JP3959723B2 - Processing control method of crystal vibrating piece - Google Patents
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Description
本発明は、水晶振動子や水晶発振器等の水晶デバイスに使用される水晶振動片に対して、バレル加工することにより、その副振動と主振動とを適切な周波数差となるように加工するための加工管理方法に関する。 The present invention is to barrel-process a crystal vibrating piece used in a crystal device such as a crystal resonator or a crystal oscillator so as to process the sub-vibration and the main vibration so as to have an appropriate frequency difference. It relates to the processing management method.
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいはページングシステム等の移動体通信機器等のおいて、多数の水晶振動子等の水晶デバイスが使用されている。このような水晶デバイスに使用される水晶振動片として、所定の結晶構造の水晶ウエハをATカットしたATカット水晶片が多く用いられている。
図23は、このような水晶振動片の一例を示している。
この水晶振動片1は、図23に示すように、長さ方向Xの寸法d、幅方向Zの寸法w、厚み方向Yの寸法tを適宜に定めるとともに、主として、CI(クリスタルインピーダンス)値を調整するために、X方向及び/またはY方向の端面の角部を研削もしくは研磨して(以下、「端面加工」という)、コンベックス処理されていた。
Many crystal units such as HDDs (hard disk drives), small computers such as mobile computers or IC cards, mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems A crystal device is used. As a crystal vibrating piece used in such a crystal device, an AT-cut crystal piece obtained by AT-cutting a crystal wafer having a predetermined crystal structure is often used.
FIG. 23 shows an example of such a crystal vibrating piece.
As shown in FIG. 23, the quartz
この場合の研磨作業はきわめて微妙な作業となり、その研磨量はCI特性だけでなく、スプリアス特性等の電気的特性に影響を与えることから、この研磨量をどのように設定するかについて、従来から検討されている。
例えば、特許第2864242号(特開昭63−15510号)(特許文献1参照)によれば、水晶振動片1の長さdと幅wの辺比d/wを3.52ないし5.40として、図24に示す水晶振動片1の主振動f0と副振動fsの周波数差Δfが、所定の関係となるように面加工する手法が開示されている。
In this case, the polishing work is very delicate, and the polishing amount affects not only the CI characteristics but also the electrical characteristics such as spurious characteristics. It is being considered.
For example, according to Japanese Patent No. 2864242 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-15510) (see Patent Document 1), the side ratio d / w of the length d to the width w of the
この方法では、図24に示すように、主振動f0と最も近い副振動fsとの周波数差Δfを問題としている。そして、このような主振動f0と最も近い副振動fsを対象する限り、主振動f0のCI値が最も小さくなる周波数差Δfは、主振動の周波数が高くなると指数関数的に小さくなるという実験結果から、所定の関係式を導き、適切な周波数差Δfを導くようにしているものである。
すなわち、この特許文献1で問題とされている副振動fsは、主振動f0に対して発生する厚みすべりインハーモニック振動であり、主振動f0に最も近接した副振動である。
In this method, as shown in FIG. 24, the frequency difference Δf between the main vibration f0 and the closest sub vibration fs is a problem. As long as the sub-vibration fs closest to the main vibration f0 is targeted, the frequency difference Δf at which the CI value of the main vibration f0 is the smallest becomes an exponential function as the frequency of the main vibration increases. From this, a predetermined relational expression is derived, and an appropriate frequency difference Δf is derived.
That is, the sub-vibration fs that is a problem in
しかしながら、このような手法は、特許文献1にも記載されているように、少なくとも、特定の辺比d/wを有する水晶振動片1について、その主振動f0と最も近い副振動fsを対象とした周波数差Δfをコントロールする場合にしか有効でなく、このような条件に適合しない水晶振動片では、採用することが困難であるという問題がある。
また、上記特許文献1では、水晶振動片に対する端面加工と上記周波数差Δfとから上記関係式を導き、この関係式に基づいて主振動のエネルギーの閉じ込めを適量に行うことができるため、CI特性を良好とすることができるという内容のものである。そして、その明細書の記載中には、スプリアス特性に関しては、端面加工が影響を及ぼすとの言及はあるものの、どのような具体的手段でスプリアス特性を良好とするかについては、明確に記載されていない。これは、CI値が最も小さくなる加工量が、必ずしもスプリアス特性においても良好となるとは限らないからで、このことは、特許文献1記載の発明が用いる上記関係式に基づく手法で、スプリアス特性を常に良好とすることはできないことに他ならない。
However, as described in
In
この点を説明するために、特許文献1に開示された手法の原理ついて、先ず説明する。
この特許文献1の明細書の記載においては、必ずしも明らかにされていないが、水晶振動片1の主振動f0と、副振動fs及びその周波数差Δfと端面加工との間には、本発明者等の考察によると、以下の様な関係があると考えられる。
図25及び図26は、水晶振動片1の平面図であり、図25では、水晶振動片1について、主振動f0が振動している領域をA1で示している。この場合、主振動f0について、振動している領域は、水晶振動片1の中央部分で比較的広い範囲にわたっている。
図26では、水晶振動片1について、副振動fsが振動している領域をA2ないしA4で示している。この場合、副振動fsについて、振動している領域は、水晶振動片1のX方向にそって並ぶA2,A3,A4となっている。
水晶振動片1では、これらの振動領域が異なる振動が、図27に示すように、主振動f0と副振動fsとなって観測される。したがって、この副振動は、X方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動である。
In order to explain this point, the principle of the technique disclosed in
In the description of the specification of this
25 and FIG. 26 are plan views of the
In FIG. 26, for the
In the quartz
次に、図28及び図29は、上述した先願発明に記載されているように、水晶振動片1について、X方向の両端部について、端面加工を行い、その研磨を進めた時の変化を説明するための図である。
端面加工を進めて、研磨量を増やすと、図28に示すように、主振動に関与する領域は、CA1に示すように、水晶振動片1の中央部のより狭い領域に閉じ込められていく。これに伴い、図30に示すように、主振動Cf0は矢印に示すように、その周波数が次第に高くなるように変化する。
同様にして、水晶振動片1の端面加工を進めて、研磨量を増やすと、図29に示すように、副振動に関与する領域は、CA2,CA3,CA4として示すように、水晶振動片1のX方向にそって並ぶ3つの振動領域が、狭くなる。これに伴い、図30に示すように、副振動Cfsは矢印に示すように、その周波数が次第に高くなるように変化する。
Next, FIG. 28 and FIG. 29 show the change when the end face processing is performed on both ends in the X direction of the
When the end face processing is advanced and the polishing amount is increased, as shown in FIG. 28, the region involved in the main vibration is confined in a narrower region at the center of the
Similarly, when the end face processing of the
このようなプロセスが、上述の先願発明における端面加工において、行われていると考えられ、ここで重要なのは、端面加工が進むにつれて変化する主振動の周波数変化と、副振動の周波数変化は同じではない点である。このため、水晶振動片1に端面加工を施して、その研磨量を増加させることで、周波数差CΔfは次第に大きくなる。これにより、先願発明では、主振動f0と副振動fsの周波数差Δfを変化させており、この制御対象となる周波数差Δfは、あくまでも、主振動f0と最も近い副振動fsとの周波数差だけである。
Such a process is considered to be performed in the end face processing in the above-mentioned prior invention, and the important thing here is that the frequency change of the main vibration that changes as the end face processing proceeds is the same as the frequency change of the sub vibration. It is not a point. For this reason, the end face processing is performed on the
これに対して、図31に示すように、近年の主流となる水晶振動片5は、図
20の水晶振動片1と異なり、長さCdと幅Cwの辺比Cd/Cwは、1.2ないし3程度であり、上述した先願発明の辺比3.52ないし5.40とは大きく異なっている。
すなわち、水晶振動片5では、水晶振動片1と比べて、幅方向の大きさの割合が大きくなっている。このため、特許文献1に開示された手法をそのまま適用することはできない。
On the other hand, as shown in FIG. 31, the
That is, in the
具体的には、この水晶振動片5の場合には、図32と図33の各平面図に示されるように、異なるモードの副振動が発生すると考えられる。
つまり、図32の副振動は、水晶振動片5のX方向にそって並ぶ3つの領域XA1,XA2,XA3が振動に関与することにより生じるX方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動である(以下、「X方向副振動」または「第1の副振動モード」という)。
