JP2005210608A - 圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パッケージ内に圧電振動片を接合するようにした圧電デバイスの製造方法であって、圧電振動片の接合工程における導電性接着剤の塗布後に、前記導電性接着剤の塗布状態の確認だけでなく、前記パッケージの位置を画像認識により得るようにした、圧電デバイスの製造方法。
【選択図】図22
Description
従来の圧電デバイスは、パッケージ内に、例えば、圧電材料で形成した圧電振動片を収容している。
圧電振動子は、例えば、水晶のウエハを矩形にエッチングして励振電極を設けることにより形成されている。この圧電振動片は、パッケージ内に収容されている。このパッケージ内には電極部が形成されており、この電極部は圧電振動子の励振電極の電極部分に対して導電性接着剤により接合して電気的に接続されている。
ここで、接続に利用される導電性接着剤は電極部に対して塗布されるが、このような導電性接着剤の塗布を行う手段を備えた製造装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
つまり、圧電振動片を接合する上で、接着剤の塗布量を適切な量とすることで、接着剤が多すぎて電極間ショートを生じたり、少なすぎて接合力が不足する事態を解消しようとするものである。
しかしながら、圧電振動片の接合工程では、このような接着剤の量の調整だけでは、適切な接合状態を得られない場合がある。
この時、圧電振動片が箱状のパッケージに対して、正しい位置に合わせて収容され、接合される必要がある。
さらには、パッケージの内部空間に正しく位置合わせされて、圧電振動片が収容されるようにしないと、パッケージ内壁などに当たりを生じるなどして、振動性能を損なう場合がある。上述の特許文献1では、このような圧電振動片のパッケージに対する位置合わせに関しては全く考慮されていない。
本発明は上記課題を解消し、圧電振動片を接合する際に、パッケージ側に塗布された導電性接着剤に対して、正しく位置決めし、さらにパッケージとの位置に関しても正しく位置決めされて接合することができ、良好な導通性能の接合性能を得ることができる圧電デバイスの製造方法と、このような工程を実現できる圧電デバイスの製造装置を提供することを目的としている。
この場合、前記導電性接着剤の塗布状態を画像処理により確認し、塗布状態の判定と塗布後のパッケージパターン位置に対応して、圧電振動片を位置決めすることで、導通不良や短絡を防止するだけでなく、さらに、塗布後のパッケージシールリング位置に適合させることで、圧電振動片はパッケージに対しても正しく位置決めされることで、振動性能を損なうことなく、良好に接合される。かくして、圧電振動片を接合する際に、パッケージ側に塗布された導電性接着剤に対して、正しく位置決めし、さらにパッケージとの位置に関しても正しく位置決めされて接合することができ、良好な導通性能の接合性能を得ることができる圧電デバイスの製造方法を提供することができる。
第2の発明の構成によれば、前記シール部材と電極パターンの両方を用いてもとめた位置座標を利用することで、パッケージ形成の際に、電極パターン側に対して、シール部材がずれて形成された場合においても、パッケージ位置を正しくもとめることができる。
第3の発明の構成によれば、前記接合工程の前記画像処理において、前記シール部材外周と電極パターンの両方を用いてもとめた位置座標を利用することで、パッケージ位置を正確にもとめるようにしている。これにより、前記準備工程でもとめたパッケージ位置に対して、例えば、導電性接着剤の塗布作業において、パッケージが小さいことに起因して、塗布手段としてのシリンジに取付けられているニードル先端などが、パッケージ内壁などと当接した場合に、きわめて小さく軽いパッケージが位置ズレを生じたとしても、圧電振動片の接合前に、さらにパッケージ位置を正確にもとめておくことで、圧電振動片の接合の際の位置合わせを正しく行うことができる。
第4の発明の構成によれば、各工程において、前記シール部材と電極パターンの両方の位置に基づく位置座標を容易に得ることができる。
第5の発明の構成によれば、パターンマッチングだけでなく、濃淡エッジ計測を複数箇所行うことで、X,Y,θの位置計算をそれそれ2箇所計測し、平均データを求めることでより高精度な位置計測が可能となる。たとえばシールリングの寸法が規格内とはいえ微妙に変化するとパターンマッチングでは相関値が下がり正確な位置を求めることができないが濃淡エッジではエッジ位置を直接計測するため正確な位置を求めることができる。またシールリング外周エッジ部がシャープに出ない部分がありエッジ計測位置に多少バラツキが出たとしても、各々2箇所計測し平均することで計測誤差は少なくできるので、利点が大きい。
第6の発明の構成によれば、導電性接着剤の塗布径を直接測定するとともに、二値化により塗布面積を知ることで、導電性接着剤の塗布作業における良品と不良品の区別を確実にすることができる。
これにより、導電性接着剤の塗布作業においてもとめたパッケージ位置に対して、例えば、導電性接着剤の塗布作業において、パッケージが小さいことに起因して、塗布手段としてのシリンジに取付けられているニードル先端などが、パッケージ内壁などと当接した場合に、きわめて小さく軽いパッケージが位置ズレを生じたとしても、圧電振動片の接合前に、さらにパッケージ位置を正確にもとめておくことができる。このため、搭載部では、圧電振動片の接合の際の位置合わせを正しく行うことができる。かくして、圧電振動片を接合する際に、パッケージ側に塗布された導電性接着剤に対して、正しく位置決めし、さらにパッケージとの位置に関しても正しく位置決めされて接合することができ、良好な導通性能の接合性能を得ることができる圧電デバイスの製造装置を提供することができる。
