JP2008022090A - 表面実装用とした水晶デバイスの製造方法及びこれ用のシート状基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】容器本体に対する金属カバーの位置決めを容易にして製造工程を短縮し、生産性を高めた表面実装デバイスの製造方法及びこれに適したシート状基板を提供する。
【解決手段】複数の容器本体１を縦横に有するシート状基板１２を備え、前記シート状基板１２における複数の容器本体１の凹部内に少なくとも水晶片２を収容した後、前記シート状基板１２を個々の容器本体１に分割してなる表面実装用とした水晶デバイスの製造方法において、前記シート状基板１２の前記容器本体１間の外周には環状溝が設けられ、シーム溶接機の傾斜面を有する電極ローラ１５（ａｂ）の回転軸側の外周先端を前記環状溝内に位置して、前記傾斜面を前記容器本体１上の金属カバー３に当接して、前記容器本体１の開口端面に前記金属カバー３をシーム溶接によって接合した後、前記シート状基板１２を個々の容器本体１に分割した製造方法及びこれ用のシート状基板の構成とする。
【選択図】図４
【解決手段】複数の容器本体１を縦横に有するシート状基板１２を備え、前記シート状基板１２における複数の容器本体１の凹部内に少なくとも水晶片２を収容した後、前記シート状基板１２を個々の容器本体１に分割してなる表面実装用とした水晶デバイスの製造方法において、前記シート状基板１２の前記容器本体１間の外周には環状溝が設けられ、シーム溶接機の傾斜面を有する電極ローラ１５（ａｂ）の回転軸側の外周先端を前記環状溝内に位置して、前記傾斜面を前記容器本体１上の金属カバー３に当接して、前記容器本体１の開口端面に前記金属カバー３をシーム溶接によって接合した後、前記シート状基板１２を個々の容器本体１に分割した製造方法及びこれ用のシート状基板の構成とする。
【選択図】図４
Description
本発明は表面実装用とした水晶デバイス（以下、表面実装デバイスとする）の製造方法及びこれ用のシート状基板を技術分野とし、特にシート基板の状態で各容器本体にシーム溶接によって金属カバーを接合した表面実装デバイスの製造方法に関する。
（発明の背景）
表面実装デバイス例えば表面実装振動子や発振器は小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として内臓される。近年では、ますますの小型化及び低廉化により、例えば平面外形を3.2×2.5ｍｍ以下とするとともに生産性を高めたものが求められる。
表面実装デバイス例えば表面実装振動子や発振器は小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として内臓される。近年では、ますますの小型化及び低廉化により、例えば平面外形を3.2×2.5ｍｍ以下とするとともに生産性を高めたものが求められる。
（従来技術の一例）
第６図は一従来例を説明する表面実装デバイス例えば表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
第６図は一従来例を説明する表面実装デバイス例えば表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
表面実装振動子は凹状とした容器本体１内に水晶片２を収容し、金属カバー３を被せて密閉封入する。容器本体１は平板状の一層目１ａと開口部を有する枠状の二層目１ｂとの積層セラミックからなる。そして、容器本体１の内底面の一端部両側に一対の水晶端子４を、外底面の４角部に実装端子５を、開口端面に封止用の表面電極６を有する。
一対の水晶端子４は例えば一組の対角部の実装端子５と一層目と１ａと二層目１ｂとの積層面を経て電気的に接続する。他組の対角部の実装端子５は図示しないスルーホール（電極貫通孔１７）及び積層面を経て、開口端面の表面電極６上に設けられた金属厚膜を含む金属リング７に接続する。
水晶片２は両主面に励振電極８を有し、例えば一端部両側に引出電極９を延出する。水晶片２の一端部両側は容器本体１の一対の水晶端子４に導電性接着剤１０によって固着され、一組の実装端子５と電気的に接続する。金属カバー３は、容器本体１（開口端面）上の表面電極７にシーム溶接によって接合され、アース端子としての他組の実装端子５に電気的に接続する。
