JP3800849B2 - 圧電振動子用気密端子、それを使用した表面実装型圧電振動子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用コンピューター等の小型情報機器のクロック源、あるいは携帯電話等の移動体通信機器の基準発振源に使用される表面実装型圧電振動子に関し、特に極めて簡単な構成により回路基板への表面実装を可能にする表面実装型圧電振動子、それに使用される圧電振動子用気密端子および表面実装型圧電振動子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧電振動素子を気密に封止した圧電振動子は、圧電振動素子と、圧電振動素子を保持する気密端子と、気密端子に被せるケースとから概略構成されており、気密端子とケースとを封止した、所謂シリンダー型のものが現在広く使用されている。
【0003】
図12は、従来の気密端子の一例の構成を示す分解斜視図であり、図13は、それらを組立てて、ガラス封着した後の構成を示す断面図である。
【0004】
この気密端子100は、金属外環101内にガラス部102を嵌め込み、ガラス部102に設けられている2つの孔102a、102b内に2本のリード103a、103bを貫通し、ガラス部102を溶融させて各部を融着することにより気密を保持したものである。金属外環101は、例えばコバールや42アロイ等の金属板を絞り加工したものが使用されている。金属外環101の表面には、必要に応じて例えば高融点半田メッキ等の軟金属メッキが被覆される。ガラス部102は、例えばコバールガラス等の粉末状ガラスをタブレット状に圧縮成形したものが使用されている。リード103a、103bは、例えばコバールや42アロイ等の金属丸棒の表面に下地層として銅を被覆し、その表面に高融点の半田メッキを被覆したものが使用されている。図13に示すように、気密端子100として構成されたリード103a、103bの一端側は、圧電振動素子がマウントされるインナーリード部103aa、103baとして構成され、他端側は、回路基板に接続されるアウターリード部103ab、103bbとして構成されている。
【0005】
図14(a)および(b)は、図13に示す従来の気密端子100を使用して構成した従来の圧電振動子の一例を異なる方向から見た断面図であり、図15(a)は、その斜視図である。
【0006】
この圧電振動子10は、一部不図示であるが、励振電極が形成された圧電振動素子11を気密端子100のリード103a、103bのインナーリード部103aa、103baにマウントした後、圧電振動素子を金属製のケース14に収納し、ケース14と気密端子100の金属外環101とを圧入や溶接等の方法により気密に封止したものである。
【0007】
このように構成された圧電振動子10の回路基板への搭載は、図15(b)に示すように、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbの先端部を回路基板1の接続電極部に差込んで半田付け1aにより取り付け、アウターリード部103ab、103bbの中央部を折り曲げて、ケース14を回路基板1に対して平置きすることにより行われる。
【0008】
ところが、近年の携帯用コンピューター等の小型の情報機器、あるいは携帯電話や自動車電話等の移動体通信機器においては、小型軽量化や多機能化がめざましく、それらに用いられる圧電振動子にも、回路基板への高密度実装を可能にする為に、表面実装型化や小型薄型化が要求されている。この表面実装型化の要求に対応した圧電振動子としては、以下に示すようなものが公知である。
【0009】
例えば、図16(a)に示すように、実開昭63−136422号公報や特開平10−209797号公報等に開示されている表面実装型圧電振動子20の構成は、圧電振動素子21、気密端子100およびケース24を備えている点で図15(a)に示す圧電振動子10と同様であるが、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbの先端部分が、「Z字形」に予め折り曲げられている点で圧電振動子10と異なる。このように構成された圧電振動子20の回路基板への搭載は、図16(b)に示すように、アウターリード部103ab、103bbの折り曲げ先端部分を回路基板2の接続電極部に接触させて半田付け2aで取り付けることにより行われる。
【0010】
また、例えば、図17(a)に示すように、特開平4−211505号公報や実開平5−2447号公報等に開示されている表面実装型圧電振動子30の構成は、圧電振動素子31、気密端子100およびケース34を備えている点で図15(a)に示す圧電振動子10と同様であるが、それらが樹脂等でなる外装ケース35に納められ、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbの先端部分が、外装ケース35に沿って「コの字形」に折り曲げられている点で圧電振動子10と異なる。このように構成された圧電振動子30の回路基板への搭載は、図17(b)に示すように、アウターリード部103ab、103bbの折り曲げ先端部分を回路基板3の接続電極部に接触させて半田付け3aで取り付けることにより行われる。
【0011】
あるいは、例えば、図18(a)に示すように、実開平2−108426号公報や特開平8−23252号公報等に開示されている表面実装型圧電振動子40の構成は、圧電振動素子41、気密端子100およびケース44を備えている点で図15(a)に示す圧電振動子10と同様であるが、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbが金属製リードフレーム45に接合され、全体が樹脂モールディングされ、さらに金属製リードフレーム45の先端部分が、モールド樹脂46に沿って「J字形」に折り曲げられている点で圧電振動子10と異なる。このように構成された圧電振動子40の回路基板への搭載は、図18(b)に示すように、金属製リードフレーム45の折り曲げ先端部分を回路基板4の接続電極部に接触させて半田付け4aで取り付けることにより行われる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
先述した圧電振動子本体が金属製のケースを有する所謂シリンダー型圧電振動子は、量産性が良く、コストも安価である為、多くの利点を有しているが、表面実装型化した場合には以下のような課題を有している。
