JP2010081473A - 圧電振動子の検査方法及び圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージベースに対する圧電振動片の高さ方向の実装状態を精度良く検査することを可能とする圧電振動子の検査方法を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するための圧電振動子の検査方法は、圧電振動子１０のパッケージ４０を構成する導電性を有するリッド３８および／またはパッケージベース１２に形成された検査用金属パターン２０と、圧電振動片２４に形成された金属パターン（一方の金属パターン３２ａ、他方の金属パターン３２ｂ）との間の抵抗値または検査用金属パターン２０と他方の金属パターン３２ｂとの間のコンデンサ容量Ｃ０を計測し、圧電振動子１０の良否判定を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動子の検査方法、及び圧電振動子に係り、特にパッケージベースに対する圧電振動片の実装角度や高さが適切であるか否かを検査するのに好適な圧電振動子の検査方法、及び圧電振動子に関する。

圧電振動子を製造する工程における検査として、パッケージベースに対する圧電振動片の実装状態の良否の判定がある。このような圧電振動片の実装状態の検査を行う方法としては、画像認識による判定方法が知られている。例えば特許文献１には、圧電振動片を実装するための導電性接着剤の塗布位置や量、パッケージと圧電振動片の回転角度のズレ等を画像認識により検出し、補正等を行うことが開示されている。

また、特許文献２には、パッケージベースに実装した圧電振動片を撮像し、Ｘ軸、Ｙ軸方向へのズレ、回転角度のズレ、及び割れや欠けといった破損の有無を検出することが開示されている。
特開２００５−２１０６０８号公報 特開２００４−１５７９２号公報

上記特許文献に開示されているような方法によれば、確かに平面上におけるズレを検出することはできる。しかしながら、例えば片持ち状態で圧電振動片を保持する圧電振動子では、実装時の傾き、すなわち高さ方向のズレが生じ、その変位量によっては、圧電振動片の先端がリッドやパッケージベースの底板に接触する場合がある。このように、圧電振動片がリッドやパッケージベースの底板に接触した場合には、圧電振動子の周波数特性に大幅な変化が生じたり、発振不良が生じるなどの現象が生じるため、不良品として種別される。

従来は、このような高さ方向における実装状態の高精度な検査が確立されていなかったため、リッドやパッケージベースの底板への圧電振動片の接触が生じないように、安全率を高く設定していた。このため、本来はリッドやパッケージベースの底板への接触が生じないもの、すなわち良品として扱えるものであっても、良品としての規定を超えているために不良品として種別されるものもあり、スループットの低下を招いていた。

そこで本発明では、パッケージベースに対する圧電振動片の高さ方向の実装状態を精度良く検査することを可能とする圧電振動子の検査方法、およびこの検査方法を実現可能な圧電振動子を提供すること目的とする。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］圧電振動子のパッケージを構成する導電性を有するリッドおよび／またはパッケージベースに形成された金属パターンと、圧電振動片に形成された金属パターンとの間の抵抗値または２つの金属パターン間のコンデンサ容量を計測し、圧電振動子の良否判定を行うことを特徴とする圧電振動子の検査方法。
このような特徴を有する圧電振動子の検査方法によれば、パッケージベースに対する圧電振動片の高さ方向の実装状態を精度良く検査することが可能となる。

［適用例２］適用例１に記載の圧電振動子の検査方法であって、前記抵抗値を計測した場合には、計測された抵抗値が予め定めた基準抵抗値より高い場合に良品、基準抵抗値以下である場合に不良品として判定し、前記コンデンサ容量を計測した場合には、計測されたコンデンサ容量が予め定めた基準容量値よりも小さい場合に良品、基準容量値以上である場合に不良品として判定することを特徴とする圧電振動子の検査方法。
このような特徴を有する圧電振動子の検査方法によれば、良品と不良品の判定を容易かつ高精度に行うことができる。

［適用例３］適用例１または適用例２に記載の圧電振動子の検査方法であって、前記２つの金属パターン間の抵抗値の計測またはコンデンサ容量の計測は、前記圧電振動子を構成するパッケージの外部に配設される入出力端子と接地端子とを利用して行うことを特徴とする圧電振動子の検査方法。

入出力端子（ＨＯＴ端子）と接地端子（ＧＮＤ端子）との絶縁検査は、従来の製造工程でも実施されている検査である。よって、このような検査方法であれば、良否判定の検査を実施するにあたって、工程的な負担が無い。

