JP2005184759A - 電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て工程を簡略化して生産性を向上させることができる電子装置を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板を準備し、該母基板の各基板領域に電子部品素子と該電子部品素子を囲繞するシールリングとを搭載する工程Ａと、前記基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーを前記シールリング上に載置・接合する工程Ｂと、前記母基板及び前記母カバーを各基板領域の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得る工程Ｃとを経て電子装置を製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる水晶振動子等の電子装置に関するものである。

従来より、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に水晶振動子が用いられている。

かかる従来の水晶振動子としては、例えば図７に示す如く、一対の接続パッドが設けられている絶縁基体２１の上面に、前記接続パッドに導電性接着材を介して電気的に接続される一対の振動電極を有した水晶振動素子２５と、該水晶振動素子２５を囲繞するシールリング２６とを取着させるとともに、前記シールリング２６の上部に金属製の蓋体２７をシーム溶接等で接合することにより水晶振動素子２５の搭載領域を気密封止した構造のものが知られており（例えば、特許文献１参照。）、かかる水晶振動子は、絶縁基体２１の下面に設けられる入出力端子を介して水晶振動素子２５の振動電極間に外部からの変動電圧が印加されると、水晶振動素子２５の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。このような基準信号は、例えば携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。

また、上述した水晶振動子の絶縁基体２１は、通常、複数個の絶縁基体２１を切り出すことができる大型の母基板を分割して個片を得る“多数個取り”の手法によって形成されており、得られた個片（絶縁基体２１）に水晶振動素子２５とシールリング２６とを個々に取着させた上、シールリング２６の上部に蓋体２７を接合することによって水晶振動子が製作される。

尚、上述した水晶振動素子の蓋体２７も、絶縁基体２１と同様に、複数個の蓋体２７を切り出すことができる大型の金属板（母カバー）を分割することによって得られ、水晶振動子の使用時、この蓋体２７をグランド電位に保持しておくことにより外部からのノイズが遮蔽される。このような蓋体２７は、シールリング２６や絶縁基体２１の導体パターンを介して絶縁基体２１下面のグランド端子に電気的に接続される。
特開２００１−２７４６４９号公報

しかしながら、上述した従来の水晶振動子においては、その組み立てに先立って、大型の母基板を分割することにより絶縁基体２１を、また大型の母カバーを分割することにより蓋体２７を得ておく必要があり、この２種類の部材をそれぞれ別個の分割工程で得るようにしていたことから、水晶振動子の組み立て工程が煩雑なものとなり、生産性の向上に供しないという欠点を有していた。

また上述したように、個片の絶縁基体２１と個片の蓋体２７とを事前に準備してから水晶振動子を組み立てる場合、複数個の絶縁基体２１を個々にキャリアに保持させるための作業が必要となり、またキャリアに保持させた個々の絶縁基体２１上には蓋体２７を個々に位置合わせをして取り付けなければならず、これによっても水晶振動子の組み立て工程が煩雑になる欠点を有していた。

本発明は上述の欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、組み立て工程を簡略化して生産性を向上させることができる電子装置の製造方法を提供することにある。

本発明の電子装置の製造方法は、マトリクス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板を準備し、該母基板の各基板領域に電子部品素子と該電子部品素子を囲繞するシールリングとを搭載する工程Ａと、前記基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーを前記シールリング上に載置・接合する工程Ｂと、前記母基板及び前記母カバーを各基板領域の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得る工程Ｃと、を含むことを特徴とするものである。

また本発明の電子装置の製造方法は、前記電子部品素子が水晶振動素子であることを特徴とするものである。

更に本発明の電子装置の製造方法は、前記工程Ａにおいて母基板上に搭載される複数個のシールリングが相互に連結された状態で一体的に形成されており、前記工程Ｃに際して前記シールリングの連結部も前記母基板及び母カバーと共に一括的に切断することによって各基板領域と１対１に対応する個片に分割されることを特徴とするものである。

