(57)【要約】【課題】圧電（水晶）素板の形態における温度特性を測定する測定方法の改善を目的とする。【解決手段】課題を解決するために本発明は、電極板の間に圧電素板を挟持させて該圧電素板の周波数を測定する周波数測定であって、該圧電素板のままで加熱と冷却手段により温度を変化させ、周波数を測定しながら温度特性を確認することを特徴とする圧電素板の温度特性測定方法により課題を解決する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板の間に圧電素板を挟持させて該圧電素板の周波数を測定する周波数測定であって、該圧電素板のままで加熱と冷却手段により温度を変化させ、周波数を測定しながら温度特性を確認することを特徴とする圧電素板の温度特性測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の温度特性を測定ための温度を可変する手段として、該電極部にペルチェ素子により実現したことを特徴とする圧電素板の温度特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素板の形態における発振周波数の周囲温度変化に対する周波数特性を測定するための測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素板の代表として水晶材料を用いた物は、天然または人工水晶の結晶から切り取った水晶片として、水晶振動子や水晶共振子のように水晶板の主面に電極を形成した発振素子ではなく、いわゆる圧電素板（業界ではブランクと呼ぶ）の形態のことを言う。
【０００３】
この圧電（水晶）素板の主面に電極を形成し、気密封止した後で発振素子として、水晶振動子あるいは水晶共振子としての各種特性評価を行うことが一般的な加工工程、製造工程での流れである。
【０００４】
このように水晶振動子の形態にして各種特性を評価することで、極めて正確で安定度が高い水晶振動子を得ることができ、この水晶振動子と半導体素子（ＩＣやトランジスタ）とを組み合わせることで発振器を構成することができる。水晶振動子や水晶発振器は、測定器や送信機をはじめ昨今のブロードバンド関連部品やＩＴ（情報技術）関連部品として多用化されている。
【０００５】
また、水晶材料の温度特性に関しては、一般に水晶素板主面の切断角度と相関関係があり水晶振動子、水晶発振器の周波数温度特性を一定の範囲に抑え込むため水晶素板は、その加工中にＸ線回折法により切断角度を測定し一定の角度偏差内に抑え込む手法が取られている。
【０００６】
なお、出願人は、本願明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件の出願時までに発見するに至らなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−１４０８６０号公報
【特許文献２】
特開平０９−２１４２７０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、水晶振動子の温度特性の測定については、圧電（水晶）素板に電極や保持部を付加した状態の水晶振動子の形態にして測定をすることから、保持部の影響を受けることも考えられ、周波数特性の変化が保持状態によるもの（保持により圧電素板に加わるストレスが変化する）の正確な測定も難しい現状にある。
【０００９】
このため、水晶振動子の良品検査などにおける評価については、水晶振動子を加工する初期の段階における品質測定の可否が大変重要であると言われていおり、そこで、初期の段階である水晶材料（圧電素板）の状態での温度特性が重要視されてくる。
【００１０】
ここで、Ｘ線回折法による水晶素板の切断角度測定は、その精度を上げるため真空吸着等の方法で水晶素板を保持し行なう必要がある。しかしながら水晶素板が非常に薄い場合には、真空吸着等で素板を変形させるため精度良く測定が出来ない問題があった。また同時に水晶素板が非常に小型になった場合にも保持が困難となり精度良く測定が出来ないと言う問題があった。
【００１１】
また、Ｘ線回折法は、また切断角度を測定しているだけであり必要な温度特性を測定しているものではないため切断角度が一定範囲内であっても実際に発振させた場合には寄生振動等の影響で望む温度特性が得られないという課題もあった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、電極板の間に圧電素板を挟持させて該圧電素板の周波数を測定する周波数測定であって、該圧電素板のままで加熱と冷却手段により温度を変化させ、周波数を測定しながら温度特性を確認することを特徴とする圧電素板の温度特性測定方法である。要するに、前述の発振素子のように圧電素板の主面に電極を形成し、水晶振動子あるいは水晶共振子の形態に加工する以前での、圧電素板の温度特性を測定する方法である。
【００１３】
温度測定をするためには、電極板の間に圧電素板を挟持させた状態で温度を強制的に変化させる必要があるが、本発明ではこの温度変化を実現するために、電極部にペルチェ素子を配置することにより実現したものである。
【００１４】
