(57)【要約】【課題】圧電素子の位置ずれ不良を容易に選別でき、接続信頼性の高い圧電部品の良否判別方法を提供する。【解決手段】ベース基板１の上面にコンデンサ素子２０を導電性接着剤４０〜４２により接続固定し、コンデンサ素子２０の上に厚み滑り振動を利用した圧電素子１０を導電性接着剤４３，４４により接続固定した圧電部品において、圧電素子１０のコンデンサ素子２０に対する位置ずれ量と、圧電部品のインピーダンス特性または位相特性の帯域Δｆ内におけるリップルとの間に相関関係が存在する。そこで、リップルを測定し、リップルの大きさを基準値と比較することにより、圧電素子１０のコンデンサ素子２０に対する位置ずれ不良を検出する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み滑り振動を利用した圧電素子の両端部下面を直接または他の素子を介して導電性接着剤によりベース基板の上面に接続固定してなる圧電部品において、
上記圧電部品のインピーダンス特性または位相特性の帯域Δｆ内におけるリップルを測定する工程と、
上記リップルの大きさを基準値と比較することにより、上記圧電素子の位置ずれ不良を検出する工程と、を有する圧電部品の良否判別方法。
【請求項２】
上記ベース基板は、その上面に第１の外部電極および第２の外部電極を有し、
上記圧電素子は、その表裏面に一部で対向する第１電極と第２電極とを有し、第１電極と第２電極の一端部は圧電素子の両端部下面にそれぞれ引き出されており、
上記圧電素子の第１電極および第２電極は、上記ベース基板の第１の外部電極および第２の外部電極に対して導電性接着剤によりそれぞれ接続固定されており、
上記ベース基板の上面には、上記圧電素子を覆うキャップが接着固定されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の良否判別方法。
【請求項３】
上記ベース基板は、その上面に入力電極と出力電極とアース電極とを有し、
上記圧電素子は、その表裏面に一部で対向する第１電極と第２電極とを有し、第１電極と第２電極の一端部は圧電素子の両端部下面にそれぞれ引き出されており、
上記圧電素子の両端部下面は、長さ寸法がほぼ同一のコンデンサ素子の上面に導電性接着剤により接着固定され、さらにコンデンサ素子の下面が上記ベース基板の上面に導電性接着剤により接着固定されており、  上記コンデンサ素子は入力電極と出力電極とアース電極とを有し、これら入力電極と出力電極とアース電極は上記導電性接着剤により上記ベース基板の入力電極と出力電極とアース電極にそれぞれ電気的に接続されており、
上記圧電素子の第１電極および第２電極は上記コンデンサ素子の入力電極および出力電極と上記導電性接着剤によりそれぞれ電気的に接続されており、
上記ベース基板の上面には、上記圧電素子およびコンデンサ素子を覆うキャップが接着固定されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の良否判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電部品の良否判別方法、特にベース基板上に搭載される圧電素子の位置ずれ不良を検出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面実装型の圧電部品として特許文献１に開示されたものがある。図１はその一例を示す。
この圧電部品は負荷容量内蔵型発振子の例であり、セラミックのベース基板１を備え、このベース基板１の周面に入力電極２とアース電極３と出力電極４とが鉢巻き状に形成されている。ベース基板１の上面のキャップ接着部に相当する部位には、枠形の絶縁膜５が一定厚みに形成されている。
【０００３】
上記ベース基板１上には、導電性接着剤４０〜４２によって、圧電素子１０とコンデンサ素子２０との複合部品が接着固定されている。この複合部品は、例えば圧電素子１０およびコンデンサ素子２０をそれぞれ親基板状態で導電性接着剤４０〜４２により接着し、その後、親基板の積層体を一定幅でカットすることで複合部品としてもよいし、ベース基板１上にコンデンサ素子２０を接着固定した後、圧電素子１０をコンデンサ素子２０の上に接着固定してもよい。前者の方法の場合には、コンデンサ素子２０と圧電素子１０とが幅方向にずれることはないが、長さ方向にはずれることがある。一方、後者の方法の場合には、コンデンサ素子２０に対し圧電素子１０が幅方向、長さ方向あるいは回転方向にずれる可能性がある。
