(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電共振子が接着剤により基板上に固定されている構造を備えた圧電共振部品の不良検出方法であって、
前記圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさを測定し、該応答の大きさにより前記接着剤の量が適正であるか否かを判別することを特徴とする、圧電共振部品の不良検出方法。
【請求項２】
圧電共振子が基板上に接着剤を用いて固定されている、圧電共振部品の不良を検出する方法であって、
前記圧電共振子が、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の両主面において部分的に形成されておりかつ圧電体を介して対向された第１，第２の共振電極とを備え、第１，第２の共振電極が対向している部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成しているエネルギー閉じ込め型圧電共振子であって、
前記圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさを測定し、該応答の大きさにより前記接着剤の量が適正であるか否かを判別することを特徴とする、圧電共振部品の不良検出方法。
【請求項３】
前記エネルギー閉じ込め型圧電共振子が、厚み縦振動モードの基本波または３倍波を用いたエネルギー閉じ込め型厚み縦共振子である、請求項２に記載の圧電共振部品の不良検出方法。
【請求項４】
前記圧電共振子が、厚み滑り振動モードを利用したストリップ型圧電共振子である、請求項２に記載の圧電共振部品の不良検出方法。
【請求項５】
前記圧電共振子が、前記圧電体内において第１，第２の共振電極の少なくとも１つと圧電体層を介して対向するように配置された少なくとも１層の内部電極をさらに備え、厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型厚み縦共振子である、請求項２に記載の圧電共振部品の不良検出方法。
【請求項６】
圧電共振子が基板上に接着剤を用いて固定されている、圧電共振部品の不良を検出する方法であって、前記圧電共振子が、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の一方主面において部分的に形成された第１の共振電極と、第１の共振電極と圧電体層を介して対向するように配置された少なくとも１層の内部電極とを備え、前記第１の共振電極と内部電極とが対向している部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成しているエネルギー閉じ込め型圧電共振子であって、
前記圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさを測定し、該応答の大きさにより前記接着剤の量が適正であるか否かを判別する、圧電共振部品の不良検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電共振子を用いた発振子やフィルタなどの圧電共振部品の不良検出方法に関し、より詳細には、圧電共振子が基板に接着剤を用いて固定されている圧電共振部品の不良検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電共振部品の製造に際し、不良品を選別するために様々な方法が従来より用いられている。例えば、特開平５−２９８６２号公報には、図８に示す圧電共振部品５１の不良検出方法が開示されている。ここでは、エネルギー閉じ込め型の圧電共振子５２がカップ部を有する金属端子５３，５４に接合されている。また、圧電共振子５２の周囲が外装材５５により覆われている。
【０００３】
圧電共振部品５１の不良検出にあたっては、高温炉に圧電共振部品５１を入れ、例えば１７０℃程度の高温の熱風で圧電共振部品５１を加熱する。しかる後、加熱された状態の圧電共振部品５１の電気特性、例えばインピーダンス特性を測定する。これにより、常温（１０〜５０℃）での電気的特性では表われない不具合が検出され、不良品及び良品の選別を高い信頼性を持って行うことができるとされている。
【０００４】
他方、圧電共振部品として、基板上に導電性接着剤を用いて圧電共振子を固定した構造のものも知られている。また、圧電共振子が接着剤により基板上に固定されている構造では、接着剤量が少なすぎると、圧電共振子が基板から外れ、上記のように導通不良が発生する恐れがある。しかしながら、接着剤量が少なすぎる場合、利用しようとするメインの振動特性を測定して行う初期選別工程ではこのような不良品は検出され難い。従って、実際に接着剤量を観察したり、特開平５−２９８６２号公報に記載のように熱を加えた不良検出方法を用いざるを得なかった。特開平５−２９８６２号公報に記載の不良検出方法を用いた場合には、基板と圧電共振子との熱膨張係数の差が大きければ、高温が与えられた場合、接着剤に加わる応力が大きくなる。そのため、該応力に耐えられない程接着剤の量が少ない場合には、断線不良が起こり、接着剤量の少ない不良品を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤量を目視で観察する方法では、必ずしも導通不良につながる不良品を正確に検出することができず、かつ選別に長時間を要する。また、熱を加えた上記不良検出方法では、熱を加える時間が必要であり、かつ熱を与えるための高温炉のような設備が必要となる。