JP2002124844A - 圧電基板の材料定数測定装置 - Google Patents
圧電基板の材料定数測定装置Info
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- JP2002124844A JP2002124844A JP2000316655A JP2000316655A JP2002124844A JP 2002124844 A JP2002124844 A JP 2002124844A JP 2000316655 A JP2000316655 A JP 2000316655A JP 2000316655 A JP2000316655 A JP 2000316655A JP 2002124844 A JP2002124844 A JP 2002124844A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電単結晶体の均一性評価を正確に、かつ短
時間のうちに実施するべく、圧電基板の材料定数を測定
するための装置を提供する。 【解決手段】 圧電基板Ｐの表裏両側に個々に配設され
た２つの測定プローブ１２，１３と、これら測定プロー
ブ１２，１３を圧電基板Ｐを挟んで接近離間可能に支持
するプローブ支持機構１４とを備える圧電基板Ｐの材料
定数測定装置において、測定プローブ１２，１３の測定
電極１２ａ，１３ａの周囲に、圧電基板Ｐに当接する吸
収リング２０を設ける。これにより、測定電極１２ａ，
１３ａが当接する個所以外の部位で生じた共振信号やノ
イズが吸収リング２０によって吸収されるので、余計な
共振信号やノイズが測定プローブ１２，１３に検出され
難くなる。
時間のうちに実施するべく、圧電基板の材料定数を測定
するための装置を提供する。 【解決手段】 圧電基板Ｐの表裏両側に個々に配設され
た２つの測定プローブ１２，１３と、これら測定プロー
ブ１２，１３を圧電基板Ｐを挟んで接近離間可能に支持
するプローブ支持機構１４とを備える圧電基板Ｐの材料
定数測定装置において、測定プローブ１２，１３の測定
電極１２ａ，１３ａの周囲に、圧電基板Ｐに当接する吸
収リング２０を設ける。これにより、測定電極１２ａ，
１３ａが当接する個所以外の部位で生じた共振信号やノ
イズが吸収リング２０によって吸収されるので、余計な
共振信号やノイズが測定プローブ１２，１３に検出され
難くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電単結晶体から
切り出した圧電基板の材料定数を測定するための材料定
数測定装置に関する。
切り出した圧電基板の材料定数を測定するための材料定
数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電単結晶体の材料定数、例えば密度や
音速等が結晶の組成と育成条件とに依存することは周知
である。そこで、圧電単結晶体の各所位から切り出した
基板（以下、圧電基板という）について材料定数を測定
し、結晶の均一性を評価する作業を行う必要がある。
音速等が結晶の組成と育成条件とに依存することは周知
である。そこで、圧電単結晶体の各所位から切り出した
基板（以下、圧電基板という）について材料定数を測定
し、結晶の均一性を評価する作業を行う必要がある。
【０００３】均一性評価の手法として、圧電単結晶体が
La3 Ga5 Si O14(ランガサイト)等の常誘電体の場合は、
圧電基板にＳＡＷデバイスを設け、その中心周波数を測
定することで結晶の均一性評価を行っている。
La3 Ga5 Si O14(ランガサイト)等の常誘電体の場合は、
圧電基板にＳＡＷデバイスを設け、その中心周波数を測
定することで結晶の均一性評価を行っている。
【０００４】ところで、誘電体の圧電単結晶体の評価を
行う場合、中心周波数の測定が圧電基板の表面状態、Ｓ
ＡＷデバイスの設計および評価プロセスの再現性等に影
響され易いため、測定結果の信頼性が低い。また、評価
プロセスの作業時間が長く、作業効率が低いという問題
がある。
行う場合、中心周波数の測定が圧電基板の表面状態、Ｓ
ＡＷデバイスの設計および評価プロセスの再現性等に影
響され易いため、測定結果の信頼性が低い。また、評価
プロセスの作業時間が長く、作業効率が低いという問題
がある。
【０００５】そこで、圧電基板の各所ごとに厚み滑り振
動の共振周波数、および基板厚さを測定し、これらの測
定データをもとに圧電基板の材料定数を求める手法が開
発されている。この手法を採用すれば、従来のようにＳ
ＡＷデバイスを設置する必要がないので、測定に要する
時間が大幅に短縮される。また、ＳＡＷデバイスの設置
によって圧電基板を破壊することがないので、製品とし
て出荷するものについても測定を実施することが可能で
