JP4409361B2

JP4409361B2 - 電子装置の製造方法

Info

Publication number: JP4409361B2
Application number: JP2004160088A
Authority: JP
Inventors: 利夫中澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005340662A

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６に示す如く、セラミック材料等から成る基体２１の上面に凹部２２を形成するとともに、該凹部２２の底面に水晶振動素子２５を搭載し、凹部２２の開口部を金属製の蓋体２７で塞ぐことによって水晶振動素子２５の収納領域を気密封止した構造（例えば、特許文献１参照。）のものが知られており、かかる水晶振動子は、基体２１の下面に設けられる入力端子等を介して水晶振動素子２５に外部からの電力が供給されると、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。

尚、上述した水晶振動子の基体２１は、複数個の基体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”の手法によって製作されるのが一般的であり、得られた個片（基体２１）に水晶振動素子２５と金属製のシールリング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。

また、水晶振動子の蓋体２７も、先に述べた基体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“多数個取り”の手法によって製作されるのが一般的である。
特開２００４−３２５５６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、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の製造方法を提供することにある。

本願発明の一つの態様によれば、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とこれら複数個の基板領域を囲繞する枠状の捨代領域とを有し、該捨代領域に仮止パターンが被着されている母基板を準備し、該母基板の各基板領域に電子部品素子を搭載する工程であり、前記仮止パターンが、隣接する基板領域を区画する境界線の延長線上に存在していない、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、及び前記捨代領域と対応する仮止部を有する金属製の母カバーを前記母基板上に載置させ、前記捨代領域を前記仮止パターンに接合するとともに、前記電子部品素子が被覆されるようにして各カバー領域の外周部を各基板領域の外周部に接合させる工程Ｂと、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工程Ｃと、を含む。

本発明の電子装置の製造方法によれば、マトリクス状に配列された複数個の基板領域及びこれら複数個の基板領域を囲繞する枠状の捨代領域を有した母基板と、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、前記母基板の各基板領域に電子部品素子を個々に搭載した後、前記母カバーを各カバー領域の外周部が各基板領域の外周部に接合されるようにして前記母基板の上面に取着せしめ、母基板及び母カバーを両者が一体化された状態で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、母基板や母カバーを予め個片に分割する必要はなく、両者を一括的に分割して複数個の電子装置を同時に得ることができる。

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、各個片にカバー部材を個々に取り付ける等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、前記母基板の捨代領域には仮止パターンが被着されており、この仮止パターンを用いて母カバーを母基板に仮固定した後で、各カバー領域を各基板領域に接合させるようにしたことから、上述した接合作業の際に母カバーが母基板に対して位置ずれを起こすのが有効に防止されるようになり、各カバー領域の外周部を各基板領域の外周部に対し確実に接合させることができる。これによって電子装置の製造歩留まりを高く維持することができる。

更に本発明の電子装置の製造方法によれば、上述の仮止パターンを、隣接する基板領域を区画する境界線の延長線上に存在しないよう配置させておくことにより、母基板及び母カバーをダイサー等を用いて前記境界線に沿って一直線状に切断する際、ダイサー等を仮止パターンに接触させることなく母基板及び母カバーを一括的に切断することができるようになるため、分割に係る作業性が良好となり、これによっても電子装置の生産性を向上させることができるようになる。

更に本発明の電子装置の製造方法によれば、前記工程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、ダイサー等を接合材に接触させることなく母基板及び母カバーを一括的に切断することができるようになるため、分割に係る作業性が良好となり、これによっても電子装置の生産性を向上させることができるようになる。

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方法に適用して得た水晶振動子の外観斜視図、図２は図１の水晶振動子の断面図であり、これらの図に示す水晶振動子は、大略的に、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。

前記基体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から成り、上面の中央域には凹部１ａが設けられ、更に凹部１ａの開口部の外方に位置する基体１の上面には凹部１ａの開口部を囲繞するようにして環状の導体パターン６が被着されている。

