JP5239258B2 - 弾性表面波素子位置合わせ装置および位置合わせ方法 - Google Patents
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Description
状弾性表面波素子の適正な位置への配向を速やかに行うことができる弾性表面波素子位置合わせ装置を得ることにある。
以下、本発明の第1の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置を図1から図3を参照して詳細に説明する。図1に、第1の実施形態の球状弾性表面波素子10と、それを保持する椀状受け皿30の斜視図を示す。本実施形態は、球状弾性表面波素子10を、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シートで形成した椀状の窪みを有する椀状受け皿30で
保持する。椀状受け皿30には、球状弾性表面波素子10の球面に曲率を合わせた椀状の窪みの底に開口部30aを形成する。図2に、球状弾性表面波素子10と、それを設置する椀状受け皿30と回転ローラーの素子移動機構50による位置合わせ機構から成る弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図を示す。椀状受け皿30はホルダ20で保持する。この位置合わせ機構は、弾性表面波装置に球状弾性表面波素子10を設置するために、予め球状弾性表面波素子10の配向を調整する機構に適用できる。
球状弾性表面波素子10は、図1に示すように、直径が約1mmの球状の圧電体基材11を主要な部分とする。この圧電体基材11は圧電性材料で形成され、圧電性材料として例えば水晶、LiNbO3(ニオブ酸リチウム)やLiTaO3(タンタル酸リチウム)、BSO(ビスマスシリコンオキサイド)、ランガサイト等が用いられる。この圧電体基材11は、特開2003−115744号公報の図4および段落0053から0054に示されている結晶のZ軸を有する。この結晶のZ軸が圧電体基材11の上側の面に交差する点を上側極11Nとし、Z軸が圧電体基材11の下側の面に交差する点を下側極11Sとする。
550MHzの矩形波の電気パルスを加え、例えば45MHzの近傍のRFバースト信号を印加する。このRFバースト信号は、更に、上側櫛型電極15Nと下側櫛型電極15Sから成る弾性表面波発生部15に印加される。これにより圧電体基材11の周回領域12内に弾性表面波が発生する。その弾性表面波を周回領域12内を1回から500回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部15で検出する。弾性表面波が弾性表面波発生部15に戻る時間は球状弾性表面波素子10の周回領域12の感応膜に物質が結合することで変わる現象を利用することで球状弾性表面波素子10の周回領域12の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
図1に示す椀状受け皿30は、銅やアルミニウム、金等の金属で形成する椀状受け皿30、あるいは、エポキシ樹脂から成る皿形状の全面に金属めっきした椀状受け皿30である。椀状受け皿30には、球状弾性表面波素子10の球面と一致する曲率の湾曲した凹面を形成し、その凹面の底部に球状弾性表面波素子10の底部を露出させる切り込みを有する開口部30aを有する。この椀状受け皿30の取り付け部30bを円板状のフランジに形成する。椀状受け皿30の円板状のフランジを成す取り付け部30bを下からホルダ20で支えて保持する。
(ステップ1)
本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置が、先ず、図2のように、球状弾性表面波素子10を、その上側極11Nの部分を真空ピンセットでつまんで、椀状受け皿30に降下させる。
(ステップ2)
次に、カメラ40から成る位置検出手段が、球状弾性表面波素子10の上側極11Nの位置に形成したマーク14を読み込み、そのカメラ40が読み込んだ画像データを制御手段42が画像処理することでマーク14の位置を検出する。これにより、制御手段42が、球状弾性表面波素子10の配向状態を自動的に検出する。
(ステップ3)
また、椀状受け皿30の切り込み状の開口部30aの下に露出した球状弾性表面波素子10に、2つのモータMで駆動する回転ローラーによる素子移動機構50を接触させる。そして、制御手段42が、検出したマーク14の位置に基づき、球状弾性表面波素子10の適正な位置を演算し、2つの素子移動機構50を駆動することでそれに接する球状弾性表面波素子10を縦横に移動させ椀状受け皿30内で滑らせて回転させて適正な向きに配向させる。
(ステップ4)