ある。
動の共振周波数、および基板厚さを測定し、これらの測
定データをもとに圧電基板の材料定数を求める手法が開
発されている。この手法を採用すれば、従来のようにＳ
ＡＷデバイスを設置する必要がないので、測定に要する
時間が大幅に短縮される。また、ＳＡＷデバイスの設置
によって圧電基板を破壊することがないので、製品とし
て出荷するものについても測定を実施することが可能で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような材料定数
測定を実施するにあたっては次のような問題点が指摘さ
れている。圧電基板の共振振動数を測定するには、ま
ず、圧電基板の表裏両側に個々に測定プローブを配置
し、両プローブの測定電極を圧電基板上の測定個所に当
接させた後、交流信号を伝達して圧電基板を励振する。
そして、交流信号の周波数走査を行って当該測定個所に
おけるインピーダンスと位相との周波数依存性を検出
し、周波数依存性を示す波形の解析を行って共振周波数
を得る。
測定を実施するにあたっては次のような問題点が指摘さ
れている。圧電基板の共振振動数を測定するには、ま
ず、圧電基板の表裏両側に個々に測定プローブを配置
し、両プローブの測定電極を圧電基板上の測定個所に当
接させた後、交流信号を伝達して圧電基板を励振する。
そして、交流信号の周波数走査を行って当該測定個所に
おけるインピーダンスと位相との周波数依存性を検出
し、周波数依存性を示す波形の解析を行って共振周波数
を得る。
【０００７】しかしながら、上記のようにして圧電基板
の励振を行うと、測定個所以外の部位にも励振が起こ
り、当該部位で生じた共振信号やノイズが測定プローブ
によって検出されてしまうため、正確な測定が行えない
のである。
の励振を行うと、測定個所以外の部位にも励振が起こ
り、当該部位で生じた共振信号やノイズが測定プローブ
によって検出されてしまうため、正確な測定が行えない
のである。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、圧電単結晶体の均一性評価を正確に、かつ短時
間のうちに実施するべく、圧電基板の材料定数を測定す
るための装置を提供することを目的としている。
であり、圧電単結晶体の均一性評価を正確に、かつ短時
間のうちに実施するべく、圧電基板の材料定数を測定す
るための装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次にような構成の圧電基板の材料定数
測定装置を採用する。すなわち、本発明に係る請求項１
記載の圧電基板の材料定数測定装置は、圧電単結晶体か
ら切り出した圧電基板の表裏両側に個々に配設された２
つの測定プローブと、該測定プローブを前記圧電基板を
挟んで接近離間可能に支持するプローブ支持手段とを備
える圧電基板の材料定数測定装置であって、前記測定プ
ローブの測定電極の周囲に、前記圧電基板に当接する弾
性体が設けられていることを特徴とする。
めの手段として、次にような構成の圧電基板の材料定数
測定装置を採用する。すなわち、本発明に係る請求項１
記載の圧電基板の材料定数測定装置は、圧電単結晶体か
ら切り出した圧電基板の表裏両側に個々に配設された２
つの測定プローブと、該測定プローブを前記圧電基板を
挟んで接近離間可能に支持するプローブ支持手段とを備
える圧電基板の材料定数測定装置であって、前記測定プ
ローブの測定電極の周囲に、前記圧電基板に当接する弾
性体が設けられていることを特徴とする。
【００１０】この圧電基板の材料定数測定装置において
は、測定プローブの測定電極の周囲に、圧電基板に当接
する弾性体を設けることにより、測定電極が当接する個
所以外の部位で生じた共振信号やノイズが弾性体によっ
て吸収されるので、測定プローブによってこれらが検出
され難くなる。
は、測定プローブの測定電極の周囲に、圧電基板に当接
する弾性体を設けることにより、測定電極が当接する個
所以外の部位で生じた共振信号やノイズが弾性体によっ
て吸収されるので、測定プローブによってこれらが検出
され難くなる。
【００１１】請求項２記載の圧電基板の材料定数測定装
置は、請求項１記載の圧電基板の材料定数測定装置にお
いて、前記弾性体が環状であることを特徴とする。
置は、請求項１記載の圧電基板の材料定数測定装置にお
いて、前記弾性体が環状であることを特徴とする。
【００１２】この圧電基板の材料定数測定装置において
は、弾性体を環状とすることにより、測定電極が当接す
る個所に対し周囲の如何なる方向から共振信号やノイズ
が伝達しても、これが弾性体によって吸収されるので、
測定個所において生じた共振信号のみを捉えることが可
能となり、これをもとに正確な測定が行えるようにな
る。
は、弾性体を環状とすることにより、測定電極が当接す
