JP6524679B2 - 水晶振動子の検査方法 - Google Patents

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Description

本開示は、水晶振動子の検査方法に関する。
圧電基板に主電極とは別個に設けられた補助電極を備える補助発振部を備え、補助発振部の発振出力の周波数を検出し、この周波数と補助発振部の周波数の温度特性とに基づいて、水晶振動子の温度を推定する圧電発振器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2011-135342号公報
ところで、近年、装置小型化の要求に応えるべく、部品やモジュールの小型化及び高密度実装化が進んでいる。クロック源となる水晶振動子についても例外ではなく、小型化が進んでいる。このような状況下において、水晶振動子の異常に起因して装置の機能不具合が発生したと思われる場合、実装状態のままで水晶振動子の電気的特性を検査できることは有用である。これは、高密実装が進むと、水晶振動子の取り外し時に周辺部品を破壊してしまう等の理由から、水晶振動子だけを取り出して検査することが困難であるためである。
開示の技術は、水晶振動子の副振動に基づいて水晶振動子を実装状態のまま検査できる水晶振動子の検査方法の提供を目的とする。
本開示の一局面によれば、水晶振動子の副振動を励起させる副振動用電極に、前記副振動用電極に電気的に接続され前記水晶振動子の筐体の外表面に設けられる外部電極を介して入力信号を与え、前記入力信号に応答する前記水晶振動子の出力を前記外部電極を介して取得する工程と、
前記外部電極を介して取得した前記出力に基づいて、前記外部電極間のインピーダンスの周波数特性を出力する工程と、
出力した前記周波数特性と、前記水晶振動子の良品状態を表す基準となる周波数特性とを比較する工程とを含み、
前記副振動用電極及び前記外部電極は、前記水晶振動子の主振動に係る発振回路から電気的に絶縁される、水晶振動子の検査方法が得られる。
一例による水晶振動子１００を概略的に示す図である。 副振動用電極７０により励起される副振動の説明図である。 水晶振動子１００を組み込んだ回路構成の一例を概略的に示す図である。 水晶振動子１００の検査方法の説明図である。 副振動に係る外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。 主振動に係る外部電極４１，４３間のインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。 不具合時の外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。 不具合時の外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の他の一例を示す図である。 不具合時の外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の他の一例を示す図である。 水晶振動子１００の実装状態の一例を示す図である。 水晶振動子１００の他の検査方法の説明図である。
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
図１乃至図１０を参照して、一実施例による水晶振動子の検査方法を説明する。
図１は、一実施例による検査方法を適用するのに好適な一例による水晶振動子１００を概略的に示す図であり、（Ａ）は、上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるラインＢ−Ｂに沿った断面図である。尚、図１（Ａ）では、内部が見えるように、筐体３０の蓋の図示を省略している。以下では、水晶片１０の厚み方向（図１の上下方向）を上下方向とし、筐体３０の蓋のある方を「上側」とする。但し、水晶振動子１００の実装状態の向きは任意である。また、Ｘ方向は、図１（Ａ）に示すように、水晶振動子１００の主振動方向に対応する方向に定義し、Ｙ方向は、図１（Ａ）に示すように、水晶片１０の表面に対して平行な方向であって、水晶振動子１００の主振動方向に垂直な方向に定義する。
水晶振動子１００は、水晶片１０と、励振電極２０と、筐体３０と、外部電極４１乃至４４と、副振動用電極７０とを含む。水晶振動子１００は、図１に示すように、表面実装タイプである。
水晶片１０は、例えばＡＴカットされた人工水晶基板であってよい。水晶片１０は、筐体３０に片持ち構造で支持されてよい。図１に示す例では、水晶片１０は、筐体３０の土手部３１上に片持ち構造で支持される。図１に示す例では、水晶振動子１００の駆動時、水晶片１０は、Ｘ方向に振動（厚みすべり振動）するものとする。尚、水晶片１０は、Ｙ方向の端部で片持ち支持されてもよい。以下、水晶片１０のＸ方向の振動（厚みすべり振動）は、「主振動」とも称される。