【0013】
図16に示した、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbを「Z字形」に折り曲げて表面実装化した表面実装型圧電振動子20は、アウターリード部103ab、103bbの直径が、0.2mm〜0.3mmと細い為、アウターリード部103ab、103bbの付け根や折り曲げ部に応力がかかり、亀裂が入ったり、破断したりするという課題がある。また、アウターリード部103ab、103bbの先端部の半田付け実装面積が小さい為に実装強度が弱く、半田付け実装部が剥離、破壊したりするという課題がある。また、半田付け実装部の水平位置がばらつき、半田付け実装が不可能になったり、実装高さh1がばらつくという課題がある。そして、アウターリード部103ab、103bbを、(気密端子100により封止されているケース開口部とは反対側に位置する)ケースの頭側に向かう方向とは逆方向に「Z字形」に折り曲げる為、表面実装型圧電振動子20の全長L1が長くなり、小型化できないという課題がある。
【0014】
図17に示した、圧電振動子本体を樹脂等の外装ケース35に納め、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbを「コの字形」に折り曲げて表面実装型化した表面実装型圧電振動子30は、アウターリード部103ab、103bbを「コの字形」に折り曲げる為、表面実装型圧電振動子30の全長L2を表面実装型圧電振動子20の全長L1より短くすることができるという利点がある。しかし、アウターリード部103ab、103bbの直径が、0.2mm〜0.3mmと細い為、アウターリード部103ab、103bbの付け根や折り曲げ部に応力がかかり、亀裂が入ったり、破断したりするという課題がある。また、アウターリード部103ab、103bbの先端部の半田付け実装面積が小さい為に実装強度が弱く、半田付け実装部が剥離、破壊したりするという課題がある。また、圧電振動子本体の左右および上下に、外装ケース35の肉厚分(約0.2mm〜0.3mm×2)が加算され、表面実装型圧電振動子30の幅寸法W2が表面実装型圧電振動子20の幅寸法W1より大きくなってしまったり、表面実装型圧電振動子30の実装高さh2が表面実装型圧電振動子20の実装高さh1より高くなってしまうといった課題がある。
【0015】
また、図18に示した、圧電振動子全体を樹脂モールディングした後、金属リードフレーム45を「J字形」等に折り曲げて表面実装型化した表面実装型圧電振動子40は、半田付け実装が矩形幅広形状(幅:約0.5mm×厚み:約0.2mm)のリードフレーム45によるものである為、実装強度が強く、また半田付け実装面積が大きいので、半田付け実装部が剥離や破壊しにくいといった利点がある。しかし、圧電振動子本体の前後および左右に、モールド樹脂46の肉厚分(約0.2mm〜0.3mm×2)が加算され、表面実装型圧電振動子40の全長L3が表面実装型圧電振動子30の全長L2より長くなってしまったり、表面実装型圧電振動子40の幅寸法W3が表面実装型圧電振動子20の幅寸法W1より大きくなってしまうという課題がある。更に、圧電振動子本体の上下に、モールド樹脂46の肉厚分(約0.2mm〜0.3mm×2)と、底面に折り曲げた金属リードフレーム45の厚み分(0.2mm〜0.3mm)とが加算され、表面実装型圧電振動子40の実装高さh3が表面実装型圧電振動子30の実装高さh2より高くなってしまうという課題がある。従って、表面実装型圧電振動子40は、大型で厚型であるという課題を有する。加えて、樹脂モールディングする際に、圧電振動子全体が150°C〜200°Cに加熱されると共に、樹脂の押入により加圧されるので、表面実装型圧電振動子40の発振周波数が変化してしまうという課題を有している。更に加えて、表面実装型圧電振動子40の製造工程は、気密端子100のリード103a、103bのアウターリード部103ab、103bbと金属リードフレーム45との接合、樹脂モールディング、モールド樹脂46のバリ取り、金属リードフレーム45への半田メッキ、金属リードフレーム45切断と曲げ、というように工程数が多いので、製造コストがかさみ、表面実装型圧電振動子40を安価にできないという課題も有している。
【0016】
以上のように、図16〜図18に示した何れの従来例においても、励振電極が形成された圧電振動素子を金属製のケースに収納した、所謂シリンダー型圧電振動子を、搭載すべき回路基板に平置きしてなる表面実装型圧電振動子は、圧電振動素子を封止した後に加工が必要となるため、製造コストや部品コストが嵩み、高価になるという課題を有している。
【0017】
本発明は、上記課題を解消して、構成が極めて簡単であって製造および実装が容易であり、信頼性や品質に優れ、コストも安価である小型かつ薄型の表面実装型圧電振動子、それに使用される圧電振動子用気密端子および表面実装型圧電振動子の製造方法を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、励振電極が形成された圧電振動素子を支持し、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子において、金属製のリードと、前記リードの一端側を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る基板とを備え、前記リードの一端側と前記基板とが、回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成され、前記リードの他端側が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成されていることを特徴とする圧電振動子用気密端子である。
【0020】
上記請求項1記載の発明では、アウターリード部をブロック状に形成しているので、底面側、即ち回路基板の接続端子と対向する面側の電極を大きく設定することができると共に、底面を平坦な面に形成することができ、実装の安定化を図ることができる。
【0021】
