JP6824520B2 - 電子部品の製造方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の製造方法および装置に関する。本発明は、特に水晶振動子の製造工程での利用に適するが、水晶振動子以外の電子部品の製造にも同様に利用できる。以下では、電子部品として、主に水晶振動子を例に説明する。

水晶振動子を有する素子の製造工程には、電極が設けられた水晶片を水晶振動子容器内に固定した後に周波数を最終調整する工程（以下、「周波数調整工程」という）と、この工程の後に、真空あるいは窒素雰囲気下でリッド（蓋）を取り付けて封止する工程（以下、「封止工程」という）が含まれる。周波数調整工程の作業サイトから封止工程の作業サイトへの水晶振動子容器の移載には、一般に、真空チャックが用いられる（例えば、特許文献１参照）。なお、通常、「水晶振動子」とは、電極が設けられた水晶片が容器内に封入されたものをいうが、以下では、説明のため、水晶片が容器内に固定されてはいるがまだ封止されていない状態のものも水晶振動子という。

特開２００１−１７９６７０号公報

周波数調整工程と封止工程とは各々別装置で実施されるものであり、さらに、周波数調整工程では水晶振動子容器内部を露出して処理を施すのに対し、封止工程では水晶振動子容器を蓋で覆った状態で搬入する必要があるため、処理トレーを共通化することが難しく、工程間における大気中での移載工程を避けることができなかった。周波数調整工程を終了した水晶振動子容器は大気中に搬出され、大気下の移載ロボットまたは作業員により封止用トレーに移載された後、封止装置に搬入されていた。周波数調整工程終了後に水晶振動子が大気に曝されてしまうため、水分吸着やパーティクルの付着、電極の酸化を防止することができず、周波数ばらつき、良品率の低下、歩留まりの低下等の課題が生じていた。

そこで、周波数調整工程と封止工程とを、真空雰囲気下で連続して行ことが考えられている。この場合、少なくとも容器かリッドのいずれかを真空雰囲気下で移載する必要がある。しかし、このような電子部品の移載用途で従来から用いられてきた真空チャックは、吸着ノズルの開口部から内部に空気を吸い込んで対象物を吸着するものであり、真空中では利用できない。大気中であれば粘着剤を用いることも考えられるが、粘着剤はガス発生の原因となり、また、粘着材の蒸発、吸着によって、粘着剤成分がデバイスに吸着すると、デバイスの性能が悪化するおそれがあることから、真空雰囲気下での利用は困難である。

本発明は、このような課題を解決し、真空雰囲気下で複数の工程を実施することのできる電子部品の製造方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面によると、電子回路素子が収容された素子容器に真空雰囲気下で蓋を装着して真空封止型の電子部品とする封止工程を含む電子部品の製造方法において、封止工程に先立ち、電子回路素子、素子容器および蓋の少なくともひとつに対する処理を実行する処理工程と、この処理工程の後に、電子回路素子、素子容器および蓋を封止工程が行われる場所に移載する移載工程とを含み、移載工程は、電子回路素子、素子容器および蓋の少なくともひとつの電子部品構成要素について、その電子部品構成要素の導電部分に、静電吸着電極をその電極の導体部分が導電部分に接することのない状態で近接させ、静電吸着電極に電圧を印加することで、その電子部品構成要素を静電吸着する静電吸着工程を含むことを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。

素子容器の外側には、内部に収容する電子回路素子に電気的に接続される外部接続電極が設けられる。この場合、移載工程では、電子回路素子が収容された状態の素子容器を移載対象とし、静電吸着工程では、静電吸着電極を外部接続電極の表面に近接させ、外部接続電極と静電吸着電極との間に電圧を印加することで素子容器を静電吸着することができる。

素子容器は、外部接続電極として、素子容器内の電子回路素子に接続される２つの電極に加えグランドまたはフローティング電極を有することができる。この場合、静電吸着工程では、少なくともグランドまたはフローティング電極の表面に静電吸着電極を近接させて静電吸着することができる。

静電吸着工程では、静電吸着電極の表面に誘電体膜が設けられた静電吸着ピンを用い、誘電体膜を外部接続電極に接触させて、静電吸着電極と外部接続電極との間のクーロン力またはジョンソンラーベック力またはグラディエント力により素子容器を吸着することができる。移載対象の素子容器が実質的に長方形状であり、素子容器の外側の１つの面に、外部接続電極として、長方形状の１つの対角に配置され内部の電子回路素子に接続された２つの電極と、長方形状の他の対角に配置された２つのグランドまたはフローティング電極とを有する場合、静電吸着工程では、静電吸着ピンを２本用い、各々の誘電体膜をそれぞれ２つのグランドまたはフローティング電極に接触させて静電吸着することができる。