前記基体１は、凹部１ａ内で水晶振動素子５を収容するためのものであり、その下面には入力端子、出力端子、グランド端子等を含む複数個の外部端子３が、凹部１ａの底面には水晶振動素子５の振動電極に接続される一対の搭載パッド２等が設けられており、外部端子３は水晶振動子をマザーボード等の外部回路基板に搭載する際、水晶振動子を外部回路基板と電気的に接続するための端子として機能し、これらの外部端子３と凹部底面の搭載パッド２等は容器体表面の配線導体や容器体内部に埋設されているビアホール導体等を介して相互に電気的に接続される。

また前記導体パターン６は、例えば、タングステン、モリブデン等から成るメタライズ層（厚み：１０μｍ〜２０μｍ）の上面にニッケル層（厚み：２μｍ〜６μｍ）および金層（厚み：０．７μｍ〜１．４μｍ）を順次、被着・形成して成り、その表面には後述する蓋体４の下面がろう材層９を介して接合される。

また、前記基体１の上面に設けられている凹部１ａの底面には、水晶振動素子５が搭載されている。

前記水晶振動素子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を被着・形成した構造を有し、一対の振動電極を導電性接着材７を介して凹部底面の対応する搭載パッド２に電気的に接続させることによって基体１の凹部底面に搭載され、これによって水晶振動素子５と基体１とが電気的・機械的に接続される。

かかる水晶振動素子５は、外部からの変動電圧が一対の振動電極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ようになっている。

そして、先に述べた基体１の上面には、凹部１ａの開口部を塞ぐようにして蓋体４が取着されている。

前記蓋体４は、４２アロイやコバール、リン青銅等の金属によって平板状をなすように形成されており、その下面外周部を基体上面の導体パターン６に対し接合させることによって基体１の上面に取着され、凹部１ａの内面と蓋体４の下面とで囲まれた領域内に前記水晶振動素子５が収納される。尚、前記蓋体４と基体１とは、例えば、金８０％、錫２０％の組成比率を有したろう材層９を介して接合される。

また、このような蓋体４は、基体１の配線導体等を介してグランド端子用の外部端子３に接続させておくことが好ましく、そのようになしておくことにより、水晶振動子の使用時、蓋体４がアースされてシールド機能が付与されるようになり、水晶振動素子５を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。従って、蓋体４は基体１の配線導体を介してグランド端子用の外部端子３に接続させておくことが好ましい。

かくして上述した水晶振動子は、基体１の下面に設けられている入出力端子を介して水晶振動素子５の振動電極間に外部からの変動電圧を印加し、水晶振動素子５を所定の周波数で厚みすべり振動させることによって水晶振動子として機能する。そして、このような水晶振動子の周波数に基づいて外部の発振回路で生成・出力された発振信号は、例えば、携帯用通信機器等の電子機器における基準信号（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３を用いて説明する。

（工程Ａ）
まず、図３（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１１とこれら複数個の基板領域１１を囲繞する枠状の捨代領域とを有し、該捨代領域に仮止パターン１０が被着されている母基板１５を準備し、該母基板１５の各基板領域１１に水晶振動素子５を搭載する。

前記母基板１５は、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矩形状をなすように形成されており、例えば、２層のセラミック層を間に導体パターン６を介して積層した構造を有している。

また前記母基板１５は、その中央域に、マトリクス状、即ち、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数）の行列状に配置された複数個の基板領域１１を有し、これらの基板領域１１を囲繞するように前記捨代領域が配置されている。

このような母基板１５の各基板領域１１には、その上面側に、底面に一対の搭載パッドを有した凹部１ａと該凹部１ａの開口部を取り囲む環状の導体パターン６とが設けられ、下面側に、入力端子や出力端子，グランド端子等の外部端子３が設けられている。

