JP2010272780A

JP2010272780A - 電子部品の封止装置

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Publication number: JP2010272780A
Application number: JP2009124921A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shintaku; 直樹新宅
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: JP5224185B2

Abstract

【課題】電子部品の封止装置において、真空加熱チャンバ内から不活性ガス充填チャンバ内へワークを容易に移動させることができる構造を提供する。
【解決手段】真空加熱チャンバ２と、不活性ガス充填チャンバ３と、真空加熱チャンバ２と不活性ガス充填チャンバ３との間に設けられた内部扉と、マガジンラック１３を載置する載置台２４とを有し、前記内部扉は第１の内部扉１２と第２の内部扉２３で構成され、第１の内部扉１２は支柱１２Ａを有し、この第１の内部扉１２および第２の内部扉２３が共に開いた状態となったとき、載置台２４の端部を支点として開いた状態となった第２の内部扉２３の支点２４Ａから離隔した部分に支柱１２Ａが当接することで、前記載置台２４と前記第２の内部扉２３とが、支点２４Ａの部分で略連続した１平面になることを特徴とする。

【選択図】図４

Description

本発明は、水晶振動子、弾性表面波フィルタ等の電子部品を収容した容器の開口部に、蓋体であるリッドを接合することで該容器を気密封止する電子部品の封止装置に係り、詳しくは、真空加熱チャンバと不活性ガス充填チャンバとを備えた封止装置に係るものである。

従来から、水晶振動子、弾性表面波フィルタ等の電子部品を容器に気密封止する方法として、マイクロパラレルシーム接合法が広く用いられている。図５は従来からあるシールリング付き容器の断面図であり、まずセラミック基板５１に金属製シールリング５２をろう接してなる容器５３の内部に水晶振動子等の電子部品５４を収納し、この電子部品５４をワイヤ５５によって外リード５６に電気的に接続したものを準備する。そしてこの容器５３の開口部にはコバール等からなるリッド５７が位置決めされて載置される。

次にリッド５７が位置ずれしないように、スポット接合によって容器開口部に仮固定する。その後図６で示すように、ローラ電極によるシーム接合が行なわれる。図６には、容器５３とこれに仮固定されたリッド５７が斜視図で示されており、これに一対のローラ電極５８が転接している様子が描かれている。ここでは例として上面視長方形の容器５３とリッド５７が示されており、図６（ａ）ではローラ電極５８はリッド５７の対向する一対の長辺に転接しているところが示されている。

このようにローラ電極５８がリッド５７に転接するのと同時に両電極間に電圧が印加されると、リッド５７の対向する一対の長辺は抵抗発熱によりその一端から他端まで容器５３に接合される。この接合が終了するとローラ電極５８を上方に退避させ、容器５３が載置されている図示しないステージを水平面上で９０度回転させる。その後再びローラ電極５８を下降させ、図６（ｂ）で示すようにリッド５７の対向する一対の短辺を前記長辺と同様の方法で接合する。

このとき、容器に収容される電子部品の特性を安定化させるために、容器内を窒素等の不活性ガスで満たすことが一般に行われている。そのため封止作業の空間を箱体、所謂チャンバで囲い、このチャンバ内に不活性ガスを充填しつつ封止作業を行う方法がとられる。特許文献１に開示されているチャンバには、不活性ガスが外部に逃げないように、チャンバの密閉度を保った状態で手袋が一対チャンバ壁部に備えてあり、この手袋を介してチャンバ内での封止作業を行う様子が開示されている。

また特許文献２では、不活性ガス環境下で封止作業を行う前に、容器を一旦加熱室に収容して加熱雰囲気に曝すことにより、容器から水分を除去する工程を加えることが開示されている。さらに容器の取扱として、複数の凹所を設けたパレットに複数の容器をマトリクス状に列設搭載し、容器がパレット上に載置された状態で封止作業を行う技術が開示されている。また近年では、前述のように容器を単に加熱雰囲気に曝すことで水分を取り去るのではなく、加熱するのと同時に真空環境を作る真空加熱チャンバに容器を収容することで、容器にリッドが仮固定された状態であっても、より効率的に容器内から水分を取り去る方法が一般に行われている。