請求項2記載の発明は、励振電極が形成された圧電振動素子を支持し、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子において、突出部が形成された基部を有し、表裏面に電極が形成されている絶縁体で成る第1の基板と、前記第1の基板の基部の表裏面を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る第2の基板とを備え、前記第1の基板の突出部が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成され、前記第1の基板の基部と前記第2の基板とが回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成されていることを特徴とする圧電振動子用気密端子である。
【0022】
この請求項2記載の発明では、インナーリード部を基部と一体の突出部で構成しているので、平坦に形成してインナーリード部と圧電振動素子との間の圧電振動素子マウント用固着材の介在する間隙を一定にすることができ、圧電振動素子のマウント部を確実に当接させてマウントすることができると共に、マウント強度のばらつきを最小限に抑えることができる。
【0023】
請求項3記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載の構成において、前記インナーリード部と前記アウターリード部の間に、前記ケースの開口部と密着される金属製の外環と、前記外環内にて前記外環の内周面および前記インナーリード部の一部と融着されるガラス部とが配設されている圧電振動子用気密端子である。
【0024】
この請求項3記載の発明では、従来と同様の金属製の外環を備えているので、ケースとの封止を従来法で行うことができ、コストアップを抑制することができる。
【0025】
請求項4記載の発明は、励振電極が形成された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースと、前記圧電振動素子を支持し、前記金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子とを備えた表面実装型圧電振動子において、前記圧電振動子用気密端子が金属製のリードと、前記リードの一端側を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る基板とを備え、前記リードの一端側と前記基板とが、回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成され、前記リードの他端側が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成されていることを特徴とする表面実装型圧電振動子である。
【0027】
上記請求項4記載の発明では、アウターリード部をブロック状に形成しているので、底面側、即ち回路基板の接続端子と対向する面側の電極を大きく設定することができると共に、底面を平坦な面に形成することができ、実装の安定化を図ることができる。また、ブロックのサイズの自由度が高いので、振動子全体のサイズを最適化し、小型化、薄型化を図ることができる。
【0028】
請求項5記載の発明は、励振電極が形成された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースと、前記圧電振動素子を支持し、前記金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子とを備えた表面実装型圧電振動子において、前記圧電振動子用気密端子が、突出部が形成された基部を有し、表裏面に電極が形成されている絶縁体で成る第1の基板と、前記第1の基板の基部の表裏面を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る第2の基板とを備え、前記第1の基板の突出部が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成され、前記第1の基板の基部と前記第2の基板とが回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成されていることを特徴とする表面実装型圧電振動子である。
【0029】
この請求項5記載の発明では、インナーリード部を基部と一体の突出部で構成しているので、平坦に形成してインナーリード部と圧電振動素子との間の圧電振動素子マウント用固着材の介在する間隙を一定にすることができ、圧電振動素子のマウント部を確実に当接させてマウントすることができると共に、マウント強度のばらつきを最小限に抑えることができる。さらに、製品に衝撃が加わっても、インナーリード部が撓まず、圧電振動素子を破損することがない。
【0030】
請求項6記載の発明は、請求項4または5のいずれかに記載の構成において、前記インナーリード部と前記アウターリード部の間に、前記ケースの開口部と密着される金属製の外環と、前記外環内にて前記外環の内周面および前記インナーリード部の一部と融着されるガラス部とが配設されている表面実装型圧電振動子である。
【0031】
この請求項6記載の発明では、従来と同様の金属製の外環を備えているので、ケースとの封止を従来法で行うことができ、コストアップを抑制することができる。
【0032】
請求項7記載の発明は、励振電極が形成された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースと、前記圧電振動素子を支持し、前記金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子とを備えた表面実装型圧電振動子の製造方法において、金属製のリードの一端を挟み込むように、積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る基板を積層して、前記リードの一端側と前記基板とから構成され回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部と、前記リードの他端側から構成され前記励振電極と接続されるインナーリード部を有する圧電振動子用気密端子を作成し、前記インナーリード部に前記圧電振動素子をマウントし、前記ケースに前記圧電振動素子を収納し、前記ケースの開口部を前記圧電振動子用気密端子で封止して前記圧電振動素子を密封することを特徴とする表面実装型圧電振動子の製造方法である。
【0033】
