JP2010003763A - パッケージ封止方法およびパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスを内部に搭載したパッケージを精度よく封止し、パッケージ内部を外部の雰囲気から精度よく遮蔽できる技術を提供する。
【解決手段】基体１０１は、内部にデバイス１０４が搭載され、上面に開口部１０３を有している。そして、その開口側端面である上端面１０５には、金膜により接合部１０６が形成されている。また、蓋体１０２の下面には、基体１０１と蓋体１０２を重合したときに開口部１０３を囲み上端面１０５と相対向するように、角部が曲線状を成す枠体１１０が金めっきにより突出形成されている。そして、接合部１０６と枠体１１０の先端１１１が接触されて、超音波振動が印加され、パッケージ１００の内部が所定の雰囲気で封止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部にデバイスを備え所定の雰囲気で封止されたパッケージを封止するパッケージ封止方法および該方法により封止されたパッケージに関するものである。

表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった高周波デバイスや半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイス等は、近年のデバイスの小型化や高機能化とともに、デバイスの特性が大気中の雰囲気に影響され易くなり、デバイスの動作が不安定となったり、デバイス電極の酸化による不具合等の問題が生じている。

そこで、従来、開口を有する箱状部材にこれらのデバイスを収容し、蓋状部材で前記開口を被覆して、デバイス回路の動作部分や振動部分等を外部の雰囲気から遮蔽するパッケージ封止技術が知られており、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載のパッケージは、パッケージ本体と、パッケージ本体にろう付けされたシールリングと、封止面にろう材としてはんだを圧接したリッド（ふた）により構成される。

そして、このパッケージは、次のようにして封止される。はじめに封止面を上にしてリッドを設置し、リッドの封止面とシールリングが接触するようにパッケージ本体をリッド上に載置し、シールリングとリッドの位置決めを行う。位置決め完了後、シールリングとリッドを加熱して、リッドの封止面に圧接したはんだを溶融してシールリングとリッドを接合し、パッケージの内部にデバイス等を封止している。

特開２００１−１４４２００号公報（段落０００５、００１４、００１５、図１）

上記した従来技術では、パッケージ本体のシールリングとリッドをはんだにより接合するため、パッケージ本体、シールリング、リッドに熱を加えることになる。したがって、熱膨張等によりシールリングやリッドに反りや撓み等が生じ、精度よく封止ができないという問題が生じ得る。また、シールリングやリッドだけでなく、パッケージ本体に搭載されたデバイスにも熱が伝達され、デバイスがダメージを受けるおそれがある。さらに、パッケージ本体、シールリング、リッド等の材質として熱膨張率の低い材質を選択したり、ろう材に低融点金属を選択する等の配慮も必要であり、簡便にパッケージを形成することが難しい。

また、パッケージを加熱せずに封止する方法として、例えば、加圧することによりシールリングを潰して、リッドをパッケージ本体に圧着する方法等も考えられるが、シールリングが多角形状を有している場合、加圧したときにパッケージの応力がシールリングの角部に集中し易く、角部から亀裂が生じて精度よくパッケージ封止ができないおそれがある。

本発明は、デバイスを内部に備えたパッケージを精度よく封止し、パッケージの内部を外部の雰囲気から確実に遮断できるパッケージ封止方法およびパッケージを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるパッケージ封止方法は、前記基体の開口側端面および前記蓋体の少なくとも一方に、前記開口を囲むように金めっきにより枠体を形成する形成工程と、前記枠体と前記基体または前記蓋体とを衝合、加圧し、超音波振動を印加して接合する接合工程とを含むことを特徴としている（請求項１）。

また、請求項１に記載のパッケージ封止方法は、前記形成工程では、前記枠体をほぼ多角形状に形成し、かつ、前記枠体の成す多角形の角部を曲線状に形成することを特徴としている（請求項２）。

