(57)【要約】      （修正有）【課題】  圧電振動子の製造工程で、水晶振動片から切り出されたブランクを精度よく選別する選別機の提供。【解決手段】  １０は水晶片から切り出された多数個のブランクが収容されているパーツフイーダで、内部で整列されたブランクを１個づつピックアップするピッカー（アーム）２０で移送され、次の測定テーブル３０上に移動される。測定テーブル３０は、間欠的に駆動し、ブランク保持部材毎にブランクを測定電極部４０の位置に移し電気的特性を測定後に、測定値に基づき搬出アーム５０で、選別ディスク部６０の方に移送する。選別ディスク部６０にはｎ個の選別ポケット６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、・・・６１ｋ、・・・６１ｎが円周上に配置され、ブランクの電気的な測定値に対応して各選別ポケット６０が所定の位置にくるように駆動機構によって回動制御され、測定済みのブランクをその測定値に応じてそれぞれ各選別ポケット内に分類収容するようにしている。【選択図】  図１
2006093865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転角度で間欠的に回転駆動される測定テーブルの円周に沿って等間隔に配置されている複数個のステージ電極部と、
前記ステージ電極の上部を囲むように配置されているブランク保持部材と、
前記測定テーブルの第１の回転位置で前記ブランク保持部材内にブランクを供給するピッカー部と、
前記測定テーブルの第２の回転位置で前記ステージ電極に載置された前記ブランクに対峙する上部電極を近接し、前記ブランクの電気的な特性を測定する測定電極部と、
前記測定テーブルの第３の回転位置で、前記測定電極部によって測定された電気的な特性に基づいて前記ブランク保持部材内のブランクを仕分けする搬出部を備えていることを特徴とする圧電ブランク片選別機。
【請求項２】
少なくとも上記測定テーブルの第３の回転位置において、上記ステージ電極に所定の間隙を介して下部電極が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブランク片選別機。
【請求項３】
上記測定テーブルの第４の回転位置で上記ブランク保持部材内のブランクを吸引排出する排出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブランク片選別機。
【請求項４】
上記ピッカー部は、細管と、該細管内に挿入されている重力針とを備え、前記細管の上方に穿孔されている開口部を介して、前記細管内の気体を吸引、開放する機構によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブランク片選別機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子を製造する装置に関わり、さらに詳しくは、ＩＴ機器等に使用される超小型の水晶振動子を製造するための例えば水晶片ブランクを、選択的に測定して選別する際に有用な選別機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子である水晶振動子は、従来から極めて精度の高い電気−機械変換素子として使用されており、特に近年は、通信分野の各種回路や、超精密機器の制御発振器として正確な電気常数を必要とする機器になくてはならない電子部品として多用され、その製造量も飛躍的に増大している。
また、上記したような需要に対応する水晶振動子は通信機器の小型化に従って、水晶片の小型化が必然的に要求されると共に、多量生産に沿うため自動化されるようになされている。
【０００３】
ところで水晶振動子、水晶フイルタ、セラミック振動子等は一般的に圧電素子と呼ばれており、多くの場合は水晶片を結晶から切り出して所定の外形寸法となる小片（ブランク）に分離し、この小片（以下、ブランク、又はブランク片という）の厚みを所望の周波数特性が得られる厚みとなるように研磨し、続いてブランクの表面に金属等を蒸着して振動電極を形成し、さらにこの振動電極の蒸着量を調整して圧電素子の総合的な振動周波数、又はフイルタの周波数特性が希望している値となるように微調整した後、パッケージ等に収納して完成品とされていた。
【０００４】
