JP2010087842A - 圧電振動片用の折り取り冶具、折り取り装置、不良品折り取りシステム - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片用の折り取り冶具、折り取り装置、不良品折り取りシステムを提供する。
【解決手段】枠部１４と、前記枠部１４に連結部１６ａ、３８ａを介して連結された圧電振動片１８とが、圧電素板をエッチングすることで一体形成されたウェハ１２から、前記圧電振動片１８を折り取る圧電振動片用の折り取り冶具７４であって、前記ウェハ１２の一面に対向する対向部７４ｃを有する押さえ部７４ａと、前記対向部７４ｃに、前記圧電振動片１８の近くに突出して設けられ、かつ、前記連結部１６ａ、３８ａから離れた位置に押し付けられて、前記圧電振動片１８を前記枠部１４に対して傾斜させ、前記連結部１６ａ、３８ａを破断させて前記圧電振動片１８を折り取る突起部７４ｂと、を有し、前記突起部７４ｂは、前記押さえ部７４ａが前記圧電振動片１８の一部と当接した状態で前記連結部１６ａ、３８ａを破断させる長さを有する。
【選択図】図１

Description

圧電振動片の欠陥検査に関し、特に光学的手法により欠陥を検出するとともに、欠陥を有する圧電振動片を折り取る技術に関する。

従来より、様々な圧電デバイスに搭載されるジャイロ振動片や音叉型圧電振動片等の圧電振動片は、水晶等の圧電素板にフォトエッチングで外形を加工しかつその表面に電極膜をパターニングすることにより製造される。具体的には図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、所定の厚さに研磨加工した水晶素板１０１に多数の圧電振動片ウェハ１０２を、その基端部１０２ａで連結部１０３に前記圧電素板の残部即ち枠部１０４と一体に連結・支持されるように、所望の音叉型圧電振動片の外形に加工する。次にこの状態で各圧電振動片ウェハ１０２に電極膜を形成して圧電振動片１０８とし、個々の圧電振動片１０８を連結部１０３から折り取って切り離す。一般に連結部１０３は、所望の圧電振動片の外形線１０５に沿って折れやすくなるように、基端部１０２ａとの接続部分を最も狭幅をなす台形に形成する。圧電振動片１０８の折り取りは、圧電振動片１０５の連結部１０３より離れた位置に例えば上方から吸引ノズル１０６を降下させ、その先端に吸着して上方に引き上げることにより行う。

このとき、連結部１０３はそれに作用する応力のかかり具合等によって、外形線１０７付近ではなくその途中で折り取られ、図１０（ｂ）に示すような突起１０７が基端部１０２ａに端辺に残ることがある。このような圧電振動片は、突起１０７が折り取り後の取り扱いを困難にし、圧電デバイスをパッケージに搭載しようとする際に正確な位置合わせ、又は所定位置へのマウントを困難にし位置精度を低下させる虞がある。

さらに、最近は圧電デバイスについてより一層の小型化が要求され、これに対応して圧電振動片の及びパッケージについてもより一層の小型化が図られている。そのため、パッケージ内部の実装スペースも制限されるので、圧電振動片ウェハから折り取った圧電振動片に上述した突起があると、従来以上に所定位置への正確な位置合わせが困難なだけでなく、場合によってはマウントできなくなる、という問題点がある。

そこで上記問題を解決するため、特許文献１においては、圧電材料のウェハをフォトエッチングすることにより所望の圧電振動片の外形を、前記ウェハと連結部を残して加工し、前記連結部に前記圧電振動片の外形に沿って薄肉部を設け、前記薄肉部において前記連結部を折ることにより前記圧電振動片を切り離す構成が開示されている。これにより、圧電デバイスの微小化に対応して、圧電振動片の外形加工後はウェハの状態で取り扱うのに十分な強度を有し、かつウェハから分離する際には、パッケージのマウント、位置合わせ、及び取り扱いに支障となる突起を生じることなく、確実に圧電振動片の外形線に沿って所望の略一定の形状で折り取ることができ、それにより良好な作業性の確保、生産性・歩留まりの向上を実現している。
特開２００３−１９８３０３号

しかし、圧電振動片が折り取られる瞬間は、上述の薄肉部等の折り取り部分に掛かる応力が解除されることになるが、この解除による反動で圧電振動片が装置外に飛び出す虞がある。またこの解除により折り取り部分から飛び出す折り取り屑が他の圧電振動片に付着して圧電振動片の周波数特性等に悪影響を与える虞があり、圧電振動片の歩留まりを低下させる問題があった。

そこで、本発明は上記問題に着目し、圧電振動片及び折り取り屑を折り取りの際に飛び出させず、確実に圧電振動片の折り取りを行うことが可能な圧電振動片用折り取り冶具、折り取り装置、折り取りシステムを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］枠部と、前記枠部に連結部を介して連結された圧電振動片とが、圧電素板をエッチングすることで一体形成されたウェハから、前記圧電振動片を折り取る圧電振動片用の折り取り冶具であって、前記ウェハの一面に対向する対向部を有する押さえ部と、前記対向部に、前記圧電振動片の近くに突出して設けられ、かつ、前記連結部から離れた位置に押し付けられて、前記圧電振動片を前記枠部に対して傾斜させ、前記連結部を破断させて前記圧電振動片を折り取る突起部と、を有し、前記突起部は、前記押さえ部が前記圧電振動片の一部と当接した状態で前記連結部を破断させる長さを有することを特徴とする圧電振動片用の折り取り冶具。

