JP2014165300A

JP2014165300A - 電子デバイスの製造方法および加圧装置

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Publication number: JP2014165300A
Application number: JP2013034261A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Iwai; 計夫岩井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】ベースと蓋体とを接合する際に、電子部品を固定している導電性接着剤から発生するアウトガスを除去し、減圧雰囲気で気密封止することができる電子デバイスの製造方法および加圧装置を提供することにある。
【解決手段】一方の主面に接合材が配置されているベース基板と蓋体用基板との間に電子部品を配置し、前記下押圧板に前記ベース基板の他方の主面を当接させて、前記上押圧板と前記下押圧板との間に配置する。次に、スペーサーを前記蓋体用基板に当接させ、前記蓋体用基板と前記ベース基板との間に間隙を設ける。その後、前記下押圧板を加熱手段で加熱しながら、前記導電性接着剤から発生するアウトガスを排気し、前記接合材を溶解する。次に、前記スペーサーを前記蓋体用基板から離して、前記蓋体用基板を前記ベース基板に当接し、減圧雰囲気において、前記蓋体用基板と前記ベース基板とを加圧して接合する電子デバイスの製造方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子デバイスの製造方法および加圧装置に関する。

従来から、電子機器の小型化、薄型化に伴い、圧電デバイスなどの電子デバイスはより一層の小型化・薄型化が要求されると共に、回路基板等への実装に適した表面実装型のものが多用されている。一般に表面実装型の圧電デバイスは、セラミックなどの絶縁材料で形成したパッケージに圧電振動片を実装し封止する構造が広く採用されている。
例えば、このようなパッケージとして、セラミック材料のシート材を積層した箱型ベースのキャビティ内に圧電振動片を実装し、このベースに蓋体を接合して気密に封止したものが知られている。一般にベースと蓋体とは、それらの間に低融点ガラスのような接合材を配置し、これを加熱溶融させることによって気密に接合する。いずれも個片化されたベースと蓋体とを個別に接合するものである。そのため、個々のベースと蓋体とを正確に接合するためには、それらを個別に位置決めするための治具を用いる必要がある。更に、そのような位置決めや搬送などの作業には、多大の手間および労力を要するので生産性が低下し、且つ製造コストが増大するという問題があった。
このような問題を解決するため特許文献１において、複数のベースからなるベース基板の各ベースのキャビティ内に、例えば圧電振動片などの電子部品を導電性接着剤で固定し、その後、複数の蓋体からなる蓋体用基板を重ねて一括して接合封止する製造方法が開示されている。これにより、個々のベースと蓋体とを個別に位置合わせする必要が無くなり、ベースおよび蓋体の取り扱い、封止作業が簡単になる。そのため、生産性が向上し、且つ製造コストを低減することができる。

特開２００６−５０１９号公報

しかし、ベースと蓋体との間に配置された接合材を加熱溶融させて気密に接合する際に、接合材を溶融するまでの昇温中に電子部品を固定している導電性接着剤からアウトガスが発生するため、パッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）に保つことができないという問題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る電子デバイスの製造方法は、一方の主面に接合材が配置されているベース基板、蓋体用基板、前記ベース基板と前記蓋体用基板の一方に導電性接着剤により固定されている電子部品および上押圧板と下押圧板とスペーサーとを有する加圧装置を準備する工程と、前記上押圧板と前記下押圧板と重なる方向の平面視でみたとき、前記ベース基板と前記蓋体用基板とが重なり、前記ベース基板と前記蓋体用基板との間に前記電子部品を配置し、前記下押圧板に前記ベース基板の他方の主面を当接させて、前記上押圧板と前記下押圧板との間に前記ベース基板、前記蓋体用基板、および前記電子部品を配置する工程と、前記スペーサーを前記蓋体用基板に当接させ、前記蓋体用基板と前記ベース基板に配置された前記接合材との間に間隙を設ける工程と、前記下押圧板を加熱手段で加熱しながら前記導電性接着剤から発生するアウトガスを排気する工程と、前記スペーサーを前記蓋体用基板から離して、前記蓋体用基板を前記ベース基板に当接する工程と、減圧雰囲気において、前記蓋体用基板と前記ベース基板とを加圧して接合する工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、ベース基板に配置された接合材を加熱して溶融しベース基板と蓋体用基板を接合する際に、スペーサーで蓋体用基板とベース基板との間に間隙を設けることにより、昇温中に電子部品を固定した導電性接着剤から発生するアウトガスを蓋体用基板とベース基板との間から排気することができるため、電子部品が固定されたパッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密封止した電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例２］上記適用例に記載の電子デバイスの製造方法において、前記接合材が低融点ガラスを含むことを特徴とする。

