KR100691089B1 - 음차형 압전 진동자 - Google Patents

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Abstract

소형화 및 박형화를 도모하기에 적합한 음차형 압전 진동편 및 음차형 압전 진동자를 제공한다. 기부(22)와 상기 기부(22)의 일단으로부터 연장되는 진동 아암부(24)를 갖는 압전 진동편 본체(26)와, 상기 기부(22)에 접속하여 설치되고, 상기 기부(22)의 타단을 따라서 형성된 단변부(30)와, 상기 단변부(30)의 단부로부터 상기 압전 진동편 본체(26)의 길이 방향을 따라 연장 설치된 장변부(32)를 구비한 지지부(28)와, 상기 장변부(32)의 선단측과, 상기 단변부(30)에 설치된 마운트부를 갖는 구성으로 했다.

Description

음차형 압전 진동자{TUNING FORK TYPE PIEZO-ELECTRIC VIBRATOR}
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동자의 평면도,
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동자의 단면도,
도 3은 제 1 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편의 압전 웨이퍼로부터 분리된 개수를 설명하는 도면,
도 4는 제 2 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편의 평면도,
도 5는 제 2 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편의 압전 웨이퍼로부터 분리된 개수를 설명하는 도면,
도 6은 제 2 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편의 변형예를 설명하는 도면,
도 7은 제 3 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편의 형상을 설명하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 음차형 압전 진동자 16 : 패키지 베이스부
18a, 18b : 패키지측 마운트 전극 20 : 음차형 압전 진동편
22 : 기부 24 : 진동 아암부
26 : 압전 진동편 본체 28 : 지지부
30 : 단변부(短邊部) 32 : 장변부(長邊部)
34 : 슬릿
본 발명은 음차형 압전 진동편 및 음차형 압전 진동자에 관한 것으로, 특히 음차형 진동자를 소형화 및 박형화하기에 적합한 음차형 압전 진동편 및 음차형 압전 진동자에 관한 것이다.
압전 진동자, 특히 음차형 압전 진동자는 정확한 클록(clock) 주파수를 간단하게 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 음차형 압전 진동자는 최근, 전자 기기의 소형화, 박형화에 대응하여 소형화, 박형화가 도모되고 있고, 이른바 표면 설치형이 개발되어 있다. 이 표면 설치형의 음차형 압전 진동자는 음차형 압전 진동편의 면과 패키지의 저면이 평행이 되도록, 또한 음차형 압전 진동편을 패키지의 저면에 외팔보 형상으로 마운트함으로써 실장되어 있다.
또한, 음차형 압전 진동자를 패키지에 실장하는 기술로서 일본 특허 공개 제 2001-332952 호 공보의 기술을 들 수 있다. 이것은 패키지 베이스부와 덮개로 이루어지는 패키지의 내부에 음차형 압전 진동편을 외팔보 형상으로 실장되어 있다. 그리고, 상기 음차형 압전 진동편의 진동 아암부에 인접하는 패키지 베이스부에 직사각형의 오목부가 설치된다. 이 오목부를 설치함으로써, 외부로부터의 충격에 의해 상기 음차형 압전 진동편이 크게 진동하더라도, 자유 단부가 패키지 베이스부에 접촉하는 일없이 돌입(突入)한다.
이에 따라, 상기 음차형 압전 진동편이 변형하지 않고, 또한 주파수 특성의 변화를 방지하는 기술이다.
또한, 다른 설치 방법으로서 일본 특허 공개 제 1981-61820 호 공보의 기술을 들 수 있다. 이것은 음차형 압전 진동편에 압전 진동편 본체를 둘러싸는 프레임부가 설치되고, 이 음차형 압전 진동편을 2개의 패키지로 협지하고, 이들을 금속 재료로 접합 밀봉하고 있다. 이 때, 상기 프레임부가 상기 패키지보다도 돌출하여 접합 밀봉되어 있다. 이 프레임부의 돌출되어 있는 부분에 의해, 상기 프레임부의 상측 및 하측에 있는 상기 금속 재료가 단락하는 것을 방지하는 기술이다.
