JP2007198799A - Method for measuring frequency of piezoelectric vibration component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動部品の周波数測定方法に関する。 The present invention relates to a frequency measurement method for a piezoelectric vibration component.
現在、圧電振動部品として、例えば、圧電振動デバイスや、圧電振動デバイス内に設けられた圧電振動片などが挙げられる。この圧電振動デバイスでは、圧電振動片がベースとキャップとにより気密封止されている。 Currently, examples of the piezoelectric vibration component include a piezoelectric vibration device and a piezoelectric vibration piece provided in the piezoelectric vibration device. In this piezoelectric vibrating device, the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed by the base and the cap.
上記した圧電振動デバイスは、その製造工程において複数回周波数測定を行い、圧電振動デバイスの圧電振動片の周波数調整を行なう(例えば、下記する特許文献1ご参照。)。
The above-described piezoelectric vibration device performs frequency measurement a plurality of times in the manufacturing process, and adjusts the frequency of the piezoelectric vibration piece of the piezoelectric vibration device (see, for example,
下記する特許文献1の圧電振動片の周波数測定は、電極が形成されていない圧電振動片を対象としたエアーギャップ方式の非接触の周波数測定である。
ところで、上記した特許文献1に開示の周波数測定などの圧電振動部品の周波数測定を行なう場合、周波数測定装置自体の整備不良や分解能の低さなどが原因となる不具合により、周波数の測定結果に変動が生じる場合がある。
By the way, when the frequency measurement of the piezoelectric vibration component such as the frequency measurement disclosed in
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、圧電振動部品の周波数測定方法による不具合を抑えて周波数測定を安定させる圧電振動部品の周波数測定方法を提供することを目的とする。 Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a frequency measurement method for a piezoelectric vibration component that suppresses problems caused by the frequency measurement method for the piezoelectric vibration component and stabilizes frequency measurement.
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動部品の周波数測定方法は、圧電振動部品の各周波数におけるゲインを、低周波数側と高周波数側との間を一方向に掃引しながら測定する圧電振動部品の周波数測定方法において、測定する周波数の帯域を設定し、前記帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する設定工程と、前記測定ポイントのゲインを順次測定する測定工程と、前記測定工程による前記各測定ポイントのゲインのデータについて、当該測定ポイントとその隣接する測定ポイントに対して予め設定した重み付け条件により重み付けを行なって当該測定ポイントのゲインのデータを得る補正データ取得工程と、を有し、前記重み付け条件では、当該測定ポイントのゲインを、当該測定ポイントのゲインとその隣接する測定ポイントのゲインとから構成し、当該測定ポイントのゲインのうち、当該測定ポイントのゲインの割合と前記隣接する測定ポイントのゲインの割合とを設定し、当該測定ポイントのゲインの割合をその隣接する測定ポイントのゲインの割合に対して多くすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the frequency measurement method for a piezoelectric vibration component according to the present invention measures the gain at each frequency of the piezoelectric vibration component while sweeping in one direction between the low frequency side and the high frequency side. In the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component, a setting step of setting a frequency band to be measured, setting a plurality of measurement points of the frequency to be measured within the band, a measurement step of sequentially measuring the gain of the measurement point, About the gain data of each measurement point by the measurement step, a correction data acquisition step for obtaining gain data of the measurement point by weighting the measurement point and the adjacent measurement point according to a preset weighting condition; In the weighting condition, the gain of the measurement point is set to the gain of the measurement point and its adjacent Set the gain ratio of the measurement point and the gain ratio of the adjacent measurement point, and set the gain ratio of the measurement point to the adjacent measurement point gain. It is characterized in that it is increased with respect to the ratio of the gain of the measurement point.
上記した本発明によれば、前記設定工程と前記測定工程と前記補正データ取得工程とを有し、前記重み付け条件では、当該測定ポイントのゲインを、当該測定ポイントのゲインとその隣接する測定ポイントのゲインとから構成し、当該測定ポイントのゲインのうち、当該測定ポイントのゲインの割合と前記隣接する測定ポイントのゲインの割合とを設定し、当該測定ポイントのゲインの割合をその隣接する測定ポイントのゲインの割合に対して多くするので、前記圧電振動部品の周波数測定の不具合を抑えて周波数測定を安定させることが可能となる。すなわち、上記した本発明によれば、前記設定工程と前記測定工程と前記補正データ取得工程とを有するので、当該測定ポイントとその隣接する測定ポイントとの差異を明確にしながら当該測定ポイントとその隣接する測定ポイントとの関連付けを行なうことが可能となり、全測定ポイントにおいてゲインが急峻に増加した測定ポイントを明確にすることが可能となる。その結果、当該圧電振動部品の共振点を短時間で容易に発見することが可能となる。また、本発明によれば、前記設定工程と前記測定工程と前記補正データ取得工程とを有するので、エアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法の場合であっても、前記各測定ポイントを関係付けて周波数測定時のギャップ量の変化による周波数測定の変動を抑えることが可能となる。 According to the present invention described above, the method includes the setting step, the measurement step, and the correction data acquisition step. Under the weighting condition, the gain of the measurement point is set to the gain of the measurement point and the adjacent measurement point. The gain ratio of the measurement point and the gain ratio of the adjacent measurement point are set out of the gains of the measurement point, and the gain ratio of the measurement point is set to the gain of the measurement point. Since the gain is increased with respect to the ratio of the gain, it is possible to suppress the frequency measurement inconvenience of the piezoelectric vibration component and stabilize the frequency measurement. That is, according to the present invention described above, since the setting step, the measurement step, and the correction data acquisition step are included, the difference between the measurement point and the adjacent measurement point is clarified, and the measurement point and the adjacent Thus, it is possible to make associations with measurement points to be measured, and it becomes possible to clarify the measurement points at which the gain has increased sharply at all measurement points. As a result, it is possible to easily find the resonance point of the piezoelectric vibration component in a short time. In addition, according to the present invention, since the setting step, the measurement step, and the correction data acquisition step are included, the measurement points are related even in the case of a frequency measurement method for an air gap type piezoelectric vibration component. In addition, it is possible to suppress fluctuations in frequency measurement due to changes in the gap amount during frequency measurement.
前記方法において、基準となる測定ポイントの隣接する測定ポイントの範囲は、当該測定ポイントのそれぞれ低周波数側および高周波数側に1ポイント隣もしくは2ポイント隣であってもよい。 In the method, the range of the measurement points adjacent to the reference measurement point may be one point adjacent or two points adjacent to the low frequency side and the high frequency side of the measurement point, respectively.
この場合、基準となる測定ポイントの隣接する測定ポイントの範囲は、当該測定ポイントのそれぞれ低周波数側および高周波数側に1ポイント隣もしくは2ポイント隣であるので、例えば、当該測定ポイントに関係する測定ポイントを合計5点以内にすることで、全測定ポイントから見て夫々隣接する測定ポイントの差異をより明確にしながら、全測定ポイントから見て夫々隣接するポイントとの関連付けを行なうのに好ましい。すなわち、当該測定ポイントに関係する測定ポイントの範囲を広くすると(例えば測定ポイントの範囲を5点とする)、当該測定ポイントに隣接する測定ポイントの値(ゲインデータ)を考慮した高精度な周波数測定の補正を行うことが可能となる。また、当該測定ポイントに関係する測定ポイントが合計3点であることも好適である。すなわち、当該測定ポイントに関係する測定ポイントの範囲を狭くすると(例えば測定ポイントの範囲を3点とする)、実用的な精度で高速な周波数測定の補正を行うことが可能となる。そのため、周波数測定時間の短縮を図ることが可能となる。 In this case, the range of the measurement point adjacent to the reference measurement point is one point or two points adjacent to the low frequency side and the high frequency side of the measurement point, for example, measurement related to the measurement point. By making the points within 5 points in total, it is preferable to make the association with the adjacent points when viewed from all the measurement points while clarifying the difference between the adjacent measurement points when viewed from all the measurement points. That is, when the measurement point range related to the measurement point is widened (for example, the measurement point range is set to 5 points), the frequency measurement is performed with high accuracy in consideration of the value (gain data) of the measurement point adjacent to the measurement point. Can be corrected. It is also preferable that there are a total of three measurement points related to the measurement point. That is, if the measurement point range related to the measurement point is narrowed (for example, the measurement point range is set to three points), it is possible to perform high-speed frequency measurement correction with practical accuracy. Therefore, it is possible to shorten the frequency measurement time.