本発明の電子装置の製造方法によれば、まず各基板領域に電子部品素子とシールリングとが搭載された母基板と該母基板の基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーとを準備し、この母カバーを電子部品素子が封止されるようにして前記シールリング上に載置・接合し、しかる後、前記母基板及び前記母カバーを各基板領域の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得るようにしたことから、電子装置の組み立てに先立って、基板やカバーを予め個片に分割しておく必要はなく、一括的な分割によって基板とカバーとを同時に切断することができる。

しかもこの場合、電子装置の組み立てに際して、母基板そのものがキャリアとして機能するようになっていることから、母基板より分割した個片を個々にキャリアに保持させたり、或いは、各個片にカバーを個々に取り付けるといった煩雑な作業は一切不要となる。

これにより、電子装置の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、電子装置の生産性向上に供することが可能となる。

また本発明の電子装置の製造方法によれば、工程Ａにおいて母基板上に搭載される複数個のシールリングを相互に連結した状態で一体的に形成しておき、これを工程Ｃに際して母基板及び母カバーと共に一括的に切断することによって各基板領域と１対１に対応する個片に分割することにより、電子装置の組み立てに先立って、シールリングを予め個片に分割しておく必要はなく、全てのシールリングを母基板上の所定位置に一括的に搭載することができるため、電子装置の組み立て工程をより一層簡素化して、電子装置の生産性を更に向上させることが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の製造方法を水晶振動子の製造に適用した場合に得られる水晶振動子の断面図であり、同図に示す水晶振動子は、大略的に、絶縁基体１と、電子部品素子としての水晶振動素子５と、シールリング１０と、カバー部材８とで構成されている。

絶縁基体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る絶縁層を積層して形成されており、その上面には一対の接続パッド２と水晶振動素子５の搭載領域を囲繞する接合用の導体層４とが設けられ、また下面には入力端子、出力端子、グランド端子等の外部端子３が設けられている。

かかる絶縁基体１に設けられている一対の接続パッド２は、その上面側で水晶振動素子５の振動電極に導電性接着材を介して電気的に接続され、下面側で絶縁基体１上の導体パターンや絶縁基体内部のビア導体等を介して絶縁基体下面の入出力端子（入力端子、出力端子）に電気的に接続される。

一方、前記導体層４は、その上面側でシールリング１０にＡｕ−Ｎｉ等の接合材を介して電気的に接続され、下面側で絶縁基体内部のビア導体等を介して絶縁基体下面のグランド端子に電気的に接続される。

尚、上述した外部端子３は、水晶振動子をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、外部電気回路の回路配線と半田等の導電性接着材を介して電気的に接続されることとなる。

また、上述した絶縁基体１の上面に搭載される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした、厚み３０μｍ〜１６０μｍの水晶片の両主面に一対の振動電極（図示せず）を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。

このような水晶振動素子５は、その両主面に被着されている振動電極と絶縁基体上面の対応する接続パッド２とを導電性接着材７を介して電気的・機械的に接続することによって絶縁基体上面の所定位置に搭載される。

更に、前記絶縁基体１の上面に、水晶振動素子５を囲繞するようにして取着されるシールリング１０は、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属によって環状をなすように形成されており、その厚みは、シールリング１０を絶縁基体１上に搭載した際、その上面の高さが水晶振動素子５の上面よりも上方に位置するよう厚く形成される。

前記シールリング１０は、絶縁基体１と後述するカバー部材８との間に水晶振動素子５が配置される所定の空間を確保するためのスペーサとして機能するものであり、その上面にはカバー部材８が取着され、該カバー部材８によってシールリング１０の内周面と絶縁基体１の上面とで囲まれる水晶振動素子５の収納領域が気密封止される。

このようなカバー部材８は、先に述べたシールリング１０と同様の金属材料、例えば４２アロイやコバール，リン青銅等によって平板状をなすように形成されており、その下面外周部をＡｕ−Ｎｉ等の接合材を介してシールリング１０の上面に接合させることによってシールリング１０の上面に取着される。

