(57)【要約】【課題】測定プローブピンからの熱伝導による各圧電デバイスの到達温度が短時間で略一様になるようにして、所定の温度における各圧電デバイスの周波数をより正確に測定する。【解決手段】複数の測定プローブピン５が設けられた測定プローブ部６と、平面視において測定プローブ部６の周囲を囲むと共に、測定プローブ部６を支持する測定プローブ部支持部７と、熱源を有し測定プローブ部支持部７に接し測定プローブ部支持部７を介して熱伝導により複数の測定プローブピン５の温度を所定の温度に調整する温度調整部８と、測定対象の圧電デバイス３が搭載されるキャリア４を測定プローブ部６に対して位置決めする位置決めピン９と、位置決めピン９を支持する位置決めピン支持部１０と、を備えた測定プローブヘッド部２を有し、測定プローブヘッド部２の測定プローブ部支持部７と、位置決めピン支持部１０とが、別体で形成されている。【選択図】図１
2010127735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定プローブピンが設けられた測定プローブ部と、
平面視において前記測定プローブ部の周囲を囲むと共に、前記測定プローブ部を支持する測定プローブ部支持部と、
熱源を有し、前記測定プローブ部支持部に接し前記測定プローブ部支持部を介して熱伝導により複数の前記測定プローブピンの温度を所定の温度に調整する温度調整部と、
測定対象の圧電デバイスが搭載されるキャリアを前記測定プローブ部に対して位置決めする位置決めピンと、
前記位置決めピンを支持する位置決めピン支持部と、を備えた測定プローブヘッド部を有し、
前記測定プローブヘッド部の前記測定プローブ部支持部と、前記位置決めピン支持部とが、別体で形成されていることを特徴とする温度特性測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温度特性測定装置において、前記位置決めピン支持部が前記測定プローブ部支持部に接しており、前記位置決めピン支持部の熱伝導率が、前記測定プローブ部支持部の熱伝導率より低いことを特徴とする温度特性測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の温度特性測定装置において、前記温度調整部が前記測定プローブピンの延在方向に沿った前記測定プローブ部支持部の側面に接していることを特徴とする温度特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子などに代表される圧電デバイスの、温度特性測定などに用いられる温度特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度特性測定時における水晶振動子などの圧電部品（以下、圧電デバイスという）の温度変化を避けるために、温度を可変する雰囲気の炉内チャンバー温度雰囲気環境により、所望の周波数との周波数偏差を測定する周波数測定装置において、圧電デバイスの周波数測定を行う測定系として測定回路、測定プローブを測定温度に近い温度に温度制御することを特徴とする周波数測定装置（以下、温度特性測定装置という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２６０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の測定プローブを測定温度に近い温度に温度制御する具体的な１つの方策として、図４の従来の温度特性測定装置の要部の概略構成を示す模式斜視図に示すような、測定プローブヘッド部の構成が用いられている。
図４に示すように、従来の温度特性測定装置１０１の測定プローブヘッド部１０２は、複数の圧電デバイス１０３を一括して測定できるように、複数の測定プローブピン１０５が設けられた測定プローブ部１０６を備えている。
そして、測定プローブヘッド部１０２は、測定プローブ部１０６を支持すると共に、複数の圧電デバイス１０３が搭載されたキャリア１０４の位置決めを行う複数の位置決めピン１０９を支持する支持部１０７と、熱源を有し支持部１０７に接することで熱伝導により複数の測定プローブピン１０５の温度を所定の温度に調整する温度調整部１０８と、を備えている。
【０００５】
しかしながら、従来の測定プローブヘッド部１０２は、支持部１０７が測定プローブ部１０６及び複数の位置決めピン１０９を支持していることから、支持部１０７のサイズが測定プローブ部１０６に対して相対的に大きくなる。
これにより、従来の測定プローブヘッド部１０２は、支持部１０７の熱容量が大きくなることから、支持部１０７を介した温度調整部１０８からの熱伝導による各測定プローブピン１０５の温度が、所定の温度になるまでに相当程度の時間を要する。
このことから、温度特性測定装置１０１は、圧電デバイス１０３の周波数測定のタクトタイムが長くなるという問題がある。
【０００６】
また、温度特性測定装置１０１は、支持部１０７の熱容量が大きくなることから、支持部１０７から測定プローブ部１０６への熱伝導が不十分となり、各測定プローブピン１０５間の温度差が大きくなる。