［適用例４］適用例１または適用例２に記載の圧電振動子の検査方法であって、前記コンデンサ容量の計測を前記圧電振動子を構成するパッケージの外部に配設される２つの入出力端子を利用して行うことを特徴とする圧電振動子の検査方法。

入出力端子（ＨＯＴ端子）間への電圧の印加は、Ｆ調工程において従来より行われている。このため、このような方法により検査を行う場合には、Ｆ調工程の中で圧電振動子の良否判定を行うことが可能となる。

［適用例５］パッケージベースとリッドとからなるパッケージと、前記パッケージに収容された圧電振動片と、を備えた圧電振動子であって、前記圧電振動片の一端を導電性接着剤で前記パッケージベースに固定され、他端を自由端にした片持ち支持の圧電振動子において、前記パッケージを構成する前記リッドに導電性を持たせ、前記パッケージベースにおける接地端子との間に導通経路を有し、前記圧電振動片の前記自由端に励振電極と電気的に接続された金属パターンを形成し、前記パッケージベースには、前記圧電振動片の前記自由端と対向する位置検査用金属パターンを設け、前記検査用金属パターンは前記接地端子との間に導通経路を有することを特徴とする圧電振動子。
このような構成の圧電振動子によれば、上述した圧電振動子の検査方法を実施することができる。

［適用例６］適用例５に記載の圧電振動子であって、前記金属パターンは、前記リッドと対向する前記圧電振動片の一方の主面に形成された一方の励振電極に接続された一方の金属パターンと、前記パッケージベースの底板と対向する前記圧電振動片の他方の主面に形成された他方の励振電極に接続された他方の金属パターンとより構成され、前記一方の金属パターンは前記圧電振動片の自由端縁部に沿って全域に形成し、前記他方の金属パターンは前記圧電振動片の自由端における幅方向端部の少なくとも一方に形成し、前記検査用金属パターンは、前記他方の金属パターンと対向する位置に形成したことを特徴とする圧電振動子。

金属パターンの構成をこのようなものとすることにより、圧電素板の表裏面（一方の主面と他方の主面）において金属パターン同士の重複部分の面積を小さくすることができる。このため、励振電極に電圧を印加した際に金属パターンの重複部分にて振動が励起されることを抑制することができる。

［適用例７］適用例５に記載の圧電振動子であって、前記金属パターンは、前記リッドと対向する前記圧電振動片の一方の主面に形成された一方の励振電極または前記パッケージベースの底板と対向する前記圧電振動片の他方の主面に形成された他方の励振電極のいずれか一方に接続され、前記圧電振動片の自由端縁部における前記一方の主面と前記他方の主面の幅方向に沿って全域に形成したことを特徴とする圧電振動子。

金属パターンの構成をこのようなものとすることにより、圧電素板の表裏面において金属パターンに印加される電圧は導電位となる。このため、重複部分が多い場合であっても、振動が励起されることが無い。

［適用例８］パッケージベースと、リッドとからなるパッケージと、前記パッケージに実装された圧電振動片と、を備えた圧電振動子であって、前記パッケージベースは接地端子を有し、前記圧電振動片は入出力電極を備えた肉薄部と励振電極を備えた肉厚部とを有し、前記パッケージベースには、前記肉厚部と対向する位置検査用金属パターンを設け、前記検査用金属パターンは前記接地端子との間に導通経路を有することを特徴とする圧電振動子。
このような構成の圧電振動子であれば、上記のような特徴を有する圧電振動子の検査方法を実施することができる。

［適用例９］適用例８に記載の圧電振動子であって、前記圧電振動片をコンベックス型、ベベル型、メサ型のいずれかのものとしたことを特徴とする圧電振動子。
圧電振動片をコンベックス型とした場合、腹すり部分には必然的に励振電極が形成されているため、圧電振動片への設計変更を必要としない。ベベル型やメサ型とした場合には、底板等と接触する角部に金属パターンを形成すれば良い。

［適用例１０］適用例８または適用例９に記載の圧電振動子であって、前記パッケージベースには前記接地端子の他に、前記リッドに対向する前記圧電振動片の主面に形成される一方の励振電極と電気的に接続された一方の入出力端子と、前記パッケージベースの底板に対向する前記圧電振動片の主面に形成される他方の励振電極と電気的に接続された他方の入出力端子とが備えられ、
前記検査用金属パターンを前記一方の入出力端子に電気的に接続したことを特徴とする圧電振動子。
このような構成とした場合、Ｆ調工程にて圧電振動子の検査を実施することが可能となる。

以下、本発明の圧電振動子の検査方法、及びこの検査方法を実施するための圧電振動子について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の圧電振動子に係る第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図１において、図１（Ａ）はリッドを除く圧電振動子の平面構成を示す図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図であり、図１（Ｃ）は圧電振動子の裏面の構成を示す図である。また、図２は、パッケージベースの構成を示す分解図であり、図２（Ａ）は底板の平面構成を示す図であり、図２（Ｂ）はシームリングの構成を示す平面図である。また、図３は、圧電振動片の構成を示す図であり、図３（Ａ）は圧電振動片の平面構成を示す図であり、図３（Ｂ）は一方の主面に形成された電極パターンを示す図であり、図３（Ｃ）は他方の主面に形成された電極パターンを平面視方向から見た状態を示す図である。

本実施形態に係る圧電振動子１０は、圧電振動片２４と、この圧電振動片２４を収容するパッケージ４０とを基本として構成される。
圧電振動片２４は、その形態を特に限定されるものでは無いが、実装形態として片持ち状態を選択されるものとすると良い。図１に示す例では、圧電効果を奏する素板（圧電素板）２５として、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を選択している。圧電素板２５の２つの主面（以下、実装状態においてリッド３８と対向する主面を一方の主面、パッケージベース１２の底板１４と対向する主面を他方の主面と称す）にはそれぞれ、対向して配置される一対の励振電極（以下、一方の主面に形成される励振電極を一方の励振電極２６ａ、他方の主面に形成される励振電極を他方の励振電極２６ｂと称す）と、２つの入出力電極３０ａ，３０ｂ、及び各励振電極２６ａ，２６ｂと各入出力電極３０ａ，３０ｂを電気的に接続する引出し電極２８ａ，２８ｂを基準として構成される。

実施形態に係る圧電振動片２４では、実装状態においてパッケージベース１２の開口部側に位置する一方の励振電極２６ａが形成された一方の主面の自由端縁部に沿って幅方向全域に、一方の金属パターン３２ａが形成されている。自由端縁部に沿って形成された一方の金属パターン３２ａは、同主面に形成された一方の励振電極２６ａと電気的に接続されている。一方、パッケージベース１２の底板１４と対向する他方の励振電極２６ｂが形成された他方の主面の自由端における幅方向端部のいずれか一方の端部（図１に示す実施形態では一方の主面側からの平面視し、自由端を上側として見た場合における右側端部）に、他方の金属パターン３２ｂを形成している。このような構成とすることにより、圧電素板２５を介して形成される２つの金属パターン３２ａ，３２ｂが重複する面積を小さくすることができる。このため、２つの主面間で対向した金属パターン３２ａ，３２ｂに電圧が印加された場合であっても、電圧印加に伴う金属パターン３２ａ，３２ｂ間での励振を抑制することが可能となる。

パッケージ４０は、パッケージベース１２とリッド３８とより構成される。図１、図２に示すパッケージベースは、底板１４とシームリング１６によって構成されるリングキャビティ型のものである。底板１４としてはセラミックグリーンシートを焼成したものを採用することができ、シームリング１６としては低融点金属であり、かつ熱膨張率が底板１４の構成部材に近似する部材、例えばコバール等の合金を採用することができる。

パッケージベース１２を構成する際、キャビティの内側に位置することとなる底板１４の一方の主面には、上述した圧電振動片２４を実装するための第１、第２のマウント電極１８ａ，１８ｂと、検査用金属パターン２０が形成されている。検査用金属パターン２０は、圧電振動片２４を実装した際に、他方の金属パターン３２ｂと対向する位置に形成される。このような構成とすることで、検査用金属パターン２０の表面は、その厚み分だけ底板１４の一方の主面よりも高い位置に存在することとなる。このため、圧電振動片２４の実装時に幅方向の水平位置が保たれていれば、圧電振動片２４の自由端が底板１４に接触する前に検査用金属パターン２０に接触することとなり、他方の金属パターン３２ｂの形成範囲を小さくした場合であっても、検査を行うことが可能となる。

また、パッケージ４０の裏面に位置することとなる底板１４の他方の主面には、４つの外部端子が形成されている。４つの外部端子のうちの２つは、一方の主面における第１のマウント電極と第２のマウント電極とに電気的に接続された第１の入出力端子（以下、第１のＨＯＴ端子２２ａと称す）、第２の入出力端子（以下、第２のＨＯＴ端子２２ｃと称す）として設定されており、残る２つの外部端子は、接地端子（ＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄ）として設定される。ＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄは、底板１４の一方の主面に形成した検査用金属パターン２０と、電気的に接続されている。なお、検査用金属パターン２０は、シームリング１６と、このシームリング１６下部であって底板１４に形成されたスルーホール３４を導通経路としてＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄと電気的に接続されることとなる。

このような構成とすることで、パッケージベース１２に実装した圧電振動片２４の自由端がパッケージベース１２の底板１４に接触している場合、他方の励振電極２６ｂに電気的に接続された第２のＨＯＴ端子２２ｃと検査用金属パターン２０に電気的に接続されたＧＮＤ端子２２ｂ（２２ｄ）との間で短絡が生じ、圧電振動片２４の自由端がパッケージベース１２の底板１４に接触していることを検出することが可能となる。

また、パッケージ４０を構成するリッド３８は、金属リッドとすると良く、その構成部材としては、シームリング１６と同様に、コバールとすれば良い。リッド３８は、シームリング１６を介して底板１４に形成されたＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄの少なくとも一方に、電気的に接続されている。なお、リッド３８は、シームリング１６と、このシームリング１６下部であって底板１４に形成されたスルーホール３４を導通経路としてＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄと電気的に接続されることとなる。

このような構成とすることで、パッケージベース１２に実装した圧電振動片２４の自由端がリッド３８に接触している場合、一方の励振電極２６ａに接続された第１のＨＯＴ端子２２ａとリッド３８に接続されたＧＮＤ端子２２ｂ（２２ｄ）との間で短絡が生じ、圧電振動片２４の自由端がパッケージ４０のリッド３８に接触していることを検出することが可能となる。

このような特徴を有する圧電振動子１０の検査方法としては、ＨＯＴ端子（第１のＨＯＴ端子２２ａ，第２のＨＯＴ端子２２ｃ）とＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄとの間の絶縁試験によって行われる。具体的には、他方の励振電極２６ｂに接続された第２のＨＯＴ端子２２ｃと検査用金属パターン２０に接続されたＧＮＤ端子２２ｂ（２２ｄ）のそれぞれにプローブを当てて導通状態の検査を行う。この検査により計測された第２のＨＯＴ端子２２ｃとＧＮＤ端子２２ｂ（２２ｄ）との間の抵抗値（計測値）が、予め定めた基準抵抗値（例えば５００ＭΩ）より高い場合（計測値＞基準抵抗値）には絶縁状態、すなわち圧電振動片２４の自由端がパッケージベース１２の底板１４に接触していないとして、良品と判定される。一方、計測された抵抗値（計測値）が基準抵抗値以下である場合（計測値≦基準抵抗値）は、第２のＨＯＴ端子２２ｃとＧＮＤ端子２２ｂ（２２ｄ）との間の絶縁が成されていない、すなわち圧電振動片２４の自由端がパッケージベース１２の底板１４に接触している、または接触している可能性があるとして、不良品と判定される。

次に、一方の励振電極２６ａに接続された第１のＨＯＴ端子２２ａとリッド３８に接続されたＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄのそれぞれにプローブを当てて導通状態の検査を行う。この検査も、上述した検査と同様に、第１のＨＯＴ端子２２ａとＧＮＤ端子２２ｂ（２２ｄ）との間の抵抗値を計測し、計測された抵抗値（計測値）が基準抵抗値より高い場合（計測値＞基準抵抗値）には、圧電振動片２４の自由端がリッド３８に接触していないとして良品と判定される。一方、計測された抵抗値（計測値）が基準抵抗値以下である場合（計測値≦基準抵抗値）には、圧電振動片２４の自由端がリッド３８に接触している、または接触している可能性があるとして、不良品と判定される。

図４に、上記のような圧電振動子１０の製造工程の概略を示す。まず、パッケージベース１２のマウント電極（第１のマウント電極１８ａ、第２のマウント電極１８ｂ）に導電性接着剤３６を塗布する。次に、導電性接着剤３６を介して圧電振動片２４を実装し、導電性接着剤３６を硬化させる（実装工程）。導電性接着剤３６を硬化させた後、圧電振動子の周波数調整（微調）を行う（Ｆ調工程）。周波数調整終了後、パッケージベース１２の開口部をリッド３８で封止する（封止工程）。パッケージ４０を封止した後、圧電振動子１０に対して上述した検査を実施する（検査工程）。なお、検査の結果良品と判定された圧電振動子１０は製品として搬出され、不良品と判定された圧電振動子１０に関しては、廃棄されることとなる。