第8の発明の構成によれば、塗布位置計測部は、導電性接着剤の塗布に先立って、電極パターンに基づく位置と、パッケージに基づく位置との両方に基づいて、導電性接着剤を塗布すべき正確な位置をもとめることができる。
第9の発明の構成によれば、前記判定部は、圧電振動片の接合に先立って、電極パターンに基づく位置と、パッケージに基づく位置との両方に基づいて、圧電振動片を接合すべき正確な位置をもとめることができる。
第10の発明の構成によれば、前記塗布位置計測部と前記判定部の各部において、前記シール部材と電極パターンの両方の位置に基づく位置座標を容易に得ることができる。
図1と図2は、本実施形態に係る圧電デバイスの製造方法により製造される圧電デバイスの好ましい形状例を示している。
図1は、圧電デバイスの蓋体の一部を破断して内部を表した概略斜視図であり、図2は、図1のA−A線における概略断面図である。
圧電デバイス30は、パッケージ36と、シール部材であるシールリング35と、蓋体37と、圧電振動片31を有している。ここで、シール部材とは、後述するようにして、パッケージ36を蓋体により気密に封止する際に封止材として用いられるものであり、この実施形態では、コバールなどの金属製のリングが用いられている。蓋体をシーム溶接で接合する場合には、シールリング35は、特に「シームリング」とも呼ばれる。
パッケージ36は、電気絶縁体であり、例えば複数枚のセラミック板を積層した構造で上方が開放された箱状の構造であり、この実施形態では、矩形の箱である。パッケージ36の内部には、空間30Sが形成され、この空間30S内に圧電振動片31が収容されるようになっている。パッケージ36の内底面36Mには、電極部32,32ともう1つの電極部33が形成されている。電極部32,32は、図1に示すように幅方向の両端部側に離して設けられている。もう1つの電極部33は、内底面36Mにおいて電極部32,32とは反対側に設けられている。
パッケージ36は、好ましい材料としては、圧電振動片31や蓋体37の熱膨張係数と一致するかもしくは極めて近い熱膨張係数を備えたものが選択できる。
シールリング35は、例えばコバール等の金属で作られている。蓋体37は、シールリング35に対して接合されることにより、パッケージ36の空間30Sは気密に封止される。
圧電振動片31は、図2に示すように、例えば圧電材料により形成されたウエハを厚みの薄い矩形に加工した、所謂、ATカット振動片により、圧電チップである振動片個片が形成されている。圧電材料として、例えば、この実施形態では水晶が使用されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、圧電チップの形態も、ATカット振動片に限らず、コンベックスタイプや、逆メサ型の振動片を用いることができるし、さらに、水晶Z板でなるウエハを、例えば、フッ酸溶液を用いてウェットエッチングしたり、あるいはドライエッチングすることで、所謂音叉型とした振動片等を使用してもよい。
一方の励振電極51と他方の励振電極51は、圧電振動片31の一方の面と他方の面にそれぞれ形成されているが、一方の励振電極51と他方の励振電極51は、互いに逆極性になるように、裏面側の実装端子41,41を介して駆動電圧源側に接続されている。外部の駆動電圧源が、実装端子41と電極部32を介して一方の励振電極51と他方の励振電極51に駆動電圧を印加することで、圧電振動片31はその内部に効率良く電界を生じさせて励振することができる。
図4は、パッケージ36の内底面36M側の平面形状を示している。図4(A)は、パッケージ36内の2つの電極部32ともう1つの電極部33を示している。パッケージ側の電極部32,32は、パッケージ36底面36Tの四隅の実装端子のうち、対角に位置する実装端子41,41と電気的に接続されている。すなわち、これらは、パッケージ36底板を貫通する導電スルーホールおよび内底面36Mに設けた導電パターン33aを介して電気的に接続されている。これに対して、電極部33は、パッケージ36底面36Tの四隅の実装端子とは接続されていないダミー端子である。
図4(C)は、圧電振動片31がパッケージ36の空間30S内に収容された例を示している。この例では、圧電振動片31は、電極部32,32と電極部33の合計3つの導電性接着剤の上に三点支持により接合して固定されている。
この場合に電極部32,32側の導電性接着剤80が、圧電振動片31の一方の面の励振電極51と他方の面の励振電極51に対して電気的に接続されている。電極部32,32の導電性接着剤80は、圧電振動片31の基部31K側を二点で支持している。これに対して、もう1つの電極部33側の導電性接着剤80は、圧電振動片31の他方の端部側を機械的に支持しているだけである。これによって、圧電振動片31は、三点支持により空間30S内で保持されている。
このことから、図4(D)の空間30S内に圧電振動片31を接合する場合には、圧電振動片31は、電極部32,32が導電性接着剤80により所謂二点支持により片持ち式に機械的かつ電気的に接合される。
