(57)【要約】【課題】  超薄型の水晶振動板であっても、所定位置に確実に位置決めする位置決め装置を提供するとともに、当該位置決めされた水晶振動板に対し、確実に当該水晶振動板の周波数特性の測定を行い、分類することのできる水晶振動板の周波数選別装置を提供する。【解決手段】  基台１は、その表面には、４辺の中央部分からそれぞれ表面中央近傍に向かって走行する溝１１，１２，１３，１４が形成されている。位置決め片２２１，２３１、３２１，３３１はブレード状の構成であり、位置決め片の基台側下端すなわちブレードの下端部分は、前述の基台に設けられた溝１１，１３に収納されるような位置に配置される。位置決め片が水晶振動板Ｗを押し、基台に位置決めされ、上下電極体に周波数測定が行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動板を搭載する平面を有する基台と、当該基台の平面上部を移動する位置決め片と、上記位置決め片を駆動させる駆動部とからなる水晶振動板の位置決め装置であって、
前記基台の表面には複数の溝が形成され、前記位置決め片の一部が当該溝内を移動する構成であり、前記水晶振動板が当該位置決め片により基台表面の所定の位置に位置決めされることを特徴とする水晶振動板の位置決め装置。
【請求項２】
基台に形成される溝は四方から中央方向に向かって形成され、当該溝に沿って移動する位置決め片により、水晶振動板が基台の中央部分に位置決めされることを特徴とする請求項１記載の水晶振動板の位置決め装置。
【請求項３】
水晶振動板を搭載する平面を有し、少なくとも表面または内部に一方の電極体を有する基台と、当該基台平面上部を移動する位置決め片と、当該位置決め片を駆動させる駆動部と、位置決めされた水晶振動板上部に接触するかまたは非接触状態で近接する他方の電極体と、前記両電極体に交流電圧を印加し、当該水晶振動板の共振周波数を測定する測定部と、測定された共振周波数の値に応じて水晶振動板を分類する分類部と、を有する水晶振動板の周波数分類装置であって、
前記基台の表面には複数の溝が形成され、前記位置決め片の一部が当該溝内を移動する構成であり、当該溝は四方から中央方向に向かって形成され、当該溝に沿って移動する位置決め片により、水晶振動板が基台の中央部分に位置決めされ、基台の中央部分にて両電極体が対向することにより、水晶振動板の共振周波数を測定することを特徴とする水晶振動板の周波数分類装置。
【請求項４】
前記基台は導電性セラミックスからなることを特徴とする請求項３に記載の水晶振動板の周波数分類装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子、水晶発振器等に用いる水晶振動板の位置決め装置に関し、また当該位置決め装置を用いた水晶振動板の周波数分類装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は電極形成された水晶振動板をセラミックパッケージ等の収納容器に格納した構成が一般的である。当該水晶振動板は例えば周波数が厚みで決定されるＡＴカット水晶振動板を用いており、水熱合成法を用いたブロック状の人工水晶に対し切断加工および研磨加工を行い、最終的に小型で薄型の水晶振動板を得る。研磨工程は水晶振動板の周波数決定に重要であるが、水晶振動板を個別加工することは生産性向上の観点から困難である。このため実務上よく用いられている手法は、研磨砥粒を含有する研磨液を用いて多数個の水晶振動板に対し平行平面研磨を行う方法であり、この場合多数個の水晶振動板を一括して研磨するため、どうしても周波数のバラツキが発生する。このため研磨工程後は水晶振動板毎に周波数の測定をすることにより周波数の分類を行い、その後、その分類に基づいて電極形成等の後工程に進めることが一般的であった。
【０００３】
ところで研磨工程後水晶振動板の周波数を測定する方法は、各種方法が考えられているが、通常は電極体（金属）からなる基台上に水晶振動板を位置決めし、この位置決めされた水晶振動板の上部に他方の電極体を近接させ、両電極を介して水晶振動板に特定周波数範囲の交流電圧を印加することにより、水晶振動板の共振周波数を測定する構成が一般的である。このような構成において電極体は基台の所定の位置において水晶振動板を介して正対向するように構成されており、前記位置決めは水晶振動板が電極体の直上および直下に位置するように駆動させる必要がある。
【０００４】
上述の位置決めは例えば図６および図７に示すような構成の位置決め装置を用いる。位置決め対象物となる矩形状の水晶振動板Ｗは基台８上に搭載され、基台上部に位置する位置決め片９１，９２，９３，９４にて水晶振動板Ｗの各辺を基台の中央部分に押進し、位置決めする。
【０００５】
ところで基台上に位置する位置決め片を基台と接触した状態で駆動させることは、両者が摺動した際に生じる切削くずが水晶振動板に付着する可能性がある等の理由で好ましくなく、通常、基台と位置決め片とは非接触状態で配置されている。一方、その厚みで周波数が決定されるＡＴカット水晶振動板は近年の高周波数化に伴って極めてその厚さが薄くなっており、位置決めのために水晶振動板を押進させる際、基台と位置決め片の間隙部分に水晶振動板が潜り込んでしまい、所定の位置決めが行えないことがあった。
【０００６】
また特開２００３−４０４３３号（特許文献１）には、水晶振動板（極薄水晶片）を位置決めし、その周波数を測定する装置が開示されているが、当該装置においては、上記図５に類する位置決め装置を用い、その後位置決めされた水晶振動板を吸着ユニットにより吸引し、測定エリアに移動させ、吸着させた状態でスプリングプローブと下電極子とで当該水晶振動板の周波数を計測する構成が提案されている。
【０００７】
しかしながら特許文献１において、位置決め装置は、吸着ノズルと４爪エアチャックユニットの相互動作により、水晶振動板の吸着ノズルへの吸着位置を補正するものである。また水晶振動板の周波数測定は別のステージである特性測定ユニットに吸着用アームにて搬送されて実施されるため、全体として装置構成が複雑になるという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−４０４３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、超薄型の水晶振動板であっても、所定位置に確実に位置決めする位置決め装置を提供するとともに、当該位置決めされた水晶振動板に対し、確実に当該水晶振動板の周波数特性の測定を行い、分類することのできる水晶振動板の周波数分類装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、水晶振動板の位置決め装置と、当該位置決め装置を用いた水晶振動板の周波数分類装置について開示したもので、水晶振動板の位置決め装置としては、請求項１に示すように、水晶振動板を搭載する平面を有する基台と、当該基台の平面上部を移動する位置決め片と、上記位置決め片を駆動させる駆動部とからなる水晶振動板の位置決め装置であって、前記基台の表面には複数の溝が形成され、前記位置決め片の一部が当該溝内を移動する構成であり、前記水晶振動板が当該位置決め片により基台表面の所定の位置に位置決めされることを特徴としている。当該位置決め片は、一部が前記溝内に、他の一部が溝上部に位置する構成であり、また基台に非接触の状態で設置されていることが好ましく、基台に形成された溝内においても、非接触状態に設置することが好ましい。
【００１０】
前記基台の表面に複数の溝が形成され、前記位置決め片の一部が当該溝内を移動する構成であることにより、基台に搭載された水晶振動板は、一部が溝内に一部が溝上部に位置する状態で動作する。よって、基台表面に搭載された水晶振動板は高周波数化等により、超薄型化された場合でも位置決め片が必ず水晶振動板の側面に当接することになり、基台の所定位置に押進させることができる。
【００１１】
当該基台は、請求項２に示すように、基台に形成される溝は四方から中央方向に向かって形成され、当該溝に沿って移動する位置決め片により、水晶振動板が基台の中央部分に位置決めされることを特徴とする構成としてもよい。
【００１２】
当該構成により、各位置決め片が四方から中央方向に向かって駆動することにより、基台の中央部分に位置決めすることができる。これにより基台の中央部分に水晶振動板の中央部分が合致した状態で位置決めすることが可能になる。
【００１３】
