JP4262116B2 - 電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる水晶振動子等の電子装置に関するものである。

従来より、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に水晶振動子が用いられている。

かかる従来の水晶振動子としては、例えば図７に示す如く、一対の接続パッドが設けられている絶縁基体２１の上面に、前記接続パッドに導電性接着材を介して電気的に接続される一対の振動電極を有した水晶振動素子２５と、該水晶振動素子２５を囲繞するシールリング２６とを取着させるとともに、前記シールリング２６の上部に金属製の蓋体２７をシーム溶接等で接合することにより水晶振動素子２５の搭載領域を気密封止した構造のものが知られており（例えば、特許文献１参照。）、かかる水晶振動子は、絶縁基体２１の下面に設けられる入出力端子を介して水晶振動素子２５の振動電極間に外部からの変動電圧が印加されると、水晶振動素子２５の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。

また、上述した水晶振動子の絶縁基体２１は、複数個の絶縁基体２１を切り出すことができる大型の母基板を分割して個片を得る多数個取りの手法によって形成されるようになっており、得られた個片（絶縁基体２１）に水晶振動素子２５とシールリング２６とを取着させた上、シールリング２６の上部に蓋体２７を接合することによって水晶振動子が製作される。

尚、上述した水晶振動素子の蓋体２７も、絶縁基体２１と同様に、複数個の蓋体２７を切り出すことができる大型の金属板を分割して得るのが一般的であり、水晶振動子の使用時、この蓋体２７をグランド電位に保持しておくことにより外部からのノイズが遮蔽される。このような蓋体２７は、シールリング２６や絶縁基体２１の導体パターンを介して絶縁基体２１下面のグランド端子に電気的に接続される。
特開２００１−２７４６４９号公報

しかしながら、上述した従来の水晶振動子においては、その組み立てに先立って、大型の母基板を分割することにより絶縁基体２１を、また大型の金属板を分割することにより蓋体２７を得ておく必要があり、この２種類の部材をそれぞれ別個の分割工程で得るようにしていたことから、水晶振動子の組み立て工程が煩雑なものとなり、生産性の向上に供しないという欠点を有していた。

また上述したように、絶縁基体２１と蓋体２７とを事前に準備してから水晶振動子を組み立てる場合、複数個の絶縁基体２１を個々にキャリアに保持させるための作業が必要となり、またキャリアに保持させた個々の絶縁基体２１上には更に蓋体２７を個々に位置合わせをして取り付けなければならず、これによっても水晶振動子の組み立て工程が煩雑なものとなる欠点を有していた。

本発明は上述の欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、組み立て工程を簡略化して生産性を向上させることができる電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置の製造方法は、マトリクス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板を準備し、該母基板の各基板領域に電子部品素子を搭載する工程Ａと、前記電子部品素子が封止されるようにして金属製の母カバーを前記母基板上に載置・接合する工程Ｂと、前記母基板及び前記母カバーを一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得る工程Ｃと、を含むことを特徴とするものである。前記複数個の基板領域の各々は、凹部状の搭載領域を含んでいる。前記電子部品素子は、前記搭載領域に搭載される。前記母カバーは、複数個のカバー領域の間に溝部を有している。前記母基板及び前記母カバーは、前記溝部に沿って切断される。

また本発明の電子装置の製造方法は、前記電子部品素子が水晶振動素子であることを特徴とするものである。

さらに本発明の電子装置の製造方法は、前記工程Ｃにおいて前記母基板及び前記母カバーの切断箇所に両者を接合する接合材が存在していないことを特徴とするものである。

本発明の電子装置の製造方法によれば、まず各基板領域に電子部品素子が搭載された母基板と該母基板の基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーとを準備し、この母カバーを電子部品素子が封止されるようにして前記母基板上に載置・接合し、しかる後、前記母基板及び前記母カバーを各基板領域の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得るようにしたことから、電子装置の組み立てに先立って、基板やカバーを予め個片に分割しておく必要はなく、一括的な分割によって基板とカバーとを同時に切断することができる。

しかもこの場合、電子装置の組み立てに際して、母基板そのものがキャリアとして機能するようになっていることから、母基板より分割した個片を個々にキャリアに保持させたり、或いは、各個片にカバーを個々に取り付けるといった煩雑な作業は一切不要となる。

これにより、電子装置の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、電子装置の生産性向上に供することが可能となる。

また本発明の電子装置の製造方法によれば、工程Ｃにおいて母基板及び母カバーの切断箇所に両者を接合する接合材を存在させないでおくようにすれば、母基板及び母カバーの切断に際してダイサーが接合材に接触することは少なく、これによってダイサーとの接触により接合材にクラック等の不具合が生じるのを有効に防止することができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の製造方法を水晶振動子の製造に適用した場合に得られる水晶振動子の断面図であり、同図に示す水晶振動子は、大略的に、絶縁基体１と、電子部品素子としての水晶振動素子５と、カバー部材８とで構成されている。

絶縁基体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料によって上部に開口するキャビティ部を有するように形成されており、その上面側には、キャビティ部底面の一対の接続パッド２とキャビティ開口周縁を囲む接合用の導体層４とが設けられており、また下面側には入力端子、出力端子、グランド端子等の外部端子３が設けられている。

かかる絶縁基体１のキャビティ部底面に設けられている一対の接続パッド２は、その上面側で後述する水晶振動素子５の振動電極６に導電性接着材を介して電気的に接続され、下面側で絶縁基体１上の導体パターンや絶縁基体内部のビア導体等を介して絶縁基体下面の入出力端子（入力端子、出力端子）に電気的に接続される。

一方、前記導体層４は、その上面側で後述するカバー部材８に接合材９を介して電気的に接続され、下面側で絶縁基体内部のビア導体等を介して絶縁基体下面のグランド端子に電気的に接続される。

尚、上述した外部端子は、水晶振動子をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、外部電気回路の回路配線と半田等の導電性接着材を介して電気的に接続されるようになっている。

また、上述した絶縁基体１のキャビティ部底面には水晶振動素子５が搭載される。

水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極６を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極６を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。

このような水晶振動素子５は、その両主面に被着されている振動電極６と絶縁基体上面の対応する接続パッド２とを導電性接着材７を介して電気的・機械的に接続することによって絶縁基体１のキャビティ部底面に搭載される。

そして更に、絶縁基体１のキャビティ部の開口周縁には、金属から成るカバー部材８が取着されている。カバー部材８としては、４２アロイやコバール，リン青銅等を用いれば良く、その下端部をＡｕ−Ｎｉ等の接合材９を介して導体層４にロウ付けし、カバー部材８の外周部に沿って絶縁基体１の上面に環状に接合することによって絶縁基体１の上面に取着されている。

カバー部材８は、絶縁基体１とで囲まれる領域に水晶振動素子５を収容して気密封止するためのものであり、また先に述べた導体層４を介して絶縁基体下面のグランド端子に電気的に接続される。よって、水晶振動子の使用時、カバー部材８はグランド電位に保持されることとなり、水晶振動素子５がカバー部材８のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護される。

かくして上述した水晶振動子は、絶縁基体１の下面に設けられる入出力端子を介して水晶振動素子５の振動電極６−６間に外部からの変動電圧を印加し、水晶振動素子５の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こさせることによって水晶振動子として機能し、かかる水晶振動子の共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。そして、このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。

次に上述した水晶振動子の製造方法について図２を用いて説明する。

（工程Ａ）
まず、図２（ａ）に示す如く、マトリクス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板１５を準備し、母基板１５の各基板領域に水晶振動素子５を搭載する。

前記母基板１５は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる矩形状の平板状基板が２層積層され、さらにセラミック材料からなるマトリクス状、即ち、縦ｍ列×横ｎ行の行列状に配置された多数の矩形状の孔を有する基板を積層して形成されており、マトリクス状に配置された前記孔を中心に有する個々の基板領域には、上面側にキャビティ部底面の一対の接続パッド２と開口周縁を囲む接合用の導体層４が被着・形成され、下面側には入出力端子やグランド端子等の外部端子３が被着・形成されている。

このような母基板１５は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に接続パッド２や外部端子３、導体パターン等となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。

また、得られた母基板１５の各基板領域のキャビティ部底面には水晶振動素子５が1個ずつ搭載され、水晶振動素子５の振動電極６と母基板上面の搭載パッド２とが導電性接着剤７を介して電気的・機械的に接続される。

尚、本実施形態においては、図３に示すように、マトリクス状に配された基板領域の間に所定の捨代領域が設けられている。

（工程Ｂ）
次に、図２（ｂ）に示す如く、母基板１５の基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域１１を有する金属製の母カバー１６を、水晶振動素子５が封止されるようにして母基板１５上に載置接合する。

前記母カバー１６は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板を従来周知の板金加工にて所定形状に加工することによって製作され、得られた母カバー１６には上述した複数個のカバー領域１１が母基板１５の基板領域と１対１に対応するようにしてマトリクス状に配される。本実施形態においては、この母カバー１６にも、母基板１５と同様に、所定の捨代領域が設けられている。

このような母カバー１６を、各カバー領域１１の内側に対応する基板領域の水晶振動素子５が配されるようにして母基板１５上に載置させ、しかる後、これを例えば、３００℃〜３５０℃の温度に保たれた加熱炉の中に入れ、前記接合材９を高温で加熱・溶融させることによって母カバー１６が母基板１５に接合される。その後、一体化された母基板１５と母カバー１６は徐々に室温まで冷却される。

尚、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって水晶振動素子５が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、水晶振動素子５が酸素や大気中の水分等によって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。