この請求項7記載の発明では、従来のような圧電振動素子の封止後の加工が不要となるので、製造工程を簡略化することができ、封止後、即座に表面実装型圧電振動子を得ることができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の圧電振動子用気密端子およびそれを使用した表面実装型圧電振動子の好適な実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【0035】
図1は、本発明の圧電振動子用気密端子の第1の実施形態の構成を示す分解斜視図であり、図2(a)、(b)、(c)は、それらを組立てて、ガラス封着した後の構成を示す側面図、断面図、底面図である。
【0036】
この気密端子200は、金属外環201内にガラス部202を嵌め込み、ガラス部202に設けられている2つの孔202a、202b内に2本のリード203a、203bを貫通し、ガラス部202を溶融させて各部を融着することにより気密を保持し、各リード203a、203bの一端側を挟み込むように2つの基板204a、204bをブロック状に積層して接合したものである。金属外環201は、例えばコバールや42アロイ等の金属板を絞り加工したものが使用されている。尚、金属外環201の表面には、必要に応じて例えば高融点半田メッキ等の軟金属メッキが被覆される。ガラス部202は、例えばコバールガラス等の粉末状ガラスをタブレット状に圧縮成形したものが使用されている。リード203a、203bは、例えばコバールや42アロイ等の金属丸棒の表面に下地層として銅を被覆し、その表面に例えば高融点半田メッキ等の軟金属メッキを被覆したものが使用されている。
【0037】
基板204a、204bは、例えばアルミナ等のセラミック、熱硬化性樹脂あるいはPPS(ポリ・フェニレン・サルファイド)等の耐熱性熱可塑性樹脂の絶縁体を直方体状に成形したものが使用されている。各基板204aと204bとの積層内面には、各リード203a、203bの一端側を確実に挟み込むための断面が半円形状の2本の溝204aa、204ab、204ba、204bbが形成されている。さらに、各基板204aと204bとの積層内面から外面にかけて、各リード203a、203bと回路基板の接続端子との電気的接続を取るための電極205aa、205ab、205ba、205bb(図示クロス線部)が形成されている。即ち、一対の電極205aa、205abあるいは205ba、205bbは、各溝204aa、204abあるいは各溝204ba、204bbから積層内面に対向する側面の略中央近傍まで、それぞれ逆回りで延出するように形成されている。これにより、各基板204a、204bの積層内面における各溝204aa、204abの間の帯状部分および各溝204ba、204bbの間の帯状部分と、対向側面の中央の帯状部分は、絶縁境界として形成されることになり、一対の電極205aaと205abとの、あるいは205baと205bbとの短絡を防止している。各電極205aa、205ab、205ba、205bbは、例えばタングステン(W)の金属の粉末状ペーストを印刷、硬化させ、さらにその表面に金(Au)メッキを被覆する、所謂メタライズパターニング、あるいはモリブデン(Mo)の金属の粉末状ペーストを印刷、硬化させ、さらにその表面にニッケル(Ni)メッキと金(Au)メッキを被覆するメタライズパターニングにより形成される。
【0038】
図2に示すように、気密端子200として構成されたリード203a、203bの一端側、即ち電極205aa、205ab、205ba、205bbが形成され、各リード203a、203bの一端側を挟み込むように積層された2つの基板204a、204b(以下、ブロック端子204という)は、回路基板に接続されるアウターリード部203ab、203bbとして構成され、他端側は、圧電振動素子がマウントされるインナーリード部203aa、203baとして構成されている。尚、この例での金属外環201の形状は、断面が円形であるが、長円形、楕円形、偏平円形等でもよい。以上のように、この気密端子200は、アウターリード部203ab、203bbがブロック端子204として形成されているので、底面側、即ち回路基板の接続端子と対向する面側において、電極205aa、205ab、205ba、205bbの形成面積については、その大きさを必要な実装強度に応じて自由に設定することができると共に、底面を平坦な面に形成することができる。従って、実装の安定化を図ることができる。
【0039】
図3(a)および(b)は、図2に示す本実施形態の気密端子200を使用して構成した本発明の表面実装型圧電振動子の実施形態を異なる方向から見た断面図である。
【0040】
この表面実装型圧電振動子50は、圧電振動素子51と、圧電振動素子51を支持する気密端子200と、気密端子200に被せるケース54とから大略構成されており、表裏面に励振電極51a、51bが形成された圧電振動素子51を気密端子200のインナーリード部203aa、203baにマウントした後、圧電振動素子51を金属製のケース54に収納し、ケース54と気密端子200の金属外環201とを圧入や溶接等の方法により気密に封止したものである。圧電振動素子51は、本例では矩形薄板状のAT型水晶振動素子が使用されている。励振電極51a、51bは、クロム(Cr)と銀(Ag)あるいはクロム(Cr)と金(Au)等が金属マスクを用いた蒸着法あるいはスパッタ法等で薄膜形成されている。ケース54は、例えば洋白や42アロイ等の金属板を絞り加工し、その表面に電解ニッケルメッキが被覆されたものが使用されている。尚、図示されているケース54の形状は、断面が円形であるが、長円形、楕円形、偏平円形等でもよい。以上のように、上記気密端子200を使用したこの表面実装型圧電振動子50は、ブロック端子204のサイズを自由に設定することができるので、振動子全体のサイズを最適化して、従来に比べ小型・薄型化することができる。
【0041】
このような構成の表面実装型圧電振動子50の製造方法について説明する。
【0042】
先ず、気密端子200のインナーリード部203aa、203baに、表裏面に励振電極51a、51bが形成された圧電振動素子51をマウント用固着材、即ち高融点半田や導電性接着剤等で機械的電気的接続(マウント)する。導電性接着剤としては、オーブンや炉等で加熱することにより硬化するシリコン系、エポキシ系、あるいはポリイミド系等の熱硬化性の樹脂バインダに銀(Ag)粒子等の金属フィラー(微細粒子)が混合されたものが使用される。