また、図33の副振動は、水晶振動片5のZ方向にそって並ぶ3つの領域ZA1,ZA2,ZA3が振動に関与することにより生じるZ方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動である(以下、「Z方向副振動」または「第2の副振動モード」という)。
Specifically, in the case of the quartz
That is, the sub-vibration in FIG. 32 is the third-order thickness-slip inharmonic vibration in the X direction generated by the three regions XA1, XA2, and XA3 arranged along the X direction of the quartz
33 is the third-order thickness-slip in-harmonic vibration in the Z direction that is generated when the three regions ZA1, ZA2, and ZA3 arranged along the Z direction of the
このため、図34に示すように、この水晶振動片5の場合には、主振動f0の他に、fs1,fs2という2種類の副振動が観測される。
このため、主振動f0と最も近い副振動fs1との周波数差Δfをコントロールするために、端面加工を進めても、他の副振動fs2が存在し、上述したように、端面加工の進み具合により、これらは、互いに異なる割合で周波数変化を生じてしまうので、Δfの適切なコントロールをすることができない。
また、図34の観測結果からは、副振動fs1,fs2は、それぞれどちらが、X方向副振動とZ方向副振動であるかは区別できないという問題がある。
尚、実際には、先願発明が問題とした辺比3.52ないし5.40の水晶振動片1においても、上述したX方向及びZ方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動は発生する。しかしながら、水晶振動片1のサイズでは、Z方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動の周波数と比べて、比較的小さい周波数で、X方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動が発生するので、主振動f0から最も近い副振動が、常にX方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動となるために、この主振動f0から最も近い副振動を対象する先願発明の手法が有効となる。
しかしながら、水晶振動片5のように、辺比Cd/Cwは、1.2ないし3程度である場合には、X方向とZ方向の各3次の厚みすべりインハーモニック振動が互いに近づいた周波数となることから、他の条件等により、Z方向の各3次の厚みすべりインハーモニック振動の方が、X方向の各3次の厚みすべりインハーモニック振動よりも小さい周波数となる場合もあることから、X方向副振動とZ方向副振動とを区別する必要がある。
Therefore, as shown in FIG. 34, in the case of the quartz
For this reason, in order to control the frequency difference Δf between the main vibration f0 and the closest sub-vibration fs1, even if the end face machining is advanced, another sub-vibration fs2 exists, and as described above, depending on the progress of the end face machining. Since these cause frequency changes at different rates, Δf cannot be controlled appropriately.
Further, from the observation result of FIG. 34, there is a problem that it is impossible to distinguish which of the secondary vibrations fs1 and fs2 is the X-direction secondary vibration and the Z-direction secondary vibration.
Actually, the above-described third-order thickness-slip in-harmonic vibration in the X direction and the Z direction also occurs in the quartz
However, when the side ratio Cd / Cw is about 1.2 to 3 as in the
本発明の目的は、上述の問題を解決するためになされたものであり、バレル加工により水晶振動片を加工する場合の加工管理方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a processing management method in the case of processing a crystal vibrating piece by barrel processing.
上記目的は、第1の発明にあっては、ほぼ長方形の水晶振動片をバレル加工する加工管理方法において、前記水晶振動片と研磨剤とをバレル加工装置に投入して、一定時間(T1時間)加工し、次いで、各加工ロット単位で前記水晶振動片を取り出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX1及び/または主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZ1を測定する第1の測定を行い、その後、さらに一定時間(T2時間)バレル加工を行った後で、各加工ロット単位で前記水晶振動片を取り出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX2及び/または主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZ2を測定する第2の測定を行い、前記第1の測定と第2の測定による測定結果に基づいて、各加工ロット単位で残り加工時間T3を算出し、この残り加工時間T3だけバレル加工を行い、前記残り加工時間T3による加工後において、各加工ロット単位で前記水晶振動片を取り出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX3及び主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZ3を測定して、周波数差ΔSX及び周波数差ΔSZの各規格値と比較し、前記水晶振動片の周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の比較値が、前記規格値の許容範囲における上限値よりも大きい場合には、バレル加工を終了させる水晶振動片の加工管理方法により、達成される。 According to the first aspect of the present invention, in the processing management method for barrel-processing a substantially rectangular crystal vibrating piece, the crystal vibrating piece and the abrasive are put into a barrel processing apparatus for a predetermined time (T1 time). ) Then, the quartz crystal resonator element is taken out for each processing lot, and the frequency difference ΔSX1 between the main vibration and the first sub vibration and / or the frequency difference ΔSZ1 between the main vibration and the second sub vibration are measured. The first measurement is performed, and then barrel processing is further performed for a predetermined time (T2 hours). Then, the crystal vibrating piece is taken out in units of each processing lot, and the frequency difference between the main vibration and the first sub vibration is obtained. A second measurement is performed to measure ΔSX2 and / or a frequency difference ΔSZ2 between the main vibration and the second sub-vibration. Based on the measurement results of the first measurement and the second measurement, the remaining in each processing lot unit Calculate machining time T3, Deeds only barreling remaining processing time T3, after processing by the remaining processing time T3, removed the crystal vibrating piece in each machining batches, the frequency difference ΔSX3 and the main vibration of the main vibration and a first secondary vibration The frequency difference ΔSZ3 between the first sub-vibration and the second sub-vibration is measured and compared with the standard values of the frequency difference ΔSX and the frequency difference ΔSZ. The comparison values of the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3 of the quartz crystal resonator element are When the value is larger than the upper limit value in the allowable range , it is achieved by the processing management method of the quartz crystal vibrating piece for ending the barrel processing .
図1は、本発明の実施形態に係る加工管理方法が適用される水晶振動片の概略斜視図である。
図1の水晶振動片10は、基本的には、図31で説明したものと同様の水晶振動片であって、特に、長さCdと幅Cwの辺比Cd/Cwは、1.2ないし3程度のものである。このような水晶振動片10の表面に所定の導電金属により電極が形成されるようになっている。
また、この実施形態では、水晶振動片10の長さCdは、例えば、3600μm程度、幅Cwは、例えば、1600μm程度に形成されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a crystal vibrating piece to which a processing management method according to an embodiment of the present invention is applied.