図５は水晶片（ウエハー）等から切り出された小さなブランクの厚みを測定して、その後の研磨工程や電極蒸着工程に至る前のブランクの選別工程を模式的に示したものである。
この図において図示されていないパーツフイーダ等から供給されたブランク２は、搬入点Ａでブランクの電気常数（インピーダンス特性、又は共振周波数）を測定する測定テーブル４のガイド部材１の中に供給され、次にガイド部材１と共にブランク２を矢印Ｘ方向に摺動してブランクの測定点Ｂに移動している。ブランクの測定点Ｂでは図示されていない機構によって上方から測定電極３が下降し、ブランク２に対して所定の高周波信号を与えブランク２の電気常数を測定する。
そして、測定されたブランク２は、さらに矢印Ｙ方向にガイド部材１と共に摺動され、次の排出地点Ｃにおいてピックアップ機能によってガイド部材１から拾い上げられ、測定値毎に分離収容される分別室にそれぞれ移送される。
【０００５】
従来は、水晶片から切り出されたブランク片の大きさは、１０〜５mm前後の大きさで、丸形、短冊型、４角形形状が大部分であり、水晶片等から切り出された ブランクの機械的な振動特性の誤差も比較的小さく、上記したような方法によってブランクの厚み情報を検出し、その結果に基づいて選別すると、以後の研磨工程と電極の蒸着工程で不良品の発生頻度を少なくして、このような整列、搬送、測定分類法を使用して水晶振動子を作ることができた。
【特許文献１】特開平６−１４０８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年は電子機器の小型化と共に水晶振動子の超小型化が要求され、さらに品質管理も厳しくなっており、水晶片から切り出されたブランク片の外形寸法も数mm、またはそれ以下となると共に、その厚みも数十μｍとなるような超薄型のブランクが切り出されるようになった。
しかし、水晶片から切り出されるブランクがこのように小さく、薄く、かつ軽くなると、その切り出し精度も高いものが要求されると共に、このようなブランクを上記したような測定テーブル上で引き回して選別すると、ブランクの表面が損傷されたり、ブランクが欠けて変形したりする場合が多くなり、次の研磨工程に供給できるような外形寸法範囲内のブランクを精度よく選別することができないため、不良品を発生するという問題が生じている。
また、静電気の影響を受けやすくなっているので、供給、選別、移送工程でブランク同士がくっついたりすることによって、ブランクの選別機能が円滑に行われなくなり、ブランクの選別精度が悪くなると、再度の研磨工程を加える場合に支障が生じると共に、不良率の発生割合が増加して製造歩留まりが低下するなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電ブランク片選別機は、かかる問題点を少しでも軽減するためになされたもので、所定の回転角度で間欠的に回転駆動される測定テーブルの円周に沿って等間隔に配置されている複数個のステージ電極部と、前記ステージ電極の上部を囲むように配置されているブランク保持部材と、前記測定テーブルの第１の回転位置で前記ブランク保持部材内にブランクを供給するピッカー部と、前記測定テーブルの第２の回転位置で前記ステージ電極に載置された前記ブランクに対峙する上部電極を近接し、該ブランクの電気的な特性を測定する測定電極部と、前記測定テーブルの第３の回転位置で、前記測定電極部によって測定された電気的な特性に基づいて前記ブランク保持部材内のブランクを仕分けする搬出部を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧電ブランク（片）選別機は、前記測定テーブルの第３の回転位置で上記ステージ電極の下方に所定の間隔を置いて下部電極を備け、測定精度が向上するようにすると共に、上記測定テーブルの第４の回転位置で上記ブランク保持部材内のブランクを吸引排出する排出部を設け、誤動作の発生が生じないようにしている。
