(57)【要約】【課題】  作業効率の低下を防止するとともに、歩留まりの低下を抑制しつつ、正確な特性を測定する。【解決手段】  複数の水晶振動子を収容し、内部を減圧可能な減圧容器３と、該減圧容器３内に配置され、各水晶振動子に設けられた電極に接触させられるコンタクトプローブ１５，１６と、該コンタクトプローブ１５，１６を介して励振電圧を供給し、水晶振動子の発振周波数と等価直列抵抗値とを測定する特性測定部８とを備える水晶振動子の特性測定装置１を提供する。【選択図】      図１
2007003319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水晶振動子を収容し、内部を減圧可能な減圧容器と、
該減圧容器内に配置され、各水晶振動子に設けられた電極に接触させられるコンタクトプローブと、
該コンタクトプローブを介して励振電圧を供給し、水晶振動子の発振周波数と等価直列抵抗値とを測定する特性測定部とを備える水晶振動子の特性測定装置。
【請求項２】
前記複数の水晶振動子の電極の一方が、相互に接続されて共通グランドとされている請求項１に記載の水晶振動子の特性測定装置。
【請求項３】
前記複数の水晶振動子が、水晶ウェハの状態で一体的に構成されている請求項１または請求項２に記載の水晶振動子の特性測定装置。
【請求項４】
複数の水晶振動子を減圧容器内に収容し、
減圧状態において、各水晶振動子の電極に励振電圧を供給し、
水晶振動子の発振周波数と等価直列抵抗値とを測定する水晶振動子の特性測定方法。
【請求項５】
前記複数の水晶振動子が、水晶ウェハの状態で一体的に構成されている請求項４に記載の水晶振動子の特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子の特性測定装置および特性測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子の特性測定装置として、種々の形式のものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特許文献１の特性測定装置は、複数の水晶振動子の周波数特性を同時に測定する装置であって、各水晶振動子の電極に接触させられるコンタクトピンを備えている。また、この特許文献１には、水晶振動子の抵抗値を測定することについても開示されている。
また、特許文献２の特性測定装置は、水晶ウェハの状態で、水晶振動子の振動周波数を測定する装置である。
【特許文献１】特開平１０−２６７９７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１，２の特性測定装置は、複数の水晶振動子の周波数特性を測定することができる装置であるが、実際の水晶振動子は、１つ１つ密閉容器内に封入されるとともに、該密閉容器内を減圧状態として出荷され、使用される。これにより、水晶振動子の振動時に周囲の空気が抵抗になることが防止されるとともに、外気の温度変化による特性変動を防止することができるからである。したがって、実際の水晶振動子の特性は、密閉容器内に封入された使用状態で測定される必要がある。
【０００４】
しかしながら、各水晶振動子を密閉容器内に封入した使用状態において特性測定を行うこととすれば、現実の使用状態における特性を正確に測定することができるという利点がある反面、１つ１つの水晶振動子について特性測定を行わなければならず作業が繁雑になるという不都合があり、また、仮に、特性が許容値を満たさないと判断された場合には、密閉容器内から取り出して交換するか、廃棄しなければならず、歩留まりが低下するという不都合が考えられる。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、作業効率の低下を防止するとともに、歩留まりの低下を抑制しつつ、正確な特性を測定することができる水晶振動子の特性測定装置および特性測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、複数の水晶振動子を収容し、内部を減圧可能な減圧容器と、該減圧容器内に配置され、各水晶振動子に設けられた電極に接触させられるコンタクトプローブと、該コンタクトプローブを介して励振電圧を供給し、水晶振動子の発振周波数と等価直列抵抗値とを測定する特性測定部とを備える水晶振動子の特性測定装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、複数の水晶振動子を減圧容器内に収容して減圧状態とし、減圧容器内に配置されたコンタクトプローブを各水晶振動子の電極に接触させ、特性測定部の作動により発信周波数と等価直列抵抗値とを測定する。したがって、各水晶振動子を個別に密閉容器内に封入する前に、封入後の使用状態を実現し、正確な特性を測定することができる。その結果、密閉容器への封入前に特性の可否を判断でき、歩留まりの低下を防止することができる。
