JP4189396B2 - Micro parallel seam joining device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子、水晶振動子等のチップを収納したパッケージの開口部にリッド
(金属製の蓋体)をシーム接合するマイクロパラレルシーム接合装置に関するものである
。
The present invention relates to a micro-parallel seam bonding apparatus that seams-bonds a lid (metal lid) to an opening of a package containing a chip such as a semiconductor element or a crystal resonator.
従来から、半導体素子、水晶振動子等のチップをパッケージ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(例:特許文献1)。
図4はパッケージの断面図、図5はシーム接合法の説明図である。この接合法ではまず図
4示すようにセラミック基板51に金属製シールフレーム52をろう接してなるセラミッ
ク製(若しくは全体が金属製)の外囲器53の内部に水晶振動子等のチップ54を収納し
、このチップ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
。この外囲器53の開口部にはコバール、42アロイ等からなるリッド57が被せられる
。
Conventionally, as a method of hermetically sealing chips of semiconductor elements, crystal resonators, etc., as a package,
A micro-parallel seam joining method is widely used (eg, Patent Document 1).
4 is a cross-sectional view of the package, and FIG. 5 is an explanatory view of the seam bonding method. In this joining method, first, as shown in FIG. 4, a
そしてこのリッド57の対向する2辺、例えば長辺側の2辺の一端縁部アに一対のテー
パ付きローラ電極58a、58bを一定の加圧条件の下で接触させる(図5(a))。こ
の状態で外囲器53をワークテーブル60と共に矢印Aの方向に移動させると同時にロー
ラ電極58a、58b間にパルセーション通電を行い、このとき発生するジュール熱によ
りリッド57の長辺を外囲器53にシーム接合する。
Then, a pair of
このようにして長辺のシーム接合が終了すると、ローラ電極58a、58bを一旦上昇
移動させて電極間隔を調整すると共に外囲器53を図5(b)に示すように水平面内にて
90°回転させる。その後、再びローラ電極58a、58bを下降させて他の対向する2
辺、すなわち短辺を同様にシーム接合し、チップ54を封止したパッケージを完成させる
ものである。
When the long-side seam joining is completed in this way, the
The side, that is, the short side is similarly seam-bonded to complete the package in which the
以上説明したように、リッド57が正方形でない場合には、長辺のシーム接合と短辺の
シーム接合とではローラ電極58a、58bの間隔を変更する必要が生じ、また、接合対
象の品種が変更になりリッド57の外形寸法が変わったときにもローラ電極58a、58
bの間隔を変更する必要がある。
As described above, when the
It is necessary to change the interval of b.
ここに従来の装置では、一対のローラ電極58a、58bは互いに連動してその間隔を
調整するように構成されていた。図6はこの間隔調整手段の概念を示す図であり、例えば
特許文献2で開示されており以下これを第1の従来技術と称する。この図において61は
ワークテーブル、62はこのワークテーブル61に固定された治具であり、リッド57を
仮止めした外囲器53(以下ワーク59と記載する)はこの治具62に位置決めされる。
Here, in the conventional apparatus, the pair of
ローラ電極58a、58bは移動ブロック63a、63bに取り付けられている。また
移動ブロック63a、63bはそれぞれボールネジのネジシャフト64に螺合している。
このネジシャフト64は所謂両切りのネジシャフトであり、移動ブロック63a、63b
とネジシャフト64の螺合部には逆方向にネジが切られている。ネジシャフト64はカッ
プリング65を介してモータ66と接続されモータ66の回転に応じてローラ電極58a
、58bの間隔が調整される。
The
The
The
, 58b are adjusted.