尚、前記カバー部材８は、前述したシールリング１０や絶縁基体上面の導体層４を介して絶縁基体下面のグランド端子に電気的に接続されており、これによって、カバー部材８は、水晶振動子の使用時、グランド電位に保持され、水晶振動素子５がカバー部材８のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護される。

かくして上述した水晶振動子は、絶縁基体１の下面に設けられる入出力端子を介して水晶振動素子５の振動電極−６間に外部からの変動電圧を印加し、水晶振動素子５の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こさせることによって水晶振動子として機能し、かかる水晶振動子の共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。そして、このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。

次に上述した水晶振動子の製造方法について図２を用いて説明する。

（工程Ａ）
まず、図２（ａ）に示す如く、縦ｍ列×横ｎ行（ｎ，ｍは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板１５を準備し、母基板１５の各基板領域に水晶振動素子５と該水晶振動素子５を囲繞するシールリング１０とを搭載する。

前記母基板１５は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる複数個の絶縁層を間に導体パターンを介して積層することによって形成されており、各基板領域には、その上面側に一対の接続パッド２と接合用の導体層４が被着・形成され、下面側には入出力端子やグランド端子等の外部端子３が被着・形成されている。

このような母基板１５は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に接続パッド２や外部端子３、導体層４等となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。尚、母基板１５には、マトリクス状に配列された基板領域間に、図３に示す如く所定の捨代領域が設けられている。

そして、４２アロイ等から成るシールリング１０を、母基板１５の各基板領域にＡｕ−Ｎｉ等の接合材を介して載置させた上、該接合材を高温で加熱・溶融させることによってシールリング１０の下面を母基板上面の導体層４に接合させ、しかる後、各シールリング１０の内側に水晶振動素子５を１個ずつ搭載する。水晶振動素子５は、その振動電極と母基板上面の対応する搭載パッド２とを導電性接着剤７を介して電気的・機械的に接続することによって母基板１５上に搭載される。

また、本実施形態においては、複数個のシールリング１０を１個ずつ基板領域に搭載するのではなく、マトリクス状に配列された複数個のシールリング１０を相互に連結して一体化したものを母基板１５上に載置・搭載することによって複数個のシールリング１０が母基板１５の対応する基板領域に一括的に取着されるようにしている。このような連結型のシールリング１０は、例えば４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み１５０μｍ〜２５０μｍの金属板に従来周知の打ち抜き加工を施し、母基板１５の基板領域と１対１に対応する複数個の貫通孔を穿設することによって製作される。

（工程Ｂ）
次に、図２（ｂ）に示す如く、母基板１５の基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域１１を有する金属製の母カバー１６を、水晶振動素子５が封止されるようにしてシールリング１０上に載置・接合する。

前記母カバー１６としては、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板が用いられ、このような母カバー１６にも、先に述べた母基板１５と同様に、各カバー領域間に所定の捨代領域が設けられている。

この工程Ｂでは、母カバー１６を、各カバー領域１１の内側に対応する基板領域の水晶振動素子５が配されるようにして母基板上面のシールリング１０上に載置させ、しかる後、両者を従来周知のシーム溶接（抵抗溶接）等によって接合することによって母カバー１６がシールリング１０の上面に取着・固定される。

尚、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって水晶振動素子５が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、水晶振動素子５が酸素や大気中の水分等によって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。

また、例えば図５に示すように、母カバー１６を母基板１５上に載置させる際に、母基板１５及母カバー１６の外周部に設けた捨代領域の４隅部に所定の貫通孔を形成しておき、これらの貫通孔に位置決めピンを嵌挿させることによって母基板１５と母カバー１６とを位置合わせするようにしても良いし、更には図６に示すように、クリップを用いて母基板１５と母カバー１６とを仮固定した上で両者を接合し、後述する切断工程においても前記クリップを取り付けておくことで固定用治具として用いるようにしても良い。