特開２０００−４０７６１号公報（第４頁、図１、図５）特開２００３−３１１４２５号公報（第８頁、図１７）

このように、真空加熱チャンバと不活性ガス充填チャンバとがゲートバルブを介して連設されている状態において、真空加熱チャンバ内で水分が除去された容器とリッド（以下これらを合わせてワークと記す）を不活性ガス充填チャンバ内に移動させなければならない。このとき真空加熱チャンバ内では、ワークを多数搭載したパレットを、さらにマガジンラックに多数収納して使用することが一般に行われている。真空加熱チャンバ内での水分除去が完了し、ゲートバルブである密閉扉を開いて真空加熱チャンバ内の奥まった場所から前記マガジンラックを手動で移動させ、不活性ガス充填チャンバ内の所定の位置に搬送するのには、作業として一定の困難性が強いられる。

まず、パレットおよびマガジンラックは耐熱性および熱変形の防止を考慮した金属製であり、したがって比重の大きな素材が使用される。また、金属製のマガジンラックには多数の金属製パレットが収納されるので、その合計質量は５ｋｇ程度になる。これを不活性ガス充填チャンバに設けられた手袋を介して持ち上げ、前記密閉扉を開いた開口部から不活性ガス充填チャンバ内に取り込む際、ハンドリング中のマガジンラックに衝撃や振動を与えると容易にワークがパレットの凹所から飛び出してしまう。この作業の様子を図７に基づいて説明する。

図７において符号６１は真空加熱チャンバ、６２は不活性ガス充填チャンバであり、
この不活性ガス充填チャンバ６２内のさらに右側には、図示しないシーム接合装置が収納されている。また符号６３は手袋部であり、図では手袋の図示を省略して開口部のみを描いてある。この手袋はゴム製であり、およそ肘に相当する部分で手袋部６３の開口部を密閉する構造になっており、不活性ガスがチャンバに充填されているときは、その内圧が高いために外に突出した形になる。そして操作者は、不活性ガス充填チャンバ内に手袋を押し込みながら手を挿入してチャンバ内部の作業を行う。

また、符号６４は真空加熱チャンバに設けられた前面扉、６５はゲートバルブの機能を持つ内部扉である。この内部扉６５は後述するマガジンラックの搬送作業の障害とならないように、矢印オの方向に開く上開きの密閉扉として設けてある。前面扉６４及び内部扉６５共に内側周縁にゴムパッキンが設けてあり、真空加熱時の密閉性を確保する。したがって圧力差に耐えるため剛性が高く、そのため質量も大きくなっている。

操作者はまず、内部扉６５が閉じた状態で真空加熱チャンバ６１の前面扉６４を開き、真空加熱チャンバ６１内に多数のワークが収納されたマガジンラック６６を収納する。そして、真空加熱チャンバ６１内には、図示しないヒーターが設けてあり、さらに別に設けられた真空発生器によりチャンバ内部の空気が真空引きされるようになっている。これにより真空高温環境が作り出され、マガジンラック６６に収納されたワークの水分除去が行われる。次に操作者は不活性ガス充填チャンバ６２内に手袋部６３から手を差し入れ、内部扉６５を開く。そして、その開口部から真空加熱チャンバ内にさらに手を差し入れてマガジンラック６６を不活性ガス充填チャンバ６２内に取り出す。

このときマガジンラック６６の上面に設けられたハンドルをつかんで移動させるが、不活性ガス充填チャンバ６２内に用意された置き台６７まで、空中に持ち上げて運ぶような作業となる。このときマガジンラック６６に衝撃が加わった場合、収納されているワークが収納部であるパレットの凹所から飛び出したりずれたりしてしまう。加えてこのとき操作者は腕を伸ばした状態なのでマガジンラック６６の質量を大きく感じ、この作業には相当の負担が強いられる。

