JP2005027089A - 圧電デバイスのリーク検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッジ処理により、圧電デバイスの大穴を検出することができる圧電デバイスのリーク検出方法を提供すること。
【解決手段】駆動電圧を印加するための電極を形成した圧電体をパッケージ内に収容し、蓋体により封止した圧電デバイスのリーク検出方法であって、前記蓋体による封止後に、前記圧電デバイスを、この圧電デバイスの前記電極と反応する液体内に浸漬して、前記液体の作用により前記電極を変質させる工程（ＳＴ１２）と、前記圧電デバイスを取り出して、周波数検査及び／またはＣＩ値検査を行う工程（ＳＴ１３）とを含む、圧電デバイスのリーク検出方法。
【選択図】 図３
【解決手段】駆動電圧を印加するための電極を形成した圧電体をパッケージ内に収容し、蓋体により封止した圧電デバイスのリーク検出方法であって、前記蓋体による封止後に、前記圧電デバイスを、この圧電デバイスの前記電極と反応する液体内に浸漬して、前記液体の作用により前記電極を変質させる工程（ＳＴ１２）と、前記圧電デバイスを取り出して、周波数検査及び／またはＣＩ値検査を行う工程（ＳＴ１３）とを含む、圧電デバイスのリーク検出方法。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＡＷデバイス等の圧電デバイスのリークを検出する検出方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水晶等の圧電材料を使用した圧電デバイスが広く使用されており、このような圧電デバイスの一例として、例えば、携帯電子端末やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタ等として弾性表面波素子（以下、「ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスという」）が使用されている。ＳＡＷデバイスは、圧電基板にすだれ状電極である櫛形電極（以下、「ＩＤＴ」（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）という）及び反射器を形成することにより構成されている。
【０００３】
圧電基板は、例えば水晶ウエハを用いて形成される。ＩＤＴと反射器は、圧電基板の表面に、アルミニウム等の導電層を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【０００４】
すなわち、ＳＡＷデバイスは、水晶ウエハの表面に導電層を形成し、ＩＤＴと反射器に対応した導電パターンを形成して製造される。
具体的には、図２０の概略平面図に示すように、ＳＡＷデバイス１は、パッケージ２内に固定された基板３に、ＩＤＴ（図示せず）を形成し、蓋体５で封止して構成されている。特に、このパッケージ２内は、真空あるいはＮ２ 等の不活性雰囲気とされて、蓋体５により気密に封止されている。
そして、このような蓋封止工程において、図２０に示すように、蓋体５の固定位置がずれると、図示するような穴６が開口し、パッケージ２内が外気と連通されてしまい、振動条件が変化するとともに、外気により、電極の腐食が進行して、損傷してしまう。
【０００５】
そこで、従来は、このような蓋封止工程における比較的大きな穴（以下、「大穴」という）によるリークを検出する方法としては、差圧式リークテスタを用いる手法が一般的である。
この方法を図２１に概略的に示している。
図２１において、気密にしたチャンバー等の隔室内を、第１の空間８ａと、第２の空間８ｂに区画し、これらの境界にダイヤフラム９を配置する。第１の空間８ａに大穴リークのないＳＡＷデバイスＳを収容し、第２の空間８ｂに検査対象となるＳＡＷデバイスＴＳを収容する。そして、第１の空間８ａと、第２の空間８ｂに、矢印で示すように、等しい気圧をかける。
これにより、検査対象であるＳＡＷデバイスＴＳに大穴があれば、第２の空間８ｂ内の空気は、そのパッケージ内に入り込むから、その分、第２の空間８ｂ内の気圧が下がる。このような、第１の空間８ａと、第２の空間８ｂの差圧を検出することで、検査対象であるＳＡＷデバイスＴＳの大穴を検出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１のような差圧式リークテスタ７では、検査対象となるＳＡＷデバイスＴＳを、ひとつずつしか検査できない。
このため、検査効率がきわめて低いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、バッジ処理により、圧電デバイスの大穴を検出することができる圧電デバイスのリーク検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、駆動電圧を印加するための電極を形成した圧電体をパッケージ内に収容し、蓋体により封止した圧電デバイスのリーク検出方法であって、前記蓋体による封止後に、前記圧電デバイスを、この圧電デバイスの前記電極と反応する液体内に浸漬して、前記液体の作用により前記電極を変質させる工程と、前記圧電デバイスを取り出して、周波数検査及び／またはＣＩ値検査を行う工程とを含む、圧電デバイスのリーク検出方法により、達成される。
【０００９】
第１の発明の構成によれば、パッケージに蓋体を固定する蓋封止工程を経た後で、これを前記液体に浸漬する。この場合、蓋体とパッケージとの隙間があれば、前記液体はパッケージ内部に浸入するので、パッケージ内に形成されている前記電極が液体に晒されることになる。そして、電極が前記液体により変質すると、圧電デバイスの周波数が変化するか、及び／またはＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が変化するので、これらの少なくとも一方を検査することで、大穴リークを検出することができる。
かくして、複数もしくは多数の圧電デバイスを前記液体に同時に浸漬することにより、バッジ処理にて、圧電デバイスの大穴を検出することができる圧電デバイスのリーク検出方法を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は第１の発明の構成において、前記液体が水であることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、前記電極と反応する液体として、水を選択することができれば、水は入手が容易で、工程の実行が容易となる。
【００１１】
第３の発明は第１の発明の構成において、前記液体がアルカリ溶液であることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記液体としてアルカリ溶液を用いると、ＳＡＷデバイスのパッケージは、セラミックであり、アルカリ溶液と反応しないので、正確な検査結果を得ることができる。
【００１２】
第４の発明は第１または２の発明のいずれかの構成において、前記液体を加熱することを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、前記液体を加熱することにより、電極との反応を促進して、検査効率を向上させることができる。
【００１３】
第５の発明は第１ないし４の発明のいずれかの構成において、前記液体を減圧下で作用させることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、検査対象の圧電デバイスがきわめて小型である場合に、前記液体に浸漬した状態で、前記電極が形成された領域に微細な気泡が付着する場合がある。気泡が付着すると、液体の接触を妨げるので、前記液体を減圧下で作用させることにより、このような気泡を除去すれば、電極と液体が好適に接触し、反応を円滑に進行させることができる。
【００１４】
第６の発明は第１ないし５の発明のいずれかの構成において、前記液体による前記電極の変質工程よりも前段において、ヘリウムによるリーク検査を行うことを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、ヘリウムによるリーク検査は、「大穴」よりも微細なリークを検出するものである。そして、パッケージに大穴が存在する場合には、パッケージ内にヘリウムが侵入しても、大穴から出てしまうので、ヘリウムをパッケージ内に止まらせることができないので、パッケージに大穴が存在する場合には、ヘリウムによるリーク検査は行うことができない。このため、ヘリウムによるリーク検査を、前記液体へのＳＡＷデバイスの浸漬によるリーク検査より先行させることで、ヘリウムによるリーク検査で「リーク」判定が出た製品を、前記液体へのＳＡＷデバイスの浸漬によるリーク検査を行わずに除去することで、全体の検査効率を高めることができる。
【００１５】