また、熱を加えることにより、製品が熱劣化する恐れがあった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、基板上に圧電共振子を接着剤を用いて固定した圧電共振部品の不良の検出にあたり、接着剤量の異常を短時間でかつ高い信頼性でもって検出することができ、さらに付加的な設備や工程を必要としない不良検出方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある広い局面によれば、圧電共振子が接着剤により基板上に固定されている構造を備えた圧電共振部品の不良検出方法であって、前記圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさを測定し、該応答の大きさにより前記接着剤の量が適正であるか否かを判別することを特徴とする不良検出方法が提供される。
【０００８】
本発明の別の広い局面によれば、圧電共振子が基板上に接着剤を用いて固定されている、圧電共振部品の不良を検出する方法であって、前記圧電共振子が、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の両主面において部分的に形成されておりかつ圧電体を介して対向された第１，第２の共振電極とを備え、第１，第２の共振電極が対向している部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成しているエネルギー閉じ込め型圧電共振子であって、前記圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさを測定し、該応答の大きさにより前記接着剤の量が適正であるか否かを判別することを特徴とする不良検出方法が提供される。
【０００９】
本発明が適用される圧電共振部品は特に限定されるわけではないが、例えばエネルギー閉じ込め型圧電共振子として、厚み縦振動モードの基本波または三倍波を用いたエネルギー閉じ込め型厚み縦共振子、厚み滑りモードを利用したスリップ型圧電共振子、圧電体内において第１，第２の共振電極と圧電体層を介して対向するように配置された少なくとも１層の内部電極を備え、厚み縦振動モードの高調波を利用したエネルギー閉じ込め型厚み縦共振子などが挙げられる。
【００１０】
また、本発明の他の広い局面によれば、圧電共振子が基板上に接着剤を用いて固定されている、圧電共振部品の不良を検出する方法であって、前記圧電共振子が、矩形板状の圧電体と、前記圧電体の一方主面において部分的に形成された第１の共振電極と、第１の共振電極と圧電体層を介して対向するように配置された少なくとも１層の内部電極とを備え、前記第１の共振電極と内部電極とが対向している部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成しているエネルギー閉じ込め型圧電共振子であって、前記圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさを測定し、該応答の大きさにより前記接着剤の量が適正であるか否かを判別する、圧電共振部品の不良検出方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１２】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例にかかる不良検出方法が適用される圧電共振部品を示す断面図及び該圧電共振部品に用いられる圧電共振子を説明するための斜視図である。
【００１３】
圧電共振部品１は、矩形板状の基板２と、基板２上に固定された圧電共振子３とを有する。基板２を構成する材料については特に限定されず、アルミナなどの絶縁性セラミックスあるいは合成樹脂など適宜の材料を用いることができる。
【００１４】
基板２の上面２ａには、端子電極４，５が形成されている。端子電極４，５は、圧電共振子３を固定するため、並びに圧電共振子３と外部とを電気的に接続するために設けられている。
【００１５】
圧電共振子３は、厚み縦振動モードの基本波を用いたエネルギー閉じ込め型の圧電共振子である。圧電共振子３は、矩形板状の圧電基板６を有する。圧電基板６は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックス、あるいは水晶などの圧電単結晶により構成されている。圧電基板６が圧電セラミックスからなる場合、厚み方向に分極されている。
【００１６】
圧電基板６の上面には、中央に部分的に共振電極７が形成されている。共振電極７と圧電基板６を介して表裏対向するように、圧電基板６の下面にも共振電極８が形成されている。共振電極７，８には、引き出し電極９，１０が連ねられている。引き出し電極９，１０は、それぞれ、圧電基板６の上面及び下面から端面６ａまたは６ｂに至るように形成されている。
【００１７】
上記圧電共振子３は、導電性接着剤１１，１２を用いて基板２上の端子電極４，５に接合されている。すなわち、引き出し電極９が導電性接着剤１１により端子電極４に接合されており、他方、引き出し電極１０が導電性接着剤１２により端子電極５に接合されている。
【００１８】
この種の圧電共振部品１では、導電性接着剤１１，１２の量が少なすぎると、前述したように、圧電共振子３と端子電極４，５との間の導通不良が生じる。
本実施例では、このような導電性接着剤１１，１２による圧電共振子３と端子電極４，５との間の接続状態が適正であるか否かが判別される。
【００１９】