本適用例によれば、低融点ガラスを含む接合材とすることで、接合材をスクリーン印刷装置などにより、キャビティを気密封止するのに適した形状パターンでベース基板上に容易に形成することができるため、電子部品が固定されたパッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密封止した電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例３］上記適用例に記載の電子デバイスの製造方法において、前記加熱する工程では、前記低融点ガラスの軟化点以上まで加熱することを特徴とする。

本適用例によれば、加熱する工程で低融点ガラスの軟化点以上まで加熱することで、低融点ガラスを含む接合材を溶融することができ、ベース基板と蓋体用基板とが接合されるので、電子部品が固定されたパッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密封止した電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例４］上記適用例に記載の電子デバイスの製造方法において、前記電子部品が前記ベース基板に固定されていることを特徴とする。

本適用例によれば、電子部品がベース基板のキャビティに導電性接着剤で固定されている構造のため、ベース基板側の下押圧板をヒーターで加熱すると、ベース基板上の導電性接着剤に熱が伝わり、接合材を溶融するまでの間に、導電性接着剤からのアウトガスをほとんど発生させてしまうため、電子部品が固定されたパッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密封止した電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例５］上記適用例に記載の電子デバイスの製造方法において、前記電子部品が前記蓋体用基板に固定されていて、前記配置する工程では上押圧板と蓋体用基板とを当接させ、前記加熱する工程では更に前記上押圧板も加熱することを特徴とする。

本適用例によれば、電子部品が蓋体用基板に固定されている構造のため、上押圧板と蓋体用基板とを当接させ、上押圧板をヒーターで加熱することによって、蓋体用基板上の導電性接着剤に熱が伝わり、接合材を溶融するまでの間に、導電性接着剤からのアウトガスをほとんど発生させてしまうため、パッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密封止した電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例６］本適用例に係る加圧装置は、上押圧板と、加熱手段を有する下押圧板と、前記上押圧板と前記下押圧板との間にあって前記上押圧板との距離の変更が可能なスペーサーと、を備えていることを特徴とする。

本適用例の加圧装置によれば、上押圧板と下押圧板との間に蓋体用基板とベース基板とを挟み込み、更に、スペーサーによって蓋体用基板とベース基板との間に間隙を設けることができる構成であるため、接合材を加熱して溶融しベース基板と蓋体用基板を接合する際に、電子部品を固定した導電性接着剤から発生するアウトガスをスペーサーによって設けられた蓋体用基板とベース基板との間の間隙から排気することができるため、パッケージのキャビティを所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密封止した電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例７］上記適用例に記載の加圧装置において、前記上押圧板は加熱手段を有していることを特徴とする。

本適用例の加圧装置によれば、上押圧板を加熱する手段を有することで、蓋体用基板を加熱することができるため、蓋体用基板に電子部品を固定した構成の電子デバイスを製造することができるという効果がある。

［適用例８］上記適用例に記載の加圧装置において、前記スペーサーは前記下押圧板の押圧面に囲まれた位置に配置されていることを特徴とする。

本適用例の加圧装置によれば、スペーサーが下押圧板の押圧面に囲まれた位置に配置されていることで、スペーサーを下押圧板の外縁の内側とすることができるので、加圧装置の小型化が図れるという効果がある。