そこで発明者は、マガジンラック６６を真空加熱チャンバ６１から不活性ガス充填チャンバに移動させる際に、この作業を容易にすることで操作者の負担を軽減する電子部品の封止装置を提供するものである。

本発明は第１の態様として、電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合して気密封止する電子部品の封止装置において、真空加熱チャンバと、不活性ガス充填チャンバと、前記真空加熱チャンバと不活性ガス充填チャンバとの間に設けられた内部扉と、前記真空加熱チャンバ内の床面を構成し、ワークを複数収納したマガジンラックを載置する載置台とを有し、前記内部扉は第１の内部扉と第２の内部扉で構成され、前記第１の内部扉は閉じた状態では前記真空加熱チャンバ側に突出する支柱を有し、この第１の内部扉および前記第２の内部扉が共に開いた状態となったとき、前記載置台の端部を支点として開いた状態となった第２の内部扉の前記支点から離隔した部分に前記支柱が当接することで、前記載置台と前記第２の内部扉とが、前記支点の部分で略連続した１平面になることを特徴とする電子部品の封止装置を提供するものである。

また本発明は第２の態様として、前記第１の内部扉および第２の内部扉が共に閉じた状態になったとき、前記支柱が前記第２の内部扉を貫通するように、この第２の内部扉の主面に逃げ孔を設けたことを特徴とする第１の態様として記載の電子部品の封止装置を提供するものである。

本発明の第１の態様によれば、質量の大きいマガジンラックを、手袋部から離れた真空加熱チャンバ内から不活性ガス充填チャンバ内の手袋部に比較的近い場所まで１枚の床面を滑らせるように運ぶことができるので、ワークがパレットの所定の位置から脱落する心配がなく、作業が著しく容易になる。また、真空チャンバ内でワークを持ち上げる必要がなくなるので、ワークの質量の大きさが作業者の負担にならない。

本発明の第２の態様によれば、第１及び第２の内部扉の支点が離隔した位置にあることを利用して、第１及び第２の内部扉を共に閉じた状態では、第２の内部扉の逃げ孔に第１の内部扉の支柱が挿入される形となり、第１の内部扉と第２の内部扉との間隔を大きく開ける必要がなく、真空加熱チャンバ内において、マガジンラックを不活性ガス充填チャンバに近い位置に配置することができる。

本発明の実施形態を示す封止装置の正面図本発明の実施形態を示すマガジンラックの斜視図本発明の実施形態を示すシーム接合装置の斜視図本発明の実施形態を示す封止装置の要部正面図従来の技術を示す容器の断面図従来の技術を示すローラ電極の斜視図従来の技術を示す封止装置の斜視図

次に、添付図面を参照して本発明に係る電子部品の封止装置の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係る封止装置の概略正面図である。図１において、符号１は封止装置であり、２は内部空気を排出する機能を持ち、且つ加熱ヒーターを備えた真空加熱チャンバである。また符号３は、不活性ガス充填チャンバであり、本実施形態の場合窒素ガスが内部に充填される。したがって不活性ガス充填チャンバ３を以下Ｎ２チャンバ３と記載する。符号４はＮ２チャンバ３内で封止が完了したワークを取り出すためのアンロードチャンバ、５は真空加熱チャンバ２内部の空気を排出する真空発生器、６は真空加熱チャンバ２の加熱制御や圧力制御を行う第１の制御部、７は電源部、８は封止装置１全体の動きを制御する第２の制御部である。