突起部を圧電振動片に押し付けることにより連結部に応力が集中して破断する。このとき突起部を所定の長さにすることにより、突起部の先端部分と、押さえ部の圧電振動片との当接部分とを結ぶ線分の角度を、連結部が破断する際の圧電振動片の枠部に対する角度と同じにすることができる。これにより連結部が破断すると同時に圧電振動片の上面を押さえ部が押さえることになるので、圧電振動片が破断時に外部に飛び出すことを防止することができる。さらに押さえ部は連結部を平面視して覆うように設計できるため、連結部の破断により飛び散る折り取り屑の飛散を防止することができる。また折り取る際に圧電振動片を折り取り冶具に吸着させる必要はないので、効率よく折り取り作業を行うことができる。

［適用例２］適用例１に記載の圧電振動片用の折り取り冶具と、前記枠部の外形に倣って形成され、前記枠部を保持する下枠と、を有し、前記枠部を前記下枠で保持しつつ前記圧電振動片を折り取ることを特徴とする圧電振動片用の折り取り装置。
上記構成により、枠部は折り取りの際に歪むことがないため、折り取り作業を確実に行うことが可能な圧電振動片用折り取り装置となる。

［適用例３］適用例２に記載の折り取り装置を有し、枠部に連結部を介して接続された複数の圧電振動片を撮影し、撮影された画像から欠陥を有する圧電振動片を検出し、前記欠陥を有する圧電振動片の位置情報を出力する検出手段と、前記折り取り装置に前記枠部を給送する給送手段と前記給送手段に前記枠部を前記折り取り装置に給送させるとともに、入力された前記位置情報を基に前記折り取り装置に前記欠陥を有する圧電振動片を折り取る制御を行う制御部と、を有することを特徴とする圧電振動片の不良品折り取りシステム。
上記構成により、視覚的に検出可能な圧電振動片の不良品を確実に折り取り、圧電振動片の歩留まりを向上させた圧電振動片の不良品折り取りシステムとなる。

［適用例４］前記検出手段は、前記複数の圧電振動片を両面から撮影して欠陥を有する圧電振動片を検出することを特徴とする適用例３に記載の圧電振動片の不良品折り取りシステム。
上記構成により、圧電振動片の両面を検査することになるので圧電振動片の不良品の検出効率を高めることができる。

以下、本発明に係る圧電振動片用の折り取り冶具、折り取り装置、不良品折り取りシステムを図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

本実施形態に係る圧電振動片の不良品折り取りシステムを図１に示す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は第１給送アーム乃至第４給送アームの側面図、図１（ｄ）は折り取り装置を構成する折り取りアームの側面図である。

不良品折り取りシステム１０は、複数の圧電振動片１８を接続したウェハ１２から不良品の圧電振動片１８を検出して折り取るものであり、全体の外形として位置決め台５０、ＸＹステージ５２、折り取り装置を有する。また不良品の検出手段として第１カメラ５８、第２カメラ６０、後述の第１画像処理部８４、第１演算処理部８８、第２画像処理部８６、第２演算処理部９０を有する。ウェハ１２の給送手段として、第１給送アーム４２、第２給送アーム４４、第３給送アーム４６、第４給送アーム４８等を有する。

本実施形態が適用されるウェハ１２は、水晶等の圧電素板をエッチングして後述の枠部、連結部、肉薄部、及び圧電振動片を一体形成したものである。ウェハ１２において、圧電振動片１８は縦方向に６個、横方向に１０個並べられた計６０個形成されている（図４参照）。圧電振動片１８は例えばジャイロ振動片２０と、音叉型圧電振動片３０が挙げられる。

図２にウェハ１２中のジャイロ振動片２０を形成した模式図を示す。ジャイロ振動片２０は、互いに平行な駆動アーム２２と、駆動アーム２２と直交して接続され、駆動アーム２２同士を連結する連結アーム２４と、連結アーム２４の中央に形成された矩形の中央部２６と、前記中央部２６から駆動アーム２２に平行に伸びる検出アーム２８を有し、駆動アーム２２、及び検出アーム２８の先端には振動しやすくするためのハンマーヘッド２２ａ、２８ａが形成されている。枠部１４に接続する接続部１６は、一のジャイロ振動片２０に対して枠部１４の４箇所から伸び、中央部２６の検出アーム２８及び連結アーム２４と干渉しない位置に接続され、枠部１４の接続部１６と中央部２６との境界領域には薄肉部を有する連結部１６ａが形成されている。なお、接続部１６を図２に示すように折り返し構造とすることにより、接続部１６にバネ性を与え枠部１４からジャイロ振動片２０への衝撃を緩和することができる。さらに駆動アーム２２には励振電極（不図示）が、検出アーム２８には検出電極（不図示）が、さらに中央部２６には励振電極（不図示）及び検出電極（不図示）の引き出し電極（不図示）が形成されている。このように枠部１４に接続された複数のジャイロ振動片２０が枠部１４に等間隔で並んで形成されている。このジャイロ振動片２０を組み込んだ加速度センサは、励振電極に交流電圧を印加して駆動アームを駆動アームの共振周波数により振動させ、ジャイロ振動片の板面の法線方向を回転軸とするコリオリの力により検出アームが所定の振動数で振動し、この検出アームの振動により発生する振動電流・電圧を検出することにより角速度を算出することができる。