本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板の概略平面図。本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板のＡ部の拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図。本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における当接する工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における接合する工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板の概略平面図。本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板の概略平面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板のＡ部の拡大図であり、図２（ａ）は図１のＡ部の概略平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板１０は、図１に示すように、複数の貫通孔１２とマトリックス状に配置された複数のキャビティ１６とが形成されている。キャビティ１６は隔壁１４に囲まれることで形成されている。なお、ベース基板１０は、平板状のセラミックシートとキャビティ１６を構成する隔壁１４を有するセラミックシートが積層されて形成されている。

また、図２（ａ）と図２（ｂ）に示すように、隔壁１４によって形成されたキャビティ１６には、圧電振動片などの電子部品３０が導電性接着剤５０によって固定されている。更に、隔壁１４の上部には、低融点ガラスを含む接合材４０が配置されている。なお、低融点ガラスを含む接合材４０は、スクリーン印刷装置などにより、キャビティ１６を気密封止するのに適した形状パターンをベース基板１０の隔壁１４の上部に容易に形成することができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。また、図４は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における当接する工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。更に、図５は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における接合する工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。なお、製造方法を説明する際に、概略断面図において上押圧板６０を上方向、下押圧板７０を下方向として説明する。

本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、先ず、準備する工程として、一方の主面に接合材４０が配置されているベース基板１０と、蓋体用基板２０と、ベース基板１０のキャビティ１６に導電性接着剤５０によって固定された電子部品３０と、上押圧板６０と下押圧板７０とスペーサー１００とを有する加圧装置１と、を準備する。

ここで、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いる加圧装置１は、図３に示すように、蓋体用基板２０を押えるための上押圧板６０と、一方の主面に隔壁１４によってキャビティ１６が形成され、隔壁１４の上に接合材４０が配置されたベース基板１０の他方の主面を押える下押圧板７０と、下押圧板７０を加熱するヒーター８０と、ベース基板１０と下押圧板７０とヒーター８０とに設けられた貫通孔１２，７２，８２の内部に配置されたスペーサー１００と、を備えている。なお、加圧装置１は、内部を減圧雰囲気とすることができるチャンバー（図示せず）に納められている。

また、加圧装置１のスペーサー１００は、下押圧板７０の押圧面に囲まれた位置に配置されており、貫通孔１２，７２，８２の内部を上下方向に動かすことができ、上方向へ動かすことで蓋体用基板２０を押し上げ蓋体用基板２０とベース基板１０との間に間隙を設けることができる。また、下方向へ動かすことで蓋体用基板２０をベース基板１０に当接することができる。

次に、ベース基板１０、蓋体用基板２０および電子部品３０を配置する工程として、加圧装置１の上押圧板６０と下押圧板７０との間に、上押圧板６０と下押圧板７０と重なる方向の平面視でみたときベース基板１０と蓋体用基板２０とが重なり、ベース基板１０と蓋体用基板２０との間に電子部品３０を配置し、下押圧板７０にベース基板１０の他方の主面を当接させて、ベース基板１０、蓋体用基板２０および電子部品３０を配置する。

その後、蓋体用基板２０とベース基板１０との間に間隙を設ける工程として、図３に示すように、スペーサー１００を上方へ動かし蓋体用基板２０と上押圧板６０とを押し上げ蓋体用基板２０とベース基板１０の接合材４０との間に間隙を設ける。次に、加熱しながら排気する工程として、チャンバー内を排気しながら、ヒーター８０で下押圧板７０を接合材４０に含まれる低融点ガラスの軟化点以上まで加熱し、ベース基板１０に配置された接合材４０を溶融する。ここで、ベース基板１０が加熱されることで、電子部品３０を固定するために用いられている導電性接着剤５０からアウトガスが発生する。しかし、発生したアウトガスは蓋体用基板２０とベース基板１０との間に設けられた間隙からチャンバーの外部に備えられた真空ポンプなどによってチャンバーの外部へ排気される。

