JPS58219810A - 高周波圧電共振器とその製造方法 - Google Patents
高周波圧電共振器とその製造方法Info
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- JPS58219810A JPS58219810A JP58095882A JP9588283A JPS58219810A JP S58219810 A JPS58219810 A JP S58219810A JP 58095882 A JP58095882 A JP 58095882A JP 9588283 A JP9588283 A JP 9588283A JP S58219810 A JPS58219810 A JP S58219810A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
-
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
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- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
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- Y10T29/42—Piezoelectric device making
Landscapes
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高周波圧電共振器１．特にフイルタ色、その
ような共振器の製造方法とに関するものでのる。
ような共振器の製造方法とに関するものでのる。
米国特許第３６９４６７７号は、水晶円板にグツ七フラ
ムを形成する薄くされた中央領域が設りられ、そしてそ
の薄くされた領域が、段部を形成している区域を介して
薄くされていない領域に結合している圧電共振器を開示
している。その圧電共振器においては、電極が、水晶円
板の外から段部区域を横切って、薄くされた領域の中央
部へ延びている。そして、水晶円板の反対側の面には、
水晶円板の周囲から薄くされた領域の中央へ同様に延び
ているもう１つの電極が置かれている。その反対側の面
は、平らでもよく、または、段部区域を同様に有してい
てもよい。しかし、後者の場合、電極がその」二を通ら
ねばならない。
ムを形成する薄くされた中央領域が設りられ、そしてそ
の薄くされた領域が、段部を形成している区域を介して
薄くされていない領域に結合している圧電共振器を開示
している。その圧電共振器においては、電極が、水晶円
板の外から段部区域を横切って、薄くされた領域の中央
部へ延びている。そして、水晶円板の反対側の面には、
水晶円板の周囲から薄くされた領域の中央へ同様に延び
ているもう１つの電極が置かれている。その反対側の面
は、平らでもよく、または、段部区域を同様に有してい
てもよい。しかし、後者の場合、電極がその」二を通ら
ねばならない。
実際上、金属フィルム層のスパッタリング又は蒸着によ
る電極の形成は、満足するものでないことがわかった。
る電極の形成は、満足するものでないことがわかった。
実際、電極の形成は、多くの重要な要件を満たさねばな
らない。その第１は、電極が出来る限り低い電気抵抗を
持っていなりればならないことと水晶が受ける振動に耐
えることができなければならないことである。第２は、
水晶の周波数を相当量変化させる危険を防止するように
過剰の質量を有してはならないことである。
らない。その第１は、電極が出来る限り低い電気抵抗を
持っていなりればならないことと水晶が受ける振動に耐
えることができなければならないことである。第２は、
水晶の周波数を相当量変化させる危険を防止するように
過剰の質量を有してはならないことである。
実際、使用される電極は、銀、または、好ましくは、十
分な導電度を持つ軽量材料であるところからアルミニウ