また、静電吸着工程では、静電吸着電極の表面に、移載対象となる素子容器の外部接続電極に対応して、その外部接続電極が設けられている面の外部接続電極以外の部分に接触させるための凸部が設けられた静電吸着ピンを用い、素子容器の外部接続電極が設けられていない部分に凸部を接触させて、凸部の周囲の部分と外部接続電極との間のクーロン力により素子容器を吸着することもできる。移載対象の素子容器が実質的に長方形状であり、素子容器の外側の１つの面に、外部接続電極として、長方形状の１つの対角に配置され内部の電子回路素子に接続された２つの電極と、長方形状の他の対角に配置された２つのグランドまたはフローティング電極とを有する場合、静電吸着工程では、静電吸着ピンとして、凸部が十字形のものを用い、十字形で分割された４つの部分でそれぞれ、２つの電極および２つのグランドまたはフローティング電極を静電吸着することができる。

電子回路素子は、素子容器内に固定されて水晶振動子を構成する水晶片であり、処理工程は、素子容器内に固定された水晶片に対して周波数調整を実施する周波数調整工程を含むことができる。

移載工程では、電子回路素子が収容された状態の素子容器を、処理工程で使用される処理トレーから封止工程で使用される封止トレーに移載することができる。

蓋は金属製であり、処理工程は、蓋を熱処理して脱ガスする工程を含み、移載工程では、蓋を移載対象として封止工程の作業サイトに移載し、静電吸着工程では、静電吸着電極の表面に誘電体膜が設けられた静電吸着ピンを用い、誘電体膜を蓋に接触させて、蓋を吸着することができる。この場合、移載工程では、蓋を封止工程で用いられる封止トレー上に複数並べて配置し、電子回路素子のうち不良があったものに対応する蓋については、封止トレーから取り除くことができる。

移載工程では、電子回路素子が収容された状態の素子容器と蓋とをそれぞれ移載対象とし、静電吸着工程では、静電吸着電極として、素子容器用の第１の静電吸着電極と蓋用の第２の静電吸着電極とを用い、封止工程では、第１の静電吸着電極により吸着されている状態の素子容器と、第２の静電吸着電極により吸着されている状態の蓋とを、互いに対向させ、第１の静電吸着電極を台座として、ローラー電極によりシーム溶接封止することができる。この場合、封止工程では、素子容器と蓋とを、１組ずつ、または列毎に処理する。

本発明の第２の側面によると、電子回路素子、この電子回路素子を収容する素子容器、および電子回路素子が収容された状態で素子容器を封止する蓋の少なくともひとつに対する処理を実行する封止前処理部と、電子回路素子が収容された状態の素子容器に蓋を装着して真空封止型の電子部品とする封止処理部と、封止前処理部による処理が施された電子回路、素子容器および蓋を封止処理部に移載する移載機構とを備え、移載機構は、静電吸着電極と、この静電吸着電極を操作するマニピュレータとを備え、マニピュレータは、電子回路素子、素子容器および蓋の少なくともひとつの電子部品構成要素について、その電子部品構成要素の導電部分に、静電吸着電極をその電極の導体部分が導電部分に接することのない状態で近接させ、静電吸着電極に電圧を印加することで、その電子部品構成要素を静電吸着することを特徴とする電子部品の製造装置が提供される。

静電吸着電極には、その表面に、移載対象となる電子部品構成要素の導電部分の表面に接触させるための誘電体膜が設けられる。

あるいは、静電吸着電極は、その表面に、移載対象となる電子部品構成要素の導電部分が設けられている面の導電部分以外の部分に対応して、導電部分以外の部分に接触して表面のそれ以外の部分と電子部品構成要素の導電部分とを接触させずに対向させて維持する凸部を有する構成とすることもできる。この場合、移載対象となる電子部品構成要素は素子容器であり、この素子容器は、実質的に長方形状であり、外側の１つの面に、長方形状の１つの対角に配置され内部の電子回路素子に接続された２つの電極と、長方形状の他の対角に配置された２つのグランドまたはフローティング電極とを有し、記静電吸着電極の凸部は、２つの電極および２つのグランドまたはフローティング電極の間の形状に対応して、十字形に設けられている構成とすることができる。

