JPH1151802A

JPH1151802A - 圧電素子用パッケージの気密検査方法

Info

Publication number: JPH1151802A
Application number: JP20628997A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Koo; 茂樹小尾; Hidehito Uchida; 秀仁内田; Shigenori Hayakawa; 成紀早川
Original assignee: River Eletec Corp
Current assignee: River Eletec Corp
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】水晶振動子等の圧電素子が有するインピーダ
ンスが、圧電素子周辺の気圧変化に伴って変化するとい
う電気特性を利用することによって、簡易な手段で且つ
正確にパッケージ内部の気密検査を行えるようにする。【解決手段】圧電素子を収納するためのパッケージ６
の気密検査方法において、前記パッケージ６周囲の圧力
を変化させ、それに伴うパッケージ６内部の圧力変化の
有無を、内部圧力変化に伴う圧電素子のインピーダンス
変化として捕える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子、圧電発
振器、弾性表面波フィルタ等の圧電素子を収納するパッ
ケージの気密検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧電素子用パッケージ（以下パ
ッケージという）は、圧電素子の信頼性を確保する上で
内部の気密性が十分に保たれていることが必要であり、
従来から圧電素子を収納した後にパッケージの封止が確
実であるか否かの検査が行われていた。従来、この種の
気密検査方法としては、例えばパッケージを湯の中に沈
めて内部を膨張させ、封止が十分でない場合に膨張した
内部空気が封止不完全部分から気泡となって漏れ出るの
を目視で確認する大リーク検査法と、気泡の発生には至
らないような微小な穴を検査するためにヘリウムガスを
利用したＨｅリーク検査法とがあった。Ｈｅリーク検査
法は、大リーク検査が終了した後に行われ、ヘリウムガ
スが充填された検査容器内でパッケージを加圧して微小
穴からパッケージ内にヘリウムガスを圧入し、次いで検
査容器内を減圧にしてパッケージからリークされるヘリ
ウムガスを測定することで、微小穴の存在を確認するも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の検査方法にあっては、大リーク検査法の場合は目視
による気泡の確認のため信頼性に欠けるという問題があ
り、またＨｅリーク検査法の場合は、一旦パッケージ内
をヘリウムガスによって加圧し、その後減圧しながらリ
ークテストを行うものであるため、検査時間が掛かると
いう問題があった。さらに、上記両方の検査法は互いに
補完し合っているために、一つのパッケージについて大
リーク検査とＨｅリーク検査の両方を行う必要があり、
検査工数が掛かって煩雑になるといった問題もあった。

【０００４】そこで、本発明は水晶振動子等の圧電素子
が有するインピーダンスが、圧電素子周辺の気圧変化に
伴って変化するという電気特性を利用することによっ
て、簡易な手段で且つ正確にパッケージ内部の気密検査
を行うことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するために請求項１に係る圧電素子用パッケージの気
密検査方法の特徴は、圧電素子を収納する気密封止タイ
プのパッケージの気密検査方法において、前記パッケー
ジ周囲の圧力を変化させ、それに伴うパッケージ内部の
圧力変化の有無を、内部圧力変化に伴う圧電素子のイン
ピーダンス変化として捕えることにある。

【０００６】また、本発明の請求項２に係る圧電素子用
パッケージの気密検査方法の特徴は、前記インピーダン
スの変化がクリスタルインピーダンスの変化であること
にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係るパッケージの気密検査方法の実施例を詳細に説明
する。図1は、本発明に係る気密検査方法に用いられる
気密検査装置の一実施形態を示したものである。この実
施形態において気密検査装置１は、圧電素子のインピー
ダンスを測定するインピーダンス測定器２と、検査用パ
ッケージを載置する箱型の測定治具３とを有する。測定
治具３の上面にはエアー引抜口４が設けられ、このエア
ー引抜口４に真空ポンプ（図示せず）が接続されてい
る。測定治具３内は気密性が確保されており、真空ポン
プによって所定の圧力に減圧される。測定治具３の底面
３ａには一対の電極端子５ａ，５ｂが設けられ、インピ
ーダンス測定器２と電気的に接続されている。なお、図
中の符号１３は、電極端子５ａ，５ｂの周囲をシールす
るための封止剤である。

