JPH0363226B2 - - Google Patents

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JPH0363226B2
JPH0363226B2 JP57051267A JP5126782A JPH0363226B2 JP H0363226 B2 JPH0363226 B2 JP H0363226B2 JP 57051267 A JP57051267 A JP 57051267A JP 5126782 A JP5126782 A JP 5126782A JP H0363226 B2 JPH0363226 B2 JP H0363226B2
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JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
round hole
step motor
diaphragm
grindstone
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57051267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58169979A (en
Inventor
Nobuo Ochiai
Takashi Tsumagari
Hachiro Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP57051267A priority Critical patent/JPS58169979A/en
Publication of JPS58169979A publication Critical patent/JPS58169979A/en
Publication of JPH0363226B2 publication Critical patent/JPH0363226B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/50Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure

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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、圧力センサのダイヤフラム形成のた
めのダイヤフラム加工装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm processing apparatus for forming a diaphragm of a pressure sensor.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

圧力や歪などの機械量を電気量に変換する圧力
センサは、第1図に示すように、丸穴1が形成さ
れたSi単結晶からなる円板状のダイヤフラム2
を、同しく中央部に貫通孔3が穿設されたSi単結
晶からなる円板状の台座4に貫通孔3が丸穴1に
連通するように接着して構成されている。上記ダ
イヤフラム2の丸穴1が形成されている面と反対
側の面には、歪抵抗層5が拡散処理により形成さ
れている。しかして、圧力測定は、ダイヤフラム
2にかかる圧力A,B(第1図参照)の差圧を歪
抵抗層5の歪により電気量に変換することにより
行つている。ところで、上記丸穴1の形成は、第
2図に示すように、丸穴1形成予定部位に欠落部
6を設けた保護膜7をSi素材8に被着させ、エツ
チング槽9に一定時間だけ浸漬し、欠落部6を除
去加工することにより行つていた。
As shown in Figure 1, a pressure sensor that converts mechanical quantities such as pressure and strain into electrical quantities has a disc-shaped diaphragm 2 made of Si single crystal in which a round hole 1 is formed.
is adhered to a disk-shaped pedestal 4 made of Si single crystal, which also has a through hole 3 in the center thereof, so that the through hole 3 communicates with the round hole 1. A strain resistance layer 5 is formed by diffusion treatment on the surface of the diaphragm 2 opposite to the surface on which the round hole 1 is formed. Thus, pressure measurement is performed by converting the differential pressure between pressures A and B (see FIG. 1) applied to the diaphragm 2 into an amount of electricity by straining the strain resistance layer 5. By the way, the above-mentioned round hole 1 is formed by depositing a protective film 7 with a cutout 6 in the area where the round hole 1 is to be formed on the Si material 8, and placing it in an etching bath 9 for a certain period of time, as shown in FIG. This was done by immersing it and removing the missing part 6.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

エツチングによりダイヤフラム2を加工したと
き、除去速度が毎分数μm非常に遅く、加工能率
が悪い。また、保護膜7とSi素材とのエツチング
速度との差により加工を行うので、エツチングに
よる加工深さに限界があつた。したがつて、深さ
300μm以上の丸穴1の加工は不可能であつた。
また、エツチング加工によつた場合、丸穴1の底
面近傍において内周面が直交せず、断面形状が丸
みを帯びたものとなる。さらに、エツチング量
は、エツチング液の濃度、温度、対流状態等の影
響を受けるので、加工精度が低く、再現性に乏し
い。以上の難点が相俟つて、圧力センサとしての
検出精度を高くすることが困難であるのみなら
ず、歩留りが低くコスト高の一因となつていた。
When the diaphragm 2 is processed by etching, the removal rate is very slow, several μm per minute, and the processing efficiency is poor. Furthermore, since etching is performed based on the difference in etching speed between the protective film 7 and the Si material, there is a limit to the depth of etching. Therefore, the depth
It was impossible to process a round hole 1 with a diameter of 300 μm or more.
Furthermore, when etching is used, the inner circumferential surfaces are not perpendicular to each other near the bottom of the round hole 1, resulting in a rounded cross-sectional shape. Furthermore, since the amount of etching is affected by the concentration, temperature, convection state, etc. of the etching solution, processing accuracy is low and reproducibility is poor. Due to the combination of the above-mentioned difficulties, it has not only been difficult to improve the detection accuracy as a pressure sensor, but also the yield has been low, contributing to high costs.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、圧力センサのダイヤフラム形成のた
めの丸穴を高能率かつ高精度で加工することので
きるダイヤフラム加工装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a diaphragm processing device that can process a round hole for forming a diaphragm of a pressure sensor with high efficiency and precision.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

圧力センサ用の素材を、研削砥石により丸穴加
工し、かつ演算制御装置により被加工物形状に対
応した加工プログラムを実行して、ダイヤフラム
を形成するようにしたものである。
A diaphragm is formed by machining a round hole in a material for a pressure sensor using a grinding wheel, and by executing a machining program corresponding to the shape of the workpiece using an arithmetic and control device.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を図面を参照して実施例に基づい
て詳述する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings.

第3図及び第4図は、それぞれ本実施例のダイ
ヤフラム加工装置の正面図及び側面図を示してい
る。基台10には、定盤11が固定されている。
この定盤11上にはXテーブル支持体12が固定
され、このXテーブル支持体12上には、Xテー
ブル13が第3図X方向(第4図紙面垂直方向)
に摺動自在に支持されている。このXテーブル1
3の一部は送りねじ14と螺合し、この送りねじ
14の一端部は、カツプリング15を介して、定
盤11上に固定されたXステツプモータ16の回
転軸17に連結されている。そうして、Xテーブ
ル13上にはYテーブル支持体18が固定されて
いる。このYテーブル支持体18上には、Yテー
ブル19が第4図Y方向(第3図紙面垂直方向)
に摺動自在に支持されている。このYテーブル1
9の一部は送りねじ20と螺合し、この送りねじ
20の一端部は、カツプリング21を介して、保
持体22によりXテーブル13に取付けられたY
ステツプモータ23の回転軸24に連結されてい
る。Xテーブル13、Xステツプモータ16、Y
テーブル19、Yステツプモータ23は位置決め
部を構成している。そうして、Yテーブル19上
には、円柱状に形成された加工物保持体25が回
転調節自在に載置されている。この加工物保持体
25は、その上面の定位置に加工物26を真空吸
着により保持するものである。加工物保持体25
の吸着面には、図示せぬが加工物26の位置決め
のための複数の突起が立設されている。また、吸
着面上には複数の図示せぬ吸着孔が開口してい
て、図示せぬ真空源に接続されている。一方、定
盤11の一端部にはコラム27が立設されてい
る。このコラム27は、加工物26に対向する側
が陥凹部28となつていて、この陥凹部28を形
成する二つの側壁29a,29bにはZテーブル
30がZ方向(第3図及び第4図参照)に摺動自
在に支持されている。このZテーブル30の一部
は、送りねじ31と螺合し、この送りねじの一端
部は、カツプリング32を介して陥凹部28の中
央部の載置板33上に固定された筺体34中のウ
オーム歯車に連結されている。上記ウオーム歯車
には送りねじ35が噛合され、この送りねじ35
は、カツプリングを介して、第3図に示す載置板
33に固定されたZステツプモータ36の回転軸
に連結されている。さらに、Zテーブル30上に
は、低速スピンドル37を軸支する軸受体38が
固定され、この低速スピンドル37の下端部に
は、円筒状の支持体39が低速スピンドル37と
同軸に固定されている。上記支持体39には、第
5図に示すように、低速スピンドル37の軸心4
0に対して偏心量eだけ偏心している偏心軸受4
1が取り付けられている(偏心量eは調節自在と
なつている。)この偏心軸受41にはエア・ター
ビン駆動による高速スピンドル42が軸支されて
いる。この高速スピンドル42の先端部には、カ
ツプ形の砥石43が、高速スピンドル42と同軸
に固定されている。なお、図示せぬが、支持体3
9には、高速スピンドル42を駆動するための圧
力空気供給装置が環装されている。一方、低速ス
ピンドル37の上端部には、プーリが取付けられ
ていて、このプーリと第3図に示すZテーブル3
0上に固定された駆動モータ44の回転軸45先
端に取付けられたプーリとの間にベルト46が巻
掛けられている。上記低速スピンドル37、軸受
体38、支持体39、偏心軸受41、高速スピン
ドル42、砥石43は研削部を構成している。さ
らに、図示せぬが本実施例のダイヤフラム加工装
置には、加工物26に研削液を供給するためのノ
ズル及びこの研削液の散乱を遮蔽するための遮蔽
板が、加工物保持体25に近接して設けられてい
る。また、加工物26を所定位置に位置決めする
際に用いられる位置合わせ顕微鏡も付設されてい
る。第6図は、本実施例のダイヤフラム加工装置
の一部をなす例えばマイクロコンピユータなどの
演算制御部の電気回路系統図を示すもので、X、
Y、Zステツプモータ16,23,36はそれぞ
れドライバ47,48,49を介して発振器50
に接続されている。この発振器50は、後述する
理由により、Xステツプモータ16及びYステツ
プモータ23が、正逆回転可能なように、並びに
ステツプモータ36が正転が2変速かつ逆転可能
なようにパルス信号を発信する構成となつてい
る。この発振器50は、システムバス51を介し
てCPU52(Central Processing Unit;中央処
理装置)に接続されている。また、発振器50
は、カウンタ53に接続され、発振器50から出
