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発明の名称 パッケージの封止装置および電子デバイスの製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5457(P2007−5457A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−182004(P2005−182004)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人 【識別番号】100091306
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 友一
発明者 横内 義雄 / 平沢 淳志
要約 課題
パッケージの封止する効率を向上させるパッケージの封止装置および圧電デバイスの製造方法を提供する。

解決手段
パッケージの封止装置10は、パッケージベース24に蓋体28を接合して、パッケージの蓋封止を行う封止装置10であって、ロウ材26を介して前記蓋体28と前記パッケージベース24とを重ねた複数のユニットの上方に上下移動自在に設けられ、且つ、下方に移動して前記パッケージベース24上に載り、前記ユニットに自重を均一に加える重り42を設けた構成である。
特許請求の範囲
【請求項1】
パッケージベースに蓋体を接合して、パッケージの蓋封止を行う封止装置であって、
ロウ材を介して前記蓋体と前記パッケージベースとを重ねた複数のユニットの上方に上下移動自在に設けられ、且つ、下方に移動して前記パッケージベース上に載り、前記ユニットに自重を均一に加える重りを設けたことを特徴とするパッケージの封止装置。
【請求項2】
パッケージベースに蓋体を接合して、パッケージの蓋封止を行う封止装置であって、
パッケージ封止用トレーの上面に配置されるフレームと、
前記パッケージ封止用トレーに配置した複数の前記パッケージベースに対応して設けられ、前記フレームに上下方向に移動自在に支持されて、前記パッケージベースに押圧荷重を与える複数の重りを有する重り付き治具と、
を備えたことを特徴とするパッケージの封止装置。
【請求項3】
前記重りは、円柱形状であることを特徴とする請求項1または2に記載のパッケージの封止装置。
【請求項4】
前記重りの下端部は、中央部に比べて直径が細く形成されてなり、
下側のフレームに設けられ、前記重りの下端部が挿入される前記誘導孔は、前記重りの下端部の直径に対応してなる、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のパッケージの封止装置。
【請求項5】
前記重りの上端部は、中央部に比べて直径が細くなるとともに、下端部と直径が異なることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のパッケージの封止装置。
【請求項6】
電子部品が実装されたパッケージベースを蓋体上にロウ材を介して重ね、
前記パッケージベースの上方において上下移動可能に配置された重りを下側に移動させて前記パッケージベースに載せ、
前記パッケージベースおよび前記蓋体に前記重りの自重を加るとともに、前記ロウ材を加熱して溶融させ、前記パッケージベースと前記蓋体とを接合する、
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項7】
前記蓋体はガラス製であり、前記ロウ材は金属ロウ材であることを特徴とする請求項6に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項8】
前記パッケージベースと前記蓋体とが重ねられて複数配置され、それぞれに前記重りの自重を加えて接合することを特徴とする請求項6または7に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項9】
前記電子部品は、圧電振動片であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、パッケージの封止装置および電子デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子デバイスには、気密封止されたパッケージ内部に電子部品を搭載した構成のものがある。この電子デバイスの一例としては、圧電デバイスが挙げられる。この圧電デバイスは、内部に凹陥部が形成されたパッケージベースを有し、この凹陥部内に圧電振動片を実装し、パッケージベースの上面に蓋体を接合して、凹陥部を気密封止したものである。このような圧電デバイスにおけるパッケージの封止方法、すなわちパッケージベース上に蓋体を接合する方法には、シーム溶接により接合する方法や、低融点ガラスを介して接合する方法がある。