る個所に対し周囲の如何なる方向から共振信号やノイズ
が伝達しても、これが弾性体によって吸収されるので、
測定個所において生じた共振信号のみを捉えることが可
能となり、これをもとに正確な測定が行えるようにな
る。
【００１３】請求項３記載の圧電基板の材料定数測定装
置は、請求項２または３記載の圧電基板の材料定数測定
装置において、前記測定プローブを前記圧電基板に対し
略垂直な方向に押圧する付勢手段が設けられていること
を特徴とする。
置は、請求項２または３記載の圧電基板の材料定数測定
装置において、前記測定プローブを前記圧電基板に対し
略垂直な方向に押圧する付勢手段が設けられていること
を特徴とする。
【００１４】この圧電基板の材料定数測定装置において
は、測定プローブを圧電基板に対し略垂直な方向に押圧
する付勢手段を設けることにより、測定電極が圧電基板
に接触する圧力が２つの測定プローブ間で均一化される
ので、測定条件が等しくなってより正確な測定が行える
ようになる。
は、測定プローブを圧電基板に対し略垂直な方向に押圧
する付勢手段を設けることにより、測定電極が圧電基板
に接触する圧力が２つの測定プローブ間で均一化される
ので、測定条件が等しくなってより正確な測定が行える
ようになる。
【００１５】請求項４記載の圧電基板の材料定数測定装
置は、請求項１記載の圧電基板の材料定数測定装置にお
いて、前記測定電極が、弾性を有する基部に金製の電極
部を貼付したものであることを特徴とする。
置は、請求項１記載の圧電基板の材料定数測定装置にお
いて、前記測定電極が、弾性を有する基部に金製の電極
部を貼付したものであることを特徴とする。
【００１６】この圧電基板の材料定数測定装置において
は、測定電極を、弾性を有する基部に金製の電極部を貼
付したものとすることにより、導電性が高く、かつ基部
の弾性によって圧電基板への接触が電極全体で偏りなく
良好になされるようになる。
は、測定電極を、弾性を有する基部に金製の電極部を貼
付したものとすることにより、導電性が高く、かつ基部
の弾性によって圧電基板への接触が電極全体で偏りなく
良好になされるようになる。
【００１７】請求項５記載の圧電基板の材料定数測定装
置は、圧電単結晶体から切り出した圧電基板の表裏両側
に個々に配設された２つの測定プローブと、該測定プロ
ーブを前記圧電基板を挟んで接近離間可能に支持するプ
ローブ支持手段とを有し、前記圧電基板の各所ごとに厚
み滑り振動の共振周波数を測定する周波数測定部と、前
記各所ごとに基板厚さを測定する厚さ測定部を備える圧
電基板の材料定数測定装置であって、前記測定プローブ
の測定電極の周囲に、前記圧電基板に当接する弾性体が
設けられていることを特徴とする。
置は、圧電単結晶体から切り出した圧電基板の表裏両側
に個々に配設された２つの測定プローブと、該測定プロ
ーブを前記圧電基板を挟んで接近離間可能に支持するプ
ローブ支持手段とを有し、前記圧電基板の各所ごとに厚
み滑り振動の共振周波数を測定する周波数測定部と、前
記各所ごとに基板厚さを測定する厚さ測定部を備える圧
電基板の材料定数測定装置であって、前記測定プローブ
の測定電極の周囲に、前記圧電基板に当接する弾性体が
設けられていることを特徴とする。
【００１８】この圧電基板の材料定数測定装置において
は、圧電単結晶体から切り出した圧電基板について、該
圧電基板の各所ごとに厚み滑り振動の共振周波数、およ
び基板厚さを測定し、両測定値を乗じて前記圧電基板の
各所ごとの材料定数を算出する。
は、圧電単結晶体から切り出した圧電基板について、該
圧電基板の各所ごとに厚み滑り振動の共振周波数、およ
び基板厚さを測定し、両測定値を乗じて前記圧電基板の
各所ごとの材料定数を算出する。
【００１９】圧電基板についての厚み滑り振動の共振振
動数と材料定数との関係を次式に示す。 ｆ ＝ （Ｅ／ρ）1/2／（２ｔ） … （Ｉ） ｆ：共振周波数、ｔ：基板厚さ、ρ：結晶密度、Ｅ：結
晶方向により決まる弾性定数である。ここで、式（Ｉ）
を整理すると、 ｆ・ｔ ＝ （Ｅ／ρ）1/2／２ … （Ｉ'） となり、ｆとｔの値を求め、さらにその積を求めること
で式（Ｉ'）の右辺に相当する材料定数が得られる。な
お、ｆ・ｔは圧電基板におけるバルク波音速とみなせ
る。
動数と材料定数との関係を次式に示す。 ｆ ＝ （Ｅ／ρ）1/2／（２ｔ） … （Ｉ） ｆ：共振周波数、ｔ：基板厚さ、ρ：結晶密度、Ｅ：結
晶方向により決まる弾性定数である。ここで、式（Ｉ）
を整理すると、 ｆ・ｔ ＝ （Ｅ／ρ）1/2／２ … （Ｉ'） となり、ｆとｔの値を求め、さらにその積を求めること
で式（Ｉ'）の右辺に相当する材料定数が得られる。な
お、ｆ・ｔは圧電基板におけるバルク波音速とみなせ
る。
【００２０】この圧電基板の材料定数測定装置によれ