図３にウェハ１２に音叉型圧電振動片３０を形成した模式図を示す。音叉型圧電振動片３０は２つの平行する振動腕３２と、振動腕３２の一端を保持する基部３４と、基部３４の左右の側面から伸び、パッケージのマウント電極（不図示）と接続するＬ型の支持部３６とから構成されている。そして振動腕３２には励振電極（不図示）が形成れ、基部３４及び支持部３６には励振電極（不図示）の引き出し電極（不図示）が形成されている。音叉型圧電振動片３０をこのような形態とすることにより、振動腕３２から支持部３６への振動漏れを防ぎＣＩ値を高めることができる。もちろん支持部３６を有さず基部３４に引き出し電極（不図示）を形成し、これにマウント電極（不図示）に接続する構成であってもよい。枠部１４に接続する接続部３８は基部３４の振動腕３２の反対側の側面に接続され、枠部１４の接続部３８と基部３４との境界領域には薄肉部を有する連結部３８ａが形成されている。この音叉型圧電振動片３０を組み込んだ加速度センサは、励振電極に交流電圧を印加して振動腕を振動腕の共振周波数により同一平面上で振動させ、振動腕の長手方向を回転軸とするコリオリの力により所定の振動数で前記同一平面と垂直な方向に振動させ、この垂直な方向の振動により発生する振動電流・電圧を検出することにより角速度を算出することができる。

不良品折り取りシステム１０において、位置決め台５０、ＸＹステージ５２、折り取り装置６６は一列に並べられ、これらの上方で、これらに平行してレール４０が配置されている。

レール４０には第１給送アーム４２、第２給送アーム４４、第３給送アーム４６、第４給送アーム４８、及び後述する折り取り装置の折り取りアームが取り付けられている。第１給送アーム４２、第２給送アーム４４、及び第３給送アーム４６は、それぞれレール４０に取り付けられ、レール４０の長手方向にスライドするレール受け４２ａ、４４ａ、４６ａ、４８ａと、各レール受けに取り付けられたＬ型の昇降アーム４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂを有している。各レール受けは転接ローラ（不図示）を有し、転接ローラ（不図示）がレール面を転接することにより各給送アームはレール４０上を水平方向に移動することができる。また昇降アーム４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂの下端の所定位置には吸着部４２ｃ、４４ｃ、４６ｃ、４８ｃが設けられている。各吸着部はウェハ１２の枠部１４を吸引することによりウェハ１２を各吸着部に吸着させることできる。各給送アームの動作は、まずレール４０上の各給送アームの所定位置にまで移動し、昇降アーム４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂを下降させ、吸着部４２ｃ、４４ｃ、４６ｃ、４８ｃをウェハ１２に近接させてウェハ１２を吸引して吸着部４２ｃ、４４ｃ、４６ｃ、４８ｃに吸着し、ウェハ１２を吸着した状態で昇降アーム４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂを上昇させ、レール４０上の格給送アームの次の所定位置に移動して昇降アーム４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂを下降させ吸着部４２ｃ、４４ｃ、４６ｃ、４８ｃの吸着を解除する。よって、この一連の動作によりウェハを所定位置から次の所定位置に移動させることができる。

ここで、第１給送アーム４２は、位置決め台５０にあるウェハ１２を第１位置決めホルダ５４に給送し、第２給送アーム４４は、第１位置決めホルダ５４にあるウェハ１２を第２位置決めホルダ５６に給送し、第３給送アーム４６は第２位置決めホルダ５６にあるウェハ１２を折り取り装置に給送し、第４給送アーム４８は、折り取り装置６６にある不良品の圧電振動片を折り取り済みのウェハ１２をウェハ搬入カセット（不図示）に給送する。

なお、第１給送アーム４２乃至第３給送アーム４６は、例えば後述の制御部８２の制御により同時に稼動させることができ、稼動しないときは第１カメラ５８、及び第２カメラ６０と光路上干渉しないように、第１給送アーム４２は位置決め台５０と第１位置決めホルダ５４との間、第２給送アーム４４は第１位置決めホルダ５４と第２位置決めホルダ５６との間、第３給送アーム４６は第２位置決めホルダ５６と折り取り装置との間にそれぞれ位置するように制御することができるものとする。なお、第１給送アーム４２乃至第４給送アーム４８、及び折り取りアームには例えば下向きに放射されるレーザ光源（不図示）とレーザ光の枠部１４からの反射光を受光するセンサ（不図示）が設けられ、枠部１４からの反射光がない場合は、ウェハ１２が搬入されていないものとして各アームは作動しない構成となっているものとする。