【0003】
シーム溶接を用いてパッケージを封止する方法は、凹陥部が形成されたパッケージベースの上面に金属ロウ材を設け、この上に金属製の蓋体を載せた後、蓋体上の周縁部を移動するローラ電極に通電することにより金属製の蓋体を加熱し、ロウ材を溶融させてパッケージベースと蓋体とを接合するものである。また低融点ガラスを用いてパッケージを封止する方法は、凹陥部が形成されたパッケージベースの上面や、ガラス製の蓋体下面の周縁部に低融点ガラスを設けておき、この低融点ガラスを介してパッケージベース上に蓋体を載せた後、蓋体の上方からレーザ光や電子ビームをパッケージの周縁部に沿って照射し、低融点ガラスを溶融させてパッケージベースと蓋体とを接合するものである。そしてシーム溶接を用いてパッケージを封止する場合や、低融点ガラスを介してパッケージを封止する場合のいずれにおいても、パッケージベースと蓋体とに圧力を加えることなく接合作業を行っている。
【0004】
そして電子デバイス素子が搭載されたパッケージ(パッケージベース)と蓋体とを封止する方法が開示された文献として、特許文献1が挙げられる。この特許文献1には、パッケージとキャップとをマルチクリップで保持しつつ、加熱して封止することが開示されている。また特許文献1には、このマルチクリップを押えや受けで構成し、この押えと受けをコイルバネにより所定のバネ圧で付勢することが開示されている。
【特許文献1】特開2002−353348号公報(段落0037,0046〜0050,0060参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
パッケージベースの上面に接合される蓋体が金属製の場合、パッケージベースと蓋体とが金属ロウ材を用いてシーム溶接されるのが一般的である。またパッケージベースの上面に接合される蓋体がガラス製の場合、パッケージベースと蓋体とが低融点ガラスを用いて接合されるのが一般的である。このため、従来では、金属ロウ材を用いてガラス製の蓋体をパッケージベースの上面に接合することはなかった。
【0006】
また上述したシーム溶接によりパッケージベースと蓋体とを接合する場合や、上述した低融点ガラスを用いてパッケージベースと蓋体とを接合する場合のいずれにおいても、1個ずつパッケージベースと蓋体との接合が行われていた。すなわちシーム溶接によりパッケージを封止する場合、蓋体を載せたパッケージベース毎にローラ電極を当てて封止しており、また低融点ガラスを用いてパッケージを封止する場合、蓋体を載せたパッケージベース毎にレーザ光等を照射して封止している。したがって、パッケージの封止を行う効率が悪くなっていた。
【0007】
本発明は、パッケージの封止する効率を向上させるパッケージの封止装置を提供することを目的とする。
また上記の装置を利用する電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係るパッケージの封止装置は、パッケージベースに蓋体を接合して、パッケージの蓋封止を行う封止装置であって、ロウ材を介して前記蓋体と前記パッケージベースとを重ねた複数のユニットの上方に上下移動自在に設けられ、且つ、下方に移動して前記パッケージベース上に載り、前記ユニットに自重を均一に加える重りを設けたことを特徴としている。パッケージベースと蓋体に重りの自重を加えるので、パッケージベースと蓋体とをロウ材を用いて接合できる。また複数の重りが設けられているので、複数のパッケージの封止作業を一度に行うことができる。
【0009】
またパッケージベースに蓋体を接合して、パッケージの蓋封止を行う封止装置であって、パッケージ封止用トレーの上面に配置されるフレームと、前記パッケージ封止用トレーに配置した複数の前記パッケージベースに対応して設けられ、前記フレームに上下方向に移動自在に支持されて、前記パッケージベースに押圧荷重(自重)を与える複数の重りを有する重り付き治具と、を備えたことを特徴としている。これによりパッケージベースや蓋体上に上下移動可能に重りが配置されるので、パッケージベースや蓋体に重りの自重を加えてパッケージの蓋封止を行うことができる。また複数の重りが設けられているので、複数のパッケージの封止作業を一度に行うことができる。
【0010】