ば、従来のようにＳＡＷデバイスを設置する必要がない
ので、測定に要する時間が大幅に短縮される。また、Ｓ
ＡＷデバイスの設置によって圧電基板を破壊することが
ないので、製品として出荷するものについても測定を実
施することが可能である。
ば、従来のようにＳＡＷデバイスを設置する必要がない
ので、測定に要する時間が大幅に短縮される。また、Ｓ
ＡＷデバイスの設置によって圧電基板を破壊することが
ないので、製品として出荷するものについても測定を実
施することが可能である。
【００２１】請求項６記載の圧電基板の材料定数測定装
置は、請求項５記載の圧電基板の材料定数測定装置にお
いて、前記周波数測定部によって測定された共振周波数
と前記厚さ測定部によって測定された基板厚さとを乗じ
て前記各所ごとの材料定数を算出する演算部を備えるこ
とを特徴とする。
置は、請求項５記載の圧電基板の材料定数測定装置にお
いて、前記周波数測定部によって測定された共振周波数
と前記厚さ測定部によって測定された基板厚さとを乗じ
て前記各所ごとの材料定数を算出する演算部を備えるこ
とを特徴とする。
【００２２】この圧電基板の材料定数測定装置において
は、圧電単結晶体から切り出した圧電基板の各所につい
て、周波数測定部によって厚み滑り振動の共振周波数を
測定するとともに、厚さ測定部によって基板厚さを測定
し、演算部において圧電基板の各所ごとに共振周波数と
基板厚さとの積を求めて材料定数を算出する。
は、圧電単結晶体から切り出した圧電基板の各所につい
て、周波数測定部によって厚み滑り振動の共振周波数を
測定するとともに、厚さ測定部によって基板厚さを測定
し、演算部において圧電基板の各所ごとに共振周波数と
基板厚さとの積を求めて材料定数を算出する。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態を図１ない
し図３に示して説明する。図１は周波数測定部を構成す
るバルク波測定ユニット１の概略構成を示す図である。
図に示すように、バルク波測定ユニット１は、圧電基板
Ｐを支持する基板支持機構１１と、圧電基板Ｐの表裏両
側に個々に配設された測定プローブ１２，１３と、測定
プローブ１２，１３を支持するプローブ支持機構（プロ
ーブ支持手段）１４と、測定プローブ１２，１３を駆動
して圧電基板Ｐのインピーダンス、および位相の周波数
依存性を測定するインピーダンス・アナライザ１５と、
基板支持機構１１およびプローブ支持機構１４の駆動を
制御する制御装置１６とを備えている。
し図３に示して説明する。図１は周波数測定部を構成す
るバルク波測定ユニット１の概略構成を示す図である。
図に示すように、バルク波測定ユニット１は、圧電基板
Ｐを支持する基板支持機構１１と、圧電基板Ｐの表裏両
側に個々に配設された測定プローブ１２，１３と、測定
プローブ１２，１３を支持するプローブ支持機構（プロ
ーブ支持手段）１４と、測定プローブ１２，１３を駆動
して圧電基板Ｐのインピーダンス、および位相の周波数
依存性を測定するインピーダンス・アナライザ１５と、
基板支持機構１１およびプローブ支持機構１４の駆動を
制御する制御装置１６とを備えている。
【００２４】基板支持機構１１は、支持した圧電基板Ｐ
を基板面に平行かつ直交する２方向（これらをＸ方向、
Ｙ方向とする）に移動可能に支持しており、これによっ
て見かけ上は圧電基板Ｐの各所に測定プローブ１２，１
３を配置することができる。
を基板面に平行かつ直交する２方向（これらをＸ方向、
Ｙ方向とする）に移動可能に支持しており、これによっ
て見かけ上は圧電基板Ｐの各所に測定プローブ１２，１
３を配置することができる。
【００２５】プローブ支持機構１４は、支持した測定プ
ローブ１２，１３を、圧電基板Ｐを挟んで基板面に垂直
な方向（これをＺ方向とする）に接近、離間可能に支持
しており、圧電基板Ｐに対しプロービングを行う際には
測定プローブ１２，１３を圧電基板Ｐの表面、裏面にそ
れぞれ同期して接近させることができる。
ローブ１２，１３を、圧電基板Ｐを挟んで基板面に垂直
な方向（これをＺ方向とする）に接近、離間可能に支持
しており、圧電基板Ｐに対しプロービングを行う際には
測定プローブ１２，１３を圧電基板Ｐの表面、裏面にそ
れぞれ同期して接近させることができる。
【００２６】図２は測定プローブ１２，１３およびその
周辺の構造を示す図である。図において、符号１２ａ，
１３ａは各プローブの測定電極、１７は各測定電極１２
ａ，１３ａを取り付けられる軸体、１８は軸体１７を支
持するシリンダ、１９はシリンダ１８に対し軸体１７を
付勢するバネ（付勢手段）、２０は弾性体からなる吸収
リング、である。
周辺の構造を示す図である。図において、符号１２ａ，
１３ａは各プローブの測定電極、１７は各測定電極１２
ａ，１３ａを取り付けられる軸体、１８は軸体１７を支