上記のような検査方法によれば、パッケージベースに対する圧電振動片２４の高さ方向の実装状態を精度良く検査することが可能となる。このため、圧電振動片２４の実装状態の安全率を高く設定する必要が無くなり、無駄に廃棄処分されるものを少なくすることができる。よって、スループットの向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、リッド３８を金属により構成する旨記載した。しかしながら、リッド３８の構成部材としては、ソーダガラス等であっても良い。このような部材をリッド３８の構成部材として選択する場合、キャビティ側に面するリッド３８の主面に、検査用金属パターンを形成するようにすれば良い。検査用金属パターンをリッド３８の主面に形成した場合、検査用金属パターンの表面は、その厚み分だけリッド３８の主面よりも低くなる。このため、圧電振動片２４に形成する一方の金属パターン３２ａの配設面積を減らした場合であっても、上記のような検査が可能となる。よって、一方の金属パターン３２ａと他方の金属パターン３２ｂの形成位置を幅方向を基準として線対称な関係とすれば、両者の重複部分を無くすことも可能となり、印加電圧による励振の虞が無くなる。

次に、上記のような検査を実施可能な本発明の圧電振動子に係る第２の実施形態について、図５を参照して説明する。
第２の実施形態に係る圧電振動子の殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る圧電振動子と同様である。よって、本実施形態に係る圧電振動子と第１の実施形態に係る圧電振動子の相違点である圧電振動片の構造を図５に示し、その構造を同一とするパッケージに関しては、図１を援用することとする。なお、その機能を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。なお、図５において、図５（Ａ）は第２の実施形態に係る圧電振動子の圧電振動片を示す平面図であり、図５（Ｂ）は圧電素板の一方の主面に形成されるパターンを示し、図５（Ｃ）は圧電素板の他方の主面に形成されるパターンを平面視した場合の構成を示す図であり、図５（Ｄ）は圧電振動片の先端部分における金属パターンの形態を示す断面図である。

本実施形態に係る圧電振動子１０の圧電振動片２４は、自由端に形成する金属パターンを、一方の励振電極２６ａまたは他方の励振電極２６ｂのいずれか一方のみに接続する構成としている。具体的には、図５（Ｄ）に示すように、一方の主面に形成した一方の金属パターン３２ａを圧電素板２５の自由端を包むように引き回し、自由端における他方の主面にまで延設している。そして、本実施形態に係る圧電振動片２４では、他方の主面に延設した一方の金属パターン３２ａも、自由端の幅方向全域に沿って形成している。

このような構成とした場合、圧電振動片２４の自由端に形成される一方の金属パターン３２ａは、圧電素板２５の表裏面において同電位となる。このため、一方の励振電極２６ａと他方の励振電極２６ｂに電圧が印加された場合であっても、圧電振動片２４の自由端において振動が励起されることは無い。また、このような構成とすることにより、圧電振動片２４に反りが生じたり、また、圧電振動片２４の実装形態が傾いていたりした場合であっても、圧電振動片２４の自由端の接触を検出することが可能となり、検査精度を向上させることができる。

次に、本発明の圧電振動子に係る第３の実施形態について、図６を参照して説明する。本実施形態に係る圧電振動子も、その殆どの構成は上述した第１、第２の実施形態に係る圧電振動子と同様である。よって、その機能を同一とする箇所には図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。なお、図６において、図６（Ａ）は圧電振動片の断面構成を示す図であり、図６（Ｂ）は圧電振動片の平面構成を示す図であり、図６（Ｃ）は底板における一方の主面の構成を示す図である。

本実施形態に係る圧電振動子１０と、第１、第２の実施形態に係る圧電振動子との相違点は、圧電振動片２４の形態と、パッケージベース１２に形成する検査用金属パターン２０の配設位置にある。

具体的には、本実施形態に係る圧電振動子１０では、パッケージ４０の内部に実装する圧電振動片２４を、コンベックス型のものとしている。コンベックス型の圧電振動片２４は、図６（Ａ）に示すように、長手方向においては、中央部分が肉厚部とされ、両端の薄肉部に向けて稜線を下ろすように、その厚みに連続的な変化を有し、エネルギーを閉じ込めるのに有利な構造とされている。

実施形態に係る圧電振動片１０は、一般的なコンベックス型の圧電振動片２４と同様に、一方の主面と他方の主面とに形成される一対の励振電極（一方の励振電極２６ａと他方の励振電極２６ｂ）と、２つの入出力電極３０ａ，３０ｂ、及び２つの入出力電極３０ａ，３０ｂそれぞれを一方の励振電極２６ａまたは他方の励振電極２６ｂのいずれかに接続する引出し電極２８ａ，２８ｂを有する。

