circuit according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating reed connecting terminal and the mounting terminal are arranged to face each other on a straight line perpendicular to the integrated circuit forming surface.
前記集積回路の回路形成面には、圧電振動片と前記集積回路を接続するための圧電振動片接続用端子が形成され、
前記集積回路の回路形成面と対向する面には、前記半導体基板を貫通する貫通電極によって前記圧電振動片接続用端子と電気的に接続され、圧電振動片を搭載するための実装用端子が形成され、
前記圧電振動片接続用端子と前記実装用端子は、前記集積回路形成面に鉛直な直線上にて互いに対向して配置されており、
前記実装用端子に圧電デバイスが搭載されてなることを特徴とする圧電デバイス。 In a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is connected to an integrated circuit in which an oscillation circuit for controlling at least the piezoelectric vibrating piece is formed on a semiconductor substrate,
On the circuit forming surface of the integrated circuit, a piezoelectric vibrating piece connecting terminal for connecting the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit is formed,
A mounting terminal for mounting the piezoelectric vibrating reed is formed on the surface of the integrated circuit opposite to the circuit forming surface, which is electrically connected to the piezoelectric vibrating reed connecting terminal by a through electrode penetrating the semiconductor substrate. And
The piezoelectric vibrating reed connection terminal and the mounting terminal are arranged to face each other on a straight line perpendicular to the integrated circuit formation surface,
A piezoelectric device comprising a piezoelectric device mounted on the mounting terminal.
前記配線層の所定の配線を介して前記複数のユーザー電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数のユーザー電極が前記配線層上に形成され、
前記ユーザー電極と前記圧電振動片接続用端子は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に互いの影が重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の圧電デバイス。 A plurality of user electrode connection terminals connected to the integrated circuit are formed on a circuit forming surface of the integrated circuit, and a wiring made of an insulating film and a wiring electrically connected to the integrated circuit on the integrated circuit A layer is formed,
A plurality of user electrodes connected to each one of the plurality of user electrode connection terminals via a predetermined wiring of the wiring layer is formed on the wiring layer,
The said user electrode and the said piezoelectric vibrating piece connection terminal are arrange | positioned in the position where a mutual shadow does not overlap, when it projects on the plane parallel to the circuit formation surface of the said integrated circuit. 4. The piezoelectric device according to 4.
前記配線層の所定の配線を介して前記複数の入出力電極接続用端子のそれぞれ一つと接続された複数の入出力電極が形成され、
前記複数の入出力電極それぞれ一つと接続された複数の配線は、前記集積回路の回路形成面と平行な平面に投影した場合に、それぞれの配線の影が重ならないことを特徴とする請求項3〜6のいずれか一つに記載の圧電デバイス。 A plurality of input / output electrode connection terminals connected to the integrated circuit are formed on a circuit formation surface of the integrated circuit, and the wiring is electrically connected to the integrated circuit and an insulating film on the integrated circuit. A wiring layer is formed,
A plurality of input / output electrodes connected to each one of the plurality of input / output electrode connection terminals via a predetermined wiring of the wiring layer;
4. The plurality of wirings connected to each of the plurality of input / output electrodes, when projected onto a plane parallel to a circuit formation surface of the integrated circuit, do not overlap shadows of the wirings. The piezoelectric device according to any one of -6.
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20130408 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |