JP3161829U

JP3161829U - 水晶片検査分類装置

Info

Publication number: JP3161829U
Application number: JP2010003642U
Authority: JP
Inventors: 修三仲居; 靖昌小林
Original assignee: Humo Laboratory Ltd
Current assignee: Humo Laboratory Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2020-05-31

Abstract

【課題】水晶片を吸着して分類する位置まで搬送する間に検査を行い、かつ、水晶片を供給する回転テーブルに多数の水晶片をばらまけて載置し、これをカメラで画像処理することにより、回転テーブルの水晶片の配置状態を把握して水晶片を１つずつ確実に吸着して水晶片の選別処理の高速化を図る。【解決手段】供給部４，水晶片を分類収納する収納箱７，可動部５０２を持つ搬送部５，可動部５０２に取り付けられる電極ユニット６，供給部４を照明する照明部４３，供給部４上の多数の水晶片を撮像するカメラ４２よりなる。供給部４上の水晶片を電極ユニット６が吸着しその特性を検査する。水晶片を吸着すると、電極ユニット６は収納箱７の方向に移動を開始する。この搬送中に吸着した水晶片の特性を検査し、検査結果に基づき指定された収納箱７に吸着した水晶片が収納され分類される。【選択図】図１

Description

本考案は、水晶片の特性を検査し選別分類をする装置に関する。

近年、電子部品は高密度実装のために小型化が進んでいる。携帯電話等に組み込まれる水晶振動子の水晶片も同様である。さらに、水晶振動子は高周波数の要求もあり、これらの要求を満たすために水晶片は小型で厚みの薄いものとなってきている。この極薄で微小な水晶片の特性を検査し選別分類をする装置は安価で処理能力の高いものが要求されている。

実用新案登録第３１３３５０７号公報

特許文献１に開示された装置においては、水晶片の特性を検査する時に、この位置で水晶片の搬送を一時停止して行い、前記検査が完了後に搬送を再開して収納箱へ移動しなければならない。このために装置の処理能力を高めるには限界があるという問題点がある。

さらに、水晶片の供給手段として従来から使用されている振動式パーツフィーダにおいては、極薄で微小な水晶片を供給するには振動搬送の先端位置で供給すべき水晶片が重なってしまい、一個のみを確実に供給することが非常に困難であるという問題点がある。
本考案の目的は、極薄で微小な水晶片を吸着し分類する位置まで搬送する間に検査を行い、水晶片供給ユニットを回転テーブルで構成し回転テーブルを微細に正逆回転駆動することにより多数の水晶片をばらまき載置し、カメラで撮像した画像を解析することにより回転テーブル上の水晶片の配置状態を把握し水晶片を１つずつ確実に吸着できるようにして選別処理速度の高速化を図った水晶片検査分類装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本考案の請求項１による水晶片検査分類装置は、水晶片を供給する供給部，搬送部，電極ユニット，収納箱ならびに前記供給部，搬送部および電極ユニットを駆動制御する制御手段から構成され、前記水晶片を検査し、複数個準備された収納箱の何れかに前記検査結果に基づいて指定された収納箱に分類する装置であって、前記電極ユニットは前記搬送部の可動部に装着され、前記電極ユニットには吸着ノズルを有する検査用吸着電極と、これに対向する対電極を具備し、前記可動部の動作により前記供給部で供給される水晶片を前記吸着電極で吸着し、収納位置へ搬送し、搬送中に前記検査を行うことを特徴とする。
本考案の請求項２による水晶片検査分類装置は、請求項１記載の考案において前記供給部は、カメラ，照明部および供給ユニットから構成され、前記供給ユニットは、中心部に前記水晶片を内部に蓄えるための筒と該筒に繋がる複数個の排出用溝を放射状に有する回転テーブルを具備し、前記回転テーブルの微細な正逆回転運動により前記水晶片を供給することを特徴とする。
本考案の請求項３による水晶片検査分類装置は、請求項１または２記載の考案において前記制御手段は、該制御手段からの情報に従い吸着すべき水晶片と指定された水晶片を前記電極ユニットの検査用吸着電極が吸着し上昇するタイミングで、前記搬送部を前記収納箱の方向へ移動開始させるように制御し、前記電極ユニットは収納箱位置に達する以前に吸着した水晶片の特性の検査を終了し、検査結果により分類すべき収納箱の位置情報を出力し、前記制御手段は前記電極ユニットから出力されて指定された収納箱の位置に前記電極ユニットをもたらすように前記搬送部を制御することを特徴とする。