ここで、各移動ブロック63a、63bは、ワークテーブル61の中心を通る前後方向
の水平軸Y軸を中心として左右方向(X軸方向)へ対称に移動する。すなわちネジシャフ
ト64の回転により両移動ブロック63a、63bは常にY軸を中心としてその間隔が変
化する。
Here, each moving
また特許文献2には他の従来技術が記載されており、これを第2の従来技術と称する。
第2の従来技術は図7に示すように、ワークテーブル71上にはキャリアプレート72が
載置される。このキャリアプレート72の上面に形成された複数の凹所には、それぞれワ
ーク59がはめ込まれ磁力等で保持された状態になっている。
In the second prior art, a
さらに、ローラ電極58a、58bを支持する移動ブロック63a、63bは、それぞ
れ別のネジシャフト73a、73bに螺合しており、これらネジシャフト73a、73b
はモータ74a、74bの回転で独立して回転可能となっている。したがってこれにより
、ローラ電極58a、58bは互いの間隔が調整可能であると共に、互いの間隔の中心位
置を左右方向に移動することができるため、キャリアプレート72上の複数のワーク59
が複数列に載置された状態であっても、これに対応できる。またこのような構成に加えて
ワークテーブル71を水平面内で90°回転できるようにしておけば、複数のワーク59
の4辺を効率良くシーム接合することができる。
Furthermore, the moving
Is independently rotatable by the rotation of the
This can be dealt with even when the devices are placed in a plurality of rows. In addition to such a configuration, if the work table 71 can be rotated by 90 ° in a horizontal plane, a plurality of
4 sides can be efficiently seam-joined.
前記第2の従来技術はローラ電極58a、58bを独立して移動可能にすることで、両
電極の間隔の中心位置を左右方向に移動できるようにしたが、ワークテーブル71を左右
方向(X方向)に移動可能にせずこのような構成にしたのは、ワークテーブル71はもと
もとシーム接合方向である前後方向(Y方向)に移動可能であり、これに水平面内での回
転を可能とする機構と左右方向(X方向)に移動可能とする機構を加えると、装置が大掛
りで高価なものになるからである。
In the second prior art, the
しかしながら前記第2の従来技術を用いても、移動ブロック63a、63bをそれぞれ
独立して移動させるために装置はある程度大掛りになるため、現在では図8のような構成
が採用されており、これを第3の従来技術と称する。図8においてワークテーブル71、
キャリアプレート72、ワーク59の構成は前記第2の従来技術と同等であり、同じ符号
で示してある。また、一対のローラ電極58a、58bとこれらをそれぞれ支持する移動
ブロック63a、63b、またこれらを左右対称に移動させるネジシャフト64は前記第
1の従来技術と同等であり、同じ符号で示してある。
However, even if the second prior art is used, since the apparatus becomes large to some extent in order to move the moving
The configurations of the
ここで、ネジシャフト64は移動プレート81に固定され、その片端はタイミングベル
ト82を介してモータ83に接続されている。また移動プレート81は、ボールネジのネ
ジシャフト84を介してモータ85の回転により左右方向に移動可能となっている。ここ
で第1の従来技術のようにネジシャフト64とモータ83とをカップリングで接続せずに
タイミングベルト82を介して接続しているのは、モータ83を含めた移動プレート81
の組み立て体が左右方向に移動するため、装置全体の横幅が大きくならないようにするた
めである。
Here, the
This is to prevent the overall width of the apparatus from becoming large because the assembly moves in the horizontal direction.
このようにすることで、ローラ電極58a、58bは互いの間隔が調整可能であると共
に、互いの間隔の中心位置を左右方向に移動することができる。したがってワークテーブ
ル71は、シーム接合の方向である前後方向の移動機構と水平面内の回転機構とがあれば
よく、左右方向の移動機構は必要ない。
By doing in this way, while being able to adjust a mutual space | interval,
しかしながら、近年の電子機器の高集積化の要求を受け、シーム接合による封止の対象
である外囲器も小型化が著しく進み、一辺が数mmのものが主流を占めてきた。このこと
から、外囲器の長辺が10mm以下のものを対称としたシーム接合装置を要求する声が高
まっており、この要求に対応するのであればローラ電極の間隔調整のストロークは最大1
0mmで十分である。
However, in response to the recent demand for higher integration of electronic devices, envelopes to be sealed by seam bonding have been remarkably miniaturized, and those with a side of several millimeters have become the mainstream. For this reason, there is an increasing demand for a seam joining device in which the long side of the envelope is 10 mm or less, and the stroke for adjusting the distance between the roller electrodes is a maximum of 1 if this requirement is met.
