JP5828480B2 - Piezoelectric device - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器等に用いられる圧電装置に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric device used in electronic equipment and the like.
従来、携帯電話機などの電子機器には、基準信号源またはクロック信号源などの信号源が搭載されており、かかる信号源として、圧電装置が知られている。 Conventionally, a signal source such as a reference signal source or a clock signal source is mounted on an electronic device such as a mobile phone, and a piezoelectric device is known as such a signal source.
圧電装置は、素子搭載部材と、素子搭載部材に搭載された圧電素子および集積回路素子とを含んでいる。集積回路素子は、複数の集積回路素子の集合体(すなわち、ウエハ)から切り出される。例えば、ウエハのサイズの拡大に伴うウエハの撓みの低減のために、複数の集積回路素子の各々の縁部に金属パターンが設けられる場合がある。 The piezoelectric device includes an element mounting member, and a piezoelectric element and an integrated circuit element mounted on the element mounting member. The integrated circuit element is cut out from an aggregate (that is, a wafer) of a plurality of integrated circuit elements. For example, a metal pattern may be provided on each edge of a plurality of integrated circuit elements in order to reduce the deflection of the wafer as the size of the wafer increases.
しかしながら、集積回路素子の縁部に金属パターンが設けられていることによって、集積回路素子が半田によって素子搭載部材に実装された際に、半田が金属パターンに接触して、集積回路素子の複数の電極が金属パターンを介して短絡する可能性がある。 However, since the metal pattern is provided on the edge of the integrated circuit element, when the integrated circuit element is mounted on the element mounting member by solder, the solder contacts the metal pattern, and a plurality of integrated circuit elements There is a possibility that the electrode is short-circuited through the metal pattern.
本発明の一つの態様による圧電装置は、素子搭載部材と、素子搭載部材に搭載されている圧電素子と、素子搭載部材の表面に設けられており、パッド領域および配線領域を含んでいる導体パターンと、導体パターンのパッド領域に半田バンプによって電気的に接続されており、集積回路素子と集積回路素子の半田バンプによって接続されている面の縁部に設けられた金属パターンとを含む集積回路部品とを含んでいる。導体パターンは、パッド領域と配線領域との間に設けられた半田流れ防止領域をさらに含んでいる。半田流れ防止領域は、平面視において集積回路部品の金属パターンに重なる位置かまたは金属パターンよりも内側に設けられている。 A piezoelectric device according to one aspect of the present invention includes an element mounting member, a piezoelectric element mounted on the element mounting member, and a conductor pattern provided on the surface of the element mounting member and including a pad region and a wiring region. And an integrated circuit component electrically connected to the pad area of the conductor pattern by a solder bump, and an integrated circuit element and a metal pattern provided at an edge of the surface connected by the solder bump of the integrated circuit element Including. The conductor pattern further includes a solder flow prevention region provided between the pad region and the wiring region. The solder flow prevention region is provided at a position overlapping the metal pattern of the integrated circuit component or inside the metal pattern in plan view.
