JP5729699B1 - 封止装置及び封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく高気密性の封止を行うことができる封止装置及びそれを用いた封止方法を提供する。【解決手段】電子部品を収納する容器とリッドとを気密封止する電子部品の封止装置であって、加熱ラインとそれに次ぐ封止ラインとを有し、上記容器と上記リッドとを載置するパレットを備え、当該パレットを加熱ラインと封止ラインの間で移送させる移送手段を有し、上記容器と上記リッドがいずれもろう材と直接接し、上記パレット上に封止治具蓋を載置するものであり、上記封止治具蓋は、荷重ピンが通過でき、かつ、容器及びリッドは通過できない孔部を有するものであることを特徴とする封止装置。【選択図】なし

Description

本発明は、封止装置及び封止方法に関する。

水晶振動子、水晶発振器、弾性表面波フィルタ、ＬＥＤ等の電子部品の分野において、容器の開口部に蓋であるリッドを接合することで、該容器を気密封止することが行われている。

特許文献１には、パレットを使用して、このパレットにリッドと容器とを載置し、封止する封止装置が開示されている。また、特許文献１の封止装置は、ヒーターを直接容器に当接させることで、上記リッドと容器とを接合させるものである。このように、ヒーターと容器とが接触する場合、容器がヒーターに貼りつくというトラブルが発生する。一部の容器がヒーター等の封止装置の一部に貼りつくと、これが次の工程に移送されなくなってしまう。これを外すためには、ラインを停止して温度を降下させる必要が生じてしまい、製造効率の大幅な低下につながってしまう。

特許文献２においては、パレットを加熱し、このパレットの熱をリッドに伝導することでろう材を溶融し、上記リッドと容器とを接合させる封止装置が開示されている。特許文献２の図６において、荷重ピンを用いて容器を封止する方法が開示されているが、加熱された荷重ピンに容器が貼りついてしまい、ライントラブルを生じてしまう。

特開２０１１−１４６４９１号公報 特開２０１１−１４８１０号公報

本発明は上記に鑑み、効率よく高気密性の封止を行うことができる封止装置及びそれを用いた封止方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、電子部品を収納する容器とリッドとを気密封止する電子部品の封止装置であって、加熱ラインとそれに次ぐ封止ラインとを有し、上記容器と上記リッドとを載置するパレットを備え、当該パレットを加熱ラインと封止ラインの間で移送させる移送手段を有し、
上記容器と上記リッドがいずれもろう材と直接接し、上記パレット上に封止治具蓋を載置するものであり、上記封止治具蓋は、封止ラインに設けられた加熱手段の一部である荷重ピンが通過でき、かつ、容器及びリッドは通過できない孔部を有するものであり、加熱ライン及び封止ラインは、それぞれ、上部下部の両方にヒーターブロックを設け、上下から挟み込むようにして加熱するものであることを特徴とする封止装置に関する。
上記荷重ピンは、ヒーターブロックに設けられた突起物であることが好ましい。

本発明は、上述した封止装置を使用して容器とリッドとを封止することを特徴とする封止方法でもある。

本発明の封止装置及び封止方法は、簡便な装置によってヒーターと容器との接着を防ぐことができる。これによってライントラブルを生じることも少なく、効率的且つ安定的に封止を行うことが出来、大量生産に適した方法であると言える。

本発明の封止装置の一例を示す模式図である。 本発明の封止装置の一例を示す模式図である。 本発明の封止装置の一例を示す模式図である。 本発明の封止装置の概要を示す模式図である。

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の封止装置は、リッドと容器とを載置してライン上を移動させるパレットの上に荷重ピンが通過でき、かつ、容器及びリッドは通過できない孔部を有する封止治具蓋を設置したものである。本発明においては、上述のような孔部を有する封止治具蓋を備えたものとしたことによって、容器が荷重ピンと封止治具蓋以外の部位には接触しないものとすることができる。これによって、上述したトラブルが発生しないという利点が得られるものである。

本発明の具体的な態様の一例を図１において模式図として示した。図１の加熱工程１０ａにおいては、容器１はリッド２上に載置されたろう材３と接触する状態に配置されている。この加熱工程１０ａにおいて、ろう材３の融点以下に加熱し、ろう材を溶融させる。次いで行う封止工程１０ｂにおいて、孔部８から荷重ピン６によって加圧することで、容器１とリッド２とを接着させることができる。