0 mm is sufficient.
しかしながら、前述したような構成では比較的大きな外囲器(例えば長辺が数十mm)
の封止には適しているが、ローラ電極の間隔調整幅が10mm以下でよい場合に対しては
、図8で示したような第3の従来技術であっても大掛りで高価なものと言える。これは具
体的には、両切りのボールネジは一般に広く流通しているボールネジ(片切り)に比して
格段に高価であることや、従来の技術の説明では図示していないが、ボールネジで移動す
るブロックを精度よく直線運動させるためのスライドレールにも、大掛りなものが必要と
なっていることが大きな要素となっている。
However, in the configuration as described above, a relatively large envelope (for example, the long side is several tens of mm)
Although the third conventional technique as shown in FIG. 8 is large and expensive, the roller electrode spacing adjustment width may be 10 mm or less. I can say that. Specifically, this is because a double-cut ball screw is much more expensive than a widely distributed ball screw (single cut), and it is moved by a ball screw, although not shown in the description of the prior art. A major factor is that a large amount of slide rail is also required to accurately move the block in a straight line.
本発明はこのような課題を解決すべく創出されたもので、必要な機能と性能を維持しつ
つ簡単な構成で安価なシーム接合装置を提供するものである。また、装置の構成が簡単に
なることで機械的な構成要素数が減少し、それに伴って故障率の減少が期待できるもので
ある。
The present invention has been created to solve such problems, and provides an inexpensive seam joining device with a simple configuration while maintaining necessary functions and performance. Moreover, the number of mechanical components is reduced by simplifying the configuration of the apparatus, and a reduction in the failure rate can be expected accordingly.
本発明は、チップを収容する外囲器の開口部に矩形のリッドを載せ、このリッドの対向
する2辺に一対のローラ電極を転接させつつ両電極間に通電し、前記2辺を外囲器にシー
ム接合するマイクロパラレルシーム接合装置において、リッドを載せた複数の外囲器を載
置するワークテーブルと、一対のローラ電極と、この一対のローラ電極をそれぞれ独立し
て上下動自在に支持する一対のローラ電極保持部と、この一対のローラ電極保持部のうち
いずれか一方を左右方向に移動させる第1の駆動部と、前記一対のローラ電極保持部と前
記第1の駆動部とを支持するベース部と、このベース部を左右方向に移動させる第2の駆
動部と、前記一対のローラ電極の左右の位置を制御する制御部を備え、この制御部は、前
記第1の駆動部の駆動による前記一対のローラ電極間の中心位置の移動量を算出し、前記
第2の駆動部の駆動で前記ベース部を位置決めする際に、前記中心位置の移動量をキャン
セルすることを特徴とするマイクロパラレルシーム接合装置を提供する。
In the present invention, a rectangular lid is placed on the opening of an envelope housing the chip, and a pair of roller electrodes are brought into contact with two opposite sides of the lid while energizing between the two electrodes. In a micro-parallel seam joining device for seam joining to an envelope, a work table on which a plurality of envelopes with lids are placed, a pair of roller electrodes, and the pair of roller electrodes can be moved up and down independently. A pair of roller electrode holding portions to be supported; a first driving portion for moving one of the pair of roller electrode holding portions in the left-right direction; the pair of roller electrode holding portions and the first driving portion; , A second drive unit that moves the base unit in the left-right direction, and a control unit that controls the left and right positions of the pair of roller electrodes. The control unit includes the first drive unit. Front by driving part A micro-parallel seam that calculates the amount of movement of the center position between a pair of roller electrodes and cancels the amount of movement of the center position when positioning the base portion by driving the second drive unit. A joining apparatus is provided.