このようなものでは、第７図に示したように、例えば複数の容器本体１が縦横のＶ字溝（分割溝）１１によって仕切られたシート状基板１２の状態で、先ず、縦横のＶ字溝１１に沿って個々の容器本体１に分割する。次に、各容器本体１内に水晶片２を収容する。最後に、後述するシーム溶接によって、個々の容器本体１に金属カバー３を接合する。
シート状基板１２はセラミックシートからなる平板状の一層目１ａと複数の開口部を有する二層目１ｂからなる。そして、一層目及び二層目各容器本体１毎の前述した水晶端子４、実装端子５、スルーホール及び表面電極６等を含む電極パターンの下地パターンが各層ごとに印刷される。下地パターン（下地電極）は例えばタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍo）とする。
そして、一層目１ａと二層目１ｂとを積層して一体的に焼成した後、外表面に露出した水晶端子４、実装端子５や表面電極６の下地電極上にニッケル（Ｎi）あるいはクロム（Ｃr）を、次に金（Ａu）を電界メッキあるいは無電界メッキによって形成する。
例えば電界メッキの場合は、各容器本体１の下地電極は積層面に設けた下地線路１３によって電気的に共通接続される。そして、下地線路を陰極（−）に結線して電解液中に投入し、各容器本体１の露出した下地電極上に電界メッキによってＮi（又はＣr）及びＡuを付着する。
シーム溶接時には、第８図（ａｂ）に示したように、例えば搬送板１４の開口部１４ａに、水晶片２を有する個々の容器本体１を収容する。そして、搬送板１４を進行させて容器本体１と金属カバー３とを画像認識し、容器本体１上に金属カバー３を位置決めして例えば２箇所を仮止めする。
そして、仮止め後に、搬送板１４をさらに進行させて可動棒１５によって容器本体１を押し上げ、一対の電極ローラ１５（ａｂ）に金属カバー３の対向辺を当接する。そして一対の電極ローラ１５（ａｂ）間を通電して、容器本体１（金属カバー３）を進行させながら、ジュール熱によって一組の対向辺を溶接する。次に、９０度回転して他方の対向辺を同様に溶接する。
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成による表面実装振動子の製造方法では、搬送板１４の開口部に収容され、画像処理によって容器本体１に金属カバー３を位置決めするものの、個々の容器本体１に対してそれぞれ認識する必要がある。
しかしながら、上記構成による表面実装振動子の製造方法では、搬送板１４の開口部に収容され、画像処理によって容器本体１に金属カバー３を位置決めするものの、個々の容器本体１に対してそれぞれ認識する必要がある。
すなわち、搬送板１４の開口部に容器本体１を収容するので、容器本体１の概ねの位置は決定される。しかし、搬送板１４の開口部は容器本体１よりも大きく、開口部の内周と容器本体１の外周との間のギャップによって、ガタツキを生じる。したがって、開口部内での容器本体１の姿勢はそれぞれ異なるので、容器本体１を個々に認識する必要がある。
特に、平面外形が小さくなるほど、例えば既成規格である3.2×2.5ｍｍ以下になるほど、開口部の内周と容器本体１の外周とのギャップが相対的に大きくなるので、各開口部における容器本体１の姿勢誤差は大きくなる。このため、画像認識後の容器本体に対する金属カバー３の位置決めも時間を要するとともに、姿勢（位置）制御が困難になる。
また、シート状基板１２を個々の容器本体１に分割して水晶片２を収容した後、金属カバー３をシーム溶接する。したがって、例えば搬送板１４に収容して個々の容器本体１を再び一体的にする必要があり、製造工程を多くする。これらのことから、上記の製造方法では、生産性の向上には限界があった。なお、シート状基板１２に水晶片２を収容して、個々の容器本体に分割した場合でも同様である。
（発明の目的）
本発明は容器本体に対する金属カバーの位置決めを容易にして製造工程を短縮し、生産性を高めた表面実装デバイスの製造方法及びこれに適したシート状基板を提供することを目的とする。