励振電極２０は、水晶振動子１００の動作時、水晶片１０の主振動を励起させる。水晶片１０の上側表面に設けられる上側励振電極２１と、水晶片１０の下側表面に設けられる下側励振電極２２とを含む。水晶振動子１００の駆動時、上側励振電極２１と下側励振電極２２との間の電位差により水晶片１０の主振動が励起される。
筐体３０は、水晶片１０を収容する。筐体３０は、例えばセラミック材料により形成されるセラミックパッケージである。筐体３０は、蓋３４を含み、内部空間に水晶片１０を気密に封入する。例えば、筐体３０の内部空間は真空、又は、乾燥窒素で満たされ、蓋３４で密封される。図１に示す例では、蓋３４は、シール部３２を介して筐体３０の本体部に結合される。
外部電極４１乃至４４は、筐体３０に設けられる。図１に示す例では、外部電極４１乃至４４は、筐体３０の下部の外表面に設けられる。外部電極４１、４３は、それぞれ上側励振電極２１及び下側励振電極２２に電気的に接続される。図１に示す例では、外部電極４１は、筐体３０の内層に形成された導体パターン４５、及び、水晶片１０の上面に形成された導体パターン４７を介して上側励振電極２１に電気的に接続される。導体パターン４５は、両端部において筐体３０の内層から表面に露出し、一端が外部電極４１に電気的に接続され、他端が導体パターン４７に電導性接着剤４９により電気的に接続される。同様に、外部電極４３は、筐体３０の内層に形成された導体パターン４６、及び、水晶片１０の下面に形成された導体パターン４８を介して下側励振電極２２に電気的に接続される。導体パターン４６は、両端部において筐体３０の内層から表面に露出し、一端が外部電極４３に電気的に接続され、他端が導体パターン４８に電導性接着剤４９により電気的に接続される。電導性接着剤４９は、水晶片１０の縁部（片持ち支持される側の縁部）に設けられる。
副振動用電極７０は、第１乃至第４副電極７１乃至７４を含む。第１乃至第４副電極７１乃至７４は、水晶片１０の表面に設けられる。第１乃至第４副電極７１乃至７４は、上側励振電極２１の周囲に、上側励振電極２１から離間して設けられる。
図１に示す例では、次のように第１乃至第４副電極７１乃至７４が形成される。第１乃至第４副電極７１乃至７４は、水晶片１０の上側表面に設けられる。第１副電極７１及び第２副電極７２は、上側励振電極２１をＹ方向で挟む関係で配置される。第３副電極７３及び第４副電極７４は、上側励振電極２１をＸ方向で挟む関係で配置される。第１副電極７１は、土手部３１に形成された第１筐体側電極８１に、ワイヤーボンディングによるワイヤ９１を介して電気的に接続される。同様に、第２乃至第４副電極７２乃至７４は、それぞれ、ワイヤ９２乃至９４を介して、筐体３０の下部の内表面（筐体内部側の表面）に形成された第２乃至第４筐体側電極８２乃至８４に電気的に接続される。第１筐体側電極８１は、筐体３０の内層に形成された導体パターン８５を介して、外部電極４４に電気的に接続される。第２筐体側電極８２は、筐体３０の下部の内表面に形成された導体パターン８６を介して、第１筐体側電極８１に電気的に接続される。これにより、第２筐体側電極８２は、導体パターン８６、第１筐体側電極８１及び導体パターン８５を介して、外部電極４４に電気的に接続される。また、第３筐体側電極８３は、筐体３０の内層に形成された導体パターン８８を介して、外部電極４２に電気的に接続される。第４筐体側電極８４は、筐体３０の内層に形成された導体パターン８７を介して、第３筐体側電極８３に電気的に接続される。これにより、第４筐体側電極８４は、導体パターン８７、第３筐体側電極８３及び導体パターン８８を介して、外部電極４２に電気的に接続される。
図２は、副振動用電極７０により励起される副振動の説明図であり、水晶片１０及び副振動用電極７０のみを上面視で概略的に示す図である。図２において、Ｈ１及びＨ２は、副振動による変位に起因した水晶片１０の外形（輪郭）の変化を模式的に表す。また、図２において、第１乃至第４副電極７１乃至７４間の矢印は、水晶振動子１００の検査時におけるあるタイミングで第１乃至第４副電極７１乃至７４間に生じる電界方向を表す。