持するシリンダ、１９はシリンダ１８に対し軸体１７を
付勢するバネ（付勢手段）、２０は弾性体からなる吸収
リング、である。
【００２７】測定電極１２ａ，１３ａはいずれも、弾性
を有する基部１２ｂ，１３ｂに金製の電極部１２ｃ，１
３ｃを貼付した構造を有し、軸体１７の一端に圧電基板
Ｐの基板面に平行に形成された板状部１７ａに、表裏の
基板面にそれぞれ対向させて取り付けられている。
を有する基部１２ｂ，１３ｂに金製の電極部１２ｃ，１
３ｃを貼付した構造を有し、軸体１７の一端に圧電基板
Ｐの基板面に平行に形成された板状部１７ａに、表裏の
基板面にそれぞれ対向させて取り付けられている。
【００２８】シリンダ１８はプローブ支持機構１４を構
成するアームに固定されており、軸体１７をＺ方向に移
動自在に支持している。バネ１９はシリンダ１８と軸体
１７との間に介装されており、軸体１７（すなわち測定
電極１２ａ，１３ａ）をＺ方向（または−Ｚ方向）に付
勢している。軸体１７の他端には膨出部１７ｂが設けら
れており、一端の板状部１７ａと合わせて測定プローブ
１２，１３のＺ方向の移動範囲を規制するストッパとし
ての働きを有している。
成するアームに固定されており、軸体１７をＺ方向に移
動自在に支持している。バネ１９はシリンダ１８と軸体
１７との間に介装されており、軸体１７（すなわち測定
電極１２ａ，１３ａ）をＺ方向（または−Ｚ方向）に付
勢している。軸体１７の他端には膨出部１７ｂが設けら
れており、一端の板状部１７ａと合わせて測定プローブ
１２，１３のＺ方向の移動範囲を規制するストッパとし
ての働きを有している。
【００２９】吸収リング２０には変形が容易なゴム等の
弾性材料が採用されており、板状部１７ａに各測定電極
１２ａ，１３ａの周りを取り囲むように環状をなして配
設されている。
弾性材料が採用されており、板状部１７ａに各測定電極
１２ａ，１３ａの周りを取り囲むように環状をなして配
設されている。
【００３０】図３は厚さ測定部を構成する厚さ分布測定
ユニット２の概略構成を示す図である。図に示すよう
に、厚さ分布測定ユニット２は、He-Neレーザを発する
光源２１と、レーザ光を平行光に変換する光学素子２２
と、レーザ光を一方の面から透過し他方の面で反射させ
る半反射ミラー２３と、半反射ミラー２３を挟んで光源
２１と相対する位置に圧電基板Ｐがレーザ光に対して垂
直となるように支持する基板支持台２４と、半反射ミラ
ー２３の他方の面で反射した反射光を投映されるスクリ
ーン２５と、スクリーン２５に投映された反射光の干渉
縞を撮影するデジタルカメラ２６と、デジタルカメラ２
６によって撮影されたデジタル画像を解析する画像解析
装置２７とを備えている。
ユニット２の概略構成を示す図である。図に示すよう
に、厚さ分布測定ユニット２は、He-Neレーザを発する
光源２１と、レーザ光を平行光に変換する光学素子２２
と、レーザ光を一方の面から透過し他方の面で反射させ
る半反射ミラー２３と、半反射ミラー２３を挟んで光源
２１と相対する位置に圧電基板Ｐがレーザ光に対して垂
直となるように支持する基板支持台２４と、半反射ミラ
ー２３の他方の面で反射した反射光を投映されるスクリ
ーン２５と、スクリーン２５に投映された反射光の干渉
縞を撮影するデジタルカメラ２６と、デジタルカメラ２
６によって撮影されたデジタル画像を解析する画像解析
装置２７とを備えている。
【００３１】バルク波測定ユニット１におけるインピー
ダンス・アナライザ１５および制御装置１６と、厚さ分
布測定ユニット２におけるデジタルカメラ２６とは、こ
れらすべてを統括、制御する演算部３０を有するメイン
コンピュータ３１に接続されている。
ダンス・アナライザ１５および制御装置１６と、厚さ分
布測定ユニット２におけるデジタルカメラ２６とは、こ
れらすべてを統括、制御する演算部３０を有するメイン
コンピュータ３１に接続されている。
【００３２】バルク波測定ユニット１、厚さ分布測定ユ
ニット２およびメインコンピュータ３１により構成され
る圧電基板の材料定数測定装置を使用して、圧電基板Ｐ
の材料定数を測定する操作の手順について説明する。 ［共振周波数の測定］圧電単結晶体から切り出した圧電
基板Ｐを基板支持機構１１にセットしてずれないように
固定する。この状態から、基板支持機構１１を駆動する
と、圧電基板ＰがＸ／Ｙ方向に段階的に移動し、圧電基
板Ｐ上に設けられた複数の測定個所のひとつひとつにに
対して測定プローブ１２，１３が順を追って配置され、
１箇所ごとにプロービングが行われる。
ニット２およびメインコンピュータ３１により構成され
る圧電基板の材料定数測定装置を使用して、圧電基板Ｐ
の材料定数を測定する操作の手順について説明する。 ［共振周波数の測定］圧電単結晶体から切り出した圧電
基板Ｐを基板支持機構１１にセットしてずれないように