本発明は容器本体に対する金属カバーの位置決めを容易にして製造工程を短縮し、生産性を高めた表面実装デバイスの製造方法及びこれに適したシート状基板を提供することを目的とする。
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、凹部を有する複数の容器本体が縦横に設けられたシート状基板を備え、前記シート状基板における複数の容器本体の凹部内に少なくとも水晶片を収容した後、前記シート状基板を個々の容器本体に分割してなる表面実装用とした水晶デバイスの製造方法において、前記シート状基板の前記容器本体間の外周には環状溝が設けられ、シーム溶接機における電極ローラの傾斜面の回転軸側の外周先端が記環状溝内に位置して、前記傾斜面を前記容器本体上の金属カバーに当接して、前記容器本体の開口端面に前記金属カバーをシーム溶接によって接合した後、前記シート状基板を個々の容器本体に分割した構成（製造方法）とする。
同請求項５では、少なくとも水晶片を収容する凹部を有する複数の容器本体が縦横に設けられ、前記凹部の底壁となる平板状の一層目と前記凹部の枠壁となる開口部を有する二層目とのセラミックシートからなる水晶デバイス用のシート状基板であって、前記容器本体間の外周には前記容器本体を周回して、シーム溶接機における傾斜面を有する電極ローラの回転軸側の外周先端が位置する環状溝が設けられた構成（物）とする。
このような請求項１の構成であれば、シート状基板の各容器本体間の外周に設けた環状溝にシーム溶接の電極ローラの外周先端を位置（挿入）させて回転できる。したがって、シート状基板の状態で、各容器本体に金属カバーを接合できる。
この場合、従来のように個々の容器本体毎を画像認識することなく、シート状基板の複数点を認識すれば、例えば計算によって各容器本体の位置を把握できる。そして、これに合わせて金属カバーを容器本体上に位置決めすればよいので、時間を短縮できて位置決精度も高められる。この際、金属カバーは基本的に同一姿勢となるので、従来のように容器本体毎に姿勢を制御することなく機械的に位置決めできる。
そして、水晶片の収容から金属カバーによる封止までの一連の工程をシート状基板の状態で進行できる。そして、最後に個々の容器本体（表面実装デバイス）に分割するので、シーム溶接時に各容器本体を例えば搬送板１４の開口部に収容する工程を不要にする。これらのことから、生産性を高められる。
同請求項５の構成であれば、各容器本体間の外周に環状溝が設けられるので、シーム溶接の電極ローラの外周先端を位置（挿入）させて回転できる。したがって、各容器本体に金属カバーを接合できるシート状基板を提供できる。
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１の前記シート状基板は前記容器本体の凹部の底壁となる平板状の一層目と前記凹部の枠壁となる開口部を有する二層目とのセラミックシートからなり、前記二層目の開口部間となる外周には長辺方向又は及び短辺方向に溝を有し、前記長辺方向又は短辺方向のいずれか一方の溝は前記開口部の前記いずれか一方の長さよりも長くして、前記一層目と二層目とを積層して焼成後に、前記いずれか一方の溝が形成された辺とは異なる辺方向に連続した溝を設けて、前記環状溝を形成する。
本発明の請求項２では、請求項１の前記シート状基板は前記容器本体の凹部の底壁となる平板状の一層目と前記凹部の枠壁となる開口部を有する二層目とのセラミックシートからなり、前記二層目の開口部間となる外周には長辺方向又は及び短辺方向に溝を有し、前記長辺方向又は短辺方向のいずれか一方の溝は前記開口部の前記いずれか一方の長さよりも長くして、前記一層目と二層目とを積層して焼成後に、前記いずれか一方の溝が形成された辺とは異なる辺方向に連続した溝を設けて、前記環状溝を形成する。
これによれば、二層目の例えば長辺方向には容器本体の長さよりも長い溝が形成されるので、焼成後には短辺方向のみに連続した溝を形成すれば環状溝を形成できる。なお、セラミックシートの状態で、二層目に予め環状溝を設けると隣接する開口部と連結できないので、いずれか一方の辺は外枠に連結させる必要があることに起因する。また、一層目と二層目とを焼成後に環状溝を設けることもできるが、この場合は両辺方向に溝を設けるので作業性が悪い。但し、請求項１ではこれを排除しない。