ムでつくられる。そして、電極の厚さは、高いＱを持つ
共振器が得られるように、約１０００オングストローム
のオーダである。
分な導電度を持つ軽量材料であるところからアルミニウ
ムでつくられる。そして、電極の厚さは、高いＱを持つ
共振器が得られるように、約１０００オングストローム
のオーダである。
しかし、米国特許第３６９４６７７号に教示されている
方法に従っ゛ζ電極を形成するならば、電極の段部の部
分に脆弱点があることがわかった。これは、成る使用期
間後、そしてしばしば、共振器を安定化するために通常
行われるエイジング処理のまさに直後に、断線の結果使
用不能になることを意味している。
方法に従っ゛ζ電極を形成するならば、電極の段部の部
分に脆弱点があることがわかった。これは、成る使用期
間後、そしてしばしば、共振器を安定化するために通常
行われるエイジング処理のまさに直後に、断線の結果使
用不能になることを意味している。
それ故、信頼性のある圧電共振器の製造のためには、電
極の形成方法を変えて、電極が満足できる寿命を持てる
ようにする必要がある。
極の形成方法を変えて、電極が満足できる寿命を持てる
ようにする必要がある。
更に本願出願人は、段部付区域の部分での材料のいかな
る蓄積も、水晶板の薄くされた部分に応力を生じさせる
ことを発見した。そして、その応力は、水晶板の温度ド
リフトを悪化させる。
る蓄積も、水晶板の薄くされた部分に応力を生じさせる
ことを発見した。そして、その応力は、水晶板の温度ド
リフトを悪化させる。
従って、本発明の目的は、共振器の特性に影響すること
なく長期間にわたって信頼できる電極を有する高周波共
振器を提供することである。
なく長期間にわたって信頼できる電極を有する高周波共
振器を提供することである。
本発明は、また、ダイヤフラムを形成している薄くされ
た領域を薄くされていない領域が囲むようになされた水
晶（又は同様な圧電材料）の板からなる型式の高周波圧
電共振器に係わるものである。そし”ζ、その薄くされ
た領域は、段部を形成している少なくとも１つの区域を
介して薄くされていない領域に結合されており、また、
薄くされていない領域から段部を横切って薄くされた領
域へ延びる少なくとも１つの電極が設けられている。
た領域を薄くされていない領域が囲むようになされた水
晶（又は同様な圧電材料）の板からなる型式の高周波圧
電共振器に係わるものである。そし”ζ、その薄くされ
た領域は、段部を形成している少なくとも１つの区域を
介して薄くされていない領域に結合されており、また、
薄くされていない領域から段部を横切って薄くされた領
域へ延びる少なくとも１つの電極が設けられている。
そして、この共振器は、段部区域に付着された金属フィ
ルムにより形成された導電性舌状体が前記電極に（＝Ｊ
属していることを特徴とする。
ルムにより形成された導電性舌状体が前記電極に（＝Ｊ
属していることを特徴とする。
好ましくは、上記の金属フィルム層はスパッタリング又
は真空蒸着により付着される。
は真空蒸着により付着される。
そして、上記の導電性舌状体は、電極の下に置かれ、金
でつくられてもよい。
でつくられてもよい。
この導電性舌状体は、１０００オンゲスｌ−ロームのオ
ーダの平均厚さを有していてもよい。
ーダの平均厚さを有していてもよい。
１つの電極は、銀でつくられてもよい。
また、１つの電極は、５００から１０００オングストロ
ーノ・の範囲内の厚さを有していてもよい。
ーノ・の範囲内の厚さを有していてもよい。
導電性舌状体は、より広い幅でもよい。
更に、上記の導電性舌状体は、薄くされていない領域か
ら、薄くされた領域の前記段部区域に隣接する部分まで
延び−でいてもよい。
ら、薄くされた領域の前記段部区域に隣接する部分まで
延び−でいてもよい。
本発明は更に、フィルタを構成するように一１ｆｆに結
合された２つの単位共振器からなる共振器に係わるもの
である。
合された２つの単位共振器からなる共振器に係わるもの
である。
最後に、本発明は、水晶板の中央をイオンビーム加工し