本実施例の不良検出方法では、上記基板２上に圧電共振子３が導電性接着剤１１，１２を用いて固定された状態において、圧電共振子３を振動させての周波数特性が測定される。この周波数特性の測定は、従来より行われている特性選別に際しての測定と同様にして行われる。
【００２０】
もっとも、特性選別工程では、利用しようとする振動モード、すなわち圧電共振子３の厚み縦振動モードの基本波が注目され、該基本波の応答が適正であるか否かを基準に良品及び不良品の選別が行われる。
【００２１】
これに対して、本実施例の不良検出方法では、圧電共振子３の周波数特性を測定した際に、利用しようとする振動モードである厚み縦振動の基本波ではない他の振動モード、本実施例では長さ振動モードが評価され、該長さ振動モードの応答の大きさにより、接着剤量が適正であるか否かが判別される。
【００２２】
図２は、圧電共振部品１において導電性接着剤１１，１２の量が適正である場合の長さ振動モードの応答を示す図である。ここで、実線はインピーダンス特性を、破線は位相特性を示す。
【００２３】
他方、図３に示すように、導電性接着剤１１Ａ，１２Ａの量が異常に少ない場合の長さ振動モードの特性を図４に示す。図４において、実線はインピーダンス特性を、破線は位相特性を示す。
【００２４】
図２と図４とを比較すれば明らかなように、導電性接着剤の量が異常に少ない場合には、長さ振動モードの応答が異常に大きくなる。特に、位相特性においてこの異常が顕著に表われていることがわかる。
【００２５】
図２及び図４の比較から明らかなように、厚み縦振動モードの基本波を利用した圧電共振子３を用いた圧電共振部品１では、長さ振動モードの応答の大きさが、導電性接着剤の量に大きく依存していることがわかる。
【００２６】
従って、あらかじめ、インピーダンス特性及び／または位相特性上における長さ振動モードの応答において、良品及び不良品を選別するしきい値を設定しておけば、製造された圧電共振部品１の振動特性を特性選別工程において測定するに際し、長さ振動モードの応答を同時に測定し、それによって導電性接着剤の量の適正及び不適性を容易に判別することができる。
【００２７】
本実施例の不良検出方法では、上記のように圧電共振部品１の特性選別工程において、利用しようとする振動モード以外の振動モードの応答を同時に測定するだけで、導電性接着剤の量の適正及び不適性を判別することができる。従って、新たな設備や工程を必要とすることなく、導電性接着剤の量が適正であるか否かを容易にかつ短時間で判別することができる。
【００２８】
上記のように、圧電共振部品１において、厚み縦振動モード以外の振動モードである長さ振動モードの応答の大きさが導電性接着剤の量に依存するのは、導電性接着剤の量が少なすぎると長さ振動モードが十分に抑圧されず、導電性接着剤の量が十分に多い場合には長さ振動モードが十分に抑圧されるためである。従って、本実施例では、厚み縦振動モード以外の振動モードとして長さ振動モードを利用したが、長さ振動モード以外の他の振動モード、例えば幅モードなどの振動モードを用いてもよく、導電性接着剤により振動が抑圧される様々な振動モードを用いて、導電性接着剤の量が適正であるか否かを判別することができる。
【００２９】
なお、上記実施例では、圧電共振子３として厚み縦振動モードの基本波を用いたエネルギー閉じ込め型圧電共振子について適用したが、本発明にかかる不良検出方法は、圧電共振子３に限定されず、様々な圧電共振子が接着剤により基板上に固定されている圧電共振部品に広く用いることができる。図５〜図７は、本発明が適用される圧電共振部品における圧電共振子の他の例を説明するための各斜視図である。もっとも、本発明が適用される圧電共振部品における圧電共振子はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
図５に示す圧電共振子２１は、ストリップ型の厚み縦振動モードの基本波を利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子である。圧電共振子２１は、細長い矩形板状、すなわちストリップ状の圧電体２２を有する。圧電体２２は、図示の矢印で示すように厚み方向に分極処理されている。また、圧電体２２の上面には、第１の共振電極２３が、下面には第２の共振電極２４が形成されている。共振電極２３，２４は、圧電体２２の長さ方向中央部において、圧電体２２を介して表裏対向されている。共振電極２３，２４が対向している部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成している。
【００３１】
共振電極２３，２４は、それぞれ、圧電体２２の一方端面２２ａ側及び他方端面２２ｂ側に引き出されている。さらに、共振電極２３，２４は、端面２２ａ，２２ｂ上に至るように形成されている。
【００３２】
共振電極２３，２４に交流電圧を印加することにより、厚み縦振動モードの基本波を用いたストリップ状のエネルギー閉じ込め型の圧電共振子として動作する。
【００３３】
また、圧電共振子２１では、圧電体２２の材料及び厚みを選択することにより、厚み縦振動の３倍波を利用することもできる。すなわち、圧電共振子２１は、厚み縦振動モードの３倍波を利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子として用いることもできる。
【００３４】