力されたパルス信号のパルス数を計数するように
なつている。さらに、CPU52には、例えば
RAM(Read Only Memory)からなる記憶装置
54、タイマ55及び入出力インターフエイス5
6がシステムバス51を介して接続されCPU5
2とともに演算制御部を構成している。上記入出
力インターフエイス56には、例えばエアタービ
ン駆動制御、真空吸着用の真空源制御及び研削液
供給制御のための電磁弁制御機構57が電気的に
接続されている。
3 and 4 show a front view and a side view, respectively, of the diaphragm processing apparatus of this embodiment. A surface plate 11 is fixed to the base 10.
An X-table support 12 is fixed on this surface plate 11, and an X-table 13 is mounted on this X-table support 12 in the X direction in FIG.
It is slidably supported. This X table 1
3 is threadedly engaged with a feed screw 14, and one end of the feed screw 14 is connected via a coupling 15 to a rotating shaft 17 of an X step motor 16 fixed on the surface plate 11. A Y table support 18 is then fixed on the X table 13. On this Y-table support 18, a Y-table 19 is mounted in the Y direction in FIG.
It is slidably supported. This Y table 1
A part of the feed screw 20 is screwed into the feed screw 20, and one end of the feed screw 20 is attached to the Y table 13, which is attached to the X table 13 by a holder 22, via a coupling ring 21.
It is connected to a rotating shaft 24 of a step motor 23. X table 13, X step motor 16, Y
The table 19 and the Y step motor 23 constitute a positioning section. A cylindrical workpiece holder 25 is placed on the Y table 19 so as to be rotatably adjustable. This workpiece holder 25 holds a workpiece 26 in a fixed position on its upper surface by vacuum suction. Workpiece holder 25
Although not shown, a plurality of protrusions for positioning the workpiece 26 are erected on the suction surface. Further, a plurality of suction holes (not shown) are opened on the suction surface and are connected to a vacuum source (not shown). On the other hand, a column 27 is erected at one end of the surface plate 11. The column 27 has a recess 28 on the side facing the workpiece 26, and a Z table 30 is mounted on two side walls 29a and 29b forming the recess 28 in the Z direction (see FIGS. 3 and 4). ) is slidably supported. A part of this Z table 30 is threadedly engaged with a feed screw 31, and one end of this feed screw is inserted into a housing 34 fixed on a mounting plate 33 in the center of the recessed part 28 via a coupling ring 32. Connected to a worm gear. A feed screw 35 is meshed with the worm gear, and the feed screw 35
is connected to the rotating shaft of a Z step motor 36 fixed to the mounting plate 33 shown in FIG. 3 via a coupling. Further, a bearing body 38 that pivotally supports a low-speed spindle 37 is fixed on the Z table 30, and a cylindrical support body 39 is fixed coaxially with the low-speed spindle 37 at the lower end of this low-speed spindle 37. . As shown in FIG. 5, the support body 39 has an axial center 4
Eccentric bearing 4 that is eccentric by eccentricity e with respect to 0
1 (the amount of eccentricity e is adjustable).A high-speed spindle 42 driven by an air turbine is supported on this eccentric bearing 41. A cup-shaped grindstone 43 is fixed to the tip of the high-speed spindle 42 coaxially with the high-speed spindle 42 . Although not shown, the support 3
9 is equipped with a pressurized air supply device for driving the high-speed spindle 42. On the other hand, a pulley is attached to the upper end of the low-speed spindle 37, and this pulley and the Z table 3 shown in FIG.
