JP2002359522A - 圧電発振器とその製造方法 - Google Patents
圧電発振器とその製造方法Info
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- JP2002359522A JP2002359522A JP2001165653A JP2001165653A JP2002359522A JP 2002359522 A JP2002359522 A JP 2002359522A JP 2001165653 A JP2001165653 A JP 2001165653A JP 2001165653 A JP2001165653 A JP 2001165653A JP 2002359522 A JP2002359522 A JP 2002359522A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】小型化を実現し歩留まり向上とコスト低減を目
指した圧電発振器を提供する。 【解決手段】 発振回路を含む半導体部品と気密封止
された圧電振動子から構成される圧電発振器で、圧電素
板を取り付けた容器の開口部が、実装する回路基板方向
を向き、回路基板への圧電発振器実装部面と段差をもつ
様にフタをして密閉構造とした圧電振動子容器の上部に
半導体部品を搭載した圧電発振器である。本構成によ
り、圧電発振器の容器外形は搭載される半導体部品の設
置面積近くまで小型化出来る。また、圧電振動子として
満足な特性を得たものだけに半導体部品を搭載して圧電
発振器を構成することで、同時に、該圧電発振器実装部
面と段差を持つ様にフタを装着する構造により、フタの
装着具合による圧電発振器の実装回路基板面に対する平
行度の影響無く、完成品である該圧電発振器を構成する
ことで歩留まりを向上し、コスト低減の課題も解決でき
た。
指した圧電発振器を提供する。 【解決手段】 発振回路を含む半導体部品と気密封止
された圧電振動子から構成される圧電発振器で、圧電素
板を取り付けた容器の開口部が、実装する回路基板方向
を向き、回路基板への圧電発振器実装部面と段差をもつ
様にフタをして密閉構造とした圧電振動子容器の上部に
半導体部品を搭載した圧電発振器である。本構成によ
り、圧電発振器の容器外形は搭載される半導体部品の設
置面積近くまで小型化出来る。また、圧電振動子として
満足な特性を得たものだけに半導体部品を搭載して圧電
発振器を構成することで、同時に、該圧電発振器実装部
面と段差を持つ様にフタを装着する構造により、フタの
装着具合による圧電発振器の実装回路基板面に対する平
行度の影響無く、完成品である該圧電発振器を構成する
ことで歩留まりを向上し、コスト低減の課題も解決でき
た。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型の表面実装型
圧電発振器に関して、特にその小型化、低背化を考慮
し、同時に完成品の歩留まりの向上を実現出来る製造方
法を考慮した、主に無線通信機器や携帯電話端末などの
移動体通信分野などに使用される表面実装型圧電発振器
の構造及びその製造方法に関するものである。
圧電発振器に関して、特にその小型化、低背化を考慮
し、同時に完成品の歩留まりの向上を実現出来る製造方
法を考慮した、主に無線通信機器や携帯電話端末などの
移動体通信分野などに使用される表面実装型圧電発振器
の構造及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な発振器は、積層基板に発振回路
用印刷パターンを配置したものや、単板基板に多層印刷
を施し導通パターンを配置した基板の同一平面上に発振
回路を構成するコンデンサ、抵抗、集積回路などの半導
体部品と同一の雰囲気中に気密封止された圧電振動子を
搭載し発振器を構成していた。
用印刷パターンを配置したものや、単板基板に多層印刷
を施し導通パターンを配置した基板の同一平面上に発振
回路を構成するコンデンサ、抵抗、集積回路などの半導
体部品と同一の雰囲気中に気密封止された圧電振動子を
搭載し発振器を構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】発振器を構成する圧電