第７の発明は第１ないし６の発明のいずれかの構成において、前記液体による前記電極の変質工程よりも後段において、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査を行うことを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査は「大穴」よりも微細なリークを検出するもので、かつヘリウムによるリーク検査より、大きなリークを検出するものである。そして、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査の特徴は、フッ素系不活性液体をパッケージ内に導入することにより可能となるものである。したがって、「大穴」の存在を検査する前にフッ素系不活性液体を使用したリーク検査をしても、パッケージに「大穴」がある場合には、フッ素系不活性液体は蒸発によりパッケージから外部に出てしまい、検査ができない。一方、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査をしないと、パッケージに大穴が存在しない場合でも、それよりやや大きなリークが残る場合がある。そこで、前記液体による前記電極の変質工程よりも後段において、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査を行うようにすれば、パッケージの大穴によるリークと、それよりも小さなリークとを検出することが可能となる。
【００１６】
第８の発明は第１ないし７の発明のいずれかの構成において、前記圧電デバイスがＳＡＷデバイスであることを特徴とする。
第８の発明の構成によれば、ＳＡＷデバイスの電極は、アルミニウムにより形成され、かつＳＡＷデバイスはきわめて小型であり、目視の検査が困難であるし、一方、前記溶液としての、水、アルカリ溶液等により電極を変質させることができることで、この発明の検査方向にきわめて適している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係る検出方法が適用される圧電デバイスの一例としてのＳＡＷデバイスを示す概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線切断端面図である。
このＳＡＷデバイス１０は、例えば、矩形のパッケージ１１の内部空間Ｓ内に圧電基板１２を固定して形成されている。圧電基板１２の表面には、図示しないすだれ状電極であるＩＤＴ及びＩＤＴの両側にそれぞれ配置された反射器を備えている。
【００１８】
パッケージ１１は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。
圧電基板１２は、圧電材料として、例えば、水晶，リチウムタンタレート，ＬＢＯ等の単結晶基板やＺｎＯ／Ｓｉ等の多層膜基板等でなり、本実施形態では、例えば、レイリー波を伝搬する圧電材料として、結晶材料のカット角方位が（０，１２３，０）の水晶基板が使用されている。
電極であるＩＤＴ及び反射器は、圧電基板１２の表面に、アルミニウムやチタン等の導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等により、すだれ状となるように形成されている。
【００１９】
具体的には、ＩＤＴは、複数の電極指が所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に導通されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴは、ボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続されている外部端子（図示せず）を介して電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
ここで、ＳＡＷデバイスの周波数はｆ＝ｖ／λ（ｖ＝圧電基板の音速、λ＝表面波の波長）であることから、周波数ｆが低いと波長は長くなり、ＩＤＴ及び反射器の間隔が大きくなる。そして、ＩＤＴのライン幅ＬＷ（電極自体の幅）と、ＩＤＴのスペース幅ＳＷ（電極どうしの間隔）を合わせたＬＷ＋ＳＷは、ＳＡＷ共振子であるＳＡＷデバイス１０の表面弾性波の波長をλとした時、λ／２に設定されている。
蓋体１３は、パッケージ１１側と接合するのに適した材料が使用されており、例えば、セラミックスやコバール等の金属材料で形成されている。蓋体１３は、蓋封止工程において、封止材１３ａにより気密に固定されている。
すなわち、パッケージ１１は、真空雰囲気もしくは、内部に不活性ガスとしてのＮ２ が充填されて、蓋体１３により気密に封止されている。
【００２０】
図３は、図１及び図２で説明したＳＡＷデバイス１０について、その蓋封止工程における大穴リークを検出する本発明の検出方法の第１の実施形態を簡単に示すフローチャートである。
ＳＴ１１の製品上がりとは、ＳＡＷデバイス１０について、蓋体１３の上述したような封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
この蓋封止の終了後に、複数もしくは多数のＳＡＷデバイス１０を、図示しない処理槽に投入する。
処理槽内には、処理液体、すなわち、大穴リークの検出に用いる液体が収容されている。ここで用いる処理液体には、ＳＡＷデバイス１０の電極と反応する性質を有するものが選択され、できるだけ電極以外の構成を侵さないものを選択する。このため、処理液体としては、入手が容易な水が選択されており、ＳＡＷデバイス１０は水に浸漬される（ＳＴ１２）。
【００２１】
ＳＡＷデバイス１０を例えば、１分間、水に浸漬して、ＳＴ１３の検査を行った。
図４は、ＳＡＷデバイス１０の水による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の周波数の変化を示しており、図５は、この時のＣＩ値を示している。水への浸漬時間は約１分間である。
ここで、ＳＡＷデバイス１０のＣＩ値は、共振周波数ｆ０付近での抵抗値と等しい値となる。図５では、ＳＡＷデバイス１０について水による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、このＣＩ値を検出したものである。
【００２２】
この実施形態において、ＳＡＷデバイス１０を水に浸漬することで、その電極が水の中の不純物（塩素イオン等）と反応して、変質した結果、図４に示す周波数変動と、図５に示すＣＩ値変化を生じたものと考えられる。ここで、電極は、本実施形態では、ＳＡＷデバイスのＩＤＴが対象とされており、ＳＡＷデバイス１０の電極の幅、すなわちライン幅ＬＷは、上述したように表面弾性波の波長λとの関係で上述したように決定される極めて細い線幅であることも比較的短時間で電極が変質した原因のひとつと考えられる。
ここで、図４に見られる周波数変動は、その周波数の減少や増加等の点で、図示する４種の試料に関して、不規則な変化を示しており、検出の判定に用いることは困難である。
【００２３】
しかしながら、図５に示すように、ＣＩ値の変化に関しては、処理直後に、全ての試料に関して、ＣＩ値の上昇が観察されているので、このＣＩ値の検査の結果により、試料のＳＡＷデバイス１０に大穴が存在し、パッケージ１１（図１，図２参照）内に水が浸入した結果、内部の電極と水が反応して電極が変質したものと判断することができる。
このように、きわめて入手が容易な水を用いることにより、複数もしくは多数のＳＡＷデバイス１０の蓋封止の不良に起因する大穴を、バッジ処理によりきわめて容易に検出することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
この実施形態は、蓋封止の不良に起因した大穴の存在のみならず、より小さなリークの存在の検出を含めた、一連の検出法となっている。このため、大穴リークの検出以外のリーク（不完全封止部）の検出法について、簡単に説明する。
図６はリークの原因となる穴や隙間の大きさと、これに対応した各リーク検出法を整理した表である。
図示されているように、後述する方法も含めて、本発明の各実施形態で説明する大穴リークの検出法であるＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの各検出法以外に、より小さな穴や隙間の検出法として、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに示すものがある。各検出法が対象とする穴や隙間の大きさは図６の通りである。
ここで、最も大きなリーク穴からのリークを「大穴リーク」、これより小さなリーク穴からのリークを「グロスリーク」、最も小さなリーク穴からのリークを「ファインリーク」と呼んでいる。
そして、図２０で既に説明したＣの方法を除き、他の代表的な検出法を簡単に説明する。また、Ｄのフロリーナ気泡試験の説明は省略する。
【００２５】
図７は、ヘリウムを用いたリーク検査についての概略図であり、ファインリークの検出に用いる。図７（ａ）はＨｅのボンビングを行う様子を示し、図７（ｂ）は、Ｈｅリークテスターによるリーク試験の様子を示している。