그런데, 종래의 음차형 압전 진동자는 음차형 압전 진동편이 기부를 거쳐서 외팔보 형상으로 실장된다. 그러나, 외팔보 형상으로 실장되기 때문에, 패키지 내부에 실장된 음차형 압전 진동편의 평행도가 낮고, 비스듬히 실장되기도 했다. 이 때문에, 종래의 음차형 압전 진동자는 진동 아암부가 패키지 저면 또는 덮개와 접촉하여, 발진(發振)이 정지할 우려가 있다.
또한, 일본 특허 공개 제 2001-332952 호 공보에 기재되는 음차형 압전 진동자는 진동 아암부와 패키지 저면과의 접촉을 회피하기 위해서, 패키지 저면에 오목부를 형성하고 있다. 이 오목부는 진동 아암부와 패키지의 접촉을 확실하게 방지 할 수 있는 깊이로 설치할 필요가 있고, 음차형 압전 진동자의 박형화가 곤란했다. 또한, 음차형 압전 진동자의 진동 아암부가 돌출 형성되는 기부를 패키지 베이스부 상에 실장하기 때문에, 진동 누설이 크고, 크리스탈 임피던스(CI)값이 상승하는 문제가 있다.
또한, 일본 특허 공개 제 1981-61820 호 공보에 기재되는 음차형 압전 진동자는 음차형 압전 진동편의 2개의 전극과, 패키지측의 마운트 전극을 도전성 접착제로 접속할 때에, 진동편의 2개의 전극간, 및 패키지측의 마운트 전극간의 거리가 접근하기 때문에, 도전성 접착제가 예컨대 밀려나와 전극간에 있어서 쇼트될 우려가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 음차형 압전 진동편의 평행도를 유지하면서 패키지에 실장될 수 있는 음차형 압전 진동편을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 음차형 압전 진동편을 이용함으로써, 음차형 압전 진동자의 박형화를 도모할 수 있는 음차형 압전 진동자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 음차형 압전 진동편은 기부와 상기 기부의 일단으로부터 연장되는 진동 아암부를 갖는 압전 진동편 본체와, 상기 기부에 접속하여 설치되고, 상기 기부의 타단을 따라서 형성된 단변부와, 상기 단변부의 단부로부터 상기 압전 진동편 본체의 길이 방향을 따라 연장 설치된 장변부를 구비한 지지부와, 상기 장변부의 선단측과, 상기 단변부에 설치된 마운트부를 갖는 것을 특징으로 한다.
음차형 압전 진동편의 지지부는 압전 진동편 본체의 기부의 타단 및 한 쪽의 장변을 따르는 형상이므로, 종래의 4변을 프레임부에서 둘러싼 음차형 압전 진동편에 비해 외형 크기를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 음차형 압전 진동편을 내부에 실장하는 패키지의 치수를 작게 할 수 있다. 또한, 단변부 및 장변부의 선단측에 패키지와 접합하는 마운트부를 설치하고 있다. 이 마운트부에 의해, 음차형 압전 진동편은 패키지 저면에 대하여 수평으로 설치할 수 있다.
또한, 상기 장변부는 상기 단변부의 일측 단부로부터 연장하여 설치되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 압전 진동편의 외형 크기는 종래의 4변을 프레임부로 둘러싼 음차형 압전 진동편에 비해 작게 할 수 있고, 음차형 압전 진동편을 내부에 실장하는 패키지의 치수를 작게 할 수 있다. 또한, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리된 음차형 압전 진동편의 분리 개수를 많게 할 수 있다.