【０００８】
また、減圧容器内には、複数の水晶振動子を収容できるので、各水晶振動子を相互に位置決めして置きさえすれば、定位置に配置したコンタクトプローブを電極に容易に接触させて、同時測定が可能となる。したがって、各水晶振動子について個別に測定する必要がなく、作業効率を向上することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記複数の水晶振動子の電極の一方が、相互に接続されて共通グランドとされていることが好ましい。
複数の水晶振動子の電極を共通グランドとすることにより、接触させるコンタクトプローブの数を減らすことができ、位置決め作業を容易にすることができるとともに、接触不良による測定精度の低下を防止することができる。また、装置を簡略化することができる。
【００１０】
また、上記発明にいては、前記複数の水晶振動子が、水晶ウェハの状態で一体的に構成されていることが好ましい。
このように構成することで、特別な位置決め手段を用いることなく、複数の水晶振動子を相互に位置決め状態に維持することができる。したがって、コンタクトプローブの位置合わせ作業も容易である。
【００１１】
また、本発明は、複数の水晶振動子を減圧容器内に収容し、減圧状態において、各水晶振動子の電極に励振電圧を供給し、水晶振動子の発振周波数と等価直列抵抗値とを測定する水晶振動子の特性測定方法を提供する。
本発明によれば、１つ１つの水晶振動子を個別に密閉容器に封入することなく、簡単に実際の使用状態を実現でき、したがって、実際の使用状態における正確な特性を測定することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記複数の水晶振動子が、水晶ウェハの状態で一体的に構成されていることが好ましい。このようにすることで、特別な位置決め手段を用いることなく、複数の水晶振動子を相互に位置決め状態に維持することができ、特性測定の自動化を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る水晶振動子の特性測定装置および特性測定方法によれば、作業効率の低下を防止するとともに、歩留まりの低下を抑制しつつ、正確な特性を測定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る水晶振動子の特性測定装置および特性測定方法について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る特性測定装置１は、図１に示されるように、水晶ウェハ２を収容可能な減圧容器３と、該減圧容器３内に配置される測定ヘッド４と、該測定ヘッド４を移動させるヘッド移動機構５と、図示しないハンドにより減圧容器３内に搬送されてきた水晶ウェハ２を載置する載置台６と、ハンドから載置台６に水晶ウェハ２を移載するウェハ移載機構７と、測定ヘッド４に接続された特性測定部８とを備えている。
【００１５】
前記減圧容器３には、水平方向に搬送されてくる水晶ウェハ２を導入するために側壁に設けられた開口部９と、該開口部９を気密状態に密閉可能なゲート１０とを備えている。
前記水晶ウェハ２は、例えば、図２および図３に示される形態を有している。すなわち、水晶ウェハ２は、図２に示されるように、略円板状に形成され、前記ウェハ移載機構７に位置決めされる位置決め穴１１を備えている。また、図３に示されるように、水晶ウェハ２には、略Ｕ字状に形成された水晶振動子１２の周囲を切り抜くことで、複数の水晶振動子１２が複数列に並んだ状態で一体的に配置されている。各水晶振動子１２には、２つの電極１３，１４が設けられ、その一方の電極１３は、相互に接続されて共通グランド（以下、共通グランド１３ともいう。）を構成している。
【００１６】