これにより、温度特性測定装置１０１は、各測定プローブピン１０５からの熱伝導による各圧電デバイス１０３の到達温度が一様でないことから、周波数の測定結果がばらつき、所定の温度における各圧電デバイス１０３の周波数を正確に測定するのが困難であるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる温度特性測定装置は、複数の測定プローブピンが設けられた測定プローブ部と、平面視において前記測定プローブ部の周囲を囲むと共に、前記測定プローブ部を支持する測定プローブ部支持部と、熱源を有し、前記測定プローブ部支持部に接し前記測定プローブ部支持部を介して熱伝導により複数の前記測定プローブピンの温度を所定の温度に調整する温度調整部と、測定対象の圧電デバイスが搭載されるキャリアを前記測定プローブ部に対して位置決めする位置決めピンと、前記位置決めピンを支持する位置決めピン支持部と、を備えた測定プローブヘッド部を有し、前記測定プローブヘッド部の前記測定プローブ部支持部と、前記位置決めピン支持部とが、別体で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、温度特性測定装置は、測定プローブ部支持部と、位置決めピン支持部とが別体で形成されていることから、測定プローブ部支持部のサイズを従来の支持部のサイズより小さくできる。
これにより、温度特性測定装置は、測定プローブ部支持部の熱容量が小さくなることから、測定プローブ部支持部からの熱伝導による測定プローブ部の各測定プローブピンの温度が所定の温度になるまでの時間が、従来の測定プローブ部支持部と位置決めピン支持部とが一体の場合と比較して短くなる。
このことから、温度特性測定装置は、所定の温度における圧電デバイスの周波数測定のタクトタイムを短くできる。
【００１０】
また、温度特性測定装置は、測定プローブ部支持部の熱容量が小さくなることから、測定プローブ部支持部から測定プローブ部への熱伝導が十分行われ、各測定プローブピン間の温度差を小さくできる。
これにより、温度特性測定装置は、各測定プローブピンからの熱伝導による各圧電デバイスの到達温度が略一様となることから、所定の温度における各圧電デバイスの周波数をより正確に測定することができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例にかかる温度特性測定装置は、前記位置決めピン支持部が前記測定プローブ部支持部に接しており、前記位置決めピン支持部の熱伝導率が、前記測定プローブ部支持部の熱伝導率より低いことが好ましい。
【００１２】
これによれば、温度特性測定装置は、位置決めピン支持部が測定プローブ部支持部に接し、位置決めピン支持部の熱伝導率が、測定プローブ部支持部の熱伝導率より低い。
このことから、温度特性測定装置は、測定プローブ部支持部と位置決めピン支持部との間の接触による熱伝導を抑制しつつ、位置決めピン支持部と測定プローブ部支持部とが離れている場合と比較して、測定プローブヘッド部のサイズを小型化できる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例にかかる温度特性測定装置は、前記温度調整部が前記測定プローブピンの延在方向に沿った前記測定プローブ部支持部の側面に接していることが好ましい。
【００１４】
これによれば、温度特性測定装置は、温度調整部が測定プローブピンの延在方向に沿った測定プローブ部支持部の側面に接している。このことから、温度特性測定装置は、温度調整部が、例えば、測定プローブピンの延在方向と交差する測定プローブ部支持部の上面に重なって接している場合と比較して、温度調整部の配置に必要なスペースを上記上面に設ける必要がない。
これにより、温度特性測定装置は、測定プローブ部支持部の上記上面サイズを、より小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、温度特性測定装置の実施形態について図面を参照して説明する。
（実施形態）
図１は、本実施形態の温度特性測定装置の要部の概略構成を示す模式斜視図である。図２は、図１の模式断面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線での模式断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線での模式断面図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、温度特性測定装置１は、測定プローブヘッド部２と、測定対象の圧電デバイス３が複数個搭載されるキャリア４とを有している。
測定プローブヘッド部２は、複数の測定プローブピン５が設けられた測定プローブ部６と、平面視において測定プローブ部６の周囲を囲むと共に、測定プローブ部６を支持する測定プローブ部支持部７とを備えている。
