JP3172367B2 - レーザトリミング方法及び装置 - Google Patents
レーザトリミング方法及び装置Info
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Description
振周波数を有する被加工物の電極をレーザビームでトリ
ミングするためのレーザトリミング方法及び装置に関す
る。
ターンの電極を形成した誘電体フィルタをはじめとする
高周波フィルタ等における周波数調整は、リュータ等の
道具を用いて、人手により任意電極パターンを削ること
により行っていた。
ての誘電体フィルタ10の共振周波数に関係している電
極(例えば銀電極)11をトリミング加工している従来
の周波数調整工程の一例を示す。この工程では、リュー
タ1で先端のダイヤモンド砥石2を回転させ、電極11
を研削している。
数調整工程では、以下の問題が発生する。
測定しながらトリミングすることができない。
ミングを行うため、微細なトリミングができない(トリ
ミング精度が悪い。)。
先端部(砥石2)が磨耗する。
て人手により電極パターンをトリミングするのでは、被
加工物が小型になり、削る電極パターンが微細になる
と、高度な熟練が必要になり、また特性を測定しながら
の調整(トリミング)は不可能であった。
に示すように、レーザビームを用いて被加工物の電極パ
ターンをトリミングするレーザトリミング装置が使用さ
れるようになってきている。図12に従来のレーザトリ
ミング装置の1例を示す。この図において、20はレー
ザビーム照射手段としてのレーザビーム照射装置であ
り、レーザビームを発生するレーザ発振器21と、レー
ザ発振器21から出射されたレーザビームをX軸方向に
走査するX軸スキャナミラー22と、該X軸スキャナミ
ラー22で反射されたレーザビームをX軸方向に直交し
たY軸方向に走査するY軸スキャナミラー23と、該Y
軸スキャナミラー23で反射されたレーザビームを収束
して被加工物30に向けて照射するためのfθレンズ
(集光レンズ)24とを有している。
きるX−Y軸ステージ31上に保持されており、周波数
特性等を測定するための測定器32に接続された測定端
子(プローブ)33が被加工物30の電極表面に直接接
触するように設けられている。
来のレーザトリミング装置は、測定器32で特性を測定
しながらレーザビームを走査して被加工物30表面の電
極を削る(トリミングする)ことが可能となるが、被加
工物30が小型で、削る電極パターンが微細になると、
測定端子33を被加工物30に直接配置することが困難
になり、また測定端子33を被加工物30の電極に直接
接触させるため、被加工物表面に傷を付ける問題があっ
た。
極のトリミングを、非接触で周波数測定を行いながら、
高速、高精度で実行可能なレーザトリミング方法及び装
置を提供することを目的とする。
の実施例において明らかにする。
に、本発明のレーザトリミング方法は、共振部が複数存
在する共振素子の電極をレーザビームでトリミングする
場合において、相互干渉防止用短絡板で測定対象の共振
部に隣接する共振部を短絡しておき、周波数測定器に接
続されたアンテナ端子を、前記測定対象の共振部に結合
するように非接触で配置し、該共振部の共振周波数に関
係した電極を、前記周波数測定器で前記共振周波数を測
定しながらレーザビームでトリミングすることを特徴と
している。
共振部が複数存在する共振素子における測定対象の共振
素子に隣接した共振部を短絡する相互干渉防止用短絡板
と、 前記測定対象の共振部の共振周波数に関係した電極
をトリミングするレーザビーム照射手段と、周波数測定
器と、該周波数測定器に接続されていて前記測定対象の
共振部に結合するように非接触で配置されるアンテナ端
子とを備えた構成としている。
ては、共振部を有する被加工物(つまり共振素子)の当
該共振部の共振周波数に関係した電極をレーザビームで
トリミングする場合に、周波数測定器に接続されたアン
テナ端子を前記共振部に結合するように(近傍に)非接
触で配置することで常時その共振部の共振周波数を測定
することができる。この結果、レーザビームによる高精
度で高速なトリミングが可能である。また、アンテナ端
子は被加工物に対して非接触であり、被加工物の表面を
傷付けることがなく、電極パターンが微細であっても対
応できる。
いる場合、相互干渉防止用短絡板で測定対象の共振部に
隣接する共振部を短絡して前記共振周波数の測定を行う
ことにより、共振部相互間の干渉を回避して正確な周波
数測定ができる。
び装置の実施例を図面に従って説明する。
する。図1は本発明の全体構成を、図2は周波数測定器
に接続されたアンテナ端子(素子)の構成及び配置を、
図3は相互干渉防止用短絡板の構成及び配置を示す。こ
れらの図において、20はレーザビーム照射手段として
のレーザビーム照射装置であり、レーザビームを発生す
るレーザ発振器21と、レーザ発振器21から出射され
たレーザビームをX軸方向に走査するX軸スキャナミラ
ー22と、該X軸スキャナミラー22で反射されたレー
ザビームをX軸方向に直交したY軸方向に走査するY軸
スキャナミラー23と、該Y軸スキャナミラー23で反
射されたレーザビームを収束して被加工物としての誘電
体フィルタ40に向けて照射するためのfθレンズ(集
光レンズ)24とを有している。
は図示しない保持手段で加工面を上向きにして固定的に
保持されている(但し、X−Y軸方向に位置調整のでき
るX−Y軸ステージ等を保持手段として採用することも
できる。)。ここで、誘電体フィルタ40は、図1の全
体図、図2及び図3の断面図から明らかなように、角柱
状セラミック誘電体ブロック41に複数の貫通穴42を
設け、各貫通穴42の内面に内導体膜43を設けるとと
もに、貫通穴42の軸方向に平行な当該セラミック誘電
体ブロック41の外面及び各貫通穴42の一方が開口し
た端面に外導体膜44を設けたものである。また、貫通
穴42の他方が開口した残りの端面(開放端面)45に
は、図4に示すように、内導体膜43に接続する周波数
調整用電極パターン(導体膜)46が形成されている。
図4ではさらに、前記開放端面45に前記外導体膜44
に接続していて前記電極パターン46に近接対向した周
波数調整用電極パターン(導体膜)47も形成されてい
る。これらの導体膜43,44,46,47は、銀ペー
ストの印刷焼き付け等の厚膜技術によるものであって
も、銅のスパッタ等の薄膜技術によるものであってもよ
い。このような構成の誘電体フィルタ40は各貫通穴4
2毎にその内導体膜43及び周波数調整用電極パターン
46,47で共振部48がそれぞれ形成されている。
ロ波)発振器であり、この周波数測定器50には50Ω
のインピーダンスのシールドケーブル51が接続され、
図2に示すように、このシールドケーブル51の先端は
所定長だけシールド外導体が除去されて心線が露出した
アンテナ端子(周波数測定端子)52となっている。こ
のアンテナ端子52はマイクロ波のアンテナ素子として
機能するものである。
る場合の周波数測定原理は、アンテナ端子52を誘電体
フィルタ40の共振部48に結合するように近接配置し
たとき、周波数測定器50の高周波(マイクロ波)の発
振出力が共振部の共振周波数からずれている場合にはそ
の発振出力は吸収されず反射されるが、発振出力と共振
部の共振周波数が一致したときはその発振出力が吸収さ
れ反射波が少なくなることで共振周波数を検知するもの
である。
象となる共振部48を露出させる切欠部63を持ってい
て先端が二股に分岐した金属導体板61の裏面に導電性
ゴム62を図3のように接着固定したものであり、測定
対象となる共振部48の両隣の共振部48の貫通穴42
を導電性ゴム62で塞ぐとともに当該両隣の共振部48
の位置している開放端面45を導電性ゴム62で短絡す
ることができる(内導体膜43に接続した周波数調整用
電極パターン46を導電性ゴム62を通して外導体膜4
4に接続する。)。このように、相互干渉防止用短絡板
60は、測定対象となっている共振部48と、隣接する
共振部との相互干渉を防止する機能を持つ。なお、導電
性ゴム62が誘電体フィルタ40に接触するようになっ
ているため、誘電体フィルタ40の表面を傷付けること
がない。
動作を制御するために設けられており、周波数測定器5
0に接続されていて、周波数測定器50の測定値を逐一
監視することにより、測定値が任意の設定周波数になっ
た時点で、レーザビーム照射装置20のレーザビーム照
射を直ちに停止することができる。
うに貫通穴42が6個の誘電体フィルタ(多段構造フィ
ルタ)40の右から3番目の貫通穴42を含む共振部4
8を測定対象とする場合、周波数測定器50に接続され
たシールドケーブル51先端部分のアンテナ端子52を
測定対象の共振部48に結合するように、その共振部4
8近傍に非接触で配置する(例えば、テープでセラミッ
ク誘電体ブロック41に止めたり、相互干渉防止用短絡
板60の切欠部63から突出するように相互干渉防止用
短絡板60に固着することができる。)。そして、測定