図７（ａ）において、気密のチャンバー２０−１には、試料として、例えば、ＳＡＷデバイス１０が収容されている。ＳＡＷデバイス１０は、パッケージ内部が、真空か、ヘリウムよりも分子量の大きな不活性ガス、例えば、窒素（Ｎ２ ）またはアルゴン（Ａｒ）等により満たされている。
気密のチャンバー２０−１には、ヘリウム（Ｈｅ）の供給源２２から気体ヘリウムが供給されて加圧されるようになっている。例えば、このヘリウムガスの圧力は、０．４Ｍｐａ（メガパスカル）ないし０．５Ｍｐａで、２時間程度加圧する。この過程で、この過程で、加圧されたヘリウムが、ＳＡＷデバイス１０の不完全封止部である微細なリーク穴から、パッケージ内に侵入する。
次いで、チャンバー２０−１から、ＳＡＷデバイス１０を取り出し、図７（ｂ）に示すように、ＳＡＷデバイス１０を移動させて、別の気密チャンバー２０−２に収容する。気密チャンバー２０−２には、真空ポンプ２１が、途中に気体センサ等の分析器２３を配置した状態で接続されている。これにより、ＳＡＷデバイス１０からのヘリウムの排出を分析器２３を用いて検査する。分析器２３によりＳＡＷデバイス１０からのヘリウムの排出が認められれば、微細なリーク穴が存在することになる。
【００２６】
図８は、ＳＡＷデバイス１０内に、小さなリーク穴から、液体を浸入させ、パッケージ内をこの液体で満たすことにより、収容されたＳＡＷ素子の動作環境を変更することにより、小さなリーク穴の存在を検出する方法に関するものである。
この方法は、図７のヘリウムを用いたリーク検査が対象とするリークよりも大きなリークであるが、水等を用いた大穴リークのテストが対象とするリーク穴よりも小さく、グロスリーク検出に用いる（図６参照）。
【００２７】
図８において、符号２５は液体を収容した浸漬槽である。
浸漬槽２５には、リーク穴から浸入させるための検査用の液体が収容されており、その浸透度等の条件が、検査の対象とされるリーク穴の大きさに対応している。したがって、検査用の液体は、エタノール等の液体が種々選択できるが、この場合は、リーク検査に特に適した液体として、フッ素系不活性液体として、例えば、フロリナート（登録商標）（住友３Ｍ社）が好適に使用される。
フロリナートは、表面張力が非常に低く、浸透性に優れている。また、不活性で、パッケージや電極、基板等を侵さない。高温，低温を問わず、各種溶剤に溶解せず、優れた電気絶縁性と熱伝導性を備え、不燃性で、無毒、無臭であるという多くの優れた特徴を有している。
【００２８】
そこで、図８の検査液体２６として、フロリナートを用いて、浸漬槽２５に収容したフロリナート２６内に、検査対象としてのＳＡＷデバイス１０を浸漬する。
これにより、ＳＡＷデバイス１０に封止不良がある場合には、そのリーク穴からフロリナートがパッケージ内に浸入する。これによりパッケージ内はフロリナートにより満たされるので、このＳＡＷデバイス１０を浸漬槽２５から取り出し、外部から駆動電圧を印加する。
ＳＡＷデバイス１０のパッケージ内がフロリナートで満たされている場合には、パッケージに収容されているＳＡＷ素子（圧電基板にＩＤＴを形成したもの）は、雰囲気環境が変化するので、発振しない。したがって、発振を確認することによりＳＡＷデバイス１０のパッケージにリーク穴が存在することを知ることができるものである。
【００２９】
図９は第２の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図である。
収容容器３０は、処理液体を収容した処理槽である。収容容器３０は、処理液体中に複数もしくは多数の検査対象、例えばＳＡＷデバイス１０が投入されることができる大きさとされている。この場合、処理液体３１は第１の実施形態と同じ理由により水が選択されている。
収容容器３０の底部には、加熱手段３２が配置されている。加熱手段３２は、例えば、電気ヒータであり、通電時間等について、適宜制御できるようになっている。これにより、第１の実施形態と比較すると、水３１が加温されることで、反応の進行が促進されるようになっている。
【００３０】
図１０は第２の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ２１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
この蓋封止の終了後に、図７で説明したようなヘリウムによるリーク検査を行い、ファインリークの検出を行う（ＳＴ２２）。
次いで、図９に示す水を煮沸して大穴リーク検査を行う（ＳＴ２３）。
【００３１】
ここで、大穴リーク検査に先行させて、ＳＴ２２でヘリウムによるリーク検査を行うのは、検査対象のＳＡＷデバイスに大穴がある場合には、ヘリウムによるリーク検査の際に、パッケージ内に一度ヘリウムが侵入しても、パッケージから大穴を介してヘリウムが排出されてしまうので、ヘリウムを検出することができないからである。このため、ヘリウムによるリーク検査を先行させて、微細なリーク穴だけが存在するＳＡＷデバイス１０をこの段階で排除する。
【００３２】
そして、微細なリーク穴のないものだけが、ＳＴ２３の大穴リークの検査対象とされて、図９に示すように、検査対象としてのＳＡＷデバイス１０は水に約１分間浸漬される。
ここで、水３１は、沸点近くまで加温されて、電極との反応を促進するようにされてる。
次に、図８で説明した方法により、グロスリーク検出のため、フロリナートを使用したリーク検査を行う（ＳＴ２４）。
そして、駆動電圧を印加したＳＡＷデバイス１０のうち、発振しないものを排除する。これにより、大穴よりも小さなリーク穴であるグロスリークを有するＳＡＷデバイス１０を排除することができる。
つまり、フロリナートを使用したリーク検査では、大穴が存在するＳＡＷデバイスでは、フロリナートはその揮発性により排出されてしまうので、駆動性能に変化が生じない。
そこで、ここまでの段階で、排除された検査対象、すなわち、ＳＴ２２とＳＴ２４とで排除された検査対象は、大穴以外のリーク穴が存在したものである。
【００３３】
最後に、検査対象として残った、ＳＡＷデバイス１０の電気的特性を検査する。
図１１及び図１２は、その一例を示しており、図１１は残った検査対象の周波数をこの段階と検査前とで比較したものである。図１２は残った検査対象のＣＩ値をこの段階と検査前とで比較したものである。
図１１に示されているように、水を煮沸することにより、ＳＡＷデバイスの電極が変質し、いずれの試料においても、周波数は等しく高いほうにシフトしている。
また、図１２に示されているように、ＣＩ値に関しても、処理後すぐに上昇しており、いずれの試料においても同様な挙動を示すことが確認されている。
【００３４】
以上により、第２の実施形態によれは、ＳＡＷデバイス１０に関して、ＳＴ２２とＳＴ２４のヘリウムによるリーク検査及びフロリナートを使用したリーク検査により、それぞれファインリークとグロスリークに対応する大きさのリークの有無を検査することができ、さらに、ＳＴ２３において、水を煮沸することにより、反応を促進することで、短時間で確実な大穴リークの判定をすることができる。
【００３５】
図１３は第３の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ３１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
また、ヘリウムによるリーク検査（ＳＴ３２）で、ファインリークの検出をＳＴ３３よりも先行させているのは、第２の実施形態と同じ理由による。
第３の実施形態で第２の実施形態と異なるのは、第３の実施形態のＳＴ３３と第２の実施形態のＳＴ２３と比較すると明らかなように、グロスリークと大穴リークの検出をＳＴ３３の処理で同時に行っていることである。
【００３６】
すなわち、ＳＴ３３では、水を沸点程度まで加温するだけなく、図９で説明したような収容容器３０について、気密の耐圧容器等を利用することとし、容器内を０．４ないし０．５Ｍｐａ程度に加圧して、グロスリーク検出と大穴リーク検出を同時に行い、浸漬処理時間も合計約３０分である。
これにより、第２の実施形態と比較すると、水は、大穴だけでなく、加圧によりグロスリークに対応したリーク穴にも浸入し、パッケージ内の電極と反応することになる。
すなわち、ＳＡＷデバイス１０のパッケージにグロスリークに対応するリーク穴以上の大きさの穴ないし隙間がある場合には、パッケージ内に高温の水が浸入するので、パッケージ内の電極が変質することになる。
したがって、この実施形態では、大穴リークの検出を含めて、グロスリークより大きなリーク穴の検出をひとつの方法で行うことができるので、その分工程を簡単にすることができる。
【００３７】
図１４は第４の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図である。
収容容器４０は、処理液体４１を収容した処理槽である、収容容器４０は、処理液体４１中に複数もしくは多数の検査対象、例えばＳＡＷデバイス１０が投入されることができる大きさとされている。
【００３８】