副振動用電極７０は、水晶振動子１００の検査時、水晶振動子１００の副振動を励起させる。具体的には、第１副電極７１及び第２副電極７２には、正弦波の第１信号が印加され、第３副電極７３及び第４副電極７４には、第１信号とは逆相の正弦波の第２信号が印加される。これにより、第１副電極７１及び第３副電極７３間、第１副電極７１及び第４副電極７４間、第２副電極７２及び第３副電極７３間、及び、第２副電極７２及び第４副電極７４間に、交番電界が発生する。図２に示す電界の矢印は、第１副電極７１及び第２副電極７２に負の電圧が印加されている状態（それに伴い、第３副電極７３及び第４副電極７４に正の電圧が印加されている状態）における電界の方向を示す。このとき、水晶片１０は、外形Ｈ１に示す態様で変位する。尚、図２に示す電界方向と逆向きの電界が発生されるときは、水晶片１０は、外形Ｈ２で示す態様で変位する。このようにして、第１乃至第４副電極７１乃至７４間に交番電界を発生させることで、水晶振動子１００の副振動を励起させることができる。尚、図２に示すような態様の副振動は、水晶片１０の輪郭の変化を伴い、輪郭振動と称される。尚、水晶片１０の支持点（電導性接着剤４９の位置）は、好ましくは、支持点の輪郭振動への影響を最小化するために、輪郭振動のノーダルラインＬ１，Ｌ２上又はその近傍に設定される。
図３は、水晶振動子１００を組み込んだ回路構成の一例を概略的に示す図である。
図３に示す例では、水晶振動子１００は、ＩＣ２００に接続される。即ち、ＩＣ２００の端子２０２及び端子２０４に水晶振動子１００の外部電極４１、４３がそれぞれ接続される。水晶振動子１００は、ＩＣ２００で用いるクロックを生成する。ＩＣ２００は、反転増幅器２０６と、出力バッファ２０８とを含む。端子２０２に入力された信号は、反転増幅器２０６で反転増幅される。反転増幅された信号は、出力バッファ２０８に入力されると共に、外部電極４３を介して上側励振電極２１に供給される。尚、図３に示す例において、上側励振電極２１及び下側励振電極２２の配置は逆であってもよい。
水晶振動子１００には、マッチングコンデンサ３００が接続される。具体的には、第１コンデンサ３０２が水晶振動子１００の外部電極４１とグランドの間に接続され、第２コンデンサ３０４が水晶振動子１００の外部電極４３とグランドの間に接続される。尚、図３においては、ＩＣ２００に関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１００に流れる電流を制限する抵抗等は図示が省略されている。マッチングコンデンサ３００は、水晶振動子１００からＩＣ２００の回路を含むすべての容量合計（負荷容量値）を負荷とした時に水晶振動子１００の発振周波数が所望値（設計値）になるよう調整（マッチング調整）するために設けられる。尚、図３において、点線で囲まれた範囲が主振動に係る発振回路５００（以下、「主振動用発振回路５００」とも称する）を形成する。
水晶振動子１００には、配線１１１，１１３が接続される。配線１１１は、一端が外部電極４２に接続され、他端に外部モニタ端子１１０に接続される。配線１１３は、一端が外部電極４４に接続され、他端に外部モニタ端子１１２に接続される。配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２は、例えば水晶振動子１００が実装される基板９００（図１０参照）に形成されてよい。配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２は、図４に示すように、主振動用発振回路５００とは電気的に切り離される。配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２は、副振動に基づいて水晶振動子１００を検査する際に用いられる。これについては後述する。
ＩＣ２００は、主振動用発振回路５００をモニタする端子２２０，２２２を備えてもよいが、かかる端子２２０，２２２は省略されてもよい。これは、後述の如く、本実施例では配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２を備えることで、副振動に基づき水晶振動子１００を検査できるためである。
図４は、水晶振動子１００の検査方法の説明図であり、検査時の状態を概略的に示す図である。
以下で説明する水晶振動子１００の検査方法は、水晶振動子１００の実装状態において行うことができる。具体的には、実装状態の水晶振動子１００には、図４に概略的に示すように、ネットワークアナライザやスペクトラムアナライザのようなアナライザ３５０が接続される。配線３５１，３５２は、例えば、プローブ（図示せず）を外部モニタ端子１１０，１１２に当てることで形成される。尚、この目的のため、外部モニタ端子１１０，１１２は、水晶振動子１００の実装状態でプローブを容易に当てることができる位置に設定される。尚、水晶振動子１００の実装状態で外部電極４２，４４に直接的にプローブを容易に当てることができる場合は、配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２は省略されてもよい。この場合、検査者は、水晶振動子１００の実装状態で外部電極４２，４４に直接的にプローブを当てることで、アナライザ３５０を外部電極４２，４４に電気的に接続できる。