対象の右から3番目の貫通穴42を含む共振部48の両
隣の共振部48上に相互干渉防止用短絡板60を配置し
(押し当て)、導電性ゴム62で貫通穴42を塞ぎかつ
周波数調整用電極パターン46と外導体膜44とを短絡
し、両隣の共振部48の干渉を排除した状態とする。
渉防止用短絡板60を装着した被加工物としての誘電体
フィルタ40を固定支持した後、レーザビーム照射装置
20を作動させ、レーザ発振器21から出射されたレー
ザビームをX軸スキャナミラー22とY軸スキャナミラ
ー23とで図4に示す周波数調整用電極パターン46,
47の幅の狭い電極指状パターン部分46a,47a上
を走査してトリミングする(パターンを部分的に削
る。)。このとき、同時に周波数測定器50及びこれに
接続されたアンテナ端子52を用いた反射波による共振
部48の共振周波数の測定を継続して実行する。そし
て、予めプログラミング又はティーチングされた位置の
電極パターン部分を前記共振周波数が設定周波数に一致
するまでレーザビームによるトリミングを継続し、周波
数測定器50の測定値を監視している制御器70が共振
周波数と設定周波数との一致を検出したら直ちにレーザ
発振器21のレーザビームを停止してトリミングを終了
する。
用短絡板60の位置を貫通穴42の配列間隔毎にずらし
て行くことで他の共振部48のトリミングを順次同様に
実行できる。
を得ることかできる。
結合されたアンテナ端子52による共振周波数測定を行
いながら、周波数調整用電極パターン46,47のレー
ザビームによるトリミングが可能であり、処理能力が高
く、高速処理が可能であり、レーザビームのスポットが
小さいため、高精度のトリミングができる。
共振部48に対し非接触状態であり、共振周波数測定に
際して被加工物としての誘電体フィルタ40表面を傷付
けることがない。また、非接触で共振周波数測定が可能
であり、加工条件を一定に維持できる。
42を持つ多段構造フィルタであっても、相互干渉防止
用短絡板60で測定対象の共振部48の両隣の共振部4
8を短絡することで、相互干渉を除去して正確な共振周
波数を測定でき、ひいては正確なトリミングが可能であ
る。
り、かつ周波数測定を非接触で行えるので、微細電極パ
ターンにも適用できる。また、予めプログラミング又は
ティーチングされた位置の電極パターン部分をレーザビ
ームでトリミングでき、周波数測定器50の測定結果を
制御器70で監視してレーザビーム照射装置20を制御
することでトリミング工程の自動化が可能である。
する。図5は、被加工物としての誘電体フィルタの有す
る複数の共振部に対応させて複数のアンテナ端子52
A,52B,52C,52Dを設け、高周波信号切替器
(同軸スイッチ)53A,53B,53Cで電気的に切
り替える構成を示し、図6は高周波信号切替器53A,
53B,53Cの構成を示す。各高周波信号切替器53
A,53B,53Cの切り替え制御は制御器70からの
切替信号で行われるようになっている。すなわち、図6
に示すように、高周波信号切替器53A,53B,53
Cは切替信号で接点b又は接点cに切り替わる。
き誘電体フィルタの各共振部にそれぞれアンテナ端子5
2A,52B,52C,52Dを非接触で近接配置し
(結合させ)、測定対象の共振部に配置されたアンテナ
端子が周波数測定器50に接続されるように制御器70
から切替信号を出す。例えば、第1,2,3,4番目の
共振部に順次アンテナ端子52A,52B,52C,5
2Dを配置した場合において、測定対象の共振部を第1
番目、第2番目、第3番目、第4番目の順に切り替えて
いくとき、アンテナ端子の切替もアンテナ端子52A、
アンテナ端子52B、アンテナ端子52C、アンテナ端
子52Dの順で周波数測定器50に接続するように切り
替える。レーザビームによるトリミングは前述した第1
実施例と同様に実行できる。
波数測定のためのアンテナ端子の位置変更作業が不要と
なり、レーザビーム照射装置によるトリミングの加工能
力を有効利用できる。
する。この第3実施例は、2個の被加工物としての誘電
体フィルタ40を1個のレーザビーム照射装置20で交
互にトリミングする構成を示す。この図において、2個
の載置台80A,80BはそれぞれY軸ピッチ送り機構
81A,81BでY軸方向に位置調整ができるようにな
っており、左右の載置台80A,80B上に誘電体フィ
ルタ40がそれぞれ固定支持されている。図8に示すよ
うに、載置台80A,80Bは、被加工物としての誘電