さらに、ピッカー部は、例えば細管と、この細管内に挿入されている重力針と、前記細管内の気体を吸引、開放する機構によって構成されることにより、小片のブランクを確実に移送できるようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電ブランク片選別機は、パーツフィーダ等から供給されたブランクは測定テーブル上に配置されているブランク保持部材内に載置された後は、搬入位置から測定位置、及び測定位置から搬出位置に至る間に何らの外力も加えることなく円滑に移送することができるので、ブランクの電気的な測定値が有効に選別作用に生かされ、水晶振動子の製造過程をスムースに、かつ迅速にこなすことができるという利点を生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の圧電ブランク片選別機の概要を示す模式図である。
この図において１０は水晶片から切り出された多数個の微細なブランクが収容されているパーツフイーダで、一般的な電子部品のフィーダのように螺旋状に形成されている段差部１１と、この段差部１１の終点に位置する直線上の搬出ポート１２があり、収容されたワーク部材（ブランク）を円周方向に少しずつ移動させるために、図示されていない微振動機が付設されている。
そして微振動機による微震によってブランクが搬出ポート１２上に重なることなく整列するように移送される。
【００１１】
２０は前記搬出ポート１２の位置に移送され滞留しているブランクを１個ずつピックアップするピッカー（アーム）であり、後で説明するように空気流によって１個づつピックアップされたブランクが、軸２１を中心として回動するアームによって矢印Ａのように移送され、第１の回転位置となっている次の測定テーブル３０上に移動される。
【００１２】
前記測定テーブル３０は図示されているようにほぼ円盤状のディスクによって回転可能に構成されており、その円周上に例えば６個のブランク保持部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３ｆが設けられている。そして中心軸３２を図示されていない駆動機構によって間欠的に、例えば６０度づつ駆動して矢印Ｂ方向に回動し、ブランク保持部材３１（ａ）内に載置されたブランクを移送する。
ブランク保持部材は後で示すように中央部にステージ電極が置かれており、ブランクはこのステージ電極上に載置される。なおステージ電極の数は６個に限ることなく適宜配置することができる。
【００１３】
４０は測定テーブルの第２の回転位置に設けられている測定電極部を示し、後述するように軸４１によって紙面に向かって上下する測定電極４２がブランク保持部材３１内のブランクの上面側に所定の間隙を介して対接するように駆動され、測定（上部）電極４２に供給されているネットワークアナライザの測定信号に基づいて、ブランク保持部材３１（ｃ）内のブランクの電気的な特性を１個ずつ測定する。
ブランクの電気的な特性とは、ブランクに対して周波数が変化する高周波信号を印加したときに得られるブランクの固有振動電圧、又はブランクの交流的なインピーダンスの変化特性であって、一般的にはブランクの固有振動周波数や、インピーダンス、スプリアス特性等を測定するものである。
【００１４】
５０はブランクの電気的な特性が測定された後に、ブランクをその測定値に基づいて選別搬出する搬出アーム部であり、前記測定テーブル３０がさらに回転した第３の回転位置に配置されている。
搬出アーム部５０は軸５１を中心として矢印Ｃの範囲で回動し、図１の場合は電気的な常数が測定済みのブランクをブランク保持部材（ｅ）から拾い上げると共に、次の選別ディスク部６０の方に移送する。
【００１５】
選別ディスク部６０にはｎ個の選別ポケット６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、・・・６１ｋ、・・・６１ｎが円周上に配置され、ブランクの電気的な測定値に対応していづれかの選別ポケット６１が搬出点の位置にくるように、中心軸６２の下部に設けられている駆動機構によって回動制御され、測定済みのブランクをその測定値に応じてそれぞれ各選別ポケット内に選別して収集するようにしている。
なお、複数個の各選別ポケット６１（ａ〜ｎ）はブランクの標準測定値に対して＋誤差、及び−誤差値に応じて選別するものであり、その他に測定不能であったもの(RI)、及び標準値許容範囲外であったもの(NG)を収容するできるようにしている。
６３はブランク保持部材３１内を空にするためのクリアアームであり、この第２の回転位置で測定済みのブランクが残った場合でも、これを一掃するために設けられている。このクリアアームは、例えば、真空吸引機等によってブランク保持部材３１内のブランクを強制的に吸引排出し、測定テーブルが１回転した最終的な位置ではブランク保持部材３１内にブランクが残らないようにクリーンにしている。