本発明の一つの態様による圧電装置において、半田流れ防止領域が平面視において集積回路部品の金属パターンに重なる位置かまたは、金属パターンよりも内側に設けられることによって、半田が金属パターンに接触する可能性が低減されており、集積回路素子の複数の電極が短絡する可能性が低減されている。 In the piezoelectric device according to one aspect of the present invention, the solder flow prevention region is provided at a position overlapping the metal pattern of the integrated circuit component in a plan view or inside the metal pattern, so that the solder can contact the metal pattern. The possibility that the plurality of electrodes of the integrated circuit element are short-circuited is reduced.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2に示されているように、本発明の実施形態における圧電装置100は、素子搭載部材110と、素子搭載部材110に搭載された集積回路部品120と、素子搭載部材110に搭載されており集積回路部品120に電気的に接続された圧電素子130とを含んでいる。なお、図1は、図4に示されている圧電装置100のA―Aにおける縦断面図を示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
素子搭載部材110は、基板部111aと基板部111aの上面に設けられた第1の枠部111bと基板部111aの下面に設けられた第2の枠部111cとからなる絶縁基体111と、基板部111aの上面に設けられた複数の導体パターン113および一対のモニター用端子114aおよび114bと、第1の枠部111bの上面に設けられた複数の外部端子116とを含んでいる。ここで、素子搭載部材110の上面の凹部を第1の凹部K1、下面の凹部を第2の凹部K2とする。
The
なお、図2において、複数の導体パターン113は、符号113の後にアルファベットのa〜fを付して113a〜113fとして示されている。複数の導体パターン113a〜113fは、例えば、出力パターン113a、接地パターン113b、制御パターン113c、電源パターン113d、第1の入力パターン113eおよび第2の入力パターン113fである。また、図2において、例えば、出力パターン113aは、出力パッド領域113a1と出力配線領域113a2と、出力パッド領域113a1および出力配線領域113a2の間に設けられた半田流れ防止領域113a3とを含んでいる。例えば、接地パターン113bは、接地パッド領域113b1と接地配線領域113b2と、接地パッド領域113b1および接地配線領域113b2の間に設けられた半田流れ防止領域113b3とを含んでいる。例えば、制御パターン113cは、制御パッド領域113c1と制御配線領域113c2と、制御パッド領域113c1および制御配線領域113c2の間に設けられた半田流れ防止領域113c3とを含んでいる。例えば、電源パターン113dは、電源パッド領域113d1と電源配線領域113d2と、電源パッド領域113d1および電源配線領域113d2の間に設けられた半田流れ防止領域113d3とを含んでいる。例えば、第1の入力パターン113eは、第1の入力パッド領域113e1と第1の入力配線領域113e2と、第1の入力パッド領域113e1および第1の入力配線領域113e2の間に設けられた半田流れ防止領域113e3とを含んでいる。例えば、第2の入力パターン113fは、第2の入力パッド領域113f1と第2の入力配線領域113f2と、第2の入力パッド領域113f1および第2の入力配線領域113f2の間に設けられた半田流れ防止領域113f3とを含んでいる。
In FIG. 2, the plurality of
また、図2において、外部端子116は、符号116の後にアルファベットのa〜dを付して116a〜116dとして示されている。複数の外部端子116a〜116dは、例えば、出力外部端子116a、接地外部端子116b、制御外部端子116cおよび電源外部端子116dである。
In FIG. 2, the
基板部111aと第1の枠部111bと第2の枠部111cとは、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料からなる。また、基板部111aは、例えば、図1および図2に示されているように、平面視において矩形状の平板状である。第1の枠部111bは、基板部111aの上面の縁部に沿って設けられている。また、第2の枠部111cは、基板部111aの下面の縁部に沿って設けられている。
The
複数の導体パターン113a〜113fのうち第1の入力パターン113eは、基板部111aの内層配線(図示せず)を介してモニター用端子114aに電気的に接続されている。第2の入力パターン113fは、基板部111aの内層配線(図示せず)を介してモニター用端子114bに電気的に接続されている。
Of the plurality of conductor patterns 113a to 113f, the first input pattern 113e is electrically connected to the monitor terminal 114a via an inner layer wiring (not shown) of the
出力パターン113aは、集積回路部品120から出力された信号が印加され、出力外部端子116aに電気的に接続されている。接地パターン113bは、接地外部端子116bに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。制御パターン113cは、制御外部端子116cに電気的に接続されており、集積回路部品120の出力状態を制御するための信号(すなわち、制御信号)が印加される。電源パターン113dは、電源外部端子116dに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。第1の入力パターン113eおよび第2の入力パターン113fは、圧電素子130に電気的に接続されており、集積回路部品120に入力される圧電素子130の出力信号が印加される。
The output pattern 113a is applied with a signal output from the
一対のモニター用端子114aおよび114bは、図2に示されているように、第1の凹部K1の短辺と長辺に平行な四角形状である。一対のモニター用端子114aおよび114bは、圧電素子130の出力信号を測定するための端子である。
As shown in FIG. 2, the pair of monitoring terminals 114a and 114b have a quadrangular shape parallel to the short side and the long side of the first recess K1. The pair of monitoring terminals 114 a and 114 b are terminals for measuring an output signal of the
