JPH0727809A

JPH0727809A - 表面実装型クリスタルデバイス自動試験システムにおける測定系の校正方法。

Info

Publication number: JPH0727809A
Application number: JP5196935A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizushima; 健水嶋; Tsuneto Yokoi; 恒人横井
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 1995-01-31
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3102536B2

Abstract

(57)【要約】【目的】表面実装型クリスタルデバイスに対応可能な
温度特性試験システムにおいて、スループットの向上を
実現すると共に、高低温温度環境での、高確度な特性試
験が行える表面実装型クリスタルデバイス自動試験シス
テムを提供するための測定系の校正方法を得る。【構成】チャンバー７内の設定温度の雰囲気中に、タ
ーンテーブル１とフィクスチャ５及びデバイス収納ガイ
ド２とによって、本校正方法は構成されている。ターン
テーブル１上におかれたデバイス収納ガイド２には、円
周に対し放射状に被測定デバイス３及びキャリブレータ
４が収納できる凹部が設けられ、被測定デバイス３がオ
ートローダによって搬入載置される。キャリブレータ４
は、自動制御系とは切り離し、人手によって所定の位置
に載置され、被測定デバイス３の品種変更があるまでは
そのまま固定しておかれ、任意の時点でキャリブレーシ
ョンできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計測技術分野にお
ける表面実装型クリスタルデバイス自動試験システムの
測定系の校正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子（以下クリスタルデバイス）
は、従来はリードタイプ（図２（２a））のものが主流
であったが、近年の移動体通信機の小型化にともなって
表面実装タイプ（図２（２b））への移行が急速に進ん
でいる。これらのクリスタルデバイスにおいては、例え
ば、温度による発信周波数の偏差規格の要求もかなり厳
しく、製造工程における高精度な温度管理、及び測定技
術が必要となる。

【０００３】従来のリードタイプのものについては、人
手によるハンドリングが容易であったため、人手をかけ
て、また可能な限りの温度管理方法を用いて高低温温度
環境での特性試験を行って来た。しかし、表面実装タイ
プのクリスタルデバイスに移行が進む中で、その形状と
大きさ（5ｍｍ×3〜4ｍｍ□程度）から人手によるハン
ドリングがほとんど困難となり、効率的な量産化への障
害となっており、かつ有効な手段も存在していなかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、スループット
の向上を実現すると共に、高低温温度環境での、高確度
な特性試験が行える表面実装型クリスタルデバイス対応
の温度特性測定システムである表面実装型クリスタルデ
バイス自動試験システムを提供するための測定系の校正
方法を得ることを目的とする。

【０００５】該自動試験システムにおいては、大量生産
におけるスループットの向上を実現しつつ、かつ、高確
度な特性試験が行えることを要求された。そのために
は、例えば次のようなことが必要である。 (a) クリスタルデバイスが供給され、所定設定温度で測
定されてから分類され、各ランクの所定のマガジンに排
出されるまでを連続無人長時間運転を可能とするオート
ローダ及びオートアンローダにより行うこと。 (b)温度調節系は、チャンバー内部温度の精度±１℃以
内、温度安定度0.6℃（ピークtoピーク）を実現した
り、温度上昇傾斜／毎分、及び温度下降傾斜／毎分をよ
り適切なものとするためには、温度チャンバーの断熱性
が向上するように、温度印加時に搬送系と切り離して密
閉できるチャンバー構造とすること。 (c)測定に関しては、フィクスチャ５、測定用ケーブル1
2 等の測定系の影響を除去するために、各測定温度で伝
送法フル（オープン・ショート・ロード）キャリブレー
ション（校正）を行うこと。

【０００６】上記必要事項を満足するためには、(a) 項
については、半導体検査用ハンドラとして実績のあるオ
ートハンドラとオートアンローダで実現できる。また、
該デバイスへのセラミックパッケージの使用を考慮し、
自重落下搬送方式よりも衝撃の少ない「吸着」と「押し
出し」で校正した水平搬送方式を採用することとする。
(b) 項については、ひんぱんに開閉しないで済む搬送系
とは切り離されたチャンバーの構造とすることにより、
その厳しい温度条件内に制御することができる。

【０００７】(c) 項については下記の通りである。一般
に、ハンドリングが困難となった表面実装型クリスタル
デバイスを対象として、完全自動化によって長時間無人
運転を果たし、スループットを向上させると共に、温度
制御を高精度化し、かつ、測定の確度を上げる必要性か
ら、測定系の校正（キャリブレーション）をキャリブレ
ータを用いて行うことは、該デバイスの温度特性試験シ
ステムにおいては、必須条件である。また、キャリブレ
ータには通常、被測定デバイスと外形形状等が同じもの
で、特性値が既知なものが用いられる。測定に先立ち、
キャリブレータを用いて測定し、その値を演算して、フ
ィクスチャ５（＝測定部）内にあるπ回路10、11や同軸
ケーブル12等の配線系の温度条件による影響分を取り除
くためのものが校正である。