また、Ｎ２チャンバ３の内部にはシーム接合装置９が備えられており、前面には手袋の図示を省略した手袋部１０が３箇所設けられている。ここでＮ２チャンバ３の上部略半分は透明板で覆われており、操作者はシーム接合装置９やワークを直視しながら手袋部１０からＮ２チャンバ３内に手を差し入れて作業を行う。真空加熱チャンバ２の前面には密閉式の前面扉１１が設けられ、Ｎ２チャンバ３と真空加熱チャンバ２との接続部には第１の内部扉１２が設けられている。この第１の内部扉１２も密閉式であり扉はＮ２チャンバ３の内部側に開くようになっている。そして、真空加熱チャンバ２内部に破線で描かれているのがマガジンラック１３であり、この中には電子部品を収納した容器の開口部にリッドが仮固定された状態のワークが多数収納されている。

その様子を図２に基づいて説明する。図２において、符号１３はマガジンラックであり、上面には操作者がこのマガジンラック１３を持ち運ぶためのハンドル１３Ａが設けられている。また、両側壁の内側にはレール１３Ｂが複数突設されており、パレット１４を引き出しのように複数枚収納できるようになっている。このパレットにはマトリクス状に多数の凹所が設けられ、これら凹所に下側略半分を嵌合させるようにワーク１５が搭載されている。ここで、マガジンラック１３はアルミ合金製であり、パレット１４はステンレス合金製である。特にパレット１４はワーク１５を搭載したままシーム接合装置９のステージ上に位置決めして載置され、そのままの状態でシーム接合作業が行われるので、真空加熱チャンバ２内で高温に曝されても反りや捩れの変形が生じにくい素材が必要とされる。

次に、図２で示したワーク１５を搭載したパレット１４が、シーム接合装置にセットされた状態を図３に基づいて説明する。図３において符号１６は接合ヘッドであり、その下端に設けられた一対のローラ電極１７、図示しない給電ケーブルからの電流をローラ電極に供給する電極ホルダ１８、電極ホルダを電気的に絶縁する絶縁ブロック１９、絶縁ブロック１９を保持して矢印アの方向（鉛直方向）に移動する昇降ブロック２０、昇降ブロック２０を支持しつつ矢印イの方向（水平方向）に移動可能なベースブロック２１で構成されている。また、ステージ２２は一対の位置決めピン２２Ａを有し、パレット１４を位置決めして載置すると共に、矢印ウの方向に移動可能であり、さらに矢印エのように水平方向に９０度回転可能である。

ここで、まず操作者は図２で示したマガジンラック１３から１枚のパレット１４を取り出し、図３で示すステージ２２上に載置する。ステージ２２には位置決めピン２２Ａが設けられているので、ステージ２２とパレット１４の位置関係が所定の関係となり、したがってステージ２２とワーク１５との位置決めも達成される。次に操作者がシーム接合の開始を指示すると、ベースブロック２１が矢印イの方向に移動し、ワーク１５の所定の列の直上にローラ電極１７を配置する。次に昇降ブロック２０が下方に移動してローラ電極１７がワーク１５に接触すると、ステージ２２を矢印ウの方向に移動させながら通電し、前記所定の列のワーク１５の一方の対向する２辺を全てシーム接合する。

さらにローラ電極１７を上方に退避させてベースブロック２１が移動することで、他の列のワーク１５の一方の対向する２辺を次々とシーム接合する。そして、パレット１４上の全てのワーク１５の一方の対向する２辺のシーム接合が完了する。次にステージ２２を矢印エのように水平方向に９０度回転させ、前述の一方の対向する２辺と同様の手順で、パレット１４上の全てのワーク１５に対して他方の対向する２辺をシーム接合する。全てのワーク１５の４辺に対してシーム接合が完了すると、操作者は手作業でパレット１４をステージ２２から取り外し、図１の符号４で示すアンロードチャンバ内へ収納する。