振動子は環境温度により周波数が変化する温度特性を持
っている。その一例としてATカットの水晶振動子で
は、中心周波数の変動が最も少ない温度を25℃近辺に
設定し、高温側と低温側では周波数変動が大きくなると
いうATカットの水晶振動子特有の温度特性を持ってい
ることが知られている。
振動子は環境温度により周波数が変化する温度特性を持
っている。その一例としてATカットの水晶振動子で
は、中心周波数の変動が最も少ない温度を25℃近辺に
設定し、高温側と低温側では周波数変動が大きくなると
いうATカットの水晶振動子特有の温度特性を持ってい
ることが知られている。
【0004】最近の傾向として無線通信機器や携帯電話
機など移動体通信分野を中心に小型化、軽量化、低価格
化が極めて急激な展開を見せている。そのため、これら
の要求に対応した温度補償発振器の小型化、低価格化を
実現しようとすると、積層基板の同一平面上に半導体部
品と気密封止された圧電振動子とが搭載される構造にな
っているため、圧電振動子の気密容器構造分だけの搭載
面積が必要となり、小型化する上で制約を受けることに
なる。また、仮に圧電振動子のみを独立して気密封止せ
ずに発振回路部品と一体化して気密容器構造にして小型
化すると、特に温度補償発振器の場合では、温度補償発
振器でありながら温度補償発振回路を構成する半導体部
品の発熱により圧電振動子の周囲環境温度が変化してし
まうため、温度補償特性の維持が難しくなるのが現状で
ある。
機など移動体通信分野を中心に小型化、軽量化、低価格
化が極めて急激な展開を見せている。そのため、これら
の要求に対応した温度補償発振器の小型化、低価格化を
実現しようとすると、積層基板の同一平面上に半導体部
品と気密封止された圧電振動子とが搭載される構造にな
っているため、圧電振動子の気密容器構造分だけの搭載
面積が必要となり、小型化する上で制約を受けることに
なる。また、仮に圧電振動子のみを独立して気密封止せ
ずに発振回路部品と一体化して気密容器構造にして小型
化すると、特に温度補償発振器の場合では、温度補償発
振器でありながら温度補償発振回路を構成する半導体部
品の発熱により圧電振動子の周囲環境温度が変化してし
まうため、温度補償特性の維持が難しくなるのが現状で
ある。
【0005】一方、低価格化の実現については、温度補
償発振器を構成する圧電振動子と発振回路を含む半導体
部品とでは、圧電振動子の費用に対し半導体部品の費用
の方が高く、温度補償型圧電発振器の不良の要因は圧電
振動子の諸特性に起因する場合が多いことから、組立前
に圧電振動子の所望特性を満足させることにより、満足
する特性を持つ圧電振動子のみに半導体部品を搭載し、
無駄な半導体部品の消耗を抑え、総合的な歩留まりを向
上する必要が考えられる。また構造的な面からみた場
合、圧電振動子容器を密閉するフタの該容器への装着の
具合によって、所望される電気的な結合が得られず、完
成品である圧電発振器の歩留まりを悪化させる事実があ
った。
償発振器を構成する圧電振動子と発振回路を含む半導体
部品とでは、圧電振動子の費用に対し半導体部品の費用
の方が高く、温度補償型圧電発振器の不良の要因は圧電
振動子の諸特性に起因する場合が多いことから、組立前
に圧電振動子の所望特性を満足させることにより、満足
する特性を持つ圧電振動子のみに半導体部品を搭載し、
無駄な半導体部品の消耗を抑え、総合的な歩留まりを向
上する必要が考えられる。また構造的な面からみた場
合、圧電振動子容器を密閉するフタの該容器への装着の
具合によって、所望される電気的な結合が得られず、完
成品である圧電発振器の歩留まりを悪化させる事実があ
った。
【0006】
【課題を解決する手段】これらの課題を解決するために
本発明は、発振回路を含む半導体部品と構造的に独立し
気密封止された圧電振動子とから構成される圧電発振器
で、圧電素板を取り付けた容器の開口部が、回路基板方
向を向き、圧電発振器実装部と段差を持った構成で圧電
振動子容器の底部にフタをして気密封止し密閉構造とし
た、圧電振動子の容器部上に発振回路を含む半導体部品
を搭載した圧電発振器である。ここで、圧電振動子部と
該容器上部に搭載される、発振回路部とは、圧電振動子
の容器の上面に積層基板によって導通パターンを形成