前記方法において、前記低周波数側と高周波数側との間を一方向に掃引しながら測定する際に、最も低周波数側であって、隣接する測定ポイントのゲインに対して急峻にゲインが増加して最初の凸点の頂点となる測定ポイントを前記圧電振動部品の共振点としてもよい。 In the method, when measuring while sweeping in one direction between the low frequency side and the high frequency side, the gain is steeply increased with respect to the gain of the adjacent measurement point on the lowest frequency side. The measurement point that is the apex of the first convex point may be the resonance point of the piezoelectric vibration component.
この場合、前記低周波数側と高周波数側との間を一方向に掃引しながら測定する際に、最も低周波数側であって、隣接する測定ポイントのゲインに対して急峻にゲインが増加して最初の凸点(ピークゲイン)の頂点となる測定ポイントを前記圧電振動部品の共振点とすることで、その後に発生するスプリアスによる励起点(ピークゲイン)を共振点とする誤測定を防止することが可能となる。 In this case, when measuring while sweeping in one direction between the low frequency side and the high frequency side, the gain is steeply increased with respect to the gain of the adjacent measurement point on the lowest frequency side. By making the measurement point that is the apex of the first convex point (peak gain) as the resonance point of the piezoelectric vibration component, it is possible to prevent erroneous measurement using the excitation point (peak gain) due to spurious generated thereafter as the resonance point. Is possible.
前記方法において、前記測定ポイントのうち、最も低周波数側の測定ポイントと最も高周波数側の測定ポイントは、前記重み付け条件における当該測定ポイントから外してもよい。 In the method, among the measurement points, the measurement point on the lowest frequency side and the measurement point on the highest frequency side may be excluded from the measurement points in the weighting condition.
この場合、前記測定ポイントのうち、最も低周波数側の測定ポイントと最も高周波数側の測定ポイントは、前記重み付け条件における当該測定ポイントから外すので、最初の測定ポイント前の前記周波数の帯域外である前ポイントと、最後の測定ポイント後の前記周波数の帯域外である後ポイントをその隣接する測定ポイントとして仮測定ポイント設定しなくてもよく、仮測定ポイントを設定することによる誤測定を防止することが可能となる。 In this case, among the measurement points, the measurement point on the lowest frequency side and the measurement point on the highest frequency side are excluded from the measurement points in the weighting condition, and thus are out of the band of the frequency before the first measurement point. It is not necessary to set a temporary measurement point as the adjacent measurement point that is outside the frequency band after the previous measurement point and the last measurement point, and prevent erroneous measurement by setting the temporary measurement point. Is possible.
前記方法において、前記補正データ取得工程による各補正ゲインのデータについて、さらに補正データ取得工程を行ってもよい。すなわち、補正データ取得工程を複数回行ってもよい。 In the method, a correction data acquisition step may be further performed on each correction gain data obtained by the correction data acquisition step. That is, the correction data acquisition process may be performed a plurality of times.
この場合、前記補正データ取得工程による各補正ゲインのデータについて、さらに補正データ取得工程を行っているので、周波数測定の際に発生するノイズを除去することが可能となり、補正データ取得工程が1回の時と比較して測定値を安定させるのに好ましい。具体的に、本発明では、2回目の補正データ取得工程では、1回目の補正データ取得工程で得た各補正ゲインのデータを用いるので、2回目の補正データ取得工程を1回目の補正データ取得工程に対して全体的な補正として行うことが可能となる。すなわち、複数回の補正データ取得工程(補正処理)を行うことにより、補正対象となる測定ポイント範囲が広がる。 In this case, since the correction data acquisition process is further performed for each correction gain data in the correction data acquisition process, it is possible to remove noise generated during frequency measurement, and the correction data acquisition process is performed once. It is preferable to stabilize the measured value as compared with the above. Specifically, in the present invention, since the second correction data acquisition step uses the data of each correction gain obtained in the first correction data acquisition step, the second correction data acquisition step is used as the first correction data acquisition step. It is possible to perform the overall correction for the process. In other words, by performing the correction data acquisition process (correction process) a plurality of times, the measurement point range to be corrected is expanded.
前記方法において、圧電振動部品の各周波数におけるゲインを、エアーギャップ方式により低周波数側と高周波数側との間を一方向に掃引しながら測定してもよい。 In the above method, the gain at each frequency of the piezoelectric vibration component may be measured while sweeping in one direction between the low frequency side and the high frequency side by an air gap method.
この場合、エアーギャップ方式の前記圧電振動部品の周波数測定方法であるので、周波数測定時のギャップ量の変化が発生しやすいために周波数測定が安定しないが、本発明の構成によれば、エアーギャップ方式の前記圧電振動部品の周波数測定方法による不具合を抑えて周波数測定を安定させることが可能となる。なお、エアーギャップ方式の測定とは、圧電振動部品として水晶振動片を例にして、水晶振動片を下電極体上に搭載し、上電極体に近接させた状態で交流電圧を印加して水晶振動片の周波数を測定することである。このエアーギャップ方式の測定においては、隣接する搬送装置の振動により、水晶振動片と上電極体との近接距離(エアーギャップ)が微少変動する等、外的要因により測定が不安定になり、測定ノイズの原因になるが、本発明の特徴的な作用効果である周波数測定の補正はこの場合に特に有効である。 In this case, since the frequency measurement method of the piezoelectric vibration part of the air gap method is used, the frequency measurement is not stable because the gap amount is likely to change during frequency measurement. However, according to the configuration of the present invention, the air gap It is possible to stabilize the frequency measurement while suppressing problems caused by the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component of the type. In the air gap measurement, a quartz crystal vibrating piece is used as an example of a piezoelectric vibrating part. The quartz vibrating piece is mounted on the lower electrode body, and an AC voltage is applied in a state of being close to the upper electrode body. It is to measure the frequency of the resonator element. In this air gap measurement, the measurement becomes unstable due to external factors, such as the proximity distance (air gap) between the quartz crystal vibrating piece and the upper electrode body slightly fluctuating due to the vibration of the adjacent transfer device. Although it causes noise, correction of frequency measurement, which is a characteristic effect of the present invention, is particularly effective in this case.
前記方法において、前記周波数の帯域を、前記帯域の中心周波数から低周波数側の帯域と、前記中心周波数から高周波数側の帯域とに区分して、前記低周波数側の帯域から低周波数特定帯域を設定するとともに、前記高周波数側の帯域内から高周波数特定帯域を設定する区分工程と、前記低周波数特定帯域における各測定ポイントにおけるゲインの平均値を算出するとともに、前記高周波数特定帯域における各測定ポイントにおけるゲインの平均値を算出する算出工程と、前記低周波数特定帯域でのゲインの平均値と、前記高周波数特定帯域でのゲインの平均値とから、周波数の高低によるゲインの変動を算出し、周波数の高低によるゲインの変動を補正する補正工程とを有してもよい。 In the method, the frequency band is divided into a band on the low frequency side from the center frequency of the band and a band on the high frequency side from the center frequency, and a low frequency specific band is divided from the band on the low frequency side. Setting and setting a high frequency specific band from within the high frequency side band, calculating an average value of gain at each measurement point in the low frequency specific band, and each measurement in the high frequency specific band From the calculation step of calculating the average value of the gain at the point, the average value of the gain in the low frequency specific band, and the average value of the gain in the high frequency specific band, the fluctuation of the gain due to the frequency level is calculated. And a correction step of correcting the fluctuation of the gain due to the frequency level.
この場合、区分工程と算出工程と補正工程とを有するので、当該圧電振動部品の周波数測定を行なう測定装置自体の整備不良などによって前記各測定ポイントにおけるゲインの変動がある場合であっても、すなわち、前記各測定ポイントにおけるゲイン波形全体が斜めに傾く場合、この変動(傾き)を補正することが可能となり、ゲインの最大点(共振点)を抽出することが確実となる。その結果、各周波数のゲイン特性の精度を高めることが可能となる。なお、測定器の機器校正を十分に行なえば、測定波形に傾きは生じないが、例えばエアーギャップ方式の場合、校正作業において測定電極(上電極体と下電極体)のショートを行うので、電極体の変形等が生じ、逆に整備不良になることがあるが、本発明によればこの問題が回避できる。 In this case, since there are a division process, a calculation process, and a correction process, even if there is a variation in gain at each measurement point due to poor maintenance of the measurement apparatus itself that performs frequency measurement of the piezoelectric vibration component, that is, When the entire gain waveform at each measurement point is inclined obliquely, this variation (inclination) can be corrected, and the maximum gain point (resonance point) can be reliably extracted. As a result, it is possible to improve the accuracy of the gain characteristic of each frequency. Note that if the instrument is fully calibrated, the measurement waveform will not be tilted. For example, in the case of the air gap method, the measurement electrode (upper electrode body and lower electrode body) is short-circuited in the calibration operation. The body may be deformed or the like, which may result in poor maintenance. However, according to the present invention, this problem can be avoided.