本考案による請求項１および３記載の水晶片検査分類装置の構成によれば、極薄で微小な水晶片を供給する供給ユニットから吸着電極で吸着し、収納位置へ搬送し、搬送の移動中に検査を行うため、装置の処理能力を高めることができるという顕著な効果が得られる。
本考案による請求項２記載の水晶片検査分類装置の構成によれば、極薄で微小な水晶片を１個づつ確実に供給し、分類検査の処理の高速化に寄与できるという顕著な効果が得られる。

本考案による水晶片検査分類装置の実施例である主要部の正面図である。図１に示す供給部の正面図である。図２に示す供給ユニットの平面図である。図３の図中の矢印Ａ−Ａ方向から見た供給ユニットの断面図である。図１に示す電極ユニットの正面図である。図５に示す電極ユニットの側面図である。図６の図中の矢印Ｂ―Ｂ方向から見た対電極ホルダと対電極の平面図である。図７に示す対電極に対向させるために図６に示す吸着電極を回転させた状態を現す説明図である。供給ユニット，カメラの撮像動作による処理，電極ユニットおよび単軸ロボットの動作処理のタイミングを説明するための図である。

以下、図面などを参照して本考案の実施の形態をさらに詳しく説明する。
本考案の請求項１に対応した水晶片検査分類装置の実施の形態を図１，２，３，５，６，７および８を用いて説明する。
図１は、本考案による装置の主要部の正面図である。図２は、図１に示す供給部の正面図である。図３は、図２に示す供給ユニットの平面図である。図５は、図１に示す電極ユニットの正面図である。図６は、図５に示す電極ユニットの側面図である。図７は図６の図中の矢印Ｂ―Ｂ方向から見た対電極ホルダと対電極の平面図である。図８は、図７に示す対電極に対向させるために図６に示す吸着電極を回転させた状態を現す説明図である。
この実施の形態での取り扱いの対象である水晶片は、例えば、厚みが１０数μｍであり外形寸法が１ｍｍ×２ｍｍというような、極薄で微小な水晶片である。

図１に示すように、本考案による水晶片検査分類装置の主要部は、多数の水晶片を供給する供給部４，電極ユニット６を搬送する搬送部５，吸着ノズルを有する検査用吸着電極およびこれに対向する対電極を有する電極ユニット６および多数の選別分類の箱が並べられた収納箱７から構成されている。この実施の形態においては搬送部５の搬送手段として単軸ロボット５０１を使用している。
制御部４４は供給部４，電極ユニット６および搬送部５（単軸ロボット５０１）を駆動制御するものである。制御部４４はカメラ４２が供給ユニット４１の回転テーブル４１２上の多数の水晶片を撮像し、画像処理部４０１で分析処理された結果、単独の水晶片および重なっている水晶片の情報ならびに重心位置情報を取得し、記憶部４０２に記憶する。制御部４４では、記憶部４０２の水晶片の情報より吸着すべき水晶片を指定し、その水晶片を、供給ユニット４１の回転テーブル４１２上に位置付けるため回転テーブル４１２および単軸ロボット５０１の制御信号を出力する。これにより所定のタイミングで単軸ロボット５０１の搬送動作が行われ電極ユニット６の位置制御および供給ユニット４１の回転テーブル４１２の位置制御が行われる。
複数個準備された収納箱７は図２に示す供給ユニット４１の回転テーブル４１２の中心と図５に示す吸着電極６０１の中心を通る中心線の延長上に一列に配置されている。さらに、可動部５０２で電極ユニット６を移動させる単軸ロボット５０１は前記中心線と平行に設置されている。