検査者は、水晶振動子１００の主振動を停止した状態で、水晶振動子１００の副振動用電極７０にアナライザ３５０からの入力信号を配線３５１，３５２を介して与える。例えば、入力信号として、配線３５１を介して正弦波の第１信号が入力され、配線３５２を介して、第１信号とは逆相の正弦波の第２信号が入力される。尚、水晶振動子１００の主振動を停止した状態とは、反転増幅器２０６の電源がオフしている状態に対応する。この際、検査者は、副振動が励起されるようにアナライザ３５０からの入力信号の周波数を走査（変更）する。この結果、検査者は、アナライザ３５０を介して、水晶振動子１００に与えた入力信号に対する出力（配線３５１，３５２を介して得られる出力）を得る。アナライザ３５０は、配線３５１，３５２を介して得られる出力（応答）に基づいて、外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性を出力する。このようにして、アナライザ３５０を外部モニタ端子１１０，１１２に接続し、入力信号を与えることで、外部モニタ端子１１０，１１２から外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性を得ることができる。
図５は、外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性（副振動に係る特性）の一例を示す図である。図５には、外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性として、外部モニタ端子１１０，１１２から得られるインピーダンスの周波数特性が破線で示されている。また、図５には、外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性として、参考として水晶振動子１００の単体での特性（以下、「単体特性」とも称する）が実線で併せて示されている。水晶振動子１００の単体特性は、水晶振動子１００を単体で取り出し、外部電極４２，４４間から観測したものである。尚、水晶振動子１００を単体で取り出すことは、水晶振動子１００が実装状態ではなくなることを意味する。
水晶振動子１００の単体特性では、図５に示すように、主振動（周波数ｆ１）は副振動（周波数ｆ０）に比べ小さなレスポンスとなる。これは、アナライザ３５０からの入力信号に起因して派生的に若干の主振動が発生するものの、主振動自体は停止されているためである（即ち図４の反転増幅器２０６がオフされているためである）。尚、図５に示す特性は、あくまで一例であり、副振動のレスポンスが主振動に対して図示のような比になるとは限らない。
図６は、対比として、外部電極４１，４３間のインピーダンスの周波数特性（主振動に係る特性）の一例を示す図である。図６には、外部電極４１，４３間のインピーダンスの周波数特性として、端子２０２，２０４（又は端子２２６，２２８）から得られるインピーダンスの周波数特性が破線で示されている。また、図６には、外部電極４１，４３間のインピーダンスの周波数特性として、参考として水晶振動子１００の単体特性が実線で併せて示されている。水晶振動子１００の単体特性は、水晶振動子１００を単体で取り出し、外部電極４１，４３間から観測したものである。
水晶振動子１００の単体特性では、図５に示す副振動に係る同単体特性に比べて、副振動（周波数ｆ０）は主振動（周波数ｆ１）に比べ小さなレスポンスとなる。端子２０２，２０４（又は端子２２６，２２８）から得られるインピーダンスの周波数特性は、水晶振動子１００の実装状態で得ることができうるものの、図６に示すように、単体特性で観測できる明確なレスポンスを観測できない。これは、水晶振動子の端子２０２，２０４（又は端子２２６，２２８）間のインピーダンスは、水晶振動子１００だけではなく、マッチングコンデンサ３００や、図には示されていないＩＣ内部の容量、基板の浮遊容量などを含むためである。
この点、副振動に係る外部モニタ端子１１０，１１２（及び外部電極４２，４４）は、主振動用発振回路５００とは電気的に接続されていない（図４参照）。従って、外部モニタ端子１１０，１１２間のインピーダンスは、水晶振動子１００の単体特性に、若干の基板浮遊容量が付加されるのみである。従って、外部モニタ端子１１０，１１２からは、水晶振動子１００の単体特性に近いインピーダンス特性を得ることができる。但し、外部モニタ端子１１０，１１２から得られるインピーダンスの周波数特性（図５の破線参照）では、水晶振動子１００の単体特性（図５の実線参照）に比べて、主振動に係るレスポンスは観測し難くなっている。これは、主振動のレスポンスが水晶振動子１００の単体特性でも相対的に小さいこと（図５の実線参照）、及び、基板浮遊容量などに起因する。他方、副振動のレスポンスは、図５に示すように、依然として観測可能であることが分かる。