The
In this embodiment, the
また、水晶振動片10の長手方向であるX方向の端部,すなわち、辺11の端面は、その稜線となる角部を研磨して、所謂コンベックス加工が行われており、これにより、図2に示すように、水晶振動片10の主振動に関与する領域NAを、水晶振動片10の周縁領域から避けた箇所としている。
このことは、また、図2に示されているように、主振動に関与する領域,すなわち、主振動の際に振動する領域NAを長手方向の端部の隅部11a,11aから避ける構成とすることになる。この隅部11a,11aは、水晶振動片10を、例えば水晶振動子等を形成するために、パッケージ内にマウントする場合等に、パッケージ内の電極に対して、導電性接着剤等を用いて固定する箇所に相当している。したがって、このように固定される箇所を主振動に関与する領域から避けることで、主振動におけるCI値の上昇を抑制することができる。
尚、短辺11,11だけでなく、長辺12,12を加工してもよいことは勿論である。
Further, the end portion in the X direction which is the longitudinal direction of the quartz
This is also because, as shown in FIG. 2, the region involved in the main vibration, that is, the region NA that vibrates during the main vibration is avoided from the
Of course, not only the
図3及び図4は、水晶振動片10における異なる二種類の副振動モードに関与する振動領域を示しており、図3の副振動は、水晶振動片10のX方向(長手方向)に沿って3つに分割された領域XNA1,XNA2,XNA3が振動に関与することにより生じるX方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動である(以下、「X方向副振動」または「第1の副振動モード」という)。この場合、XNA2が正の電荷となる場合は、XNA1,XNA3,が負の電荷分布となる。
また、図4の副振動は、水晶振動片10のZ方向(幅方向)に沿って3つに分割された領域ZNA1,ZNA2,ZNA3が振動に関与することにより生じるZ方向の3次の厚みすべりインハーモニック振動である(以下、「Z方向副振動」または「第2の副振動モード」という)。この場合、ZNA2が正の電荷となる場合には、ZNA1,ZNA3,が負の電荷分布となる。
これらの副振動は、図32及び図33で説明したものと同じであり、したがって、これらの副振動の周波数を測定した結果は、図34に示した周波数特性と同じになる。
FIGS. 3 and 4 show vibration regions involved in two different types of sub-vibration modes in the
The sub-vibration in FIG. 4 is the third-order thickness in the Z direction generated when the regions ZNA1, ZNA2, and ZNA3 divided into three along the Z direction (width direction) of the
These side vibrations are the same as those described with reference to FIGS. 32 and 33. Therefore, the measurement results of the frequencies of these side vibrations are the same as the frequency characteristics shown in FIG.
ここで、本発明者等は、これらの種類の異なる第1及び第2の副振動モードと、端面加工量について、次の関係があることを見いだした。
ここで、圧電振動片のX方向の寸法をX0とし、Z方向の寸法をZ0とし(X0及びZ0は振動に有効な実効寸法)、厚み寸法をtとした場合であって、f0を無限平板共振周波数とし、C11,C55,C66を各弾性定数とし、pをX方向の電荷分布次数、rをZ方向の電荷分布次数、nをオーバートーン次数とした場合に、ATカット水晶振動子(水晶振動片)の厚みすべり共振周波数fは、次式(式(1))(「水晶周波数制御デバイス」株式会社テクノ発行、岡野庄太郎著)で表される。
(共振周波数)f=n×f0×[1+{C11/(2×C66)}
×{(p×t)/(n×X0)}2+{C55/(2×C66)}
×{(r×t)/(n×Z0)}2] ・・・・・(1)式
ここで、対象としている振動モードは1次の振動なので、n=1、各弾性定数の値を入れると、
f=f0×[1+1.461×{(p×t)/X0}2 +1.145×{(r×t)/Z0}2] ・・・・・(2)式
Here, the present inventors have found that the first and second sub-vibration modes having different types and the end face machining amount have the following relationship.
Here, when the dimension in the X direction of the piezoelectric vibrating piece is X0, the dimension in the Z direction is Z0 (X0 and Z0 are effective dimensions effective for vibration), and the thickness dimension is t, f0 is an infinite flat plate. When the resonance frequency is set, C11, C55, and C66 are elastic constants, p is a charge distribution order in the X direction, r is a charge distribution order in the Z direction, and n is an overtone order, an AT-cut crystal resonator (crystal The thickness-slip resonance frequency f of the resonator element is expressed by the following formula (formula (1)) (“Crystal Frequency Control Device”, published by Techno Co., Ltd., Shotaro Okano).
(Resonance frequency) f = n × f0 × [1+ {C11 / (2 × C66)}
× {(p × t) / (n × X0)} 2 + {C55 / (2 × C66)}
× {(r × t) / (n × Z0)} 2 ] (1) Here, since the vibration mode of interest is a first-order vibration, n = 1, and the value of each elastic constant is If you put
f = f0 × [1 + 1.461 × {(p × t) / X0} 2 + 1.145 × {(r × t) / Z0} 2 ] (2)
そして、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動は、p=3、r=1、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動は、p=1、r=3なので、これらを代入する。
すなわち、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動fx3は、
fx3=f0×{1+1.461×(9×t2 )/X02 +1.145×t2 /Z02} ・・・・・(3)式
Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動fz3は、
fz3=f0×{1+1.461×t2/X02+1.145×(9×t2 )/Z02 } ・・・・・(4)式
また、主振動fは、p=1、r=1となるので、
f=f0×{1+1.461×t2/X02+1.145×t2/Z02 }
・・・・・(5)式
The X-direction tertiary thickness-slip inharmonic vibration is p = 3, r = 1, and the Z-direction tertiary thickness-slip inharmonic vibration is p = 1, r = 3, and these are substituted.
That is, the X direction tertiary thickness slip-in harmonic vibration fx3 is
fx3 = f0 × {1 + 1.461 × (9 × t 2 ) / X0 2 + 1.145 × t 2 / Z0 2 } (3) Formula Z-direction tertiary thickness-slip in-harmonic vibration fz3 is
fz3 = f0 × {1 + 1.461 × t 2 / X0 2 + 1.145 × (9 × t 2 ) / Z0 2 } Equation (4) Also, the main vibration f is p = 1, r = 1 so
f = f0 × {1 + 1.461 × t 2 / X0 2 + 1.145 × t 2 / Z0 2 }
... (5)
よって、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動(第1の副振動モード)と主振動との周波数差ΔSX、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動(第2の副振動モード)と主振動との周波数差ΔSZとすると、
ΔSX=f0×1.461×(8×t2)/X02 ・・・・・・・(6)式
ΔSZ=f0×1.145×(8×t2)/Z02 ・・・・・・・(7)式
ここで、X0、Z0に比べて、tである水晶振動片の厚みも変数とはなるが、本実施形態の加工方法では、ほとんど変化せず、例えば、X方向の寸法X0及びZ方向の寸法Z0が加工により数百μmから数千μm変化するのに対し、厚みtは数μm程度した加工されないためCV加工による厚みtの変化は、X方向の寸法X0及びZ方向の寸法Z0の変化に比べて十分小さく、無視できることから、厚みtは定数とみなすことができる。したがって、
ΔSX=A/X02 ・・・・・・・(8)式
ΔSZ=B/Z02 ・・・・・・・(9)式
と表すことができる。ここで、A,Bはそれぞれ
A=f0×1.461×(8×t2 ) ・・・・・・(10)式
B=f0×1.145×(8×t2 ) ・・・・・・(11)式
と表される。
Therefore, the frequency difference ΔSX between the X-direction tertiary thickness-slip in-harmonic vibration (first sub-vibration mode) and the main vibration, and the Z-direction tertiary thickness-slip in-harmonic vibration (second sub-vibration mode) and the main vibration. If the frequency difference ΔSZ,
ΔSX = f0 × 1.461 × (8 × t 2 ) / X0 2 (6) ΔSZ = f0 × 1.145 × (8 × t 2 ) / Z0 2 Here, the thickness of the quartz crystal vibrating piece, which is t, is a variable as compared with X0 and Z0. However, in the processing method of this embodiment, there is almost no change, for example, the dimension in the X direction. While the dimension Z0 in the X0 and Z directions changes from several hundred μm to several thousand μm by processing, the thickness t is not processed by several μm, so the change in the thickness t by CV processing is the X direction in the X direction and the Z direction. The thickness t can be regarded as a constant since it is sufficiently smaller than the change in the dimension Z0 and can be ignored. Therefore,
ΔSX = A / X0 2 (8) Equation ΔSZ = B / Z0 2 (9) Equation (9) Here, A and B are respectively A = f0 × 1.461 × (8 × t 2 ) (10) Equation B = f0 × 1.145 × (8 × t 2 )・ ・ Expression (11)
かくして、(8)式より、ΔSXは、X方向の実効寸法と相関があり、(9)式より、ΔSZは、Z方向の実効寸法と相関があることがわかる。尚、ΔSXは、図34におけるfs1であり、ΔSZは図34におけるfs2である。本実施形態の方法は、発明者等によるこのような第1の副振動モードΔSX及び第2の副振動モードΔSZと、それぞれX方向の実効寸法及びZ方向の実効寸法との相関の究明に基づいて、X方向とY方向に対応した2つの副振動モードを判別し、この判別に基づいて適切な端面加工量を決めることである。 Thus, from equation (8), ΔSX has a correlation with the effective dimension in the X direction, and from equation (9), it can be seen that ΔSZ has a correlation with the effective dimension in the Z direction. ΔSX is fs1 in FIG. 34, and ΔSZ is fs2 in FIG. The method of the present embodiment is based on the investigation by the inventors of the correlation between the first sub vibration mode ΔSX and the second sub vibration mode ΔSZ and the effective dimension in the X direction and the effective dimension in the Z direction, respectively. Thus, two sub-vibration modes corresponding to the X direction and the Y direction are determined, and an appropriate end face machining amount is determined based on the determination.