図5(A)では、パッケージ36の内底面36Mの上に、2つの電極部32,32が形成された状態を示している。図5(B)では、2つの電極部32,32の上にそれぞれ導電性接着剤80が塗布されている。図5(C)では、導電性接着剤80,80の上に対して、圧電振動片31が接合されている。一方の導電性接着剤80は、一方の引出し電極51Aに電気的かつ機械的に接合されている。他方の導電性接着剤80は、他方の引出し電極51Aに対して電気的かつ機械的に接合されている。
図6は、本発明の圧電デバイスの製造装置の実施形態を示す平面図である。
圧電デバイスの製造装置100は、図1に示すような圧電デバイス30のパッケージ36内の電極部32に対して、図4(B)に示すように導電性接着剤80を塗布し、しかも導電性接着剤80を用いてパッケージ36内に圧電振動片31を接合するための装置である。
図6に示す圧電デバイスの製造装置100は、ベース400と、このベース400に設けられた各種構成要素を有している。圧電デバイスの製造装置100は、図13と図14に示す製造時に準備工程T1、接合工程T2および後処理工程T3を行うものである。図6において、X方向とY方向とZ方向は互いに直交している。Z方向は図6の紙面において垂直方向である。θ方向はZ方向に関する回転方向である。
図6の工程S1は、パッケージ供給部301を有している。工程S2は、パッケージ塗布位置計測部350を有している。
パッケージ供給部301は、供給ヘッド303とガイド部304とガイド部305を有している。パッケージトレー306は、その上に複数の図4(A)に示すようなパッケージ36を並べて着脱可能に搭載している。準備工程T1の段階では、パッケージトレー306に搭載されているパッケージ36内には、電極部32,33が形成されているが、導電性接着剤80はまだ塗布されておらず、圧電振動片31はまだ接合されていない。
このインデックステーブル200には、この搭載部201が、例えば角度45度ごとに8つ設けられている。複数の搭載部201は、ポジションP1からポジションP8にそれぞれ順次供給することができる。
また、このパッケージ塗布位置計測部350は、画像を認識することにより、パッケージ36とシールリング35の相互位置の関係も認識することができる。
塗布位置計測部350の詳しい構成と動作については、後で詳細に説明する。
図6に示す導電性接着剤の塗布部360は、塗布ヘッド361とガイド部362,364を有している。塗布ヘッド361は、シリンジ363を有している。
この塗布ヘッド361のシリンジ363には、導電性接着剤、例えばAgペーストが収容されている。このシリンジ363は、図4(B)に示すようにポジションP3に位置決めされた搭載部201の上に載っているパッケージ36内の電極部32,32に対して導電性接着剤80を塗布することができる。
この導電性接着剤の塗布部360については、後でさらに詳細に説明する。
このパッケージ位置計測と塗布状態の判定部380については後で説明する。
図6に示す圧電振動片の計測及び搭載部430は、吸着手段431、スライダ434、ガイド部432,435を有している。ガイド部432,435はX・Yロボットである。
これによって、吸着手段431は、X,Y方向に移動して位置決め可能である。吸着手段431は、図1に示す圧電振動片31を吸着して保持して、ポジションP5にある搭載部201のパッケージ36内にこの圧電振動片31を装着して接合するためのものである。複数の圧電振動片31はトレー450の上に並べて搭載されている。
したがって吸着手段431は、トレー450の上の圧電振動片31を搭載部201側に移動してパッケージ36内に装着して、導電性接着剤80により圧電振動片31の引出し電極を電極部32,32に対して電気的に接続する。
吸着手段431は、圧電振動片31を吸着して保持し、かつパッケージ36内に装着するために、Z方向に移動して位置決めが可能である。しかもこの吸着手段431は、θ方向に回転することで圧電振動片31の回転方向の向きを調整することができる。
図6の工程S6は、圧電振動片の搭載後のマウント状態検査部500を有している。工程S7は、完成製品の収納部540を有している。工程S8は、製品残り検出部600を有している。
圧電振動片の搭載後のマウント状態検査部500は、図1のようにパッケージ36内に搭載された圧電振動片31のマウント状態を画像認識により検査する。つまり、マウント状態検査部500は、ポジションP6の搭載部201においてパッケージ36に対する圧電振動片31のマウントの姿勢をチェックするようになっている。
メカチャックヘッド543は、Z方向に移動して位置決めすることができる。メカチャックヘッド543はガイド部542によりY方向に移動して位置決め可能である。ガイド部542は、ガイド部541によりY方向に移動して位置決め可能である。
ガイド部541には、完成品収納位置PP1と待機位置PP2を有している。完成品収納位置PP1と待機位置PP2の間では、製品トレー570がX方向に移動可能になっている。完成品収納位置PP1では、メカチャックヘッド543によりチャッキングされた完成品のパッケージ36を製品トレー570の上に移すようになっている。待機位置PP2では、次に用いる空の製品トレー570と交換する位置である不良品排出部578は、パッケージ36の原料不良品を外部に排出するための部分であり、不良排出レール579はAgペースト不良および圧電振動片搭載後の位置不良を整列させるための部分である。
このメカチャックヘッド543は、ポジションP7に位置決めされた搭載部201上のパッケージ36のチャッキングを行って、搭載部201から製品トレー570まで運ぶようになっている。