また、母基板１５の捨代領域には、その上面側に、複数個の基板領域１１を囲繞するようにして環状に配された仮止パターン１０が被着・形成されている。本実施形態において、仮止パターン１０は、隣接する基板領域１１を区画する境界線の延長線上に存在しないように形成される。

かかる母基板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、有機バインダ、ガラスフリット等を添加・混合した上、これをシート状に成形して得たセラミックグリーンシートの表面等に搭載パッドや導体パターン６，外部端子３，仮止パターン１０等となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって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。

そして、得られた母基板１５の各基板領域１１には、凹部１ａの底面に水晶振動素子５が１個ずつ搭載され、水晶振動素子５の振動電極と凹部底面の対応する搭載パッド２とを導電性接着材７を介してボンディングすることにより水晶振動素子５が母基板１５の各基板領域１１と電気的・機械的に接続される。

（工程Ｂ）
次に、図３（ｂ）に示す如く、母基板１５の基板領域１１と１対１に対応する複数個のカバー領域１２を有した金属製の母カバー１６を準備し、これを図４に示す如く、母基板１５の上面に載置させた上、母基板１５の上面に取着・接合させる。

前記母カバー１６のカバー領域１２は、先に述べた母基板１５の基板領域１１と１対１に対応するようにマトリクス状に配されており、かかる母カバー１６の外周域にも、母基板１５と同様に捨代領域が設けられ、この部分の下面側（母基板１５側）には、母基板１５の仮止パターン１０と対応する形状を有した仮止部が設けられている。

また前記母カバー１６は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属によって平板状をなすように形成されており、その下面には、前記仮止部と各カバー領域１２の少なくとも外周部に金錫合金等から成るろう材層９がそれぞれ被着されている。かかる母カバー１６の厚みは、例えば、６０μｍ〜１００μｍに設定される。

このような母カバー１６を母基板１５の上面に取着・接合させるには、母基板１５の各基板領域１１上に母カバー１６の対応するカバー領域１２が配置されるようにして母カバー１６を母基板１５上に載置させ、次に母カバー１６及び母基板１５の捨代領域に対しＹＡＧレーザー等を用いて母カバー側より仮止パターンの形成箇所に合わせてレーザー光を照射し、母カバー１６の下面に被着させておいたろう材層９を加熱・溶融させることによって母カバー１６の捨代領域を母基板１５の仮止パターン１０に接合させ、しかる後、母カバー１６の各カバー領域１２の外周部をカーボン治具等を用いて部分的に高温で加熱し、母カバー１６の下面に被着させておいたろう材層９を加熱・溶融させるとともに、該溶融したろう材層９を介して各カバー領域１２の外周部を対応する基板領域１１の外周部にろう付けすることによって水晶振動素子５の収納領域が気密封止される。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することとなるため、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。

（工程Ｃ）
そして最後に、図３（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１１の外周に沿って一括的に切断・分離する。

かかる切断作業は、例えば、ダイサー等のカッターを用いて一体化された母基板１５及び母カバー１６を母カバー１６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。尚、母基板１５や母カバー１６の捨代領域は、複数個の水晶振動子を切り出した後、廃棄される。

この場合、水晶振動子の組み立てに先立って、母基板１５や母カバー１６を予め個片に分割しておく必要はなく、両者を一括的に分割して複数個の水晶振動子が同時に得られることから、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。

しかも、前記母基板１５は、水晶振動子の組立に際し、それ自体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を個々に取り付ける等といった煩雑な作業は一切不要であり、これによっても水晶振動子の組み立て工程が大幅に簡素化され、電子装置の生産性向上に供することができる。

また上述した実施形態においては、母基板１５の捨代領域に仮止パターン１０が被着されており、この仮止パターン１０を用いて母カバー１６を母基板１５に仮止めした後で、各カバー領域１２を各基板領域１１に接合させるようにしたことから、両領域を接合する際に母カバー１６が母基板１５に対して位置ずれを起こすのが有効に防止されるようになり、各カバー領域１２の外周部を各基板領域１１の外周部に対し確実に接合させることができる。これによって水晶振動子の製造歩留まりを高く維持することができる。