前記測定ヘッド４は、載置台６に載置された水晶ウェハ２の各水晶振動子１２の共通グランド１３以外の電極１４にそれぞれ接触する複数の第１のコンタクトプローブ１５と、共通グランド１３に接触する少なくとも１つの第２のコンタクトプローブ１６と、これらのコンタクトプローブ１５に接続される測定基板１７とを備えている。測定基板１７は、ケーブル１８，２０および真空コネクタ１９を介して減圧容器３の外部に配置された特性測定部８に接続されている。符号２１は、載置台６との間で水晶ウェハ２を挟むように押し付ける押圧用プローブである。
各コンタクトプローブ１５，１６の先端にはコイルバネのような弾性部材（図示略）が配置されており、水晶振動子１２の電極１３，１４に接触した状態からさらに押し込むことで、コイルバネを弾性変形させ、所定の接触圧力で電極１３，１４に接触状態に維持することができるようになっている。
【００１７】
前記ヘッド移動機構５は、前記測定ヘッド４を搭載するアーム２２と、該アーム２２を昇降させるロッド２３を有するシリンダ２４とを備えている。図中符号２５は、ロッド２３の移動を案内するガイドスリーブである。
また、ウェハ移載機構７は、前記水晶ウェハ２の位置決め穴１１に挿入される先端部２６ａを有する位置決めピン２６と、該位置決めピン２６を昇降させる位置決めピン昇降機構２７とを備えている。位置決めピン２６には、図４に示されるように、段部２６ｂが設けられ、先端部２６ａを水晶ウェハ２の位置決め穴１１に挿入した状態で、水晶ウェハ２を段部２６ｂに載せて支持することができるようになっている。
【００１８】
位置決めピン２６は、載置台６に上下方向に貫通形成された貫通穴２８内に配置され、載置台６の上面から出没可能に設けられている。位置決めピン２６は、図５に示されるように、最も下降した状態でもその先端部２６ａを載置台６の上面から突出させた位置に配置されるようになっている。位置決めピン２６は、コイルスプリング２９によって最も下降した位置に付勢されている。
位置決めピン昇降機構２７は、位置決めピン２６の下端に突き当たって押し上げるための当接部材２７ａと、該当接部材２７ａを昇降させるシリンダ２７ｂとから構成されている。図中符号２７ｃはガイドスリーブである。
【００１９】
位置決めピン昇降機構２７は、図示しないハンドから水晶ウェハ２を受け取る際には、位置決めピン２６を図１に示す位置まで押し上げて受け取り、ハンドが退避した後に、位置決めピン２６を図４示す下限位置まで下降させるようになっている。この状態で、水晶ウェハ２は載置台６に載置される一方、位置決め穴１１に位置決めピン２６の先端部２６ａを挿入させた状態に維持して、位置決め状態を維持するようになっている。
【００２０】
前記特性測定部８は、真空コネクタ１９およびケーブル１８，２０を介して測定基板１７に信号を送り、測定基板１７からコンタクトプローブ１５，１６間に所定の励振電圧を加えさせる一方、コンタクトプローブ１５，１６を介して全ての水晶振動子１２から戻る電圧信号を測定基板１７によって測定させ、出力された出力周波数ｆ０によって各水晶振動子１２の発信周波数を、また、出力周波数ｆ０と出力電圧値ＶＲとによって各水晶振動子１２の等価直列抵抗値Ｒ１を次式（１）により算出するように構成されている。
【００２１】
Ｒ１＝Ａ／ＶＲ×（Ｆｓ／ｆ０）２                                        （１）
ここで、Ａは回路定数、Ｆｓは基準周波数である。
【００２２】
このように構成された本実施形態に係る特性測定装置１を用いた特性測定方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る特性測定方法は、減圧容器３内に水晶ウェハ２を収容し、減圧容器３内を所定の減圧状態に設定し、水晶ウェハ２の複数の水晶振動子１２の電極１３，１４にコンタクトプローブ１５，１６を接触させ、所定の励振電圧を加えて、得られた出力周波数ｆ０および出力電圧値ＶＲに基づいて等価直列抵抗値Ｒ１を式（１）によって算出するものである。
【００２３】
さらに具体的には、シリンダ２４の作動により測定ヘッド４を上限位置に上昇させ、シリンダ２７ｂの作動により位置決めピン２６を下限位置に下降させた状態で、ゲート１０を開いて開口部９を開放し、図示しないハンドによって水晶ウェハ２を開口部９から減圧容器３内に挿入する。