また、請求項１または２に記載のパッケージ封止方法は、前記接合工程前に、少なくとも前記蓋体を保持手段により保持する保持工程を含み、前記保持手段は磁気的に吸着するものであることを特徴としている（請求項３）。

また、本発明にかかるパッケージは、請求項１ないし３のいずれかに記載のパッケージ封止方法によって封止されてなることを特徴としている（請求項４）。

請求項１に記載の発明によれば、枠体が金めっきにより形成されて柔らかいため、超音波振動を印加して金めっきを変形させると、超音波と金との組み合わせによって金めっきに新生面を出し易くなり、枠体と基体または蓋体の接合を精度よく行うことができる。また、超音波振動により枠体と基体または蓋体を接合するため、パッケージを加熱することなく封止することが可能である。したがって、熱膨張等により基体や蓋体に反りや撓みが発生するのを防止し、パッケージ封止の精度を向上することができる。また、パッケージ内部に備えられたデバイスに、加熱によるダメージを与えるのを防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、枠体の成す多角形の角部を曲線状に形成するため、超音波振動を印加したときにパッケージの応力が角部に集中することがなく、枠体の角部から亀裂が生じるのを防止することができる。したがって、パッケージの内部を精度よく外部雰囲気から遮蔽することができる。

請求項３に記載の発明によれば、少なくとも蓋体を磁気的に吸着して保持手段に保持するため、蓋体が磁性材料を備える場合には、例えば蓋体に真空吸着のための吸着溝を形成する必要がなく、工程を簡略化することができる。また、真空中では蓋体を真空吸着により保持手段に保持することができないため、特に真空中でパッケージ封止を行うときには、蓋体を磁気的に吸着して保持手段に精度よく保持することができ、精度よくパッケージを封止することが可能である。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの方法により精度よく封止されたパッケージを提供することができる。

（第１実施形態）
この発明の第１実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。

１．パッケージ構造
まず、本発明において封止されるパッケージの構造について詳細に述べる。図１は封止前のパッケージの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線矢視断面図、図３はパッケージの蓋体を示す底面図、図４は本発明にかかるパッケージ封止方法に使用する封止装置としての超音波振動接合装置の概略構成図、図５（ａ）、（ｂ）はパッケージの封止の前、後の状態を示す概略構成図である。

図１に示すように、パッケージ１００は箱状を成す基体１０１と、蓋体１０２によって構成される。基体１０１および蓋体１０２の平面形状は、例えば一辺が最大２０ｍｍ程度の正方形または長方形等の矩形状に形成される。

基体１０１は、セラミックス、樹脂、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、ガラス等により形成される。そして、上面には開口部１０３を有し、筐体状に形成されている。また、基体１０１の内部には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイス１０４が搭載されている。

また、図２に示すように、基体１０１の開口側端面である上端面１０５の表面には接合部１０６として金膜が電解めっき法により形成されている。なお、上端面１０５だけでなく、基体１０１の全体に金膜を形成してもよい。また、開口部１０３を囲むように金めっきを厚膜状に積層した枠体を突出形成してもよい。

蓋体１０２は、図１ないし３に示すように、下面側に四角形の枠体１１０を備えている。蓋体１０２は、セラミックス、樹脂、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ等により形成される。また、蓋体１０２の下面には、基体１０１と蓋体１０２とを重合したときに基体１０１の開口部１０３を囲み上端面１０５と相対向するように、電解めっき法による金めっきにより枠体１１０が厚膜状に突出形成されている。一例として、枠体の幅は５０〜１００μｍ、高さは２０〜１００μｍ程度である。

また、図３に示すように、枠体１１０の角部は曲線状に形成されている。枠体１１０の角部の形状を曲線状にすることにより、パッケージ１００の封止を行う際、超音波振動を印加したときに枠体１１０の角部に応力が集中するのを防止することができ、枠体１１０の角部から亀裂が生じるのを防止することができる。