図6に示す製品残り検出部600は、ポジションP8に位置決めされた搭載部201の上に製品であるパッケージ36が残っていないか画像処理により検出する部分である。
図7に示すように、制御部700は、プログラマブルコントローラ701を有している。この制御部700は、インデックステーブル駆動部703、パッケージ供給部の駆動部704、パッケージ塗布位置計測部350、導電性接着剤の塗布部の駆動部705、導電性接着剤の空気圧力供給部706、パッケージ位置計測と塗布状態判定部380、圧電振動片の計測及び搭載部430、圧電振動片の搭載後のマウント状態検査部500、完成製品の収納部540、そして製品残り検出部600に対して電気的に接続されている。
制御部700は、インデックステーブル駆動部703、パッケージ供給部の駆動部704、導電性接着剤の塗布部の駆動部705、導電性接着剤の空気圧力供給部706、圧電振動片の計測及び搭載部430、完成品の収納部540の駆動指令を行う。
また制御部700は、パッケージ塗布位置計測部350、パッケージ位置計測と塗布状態判定部380、圧電振動片の計測及び搭載部430、圧電振動片の搭載後のマウント状態検査部500、製品残り検出部600からの信号を受け取ることができる。
図8では、塗布ヘッド361およびインデックステーブル200のポジションP3の付近を示している。インデックステーブル200のポジションP3には、搭載部201が位置している。この搭載部201の上には、パッケージ36が搭載されている。
シリンジ363は、導電性接着剤の収容部材の一例である。シリンジ363の先端にはニードル(針とも言う)850が着脱可能に取り付けられている。シリンジ363は、図8と図9に示すようにねじ851によりサポート852に対して着脱可能に挿入して取り付けることができる。
マイクロヘッド857を上がる方向r1に回すと、図1のパッケージ36の電極部32の表面に対してニードル850の先端が上がる方向にテーブル854を上昇させることができる。逆にマイクロヘッド857は、近付く方向r2に回すと、パッケージの電極部32の表面部に対してニードルの先端が近付くようになっている。
この空気圧力供給部1010は、シリンジ363内に空気を供給して、シリンジ363内の導電性接着剤がニードルの先端から吐出される際の吐出圧力を一定値に保つようになっている。この吐出圧力は、上述したような塗布高さDの範囲である。
図7で説明したパッケージ位置計測と塗布状態の判定部380は、塗布された導電性接着剤の塗布状態の判定と、後述するパッケージ位置の計測を画像認識により行うことができる。
ここで、導電性接着剤の塗布状態については、たとえば、導電性接着剤の吐出圧力を一定にした状態で、導電性接着剤がニードルから吐出されて、電極部32(33)に塗布される塗布時間を調整することにより、導電性接着剤の塗布量の調整を行うことができるようになっている。このような塗布量の調整は、図6の導電性接着剤の塗布部360が行っている。
このように塗布された導電性接着剤の二値化面積のみの判定を行うだけではなく、濃淡エッジの幅による塗布径を直接測定して確認し、二値化面積の判定または塗布径の直接測定のいずれかが基準に合格することにより、導電性接着剤の塗布状態の良否の判定を行うことができるようになっている。
この面積の判定または塗布径の直接測定のいずれかが基準に合格すれば、濃淡エッジの幅により塗布径を確認できれば、良品であるパッケージを不良品と判定されてしまうのを防ぐことができる。
塗布位置計測部350は、画像処理のための撮像手段として、カメラ251を備えている。カメラ251には、接写リング252を介して、光学系であるレンズ253が取付けられている。レンズ253は、絞りやピント合わせの機能を備えている。
レンズ254の視野内には、搭載部201上に保持されたパッケージ36が入るようになっている。
塗布位置計測部350は、以上のように構成されており、プログラマブルコントローラ701の指示にしたがって、画像コントローラ260は、カメラ251を制御して、必要な画像を取り込み、この状態をモニタ261の画面上に映し出す。また、プログラマブルコントローラ701および画像コントローラ260は、取り込んだ画像について、後述する画像処理を行い、予め設定された基準にしたがって判定を行うようになっている。
なお、画像コントローラ260は、複数のカメラを接続して、並列処理を行うことができるし、塗布位置計測部350と、塗布状態判定部380の各カメラを接続して、異なる内容の処理を並列処理するようにしてもよい。
図において、圧電振動片の計測及び搭載部430は、吸着手段431、スライダ434、ガイド部432,435を有している。ガイド部432,435はX・Yロボットである。
スライダ434は吸着手段431を有しており、スライダ434と吸着手段431の位置は、ガイド部432によりY方向に移動して位置決め可能である。ガイド部435は、ガイド部432をX方向に移動して位置決め可能である。
これによって、吸着手段431は、X,Y方向に移動して位置決め可能である。吸着手段431は、図1に示す圧電振動片31を吸着して保持し、ポジションP5にある搭載部201のパッケージ36内にこの圧電振動片31をマウントするためのものである。複数の圧電振動片31はトレー450の上に縦横に(X,Y方向に)並べて搭載されている。
