JP2011146491A - Sealing device for electronic component - Google Patents
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Abstract
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、前記容器とリッド(以下これらを合わせてワークとも記載する)とをパレット上に複数配置し、これを加熱することにより一度に複数のワークに対して封止を行う装置に係るものである。 The present invention relates to an electronic component sealing device that hermetically seals a container by bonding a lid, which is a lid, to an opening of a container containing an electronic component such as a crystal resonator and a surface acoustic wave filter. More specifically, the invention relates to a device for sealing a plurality of workpieces at a time by arranging a plurality of containers and lids (hereinafter also referred to as workpieces together) on a pallet and heating them. It is.
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が広く用いられている。図7は従来からある容器(シールリングレスパッケージ)の断面図であり、まずセラミック基板51の開口部周縁51Aをメタライズして金属層を形成した容器52を用意し、この容器52の内部に水晶振動子等の電子部品53を収納する。さらに電子部品53の電極からワイヤ54によって外リード55に電気的に接続したものを準備する。そしてこの容器52の開口部にはコバール等からなるリッド56が位置決めして載置され、ろう材57を介して接合されることにより封止が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of hermetically sealing electronic components such as a crystal resonator and a surface acoustic wave filter in a container has been widely used. FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional container (seal ring-less package). First, a
このリッドの接合には、ローラ電極をリッド周縁に転接させて通電するマイクロパラレルシーム接合や、電子ビームあるいはレーザビームをリッドの周縁に照射する方法等種々の方法があるが、いずれもリッドと容器開口部周縁の間にろう材を介在させ、このろう材を溶融させて接合を行うものである。また、Ag等のろう材と異なり比較的低温で溶融するAu−Sn合金のろう材を利用した接合方法に次のようなものがある。図8はその方法で使用する封止装置の概略図であり、図8(a)は全体を示す正面図、図8(b)は容器とリッドが搭載されている様子を示す斜視図である。 There are various methods for joining the lid, such as micro-parallel seam joining by rolling the roller electrode to the periphery of the lid, and a method of irradiating the periphery of the lid with an electron beam or a laser beam. A brazing material is interposed between the peripheral edges of the container opening, and the brazing material is melted and joined. Further, there are the following bonding methods using an Au—Sn alloy brazing material that melts at a relatively low temperature unlike a brazing material such as Ag. FIG. 8 is a schematic view of a sealing device used in the method, FIG. 8 (a) is a front view showing the whole, and FIG. 8 (b) is a perspective view showing a state in which a container and a lid are mounted. .
図8において、符号61が封止装置、62は内部の空気を排出することができる真空チャンバ、63が多数の容器とリッドとを搭載したパレット、64が容器である。そして図9に示したのが、容器とリッドがパレットに搭載されている様子を示した詳細図である。図9は容器とリッドとの1組を描いた断面図であり、容器64内部の電子部品は図示を省略してある。また、符号66はリッド65の周縁近傍に形成されたAu−Sn合金からなるろう材である。ここで、パレット63には凹所63Aが形成してあり、この凹所63Aの底面にはリッド65がろう材66を上側にして落とし込んである。そして、さらにリッド65の上から容器64が開口部を下向きにして落とし込んである。
In FIG. 8,
このように容器64とリッド65とをパレット63に多数収容して、図8(a)で示す真空チャンバ62内に収容する。その後真空チャンバ62内の空気を排出し、さらに容器64とリッド65を含むパレット63を加熱することで、容器64内つまり内部の電子部品の環境が真空の状態で封止が行われる。そして前記加熱は、従来から特許文献1に記載されている方法で行われている。
In this way, a large number of
特許文献1においては図10で示すように、パレット63の上下から、パレット63を挟むように加熱手段67が当接し、加熱を行うように構成されている。そして上方から当接する加熱手段67には、容器64の一部を押圧する押圧突起68が設けられており、押圧突起68により容器64をリッド65に押し付けることによって、封止品質を損なうことなく、安定した接合を可能とするとしている。この押圧突起68は加熱手段67の底面の一部に設けた孔内に、ばね部材69を介し、加熱手段67底面部より若干突出した状態で配設されており、加熱手段67の下降に伴い、押圧突起68が容器64に当接し、ばね部材69の付勢力により容器64を押圧する構成となっている。
In Patent Document 1, as shown in FIG. 10, the heating means 67 is in contact with the
しかしながら、図10の構成で加熱が行われた場合、下方の加熱手段67からの熱伝導によりパレット63が加熱され、さらに熱伝導によりリッド65が加熱されることで、リッド65の温度は効率良く上昇するが、凹所63Aの内壁と容器64の外周とには落とし込むための間隙が存在し、リッド65と比較して容器64には加熱手段67からの熱が伝わりにくい。そのため、容器64が十分に加熱されるよりも先にろう材66が溶融してしまい、容器64側へのろう材66の濡れ不足が発生する。また、容器64を十分に加熱することを目的に加熱手段67の温度を上げると、ろう材66がリッド65の側面から表面に濡れ広がってしまい、いずれにしても不良品の発生率が増えて歩留りが低下してしまう。
However, when heating is performed in the configuration of FIG. 10, the
そこで本発明は、容器64が十分に加熱された状態でろう材66が溶融し、容器64とリッド65とを良好な状態で接合する電子部品の封止装置を提供するものである。
Therefore, the present invention provides an electronic component sealing device that melts the
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配置し、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、複数の容器とリッドとを位置決めして搭載するパレットと、加熱手段と、この加熱手段の下方に上下動可能に設けられた押圧突起と、前記パレットを前記加熱手段と前記押圧突起との間隙に位置させる搬送手段とを有し、前記押圧突起は前記複数の容器とリッドに対応してその直下に設けられ、前記パレットには、この押圧突起を貫通させる貫通孔が設けられ、前記押圧突起が上昇して前記リッドを介して前記容器を上方に押圧し、この容器を前記加熱手段に当接させることを特徴とする電子部品の封止装置を提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an electronic component sealing device in which a lid is disposed in an opening of a container that accommodates an electronic component, and the periphery of the lid is hermetically sealed by joining the opening to the opening. A pallet for positioning and mounting the container and the lid, a heating means, a pressing protrusion provided below the heating means so as to be movable up and down, and the pallet is positioned in a gap between the heating means and the pressing protrusion. The pressing protrusion is provided directly below the plurality of containers and the lid, and the pallet is provided with a through-hole through which the pressing protrusion passes, and the pressing protrusion rises. An electronic component sealing device is provided, wherein the container is pressed upward through the lid, and the container is brought into contact with the heating means.
本発明は第2の態様として、前記加熱手段に加えて第2の加熱手段を有し、この第2の加熱手段に前記押圧突起が設けられ、この第2の加熱手段が前記押圧突起と共に上昇し、前記パレットの下面に当接する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。 As a second aspect, the present invention has a second heating means in addition to the heating means, and the second heating means is provided with the pressing protrusion, and the second heating means is raised together with the pressing protrusion. Then, the electronic component sealing apparatus according to the first aspect is provided, which is in contact with the lower surface of the pallet.
本発明は第3の態様として、少なくとも前記加熱手段と前記押圧突起とを一室に収納する真空チャンバを有することを特徴とする第1又は第2のいずれかの態様として記載の電子部品の封止装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the electronic component sealing according to any one of the first and second aspects, further comprising a vacuum chamber that houses at least the heating unit and the pressing protrusion in one chamber. A stop device is provided.
