JP2005347341A

JP2005347341A - 電子装置の製造方法

Info

Publication number: JP2005347341A
Application number: JP2004162410A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nakazawa; 利夫中澤
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP4380419B2

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】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凹部を形成し、前記凹部に電子部品素子を搭載する工程と、前記電子部品素子が封止する蓋体を、前記基板領域の前記凹部の開口部に設けられている段差部に載置・接合する工程と、前記母基板の各基板領域の開口部に形成されている前記段差部の前記蓋体搭載箇所の外周部を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、を含むものである。
【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６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、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るようになっており、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を分割して得るのが一般的であり、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号公報特開２００１−０２８５１７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を得ておく必要があり、前記絶縁基板２１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、絶縁基体２１と蓋体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、これによっても水晶振動子の組み立て工程が煩雑なものと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凹部を形成し、前記凹部に電子部品素子を搭載する工程Aと、
前記電子部品素子が封止する蓋体を、前記基板領域の前記凹部の開口部に設けられている段差部に載置・接合する工程Ｂと、
前記母基板の各基板領域の開口部に形成されている前記段差部の前記蓋体搭載箇所の外周部を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。
さらに本発明の電子装置の製造方法は、前記工程Ｃにおいて前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体との位置決めは蓋体に形成する少なくとも一箇所の凸部と、前記凹部の外周壁部のへこみとを嵌合し、切断後は前記蓋体の少なくとも一箇所の凸部を切除することを特徴とするものである。

またさらに本発明の電子装置の製造方法は、前記工程Ｃにおいて前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体との位置決めは蓋体に形成する複数箇所の凸部と、前記凸部と対応する前記凹部の外周壁部のへこみとを嵌合し、切断後は前記蓋体の少なくとも一箇所の凸部を切除することを特徴とするものである。

さらにまた本発明の電子装置の製造方法は、蓋体に形成する複数箇所の凸部は対称あるいは非対称に形成す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、まず各基板領域に凹部を形成し、前記凹部に電子部品素子が搭載されている母基板と該母基板の基板領域に対応する蓋体とを準備し、この蓋体を前記電子部品素子が封止されるようにして前記母基板上に載置・接合し、しかる後、前記母基板の各基板領域の開口部に形成されている段差部の前記蓋体搭載箇所の外周部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を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Ｃにおいて前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体との位置決めは蓋体に形成する少なくとも一箇所の凸部と、前記凹部の外周壁部のへこみとを嵌合し、切断後は前記蓋体の少なくとも一箇所の凸部を切除するようにすれば、前記蓋体がずれることにより、封止が出来ない為におこるリーク不良等の不具合が生じるのを防止する。

さらに本発明の電子装置の製造方法によれば、前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体との位置決めは蓋体に形成する複数箇所の凸部と、前記凸部と対応する前記凹部の外周壁部のへこみとを嵌合し、切断後は前記蓋体の少なくとも一箇所の凸部を切除することにより、母基板の切断に際してダイサーが接合材に接触することは少なく、これによってダイサーとの接触により接合材にクラック等の不具合が生じるのを有効に防止することができる。

さらに本発明の電子装置の製造方法によれば、蓋体に形成する複数箇所の凸部は非対称に形成することにより、蓋体の表裏判定をおこなうことができ、安定した封止を実施す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、蓋体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によって上部に開口するキャビティ部を有するように形成されており、その上面側には、キャビティ部底面の一対の接続パッド２とキャビティ開口周縁を囲む接合用の導体層４とが設けられており、また下面側には入力端子、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のキャビティ部底面に設けられている一対の接続パッド２は、その上面側で後述する水晶振動素子５の振動電極６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、その上面側で後述する蓋体８に接合材９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ようになっている。また、上述した絶縁基体１のキャビティ部底面には水晶振動素子５が搭載される。

水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極６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６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。
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６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１のキャビティ部底面に搭載される。

そして更に、絶縁基体１のキャビティ部の開口周縁には、金属から成る蓋体８が取着されている。蓋体８としては、４２アロイやコバール，リン青銅等を用いれば良く、その下端部をＡｕ−Ｎｉ、Ａｕ−Ｓｎ等の接合材９を介して導体層４にロウ付けし、蓋体８の外周部に沿って絶縁基体１の上面に環状に接合することによって絶縁基体１の上面に取着されている。

蓋体８は、絶縁基体１とで囲まれる領域に水晶振動素子５を収容して気密封止するためのものであり、また先に述べた導体層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る。よって、水晶振動子の使用時、蓋体８はグランド電位に保持されることとなり、水晶振動素子５が蓋体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６−６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。図２は切断面である。
（工程Ａ）
まず、図２（ａ）に示す如く、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矩形状の平板状基板が３層積層され、さらにセラミック材料からなるマトリクス状、即ち、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数。）の行列状に配置された多数の矩形状の孔を有する基板を積層して形成されており、マトリクス状に配置された前記孔を中心に有する個々の基板領域には、上面側にキャビティ部底面の一対の接続パッド２と開口周縁を囲む接合用の導体層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、導体パターン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。