【０００４】
圧電素子１０は、厚み滑り振動モードの基本波を利用したエネルギー閉じ込め形の発振子素子であり、図２に示すように長手方向に分極された圧電セラミック基板１１を有し、その上面には一端側から他端側に向かって延びる電極１２が形成され、下面には他端側から一端側に向かって延びる電極１３が形成されている。電極１２，１３の一端部は圧電基板１１の長さ方向中間部位で対向し、振動部を構成している。上面側の電極１２の他端部１２ａは圧電基板１１の端面を経て下面側まで回り込んでいる。
【０００５】
コンデンサ素子２０は、図３に示すように圧電素子１０と同長でほぼ同幅の誘電体基板（例えばセラミックス基板）２１の上面に、両端から中央に向かって延びる２個の個別電極２２，２３を形成し、下面には上記個別電極２２，２３と対向する１個の共通電極２４を形成したものである。個別電極２２，２３と共通電極２４との対向部で２個の容量部が形成される。なお、個別電極２２，２３の一端部２２ａ，２３ａは、誘電体基板２１の両端面を経て下面側まで回り込んでいる。
【０００６】
圧電素子１０の下面とコンデンサ素子２０の上面は、その両端部で導電性接着剤４３，４４によって、接着固定されている。この時、圧電素子１０の振動部とコンデンサ素子２０との間には、導電性接着剤４３，４４の厚みによって所定の振動空間が形成される。このようにして、圧電素子１０の一方の電極１３とコンデンサ素子２０の一方の個別電極２２とが接続され、他方の電極１２と他方の個別電極２３とが接続される。
【０００７】
圧電素子１０とコンデンサ素子２０とを接着一体化した後、コンデンサ素子２０の下面側を導電性接着剤４０〜４２によってベース基板１に接着すると、コンデンサ素子２０の一方の個別電極２２の端部２２ａが入力電極２に、他方の個別電極２３の端部２３ａが出力電極４に、共通電極２４がアース電極３にそれぞれ接続される。
【０００８】
キャップ３０は、上記圧電素子１０およびコンデンサ素子２０を覆うように開口部がベース基板１上に接着剤３１によって接着される。キャップ３０として、例えば金属製キャップ、セラミック製キャップ、樹脂製キャップが使用される。このようにして、圧電素子１０およびコンデンサ素子２０が密封される。
【０００９】
上記のようにコンデンサ素子２０と圧電素子１０とを積み重ねて固定した場合、図４の（ａ）に示すように、両素子２０，１０が位置ずれなく正常な位置で固定されておれば問題はないが、図４の（ｂ）に示すように圧電素子１０がコンデンサ２０に対して位置ずれした状態で固定されることもある。このような位置ずれが発生すると、圧電素子１０を保持している２点の導電性接着剤４３，４４の接続部において、一方の接続部が片方に比べて接着面積が小さくなり、落下衝撃・熱衝撃などのストレスによって発振が不安定になったり、発振が停止するといった問題が発生する。
【００１０】
この問題を解決するために、圧電素子１０の位置ずれチェックを行うが、キャップ３０を接着した後でチェックを実施しようとすれば、圧電素子１０のずれを外観検査ではチェックできない。そのため、Ｘ線装置でキャップを透過してずれ量を検査する必要があり、検査が煩雑で、コスト上昇を招く欠点があった。
なお、上記のような素子ずれによる問題は、ベース基板の上にコンデンサ素子を介して圧電素子を接着した構造の圧電部品に限るものではなく、ベース基板の上に圧電素子を直接接着した場合にも発生し得る。
【特許文献１】特開平８−１１１６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、素子ずれの大きな不良品を容易に選別でき、接続信頼性の高い圧電部品の良否判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、厚み滑り振動を利用した圧電素子の両端部下面を直接または他の素子を介して導電性接着剤によりベース基板の上面に接続固定してなる圧電部品において、上記圧電部品のインピーダンス特性または位相特性の帯域Δｆ内におけるリップルを測定する工程と、上記リップルの大きさを基準値と比較することにより、上記圧電素子の位置ずれ不良を検出する工程と、を有する圧電部品の良否判別方法を提供する。