【００１６】
本発明の圧電ブランクの選別機の概要は上記したように測定テーブルの第１の回転位置でピッカー２０等によって超小型の水晶片ブランクを拾い上げてブランク保持部材で保持すると共に、第２の回転位置でブランク保持部材内に保持されているブランクの電気的な特性を測定電極部４０により検出し、さらに第３の回転位置で搬出アーム部５０によって排出及び、分別収容が行われるようにすることによって、微細なブランク片に殆ど外力を加えることなく、その周波数特性毎に選別収容することができる。
【実施例】
【００１７】
図２は上記した測定テーブル３０の側面（一部断面）とブランク保持部材３１の構成、および、このブランク保持部材３１内のブランクの電気的な特性を測定するための電極構造を示している。
この図に示されているように測定テーブル３０の円周上には、絶縁材３２で測定テーブル３０に対して電気的な絶縁を施した複数個（本実施例では６個）のステージ電極３３が埋設されており、このステージ電極３３の上部を囲むように上記したブランク保持部材３１が嵌合されている。
測定テーブル３０は取付ねじ３４，３４によって測定テーブル３０を回動するシャフト３５に固定され、このシャフト３５の下方が、測定テーブル３０を間欠的に所定のタイミングで回転する回転駆動部３６に固定されている。
【００１８】
８０は測定電極部４０を支持している基台（固定アングル）で、その上方にはステッピングモータ８１が配置され、その回転軸８２がカム板８３を駆動している。
８４ａ、８４ｂ、８４ｃは前記したブランク保持部材３１内に突入する測定電極（上部電極）７１を上下方向にスライドするスライド軸７５を支持している枠体である。
【００１９】
測定電極７１はブランク保持部材３１内に上方から下降して、図示されていないが、ブランク保持部材３１内に載置されたブランクに対して接近するように測定電極支持部材７６に固定されている。
そのため、この測定電極支持部材７６は上記したスライド軸７５によって上下方向にガイドするように支持されており、ねじ７７によって固定されているベアリング７８が前記したカム板８３に接触している。
したがって、カム板８３がステッピングモータ８１によって回転するとカム板８３に接触しているベアリング７８が上下方向に移動し、同時に測定電極支持部材７６も上下方向に移動する。
この測定電極支持部材７６がスライド軸７５で案内されて上下方向に運動すると、電極姿勢調整ねじ７４（ａ，ｂ）、及び電極位置調整部材７３を介して測定電極７１も上下動を行う。
７２は測定電極支持部材７６に対して電極位置調整部材７３を回動可能に支持している球面軸受けである。  
【００２０】
測定テーブル３０に埋設されているステージ電極３３の下方には、下部電極８５が位置するように構成されている。この下部電極８５はステージ電極３３に対して極めて接近した位置となるように下部電極支持部材８７によって支持される。
下部電極８５は下部電極支持部８７に対して球面軸受け８６により少し回動するように支持されており、下部電極８５のステージ電極３３に対する距離、及び姿勢（水平度）は、複数個の姿勢調整ねじ８８ａ、８８ｂにより調整することができるようにしている。
なお、８９はリード線が引き出されている端子板止めねじである。
【００２１】
ブランクの電気的な常数を測定する際には、予め、上記測定電極（上部電極）支持部材７６は、図示されていないマイクロゲージによってブランクに最も接近した時の高さ、つまりブランクと測定電極７１の接近距離の調整が行われ、その位置から上方にカム板８３の回動と共に引き上げられるように調整される。
【００２２】
図３はステージ電極３３、測定電極７１，下部電極８５の部分を拡大した側面であって、ステージ電極３３は測定テーブル３０に対して絶縁材３２により絶縁され埋設されている。
また、このステージ電極３３の下方に位置する下部電極８５は、数十〜数百μｍの間隙Ｇ１を介してステージ電極３３に対峙するようにその位置が調整ねじ８８ａ、８８ｂにより調整されている。
ステージ電極３３に載置されたブランクＣＢに対して上方から測定電極が一点鎖線で示すように接近するが、このときの最接近間隙Ｇ２も数十〜百μｍ位に設定される。
【００２３】