同請求項３では、請求項２において、前記複数の容器本体の開口端面上には表面電極を有し、前記容器本体のそれぞれに形成される電極パターンは前記表面電極を経て共通接続され、前記環状溝の形成時に前記表面電極を切断して前記容器本体の電極パターンをそれぞれ毎に独立させる。
これによれば、容器本体毎の電極パターンは表面電極で共通接続されるので、電界メッキによる金属を容易に付着できる。また、環状電極の形成時に容器本体間の表面電極が分断されるので、シート状基板でのシーム溶接時の電流が各容器本体の電極パターンに分流することがない。したがって、シート状基板での各容器本体に対する金属カバーへのシーム溶接を確実にする。勿論、シーム溶接前の水晶片を収容後の周波数調整をも各容器本体ごとにできる。
同請求項４では、請求項１において、前記容器本体の平面外形は3.2×2.5ｍｍ以下とする。これにより、従来の例えば搬送板の開口部に容器本体を収容する場合に比較し、平面外形がこれより大きいものに対してガタツキが相対的に少なくなり、求項１での位置きめ効果がさらに高まる。
第１図乃至第５図は本発明は一実施形態を説明する表面実装振動子（表面実装デバイス）の製造工程図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
本実施形態での表面実装振動子の製造方法は、先ず、前述したように凹部を有する複数の容器本体１が縦横に設けられて一体化されたシート状基板１２を備える。シート状基板１２は、前述同様にセラミックシートからなる平板状の一層目１２ａと、凹部を形成するための複数の開口部を有する二層目１２ｂとが積層される。
ここでは、二層目１２ｂにおける隣接する開口部間の長辺及び短辺には、各容器本体１の仕切りとなる貫通孔１６（ａｂ）が設けられる。長辺方向の貫通孔１６ａは容器本体１の長辺より長く、短辺方向の貫通孔１６ｂは短辺よりも短い。これにより、シート状基板１２の二層目１２ｂは各４角部でＩ型連結部１７によって結合する。
各セラミックシート（一層目１２ａ及び二層目１２ｂ）には、前述のように容器本体１毎となるスルーホールを含む水晶端子４、実装端子５や開口端面の表面電極６等からなる電極パターンの下地パターン（ＷやＭo）が印刷によって一体的に形成される。この例では、水晶端子４や実装端子５の下地電極はスルーホール（電極貫通孔）１８等によって、表面電極６の下地電極に接続する。そして、各容器本体１の表面電極６の下地電極はＩ型連結部１７部の表面を経て共通接続する。
次に、一層目１２ａと二層目１２ｂとが積層後に焼成されたシート状基板１２を電界液中に投入する。そして、表面電極６の下地電極を陰極（−）として、水晶端子４、実装端子５及び表面電極６等の外面に露出した下地パターン上に、Ｎi（又はＣr）及びＡuを電界メッキによって付着する（以上は、第１図参照）。
次に、第２図に示したように電界メッキされた電極パターンを有するシート状基板１２の各容器本体１間の短辺方向を表面上からダイシングによってハーフカットし、二層目１２ｂのＩ型連結部１７を削除する。これにより、連続した溝１６ｃを形成し、二層目１２ｂの長辺方向に設けた貫通溝１６ａとともに、各容器本体１を周回する環状溝１６が設けられる。
そして、容器本体１間の表面電極６による電気的接続が断たれて、各容器本体１の電極パターンがそれぞれ独立する。なお、各容器本体１の開口端面の表面電極６上には、電解液に投入前後あるいは環状溝１６の形成後に、図示しない銀ロウによって金属リングが接合される。これにより、二層目１２ｂは枠部のみとなる。
次に、第３図に示したように、シート状基板１２の各容器本体１の凹部底面に水晶片２を導電性接着剤１０等によって固着する。そして、各容器本体１の電極パターン中における水晶端子４と接続する外底面の一対の実装端子５ａに図示しないプローブを当接し、振動周波数を測定しながら、例えばガスイオンＰを励振電極８に照射して振動周波数を調整する。