ウェハ搬送カセット（不図示）は、複数のウェハをロット単位で、装置間を搬送させるものであり、多段構造で棚ごとにウェハ１２を保持する棚部（不図示）と、棚部（不図示）の側面に取り付けられたスライダ６２を有する。所定の棚部にあるウェハ１２が押し込みプレート６４によって、スライダ６２の長手方向に移動して、位置決め台５０まで搬送する。そして位置決め台５０にウェハ１２がない場合には棚部（不図示）をスライダ６２に対して上下に移動させ所定の棚にあるウェハ１２を搬出し、保持されたウェハ１２の在庫がなくなるまで搬出可能な構成となっているものとする。

位置決め台５０は、ウェハ搬送カセット（不図示）から搬送されたウェハ１２を水平方向において所定位置に固定するものである。位置決め台５０には、押し込みプレート６４のウェハ１２を押し出す方向の終端となるエンド５０ａと、エンド５０ａの両脇からウェハ１２の幅方向から挟みこむ挟み込み部材５０ｂが形成されている。ウェハ１２は進行方向側の側面がエンド５０ａと当接し、前記側面に垂直な２つの側面が挟み込み部材５０ｂにより挟まれ、ウェハ１２が所定位置に固定される。ウェハ１２の所定位置が定まったのちは挟み込み部材５０ｂを解除可能とされ、ウェハ１２は所定位置に載置された状態となるため、後段の第１給送アーム４２が確実にウェハ１２を把持することができる。

図４にＸＹステージの部分詳細図を示す。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。ＸＹステージ５２は、ウェハ１２中の圧電振動片１８を撮影する第１カメラ５８及び第２カメラ６０の視野に応じて水平方向に移動するステージである。ＸＹステージ５２には第１位置決めホルダ５４、第２位置決めホルダ５６が設けられ、どちらも同様の形態をしている。第１位置決めホルダ５４（第２位置決めホルダ５６）は第１カメラ５８（第２カメラ６０）がウェハ１２を撮影するためのホルダであり、ウェハ１２の外形に倣って配置された位置決め用の複数のピン５４ａ（５６ａ）と、一方からウェハ１２をピン５４ａ（５６ａ）方向に押してピン５４ａ（５６ａ）と確実に当接させる押し込みプレート５４ｂ（５６ｂ）と、ＸＹステージ５２上のピン５４ａ（５６ａ）の内周領域を縁取るように形成された貫通孔５４ｃ（５６ｃ）から構成される。このように縁取りがあるためウェハ１２が貫通孔５４ｃ（５６ｃ）に落下することはない。なお、貫通孔５４ｃは後述の第１カメラ５８の撮影の際にＸＹステージ５２からの反射光等を防止して、撮影画像のコントラストを向上させるものである。

ピン５４ａ（５６ａ）は下部が円筒形で上部が円錐形を有する。よってウェハ１２が各位置決めホルダに対して位置ずれを起こした状態で各給送ホルダがウェハ１２の吸引を解除しても、上部の円錐形が形成する斜面に当接してウェハ１２が貫通孔５４ｃ（５６ｃ）側に導かれるので、ウェハ１２の搬入ミスを防ぐことができる。

第１位置決めホルダ５４には位置決め台５０にあるウェハ１２が第１給送アーム４２により搬入され、第２位置決めホルダ５６には、第１カメラによる撮影後第１位置決めホルダ５４にあるウェハ１２が第２給送アーム４４により搬送される。第２位置決めホルダにあるウェハは第２カメラ６０による撮影後、第３給送アーム４６により折り取り装置に搬送される。ここで押し込みプレート５４ｂ（５６ｂ）は各位置決めホルダにウェハ１２が来たときのみ動作するように構成されているものとする。

図１に示すように、第１カメラ５８は第１位置決めホルダ５４のほぼ真上に配置固定され、第２カメラ６０は第２位置決めホルダ５６のほぼ真下に配置固定される（図１（ａ）、（ｂ）参照）。第１カメラ５８はその光軸が鉛直下向きに向けられ、ウェハ１２を真上から見た映像を後述の表面画像データ８４ｂとして後述の第１画像処理部８４に出力するものである。第２カメラ６０はその光軸が鉛直上向きに向けられ、ピン５６ａが被写体となることはないが、貫通孔５６ｃを通じてウェハ１２を真下から見た映像を後述の裏面画像データ８６ｂとして後述の第２画像処理部８６に出力するものである。第１カメラ５８及び第２カメラ６０の撮影範囲は例えば図５に示すようにウェハ１２を４分割（１点鎖線で囲まれた領域）し、分割された範囲を一つずつ撮影可能となるように各カメラのウェハ１２までの距離及び各カメラの焦点距離が調整されている。そしてＸＹステージ５２を例えば図５の矢印で示すように、第１カメラ５８及び第２カメラ６０の撮影範囲の中心位置が前記４分割された領域の中心位置に来るように、所定時間ごとに後述の制御部８２による制御により動かした上で、第１カメラ５８及び第２カメラ６０前記４分割された領域を順次撮影していくことにより、第１カメラ５８及び第２カメラ６０はウェハ１２の両面をモザイク的に撮影することとなる。このようにＸＹステージ５２に２つのウェハ１２を載置し各ウェハ１２を第１カメラ５８及び第２カメラ６０がそれぞれ撮影することになるので、ＸＹステージ５２を複数設ける必要はなく、システム全体の効率性を上げ、コストダウンを図ることができる。