て、段部を形成している区域によって薄くされていない
領域から分ＣＪられている厚さの薄くされた領域を形成
する予備段階を含む上記型式の共振器の製造方法に係わ
るものである。その本発明の方法は、次の工程から主に
成るものである。
て、段部を形成している区域によって薄くされていない
領域から分ＣＪられている厚さの薄くされた領域を形成
する予備段階を含む上記型式の共振器の製造方法に係わ
るものである。その本発明の方法は、次の工程から主に
成るものである。
＋ａ＋段部区域を横切っ“Ｃ延びる導電性舌状体を付着
させる工程、 （ｂ）導電性接合剤によって少なくとも２つの導電性支
持体上に水晶板を取イ１ける工程、 （Ｃ）１つの電極が前記導電性支持体を少なくとも部分
的に覆うように配置されると共に、上記の導電性支持体
が各々１つの電極に接触しているよ・うに、スパッタリ
ングにより電極を（＝Ｊ着させる工程。
させる工程、 （ｂ）導電性接合剤によって少なくとも２つの導電性支
持体上に水晶板を取イ１ける工程、 （Ｃ）１つの電極が前記導電性支持体を少なくとも部分
的に覆うように配置されると共に、上記の導電性支持体
が各々１つの電極に接触しているよ・うに、スパッタリ
ングにより電極を（＝Ｊ着させる工程。
Ｉｌｒましい実施例にあっζは、上記の方法において、
所望の共振周波数が得られたとき即座に電極の付着工程
を中止するように電極の付着工程中共撮器の共振周波数
を測定する。
所望の共振周波数が得られたとき即座に電極の付着工程
を中止するように電極の付着工程中共撮器の共振周波数
を測定する。
本発明のほかの特徴は、以下の詳細な説明及び添（＝Ｊ
図面からより明らかであろう。
図面からより明らかであろう。
第１図及び第２図において、圧電円板は、薄くされた領
域２を囲む薄くされでいない周辺類１！３ｉ１を有しＣ
おり、これら２つの領域間の結合部は、イオンビーム加
工の結果として段部を形成している区域によって構成さ
れている。表面から見るならば、その段部は、円錐領域
３がそのあとに続く円筒領域４によって構成されている
。例えば、ダイヤフラムの厚さが５から１０ミクロンの
オーダの厚さオーダの厚さ５０ミクロンの円板の場合、
円筒領域４の深さは約１０ミクロンである。一方の電極
５は、円板の平らな下面」二に置かれ、円板の周縁から
ダイヤフラム２の中心へ延びて円形中央部１１で終端し
ている。電極５は、底辺が円板の周縁に位置し頂点がダ
イヤフラム２の中心に位置するほぼ三角形の形をしてい
る。この形状により、ダイヤフラム２の部分での付加材
料の量を最も少なくすると共に電極の周縁での電極の電
気接続が容易になる。。
域２を囲む薄くされでいない周辺類１！３ｉ１を有しＣ
おり、これら２つの領域間の結合部は、イオンビーム加
工の結果として段部を形成している区域によって構成さ
れている。表面から見るならば、その段部は、円錐領域
３がそのあとに続く円筒領域４によって構成されている
。例えば、ダイヤフラムの厚さが５から１０ミクロンの
オーダの厚さオーダの厚さ５０ミクロンの円板の場合、
円筒領域４の深さは約１０ミクロンである。一方の電極
５は、円板の平らな下面」二に置かれ、円板の周縁から
ダイヤフラム２の中心へ延びて円形中央部１１で終端し
ている。電極５は、底辺が円板の周縁に位置し頂点がダ
イヤフラム２の中心に位置するほぼ三角形の形をしてい
る。この形状により、ダイヤフラム２の部分での付加材
料の量を最も少なくすると共に電極の周縁での電極の電
気接続が容易になる。。
他方の電極６も同様に、円板の周縁からダイヤフラム２
の中心へ延びて、円形中央部１１の反対側に位置する円
形中央部１２で終端している。同様に、この電極も、底
辺が円板の周縁に位置するほぼ三角形の形をしている。
の中心へ延びて、円形中央部１１の反対側に位置する円
形中央部１２で終端している。同様に、この電極も、底
辺が円板の周縁に位置するほぼ三角形の形をしている。
そして、導電性舌状体８が電極６の下に好ましくは置か
れ、その導電性舌状体は、円板の周辺から、段部区域３