さらに、測定プローブヘッド部２は、熱源を有し測定プローブ部支持部７に接し測定プローブ部支持部７を介して熱伝導により複数の測定プローブピン５の温度を所定の温度に調整する温度調整部８と、キャリア４を測定プローブ部６に対して位置決めする２本の位置決めピン９と、２本の位置決めピン９を支持する位置決めピン支持部１０と、を備えている。
【００１７】
測定プローブ部６は、ＰＥＥＫ（登録商標）（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂材料で形成されたベース部分に、ベリリウム銅などの銅合金に金メッキなどが施された棒状の測定プローブピン５が、厚み方向に貫通した状態で固定されて形成されている。
測定プローブピン５は、キャリア４に搭載されている圧電デバイス３の電極３ａ，３ｂの間隔及び配列されている複数の圧電デバイス３間の間隔に合わせて配置されている。なお、本実施形態では、２本１組（例えば、測定プローブピン５ａ，５ｂ）で４組の測定プローブピン５が設けられている。これにより、温度特性測定装置１は、一度に４個の圧電デバイス３の周波数測定が可能である。
なお、測定プローブピン５は、図示しない測定回路を経由して周波数カウンタに接続されている。
【００１８】
測定プローブ部支持部７は、銅、銅合金などの金属で形成されている。測定プローブ部支持部７は、平面視において略枠状に形成され、枠の内側に測定プローブ部６を収納、固定することにより測定プローブ部６を支持している。
測定プローブ部支持部７は、図示しないねじなどの固定部材により温度調整部８に固定されている。
【００１９】
温度調整部８は、熱源としてペルチェ素子を有し、加熱または冷却により所定の温度に保持されている。なお、温度調整部８の温度は、温度センサなどを用いて設定温度に対して±０．５℃〜１℃程度の範囲で制御されている。また、温度調整部８は、測定プローブピン５の延在方向に沿った測定プローブ部支持部７の側面に接している。
【００２０】
位置決めピン支持部１０は、ＰＥＥＫ（登録商標）などの樹脂で形成されている。位置決めピン支持部１０は、測定プローブ部支持部７を両側から挟むように形成されている。
位置決めピン支持部１０は、測定プローブ部支持部７側の側面に段差部１０ａが形成されている。位置決めピン支持部１０は、この段差部１０ａに測定プローブ部支持部７の側面に形成された段差部７ａを重ね合わせて、図示しないねじなどの固定部材により測定プローブ部支持部７に固定されている。
この段差部１０ａ，７ａにより、温度特性測定装置１は、位置決めピン支持部１０と測定プローブ部支持部７との位置決め、固定が容易に行える。
【００２１】
位置決めピン支持部１０には、ベリリウム銅などの銅合金に金メッキなどが施された円柱状の２本の位置決めピン９が、測定プローブ部支持部７を挟むようにして測定プローブピン５の延在方向に沿って厚み方向に貫通した状態で支持されている。
なお、位置決めピン支持部１０の熱伝導率は、材質が樹脂であることから金属製の測定プローブ部支持部７の熱伝導率（銅の場合で約４００Ｗ／（ｍ・Ｋ））より極めて低くなっている（ＰＥＥＫ（登録商標）の場合で約０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ））。
なお、位置決めピン９は、キャリア４側の先端部９ａが円錐状に形成されている。また、位置決めピン９は、位置決めピン支持部１０からキャリア４側へ突出していればよいので、位置決めピン支持部１０を貫通していなくてもよい。
【００２２】
キャリア４は、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いて、略矩形の平板状に形成されている。
キャリア４には、測定プローブ部６に対向する面に圧電デバイス３を収納する複数の凹部４ａが形成されている。この凹部４ａは、収納される各圧電デバイス３の電極の位置が、測定プローブ部６の各測定プローブピン５と対向する位置になるように形成されている。
具体的には、例えば、圧電デバイス３の電極３ａと測定プローブピン５ａとが対向し、電極３ｂと測定プローブピン５ｂとが対向するように形成されている。
【００２３】
そして、キャリア４には、２本の位置決めピン９に対向する位置に、２個の位置決め孔４ｂが形成されている。なお、キャリア４の表面には、フッ素系などの絶縁性を有する樹脂がコーティングされていてもよい。これによれば、キャリア４は、収納される圧電デバイス３の短絡の回避が図られると共に、キャリア４自体の搬送がスムーズとなる。
なお、温度特性測定装置１は、キャリア４の下方に図示しない別の温度調整部が設けられ、キャリア４を介して圧電デバイス３の温度が所定の温度に近づくように調整されている。
【００２４】
ここで、温度特性測定装置１の動作の概略について説明する。
温度特性測定装置１は、図示しない保持部により保持された測定プローブヘッド部２の直下に、図示しない搬送部により矢印Ｃ方向に沿って、圧電デバイス３が搭載されたキャリア４が搬送されてくる。そして、キャリア４は、圧電デバイス３の電極３ａ，３ｂが測定プローブピン５ａ，５ｂと対向する位置で留置される。