折り取り装置６６は、折り取りアーム６８、折り取りＸＹステージ７０、移動ステージ７２とから構成されている（図１（ｄ）参照）。折り取りアーム６８は、上述の第１給送アーム４２等と同様の構成を有しているが、レール受け６８ａがレール４０上の所定位置に固定されている。そして、折り取りアーム６８のＬ字の昇降アーム６８ｂの下端に下向きに折り取り冶具７４が配設されている。

折り取りＸＹステージ７０は、ＸＹステージ５２同様に水平方向で前後左右に移動することができるものである。折り取りＸＹステージ７０の上面には、ＸＹステージ５２と同様に第３位置決めホルダ７６が設けられ、ＸＹステージ５２上の第２位置決めホルダ５６から第３給送アーム４６により搬送されたウェハ１２が載置される。

図６に第３位置決めホルダの模式図を示す。第３位置決めホルダ７６は第１位置決めホルダ５４等と同様にピン７６ａ、押し込みプレート７６ｂが設けられているが、ピン７６ａが形成する内周領域を縁取るように開口された凹部７８（図１（ｂ）参照）が形成され、凹部７８の上端には枠部１４に倣った形状を有し、一定の剛性を有する下枠８０が形成されており、ウェハ１２を第３位置決めホルダ７６に載置すると枠部１４の構成部材が全て下枠８０により保持されることとなる。したがって折り取りの際突起部７４ｂを圧電振動片１８に押し付けても枠部１４が弛まないので圧電振動片１８（ジャイロ振動片２０、音叉型圧電振動片３０）と接続部１６、３８との境界の薄肉部を有する連結部１６ａ、３８ａに確実に応力を伝達し、容易に連結部１６ａ、３８ａを破断させることができる。なお、折り取られた圧電振動片１８は凹部７８の下面に落下する。

なお、移動ステージ７２は、折り取りアーム６８が、第３給送アーム４６、及び第４給送アーム４８と干渉することを回避するため、折り取りＸＹステージ７０を第３給送アーム４６側、及び第４給送アーム４８側に平行移動させるものである。

図７に折り取り冶具の折り取りの模式図を示す。図７（ａ）は折り取り前、図７（ｂ）は連結部の破断直前、図７（ｃ）は折り取り後を示す。折り取り冶具７４は、枠部１４から圧電振動片１８を折り取る冶具であり、押さえ部７４ａと、ウェハ１２の一面に対向する対向部７４ｃ（押さえ部７４ａの下面）と、対向部７４ｃから、圧電振動片１８の近くに突出して設けられた突起部７４ｂから構成される。突起部７４ｂは圧電振動片１８、例えばジャイロ振動片２０の一面の接続部１６から離れた位置に押し付け、ジャイロ振動片２０と接続部１６の境界にある薄肉部を有する連結部１６ａに応力を与えて連結部１６ａを破断させるものである。一方、押さえ部７４ａは、下面でジャイロ振動片２０の前記一面を上から押さえるものである。

ところで連結部１６ａはジャイロ振動片２０を枠部１４に対して所定の角度にまで曲げた場合に破断するが、突起部７４ｂが長すぎる場合は、押さえ部７４ａの下面にジャイロ振動片２０が当接することなくジャイロ振動片２０が折り取られ、ジャイロ振動片２０は外部に飛び出す虞がある。逆に突起部７４ｂが短すぎる場合は、突起部７４ｂをジャイロ振動片２０に押し付けても連結部１６ａが破断しない。なぜなら、折り取るジャイロ振動片２０の隣のジャイロ振動片２０を破損させない領域までしか、対向部７４ｃを下げることができないからである。

よって、図７（ｂ）に示すように、押さえ部７４ａが下がると、ジャイロ振動片２０は突起部７４ｂと、対向部７４ｃの一部に当接した状態、すなわち、対向部７４ｃとの成す角がθとなった状態になる。そして、さらに押さえ部７４ａが下がって、連結部１６ａが破断することにより、ジャイロ振動片２０が折り取られる。ここで、ジャイロ振動片２０の対向部７４ｃに当接した位置から突起部７４ｂまでの距離をｒとし、突起部７４ｂの長さをＬとすると、Ｌ＝ｒ・ｔａｎθの関係になる。このとき、連結部１６ａが破断する一方ジャイロ振動片２０が押さえ部７４ａの下面（対向部７４ｃ）の一部に当接しているため、連結部１６ａの破断によりジャイロ振動片２０に係る応力が解除された反動でジャイロ振動片２０が外部に飛び出すことを防止することができる。また連結部１６ａは平面視して押さえ部７４ａにより覆われているため、破断の際の折り取り屑が飛散して他のジャイロ振動片２０に付着することを防止できる。

なお、圧電振動片中、上述のジャイロ振動片２０を折り取る場合は、一方の検出アーム２８の先端部分にあるハンマーヘッド２８ａに突起部７４ｂを押し付け、検出アーム２８の反対側の他方の検出アーム２８の先端部分にあるハンマーヘッド２８ａ、または他方の検出アーム２８と同じ方向に伸びる駆動アーム２２の先端部分にあるハンマーヘッド２２ａを押さえ部７４ａの下面に当接させるようにすればよい（図２参照）。音叉型圧電振動片３０を折り取る場合は、支持部３６の先端領域３６ａ、または振動腕３２の先端領域３２ａに突起部７４ｂを押し付け、基部３４と接続部３８の境界（連結部３８ａ）を押さえ部７４ａの下面に当接させるようにすればよい（図３参照）。