に隣接するダイヤフラム２の外側部分まで延びている。
れ、その導電性舌状体は、円板の周辺から、段部区域３
に隣接するダイヤフラム２の外側部分まで延びている。
上記の導電性舌状体８は、円板上に４１着された金属層
であり、上から見たとき矩形をしている。この実施例に
あっては、導電性舌状体８は電極より幅が広く、従って
、段部区域の部分で電気的な接触がつくられる面積を増
大している。更に、導電性舌状体８は、段部での電気的
接続を容易にするにちょ・）と１分な１ｉｉＩｔｉ１１
ダイヤフラム部分に延びている。
であり、上から見たとき矩形をしている。この実施例に
あっては、導電性舌状体８は電極より幅が広く、従って
、段部区域の部分で電気的な接触がつくられる面積を増
大している。更に、導電性舌状体８は、段部での電気的
接続を容易にするにちょ・）と１分な１ｉｉＩｔｉ１１
ダイヤフラム部分に延びている。
導電１！１古状体の有効な部分は、段部に置がれた部分
即ら換言ずれば参照番号９に示した部分と、グイートフ
ラノ、２−１−に最小距離だり延在している部分１（）
と、電極６の平らな部分に接合し°ζいる部分７とであ
ることがわかろう。
即ら換言ずれば参照番号９に示した部分と、グイートフ
ラノ、２−１−に最小距離だり延在している部分１（）
と、電極６の平らな部分に接合し°ζいる部分７とであ
ることがわかろう。
第３図を参！！６するならば、導電性舌状体を形成する
ためのマスク装置２ｏは基板１５と、複数の穴１７（１
°つのみ図示）が設けられた中板１６と、ダイヤフラム
２が設ｂ）られた圧電円板上に形成されるべき導電性舌
状体の形に対応した開口１９（１つのみ図示）が設けら
れた上板１８とを具備している。穴Ｉ７は、そのｉ子が
圧電円板の直径に対応している。
ためのマスク装置２ｏは基板１５と、複数の穴１７（１
°つのみ図示）が設けられた中板１６と、ダイヤフラム
２が設ｂ）られた圧電円板上に形成されるべき導電性舌
状体の形に対応した開口１９（１つのみ図示）が設けら
れた上板１８とを具備している。穴Ｉ７は、そのｉ子が
圧電円板の直径に対応している。
そして、中板１６の厚さは、圧電円板の厚さより実質的
に厚く、基板１５と上板１８との間に締めっ＆Ｊるごと
Ｍより圧電円板が適正位置に保持されるようになされて
いる。基板１５、中＠１６、上板１８は、孔２３内に挿
入されてナツト２２゛ と協働する締めっけネジ２２に
よって一緒に保持１．？れる。
に厚く、基板１５と上板１８との間に締めっ＆Ｊるごと
Ｍより圧電円板が適正位置に保持されるようになされて
いる。基板１５、中＠１６、上板１８は、孔２３内に挿
入されてナツト２２゛ と協働する締めっけネジ２２に
よって一緒に保持１．？れる。
第４図に示されるように、圧電円板が装着されたマスク
装置２０は、スパッタリング又は蒸着の方向に対して角
度α傾斜したプレート２１上に取ｆ＝３し）られる。
装置２０は、スパッタリング又は蒸着の方向に対して角
度α傾斜したプレート２１上に取ｆ＝３し）られる。
第５図に詳細に示す如く、段部区域３の導電１！１舌状
体が形成される部分は、上述した傾斜角度のためにスパ
ックリング又は蒸着の方向に対して実質的に直角に置か
れることができる。従って、導電性舌状体８の有効部分
の最大厚さは、蒸着によって得ることができる。そして
、その導電性舌状体８は、スパッタリングによっても蒸
着によっても付着させることができるどのような金属で
もよい。しかし、この目的には金が特に適している。
体が形成される部分は、上述した傾斜角度のためにスパ
ックリング又は蒸着の方向に対して実質的に直角に置か
れることができる。従って、導電性舌状体８の有効部分
の最大厚さは、蒸着によって得ることができる。そして
、その導電性舌状体８は、スパッタリングによっても蒸
着によっても付着させることができるどのような金属で
もよい。しかし、この目的には金が特に適している。
また、その厚さく例えば１０００オングスロ゛１−ノ、
のオーダ）は、段部部分に過剰な量の材料を（＝１加す