また前記重りは、円柱形状であることを特徴としている。これにより重りの加工を容易に行うことができるので、重りを所定の重量に容易に設定することができる。また重りが複数配設された場合、隣り合う重り同士が接触して互いに干渉するのを防止できる。
【0011】
また前記重りの下端部は、中央部に比べて直径が細く形成されてなり、下側のフレームに設けられ、前記重りの下端部が挿入される前記誘導孔は、前記重りの下端部の直径に対応してなる、ことを特徴としている。重りの下端部と中央部との間に段差が生じるので、この段差とフレームによって重りの下方への移動を制限することができる。よってフレーム間から重りが抜け落ちるのを防止できる。
【0012】
また前記重りの上端部は、中央部に比べて直径が細くなるとともに、下端部と直径が異なることを特徴としている。これにより重りの上端部と下端部の径をかえているので、重りの上下方向を間違えて重りを重り付き治具に配設するのを防止できる。
【0013】
また前記蓋体はガラス製であり、前記ロウ材は金属ロウ材であることを特徴としている。これにより金属ロウ材を用いてパッケージベース上にガラス製の蓋体を接合する場合であっても、蓋体とパッケージベースとを確実に接合してパッケージの蓋封止をすることができる。
【0014】
また本発明に係る電子デバイスの製造方法は、電子部品が実装されたパッケージベースを蓋体上にロウ材を介して重ね、前記パッケージベースの上方において上下移動可能に配置された重りを下側に移動させて前記パッケージベースに載せ、前記パッケージベースおよび前記蓋体に前記重りの自重を加えるとともに、前記ロウ材を加熱して溶融させ、前記パッケージベースと前記蓋体とを接合する、ことを特徴としている。これによりパッケージベースと蓋体に重りの自重を加えて、パッケージベースと蓋体とをロウ材を用いて接合できる。
【0015】
また前記パッケージベースと前記蓋体とが重ねられて複数配置され、それぞれに前記重りの自重を加えて接合することを特徴としている。これにより一度に複数のパッケージの蓋封止を行って、効率良く電子デバイスを製造することができる。
また前記電子部品は、圧電振動片であることを特徴としている。これにより圧電振動子や圧電発振器等を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下に、本発明に係るパッケージの封止装置および電子デバイスの製造方法の最良の実施形態について説明する。なお本実施形態では、圧電デバイスに用いられるパッケージを封止する場合を例にして説明する。図1は重り付き治具の説明図である。ここで図1(A)は重り付き治具の平面図であり、図1(B)は側面図である。また図2は重りの側面図である。図3はパッケージの封止装置の概略断面図である。図4は圧電振動子の概略断面図である。
【0017】
パッケージの封止装置10は、パッケージ封止用トレー12の上側に配設される重り付き治具40を備えている。図3に示されるパッケージ封止用トレー12は複数の凹陥部14を備えており、この凹陥部14にロウ材26を介在させて蓋体28およびパッケージベース24が重ねられて構成されたユニットが入れられる。
【0018】
図4に示される圧電デバイス20は、圧電振動片22を実装したパッケージベース24の上面にロウ材26を介して蓋体28を接合した構成である。具体的には、パッケージベース24は、底面にマウント電極30が設けられ、裏面に外部端子32が設けられている。そしてマウント電極30と外部端子32が電気的に接続されている。圧電振動片22は、導電性接合材34を用いてマウント電極30上に実装されている。この圧電振動片22は、例えばATカット等の圧電振動片や音叉型圧電振動片、弾性表面波素子片等であればよい。このようなパッケージベース24の上面に、圧電振動片22を気密封止する蓋体28がロウ材26を介して接合されている。このロウ材26は、例えば金−錫ロウ材等の金属ロウ材であればよい。また蓋体28はガラス製であればよい。なお金属製の蓋体を使用することも可能である。そして、このような圧電デバイス20は、圧電振動片22を発振させる回路等(電子部品)をパッケージベース24に実装しておくことも可能である。
【0019】