【０００８】通常、マガジン等に50〜60ケの被測定デバ
イスが収納される。一方法として、そのマガジン内の先
頭部にキャリブレータをおき、できる限り被測定デバイ
スと同じ測定条件にあるようにして、校正を行うことが
考えられる。この場合、キャリブレータの搬入、分類
（＝区分け）、排出、収納するための機構部が必要とな
り、複雑化し、制御シーケンスも複雑となってしまう。
以上より、解決すべき課題としては、測定確度を高める
ために必須なキャリブレーションの方法である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】チャンバー７により測定
温度に設定された雰囲気中に、下記を設ける。（１）測定部であるフィクスチャ５を設ける。（２）制御された位置に移動するターンテーブル１を設
ける。（３）当該ターンテーブル１上に、被測定デバイス３を
載置するためのデバイス収納ガイド２を設ける。そして、校正基準となるキャリブレータ４を、当該デバ
イス収納ガイド２の特定の位置に、品種変更等の特に必
要のあるとき以外は載置したまま、半固定して載置す
る。そして、被測定デバイス３を、当該デバイス収納ガ
イド２上の残りの位置に搬出入して、測定を行う。以上
のように、表面実装型クリスタルデバイス自動試験シス
テムにおける測定系の校正を行う。

【００１０】なお、上記は、フィクスチャ５を本体に固
定し、ターンテーブル１を制御位置に移動可能なように
構成しているが、逆に、被測定デバイス３が載置される
ターンテーブル１及び載置されたデバイス収納ガイド２
を本体に固定で、測定部であるフィクスチャ５が制御さ
れた位置に移動するように構成してもよい。

【００１１】

【作用】図５に本発明の表面実装型クリスタルデバイス
自動試験システムにおけるシステムフローチャートを示
す。図１は、本発明による表面実装型クリスタルデバイ
ス自動試験システムにおける測定系の校正（キャリブレ
ーション）方法の実施例を示す。進行工程順に説明すれ
ば、先ず、図には示していないマガジンラックに収納さ
れたマガジンから、被測定デバイスが押し出し、吸着方
式のオートローダによって、ターンテーブル１上に設置
されたデバイス収納ガイド２に搬入される。収納ガイド
２には、円周に向かって放射状に位置決めのための凹部
が並び、被測定デバイス３が置かれる。その中で、3列
×4段分＝12個分にはキャリブレータ４を配置してお
く。ターンテーブル１が回転し、キャリブレータ４がフ
ィクスチャ（＝測定部）５の位置に達してキャリブレー
ションが行われ、次列から被測定デバイス３の測定が開
始される。それぞれ一度に４個づつが測定される。

【００１２】各測定温度での測定完了後は、測定データ
が計測部に記憶され、そのデータに基づいて、図示はし
ていないオートアンローダにより排出されるとき、それ
ぞれの収納マガジンに分類収納される。但し、キャリブ
レータは品種変更等、特に必要が生じない限り収納せ
ず、所定の位置に固定しておく。

【００１３】上記のサイクルが繰り返される。従って、
テーブルが１回転する毎に１回校正する仕組みとなって
いる。図示されてはいないが、完全密閉型チャンバー７
の上部はカバーでおおわれる。その中に向かって温度制
御のための気体が吹き出し口８から入りまた排出口９に
吸入される。測温には、温度調節系モニタセンサ６が設
けられている。

【００１４】また、品種の変更に対しては、チェンジキ
ット構造により、被測定デバイスのガイド部のみの交換
という最少の負担での対応が可能となった。また、伝送
法によるキャリブレーションがフル（オープン・ショー
ト・ロード）にできるので、測定の確度の向上が図られ
た。また、キャリブレータは所定の位置に固定して配置
されているので、シーケンスを変更することにより、タ
ーンテーブルの回転及び角度は自由に制御できるので、
キャリブレーションも必要に応じ任意の時点で行うこと
が可能となった。

【００１５】

【実施例】実施例について、図を参照して説明する。図
６に、システムブロック図を示す。図１は、本発明によ
る表面実装型クリスタルデバイス自動試験システムにお
ける測定系の校正（キャリブレーション）方法の実施例
を示す。完全密閉型チャンバー７内の設定温度の雰囲気
中に、円形のターンテーブル１とフィクスチャ５と温度
調節系モニタセンサ６、及びデバイス収納ガイド２とに
よって本校正方法による装置が構成されている。ターン
テーブル１上に置かれたデバイス収納ガイド２には円周
に向かって放射状に被測定デバイス３が収納される凹部
が設けられ、被測定デバイス３がオートローダによって
搬入載置される。また、このうち、特定の場所には、被
測定デバイスに代わって、キャリブレータ４が収納され
る。キャリブレータ４については、自動制御系とは切り
離され、人手によって所定の位置に載置され、被測定デ
バイス３の品種変更があるまでそのまま固定して置かれ
るが、これが本発明の特徴である。