次に、第４図に示したように、シート状基板１２の各容器本体１の開口端面に、周波数や出所が表示された金属カバー３をシーム溶接する。ここでは、分割後の個々の容器本体１に金属カバー３を接合する従来例の場合に比較し、電極ローラ１５（ａｂ）の幅は小さく、電極ローラ１５（ａｂ）の傾斜面を鈍角とする。
ちなみに、本実施形態では電極ローラ１５（ａｂ）の幅Ｗが1〜２ｍｍで同傾斜面の角度θは２〜５度とする。これに対し、従来例では、電極ローラ１５（ａｂ）の幅Ｗは概ね0.3〜10ｍｍ、同傾斜面の角度θは同８度とする。なお、この例でのシート状基板１２での容器本体１の平面外形は3.2×2.5ｍｍ、環状溝幅は３ｍｍである。
そして、電極ローラ１５（ａｂ）の傾斜面を金属カバー３に当接し、回転軸１６ｃよりの傾斜面の外周先端を環状溝内に位置させて回転進行させ、先ず、対向する長辺を、次に同短辺をシーム溶接する。但し、予め、金属カバー３の一部が容器本体１に位置決め（仮止め）された後に溶接される。
最後に、第５図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ線で示すように、容器本体１の外形に沿ってシート状基板１２の縦横をダイシングソウによって切断（分割）する。これにより、個々の表面実装振動子（容器本体１）を得る。この場合、ここでは環状溝１６の幅が広いので、容器本体の外周をそれぞれダイシングする。なお、幅広のダイシングソウ等によって環状溝１６を切断することもできるが、バリや欠けの点からは本実施形態の方が有利となる。
このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載する作用効果を得る。すなわち、請求項１の欄に示したように、シート状基板１２の各容器本体１間の外周に環状溝１６を設けたので、シーム溶接機の電極ローラ１５の外周先端を環状溝１６に位置（挿入）させて回転できる。したがって、シート状基板１２の状態であっても、各容器本体１に金属カバー２をシーム溶接によって接合できる。
この場合、容器本体１は、予め、シート基板１２に縦横に整列して位置決めされている。したがって、従来のように個々の容器本体１毎を画像認識することなく、シート状基板１２の複数点を画像によって認識すれば、例えば計算によって各容器本体１の位置を把握できる。そして、この計算に基いて、金属カバー３を容器本体１上に同一姿勢で機械的に位置決めすればよいので、時間を短縮できて位置決精度も高められる。
そして、水晶片２の収容から金属カバー３による封止までの一連の工程をシート状基板１２の状態で進行させ、最後に個々の容器本体（表面実装デバイス）に分割する。したがって、シーム溶接時に各容器本体１を従来例のように例えば搬送板１４の開口部に収容する工程を不要にするので、生産性を高められる。
また、請求項２で記載するように、シート状基板１２の二層目１ｂの例えば長辺方向には容器本体の長さよりも長い溝１６ａが予め形成されるので、一層目１ａとの焼成後には短辺方向のみに溝１６ｃを設ければ、環状溝１６を形成できる。
なお、セラミックシートの状態で、二層目１ｂに予め環状溝１６を設ければよいが、この場合は隣接する開口部（枠部）と連結できずに、それぞれの枠部が独立する。したがって、いずれか一方の辺は外枠に連結させてシート状にする必要がある。そして、一層目と二層目１２（ａｂ）との積層・焼成後に環状溝１６を設けることもできるが、この場合は両辺方向に連続した溝１６（ａｃ）を設けるので作業性が悪い。
また、請求項３で記載するように、容器本体１毎の電極パターンは表面電極６で共通接続されるので、電界メッキによる金属（この例ではＮi及びＡu）を容易に付着できる。そして、環状電極１６の形成時に容器本体１間の表面電極６が分断される。したがって、シーム溶接前の水晶片２が収容された各容器本体ごとに、イオンビーム等による周波数調整ができる。さらに、シート状基板１２でのシーム溶接時の電流が各容器本体１の電極パターンに分流することがないので、各容器本体１に対する金属カバー３へのシーム溶接を確実にする。