前記方法において、前記低周波数特定帯域は、前記低周波数側の帯域のうち最も低周波数の測定ポイントから高周波数側に向けて前記周波数の帯域のうち約1/4の帯域であり、前記高周波数特定帯域は、前記高周波数側の帯域のうち最も高周波数の測定ポイントから低周波数側に向けて前記周波数の帯域のうち約1/4の帯域であってもよい。 In the method, the low frequency specific band is a band of about ¼ of the frequency band from the lowest frequency measurement point to the high frequency side of the low frequency side band, and the high frequency The specific band may be about a quarter of the frequency band from the highest frequency measurement point to the low frequency side of the high frequency side band.
この場合、前記低周波数特定帯域は、前記低周波数側の帯域のうち最も低周波数の測定ポイントから高周波数側に向けて前記周波数の帯域のうち約1/4の帯域であり、前記高周波数特定帯域は、前記高周波数側の帯域のうち最も高周波数の測定ポイントから低周波数側に向けて前記周波数の帯域のうち約1/4の帯域であるので、これらの測定ポイントに共振点が含まれることは少なく、測定装置自体の整備不良などによる前記各測定ポイントにおけるゲインの変動(前記各測定ポイントにおけるゲイン波形全体の傾き)を正確に算出することが可能となる。 In this case, the low frequency specific band is a band of about ¼ of the frequency band from the lowest frequency measurement point to the high frequency side of the low frequency side band, and the high frequency specific band Since the band is about ¼ of the frequency band from the highest frequency measurement point to the lower frequency side of the high frequency side band, resonance points are included in these measurement points. However, the gain fluctuation at each measurement point due to poor maintenance of the measurement apparatus itself (the slope of the entire gain waveform at each measurement point) can be accurately calculated.
前記方法において、前記測定工程を行うことにより得た前記圧電振動部品の共振点または共振点近傍の測定ポイントを仮共振点とする仮共振点設定工程と、前記仮共振点の測定ポイントと、当該仮共振点の測定ポイントの隣接する測定ポイントとから、前記仮共振点を含むその近傍の各測定ポイントにおけるゲインの近似式を導き、前記近似式により真共振点を導く真共振点導出工程と、を有してもよい。 In the method, a provisional resonance point setting step in which the measurement point in the vicinity of the resonance point of the piezoelectric vibration component obtained by performing the measurement step is a temporary resonance point, a measurement point of the temporary resonance point, A true resonance point deriving step of deriving an approximate expression of gain at each measurement point in the vicinity including the temporary resonance point from a measurement point adjacent to the measurement point of the temporary resonance point, and deriving the true resonance point by the approximate expression; You may have.
この場合、安定していない状態での周波数測定による共振点を前記仮共振点とし、この仮共振点を用いてゲインの近似式を導き、この近似式から前記真共振点を測定するので、共振点である測定ポイントが前記真共振点から外れている場合であってもこの共振点を仮共振点とし、前記仮共振点を前記真共振点とせずに前記真共振点導出工程により正確に前記真共振点を求めることが可能となる。その結果、共振点付近の近似式化は、測定ポイントが粗くても真の共振点を求めやすくなる。具体的に、例えば、本発明がエアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法の場合であり、周波数測定時のギャップ量の変化によって周波数測定が安定していない場合であっても前記真共振点を導出することが可能となり、周波数測定の安定化を図ることが可能となる。また、エアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法では、前記各測定ポイントのいずれかが前記真共振点であればよいが、前記各測定ポイント自体が前記真共振点から外れている場合がある。この場合、前記真共振点近傍の周波数を大体の前記真共振点として導くことはできるが、前記各測定ポイントのいずれかから前記真共振点を導くことはできない。しかしながら、本発明によれば、仮共振点設定工程と真共振点導出工程とを有するので、前記各測定ポイントのいずれかから前記真共振点を導くことが可能となる。 In this case, a resonance point by frequency measurement in an unstable state is set as the temporary resonance point, an approximate equation of gain is derived using the temporary resonance point, and the true resonance point is measured from this approximate equation. Even if the measurement point that is a point deviates from the true resonance point, this resonance point is set as a temporary resonance point, and the temporary resonance point is not set as the true resonance point, and the true resonance point deriving step accurately The true resonance point can be obtained. As a result, the approximation formula near the resonance point makes it easy to obtain the true resonance point even if the measurement point is rough. Specifically, for example, the present invention is a case of a frequency measurement method of an air gap type piezoelectric vibration part, and the true resonance point even if the frequency measurement is not stable due to a change in the gap amount during frequency measurement. Therefore, it is possible to stabilize frequency measurement. Further, in the frequency measurement method of the air-gap type piezoelectric vibration component, any one of the measurement points may be the true resonance point, but the measurement points themselves may be out of the true resonance point. . In this case, the frequency in the vicinity of the true resonance point can be derived as the approximate true resonance point, but the true resonance point cannot be derived from any of the measurement points. However, according to the present invention, since the provisional resonance point setting step and the true resonance point deriving step are included, the true resonance point can be derived from any one of the measurement points.
また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動部品の周波数測定方法は、圧電振動部品の各周波数におけるゲインを、低周波数側と高周波数側との間を一方向に掃引しながら測定する圧電振動部品の周波数測定方法において、測定する周波数の帯域を設定し、前記帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する設定工程と、前記測定ポイントのゲインを順次測定する測定工程と、前記測定工程を行うことにより得た前記圧電振動部品の共振点または共振点近傍の測定ポイントを仮共振点とする仮共振点設定工程と、前記仮共振点の測定ポイントと、当該仮共振点の測定ポイントの隣接する測定ポイントとから、前記仮共振点を含むその近傍の各測定ポイントにおけるゲインの近似式を導き、前記近似式により真共振点を導く真共振点導出工程と、を有することを特徴とする。 In addition, in order to achieve the above object, the frequency measurement method for a piezoelectric vibration component according to the present invention sweeps the gain at each frequency of the piezoelectric vibration component in one direction between the low frequency side and the high frequency side. In the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component to be measured, a setting step of setting a frequency band to be measured and setting a plurality of measurement points of the frequency to be measured within the band; a measurement step of sequentially measuring the gain of the measurement point; , A provisional resonance point setting step in which a measurement point in the vicinity of the resonance point of the piezoelectric vibration component obtained by performing the measurement step is a temporary resonance point, a measurement point of the temporary resonance point, and the temporary resonance point An approximate expression of gain at each measurement point in the vicinity including the temporary resonance point is derived from the measurement points adjacent to the measurement point, and the true resonance point is determined by the approximate expression. Ku the true resonance point deriving step, characterized by having a.