このような構成の圧電振動片２４では、その形態上の特徴から、実装状態がズレた場合にパッケージベース１２に最初に接触することとなるのは、圧電振動片２４の長手方向中心部に位置する肉厚部となる。このような接触は、いわゆる腹すりと呼ばれ、当該部分に形成された励振電極（他方の励振電極２６ｂ）に損傷を与える可能性がある。

このような腹すりが生ずる可能性、あるいは実際に腹すり状態となってしまう事は、パッケージベース１２に対する圧電振動片２４の実装高さや角度、すなわち高さ方向の実装状態によって決まるため、上述したような本発明に係る圧電振動子の検査方法を実施することで、その圧電振動子１０が良品であるか不良品であるかを判定することができる。

上述したような検査を行うために、本実施形態に係る圧電振動子１０では、パッケージベース１２に検査用金属パターン２０を形成している。検査用金属パターン２０は、実装状態の狂った圧電振動片２４が最初に接触する可能性がある場所に配設することが望ましい。このため、本実施形態に係る圧電振動子１０では、パッケージベース１２の底板１４の一方の主面であって、圧電振動片２４を実装した際に、他方の励振電極２６ｂが形成された肉厚部と対向する位置に、検査用金属パターン２０を配設することとしている。

このような条件を満たす圧電振動子１０であれば、上述したような検査は実施することができる。しかし、コンベックス型の圧電振動片２４の肉厚部（腹）は、導電性接着剤３６による支持部よりも底板１４寄りに存在するため、平板型の圧電振動片の自由端に比べ、小さな振動であっても底板１４に接触する可能性がある。

このため、本実施形態に係る圧電振動子１０では、圧電振動片２４の接触の有無に加え、圧電振動片２４の肉厚部とパッケージベース１２の底板１４との間の距離が所定の値以上であるという点を圧電振動子１０の良否判定の基準として検査を行うことが望ましい。よって、本実施形態に係る圧電振動子１０では、圧電振動片２４における他方の励振電極２６ｂと底板１４の一方の主面に形成した検査用金属パターン２０との重複部分より計測可能なコンデンサ容量Ｃ_０に基づいて圧電振動子１０の良否判定を行うこととする。

コンデンサ容量Ｃ_０は、数式１に示すように、誘電率ε、電極の面積Ｓ、及び電極間距離ｄに基づいて算出することができる（図１１参照）。

ここで、誘電率εは、電極を構成する物質によって定まり、電極の面積Ｓは、検査用金属パターン２０と他方の励振電極２６ｂとの重複部分の面積で定まるため、他方の励振電極２６ｂよりも面積の小さい検査用金属パターン２０の面積を定めることにより求めることができる。このため、Ｃ_０を計測により取得することで、電極間距離ｄ、すなわち圧電振動片２４の肉厚部（腹）とパッケージベース１２の底板１４との距離を算出することができる。なお、コンベックス型の圧電振動片２４では、他方の励振電極２６ｂと検査用金属パターン２０とが完全な平行では無いため、電極間距離ｄや電極の面積Ｓを一義的に定めることは困難であるが、良品の範囲を満たすｄと、Ｓの平均値から良品の条件を満たすコンデンサ容量、すなわち基準容量値Ａを導き出すことができる。

コンデンサ容量は、数式１からも解るように、誘電率εと電極の面積Ｓが等しければ、電極間距離ｄが小さいほど大きくなる。したがって、計測されたコンデンサ容量Ｃ_０が、基準容量値Ａとの関係において、Ｃ_０がＡよりも小さい場合（Ｃ_０＜Ａ）には良品、Ｃ_０がＡ以上であった場合（Ｃ_０≧Ａ）には不良品と判定することができる。

上記のような検査を実施する場合、ＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄと電気的に接続される検査用金属パターン２０は、その面積を予め定める必要がある。このため、検査用金属パターン２０からＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄまでの電極の引き回し（引き回しパターン２１）は、図示しないスルーホールなどを介して底板１４の下層に落とし込んで行うようにすると良い。検査用金属パターン２０の引き回しを底板１４の一方の主面上で行った場合、引き回しパターン２１と他方の励振電極２６ｂとが重なる部分も、電極の面積Ｓに加味されてしまうこととなるため、Ｃ_０の計測誤差が大きくなってしまうからである。