収容容器４０に入れる処理液体４１は、他の実施形態と異なり、アルカリ溶液が選択される。処理液体４１としてアルカリ溶液を選択するのは、ＳＡＷデバイス１０のパッケージ内の電極と反応しやすい液体で、かつパッケージ等を侵すことがないものとして選定したものである。そして、検査対象として、ＳＡＷデバイス１０を選ぶ場合には、そのパッケージがセラミックスで形成されていることから、アルカリ溶液が好適である。される。パッケージや圧電基板に悪影響を与えないアルカリ溶液であれば、ほぼ種類を問わず、使用することができ、ここでは、入手の容易性に着目して、ｐＨ８ないし１４程度の市販の洗剤が使用されている。
【００３９】
図１５は第４の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ４１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
この蓋封止の終了後に、図７で説明したようなヘリウムによるリーク検査を行い、ファインリークの検出を行う（ＳＴ４２）。
次いで、図１４で説明したように、アルカリ溶液にＳＡＷデバイス１０を複数もしくは多数投入して、浸漬させ大穴リーク検査を行う（ＳＴ４３）。
【００４０】
ここで、大穴リーク検査に先行させて、ＳＴ４２でヘリウムによるリーク検査を行うのは、図７で説明した理由と同じである。
そして、微細なリーク穴のないものだけが、ＳＴ４３の大穴リークの検査対象とされて、図１４に示すようにして、検査対象であるＳＡＷデバイス１０はアルカリ溶液に約５分間浸漬される。
次に、図８で説明した方法により、グロスリーク検出のため、フロリナートを使用したリーク検査を行う（ＳＴ４４）。
【００４１】
そして、ファインリークもグロスリークも存在しない残った検査対象としてのＳＡＷデバイス１０に関して、電気的特性を検査する（ＳＴ４５）。
図１６及び図１７は、その一例を示しており、図１６は残った検査対象の周波数をこの段階と検査前とで比較したものである。図１７は残った検査対象のＣＩ値をこの段階と検査前とで比較したものである。
図１６に示されているように、アルカリ溶液に浸漬することにより、ＳＡＷデバイス１０の電極が変質しているが、周波数の変化は試料により一様でなく、この場合には周波数変化に基づいて判断することができない。
そこで図１７を参照すると、全ての検査対象のＳＡＷデバイス１０に関して、そのＣＩ値が処理後すぐに上昇しており、いずれの試料においても同様な挙動を示すことが確認されている。
このようにして、本実施形態においても、ＳＴ４５で、ＣＩ値変化を見ることにより、大穴リークの存在を知ることができる。
【００４２】
図１８は第５の実施形態のリーク検出方法ついて示す図である。
収容容器４０は、図１４で説明したものと同じであり、処理液体４１も図１４と同様にアルカリ溶液を用いている。図１４の場合と異なる点は、収容容器４０を真空チャンバー４３内に収容し、真空ポンプ４４を用いて、チャンバー内を真空引きしている点である。
これにより、収容容器４０内に投入されたＳＡＷデバイス１０の表面に、微細な気泡が付着している場合において、真空チャンバー４３内を減圧することにより、ＳＡＷデバイス１０の表面から気泡が除去される。
【００４３】
すなわち、ＳＡＷデバイス１０の表面に、微細な気泡が付着していると、比較的小さいリーク穴が気泡に塞がれることで、内部に処理液体４１が浸入できないことがある。このため、気泡を除去することで、小さなリーク穴に処理液体４１が入り込み、パッケージ内の電極と反応することが可能となる。
したがって、この方式によれば、大穴リークの検出だけでなく、グロスリークの検出も可能となる。
【００４４】
図１９は第５の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ５１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
また、ヘリウムによるリーク検査（ＳＴ５２）で、ファインリークの検出をＳＴ５３よりも先行させているのは、第２の実施形態と同じ理由による。
この実施形態では、上述した第３の実施形態と同様にグロスリークと大穴リークの検出をＳＴ５３の処理で同時に行っていることである。
【００４５】
すなわち、ＳＴ５３では、ＳＡＷデバイス１０をアルカリ溶液に浸漬するだけでなく、図１８で説明したように、収容容器４０を真空チャンバー４３に収容して、例えば、１００ｐａ（パスカル）程度に減圧した状態で処理している。そして、アルカリ溶液４１中において、グロスリーク検出および大穴リーク検出を行うため、合計やく３０分の処理時間をかけている。
これにより、第４の実施形態と比較すると、収容容器４０内に投入されたＳＡＷデバイス１０の表面に、微細な気泡が付着している場合において、真空チャンバー４３内を減圧することにより、ＳＡＷデバイス１０の表面から気泡が除去され、アルカリ溶液４１は、小さなリーク穴にも入り込み、パッケージ内の電極と反応することが可能となる。
したがって、この実施形態では、大穴リークの検出を含めて、グロスリークより大きなリーク穴の検出をひとつの方法で行うことができるので、その分工程を簡単にすることができる。
【００４６】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、ＳＡＷデバイスのリーク検出だけでなく、気密封止が必要とされるＡＴ振動子，音叉型振動子や発振回路等の種々の圧電デバイスのリーク検出方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る検出方法が適用される圧電デバイスの一例としてのＳＡＷデバイスを示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線切断端面図。
【図３】本発明の検出方法の第１の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図４】ＳＡＷデバイスを第１の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の処理前と処理後の周波数の変化を示す図。
【図５】ＳＡＷデバイスを第１の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、処理前と処理後のＣＩ値変化を示す図。
【図６】リークの原因となる穴や隙間の大きさと、これに対応した各リーク検出法を整理した表。
【図７】ヘリウムを用いたリーク検査についての概略図。
【図８】フロリナート加圧グロスリーク検査についての概略図。
【図９】本発明の第２の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図。
【図１０】本発明の検出方法の第２の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図１１】ＳＡＷデバイスを第２の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の処理前と処理後の周波数の変化を示す図。
【図１２】ＳＡＷデバイスを第２の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、処理前と処理後のＣＩ値変化を示す図。
【図１３】本発明の検出方法の第３の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図１４】本発明の第４の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図。
【図１５】本発明の検出方法の第４の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図１６】ＳＡＷデバイスを第４の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の処理前と処理後の周波数の変化を示す図。
【図１７】ＳＡＷデバイスを第４の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、処理前と処理後のＣＩ値変化を示す図。
【図１８】本発明の第５の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図。
【図１９】本発明の検出方法の第５の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図２０】ＳＡＷデバイスの概略平面図。
【図２１】従来のリーク検出方法の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１０・・・ＳＡＷデバイス、１１・・・パッケージ、１２・・・圧電基板、１３・・・蓋体、３０，４０・・・収容容器、３１・・・水、４１・・・アルカリ溶液