【００１６】図示はしていない完全密封型チャンバー７
の上部カバーが閉じられ、温度調節のための気体が吹き
出し口８から流入し、温度調節系モニタセンサ６が測定
温度点に達したことを感知し、安定したことを確認すれ
ば、測定はスタートする。フィクスチャ５は１回の上下
で４個が測定できるように、構成されている。制御シー
ケンスにより、先ずキャリブレータ４が測定され、それ
によって測定系の校正（キャリブレーション）が行わ
れ、次からの被測定デバイス３の測定に反映され、１回
転に１回、校正がなされる。以降、上記のことが繰り返
される。被測定デバイス３が品種変更になれば、キャリ
ブレータ４も人手により置き換えられる。なお、この実
施例では、３種のキャリブレータ（オープン、ショート
及び標準ロード）が各４個用いられている（合計１２
個）。

【００１７】本発明の実施例について、他の図面によっ
て、更に説明する。図４（４b）は、フィクスチャ５と
呼ばれる測定部であり、被測定物（＝表面実装型クリス
タルデバイス）17の電極18にプローブコンタクトピン16
が上下動して、接触する構成となっている。また、該フ
ィクスチャ５の内部にはπ回路10と呼ばれる回路網（詳
細内容を11に示す）が内蔵されており、パワーデバイダ
13を介したりして同軸ケーブル12等により計測部（該実
施例ではネットワークアナライザ）14と配線接続され
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１９】「Ｉ」本発明の構成により、完全密閉型チ
ャンバーとすることができたので、設定温度に対するチ
ャンバー内部温度分布精度±１℃以内、温度安定度0.6
度℃（P-P）が実現できた。［ＩＩ」半導体検査用ハンドラで実績のあるオートハン
ドラが採用できたので、ローダへデバイスを収納したマ
ガジンをセットするだけで、被測定デバイスの搬送、測
定、指定ランクへの分類までの完全自動化が実現でき、
高スループットを実現できた。［ＩＩＩ」本発明によるキャリブレーション及び測定法
により、例えば各温度点において被測定クリスタルデバ
イスの無誘導共振周波数を±１ｐｐｍ、無誘導共振抵抗
を±３％の確度で測定できるようになった。また、常温
における等価回路の各パラメータも±３％の確度での測
定が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面実装型クリスタルデバイス自動試
験システムにおける温度特性試験が行われる測定部の構
成を示す概念図。

【図２】クリスタルデバイスの外観形状を示す。（２a）従来からあったリードタイプのデバイス。（２b）本発明の構成の対象となった表面実装タイプ
のデバイス。

【図３】クリスタルデバイス（水晶振動子）の等価回路
を示す。

【図４】測定部の構成を示す。（４a）フィクスチャ内部に内蔵するπ回路と計測部と
の配線接続関係を示すブロック図である。（４b）フィクスチャが被測定物と接触する状況を示
す概念図。

【図５】本発明の表面実装型クリスタルデバイス自動試
験システムにおけるシステムフローチャートを示す。

【図６】本発明におけるシステムブロック図を示す。

【符号の説明】

１ターンテーブル２デバイス収納ガイド３被測定デバイス４キャリブレータ５フィクスチャ６温度調節系モニタセンサ７完全密閉型チャンバー８吹き出し口９吸入口 10 π回路 11 π回路詳細図 12 同軸ケーブル等の配線 13 パワーデバイダ 14 計測部（ネットワークアナライザ） 16 プローブコンタクトピン 17 被測定物 18 電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面実装型クリスタルデバイス自動試験
システムの測定系の校正方法において、チャンバー（７）により測定温度に設定された雰囲気中
に、測定部であるフィクスチャ（５）と、制御された位置に移動するするターンテーブル（１）
と、当該ターンテーブル（１）上に、被測定デバイス（３）
を載置するためのデバイス収納ガイド（２）と、を設
け、校正基準となるキャリブレータ（４）を、当該デバイス
収納ガイド（２）の特定の位置に、品種変更のとき以外
は載置したまま、半固定して載置し、被測定デバイス（３）を、当該デバイス収納ガイド
（２）上の残りの位置に搬出入して、測定する、ことを
特徴とする表面実装型クリスタルデバイス自動試験シス
テムにおける測定系の校正方法。
【請求項２】被測定デバイス（３）が載置されるター
ンテーブル（１）及び載置されたデバイス収納ガイド
（２）が本体に固定で、測定部であるフィクスチャ（５）が制御された位置に移
動することを特徴とする請求項１記載の表面実装型クリ
スタルデバイス自動試験システムにおける測定系の校正
方法。