次に、この球状弾性表面波素子10を、その上側極11Nの部分を真空ピンセットでつまんで、椀状受け皿30から取り出す。次に、この球状弾性表面波素子10をつまんだ真空ピンセットを水平方向に回転させて球状弾性表面波素子10を適正な方向に向け、弾性表面波装置のホルダに設置し弾性表面波装置の製品を組み立てる。
整する機構に適用することもできる。その場合は、先のステップ4の工程を先に行ってから、製品の椀状受け皿30でステップ1からステップ2の処理を工程を行う。
図3(a)に、第1の実施形態の変形例1の、球状弾性表面波素子と椀状受け皿の側面図を示し、図3(b)に、それを上側から観察した平面図を示す。変形例1では、図1のような上側極11Nの部分に第2素子電極13bを有する球状弾性表面波素子10を以下のようにして配向させる。図3のように、球状弾性表面波素子10の素子電極の位置検出手段を、第1の位置検出用電極41aと、第2の位置検出用電極41bと第3の位置検出用電極41c、そして第4の位置検出用電極41dと第5の位置検出用電極41eで構成する。第1の位置検出用電極41aに、テストのための電流を供給するテストピンを用いる。図3(b)の平面図のように、第2の位置検出用電極41bと第3の位置検出用電極41cと第4の位置検出用電極41dと第5の位置検出用電極41eは、第1の位置検出用電極41aのテストピンに電気接続する第2素子電極13bとの電気接続の有無を検査することで、第2素子電極13bの位置ずれを検査するために用いる。
第1の位置検出用電極41aを球状弾性表面波素子10の上側極11Nの部分の第2素子電極13bに接触させる。図3(b)のように、第2の位置検出用電極41bと第3の位置検出用電極41cを、球状弾性表面波素子10の第2素子電極13bの左右の端部に接する位置に配置し、第4の位置検出用電極41dと第5の位置検出用電極41eを、球状弾性表面波素子10の第2素子電極13bの前後の端部に接する位置に配置する。このように位置検出手段の各電極を配置することで、球状弾性表面波素子10の配置の方向が傾くと、例えば、第2の位置検出用電極41bあるいは第3の位置検出用電極41cが第2素子電極13bから外れ、その電極と第1の位置検出用電極41aが電気接続しないことにより、球状弾性表面波素子10の配置方向の左右方向への傾きの有無を検出することができる。また、第4の位置検出用電極41dあるいは第5の位置検出用電極41eが第2素子電極13bから外れ、その電極と第1の位置検出用電極41aが電気接続しないことにより、球状弾性表面波素子10の配置方向の前後方向への傾きの有無を検出することができる。これにより、制御手段42が、球状弾性表面波素子10の配向状態を自動的に検出する。
(ステップ2)
次に、椀状受け皿30の切り込み状の開口部30aの下に露出した球状弾性表面波素子10に素子移動機構50を接触させ、制御手段42が2つの素子移動機構50を駆動させ
て、それに接する球状弾性表面波素子10を縦横に引きずり椀状受け皿30中で滑らせて回転させる。そして、制御手段42が、球状弾性表面波素子10の第2の位置検出用電極41bと第3の位置検出用電極41cが、それぞれの第2素子電極13bに接するまで球状弾性表面波素子10を回転させる。
図4に、第2の実施形態の球状弾性表面波素子10と椀状受け皿30の斜視図を示す。図4の球状弾性表面波素子10は、第1素子電極13aと第2素子電極13bがともに下側極11S側に偏って配置されている場合を示す。この球状弾性表面波素子10を図5のようにカメラ40による位置検出手段で球状弾性表面波素子10の配向位置を検出して適正な方向に配向させるために、上側極11Nの部分に金属パターンでマーク14を形成する。そして、図5のように、カメラ40でマーク14を観察しつつ、素子移動機構50で球状弾性表面波素子10の配向位置を適正な向きに向ける。
図6に、本発明の第3の実施形態の椀状受け皿30と素子移動機構50から成る弾性表面波素子位置合わせ装置を示す。図6(a)は、第3の実施形態で用いる椀状受け皿30の斜視図であり、図6(b)および図6(c)は、第3の実施形態の球状弾性表面波素子10と椀状受け皿30の側面を示す。第3の実施形態が第1および第2の実施形態と相違する点は、椀状受け皿30の凹面の底部に円形の開口部30cを形成し、その開口部30cから露出した球状弾性表面波素子10の下側極11Sの部分に1台の回転ローラーのみから成る素子移動機構50を接触させて球状弾性表面波素子10を押して椀状受け皿30内で滑らせて回転させる点である。
(ステップ1)
図6(b)のように、制御手段42が、1つの回転ローラーから成る素子移動機構50
を球状弾性表面波素子10に接触させて、図6(b)の正面に向けた回転軸50aの周りに素子移動機構50の回転ローラーを回転させることで球状弾性表面波素子10の向きを変える。
