JP2007235729A - パッケージ内異物検出装置および検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶振動子又は水晶振動子を含む発振器をパッケージ内に封止する製造工程において、誤ってパッケージ内に封じ込められ、水晶振動子本体以外の、水晶振動子の特性に影響を与えない部位に付着した異物について、これを検出する異物検出装置を実現する。
【解決手段】水晶振動子や発振器のパッケージ内の異物検出を、水晶振動子の場合はインピーダンス変化量、発振器の場合は発振出力信号の周波数シフト量の、素子の情報がモニタできる状態の測定治具が、Ｘ、Ｙ軸を中心にランダムに回転されるように構成され、且つ、前記測定治具が温度／衝撃試験槽、振動／衝撃試験機やそれに類するものの中に、或いはそれらを複数組み合わせた装置の中に配置され、モニタ信号は振動子の電気的特性として抽出することが出来るように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶振動子及び水晶振動子と発振回路を含む発振器等の製造、試験または不具合品解析に係わり、さらには水晶振動子や発振器を封止したパッケージ内に封じ込められた異物を検出する装置および方法に関する。

水晶振動子または水晶発振器内の水晶振動子本体への異物付着は致命的な欠陥となる。これら異物としては、電極材料のかたまり、ケース材料、封着剤、埃等であり、製造工程内ではクリーンルーム内での作業、徹底的な洗浄、乾燥窒素の吹きつけ等により、水晶振動子のパッケージ内に異物を付着させない、封じ込めない工夫をしながら、乾燥窒素もしくは真空により気密封止される。しかしながら、これら異物を１００％除去することは不可能とされている。

また、パッケージ内に封じ込められた異物、または水晶振動子本体以外のパッケージ内壁、リッド内側や、水晶振動子上でもあまり特性に影響を与えないエッジ部分に付着した異物が、製品出荷試験通過後に振動や衝撃等の何らかの状況により、水晶振動子上に再付着した場合、最悪、発振停止といった不具合に至る。

他方、試験工程では励振レベルの復帰特性を利用した異物検出方法があり、製造工程で付着してしまった異物の検出に効果をあげている。これは縦軸に水晶インピーダンスまたは周波数、横軸に電流をとり、電流を増加した後、減少させ戻した場合、正常なものは殆ど変化しないが、異常なものや壊れているものではヒステリシス現象を起こすことで検出するものである。

また、特許文献１には、水晶振動子と水晶発振回路とを１つのケースに入れた水晶発振モジュールにおいて、水晶振動子に異物が付着して特性が悪くなっても、発振停止を起こすまで異常品であることが判らないため、水晶振動子と水晶発振回路とを外部から接続分離できる外部端子を設けて水晶振動子単体の特性測定を可能とし、水晶インピーダンスが異常に高くなることにより、異物付着を検出する方法が記載されている。しかしながら、振動子本体には付着していないもので、パッケージ内に封じ込められた異物については、これを検出する方法が全く無いのが現状で、対応する技術はなかった。
特公平７−１０５６６１号公報

本発明は、水晶振動子及び発振器内の水晶振動子の製造工程において、誤ってパッケージ内に封じ込められ、水晶振動子本体以外のパッケージ内壁、リッド内側や水晶振動子上でもあまり特性に影響を与えないエッジ部分に付着した異物について、これを検出する異物検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。

本発明による、水晶振動子や発振器のパッケージ内の異物検出装置、検出方法は、水晶振動子においてはインピーダンス等、発振器においては発振出力等の、素子の情報がモニタできる状態の測定治具が、Ｘ、Ｙ軸を中心に３６０°内でランダムに回転されるように構成され、且つ、前記測定治具が温度試験槽、熱衝撃試験槽、振動試験機、衝撃試験機、またはそれに類するものの中に、或いはそれらを複数組み合わせた装置の中に配置されるように構成する。

本発明により、水晶振動子内及び発振器内に誤って封止込めらたパッケージ内の異物を、回転／振動／衝撃等を与えることにより水晶振動子面に乗せ、水晶振動子の電気的特性として周波数シフト量や抵抗値等の変化として抽出することにより、異物を検出することができる効果を有する。

水晶振動子／発振器を含む測定治具を、Ｘ、Ｙ軸を中心に３６０°内でランダムに回転させ、パッケージ内壁等の水晶振動子以外の場所に付着している異物を、各種衝撃により振るい落とした上で、水晶振動子本体上に付着させることにより、付着時の振動子／発振器からのモニタ信号で異物を確認する。