【0043】
次に、圧電振動素子51の励振周波数を必要に応じて調整する。即ち、所定の交流電流を気密端子200の電極205aa、205ab、205ba、205bbを介して励振電極51a、51bに供給して、圧電振動素子51を励振させ、その励振周波数を蒸着法またはエッチング法等により調整する。ここで、蒸着法による励振周波数の調整とは、励振電極51a、51bの上側薄膜と同材質等のものを金属マスクを用いて励振電極51a、51b上に蒸着させることで、重量を増加、即ち重りとして機能させて周波数を低下させる方法である。エッチング法による励振周波数の調整とは、励振電極51a、51bの上側薄膜の一部をレーザーやプラズマ等を用いて除去することで、重量を減少させて周波数を上昇させる方法である。
【0044】
そして、圧電振動素子51を金属製のケース54に収納し、ケース54と気密端子200の金属外環201とを圧入や溶接等の方法により気密に封止する。ここで、圧入による気密封止は、金属外環201の表面に被覆されている高融点半田メッキ等の軟金属メッキを圧壊することで気密封止する方法である。溶接による気密封止は、レーザー溶接、電子ビーム溶接、シーム溶接等により気密封止する方法である。
【0045】
以上の製造工程により表面実装型圧電振動子50が完成する。
【0046】
このようにして製造された圧電振動子50の回路基板への搭載は、図4に示すように、気密端子200のアウターリード部203ab、203bb、即ちブロック端子204の1つの側面に形成されている電極205aa、205abあるいは205ba、205bbを、回路基板5の接続電極部に対向させて表面実装にて半田付け5aにより取り付けることにより簡単に行われる。また、後述する他の実施例においても、ブロック端子側面を回路基板に対向させて表面実装にて取り付けられる。
【0047】
このように、封止後に何ら加工を施すこと無く、即座に表面実装型圧電振動子50を得ることができるので、封止後に加工が必要な従来の表面実装型圧電振動子と比べ、コスト低減や小型・薄型化を図ることができる。
【0048】
図5は、本発明の圧電振動子用気密端子の第2の実施形態の構成を示す分解斜視図であり、図6(a)、(b)、(c)は、それらを組立てて、ガラス封着した後の構成を示す側面図、および異なる方向から見た断面図である。
【0049】
この気密端子300は、図1、図2に示す気密端子200の金属外環201およびガラス部202と同様の金属外環301およびガラス部302を備えている点で同一構成であるが、気密端子200のリード203a、203bおよび基板204a、204bで構成される部分が、積層された3つの基板304a 、304b、304cで構成されている点で異なる構成となっている。即ち、2つの基板(第2の基板)304a、304bの間に1つの基板(第1の基板)304cが挟み込まれた構成となっている。両側の基板304a 、304bは、気密端子200の基板204a、204bと同様の絶縁体を直方体状に成形したものが使用されている。中間の基板304cは、同様の絶縁体を基板304a、304bとの積層内面が略同形状の直方体状となるように成形した基部304c1と、この基部304c1から突き出すように一体成形した2本の棒状の突出部304c2a、304c2bとを備えたものが使用されている。
【0050】
両側の基板304a、304bの積層内面には、気密端子200の基板204a、204bのように溝204aa、204ab、204ba、204bbは形成されていないが、各基板304a、304bの積層内面から外面にかけて、回路基板の接続端子との電気的接続を取るための電極305aa(不図示)、305ab、305ba、305bb(図示クロス線部)が形成されている。305aaは305baの裏面である。即ち、一対の電極305aa、305abあるいは305ba、305bbは、それぞれ積層内面から気密端子の底面(ブロック端子の底面)を通って積層内面に対向する側面までそれぞれ延出するように形成されている。これにより、各基板304a、304bの積層内面の中央の帯状部分と、底面の中央の帯状部分と、対向側面の中央の帯状部分は、絶縁境界として形成されることになり、一対の電極305aa(不図示)と305abとの、あるいは305baと305bbとの短絡を防止している。また、中間の基板304cの積層内面、即ち基部304c1の表裏面およびそれらに続く突出部304c2a、304c2bの表裏面には、回路基板の接続端子との電気的接続を取るための電極305caa(不図示)、305cab、305cba、305cbb(図示クロス線部)が形成されている。305caaは305cabの裏面である。即ち、一対の電極305caa、305cabあるいは305cba、305cbbは、表面あるいは裏面の中央の帯状部分を絶縁境界として両側にそれぞれ形成されている。更に、305caaと305cba、および305cabと305cbbは各々、例えば突出部304c2aおよび304c2bの頂面に形成されたメタライズパターンにより、電気的に接続されている。以上の構成の2つの基板304a、304bの間に1つの基板304cを挟み込んで積層することにより、中間の基板304cの電極305caa、305cab、305cba、305cbbから両側の基板304a、304bの電極305aa、305ab、305ba、305bbを介して回路基板の接続端子と電気的接続を採ることができる。各電極305aa、305ab、305ba、305bb、305caa、305cab、305cba、305cbbは、気密端子200の電極205aa、205ab、205ba、205bbと同様の材料および製造方法で形成されている。
【0051】
図6に示すように、気密端子300として構成された基板304cの基部304c1を含む基板304a、304b側、即ち電極305aa、305ab、305ba、305bb、305caa、305cab、305cba、305cbbが形成され、基板304cの基部304c1を挟み込むように積層された2つの基板304a、304b(以下、ブロック端子304という)は、回路基板に接続されるアウターリード部303ab、303bbとして構成され、基板304cの突出部304c2a、304c2b側は、圧電振動素子がマウントされるインナーリード部303aa、303baとして構成されている。以上のように、この気密端子300は、図2の気密端子の効果に加え、インナーリード部303aa、303baを基部304c1と一体の突出部304c2a、304c2bで構成しているので、平坦に形成してインナーリード部と圧電振動素子との間の圧電振動素子マウント用固着材の介在する間隙を一定にすることができる。従って、圧電振動素子のマウント部を確実に当接させてマウントすることができると共に、マウント強度のばらつきを最小限に抑えることができる。