次に、操作者がワーク１５を真空チャンバ２内からＮ２チャンバ３内に取り出す様子を図４に基づいて説明する。図４では真空加熱チャンバ２とＮ２チャンバ３の手前側の側壁及び真空加熱チャンバ２の前面扉１１を省略して図示してある。図４（ａ）は、真空加熱チャンバ２の内部にマガジンラック１３が収納されている状態を示している。マガジンラック１３には前述したように複数枚のパレット１４が収納され、そして夫々のパレット１４にはワーク１５が列設搭載されている。ここでワーク１５は電子部品を収納した容器にリッドが仮固定された状態であり、真空加熱チャンバ２により減圧され加熱されることで、容器内部まで水分除去が行われるようになっている。

図４（ａ）において、マガジンラック１３は載置台２４上に載置されており、載置台２４の下方にはヒーター２５が備わっている。ここで第１の内部扉１２及び第２の内部扉２３と、図示しない前面扉１１とは閉じた状態になっており、真空加熱チャンバ２内の減圧と加熱が行われる。第１の内部扉１２はその周囲近傍にゴムパッキンを備えており、これがＮ２チャンバ３の側壁に密着することで密閉性を維持している。また、第１の内部扉１２において、閉じた状態での真空加熱チャンバ側には支柱１２Ａが設けてあり、第１の内部扉１２と略平行方向に閉じた状態の第２の内部扉２３に設けられた逃げ孔２３Ａを貫通している。ここで図４では支柱１２Ａ及び逃げ孔２３Ａが夫々１個描かれているが、実施例では図を見て紙面の前後方向に一対の支柱１２Ａ及び逃げ孔２３Ａが設けてある。

図４（ｂ）は、真空加熱チャンバ２による減圧と加熱が終了し、第１の内部扉１２を開いた状態を示している。ここで第一の内部扉が閉じた状態でのＮ２チャンバ３側に設けられた突起１２ＢがＮ２チャンバ３の底板に当接することで、第１の内部扉１２は略水平の状態で静止するようになっている。そしてこの状態では、支柱１２Ａは第１の内部扉１２の上方に突出した状態になる。次に図４（ｃ）に示すように第２の内部扉を開いた状態にすると、第１及び第２の内部扉の各々の支点が離隔していることから、支柱１２Ａの上端は第２の内部扉２３の逃げ孔２３Ａではなく、扉の先端部近傍（支点２４Ａから離隔した部分）に当接する。

このような構造であるから支点２４Ａの取り付けを調整することで載置台２４の上面と第２の内部扉２３の開いた状態での上面とを略連続した１平面にすることが可能となり、操作者はマガジンラック１３を真空加熱チャンバ２内からＮ２チャンバ３内に滑らかに移動させることができる。また、前記略連続した１平面の上を滑らせて移動させることができるので、操作者はマガジンラック１３の質量を負担に感じることがない。

１封止装置
２真空加熱チャンバ
３Ｎ２チャンバ
４アンロードチャンバ
５真空発生器
６第１の制御部
７電源部
８第２の制御部
９シーム接合装置
１０手袋部
１１前面扉
１２第１の内部扉
１３マガジンラック
２３第２の内部扉
２４載置台

Claims

電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合して気密封止する電子部品の封止装置において、
真空加熱チャンバと、
不活性ガス充填チャンバと、
前記真空加熱チャンバと不活性ガス充填チャンバとの間に設けられた内部扉と、
前記真空加熱チャンバ内の床面を構成し、ワークを複数収納したマガジンラックを載置する載置台とを有し、
前記内部扉は第１の内部扉と第２の内部扉で構成され、
前記第１の内部扉は閉じた状態では前記真空加熱チャンバ側に突出する支柱を有し、
この第１の内部扉および前記第２の内部扉が共に開いた状態となったとき、
前記載置台の端部を支点として開いた状態となった第２の内部扉の前記支点から離隔した部分に前記支柱が当接することで、前記載置台と前記第２の内部扉とが、前記支点の部分で略連続した１平面になることを特徴とする電子部品の封止装置。
前記第１の内部扉および第２の内部扉が共に閉じた状態になったとき、前記支柱が前記第２の内部扉を貫通するように、この第２の内部扉の主面に逃げ孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の封止装置。