JP2007003319A - Apparatus and method for measuring characteristics of crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a crystal resonator characteristic measuring apparatus and a characteristic measuring method.
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。
The characteristic measuring apparatus of Patent Document 1 is an apparatus that simultaneously measures frequency characteristics of a plurality of crystal resonators, and includes a contact pin that is brought into contact with an electrode of each crystal resonator. Further, this Patent Document 1 also discloses measuring a resistance value of a crystal resonator.
In addition, the characteristic measurement device of
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。
The characteristic measurement devices of
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。 However, if the characteristic measurement is performed in a use state in which each crystal resonator is sealed in a sealed container, there is an advantage that the characteristic in the actual use state can be accurately measured. There is an inconvenience that the characteristics of the vibrator must be measured and the work becomes complicated, and if it is determined that the characteristics do not satisfy the allowable value, it can be taken out of the sealed container and replaced, There is an inconvenience that it must be discarded and the yield decreases.
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。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of measuring a characteristic of a crystal resonator capable of measuring an accurate characteristic while preventing a decrease in yield and preventing a decrease in yield. The object is to provide a characteristic measurement method.
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。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a decompression container that accommodates a plurality of crystal resonators and is capable of decompressing the inside thereof, a contact probe that is disposed in the decompression vessel and is brought into contact with an electrode provided in each crystal resonator, and the contact probe A crystal resonator characteristic measurement device is provided that includes a characteristic measurement unit that supplies an excitation voltage via the crystal and measures an oscillation frequency and an equivalent series resistance value of the crystal resonator.
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。 According to the present invention, a plurality of crystal resonators are accommodated in a decompression container to be in a decompressed state, a contact probe disposed in the decompression container is brought into contact with an electrode of each crystal resonator, and transmission is performed by operation of the characteristic measurement unit. Measure frequency and equivalent series resistance. Therefore, before enclosing each crystal resonator individually in a sealed container, it is possible to realize a use state after the encapsulation and to measure accurate characteristics. As a result, it is possible to determine whether or not the characteristic is acceptable before sealing in the sealed container, and it is possible to prevent a decrease in yield.
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。 In addition, since a plurality of crystal resonators can be accommodated in the decompression container, the contact probes arranged at fixed positions can be easily brought into contact with the electrodes and placed at the same time as long as the crystal resonators are positioned with respect to each other. Measurement is possible. Therefore, it is not necessary to measure each crystal resonator individually and work efficiency can be improved.
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。
In the above invention, it is preferable that one of the electrodes of the plurality of crystal resonators is connected to each other to be a common ground.
By using a common ground for the electrodes of a plurality of crystal units, the number of contact probes to be contacted can be reduced, positioning work can be facilitated, and deterioration in measurement accuracy due to poor contact can be prevented. it can. In addition, the apparatus can be simplified.
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。
In the above invention, it is preferable that the plurality of crystal resonators are integrally configured in a crystal wafer state.
With this configuration, it is possible to maintain a plurality of crystal resonators in a positioning state without using any special positioning means. Therefore, it is easy to align the contact probe.
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。
Further, the present invention accommodates a plurality of crystal resonators in a decompression vessel, supplies an excitation voltage to the electrodes of each crystal resonator in a decompressed state, and measures the oscillation frequency and equivalent series resistance value of the crystal resonator. Provided is a method for measuring characteristics of a crystal resonator.
According to the present invention, it is possible to easily realize an actual use state without individually enclosing each crystal resonator in a sealed container, and thus it is possible to measure an accurate characteristic in the actual use state. .
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。 In the above invention, it is preferable that the plurality of crystal resonators are integrally formed in a crystal wafer state. By doing so, it is possible to maintain the plurality of crystal resonators in a positioning state without using any special positioning means, and it is possible to facilitate the automation of characteristic measurement.
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。 According to the crystal resonator characteristic measuring apparatus and the characteristic measuring method of the present invention, it is possible to measure the accurate characteristics while preventing the working efficiency from being lowered and the yield from being lowered.
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。
Hereinafter, a crystal resonator characteristic measuring apparatus and a characteristic measuring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the characteristic measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes a
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。
The
The
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。
The
An elastic member (not shown) such as a coil spring is disposed at the tip of each
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。
The
Further, the
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。
The
The positioning pin raising /
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。
When the positioning
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。
The
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。
R1 = A / VR × (Fs / f0) 2 (1)
Here, A is a circuit constant, and Fs is a reference frequency.
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。
A characteristic measuring method using the characteristic measuring apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
In the characteristic measurement method according to the present embodiment, the
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。
More specifically, the measuring
With the
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。
Then, the
Next, the
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。
In this state, a measurement command is sent from the
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。
The
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。
As described above, according to the characteristic measuring apparatus 1 and the characteristic measuring method of the
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。
In addition, it is possible to simultaneously measure the transmission frequency f0 and the equivalent series resistance value R1 for the plurality of
Further, by providing the
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。
In the present embodiment, the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14
Claims (5)
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。 A decompression container that houses a plurality of crystal units and is capable of decompressing the interior;
A contact probe disposed in the decompression vessel and brought into contact with an electrode provided in each crystal resonator;
A crystal resonator characteristic measurement device comprising a characteristic measurement unit that supplies an excitation voltage via the contact probe and measures an oscillation frequency and an equivalent series resistance value of the crystal resonator.
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。 A plurality of crystal units are housed in a vacuum container,
In a reduced pressure state, an excitation voltage is supplied to the electrodes of each crystal resonator,
A method for measuring characteristics of a crystal resonator that measures the oscillation frequency and equivalent series resistance value of the crystal resonator.
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