し、圧電振動子と発振回路を含む半導体部品を電気的に
接続し、圧電発振器を構成して課題を解決するものであ
る。
本発明は、発振回路を含む半導体部品と構造的に独立し
気密封止された圧電振動子とから構成される圧電発振器
で、圧電素板を取り付けた容器の開口部が、回路基板方
向を向き、圧電発振器実装部と段差を持った構成で圧電
振動子容器の底部にフタをして気密封止し密閉構造とし
た、圧電振動子の容器部上に発振回路を含む半導体部品
を搭載した圧電発振器である。ここで、圧電振動子部と
該容器上部に搭載される、発振回路部とは、圧電振動子
の容器の上面に積層基板によって導通パターンを形成
し、圧電振動子と発振回路を含む半導体部品を電気的に
接続し、圧電発振器を構成して課題を解決するものであ
る。
【0007】この場合、発振回路を構成する半導体部品
を被う壁はなく、圧電振動子を密閉構造とした容器の上
面に発振回路を含む半導体部品を搭載するもので、圧電
振動子と発振回路を含む半導体部品は圧電振動子の容器
で区分される構造となる。
を被う壁はなく、圧電振動子を密閉構造とした容器の上
面に発振回路を含む半導体部品を搭載するもので、圧電
振動子と発振回路を含む半導体部品は圧電振動子の容器
で区分される構造となる。
【0008】 圧電振動子の容器の上面に位置する半導
体部品から成る発振回路は、外的抗力などから半導体部
品の破損や、短絡防止の必要がある。半導体部品の破損
や、短絡防止のための、半導体部品の上面にコーティン
グ材などの保護材をもつことにより、問題を解決出来
る。
体部品から成る発振回路は、外的抗力などから半導体部
品の破損や、短絡防止の必要がある。半導体部品の破損
や、短絡防止のための、半導体部品の上面にコーティン
グ材などの保護材をもつことにより、問題を解決出来
る。
【0009】 上記の樹脂など保護材を、半導体部品の
搭載の際に、圧電振動子の容器の上部に少なくとも半導
体部品の設置面積大のへこみに樹脂を充填することによ
り、特性を満足した圧電振動子容器のみに半導体部品を
搭載し、発振器全体の構成費比率の多くを占める半導体
部品の消耗を抑え、歩留まりを大きく改善しコストを低
減することが実現出来る。
搭載の際に、圧電振動子の容器の上部に少なくとも半導
体部品の設置面積大のへこみに樹脂を充填することによ
り、特性を満足した圧電振動子容器のみに半導体部品を
搭載し、発振器全体の構成費比率の多くを占める半導体
部品の消耗を抑え、歩留まりを大きく改善しコストを低
減することが実現出来る。
【0010】 本発明の圧電発振器の構成によれば、圧
電振動子の容器部と、最も発熱を生じる発振回路部が分
離され、圧電振動子の容器の上部に、容器で囲われるこ
と無く露出した状態で発振回路を含む半導体部品が位置
することにより、圧電振動子への発振回路から発生する
熱の影響を著しく減じ、発振回路の放熱効果を高め、課
題を解決することが実現できる。
電振動子の容器部と、最も発熱を生じる発振回路部が分
離され、圧電振動子の容器の上部に、容器で囲われるこ
と無く露出した状態で発振回路を含む半導体部品が位置
することにより、圧電振動子への発振回路から発生する
熱の影響を著しく減じ、発振回路の放熱効果を高め、課
題を解決することが実現できる。
【0011】 本発明の圧電発振器の構成によれば、圧
電発振器の外形寸法は、搭載する半導体部品の搭載面積
近くまで、半導体ICチップレベルまで小型化すること
が出来る。
電発振器の外形寸法は、搭載する半導体部品の搭載面積
近くまで、半導体ICチップレベルまで小型化すること
が出来る。
【0012】 本発明で構成される圧電振動子の容器の
構造によれば、搭回路基板と接する圧電発振器実装部
と、該圧電振動子容器のフタの外側面とに基本的に段差
をもつ該圧電振動子容器において、該フタが圧電素板と
接触しない程度の段差を該圧電発振器実装部とに持つ構
造となっているために、搭載回路基板方向に開口部を持
った該容器の相対する面の上部に半導体ICチップを含
む発振回路を含む半導体部品を搭載した時に、回路基板
面に接する圧電発振器実装部と平行度を保って該半導体
部品を搭載でき、完成品である圧電発振器を非常に平坦
に、回路基板面に対して高い平行度が保たれた表面実装
型圧電発振器を製作することが実現出来る。このこと