図８に不良品折り取りシステムの制御系統図、図９にフロー図を示す。
制御部８２は、本実施形態の不良品折り取りシステム１０全体の動作を制御するものである。制御部８２は第１給送アーム４２乃至第３給送アーム４６、ＸＹステージ５２、第１画像処理部８４、第２画像処理部８６、第２演算処理部９０、折り取り装置６６にそれぞれ接続されているが、制御部８２による制御は大きく分けて、第１給送アーム４２乃至第３給送アーム４６、ＸＹステージ５２、第１画像処理部８４、第２画像処理部８６を制御する段階と、折り取り装置６６を制御する段階に分けられる。

制御部８２は、キー操作等によりウェハ番号の初期値が入力されると、ウェハ番号の初期値を第１画像処理部８４に出力する。制御部８２は第１画像処理部８４及び第１演算処理部８８での処理が終了する所定時間後に、第１画像処理部には初期値から１加算したウェハ番号を出力し、第２画像処理部には、初期値を出力する。そして制御部８２は第１画像処理部８４、第１演算処理部８８、第２画像処理部８６、第２演算処理部９０での処理が終了する所定時間後に、第１画像処理部８４には初期値から２加算したウェハ番号を、第２画像処理部８６には初期値から１加算したウェハ番号を、折り取り装置６６には初期値を出力するように構成されている。これ以後は、折り取り装置６６から入力される折り取り終了信号９４をトリガとして、ウェハ番号を１づつ加算して第１画像処理部８４、第２画像処理部８６、折り取り装置６６に出力するように構成されている。これによりウェハ１２が第１給送アーム４２乃至第４給送アーム４８に搬送されても検査対象のウェハ１２のウェハ番号と、第１画像処理部８４、第２画像処理部８６、及び折り取り装置６６が認識するウェハ番号が一致する。なお、折り取り工程は各演算処理部での処理よりも時間がかかるので、折り取り終了振動をトリガとすることにより、ウェハ１２が全域で撮影される前に各給送アームにより搬送されることを防止できる。

制御部８２は、第１給送アーム４２乃至第３給送アーム４６にはウェハ１２の給送信号を、所定時間間隔で出力するように構成されている。最初の２回は各演算処理部の演算が終了するタイミングにあわせて、それ以降は折り取り終了信号９４が入力されるたびに出力する。なお、制御部８２の各演算処理部へは各給送アームによりウェハ１２が搬送される時間分だけ遅らせて出力するように構成されている。

制御部８２は、ＸＹステージ５２に図５に示す第１カメラ５８及び第２カメラ６０の４つの撮影範囲に対応するそれぞれの座標を示す信号を所定時間ごとに出力する。ＸＹステージ５２は所定時間ごとに前記撮影範囲に対応する位置に移動する。

第１画像処理部８４は、ＸＹステージ５２が上述のように所定の位置に移動するたびに制御部８２から所定のウェハ番号及び撮影命令に係る信号が入力され、第１カメラ５８のシャッター操作を行うように構成されている。第１画像処理部８４は第１カメラ５８から４分割されたうちの１のそれぞれ別の位置を撮影した表面分割画像データ８４ａが４回入力される。その際、第１画像処理部８４は、例えば図５に示すように分割番号（本実施形態では１番から４番）を指定しており、これを表面分割画像データ８４ａに組み込んでいる。よってこの表面分割画像データ８４ａを組み合わせることにより、所定のウェハ番号のウェハ１２表面全体の画像を表す表面画像データ８４ｂを形成することができる。そこで第１画像処理部８４は、分割番号を有する表面分割画像データ８４ａの座標位置を分割番号ごとに所定の距離だけ平行移動させ、一つの平面上で４つのデータが図５に示すように隣り合った関係を有するように、これら４つの表面分割画像データ８４ａを所定のウェハ番号を有する表面画像データ８４ｂに合成し、第１演算処理部８８に出力する。

第１演算処理部８８は、入力された表面画像データ８４ｂを圧電振動片１８の個数（本実施形態では６０個）に対応して分割し、図２等に示すように圧電振動片に振動片番号（本実施形態では１番から６０番）を割り当てる。これにより、一つの圧電振動片を包含し振動片番号をつけた表面振動片分割画像データ（不図示）を形成する。第１演算処理部８８は各表面振動片分割画像データ（不図示）ごとに異常があるか否かを検出し、異常があった振動片分割画像データ（不図示）の振動片番号とそのウェハ番号を第２演算処理部９０に出力する。この場合の異常の検出は、例えば通常より極端に明度が高い、若しくは低い領域が存在する、または表面振動片分割画像データ（不図示）の明度の平均値が通常より高い、若しくは低い場合は圧電振動片１８に欠陥及び欠損があると判断することにより行うことができる。