또한, 상기 장변부는 상기 압전 진동편 본체의 길이보다 짧게 하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 음차형 압전 진동편의 외형 크기는 더욱 작게 할 수 있다. 이 때문에, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리되는 음차형 압전 진동편의 분리 개수를 또한 많게 할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 상기 장변부가 상기 단변부의 일측 단부로부터 연장 설치되고, 상기 장변부의 선단에 상기 단변부에 대향해서 설치한 제 2 단변부를 갖는 ㄷ자 형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 음차형 압전 진동편의 외형 크기는 종래의 4방을 프레임부로 둘러싼 음차형 압전 진동편에 비해 외형 크기를 작게 할 수 있고, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리되는 음차형 압전 진동편의 분리 개수를 많게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 음차형 압전 진동자는 상술한 음차형 압전 진동편이 상기 단변부 및 장변부에 설치된 상기 마운트부와 패키지측의 마운트 전극을 접착제에 의해 접합하여 패키지(package)에 실장되고, 상기 패키지의 상부에 덮개를 접착제로 접합하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 음차형 압전 진동편은 패키지의 저면에 대하여 수평으로 실장할 수 있다. 이에 따라, 음차형 압전 진동편이 발진할 때에 진동 아암부가 패키지에 접촉하는 일이 없기 때문에, 음차형 압전 진동자의 두께를 박형화할 수 있다.
이하에, 본 발명에 따른 음차형 압전 진동편 및 음차형 압전 진동자에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 것은 본 발명의 실시의 일 형태이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
우선, 제 1 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1에 음차형 압전 진동자의 평면도를, 도 2에 음차형 압전 진동자의 단면도를 도시한다. 음차형 압전 진동자(10)는 패키지(12)의 내부에 음차형 압전 진동편(20)을 실장하고, 상기 패키지(12)의 상부를 덮개(14)로 기밀 밀봉하여 이루어지는 구성이다.
음차형 압전 진동편(20)은 압전 진동편 본체(26) 및 지지부(28)로 이루어진다. 압전 진동편 본체(26)는 기부(22)의 일단으로부터 진동 아암부(24)가 연장되어 이루어지는 구성이고, 지지부(28)는 상기 기부(22)의 타단을 따라서 형성된 단 변부(30)와, 이 단변부(30)의 일측 단부로부터 압전 진동편 본체(26)의 장변을 따라 연장 설치된 장변부(32)로 구성되어 있다. 지지부(28)는 단변부(30) 및 장변부(32)에 의해 Ｌ자형의 형상을 이루고 있다. 그리고, 기부(22)의 상기 타단과 단변부(30)가 접속하고 있다. 이 접속하는 개소의 폭은 양측에 형성된 슬릿(34)에 의해 좁혀지고, 압전 진동편 본체(26)의 진동 누설을 저감하도록 되어 있다.
또한, 단변부(30)의 하면 및 장변부(32)의 선단측 하면에는, 진동 아암부(24)에 형성된 여진(勵振) 전극(도시하지 않음)과 도통하는 접속 전극(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 이 접속 전극은 패키지(12)에 실장할 때의 마운트부로 된다. 또한, 장변부(32)에는 실장용 얼라인먼트 패턴(36)이 형성되어 있다. 이 얼라인먼트 패턴(36)은 음차형 압전 진동편(20)을 패키지(12)에 실장할 때의 위치 정밀도를 향상시키기 위해서 설치되고, 상기 여진 전극와 동일한 금속 박막 등에 의해 형성되어 있다.
패키지(12)는 상자 형상을 하고, 세라믹 절연 기판 등으로 형성된 패키지 베이스부(16)상에, 저융점 유리 등의 밀봉부(38)를 통해 유리, 세라믹 또는 금속으로 형성된 덮개(14)를 접합하여 이루어지는 구성이다. 패키지 베이스부(16)의 내측에 음차형 압전 진동편(20)을 실장하기 위한 패키지측 마운트 전극(18a, 18b)이 형성되어 있다. 이 패키지측 마운트 전극(18a, 18b)은 음차형 압전 진동편(20)의 단변부(30) 및 장변부(32)에 설치된 상기 접속 전극에 대응해서 형성되어 있다. 특히, 장변부(32)의 상기 접속 전극에 대응한 패키지측 마운트 전극(18b)은 장변부(32)의 아래에만 형성되고, 진동 아암부(24)의 아래에는 형성되지 않는다. 이에 따라, 진동 아암부(24)와 패키지측 마운트 전극(18b)이 접촉하는 일없이 음차형 압전 진동편(20)이 발진하도록 하고 있다. 또한, 패키지 베이스부(16)의 바닥부에는 패키지(12)를 진공 밀봉할 때에 사용되는 밀봉 구멍(40)이 설치되어 있다.