A belt 46 is wound around a pulley attached to the tip of a rotating shaft 45 of a drive motor 44 fixed on the drive motor 44. The low-speed spindle 37, bearing body 38, support body 39, eccentric bearing 41, high-speed spindle 42, and grindstone 43 constitute a grinding section. Further, although not shown, in the diaphragm processing apparatus of this embodiment, a nozzle for supplying grinding fluid to the workpiece 26 and a shielding plate for shielding scattering of the grinding fluid are provided near the workpiece holder 25. It is provided. A positioning microscope is also attached for use in positioning the workpiece 26 at a predetermined position. FIG. 6 shows an electric circuit system diagram of a calculation control section such as a microcomputer, which forms a part of the diaphragm processing apparatus of this embodiment.
The Y and Z step motors 16, 23 and 36 are connected to an oscillator 50 via drivers 47, 48 and 49, respectively.
It is connected to the. This oscillator 50 transmits pulse signals so that the X step motor 16 and the Y step motor 23 can rotate in forward and reverse directions, and the step motor 36 can rotate in two forward and reverse directions for reasons that will be explained later. It is structured as follows. This oscillator 50 is connected to a CPU 52 (Central Processing Unit) via a system bus 51. In addition, the oscillator 50
is connected to a counter 53 and counts the number of pulses of the pulse signal output from the oscillator 50. Furthermore, the CPU 52 has, for example,
Storage device 54 consisting of RAM (Read Only Memory), timer 55 and input/output interface 5
6 is connected via the system bus 51 and the CPU 5
Together with 2, it constitutes an arithmetic control section. The input/output interface 56 is electrically connected to a solenoid valve control mechanism 57 for, for example, air turbine drive control, vacuum source control for vacuum suction, and grinding fluid supply control.

つぎに、本実施例のダイヤフラム加工装置の作
動について詳述する。
Next, the operation of the diaphragm processing apparatus of this embodiment will be described in detail.

まず、加工物保持体25上の所定位置にSiウエ
ハである加工物26を真空吸着させる。この加工
物26からは第7図に示すように複数のペレツト
58…ごとに丸穴加工が行われる。そこで、たと
えば第7図の加工物26の最上列の左端にあるペ
レツト58の中央部を砥石43で丸穴加工できる
位置に加工物26がくるように、位置合わせ顕微
鏡をみながら、Xステツプモータ16及びYステ
ツプモータ23を駆動しXテーブル13及びYテ
ーブル19を動かす。また、第7図の破線で示す
各ペレツトを形成する格子が、X方向及びY方向
に平行になるように加工物保持体25を回転させ
て調整する。ところで、記憶装置54には、第8
図に示すような加工物26の位置決めのためのメ
インルーチン59が格納されている。すなわち、
このメインルーチン59はZ軸動作モードサブル
ーチン60、X軸動作モールドサブルーチン6
1、Y軸動作モードサブルーチン62、電磁弁制
御サブルーチン63から構成されている。そこ
で、加工物26の位置決めが完了した段階で、第
6図に示す演算制御部を作動させ、上記メインル
ーチン59を実行させる。まず、第9図に示すフ
ローチヤートに従つて、Z軸動作モードが否かの
判断がなされる(ブロツク63)。この場合X軸、
Y軸方向の位置決めがなされているのでZ軸動作
モードとなつており、Zステツプモータ36が早
送りモードで始動し(ブロツク64)、砥石43
はZテーブル30のZ方向の移動にともなつて加
工物26に向つて下降する。ただし、丸穴加工
中、電磁弁制御サブルーチン63により、CPU
52からは入出力インターフエイス56を介して