固定する。この状態から、基板支持機構１１を駆動する
と、圧電基板ＰがＸ／Ｙ方向に段階的に移動し、圧電基
板Ｐ上に設けられた複数の測定個所のひとつひとつにに
対して測定プローブ１２，１３が順を追って配置され、
１箇所ごとにプロービングが行われる。
【００３３】ある測定個所を挟んで圧電基板Ｐの表裏両
側に測定プローブ１２，１３が配置されると、プローブ
支持機構１４が駆動し、測定プローブ１２，１３がＺ方
向（または−Ｚ方向）に移動して圧電基板Ｐの表面と裏
面とに同期して接近する。
側に測定プローブ１２，１３が配置されると、プローブ
支持機構１４が駆動し、測定プローブ１２，１３がＺ方
向（または−Ｚ方向）に移動して圧電基板Ｐの表面と裏
面とに同期して接近する。
【００３４】測定プローブ１２，１３の測定電極１２
ａ，１３ａがともに圧電基板Ｐに接したら、インピーダ
ンス・アナライザ１５から交流信号が発せられ、測定電
極１２ａ，１３ａを経て圧電基板Ｐが励振される。
ａ，１３ａがともに圧電基板Ｐに接したら、インピーダ
ンス・アナライザ１５から交流信号が発せられ、測定電
極１２ａ，１３ａを経て圧電基板Ｐが励振される。
【００３５】そこで、交流信号の周波数走査を行って当
該測定個所におけるインピーダンスと位相との周波数依
存性を検出する。この測定データはメインコンピュータ
３１に入力される。メインコンピュータ３１では、演算
部３０において周波数依存性を示す波形の解析が行われ
て共振周波数が求められる。
該測定個所におけるインピーダンスと位相との周波数依
存性を検出する。この測定データはメインコンピュータ
３１に入力される。メインコンピュータ３１では、演算
部３０において周波数依存性を示す波形の解析が行われ
て共振周波数が求められる。
【００３６】共振周波数の情報が得られたら、測定プロ
ーブ１２，１３が先ほどとは逆方向に移動し、圧電基板
Ｐから離間する。これと同期して基板支持機構１１がＸ
／Ｙ方向に駆動し、圧電基板Ｐを移動させて測定プロー
ブ１２，１３間に次の測定個所が配置される。以降は上
記の手順が繰り返され、圧電基板Ｐ上のすべての測定個
所について共振周波数が求められる。
ーブ１２，１３が先ほどとは逆方向に移動し、圧電基板
Ｐから離間する。これと同期して基板支持機構１１がＸ
／Ｙ方向に駆動し、圧電基板Ｐを移動させて測定プロー
ブ１２，１３間に次の測定個所が配置される。以降は上
記の手順が繰り返され、圧電基板Ｐ上のすべての測定個
所について共振周波数が求められる。
【００３７】［基板厚さの測定］圧電基板Ｐを基板支持
台２４にずれないように固定する。この状態から、光源
２１からレーザ光を光学素子２２に向けて発すると、レ
ーザ光は平行光に変換され、半反射ミラー２３を透過し
て圧電基板Ｐに照射される。
台２４にずれないように固定する。この状態から、光源
２１からレーザ光を光学素子２２に向けて発すると、レ
ーザ光は平行光に変換され、半反射ミラー２３を透過し
て圧電基板Ｐに照射される。
【００３８】照射されたレーザ光は、一部が圧電基板Ｐ
の表面で反射し、残りが圧電基板Ｐの裏面で反射する。
このとき、表面で反射したレーザ光（以下、これを表面
反射光とする）と裏面で反射したレーザ光（これを裏面
反射光とする）との間には圧電基板Ｐの厚さの２倍にあ
たる光路長差が生じる。
の表面で反射し、残りが圧電基板Ｐの裏面で反射する。
このとき、表面で反射したレーザ光（以下、これを表面
反射光とする）と裏面で反射したレーザ光（これを裏面
反射光とする）との間には圧電基板Ｐの厚さの２倍にあ
たる光路長差が生じる。
【００３９】表面反射光と裏面反射光とは、干渉しなが
ら半反射ミラー２３の他方の面で反射し、スクリーン２
５に投映されるため、スクリーン２５上には光路長差に
依存する干渉縞が生じる。１本の干渉縞は圧電基板Ｐ上
において同じ厚さを表す等高線とみなすことができる。
また、隣り合う干渉縞間の厚さの差はλ0／（２ｎ）
（λ0；真空中におけるレーザ光の波長、ｎ；圧電基板
Ｐの屈折率）で表される。
ら半反射ミラー２３の他方の面で反射し、スクリーン２
５に投映されるため、スクリーン２５上には光路長差に
依存する干渉縞が生じる。１本の干渉縞は圧電基板Ｐ上
において同じ厚さを表す等高線とみなすことができる。
また、隣り合う干渉縞間の厚さの差はλ0／（２ｎ）
（λ0；真空中におけるレーザ光の波長、ｎ；圧電基板
Ｐの屈折率）で表される。
【００４０】表面／裏面反射光の入射角度を変化させる
と、干渉縞に変化が生まれるから、これをデジタルカメ
ラ２６で撮影する。撮影されたデジタル画像を画像解析
装置２７で解析すると、圧電基板Ｐの厚い部分と薄い部
分とが相対的に把握できる。これらの解析データはメイ
ンコンピュータ３１に入力され、あらかじめ精密なマイ
クロメータで測定しておいた圧電基板Ｐの代表的な部分