図１に、本発明の基本構造図を示し、図２にパッケージの構造と異物付着例を示す。図２において、１は水晶振動子、２はセラミックケース、３はリッド、４は接着剤、５は電極、６は致命的異物である。製造工程においては、セラミックケース２の中に水晶振動子１を入れ、電極５と共に水晶振動子１を接着剤４で接着した上、リッド３で封印したもので、これら全体がパッケージ７である。この間、異物が混入しないように十分注意するものの、黒丸で表示するような致命的な異物６が各所に付着する場合がある。同図は横からの断面図を示すが、発振器においては同パッケージ内にＩＣを入れたもの等もある。

図２において、７はパッケージ、８は水晶振動子／発振器を固定する測定治具であり、Ｘ、Ｙ軸を中心とした順方向と逆方向に最大３６０°迄、ランダムに回転する構造となっている。パッケージ７内壁等に付着している致命的な異物６がある場合、測定治具の回転開始時や逆回転に移行する時などの加速度的衝撃等により、水晶振動子１上に付着させることができる。

また、９は測定機であり水晶振動子からのモニタ信号を受信し、水晶振動子１に異物が付着した場合のモニタ信号に変化／異常を生じることで、異物を確認することができる。モニタ信号としては、水晶振動子の場合は、共振抵抗値、共振周波数等、発振器としては出力周波数の変動等であり、ＣＩメータ等での共振抵抗値はピーク値が異常に上がる、共振周波数や出力周波数の場合には横軸（周波数）にシフトすることで、異物６を確認することができる。

図３に本発明の発展構造を示す。パッケージ７内壁等に付着している異物の付着強度によっては、単なる回転だけでは水晶振動子１本体に移動させることが難しい場合がある。その場合、温度的／機械的に衝撃を与えることにより一層異物検出能力がアップする。例えば、温度的衝撃を与えるものとしては、温度試験槽またはそれに類するものや、熱衝撃試験槽またはそれに類するものの中に上記測定治具８が配置されているものであり、機械的に衝撃を与えるものとしては、振動試験機またはそれに類するものや衝撃試験機またはそれに類するものの上に上記測定治具８が配置されている装置であり、更には、これらを複数組み合わせた装置に上記測定治具８が配置されるものが考えられる。

図３の（ａ）は、温度試験槽に測定治具８を配置し、Ｘ、Ｙ軸方向に最大３６０°ランダムに回転する構造であり、（ｂ）は温度試験槽等の中に設置し、且つ振動試験機等の上に設置した上、Ｘ、Ｙ軸方向に３６０°内でランダムに回転、及びＺ軸方向にランダムに振動を与えるものである。

本発明の基本構造図 水晶振動子の構造と異物付着例 本発明の発展構造図

符号の説明

１ 水晶振動子
２ セラミックケース
３ リッド
４ 接着剤
５ 電極
６ パッケージ
７ 異物
８ 測定治具
９ 測定機

Claims (5)

1. 水晶振動子を内部に封止したパッケージを担持しつつ、Ｘ、Ｙ軸を中心としてランダムに回転させる測定治具と、
   前記水晶振動子からのモニタ信号の電気的特性を計測する計測手段と、
   を有し、
   前記測定治具の回転により前記パッケージ内部の、水晶振動子以外の場所に付着している異物が、各種衝撃により振るい落とされて水晶振動子本体上に付着した付着時の、水晶振動子の電気的特性の変化を前記計測手段により抽出することで、前記パッケージ内の異物を検出することを特徴とするパッケージ内異物検出装置。
2. 前記測定治具は、パッケージ内に封止込められた異物を、回転、振動または衝撃の、少なくともいずれか１つ以上を与えることにより前記水晶振動子面に乗せるものであることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ内異物検出装置。
3. 前記測定治具は温度試験槽、熱衝撃試験槽、振動試験機、衝撃試験機、またはそれに類するものの中に、或いはそれらを複数組み合わせた装置の中に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のパッケージ内異物検出装置。
4. 前記水晶振動子には、発振回路と共に前記パッケージ内部に封止されたものを含み、前記計測手段は、水晶振動子の場合はインピーダンス変化量、発振回路の場合は発振出力信号の周波数シフト量を、素子の情報としてモニターできる測定機であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のパッケージ内異物検出装置。
5. 水晶振動子を内部に封止したパッケージを担持しつつ、Ｘ、Ｙ軸を中心としてランダムに回転させる測定治具の回転により、前記パッケージ内部の、水晶振動子以外の場所に付着している異物を、各種衝撃により振るい落として水晶振動子本体上に付着させ、
   前記水晶振動子からのモニタ信号の電気的特性を計測しつつ、前記異物が水晶振動子本体上に付着した付着時の、水晶振動子の電気的特性の変化を抽出することで、
   前記パッケージ内の異物を検出することを特徴とするパッケージ内異物検出方法。

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