(ステップ2)
次に、制御手段42が、素子移動機構50を上下機構50bで下降させて球状弾性表面波素子10との接触を外し、素子移動機構50の回転ローラーの回転軸50aを回転軸回転機構50cにより水平方向に90度回転させる。
(ステップ3)
次に、図6(c)のように、制御手段42が回転軸50aを図6(c)の左右方向に向け、素子移動機構50を上下機構50bで上昇させて球状弾性表面波素子10に接触させ、次に、制御手段42が、素子移動機構50の回転ローラーを駆動し回転軸50aの周りに回転させることで球状弾性表面波素子10の向きを変える。
図7に、本発明の第4の実施形態の椀状受け皿とXYテーブル51とテーブル回転機構52から成る素子移動機構の側面図を示す。第4の実施形態は第3の実施形態のように底部に円形の開口部30cを有する椀状受け皿30を用いる。第4の実施形態が第1、第2、第3の実施形態と相違する点は、素子移動機構として回転ローラーの代わりにXYテーブル51を用い、椀状受け皿30の底部の開口部30cから露出した球状弾性表面波素子10の下側極11Sの部分をXYテーブル51の面に接させて、球状弾性表面波素子10をXYテーブル51で水平方向(XY方向)に引きずることで椀状受け皿30内で滑らせて回転させて配向させる点である。
(ステップ1)
図7のXYテーブル51から成る素子移動機構の上面を椀状受け皿30の底部の開口部30cから露出した球状弾性表面波素子10の下側極11Sの部分に接触させる。そして、制御手段42がXYテーブル51を水平方向の2軸方向(XY方向)に動かし球状弾性表面波素子10の下側極11Sの部分を引きずることで球状弾性表面波素子10を椀状受け皿30内で滑らせて回転させて配向を調整する。
(ステップ2)
また、ステップ1の動作と同時に制御手段42がテーブル回転機構52を駆動し、XYテーブル51を水平方向(XY面内)で回転させることでXYテーブル51に接触させた球状弾性表面波素子10を水平方向に回転させる。なお、予め、球状弾性表面波素子10を水平方向の適正な方向に回転させておき、その球状弾性表面波素子10を椀状受け皿30に降下させてから本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置で位置を合わせるようにすることで、本実施形態のテーブル回転機構52およびこのステップ2の処理を省略することができる。
触させた状態で、制御手段42が球状弾性表面波素子10を2軸方向に送る動作を同時に行うことが出来るので、制御手段42が球状弾性表面波素子10の配向処理を速やかに行える効果がある。また、テーブル回転機構52も併用すると、水平方向の回転動作も、それ以外の動作と同時に行え、球状弾性表面波素子10の配向処理を速やかに行える効果がある。
11・・・圧電体基材
11N・・・上側極
11S・・・下側極
12・・・周回領域
13・・・素子電極
13a・・・第1素子電極
13b・・・第2素子電極
14・・・マーク
15・・・弾性表面波発生部
15N・・・上側櫛型電極
15S・・・下側櫛型電極
20・・・ホルダ
30・・・椀状受け皿
30a、30c・・・開口部
30b・・・取り付け部
40・・・カメラ
41a・・・第1の位置検出用電極
41b・・・第2の位置検出用電極
41c・・・第3の位置検出用電極
41d・・・第4の位置検出用電極
41e・・・第5の位置検出用電極
42・・・制御手段
50・・・素子移動機構
50a・・・回転軸
50b・・・上下機構
50c・・・回転軸回転機構
51・・・XYテーブル
52・・・テーブル回転機構
M・・・モータ
Claims (2)
- 球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させる素子移動機構を有し、
前記位置検出手段により得た前記素子電極の位置データに基づき前記素子移動機構を駆動する制御手段を有することを特徴とする弾性表面波素子位置合わせ装置。 - 球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子の位置合わせ方法であって、前記椀状受け皿の底部に開口部を設け、素子移動機構を前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接させて前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させ、
位置検出手段が前記素子電極の位置を検出し、制御手段が前記位置検出手段により得た前記素子電極の位置データに基づき前記素子移動機構を駆動することを特徴とする弾性表面波素子の位置合わせ方法。
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