このように、本実施例によれば、副振動に係る外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性であって、水晶振動子１００の単体特性に近いインピーダンス特性を、水晶振動子１００の実装状態で外部モニタ端子１１０，１１２から取得できる。これにより、水晶振動子１００の実装状態で水晶振動子１００を検査できる。
図７は、不具合時の外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の一例を示す図である。図７には、水晶振動子１００が経時劣化した場合の周波数特性の一例が点線で示され、良品状態の水晶振動子１００の同特性が実線で示される。尚、図７に示すインピーダンスの周波数特性は、外部モニタ端子１１０，１１２から取得できる。
水晶振動子１００が経時劣化した場合は、図７に示すように、副振動に係るピーク周波数は、良品状態であるときの同ピーク周波数に比べて低下する傾向がある。図７に示す例では、副振動に係るピーク周波数は、経時劣化に起因してΔｆ１だけ低下している。但し、水晶振動子１００が経時劣化した場合は、図７に示すように、副振動に係るレスポンス（ピーク値）は、良品状態であるときの同レスポンスに比べて実質的に変化しない傾向となる。従って、検査時に外部モニタ端子１１０，１１２から取得した外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性に基づいて、かかる傾向の有無を判断することで、水晶振動子１００の経時劣化の有無を判断できる。
例えば、良品状態であるときの副振動に係るピーク周波数を基準周波数ｆｒｅｆとすると、基準周波数ｆｒｅｆと、検査時に得られる副振動に係るピーク周波数（以下、「検査時ピーク周波数ｆ０'」とも称する）とを比較する。これにより、水晶振動子１００の経時劣化を判断できる。この場合、基準周波数ｆｒｅｆは、良品状態である他の個体のピーク周波数（複数の場合は平均値等）に基づいて決定されてもよいし、同一の個体の良品状態時のピーク周波数に基づいて決定されてもよい。例えば、検査時ピーク周波数ｆ０'が基準周波数ｆｒｅｆに対して第１所定閾値以上低下した場合、水晶振動子１００に不具合があると検査者が判断してもよい。第１所定閾値は、試験等により適合されてよい。この際、検査者は、更に、検査時に得られる副振動に係るレスポンス（以下、「検査時レスポンスＩ０'」とも称する）を、基準値Ｉｒｅｆと比較してもよい。基準値Ｉｒｅｆは、同様に、良品状態である他の個体のレスポンス（複数の場合は平均値等）に基づいて決定されてもよいし、同一の個体の良品状態時のレスポンスに基づいて決定されてもよい。例えば、検査時ピーク周波数ｆ０'が基準周波数ｆｒｅｆに対して第１所定閾値以上低下し、且つ、検査時レスポンスＩ０'が基準値に対して第２所定閾値以上低下していない場合、水晶振動子１００が経時劣化したと判断してもよい。第２所定閾値は、後述の異物不着に係る不具合を検出するための閾値であり、試験等により適合されてよい。
尚、上述の不具合の有無や不具合の形態（経時劣化）の判断は、検査者が目視（データの比較）により実現されるが、自動的に（処理装置に組み込まれたプログラムにより）実現されてもよい。これは、以下で説明する他の形態の不具合についても同様である。
図８は、不具合時の外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の他の一例を示す図である。図８には、水晶振動子１００の水晶片１０に異物が付着している場合の周波数特性の一例が点線で示され、良品状態の水晶振動子１００の同特性が実線で示される。尚、図８に示すインピーダンスの周波数特性は、外部モニタ端子１１０，１１２から取得できる。
水晶片１０に異物不着が生じた場合は、図８に示すように、副振動に係るピーク周波数は、良品状態であるときの同ピーク周波数に比べて低下する傾向がある。図８に示す例では、副振動に係るピーク周波数は、異物不着に起因してΔｆ２だけ低下している。また、水晶片１０に異物不着が生じた場合は、図８に示すように、副振動に係るレスポンス（ピーク値）は、良品状態であるときの同レスポンスに比べて低下する傾向がある。図８に示す例では、副振動に係るレスポンスは、異物不着に起因してΔＩだけ低下している。従って、検査時に外部モニタ端子１１０，１１２から取得した外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性に基づいて、かかる傾向の有無を判断することで、水晶片１０に対する異物不着の有無を判断できる。
例えば、基準周波数ｆｒｅｆを検査時ピーク周波数ｆ０'と比較すると共に、検査時レスポンスＩ０'を基準値Ｉｒｅｆと比較することで、水晶片１０への異物不着の有無を判断できる。例えば、検査時ピーク周波数ｆ０'が基準周波数ｆｒｅｆに対して第３所定閾値以上低下し、且つ、検査時レスポンスＩ０'が基準値Ｉｒｅｆに対して第２所定閾値以上低下した場合、水晶片１０に異物不着が生じていると検査者が判断してもよい。第３所定閾値は、試験等により適合されてよい。