ハンドによって水晶ウェハ２が所定位置まで挿入された状態で、位置決めピン昇降機構２７を作動させ、位置決めピン２６を上昇させる。これにより、位置決めピン２６の先端部２６ａが水晶ウェハ２の位置決め穴１１に挿入されるとともに、水晶ウェハ２が段部２６ｂによって持ち上げられ、ハンドから受け取ることができる。この後にハンドが減圧容器３の外部に退避し、ゲート１０によって開口部９が気密状態に密閉される。そして、図示しない減圧装置の作動により、減圧容器３内部の空間が、所定の圧力まで減圧される。所定の圧力は、製品としての水晶振動子１２が密閉容器内で達成される圧力と同等の圧力である。
【００２４】
そして、位置決めピン昇降機構２７の作動により、水晶ウェハ２が載置台６に載置される下限位置まで位置決めピン２６が下降させられる。
次いで、ヘッド移動機構５の作動により、測定ヘッド４が下降させられる。これにより、測定ヘッド４のコンタクトプローブ１５，１６の先端が、水晶ウェハ２の各水晶振動子１２に設けられている電極１３，１４に接触させられる。コンタクトプローブ１５，１６の先端を電極１３，１４に押し付けることにより、所定の接触圧力が達成される。
【００２５】
この状態で、特性測定部８から測定基板１７に測定指令が送られ、測定基板１７から励振電圧がコンタクトプローブ１５，１６を介して各水晶振動子１２の電極１３，１４間に加えられ、水晶振動子１２が振動させられる。このとき、水晶振動子１２の周囲の空間、すなわち減圧容器３内の空間は、実際の使用状態と同等の減圧状態に配されているので、水晶振動子１２は実際の使用状態と同等の振動周波数で振動させられる。
【００２６】
測定基板１７には、コンタクトプローブ１５，１６を介して、出力周波数ｆ０と出力電圧値ＶＲが取得され、取得されたこれらの値はケーブル１８，２０を介して特性測定部８に送られる。特性測定部８においては、得られた複数の出力周波数ｆ０を各水晶振動子１２の発信周波数として記録し、出力周波数ｆ０と出力電圧値ＶＲとを用いて式（１）によって等価直列抵抗値Ｒ１を算出して記録する。これにより、複数の水晶振動子１２について、発信周波数ｆ０と等価直列抵抗値Ｒ１が同時に得られることになる。
【００２７】
このように、本実施形態に係る水晶振動子１２の特性測定装置１および特性測定方法によれば、個々の水晶振動子１２毎に密閉容器に収容する前に、該密閉容器に収容した使用状態と同等の減圧状態を達成して、使用状態での周波数特性ｆ０および等価直列抵抗値Ｒ１等の特性を正確に測定することができるという利点がある。したがって、密閉容器に個別に封入した後に特性が許容値を満たさないことが判明するような不都合の発生を防止して、歩留まりを向上することができる。
【００２８】
また、水晶ウェハ２の状態で相互に位置決め状態に配される複数の水晶振動子１２について、発信周波数ｆ０および等価直列抵抗値Ｒ１を同時に測定することができる。したがって、作業工数を削減して、効率的な測定を行うことができる。
また、複数の水晶振動子１２の共通グランド１３を設けることで、コンタクトプローブ１６の数を低減することができ、装置を簡易化できるとともに、多数の全てのコンタクトプローブ１６の接触状態を維持する煩雑さを解消して、信頼性の高い測定結果を得ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、水晶ウェハ２の状態で減圧容器３内に挿入することとしたが、これに限定されるものではなく、複数の水晶振動子１２が相互に位置決め状態に配された任意の状態で減圧容器３内に挿入することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る水晶振動子の特性測定装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の特性測定装置により測定される水晶振動子を備えた水晶ウェハの一例を示す模式的な全体図である。
【図３】図２の水晶ウェハに備えられた水晶振動子を示すＡ部の拡大図である。
【図４】図１の特性測定装置の位置決めピンを部分的に示す拡大図である。
【図５】図１の特性測定装置による測定状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  特性測定装置
２  水晶ウェハ
３  減圧容器
８  特性測定部
１２  水晶振動子
１３  電極（共通グランド）
１４  電極
１５，１６  コンタクトプローブ
【図１】
2007003319.tif 000003
【図２】
2007003319.tif 000004
【図３】
2007003319.tif 000005
【図４】
2007003319.tif 000006
【図５】
2007003319.tif 000007