【０００８】パッケージ６は、図２に示したように、水
晶振動子７を収納するセラミックケース８と、その外周
枠１２の上面１２ａにメタライズ層９を介して封着され
る金属製の蓋体１０とからなり、セラミックケース８の
下面には外部電極１１ａ，１１ｂが設けられた構造とな
っている。前記測定治具３にパッケージ６をセットする
場合には、測定治具３の電極端子５ａ，５ｂ上にパッケ
ージ６の外部電極１１ａ，１１ｂが接続するように載置
する。なお、この実施例では、検査対象として、水晶振
動子７を用いているが、それ以外の圧電振動子、圧電発
振器、弾性表面波フィルタ等の場合も同様の方法で測定
治具３にセットすることができる。また、上記実施例で
はセラミックケース８と金属製の蓋体１０とでパッケー
ジ６を構成した場合について説明したが、本発明ではプ
ラスチック材などでパッケージを構成する場合にも適用
できるものである。

【０００９】次に、測定治具３にセットされたパッケー
ジ６の気密検査方法について説明する。まず、インピー
ダンス測定器２を用いて水晶振動子７の大気圧における
水晶振動子７のインピーダンスを測定する。この時測定
されたインピーダンス値をＲ２とする。次に、真空ポン
プを用いて測定治具３内を所定圧（例えば１パスカル）
まで減圧し、その時の水晶振動子７のインピーダンスを
測定する。このインピーダンス測定は、大気圧での測定
の場合と同じ測定周波数にて行なう。この時測定された
インピーダンス値をＲ３とする。

【００１０】パッケージ６の封止が完全な場合は、測定
治具３内を減圧してもパッケージ６内の気圧が変化しな
いので、Ｒ２−Ｒ３の値に変化は見られないが、封止が
不完全で内部が気密不良の場合は、測定治具３内の減圧
に伴ってパッケージ６内も減圧されるために、それに伴
ってインピーダンスが変化する。その結果、Ｒ２−Ｒ３
の値が変動することになる。

【００１１】このように、本発明では水晶振動子７の電
気特性であるインピーダンスの変化を定量的に数値測定
することができるため、従来の大リーク検査法に比べて
格段に信頼性が高くなる。また、従来のように大リーク
検査、Ｈｅリーク検査と２回に分けて気密検査をする必
要がないので、検査工数の削減が図られると共に煩雑さ
が解消されることにもなる。

【００１２】なお、上記の実施例は測定治具３内を減圧
したときのインピーダンス変化を検出した場合について
説明したが、測定治具３内を加圧した場合のインピーダ
ンス変化によってリーク検出を行うこともできる。ま
た、測定治具３内の減圧力は上記の１パスカルに限定さ
れるものではない。

【００１３】本発明ではインピーダンス変化の内で、特
にクリスタルインピーダンス変化を捕えることで、微量
なリークも容易に検出できるようにしている。図３は水
晶振動子７の電気的等価回路を示したもので、Ｒ１は等
価直列抵抗、Ｌ１はモーショナルインダクタンス、Ｃ１
はモーショナルキャパシタンス、Ｃ０は並列容量を表わ
す。また、図４は水晶振動子７のインピーダンス−周波
数特性を示したものであるが、水晶振動子７は直列共振
周波数ｆ０付近でインピーダンスが最小値を示す。この
時、等価直列抵抗Ｒ１以外のモーショナルインダクタン
スＬ１及びモーショナルキャパシタンスＣ１はインピー
ダンスが略ゼロになるため、水晶振動子７のインピーダ
ンスは等価直列抵抗Ｒ１とほぼ同じ値となる。このよう
に、クリスタルインピーダンスとは、直列共振周波数ｆ
０でのインピーダンスを意味し、等価直列抵抗Ｒ１とほ
ぼ同じ値で示される。なお、図４中、ｆａは反共振周波
数である。

【００１４】水晶振動子７の場合、上述の直列共振周波
数ｆ０のときに、インピーダンスは気圧の変化によって
最も顕著に変化する。そこで、本発明の気密検査方法
は、直列共振周波数ｆ０のときのインピーダンスの変化
を測定することで、パッケージ６内の圧力変化を最も顕
著に知ることができ、結果的に気密性の良否を正確に知
ることができる。