【００１３】
本発明者は、図４の（ｂ）のように素子の位置ずれが生じている圧電部品について、そのインピーダンス特性や位相特性を測定すると、その帯域Δｆ内にリップルが発生しており、そのリップルの大きさと素子のずれ量との間に相関関係があることを発見した。つまり、圧電素子がその長さ方向あるいは回転方向に位置ずれすると、導電性接着剤で固定されている部分の面積が左右両端部で異なるため、圧電素子に加わる応力も左右で異なることになる。よって、圧電素子の長さ方向あるいは回転方向での振動が非対称となり、ａ０モードの振動が大きくなり、帯域Δｆ内にリップルとして出現する。
圧電素子のずれ量が大きくなると、振動の非対称性も大きくなるため、リップルの大きさは素子のずれ量にほぼ比例する。
完成品の圧電部品について、その電気特性（インピーダンス特性や位相特性）を測定すれば、素子のずれ量を推測できる。リップルの大きさを適当な基準値（しきい値）で選別すれば、素子ずれ不良を容易に判別することができる。
【００１４】
本発明で他の素子とは、圧電素子以外の素子のことであり、例えばコンデンサ素子などの受動素子を指す。
本発明が対象とする圧電部品は、請求項２のように、ベース基板の上に圧電素子を直接搭載し、その上からキャップを被せたものや、請求項３のように、ベース基板の上にコンデンサ素子を搭載し、その上に圧電素子を搭載し、さらにその上からキャップを被せたものなどがある。
いずれの場合も、素子がキャップで覆われているので、外観検査によっては異常を判別できない。このような外観検査によって異常を判別できないキャップ封止形の圧電部品に、本発明を適用するのが効果的である。
請求項３のようにコンデンサ素子の上に圧電素子を搭載する構造の圧電部品の場合、圧電素子が僅かでも位置ずれすれば、コンデンサ素子との接着面積が大きく変化するので、リップルも大きく変化する。そのため、本発明方法が有効である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、インピーダンス特性や位相特性の帯域Δｆ内に発生するリップルの大きさと素子のずれ量との間に相関関係があるという知見に基づき、リップルの大きさを適当な基準値（しきい値）で選別したので、素子ずれ不良を容易に判別することができる。
また、キャップなどで封止された圧電部品でも、Ｘ線透視のような煩雑な方法を用いることなく位置ずれ不良を検出できるので、安価な検査方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
この実施例で検査の対象となる圧電部品は、図１に示されたものと同様であるから、重複説明を省略する。
図５は図１に示す圧電部品のインピーダンス特性および位相特性を示し、図５の（ａ）は図４の（ａ）に示すような位置ずれのない正常な圧電部品における特性であり、図５の（ｂ）は図４の（ｂ）に示すような圧電素子１０がコンデンサ２０に対して長さ方向に位置ずれした圧電部品における特性である。
正常な圧電部品では、図５の（ａ）に示すように帯域Δｆ（ｆｒ〜ｆａの範囲）内においてリップルが発生していないのに対し、位置ずれのある圧電部品では、図５の（ｂ）に示すように帯域Δｆ内においてリップルｒが発生している。
【００１８】
図６は、実験により求めた圧電素子のずれ量ｄ（図４の（ｂ）参照）とリップルの大きさとの関係を表したものである。
図６に示すように、ずれ量ｄとリップルの大きさとはほぼ比例関係にあることがわかる。
したがって、リップルの大きさに所定の基準値（しきい値）を設定し、その基準値によって選別すれば、キャップを開封したり、Ｘ線装置などでキャップ内を透視しなくても、圧電素子のずれ量ｄの大きな圧電部品を確実に選別することができる。
【００１９】
コンデンサ素子２０と圧電素子１０とを積層一体化した複合部品は、圧電素子１０およびコンデンサ素子２０をそれぞれ親基板状態で導電性接着剤により接着し、その後、親基板の積層体をカットすることで、複合部品とする方法を用いてもよいし、ベース基板１上にコンデンサ素子２０を接着固定した後、圧電素子１０をコンデンサ素子２０の上に接着固定する方法を用いてもよい。