이 패키지(12)에 음차형 압전 진동편(20)을 실장할 때에는, 단변부(30) 및 장변부(32)에 설치된 상기 접속 전극과 패키지측 마운트 전극(18a, 18b)을 도전성 접착제(42)에 의해 접합한다.
이러한 실시 형태에 의하면, 음차형 압전 진동편(20)은 단변부(30) 및 장변부(32)에 형성된 상기 접속 전극과 패키지측 마운트 전극(18a, 18b)에 접합하고 있기 때문에, 패키지(12)의 저면에 대하여 수평으로 실장할 수 있다. 이 때문에, 음차형 압전 진동편(20)이 발진할 때에, 진동 아암부(24)가 덮개(14) 및 패키지 베이스부(16)의 저면에 접촉하는 일이 없고, 캐비티를 낮게 할 수 있다. 또한, 패키지 베이스부(16)에 종래 기술과 같은 오목부를 반드시 설치할 필요는 없다. 따라서, 음차형 압전 진동자(10)를 박형화할 수 있다.
또, Ｌ자형의 형상을 하는 지지부(28)를 갖는 음차형 압전 진동편(20)은 종래의 4방을 프레임부로 둘러싼 음차형 압전 진동편과 비교해서 외형 크기가 작다. 이 때문에, 음차형 압전 진동편(20)을 실장하는 패키지(12)도 소형화할 수 있다.
또한, 음차형 압전 진동편(20)은 상기 종래의 음차형 압전 진동편에 비해 외형 크기가 작기 때문에, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리되는 음차형 압전 진동편(20)의 개수를 많게 할 수 있다. 도 3에 음차형 압전 진동편(20)의 분리 개수를 설명하는 도면을 도시한다.
도 3a는 종래의 4방을 프레임부로 둘러싼 음차형 압전 진동편의 압전 웨이퍼상의 패턴을 도시하고, 도 3b는 Ｌ자형의 지지부(28)를 갖는 음차형 압전 진동편(20)의 압전 웨이퍼상의 패턴을 도시한다. 이러한 음차형 압전 진동편(20)을 등간격으로 패턴 형성하고, 상기 종래의 음차형 압전 진동편의 분리 개수를 100이라고 했을 경우, 지지부(28)를 갖는 음차형 압전 진동편(20)의 분리 개수는 145로 된다. 이에 따라, 1장의 압전 웨이퍼로부터, 종래보다도 45% 많은 음차형 압전 진동편(20)을 취할 수 있다.
다음에, 제 2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제 2 실시 형태에서는 음차형 압전 진동편에 대해서 설명한다. 도 4에 제 2 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편(50)의 평면도를 도시한다. 음차형 압전 진동편(50)은 제 1 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편(20)과 장변부(53)의 길이가 다를 뿐, 다른 부분의 구성은 같다.
음차형 압전 진동편(50)은 기부(54)의 일단으로부터 연장된 진동 아암부(56)를 갖는 압전 진동편 본체(58)와, 상기 기부(54) 타단에 따르는 단변부(52) 및 상기 단변부(52)의 1측 단부로부터 압전 진동편 본체(58)의 장변에 따라 연장 설치된 장변부(53)를 갖는 지지부(51)로 구성된다. 상기 장변부(53)의 길이는 압전 진동편 본체(58)의 장변의 길이보다도 짧게 되고, 예를 들면 압전 진동편 본체(58)의 절반 정도의 길이이다.