請求項３は上記位置決め装置を用いた水晶振動板の周波数分類装置について開示している。すなわち、水晶振動板を搭載する平面を有し、少なくとも表面または内部に一方の電極体を有する基台と、当該基台平面上部を移動する位置決め片と、当該位置決め片を駆動させる駆動部と、位置決めされた水晶振動板上部に接触するかまたは非接触状態で近接する他方の電極体と、前記両電極体に電圧を印加し、当該水晶振動板の共振周波数を測定する測定部と、測定された共振周波数の値に応じて水晶振動板を分類する分類部と、を有する水晶振動板の周波数分類装置であって、前記基台の表面には複数の溝が形成され、前記位置決め片の一部が当該溝内を移動する構成であり、当該溝は四方から中央方向に向かって形成され、当該溝に沿って移動する位置決め片により、水晶振動板が基台の中央部分に位置決めされ、基台の中央部分にて両電極体が対向することにより、水晶振動板の共振周波数を測定することを特徴としている。なお、基台の中央部分あるいはその近傍に吸引孔を設けておき、位置決め片により位置決めを行った段階で、当該吸引孔から負圧エアーにて基台への位置固定を行ってもよい。
【００１４】
上記構成により、当該溝に沿って移動する位置決め片により、水晶振動板が基台の中央部分に位置決めされ、基台の中央部分にて両電極体が対向することになる。従って、周波数を測定する両電極体を移動させることなく常に水晶振動板の中央部分を測定したり、あるいは中央部分から所定位置離れた位置に電極体を配置することにより、所望部位の測定を行うことができる。
【００１５】
このように水晶振動板の中央部分を測定したり、あるいは中央部分から所定位置離れた位置の部位を測定するというように、特定された位置の測定を行うことは周波数測定の信頼性を向上させる上で重要となる。例えば、水晶振動板はその外周端部近傍にコンベックス加工やベベル加工を行っている場合がある。このような場合は当該加工部分に対し周波数測定を行うと、中央部分よりも薄く加工されているので、所望の測定結果を得られないことがある。従って、このような場合は水晶振動板の中央部分の周波数を測定する必要がある。また、水晶振動板に複数対の電極を構成するモノリシック水晶フィルタのような場合は、水晶振動板の中央部分から左右にずれた位置にそれぞれの電極対を形成することがあり、このような場合はそれぞれの電極対の形成される中央部分からずれた位置の周波数を測定する必要がある。このような場合は、まず水晶振動板の中央部分を検出し、その中央部分から所定寸法離れた測定位置に周波数測定用の電極体を予め配置させておき周波数測定を行う。
【００１６】
なお、請求項４に示すように、前記基台は導電性セラミックスからなる構成としてもよい。水晶振動板の周波数測定装置においては、基台の少なくとも表面または内部に電極体を形成する必要がある。電極体は金属が考えられるが、これに代えて導電性セラミックスを用いることにより、位置決め片により水晶振動板が所定位置に押進される際、基台と水晶振動板が摺動したり、あるいは基台と他の構成部材とが接触することによる切削くずの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、前記基台の表面に複数の溝が形成され、前記位置決め片の一部が当該溝内を移動する構成であることにより、基台に搭載された水晶振動板は、一部が溝内に一部が溝上部に位置する状態で動作する。よって、基台表面に搭載された水晶振動板は高周波数化により、超薄型化された場合でも位置決め片が水晶振動板を所定位置に押進させることができ、所定位置に確実に位置決めする位置決め装置得ることができる。
【００１８】
また、前記基台の溝に沿って移動する位置決め片により、水晶振動板が基台の中央部分に位置決めされ、基台の中央部分にて両電極体が対向することになる。従って、周波数を測定する両電極体を移動させることなく常に水晶振動板の中央部分を測定したり、あるいは中央部分から所定位置離れた位置の部位を測定することができ、位置決めされた水晶振動板に対し、確実に当該水晶振動板の周波数特性の測定を行い、分類することのできる水晶振動板の周波数分類装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態について、矩形ＡＴカット水晶振動板の位置決め並びに周波数分類装置を例にとり図面とともに説明する。図１は本実施の形態に係る周波数分類装置においてワーク位置決め装置Ｐを説明する模式的平面図、図２は周波数測定電極の配置構成を示す模式的側面図、図３は本実施の形態に用いる基台の斜視図である。また図４は周波数分類装置の概要を示す模式的平面図である。