の厚さをもとに、演算部３０において圧電基板Ｐ全体の
厚さ分布が得られる。
と、干渉縞に変化が生まれるから、これをデジタルカメ
ラ２６で撮影する。撮影されたデジタル画像を画像解析
装置２７で解析すると、圧電基板Ｐの厚い部分と薄い部
分とが相対的に把握できる。これらの解析データはメイ
ンコンピュータ３１に入力され、あらかじめ精密なマイ
クロメータで測定しておいた圧電基板Ｐの代表的な部分
の厚さをもとに、演算部３０において圧電基板Ｐ全体の
厚さ分布が得られる。
【００４１】厚さ分布の情報が得られたら、先に得られ
た共振周波数の情報と組み合わせて圧電基板Ｐ上の各測
定個所ごとの材料定数が算出されるので、これをもとに
材料定数の評価を行う。
た共振周波数の情報と組み合わせて圧電基板Ｐ上の各測
定個所ごとの材料定数が算出されるので、これをもとに
材料定数の評価を行う。
【００４２】上記のようにすれば、ＳＡＷデバイスを設
けずに測定が行えることから、ＳＡＷデバイスの製作に
要していた時間が短縮されるので、圧電単結晶体の均一
性評価を短時間のうちに実施することができる。また、
圧電基板をＳＡＷデバイスの設置によって破壊すること
がないので、製品として出荷するものについても測定を
実施することが可能である。
けずに測定が行えることから、ＳＡＷデバイスの製作に
要していた時間が短縮されるので、圧電単結晶体の均一
性評価を短時間のうちに実施することができる。また、
圧電基板をＳＡＷデバイスの設置によって破壊すること
がないので、製品として出荷するものについても測定を
実施することが可能である。
【００４３】また、バネ２０の働きによって測定プロー
ブ１２，１３を圧電基板Ｐに対し略垂直な方向に押圧す
ることにより、測定電極１２ａ，１３ａが圧電基板Ｐに
接触する際の圧力が２つの測定プローブ１２，１３間で
均一化されるので、測定条件が等しくなってより正確な
測定が行える。
ブ１２，１３を圧電基板Ｐに対し略垂直な方向に押圧す
ることにより、測定電極１２ａ，１３ａが圧電基板Ｐに
接触する際の圧力が２つの測定プローブ１２，１３間で
均一化されるので、測定条件が等しくなってより正確な
測定が行える。
【００４４】さらに、測定電極１２ａ，１３ａを、弾性
を有する基部１２ｂ，１３ｂに金製の電極部１２ｃ，１
３ｃを貼付した構造とすることにより、導電性が高く、
かつ基部の弾性によって圧電基板への接触が電極全体で
偏りなく良好になされる。
を有する基部１２ｂ，１３ｂに金製の電極部１２ｃ，１
３ｃを貼付した構造とすることにより、導電性が高く、
かつ基部の弾性によって圧電基板への接触が電極全体で
偏りなく良好になされる。
【００４５】なお、本実施形態においては、バルク波測
定ユニット１における制御装置１６、および厚さ分布測
定ユニット２における画像解析装置２７をメインコンピ
ュータ３１とは別に設けているが、これらの働きをメイ
ンコンピュータ３１に行わせるように構成しても構わな
い。
定ユニット１における制御装置１６、および厚さ分布測
定ユニット２における画像解析装置２７をメインコンピ
ュータ３１とは別に設けているが、これらの働きをメイ
ンコンピュータ３１に行わせるように構成しても構わな
い。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定プローブの測定電極の周囲に、圧電基板に当接する
弾性体を設けることにより、測定電極が当接する個所以
外の部位で生じた共振信号やノイズが弾性体によって吸
収されるので、測定個所において生じた共振信号のみを
捉えることが可能となり、これをもとに正確な測定を行
うことができる。その結果として、圧電単結晶体の均一
性評価を正確に、かつ短時間のうちに実施することがで
きる。
測定プローブの測定電極の周囲に、圧電基板に当接する
弾性体を設けることにより、測定電極が当接する個所以
外の部位で生じた共振信号やノイズが弾性体によって吸
収されるので、測定個所において生じた共振信号のみを
捉えることが可能となり、これをもとに正確な測定を行
うことができる。その結果として、圧電単結晶体の均一
性評価を正確に、かつ短時間のうちに実施することがで
きる。
【図１】 本発明に係る実施形態を示す図であって、周
波数測定部を構成するバルク波測定ユニットの概略構成
を示す図である。
波数測定部を構成するバルク波測定ユニットの概略構成
を示す図である。
【図２】 測定プローブおよびその周辺の構造を示す図
である。
である。
【図３】 厚さ測定部を構成する厚さ分布測定ユニット
の概略構成を示す図である。
の概略構成を示す図である。
１ バルク波測定ユニット １１ 基板支持機構 １２，１３ 測定プローブ １４ プローブ支持機構 １５ インピーダンス・アナライザ ２０ バネ（付勢手段） ３０ 演算部 ３１ メインコンピュータ Ｐ 圧電基板