なお、基体１０１や蓋体１０２が例えばセラミックスで形成されている場合、形成時に焼成することによって相対向する対向面の形状がそれぞれ平坦にならず、一例として基体１０１、蓋体１０２の一辺の寸法が２０ｍｍ程度の場合に対向面は最大で５μｍ程度の歪みや凹凸を有する形状となるが、枠体１１０の蓋体１０２の下面からの高さ方向（上下方向）の寸法を、基体１０１の上端面１０５や蓋体１０２の対向面における歪みや凹凸を十分埋める高さに形成することにより、基体１０１と蓋体１０２を高精度に接合することができる。

なお、枠体１１０は、金めっきに限らず、金属からなる母材の表面に金膜を形成して構成してもよい。例えば、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ等を母材として、これらの母材の表面に金膜を形成してもよい。また、基体１０１の下面や蓋体１０２の上面に、後に説明するステージ１０および保持手段４０に基体１０１および蓋体１０２を真空吸着するための吸着溝を形成してもよい。

２．封止装置
図４は、本発明にかかるパッケージ封止方法に使用する封止装置としての超音波振動接合装置の概略図である。図４に示すように、超音波振動接合装置２００は、接合機構２７と、実装機構２８と、位置認識部２９と、搬送部３０と、制御装置３１とを備えている。なお、基体１０１は後に説明するステージ１０に載置され、蓋体１０２は後に説明する共振器７の保持手段４０に保持される。

接合機構２７は、上下駆動機構２５と、ヘッド部２６とを備え、上下駆動機構２５は上下駆動モータ１とボルト・ナット機構２とにより、共振器保持部６を上下ガイド３でガイドしながら上下動できるように構成されている。そして、接合機構２７はフレーム３４に結合されて、フレーム３４はヘッド部２６の加圧中心の周辺を囲むように配設された４本の支柱１３により架台３５と連結されている。なお、支柱１３およびフレーム３４の一部は図示省略している。

共振器保持部６は、ヘッド逃がしガイド５で上下方向にガイドされ、自重をキャンセルするための自重カウンター４に牽引された状態でボルト・ナット機構２に連結されている。そして、この共振器保持部６に共振器７を有するヘッド部２６が結合されている。

また、共振器保持部６には圧力センサ３２が配設されており、共振器７とステージ１０との間に挟持された被接合物（基体１０１、蓋体１０２等）への加圧力が検出できるように構成されている。したがって、圧力センサ３２により検出された被接合物に対する加圧力を制御装置３１へフィードバックすることで、当該フィードバック値に基づいて上下駆動機構２５を制御して、被接合物への加圧力を制御することができる。また、共振器保持部６には共振器部高さ検出手段３６が備えられ、ヘッド部２６の高さを検出することができる。

共振器保持部６に配設されたヘッド部２６は、共振器７と、振動子８と、蓋体１０２を吸着保持する保持手段４０とを備えている。

共振器７は、共振周波数の一波長の長さで構成され、共振器７の中心軸方向から見た断面が円形である円柱状をしている。そして、共振器７には、共振器７の中心軸と同軸になるように振動子８が配設され、この振動子８が制御装置３１に制御されて超音波振動を発生し、それによって共振器７がその中心軸方向に共振して振動する。

さらに、共振器７には、被接合物である蓋体１０２を保持するための保持手段４０が配設されている。保持手段４０は、例えば、超硬タングステンカーバイト、セラミックス、磁性材料、ダイヤモンド等の材質により構成され、熱硬化型樹脂等によって共振器７に接着されている。なお、保持手段４０は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属ろうによって共振器７に接着されてもよく、共振器７から直接削り出して形成されてもよい。

また、保持手段４０は、蓋体１０２を保持するための保持機構（図示せず）を備えている。ここでは、保持手段４０の一例として、真空吸着による保持機構を利用したものを用いる。なお、この保持機構は、静電吸着、磁気吸着、機械式のチャック等により被接合物を保持する構成であってもよいし、これに限らず被接合物を保持手段４０に直接貼り付ける構成であってもよい。

そして、ヘッド部２６は、共振器７の振動を阻害しないように共振器７を保持することが可能なクランプ手段２１、２２に保持されて共振器保持部６に設置され、上下駆動機構２５による加圧力を基体１０１および蓋体１０２へ加える構成となっている。

なお、共振器７をクランプ手段２１、２２に保持する方法は、例えばボルトで固定する方法や、電気制御可能に構成された機械的なクランプ機構、ワンタッチで取り付け可能なクランプ機構などであってもよい。

実装機構２８は、ステージ１０と、ステージテーブル１２とを備えている。ステージ１０は、基体１０１を保持するための保持機構（図示せず）を備えている。ここでは、ステージ１０の保持機構として、真空吸着による保持機構を利用したものを用いる。なお、保持手段４０は静電吸着を利用したものでもよく、その他の保持機構やステージ１０上に基体１０１を置くだけとしてもよい。

また、ステージテーブル１２は、平行・回転移動自在な移動軸を備え、蓋体１０２に対する基体１０１の位置を調整するように移動する構成となっている。

位置認識部２９は、対向配置された基体１０１と蓋体１０２の間に挿入されて、上下の基体１０１と蓋体１０２各々の位置認識を行う位置認識手段１４と、基体１０１、蓋体１０２および共振器７の振幅を検出する振幅検出器３３と、これらの位置認識手段１４および振幅検出器３３を水平および／または上下移動させる位置認識手段移動テーブル１５とを備えている。

搬送部３０は、蓋体１０２を搬送する供給装置１６およびトレイ１７と、基体１０１を搬送する搬送装置１８および搬送コンベア１９とを備えている。

制御装置３１は、ヘッド部２６へ加えられる加圧力や振動子８へ印加される電圧値および／または電流値より求められる超音波振動エネルギー等を制御する。さらに、制御装置３１は、超音波振動接合装置全体の制御を行うための操作パネル（図示省略）を備えており、共振器部高さ検出手段３６によるヘッド部２６の高さ位置の検出信号によって上下駆動機構２５を制御し、ヘッド部２６の図１中の矢印Ｚ方向の高さを調節することができる。

３．封止動作
次に、パッケージ１００を封止するために、基体１０１側の接合部１０６と蓋体１０２側の枠体１１０とを超音波振動により接合して封止する一連の動作について説明する。

まず、被接合物である基体１０１および蓋体１０２の設置を行う。蓋体１０２は供給装置１６によりトレイ１７から共振器７に供給され、吸着保持される。また、基体１０１は、搬送装置１８により搬送コンベア１９からステージ１０に供給され、吸着保持される。

そして、接合面１０６と枠体１１０を対向保持された基体１０１と蓋体１０２との間に位置認識手段１４が位置認識手段移動テーブル１５により挿入され、対向保持された基体１０１と蓋体１０２の所定の位置（またはアライメントマーク）が位置認識手段１４により検出される。この後、蓋体１０２の位置を基準として、ステージテーブル１２を平行・回転移動することで基体１０１の位置を移動させて基体１０１と蓋体１０２の位置の調整が行われる。

次に、前記基体１０１および蓋体１０２の接合位置が整合された状態（接合部１０６、枠体１１０の位置が合わされた状態）で、位置認識手段１４が位置認識手段移動テーブル１５により待避される。続いて、上下駆動機構２５により、ヘッド部２６の下降が開始され、基体１０１の接合部１０６と蓋体１０２の枠体１１０とが接近される。そして、接合部１０６と枠体１１０の先端１１１が接触すると、圧力センサ３２からの検出信号に基づき、基体１０１および蓋体１０２とが共振器７およびステージ１０との間に挟持されたことが検出される。

そして、上下駆動機構２５に設置された上下駆動モータ１が、制御装置３１により制御され、所定の加圧力が基体１０１および蓋体１０２に加えられ、超音波振動接合が開始される。