【0052】
図7(a)および(b)は、図6に示す本実施形態の気密端子300を使用して構成した本発明の表面実装型圧電振動子の実施形態を異なる方向から見た断面図である。
【0053】
この表面実装型圧電振動子60は、図3に示す表面実装型圧電振動子50と同様に、圧電振動素子61と、圧電振動素子61を支持する気密端子300と、気密端子300に被せるケース64とから大略構成されており、表裏面に励振電極(不図示)が形成された圧電振動素子61を気密端子300のインナーリード部303aa、303baにマウントした後、圧電振動素子61を金属製のケース64に収納し、ケース64と気密端子300の金属外環301とを圧入や溶接等の方法により気密に封止したものである。圧電振動素子61は、本例では音叉型圧電振動素子が使用されている。従って、圧電振動素子61、励振電極およびケース64は、表面実装型圧電振動子50と同様に構成されている。そして、このような構成の表面実装型圧電振動子60は、表面実装型圧電振動子50と同様に製造されて、封止後に何ら加工を施すこと無く、図8に示すように回路基板6に表面実装される。以上のように、上記気密端子300を使用したこの表面実装型圧電振動子60は、図3の表面実装型圧電振動子50の効果に加え、表面実装型圧電振動子60に衝撃が加わっても、インナーリード部303aa、303baの強度が強いため撓むようなことはなく、圧電振動素子61のケース64との衝突による破損を防止することができるという効果を有する。
【0054】
ここで、図3、図4および図7、図8において、第1、第2の実施形態の気密端子200、300を使用した表面実装型圧電振動子50、60の各寸法を示す記号については、La1、La2は全長、Wt1、Wt2は端子幅、ht1、ht2は端子厚み、W01、W02は圧電振動子の幅、h01、h02は圧電振動子の厚み、ha1、ha2=実装高さ、である。気密端子200、300の幅寸法Wt1、Wt2および厚み寸法ht1、ht2は、圧電振動子の幅寸法W01、W02および厚み寸法h01、h02と略同一である。そして、図16〜図18に示す従来例の表面実装型圧電振動子20、30、40の各寸法と比較すると、全長:La1、La2≦L2<L1、L3、幅:WO1、WO2=W1<W2、W3、実装高さ:ha1、ha2=h1<h2、h3となり、従来品にくらべ、最も小型かつ薄型の表面実装型圧電振動子が得られる。
【0055】
図9(a)、(b)は、本発明の圧電振動子用気密端子の第3の実施形態の構成を示す側面図、底面図である。
【0056】
この気密端子400は、図6に示す気密端子300の金属外環301、ガラス部302、積層された3つの基板304a 、304b、304cと同様の金属外環401、ガラス部402、積層された3つの基板404a 、404b、404cを備えている点で同一構成であるが、両側の2つの基板404a 、404bの電極405aa、405ab、405ba、405bbの形成態様が異なる構成となっている。即ち、一対の電極405aa、405abあるいは405ba、405bbは、積層内面の略中央近傍から積層内面に対向する側面の略中央近傍まで、それぞれ逆回りで延出するように形成されている。なお、基板404cおよびこの基板404cに形成されている電極は、基板304cの構成と同一である。
【0057】
図10(a)、(b)、(c)は、本発明の圧電振動子用気密端子の第4の実施形態の構成を示す側面図、断面図、底面図である。
【0058】
この気密端子500は、図6に示す気密端子300の金属外環301、ガラス部302、積層された3つの基板304a 、304b、304cと同様の金属外環501、ガラス部502、積層された3つの基板504a 、504b、504cを備えている点で同一構成であるが、両側の2つの基板504a 、504bの電極505aa、505ab、505ba、505bbの形成態様が異なる構成となっている。即ち、一対の電極505aa、505abあるいは505ba、505bbは、積層内面とその積層内面に対向する側面にそれぞれ形成され、積層内面とその積層内面に対向する側面に形成されている電極間が、各基板504a 、504bに設けられている貫通孔に導電材を充填したいわゆるビアホール506aa、506ab、506ba、506bbを介して導通形成されている。なお、基板504cおよびこの基板504cに形成されている電極は、基板304cの構成と同一である。
【0059】
以上の図9および図10に示すような気密端子400、500の電極形成態様でも、図2や図6に示す気密端子200、300の電極形成態様と同様の効果を得ることができる。
【0060】
図11は、本発明の圧電振動子用気密端子の第5の実施形態の構成を示す断面図である。
【0061】
この気密端子600は、図6に示す気密端子300の金属外環301、ガラス部302と同様の金属外環601、ガラス部602、そして積層された3つの基板304a 、304b、304cのうち両側の2つの基板304a 、304bと同様の基板604a 、604bを備えている点で同一構成であるが、中間の1つの基板604cの形態が異なる構成となっている。即ち、中間の基板604cは、基板604a、604bとの積層内面が略同形状の直方体状となるように成形した基部604c1と、この基部604c1から突き出すように一体成形した1本の棒状の突出部604c2とを備えた構成となっている。そして、中間の基板604cの積層内面、即ち基部604c1の表裏面およびそれらに続く突出部604c2の表裏面には、回路基板の接続端子との電気的接続をとるための電極605caa(不図示)、605cab(不図示)、605cba、605cbb(図示クロス線部)が形成されている。605caaは605cbaの裏面、605cabは605cbbの裏面である。