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＡＷデバイス等の圧電デバイスのリークを検出する検出方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水晶等の圧電材料を使用した圧電デバイスが広く使用されており、このような圧電デバイスの一例として、例えば、携帯電子端末やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタ等として弾性表面波素子（以下、「ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスという」）が使用されている。ＳＡＷデバイスは、圧電基板にすだれ状電極である櫛形電極（以下、「ＩＤＴ」（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）という）及び反射器を形成することにより構成されている。
【０００３】
圧電基板は、例えば水晶ウエハを用いて形成される。ＩＤＴと反射器は、圧電基板の表面に、アルミニウム等の導電層を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等によりすだれ状となるように形成されている。
【０００４】
すなわち、ＳＡＷデバイスは、水晶ウエハの表面に導電層を形成し、ＩＤＴと反射器に対応した導電パターンを形成して製造される。
具体的には、図２０の概略平面図に示すように、ＳＡＷデバイス１は、パッケージ２内に固定された基板３に、ＩＤＴ（図示せず）を形成し、蓋体５で封止して構成されている。特に、このパッケージ２内は、真空あるいはＮ２ 等の不活性雰囲気とされて、蓋体５により気密に封止されている。
そして、このような蓋封止工程において、図２０に示すように、蓋体５の固定位置がずれると、図示するような穴６が開口し、パッケージ２内が外気と連通されてしまい、振動条件が変化するとともに、外気により、電極の腐食が進行して、損傷してしまう。
【０００５】
そこで、従来は、このような蓋封止工程における比較的大きな穴（以下、「大穴」という）によるリークを検出する方法としては、差圧式リークテスタを用いる手法が一般的である。
この方法を図２１に概略的に示している。
図２１において、気密にしたチャンバー等の隔室内を、第１の空間８ａと、第２の空間８ｂに区画し、これらの境界にダイヤフラム９を配置する。第１の空間８ａに大穴リークのないＳＡＷデバイスＳを収容し、第２の空間８ｂに検査対象となるＳＡＷデバイスＴＳを収容する。そして、第１の空間８ａと、第２の空間８ｂに、矢印で示すように、等しい気圧をかける。
これにより、検査対象であるＳＡＷデバイスＴＳに大穴があれば、第２の空間８ｂ内の空気は、そのパッケージ内に入り込むから、その分、第２の空間８ｂ内の気圧が下がる。このような、第１の空間８ａと、第２の空間８ｂの差圧を検出することで、検査対象であるＳＡＷデバイスＴＳの大穴を検出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１のような差圧式リークテスタ７では、検査対象となるＳＡＷデバイスＴＳを、ひとつずつしか検査できない。
このため、検査効率がきわめて低いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、バッジ処理により、圧電デバイスの大穴を検出することができる圧電デバイスのリーク検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、駆動電圧を印加するための電極を形成した圧電体をパッケージ内に収容し、蓋体により封止した圧電デバイスのリーク検出方法であって、前記蓋体による封止後に、前記圧電デバイスを、この圧電デバイスの前記電極と反応する液体内に浸漬して、前記液体の作用により前記電極を変質させる工程と、前記圧電デバイスを取り出して、周波数検査及び／またはＣＩ値検査を行う工程とを含む、圧電デバイスのリーク検出方法により、達成される。
【０００９】
第１の発明の構成によれば、パッケージに蓋体を固定する蓋封止工程を経た後で、これを前記液体に浸漬する。この場合、蓋体とパッケージとの隙間があれば、前記液体はパッケージ内部に浸入するので、パッケージ内に形成されている前記電極が液体に晒されることになる。そして、電極が前記液体により変質すると、圧電デバイスの周波数が変化するか、及び／またはＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が変化するので、これらの少なくとも一方を検査することで、大穴リークを検出することができる。
かくして、複数もしくは多数の圧電デバイスを前記液体に同時に浸漬することにより、バッジ処理にて、圧電デバイスの大穴を検出することができる圧電デバイスのリーク検出方法を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は第１の発明の構成において、前記液体が水であることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、前記電極と反応する液体として、水を選択することができれば、水は入手が容易で、工程の実行が容易となる。
【００１１】
第３の発明は第１の発明の構成において、前記液体がアルカリ溶液であることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記液体としてアルカリ溶液を用いると、ＳＡＷデバイスのパッケージは、セラミックであり、アルカリ溶液と反応しないので、正確な検査結果を得ることができる。
【００１２】
第４の発明は第１または２の発明のいずれかの構成において、前記液体を加熱することを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、前記液体を加熱することにより、電極との反応を促進して、検査効率を向上させることができる。
【００１３】
第５の発明は第１ないし４の発明のいずれかの構成において、前記液体を減圧下で作用させることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、検査対象の圧電デバイスがきわめて小型である場合に、前記液体に浸漬した状態で、前記電極が形成された領域に微細な気泡が付着する場合がある。気泡が付着すると、液体の接触を妨げるので、前記液体を減圧下で作用させることにより、このような気泡を除去すれば、電極と液体が好適に接触し、反応を円滑に進行させることができる。
【００１４】
第６の発明は第１ないし５の発明のいずれかの構成において、前記液体による前記電極の変質工程よりも前段において、ヘリウムによるリーク検査を行うことを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、ヘリウムによるリーク検査は、「大穴」よりも微細なリークを検出するものである。そして、パッケージに大穴が存在する場合には、パッケージ内にヘリウムが侵入しても、大穴から出てしまうので、ヘリウムをパッケージ内に止まらせることができないので、パッケージに大穴が存在する場合には、ヘリウムによるリーク検査は行うことができない。このため、ヘリウムによるリーク検査を、前記液体へのＳＡＷデバイスの浸漬によるリーク検査より先行させることで、ヘリウムによるリーク検査で「リーク」判定が出た製品を、前記液体へのＳＡＷデバイスの浸漬によるリーク検査を行わずに除去することで、全体の検査効率を高めることができる。
【００１５】
第７の発明は第１ないし６の発明のいずれかの構成において、前記液体による前記電極の変質工程よりも後段において、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査を行うことを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査は「大穴」よりも微細なリークを検出するもので、かつヘリウムによるリーク検査より、大きなリークを検出するものである。そして、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査の特徴は、フッ素系不活性液体をパッケージ内に導入することにより可能となるものである。したがって、「大穴」の存在を検査する前にフッ素系不活性液体を使用したリーク検査をしても、パッケージに「大穴」がある場合には、フッ素系不活性液体は蒸発によりパッケージから外部に出てしまい、検査ができない。一方、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査をしないと、パッケージに大穴が存在しない場合でも、それよりやや大きなリークが残る場合がある。そこで、前記液体による前記電極の変質工程よりも後段において、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査を行うようにすれば、パッケージの大穴によるリークと、それよりも小さなリークとを検出することが可能となる。
【００１６】
第８の発明は第１ないし７の発明のいずれかの構成において、前記圧電デバイスがＳＡＷデバイスであることを特徴とする。