接合中は、制御装置３１により、例えば、振動子８に印加される電流値および電圧値から求められる超音波振動エネルギー、共振器７の共振振幅および加圧力の監視と制御が行われる。

制御装置３１により、振動子８に電圧および／または電流が印加されると振動子８は振動し、振動子８の振動は共振器７に伝達される。共振器７は所定の固有振動数で共振して振動し、その振動は、共振器７の保持手段４０に保持された蓋体１０２に伝達されて、基体１０１の接合部１０６と蓋体１０２の枠体１１０が「滑り」を生じて摺動される。そして、接合部１０６および枠体１１０の表面の金めっきは柔らかいため、摺動により変形されて表面に新生面が現れる。そして、新生面に露出した金属同士が引き合い、接合部１０６と枠体１１０の接合が進むこととなる。

しかし、接合面１０６と枠体１１０の表面には、小さな凹凸や基体本体１０３および蓋体１０２の歪み等による高さの違い等があるため、接合が進む過程において接合面積が徐々に大きくなると、接合面１０６と枠体１１０の接合力は徐々に大きくなり、接合面１０６と枠体１１０の間の「滑り」の大きさは徐々に小さくなる。

そして、基体１０１および蓋体１０２の間の接合力が、基体１０１とステージ１０の間または蓋体１０２を保持している保持手段４０と蓋体１０２の間の摩擦力よりも大きくなり、基体１０１とステージ１０の間または保持手段４０と蓋体１０２の間に、基体１０１とステージ１０の間または保持手段４０と蓋体１０２の間の最大静止摩擦力の大きさ以上の力が加わると、基体１０１とステージ１０の間または保持手段４０と蓋体１０２の間の摩擦係数は静止摩擦係数から動摩擦係数に移行し、基体１０１とステージ１０の間または保持手段４０と蓋体１０２の間で「滑り」が生じることとなる。したがって、振動子８から伝達される超音波振動は基体１０１および蓋体１０２には十分伝達されず、接合が進まないこととなる。

そこで、接合開始から時間とともに基体１０１とステージ１０の間または保持手段４０と蓋体１０２の間の摩擦力を大きくするために加圧力を増大すると、基体１０１とステージ１０の間または保持手段４０と蓋体１０２の間の「滑り」が押さえられ、基体１０１と蓋体１０２の間の「滑り」が大きくなるため、基体１０１の接合面１０６と蓋体１０２の枠体１１０に新生面が現れ、接合面積はより大きくなっていく。

しかし、上記したように接合面積が増大するにつれて、基体１０１と蓋体１０２の間の「滑り」は小さくなる。そこで、加圧力を大きくするとともに、超音波振動エネルギーを増大し、基体１０１と蓋体１０２の間の「滑り」の大きさが所定値に保持されるように制御が行われる。

具体的には、制御装置３１により、所定の加圧力ｐおよび超音波振動エネルギーｅを印加して接合動作を進め、振幅検出器３３により、基体１０１および蓋体１０２の間の「滑り」を検出したときに、前記「滑り」が所定値以下になったときに、制御装置３１により加圧力および超音波振動エネルギーをそれぞれΔｐ、Δｅ増加させる制御が行われる。Δｐ、Δｅの値は、基体１０１および蓋体１０２の種類等による最適値を、予め求めておけばよい。

また、超音波振動エネルギーの制御は、例えば、振動子８に印加した電圧と電流の位相が一致し、かつ、共振器７の振動振幅および基体１０１と蓋体１０２の間の「滑り」の大きさが所定の値に保持されるように、振動子８の電圧を所定値に保持しながら電流を調整して行われるとしてもよい。

なお、一例として、振動子８の発信周波数は４０ｋHｚ、振動子８への印加電圧は０Ｖ〜１０Ｖの範囲内で設定を行っている。また、部材、面積などにより違いがあるが、基体１０１と蓋体１０２の間の「滑り」の大きさは、０．１μｍ〜０．５μｍ程度の振幅である。