【００２５】
そして、温度特性測定装置１は、測定プローブヘッド部２が矢印Ｄ方向に沿って下降されることにより、位置決めピン９の先端部９ａがキャリア４の位置決め孔４ｂに挿入される。なお、図１、図２は、測定プローブヘッド部２が下降された状態を示している。
このとき、位置決めピン９の先端部９ａが円錐状に形成されていることから、キャリア４は、位置決めピン９の先端部９ａの斜面と位置決め孔４ｂとが当接することにより、平面方向にずれることなく正確に位置決めされる。
【００２６】
そして、温度特性測定装置１は、測定プローブヘッド部２が矢印Ｄ方向に沿って下降されることにより、測定プローブピン５ａ，５ｂが圧電デバイス３の電極３ａ，３ｂに当接される（他の各測定プローブピン５及び各圧電デバイス３についても同様である）。
そして、温度特性測定装置１は、測定プローブピン５ａ，５ｂ、測定回路を経由して周波数カウンタにより所定の温度下における圧電デバイス３の周波数が測定される（他の各圧電デバイス３についても同様であり、４個が一括して測定される）。
【００２７】
このとき、測定プローブ部６の各測定プローブピン５は、測定プローブ部支持部７を介した温度調整部８からの熱伝導により所定の温度に調整されている。
なお、測定プローブ部支持部７と位置決めピン支持部１０とは、接しているが別体であり、さらに位置決めピン支持部１０の熱伝導率が測定プローブ部支持部７の熱伝導率より低い。このことから、温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７から位置決めピン支持部１０への熱伝導（放熱）が抑制される。
これにより、温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７を介した温度調整部８から各測定プローブピン５への熱伝導が効率よく行われる。
【００２８】
そして、温度特性測定装置１は、測定終了後、測定プローブヘッド部２が矢印Ｄ方向に沿って上昇される。そして、温度特性測定装置１は、キャリア４が次の場所に搬送されていき、その後、新たなキャリア４が搬送されてきて、新たな圧電デバイス３の周波数の測定が行われる。以降、温度特性測定装置１は、この一連の動作が繰り返される。
【００２９】
ここで、所定の温度下における本実施形態の温度特性測定装置１で測定した圧電デバイス３の周波数測定結果と、従来の温度特性測定装置で測定した圧電デバイス３の周波数測定結果とを比較してみる。
図３は、本実施形態の温度特性測定装置と従来の温度特性測定装置との周波数測定結果の比較グラフである。図３（ａ）は、従来の温度特性測定装置の周波数測定結果を示すグラフであり、図３（ｂ）は、本実施形態の温度特性測定装置の周波数測定結果を示すグラフである。
【００３０】
なお、各グラフ共、横軸は測定開始からの経過時間を表し、縦軸は周波数の基準値に対するずれ量を表す。
また、ＣＨ１は、測定プローブピン５ａ，５ｂ（１０５ａ，１０５ｂ）の組のデータであり、以降、測定プローブピン５（１０５）の位置が温度調整部８（１０８）に対して遠い組から近い組の順に、ＣＨ２〜ＣＨ４となっている。したがって、ＣＨ４は、温度調整部８（１０８）に一番近い測定プローブピン５（１０５）の組のデータである。
なお、このデータは、所定の温度としての設定温度が、共に８５℃のときのデータである。また、両温度特性測定装置は、測定プローブヘッド部以外は、共通仕様である。
【００３１】
図３に示すように、例えば、経過時間約１．５秒の時点における、ＣＨ１〜ＣＨ４の間のデータのばらつきの幅を比較してみると、従来のデータでは、約１０であるのに対して、本実施形態のデータでは、約３であり、ばらつきの幅が大幅に減少していることが分かる。なお、約１．５秒以外の経過時間の時点でも、本実施形態のデータの方が、ばらつきの幅が大幅に減少していることが分かる。
【００３２】
また、経過時間約０．５秒から約３秒までの各ＣＨごとのばらつきの幅も、本実施形態のデータの方が少ないことが分かる。
これらの主要因は、本実施形態の温度特性測定装置１の測定プローブ部支持部７（図１参照）のサイズが従来の支持部１０７（図４参照）のサイズより小さく、測定プローブ部支持部７の熱容量が小さくなることから、測定プローブ部支持部７を介した温度調整部８から各測定プローブピン５への熱伝導が効率よく十分に行われ、各測定プローブピン５間の温度差を小さくできたことによるものと推測される。
【００３３】
上述したように、本実施形態の温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７と、位置決めピン支持部１０とが別体で形成されていることから、測定プローブ部支持部７のサイズを従来の支持部１０７のサイズより小さくできる。