第８の発明の構成によれば、ＳＡＷデバイスの電極は、アルミニウムにより形成され、かつＳＡＷデバイスはきわめて小型であり、目視の検査が困難であるし、一方、前記溶液としての、水、アルカリ溶液等により電極を変質させることができることで、この発明の検査方向にきわめて適している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係る検出方法が適用される圧電デバイスの一例としてのＳＡＷデバイスを示す概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線切断端面図である。
このＳＡＷデバイス１０は、例えば、矩形のパッケージ１１の内部空間Ｓ内に圧電基板１２を固定して形成されている。圧電基板１２の表面には、図示しないすだれ状電極であるＩＤＴ及びＩＤＴの両側にそれぞれ配置された反射器を備えている。
【００１８】
パッケージ１１は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。
圧電基板１２は、圧電材料として、例えば、水晶，リチウムタンタレート，ＬＢＯ等の単結晶基板やＺｎＯ／Ｓｉ等の多層膜基板等でなり、本実施形態では、例えば、レイリー波を伝搬する圧電材料として、結晶材料のカット角方位が（０，１２３，０）の水晶基板が使用されている。
電極であるＩＤＴ及び反射器は、圧電基板１２の表面に、アルミニウムやチタン等の導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ等により、すだれ状となるように形成されている。
【００１９】
具体的には、ＩＤＴは、複数の電極指が所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に導通されるように形成されている。即ち、２つの櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴは、ボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続されている外部端子（図示せず）を介して電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
ここで、ＳＡＷデバイスの周波数はｆ＝ｖ／λ（ｖ＝圧電基板の音速、λ＝表面波の波長）であることから、周波数ｆが低いと波長は長くなり、ＩＤＴ及び反射器の間隔が大きくなる。そして、ＩＤＴのライン幅ＬＷ（電極自体の幅）と、ＩＤＴのスペース幅ＳＷ（電極どうしの間隔）を合わせたＬＷ＋ＳＷは、ＳＡＷ共振子であるＳＡＷデバイス１０の表面弾性波の波長をλとした時、λ／２に設定されている。
蓋体１３は、パッケージ１１側と接合するのに適した材料が使用されており、例えば、セラミックスやコバール等の金属材料で形成されている。蓋体１３は、蓋封止工程において、封止材１３ａにより気密に固定されている。
すなわち、パッケージ１１は、真空雰囲気もしくは、内部に不活性ガスとしてのＮ２ が充填されて、蓋体１３により気密に封止されている。
【００２０】
図３は、図１及び図２で説明したＳＡＷデバイス１０について、その蓋封止工程における大穴リークを検出する本発明の検出方法の第１の実施形態を簡単に示すフローチャートである。
ＳＴ１１の製品上がりとは、ＳＡＷデバイス１０について、蓋体１３の上述したような封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
この蓋封止の終了後に、複数もしくは多数のＳＡＷデバイス１０を、図示しない処理槽に投入する。
処理槽内には、処理液体、すなわち、大穴リークの検出に用いる液体が収容されている。ここで用いる処理液体には、ＳＡＷデバイス１０の電極と反応する性質を有するものが選択され、できるだけ電極以外の構成を侵さないものを選択する。このため、処理液体としては、入手が容易な水が選択されており、ＳＡＷデバイス１０は水に浸漬される（ＳＴ１２）。
【００２１】
ＳＡＷデバイス１０を例えば、１分間、水に浸漬して、ＳＴ１３の検査を行った。
図４は、ＳＡＷデバイス１０の水による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の周波数の変化を示しており、図５は、この時のＣＩ値を示している。水への浸漬時間は約１分間である。
ここで、ＳＡＷデバイス１０のＣＩ値は、共振周波数ｆ０付近での抵抗値と等しい値となる。図５では、ＳＡＷデバイス１０について水による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、このＣＩ値を検出したものである。
【００２２】
この実施形態において、ＳＡＷデバイス１０を水に浸漬することで、その電極が水の中の不純物（塩素イオン等）と反応して、変質した結果、図４に示す周波数変動と、図５に示すＣＩ値変化を生じたものと考えられる。ここで、電極は、本実施形態では、ＳＡＷデバイスのＩＤＴが対象とされており、ＳＡＷデバイス１０の電極の幅、すなわちライン幅ＬＷは、上述したように表面弾性波の波長λとの関係で上述したように決定される極めて細い線幅であることも比較的短時間で電極が変質した原因のひとつと考えられる。
ここで、図４に見られる周波数変動は、その周波数の減少や増加等の点で、図示する４種の試料に関して、不規則な変化を示しており、検出の判定に用いることは困難である。
【００２３】
しかしながら、図５に示すように、ＣＩ値の変化に関しては、処理直後に、全ての試料に関して、ＣＩ値の上昇が観察されているので、このＣＩ値の検査の結果により、試料のＳＡＷデバイス１０に大穴が存在し、パッケージ１１（図１，図２参照）内に水が浸入した結果、内部の電極と水が反応して電極が変質したものと判断することができる。
このように、きわめて入手が容易な水を用いることにより、複数もしくは多数のＳＡＷデバイス１０の蓋封止の不良に起因する大穴を、バッジ処理によりきわめて容易に検出することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
この実施形態は、蓋封止の不良に起因した大穴の存在のみならず、より小さなリークの存在の検出を含めた、一連の検出法となっている。このため、大穴リークの検出以外のリーク（不完全封止部）の検出法について、簡単に説明する。
図６はリークの原因となる穴や隙間の大きさと、これに対応した各リーク検出法を整理した表である。
図示されているように、後述する方法も含めて、本発明の各実施形態で説明する大穴リークの検出法であるＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの各検出法以外に、より小さな穴や隙間の検出法として、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに示すものがある。各検出法が対象とする穴や隙間の大きさは図６の通りである。
ここで、最も大きなリーク穴からのリークを「大穴リーク」、これより小さなリーク穴からのリークを「グロスリーク」、最も小さなリーク穴からのリークを「ファインリーク」と呼んでいる。
そして、図２０で既に説明したＣの方法を除き、他の代表的な検出法を簡単に説明する。また、Ｄのフロリーナ気泡試験の説明は省略する。
【００２５】
図７は、ヘリウムを用いたリーク検査についての概略図であり、ファインリークの検出に用いる。図７（ａ）はＨｅのボンビングを行う様子を示し、図７（ｂ）は、Ｈｅリークテスターによるリーク試験の様子を示している。
図７（ａ）において、気密のチャンバー２０−１には、試料として、例えば、ＳＡＷデバイス１０が収容されている。ＳＡＷデバイス１０は、パッケージ内部が、真空か、ヘリウムよりも分子量の大きな不活性ガス、例えば、窒素（Ｎ２ ）またはアルゴン（Ａｒ）等により満たされている。
気密のチャンバー２０−１には、ヘリウム（Ｈｅ）の供給源２２から気体ヘリウムが供給されて加圧されるようになっている。例えば、このヘリウムガスの圧力は、０．４Ｍｐａ（メガパスカル）ないし０．５Ｍｐａで、２時間程度加圧する。この過程で、この過程で、加圧されたヘリウムが、ＳＡＷデバイス１０の不完全封止部である微細なリーク穴から、パッケージ内に侵入する。
次いで、チャンバー２０−１から、ＳＡＷデバイス１０を取り出し、図７（ｂ）に示すように、ＳＡＷデバイス１０を移動させて、別の気密チャンバー２０−２に収容する。気密チャンバー２０−２には、真空ポンプ２１が、途中に気体センサ等の分析器２３を配置した状態で接続されている。これにより、ＳＡＷデバイス１０からのヘリウムの排出を分析器２３を用いて検査する。分析器２３によりＳＡＷデバイス１０からのヘリウムの排出が認められれば、微細なリーク穴が存在することになる。
【００２６】
図８は、ＳＡＷデバイス１０内に、小さなリーク穴から、液体を浸入させ、パッケージ内をこの液体で満たすことにより、収容されたＳＡＷ素子の動作環境を変更することにより、小さなリーク穴の存在を検出する方法に関するものである。