ここで、上述した第１、第２の実施形態に係る圧電振動子に対する検査は、実装した圧電振動片２４の自由端がパッケージ４０のリッド３８または底板１４に接触しているか否かを検査するため、実装工程、Ｆ調工程、封止工程を経た後でなければ、検査工程を行うことができなかった。これに対して本実施形態に係る圧電振動子１０では、検査対象を圧電振動片２４の腹すりとしているため、圧電振動片２４を実装した後、すなわち実装工程の後であればいつでも検査工程を行うことが可能となる。

具体的には、図７に示すように、封止工程を終了した後に検査工程を行うようにしても良いし、図８に示すように、実装工程の後に検査工程を入れ、その後にＦ調工程を行うようにしても良い。図８に示すように、実装工程の後に検査工程を入れた場合、Ｆ調工程の前に腹すりを生じている不良品を排除することができるため、不良品のＦ調を行うといった無駄を省くことができる。

また、検査工程は、図９に示すように、Ｆ調工程の後、封止工程の前に行うようにしても良い。このような場合にも、不良品にリッドを接合して封止を行うといった無駄を省くことができる。

なお、パッケージ４０を封止して圧電振動子１０を構成した後には、上述した腹すりの検査の有無に係わらず、検査工程を要する。このため、当該検査工程にて同時にコンデンサ容量を計測する検査を行うという図７に示すフローは、工程的なロスが少ないということができる。

上記実施形態では、検査用金属パターン２０は、ＧＮＤ端子２２ｂ，２２ｄに電気的に接続する旨記載した。しかしながら、第３の実施形態に係る圧電振動子１０では、検査対象を圧電振動片２４の腹すりの有無とするため、検査に使用するＨＯＴ端子は、第２のＨＯＴ端子２２ｃのみとなる。よって、第３の実施形態に係る圧電振動子１０では、検査用金属パターン２０を第１のＨＯＴ端子２２ａに接続するようにしても良い。このような構成とした場合には、第１のＨＯＴ端子２２ａと第２のＨＯＴ端子２２ｃとの間で、検査用金属パターン２０と他方の励振電極２６ｂとの間のコンデンサ容量Ｃ_０を計測することが可能となる。なお、このような構成とした場合には、検査工程をＦ調工程の中で実施することが可能となる。

上記実施形態では、腹すりの対象とする圧電振動片として、コンベックス型の圧電振動片のみを挙げている。しかしながら、腹すりの対象となる圧電振動片としては、ベベル型の圧電振動片や、メサ型の圧電振動片等、肉厚部と肉薄部を有する種々の圧電振動片を含めることができる。ここで、メサ型やベベル型等、肉厚部と肉薄部との間に段差や角部を有する圧電振動片では、当該角部がパッケージベースの底板に接触することとなる。よって、このような圧電振動片を実装する場合には、他方の主面であって、自由端側に位置する肉厚部の角部に金属パターンを形成し、これを他方の励振電極に接続すれば良い。
なお、本発明に係る圧電振動子の検査方法は、音叉型の圧電振動片やＳＡＷ素子片を片持ちで実装する圧電振動子等にも応用することができる。

第１の実施形態に係る圧電振動子の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る圧電振動子におけるパッケージベースの構成を示す図である。 第１の実施形態に係る圧電振動子における圧電振動片の構成を示す図である。 圧電振動子の製造工程の概略を示すフローである。 第２の実施形態に係る圧電振動子における圧電振動片の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る圧電振動子の構成を示す図である。 封止工程の後に検査工程を実施する場合の圧電振動子の製造工程の概略を示すフローである。 実装工程の後、Ｆ調工程の前に検査工程を実施する場合の圧電振動子の製造工程の概略を示すフローである。 Ｆ調工程の後、封止工程の前に検査工程を実施する場合の圧電振動子の製造工程の概略を示すフローである。 第３の実施形態に係る圧電振動子におけるパッケージベースの他の構成を示す図である。 コンデンサ容量の計算をするための模式図である。

符号の説明

１０………圧電振動子、１２………パッケージベース、１４………底板、１６………シームリング、１８ａ，１８ｂ………マウント電極、２０………検査用金属パターン、２２ａ………第１のＨＯＴ端子、２２ｂ………ＧＮＤ端子、２２ｃ………第２のＨＯＴ端子、２２ｄ………ＧＮＤ端子、２４………圧電振動片、２５………圧電素板、２６ａ………一方の励振電極、２６ｂ………他方の励振電極、２８ａ，２８ｂｂ………引出し電極、３０ａ，３０ｂ………入出力電極、３２ａ………一方の金属パターン、３２ｂ………他方の金属パターン、３４………スルーホール、３６………導電性接着剤、３８………リッド、４０………パッケージ。