これにより、一対のローラ電極の電極間の中心位置を変化させずに両電極の間隔を変化
させる(あるいは中心位置が一時的にずれても所定時間内に元の位置に戻す)のに、左右
の電極それぞれに独立した左右方向の駆動機構を設ける必要がなく、両切りのボールネジ
を用いる必要もない。また、ワークテーブルを左右に移動可能とする必要もない。
As a result, it is possible to change the distance between the electrodes without changing the center position between the pair of roller electrodes (or to return to the original position within a predetermined time even if the center position is temporarily shifted). It is not necessary to provide independent left and right drive mechanisms for each of the electrodes, and it is not necessary to use a double-cut ball screw. Further, it is not necessary to make the work table movable left and right.
したがって本発明によれば、装置の構造を大掛りにせずにすみ、安価な装置が実現できる
と共に、機械的な構成要素を少なくできる分故障率の減少や長寿命化が期待できる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an inexpensive apparatus without increasing the structure of the apparatus, and it is possible to expect a reduction in failure rate and an increase in service life because mechanical components can be reduced.
次に添付図面を参照して本発明に係るマイクロパラレルシーム接合装置の実施形態を詳
細に説明する。
Next, an embodiment of a micro parallel seam joining device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の一実施形態示すマイクロパラレルシーム接合装置の正面図である。図1
において、1は装置本体、2は装置本体1に収納された制御部、3は門型フレーム、4は
ワークテーブル、5はワークテーブル4を駆動するテーブル駆動部、6はベース部となる
移動プレート、7a、7bは移動ブロック、8は第1の駆動部、9は第2の駆動部である
。
FIG. 1 is a front view of a micro parallel seam joining apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
1 is an apparatus main body, 2 is a control unit housed in the apparatus
ここで、ワークテーブル4上にはキャリアプレート72が載置されている。このキャリ
アプレート72には複数のワーク59が、キャリアプレート72の上面に形成された凹所
にそれぞれはめ込まれており、キャリアプレート72の内部であって前記凹所の底部に配
置された永久磁石の磁力でリッドと外囲器とに磁路を発生させ、リッドが外囲器からずれ
ないように保持されている。またこのとき前工程でリッドと外囲器が点溶接によって仮止
めされている場合もある。
Here, a
図1において、ローラ電極58a、58bは給電ブロック10a、10bに回動自在に
軸支されており、給電ブロック10a、10bは移動ブロック7a、7bに電気絶縁物を
介して固定されている。また、給電ブロック10a、10bには図示しない給電配線が接
続されており、図示しない溶接電源からの溶接電流をローラ電極58a、58bに供給す
るようになっている。
In FIG. 1,
移動ブロック7a、7bおよび第1の駆動部8は、移動プレート6によって支持されて
おり、さらに移動プレート6は第2の駆動部9の駆動により回転するボールネジのネジシ
ャフト11に螺合している。つまりローラ電極58a、58bは第2の駆動部9の駆動に
より、左右方向に一体的に移動する。以下移動プレート6と、この移動プレート6の左右
方向の移動に伴って移動する全ての構成要素とをまとめて接合ヘッド12と称する。
The moving
ここでローラ電極58a、58b間の左右方向の中心位置をX1とし、複数のワーク5
9のうち次にシーム接合すべきワークの左右方向の中心位置をX2とすると、制御部2は
前記X1およびX2の値を常に認識しているため、第2の駆動部9に駆動の指令を発して
接合プレート12を左右方向に所定量移動させることでX1=X2とすることができる。
また、制御部2が第1の駆動部を駆動させローラ電極58a、58bの間隔を変更した場
合前記X1の左右位置も変化するが、この変化量を制御部2が認識しているため、第2の
駆動部9を駆動して確実にX1=X2とすることができる。
Here, the center position in the left-right direction between the