電磁弁制御機構57に制御信号が出力され、エア
タービン駆動、研削液の供給及び真空吸着が行わ
れる。CPU52にては、砥石43が所定量下降
したか否かの判断がなされ(ブロツク65)、も
し所定位置(加工物26を切込む直前の位置)に
到達した場合は、第10図に示すように送り速度
が減速して切込み送りが開始される(ブロツク6
6)。このときのZ軸方向の位置検出は、カウン
タ53におけるパルス数の計数により求める。す
なわち、Z軸早送り命令に基づいて発振器50か
らパルス信号SAが、ドライバ49に出力され、
ドライバ49はパルス信号SAの入力期間中ステ
ツプモータ36を駆動する。一方、パルス信号
SAのパルス数はカウンタ53にも出力され、こ
のカウンタ53からはデイジタル化されたパルス
数の計数値がCPU52に出力される。CPU52
にてはカウンタ53からの計数値とあらかじめ記
憶装置54に格納されている設定値とを照合し、
両者が一致した時点で、発振器50からの信合
SAの出力を停止させる。なお、これと同一の処
理は、X、Yステツプモータ16,23の駆動に
ついても行われる。また、送り速度の変速は、発
振器50からのパルス信号の発振周期の変更によ
り行われる。しかして、砥石43により第11図
に示すような研削加工が進行する。すなわち、低
速回転する支持体39の回転軸心40と高速スピ
ンドル42の回転軸心とは、偏心量eだけ偏心し
ているので(第5図参照)、高速スピンドル42
は低速スピンドル37に一体的に追動し、砥石4
3は低速で第11図矢印67方向に遊星運動しな
がら、矢印68方向に高速回転し、丸穴加工が
徐々に進行する。一方、CPU52にてはZ軸方
向の切込み送り量があらかじめ設定した設定値に
達したかどうかの判断が行われ(ブロツク67)、
所定の切込みが完了すると、切込み送りが停止さ
れると同時にタイマ55がセツトされる(ブロツ
ク68)。このタイマ55にては、あらかじめ一
定の時間が設定されていて、この設定時間内は砥
石43は、最終切込み位置にて保持される(第1
0図に示すスパークアウト時間である。)このス
パークアウトが終ると同時に(ブロツク69)、
Zステツプモータ36は早戻りモードになり(ブ
ロツク70)、砥石43は上昇運動して原位置に
復帰する(ブロツク71)。しかして、第7図に
示す1個のペレツト58の丸穴加工が終了する
と、第8図のメインルーチン59が再度実行され
第7図中の矢印71で示す順で、各ペレツト58
…の丸穴加工が行われる。この場合、第9図のブ
ロツク63においてZ軸は動作モードでないの
で、X軸動作モードサブルーチン61が実行され
る。(ブロツク72)。すなわちX軸動作モードサ
ブルーチン61は、まず第12図に示すように、
X軸動作モードか否かの判断がなされる(ブロツ
ク72)。この場合1個のペレツトの丸穴加工が
終了したばかりでX軸、Y軸方向の位置決めが未
了であるので、発振器50からパルス信号SBが
ドライバ47に出力され、Xステツプモータ16
が起動し、X軸送りが開始されXテーブル13が
X方向に動く。このX軸送りが所定量に達する
と、パルス信号SBの出力が停止されるとともに
(ブロツク74)、Y軸動作モードサブルーチン6
2の実行に移行し(ブロツク75)、発振器50
からはパルス信号SCばドライバ48に出力され、
X軸と同様にしてYテーブル19がY方向に動き
加工物26は所定位置に位置決めされる。しかし
て、前記したZ軸動作モードサブルーチン60が
繰返される。このようにして、本実施例のダイヤ
フラム加工装置は、加工物26の各ペレツト58
にカツプ形砥石43により迅速かつ高精度で丸穴
加工を行うことにより、エツチング加工のように
ダイヤフラムの底面縁部が丸味を帯びることな
く、第5図の2点鎖線で示すように、底面縁部は
シヤープなものとなる。したがつて、圧力センサ
としての検出精度が高くなり、製品としての信頼
性が向上する。また、再現性が高くなり歩留りが
向上する。さらに、丸穴の内径は、第5図に示す
偏心量e及び砥石43の外径を適宜調整すること
により簡単に変更することができ、また、丸穴の
深さは切込み送り量の設定値を変更することによ
り、容易に調節できるので、各種寸法の圧力セン
サ用ダイヤフラムの製造に適用可能である。さら
にまた、加工物43の位置決めは、記憶装置に格
納されたプログラムに従つて、ステツプモータ駆
動用のパルス信号のパルス数計数値に基づいて行
うようにしているので、最初に位置設定するだけ
で自動的に位置決めが可能となり、とくに複雑な
位置決め機構が不要となり、装置が複雑にならず
取扱いが簡便になる。
First, the workpiece 26, which is a Si wafer, is vacuum-adsorbed to a predetermined position on the workpiece holder 25. From this workpiece 26, round holes are machined for each of a plurality of pellets 58, as shown in FIG. Therefore, while looking at the positioning microscope, set the 16 and Y step motor 23 to move the X table 13 and Y table 19. Further, the workpiece holder 25 is rotated and adjusted so that the lattice forming each pellet shown by broken lines in FIG. 7 is parallel to the X direction and the Y direction. By the way, the storage device 54 contains the eighth
A main routine 59 for positioning the workpiece 26 as shown in the figure is stored. That is,
This main routine 59 includes a Z-axis operation mode subroutine 60 and an X-axis operation mold subroutine 6.