図６に示す圧電共振子３１は、ストリップ状の厚み滑りモードを利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子である。ここでは、細長い矩形板状、すなわちストリップ状の圧電体３２が用いられている。圧電体３２は、矢印で示すように長さ方向に分極処理されている。圧電体３２の上面及び下面には、それぞれ、第１，第２の共振電極３３，３４が形成されている。共振電極３３，３４は、それぞれ、圧電体３２の一方端面３２ａ及び他方端面３２ｂ側に引き出されており、かつ端面３２ａ，３２ｂ上に至るように形成されている。
【００３５】
図７に示す圧電共振子４１は、厚み縦振動の２倍波を利用したストリップ型のエネルギー閉じ込め型圧電共振子である。ここでは、細長い矩形板状、すなわちストリップ状の圧電体４２が用いられている。圧電体４２の上面中央には、第１の共振電極４３が、下面中央には第２の共振電極４４が形成されている。共振電極４３，４４は、それぞれ、圧電体４２の一方端面４２ａ側に引き出されており、かつ端面４２ａ上において共通接続されている。
【００３６】
他方、圧電体４２内には、中間高さ位置に内部電極４５が形成されている。内部電極４５は、圧電体層を介して共振電極４３，４４と対向するように配置されている。内部電極４５は、端面４２ａとは反対側の端面４２ｂに引き出されている。端面４２ｂには、外部電極４６が形成されており、外部電極４６が内部電極４５に電気的に接続されている。
【００３７】
圧電体４２は厚み方向に一様に分極処理されている。従って、外部電極４６と、共振電極４３，４４との間に交流電圧を印加することにより、厚み縦振動モードの２倍波を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子として動作させることができる。なお、圧電共振子４１に代えて、複数の内部電極を有する圧電体を用い、それによって厚み縦振動モードのより高い高調波を利用したエネルギー閉じ込め型厚み縦圧電共振子を構成してもよい。
【００３８】
また、内部電極４５は、共振電極４３，４４の少なくとも一方と対向するように配置すればよく、必ずしも両方と対向する必要はない。さらに、共振電極４３，４４は、少なくとも一方を形成すればよく、必ずしも両方を形成する必要はない。すなわち、第１の共振電極と、該第１の共振電極と圧電体層を介して対向するように配置された、少なくとも１層の内部電極とを有するエネルギー閉じ込め型の圧電共振子にも本発明を適用することができる。
【００３９】
なお、圧電共振子２１〜４１において、圧電体２２〜４２を構成する材料については特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックス、あるいはタンタル酸リチウムや水晶などの圧電単結晶などを用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明にかかる不良検出方法では、圧電共振子の利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさが測定される。この利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさは接着剤の量に依存する。従って、該利用しようとする振動モード以外の振動モードのインピーダンス特性及び／または位相特性上における共振による応答の大きさにより、接着剤の量が適正であるか否かを容易に判別することができる。
【００４１】
上記利用しようとする振動モード以外の振動モードの応答の測定は、従来から行われている基本的な特性選別工程において利用しようとする振動モードの測定と同時に行うことができる。従って、本発明にかかる不良検出方法は、特別の工程及び設備を必要とすることなく、短時間でかつ容易に行われる。また、不良検出にあたり熱を加える必要がないため、電子部品の熱劣化の恐れもない。
【００４２】
従って、本発明によれば、基板上に接着剤により圧電共振子が固定されている構造における接着剤量が適正であるか否かを、安価にかつ短時間で、さらに高い信頼性でもって判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例において不良が検出される圧電共振部品を説明するための正面断面図、及び該圧電共振部品に用いられる圧電共振子を説明するための斜視図。
【図２】接着剤量が適正である場合のインピーダンス特性及び位相特性を示す図。
【図３】接着剤量が少なすぎる場合の圧電共振部品を示す正面断面図。
【図４】図３に示した接着剤量が異常である場合のインピーダンス特性及び位相特性を示す図。
【図５】本発明が適用される圧電共振部品において用いられる圧電共振子の他の例を示す斜視図。
【図６】本発明が適用される圧電共振部品において用いられる圧電共振子のさらに他の例を示す斜視図。
【図７】本発明が適用される圧電共振部品において用いられる圧電共振子の他の例を示す斜視図。
【図８】従来の圧電共振部品の不良検出方法を説明するための圧電共振部品の平面断面図。
【符号の説明】
１…圧電共振部品
２…基板
３…圧電共振子
４，５…端子電極
６…圧電基板
７，８…第１，第２の共振電極
９，１０…引き出し電極
１１，１２…導電性接着剤
２１…圧電共振子
２２…圧電体
２３，２４…第１，第２の共振電極
３１…圧電共振子
３２…圧電体
３３，３４…第１，第２の共振電極
４１…圧電共振子
４２…圧電体
４３…第１の共振電極
４４…第２の共振電極
４５…内部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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