上記した本発明によれば、設定工程と測定工程と仮共振点設定工程と真共振点導出工程とを有するので、前記圧電振動部品の周波数測定の不具合を抑えて周波数測定を安定させることが可能となる。すなわち、上記した本発明によれば、安定していない状態での周波数測定による共振点を前記仮共振点とし、この仮共振点を用いてゲインの近似式を導き、この近似式から前記真共振点を測定するので、共振点である測定ポイントが前記真共振点から外れている場合であってもこの共振点を仮共振点とし、前記仮共振点を前記真共振点とせずに前記真共振点導出工程により正確に前記真共振点を求めることが可能となる。その結果、共振点付近の近似式化は、測定ポイントが粗くても真の共振点を求めやすくなる。具体的に、本発明がエアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法の場合であり、周波数測定時のギャップ量の変化によって周波数測定が安定していない場合であっても前記真共振点を導出することが可能となり、周波数測定の安定化を図ることが可能となる。また、エアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法では、前記各測定ポイントのいずれかが前記真共振点であればよいが、前記各測定ポイント自体が前記真共振点から外れている場合がある。この場合、前記真共振点近傍の周波数を大体の前記真共振点として導くことはできるが、前記各測定ポイントのいずれかから前記真共振点を導くことはできない。しかしながら、本発明によれば、設定工程と測定工程と仮共振点設定工程と真共振点導出工程とを有するので、前記各測定ポイントのいずれかから前記真共振点を導くことが可能となる。 According to the above-described present invention, since there are a setting step, a measurement step, a temporary resonance point setting step, and a true resonance point derivation step, it is possible to suppress the frequency measurement inconvenience of the piezoelectric vibration component and stabilize the frequency measurement. It becomes. That is, according to the present invention described above, a resonance point obtained by frequency measurement in an unstable state is set as the temporary resonance point, and an approximate expression of gain is derived using the temporary resonance point, and the true resonance is derived from the approximate expression. Since the point is measured, even if the measurement point that is the resonance point is deviated from the true resonance point, this resonance point is set as the temporary resonance point, and the temporary resonance point is not set as the true resonance point. The true resonance point can be accurately obtained by the point deriving step. As a result, the approximation formula near the resonance point makes it easy to obtain the true resonance point even if the measurement point is rough. Specifically, the present invention is a case of a frequency measurement method of an air gap type piezoelectric vibration component, and the true resonance point is derived even when the frequency measurement is not stable due to a change in the gap amount during frequency measurement. This makes it possible to stabilize the frequency measurement. Further, in the frequency measurement method of the air-gap type piezoelectric vibration component, any one of the measurement points may be the true resonance point, but the measurement points themselves may be out of the true resonance point. . In this case, the frequency in the vicinity of the true resonance point can be derived as the approximate true resonance point, but the true resonance point cannot be derived from any of the measurement points. However, according to the present invention, since there are a setting step, a measurement step, a temporary resonance point setting step, and a true resonance point derivation step, the true resonance point can be derived from any of the measurement points.
本発明によれば、圧電振動部品の周波数測定方法による不具合を抑えて周波数測定を安定させる圧電振動部品の周波数測定方法ことが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component which suppresses the malfunction by the frequency measurement method of a piezoelectric vibration component and stabilizes frequency measurement is attained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとしてATカット水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where the present invention is applied to an AT-cut quartz resonator as a piezoelectric vibration device is shown.
本実施例にかかるATカット水晶振動子1(以下、水晶振動子という)は、図1に示すように、ATカット水晶振動片2(以下、水晶振動片という)と、この水晶振動片2を保持するベース31と、ベース31に保持した水晶振動片2を気密封止するためのキャップ32とからなる。
As shown in FIG. 1, an AT-cut crystal resonator 1 (hereinafter referred to as a crystal resonator) according to the present embodiment includes an AT-cut crystal resonator piece 2 (hereinafter referred to as a crystal resonator piece) and a
この水晶振動子1では、ベース31とキャップ32とが接合されてその筐体であるパッケージ3が構成され、このパッケージ3内に内部空間4が形成される。この内部空間4のベース31上に水晶振動片2が保持されるとともに、パッケージ3の内部空間4が気密封止されている。なお、図1に示すように、ベース31と水晶振動片2とは、接合材5を用いて接合されている。次に、この水晶振動子1の各構成について説明する。
In this
ベース31は、図1に示すように、底部と、この底部から上方に延出した壁部とから構成される箱状体に形成されている。このベース31は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部上に、セラミック材料の直方体の壁部が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、壁部は、底部の表面外周に沿って成形されている。この壁部の上面は、キャップ32との接合領域であり、この接合領域には、キャップ32と接合するためのメタライズ部39が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
また、内部空間4内のベース31の表面33には、水晶振動片2の励振電極24,25と電気的に接続する電極パッド34,35が形成されている。これら電極パッド34,35は、ベース31の裏面36に形成される端子電極37,38に電気的に接続され、これら端子電極37,38が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これらの電極パッド34,35や端子電極37,38は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース31と一体的に焼成して形成される。
Further,
キャップ32は、金属材料からなり、図1に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。このキャップ32は、シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース31のメタライズ部39に接合されて、キャップ32とベース31とによる水晶振動子1のパッケージ3が構成される。また、キャップ32をセラミック材料とし、メタライズ部39に代わりにガラス材料を用いて気密封止してもよい。
The
接合材5の材料には、複数の銀フィラを含有したシリコンからなる導電性接着剤が用いられ、接合材5を硬化させることで、複数の銀フィラが結合して導電性物質となる。
As the material of the
上記したパッケージ3の内部空間4に配された水晶振動片2は、図1に示すように、ATカットの水晶片(図示省略)からなり一枚板の直方体に成形されている。また、この水晶振動片2の両主面21,22には、それぞれ励振電極24,25と、これらの励振電極24,25を外部電極(本実施例では、上記したベース31の電極パッド34,35)と電気的に接続するために励振電極24,25から引き出した引出電極26,27とが形成されている。
As shown in FIG. 1, the
そして、上記した水晶振動片2の引出電極26,27とベース31の電極パッド34,35とが、接合材5により接合され、図1に示すように、水晶振動片2は、その一端部28においてベース31に片保持されている。
Then, the
ところで、上記した水晶振動子1では、その製造工程の一工程に、周波数測定を行なって水晶振動子1の周波数調整などを行なう工程が含まれる。そこで、上記した水晶振動子1の周波数測定工程として、例えば、一枚のATカットの水晶片から一枚板の直方体に成形されたブランク状態(電極未形成時の状態)の時の水晶振動片2の周波数測定工程(以下、第1周波数測定工程とする)や、水晶振動片2をベース31に接合材5により接合した時の水晶振動子1の周波数測定工程(以下、第2周波数測定工程とする)や、ベース31上に水晶振動片2を接合した後の水晶振動子1の周波数の所定周波数への合わせこみ時の周波数測定工程(以下、第3周波数測定とする)や、ベース31にキャップ32を接合してパッケージ3を構成した時の水晶振動子1の周波数測定工程(以下、第4周波数測定とする)や、出荷前の水晶振動子1の周波数測定工程(以下、第5周波数測定とする)などが挙げられる。
By the way, in the above-described
上記した第1周波数測定工程は、エアーギャップ方式の周波数測定装置(図示省略)を用いて行なっている。このエアーギャップ方式の周波数測定装置では、電極面が対向した上下電極が用いられ、これら上下電極の対向空間にブランク状態の水晶振動片2を配してブランク状態の水晶振動片2の周波数測定するものである。このエアーギャップ方式の周波数測定方法では、一方の電極(例えば下電極)をブランク状態の水晶振動片2に接触させ、かつ、他方の電極(例えば上電極)をブランク状態の水晶振動片2と非接触状態として他方の電極とブランク状態の水晶振動片2とには間隙(エアーギャップ)を形成する。この状態で、ネットワークアナライザを用いて上電極と下電極とによりブランク状態の水晶振動片2に対して交流電圧を印加してブランク状態の水晶振動片2の周波数測定(各周波数におけるゲイン(出力信号)特性の測定)を行なう。なお、この第1周波数測定工程は多くの場合用いられるが、それ以降の周波数調整は必要に応じて任意に行う工程である。
The first frequency measurement step described above is performed using an air gap type frequency measurement device (not shown). In this air gap type frequency measuring apparatus, upper and lower electrodes having opposite electrode surfaces are used, and a blank
また、上記した第2〜5周波数測定工程は、プローブピンを用いた接触型の周波数測定装置(図示省略)を用いて行なっている。この周波数測定方装置では、一対のプローブピンを用い、この一対のプローブピンを水晶振動子1の各入出力電極(端子電極37,38)に接触させる。この状態で、ネットワークアナライザを用いて一対のプローブピンにより水晶振動子1に対して交流電圧を印加して水晶振動子1の周波数測定(各周波数におけるゲイン(出力信号)特性の測定)を行なう。
The second to fifth frequency measurement steps described above are performed using a contact-type frequency measurement device (not shown) using a probe pin. In this frequency measurement method apparatus, a pair of probe pins is used, and the pair of probe pins are brought into contact with the input / output electrodes (