Claims (6)
- 【請求項１】 圧電単結晶体から切り出した圧電基板の
表裏両側に個々に配設された２つの測定プローブと、 該測定プローブを前記圧電基板を挟んで接近離間可能に
支持するプローブ支持手段とを備える圧電基板の材料定
数測定装置であって、 前記測定プローブの測定電極の周囲に、前記圧電基板に
当接する弾性体が設けられていることを特徴とする圧電
基板の材料定数測定装置。 - 【請求項２】 前記弾性体が環状であることを特徴とす
る請求項１記載の圧電基板の材料定数測定装置。 - 【請求項３】 前記測定プローブを前記圧電基板に対し
略垂直な方向に押圧する付勢手段が設けられていること
を特徴とする請求項２または３記載の圧電基板の材料定
数測定装置。 - 【請求項４】 前記測定電極が、弾性を有する基部に金
製の電極部を貼付したものであることを特徴とする請求
項１、２または３記載の圧電基板の材料定数測定装置。 - 【請求項５】 圧電単結晶体から切り出した圧電基板の
表裏両側に個々に配設された２つの測定プローブと、該
測定プローブを前記圧電基板を挟んで接近離間可能に支
持するプローブ支持手段とを有し、前記圧電基板の各所
ごとに厚み滑り振動の共振周波数を測定する周波数測定
部と、 前記各所ごとに基板厚さを測定する厚さ測定部を備える
圧電基板の材料定数測定装置であって、 前記測定プローブの測定電極の周囲に、前記圧電基板に
当接する弾性体が設けられていることを特徴とする圧電
基板の材料定数測定装置。 - 【請求項６】 前記周波数測定部によって測定された共
振周波数と前記厚さ測定部によって測定された基板厚さ
とを乗じて前記各所ごとの材料定数を算出する演算部を
備えることを特徴とする請求項５記載の圧電基板の材料
定数測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316655A JP3608499B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 圧電基板の材料定数測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316655A JP3608499B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 圧電基板の材料定数測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124844A true JP2002124844A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3608499B2 JP3608499B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=18795571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000316655A Expired - Fee Related JP3608499B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 圧電基板の材料定数測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3608499B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111034038A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-04-17 | 株式会社村田制作所 | 压电基板的制造装置和压电基板的制造方法 |
-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000316655A patent/JP3608499B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111034038A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-04-17 | 株式会社村田制作所 | 压电基板的制造装置和压电基板的制造方法 |
| CN111034038B (zh) * | 2017-09-29 | 2024-02-06 | 株式会社村田制作所 | 压电基板的制造装置和压电基板的制造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3608499B2 (ja) | 2005-01-12 |
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