本発明の第1の態様によれば、押圧突起がリッドを介して容器を加熱手段に当接させるので、容器が加熱手段からの熱伝導により加熱され、容器の開口部周縁へのろう材の濡れ性が向上する。また、リッドへの加熱が緩やかになるのでろう材がリッドの表面に這い上がり外観品質を低下させることもない。 According to the first aspect of the present invention, the pressing protrusion causes the container to contact the heating means via the lid, so that the container is heated by the heat conduction from the heating means, and the brazing material to the periphery of the opening of the container Improves wettability. Further, since the heating to the lid becomes gentle, the brazing material does not crawl on the surface of the lid and the appearance quality is not deteriorated.
本発明の第2の態様によれば、パレットを上下両側から加熱することが可能となるので、熱がパレットの下面から放出されることなく、より短時間で加熱工程が完了するので生産効率を高めることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the pallet can be heated from both the upper and lower sides, heat is not released from the lower surface of the pallet, and the heating process is completed in a shorter time. Can be increased.
本発明の第3の態様によれば、容器内の電子部品(例えば水晶振動子)を真空環境で封止するため、使用状態においても内部の電子部品の特性が安定し、信頼性の高い部品を供給することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the electronic component (for example, a crystal resonator) in the container is sealed in a vacuum environment, the characteristics of the internal electronic component are stable even in the use state, and the component is highly reliable. Can be supplied.
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。 Next, an embodiment of an electronic component sealing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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はロードチャンバ、3は予備加熱エリア、4は本加熱エリア、5は冷却室、6はアンロードチャンバ、7は真空発生器、8は真空発生動作や加熱を制御する第1の制御部、9は全体の動作を制御する第2の制御部、10は電源部、11、12、13はゲートバルブである。またこの封止装置では予備加熱エリア3、本加熱エリア4及び冷却室5により真空チャンバが構成されている。
FIG. 1 is a schematic front view of a sealing device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a sealing device, 2 is a load chamber, 3 is a preheating area, 4 is a main heating area, 5 is a cooling chamber, 6 is an unload chamber, 7 is a vacuum generator, and 8 is a vacuum. A first control unit for controlling the generation operation and heating, 9 is a second control unit for controlling the entire operation, 10 is a power supply unit, and 11, 12 and 13 are gate valves. In this sealing device, the
次に図1に示した封止装置1の全体的な動作を説明する。まず、この封止装置を使用する前に予めワークを準備する。ここでワークとは電子部品を収納した容器と、この容器の開口部を塞ぐべきリッドとを意味する。ワークは複数の凹所をマトリクス状に表面に形成したパレットに搭載される(図示せず)。封止の準備ができたパレットは図1に示すロードチャンバ2内にセットされる。このときゲートバルブ11は閉じた状態であり、ロードチャンバ2の前面扉を開いても真空チャンバ内の真空は保たれる。
Next, the overall operation of the sealing device 1 shown in FIG. 1 will be described. First, a work is prepared in advance before using this sealing device. Here, the work means a container in which electronic parts are stored and a lid to close the opening of the container. The workpiece is mounted on a pallet having a plurality of recesses formed in a matrix on the surface (not shown). The pallet ready for sealing is set in the