上記した第1〜5周波数測定工程では、すべてネットワークアナライザを用いて圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定を行なっている。そこで、次に、このネットワークアナライザを用いた圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定について図面を用いて以下に説明する。なお、本実施例の第1〜5周波数測定では、それぞれ周波数測定範囲のスケールが異なり、そのため、本実施例の第1〜5周波数測定で用いる周波数測定装置はそれぞれ異なる場合もあるが、これら本実施例の第1〜5周波数測定の基本的な周波数測定工程は共通であるので、本実施例では同一工程として扱うが、上記したことから第1〜5周波数測定が本実施例に限定されることはない。また、本実施例にかかる周波数測定では、3つの特徴となる周波数測定が含まれており、便宜上これらの周波数測定を第1〜3周波数測定(下記参照)とする。また、本実施例にかかる周波数測定(第1〜3周波数測定)は、圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲイン(出力信号)を、低周波数側から高周波数側にかけて掃引しながら測定するものである。なお、上記したように、第1周波数測定ではエアーギャップ方式の非接触の周波数測定であり、第2〜5周波数測定ではプローブピン接触による周波数測定である。
In the first to fifth frequency measurement steps described above, the frequency measurement of the piezoelectric vibrating parts (
第1周波数測定では、まず、測定する周波数の帯域を設定し、この帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する(本発明でいう設定工程)。なお、本実施例では、測定する周波数の帯域を、45.535〜47.865MHzに設定し、測定ポイントを1600ポイントに設定し、ネットワークアナライザにより圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲインを、低周波数側から高周波数側にかけて掃引しながら測定する。なお、図2に示すデータは、第1周波数測定を行なわずに従来の方法による周波数測定によって、ネットワークアナライザにより圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲインを、低周波数側から高周波数側にかけて掃引しながら測定したデータであり、図2に示すように、低周波数側から高周波数側にかけてゲインの波形全体が右肩上がりに傾いていることがわかる。これは、周波数測定装置自体の整備不良などが原因となる不具合により周波数の測定結果に変動が生じていることを表す。
In the first frequency measurement, first, a frequency band to be measured is set, and a plurality of measurement points of the frequency to be measured within this band are set (setting step in the present invention). In the present embodiment, the frequency band to be measured is set to 45.535 to 47.865 MHz, the measurement point is set to 1600 points, and a piezoelectric vibrator (
設定工程の後に、1600ポイントの各測定ポイントにおいて、測定ポイントのゲインを順次測定する測定し(本発明でいう測定工程)、測定工程による各測定ポイントのゲインのデータについて、各測定ポイントとその隣接する測定ポイント(以下、隣接測定ポイントともいう)とに対して予め設定した重み付け条件により重み付けを行なって各測定ポイントのゲインのデータを得る(本発明でいう補正データ取得工程)。 After the setting step, measurement is performed by sequentially measuring the gain of the measurement point at each measurement point of 1600 points (measurement step referred to in the present invention), and the gain data of each measurement point in the measurement step is measured and adjacent to each measurement point. The measurement points (hereinafter also referred to as adjacent measurement points) are weighted according to preset weighting conditions to obtain gain data of each measurement point (correction data acquisition step referred to in the present invention).
ここでいう重み付けとは、中心値の正負の度数が同程度に広がる正規分布状態に行うことや、重み付けして参照範囲の値を加算して補正値とすることを意味する。そこで、本実施例にかかる重み付け条件では、各測定ポイントのゲインを、基準となる測定ポイント(以下、基準測定ポイントともいう)のゲインとその隣接測定ポイントのゲインとから構成し、基準測定ポイントのゲインのうち、基準測定ポイントのゲインの割合と隣接測定ポイントのゲインの割合とを設定する。なお、ここでの設定割合条件として、基準測定ポイントのゲインの割合を隣接測定ポイントのゲインの割合に対して多くすることが挙げられる。具体的に、本実施例でいう隣接測定ポイントの範囲は、基準測定ポイントのそれぞれ低周波数側および高周波数側に1ポイント隣の測定ポイントとする。そのため、合計3ポイントにより基準測定ポイントの重み付けを行なっている。また、基準測定ポイントのゲインのうちの約1/2を基準測定ポイントのゲインの割合とし、約1/4ずつを隣接する2つの隣接測定ポイントのゲインの割合と設定する。 Here, the weighting means that the normal distribution state in which the positive and negative frequencies of the center value are spread to the same extent, or the weighting and adding the value of the reference range to obtain a correction value. Therefore, in the weighting condition according to the present embodiment, the gain of each measurement point is composed of the gain of the reference measurement point (hereinafter also referred to as the reference measurement point) and the gain of the adjacent measurement point. Among the gains, the ratio of the gain of the reference measurement point and the ratio of the gain of the adjacent measurement point are set. Here, as the set ratio condition, it is possible to increase the gain ratio of the reference measurement point relative to the gain ratio of the adjacent measurement point. Specifically, the range of the adjacent measurement points in the present embodiment is a measurement point adjacent to one point on the low frequency side and the high frequency side of the reference measurement point, respectively. Therefore, the reference measurement points are weighted by a total of 3 points. Further, about 1/2 of the gain of the reference measurement point is set as the ratio of the gain of the reference measurement point, and about 1/4 is set as the ratio of the gain of two adjacent measurement points.
また、低周波数側から高周波数側にかけて周波数を掃引しながら測定する際に、最も低周波数側であって、隣接する測定ポイントのゲインに対して急峻にゲインが増加して最初の凸点(ピークゲイン)の頂点となる測定ポイントを圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の共振点とする。
Also, when measuring while sweeping the frequency from the low frequency side to the high frequency side, the gain increases sharply relative to the gain of the adjacent measurement point on the lowest frequency side, and the first convex point (peak The measurement point that is the apex of the gain is defined as the resonance point of the piezoelectric vibration component (the
また、測定ポイントのうち、最も低周波数側の測定ポイント(設定した周波数の帯域のうち最低周波数側から1ポイント目)と最も高周波数側の測定ポイント(設定した周波数の帯域のうち最低周波数側から1600ポイント目)は、重み付け条件における測定ポイントから外している。 Of the measurement points, the measurement point on the lowest frequency side (first point from the lowest frequency side in the set frequency band) and the measurement point on the highest frequency side (from the lowest frequency side in the set frequency band) The 1600th point) is excluded from the measurement points in the weighting condition.
この第1周波数測定では、低周波数側から高周波数側にかけて掃引して測定する回数(周波数測定回数)は通常1回でよいが、複数回周波数測定を行ってその平均値を測定データとして設定してもよい。例えば、周波数測定の際に圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)にかける電力(ドライブレベル)を小さくすると測定結果(波形)が小さくなるため、周囲からのノイズ成分が無視できなくなる場合があるが、複数回の周波数測定を行いその平均値を測定データとしてすることにより、ノイズ成分の低減を行うことができる。
In this first frequency measurement, the number of times of sweeping and measuring from the low frequency side to the high frequency side (frequency measurement number) is usually one time, but frequency measurement is performed multiple times and the average value is set as measurement data. May be. For example, if the electric power (drive level) applied to the piezoelectric vibration component (
また、測定工程による前記各測定ポイントのゲインのデータ(測定データ測定データ)に対して、重み付けによる補正データ取得工程を実行するが、この補正データ取得工程は複数回繰り返してもよい。例えば、測定データに対して重み付けによる補正データ取得工程にて第1次補正データを取得し、当該第1次補正データに対してさらに重み付けによる補正データ取得工程を実行することにより第2次補正データを取得する。このように補正データ取得工程を複数回(例えば5回)繰り返すことにより、よりノイズ成分を抑制することができる。 Moreover, although the correction data acquisition process by weighting is performed with respect to the gain data (measurement data measurement data) of each measurement point by the measurement process, this correction data acquisition process may be repeated a plurality of times. For example, the primary correction data is acquired in the correction data acquisition step by weighting with respect to the measurement data, and the correction data acquisition step by weighting is further executed on the primary correction data to thereby obtain the secondary correction data. To get. In this way, by repeating the correction data acquisition process a plurality of times (for example, 5 times), the noise component can be further suppressed.