従って本発明では、水晶振動子を加工する初期の段階である圧電（水晶）素板の時点における温度特性の確認を実現することにより課題を解決するものである。
そして更には、圧電（水晶）素板に電極や保持部を付加した状態の水晶振動子の形態にして測定をすることが無いために、保持部（保持により圧電素板に加わるストレスが変化が無い）の影響を受けず、周波数の正確な特性測定を可能にできる。
【００１５】
従って本願発明により、Ｘ線回折法による水晶素板の切断角度測定手法を改善し、測定時の真空吸着等による素板の変形や、水晶素板が非常に小型になった場合の保持による影響など、圧電素板（水晶素板）の状態での温度特性の測定手法を改善することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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は本発明の圧電素板２の温度特性測定方法の概念を示した図である。
図１に示すように電極１板の間に圧電素板２を挟持させて、挟持した圧電素板２の周波数を測定する周波数測定系で、圧電素板２自体の温度特性を確認しながら周波数測定を行うための測定系を示したものである。
【００１７】
圧電素板２としては一例としてＡＴカット板の水晶材料で、挟持する電極１としては銅材などの金属を用いたものである。図２に示すように、電極１となる金属に挟まれた圧電素板２は、図２に示すように下電極上に圧電素板２が載っており、その上に任意の隙間をあけて、上電極が配置されている。
【００１８】
電極１はそれぞれネットワークアナライザーに接続され、圧電素板２自体の特性が測定できる。これらの測定系により、圧電素板２を励振させ、同時に圧電素板２に対し温度変化を加えることで、圧電素板２単体での温度特性を測定することができる。ここで、周波数の測定については、一例としてネットワークアナライザーとコンピュータの組合せなどにより行うものである。
【００１９】
また本発明では、挟持する圧電素板２に対し温度変化を加えるために、ペルチェ素子を用いたことを特徴とする。ペルチェ素子とは、ｐ形およびｎ形半導体の熱伝素子を並列に配置して、電気的に直列に接続して電流を流すと、ペルチェ効果によって、それぞれの面において吸熱と放熱を起こすことができる素子である。このペルチェ素子の吸熱と放熱の動作については、図３に簡単な概念図を示す。
【００２０】
図３に示すのは、ペルチェ効果の概念図である。ｐ形およびｎ形半導体を図示するように熱伝素子を並列に配置して、電気的に直列に接続しその両端に低電圧（数ボルト〜数十ボルト）の電流を流すことによって、片面からもう片面へと熱を移動させる半導体で構成される。要するに片面が冷たくなり吸熱効果を持ち、もう片面が厚くなる放熱効果を持つことになる。この吸熱と放熱の効果を持つペルチェ素子を電極１部に配置することで、簡単に圧電素板２に対し温度変化を加えることができる。
【００２１】
上述の圧電素板２の温度特性測定系により、水晶振動子を加工する初期の段階である圧電（水晶）素板の状態における温度特性の確認を実現することができる。
なお、本実施例では圧電素板２を個々の単位で測定する形態で説明しているが、電極を複数個配置することにより、一度に複数個の圧電素板２の測定を行うことができ、測定時間の作業効率を改善できることは言うまでもない。
また、ペルチェ素子により電極部分の温度を変化することを特徴とするが、電極板の間に圧電素板２を挟持させる部分を、補助的に恒温槽など外部の温度雰囲気環境と併用して測定を行っても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
なお、本願発明の特徴は、圧電素板の状態で温度特性を計るものであり、実施例としては、圧電素板を挟むように電極板を配置して説明するが、特に図示はしないが、圧電素板と電極間に隙間（ギャップ）を設けた測定方法であっても同様の効果を奏することができる。また、本実施例はペルチェ素子を上下の電極の両方に配置しているが、いずれか一方の電極に配置し温度制御を行っても構わない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、圧電素板としての温度特性評価を確認できることから、圧電素板に電極を形成した発振素子、水晶振動子、水晶共振子あるいは水晶発振器の形態にする前の、発振素子としての温度特性評価を確実に行うことにより、製造工程における品質確認作業を低減することができる。また、製造工程や加工工程に圧電素板を投入する絶対量に対し、良品として得られる水晶振動子の取り数を増やすことにより、水晶振動子の総合品質を向上し安定した良品の水晶振動子を製造工程に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定方法の概念図である。
【図２】本発明の電極構造の１実施例を示す電極部の断面図である。
【図３】ペルチェ効果を説明する概念図である。
【符号の説明】
１　　　電極
２　　　圧電素板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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