ることなく電極の補強ができる程度である。
のオーダ）は、段部部分に過剰な量の材料を（＝１加す
ることなく電極の補強ができる程度である。
導電性舌状体が設けられた各圧電円板は、導電性接合剤
によって２゛っの導電性支持体に接合される。そのあと
、各々導電性支持体の１つに接触しているように電極が
（１着させられる。段部区域を横切って延在する電極は
、導電性舌状体を少なくとも部分的に覆っている。
によって２゛っの導電性支持体に接合される。そのあと
、各々導電性支持体の１つに接触しているように電極が
（１着させられる。段部区域を横切って延在する電極は
、導電性舌状体を少なくとも部分的に覆っている。
電極の付着工程中、共振器の周波数測定が電極の厚さか
ら許されるようになったならば即座に共振器の周波数が
測定される。電極の４１着の結果としてダイヤプラム部
分に材料が付加されると、水晶板の周波数が低くなる。
ら許されるようになったならば即座に共振器の周波数が
測定される。電極の４１着の結果としてダイヤプラム部
分に材料が付加されると、水晶板の周波数が低くなる。
モこて、水晶板の所望周波数が正確に達成されたとき電
極何着動作を中止する。
極何着動作を中止する。
それに引き続いて、水晶板は真空気密室内に置かれて（
９５℃台の温度下で数時間放置されて）エイジング処理
される。
９５℃台の温度下で数時間放置されて）エイジング処理
される。
第６ａ図及び第６ｂ図に示されるように、圧電フィルタ
は、２つの共振器を結合し゛ζダイヤフ、ラム２の部分
につくることがごきる。このために、ダイヤフラムの−
・方の面上に２つの電極を一緒に近接さ七て配置し、１
つの設置電極を反対側の面に配置し、その先端を、一方
の面上の２つの電極間の間隙部分の反対側に位置するよ
うにする。かくして、１−】の電極２７が、水晶板の頂
面上に配置され、その水晶板の周縁からダイヤフラム２
の中心へ延びζその中心に円形終端部３２を有している
。その電極２７の下には、上述した第１図及び第２図の
実施例と同様に、導電性舌状体２６が置かれている。
は、２つの共振器を結合し゛ζダイヤフ、ラム２の部分
につくることがごきる。このために、ダイヤフラムの−
・方の面上に２つの電極を一緒に近接さ七て配置し、１
つの設置電極を反対側の面に配置し、その先端を、一方
の面上の２つの電極間の間隙部分の反対側に位置するよ
うにする。かくして、１−】の電極２７が、水晶板の頂
面上に配置され、その水晶板の周縁からダイヤフラム２
の中心へ延びζその中心に円形終端部３２を有している
。その電極２７の下には、上述した第１図及び第２図の
実施例と同様に、導電性舌状体２６が置かれている。
−・方、電極２７に対してほぼ直角に置かれた電極２４
及び２５は、圧電円板下面の周縁からダイ４・フラム２
の中心へ延び−でいる。そして、その中心部には、電極
２４と２５との間に間隙３３が残され、その間隙め幅が
、２つの共振器間の結合度を決定している。
及び２５は、圧電円板下面の周縁からダイ４・フラム２
の中心へ延び−でいる。そして、その中心部には、電極
２４と２５との間に間隙３３が残され、その間隙め幅が
、２つの共振器間の結合度を決定している。
第１図及び第２図は、それぞれ、本発明による共１辰器
を図解する垂直断面図と頂面図である。 第３し１は、本発明により導電性舌状体を形成す？）た
めのマスク装置を図解する図である。 第４図及び第５図は、本発明による導電性舌状体の形成
におりるイζＪ着動作を図解する図である。 そして、 第６ａ図及び第６ｂ図は、フィルタを形成するように電
１・ｍが配置された本発明による共振器を示す、互いに
９０度の角度ずらして見た垂直断面図である。 （主な参照番号） １１１．薄くされていない領域、 ２０１．薄くされた領域、 ３０９１円錐領域、 ４１３０円筒領域、 ５、、、−一一方の電極、 ６０１．他方の電極、 ８１３．導電性舌状体、 １１．１２． 、 、円形中央部、 １５、 、 、基板、 １６、 、 、中機、 ＋７． 、 、穴、 １８、 、 、上板、 １９、 、 、開Ｌ］、 ２０、 、 、マスク装置、 ２４．２５．、、、電極、 ２６、 、 、導電性舌状体、 ２７、 、 、電極１ ．１２． 、 、円形終端部、 ３３、 、 、間隙、