ブランクの電気的な常数の測定を行うために印加される高周波信号は、測定電極７１からは間隙Ｇ２を介して、下部電極８５からは間隙Ｇ１を介してステージ電極３３上に載置されているブランクＣＢに供給され、一定の範囲で交番信号の周波数が掃引されたときの測定結果がネットワークアナライザによって解析される。
ネットワークアナライザによって解析された電気的な常数（交流インピーダンス、及び位相変化特性等）の測定結果に応じて、次の搬出アーム部による搬出先の選別が前記選別ディスク６０の回転制御信号に変換され、電気的特性別に近似している各ブランクが各選別ポケット６１（ａ〜ｎ）内に落とされて分類収集される。
【００２４】
図４は先に示したピッカー（アーム）２０、または搬出アーム部５０の先端に配置されブランクをブランク保持部材３１内に載置したり、ブランク保持部材の中から搬出するためのブランク把握機構の説明図である。
この図（ａ）に見られるようにピッカアーム、または搬出アームの先端部は下方にのびている細管２３と、この細管２３の内部に挿入されている重力針２４によって構成されており、細管２３の側壁には細孔２５が形成されている。
ワークｗを拾い上げるときは図４（ｂ）に示すようにワークｗ（ブランク）の上方に細管２３を誘導し、この位置で管内の空気を上方に引くと、図示した矢印の流れによって重力針２４が上方に持ち上げられると共に、細管の先端部にワークｗが吸着される。
次に、管内の空気の流れを開放すると、図４（ｃ）に見られるように細孔２５から空気が流入し、重力針２４が下方に垂下すると共に、細管２３の先端に吸着されていたワークｗが下方に押し出され落下する。細孔２５の大きさを変えることによってワークｗに対する最適な吸着力を得ることができる。
【００２５】
なお、上記の選別機は水晶片から切り出されたブランクを振動子として加工する工程に適応できるが、振動子を構成する素材としては、電気信号に反応してその形状が変形される人工的な圧電材料から切り出されたブランクに対して適応することができることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の水晶振動子の選別装置は、水晶片から水晶振動子を製造する過程で、圧電素子を所定の大きさで切り出したブランクを電気的な特性毎に選別して、要求される例えば水晶振動条件が得られるように研磨、エッチングを繰り返しながら、或いは電極付け等を行う際の前工程として有用である。
また、本発明を適応した水晶ブランクの選別工程は、精度の高い選別を行うことができるので、最終製品のデバイスとしての精度を向上すると共に、製造歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の圧電ブランク片選別機の概要を示す模式図である。
【図２】測定電極部の構造を一部断面として側面から見た側面図である。
【図３】ブランク保持部材と測定電極、、及び下部電極の位置関係を示す拡大図である。
【図４】ブランクを拾い上げるためのピッカーの原理を示す側面図である。
【図５】水晶小片の選別工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  パーツフィーダ、２０  ピッカーアーム、３０  測定テーブル、３１  ブランク保持部材、３２  絶縁材、３３  ステージ電極、４０  測定電極部、７１  測定電極、
８５  下部電極、５０  搬出アーム部
【図１】
2006093865.tif 000003
【図２】
2006093865.tif 000004
【図３】
2006093865.tif 000005
【図４】
2006093865.tif 000006
【図５】
2006093865.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
上記測定テーブルの第２の回転位置において、上記ステージ電極に所定の間隙を介して下部電極が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブランク片選別機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
上記測定テーブルの第３の回転位置を通過した第４の回転位置で上記ブランク保持部材内のブランクを吸引排出する排出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブランク片選別機。