吸着手段431は、トレー上の圧電振動片31に接近する上で、第1の駆動手段436によりZ方向に移動して位置決めが可能である。また、この吸着手段431は、第2駆動手段437によりθ方向に回転することで、圧電振動片31の置かれた平面内で回転方向の向きを調整することができる。これにより、後述するように、吸着手段431が、供給部であるトレー上の圧電振動片31に対する吸着位置を調整することができ、あるいは、吸着保持した圧電振動片31をX,Y方向に移動し、その回転方向を調整して、パッケージ内にマウントすることができる。
この吸着手段431による吸着位置の調整については、後で詳しく説明する。
図11に示すように、マウンター270は、トレー450とインデックステーブル200の中間付近に配置されている。
図12において、マウンター270の画像処理のための撮像手段として、カメラ275を備えている。カメラ275には、接写リング276を介して、光学系であるレンズ277が取付けられている。レンズ277は、絞りやピント合わせの機能を備えている。
照明手段としての小型同軸落射照明274に照明されるようにして、レンズ277の視野内には、吸着ノズル431に吸着保持された圧電振動片31が入るようになっている。
ここで、図11で説明したスライダ434に保持されたヘッド部271は、互いに接近・離間できるように支持された第1の部分272と、第2の部分273とを有しており、この第1の部分272と第2の部分273との間には、矢印方向に付勢力を付与する付勢手段であるスプリング271aが介装されている。
これにより、吸着ノズル431に吸着された圧電振動片31は、その吸着状態がカメラ275により、撮影されて、後述するようにその撮像結果に基づいて、補正データを形成するために利用される。
また、ヘッド部271は、インデックステーブル上の搭載部201(図11参照)まで運ばれて、矢印G方向に移動されることにより、導電性接着剤の上にマウントされる。このマウントに際しては、ヘッド部271により加重が矢印G方向に加えられ、この加重はスプリング271aにより調整されるようになっている。
図13の工程S1では、図6のパッケージ供給部301のトレー306の上には、ステップST1の図4(A)のように例えば420個のパッケージ36が配列してセットされている。
ステップST2では、供給ヘッド303の吸着ノズルが任意のパッケージ36を吸着する。この場合には供給ヘッド303がトレー306側に移動してパッケージ36を吸着する。供給ヘッド303は、ガイド部304,305によりX,Y方向にセンタリングを行い(ステップST3)、供給ヘッド303の吸着ヘッドはポジションP1の搭載部201の上にパッケージ36を搭載する(ステップST4)。
ステップST6では、図6に示すパッケージ塗布位置計測部350が画像認識により予め導電性接着剤の塗布位置を計測する。つまり図4(A)に示す電極部32,33の位置を画像認識により計測する。この場合にパッケージに対する電極部32,33の相対的位置の不良や、パッケージ36に対するシールリング35の相対的な位置の不良がある場合には、パッケージはこの時点で不良と判定される。
ST6の詳しい手法は、図15のフロー図に示されている。
先ず、図10のカメラ251により、搭載部201上のパッケージ36を撮像するための画像調整を行う(ST6−1)。この段階では、図10の画像コントローラ260により、カメラ251のシャッタースピードの調整、前処理、背景カット、調整などが行われる。
すなわち、図16(a)に示すように、図10のモニタ261の表示上で、図示するようにxy座標と、パッケージが置かれた面内での回転角度θ‘でなる座標系が設定される。
このステップでは、図17に示されているように、搭載部201上のパッケージ36が、図示の座標系に合わせて表示されるように位置調整される。すなわち、ウインドの決定がされる。
具体的には、図18(a)に示すように、パッケージ36の画像に関して、図において、それぞれシールリング35を含む上部領域V1と、下部領域V2を決めて、それぞれカメラ251による画像取り込み範囲とする。一度の撮像で、一方ずつ取り込む。上部領域V1と、下部領域V2には、それぞれ画像のモデル登録領域G1,G2を決めておく。
ここで、シールリング35は、コバールなどの金属であるため、パッケージの他の領域と比べると、光の反射量が多く明るくなる。また、図18(a)の符号35aの部分はシールリング35のヒケによる傾斜領域であり、パッケージの他の領域よりも光反射率が高いが、シールリング35の上端面よりも光反射率が低い。
ここでは、画像コントローラが予め用意しているP1,P2の形状と、実際の画像取り込みで得られるP1,P2の形状を重ねることにより、パッケージ36の位置を座標系のx,y,θ‘と合うように位置ずれを修正する。尚、好ましくは、このパターンマッチングは、上部領域V1と、下部領域V2を少なくとも2回ずつ行い、複数回の位置修正を行うことで、さらに精度が向上する。
図19に示すように、画像処理を行う。この場合、図18(a)、図18(b)で説明したのと同様の画像処理を行い、図19(b)のように、モデル登録画像P1,P2から、予め登録されている座標値(x,yの数値)に基づいて、R0,R1,R2の位置をもとめる。このR0とR1は、それぞれ、電極部32,32に対して導電性接着剤を塗布すべき位置の候補であり、R2は電極部33に対して導電性接着剤を塗布すべき位置の候補である(図19(a)参照)。ここで、R0,R1,R2は、それぞれ一度ずつの画像取り込みを行ってもとめられる。これにより、シールリング基準の塗布位置をもとめる。