その後、ベース基板１０に蓋体用基板２０を当接する工程として、図４に示すように、スペーサー１００を下方へ動かし蓋体用基板２０をベース基板１０に当接する。次に、蓋体用基板２０とベース基板１０とを接合する工程として、図５に示すように、チャンバー内を減圧雰囲気とした状態で蓋体用基板２０とベース基板１０とを上押圧板６０と下押圧板７０とによって加圧し、蓋体用基板２０とベース基板１０とを接合する。その後、接合した蓋体用基板２０とベース基板１０とを冷却し、キャビティ１６を形成する隔壁１４の間をダイシングなどの方法で切断し個片化することで、キャビティ１６に電子部品３０を有し所望の減圧雰囲気（特に真空）で気密に封止された電子デバイスが製造される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いるベース基板の概略平面図である。図７は、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。
以下、第２の実施形態について、前述した第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図６に示すように、第２の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法と比較すると、ベース基板１０ａに貫通孔１２に換わり切り欠き部１８が設けられている点が異なっている。ベース基板１０ａに切り欠き部１８を設けることで、下押圧板７０の上にベース基板１０ａを配置する際に、切り欠き部１８にスペーサー１００を挿入し易くなるため、作業効率が上がり電子デバイスの低コスト化が図れるという効果がある。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。
以下、第３の実施形態について、前述した第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図８に示すように、第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法と比較すると、下押圧板７０の上に蓋体用基板２０ｂが配置され、貫通孔１２ｂを有する蓋体用基板２０ｂの上にベース基板１０ｂが配置されている点と、蓋体用基板２０ｂに電子部品３０が導電性接着剤５０で固定されている点と、加圧装置１ａにおいて上押圧板６０の上にヒーター９０が当接して配置されている点と、が異なっている。

このような構成とすることにより、ヒーター８０によって下押圧板７０を加熱することで、蓋体用基板２０ｂの導電性接着剤５０からアウトガスを発生させることができる。また、ヒーター９０によって上押圧板６０を加熱することで、ベース基板１０ｂの隔壁１４の上に配置された接合材４０を溶融することができる。導電性接着剤５０からのアウトガス発生が終了した時点で、ベース基板１０ｂと蓋体用基板２０ｂとの間に間隙を設けているスペーサー１００を下方向に動かし、ベース基板１０ｂを蓋体用基板２０ｂに当接した後に、上押圧板６０と下押圧板７０とによって加圧することで、ベース基板１０ｂと蓋体用基板２０ｂとを接合することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。
図９は、本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。
以下、第４の実施形態について、前述した第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図９に示すように、第４の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法と比較すると、電子部品３０が蓋体用基板２０ｃに導電性接着剤５０により固定されている点と、加圧装置１ａにおいて上押圧板６０の上にヒーター９０が当接して配置されている点と、が異なっている。

このような構成とすることにより、ベース基板１０ｃの貫通孔１２ｃに挿入されたスペーサー１００によって、蓋体用基板２０ｃとベース基板１０ｃとの間に間隙を設けた状態において、ヒーター８０によって下押圧板７０を加熱し、ベース基板１０ｃの隔壁１４の上に配置された接合材４０を溶融することができる。また、ヒーター９０によって上押圧板６０を加熱することで蓋体用基板２０ｃの導電性接着剤５０からアウトガスを発生させることができる。導電性接着剤５０からのアウトガス発生が終了した時点で、蓋体用基板２０ｃとベース基板１０ｃとの間に間隙を設けているスペーサー１００を下方向に動かし、蓋体用基板２０ｃをベース基板１０ｃに当接した後に、上押圧板６０と下押圧板７０とによって加圧することで、蓋体用基板２０ｃとベース基板１０ｃとを接合することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法における間隙を設ける工程を説明するための加圧装置の加圧部の概略断面図である。
以下、第５の実施形態について、前述した第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図１０に示すように、第５の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、第１の実施形態に係る電子デバイスの製造方法と比較すると、ベース基板１０ｄでは、ベース基板１０に設けられていた貫通孔１２が形成されていない点が異なっている。また、加圧装置１ｂにおいては、加圧装置１のスペーサー１００を挿入する下押圧板７０とヒーター８０とに設けられた貫通孔７２，８２がない点と、スペーサー１００ａがベース基板１０ｄと下押圧板７０ａとヒーター８０ａとの外縁の外側に配置され、スペーサー１００ａの先端が蓋体用基板２０とベース基板１０ｄとの間に配置されている点と、が異なっている。