すなわち、図5のグラフは、水晶振動片10の共振周波数の温度特性を表しており、水晶振動片10は、環境温度の変化に応じて、共振周波数が図5のグラフで示すように変化する。図5の直線Lは、スプリアス振動を示しており、特定の温度環境で、共振周波数である主振動に対して、スプリアス振動が図示のように接近すると、主振動とスプリアス振動が共振し、動作不良を生じる。そこで、この直線Lのスプリアス振動モードの種類を正しく判別して、これに対応して、端面加工のX方向またはZ方向の方向を確定して、正しく加工することで、図5の矢印に示すように、当該スプリアス振動が主振動に影響しないようにするものである。
That is, the graph of FIG. 5 represents the temperature characteristic of the resonance frequency of the
次いで、水晶振動片10の端面加工を行う加工装置について説明する。
図6は、端面加工を行うための第1のバレル加工装置の構成を示す概略断面図、図7は、図6の第1のバレル加工装置の一部を示す縦断面図、図8は、第1のバレル加工装置に備えられるバレル単体を示し、(a)は概略斜視図、(b)はその概略縦断面図である。図6において、第1のバレル加工装置20は、主回転軸22を備える外装ドラム21を有しており、外装ドラム21は、主回転軸22を中心として、矢印A方向に回転するようになっている。
Next, a processing apparatus that performs end surface processing of the
6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a first barrel processing apparatus for performing end face processing, FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a part of the first barrel processing apparatus in FIG. 6, and FIG. The barrel simple substance with which a 1st barrel processing apparatus is equipped is shown, (a) is a schematic perspective view, (b) is the schematic longitudinal cross-sectional view. In FIG. 6, the first barrel processing apparatus 20 has an
外装ドラム21の収容部には、複数のドラム24が収容されている。この場合、ドラム24は、外装ドラム21の主回転軸22の周囲に等距離を保持して複数個、例えば4個が配設されている。
そして、各ドラム24は、外装ドラム21に保持された状態で、それぞれ、矢印B方向に回転するようになっている。また、各ドラム24は、図7に示されているように、やや一方向に長い筒体で、内部に空間を有し、複数のバレル25を収容するようになっている。
そして、ドラム24のドラム軸23は、ドラム本体の長さ方向に対して、例えば14度程度の傾斜を有するように固定されている。このため、このドラム24は、図6の外装ドラム21に収容されている状態では、ドラム軸23を外装ドラム21の主回転軸22と平行に位置決めされることで、外装ドラム21に対しては、傾斜した状態で保持されている。
A plurality of
Each
The
各ドラム24に収容されるバレル25は、図7に示されているような筒体で保持されている。バレル25の内部は、図8に示されているように、その内面が、主として研磨を行う球状曲面26と、主として研磨に寄与しない平面27を有している。このバレル25の内部には、端面加工としての研磨を行うワークである水晶振動片10と、研磨剤28とが収容されて研磨作業が行われるようになっている。
The
次に、第1のバレル加工装置20を用いて、端面加工する方法を、概略的に説明する。
先ず、図8(b)の右端のバレル25に示されているように、各バレル25内に水晶振動片10と、研磨剤28を入れて、ドラム24内に収容する。そして、このドラムを図6に示されているように、外装ドラム21内に配置する。次いで、外装ドラム21を矢印A方向に高速で回転させると、各ドラム24は、主回転軸22の周囲に回転することになる。さらに、各ドラム24は、それぞれ矢印Bに示すように各ドラム軸23の周囲で自転される。
Next, a method for processing an end face using the first barrel processing apparatus 20 will be schematically described.
First, as shown in the
これにより、各バレル25内では、水晶振動片10と研磨剤28が遠心力の作用でバレル25の内面に押し付けられる。この場合、水晶振動片10は、研磨剤28により、バレル25の球状曲面26の曲率に対応して、8つの稜線である角部が研磨されることで、面取りされる。また、外装ドラム21の回転方向を反転させることで、研磨される水晶振動片10の面が反転し、均一な研磨が行われる。しかも、各バレル25が傾斜して支持されていることから、内部で水晶振動片10が反転しやすくなり、一層均一な端面加工を行うことができる。
Thereby, in each
そして、この第1のバレル加工装置20では、バレル25の内面が凹状の球状曲面26であるため、水晶振動片10の短辺11,11と、長辺12,12(図1参照)が加工される比率が一定であることから、水晶振動片10の長方形の形状に基づいて、長手方向(X方向)となる短辺11,11の加工される割合が大きくなる。
And in this 1st barrel processing apparatus 20, since the inner surface of the
これに対して、図9ないし図11は、第2のバレル加工装置50を示している。
図9は、端面加工を行うための第2のバレル加工装置の構成を示す概略断面図、図10は、図9の第2のバレル加工装置に組み込まれる円筒状の加工体を示す概略斜視図、図11は、加工体内で水晶振動片10が加工される様子を示す説明図である。
図9において、第2のバレル加工装置50は、回転軸52を備える外装ドラム51を有しており、外装ドラム51は、回転軸52を中心として、矢印A方向に回転するようになっている。
On the other hand, FIGS. 9 to 11 show the second barrel processing apparatus 50.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a second barrel processing apparatus for performing end face processing, and FIG. 10 is a schematic perspective view showing a cylindrical workpiece incorporated in the second barrel processing apparatus of FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which the quartz
In FIG. 9, the second barrel processing apparatus 50 has an
外装ドラム51の内部には、複数の加工体54が収容されている。この場合、加工体54は、外装ドラム51内で、回転軸52の周囲に等距離を保持して複数
個、例えば4個が配設されている。そして、加工体54は、外装ドラム51に収容された状態で、それぞれ、矢印B方向に回転するようになっている。
A plurality of processed
この加工体54は、図10に示されているように、やや一方向に長い筒体で構成されている。この筒体である加工体54内には、開口から水晶振動片10と図示しない研磨材が投入されて、この開口を閉じることで、加工体54内面により、投入された水晶振動片10が端面加工されるようになっている。
As shown in FIG. 10, the processed
図11に示すように、加工体54の内面54aは、円筒体の凹状の湾曲面であり、この内面54aが加工面となる。この内面54aは、第1のバレル加工装置20のバレル25の球状曲面26と異なり、方向性をもっている。
このため、加工体54内に投入された水晶振動片10は、その曲面を加工体54の内面54aに沿わせた状態で図11の上部に示されたような姿勢で安定する。このため、水晶振動片10は、加工体54内で相対的に回転運動すると、Z方向が面取りされ易い。つまり、水晶振動片10は、加工体54内では、その長辺12,12が短辺11,11よりも多く加工されることになる。
このようにして、水晶振動片10のX方向とZ方向の端面加工を第1のバレル加工装置20と第2のバレル加工装置50とを適宜使用することにより、選択的に行うことが可能である。
As shown in FIG. 11, the
For this reason, the quartz
In this way, the end face processing of the
図12は、本発明の実施形態に係る加工管理方法に利用される副振動測定装置として、水晶振動片10の副振動モードを測定するための空隙式周波数測定装置(以下、「測定装置」と略称する)の概略構成を示している。
図において、測定装置30は、発振器31と、この発振器31と接続された一対の電極としての上電極32と下電極33とを備えている。
FIG. 12 shows a gap type frequency measuring device (hereinafter referred to as “measuring device”) for measuring the secondary vibration mode of the quartz