また図3に示される重り付き治具40は、凹陥部14の上方において上下移動自在に配置された重り42を有し、この重り42を凹陥部14に入れられたパッケージベース24に載せて、重り42の自重を蓋体28およびパッケージベース24等に加えるものである。具体的には、重り付き治具40は、パッケージベース24の上方に配置されるフレームを備えている。このフレームは、図1や図3に示されるように、平面方向に沿うとともに上下に間隔をあけて配設された2枚の平板44を備えている。これらの平板44において、凹陥部14と対応する位置に複数の誘導孔46が設けられている。そして重り42は、上端部48および下端部50が誘導孔46に挿入されて、平板44の間を上下に移動可能に設けられている。この重り42は、その上端や下端が平板44から突出するようになっている。
【0020】
また重り42は、所定の重量に設定されている。例えば、金属ロウ材を用いてガラス製の蓋体28とパッケージベース24を接合させる場合は、これらを接合させることのできる重さに設定されており、予め実験等を行うことにより、所定の重量を得ることができる。そして重り42の重量Wは、W=π/4・D・L×ρの関係から求めることができる。ここでDは重り42の断面方向における直径であり、ρは重り42に用いられる材料の比重であり、Lは重り42の長さである。これにより重り42は、所定の押圧荷重をパッケージベース24等に加えることができる。
【0021】
さらに重り42は、円柱形状となっている。これにより隣り合う重り42同士が干渉すること、すなわち互いに接触することはない。また重り42の加工も容易になる。このような重り42の上端部48および下端部50は中央部52に比べて細く形成されている。この重り42の上端部48と下端部50が誘導孔46に挿入さている。そして上端部48と下端部50の直径を変えるとともに、平板44に設けられている誘導孔46を上端部48や下端部50に対応した径にすれば、重り42の上下の向きが正確にわかり、上下方向を間違えることがない。図1〜3に示す場合では、下端部50が上端部48に比べて細く形成されている。
【0022】
この重り42の上下移動は、図2に示されるように、重り42の上端部48と中央部52の間に形成される段差54と、重り42の下端部50と中央部52の間に形成される段差56によって規制されている。すなわち、これらの段差54,56が平板44に接触することによって、重り42の上下移動が制限される。これにより重り42が重り付き治具40から抜け落ちることはない。そして重り付き治具40が、蓋体28とパッケージベース24を凹陥部14に入れたパッケージ封止用トレー12上に配設された場合、重り42が最も下側に移動したときの重り42の最下端はパッケージベース24の裏面(外部端子32が設けられた面)よりも下側に位置している。また重り42が最も上側に移動したときの重り42の最下端は、パッケージベース24の裏面よりも上側に位置している。すなわち重り42が最も上側に移動したときと、最も下側に移動したときの図1(B)に示すストロークの間にパッケージベース24の裏面が位置することになり、凹陥部14に入れられたパッケージベース24上に重り42を載せることが可能になる。
【0023】
次に、パッケージの封止装置10について説明する。図3に示されるパッケージの封止装置10はチャンバー60を備えている。このチャンバー60は、内部を真空にすることができ、また内部を窒素等の不活性ガスで満たすことができる。このチャンバー60の底面に支持部62が設けられ、この支持部62上にテーブル64が設けられている。すなわちテーブル64は、支持部62によりチャンバー60の底面からある距離をおいて設けられている。このテーブル64の上面にパッケージ封止用トレー12が置かれている。このパッケージ封止用トレー12上に重り付き治具40が載せられる。
【0024】
またチャンバー60は、パッケージ封止用トレー12の下側が開口している。そして、この開口に封止体66が被せられ、チャンバー60の内部を気密に保つことが可能になっている。この封止体66は、熱伝導可能な材料によって形成され、例えば耐熱性ガラスであればよい。このようなチャンバー60の外部におけるパッケージ封止用トレー12の下方に加熱装置68が設けられている。すなわち、封止体66の下側に加熱装置68が設けられている。加熱装置68は、パッケージ封止用トレー12に載せられている蓋体28とパッケージベース24を接合させるロウ材26を溶融させるものであり、例えばハロゲンランプであればよい。
【0025】