そして、接合面積または枠体１１０が変形して押し潰された高さが目的値に達したときに、接合を終了する。接合終了時は、目的とされる接合面積または枠体１１０の変形量を達成するために必要な加圧力、超音波振動エネルギーおよび接合時間を予め求めておき、その目的値に達したときを接合終了時とする。

なお、図５に示すように、基体１０１および蓋体１０２は、例えば、これらの形成時にセラミックスの焼結や樹脂の硬化を行うことにより、一例として基体１０１、蓋体１０２の一辺の寸法が２０ｍｍ程度の場合に対向面に最大５μｍ程度の歪みや凹凸を有している。そこで、枠体１１０の高さを、基体１０１の接合面１０６および蓋体１０２の表面の歪みや凹凸を十分に埋めることができる高さ、すなわち５μｍよりも高く形成することにより、基体１０１と蓋体１０２の超音波振動接合を行うときに、接合面１０６と枠体１１０の表面を摺動して変形しながら、表面の歪みや凹凸を埋めて基体１０１および蓋体１０２を接合して、精度よくパッケージ１００を封止することができる。

基体１０１および蓋体１０２の接合が終了すると、共振器７による蓋体１０２の吸着が解除され、ヘッド部２６の復帰移動が行われる。この後、蓋体１０２が接合された状態で、ステージ１０上に保持された基体１０１が搬送装置１８により搬送コンベア１９へ排出されて一連のパッケージ封止が終了する。

以上のように、本実施形態によれば、基体１０１の接合部１０６および蓋体１０２の枠体１１０が金めっきにより形成されて柔らかいため、超音波振動を印加することにより新生面を出し易く、基体１０１の接合部１０６と蓋体１０２の枠体１１０の接合を精度よく行うことができる。

また、超音波振動により基体１０１の接合部１０６と蓋体１０２の枠体１１０を接合するため、パッケージ１００を加熱することなく封止することが可能である。したがって、熱膨張等により基体１０１や蓋体１０２に反りや撓みが発生するのを防止し、パッケージ封止の精度を向上することができる。また、パッケージ１００の内部に搭載されたデバイス１０４に、加熱によるダメージを与えるのを防止することができる。

また、枠体１１０の角部の形状を曲線状に形成することにより、パッケージ１００に超音波振動を印加したときに枠体１１０の角部に集中する応力を分散させることができ、角部に応力が集中して亀裂が生じるのを防止することが可能となる。したがって、パッケージ１００の内部を所定の雰囲気で精度よく封止することができる。

また、枠体１１０の高さを、基体１０１の接合面１０６や蓋体１０２の対向面における歪みや凹凸を埋めるための十分な高さに形成することにより、基体１０１と蓋体１０２の超音波振動接合を行うときに、これらの歪みや凹凸を埋めながら基体１０１と蓋体１０２を精度よく接合することができる。

（第２実施形態）
この発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態が、上記した実施形態と異なる点は、封止装置としての超音波振動接合装置がチャンバー５６の内部に配設され、真空中または所定の雰囲気中でパッケージ封止を行うことができるようにした点である。また、本実施形態では、パッケージ１００の基体１０１はセラミックス、蓋体１０２はＣｏにより形成されている。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。以下、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。なお、図６は本実施形態における超音波振動接合装置の概略構成図である。

図６に示すように、チャンバー５６には気密シャッター５８が配設され、チャンバー５６の内部には第１実施形態と同様の超音波振動接合装置２００が設置されている。そして、気密シャッター５８を閉じることにより、チャンバー５６の内部を外気から遮蔽することができる。また、チャンバー５６はガス排出手段６０およびガス供給手段６１を備え、チャンバー５６の内部を真空雰囲気または任意の気圧で所定のガス雰囲気とすることができる構成となっている。