In the figure, the measuring device 30 includes an
この測定装置30では、下電極33の上に水晶振動片10を配置して、その共振周波数を測定することができる。しかも、この装置では、水晶振動片10としては、電極を形成する前のブランクの状態で、その共振周波数の測定が可能である。
すなわち、下電極33の上に水晶振動片10を配置し、僅かな空隙を隔てて上電極32を配置する。そして、上電極32と下電極33の間に駆動電圧を印加することで、水晶振動片10を励振し、その共振周波数を測定することができる。
In the measuring apparatus 30, the
That is, the
図13は、上電極32と、この上電極32を透過して見た時の上電極32の下位に位置する水晶振動片10の様子を示しており、図10において水晶振動片10は、図1ないし図4に示したものと同一であるが、長辺と短辺の比は、図示上正確に示されていない。
図13(a)は、水晶振動片10が主振動の振動モードで励振されている状態の上面図、図13(b)は、水晶振動片10が第1の副振動の振動モードで励振されている状態の上面図、図13(c)は、水晶振動片10が第2の副振動の振動モードで励振されている状態の上面図である。
FIG. 13 shows a state of the
FIG. 13A is a top view of the state in which the
図13に示された上電極(以下、「測定電極」という)32は、従来使用されていたもので、水晶振動片10の大きさに対して、比較的径の大きな円形に形成されている。これにより、水晶振動片10の全体を覆う大きさとすることができる。
しかしながら、このような測定電極32を使用した場合には、図34で説明したように、主振動f0だけでなく、2つの副振動モードfs1,fs2も測定されることとなり、図示の各周波数はどの副振動モードのものか区別できない。
このことは、既に説明したように、異なる副振動モードは、水晶振動片10の振動に関与する領域,すなわち、水晶振動片10の表面の電荷分布の違いを測定電極32で区別することができないことに起因している。
The upper electrode 32 (hereinafter referred to as “measurement electrode”) 32 shown in FIG. 13 is conventionally used and is formed in a circular shape having a relatively large diameter with respect to the size of the quartz
However, when such a
As described above, the different sub-vibration modes cannot distinguish the region involved in the vibration of the quartz
そこでは、異なる2種類の測定電極を用意し、副振動モードの種類を区別するようにしている。
図14は、第1の測定電極を示しており、図14(a)は、水晶振動片10が第1の副振動モード(X方向3次厚みすべりインハーモニック振動)で励振されている状態の上面図、図14(b)は、水晶振動片10が第2の副振動モード(Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動)で励振されている状態の上面図である。
There, two different types of measurement electrodes are prepared, and the types of sub-vibration modes are distinguished.
FIG. 14 shows the first measurement electrode, and FIG. 14A shows a state in which the quartz
図14(a)において、第1の測定電極41は、例えば、全体が導電性の金属材料として真鍮等により形成されており、その形状は、細長い直方体もしくは円形状で、端部は適切な寸法を有した長方形である。この第1の測定電極41は、水晶片の長手方向に沿って異なる電荷により分割された複数の振動領域を持つ第1の副振動モード(X方向3次厚みすべりインハーモニック振動)を測定するためのものであり、このため、図14(a)に示されているように、水晶振動片10が第1の副振動モードで振動した場合の振動領域XA1、XA2、XA3のX方向の寸法ALよりも大きいX方向の寸法Ed1を有している。また、第1の測定電極41は、図14(b)に示されているように、水晶振動片10が第2の副振動モードで振動した場合の振動領域ZA1、ZA2、ZA3のZ方向の寸法AWよりも小さいZ方向の寸法Ew1を有している。
In FIG. 14A, the
そして、少なくとも、この第1の測定電極41は、X方向の寸法Ed1が水晶振動片10のX方向の寸法cdの0.8倍以上であり、かつ第1の測定電極のZ方向の寸法Ew1が、水晶振動片10のZ方向の寸法dwの0.3倍ないし0.7倍の大きさである。
これにより、第1の測定電極41を用いると、図15に示すように、主振動f0以外に、ひとつの副振動fs1だけが測定される。
At least the
Thus, when the
ここで、図15の副振動fs1は、図14(a)に示されているように、第1の測定電極41が、第1の副振動における水晶振動片10の振動領域をカバーしていることから、第1の副振動,すなわち、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動であることが特定される。
これに対して、第1の測定電極41では、図14(b)に示されているように、水晶振動片10が第2の副振動モードで振動した場合の振動領域ZA1、ZA2、ZA3のうち、ZA1及びZA3の2つの領域に関して、それぞれ半分程度の面積しかカバーしておらず、この2つの領域において発生している電荷全ての量がカバーできないために、第2の副振動,すなわち、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動が測定されない。
Here, in the secondary vibration fs1 in FIG. 15, as shown in FIG. 14A, the
On the other hand, in the
以上により、第1の電極41は、水晶振動片10の主振動f0及び第1の副振動fsのそれぞれの周波数だけを測定し、それ以外の副振動の周波数を測定することを防止している。
ここで、第1の測定電極41のX方向の寸法Ed1が水晶振動片10のX方向の寸法cdの0.8倍より小さい場合には、主振動とX方向の副振動が観測されにくいという弊害がある。また、第1の測定電極41のZ方向の寸法Ew1が、水晶振動片10のZ方向の寸法dwの0.3倍より小さい場合には、主振動とX方向の副振動が観測されにくく、水晶振動片10のZ方向の寸法dwの0.7倍を越える場合には、Z方向の副振動がX方向の副振動と同時に観測されてしまうという弊害がある。
As described above, the
Here, when the dimension Ed1 in the X direction of the
図16は、第2の測定電極を示しており、図16(a)は、水晶振動片10が第1の副振動モード(X方向3次厚みすべりインハーモニック振動)で励振されている状態の上面図、図16(b)は、水晶振動片10が第2の副振動モード(Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動)で励振されている状態の上面図である。
FIG. 16 shows the second measurement electrode, and FIG. 16A shows a state in which the
図16(a)において、第2の測定電極42は、例えば、上述の第1の測定電極41と同じ材料で形成されており、その形状は、細長い直方体もしくは円形状であり、端部は適切な寸法を有した長方形である。この第2の測定電極42は、水晶振動片の幅方向に沿って異なる電荷により分割された複数の振動領域を持つ第2の副振動モード(Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動)を測定するためのものであり、このため、図16(a)に示されているように、水晶振動片10が第1の副振動モードで振動した場合の振動領域XA1、XA2、XA3のX方向の寸法ALよりも小さいX方向の寸法Ed2を有している。また、第2の測定電極42は、図16(b)に示されているように、水晶振動片10が第2の副振動モードで振動した場合の振動領域ZA1、ZA2、ZA3のZ方向の寸法AWよりも大きいZ方向の寸法Ew2を有している。
In FIG. 16A, the
そして、少なくとも、この第2の測定電極42は、そのX方向の寸法Ed2が水晶振動片10のX方向の寸法Cdの0.3倍ないし0.7倍の大きさで、かつ第2の測定電極42のZ方向の寸法Ew2が、水晶振動片10のZ方向の寸法dwの0.8倍以上に設定されている。
これにより、第2の測定電極42を用いると、図17に示すように、主振動f0以外に、ひとつの副振動fs2だけが測定される。
At least the
Accordingly, when the
ここで、図17の副振動fs2は、図16(b)に示されているように、第2の測定電極42が、第2の副振動における水晶振動片10のZ方向について振動領域をカバーしていることから、第2の副振動,すなわち、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動であることが特定される。
これに対して、第2の測定電極42では、図16(a)に示されているように、水晶振動片10が第1の副振動モードで振動した場合の振動領域XA1、XA2、XA3のうち、XA1及びXA3の2つの領域に関して、それぞれ半分程度の面積しかカバーしておらず、この2つの領域において発生している電荷全ての量がカバーできないために、第1の副振動,すなわち、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動が測定されない。