次に、圧電デバイス20の製造方法(パッケージの封止方法)について説明する。まずパッケージ封止用トレー12に設けられた各凹陥部14に蓋体28を入れる。次に、パッケージベース24を凹陥部14に入れる。このときパッケージベース24の上面にロウ材26が設けられている。またパッケージベース24の底面に圧電振動片22が実装されている。そしてパッケージベース24は、ロウ材26が設けられている上面を下側に向けるとともに、外部端子32を上側に向けて凹陥部14に入れられる。このようにして圧電振動片22が実装されたパッケージベース24および蓋体28は、ロウ材26を介して重ねられて凹陥部14に配置される。蓋体28およびパッケージベース24を凹陥部14に入れる作業は、例えば供給トレーに置かれている蓋体28やパッケージベース24を真空吸着し、真空吸着した状態のまま移動して、凹陥部14内に入れればよい。このような真空吸着を用いれば、蓋体28やパッケージベース24が破損等することはない。
【0026】
次に、蓋体28やパッケージベース24を各凹陥部14に入れたパッケージ封止用トレー12はチャンバー60内のテーブル64上に置かれる。このパッケージ封止用トレー12上に重り付き治具40が置かれる。パッケージ封止用トレー12および重り付き治具40のそれぞれに、例えば凹凸嵌合部を設けておけば、重り付き治具40とパッケージ封止用トレー12の位置決めが容易に行え、重り付き治具40をパッケージ封止用トレー12の所定位置に置くことができる。これにより各凹陥部14の上方に重り42が位置することになる。そして各重り42を下方に移動させてパッケージベース24の上に載せ、蓋体28およびパッケージベース24等に重り42の自重を均一に加える。
【0027】
次に、加熱装置68を用いて蓋体28とパッケージベース24との間に介在するロウ材26を加熱し、溶融する。これによりパッケージベース24と蓋体28とを接合し、圧電振動片22を気密封止する。なお接合する場合、チャンバー60内を真空にしておけば、圧電振動片22を真空封止することができる。この後、パッケージ封止用トレー12を封止装置10から取り出し、蓋体28とパッケージベース24が接合した圧電デバイス20をパッケージ封止用トレー12から取り出す。このようにして圧電デバイス20が製造される。
【0028】
このように、凹陥部14の上方に設けられ、所定の重量に設定された重り42を用いて、蓋体28とパッケージベース24の接合時に重り42の自重を加えているので、パッケージベース24と蓋体28とをロウ材26を用いて接合できる。特に、金属ロウ材を用いるとともに、ガラス製の蓋体を用いた場合であっても、蓋体28とパッケージベース24との接合を確実に行える。よって、蓋体28とパッケージベース24が接合されてなるパッケージにリーク等が生じることがない。また重り付き治具40は簡単な構造なので、容易に作製することができる。
【0029】
またパッケージの封止装置10は、パッケージ封止用トレー12に複数の凹陥部14が設けられており、また各凹陥部14に対応して重り42が設けられ、さらに全ての凹陥部14に対して加熱を行える加熱装置68を備えているので、一度に複数のパッケージ封止作業を行える。したがって効率良く、一度に複数の圧電デバイス20を製造できる。
【0030】
また重り付き治具40に配設された重り42は円柱形状なので、重り42の加工が容易になる。したがって重り42を所定の重量に容易に設定することができる。また重り42が円柱形状なので、隣り合う重り42同士が接触して、互いに干渉するのを防止できる。さらに重り42の下端部50と中央部52の径をかえて、これらの間に段差56を設けることで、重り42の移動量を制限することができる。さらにまた、重り42の上端部48と下端部50の径をかえているので、重り42の上下方向を間違えて重り42を重り付き治具40に配設するのを防止できる。
【0031】
また上述した実施形態では、電子デバイスとして圧電デバイス20を用い、電子部品として圧電振動片22を用いた形態について説明したが、この形態に限定されることはない。すなわちパッケージの封止装置10は、半導体チップ等の電子部品を実装したパッケージベースにロウ材を用いて蓋体を接合する場合にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】重り付き治具の説明図である。
【図2】重りの側面図である。
【図3】パッケージの封止装置の概略断面図である。
【図4】圧電振動子の概略断面図である。
【符号の説明】
【0033】
10………封止装置、12………パッケージ封止用トレー、14………凹陥部、20………圧電デバイス、40………重り付き治具、42………重り、60………チャンバー。




 

 


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