また、パッケージ１００を真空で封止する場合には、チャンバー５６の内部を真空雰囲気にするため、基体１０１および蓋体１０２を真空吸着により保持することが難しい。そこで、本実施形態では、ステージ１０上に機械式チャック（図示せず）を設置して、基体１０１を当該機械式チャックによりステージ１０に固定する一方、蓋体１０２を保持する保持手段４０を永久磁石により形成して、磁性材料であるＣｏにより形成された蓋体１０２を保持手段４０に磁気的に吸着保持する構成となっている。

以下に、パッケージ１００の内部を真空で封止する場合の封止方法について説明する。はじめに、パッケージ１００の基体１０１および蓋体１０２を、上記したようにそれぞれステージ１０および保持手段４０に保持する。

基体１０１および蓋体１０２の保持後、チャンバー５６の気密シャッター５８を閉じ、ガス排出手段６０により、チャンバー５６内の排気を行う。

そして、チャンバー５６の内部が所定の真空度に達したところで、枠体１１０の先端１１１を基体１０１の接合部１０６に接触して、超音波振動を印加し、基体１０１と蓋体１０２の接合を行う。

そして、接合動作が終了したところで、ガス供給手段６１によりチャンバー５６の内部に大気を導入し、気密シャッター５８を開放してパッケージ１００を取り出し、一連のパッケージ封止動作が完了する。

なお、真空雰囲気に限らず、チャンバー５６の内部を所定のガス雰囲気にすることにより、パッケージ１００の内部を所定のガス雰囲気で封止することができる。例えば、パッケージ１００の内部を水蒸気を含まないドライ環境で封止したい場合には、チャンバー５６の内部を窒素ガス雰囲気にしてパッケージ１００の封止を行う。この場合、上記方法でチャンバー５６の内部を真空にした後、ガス供給手段６１によりチャンバー５６の内部に窒素ガスを導入することにより、窒素ガス雰囲気中でパッケージ１００の封止を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、超音波振動接合装置２００がチャンバー５６の内部に設置されるため、チャンバー５６の内部を真空または所定のガス雰囲気にしてパッケージ１００の封止を行うことにより、パッケージ１００の内部を大気に限らず真空または所定のガス雰囲気で封止することができる。したがって、パッケージ１００の内部に搭載されたデバイス１０４を外部雰囲気から保護して、デバイス１０４の動作の安定化や回路電極の酸化防止等を図ることができる。

なお、接合部１０６や枠体１１０が金であれば、封入ガスが活性ガスあっても腐食されないため、接合に影響は出ない。したがって、封入ガスとして不活性なもの以外のガスも採用することができる。

また、チャンバー５６の内部には、超音波振動接合装置２００の全体が設置されなくても、基体１０１が載置される実装機構２８および蓋体１０２が保持されるヘッド部２６が配設されていれば、その他の機構はチャンバー５６の外に配設されてもよい。

また、保持手段４０は永久磁石により形成されたものに限らず、例えば内部に電磁石を備えた構成であってもよい。また、ステージ１０および保持手段４０の保持機構は、静電吸着、磁気吸着、機械式のチャックのいずれであってもよく、さらにこれらを組み合わせた構成であってもよい。

なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、常温でパッケージに超音波振動を印加して封止しているが、保持手段４０、ステージ１０にヒーター９、１１を備え、基体１０１や蓋体１０２を１００〜１５０℃程度で加熱しながら超音波振動を印加してパッケージを封止してもよい。また、超音波振動印加前にパッケージを予備加熱してもよい。

このように超音波振動と熱を併用することにより、熱のみによりパッケージを封止する場合に比べて加熱温度を低くすることができるとともに超音波振動振幅を小さくすることができるため、パッケージやデバイス１０４がダメージを受けるのを防止することができる。また、加熱することにより金めっきが軟化するため、超音波振動による接合部１０６と枠体１１０の金めっきの変形が容易になり新生面が現れ易くなる。さらに、熱拡散により接合部１０６と枠体１１０の金原子が相互に拡散して接合し易くなるため、精度よくパッケージを封止することができる。