本発明の封止装置では、荷重ピンと容器が接着し封止を行った後、荷重ピンが容器から離れる際に一緒に容器も持ち上がった場合にも、封止治具蓋の孔部は容器が通過できない大きさであるため、容器は荷重ピンから離脱しパレット内に戻る構造を有する。したがって、荷重ピンに容器が接着するトラブル等発生した際の処置として、容器とヒーターを外す為に、ラインを停止して温度を降下させ減圧状態から常圧状態に環境を戻す等の、製造効率の大幅な低下を引き起こす問題は生じない。

図１に示した態様において、更に、加熱するためのヒーターブロック９，１０，１１，１２を図示したものが、図２、３である。図２は図１の態様に対応したものである。
図２，３に示したように、本発明においては加熱ライン１０１及び封止ライン１０２のそれぞれにおいて、別個のヒーターブロックを有しており、パレット４、封止治具蓋５及び、これらの内部に載置された容器１、リッド２が加熱ライン１０１から封止ライン１０２へと移動する。

図２の態様においては、荷重ピン７は、封止ライン１０２中に設置された加熱手段であるヒーターブロック１１に内蔵された突起物構造である。このようにすることで、荷重ピンが所定温度に加熱されていることから、封止ラインにおいて容易に所定の温度で温度管理を行うことができる点でも好ましい。
上記荷重ピンは、ヒーターブロックに設けられた穴に荷重ピンとバネが挿入された構造とし、製品への荷重圧力はバネの強さで任意に設定変更される事が望ましい。

更に、図３の態様のように、上部下部の両方にヒーターブロックを設け、上下から挟み込むようにして加熱することが好ましい。本発明においては、加熱ライン及び封止ラインのそれぞれにおいて、温度管理を行うことが必要であり、特に、封止ラインにおいては、短時間で効率よく加熱ラインでの温度よりも高温にしなければならない。上述したように、上部下部の両方にヒーターを設け、上下から挟み込むようにして加熱することで、短時間で所定の温度にすることができる。

本発明の封止装置においては、パレットを使用する。
上記パレットは、板状物の表面に複数の凹部を有するものとすることが好ましい。すなわち、一つのパレット中に図１〜３に示したような凹部を多数有するパレットを使用して、一つのパレットで多数の封止を同時に行えるものとすることが好ましい。上記パレットを形成する素材は特に限定されないが、金属製、セラミック製等を使用することができ、金属製であることが特に好ましい。

本発明の封止装置の概要を図４に示した。
本発明の封止装置は加熱ライン１０１及び封止ライン１０２を備えたものである。図１〜３に示したように、パレット４中にリッド２、ろう材３、容器１をこの順に載置した状態で装置中に導入するものである。そして、当該パレットを搬送手段（図示せず）によって、装置内を移動させ、加熱ライン１０１→封止ライン１０２の順に通過させ、それぞれのライン中で必要な処理を行うことによって封止処理を行うものである。

上述したように、パレット４の上には封止治具蓋５が載置される。当該封止治具蓋５は、パレット４と略同サイズであり、パレット４上に載置することで、そのほぼ全面を覆うものであることが好ましい。上記封止治具蓋５は、パレット４と少しの振動や軽い荷重程度ではパレット４から外れることがない程度に、各々どちらかに穴加工を施し、相手側にはピンを取り付け、穴にピンを挿入して固定されていることが好ましい。
穴をパレット側にするか、蓋側にするかは特に制限されるものでは無い。

上記封止治具蓋５は、その素材を限定されるものではなく、加熱条件に耐えうる耐熱性を有する素材であればよい。例えば、セラミック、カーボン、チタン、金属等を挙げることができる。

本発明の封止装置は、加熱ライン１０１においては、具体的には例えば、上述した図１の１０ａに示した状態で処理を行い、封止ライン１０２においては図１の１０ｂに示した状態で処理を行うことができる。
加熱ライン１０１は、加熱手段及び減圧手段を有するものであることが好ましい。すなわち、加熱ライン１０１中では減圧状態で加熱を行い揮発性能を高める構造とする。その際、上記ろう材の融点以下の温度で加熱を行い、加熱ライン中でろう材を加熱することが好ましい。

加熱ライン１０１における減圧手段は特に限定されず、５パスカル（５Ｐａ）以下の減圧状態にまで減圧できるものであれば減圧ポンプ等の周知の任意のものを使用することができる。

加熱ライン１０１における加熱温度は特に限定されるものではなく、使用するろう材によって適宜設定することができる。原則的には、使用するろう材の融点以下で加熱することが好ましい。もっとも一般的なろう材である金錫合金（ＡｕＳｎ合金）の場合は、２８０℃以下であることが好ましい。