단변부(52)의 하면과, 장변부(53)의 선단 하면에는 접속 전극(도시하지 않음)이 설치된다. 이 접속 전극이 패키지에 실장될 때의 마운트부로 된다.
또한, 음차형 압전 진동편(50)의 장변부(53)에, 실장용 얼라인먼트 패턴을 형성하는 구성으로 해도 좋다.
이러한 음차형 압전 진동편(50)은 상기 마운트부를 거쳐서 패키지 내부에 접합되므로, 패키지의 저면에 대하여 수평으로 실장할 수 있다. 이 때문에, 음차형 압전 진동편(50)이 발진할 때에, 진동 아암부(56)가 덮개 및 패키지 베이스부의 저면에 접촉하는 일이 없고, 캐비티를 낮게 할 수 있다. 또한, 패키지 베이스부에 종래 기술과 같은 오목부를 반드시 설치할 필요는 없다. 따라서, 음차형 압전 진동자를 박형화할 수 있다. 또한, 음차형 압전 진동편(50)은 종래의 4방을 프레임부로 둘러싼 압전 진동편에 비해서 외형 크기가 작다. 이 때문에, 음차형 압전 진동편(50)을 실장하는 패키지도 소형화될 수 있다.
또한, 음차형 압전 진동편(50)에 설치된 지지부(51)는 기부(54)의 상기 타단 및 압전 진동편 본체(58)의 장변의 일부를 따라서 설치되므로 외형 크기가 작다. 이 때문에, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리되는 음차형 압전 진동편(50)의 개수를 많게 할 수 있다. 도 5에 음차형 압전 진동편(50)의 분리 개수를 설명하는 도면을 도시한다. 압전 웨이퍼상에 음차형 압전 진동편(50)을 교대로 열거하여 패턴을 형성했을 경우, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리되는 음차형 압전 진동편(50)의 분리 개수는 177이 된다.
또한, 종래의 4방을 프레임체로 둘러싼 음차형 압전 진동편의 분리 개수를 100으로 하고 있다. 이에 따라, 한장의 압전 웨이퍼로부터, 종래보다도 77% 많은 음차형 압전 진동편(50)을 취할 수 있다.
또한, 상술한 지지부(51)의 형상 이외에, 압전 진동편 본체(58)의 양측 단변 및 한 쪽 장변에 따르는 지지부(61)를 설치하는 구성으로도 할 수 있다. 도 6에 지지부(61)를 갖는 음차형 압전 진동편의 평면도를 도시한다. 지지부(61)는 기부(54)의 상기 타단에 따르는 단변부(62)와, 상기 단변부(62)의 1측 단부로부터 연장 설치하는 장변부(63)와, 상기 장변부(63)의 선단에 상기 단변부(62)와 대향하는 제 2 단변부(64)를 설치한 ㄷ자 형상으로 형성된다.
이러한 구성에 의해, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 음차형 압전 진동편을 패키지에 실장할 때에는 패키지의 저면에 대하여 수평으로 실장할 수 있기 때문에, 캐비티를 낮게 할 수 있다. 따라서, 상기 음차형 압전 진동자를 박형화할 수 있다. 또한, 종래의 4방을 프레임부로 둘러싸는 음차형 압전 진동편에 비해 외형 크기를 작게 할 수 있다.
다음에, 제 3 실시 형태에 대해서 설명한다. 제 3 실시 형태는 음차형 압전 진동편에 대해서 설명한다. 도 7에 제 3 실시 형태에 따른 음차형 압전 진동편의 평면도를 도시하고, 도 7a 내지 도 7d에 있어서 지지부의 변형예를 도시한다.