【００２０】
図１、図２および図３において、１は基台、２は第１の位置決め装置、３は第２の位置決め装置、Ｗはワークとなる水晶振動板、４は上電極体である。
【００２１】
水晶振動板Ｗは水晶振動子に適用する矩形形状のＡＴカット水晶振動板である。当該水晶振動板Ｗは、水熱合成法を用いたブロック状の人工水晶に対し切断加工および研磨加工を行い、最終的に小型で薄型の矩形水晶振動板を得たものである。
【００２２】
基台１は、導電材料が添加された導電性セラミックスからなり、全体として直方体構成である。基台表面には、４辺の中央部分からそれぞれ表面中央近傍に向かって走行する溝１１，１２，１３，１４が形成されている。当該溝の幅は水晶振動板Ｗの各辺の寸法より小さく構成されており、また基台の中央には上下に貫通する吸引孔１５が形成されている。当該吸引孔１５は水晶振動板Ｗを一時的に固定する負圧エアによる吸引を行うためのものである。当該領域は後述するように水晶振動板に対し励振電圧を印加する領域でもあるので、水晶振動板に駆動エネルギを充分に供給できるよう、吸引機能が確保されれば小孔であることが好ましい。なお、当該吸引孔は必須ではなく、無くても位置決めを行うことは可能である。また当該吸引孔は基台の中央から若干ずれた位置であって、位置決めされる水晶振動板の端部近傍に位置するように一つまたは複数設けてもよい。この場合は、水晶振動板の中央部分に対する電圧印加（駆動エネルギ）の供給はより効率的に行うことができる。なお、水晶振動板の周波数を測定する場合は、吸引を解除することが正確な周波数測定を行ううえで好ましい。
【００２３】
第１の位置決め装置２および第１の位置決め装置３はそれぞれ水晶振動板Ｗの短辺と長辺を押進し、位置決めする構成となっている。第１の位置決め装置２は駆動部本体２１と駆動部本体により駆動されるアーム２２，２３とからなる。駆動部本体２１には外部からの指令に対して高速かつ高精度に動作するサーボモータＭが組み込まれており、当該サーボモータＭの動作に伴いスライド部２１１、２１２がアクチュエータとして動作し、矢印Ｘ方向に動作する。アーム２２，２３は当該スライド部に接続されており、前記スライド部の動作に伴って相互に近接あるいは離隔する動作を行う。
【００２４】
当該アーム２２，２３は前記基台の一方の対向辺（図１中の左右対向辺）に平行に伸長しており、アームの先端には、それぞれアームの伸長方向から直角に曲折した方向でかつ相互に近接する方向に延びる位置決め片２２１，２３１が形成されている。当該位置決め片２２１，２３１はブレード状の構成であり、図２に示すように、位置決め片の基台側下端すなわちブレードの下端部分は、前述の基台に設けられた溝１１，１３に収納されるような位置に配置される。もちろん位置決め片の動作時に切削くずの生じないように、位置決め片２２１，２３１と溝１１，１３とは接触しないよう設定されており、動作時も溝１１，１３に沿って位置決め片２２１，２３１が動くように設定されている。
【００２５】
第２の位置決め装置３も基本的には第１の位置決め装置２と同じ構成を有しているが、第１の位置決め装置２とは９０度異なる方向の位置決めを行う構成である。すなわち、駆動部本体３１と駆動部本体により駆動されるアーム３２，３３とからなる構成である。駆動部本体３１には外部からの指令に対して高速かつ高精度に動作するサーボモータＭが組み込まれており、当該サーボモータＭの動作に伴いスライド部３１１、３１２がアクチュエータとして動作し、矢印Ｙ方向に動作する。アーム３２，３３は当該スライド部３１１，３１２に接続されており、前記スライド部の動作に伴って相互に近接あるいは離隔する動作を行う。
【００２６】