電極ユニット６を図５，６，７および８を用いて説明する。
図５，６に示すように電極ユニット６は単軸ロボット５０１の可動部５０２に可動部ブラケット６０９を介して固定されている。吸着ノズルを有する検査用電極である吸着電極６０１は吸着電極ホルダ６０２に固定されている。吸着電極ホルダ６０２はエアシリンダを組み込んだ直動スライドテーブルであるエアスライドテーブル６０３に取り付けられて上下動作が可能となっていて、通常は上昇端に位置するようになっている。エアスライドテーブル６０３に回転軸６０４が具備されていて、モータ６０６の回転軸にカップリング６０５を介して連結されている。従って吸着電極６０１はモータ６０６の回転とエアスライドテーブル６０３の駆動により回転と上下の動作が可能となる。また、対電極６０７は吸着電極６０１が図８に示す回転された状態で吸着電極６０１に対向する位置となるように対電極ホルダ６０８に組み込まれている。さらに、対電極ホルダ６０８は可動部ブラケット６０９に固定されている。

次に水晶片を供給、検査し分類する一連の動作を説明する。
但し、供給の詳細な方法については後述する。単軸ロボット５０１を動作させて可動部５０２に可動部ブラケット６０９を介して固定されている電極ユニット６の垂直状態にある吸着電極６０１を図１，２に示す供給部４の供給ユニット４１の吸着すべき水晶片と指定された水晶片上の位置へ移動させて停止する。この位置で吸着電極６０１を下降させて指定された水晶片を吸着し上昇する。上昇と同時に単軸ロボット５０１を動作させて、電極ユニット６は収納箱７に向かって移動する。この移動中に、モータ６０６の回転により吸着電極６０１を回転させ、さらに、エアスライドテーブル６０３の駆動により対電極６０７に向かって下降させて水晶片を対向させて検査を行う。そして検査完了と同時に上昇し垂直状態に戻る。また、この移動中に検査結果に基づいて指定された収納箱の位置情報を単軸ロボット５０１は受け取り、吸着電極６０１が指定された収納箱上で移動を停止する。この位置で水晶片の吸着をＯＦＦして収納箱に落下させる。
これらの一連の動作を繰り返して装置は稼動する。このように搬送の移動中に水晶片の検査を行うことにより、装置の処理能力を高めることができるという顕著な効果が得られる。

次に本考案の請求項２に対応した水晶片検査分類装置の供給ユニット，カメラの実施の形態を図１，２，３および４を用いて説明する。
図４は、図３の図中の矢印Ａ―Ａ方向から見た供給ユニットの断面図である。
図２に示すように供給部４は、供給ユニット４１と、カメラ４２および照明部４３から構成されている。図３に示す供給用溝４１３の幅寸法が撮像範囲になるようにカメラ４２は設置されている。照明部４３は、この撮像範囲を照明できるように設置されている。
さらに図３，４に示すように供給ユニット４１は、回転テーブル４１２，筒４１５およびモータ４１９から構成されている。回転テーブル４１２は回転軸４１７とカップリング４１８を介してモータ４１９に連結されている。供給ユニット４１はその中心部に水晶片４１１を蓄えるための筒４１５を有し、筒４１５の下方の４箇所には蓄えられた水晶片４１１を排出するための切り欠け４１６を有する。筒４１５の下方の４箇所の切り欠け４１６に対応した排出用溝４１４を放射状に有し、さらに、排出用溝４１４から排出される水晶片４１１の受け皿となるリング状の浅い供給用溝４１３を有する回転テーブル４１２が具備されている。