は、該振動子容器上面の温度補償用データを入力する制
御用端子と半導体ICチップを含む該半導体部品との電
気的接合をより確実にするため、ここでも発振器全体の
構成費比率の多くを占める半導体部品の消耗を抑え、歩
留まりを改善しコストを低減することが実現出来る。
構造によれば、搭回路基板と接する圧電発振器実装部
と、該圧電振動子容器のフタの外側面とに基本的に段差
をもつ該圧電振動子容器において、該フタが圧電素板と
接触しない程度の段差を該圧電発振器実装部とに持つ構
造となっているために、搭載回路基板方向に開口部を持
った該容器の相対する面の上部に半導体ICチップを含
む発振回路を含む半導体部品を搭載した時に、回路基板
面に接する圧電発振器実装部と平行度を保って該半導体
部品を搭載でき、完成品である圧電発振器を非常に平坦
に、回路基板面に対して高い平行度が保たれた表面実装
型圧電発振器を製作することが実現出来る。このこと
は、該振動子容器上面の温度補償用データを入力する制
御用端子と半導体ICチップを含む該半導体部品との電
気的接合をより確実にするため、ここでも発振器全体の
構成費比率の多くを占める半導体部品の消耗を抑え、歩
留まりを改善しコストを低減することが実現出来る。
【0013】 ここで、開口部へのフタは、搭載回路基
板と接する圧電発振器実装部と内部に収納される圧電素
板と接触すること無く、該圧電振動子容器を封止するフ
タが、該圧電発振器部端と段差を有するために、該フタ
の該圧電振動子容器への封止の具合は全く該圧電発振器
の全体の平行度に影響を与えない。
板と接する圧電発振器実装部と内部に収納される圧電素
板と接触すること無く、該圧電振動子容器を封止するフ
タが、該圧電発振器部端と段差を有するために、該フタ
の該圧電振動子容器への封止の具合は全く該圧電発振器
の全体の平行度に影響を与えない。
【0014】 半導体ICチップを含む半導体部品を該
圧電振動子の容器の上部である外部に搭載するために、
該圧電振動子と該半導体部品である発振回路部の間に壁
を持つ構造を成し、同時に該圧電振動子と発振回路を含
む該半導体部品の間に距離を持つためにEMI効果を大
きく取れることが実現出来る。
圧電振動子の容器の上部である外部に搭載するために、
該圧電振動子と該半導体部品である発振回路部の間に壁
を持つ構造を成し、同時に該圧電振動子と発振回路を含
む該半導体部品の間に距離を持つためにEMI効果を大
きく取れることが実現出来る。
【0015】
【実施例】以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を
説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象
を示すものとする。図1に本発明の圧電発振器の側面図
を示す。図1の圧電発振器は回路基板1上に搭載され
る。図1の圧電発振器は、図1のように圧電振動子容器
2と発振回路を含むいわゆる半導体チップである半導体
部品6よりなる。圧電素板4は、圧電振動子容器2の内
部に搭載される。圧電振動子容器2は、一般的な材料で
該容器に接続電極9をもって接着されるフタ3によって
封止され密閉構造を成す。このフタ3は、圧電発振器実
装部7と段差8を有す。本図に示すように本発明による
圧電発振器は圧電振動子容器2の開口部を、実装する回
路基板1側、即ち下向きに持つものである。圧電振動子
容器2の上面には、少なくとも搭載する半導体チップを
含む半導体部品6の面積のへこみを持ち、圧電振動子容
器2と半導体部品6は樹脂などを用いて接着される。半
導体部品6の表面はコーティング材12により保護され
ている。半導体部品6が搭載される面には、半導体部品
6に温度補償用データを入力する温度調整用電極10が
あり、圧電振動子容器2の開口部と相反する該容器面
の、配線パターン11と電気的に導通している。
説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象
を示すものとする。図1に本発明の圧電発振器の側面図
を示す。図1の圧電発振器は回路基板1上に搭載され
る。図1の圧電発振器は、図1のように圧電振動子容器
2と発振回路を含むいわゆる半導体チップである半導体