以上により、第2の電極42は、水晶振動片10の主振動f0及び第2の副振動fsのそれぞれの周波数だけを測定し、それ以外の副振動の周波数を測定することを防止している。水晶振動片10の第2の副振動だけを測定することができる。
Here, in the secondary vibration fs2 in FIG. 17, as shown in FIG. 16B, the
On the other hand, in the
As described above, the
ここで、第2の測定電極42のX方向の寸法Ed2が水晶振動片10のX方向の寸法Cdの0.3倍より小さい場合には、主振動とZ方向の副振動が観測されにくく、水晶振動片のX方向の寸法Cdの0.7倍を越える場合には、X方向の副振動がZ方向の副振動と同時に観測されてしまうという弊害がある。また、第2の測定電極42のZ方向の寸法Ew2が水晶振動片10のZ方向の寸法Awの0.8倍より小さい場合には、主振動とZ方向の副振動が観測されにくいという弊害がある。
Here, when the dimension Ed2 in the X direction of the
尚、水晶振動片10のX方向の寸法cdを2000μm程度とし、Z方向の寸法dwを1330μm程度とした時に、第1の測定電極41のX方向の寸法Ed1が2500μm、第1の測定電極41のZ方向の寸法Ew1を600μm程度として、第1の副振動,すなわち、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動が正しく特定された。
また、同じサイズの水晶振動片に対して、第2の測定電極42のX方向の寸法Ed2が1000μm、第2の測定電極42のZ方向の寸法Ew2を1500μm程度として、第2の副振動,すなわち、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動が正しく特定された。
When the dimension cd in the X direction of the
For the same size quartz crystal vibrating piece, the
さらに、水晶振動片10のX方向の寸法cdを3600μm程度とし、Z方向の寸法dwを1600μm程度とした時に、第1の測定電極41のX方向の寸法Ed1が4000μm、第1の測定電極41のZ方向の寸法Ew1を800μm程度として、第1の副振動,すなわち、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動が正しく特定された。
また、同じサイズの水晶振動片に対して、第2の測定電極42のX方向の寸法Ed2が1800μm、第2の測定電極42のZ方向の寸法Ew2を1800μm程度として、第2の副振動,すなわち、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動が正しく特定された。
Further, when the dimension cd in the X direction of the quartz
For the same size crystal resonator element, the
次に、このような第1の電極41及び第2の電極42を、図12の測定装置30の上電極32として利用し、このような測定装置30を使用しながら、図6の第1のバレル加工装置20によって、水晶振動片10のバレル加工を行う場合のバレル加工の管理方法の実施形態を説明する。
図18において、第1のバレル加工装置20を用いて、上述したように、水晶振動片10の端面加工を行う(ST10)。すなわち、図8の右端のバレル25に示されているように、各バレル25内に水晶振動片10と、研磨剤28を入れて、ドラム24内に収容する。そして、このドラムを図6に示されているように、外装ドラム21内に配置する(ST11)。
次いで、外装ドラム21を矢印A方向に高速で回転させると、各ドラム24は、主回転軸22の周囲に回転することになる。さらに、各ドラム24は、それぞれ矢印Bに示すように各ドラム軸23の周囲で自転される。この状態で、所定時間,すなわち、T1時間加工を継続する(ST12)。
Next, the
In FIG. 18, the end face processing of the
Next, when the
次いで、各加工ロット単位で、バレル25内から、ワークである水晶振動片10をサンプルとして取り出し、このサンプルの水晶振動片10について、X方向3次厚みすべりインハーモニック振動(第1の副振動モード)と主振動との周波数差ΔSX1と、Z方向3次厚みすべりインハーモニック振動(第2の副振動モード)と主振動との周波数差ΔSZ1のいずれかを測定する。あるいは、周波数差ΔSX1及び周波数差ΔSZ1の両方を測定する(ST13)。
ここで、周波数差ΔSX1は、第1の測定電極41を用いて、図14及び図15で説明した方法により測定でき、周波数差ΔSZ1は、第2の測定電極42を用いて、図16及び図17で説明した方法で測定できる。すなわち、本実施形態のバレル加工管理方法では、副振動モードの種類を特定して、周波数差ΔSX1と周波数差ΔSZ1をそれぞれ個別に測定することができる。
Next, in each processing lot unit, the quartz
Here, the frequency difference ΔSX1 can be measured by the method described with reference to FIGS. 14 and 15 using the
次に、予め定めた所定の時間T2だけ、バレル加工を継続し(ST14)、各加工ロット単位で、バレル25内から、ワークである水晶振動片10をサンプルとして取り出し、このサンプルの水晶振動片10について、周波数差ΔSX2と、周波数差ΔSZ2のいずれかを測定する。あるいは、周波数差ΔSX2及び周波数差ΔSZ2の両方を測定する(ST15)。
続いて、この測定結果に基づいて、必要とされる残りの加工に要する時間T3を求める(ST16)。この残り加工時間T3の求め方は、図22に示されている。図22において、残り加工時間T3の決定作業に入る(ST71)と、上述のST15とST13の周波数差ΔSX2,周波数差ΔSX1及び/または周波数差ΔSZ2,周波数差ΔSZ1の測定結果を比較して、各加工ロット単位で、この加工作業の条件におけるバレル加工の加工速度VSXまたはVSZを算出する(ST72)。
Next, the barrel machining is continued for a predetermined time T2 (ST14), and the quartz
Subsequently, based on this measurement result, a required time T3 required for the remaining machining is obtained (ST16). The method for obtaining the remaining machining time T3 is shown in FIG. In FIG. 22, when the remaining machining time T3 is determined (ST71), the measurement results of the frequency difference ΔSX2, the frequency difference ΔSX1 and / or the frequency difference ΔSZ2, and the frequency difference ΔSZ1 in ST15 and ST13 are compared. The processing speed VSX or VSZ of barrel processing under the processing work conditions is calculated for each processing lot (ST72).
VSX=(ΔSX2−ΔSX1)/T2・・・式(20)
そして、ST15におけるサンプルの周波数差ΔSX2及び周波数差ΔSZ2のうち、例えば、サンプルの周波数差ΔSX2と、予め定めた規格値としてのΔSXとの差DSXを、例えば次式により算出する(ST73)。
DSX=ΔSX(規格値)−ΔSX2・・・式(21)
そして、下記式(22)に示すように、この差DSXを加工速度VSXで割ることにより、残り加工時間T3を算出する(ST74)。
T3=(DSX/VSX)×α・・・式(22)
VSX = (ΔSX2−ΔSX1) / T2 Expression (20)
Then, of the sample frequency difference ΔSX2 and frequency difference ΔSZ2 in ST15, for example, the difference DSX between the sample frequency difference ΔSX2 and ΔSX as a predetermined standard value is calculated by the following equation, for example (ST73).
DSX = ΔSX (standard value) −ΔSX2 (21)
Then, as shown in the following formula (22), the remaining machining time T3 is calculated by dividing the difference DSX by the machining speed VSX (ST74).
T3 = (DSX / VSX) × α (22)
ここで、αは1以下の値をとる安全率である。
そして、残り加工時間T3を求める場合に、周波数差ΔSZの規格値と、ST15の周波数差ΔSZ2の測定値との差に基づいて残り加工時間T3を求めてもよい。
Here, α is a safety factor taking a value of 1 or less.