当該アーム３２，３３は前記基台の他方の対向辺（図１中の上下対向辺）に平行に伸長しており、アームの先端にはそれぞれ位置決め片３２１，３３１が形成されている。当該位置決め片３２１，３３１はブレード状の構成であり、前述と同様に図２に示すように、位置決め片の基台側下端すなわちブレードの下端部分は、前述の基台に設けられた溝１２，１４に収納されるような位置に配置される。もちろん位置決め片の動作時に切削くずの生じないように、位置決め片３２１，３３１と溝１２，１４とは接触しないよう設定されており、位置決め実行時も溝１２，１４に沿って位置決め片３２１，３３１が動作する。
【００２７】
図２に示すように、水晶振動板Ｗの周波数を測定する場合は、一対の電極体により水晶振動板に交流電圧を印加して測定を行う。具体的には導電性セラミックスからなる基台１を一方の電極体（下電極体）とし、水晶振動板Ｗの上部に位置する上電極体４を他方の電極体として用い、上電極体４を水晶振動板Ｗの上部に近接させる。この状態でこれら電極体に電源Ｇから所定周波数の交流電圧を供給して水晶振動板を駆動させる。
【００２８】
次に当該水晶振動板の位置決め装置を用いた水晶振動板の周波数分類装置について説明する。図４において、５はパーツフィーダ、６は移載装置、Ｐはワーク位置決め装置、７は分類収納装置である。
【００２９】
パーツフィーダ５は投入された水晶振動板Ｗを整列して排出口５２へ供給する装置であり、すり鉢状の容器５１にらせん状の流路を形成し（図示せず）、容器に微小振動を与えることにより、電子部品Ｗが排出口５２に順次押し出される構成である。なお、パーツフィーダに代えて例えばパレットからインデックステーブルに供給する方式であってもよい。
【００３０】
パーツフィーダの排出口５２に送られた水晶振動板Ｗは移載装置６により取り出される。移載装置６はそれぞれ平行に延びた第１アーム６１および第２アーム６２の２つのアームを有しており、それぞれのアームの先端部分には電子部品Ｗを吸引する吸引口６１ａ，６２ａが形成されている。当該吸引機構は例えば負圧のエアを供給または停止することにより、吸引または吸引解除を行う。この第１アームと第２アームの間隔は、前記排出口１２とワーク位置決め装置の基台１間、および当該基台１と分類収納装置７間の間隔と等しく設定されている。これら各アーム６１，６２は上下方向並びに縦方向（図面上の上下方向）の２次元的な動作が可能となっている。これにより排出口５２にある水晶振動板Ｗをアーム６１の吸引口６１ａにより吸引し、上部方向へ移動後縦方向に移動し、さらに下方向に移動して基台１に移載する。なお、移載装置において、水晶振動板Ｗをピックアップする方法は前述の吸引による方法のみならず、例えば把持機構によるチャッキングであってもよい。
【００３１】
基台１に搭載された水晶振動板Ｗはワーク位置決め装置Ｐに備えられた第１の位置決め装置２および第２の位置決め装置３の位置決め片２２１，２３１，３３１，３３２により水晶振動板Ｗの各辺を押進することにより、水晶振動板Ｗは基台１の中央部分に位置決めされる。このとき前述のとおり、各位置決め片の一部は溝内に位置する状態で動作するので、水晶振動板Ｗが超薄型化した場合でも確実に位置決め作業を行わしめることができる。また各位置決め片の位置決めのための移動量すなわち対向する位置決め片の間隔は、予め処理を行う水晶振動板の外形寸法データを装置側に記憶させておくことによって、必要以上の応力が水晶振動板Ｗにかかることを防止できる。位置決めが完了すると図２に示すように基台の上部に待機させておいた上電極体４を降下させ、水晶振動板Ｗに近接させる。
【００３２】
このような上電極体４を水晶振動板Ｗに対し近接させる際の具体的な構成について、図５とともに説明する。図５は上下電極体を水晶振動板に対して近接させ、周波数測定を行う装置を示す模式的側面図である。なお、位置決め機構についての表示は割愛している。導電性セラミックスからなる基台１は、例えばインデックステーブル等の台座に設置され、水晶振動板Ｗはこの基台１上に平置き搭載される。上電極体４は絶縁ブロック４１を介して支持アーム４２により支えられている。また基台１には下降規制片４５が接触しており、当該下降規制片４５は絶縁体を介して支持アーム４４により支えられている。支持アーム４２は支持アーム４４と一体的に接続されているが、支持アーム４２は支持アーム４４に設けられたマイクロメータ４３により、相対的に上下方向に微小移動が可能となっている。これら支持アーム４４はその上部に設けられたシリンダ４６による移動機構により上下動作が可能となっている。これら支持アーム４２，４４はそれぞれＬＭガイド４７，４８を介して支柱４９により保持されている。以上の構成により、一体的に上下動作するとともに、マイクロメータ４３による調整により上電極体４と基台１との間隔を設定することができる。すなわち最終的には基台１に接する下降規制片４５と上電極体４との上下間距離により、上電極体と基台（下電極体）間の距離を設定している。