特に、後者の方法の場合には、コンデンサ素子２０と圧電素子１０との寸法を一致させる必要がなく、任意の寸法の素子を選択できる利点があるが、マウンタで圧電素子１０を搭載するため、コンデンサ素子２０に対し圧電素子１０が幅方向、長さ方向あるいは回転方向にずれる可能性がある。
【００２０】
例えば、長さ３．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの圧電素子１０を、長さ３．２ｍｍ、幅０．６ｍｍ、厚み０．２ｍｍのコンデンサ素子２０の上面に接着する場合、圧電素子１０がコンデンサ２０に対して１００μｍ長さ方向にずれると、リップルの大きさ約１ｄＢに相当する。
１００μｍ以上の素子ずれ量のある圧電部品では、落下衝撃やリフロー時の熱衝撃などのストレスによって、発振が不安定になったり、発振停止に陥る可能性がある。このような場合には、リップルの大きさ＝１ｄＢで素子ずれ不良の圧電部品を選別することができる。
【実施例２】
【００２１】
図７は圧電部品の第２実施例を示す。なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この圧電部品は、ベース基板１上に圧電素子１０を直接搭載したものである。ベース基板１には、入力電極２と出力電極４とが鉢巻き状に形成されており、入力電極２および出力電極４に対し、圧電素子１０の両端部の電極が導電性接着剤４３，４４によって接続固定されている。ベース基板１上には圧電素子１０を覆うキャップ３０が接着剤３１により接着されている。
【００２２】
上記構造の圧電部品の場合、図８に示すように圧電素子１０に対する導電性接着剤４３，４４の付着位置にアンバランスがあると、上記と同様の問題、すなわち一方の接着部に比べて他方の接着面積が小さくなり、落下衝撃・熱衝撃などのストレスによって発振が不安定になったり、発振が停止するといった問題が発生する。
この圧電部品の場合も、第１実施例と同様に、インピーダンス特性または位相特性を測定し、帯域Δｆ内でのリップルを測定することで、圧電素子１０の位置ずれの有無を検出することができる。
【００２３】
本発明は上記実施例のような発振子素子とコンデンサ素子とを有する容量内蔵型発振子に限らず、容量部をベース基板上に形成した容量内蔵型発振子にも適用できる。さらに、本発明は容量を内蔵しない発振子、フィルタ、ディスクリミネータ、回路モジュールなどの電子部品にも適用できる。
本発明にかかる圧電部品は、実施例のようなキャップ封止型に限るものではない。また、キャップ封止型であっても、キャップで封止した後の圧電部品について素子ずれ不良を検出する場合のほか、キャップを封止する前の段階で素子ずれ不良を検出してもよい。この場合でも、従来の外観検査のような煩雑な処理は不要であり、電気特性を測定することで素子ずれ不良を容易に判別できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の圧電部品の一例の分解斜視図である。
【図２】図１の圧電部品で使用される圧電素子の平面図、底面図および側面図である。
【図３】図１の圧電部品で使用されるコンデンサ素子の平面図、底面図および側面図である。
【図４】素子ずれのない圧電部品と素子ずれのある圧電部品の断面図である。
【図５】素子ずれのない圧電部品と素子ずれのある圧電部品のそれぞれのインピーダンス特性図および位相特性図である。
【図６】圧電素子のずれ量とリップルの大きさとの関係を示す図である。
【図７】圧電部品の他の例の分解斜視図である。
【図８】図７の圧電部品において、圧電素子が位置ずれした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１            ベース基板
２            アース電極
３            入力電極
４            出力電極
１０          発振子素子（圧電素子）
２０          コンデンサ素子
３０          キャップ
４０〜４６    導電性接着剤
【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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