9, assuming that the center position in the left-right direction of the workpiece to be seam-joined next is X2, the
Further, when the
次に図2に基づいて接合ヘッド12を詳細に説明する。図2は接合ヘッド12の詳細を
示す斜視図である。ここで、移動ブロック7a、7bの上部にはシャフト13a、13b
が上方に向けて凸設されており、所定の数のおもり14をこれらに通すことで、ローラ電
極58a、58bがワークを押圧する押圧力を調整可能としている。また、移動ブロック
7a、7bの上部後ろ側の突起部にはカムフォロア15a、15bが軸支されており、さ
らにこれをL型部材16の下端が下方から持ち上げるように接触している。
Next, the joining
Are protruded upward, and by allowing a predetermined number of
左側の移動ブロック7aはスライドレール17によりブロック18に対して上下動自在
に支持されており、ブロック18はスライドレール19により移動プレート6に対して左
右方向へ移動自在に支持されている。また、右側の移動ブロック7bは図示していないが
上下方向にはスライドレールにより移動自在に支持されているが、このスライドレールは
直接移動プレート6に固定されており、左右方向には移動しないようになっている。この
ように移動ブロック7a、7bは左右独立して上下動自在に支持されており、それぞれに
給電ブロック10a、10bが固定されてローラ電極保持部を構成する。
The left moving block 7a is supported by a
ここでモータ20が回転すると、そのモータシャフトの回転に伴って偏心カム21も回
転し、上下動のみ自在に移動プレート6に支持されたL型部材16を上下動させる。前述
したようにこのL型ブロック16の下端は移動ブロック7a、7bを上方に持ち上げてい
るので、上下動自在な移動ブロック7a、7bはモータ20の回転で上下動し、ローラ電
極58a、58bが下降してワークに接触したのちにさらにL型ブロックが下降した場合
は、カムフォロア15a、15bがL型ブロックから離隔して移動ブロック7a、7bお
よびこれと一体となっている構造物の自重の和が、ローラ電極58a、58bによるワー
クへの押圧力となる。
Here, when the
次に、左側の移動ブロック7aを上下動自在に支持しているブロック18の上端と移動
プレート6から突出したピン22とのあいだには、引っ張りコイルバネ23が懸架されて
おり、ブロック18は移動プレート6に対して左方向に弾性的に引かれた状態となってい
る。また、移動プレート6には第1の駆動部8が固定されており、第1の駆動部8から突
出したシャフト8’の先端がブロック18の側面に当接している。
Next, a
本実施形態では第1の駆動部8として、5相ステップモータとミニチュア送りねじとを
一体にした所謂電動シリンダを採用している。したがって、所定のステップ数で第1の駆
動部を駆動すれば、容易にシャフト8’を所定量突出させることができ、さらに引っ張り
コイルバネ23によってブロック18は常にシャフト8’の先端に当接しているので、容
易にローラ電極58a、58bの間隔を調整することができる。
In the present embodiment, a so-called electric cylinder in which a five-phase step motor and a miniature feed screw are integrated is employed as the
また、移動プレート6はスライドレール24を介して門型フレーム3に左右移動自在に
支持されている。さらにモータである第2の駆動部の回転力で回転するネジシャフト11
に螺合したナット25が移動プレート6に固定されている。したがって第2の駆動部の駆
動によりネジシャフト11が回転することで、接合ヘッド12は左右の所定の位置に位置
決めされる。
The moving
A
次に図3に基づいてワークテーブル4の動作を説明する。図3において4はワークテー
ブルであり、この上面にキャリアプレート72が載置されているところが描かれている。
また、テーブル駆動部5は内部が見えるようにカバーを一部切り欠いて描かれている。こ
こで、ワークテーブル4の下方には円柱上の回転軸が延出しており、その側面に突起4’
が回転軸と直交する方向に凸設されている。またこの突起4’は直動駆動部26のロッド
26’にリンクしている。
Next, the operation of the work table 4 will be described with reference to FIG. In FIG. 3,
The
Is projected in a direction orthogonal to the rotation axis. The
したがって、このロッド26’が矢印イ方向に往復運動すれば回転軸は矢印ウ方向に回
転し、ワークテーブル4は水平面内で90°回転するようになっている。また、装置本体
に固定されたモータ27が回転することによりボールネジのネジシャフト28が回転し、
これに螺合したナット29が前後方向に移動する。ここで、ナット29はワークテーブル
4とその回転機構を載置したベース30に固定されているから、モータ27が回転すると
ワークテーブル4が前後方向に移動することになる。