続いて、図21に示すように、シールリング35の外縁に設定した濃淡エッジ領域G5,G6,G7,G8の各画像のポイントR6,R7,R8,R9に関して、それぞれ矢印方向に走査した際に急激に光量変化する箇所を濃淡エッジとして計測し、2点の座標をANGLE関数により、角度θ‘をもとめる。すなわち、パッケージ36の搭載部201上面の面内における傾斜角度をもとめる。
すなわち、ST6−3で得られたデータは、画像コントローラ内で送られ、シールリング基準のR0,R1,R2と、電極パターン基準のR3,R4,R5の各座標値について、例えば、これらの対応する位置の座標、すなわちR0とR3のx,y座標、R1とR4のx,y座標、R2とR5のx,y座標をそれぞれ足し合わせ、2で除算することにより、シールリング基準の塗布位置と電極パターン基準の塗布位置の平均をもとめる。
さらに、図21のシールリング35の左側の位置R6とR7に基づいて得られる角度θ‘と、足し合わせて、シールリング35の右側の位置R8とR9に基づいて得られる角度θ‘とを平均することにより、パッケージ36の傾き(角度θ’)をもとめる。
次いで、θの各データに関して、予め設けた基準と比べて、許容される範囲か否かの判定を行う(ST6−5)。
このように、シールリング35と電極パターンの両方を用いてもとめた位置座標を利用することで、パッケージ形成の際に、電極パターン側に対して、シール部材がずれて形成された場合においても、パッケージ位置を正しくもとめることができる。
図13に戻り、ステップST7では、塗布位置のx,y,θ‘方向のデータとパッケージ良否判定が、図7に示すパッケージ塗布位置計測部350の画像コントローラからプログラマブルコントローラ701に転送される。
ステップST8では、図6に示すインデックステーブル200がさらに回転方向Rに沿って45度回転する。
ステップST9では、導電性接着剤の塗布部360の塗布ヘッド361が、ポジションP3に位置決めされた図4(A)に示すパッケージ36の電極部32,33に対して導電性接着剤80を図4(B)に示すように塗布する。
この場合には図6に示す塗布ヘッド361は、ガイド部363,362を用いてX,Y方向に移動して位置決めされると共に、塗布ヘッド361により導電性接着剤80が電極部32,33の上に図4(B)に示すように塗布される。
図13の工程S4に移ると、ステップST11では、パッケージ位置計測と塗布状態の判定部380が、塗布された導電性接着剤の塗布状態と、パッケージの位置の画像認識を行う。
先ず、画像調整(ST11−1)、および位置調整(ST11−2)。図23は、画像調整の手法について、説明するものであり、電極部32,32,33に既に導電性接着剤80が塗布されている点を除き、図15のST6−1,ST6−2で説明した方法と同じであるから、重複する説明は省略する。
次いで、計測が行われる(ST11−3)。
先ず、電極部32,32,33にそれぞれ塗布された導電性接着剤80について、既に説明したように、塗布された導電性接着剤の塗布状態を画像により確認する。すなわち、画像を二値化して、塗布された導電性接着剤の塗布面積を測定する。さらに、塗布された導電性接着剤のほぼ円形状の周囲における濃淡のエッジを用いて、導電性接着剤の濃淡位置の幅を測定することにより塗布径の確認を行う。
次に、図25に示すように、シールリング35の外縁に設定した濃淡エッジ領域G5,G6,G7,G8,G13,G14,G15,G16の各画像各画像のポイントR6,R7,R8,R9,R12,R13,R14,R15に関して、それぞれ矢印方向に走査した際に急激に光量変化する箇所を濃淡エッジとして計測し、それぞれの計測ポイントを利用し、モニター画像における座標中心からのズレ量X,Y,θを求める。
そして、電極パターン基準でもとめたズレ量と、シールリング基準でもとめたズレ量を足して、2で除算することで平均値をもとめて、ズレ量を決定する。
図13のフロー図のST12に戻り、ステップST12では電極部32,33の上の導電性接着剤80の塗布形状が、上述した二値化による面積の塗布判定と、あらかじめ定めた濃淡エッジ幅による塗布径の直接確認による判定のいずれかが良好であればこの導電性接着剤を有するパッケージ36は良品であると判定する。もしも両方とも塗布判定で良好でなければ塗布状態は不良であると判定して、パッケージ36は不良品と判断される。
得られた導電性接着剤の塗布径は、図7に示すプログラマブルコントローラ701側にフィードバックされる。また、詳しく説明したように、上述の手法で、パッケージ36とシールリング35の位置を画像認識して、シールリング35の位置がパッケージ36に対して大きくずれていないかを確認する。
これによって、最適な導電性接着剤の塗布径を常時得ることができ、導電性接着剤の塗布径の適正化が図れる。
図13のステップST13では、さらにインデックステーブル200が回転方向Rに45度回転される。パッケージ36は、図6のポジションP4からポジションP5に移る。
この接合工程の一部として、ST14に先行して、図27に示すように、ST100ないしST105の工程が実行される。
圧電振動片31は、図27のステップST100では、予め図28の下半分に示すように、トレー450の上に縦横に並べて配置されている。図28の上半分の拡大図に示すように、トレー450では、開口451から、並べた圧電振動片31が露出するように配置されており、ステップST101では、この開口451から、吸着ノズル431が吸引孔431a,431aから真空吸着することで、ひとつひとつの圧電振動片31を吸着する。