When determining the remaining machining time T3, the remaining machining time T3 may be obtained based on the difference between the standard value of the frequency difference ΔSZ and the measured value of the frequency difference ΔSZ2 in ST15.
残り加工時間T3を算出したら、ST17に進み、求めた残り加工時間T3だけバレル加工を継続する。残り加工時間T3の加工が終了したら、バレル25内から、ワークである水晶振動片10をサンプルとして取り出し、このサンプルの水晶振動片10について、周波数差ΔSX3と、周波数差ΔSZ3のいずれかを測定する。あるいは、周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の両方を測定する(ST18)。
When the remaining machining time T3 is calculated, the process proceeds to ST17, and the barrel machining is continued for the obtained remaining machining time T3. When processing of the remaining processing time T3 is completed, the quartz
追加加工の工程では、周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の両方を管理する場合(ST30)と、一方を管理する場合(ST60)とがある。
先ず、周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の両方を管理する場合(ST30)を説明する。
この場合、図19及び図20のフローチャートにしたがって管理される。
In the process of additional processing, there are a case where both the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3 are managed (ST30) and a case where one is managed (ST60).
First, the case where both the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3 are managed (ST30) will be described.
In this case, management is performed according to the flowcharts of FIGS.
図19において、周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の両方を管理する上で、先ず、ΔSX3が、ΔSXの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内か判断する(ST31)。ΔSX3が、ΔSXの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内であれば、次に、ΔSZ3が、ΔSZの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内か判断する(ST32)。ΔSZ3が、ΔSZの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内であれば、加工は終了する(ST33)。 In FIG. 19, in managing both the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3, first, it is determined whether ΔSX3 matches the standard value of ΔSX or is within an allowable range of the standard value (ST31). If ΔSX3 matches the standard value of ΔSX or is within the allowable range of the standard value, it is next determined whether ΔSZ3 matches the standard value of ΔSZ or is within the allowable range of the standard value (ST32). If ΔSZ3 coincides with the standard value of ΔSZ or is within the allowable range of the standard value, the processing ends (ST33).
ST31で、ΔSX3が、ΔSXの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内でないと判断された場合には、ΔSX3が上限値を越えた場合(ST51)、不良品と判断し(ST52)バレル加工は終了する。
ST31で、ΔSX3が、ΔSXの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内でないと判断された場合に、ΔSX3が下限値より小さい場合(ST53)、各ロットに対する残り加工時間T4をST74で説明した方法等により求めて、決定する(ST54)。そして、残り加工時間T4にて追加加工を行い(ST55)、必要な追加加工を終了したらST31に戻り、再度ΔSX3が、ΔSXの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内であるかどうかを判定する。
If it is determined in ST31 that ΔSX3 matches the standard value of ΔSX or is not within the allowable range of the standard value, if ΔSX3 exceeds the upper limit value (ST51), it is determined as a defective product (ST52). Ends.
When it is determined in ST31 that ΔSX3 matches the standard value of ΔSX or is not within the allowable range of the standard value, and ΔSX3 is smaller than the lower limit value (ST53), the remaining processing time T4 for each lot is described in ST74. It is determined by a method or the like (ST54). Then, additional machining is performed at the remaining machining time T4 (ST55). When necessary additional machining is completed, the process returns to ST31, and it is determined again whether ΔSX3 matches the standard value of ΔSX or is within the allowable range of the standard value. To do.
これに対して、ST32で、ΔSZ3が、ΔSZの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内ないと判断された場合で、ΔSZ3が、ΔSZの規格値に対して、その許容される上限値を越えている場合には(ST34)、不良品として、加工を終了する(ST35)。
また、ΔSZ3が、ΔSZの規格値に対して、その許容される下限値よりも小さい場合には(ST36)、図9ないし図11で説明した第2のバレル加工装置50を用いて、主として、水晶振動片のZ方向の端面加工を進めるために、第2のバレル加工を行う(ST37)。
On the other hand, when it is determined in ST32 that ΔSZ3 coincides with the standard value of ΔSZ or is not within the allowable range of the standard value, ΔSZ3 sets the allowable upper limit value for the standard value of ΔSZ. If it exceeds (ST34), the processing is terminated as a defective product (ST35).
In addition, when ΔSZ3 is smaller than the allowable lower limit value with respect to the standard value of ΔSZ (ST36), mainly using the second barrel processing apparatus 50 described in FIG. 9 to FIG. In order to proceed with the end face processing of the crystal vibrating piece in the Z direction, second barrel processing is performed (ST37).
すなわち、図10で説明したように、加工体54内に研磨材と、水晶振動片10を投入して加工の準備をし(ST38)、残り加工時間T4を求める。この残り加工時間T4は、上述した残り加工時間T3の算出方法とほぼ同じである。
これにより、残り加工時間T4だけ第2のバレル加工を行い(ST39)、加工後において、水晶振動片10に対して、測定装置30の第2の測定電極42を用いて、加工後の水晶振動片10を抜き取り、周波数差ΔSZ4の測定を行う(ST41)。
That is, as described with reference to FIG. 10, the abrasive and the quartz
Thus, the second barrel processing is performed only for the remaining processing time T4 (ST39), and after processing, the crystal vibration piece after processing is performed on the
その後水晶振動片10の周波数差ΔSZ4をΔSZの規格値と比較して、その下限値よりも小さい場合は、残り加工時間T5を決めて第2のバレル加工を行う(ST42)。加工後の水晶振動片10を抜き取り、周波数差ΔSZ5の測定を行う(ST43)。ST43の測定結果に基づいて、各ロットに対する残り加工時間T6を求めて追加加工を行い(ST45)、追加加工後の水晶振動片10を抜き取り、周波数差ΔSZ6の測定を行う(ST46)。
Thereafter, the frequency difference ΔSZ4 of the
その後、水晶振動片10の周波数差ΔSZ6をΔSZと一致もしくは規格値の許容範囲内であるかどうか判断する(ST47)。周波数差ΔSZ6がΔSZと一致もしくは規格値の許容範囲内である場合には、加工を終了する(ST47−1)。
ST47で否定結果を得た場合で、ΔSZ6が、ΔSZの規格値に対して、その許容される上限値を越えている場合には(ST48−1)、不良品として、加工を終了する(ST48−3)。また、ΔSZ6が、ΔSZの規格値に対して、その許容される下限値よりも小さい場合には(ST48−2)、ST44に戻って加工を続ける。
Thereafter, it is determined whether or not the frequency difference ΔSZ6 of the quartz
If a negative result is obtained in ST47 and ΔSZ6 exceeds the allowable upper limit for the standard value of ΔSZ (ST48-1), the processing is terminated as a defective product (ST48). -3). Further, when ΔSZ6 is smaller than the allowable lower limit value with respect to the standard value of ΔSZ (ST48-2), the process returns to ST44 and continues processing.
次に、図18のST18の後で、追加加工する場合において、周波数差ΔSX及び周波数差ΔSZの一方だけを管理する場合(ST60)を図18と図21を参照して説明する。
この場合は、図18のST18で測定した周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の一方が、周波数差ΔSXまたはΔSZの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内であるかどうかを判断し(ST61)、肯定結果を得た場合には、バレル加工を終了する(ST69)。
ST61で否定結果を得た場合は、周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の一方が、周波数差ΔSXまたはΔSZの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内ではないので、さらに第1のバレル加工方法により、加工することが可能かどうかを判断する(ST62)。追加加工できない場合には、不良品と判断する(ST62−1)。
ST62で追加加工できると判断された場合には、周波数差ΔSXと、周波数差ΔSZのいずれかについて、規格値と比較して否定結果を得た場合であるから、この場合の規格値との差分を求める。
次いで、この判断結果に基づいて、図21に示すように、必要とされる残りの加工に要する時間T4を求める(ST63)。この残り加工時間T4の求め方は、図22で説明したものと同じである。
Next, a case where only one of the frequency difference ΔSX and the frequency difference ΔSZ is managed after additional processing after ST18 in FIG. 18 (ST60) will be described with reference to FIGS.