第２画像処理部８６は、第１画像処理部８４と同様に、ＸＹステージ５２が上述のように所定の位置に移動するたびに制御部８２から前記所定のウェハ番号と撮影命令を示す信号が入力され、第２カメラ６０のシャッター操作を行い、第２カメラ６０から４分割されたうちの１の裏面分割画像データ８６ａが４回入力される。そして第２画像処理部８６は、第１画像処理部８４と同様に分割番号を有する裏面分割画像データ８６ａの座標位置を分割番号ごとに所定の距離だけ平行移動させ、一つの平面上で４つのデータが図５に示すように隣り合った関係を有するように、これら４つの裏面分割画像データ８６ａを所定のウェハ番号を有する裏面画像データ８６ｂに合成し、第２演算処理部９０に出力する。

第２演算処理部９０は、第１演算処理部８８からの振動片番号とそのウェハ番号を第２演算処理部９０に設けられた記憶媒体（不図示）に保持するとともに、第１演算処理部８８と同様に、裏面画像データ８６ａが入力されると裏面画像データが形成する所定番号のウェハ１２を圧電振動片１８の個数にしたがって分割して、一つの圧電振動片を包含し振動片番号をつけた振動片分割画像データ（不図示）を形成し、各振動片分割画像データ（不図示）ごとに異常があるか否かを検出する。そして、第２演算処理部９０は、異常があった振動片分割画像データ（不図示）の振動片番号とそのウェハ番号、及び記憶媒体（不図示）に記録された同一のウェハ番号に係る振動片番号を合成して、不良品の圧電振動片１８の位置情報となる折り取り信号９２を制御部８２に出力する。

折り取り装置６６は、制御部８２に接続され、制御部８２から折り取り信号９２が入力され、ウェハ１２が折り取りＸＹステージ７０に載置されると、図２に示すように各圧電振動片の折り取り冶具７４の突起部７４ｂを当てる位置に突起部７４ｂが来るように振動片番号（本実施形態では１番から６０番）に応じて順次移動していくように構成されている。その際ウェハ番号とともに不良品に係る振動片番号を示す信号が入力されると、その振動片番号に対応した不良品とされた圧電振動片１８上で停止し昇降アーム６８ｂを下げて圧電振動片１８を折り取るように構成されている。もちろんウェハ１２中に複数の不良品とされる圧電振動片１８がある場合は各圧電振動片上で折り取りＸＹステージ７０の移動を停止して各圧電振動片を折り取ることになる。

折り取り装置６６（折り取りＸＹステージ７０、折り取りアーム６８、移動ステージ７２）、及び第４給送アーム４８は互いに連動する構成を有しており、例えば、ＸＹステージ５２近傍の所定位置において第３給送アーム４６により折り取りＸＹステージ７０にウェハ１２を載置し、折り取りアーム６８の位置にまで平行移動し、折り取りＸＹステージ７０を振動片番号に従い各圧電振動片の所定位置ごとに対応させてピッチ移動し、折り取り信号を基に所定の振動片番号に係る圧電振動片１８を折り取りアーム６８を作動させて不良品として折り取り、ピッチ移動終了後第４給送アーム４８とアクセスするための所定位置にまで移動ステージ７２を移動させ、第４給送アーム４８により不良品を折り取り済みのウェハ１２を搬送させ、ＸＹステージ５２近傍の所定位置に移動させ、折り取り終了信号９４を制御部８２に出力する。折り取り装置６６は上記の動作をすることで、折り取り装置６６が第３給送アーム４６、及び第４給送アーム４８と干渉することなく、圧電振動片１８の折り取り作業を行うことができる。

上記構成に基づいた本実施形態に係る不良品折り取りシステム１０の動作は以下のようになる。まず制御部８２は第２演算処理部９０から所定のウェハ番号の折り取り信号９２が入力されると、前記ウェハ番号より一つ前のウェハ番号に係る折り取り終了信号９４が入力されていることを条件に折り取り信号９２を折り取り装置６６に出力する。折り取り装置６６は上述の構成に従って圧電振動片１８を折り取り、折り取りが終了した後、前記ウェハ番号に係る折り取り終了信号９４を制御部８２に出力する。制御部８２は前記ウェハ番号に係る折り取り終了信号９４が入力されると、第１給送アーム乃至第３給送アームに給送信号を出力し、ＸＹステージ５２に所定時間ごとに所定位置（４箇所）に移動させる信号を出力し、第１画像処理部には次のウェハ番号を示す信号を出力し、第２画像処理部には前回第１画像処理部が受けたウェハ番号を示す信号を出力する。そして第２演算処理部９０から制御部８２へ次のウェハ番号を有する折り取り信号９２が入力され、折り取り装置６６から前記ウェハ番号に係る折り取り終了信号９４が入力されたことを条件として、折り取り装置６６に次のウェハ番号に係る折り取り信号９２を出力する。以上のサイクルを繰り返すことによりウェハ搬送カセット（不図示）の在庫が終了するまで動作することになる。

動作終了後は、ウェハ終了を示すキー入力等を行い、折り取り処理済みのウェハが装填されたウェハ搬入カセット（不図示）、及び全てのウェハが搬出され中身が空となったウェハ搬入カセットを搬出すればよい。