集積回路部品120は、第1の凹部K1内に設けられており、半田バンプ125によって素子搭載部材110の複数の導体パターン113に電気的に接続されている。図3に示されているように、集積回路部品120は、集積回路素子121と集積回路素子121の半田バンプ125によって接続されている面の縁部に設けられた金属パターン124を有している。また、集積回路素子121は、複数の電極122を有している。図3において、複数の電極122と金属パターン124は、集積回路素子120の一部を透過した状態で破線によって示されている。図3において、複数の電極122は、符号122の後にアルファベットのa〜fを付して122a〜122fとして示されている。
The
ここで、集積回路素子121の複数の電極122a〜122fの例について説明する。複数の電極122a〜122fは、例えば、出力電極122a、接地電極122b、制御電極122c、電源電極122d、第1の入力電極122eおよび第2の入力電極122fである。
Here, an example of the plurality of electrodes 122a to 122f of the
図4に示されているように、出力電極122aは、半田バンプ125を介して出力パターン113aに電気的に接続されており、出力信号が出力される。接地電極122bは、半田バンプ125を介して接地パターン113bに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。制御電極122cは、制御パターン113cに電気的に接続されており、制御電極122cからの信号の出力状態を制御するための信号が入力される。電源電極122dは、電源パターン113dに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。第1の入力電極122eおよび第2の入力電極122fは、第1の入力パターン113eおよび第2の入力パターン113fを介して圧電素子130に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 4, the output electrode 122a is electrically connected to the output pattern 113a via the
圧電素子130は、第2の凹部K2内に設けられており、第1および第2の入力パターン113eおよび113fを介して集積回路素子121の第1の入力電極122eおよび第2の入力電極122fに電気的に接続されている。圧電素子130は、所定の結晶軸でカットされた圧電素板と、圧電素板に形成された接続用電極および励振用電極とを含んでいる。圧電素子130は、接続用電極および励振用電極を介して外部からの変動電圧が圧電素板に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。なお、圧電素板としては、例えばATカットの水晶が用いられる。また、圧電素子130が収容されている素子搭載部材110の第2の凹部K2は、蓋部材140によって気密封止されている。
The
ここで、本実施形態の圧電装置100における集積回路素子121の複数の電極122a〜122fと金属パターン124と、基板部111aの上面に設けられた導体パターン113a〜113fの半田流れ防止領域113a3〜113f3との位置関係について図4、図5を参照して説明する。
Here, the solder flow prevention regions 113a 3 to 113a of the plurality of electrodes 122a to 122f and the
集積回路部品120は、図4に示されているように、第1の凹部K1に設けられている。また、集積回路素子121の複数の電極122a〜122fは、第1の凹部K1の長辺に近い領域に位置している。集積回路素子121の半田バンプ125によって接続されている面の縁部に設けられた金属パターン124は、複数の電極122a〜122fの外側に複数の電極122a〜122fを囲む
ように設けられている。
As shown in FIG. 4, the
また、基板部111aの上面に設けられた導体パターン113a〜113fは、パッド領域113a1〜113f1と配線領域113a2〜113f2との間に設けられた半田流れ防止領域113a3〜113f3を備える構成となっている。導体パターン113a〜113fは3層構造になっており、例えば下層にモリブデン(Mo)が形成され、例えば中間層にニッケル(Ni)が形成され、例えば上層に金(Au)が形成されている。
In addition, the conductor patterns 113a to 113f provided on the upper surface of the
半田流れ防止領域113a3〜113f3とは、半田の流れを妨げるものであり、例えば、半田の流れを妨げる高低差を有する凸部、半田との濡れ性が比較的低い金属酸化物から成る部分または半田がたまりやすい凹部等である。凸部は、例えば、導体パターン113a〜113fにレーザを照射して形成される。また、金属酸化物から成る部分は、導体パターン113a〜113fの中間層の例えばニッケル(Ni)がレーザで削られ、また発熱することにより空気と反応して生成される。また凹部は、中間層の例えばニッケル(Ni)と上層の例えば金(Au)をカットすることで形成される。以上のように、凸部、金属酸化物および凹部は、導体パターン113a〜113fにレーザを照射することで一度に形成される。
The solder flow prevention regions 113a 3 to 113f 3 are for hindering the flow of solder, for example, a convex portion having a height difference that hinders the flow of solder, or a portion made of a metal oxide having relatively low wettability with the solder. Or it is the recessed part etc. which a solder tends to collect. The convex portion is formed, for example, by irradiating the conductor patterns 113a to 113f with a laser. Further, the portion made of the metal oxide is generated by reacting with air by, for example, nickel (Ni) in the intermediate layer of the conductor patterns 113a to 113f being scraped with a laser and generating heat. The recess is formed by cutting an intermediate layer such as nickel (Ni) and an upper layer such as gold (Au). As described above, the convex portion, the metal oxide, and the concave portion are formed at a time by irradiating the conductor patterns 113a to 113f with laser.