In this case, it is determined whether one of the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3 measured in ST18 of FIG. 18 matches the standard value of the frequency difference ΔSX or ΔSZ or is within the allowable range of the standard value (ST61). If a positive result is obtained, the barrel processing is terminated (ST69).
If a negative result is obtained in ST61, one of the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3 coincides with the standard value of the frequency difference ΔSX or ΔSZ or is not within the allowable range of the standard value. Then, it is determined whether or not processing is possible (ST62). When the additional processing cannot be performed, it is determined as a defective product (ST62-1).
If it is determined in ST62 that additional processing is possible, a negative result is obtained in comparison with the standard value for either the frequency difference ΔSX or the frequency difference ΔSZ, so the difference from the standard value in this case Ask for.
Next, based on the determination result, as shown in FIG. 21, a required time T4 required for the remaining machining is obtained (ST63). The method for obtaining the remaining machining time T4 is the same as that described with reference to FIG.
続いて、算出したT4時間分の追加加工を行い(ST64)、加工後の水晶振動片10を抜き取り、加工後の周波数差ΔSX4,ΔSZ4を測定して、これらが、周波数差ΔSXまたはΔSZの規格値と一致もしくは規格値の許容範囲内であるかどうかを判断する(ST66)。ST66で肯定結果を得た場合には、バレル加工を終了する(ST69)。
ST66で否定結果を得た場合は、さらに加工することが可能かどうかを判断する(ST67)。追加加工できない場合には、不良品と判断する(ST62−1)。
ST67で、追加加工が可能と判断されたら、上述と同様にして、追加加工時間をもとめて、必要な追加加工を行い(ST68)、その後、第1のバレル加工方法によるバレル加工を終了する。
Subsequently, additional processing for the calculated T4 time is performed (ST64), the processed
If a negative result is obtained in ST66, it is determined whether or not further processing is possible (ST67). When the additional processing cannot be performed, it is determined as a defective product (ST62-1).
If it is determined in ST67 that additional machining is possible, the additional machining time is obtained in the same manner as described above, and the necessary additional machining is performed (ST68), and then the barrel machining by the first barrel machining method is terminated.
このように、上述のバレル加工の管理方法によれば、図18で説明したように、加工途中の水晶振動片10を抜き出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSXと、主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZとの一方または両方を正確に把握するようにしている。これにより、実際の加工速度を把握でき、副振動の種類に応じた加工の進み具合を具体的に把握することができ、これにより、加工の進み具合の検査をすることができる。しかも、これに加えて、残り加工時間を正確に予測することができるので、管理上有利である。
Thus, according to the above-described barrel processing management method, as described with reference to FIG. 18, the quartz
しかも、図18のST18では、予定された加工時間T3が終了した後で、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX及び/または主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZについて、別々に、あるいは両方を、各規格値との関係で確認することができる。 In addition, in ST18 of FIG. 18, after the scheduled machining time T3 ends, the frequency difference ΔSX between the main vibration and the first sub vibration and / or the frequency difference ΔSZ between the main vibration and the second sub vibration is obtained. Separately or both can be confirmed in relation to each standard value.
また、図19の方法によれば、追加加工において、周波数差ΔSX及び周波数差ΔSZの両方を測定して加工の進行を判断するので、より精密な加工管理を行うことができ、製品品質の向上に寄与することができる。
あるいは、また、図21の方法では、追加加工において、周波数差ΔSX及び周波数差ΔSZの一方を測定することで、加工の進行を判断する上では、手間がかからず、効率的な作業を進めることができる。
In addition, according to the method of FIG. 19, in the additional machining, both the frequency difference ΔSX and the frequency difference ΔSZ are measured to determine the progress of the machining, so that more precise machining management can be performed and the product quality can be improved. Can contribute.
Alternatively, in the method of FIG. 21, in the additional machining, by measuring one of the frequency difference ΔSX and the frequency difference ΔSZ, it is not troublesome to determine the progress of the machining, and the efficient work is advanced. be able to.
さらに、図19の方法及び図20の方法では、加工途中で加工の進み過ぎたロットを判断することができるので、全ての工程を終了してからの終了検査で廃棄する場合と比べて無駄なコストを大幅に低減できる。 Further, in the method of FIG. 19 and the method of FIG. 20, it is possible to determine a lot that has been processed too much in the middle of processing, which is wasteful compared to the case of discarding in the end inspection after finishing all the processes. Cost can be greatly reduced.
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、バレル加工装置は、実施形態で説明したものの他、種々のタイプのものが使用できる。また、各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, various types of barrel processing apparatuses can be used in addition to those described in the embodiment. In addition, each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
10・・・水晶振動片、11・・・短辺、12・・・長辺、20・・・バレル加工装置、21・・・外装ドラム、24・・・ドラム、25・・・バレル、41・・・第1の測定電極、42・・・第2の測定電極、NA・・・主振動に関与する領域、XNA1,XNA2,XNA3・・・第1の副振動に関与する領域、ZNA1,ZNA2,ZNA3・・・第2の副振動に関与する領域
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記水晶振動片と研磨剤とをバレル加工装置に投入して、一定時間(T1時間)加工し、
次いで、各加工ロット単位で前記水晶振動片を取り出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX1及び/または主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZ1を測定する第1の測定を行い、
その後、さらに一定時間(T2時間)バレル加工を行った後で、各加工ロット単位で前記水晶振動片を取り出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX2及び/または主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZ2を測定する第2の測定を行い、
前記第1の測定と第2の測定による測定結果に基づいて、各加工ロット単位で残り加工時間T3を算出し、
この残り加工時間T3だけバレル加工を行い、
前記残り加工時間T3による加工後において、各加工ロット単位で前記水晶振動片を取り出して、主振動と第1の副振動との周波数差ΔSX3及び主振動と第2の副振動との周波数差ΔSZ3を測定して、周波数差ΔSX及び周波数差ΔSZの各規格値と比較し、
前記水晶振動片の周波数差ΔSX3及び周波数差ΔSZ3の比較値が、前記規格値の許容範囲における上限値よりも大きい場合には、バレル加工を終了させる
ことを特徴とする、水晶振動片の加工管理方法。 In the processing control method for barrel processing of almost rectangular quartz crystal vibrating pieces,
The quartz crystal vibrating piece and the abrasive are put into a barrel processing apparatus and processed for a predetermined time (T1 time),
Next, the quartz crystal resonator element is taken out in units of each processing lot, and the frequency difference ΔSX1 between the main vibration and the first sub vibration and / or the frequency difference ΔSZ1 between the main vibration and the second sub vibration is measured. Make measurements,
Thereafter, barrel processing is further performed for a predetermined time (T2 time), and then the quartz crystal vibrating piece is taken out in units of each processing lot, and the frequency difference ΔSX2 between the main vibration and the first sub vibration and / or the main vibration and the first vibration is obtained. The second measurement is performed to measure the frequency difference ΔSZ2 with the secondary vibration of 2.
Based on the measurement results of the first measurement and the second measurement, the remaining machining time T3 is calculated for each machining lot,
Perform barrel processing for this remaining processing time T3,
After processing by the remaining processing time T3, the quartz crystal resonator element is taken out in units of each processing lot, and the frequency difference ΔSX3 between the main vibration and the first sub vibration and the frequency difference ΔSZ3 between the main vibration and the second sub vibration. Is measured and compared with each standard value of the frequency difference ΔSX and the frequency difference ΔSZ,
Processing control of a crystal vibrating piece, characterized in that barrel processing is terminated when a comparison value of the frequency difference ΔSX3 and the frequency difference ΔSZ3 of the crystal vibrating piece is larger than an upper limit value in an allowable range of the standard value. Method.
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