すなわち、図12で説明したように、吸着ノズル431が、トレー450上から、ひとつの圧電振動片31を吸着した状態で、カメラ275が、この圧電振動片(ブランク)31を撮影する(ST102)。そして、例えば、モニタ279上において、例えば、図16(b)に示すように、圧電振動片31の状態が撮像される。すなわち、個々の吸着状態の圧電振動片31については、撮像された反対面において、図28の鎖線で示すように吸着ノズル431が個々の吸着位置で吸着されている。このため、吸着ノズル431の吸着位置は、図16(b)の座標系において、圧電振動片31がしめる位置と相関がある。
図29は、図28のトレー450が簡略化されて示されており、圧電振動片は表されていないが、トレー450上には、多数の圧電振動片が縦横に配置されている。
吸着ノズルは左端のラインL1に沿って、図示の場合、下方に移動しながら、矢印方向に順次圧電振動片をひとつずつ吸着していく。下端まで来た時は、隣のラインL2の下端から、L1のときと反対の方向に、矢印に沿って順次、圧電振動片を吸着し、次のラインL3でも同様に方向を変えて、順次吸着するようにしている。
これは、図31に示すような理由による。
すなわち、図31において、トレー450が、少し傾いて配置されていた場合を考えると、吸着ノズルは、最初のラインL1について、図において、垂直に移動していると、圧電振動片を吸着できなくなるから、上述の手法にしたがって、画像処理結果に基づき、補正Cがされながら、順次、圧電振動片を矢印方向に吸着していく。下端まで到達したときに、Aの位置からBの位置へ移ろうとすると、多数回の補正Cにより、その位置のX方向の位置は大きくシフトしており、X方向に極端に補正しないと次のラインL2の上端の位置であるBの位置に移動することができない。このように、ラインの変更に際して、大きな移動を伴うことは、吸着ノズルを支持するヘッド部の駆動には不利だからである。
図32(a)に示すように、吸着ノズル431は、圧電振動片31に対して、図示のような位置に吸着されることが好ましいが、特に、電極部32,32の導電性接着剤80,80の上に、吸着ノズル431の端部が位置することが好ましい。
図32(b)に示すのは、所謂ATカット振動片31−1であって、その一端の幅方向両端に位置する引き出し電極(図示せず)の位置、すなわち、電極部32,32上と、他端である電極部33の位置で、それぞれ導電性接着剤80により接合支持される三点支持の場合である。この場合には、電極部32と電極部33の中心付近に吸着ノズル431の中心部が位置するようにして、上記一端部と他端部とに、吸着ノズル431の矢印方向の加重が均等にかかるようにすることができて好ましい。
図33(a)に示すように、吸着ノズル431は、圧電振動片31に対して、図示のように左よりの位置に吸着されると、圧電振動片31の基部付近に割れD等の破損を生じて好ましくない。図33(b)は、図32(a)と対応する三点支持の場合であるが、吸着ノズル431は、図33(a)で説明したように左に寄りすぎており、電極部32の上には、当たっていない。このため、電極部32の箇所で、接合不良を生じ、周波数に狂いが出たり、特定の温度域で、周波数がズレる可能性がある。
図33(e)は、コンベックスタイプの振動片31−4を二点支持する場合である。この場合にも、吸着ノズル431は、左に寄りすぎており、図33(c)と同様の不都合が生じる可能性がある。
このため、圧電振動片を接合する際に、圧電振動片の理想とされる位置を吸着手段で吸着することができ、続く接合の際に適切な加重を加えることで、圧電振動片を破損せず、十分な接合強度を得るようにした圧電デバイスの製造方法を提供することができるものである。
このようにして圧電振動片31がパッケージ36に装着して搭載される。
図14のステップST15では、さらにインデックステーブル200が45度回転することにより、図4(C)の状態のパッケージ36が図6に示すポジションP5からポジションP6に移る。
そしてステップST19−1では、導電性接着剤の判定不良および搭載不良品は、その専用のトレー579に整列させる。またステップST19−2では、パッケージ36の不良品は、NGボックス578へ排出する。
このようにして、圧電デバイスの製造装置100は、図4(A)に示すパッケージ36の状態から図4(B)に示すパッケージ36の電極部32,33に対して導電性接着剤80を適正な塗布量(塗布径)により塗布することができる。
その後、図4(C)に示すように圧電振動片31の電極部分が電極部32,33に対して導電性接着剤80を用いて電気的かつ機械的に接合されると共に、圧電振動片31の他端部は、導電性接着剤80により電極部33に対して機械的に接続される。
そこで、本発明の実施形態では、塗布量(塗布径)を塗布するたびに適切化するために、吐出圧力は一定値にして、コントロール精度の高い塗布時間を調整している。これによって塗布時間が短ければ塗布径は小さくなり、塗布時間が長ければ塗布径が大きくなるという直線性を利用することができる。
本発明は、圧電振動片がパッケージに覆われるようにして収容されるものであり、導電性接着剤が圧電振動片を接合する構成であれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称に関わらず、本発明はすべての圧電デバイスの製造に適用することができる。