Therefore, if the rod 26 'reciprocates in the direction of arrow A, the rotation shaft rotates in the direction of arrow C, and the work table 4 rotates 90 ° in the horizontal plane. Further, when the
The
本実施形態の装置は、以上図1乃至3に基づいて説明したような構成となっているので
、簡単な構造でありながら、接合ヘッド12を左右方向に移動させることでワークテーブ
ル4上に水平方向に2次元的に複数配列載置されたワーク59全数の一方の対向する2辺
をシーム接合したのち、ワークテーブル4の水平面内の方向を90°回転させ、ローラ電
極58a、58bの間隔を変更し、この間隔の変更で生じた電極間の中心位置のずれを接
合ヘッド12の左右方向の移動で補正し、前記ワーク59全数の他方の対向する2辺をシ
ーム接合することができる。
Since the apparatus according to the present embodiment is configured as described above with reference to FIGS. 1 to 3, the apparatus is horizontally structured on the work table 4 by moving the joining
1 装置本体
2 制御部
3 門型フレーム
4 ワークテーブル
5 テーブル駆動部
6 移動プレート
7a、7b 移動ブロック
8 第1の駆動部
9 第2の駆動部
10a、10b 給電ブロック
11 ネジシャフト
12 接合ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apparatus
Claims (1)
対のローラ電極を転接させつつ両電極間に通電し、前記2辺を外囲器にシーム接合するマ
イクロパラレルシーム接合装置において、リッドを載せた複数の外囲器を載置するワーク
テーブルと、一対のローラ電極と、この一対のローラ電極をそれぞれ独立して上下動自在
に支持する一対のローラ電極保持部と、この一対のローラ電極保持部のうちいずれか一方
を左右方向に移動させる第1の駆動部と、前記一対のローラ電極保持部と前記第1の駆動
部とを支持するベース部と、このベース部を左右方向に移動させる第2の駆動部と、前記
一対のローラ電極の左右の位置を制御する制御部を備え、この制御部は、前記第1の駆動
部の駆動による前記一対のローラ電極間の中心位置の移動量を算出し、前記第2の駆動部
の駆動で前記ベース部を位置決めする際に、前記中心位置の移動量をキャンセルすること
を特徴とするマイクロパラレルシーム接合装置。
A rectangular lid is placed on the opening of the envelope containing the chip, and a pair of roller electrodes are energized between the two opposite sides of the lid while energizing both electrodes, and the two sides are seamed to the envelope. In a micro-parallel seam joining apparatus for joining, a work table on which a plurality of envelopes with lids are placed, a pair of roller electrodes, and a pair of roller electrodes that support the pair of roller electrodes independently and vertically movable A roller electrode holding portion; a first driving portion that moves one of the pair of roller electrode holding portions in the left-right direction; and a base that supports the pair of roller electrode holding portions and the first driving portion. , A second drive unit that moves the base unit in the left-right direction, and a control unit that controls the left and right positions of the pair of roller electrodes. The control unit is driven by the drive of the first drive unit. The pair of b A micro-parallel seam joining apparatus that calculates the amount of movement of the center position between the two electrodes and cancels the amount of movement of the center position when positioning the base part by driving the second drive part .
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