Claims (10)

1. 圧電振動子のパッケージを構成する導電性を有するリッドおよび／またはパッケージベースに形成された金属パターンと、圧電振動片に形成された金属パターンとの間の抵抗値または２つの金属パターン間のコンデンサ容量を計測し、
   圧電振動子の良否判定を行うことを特徴とする圧電振動子の検査方法。
2. 請求項１に記載の圧電振動子の検査方法であって、
   前記抵抗値を計測した場合には、計測された抵抗値が予め定めた基準抵抗値より高い場合に良品、基準抵抗値以下である場合に不良品として判定し、
   前記コンデンサ容量を計測した場合には、計測されたコンデンサ容量が予め定めた基準容量値よりも小さい場合に良品、基準容量値以上である場合に不良品として判定することを特徴とする圧電振動子の検査方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の検査方法であって、
   前記２つの金属パターン間の抵抗値の計測またはコンデンサ容量の計測は、前記圧電振動子を構成するパッケージの外部に配設される入出力端子と接地端子とを利用して行うことを特徴とする圧電振動子の検査方法。
4. 請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の検査方法であって、
   前記コンデンサ容量の計測を前記圧電振動子を構成するパッケージの外部に配設される２つの入出力端子を利用して行うことを特徴とする圧電振動子の検査方法。
5. パッケージベースとリッドとからなるパッケージと、
   前記パッケージに収容された圧電振動片と、を備えた圧電振動子であって、
   前記圧電振動片の一端を導電性接着剤で前記パッケージベースに固定され、他端を自由端にした片持ち支持の圧電振動子において、
   前記パッケージを構成する前記リッドに導電性を持たせ、前記パッケージベースにおける接地端子との間に導通経路を有し、
   前記圧電振動片の前記自由端に励振電極と電気的に接続された金属パターンを形成し、
   前記パッケージベースには、前記圧電振動片の前記自由端と対向する位置検査用金属パターンを設け、前記検査用金属パターンは前記接地端子との間に導通経路を有することを特徴とする圧電振動子。
6. 請求項５に記載の圧電振動子であって、
   前記金属パターンは、前記リッドと対向する前記圧電振動片の一方の主面に形成された一方の励振電極に接続された一方の金属パターンと、前記パッケージベースの底板と対向する前記圧電振動片の他方の主面に形成された他方の励振電極に接続された他方の金属パターンとより構成され、
   前記一方の金属パターンは前記圧電振動片の自由端縁部に沿って全域に形成し、
   前記他方の金属パターンは前記圧電振動片の自由端における幅方向端部の少なくとも一方に形成し、
   前記検査用金属パターンは、前記他方の金属パターンと対向する位置に形成したことを特徴とする圧電振動子。
7. 請求項５に記載の圧電振動子であって、
   前記金属パターンは、前記リッドと対向する前記圧電振動片の一方の主面に形成された一方の励振電極または前記パッケージベースの底板と対向する前記圧電振動片の他方の主面に形成された他方の励振電極のいずれか一方に接続され、
   前記圧電振動片の自由端縁部における前記一方の主面と前記他方の主面の幅方向に沿って全域に形成したことを特徴とする圧電振動子。
8. パッケージベースと、リッドとからなるパッケージと、
   前記パッケージに実装された圧電振動片と、を備えた圧電振動子であって、
   前記パッケージベースは接地端子を有し、
   前記圧電振動片は入出力電極を備えた肉薄部と励振電極を備えた肉厚部とを有し、
   前記パッケージベースには、前記肉厚部と対向する位置検査用金属パターンを設け、前記検査用金属パターンは前記接地端子との間に導通経路を有することを特徴とする圧電振動子。
9. 請求項８に記載の圧電振動子であって、
   前記圧電振動片をコンベックス型、ベベル型、メサ型のいずれかのものとしたことを特徴とする圧電振動子。
10. 請求項８または請求項９に記載の圧電振動子であって、
    前記パッケージベースには前記接地端子の他に、前記リッドに対向する前記圧電振動片の主面に形成される一方の励振電極と電気的に接続された一方の入出力端子と、前記パッケージベースの底板に対向する前記圧電振動片の主面に形成される他方の励振電極と電気的に接続された他方の入出力端子とが備えられ、
    前記検査用金属パターンを前記一方の入出力端子に電気的に接続したことを特徴とする圧電振動子。

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