体フィルタ40の底面を支える載置面と、誘電体フィル
タ40の直交する2側面の固定位置を規定する基準ブロ
ック82と、残りの2側面をそれぞれ押さえるための可
動ブロック83,84とを有している。Y軸ピッチ送り
機構81A,81Bのボール螺子軸85A,85Bは同
一平面上の架台86A,86B側で軸支されており、載
置台80A,80B側のボール螺子ナットに螺合してい
る。そして、サーボモータ87でそれぞれ回転駆動され
るようになっている。
対象となる貫通穴42を持つ共振部48を露出させる2
個の切欠部93を持っていて先端が三股に分岐した金属
導体板91の裏面に導電性ゴム(図示せず)を接着固定
したものであり、測定対象となる共振部48の両隣の共
振部48の貫通穴42を導電性ゴムで塞ぐとともに当該
両隣の共振部の位置している開放端面45を導電性ゴム
で短絡することができる。
2は相互干渉防止用短絡板90の切欠部93から露出し
た測定対象の共振部48に非接触で近接配置(結合)可
能なように前記相互干渉防止用短絡板90側に固定され
ている。図8に示すように、相互干渉防止用短絡板90
はブレーキ付きインダクションモータ94で昇降駆動さ
れるようになっている。
定器との切り替えは、第2実施例のように電気的に切り
替えればよい。その他の構成は、前述した第1実施例と
同様である。
装置20のレーザヘッド25から出射されたレーザビー
ムを走査することで、例えば図7で示すときには左右の
誘電体フィルタ40の上から第3番目(切欠部93で露
出状態となっている)の共振部48を並行してトリミン
グすることができる。また、アンテナ端子52の周波数
測定器への接続もレーザビームの走査に合わせてトリミ
ング中の共振部48に結合しているアンテナ端子52が
周波数測定器に接続されるように第2実施例に示したよ
うな切替器で高速で切り替える。これにより、共振部4
8の共振周波数の測定を行いながらトリミングを実行す
ることができる。同様に、図7における左右の誘電体フ
ィルタ40の上から第5番目(切欠部93で露出状態と
なっている)の共振部48を並行してトリミングするこ
とができる。
のフローチャートで、レーザトリミングの動作の1例を
図10のフローチャートでそれぞれ示す。但し、図7及
び図8は2軸並列処理であり、左右の誘電体フィルタ4
0に対し図9及び図10の動作が並行して実行される。
なお、図8では、一方の載置台がワーク供給位置、他方
がワーク加工位置となっているが、実際の動作では、2
個の載置台80A,80B共揃ってワーク供給位置Sか
らワーク加工位置へ移動する。また、相互干渉防止用短
絡板90は図8では片側の載置台に対応するもののみ図
示されているが、他方の載置台にも対応して相互干渉防
止用短絡板が設けられている。
ワークセット」で被加工物(ワーク)としての誘電体フ
ィルタ40を図8のワーク供給位置(右下位置)Sの載
置台80A,80B上に載置し、ステップ#2の「ワー
ククランプ」で誘電体フィルタ40を基準ブロック82
に当接させた状態で可動ブロック83,84にて位置決
め固定する。次に、ステップ#3の「ワーク加工位置に
移動」でサーボモータ87を作動させてY軸ピッチ送り
機構81A,81Bのボール螺子軸85A,85Bを回
転駆動することで載置台80A,80Bをレーザビーム
照射装置20のレーザヘッドの真下位置とする。このと
き、相互干渉防止用短絡板90は、誘電体フィルタ40
の移動の妨げにならないように、ブレーキ付きインダク
ションモータ94により上昇位置となっている。
と、ステップ#4の「短絡板セット」で相互干渉防止用
短絡板90がブレーキ付きインダクションモータ94の
働きで下降位置となり、2箇所の切欠部93から露出し
た測定対象の共振部48の両隣の共振部48を金属導体
板91の裏面の導電性ゴムで短絡する。その後、ステッ
プ#5の「レーザトリミング」を実行する。ステップ#
5の「レーザトリミング」の詳細は図10に示される。
ステップ#10の「スタート」でレーザビーム照射装置
20によるレーザビームの走査を開始し、ステップ#1
1の「1本カット」で図4に示した周波数調整用電極パ
ターン46,47の幅の狭い電極指状パターン部分46
a,47aのどれかの上を走査してトリミングし、1本
切断する(又はパターンを部分的に削る。)。この直後
にステップ#12の「f測定」を実行する。すなわち、
加工中の共振部48に結合しているアンテナ端子52を
用いて周波数測定器による共振部48の共振周波数測定
を行う。周波数測定器の測定値を常時監視している制御