【００３３】
このように電極体を近接させた状態で水晶振動板に対し所定範囲の掃引周波数の交流電圧を印加することにより、当該水晶振動板の周波数を測定する。より詳しくはネットワークアナライザからπ回路治具を介して両電極体に所定範囲の掃引周波数の交流電圧を供給し、水晶振動板の共振周波数を測定する。
【００３４】
測定された周波数値は、図示していないが、制御部のメモリ内に取り込まれ、最終的には当該水晶振動板の分類収納装置７における所定収納領域が決定される。すなわち、分類収納装置７は周波数範囲毎に収納する領域が区画されており、測定された周波数に応じて当該区画が指定される。本実施の形態においては分類収納装置自体が平面的に移動することにより、前記指定区画を選択する。具体的には当該指定された区画が、前記移載装置の第２アームの吸引口６２ａに位置するように分類収納装置自体が図示しないアクチュエータにより移動し、前記吸引口の吸引を解除して当該区画に格納する。このような動作が順次進められ、パーツフィーダから供給された水晶振動板は最終的に分類収納箱に収納される。
【００３５】
なお、パーツフィーダから供給された水晶振動板は、その外観に傷が入っていたり、あるいは静電気等により一度に複数の水晶振動板が吸引される場合がある。このような場合の不具合対策として、例えば位置決め処理後、電子カメラによる水晶振動板の撮影を行い、当該撮影データに基づき水晶振動板に異常がないかを電子的に確認する画像処理確認を行ってもよい。このような確認動作を加えた場合、異常が発見された場合は、周波数測定を行わず、分類収納箱にも不良品としての処理をすればよい。
【００３６】
本実施の形態においては、基台に導電性セラミックスを用いたが、絶縁性セラミックスの表面に導電層を設けたり、また絶縁性セラミックス内部に導電層を設け、間接的な電圧印加方法としてもよい。また基台に金属を用いてもよいが、水晶振動板を搭載する表面は平滑にしておくことが切削くずを抑制するうえで好ましい。
【００３７】
基台に形成される溝は例えば平面視矩形状の角部近傍から中央部分に向かって走行する構成であってもよい。また基台は平面視矩形に限定されるものではなく、円形であってもよい。この場合、形成される溝はほぼ十字型に走行するような構成にすることにより、水晶振動板が平面的に傾いて搭載された場合でも、位置決め片による矯正作用により、所定位置に位置決めすることができる。いずれの場合でも位置決めされる水晶板の各辺の中央部分に位置決め片が当接する状態で押進が行われることが好ましく、水晶振動板の正確な位置決めを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
水晶振動子、水晶フィルタ等に用いる水晶振動板の量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による実施の形態を示す図
【図２】本発明による実施の形態を示す図
【図３】本発明による基台の斜視図
【図４】水晶振動子の周波数分類装置の概要を示す模式的平面図
【図５】水晶振動子の周波数分類装置の概要を示す模式図断面図
【図６】従来例を示す図
【図７】従来例を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１  基台（一方の電極体）
２  第１の位置決め装置
３  第２の位置決め装置
４  上電極体（他方の電極体）
５  パーツフィーダ
６  ワーク位置決め装置
７  分類収納装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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