1, a Y-axis operation mode subroutine 62, and a solenoid valve control subroutine 63. Therefore, when the positioning of the workpiece 26 is completed, the arithmetic control section shown in FIG. 6 is activated to execute the main routine 59 described above. First, according to the flowchart shown in FIG. 9, it is determined whether or not the Z-axis operation mode is active (block 63). In this case, the X axis,
Since the positioning in the Y-axis direction has been performed, the Z-axis operation mode is set, and the Z step motor 36 starts in the fast-forward mode (block 64), and the grinding wheel 43
moves downward toward the workpiece 26 as the Z table 30 moves in the Z direction. However, during round hole machining, due to the solenoid valve control subroutine 63, the CPU
52 outputs a control signal to the electromagnetic valve control mechanism 57 via the input/output interface 56, and air turbine drive, grinding fluid supply, and vacuum suction are performed. The CPU 52 determines whether the grinding wheel 43 has descended by a predetermined amount (block 65), and if it has reached the predetermined position (the position immediately before cutting into the workpiece 26), the grinding wheel 43 is moved down as shown in FIG. The feed speed is reduced to start cutting feed (block 6).
6). The position detection in the Z-axis direction at this time is obtained by counting the number of pulses in the counter 53. That is, the pulse signal SA is output from the oscillator 50 to the driver 49 based on the Z-axis fast forward command,
The driver 49 drives the step motor 36 during the input period of the pulse signal SA. On the other hand, pulse signal
The number of SA pulses is also output to a counter 53, and this counter 53 outputs a digitized count value of the number of pulses to the CPU 52. CPU52
In step 1, the counted value from the counter 53 is compared with the setting value stored in advance in the storage device 54,
When the two match, a signal from the oscillator 50 is sent.
Stop SA output. Note that the same process is also performed for driving the X and Y step motors 16 and 23. Further, the feed speed is changed by changing the oscillation cycle of the pulse signal from the oscillator 50. Then, the grinding process as shown in FIG. 11 progresses using the grindstone 43. That is, since the rotational axis 40 of the support body 39 rotating at low speed and the rotational axis of the high-speed spindle 42 are eccentric by an eccentric amount e (see FIG. 5), the high-speed spindle 42
is integrally driven by the low-speed spindle 37, and the grinding wheel 4
3 rotates at high speed in the direction of arrow 68 while making planetary motion in the direction of arrow 67 in FIG. 11 at low speed, and the round hole machining gradually progresses. On the other hand, the CPU 52 determines whether the cutting feed amount in the Z-axis direction has reached a preset value (block 67).
When the predetermined cut is completed, the cut feed is stopped and at the same time the timer 55 is set (block 68). This timer 55 has a fixed time set in advance, and within this set time the grindstone 43 is held at the final cutting position (first
This is the spark-out time shown in Figure 0. ) As soon as this sparkout ends (block 69),
The Z step motor 36 enters the fast return mode (block 70), and the grindstone 43 moves upward to return to its original position (block 71). When the round hole machining of one pellet 58 shown in FIG. 7 is completed, the main routine 59 of FIG. 8 is executed again, and each pellet 58 is
...round hole machining is performed. In this case, since the Z-axis is not in the operating mode in block 63 of FIG. 9, the X-axis operating mode subroutine 61 is executed. (Block 72). That is, the X-axis operation mode subroutine 61 first performs the following steps as shown in FIG.
A determination is made whether the X-axis operating mode is present (block 72). In this case, the round hole machining of one pellet has just been completed and the positioning in the X-axis and Y-axis directions has not been completed, so the pulse signal SB is output from the oscillator 50 to the driver 47, and the X step motor 16
is activated, X-axis feeding is started, and the X table 13 moves in the X direction. When this X-axis feed reaches a predetermined amount, the output of the pulse signal SB is stopped (block 74), and the Y-axis operation mode subroutine 6
2 (block 75), the oscillator 50
The pulse signal SC is outputted to the driver 48,
The Y table 19 moves in the Y direction in the same manner as the X axis, and the workpiece 26 is positioned at a predetermined position. Thus, the Z-axis operation mode subroutine 60 described above is repeated. In this way, the diaphragm processing apparatus of this embodiment can process each pellet 58 of the workpiece 26.