また、枠体は、図３に示すような角部に曲線状を有する形状に限らず、図７に示すように、蓋体３０２の下面に、曲線状ではない角を有する枠体３１０を形成してもよい。また、枠体の外周または内周の一方が曲線状の角部を有し、他方が曲線状ではない角のある角部を有する形状であってもよい。さらに、枠体の平面形状が四角形以外の多角形であってもよいし、枠体の先端を先鋭に形成してもよい。

また、枠体の形状に限らず、基体１０１の開口部１０３や上端面１０５の形状についても、角部に曲線状を有する形状に形成してもよい。

また、上記した実施形態では蓋体１０２の下面に枠体１１０を形成しているが、図８に示すように、基体４０１の上端面４０５に、開口部４０３を囲むように枠体４０６を形成してもよい。この場合、蓋体４０２に金めっきによる接合部４１０を形成して、超音波振動接合により枠体４０６と接合部４１０を接合してもよい。また、基体１０１および蓋体１０２の両方に枠体を形成してもよい。

また、枠体１１０は金めっきに限らず、その他の材質で形成してもよい。また、一種類の材質でなくとも、例えばＳｎ、Ｃｕ、Ａｌ等の母体の上に金めっきをした枠体であってもよい。さらに、枠体１１０の形成方法は、電解めっき法でなくてもその他の方法で形成してもよい。また、接合部１０６についても、金めっきに限らずその他の材質や方法で形成してもよい。

また、パッケージの形状は、上記した実施形態に限らずその他の形状であってもよく、材質もどのようなものであってもよい。また、上記した実施形態では、パッケージの基体１０１、４０１にデバイス１０４を搭載しているが、パッケージ内部に封止される構成であれば、蓋体１０２、３０２、４０２にデバイス１０４を搭載してもよい。

また、基体１０１の材質は、セラミックス、樹脂、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、ガラス等どのようなものであってもよく、蓋体１０２の材質も、セラミックス、樹脂、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ等どのようなものであってもよい。また、例えば、Ｃｕからなる蓋体１０２に磁性材料を埋設したり塗布した構成であってもよい。

本発明の第１実施形態における封止前のパッケージの斜視図である。 図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図１の蓋体の底面図である。 本発明の第１実施形態における封止装置としての超音波振動接合装置を示す図である。 図１のパッケージの概略構成図であり、（ａ）はパッケージ封止前、（ｂ）はパッケージ封止後の状態をそれぞれ示す。 本発明の第２実施形態における封止装置としての超音波振動接合装置の概略構成図である。 本発明の他の実施形態における蓋体の斜視図である。 本発明の異なる他の実施形態における封止前のパッケージの斜視図である。

符号の説明

４０……保持手段
１００……パッケージ
１０１、４０１……基体
１０２、３０２、４０２……蓋体
１０３、４０３……開口部
１０４……デバイス
１０５、４０５……上端面（開口側端面）
１１０、３１０、４０６……枠体

Claims (4)

1. 内部にデバイスを備え上面が開口した筐体状の基体と蓋体からなるパッケージを、所定の雰囲気で封止するパッケージ封止方法において、
   前記基体の開口側端面および前記蓋体の少なくとも一方に、前記開口を囲むように金めっきにより枠体を形成する形成工程と、
   前記枠体と前記基体または前記蓋体とを衝合、加圧し、超音波振動を印加して接合する接合工程とを含むことを特徴とするパッケージ封止方法。
2. 前記形成工程では、前記枠体をほぼ多角形状に形成し、かつ、前記枠体の成す多角形の角部を曲線状に形成することを特徴とする請求項１に記載のパッケージ封止方法。
3. 前記接合工程前に、少なくとも前記蓋体を保持手段により保持する保持工程を含み、前記保持手段は磁気的に吸着するもの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封止方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のパッケージ封止方法によって封止されてなることを特徴とするパッケージ。
   

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