음차형 압전 진동편(70a)의 압전 진동편 본체(73)는 기부(71)의 일단으로부터 연장되는 진동 아암부(72)로 이루어지고, 지지부(74)는 기부(71)의 타단을 따르는 단변부(75)와, 이 단변부(75)의 양단으로부터 압전 진동편 본체(73)의 길이 방향을 따르는 장변부(76)로 이루어진다(도 7a). 또한, 음차형 압전 진동편(70b)은 압전 진동편 본체(73) 및 지지부(77)로 이루어지고, 지지부(77)는 기부(71)의 상기 타단을 따르는 단변부(78)와, 이 단변부(78)의 양단으로부터 압전 진동편 본체(73) 의 길이 방향을 따르는 장변부(79)로 이루어진다. 이 장변부(79)는 압전 진동편 본체(73)의 장변의 길이보다도 짧게 되어 있고, 예를 들면 압전 진동편 본체(73)의 절반 정도의 길이이다(도 7b). 이 음차형 압전 진동편(70a, 70b)을 패키지에 실장할 때는, 단변부(75, 78)의 하면, 및 2개의 장변부(76, 79) 선단 하면을 도전성 접착제에 의해 패키지에 접합하면, 패키지의 저면에 대하여 보다 수평을 유지해서 실장할 수 있다.
또한, 음차형 압전 진동편(80a)은 압전 진동편 본체(83)와 지지부(84)로 이루어진다. 압전 진동편 본체(83)는 기부(81) 및 진동 아암부(82)로 이루어진다. 지지부(84)는 압전 진동편(83)의 양측의 장변을 따라 설치되고, 접속부(85)를 통해 압전 진동편 본체(83)와 접속하고 있다(도 7c).
또한, 음차형 압전 진동편(80b)은 상기 음차형 압전 진동편(80a)과 지지부(86)의 길이가 다를 뿐이다. 즉, 지지부(86)는 압전 진동편 본체(83)의 장변의 길이보다도 짧고, 예를 들면 압전 진동편 본체(83)의 절반 정도의 길이이다(도 7d). 이 음차형 압전 진동편(80a, 80b)을 패키지에 실장할 때에는 지지부(84, 86)의 양단 하면, 즉 지지부(84, 86)의 4군데를 도전성 접착제로 접합하기 때문에, 패키지의 저면에 대하여 보다 수평을 유지해서 실장할 수 있다.
본 발명은 음차형 압전 진동편을 내부에 실장하는 패키지의 치수를 작게 할 수 있고, 한장의 압전 웨이퍼로부터 분리된 음차형 압전 진동편의 분리 개수를 많 게 할 수 있으며, 음차형 압전 진동편의 외형 크기를 작게 할 수 있고, 음차형 압전 진동자의 두께를 박형화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 음차형 압전 진동자에 있어서,
    기부와, 상기 기부의 일단으로부터 연장되는 진동 아암부를 갖는 압전 진동편 본체와,
    상기 기부에 접속하여 마련되고, 상기 기부의 타단을 따라서 형성된 단변부(短邊部)와,
    상기 단변부의 단부로부터 상기 압전 진동편 본체의 길이 방향을 따라서 연장 설치되고, 접속 전극이 마련된 장변부(長邊部)를 구비한 지지부와,
    상기 기부와 상기 단변부가 접속되는 개소에 마련된 슬릿과,
    상기 장변부에 설치된 상기 접속 전극에 대응하여, 패키지에 마련된 마운트 전극과,
    상기 접속 전극과 상기 마운트 전극을 접합하는 도전성 접착제를 갖는 것을 특징으로 하는
    음차형 압전 진동자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 제 1 장변부와 제 2 장변부를 갖고,
    상기 압전 진동편 본체는 상기 제 1 장변부와 상기 제 2 장변부 사이에 끼워지는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는
    음차형 압전 진동자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 장변부와 상기 제 2 장변부는 상기 압전 진동편 본체의 장변의 길이보다도 짧은 것을 특징으로 하는
    음차형 압전 진동자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지는 바닥부에 밀봉 구멍이 마련된 패키지 베이스부와,
    상기 패키지 베이스에 밀봉부를 거쳐서 접합된 덮개체를 갖는 것을 특징으로 하는
    음차형 압전 진동자.
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