そこで、上記した設定条件に基づいて第1周波数測定により圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定を行なったところ、図3(a)に示すような圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲイン特性を得た。
Therefore, when the frequency of the piezoelectric vibration component (
この図3(a)に示す圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲイン特性によれば、図2に示すデータと比較して各周波数におけるゲインの変動を抑えていることが分かる。そのため、図2に示すデータと比較して確実に共振点が46.700〜46.846MHzの間のピークゲインであることがわかる。
According to the gain characteristics at each frequency of the piezoelectric vibration component (
次に、第2周波数測定では、まず、測定する周波数の帯域を設定し、この帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する(本発明でいう設定工程)。なお、本実施例では、測定する周波数の帯域を、上記した第1周波数測定と同様に45.535〜47.865MHzに設定し、測定ポイントを1600ポイントに設定し、ネットワークアナライザにより圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲインを、低周波数側から高周波数側にかけて掃引しながら測定する。
Next, in the second frequency measurement, first, a frequency band to be measured is set, and a plurality of measurement points of the frequency to be measured within this band are set (setting step referred to in the present invention). In this embodiment, the frequency band to be measured is set to 45.535 to 47.865 MHz similarly to the first frequency measurement described above, the measurement point is set to 1600 points, and the piezoelectric vibration component ( The gain at each frequency of the
この第2周波数測定では、周波数の帯域を、帯域の中心周波数から低周波数側の帯域と、中心周波数から高周波数側の帯域とに区分して、低周波数側の帯域から低周波数特定帯域を設定するとともに、高周波数側の帯域内から高周波数特定帯域を設定する(本発明でいう区分工程)。本実施例では、低周波数特定帯域は、低周波数側の帯域のうち最も低周波数の測定ポイント(設定した周波数の帯域のうち最低周波数側から1ポイント目)から高周波数側に向けて周波数の帯域のうち約1/4の帯域に設定され、高周波数特定帯域は、高周波数側の帯域のうち最も高周波数の測定ポイント(設定した周波数の帯域のうち最高周波数側から1ポイント目)から低周波数側に向けて周波数の帯域のうち約1/4の帯域に設定されている。なお、ここでいう約1/4の帯域とは、厳密にいう1/4の帯域だけでなく、ほぼ1/4の帯域をも含む。 In this second frequency measurement, the frequency band is divided into a band from the center frequency to the low frequency side and a band from the center frequency to the high frequency side, and a low frequency specific band is set from the low frequency side band. At the same time, a high frequency specific band is set from the high frequency side band (a classification step in the present invention). In this embodiment, the low frequency specific band is the frequency band from the lowest frequency measurement point (first point from the lowest frequency side of the set frequency band) to the high frequency side of the low frequency side band. The high frequency specific band is the low frequency from the highest frequency measurement point (first point from the highest frequency side of the set frequency band) in the high frequency side band. The frequency band is set to about 1/4 of the frequency band. Note that the approximately ¼ band here includes not only a strict ¼ band but also a substantially ¼ band.
そして、区分工程において設定した低周波数特定帯域における各測定ポイントにおけるゲインの平均値を算出するとともに、高周波数特定帯域における各測定ポイントにおけるゲインの平均値を算出する(本発明でいう算出工程)。 And while calculating the average value of the gain in each measurement point in the low frequency specific band set in the classification process, the average value of the gain in each measurement point in the high frequency specific band is calculated (calculation process referred to in the present invention).
算出工程において算出した低周波数特定帯域でのゲインの平均値と、高周波数特定帯域でのゲインの平均値とから、周波数の高低によるゲインの変動を算出し、周波数の高低によるゲインの変動を補正する(本発明でいう補正工程)。 From the average gain value in the low frequency specific band calculated in the calculation process and the average gain value in the high frequency specific band, calculate the gain fluctuation due to the high and low frequencies, and correct the gain fluctuation due to the high and low frequencies. (Correction process as used in the present invention).
そこで、上記した設定条件に基づいて第2周波数測定により圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定を行なったところ、図3(b)に示すような圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲイン特性を得た。すなわち、ここでは、各周波数(測定ポイント)におけるゲインの波形を一次近似化し、その傾き分(量)に基づいて各測定ポイント毎のゲインのデータを補正する。
Therefore, when the frequency of the piezoelectric vibration component (
この図3(b)に示す圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲイン特性によれば、図2に示すデータと比較して各周波数におけるゲインの傾きを抑えていることが分かる。
According to the gain characteristics at each frequency of the piezoelectric vibration component (
なお、上記した第1,2周波数測定はそれぞれ単独で用いるだけでなく、併せて同時に用いてもよい。そこで、上記した第1,2周波数測定を実際に併せて用いた周波数測定のデータを図3(c)に示す。 The first and second frequency measurements described above may be used not only independently but also simultaneously. Therefore, FIG. 3C shows frequency measurement data obtained by actually using the first and second frequency measurements.
この図3(c)に示す圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲイン特性によれば、図2に示すデータと比較して各周波数におけるゲインの変動および傾きを抑えることが分かる。このことから、上記した第1,2周波数測定を単独で用いた周波数測定よりも、上記した第1,2周波数測定を併せて用いた周波数測定がより精度が高い周波数測定であることがわかる。
According to the gain characteristics at each frequency of the piezoelectric vibration component (
次に、第3周波数測定では、まず、測定する周波数の帯域を設定し、この帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する(本発明でいう設定工程)。なお、本実施例では、測定する周波数の帯域を、上記した第1,2周波数測定と同様に45.535〜47.865MHzに設定し、測定ポイントを1600ポイントに設定し、ネットワークアナライザにより圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲインを、低周波数側から高周波数側にかけて掃引しながら測定する。
Next, in the third frequency measurement, first, a frequency band to be measured is set, and a plurality of measurement points of the frequency to be measured within this band are set (setting step referred to in the present invention). In this embodiment, the frequency band to be measured is set to 45.535 to 47.865 MHz as in the first and second frequency measurements, the measurement point is set to 1600 points, and the piezoelectric vibration is detected by the network analyzer. The gain at each frequency of the component (
また、測定工程を行うことにより得た圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の共振点または共振点近傍の測定ポイントを仮共振点とする(本発明でいう仮共振点設定工程)。例えば、本実施例では、低周波数側から高周波数側にかけて周波数を掃引しながら測定する際に隣接する測定ポイントに対して急峻にゲインが増加して最初の凸点(ピークゲイン)の頂点となる測定ポイントを圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の仮共振点とする。
Further, the resonance point of the piezoelectric vibration component (
そして、仮共振点設定工程において設定した仮共振点の測定ポイントと、仮共振点の測定ポイントの隣接する測定ポイントとから、仮共振点を含むその近傍の各測定ポイントにおけるゲインの近似式を導き、近似式により真共振点を導く(本発明でいう真共振点導出工程)。 Then, from the measurement point of the temporary resonance point set in the temporary resonance point setting step and the measurement point adjacent to the measurement point of the temporary resonance point, an approximate equation of gain at each measurement point in the vicinity including the temporary resonance point is derived. Then, the true resonance point is derived by the approximate expression (true resonance point deriving step in the present invention).
第3周波数測定では、上記した設定条件に基づいて圧電振動部品の周波数測定を行なう。 In the third frequency measurement, the frequency of the piezoelectric vibration component is measured based on the above set conditions.