図９は、不具合時の外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性の他の一例を示す図である。図９には、水晶振動子１００の水晶片１０に破損が生じている場合の周波数特性の一例が点線で示され、良品状態の水晶振動子１００の同特性が実線で示される。尚、図９に示すインピーダンスの周波数特性は、外部モニタ端子１１０，１１２から取得できる。
水晶片１０に破損が生じた場合は、図９に示すように、インピーダンスは、周波数全体にわたって低い値になる傾向がある。従って、検査時に外部モニタ端子１１０，１１２から取得した外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性に基づいて、かかる傾向の有無を判断することで、水晶片１０の破損の有無を判断できる。
例えば、検査時ピーク周波数ｆ０'及び検査時レスポンスＩ０'の有無に基づいて、水晶片１０の破損の有無を判断できる。具体的には、検査時ピーク周波数ｆ０'及び検査時レスポンスＩ０'が特定できない場合、水晶片１０に破損が生じていると検査者が判断してもよい。或いは、等価的に、検査時に得られるインピーダンスが周波数全体にわたって第４所定閾値以下である場合に、水晶片１０に破損が生じていると検査者が判断してもよい。第４所定閾値は、試験等により適合されてよい。
このように本実施例によれば、検査時に外部モニタ端子１１０，１１２から取得した外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性に基づいて、水晶振動子１００の経時劣化の有無や、水晶振動子１００への異物不着の有無、破損の有無を判断できる。
尚、上述の不具合の有無や不具合の形態（経時劣化等）の判断は、検査時の値（ｆ０'、Ｉ０'）が、対応する基準値（ｆｒｅｆ、Ｉｒｅｆ）に対して、対応する所定閾値以上乖離しているか否かに基づいているが、これに限られない。例えば、等価的に、検査時の値（ｆ０'、Ｉ０'）が、対応する基準範囲内にあるか否かに基づいて、上述の不具合の有無や不具合の形態（経時劣化等）の判断を行ってもよい。また、検査時に外部モニタ端子１１０，１１２から取得した外部電極４２，４４間のインピーダンスの周波数特性と、基準となるインピーダンスの周波数特性とを比較することで、上述の不具合の有無や不具合の形態（経時劣化等）の判断を行ってもよい。基準となるインピーダンスの周波数特性は、良品状態である他の個体の周波数特性であってもよいし、同一の個体の良品状態時の周波数特性であってもよい。
ところで、近年、装置小型化の要求に応えるべく、部品やモジュールの小型化及び高密度実装化が進んでいる。クロック源となる水晶振動子についても例外ではなく、例えば3.2×2.5mm、2.5×2.0mm、2.0×1.6mmと小型化が進んでいる。このような状況下において、水晶振動子の異常に起因して装置の機能不具合が発生したと思われる場合、実装状態のままで水晶振動子を検査できることは有用である。これは、高密実装が進むと、水晶振動子１００だけを取り出して検査することは、取り外し時に周辺部品を破壊してしまう危険を伴うためである。
この点、水晶振動子１００の実装状態においては、ハイインピーダンスのプローブ検査が可能となり得る。しかしながら、近年の小型化に伴い、ＩＣ２００に発振状態が確認可能な端子（図３の端子２２０，２２２参照）が無く、BGA(Ball grid array)化により端子がICパッケージ裏面に隠れる場合がある。また、マッチングコンデンサ３００もＩＣ２００内部に取り込まれ、加えて水晶振動子１００も裏面端子化されるなど、プロービングポイントが皆無の状態になる場合がある。また、高密実装が進むことで、図１０に模式的に示すように、物理的にプローブ７８を当てる場所が無い場合もある。尚、図１０に示す例では、水晶振動子１００は、近傍の周辺部品９２０と共に基板（例えばマザーボード）９００に実装されている。
この点、本実施例による検査方法によれば、上述の如く、端子２２０，２２２等を用いたプローブ検査が不能又は困難である場合でも、水晶振動子１００を精度良く検査できる。また、本実施例による検査方法によれば、端子２２０，２２２からの出力に基づく検査方法に比べて、水晶片１０単体の状態を精度良く検査できる。これは、端子２２０，２２２からの出力には、水晶片１０以外の構成要素（ＩＣ２００やマッチングコンデンサ３００等）の特性が重畳されるのに対して（図６の破線参照）、外部モニタ端子１１０，１１２からの出力には、かかる特性が重畳されないためである。
次に、図１１を参照して、アナライザ３５０を用いない検査方法（他の検査方法）について説明する。
図１１は、水晶振動子１００の他の検査方法の説明図であり、検査時の状態を概略的に示す図である。