また、得られた母基板１５の各基板領域の凹部には水晶振動素子５が1個ずつ搭載され、水晶振動素子５の振動電極６と母基板上面の搭載パッド２とが導電性接着剤７を介して電気的・機械的に接続される。
尚、本実施形態においては、図４に示すように、マトリクス状に配された基板領域の間に所定の捨代領域が設けられている。

（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に対応する蓋体８を、前記凹部に搭載されている水晶振動素子５が封止されるようにして母基板１５上に載置接合する。
前記凹部の開口部には、段差部１４が設けられており、前記蓋体８は、前記段差部１４に載置、接合する。

また、前記凹部と前記蓋体８との位置決めは、前記蓋体８に形成する凸部１０と外周壁部１３に形成するへこみ１２とを嵌合する。
前記蓋体８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の金属板を従来周知の板金加工にて所定形状に加工することによって製作される。

かかる蓋体８の下面には、ニッケル（Ｎｉ）層、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が順次、被着形成される。かかる金錫層は前記蓋体８を絶縁基体１に対して接合するためのろう材層として機能するものであり、金錫の組成比率は、例えば、金８０％、錫２０％に設定され、その厚みは、例えば、１０μｍ〜３０μｍに設定される。

図５に示すように前記蓋体８に凸部１０を形成すると共に、前記凸部１０の配置位置を対称若しくは、非対称に形成することにより、前記蓋体８の表裏判定をおこなうことができ、安定した封止を実施することができる。
このような蓋体８を、各蓋体搭載領域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１５上に載置させ、しかる後、これを例えば、３００℃〜３５０℃の温度に保たれた加熱炉の中に入れ、前記接合材９を高温で加熱・溶融させることによって蓋体８が母基板１５に接合される。その後、一体化された母基板１５と蓋体８は徐々に室温まで冷却される。
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若しくは、真空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。

（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の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体８との位置決めは前記蓋体８に形成する少なくとも一箇所の凸部１０と、前記凹部の外周壁部１３のへこみ１２とを嵌合し、切断後は前記蓋体８の少なくとも一箇所の凸部１０を切除する。
前記蓋体８がずれることにより、封止が出来ない為におこるリーク不良等の不具合が生じるのを防止する。

また、前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体８との位置決めは蓋体８に形成する複数箇所の凸部１０と、前記凸部１０と対応する前記凹部の外周壁部１３のへこみ１２とを嵌合し、切断後は前記蓋体８の少なくとも一箇所の凸部１０を切除することにより、母基板１５の切断に際してダイサーが接合材に接触することは少なく、これによってダイサーとの接触により接合材にクラック等の不具合が生じるのを有効に防止することができる。

母基板１５の切断は、例えば、ダイサー等を用いて母基板１５を母基板側から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。
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するようになっていることから、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。
また上述した実施形態の工程Ｃにおいて、図２（ｂ）に示す如く、母基板１５の切断箇所に両者を接合する接合材９を存在させないでおくようにすれば、母基板１５及び蓋体８の切断に際してダイサーが接合材９に接触することは少なく、これによってダイサーとの接触により接合材９にクラック等の不具合が生じて封止性が劣化するのを有効に防止することができる。従って、工程Ｃにおいて母基板１５の切断箇所に前記母基板と前記蓋体とを接合する接合材９を存在させないでおくことが好ましい。

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。このことは蓋体８においても同様である。
更にまた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）ないし（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。従来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。

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・・・蓋体
９・・・接合材
１０・・・凸部
１１・・・蓋体搭載領域
１２・・・へこみ
１３・・・外周壁部
１４・・・段差部
１５・・・母基板

Claims

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凹部を形成し、前記凹部に電子部品素子を搭載する工程Aと、
前記電子部品素子が封止する蓋体を、前記基板領域の前記凹部の開口部に設けられている段差部に載置・接合する工程Ｂと、
前記母基板の各基板領域の開口部に形成されている前記段差部の前記蓋体搭載箇所の外周部を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。
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。
前記工程Ｃにおいて前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体との位置決めは蓋体に形成する少なくとも一箇所の凸部と、前記凹部の外周壁部のへこみとを嵌合し、切断後は前記蓋体の少なくとも一箇所の凸部を切除することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置の製造方法。
前記工程Ｃにおいて前記母基板の前記段差部の切断箇所は前記基板領域に凹部を形成する凹部間で一括的に切断し、前記凹部と蓋体との位置決めは蓋体に形成する複数箇所の凸部と、前記凸部と対応する前記凹部の外周壁部のへこみとを嵌合し、切断後は前記蓋体の少なくとも一箇所の凸部を切除することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置の製造方法。
請求項４に記載の蓋体に形成する複数箇所の凸部は対称あるいは非対称に形成することを特徴とする電子装置の製造方法。