以上述べたように、本実施形態に係る折り取り冶具７４、折り取り装置６６、不良品折り取りシステム１０によれば、突起部７４ｂを圧電振動片１８、２０、３０に押し付けることにより連結部１６ａ、３８ａに応力が集中して連結部１６ａ、３８ａが破断する。このとき突起部７４ｂを所定の長さにすることにより、突起部７４ｂの先端部分と、押さえ部７４ａの圧電振動片１８、２０、３０との当接部分とを結ぶ線分の角度を、連結部１６ａ、３８ａが破断する際の圧電振動片１８、２０、３０の枠部１４に対する角度と同じにすることができる。これにより連結部１６ａ、３８ａが破断すると同時に圧電振動片１８、２０、３０の上面を押させ部７４ａが押さえることになるので、圧電振動片１８、２０、３０が破断時に外部に飛び出すことを防止することができる。さらに押さえ部７４ａは連結部１６ａ、３８ａを平面視して覆うように設計できるため、連結部１６ａ、３８ａの破断により飛び散る折り取り屑の飛散を防止することができる。また折り取る際に圧電振動片１８、２０、３０を折り取り冶具７４に吸着させる必要はないので、効率よく折り取り作業を行うことができる。

折り取り装置６６おいては、枠部１４は枠部１４の形状に倣った形の下枠８０に保持されるため、枠部１４が折り取りの際に歪むことがないため、折り取り作業を確実に行うことできる。そして不良品折り取りシステム１０においては、視覚的に検出可能な圧電振動片１８、２０、３０の不良品を確実に折り取り、圧電振動片１８、２０、３０の歩留まりを向上させるとともに、圧電振動片１８、２０、３０の両面を検査することになるので圧電振動片１８、２０、３０の不良品の検出効率を高めることができる。

本実施形態に係る不良品折り取りシステムを示す模式図である。 複数のジャイロ振動片を包含するウェハの部分詳細図である。 複数の音叉型圧電振動片を包含するウェハの部分詳細図である。 本実施形態を構成するＸＹステージの部分詳細図である。 本実施形態を構成する第１カメラ及び第２カメラの撮影範囲と、ＸＹステージの各カメラに対する相対位置を示す図である。 本実施形態を構成する折り取り冶具の模式図である。 本実施形態を構成する第３位置決めホルダの模式図である。 本実施形態の制御系統を示す図である。 本実施形態の制御フロー図である。 従来技術に係る圧電振動片の折り取りを示す図である。

符号の説明

１０………不良品折り取りシステム、１２………ウェハ、１４………枠部、１６………接続部、１８………圧電振動片、２０………ジャイロ振動片、２２………駆動アーム、２４………連結アーム、２６………中央部、２８………検出アーム、３０………音叉型圧電振動片、３２………振動腕、３４………基部、３６………支持部、３８………接続部、４０………レール、４２………第１給送アーム、４４………第２給送アーム、４６………第３給送アーム、４８………第４給送アーム、５０………位置決め台、５２………ＸＹステージ、５４………第１位置決めホルダ、５６………第２位置決めホルダ、５８………第１カメラ、６０………第２カメラ、６２………スライダ、６４………押し込みプレート、６６………折り取り装置、６８………折り取りアーム、７０………折り取りＸＹステージ、７２………移動ステージ、７４………折り取り冶具、７４ａ………押さえ部、７４ｂ………突起部、７４ｃ………対向部、７６………第３位置決めホルダ、７８………凹部、８０………下枠、８２………制御部、８４………第１画像処理部、８６………第２画像処理部、８８………第１演算処理部、９０………第２演算処理部、９２………折り取り信号、９４………折り取り終了信号。

Claims (4)

1. 枠部と、前記枠部に連結部を介して連結された圧電振動片とが、圧電素板をエッチングすることで一体形成されたウェハから、前記圧電振動片を折り取る圧電振動片用の折り取り冶具であって、
   前記ウェハの一面に対向する対向部を有する押さえ部と、
   前記対向部に、前記圧電振動片の近くに突出して設けられ、かつ、前記連結部から離れた位置に押し付けられて、前記圧電振動片を前記枠部に対して傾斜させ、前記連結部を破断させて前記圧電振動片を折り取る突起部と、を有し、
   前記突起部は、前記押さえ部が前記圧電振動片の一部と当接した状態で前記連結部を破断させる長さを有することを特徴とする圧電振動片用の折り取り冶具。
2. 請求項１に記載の圧電振動片用の折り取り冶具と、
   前記枠部の外形に倣って形成され、前記枠部を保持する下枠と、を有し、
   前記枠部を前記下枠で保持しつつ前記圧電振動片を折り取ることを特徴とする圧電振動片用の折り取り装置。
3. 請求項２に記載の折り取り装置を有し、
   枠部に連結部を介して接続された複数の圧電振動片を撮影し、撮影された画像から欠陥を有する圧電振動片を検出し、前記欠陥を有する圧電振動片の位置情報を出力する検出手段と、
   前記折り取り装置に前記枠部を給送する給送手段と
   前記給送手段に前記枠部を前記折り取り装置に給送させるとともに、入力された前記位置情報を基に前記折り取り装置に前記欠陥を有する圧電振動片を折り取る制御を行う制御部と、を有することを特徴とする圧電振動片の不良品折り取りシステム。
4. 前記検出手段は、前記複数の圧電振動片を両面から撮影して欠陥を有する圧電振動片を検出することを特徴とする請求項３に記載の圧電振動片の不良品折り取りシステム。

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