更に上述した実施形態においては、仮止パターン１０が隣接する基板領域１１を区画する境界線の延長線上に存在しないよう配置されているため、母基板１５及び母カバー１６をダイサー等を用いて前記境界線に沿って一直線状に切断する際、ダイサー等を仮止パターン１０に接触させることなく母基板１５及び母カバー１６を一括的に切断することができ、分割に係る作業性が良好となる。これによっても水晶振動子の生産性を向上させることができるようになる。

また更に上述した工程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ろう材９を存在させないでおくようにすれば、ダイサー等を接合材に接触させることなく母基板１５及び母カバー１６を一括的に切断することができるようになるため、分割に係る作業性が良好となり、これによっても水晶振動子の生産性を向上させることができる利点がある。従って、母基板１５及び母カバー１６の切断箇所に両者を接合するろう材９を存在させないでおくことが好ましい。

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は、母基板１５及び母カバー１６を工程Ｃにおいてカッターで切断する際に母基板側より切断するようにしたが、これに代えて、母カバー１６側より切断するようにしても構わない。

また上述した実施形態において、母基板１５の隣接する基板領域１１間に捨代領域を設けるようにしても良い。この場合、母カバー１６にも同様の捨代領域が設けられることとなる。

更に上述した実施形態においては、母カバー１６を母基板１５に対して仮止めするのにレーザー光を照射するようにしたが、これに代えて、母基板１５上に載置させた母カバー１５の捨代領域を枠状のカーボン治具等を用いて部分的に加熱することによって仮止めするようにしても良い。

また更に上述した実施形態においては、母カバー１６の各カバー領域１２の外周部をカーボン治具等のヒータを用いて部分的に加熱することにより各カバー領域１２を母基板１５の各基板領域１１に接合するようにしたが、これに代えて、母カバー１６の各カバー領域１２を母基板１５の各基板領域１１に接合させるのに従来周知のシーム溶接（抵抗溶接）を採用するようにしても構わない。

更にまた上述した実施形態においては、母基板１５の捨代領域に設けられる仮止パターン１０を不連続な環状パターンとして形成するようにしたが、これに代えて、仮止パターン１０を図５に示す如く連続的な環状パターンとして形成するようにしても良い。

また更に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）の斜視図である。図１の水晶振動子の断面図である。（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工程毎の断面図である。本発明の一実施形態に係る製造方法に用いられる母基板１５と母カバー１６の斜視図である。本発明の他の実施形態に係る製造方法に用いられる母基板１５と母カバー１６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・・・基体
２・・・接続パッド
３・・・外部端子
４・・・蓋体
５・・・水晶振動素子（電子部品素子）
６・・・導体パターン
７・・・導電性接着材
８・・・カバー部材
９・・・ろう材層
１０・・・仮止パターン
１１・・・基板領域
１２・・・カバー領域
１５・・・母基板
１６・・・母カバー

Claims

マトリクス状に配列された複数個の基板領域とこれら複数個の基板領域を囲繞する枠状の捨代領域とを有し、該捨代領域に仮止パターンが被着されている母基板を準備し、該母基板の各基板領域に電子部品素子を搭載する工程であり、前記仮止パターンが、隣接する基板領域を区画する境界線の延長線上に存在していない、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、及び前記捨代領域と対応する仮止部を有する金属製の母カバーを前記母基板上に載置させ、前記捨代領域を前記仮止パターンに接合するとともに、前記電子部品素子が被覆されるようにして各カバー領域の外周部を各基板領域の外周部に接合させる工程Ｂと、
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工程Ｃと、を含む電子装置の製造方法。
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。
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または請求項２に記載の電子装置の製造方法。
前記工程Ｂにおいて、前記捨代領域を前記仮止パターンに接合した後、各カバー領域の外周部を各基板領域の外周部にシーム溶接にて接合させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。