以下で説明する水晶振動子１００の他の検査方法は、水晶振動子１００の実装状態において行うことができる。具体的には、実装状態の水晶振動子１００には、図１１に概略的に示すように、配線４０３，４０５を介して副振動用発振回路４００が接続される。副振動用発振回路４００の外部端子４０２，４０４への配線４０３，４０５は、例えば、プローブ（図示せず）を外部モニタ端子１１０，１１２に当てることで形成される。尚、図４を参照して上述した検査方法と同様、水晶振動子１００の実装状態で外部電極４２，４４に直接的にプローブを容易に当てることができる場合は、配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２は省略されてもよい。この場合、検査者は、水晶振動子１００の実装状態で外部電極４２，４４に直接的にプローブを当てることで、副振動用発振回路４００を外部電極４２，４４に電気的に接続できる。
副振動用発振回路４００は、主振動用発振回路５００と実質的に同様の構成要素を備える。具体的には、副振動用発振回路４００は、マッチングコンデンサ４１２，４１４、反転増幅器４１６、及び、出力バッファ４１８を含む。反転増幅器４１６は、図１１に示すように、利得が可変のタイプの増幅器であってよい。また、副振動用発振回路４００は、外部端子４０２，４０４，４０６を備える。
検査者は、水晶振動子１００の主振動を停止した状態で、副振動用発振回路４００の反転増幅器４１６の電源をオンすることで、副振動用電極７０に入力信号（ノイズ）を配線４０３を介して与える。この結果、水晶振動子１００の副振動が励起される。検査者は、外部端子４０６を介して、水晶振動子１００に与えた入力信号に対する出力を得ることができる。外部端子４０６からは、水晶振動子１００の副振動に係る出力波形（パルス波形）が出力される。出力波形の周波数は、副振動に係る周波数であり、上述の検査時ピーク周波数ｆ０'に対応する。従って、検査者は、出力波形の周波数を基準周波数ｆｒｅｆと比較することで、図４を参照して上述した検査方法と同様に、水晶振動子１００の不具合の有無を判断できる。尚、外部端子４０６からの出力波形の周波数は、例えば周波数カウンタにより特定できる。このようにして、検査者は、副振動用発振回路４００を外部モニタ端子１１０，１１２に接続し、水晶振動子１００の副振動を励起させることで、水晶振動子１００を検査できる。
また、図１１に示す検査方法では、検査者は、反転増幅器４１６の利得を増加させることで、過励振状態を作り、振動の状態を変化（正常発振化など）させることも可能となり得る。これは、特に不具合の形態が異物の不着である場合に効果的となり得る。過励振により異物が取り除かれる場合があるためである。
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
例えば、上述した実施例では、副振動は、図２に示すような特定の形態の輪郭振動（各辺に中心付近が節となる形態）であるが、他の形態の輪郭振動であってもよい。
また、上述した実施例では、水晶片１０の外形は、矩形であるが、他の形状であってもよい。
また、上述した実施例では、水晶振動子１００の主振動を停止した状態で検査を行っているが、水晶振動子１００の主振動を発生させた状態で検査を行うことも可能である。これは、上述の如く、配線１１１，１１３及び外部モニタ端子１１０，１１２が主振動用発振回路５００とは電気的に切り離されているためである。
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
水晶振動子の副振動を励起させる副振動用電極に、前記副振動用電極に電気的に接続され前記水晶振動子の筐体の外表面に設けられる外部電極を介して入力信号を与え、前記入力信号に応答する前記水晶振動子の出力を前記外部電極を介して取得する工程と、
前記外部電極を介して取得した前記出力に基づいて、前記外部電極間のインピーダンスの周波数特性を出力する工程と、
出力した前記周波数特性と、前記水晶振動子の良品状態を表す基準となる周波数特性とを比較する工程とを含む、水晶振動子の検査方法。
（付記２）
前記出力に基づいて、前記副振動に係るピーク周波数及びピーク値の少なくともいずれか一方を特定する工程を更に含む、付記１に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記３）
前記副振動に係るピーク周波数及びピーク値の少なくともいずれか一方と、対応する基準値又は基準範囲とを比較する工程を更に含む、付記２に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記４）
前記副振動に係るピーク周波数及びピーク値のぞれぞれと、それぞれに対応する基準値又は基準範囲とをそれぞれ比較する工程と、