また、請求項４で記載するように、従来のように搬送板の開口部に収容した場合、水晶片２の平面外形が小さいほど、相対的に小さいほどガタツキが大きくなる。ここでは、平面外形を3.2×2.5ｍｍとするので、各容器本体１をシート状基板１２に一体化した状態で金属カバー３を位置決めする効果が大きい。
また、請求項５で記載するように、本実施形態でのシート状基板１２であれば、各容器本体１間の外周に環状溝１６が設けられるので、シーム溶接機の電極ローラ１５の外周先端を位置（挿入）させて回転できる。したがって、シート状基板１２の状態で、各容器本体１に金属カバー３を接合できる。
（他の事項）
上記実施形態では表面実装振動子として説明したが、例えば図示しないＩＣチップを水晶片２とともに収容して表面実装発振器を形成した表面実装デバイスの場合でも同様に適用できる。但し、この場合の実装端子５は出力、アース、電源等となる。
上記実施形態では表面実装振動子として説明したが、例えば図示しないＩＣチップを水晶片２とともに収容して表面実装発振器を形成した表面実装デバイスの場合でも同様に適用できる。但し、この場合の実装端子５は出力、アース、電源等となる。
１ 容器本体、２ 水晶片、３ 金属カバー、４ 水晶端子、５ 実装端子、６ 表面電極、７ 金属リング、８ 励振電極、９ 引出電極、１０ 導電性接着剤、１１ 分割溝、１２ シート状基板、１３ 下地線路、１４ 搬送板、１５ 可動棒、１６（ａｂｃ） 溝、１６ 環状溝１７ Ｉ型連結部、１８ スルーホール。
Claims (5)
- 凹部を有する複数の容器本体が縦横に設けられたシート状基板を備え、前記シート状基板における複数の容器本体の凹部内に少なくとも水晶片を収容した後、前記シート状基板を個々の容器本体に分割してなる表面実装用とした水晶デバイスの製造方法において、前記シート状基板の前記容器本体間の外周には環状溝が設けられ、シーム溶接機における電極ローラの傾斜面の回転軸側の外周先端が記環状溝内に位置して、前記傾斜面を前記容器本体上の金属カバーに当接して、前記容器本体の開口端面に前記金属カバーをシーム溶接によって接合した後、前記シート状基板を個々の容器本体に分割したことを特徴とする水晶デイスの製造方法。
- 請求項１において、前記シート状基板は前記複数の容器本体の凹部の底壁となる平板状の一層目と前記凹部の枠壁となる開口部を有する二層目とのセラミックシートからなり、前記二層目の開口部間となる外周には長辺方向又は及び短辺方向に溝を有し、前記長辺方向又は短辺方向のいずれか一方の溝は前記開口部の前記いずれか一方の長さよりも長くして、前記一層目と二層目とを積層して焼成後に、前記いずれか一方の溝が形成された辺とは異なる辺方向に連続した溝を設けて、前記環状溝を形成した水晶デバイスの製造方法。
- 請求項２において、前記複数の容器本体の開口端面上には表面電極を有し、前記容器本体のそれぞれに形成される電極パターンは前記表面電極を経て共通接続され、前記環状溝の形成時に前記表面電極を切断して前記容器本体の電極パターンをそれぞれ毎に独立させた水晶デバイスの製造方法。
- 請求項１において、前記容器本体の平面外形は3.2×2.5ｍｍ以下である水晶デバイスの製造方法。
- 少なくとも水晶片を収容する凹部を有する複数の容器本体が縦横に設けられ、前記凹部の底壁となる平板状の一層目と前記凹部の枠壁となる開口部を有する二層目とのセラミックシートからなる水晶デバイス用のシート状基板であって、前記容器本体間の外周には前記容器本体を周回して、シーム溶接機における傾斜面を有する電極ローラの回転軸側の外周先端が位置する環状溝が設けられたことを特徴とするシート状基板。
Priority Applications (2)
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| JPWO2010079803A1 (ja) * | 2009-01-07 | 2012-06-28 | 株式会社大真空 | 圧電振動デバイスの製造方法 |
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2007
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