By quickly and accurately drilling a round hole using the cup-shaped grindstone 43, the bottom edge of the diaphragm does not have a rounded shape unlike etching, and the bottom edge is rounded as shown by the two-dot chain line in Fig. 5. The section will be sharp. Therefore, the detection accuracy as a pressure sensor is increased, and the reliability as a product is improved. Furthermore, reproducibility is increased and yield is improved. Furthermore, the inner diameter of the round hole can be easily changed by appropriately adjusting the eccentricity e shown in FIG. Since it can be easily adjusted by changing , it can be applied to the production of pressure sensor diaphragms of various sizes. Furthermore, since the positioning of the workpiece 43 is performed according to the program stored in the storage device and based on the pulse count value of the pulse signal for driving the step motor, all that is required is to first set the position. Automatic positioning becomes possible, a particularly complicated positioning mechanism is not required, and the device is not complicated and is easy to handle.

なお、上記実施例においては、駆動源としてス
テツプモータを採用しているが、直流モータを用
いこの直流モータに連結されたロータリ・エンコ
ーダからの信号を位置決め用に利用してもよい。
また、加工物26の位置決めはXテーブル13及
びYテーブル19により行つているが、これに限
ることなく、加工物26を固定し砥石43側をZ
方向のみならずX方向、Y方向に移動自在に設け
てもよい。さらに、上記実施例においては、砥石
43の遊星運動により丸穴加工を行つているが、
とくにこれに拘泥することなく、通常の自転運動
のみにより研削加工してもよい。また、高速スピ
ンドル42はエアタービン機構により駆動してい
るが、例えば誘導モータ等の他の駆動源により駆
動してもよい。
In the above embodiment, a step motor is used as the drive source, but a DC motor may be used and a signal from a rotary encoder connected to the DC motor may be used for positioning.
In addition, although the workpiece 26 is positioned using the X table 13 and the Y table 19, the present invention is not limited to this, and the workpiece 26 is fixed and the grindstone 43 side is
It may be provided so as to be movable not only in the X direction but also in the Y direction. Furthermore, in the above embodiment, the round hole is machined by the planetary motion of the grindstone 43;
Without being particularly limited to this, grinding may be performed using only normal rotational motion. Further, although the high-speed spindle 42 is driven by an air turbine mechanism, it may be driven by another drive source such as an induction motor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のダイヤフラム加工装置は、圧力センサ
のダイヤフラムをエツチング加工により形成する
場合と比べて、迅速かつ高精度で形成することが
できる。したがつて、エツチング加工による場合
よりも圧力センサとしての特性が向上し信頼性が
高くなるのみならず、製品歩留りが高くなる。ま
た、エツチング加工に比べて煩雑な前後処理工程
が不要となり自動化が容易に実現するので大幅な
省力化が可能となり、生産合理化に寄与する。ま
た、本発明は、位置決め制御をパルス数の計数値
に基づくソフト的処理に依拠しているので装置が
複雑にならず取扱いが容易になる。
The diaphragm processing apparatus of the present invention can form the diaphragm of a pressure sensor more quickly and with higher precision than when forming it by etching. Therefore, the characteristics as a pressure sensor are improved and the reliability is higher than in the case of etching, and the product yield is also increased. Furthermore, compared to etching processing, complicated pre-processing and pre-processing processes are not required, and automation can be easily achieved, resulting in significant labor savings and contributing to production rationalization. Furthermore, since the present invention relies on software processing based on the count value of the number of pulses for positioning control, the device does not become complicated and is easy to handle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は圧力センサの作動原理を示す説明図、
第2図はエツチング加工による圧力センサのダイ
ヤフラム形成を示す図、第3図及び第4図はそれ
ぞれ本発明の実施例のダイヤフラム加工装置の正
面図及び側面図、第5図は第3図及び第4図に示
すダイヤフラム加工装置の砥石部分の要部説明
図、第6図は第3図及び第4図に示すダイヤフラ
ム加工装置の電気回路系統図、第7図は圧力セン
サとなる加工物の平面図、第8図はメインルーチ
ンのフローチヤート、第9図はX軸動作モードサ
ブルーチンのフローチヤート、第10図は砥石の
移動距離と時間との関係を示すグラフ、第11図
は加工物上における砥石の運動軌跡を示す説明
図、第12図はX軸動作モードサブルーチンを示
す図である。 13:Xテーブル(位置決め部)、16:Xス
テツプモータ(位置決め部)、19:Yテーブル
(位置決め部)、23:Yステツプモータ(位置決
め部)、25:加工物保持体(保持部)、26:加
工物、30:低速スピンドル(研削部)、42:
高速スピンドル(研削部)、43:砥石、52:
CPU(演算制御部)、54:記憶装置(演算制御
部)。
Figure 1 is an explanatory diagram showing the operating principle of the pressure sensor.