即ち、一対の電極605caa、605cabあるいは605cba、605cbbは、表面あるいは裏面の中央の帯状部分を絶縁境界として両側にそれぞれ形成されている。更に、605caaと605cba、および605cabと605cbbは各々、例えば突出部604c2の頂面に形成されたメタライズパターンにより、電気的に接続されている。このような気密端子600でも、図2や図6に示す気密端子200、300と同様の効果を得ることができ、さらに突出部604c2の間が、図6、図9、図10に示すように切れておらずに一体化されているので、インナーリード部603aa、603baとしての強度が一層強くなり、気密端子600単体の状態ではインナーリード部603aa、603baは破損しにくく、気密端子600の製造歩留りおよび品質を向上させることができる。さらに、気密端子600を使用して構成した表面実装型圧電振動子に衝撃が加わっても、インナーリード部603aaが撓むようなことはなく、圧電振動素子のケースとの衝突による破損を防止することができる。
【0062】
【発明の効果】
請求項1、3および4、6記載の発明によれば、アウターリード部をブロック状に形成しているので、底面側の電極を大きく設定することができる。従って、実装部分の破損や剥離を防止することができ、品質や信頼性を向上させることができるという効果を有する。さらに、底面を平坦な面に形成することができる。従って、実装高さのばらつきを最小限に抑えることができ、品質を向上させることができるという効果も有する。また、ブロック状のアウターリード部を圧電振動子の外径サイズ(幅寸法、厚み寸法)と略同一とすることができる。従って、従来に比して最も小型、かつ薄型の表面実装型圧電振動子を得ることができる。
【0063】
請求項2および5記載の発明によれば、上記効果に加え、さらに以下の効果が得られる。インナーリード部を基部と一体の突出部で構成しているので、平坦に形成することができる。従って、圧電振動素子のマウント部を確実に当接させてマウントすることができ、マウント位置精度やマウント強度(インナーリード部と圧電振動素子のマウント部との固着強度)を高め、品質や信頼性を向上させることができるという効果を有する。また、圧電振動素子のマウント用固着材の介在する隙間が一定になり、マウント強度のばらつきを最小限に抑えることができる。従って、発振周波数やインピーダンスのばらつきが減少し、品質を向上させることができるという効果も有する。さらに、製品に衝撃が加わっても、インナーリード部が撓むようなことはなく、圧電振動素子とケース内面との衝突による
破損を防止することができる。
【0064】
請求項7記載の発明によれば、圧電振動素子の封止後の加工を不要とすることができる。従って、封止後、即座に表面実装型圧電振動子を得ることができ、製造を簡易化させ安価とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の圧電振動子用気密端子の第1の実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図2】 図1の圧電振動子用気密端子を組立てて、ガラス封着した後の構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は断面図、(c)は底面図である。
【図3】 図2の圧電振動子用気密端子を使用して構成した本発明の表面実装型圧電振動子の実施形態を異なる方向から見た断面図である。
【図4】 図3の表面実装型圧電振動子を回路基板に搭載して実装を行った場合の側面図である。
【図5】 本発明の圧電振動子用気密端子の第2の実施形態の構成を示す分解斜視図である。
【図6】 図5の圧電振動子用気密端子を組立てて、ガラス封着した後の構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)、(c)は異なる方向から見た断面図である。
【図7】 図6の圧電振動子用気密端子を使用して構成した本発明の表面実装型圧電振動子の実施形態を異なる方向から見た断面図である。
【図8】 図7の表面実装型圧電振動子を回路基板に搭載して実装を行った場合の側面図である。
【図9】 本発明の圧電振動子用気密端子の第3の実施形態の構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は底面図である。
【図10】 本発明の圧電振動子用気密端子の第4の実施形態の構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は断面図、(c)は底面図である。
【図11】 本発明の圧電振動子用気密端子の第5の実施形態の構成を示す断面図である。
【図12】 従来の気密端子の一例の構成を示す分解斜視図である。
【図13】 図12の気密端子を組立てて、ガラス封着した後の構成を示す断面図である。
【図14】 図13の気密端子を使用して構成した従来の圧電振動子の一例を異なる方向から見た断面図である。
【図15】 図14の圧電振動子について説明する図であり、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は基板実装時の側面図である。
【図16】 従来の表面実装型圧電振動子を示す第1の図であり、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は基板実装時の側面図である。
【図17】 従来の表面実装型圧電振動子を示す第2の図であり、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は基板実装時の側面図である。
【図18】 従来の表面実装型圧電振動子を示す第3の図であり、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は基板実装時の側面図である。
【符号の説明】
5、6 回路基板
5a、6a 半田
50、60 表面実装型圧電振動子
51、61 圧電振動素子
54、64 ケース
200、300、400、500、600 気密端子
201、301、401、501、601 金属外環
202、302、402、502、602 ガラス部
203a、203b リード
203aa、203ba、303aa、303ba、403aa、403ba、503aa、503ba、603aa、603ba インナーリード部