部品6よりなる。圧電素板4は、圧電振動子容器2の内
部に搭載される。圧電振動子容器2は、一般的な材料で
該容器に接続電極9をもって接着されるフタ3によって
封止され密閉構造を成す。このフタ3は、圧電発振器実
装部7と段差8を有す。本図に示すように本発明による
圧電発振器は圧電振動子容器2の開口部を、実装する回
路基板1側、即ち下向きに持つものである。圧電振動子
容器2の上面には、少なくとも搭載する半導体チップを
含む半導体部品6の面積のへこみを持ち、圧電振動子容
器2と半導体部品6は樹脂などを用いて接着される。半
導体部品6の表面はコーティング材12により保護され
ている。半導体部品6が搭載される面には、半導体部品
6に温度補償用データを入力する温度調整用電極10が
あり、圧電振動子容器2の開口部と相反する該容器面
の、配線パターン11と電気的に導通している。
【0016】圧電振動子容器2の上面には発振回路を含
む半導体部品6が搭載され、電気的に導通できるように
配線パターン11が形成されている。この配線パターン
11の一部と、圧電振動子容器2に収納される圧電素板
4とが電気的に接続されていて圧電素板4を圧電発振器
の基準クロックとするものである。圧電振動子容器2は
積層基板などを用いて構成され、圧電素板4と圧電振動
子容器2の上面に搭載される半導体部品6との電気的な
導通が得られる構造となっている。
む半導体部品6が搭載され、電気的に導通できるように
配線パターン11が形成されている。この配線パターン
11の一部と、圧電振動子容器2に収納される圧電素板
4とが電気的に接続されていて圧電素板4を圧電発振器
の基準クロックとするものである。圧電振動子容器2は
積層基板などを用いて構成され、圧電素板4と圧電振動
子容器2の上面に搭載される半導体部品6との電気的な
導通が得られる構造となっている。
【0017】要するに、圧電振動子容器2とフタ3で密
閉容器を構成し、その内部に圧電素板4を収納したいわ
ゆる圧電振動子で、この圧電振動子の上面に発振回路を
含む半導体部品6を搭載し、圧電素板4と発振回路間を
電気的に導通をとることにより圧電発振器を構成するも
ので、圧電発振器全体の大きさは、少なくとも搭載する
半導体部品6の搭載面積近くまで小型化することができ
る構造である。図6にあるように各圧電振動子単位に切
断する時に使用される切り離し部分にかかる溝13が形
成されている。
閉容器を構成し、その内部に圧電素板4を収納したいわ
ゆる圧電振動子で、この圧電振動子の上面に発振回路を
含む半導体部品6を搭載し、圧電素板4と発振回路間を
電気的に導通をとることにより圧電発振器を構成するも
ので、圧電発振器全体の大きさは、少なくとも搭載する
半導体部品6の搭載面積近くまで小型化することができ
る構造である。図6にあるように各圧電振動子単位に切
断する時に使用される切り離し部分にかかる溝13が形
成されている。
【0018】図2は本発明の圧電発振器を実装する回路
基板の側からみた底面図である。
基板の側からみた底面図である。
【0019】図3は本発明の圧電発振器の全体像を示し
た斜視図である。
た斜視図である。
【0020】図4は、圧電振動子容器2の開口部を、実
際の実装状態とは逆さ方向の斜め上から見た図である。
際の実装状態とは逆さ方向の斜め上から見た図である。
【0021】図5は、同じく圧電振動子容器2の開口部
を、実際の実装状態とは逆さ方向の斜め上から見た図で
あるが、この図5のように図1の圧電発振器実装部7の
形状は問わない。
を、実際の実装状態とは逆さ方向の斜め上から見た図で
あるが、この図5のように図1の圧電発振器実装部7の
形状は問わない。
【発明の効果】本発明により発振回路を構成する半導体
部品と圧電振動子の搭載を、完成した圧電振動子容器の
上面に発振回路を含む半導体部品を搭載することによ
り、少なくとも半導体部品の搭載面積近くまで発振器全
体を小型化することが出来た。同時に実装する回路基板
への圧電発振器実装部と構成する圧電振動子容器のフタ
をする面とに段差を持たせることにより、フタの該圧電
振動子容器への装着の具合に影響を受けることが無く、
完成品である圧電発振器を非常に平坦に、搭載基板面に
対して半導体部品の上面の高い平行度が達成出来る表面
実装型圧電発振器が実現出来、同時に完成品の歩留まり