次に真空発生器7がロードチャンバ2内の空気を排出し、ゲートバルブ11が開かれる。図示しないパレットは予備加熱エリア3に搬送手段によって搬送され、所定の時間停止して予備加熱され、その後矢印アの方向に搬送される。次にパレットは本加熱エリア4に搬送され、所定の時間停止して本加熱される。このとき容器とリッドがろう材を介して接合され、真空環境での封止が行われる。この本加熱の詳細は後述する。
Next, the
本加熱エリア4において封止のための接合が終了したワークは、これらワークを搭載するパレットと共に矢印イの方向に搬送され、ゲートバルブ12を通過して冷却室5に搬送される。ここで符号14は冷却流水を利用した冷却手段であり、パレットは所定の時間停止してワークと共に概略常温まで冷却され、矢印ウの方向に搬送される。その後ゲートバルブ12が閉じた後にゲートバルブ13が開き、パレットはアンロードチャンバ6内に搬送され、封止の完了したワークがパレットと共に封止装置1から取り出される。
The workpieces that have been joined for sealing in the main heating area 4 are transported in the direction of the arrow a together with the pallet on which these workpieces are mounted, and are transported to the
次に前述した本加熱エリア4での加熱動作及び加熱手段の構成を詳細に説明する。図2はパレット15にリッド18と容器17が搭載された様子を示す斜視図である。パレット15には複数の凹所16が形成されており、この凹所16に落とし込むように、コバールからなるリッド18とセラミックスからなる容器17が搭載されている。凹所16には、まず、ろう材が設けられた面を上側にしてリッド18を落とし込み、次いで開口部を下側にして容器17を落とし込んでいる。したがって、ここではリッド18が容器17の下に隠れている状態なので、リッド18の図示は省略してある。また凹所16は、開口部が大きく底面が開口部と比して小さく、つまり、四方の内壁が傾斜面となるように形成されている。
Next, the heating operation in the main heating area 4 and the configuration of the heating means will be described in detail. FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the
これは、図3の断面図で示すように、リッド18の主面の外形は、対応する容器の外形よりも僅かに小さく形成されているので、リッド18の端部が容器17の外形からはみ出さないよう、位置決めのために内壁を傾斜面にしたものである。従来技術の説明で示した図9の様に内壁が垂直であった場合は、ひとまわり外形の小さなリッドが容器に対し偏ってしまい、極端な場合リッドの端部が容器の外形からはみ出してしまう可能性があるのに対し、確実に偏りのない位置決めを行うために内壁を傾斜面にしたものである。
As shown in the sectional view of FIG. 3, the outer shape of the main surface of the
図4は前述したワークを複数搭載したパレット15と、本加熱エリア4における加熱手段等の構成を搬送方向から見た様子を示したものである。図4において符号19は搬送手段であり、鎖状の支持部がパレット15の両端を支持し、パレット15を、図を見て前後方向に移動させるように構成されている。また、符号20は、内部に抵抗発熱体を有する加熱手段であり、パレット15の上方に位置するように固定して設けてある。符号21はピンプレートであり、図示しない駆動手段により上下動自在に支持されている。
FIG. 4 shows a state in which the
またピンプレート21は上面に突出する押圧突起22を備えており、この押圧突起22は、ピンプレート21に対して上下方向に摺動可能に支持された押圧ピンと、押圧ピンの下端を付勢する圧縮コイルばね23とで構成されている。そしてこの押圧突起22はパレット15に形成された全ての凹所16の位置に対応して設けられており、夫々の凹所16の底部には、押圧突起22が上昇した場合貫通可能な位置に貫通孔16Aが設けられている
The
次に図4で示した構成の動作を図5に基づいて説明する。図5(a)は本加熱エリア4の加熱位置にパレット15が搬送された状態を示している。ここで、パレット15には容器17及びリッド18が凹所16に落とし込むように位置決めされて搭載されている。また、パレット15は搬送手段19に支持され、加熱手段20と押圧突起22との間隙に位置決めされて静止した状態である。この状態で貫通孔16Aの中心と押圧突起22の中心とは、平面視で一致するようになっている。そして、この状態で図示しない駆動手段が駆動し、矢印オの方向にピンプレート21が上昇すると、図5(b)で示す状態に変化する。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a state where the
図5(b)はピンプレート21が上昇し、その上面がパレット15の下面に当接した状態を示している。ここで、押圧突起22はピンプレート21と共に上昇し、凹所16の底面に設けた貫通孔16Aを貫通して、リッド18を上方に押し上げる。これにより、リッド18と共にリッド18の上に載置されている容器17も上昇し、容器17の底面(この姿勢の場合上面)の高さ17Aはパレット15の上面の高さ15Aよりも高い位置となる。その後更にピンプレート21は上昇し図5(c)に示す状態に変化する。
FIG. 5B shows a state where the