（工程Ｃ）
そして最後に、図２（ｃ）に示す如く、工程Ｂにおいて一体化した母基板１５、母カバー１６及びシールリング１０を各基板領域の外周に沿って一括的に分割・切断し、これによって複数個の水晶振動子が同時に製作される。

母基板１５、母カバー１６及びシールリング１０の切断は、例えば、ダイサー等を用いて、これらの部材を母基板１５側より一括的に切断することによって行われ、これによって複数個の水晶振動子が同時に得られる。切断の方向としては、上述した如く母基板１５側から行なうのに代えて、母カバー１６側から行っても良い。

以上のような工程Ａ〜Ｃにより水晶振動子を製作する場合、水晶振動子の組み立てに先立って、絶縁基体１やカバー部材８，シールリング１０を予め個片に分割しておく必要はなく、一括的な分割によって絶縁基体１とカバー部材８とシールリング１０とを同時に切断することができる。

しかもこの場合、水晶振動子の組み立てに際して、母基板そのものがキャリアとして機能させることができることから、母基板１５より分割した個片を個々にキャリアに保持させたり、或いは、各個片にカバー部材８を個々に取り付けるといった煩雑な作業は一切不要となる。

これにより、水晶振動子の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、水晶振動子の生産性向上に供することが可能となる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上述した実施形態において、図４に示す如く、母カバー１６に基板領域の外周に沿った溝部１９を形成するようにしておけば、この溝部１９に沿って母カバー１６と母基板１５とを切断するだけで、母基板１５を基板領域の外周に沿って正確に分割することができる。これによっても水晶振動子の生産性が向上される上に、寸法精度の高い電子装置を得ることができる。従って、母カバー１６には基板領域の外周に沿った溝部１９を形成しておくことが好ましい。

また上述した実施形態においては、工程Ａにおいて、相互に連結された複数個のシールリング１０を母基板１５上に載置・搭載するようにしたが、これに代えて、予め分割しておいた複数個のシールリング１０を工程Ａにおいて母基板１５の各基板領域に個々に搭載するようにしても構わない。

更に上述した実施形態においては、母基板１５の基板領域間に捨代領域を設けるようにしたが、間に捨代領域を設けることなく基板領域同士を近接させて配置するようにしても構わない。このことは母カバー１６においても同様である。

また更に上述した実施形態においては、電子部品素子として水晶振動素子を用いることにより水晶振動子を構成するようにしたが、それ以外の電子装置、例えば、電子部品素子としてＩＣ素子や他の圧電素子を用いるようにした電子装置においても本発明は適用可能である。

本発明の製造方法によって製作した水晶振動子（電子装置）の断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は本発明の一実施形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態にかかる製造方法を説明するための斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる製造方法を説明するための斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかる製造方法を説明するための斜視図である。 従来の水晶振動子の断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基体
２・・・接続パッド
３・・・外部端子
４・・・導体層
５・・・水晶振動素子（電子部品素子）
６・・・振動電極
７・・・導電性接着材
８・・・カバー部材
１０・・・シールリング
１１・・・カバー領域
１５・・・母基板
１６・・・母カバー
１９・・・溝部

Claims (3)

1. マトリクス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板を準備し、該母基板の各基板領域に電子部品素子と該電子部品素子を囲繞するシールリングとを搭載する工程Ａと、
   前記基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーを前記シールリング上に載置・接合する工程Ｂと、
   前記母基板及び前記母カバーを各基板領域の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得る工程Ｃと、を含む電子装置の製造方法。
2. 前記電子部品素子が水晶振動素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
3. 前記工程Ａにおいて母基板上に搭載される複数個のシールリングが相互に連結された状態で一体的に形成されており、前記工程Ｃにおいて前記シールリングの連結部を前記母基板及び母カバーと共に一括的に切断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子装置の製造方法。

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