このような構成により、ベース基板１０ｄと下押圧板７０ａとヒーター８０ａとにスペーサー１００ａを挿入する図１、図３および図６に示す貫通孔１２，７２，８２や切り欠き部１８を設ける必要がなくなり、特に、ベース基板１０ｄでは平板状のセラミックシートとキャビティ１６を形成するための隔壁１４を有するセラミックシートとを積層し焼成する簡単な工程で形成することができるため、低コスト化が図られる。また、貫通孔１２や切り欠き部１８がないことで破損の虞が低減できるという効果がある。

以上、第１から第５の実施形態における加圧装置１，１ａ，１ｂでは、接合材４０を溶融するための加熱によって導電性接着剤５０から生じるアウトガスを除去するために、蓋体用基板２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃとベース基板１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとの間に間隙を設けるためのスペーサー１００，１００ａを４本用いた構成で説明したが、スペーサー１００，１００ａは少なくとも１本以上であれば構わない。しかし、接合不良やキャビティ１６へのアウトガス残留を低減するためには２本以上であることが好ましい。

１…加圧装置、１０…ベース基板、１２…貫通孔、１４…隔壁、１６…キャビティ、１８…切り欠き部、２０…蓋体用基板、３０…電子部品、４０…接合材、５０…導電性接着剤、６０…上押圧板、７０…下押圧板、７２…貫通孔、８０…ヒーター、８２…貫通孔、９０…ヒーター、１００…スペーサー。

Claims

一方の主面に接合材が配置されているベース基板、蓋体用基板、前記ベース基板と前記蓋体用基板の一方に導電性接着剤により固定されている電子部品および上押圧板と下押圧板とスペーサーとを有する加圧装置を準備する工程と、
前記上押圧板と前記下押圧板と重なる方向の平面視でみたとき、前記ベース基板と前記蓋体用基板とが重なり、前記ベース基板と前記蓋体用基板との間に前記電子部品を配置し、前記下押圧板に前記ベース基板の他方の主面を当接させて、前記上押圧板と前記下押圧板との間に前記ベース基板、前記蓋体用基板、および前記電子部品を配置する工程と、
前記スペーサーを前記蓋体用基板に当接させ、前記蓋体用基板と前記ベース基板に配置された前記接合材との間に間隙を設ける工程と、
前記下押圧板を加熱手段で加熱しながら前記導電性接着剤から発生するアウトガスを排気する工程と、
前記スペーサーを前記蓋体用基板から離して、前記蓋体用基板を前記ベース基板に当接する工程と、
減圧雰囲気において、前記蓋体用基板と前記ベース基板とを加圧して接合する工程と、
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項１において、
前記接合材が低融点ガラスを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項２において、
前記加熱する工程では、前記低融点ガラスの軟化点以上まで加熱することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記電子部品が前記ベース基板に固定されていることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記電子部品が前記蓋体用基板に固定されていて、
前記配置する工程では上押圧板と蓋体用基板とを当接させ、
前記加熱する工程では更に前記上押圧板も加熱することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
上押圧板と、加熱手段を有する下押圧板と、前記上押圧板と前記下押圧板との間にあって前記上押圧板との距離の変更が可能なスペーサーと、を備えていることを特徴とする加圧装置。
請求項６において、
前記上押圧板は加熱手段を有していることを特徴とする加圧装置。
請求項６又は７において、
前記スペーサーは前記下押圧板の押圧面に囲まれた位置に配置されていることを特徴とする加圧装置。