このように、本実施形態における圧電装置100の半田流れ防止領域113a3〜113f3は、例えば、導体パターン113a〜113fにレーザを照射して、導体パターン113a〜113fの中間層の例えばニッケル(Ni)と上層の例えば金(Au)をカットすることで形成される。また、レーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、半導体レーザ、またはエキシマレーザ等が用いられる。
As described above, the solder flow prevention regions 113a 3 to 113f 3 of the
ここで、基板部111aの上面に設けられている導体パターン113a〜113fの半田流れ防止領域113a3〜113f3と集積回路素子121の縁部に設けられた金属パターン124は、図4、図5に示されているように、半田流れ防止領域113a3〜113f3が、集積回路素子121に形成された金属パターン124に重なる位置かまたは金属パターン124よりも内側に形成されている
Here, the solder flow prevention regions 113a 3 to 113f 3 of the conductor patterns 113a to 113f provided on the upper surface of the
本実施形態の圧電装置100において、例えば、図5に示されているように、半田流れ防止領域113b3の少なくとも素子搭載部材110の内側を向く縁が金属パターン124よりも内側に形成されている。よって、本実施形態の圧電装置100は、集積回路素子121の金属パターン124よりも内側において、導体パターン113の半田流れ防止領域113b3により、半田流れを止められるため、金属パターン124によって集積回路素子121の複数の電極122a〜122fが短絡する可能性が低減される。
In the
また、半田流れ防止領域113a3〜113f3は、導体パターン113a〜113fにレーザを照射して、表層部のめっき層を取り除くとともに、めっき層を取り除いた部分の近傍に取り除かれためっきの盛り上がりが形成される。めっきの盛り上がりの少なくとも表面部分が、例えばニッケル(Ni)などの半田濡れ性の低い金属酸化物から成っていることによって、パッド領域113a1〜113f1の半田バンプ125の拡がりを止めることができる。 In addition, the solder flow prevention regions 113a 3 to 113f 3 irradiate the conductor patterns 113a to 113f with laser to remove the plating layer on the surface layer portion, and the bulge of the plating removed in the vicinity of the portion where the plating layer is removed. It is formed. Since at least the surface portion of the plating bulge is made of a metal oxide having low solder wettability such as nickel (Ni), for example, the expansion of the solder bumps 125 in the pad regions 113a 1 to 113f 1 can be stopped.
したがって、本実施形態の圧電装置100は、基板部111aの上面に設けられているパッド領域113a1〜113f1と集積回路素子121の複数の電極122a〜122fを電気的に接続している半田バンプ125を、集積回路素子121の縁部に形成された金属パターン124まで拡がるのを抑えることができる。よって、本実施形態の圧電装置100は、集積回路素子121の複数の電極122a〜122fが金属パターン124を介して短絡する可能性を低減することができる。
Therefore, the
また、本実施形態の圧電装置100の基板部111aの上面に設けられている半田流れ防止領域113a3〜113f3は、レーザ照射で形成される以外に、例えば、導体パターン113a〜113f上に絶縁層または金属層を形成し、凸部を設けてもよい。
In addition, the solder flow prevention regions 113a 3 to 113f 3 provided on the upper surface of the
絶縁層としては、例えば、セラミックコート(例えばアルミナコート)または樹脂等など挙げられる。セラミックコートまたは樹脂は、導体パターン113a〜113f上にスクリーン印刷で設けられる。セラミックコートまたは樹脂等は、複数個の絶縁層をスクリーン印刷により同時に形成され得るため、製造コストの低減を図ることが可能となる。尚、絶縁層は導体パターンに比べて半田との濡れ性が低いため、半田の流れだしをより低減させることができる。 Examples of the insulating layer include a ceramic coat (for example, alumina coat) or a resin. The ceramic coat or resin is provided on the conductor patterns 113a to 113f by screen printing. The ceramic coat or the resin can be formed simultaneously by screen printing with a plurality of insulating layers, so that the manufacturing cost can be reduced. Since the insulating layer has lower wettability with the solder than the conductor pattern, it is possible to further reduce the flow of solder.