水晶片４１１を供給する一連の動作を説明する。
筒４１５に蓄えられた水晶片４１１は、モータ４１９を微細に正逆回転運動させることによる振動によって排出用溝４１４から供給用溝４１３にばらまけられる。ここで、モータ４１９を停止する。停止位置における回転テーブル４１２上の撮像範囲にばらまけられた水晶片４１１がカメラ４２により撮像され、撮像画像は制御部４４に送られる。制御部４４の画像処理部４０１における画像処理により回転テーブル４１２の供給用溝４１３に重なった状態にある水晶片４１１の位置情報と、重ならずに一個で存在する水晶片４１１の位置情報と重心位置情報が取得され、記憶部４０２に記憶させる。
次に、この記憶された情報を基にして、重ならずに一個で存在する水晶片４１１のみを吸着すべき水晶片と指定し、供給の順番は常に一方向に回転テーブル４１２を回転させることにより確定される。この確定された順番に従って回転テーブル４１２の位置制御と単軸ロボット５０１の制御をして吸着電極６０１により前述の吸着すべき水晶片と指定された水晶片４１１を吸着して搬送する。前述の回転テーブル４１２の位置制御により新に撮像範囲に取り込まれた水晶片４１１は、その都度、前述の情報が取得され記憶されて供給の順番が確定される。回転テーブル４１２が一回転して供給完了した後、再び、モータ４１９を微細に正逆回転運動させる振動により筒４１５に蓄えられた水晶片４１１を供給用溝４１３にばらまく動作を実行する。
この一連の動作を繰り返す。この方法により極薄で微小な水晶片を一個づつ確実に供給することができるという顕著な効果が得られる。
尚、本実施の形態においては、前述の吸着すべき水晶片を指定する手段としてカメラと照明を使用した画像処理の構成を採用したが、目的を達成可能な手段であれば、この構成に限定されるものではない。

次に検査分類のため各部の動作タイミングの流れについて説明する。
図９は供給ユニット，カメラの撮像、画像処理，電極ユニットおよび単軸ロボットの動作処理のタイミングを示している。なお、各処理，駆動を示すブロックの長さは処理，動作の前後関係を表すもので、ブロック自体の長さは処理時間や駆動時間を反映したものではない。
供給ユニット４１のモータ４１９はブロックＡのタイミングで駆動させられる。回転テーブル４１２を微細な正逆回転運動させることにより水晶片を回転テーブル４１２上にばらまけて載置する（ブロックＡ）。回転テーブル４１２が一回転し供給完了した後、再度、微細な正逆回転運動をさせることにより、筒４１５に蓄えられた水晶片を回転テーブル４１２上にばらまけて載置する。

回転テーブル４１２が停止すると、停止している回転テーブル４１２上の所定範囲の水晶片をカメラ４２が撮像し画像処理して吸着すべき水晶片と指定された水晶片（重ならずに一個で存在する水晶片など）の位置情報を制御部４４が生成して記憶部４０２に記憶する（ブロックＢ）。次に制御部４４は回転テーブル４１２の位置制御および単軸ロボット５０１の移動制御をし吸着すべき水晶片と指定された水晶片に位置付けるため回転テーブル４１２を駆動制御（ブロックＣ）および単軸ロボット５０１を駆動制御する（ブロックＤ１）。
そして回転テーブル４１２および単軸ロボット５０１が駆動させられて吸着すべき水晶片と指定された水晶片の上に位置付けられると吸着動作を開始する（ブロックＧ）。すなわち電極ユニット６のエアスライドテーブル６０３により吸着電極６０１が下降し（ブロックＥ１）、水晶片を吸着し上昇する（ブロックＥ２）。