封止ライン１０２は、加熱手段、減圧手段及び押圧手段を備えたものである。すなわち、加熱ラインを経て、ろう材が溶融した状態のリッド及び容器を気密状態で融着させるものである。加熱手段による加熱温度は、特に限定されるものではないが、上記加熱ラインよりも高温とすることが好ましい。また、原則的には使用するろう材の融点以上であることが好ましい。ろう材が金錫合金（ＡｕＳｎ合金）の場合は、２８０℃以上であることが好ましい。

封止ライン１０２における減圧手段としても、上記加熱ライン１０１と同一のものを使用することができる。また、上記封止ライン１０２中の空間を上記加熱ライン１０１中の空間と連続したものとして、これらの両方を同時に減圧するものであってもよい。

封止ライン１０２においては、上記押圧手段（図１〜３においては、荷重ピン６、７として示した）によって、リッド２と容器１とを圧着し、封止するものである。当該押圧手段は特に限定されるものではなく、通常の押圧手段によって行うことができる。

なお、荷重ピンは上述した図２、３のもののように、加熱手段の一部であってもよいし、加熱手段と分離した独立のものとし、加熱手段としての機能を有さず、封止を行う際の荷重を付加するだけの荷重ピンであってもよい。

このような加圧条件は特に限定されるものではないが、容器の大きさによって加圧条件を変更出来ることが好ましい。例えば、□２ｍｍ程度の容器であれば１００ｇ／ｃｍ^２という加圧条件で封止を行うことができる。

本発明の封止装置においては、上記目的を達成するためのその他の構成単位を有するものであってもよい。例えば、加熱ラインへのパレットの導入、封止ラインからのパレットの取り出しに際しては、常圧条件から減圧条件下への導入又はその逆であるから、このような導入への対応がなされていることが好ましい（図４中、１０３、１０４）。

本発明の封止装置においては、加熱ライン及び封止ラインの各々の温度誤差を少なくすることが好ましい。本装置においては温度誤差を±２．５℃以下の制御を有するものとする。

本発明の封止装置においては、加熱時間が５〜１５分、封止時間が３０秒〜５分となる
ようにライン設計を行うことが好ましい。
このような加熱時間を確保し、かつ、加熱ライン内の温度や減圧度を全体的に均一に維持するために、加熱ラインを複数設けてもよい。

本発明の封止装置においては、封止ライン後に冷却ラインを備えるものであってもよい。すなわち、減圧加熱封止を行った後は、減圧状態で冷却までを行い、取り出す事が好ましい。これによって、減圧下での冷却を行うことができ、常圧に取り出した際には室温付近にまで冷却が完了されている事から、トレイの常圧状態での酸化（変色）という問題を生じることなく、冷却を行うことができる点で好ましい。

本発明は、上述した封止装置を使用してリッドと容器とを封止することを特徴とする封止方法でもある。

本発明は、上述したようなものであり、水晶振動子、水晶発振器、弾性表面波フィルタ、ＬＥＤ等の電子部品の容器とリッドとを封止する目的で利用することができる。

１．容器
２．リッド
３．ろう材
４．パレット
５．封止治具蓋
６．７．荷重ピン
８．孔部
９．１０．加熱ライン用ヒーターブロック
１１．１２．封止ライン用ヒーターブロック
１０１．加熱ライン
１０２．封止ライン
１０３．常圧減圧切替室（入側）
１０４．常圧減圧切替室（出側）
１０５.１０６．減圧ポンプ

Claims (3)

1. 電子部品を収納する容器とリッドとを気密封止する電子部品の封止装置であって、
   加熱ラインとそれに次ぐ封止ラインとを有し、
   前記容器と前記リッドとを載置するパレットを備え、当該パレットを加熱ラインと封止ラインの間で移送させる移送手段を有し、
   前記容器と前記リッドがいずれもろう材と直接接し、
   前記パレット上に封止治具蓋を載置するものであり、
   前記封止治具蓋は、封止ラインに設けられた加熱手段の一部である荷重ピンが通過でき、かつ、容器及びリッドは通過できない孔部を有するものであり、
   加熱ライン及び封止ラインは、それぞれ、上部下部の両方にヒーターブロックを設け、上下から挟み込むようにして加熱するものである
   ことを特徴とする封止装置。
2. 荷重ピンは、ヒーターブロックに設けられた突起物である請求項１記載の封止装置。
3. 請求項１又は２記載の封止装置を使用して容器とリッドとを封止することを特徴とする封止方法。