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
また、上述の実施形態では、シールリング位置データと塗布パターン位置データを平均する手法としたが、平均演算に限定されるものではない。例えば、シールリング位置を優先させたい場合には両者のズレ量から適切量を割り出し、シールリング位置データに加減算してもよい。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
Claims (10)
- 導電性接着剤を用いてパッケージ内に圧電振動片を接合するようにした圧電デバイスの製造方法であって、
前記パッケージを工程順に送る搬送手段に配置し、前記パッケージ内に配置されている電極部に対して、前記導電性接着剤の塗布位置を画像認識により得る準備工程と、
前記塗布位置に対応して、前記導電性接着剤の塗布を行い、塗布された後の前記パッケージ位置に対応して、前記圧電振動片を接合する接合工程と、
前記接合工程の後で、前記パッケージに対する前記圧電振動片の接合状態を確認して、その良否を判別する後処理工程と
を有しており、
前記接合工程における前記導電性接着剤の塗布後に、前記導電性接着剤の塗布状態の確認だけでなく、前記パッケージの位置を画像認識により得るようにした
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記パッケージとして上端が解放された箱状のパッケージの開口端に沿ってシール部材が配置された構成のパッケージを使用し、前記準備工程の前記画像処理においては、前記シール部材外周のパターンマッチングで得た位置座標値と、前記電極パターンのパターンマッチングで得た位置座標値とを利用して、前記導電性接着剤の塗布位置をもとめることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記パッケージとして上端が解放された箱状のパッケージの開口端に沿ってシール部材が配置された構成のパッケージを使用し、前記接合工程の前記画像処理においては、前記シール部材外周の濃淡エッジ計測で得た位置座標値と、前記電極パターンのパターンマッチングで得た位置座標値とを利用して、前記パッケージの位置を求めることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記シール部材のパターンマッチングまたは濃淡エッジ計測で得た位置座標値と、前記電極パターンのパターンマッチングで得た位置座標値とを平均することにより、前記準備工程および/または接合工程の画像処理を行うことを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記準備工程および/または接合工程の画像処理においては、前記シール部材の外周を利用した濃淡エッジ計測に基づいて、前記パッケージの位置をもとめることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記接合工程では、前記電極部に塗布された前記導電性接着剤の塗布径は、塗布された前記導電性接着剤の画像を得て、前記塗布された前記導電性接着剤の濃淡エッジの幅を計測することにより前記塗布された前記導電性接着剤の塗布径を直接測定し、前記塗布された前記導電性接着剤の画像を二値化することで得られた前記導電性接着剤の面積を得ることにより、前記塗布された前記導電性接着剤の塗布状態の良否を判定することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- パッケージ内に圧電振動片を接合するようにした圧電デバイスを製造する製造装置であって、
前記パッケージを工程順に搬送する搬送手段と、
この搬送手段に隣接して配置され、前記パッケージの電極部に導電性接着剤を塗布する塗布部と、
塗布された前記導電性接着剤に対して、前記圧電振動片を重ねて搭載する搭載部と
前記塗布部の前段で、前記パッケージの前記電極部の導電性接着剤を塗布する位置を画像処理により計測する塗布位置計測部と、
前記搭載部の前段で、前記導電性接着剤の塗布状態を画像処理により判定する判定部と
を備えており、
前記判定部が前記導電性接着剤の塗布状態の確認だけでなく、前記パッケージの位置を画像認識により得る構成とした
ことを特徴とする製造装置。 - 前記塗布位置計測部が、前記パッケージの開口端に沿って設けられたシール部材外周の濃淡エッジ計測で得た位置座標値と、前記パッケージの電極部の電極パターンのパターンマッチングで得た位置座標値とを利用して、前記導電性接着剤の塗布位置をもとめる構成 としたことを特徴とする請求項7に記載の製造装置。
- 前記判定部が、前記パッケージの開口端に沿って設けられたシール部材外周の濃淡エッジ計測で得た位置座標値と、前記パッケージの電極部の電極パターンのパターンマッチングで得た位置座標値とを利用して、前記パッケージの位置をもとめる構成としたことを特徴とする請求項7または8のいずれかに記載の製造装置。
- 前記塗布位置計測部および/または判定部は、前記シール部材外周のパターンマッチングまたは濃淡エッジ計測で得た位置座標値と、前記電極パターンのパターンマッチングで得た位置座標値とを平均することにより画像処理を行う構成としたことを特徴とする請求項8または9のいずれかに記載の製造装置。
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