吸着電極６０１の上昇動作を開始すると、単軸ロボット５０１は収納箱７に向けて電極ユニット６の搬送を開始する（ブロックＤ２）。この搬送中に電極ユニット６ではモータ６０６の回転により吸着電極６０１を回転させ（ブロックＦ２）エアスライドテーブル６０３により下降させて（ブロックＥ１）対電極６０７に対向させる。そして水晶片の特性を検査する（ブロックＨ）。そして検査終了と同時にエアスライドテーブル６０３により吸着電極６０１を上昇させ（ブロックＥ２）モータ６０６の回転により垂直状態に戻す（ブロックＦ１）。
ついで検査結果に基づき指定された収納箱の位置情報に基づき単軸ロボット５０１が駆動させられ、単軸ロボット５０１は吸着電極６０１を指定された収納箱上で停止させる。そして水晶片の吸着をオフし指定された収納箱に落下させる。
分類に基づき水晶片の収納が完了すると、単軸ロボット５０１は、反転移動し電極ユニット６を回転テーブル４１２上の次の吸着すべき水晶片と指定された水晶片の位置に移動させる（ブロックＤ１）。

以上の実施の形態は電極ユニット搬送中に吸着上昇して回転することにより吸着した水晶片を下降させ、対電極と対向させて検査を行い、検査終了後、上昇させ垂直状態になる動作を行う例を示したが、このように吸着電極を動作させる構成でなくとも搬送中に吸着した水晶片の特性値を検査する構成であるならば、本考案の範囲に含まれるものである。また、搬送手段として単軸ロボットを使用した例について説明したが、電極ユニットを供給ユニットと収納箱の間を搬送する手段であるならば、単軸ロボットに限ることはない。また、各ユニット間などの駆動や制御を１つの制御部で行う例について説明したが、それぞれの駆動制御や処理は１つの制御部のみで行う必要はなく、各機能ユニット部分または他の部分で駆動制御や処理を行っても良い。

１ベース板
２，３ブラケット
４供給部
５搬送部
６電極ユニット
７収納箱
４１供給ユニット
４２カメラ
４３照明部
４４制御部
４１１水晶片
４１２回転テーブル
４１３供給用溝
４１４排出用溝
４１５筒
４１６切り欠け
４１７回転軸
４１８，６０５カップリング
４１９，６０６モータ
５０１単軸ロボット
５０２可動部
６０１吸着電極
６０２吸着電極ホルダ
６０３エアスライドテーブル
６０４回転軸
６０７対電極
６０８対電極ホルダ
６０９可動部ブラケット

Claims

水晶片を供給する供給部，搬送部，電極ユニット，収納箱ならびに前記供給部，搬送部および電極ユニットを駆動制御する制御手段から構成され、前記水晶片を検査し、複数個準備された収納箱の何れかに前記検査結果に基づいて指定された収納箱に分類する装置であって、
前記電極ユニットは前記搬送部の可動部に装着され、前記電極ユニットには吸着ノズルを有する検査用吸着電極と、これに対向する対電極を具備し、
前記可動部の動作により前記供給部で供給される水晶片を前記吸着電極で吸着し、収納位置へ搬送し、搬送中に前記検査を行うことを特徴とする水晶片検査分類装置。
前記供給部は、
カメラ，照明部および供給ユニットから構成され、
前記供給ユニットは、
中心部に前記水晶片を内部に蓄えるための筒と該筒に繋がる複数個の排出用溝を放射状に有する回転テーブルを具備し、
前記回転テーブルの微細な正逆回転運動により前記水晶片を供給することを特徴とする請求項１記載の水晶片検査分類装置。
前記制御手段は、
該制御手段からの情報に従い吸着すべき水晶片と指定された水晶片を前記電極ユニットの検査用吸着電極が吸着し上昇するタイミングで、前記搬送部を前記収納箱の方向へ移動開始させるように制御し、
前記電極ユニットは収納箱位置に達する以前に吸着した水晶片の特性の検査を終了し、検査結果により分類すべき収納箱の位置情報を出力し、
前記制御手段は前記電極ユニットから出力されて指定された収納箱の位置に前記電極ユニットをもたらすように前記搬送部を制御することを特徴とする請求項１または２記載の水晶片検査分類装置。