203ab、203bb、303ab、303bb、403ab、403bb、503ab、503bb、603ab、603bb アウターリード部
204a、204b、304a、304b、304c、404a、404b、404c、504a、504b、504c、604a、604b、604c 基板
205aa、205ab、205ba、205bb、305aa、305ab、305ba、305bb、305caa、305cab、305cba、305cbb、405aa、405ab、405ba、405bb、405caa、405cab、405cba、405cbb、505aa、505ab、505ba、505bb、505caa、505cab、505cba、505cbb、605aa、605ab、605ba、605bb、605caa、605cab、605cba、605cbb 電極
304c1、404c1、504c1、604c1 基部
304c2a、304c2b、404c2a、404c2b、504c2a、504c2b、604c2 突出部
506aa、506ab、506ba、506bb ビアホール
Claims (7)
- 励振電極が形成された圧電振動素子を支持し、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子において、
金属製のリードと、前記リードの一端側を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る基板とを備え、
前記リードの一端側と前記基板とが、回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成され、
前記リードの他端側が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成されていることを特徴とする圧電振動子用気密端子。 - 励振電極が形成された圧電振動素子を支持し、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子において、
突出部が形成された基部を有し、表裏面に電極が形成されている絶縁体で成る第1の基板と、前記第1の基板の基部の表裏面を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る第2の基板とを備え、
前記第1の基板の突出部が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成され、前記第1の基板の基部と前記第2の基板とが回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成されていることを特徴とする圧電振動子用気密端子。 - 前記インナーリード部と前記アウターリード部の間に、前記ケースの開口部と密着される金属製の外環と、前記外環内にて前記外環の内周面および前記インナーリード部の一部と融着されるガラス部とが配設されている請求項1または2のいずれかに記載の圧電振動子用気密端子。
- 励振電極が形成された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースと、前記圧電振動素子を支持し、前記金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子とを備えた表面実装型圧電振動子において、
前記圧電振動子用気密端子が金属製のリードと、前記リードの一端側を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る基板とを備え、
前記リードの一端側と前記基板とが、回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成され、
前記リードの他端側が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成されていることを特徴とする表面実装型圧電振動子。 - 励振電極が形成された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースと、前記圧電振動素子を支持し、前記金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子とを備えた表面実装型圧電振動子において、
前記圧電振動子用気密端子が、突出部が形成された基部を有し、表裏面に電極が形成されている絶縁体で成る第1の基板と、前記第1の基板の基部の表裏面を挟み込むように積層されており、その積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る第2の基板とを備え、
前記第1の基板の突出部が前記励振電極と接続されるインナーリード部として構成され、前記第1の基板の基部と前記第2の基板とが回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部として構成されていることを特徴とする表面実装型圧電振動子。 - 前記インナーリード部と前記アウターリード部の間に、前記ケースの開口部と密着される金属製の外環と、前記外環内にて前記外環の内周面および前記インナーリード部の一部と融着されるガラス部とが配設されている請求項4または5のいずれかに記載の表面実装型圧電振動子。
- 励振電極が形成された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納する金属製のケースと、前記圧電振動素子を支持し、前記金属製のケースの開口部を気密に封止する圧電振動子用気密端子とを備えた表面実装型圧電振動子の製造方法において、
金属製のリードの一端を挟み込むように、積層内面から外面にかけて電極が形成されている絶縁体で成る基板を積層して、前記リードの一端側と前記基板とから構成され回路基板の接続端子と接続される平坦な面を有するブロック状に形成されたアウターリード部と、前記リードの他端側から構成され前記励振電極と接続されるインナーリード部を有する圧電振動子用気密端子を作成し、
前記インナーリード部に前記圧電振動素子をマウントし、
前記ケースに前記圧電振動素子を収納し、前記ケースの開口部を前記圧電振動子用気密端子で封止して前記圧電振動素子を密封することを特徴とする表面実装型圧電振動子の製造方法。
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