を図解する垂直断面図と頂面図である。 第３し１は、本発明により導電性舌状体を形成す？）た
めのマスク装置を図解する図である。 第４図及び第５図は、本発明による導電性舌状体の形成
におりるイζＪ着動作を図解する図である。 そして、 第６ａ図及び第６ｂ図は、フィルタを形成するように電
１・ｍが配置された本発明による共振器を示す、互いに
９０度の角度ずらして見た垂直断面図である。 （主な参照番号） １１１．薄くされていない領域、 ２０１．薄くされた領域、 ３０９１円錐領域、 ４１３０円筒領域、 ５、、、−一一方の電極、 ６０１．他方の電極、 ８１３．導電性舌状体、 １１．１２． 、 、円形中央部、 １５、 、 、基板、 １６、 、 、中機、 ＋７． 、 、穴、 １８、 、 、上板、 １９、 、 、開Ｌ］、 ２０、 、 、マスク装置、 ２４．２５．、、、電極、 ２６、 、 、導電性舌状体、 ２７、 、 、電極１ ．１２． 、 、円形終端部、 ３３、 、 、間隙、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ダイヤプラムを形成している薄くされた領域を薄く
され°ζいない領域が囲んでおり、そして、その薄くさ
れた領域が、段部を形成している少なくとも１つの区域
を介して前記薄くされていない領域に結合されている圧
電材料の板を具備し、少なくとも１つの電極が、前記薄
くされていない領域から前記薄くされた領域へ前記段部
を横切って延びている高周波圧電共′振器にして、前記
電極には、前記段部区域に１１着された金属フィルム層
により形成された導電性舌状体が付属している高周波圧
電共振器。 ２、前詰金属フィルム層は、スパッタリング又は真空蒸
着により付着された特許請求の範囲第１項記載の高周波
圧電共振器。 ３、前記導電性舌状体は前記電極の下に置かれ°ζいる
特許請求の範囲第２項記載の高周波圧電共振器。 ４、前記導電性舌状体は金でつくられ”ζいる特許請求
の範囲第２項記載の高周波圧電共振器。 ５、前記導電性舌状体は、１０００オングストロームの
オーダの平均厚さを有している特許請求の範囲第１項記
載の高周波圧電共振器。 ６、前記１つの電極はアルミニウムでつくられている特
許請求の範囲第１項記載の高周波圧電共振器。 ７、前記１つの電極は、５００から１ｏｏｏオングスト
ロームの範囲内の厚さを有している特許請求の範囲第１
項記載の高周波圧電共振器。 ８、前記導電性舌状体は前記電極より幅が広い特詐請求
の範囲第１項記載の高周波圧電共振器。 ９．前記導電性舌状体は、前記薄くされていない領域か
ら、段部区域に隣接する前記薄くされた領域の外側部分
まで延在する特許請求の範囲第１項または第８項記載の
高周波圧電共振器。 １０、共振器は、フィルタを形成するように一緒に結合
された２つの単位共振器からつくられている特許請求の
範囲第１項記載の高周波圧電共振器。 １１、水晶板の中央をイオンビーム加工して、段部を形
成している区域によって薄くされていない領域から分け
られている厚さの薄くされた領域を形成する予備段階を
含む共振器の製造方法にして、段部区域を横切って延び
る導電性舌状体を付着させ、 導電性接合剤によって少なくとも２つの導電性支持体上
に水晶板を取付け、 １つの電極が前記導電性舌状体を少なくとも部分的に覆
うように配置されると共に、上記した導電性支持体が各
々１つの電極に接触しているように、スパッタリングに
より電極を付着させることを含む共振器の製造方法。 １２、所望の共振器周波数が得られたとき即座に電極の
付着工程を中止するように電極の付着工程中興振器周波
数を測定することを含む特許請求の範囲第１１項記載の
共振器の製造方法。
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