の向上を実現出来た。
部品と圧電振動子の搭載を、完成した圧電振動子容器の
上面に発振回路を含む半導体部品を搭載することによ
り、少なくとも半導体部品の搭載面積近くまで発振器全
体を小型化することが出来た。同時に実装する回路基板
への圧電発振器実装部と構成する圧電振動子容器のフタ
をする面とに段差を持たせることにより、フタの該圧電
振動子容器への装着の具合に影響を受けることが無く、
完成品である圧電発振器を非常に平坦に、搭載基板面に
対して半導体部品の上面の高い平行度が達成出来る表面
実装型圧電発振器が実現出来、同時に完成品の歩留まり
の向上を実現出来た。
【図1】本発明の実施例を示す側面図である。
【図2】本発明の実施例を示す、フタを外した底面図で
ある。
ある。
【図3】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図4】回路基板への圧電振動子容器の開口部を実際の
実装状態とは逆さ方向斜め上からみた斜視図である。
実装状態とは逆さ方向斜め上からみた斜視図である。
【図5】圧電発振器実装部を別の形状とし逆さ方向斜め
上からみた斜視図である。
上からみた斜視図である。
【図6】本発明の製造方法の実施例を示す、各容器に切
り離す前の図である。
り離す前の図である。
1 回路基板 2 圧電振動子容器 3 フタ 4 圧電素板 5 樹脂 6 半導体部品 7 圧電発振器実装部 8 段差 9 接続電極 10 調整用電極 11 配線パターン 12 コーティング材 13 溝
Claims (5)
- 【請求項1】 凹状の開口部を持つ容器と、フタによっ
て密閉構造を持つ容器に、圧電素板を収納して成る圧電
振動子に、半導体部品を搭載して構成される圧電発振器
において、該圧電素板を搭載する該容器の開口部が、搭
載回路基板方向にあり、かつ該容器のフタの該容器との
接合面に、接続電極を形成することを特徴とする圧電発
振器。 - 【請求項2】 請求項1記載の圧電素板を収納する容器
の開口部と相反する該容器対向面に配線パターンを有
し、発振回路を含む半導体部品と、該容器を通して電気
的に接続し、該容器内部の圧電素板と該半導体部品が電
気的に接続されたことを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項3】 請求項1記載の該半導体部品が搭載され
る面に、温度補償用データを入力する調整用電極に接続
した配線パターン、または電極パッドを持つことを特徴
とする圧電発振器。 - 【請求項4】 請求項1記載の容器で、回路基板と接す
る圧電発振器実装部と、該圧電振動子容器のフタの外側
面とに基本的に段差をもつ該圧電振動子容器において、
該フタが圧電素板と接触しない程度の段差を該圧電発振
器実装部とに持つ構造となっていることを特徴とする圧
電発振器。 - 【請求項5】 積層基板で形成する凹状の開口部を有す
る容器と、フタとで密閉構造を形成する容器に圧電素板
を収納して成る圧電振動子に、発振回路を含む半導体部
品を搭載して構成される圧電発振器の製造方法におい
て、各圧電振動子容器はつながったままで、該半導体部
分の周囲に樹脂を充填する時、各該圧電振動子容器の上
部には最少でも該半導体部品の設置面積大のへこみを有
し、該へこみの一部と各該容器部分の切り離し部分にか
かる溝を用いて各該容器の該へこみに充填された該樹脂
が該へこみ部分以上に広がらないことから、各該容器の
該半導体部品の周囲に該樹脂を充填した後に、該容器を
各該圧電振動子容器を、各該圧電発振器単位に切り離す
ことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001165653A JP2002359522A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 圧電発振器とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2001-05-31 JP JP2001165653A patent/JP2002359522A/ja active Pending
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