図5(c)は、ピンプレート21が上昇してパレット15に当接し、パレット15を搬送手段19から持ち上げて更に上昇した状態を示している。このときパレット15の上面が加熱手段20の下面に当接する前に容器17の底面が加熱手段20に当接する。そしてパレット15の上面が加熱手段20に当接するときは、圧縮コイルばね23が圧縮され、容器17の底面は加熱手段20に所定の押圧力で付勢された状態にある。つまり、押圧突起22が、リッド18を介して容器17を上方に押圧し、所定の押圧力で加熱手段20に付勢することで、容器17が加熱手段20からの熱伝導により効率良く加熱されると共に、リッド18と容器17との接合面に所定の押圧力を付与することが可能となる。
FIG. 5C shows a state in which the
次に図6に基づいて、押圧突起22が第2の加熱手段に設けられた場合について説明する。本実施形態の場合は、図6で示すように押圧突起22が第2の加熱手段24に設けられている。その他の構成要素は図5に基づいて説明したものと同等であるので、同じ符号を付して説明する。ここで、第2の加熱手段24は図5で示したピンプレート21と同様に図示しない駆動手段により上下動可能に設けられている。そして図6(a)で示すように搬送手段19の駆動によりパレット15が加熱位置に位置決めされると、第2の加熱手段24が矢印オの方向に上昇する。
Next, a case where the
その後の加熱動作は図5に基づいて説明したものと同様で、押圧突起22が貫通孔16Aを貫通し、リッド18を介して容器17を押し上げることで、容器17の底面が加熱手段20に当接し、容器17は直接の熱伝導により加熱される。加えて図6(c)で示すように本実施形態では、加熱手段20と第2の加熱手段24とが上下方向からパレット15を挟み込むようにして加熱を行う。これにより加熱効率が高まり容器17とリッド18との接合、つまり封止に要する時間を短縮することが可能となる。
The subsequent heating operation is the same as that described with reference to FIG. 5, and the
1 封止装置
2 ロードチャンバ
3 予備加熱エリア
4 本加熱エリア
5 冷却室
6 アンロードチャンバ
7 真空発生器
8 第1の制御部
9 第2の制御部
10 電源部
11、12、13 ゲートバルブ
14 冷却手段
15 パレット
16 凹所
17 容器
18 リッド
19 搬送手段
20 加熱手段
21 ピンプレート
22 押圧突起
23 圧縮コイルばね
24 第2の加熱手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
複数の容器とリッドとを位置決めして搭載するパレットと、
加熱手段と、この加熱手段の下方に上下動可能に設けられた押圧突起と、
前記パレットを前記加熱手段と前記押圧突起との間隙に位置させる搬送手段とを有し、
前記押圧突起は前記複数の容器とリッドに対応してその直下に設けられ、
前記パレットには、この押圧突起を貫通させる貫通孔が設けられ、
前記押圧突起が上昇して前記リッドを介して前記容器を上方に押圧し、
この容器を前記加熱手段に当接させることを特徴とする電子部品の封止装置。 In an electronic component sealing device that arranges a lid in an opening of a container that accommodates an electronic component, and joins the periphery of the lid to the opening to hermetically seal the lid,
A pallet for positioning and mounting a plurality of containers and lids;
Heating means, and a pressing protrusion provided below the heating means so as to be movable up and down,
Conveying means for positioning the pallet in a gap between the heating means and the pressing protrusion,
The pressing protrusion is provided immediately below the plurality of containers and the lid,
The pallet is provided with a through hole through which the pressing protrusion penetrates,
The pressing protrusion rises and presses the container upward through the lid,
An electronic component sealing device, wherein the container is brought into contact with the heating means.
この第2の加熱手段に前記押圧突起が設けられ、
この第2の加熱手段が前記押圧突起と共に上昇し、前記パレットの下面に当接する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。 A second heating means in addition to the heating means;
The pressing protrusion is provided on the second heating means,
2. The electronic component sealing device according to claim 1, wherein the second heating unit rises together with the pressing protrusion and contacts the lower surface of the pallet.
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