そこで、上記した設定条件に基づいて第3周波数測定により圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定を行なったところ、図3(d)に示すような圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の各周波数におけるゲインの近似式を導いた。この図3(d)に示すように、測定した共振点が仮共振点の場合、この共振点は真共振点ではないことがわかる。しかしながら、第3周波数測定では、ゲインの近似式(近似線)を導いているので、このゲインの近似式(近似線)から真共振点を容易に導くことができる。
Therefore, when the frequency of the piezoelectric vibration component (
なお、この第3周波数測定は単独で用いるだけでなく、上記した第1,2周波数測定と併せて用いることもできる。また、これら第1〜3周波数測定の併合は、圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の製造工程において周波数測定の精度を重要視するか否かによって決定することが好ましい。
The third frequency measurement can be used not only alone but also in combination with the first and second frequency measurements described above. Further, it is preferable to determine whether the first to third frequency measurements are merged depending on whether or not the accuracy of the frequency measurement is important in the manufacturing process of the piezoelectric vibration component (the
また、上記したように、上記した第1〜5周波数測定工程では、水晶振動子1の製造工程の後工程になるほど高精度の周波数測定を必要とする。そのため、第1〜5周波数測定工程それぞれにおいて、上記した第1〜3周波数測定を単独で用いるか、もしくはこれら第1〜3周波数測定の組み合わせを、周波数測定の精度に応じて任意に設定することが好ましい。
In addition, as described above, in the first to fifth frequency measurement processes described above, the frequency measurement with higher accuracy is required as it becomes a subsequent process of the manufacturing process of the
上記したように、本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、設定工程と測定工程と補正データ取得工程とを有し、重み付け条件では、当該測定ポイントのゲインを、当該測定ポイントのゲインとその隣接する測定ポイントのゲインとから構成し、当該測定ポイントのゲインのうち、当該測定ポイントのゲインの割合と隣接する測定ポイントのゲインの割合とを設定し、当該測定ポイントのゲインの割合をその隣接する測定ポイントのゲインの割合に対して多くするので、圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定の不具合を抑えて周波数測定を安定させることができる。
As described above, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
すなわち、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、設定工程と測定工程と補正データ取得工程とを有するので、当該測定ポイント(基準測定ポイント)とその隣接する測定ポイント(隣接測定ポイント)との差異を明確にしながら基準測定ポイントと隣接測定ポイントとの関連付けを行なうことができ、全測定ポイントにおいてゲインが急峻に増加した測定ポイントを明確にすることができる。その結果、圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の共振点を短時間で容易に発見することができる。
That is, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、設定工程と測定工程と補正データ取得工程とを有するので、エアーギャップ方式の圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法の場合であっても、各測定ポイントを関係付けて周波数測定時のギャップ量の変化による周波数測定の変動を抑えることができる。
Further, according to the frequency measuring method of the piezoelectric vibrating component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、隣接測定ポイントの範囲は、基準測定ポイントのそれぞれ低周波数側および高周波数側に1ポイント隣であるので、全測定ポイントから見て夫々隣接する測定ポイントの差異をより明確にしながら、全測定ポイントから見て夫々隣接するポイントとの関連付けを行なうのに好ましい。特に、本実施例のように、基準測定ポイントに関係する測定ポイントが合計3点であることが好適である。すなわち、当該測定ポイントに関係する測定ポイントの範囲を狭くすると(例えば測定ポイントの範囲を3点とする)、実用的な精度で高速な周波数測定の補正を行うことが可能となる。そのため、周波数測定時間の短縮を図ることが可能となる。なお、本実施例では測定ポイントの範囲を3点としたが、これは好適な例でありこれに限定されるものではない。すなわち、当該測定ポイントに関係する測定ポイントの範囲を広くすると(例えば測定ポイントの範囲を5点とする)、当該測定ポイントに隣接する測定ポイントの値(ゲインデータ)を考慮した高精度な周波数測定の補正を行うことが可能となる。
Further, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、低周波数側から高周波数側にかけて周波数を掃引しながら測定する際に、最も低周波数側であって、隣接する測定ポイントのゲインに対して急峻にゲインが増加して最初の凸点(ピークゲイン)の頂点となる測定ポイントを圧電振動部品の共振点とすることで、その後に発生するスプリアスによる励起点(ピークゲイン)を共振点とする誤測定を防止することができる。
Further, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、測定ポイントのうち、最も低周波数側の測定ポイントと最も高周波数側の測定ポイントは、重み付け条件における当該測定ポイントから外すので、最初の測定ポイント前の周波数の帯域外である前ポイントと、最後の測定ポイント後の周波数の帯域外である後ポイントをその隣接する測定ポイントとして仮測定ポイント設定しなくてもよく、仮測定ポイントを設定することによる誤測定を防止することができる。
In addition, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、補正データ取得工程による各補正ゲインのデータについて、さらに補正データ取得工程を行っているので、周波数測定の際に発生するノイズを除去することができ、補正データ取得工程が1回の時と比較して測定値を安定させるのに好ましい。具体的に、本実施例では、2回目の補正データ取得工程において、1回目の補正データ取得工程で得た各補正ゲインのデータを用いるので、2回目の補正データ取得工程を1回目の補正データ取得工程に対して全体的な補正として行うことができる。すなわち、複数回の補正データ取得工程(補正処理)を行うことにより、補正対象となる測定ポイント範囲が広がる。
In addition, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法は、エアーギャップ方式の圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法であるので、周波数測定時のギャップ量の変化が発生しやすいために周波数測定が安定しないが、本実施例の構成によれば、エアーギャップ方式の圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法による不具合を抑えて周波数測定を安定させることができる。なお、エアーギャップ方式の測定とは、圧電振動部品として水晶振動片を例にして、水晶振動片を下電極体上に搭載し、上電極体に近接させる状態で交流電圧を印加して水晶振動片の周波数を測定することである。このエアーギャップ方式の測定においては、隣接する搬送装置の振動により、水晶振動片と上電極体との近接距離(エアーギャップ)が微少変動する等、外的要因により測定が不安定になり、測定ノイズの原因になるが、本実施例の特徴的な作用効果である周波数測定の補正はこの場合に特に有効である。
In addition, the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、設定工程と区分工程と算出工程と補正工程とを有するので、圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定を行なう測定装置自体の整備不良などによって各測定ポイントにおけるゲインの変動がある場合であっても、すなわち、各測定ポイントにおけるゲイン波形全体が斜めに傾く場合、この変動(傾き)を補正することができ、ゲインの最大点(共振点)を抽出することが確実となる。その結果、各周波数のゲイン特性の精度を高めることができる。なお、測定器の機器校正を十分に行なえば、測定波形に傾きは生じないが、例えばエアーギャップ方式の場合、校正作業において測定電極(上電極体と下電極体)のショートを行うので、電極体の変形等が生じ、逆に整備不良になることがあるが、本実施例によればこの問題が回避できる。各周波数のゲイン特性の精度を高めることができる。
Further, according to the frequency measuring method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、低周波数特定帯域は、低周波数側の帯域のうち最も低周波数の測定ポイントから高周波数側に向けて周波数の帯域のうち約1/4の帯域であり、高周波数特定帯域は、高周波数側の帯域のうち最も高周波数の測定ポイントから低周波数側に向けて周波数の帯域のうち約1/4の帯域であるので、これらの測定ポイントに共振点が含まれることは少なく、測定装置自体の整備不良などによる各測定ポイントにおけるゲインの変動(各測定ポイントにおけるゲイン波形全体の傾き)を正確に算出することができる。
Further, according to the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component (
また、上記した本実施例にかかる圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定方法によれば、設定工程と測定工程と仮共振点設定工程と真共振点導出工程とを有するので、圧電振動部品(水晶振動子1,水晶振動片2)の周波数測定の不具合を抑えて周波数測定を安定させることができる。すなわち、上記した本実施例によれば、安定していない状態での周波数測定による共振点を仮共振点とし、この仮共振点を用いてゲインの近似式を導き、この近似式から真共振点を測定するので、共振点である測定ポイントが真共振点から外れている場合であってもこの共振点を仮共振点とし、仮共振点を真共振点とせずに真共振点導出工程により正確に真共振点を求めることができる。その結果、共振点付近の近似式化は、測定ポイントが粗くても真の共振点を求めやすくなる。具体的に、例えば、本実施例がエアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法の場合であり、周波数測定時のギャップ量の変化によって周波数測定が安定していない場合であっても、真共振点を導出することができ、周波数測定の安定化を図ることができる。また、エアーギャップ方式の圧電振動部品の周波数測定方法では、各測定ポイントのいずれかが真共振点であればよいが、各測定ポイント自体が真共振点から外れている場合がある。この場合、真共振点近傍の周波数を大体の真共振点として導くことはできるが、各測定ポイントのいずれかから真共振点を導くことはできない。しかしながら、本実施例によれば、設定工程と測定工程と仮共振点設定工程と真共振点導出工程とを有するので、各測定ポイントのいずれかから真共振点を導くことができる。
In addition, according to the frequency measurement method for the piezoelectric vibration component (
なお、本実施例では、圧電振動デバイスとしてATカット水晶振動子を用いているが、これに限定されるものではなく、厚みすべり系であれば他の形態の水晶振動子であってもよい。 In this embodiment, an AT-cut quartz crystal resonator is used as the piezoelectric vibration device, but the present invention is not limited to this, and other types of crystal resonators may be used as long as the thickness-slip system is used.