前記比較の結果に基づいて、前記水晶振動子の不具合形態を特定する工程とを更に含む、付記２に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記５）
前記比較する工程は、前記ピーク周波数が前記対応する基準値又は基準範囲に対して外れているか否かを判定し、前記ピーク値が前記対応する基準値又は基準範囲に対して外れているか否かを判定することを含み、
前記不具合形態を特定する工程は、前記２種類の判定結果のパターンに基づいて、前記水晶振動子の不具合形態を特定することを含む、付記４に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記６）
前記不具合形態を特定する工程は、前記ピーク周波数が前記対応する基準値又は基準範囲に対して外れているとの判定結果と、前記ピーク値が前記対応する基準値又は基準範囲に対して外れているとの判定結果とが得られた場合に、前記水晶振動子の水晶基板への異物の不着を前記不具合形態として特定することを含む、付記５に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記７）
前記不具合形態を特定する工程は、前記ピーク周波数が前記対応する基準値又は基準範囲に対して外れているとの判定結果と、前記ピーク値が前記対応する基準値又は基準範囲に対して外れていないとの判定結果とが得られた場合に、前記水晶振動子の水晶基板の経時劣化を前記不具合形態として特定することを含む、付記５に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記８）
前記不具合形態を特定する工程は、前記ピーク周波数及び前記ピーク値が得られない場合に、前記水晶振動子の水晶基板の破損を前記不具合形態として特定することを含む、付記５に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記９）
前記入力信号は、前記水晶振動子の主振動に係る発振回路をオフした状態で与えられる、付記１〜８のうちのいずれか１項に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記１０）
水晶振動子の副振動を励起させる副振動用電極に、前記副振動用電極に電気的に接続され前記水晶振動子の筐体の外表面に設けられる外部電極を介して、外付けにより副振動発振回路を電気的に接続する工程と、
前記副振動発振回路により前記副振動を励起させる工程と、
前記副振動が励起された状態で、前記外部電極を介して取得した出力に基づいて、前記副振動に係る周波数を出力する工程とを含む、水晶振動子の検査方法。
（付記１１）
前記副振動用電極及び前記外部電極は、前記水晶振動子の主振動に係る発振回路から電気的に絶縁される、付記１〜１０のうちのいずれか１項に記載の水晶振動子の検査方法。
（付記１２）
主振動は、厚みすべり振動であり、
前記副振動は、輪郭振動である、付記１〜１１のうちのいずれか１項に記載の水晶振動子の検査方法。
１０ 水晶片
２０ 励振電極
２１ 上側励振電極
２２ 下側励振電極
３０ 筐体
３２ シール部
３４ 蓋
４１乃至４４ 外部電極
７０ 副振動用電極
７１乃至７４ 第１乃至第４副電極
１１０，１１２ 外部モニタ端子
１００ 水晶振動子
３５０ アナライザ
４００ 副振動用発振回路
５００ 主振動用発振回路

Claims (4)

  1. 水晶振動子の副振動を励起させる副振動用電極に、前記副振動用電極に電気的に接続され前記水晶振動子の筐体の外表面に設けられる外部電極を介して入力信号を与え、前記入力信号に応答する前記水晶振動子の出力を前記外部電極を介して取得する工程と、
    前記外部電極を介して取得した前記出力に基づいて、前記外部電極間のインピーダンスの周波数特性を出力する工程と、
    出力した前記周波数特性と、前記水晶振動子の良品状態を表す基準となる周波数特性とを比較する工程とを含み、
    前記副振動用電極及び前記外部電極は、前記水晶振動子の主振動に係る発振回路から電気的に絶縁される、水晶振動子の検査方法。
  2. 前記出力に基づいて、前記副振動に係るピーク周波数及びピーク値の少なくともいずれか一方を特定する工程を更に含む、請求項１に記載の水晶振動子の検査方法。
  3. 前記副振動に係るピーク周波数及びピーク値の少なくともいずれか一方と、対応する基準値又は基準範囲とを比較する工程を更に含む、請求項２に記載の水晶振動子の検査方法。
  4. 前記副振動は、輪郭振動である、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の水晶振動子の検査方法。
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