この方法は、図７のヘリウムを用いたリーク検査が対象とするリークよりも大きなリークであるが、水等を用いた大穴リークのテストが対象とするリーク穴よりも小さく、グロスリーク検出に用いる（図６参照）。
【００２７】
図８において、符号２５は液体を収容した浸漬槽である。
浸漬槽２５には、リーク穴から浸入させるための検査用の液体が収容されており、その浸透度等の条件が、検査の対象とされるリーク穴の大きさに対応している。したがって、検査用の液体は、エタノール等の液体が種々選択できるが、この場合は、リーク検査に特に適した液体として、フッ素系不活性液体として、例えば、フロリナート（登録商標）（住友３Ｍ社）が好適に使用される。
フロリナートは、表面張力が非常に低く、浸透性に優れている。また、不活性で、パッケージや電極、基板等を侵さない。高温，低温を問わず、各種溶剤に溶解せず、優れた電気絶縁性と熱伝導性を備え、不燃性で、無毒、無臭であるという多くの優れた特徴を有している。
【００２８】
そこで、図８の検査液体２６として、フロリナートを用いて、浸漬槽２５に収容したフロリナート２６内に、検査対象としてのＳＡＷデバイス１０を浸漬する。
これにより、ＳＡＷデバイス１０に封止不良がある場合には、そのリーク穴からフロリナートがパッケージ内に浸入する。これによりパッケージ内はフロリナートにより満たされるので、このＳＡＷデバイス１０を浸漬槽２５から取り出し、外部から駆動電圧を印加する。
ＳＡＷデバイス１０のパッケージ内がフロリナートで満たされている場合には、パッケージに収容されているＳＡＷ素子（圧電基板にＩＤＴを形成したもの）は、雰囲気環境が変化するので、発振しない。したがって、発振を確認することによりＳＡＷデバイス１０のパッケージにリーク穴が存在することを知ることができるものである。
【００２９】
図９は第２の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図である。
収容容器３０は、処理液体を収容した処理槽である。収容容器３０は、処理液体中に複数もしくは多数の検査対象、例えばＳＡＷデバイス１０が投入されることができる大きさとされている。この場合、処理液体３１は第１の実施形態と同じ理由により水が選択されている。
収容容器３０の底部には、加熱手段３２が配置されている。加熱手段３２は、例えば、電気ヒータであり、通電時間等について、適宜制御できるようになっている。これにより、第１の実施形態と比較すると、水３１が加温されることで、反応の進行が促進されるようになっている。
【００３０】
図１０は第２の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ２１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
この蓋封止の終了後に、図７で説明したようなヘリウムによるリーク検査を行い、ファインリークの検出を行う（ＳＴ２２）。
次いで、図９に示す水を煮沸して大穴リーク検査を行う（ＳＴ２３）。
【００３１】
ここで、大穴リーク検査に先行させて、ＳＴ２２でヘリウムによるリーク検査を行うのは、検査対象のＳＡＷデバイスに大穴がある場合には、ヘリウムによるリーク検査の際に、パッケージ内に一度ヘリウムが侵入しても、パッケージから大穴を介してヘリウムが排出されてしまうので、ヘリウムを検出することができないからである。このため、ヘリウムによるリーク検査を先行させて、微細なリーク穴だけが存在するＳＡＷデバイス１０をこの段階で排除する。
【００３２】
そして、微細なリーク穴のないものだけが、ＳＴ２３の大穴リークの検査対象とされて、図９に示すように、検査対象としてのＳＡＷデバイス１０は水に約１分間浸漬される。
ここで、水３１は、沸点近くまで加温されて、電極との反応を促進するようにされてる。
次に、図８で説明した方法により、グロスリーク検出のため、フロリナートを使用したリーク検査を行う（ＳＴ２４）。
そして、駆動電圧を印加したＳＡＷデバイス１０のうち、発振しないものを排除する。これにより、大穴よりも小さなリーク穴であるグロスリークを有するＳＡＷデバイス１０を排除することができる。
つまり、フロリナートを使用したリーク検査では、大穴が存在するＳＡＷデバイスでは、フロリナートはその揮発性により排出されてしまうので、駆動性能に変化が生じない。
そこで、ここまでの段階で、排除された検査対象、すなわち、ＳＴ２２とＳＴ２４とで排除された検査対象は、大穴以外のリーク穴が存在したものである。
【００３３】
最後に、検査対象として残った、ＳＡＷデバイス１０の電気的特性を検査する。
図１１及び図１２は、その一例を示しており、図１１は残った検査対象の周波数をこの段階と検査前とで比較したものである。図１２は残った検査対象のＣＩ値をこの段階と検査前とで比較したものである。
図１１に示されているように、水を煮沸することにより、ＳＡＷデバイスの電極が変質し、いずれの試料においても、周波数は等しく高いほうにシフトしている。
また、図１２に示されているように、ＣＩ値に関しても、処理後すぐに上昇しており、いずれの試料においても同様な挙動を示すことが確認されている。
【００３４】
以上により、第２の実施形態によれは、ＳＡＷデバイス１０に関して、ＳＴ２２とＳＴ２４のヘリウムによるリーク検査及びフロリナートを使用したリーク検査により、それぞれファインリークとグロスリークに対応する大きさのリークの有無を検査することができ、さらに、ＳＴ２３において、水を煮沸することにより、反応を促進することで、短時間で確実な大穴リークの判定をすることができる。
【００３５】
図１３は第３の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ３１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
また、ヘリウムによるリーク検査（ＳＴ３２）で、ファインリークの検出をＳＴ３３よりも先行させているのは、第２の実施形態と同じ理由による。
第３の実施形態で第２の実施形態と異なるのは、第３の実施形態のＳＴ３３と第２の実施形態のＳＴ２３と比較すると明らかなように、グロスリークと大穴リークの検出をＳＴ３３の処理で同時に行っていることである。
【００３６】
すなわち、ＳＴ３３では、水を沸点程度まで加温するだけなく、図９で説明したような収容容器３０について、気密の耐圧容器等を利用することとし、容器内を０．４ないし０．５Ｍｐａ程度に加圧して、グロスリーク検出と大穴リーク検出を同時に行い、浸漬処理時間も合計約３０分である。
これにより、第２の実施形態と比較すると、水は、大穴だけでなく、加圧によりグロスリークに対応したリーク穴にも浸入し、パッケージ内の電極と反応することになる。
すなわち、ＳＡＷデバイス１０のパッケージにグロスリークに対応するリーク穴以上の大きさの穴ないし隙間がある場合には、パッケージ内に高温の水が浸入するので、パッケージ内の電極が変質することになる。
したがって、この実施形態では、大穴リークの検出を含めて、グロスリークより大きなリーク穴の検出をひとつの方法で行うことができるので、その分工程を簡単にすることができる。
【００３７】
図１４は第４の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図である。
収容容器４０は、処理液体４１を収容した処理槽である、収容容器４０は、処理液体４１中に複数もしくは多数の検査対象、例えばＳＡＷデバイス１０が投入されることができる大きさとされている。
【００３８】
収容容器４０に入れる処理液体４１は、他の実施形態と異なり、アルカリ溶液が選択される。処理液体４１としてアルカリ溶液を選択するのは、ＳＡＷデバイス１０のパッケージ内の電極と反応しやすい液体で、かつパッケージ等を侵すことがないものとして選定したものである。そして、検査対象として、ＳＡＷデバイス１０を選ぶ場合には、そのパッケージがセラミックスで形成されていることから、アルカリ溶液が好適である。される。パッケージや圧電基板に悪影響を与えないアルカリ溶液であれば、ほぼ種類を問わず、使用することができ、ここでは、入手の容易性に着目して、ｐＨ８ないし１４程度の市販の洗剤が使用されている。
【００３９】
図１５は第４の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ４１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
この蓋封止の終了後に、図７で説明したようなヘリウムによるリーク検査を行い、ファインリークの検出を行う（ＳＴ４２）。
次いで、図１４で説明したように、アルカリ溶液にＳＡＷデバイス１０を複数もしくは多数投入して、浸漬させ大穴リーク検査を行う（ＳＴ４３）。
【００４０】
ここで、大穴リーク検査に先行させて、ＳＴ４２でヘリウムによるリーク検査を行うのは、図７で説明した理由と同じである。
そして、微細なリーク穴のないものだけが、ＳＴ４３の大穴リークの検査対象とされて、図１４に示すようにして、検査対象であるＳＡＷデバイス１０はアルカリ溶液に約５分間浸漬される。