FIG. 2 is a diagram showing the formation of a diaphragm of a pressure sensor by etching process, FIGS. Figure 4 is an explanatory diagram of the main parts of the grinding wheel part of the diaphragm processing device shown in Figure 4. Figure 6 is an electric circuit diagram of the diaphragm processing equipment shown in Figures 3 and 4. Figure 7 is a plane view of the workpiece that becomes the pressure sensor. Figure 8 is a flowchart of the main routine, Figure 9 is a flowchart of the X-axis operation mode subroutine, Figure 10 is a graph showing the relationship between the moving distance of the grindstone and time, and Figure 11 is a graph showing the relationship between the moving distance of the grindstone and time. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the motion locus of the grindstone, and is a diagram showing the X-axis operation mode subroutine. 13: X table (positioning section), 16: X step motor (positioning section), 19: Y table (positioning section), 23: Y step motor (positioning section), 25: Workpiece holder (holding section), 26 : Workpiece, 30: Low speed spindle (grinding part), 42:
High-speed spindle (grinding part), 43: Grinding wheel, 52:
CPU (arithmetic control unit), 54: storage device (arithmetic control unit).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一枚のシリコン単結晶基板からなる加工物に
有底の丸穴を複数穿設することにより上記各丸穴
の底部に圧力センサのダイヤフラムを形成するダ
イヤフラム加工装置において、下記構成を具備す
ることを特徴とするダイヤフラム加工装置。 (イ) 上記加工物を保持する保持部。 (ロ) カツプ形の砥石と、この砥石が取付けられ自
転運動する高速スピンドルと、この高速スピン
ドルに対して偏心して設けられ公転運動する低
速スピンドルとを有し、上記砥石を遊星運動さ
せて上記丸穴を加工する研削部。 (ハ) パルス信号によりデイジタル制御されるステ
ツプモータを有し、このステツプモータにより
上記保持部と上記研削部とを相対的に駆動し
て、上記砥石を上記加工物の各丸穴穿設位置に
順次位置決めする位置決め部。 (ニ) 上記ステツプモータ制御用のパルス信号を計
数する計数手段と、上記丸穴加工の加工プログ
ラムを格納する記憶手段とを有し、上記計数手
段における計数値及び上記記憶手段に格納され
ている加工プログラムに基づいて上記研削部及
び上記位置決め部を制御する演算制御部。
[Scope of Claims] 1. A diaphragm processing device for forming a diaphragm of a pressure sensor at the bottom of each round hole by drilling a plurality of round holes with bottoms in a workpiece made of a single silicon single crystal substrate, A diaphragm processing device characterized by having the following configuration. (a) A holding part that holds the above-mentioned workpiece. (b) It has a cup-shaped grindstone, a high-speed spindle to which this grindstone is attached and rotates, and a low-speed spindle that is installed eccentrically with respect to the high-speed spindle and revolves, Grinding section that processes holes. (c) It has a step motor that is digitally controlled by a pulse signal, and the step motor drives the holding part and the grinding part relatively, and moves the grindstone to each round hole drilling position of the workpiece. A positioning unit that performs sequential positioning. (d) It has a counting means for counting pulse signals for controlling the step motor, and a storage means for storing a machining program for machining the round hole, and the counted value of the counting means and the processing program are stored in the storage means. an arithmetic control section that controls the grinding section and the positioning section based on a machining program;
JP57051267A 1982-03-31 1982-03-31 Diaphragm working device Granted JPS58169979A (en)

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JPS58169979A JPS58169979A (en) 1983-10-06
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5267584A (en) * 1975-12-03 1977-06-04 Hitachi Ltd Semiconductor diaphragm
JPS5731141A (en) * 1980-08-02 1982-02-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Removing method for foreign matter adhered on substrate

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JPS58169979A (en) 1983-10-06

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