また、金属層は、例えば、Al膜またはCr膜等で、スパッタなどの真空印刷法で形成される。Al膜またはCr膜等は、複数個の金属層をスパッタなどにより同時に形成され得るため、製造コストの低減を図ることが可能となる。 Further, the metal layer is, for example, an Al film or a Cr film, and is formed by a vacuum printing method such as sputtering. Since an Al film, a Cr film, or the like can be formed by sputtering a plurality of metal layers at the same time, the manufacturing cost can be reduced.
尚、レーザによる形成方法においては、導体パターン113a〜113fをレーザで削ることで凸部を形成できるので、凸部形成のための材料を別途準備する必要がなく、部材低減による生産性の向上が可能となる。また、レーザによる形成方法においては、導体パターン113が形成された素子搭載部材110に対して後加工で形成されるため、例えば集積回路部品120のサイズに対応させて半田流れ防止領域113a3〜113f3の形成位置を決定することができるなど製造における自由度が高まる。
In the laser forming method, since the convex portions can be formed by cutting the conductor patterns 113a to 113f with a laser, it is not necessary to separately prepare a material for forming the convex portions, and the productivity can be improved by reducing the members. It becomes possible. Further, in the laser forming method, since the
なお、上述の実施形態において、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上述の実施形態において圧電装置100の第2の凹部空間K2に搭載される圧電素板としてATカットの圧電素子130を示したが、これに限定することなく、例えば音叉型振動素子または弾性表面波素子を用いても構わない。
In the above-described embodiment, various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the AT-cut
100・・・圧電装置
110・・・素子搭載部材
111・・・絶縁基体
111a・・・基板部
111b・・・第1の枠部
111c・・・第2の枠部
113・・・導体パターン
113a1〜113f1・・・パッド領域
113a2〜113f2・・・配線領域
113a3〜113f3・・・半田流れ防止領域
114・・・モニター用端子
116・・・外部端子
120・・・集積回路部品
121・・・集積回路素子
122・・・電極
124・・・金属パターン
125・・・半田バンプ
130・・・圧電素子
140・・・蓋部材
K1・・・第1の凹部
K2・・・第2の凹部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記素子搭載部材に搭載されている圧電素子と、
前記素子搭載部材の表面に設けられており、パッド領域および配線領域を含んでいる導体パターンと、
前記導体パターンの前記パッド領域に半田バンプによって電気的に接続されており、集積回路素子と前記集積回路素子の前記半田バンプによって接続されている面の縁部に設けられた金属パターンとを含む集積回路部品とを備えており、
前記導体パターンが、前記パッド領域と前記配線領域との間に設けられた半田流れ防止領域をさらに含んでおり、
前記半田流れ防止領域が、平面視において前記集積回路部品の前記金属パターンに重なる位置かまたは前記金属パターンよりも内側に設けられている
ことを特徴とする圧電装置。 An element mounting member;
A piezoelectric element mounted on the element mounting member;
A conductor pattern provided on the surface of the element mounting member, including a pad region and a wiring region;
An integrated circuit that is electrically connected to the pad region of the conductor pattern by a solder bump, and includes an integrated circuit element and a metal pattern provided at an edge of the surface connected by the solder bump of the integrated circuit element. Circuit components and
The conductor pattern further includes a solder flow prevention region provided between the pad region and the wiring region;
The piezoelectric device, wherein the solder flow prevention region is provided at a position overlapping the metal pattern of the integrated circuit component or inside the metal pattern in plan view.
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