また、本実施例では、水晶振動片2が一枚板の直方体に成形されているが、これに限定されるものではなく、水晶振動片2の両主面21,22に凹部が形成され(逆メサ形成)、水晶振動子1の高周波化に対応してもよい。
Further, in this embodiment, the
また、本実施例では、接合材5として導電性接着剤を用いているが、これに限定されるものではなく、接続バンプを用いてもよく、この場合パッケージ3の小型化に有用である。
In this embodiment, a conductive adhesive is used as the
なお、本実施例では、低周波数側から高周波数側にかけて掃引しながら周波数を測定しているが、これに限定されるものではなく、高周波数側から低周波数側にかけて掃引しながら周波数を測定してもよい。 In this embodiment, the frequency is measured while sweeping from the low frequency side to the high frequency side, but the present invention is not limited to this, and the frequency is measured while sweeping from the high frequency side to the low frequency side. May be.
また、本実施例では、隣接測定ポイントが、基準測定ポイントからそれぞれ低周波数側および高周波数側に1ポイントずつ隣の測定ポイントであるが、これに限定されるものではなく、それぞれ2ポイントずつ隣であってもよい。この場合であっても、全測定ポイントから見て夫々隣接する測定ポイントの差異をより明確にしながら、全測定ポイントから見て夫々隣接するポイントとの関連付けを行なうことができる。 In the present embodiment, the adjacent measurement points are adjacent to the reference measurement point by one point on the low frequency side and one on the high frequency side, respectively. However, the present invention is not limited to this. It may be. Even in this case, it is possible to associate the points adjacent to each other when viewed from all the measurement points while clarifying the difference between the measurement points adjacent to each other from all the measurement points.
また、本実施例では、補正データ取得工程の工程回数を例えば5回としているが、これに限定されるものではなく、1回や3回や7回など任意の回数に設定してもよい。なお、補正データ取得工程の工程回数を増加させることは、補正データ取得工程の工程回数が1回の時と比較して測定値を安定させるのに好ましい。 In this embodiment, the number of correction data acquisition steps is, for example, five. However, the number of correction data acquisition steps is not limited to this. For example, the correction data acquisition step may be set to any number such as once, three, or seven times. Note that increasing the number of steps of the correction data acquisition step is preferable for stabilizing the measured value as compared with the case where the number of steps of the correction data acquisition step is one.
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit, gist, or main features. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、圧電振動部品、特に水晶振動子や水晶振動片の周波数測定に好適である。 The present invention is suitable for frequency measurement of a piezoelectric vibration component, particularly a crystal resonator or a crystal resonator element.
1 水晶振動子
2 水晶振動片
24,25 励振電極
3 パッケージ
31 ベース
32 キャップ
4 内部空間
DESCRIPTION OF
Claims (10)
測定する周波数の帯域を設定し、前記帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する設定工程と、
前記測定ポイントのゲインを順次測定する測定工程と、
前記測定工程による前記各測定ポイントのゲインのデータについて、当該測定ポイントとその隣接する測定ポイントに対して予め設定した重み付け条件により重み付けを行なって当該測定ポイントのゲインのデータを得る補正データ取得工程と、を有し、
前記重み付け条件では、当該測定ポイントのゲインを、当該測定ポイントのゲインとその隣接する測定ポイントのゲインとから構成し、当該測定ポイントのゲインのうち、当該測定ポイントのゲインの割合と前記隣接する測定ポイントのゲインの割合とを設定し、当該測定ポイントのゲインの割合をその隣接する測定ポイントのゲインの割合に対して多くすることを特徴とする圧電振動部品の周波数測定方法。 In the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component, the gain at each frequency of the piezoelectric vibration component is measured while sweeping in one direction between the low frequency side and the high frequency side.
A setting step of setting a frequency band to be measured and setting a plurality of measurement points of the frequency to be measured within the band;
A measurement step of sequentially measuring the gain of the measurement points;
A correction data acquisition step of obtaining gain data of the measurement point by weighting the measurement point and the gain data of each measurement point according to a predetermined weighting condition with respect to the measurement point and its adjacent measurement points; Have
In the weighting condition, the gain of the measurement point is composed of the gain of the measurement point and the gain of the adjacent measurement point, and the ratio of the gain of the measurement point and the adjacent measurement of the gain of the measurement point. A method for measuring a frequency of a piezoelectric vibration component, characterized in that a gain ratio of a point is set and a gain ratio of the measurement point is increased with respect to a gain ratio of an adjacent measurement point.
前記低周波数特定帯域における各測定ポイントにおけるゲインの平均値を算出するとともに、前記高周波数特定帯域における各測定ポイントにおけるゲインの平均値を算出する算出工程と、
前記低周波数特定帯域でのゲインの平均値と、前記高周波数特定帯域でのゲインの平均値とから、周波数の高低によるゲインの変動を算出し、周波数の高低によるゲインの変動を補正する補正工程とを有することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1つに記載の圧電振動部品の周波数測定方法。 The frequency band is divided into a band on the low frequency side from the center frequency of the band and a band on the high frequency side from the center frequency, and a low frequency specific band is set from the band on the low frequency side, A step of setting a high frequency specific band from within the high frequency side band; and
Calculating an average value of gain at each measurement point in the low frequency specific band, and calculating an average value of gain at each measurement point in the high frequency specific band; and
A correction step of calculating the gain fluctuation due to the frequency level from the average gain value in the low frequency specific band and the average gain value in the high frequency specific band and correcting the gain fluctuation due to the frequency level The frequency measurement method for a piezoelectric vibration component according to claim 1, wherein:
前記高周波数特定帯域は、前記高周波数側の帯域のうち最も高周波数の測定ポイントから低周波数側に向けて前記周波数の帯域のうち約1/4の帯域であることを特徴とする請求項7に記載の圧電振動部品の周波数測定方法。 The low frequency specific band is a band of about ¼ of the frequency band from the lowest frequency measurement point of the low frequency side band toward the high frequency side,
8. The high frequency specific band is a band that is about ¼ of the frequency band from the highest frequency measurement point to the low frequency side of the high frequency side band. A method for measuring the frequency of the piezoelectric vibration component according to claim 1.
前記仮共振点の測定ポイントと、当該仮共振点の測定ポイントの隣接する測定ポイントとから、前記仮共振点を含むその近傍の各測定ポイントにおけるゲインの近似式を導き、前記近似式により真共振点を導く真共振点導出工程と、を有することを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1つに記載の圧電振動部品の周波数測定方法。 A temporary resonance point setting step in which the measurement point in the vicinity of the resonance point or the resonance point of the piezoelectric vibration component obtained by performing the measurement step is a temporary resonance point;
From the measurement point of the temporary resonance point and the measurement point adjacent to the measurement point of the temporary resonance point, an approximate expression of the gain at each measurement point in the vicinity including the temporary resonance point is derived, and true resonance is obtained by the approximate expression. A method for measuring a frequency of a piezoelectric vibration component according to claim 1, further comprising: a true resonance point deriving step for deriving a point.
測定する周波数の帯域を設定し、前記帯域内で測定する周波数の測定ポイントを複数設定する設定工程と、
前記測定ポイントのゲインを順次測定する測定工程と、
前記測定工程を行うことにより得た前記圧電振動部品の共振点または共振点近傍の測定ポイントを仮共振点とする仮共振点設定工程と、
前記仮共振点の測定ポイントと、当該仮共振点の測定ポイントの隣接する測定ポイントとから、前記仮共振点を含むその近傍の各測定ポイントにおけるゲインの近似式を導き、前記近似式により真共振点を導く真共振点導出工程と、を有することを特徴とする圧電振動部品の周波数測定方法。 In the frequency measurement method of the piezoelectric vibration component, the gain at each frequency of the piezoelectric vibration component is measured while sweeping in one direction between the low frequency side and the high frequency side.
A setting step of setting a frequency band to be measured and setting a plurality of measurement points of the frequency to be measured within the band;
A measurement step of sequentially measuring the gain of the measurement points;
A temporary resonance point setting step in which the measurement point in the vicinity of the resonance point or the resonance point of the piezoelectric vibration component obtained by performing the measurement step is a temporary resonance point;
From the measurement point of the temporary resonance point and the measurement point adjacent to the measurement point of the temporary resonance point, an approximate expression of the gain at each measurement point in the vicinity including the temporary resonance point is derived, and true resonance is obtained by the approximate expression. A method for deriving a true resonance point for deriving a point, and a method for measuring a frequency of a piezoelectric vibration component.
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