これにより、温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７の熱容量が小さくなることから、測定プローブ部支持部７を介した温度調整部８からの熱伝導による測定プローブ部６の各測定プローブピン５の温度が所定の温度になるまでの時間が、従来と比較して短くなる。
このことから、温度特性測定装置１は、所定の温度における圧電デバイス３の周波数測定のタクトタイムを短くできる。
【００３４】
また、温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７の熱容量が小さくなることから、測定プローブ部支持部７を介した温度調整部８から各測定プローブピン５への熱伝導が効率よく十分に行われ、各測定プローブピン５間の温度差を小さくできる。
これにより、温度特性測定装置１は、各測定プローブピン５からの熱伝導による各圧電デバイス３の到達温度が略一様となることから、所定の温度における圧電デバイス３の周波数をより正確に測定することができる。
【００３５】
また、温度特性測定装置１は、位置決めピン支持部１０が測定プローブ部支持部７に接し、位置決めピン支持部１０の熱伝導率が、測定プローブ部支持部７の熱伝導率より極めて低い。
このことから、温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７と位置決めピン支持部１０との間の熱伝導を抑制しつつ、位置決めピン支持部１０と測定プローブ部支持部７とが離れている場合と比較して、測定プローブヘッド部２のサイズを小型化できる。
【００３６】
また、温度特性測定装置１は、温度調整部８が測定プローブピン５の延在方向に沿った測定プローブ部支持部７の側面に接している。このことから、温度特性測定装置１は、温度調整部８が、例えば、測定プローブピン５の延在方向と交差する測定プローブ部支持部７の上面７ｂに重なって接している場合と比較して、温度調整部８の配置に必要なスペースを上面７ｂに設ける必要がない。
これにより、温度特性測定装置１は、測定プローブ部支持部７の上面７ｂのサイズを、より小さくできる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、測定プローブピン５の組数を４組としたが、これに限定するものではなく、４組より多くても少なくてもよい。例えば、１〜３組、５〜１０組などでもよい。同様に、圧電デバイス３の搭載数は、４個に限定されず、上記測定プローブピン５の組数に応じて増減される。
なお、圧電デバイスとしては、水晶発振器、水晶振動子、水晶フィルタ、ＳＡＷ共振子、ＳＡＷフィルタなどに適用できる。なお、温度特性測定装置１は、圧電デバイスが水晶発振器などのように電極数が多いものの場合には、測定プローブピン５の１組の本数を電極の数に応じて増加させる。
【００３８】
また、上記実施形態では、位置決めピン支持部１０と測定プローブ部支持部７とが接していたが、これに限定するものではなく、離れていてもよい。これによれば、温度特性測定装置１は、位置決めピン支持部１０と測定プローブ部支持部７との間の熱伝導がさらに抑制される。
また、位置決めピン支持部１０は、測定プローブ部支持部７を境にして２つに分離されていてもよい。また、位置決めピン支持部１０は、温度調整部８に接していてもよく、温度調整部８に固定されていてもよい。
また、測定プローブ部６は、略直方体形状に限定するものではなく、各測定プローブピン５ごとに測定プローブピン５を軸方向に貫通させた円柱状に形成され、互いにリブで繋がっているような形状でもよい。また、測定プローブ部６は、測定プローブピン５の組ごとに独立して複数形成されていてもよい。
【００３９】
また、温度特性測定装置１は、キャリア４の搬送方向（矢印Ｃ方向）に沿って複数の測定プローブヘッド部２を備えて、各測定プローブヘッド部２の温度調整部８の設定温度を異なる温度にすることにより、複数の異なる温度下における圧電デバイス３の周波数を連続的に測定する構成としてもよい。なお、キャリア４の搬送方向は、円弧状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態の温度特性測定装置の要部の概略構成を示す模式斜視図。
【図２】図１の模式断面図。
【図３】本実施形態の温度特性測定装置と従来の温度特性測定装置との周波数測定結果の比較グラフ。
【図４】従来の温度特性測定装置の要部の概略構成を示す模式斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１…温度特性測定装置、２…測定プローブヘッド部、３…圧電デバイス、３ａ，３ｂ…電極、４…キャリア、４ａ…凹部、４ｂ…位置決め孔、５，５ａ，５ｂ…測定プローブピン、６…測定プローブ部、７…測定プローブ部支持部、７ａ…段差部、７ｂ…上面、８…温度調整部、９…位置決めピン、９ａ…先端部、１０…位置決めピン支持部。
【図１】
2010127735.tif 000003
【図２】
2010127735.tif 000004
【図３】
2010127735.tif 000005
【図４】
2010127735.tif 000006