次に、図８で説明した方法により、グロスリーク検出のため、フロリナートを使用したリーク検査を行う（ＳＴ４４）。
【００４１】
そして、ファインリークもグロスリークも存在しない残った検査対象としてのＳＡＷデバイス１０に関して、電気的特性を検査する（ＳＴ４５）。
図１６及び図１７は、その一例を示しており、図１６は残った検査対象の周波数をこの段階と検査前とで比較したものである。図１７は残った検査対象のＣＩ値をこの段階と検査前とで比較したものである。
図１６に示されているように、アルカリ溶液に浸漬することにより、ＳＡＷデバイス１０の電極が変質しているが、周波数の変化は試料により一様でなく、この場合には周波数変化に基づいて判断することができない。
そこで図１７を参照すると、全ての検査対象のＳＡＷデバイス１０に関して、そのＣＩ値が処理後すぐに上昇しており、いずれの試料においても同様な挙動を示すことが確認されている。
このようにして、本実施形態においても、ＳＴ４５で、ＣＩ値変化を見ることにより、大穴リークの存在を知ることができる。
【００４２】
図１８は第５の実施形態のリーク検出方法ついて示す図である。
収容容器４０は、図１４で説明したものと同じであり、処理液体４１も図１４と同様にアルカリ溶液を用いている。図１４の場合と異なる点は、収容容器４０を真空チャンバー４３内に収容し、真空ポンプ４４を用いて、チャンバー内を真空引きしている点である。
これにより、収容容器４０内に投入されたＳＡＷデバイス１０の表面に、微細な気泡が付着している場合において、真空チャンバー４３内を減圧することにより、ＳＡＷデバイス１０の表面から気泡が除去される。
【００４３】
すなわち、ＳＡＷデバイス１０の表面に、微細な気泡が付着していると、比較的小さいリーク穴が気泡に塞がれることで、内部に処理液体４１が浸入できないことがある。このため、気泡を除去することで、小さなリーク穴に処理液体４１が入り込み、パッケージ内の電極と反応することが可能となる。
したがって、この方式によれば、大穴リークの検出だけでなく、グロスリークの検出も可能となる。
【００４４】
図１９は第５の実施形態に対応したフローチャートである。
図において、ＳＴ５１の製品上がりとは、図３のＳＴ１１と同じで、ＳＡＷデバイス１０について、図１で説明したように、蓋体１３の封止、すなわち、蓋封止工程を終了した段階を示す。
また、ヘリウムによるリーク検査（ＳＴ５２）で、ファインリークの検出をＳＴ５３よりも先行させているのは、第２の実施形態と同じ理由による。
この実施形態では、上述した第３の実施形態と同様にグロスリークと大穴リークの検出をＳＴ５３の処理で同時に行っていることである。
【００４５】
すなわち、ＳＴ５３では、ＳＡＷデバイス１０をアルカリ溶液に浸漬するだけでなく、図１８で説明したように、収容容器４０を真空チャンバー４３に収容して、例えば、１００ｐａ（パスカル）程度に減圧した状態で処理している。そして、アルカリ溶液４１中において、グロスリーク検出および大穴リーク検出を行うため、合計やく３０分の処理時間をかけている。
これにより、第４の実施形態と比較すると、収容容器４０内に投入されたＳＡＷデバイス１０の表面に、微細な気泡が付着している場合において、真空チャンバー４３内を減圧することにより、ＳＡＷデバイス１０の表面から気泡が除去され、アルカリ溶液４１は、小さなリーク穴にも入り込み、パッケージ内の電極と反応することが可能となる。
したがって、この実施形態では、大穴リークの検出を含めて、グロスリークより大きなリーク穴の検出をひとつの方法で行うことができるので、その分工程を簡単にすることができる。
【００４６】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、ＳＡＷデバイスのリーク検出だけでなく、気密封止が必要とされるＡＴ振動子，音叉型振動子や発振回路等の種々の圧電デバイスのリーク検出方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る検出方法が適用される圧電デバイスの一例としてのＳＡＷデバイスを示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線切断端面図。
【図３】本発明の検出方法の第１の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図４】ＳＡＷデバイスを第１の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の処理前と処理後の周波数の変化を示す図。
【図５】ＳＡＷデバイスを第１の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、処理前と処理後のＣＩ値変化を示す図。
【図６】リークの原因となる穴や隙間の大きさと、これに対応した各リーク検出法を整理した表。
【図７】ヘリウムを用いたリーク検査についての概略図。
【図８】フロリナート加圧グロスリーク検査についての概略図。
【図９】本発明の第２の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図。
【図１０】本発明の検出方法の第２の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図１１】ＳＡＷデバイスを第２の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の処理前と処理後の周波数の変化を示す図。
【図１２】ＳＡＷデバイスを第２の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、処理前と処理後のＣＩ値変化を示す図。
【図１３】本発明の検出方法の第３の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図１４】本発明の第４の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図。
【図１５】本発明の検出方法の第４の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図１６】ＳＡＷデバイスを第４の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、振動させた時の処理前と処理後の周波数の変化を示す図。
【図１７】ＳＡＷデバイスを第４の実施形態による浸漬処理後に、外部から駆動電圧を印加し、処理前と処理後のＣＩ値変化を示す図。
【図１８】本発明の第５の実施形態のリーク検出方法において、大穴リークの検出の手法について示す図。
【図１９】本発明の検出方法の第５の実施形態を簡単に示すフローチャート。
【図２０】ＳＡＷデバイスの概略平面図。
【図２１】従来のリーク検出方法の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１０・・・ＳＡＷデバイス、１１・・・パッケージ、１２・・・圧電基板、１３・・・蓋体、３０，４０・・・収容容器、３１・・・水、４１・・・アルカリ溶液
Claims (8)
- 駆動電圧を印加するための電極を形成した圧電体をパッケージ内に収容し、蓋体により封止した圧電デバイスのリーク検出方法であって、
前記蓋体による封止後に、前記圧電デバイスを、この圧電デバイスの前記電極と反応する液体内に浸漬して、前記液体の作用により前記電極を変質させる工程と、
前記圧電デバイスを取り出して、周波数検査及び／またはＣＩ値検査を行う工程と
を含むことを特徴とする、圧電デバイスのリーク検出方法。 - 前記液体が水であることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
- 前記液体がアルカリ溶液であることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
- 前記液体を加熱することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
- 前記液体を減圧下で作用させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
- 前記液体による前記電極の変質工程よりも前段において、ヘリウムによるリーク検査を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
- 前記液体による前記電極の変質工程よりも後段において、フッ素系不活性液体を使用したリーク検査を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
- 前記圧電デバイスがＳＡＷデバイスであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の圧電デバイスのリーク検出方法。
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