また、例えば図５に示すように、母カバー１６を母基板１５上に載置させる際に、母基板１５及母カバー１６の外周部に設けた捨代領域の４隅部に所定の貫通孔を形成しておき、これらの貫通孔に位置決めピンを嵌挿させることによって母基板１５と母カバー１６とを位置合わせするようにしても良いし、更には図６に示すように、クリップを用いて母基板１５と母カバー１６とを仮固定した上で両者を接合し、後述する切断工程においても前記クリップを取り付けておくことで固定用治具として用いるようにしても良い。

（工程Ｃ）
そして最後に、図２（ｃ）に示す如く、工程Ｂにおいて一体化した母基板１５及び母カバー１６を各基板領域の外周に沿って分割・切断する。

母基板１５及び母カバー１６の切断は、例えば、ダイサー等を用いて母基板１５と母カバー１６とを母基板側から一括的に切断することによって行われ、これによって複数個の水晶振動子が同時に得られる。切断の方向としては、上述のように母基板側から行なわず、母カバー１６側から行っても良く、切断手段及び母基板１５、母カバー１６に用いられる材料などとの関係で適当に選択することができる。

このような工程により水晶振動子を製作する場合、水晶振動子の組み立てに先立って、絶縁基体１やカバー部材８を予め個片に分割しておく必要はなく、一括的な分割によって絶縁基体１とカバー部材８とを同時に切断することができる。

しかもこの場合、水晶振動子の組み立てに際して、母基板そのものがキャリアとして機能するようになっていることから、母基板１５より分割した個片を個々にキャリアに保持させたり、或いは、各個片にカバー部材８を個々に取り付けるといった煩雑な作業は一切不要となる。

これにより、水晶振動子の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、水晶振動子の生産性向上に供することが可能となる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上述した実施形態において、図４（ａ）に示す如く、母カバー１６に基板領域の外周に沿った溝部１９を形成するようにしておけば、この溝部１９に沿って母カバー１６と母基板１５とを切断するだけで、母基板１５を基板領域の外周に沿って正確に分割することができる。これによっても水晶振動子の生産性が向上される上に、寸法精度の高い電子装置を得ることができる。従って、母カバー１６には基板領域の外周に沿った溝部１９を形成しておくことが好ましい。

また上述した実施形態の工程Ｃにおいて、図４（ｂ）に示す如く、母基板１５及び母カバー１６の切断箇所に両者を接合する接合材９を存在させないでおくようにすれば、母基板１５及び母カバー１６の切断に際してダイサーが接合材９に接触することは少なく、これによってダイサーとの接触により接合材９にクラック等の不具合が生じて封止性が劣化するのを有効に防止することができる。従って、工程Ｃにおいて母基板１５及び母カバー１６の切断箇所に両者を接合する接合材９を存在させないでおくことが好ましい。

更に上述した実施形態においては、母基板１５の基板領域間に捨代領域を設けるようにしたが、間に捨代領域を設けることなく基板領域同士を近接させて配置するようにしても構わない。このことは母カバー１６においても同様である。

更にまた上述した実施形態においては、電子部品素子として水晶振動素子を用いることにより水晶振動子を構成するようにしたが、それ以外の電子装置、例えば、電子部品素子としてＩＣ素子や他の圧電素子を用いるようにした電子装置においても本発明は適用可能である。

本発明の製造方法によって製作した水晶振動子（電子装置）の断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は本発明の一実施形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態にかかる製造方法を説明するための斜視図である。 （ａ）乃至（ｂ）は本発明の他の実施形態にかかる製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる製造方法を説明するための斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかる製造方法を説明するための斜視図である。 従来の水晶振動子の断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基体
２・・・接続パッド
３・・・外部端子
４・・・導体層
５・・・水晶振動素子（電子部品素子）
６・・・振動電極
７・・・導電性接着材
８・・・カバー部材
９・・・接合材
１１・・・カバー領域
１５・・・母基板
１６・・・母カバー
１９・・・溝部

Claims (3)

1. マトリクス状に配列されており各々凹部状の搭載領域を含む複数個の基板領域を有する母基板を準備し、該母基板の各搭載領域に電子部品素子を搭載する工程Ａと、
   前記基板領域と１対１に対応する複数個のカバー領域を有しており前記複数個のカバー領域の間に溝部を有する金属製の母カバーを、前記電子部品素子が封止されるようにして前記母基板上に載置・接合する工程Ｂと、
   前記母基板及び前記母カバーを前記溝部に沿って一括的に切断することにより複数個の電子装置を同時に得る工程Ｃと、を含む電子装置の製造方法。
2. 前記電子部品素子が水晶振動素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
3. 前記工程Ｃにおいて前記母基板及び前記母カバーの切断箇所に両者を接合する接合材が存在していないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子装置の製造方法。

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