器では、ステップ#13の「目標f?」の判断を行い、
前記共振周波数の測定値が当初設定した目標周波数に一
致したか否かを判断する。一致していなければ(「N
o」の場合)、ステップ#11〜ステップ#13を繰り
返し実行し、ステップ#13で前記共振周波数の測定値
が当初設定した目標周波数に一致した時点(「Ye
s」)でステップ#14の「ストップ」となり、レーザ
ビームの照射が停止される。
ィルタ40の加工対象となっていた共振部48のレーザ
ビームによるトリミングが終了したので、別の位置の共
振部48のトリミングに移行する。このため、ステップ
#6の「ピッチ送り」でY軸ピッチ送り機構81A,8
1Bにて載置台80A,80Bの位置を貫通穴42の配
列間隔分ずらし、ステップ#4の「短絡板セット」及び
ステップ#5の「レーザトリミング」を別の位置の共振
部48に対し再度実行する。
48についてのレーザビーム加工が終了したら、ステッ
プ#7の「ワーク戻り」で載置台80A,80Bをワー
ク供給位置Sに戻し、ステップ#8の「クランプ解除」
で加工済みの誘電体フィルタ40の可動ブロック83,
84によるクランプを解除して加工済みの誘電体フィル
タ40を排出する。そして、ステップ#9で新規の誘電
体フィルタ40を載置台80A,80Bに供給する。
40のピッチ送りや相互干渉防止用短絡板90の装着も
含めたレーザビームによるトリミングを自動化でき、よ
りいっそうの処理の効率化を図ることができる。また、
2軸並行処理としたことも処理能力の増大につながる。
り、レーザ波長、走査速度(スキャン速度)、レーザ繰
り返し周波数、レーザパルス幅等の条件を選択すること
により、下地(誘電体フィルタであればセラミック誘電
体)にダメージを与えること無くトリミングができる。
また、銀、銅等の種々の金属材料のトリミングが可能で
ある。
タの電極パターンのトリミングを例示したが、特定の共
振周波数のある共振部を1個又は複数個持つ高周波フィ
ルタ等の共振素子のトリミングに本発明は適用できる。
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。
リミング方法及び装置によれば、従来、人手では困難で
あった、小型、微細電極パターンの被加工物(高周波フ
ィルタ等の共振素子)の周波数調整のためのトリミング
加工が、その周波数を測定しながらレーザビームで高
速、高精度で実行できる。また、周波数測定は周波数測
定器に接続されたアンテナ端子を加工対象の共振部に非
接触で配置、結合すれば良く、被加工物の表面を傷付け
ることがなく、電極パターンが微細であっても対応でき
る。さらに、非接触で周波数測定を行いながらレーザビ
ームによるトリミングが可能であるため、トリミング加
工の自動化を図ることも容易である。また、前記被加工
物としての共振素子が共振部を複数有している場合、相
互干渉防止用短絡板で測定対象の共振部に隣接する共振
部を短絡して前記共振周波数の測定を行うことにより、
共振部相互間の干渉を回避して正確な周波数測定ができ
る。
第1実施例の全体構成を示す構成図である。
するアンテナ端子の配置を示す側断面図である。
絡板を示す側断面図である。
ターンを示す部分拡大平面図である。
構成図である。
る部分を示す斜視図である。
ートである。
チャートである。
明する斜視図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 共振部が複数存在する共振素子の電極を
レーザビームでトリミングするレーザトリミング方法に
おいて、相互干渉防止用短絡板で測定対象の共振部に隣接する共
振部を短絡しておき、 周波数測定器に接続されたアンテ
ナ端子を、前記測定対象の共振部に結合するように非接
触で配置し、該共振部の共振周波数に関係した電極を、
前記周波数測定器で前記共振周波数を測定しながらレー
ザビームでトリミングすることを特徴とするレーザトリ
ミング方法。 - 【請求項2】 共振部が複数存在する共振素子における
測定対象の共振部に隣接した共振部を短絡する相互干渉
防止用短絡板と、 前記測定対象の 共振部の共振周波数に関係した電極をト
リミングするレーザビーム照射手段と、 周波数測定器と、 該周波数測定器に接続されていて前記測定対象の共振部
に結合するように非接触で配置されるアンテナ端子とを
備えたことを特徴とするレーザトリミング装置。
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