【００１５】

【実施例】図５は、上記測定治具３内を減圧した時の真
空引き時間に対する水晶振動子の等価直列抵抗Ｒ１の変
化、即ちクリスタルインピーダンスの変化を示したグラ
フであり、横軸に真空引き時間（秒）を示し、縦軸に等
価直列抵抗Ｒ１の変化量（Ω）を示す。この図の中で、
気密良品は完全に気密封止が行われているパッケージ
を表し、Ｈｅリーク品はＨｅリーク検査によって気密
不良が検出されるような微小穴が設けられたパッケージ
を表し、大リーク品は大リーク検査によって気密不良
が発見されるような比較的大きい穴があいたパッケージ
を表す。上記，，いずれの場合も上述のように大
気圧での等価直列抵抗Ｒ２の測定値から真空引き後の等
価直列抵抗Ｒ３の測定値を引算したときの変化量（Ｒ２
−Ｒ３）を示したものである。なお、水晶振動子７の直
列共振周波数ｆ０として１２ＭＨｚを使用した。

【００１６】このグラフに示されるように、気密良品
の場合は、真空引き時間が経過しても、等価直列抵抗Ｒ
１の変化はほとんど見られない。これに対して、大リー
ク品の場合は、真空引き後、一気に等価直列抵抗Ｒ１
が減少して約５秒経過後には１８Ω減少し、以降は一定
の値を保つ。これはパッケージの穴が大きいために真空
引きするとすぐに所定の減圧値に達してしまうからであ
る。一方、Ｈｅリーク品の場合は、真空引きすると徐
々に等価直列抵抗Ｒ１が減少し、６０秒経過後に６Ω程
度まで減少する。このように、Ｈｅリークの検査で初め
て気密不良が検出されるような極めて小さい穴があいて
いるパッケージであっても、真空引き経過時間を長くと
ることによって等価直列抵抗Ｒ１の変化を知ることがで
き、Ｈｅリークレベルの確実な気密検査が可能になる。
なお、上記等価直列抵抗Ｒ１の減少変化を測定すること
で定量的な気密検査が可能になる。

【００１７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明に係る圧電
素子用パッケージの気密検査方法によれば、パッケージ
周囲の圧力を変化させ、それに伴うパッケージ内部の圧
力変化の有無を、内部圧力の変化に伴う圧電素子のイン
ピーダンス変化として捕えるようにしたから、従来の目
視確認による大リーク検査法に比べて信頼性の高い検査
ができる。また、従来の大リーク検査及びＨｅリーク検
査のように２段階検査を行なう必要がなく、１回のみの
気密検査で済ますことができるので、検査工数の削減及
び煩雑性の改善が図られる。

【００１８】また、本発明に係る圧電素子用パッケージ
の気密検査方法によれば、特にパッケージ内部の圧力変
化に伴う圧電素子のクリスタルインピーダンスの変化を
捕えるようにしたので、パッケージ内の圧力変化を顕著
に知ることができ、気密不良を確実に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気密検査方法に適用される検査装置の
一実施形態を示す概略断面図である。

【図２】圧電素子用パッケージの構造を示す断面図であ
る。

【図３】水晶振動子の電気的等価回路を示す図である。

【図４】水晶振動子のインピーダンス周波数特性を示す
グラフである。

【図５】水晶振動子のクリスタルインピーダンスの変化
を示すグラフである。

【符号の説明】２インピーダンス測定器６圧電素子用パッケージ７水晶振動子（圧電素子）８セラミックケース９メタライズ層１０ケースカバー１１外部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子を収納するためのパッケージの
気密検査方法において、前記パッケージ周囲の圧力を変化させ、それに伴うパッ
ケージ内部の圧力変化の有無を、内部圧力変化に伴う圧
電素子のインピーダンス変化として捕えることを特徴と
する圧電素子用パッケージの気密検査方法。
【請求項２】前記インピーダンスの変化は、クリスタ
ルインピーダンスの変化であることを特徴とする請求項
１記載の圧電素子用パッケージの気密検査方法。