電子回路素子は、素子容器内に固定されて水晶振動子を構成する水晶片であり、封止前処理部は、素子容器内に固定された水晶片に対して周波数調整を実施する周波数調整処理部を含むことができる。

移載機構は、電子回路素子が収容された状態の素子容器を、封止前処理部で使用される処理トレーから封止処理部で使用される封止トレーに移載するように制御される。

蓋は金属製であり、封止前処理部は、蓋を熱処理して脱ガスする加熱処理部を含み、静電吸着電極には、その表面に、蓋の表面に接触させるための誘電体膜が設けられ、移載機構は、蓋を移載対象とし、誘電体膜を蓋に接触させて蓋を吸着するように制御される構成とすることもできる。

移載機構は、蓋を封止工程で用いられる封止トレー上に複数並べて配置し、電子回路素子のうち不良があったものに対応する蓋については、封止トレーから取り除くように制御される構成とすることもできる。

移載機構は、電子回路素子が収容された状態の素子容器と蓋とをそれぞれ移載対象とし、静電吸着電極として、素子容器用の第１の静電吸着電極と、蓋用の第２の静電吸着電極とを有し、封止処理部は、第１の静電吸着電極により吸着されている状態の素子容器と、第２の静電吸着電極により吸着されている状態の蓋とを、互いに対向させ、第１の静電吸着電極を台座としてシーム溶接封止するローラー電極を有することもできる。この場合、封止処理部は、素子容器と蓋とを、１組ずつ、または列毎に処理する。

本発明によると、真空雰囲気下で複数の電子部品製造工程を実施することができる。本発明を特に水晶振動子の製造工程で利用することで、水晶片に対する周波数調整工程あるいはリッドの加熱（アニール）処理と封止工程とを真空雰囲気下で連続して行うことができる。電子部品を大気に晒すことなく真空雰囲気下で搬送することにより、電子部品を高い良品率で製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態の電子部品の製造装置を示すブロック構成図である。 図２は、素子容器の移載に関連する部分の構成を詳しく説明するブロック構成図である。 図３は、図１に示す製造装置で製造工程の一部が行われる電子部品の一例を示す図であり、水晶振動子の構成を説明する図である。 図４は、本発明の実施形態における移載工程を説明する図である。 図５は、水晶振動子の製造工程を説明する図である。 図６は、図４に示す工程における素子容器を、図４と上下反転した方向から見た斜視図である。 図７は、素子容器の移載をさらに詳しく説明する図である。 図８は、周波数調整処理部の概略を説明する平面図である。 図９は、周波数調整処理部の概略を説明する側面図である。 図１０は、第１の移載機構による素子容器の移載工程の概略を説明する図である。 図１１は、第２の移載機構によるリッドの移載工程の概略を説明する図である。 図１２は、封止処理部の概略説明図である。 図１３は、図３に示す静電吸着ピンとは異なる静電吸着ピンを用いた移載工程を説明する図である。 図１４は、図１３に示す移載工程で用いられる静電吸着ピンの先端の構成の一例を示す斜視図である。 図１５は、図１３に示す移載工程で用いられる静電吸着ピンの先端の構成の別の例を示す斜視図である。 図１６は、封止工程で用いることのできる従来のシーム溶接封止方法を説明する図である。 図１７は、静電吸着を利用したシーム溶接封止方法を説明する図である。

図１は、本発明の実施形態に係る電子部品の製造装置のブロック構成図である。ここでは、水晶振動子の製造工程を例に説明する。この装置は、真空装置１内に、電子回路素子、この電子回路素子を収容する素子容器、および電子回路素子が収容された状態で素子容器を封止する蓋（リッド）の少なくともひとつに対する処理工程を実行する封止前処理部として、周波数調整処理部２および加熱処理部３を備え、電子回路素子が収容された状態の素子容器に蓋（リッド）を装着して真空封止型の電子部品とする封止工程を実行する封止処理部６を備え、さらに、電子回路、素子容器および蓋を封止処理部６に移載する移載工程を実行する移載機構４，５を備える。周波数調整処理部２、加熱処理部３、移載機構４，５および封止処理部６は、互いに搬送機構７により連結され、真空装置１外の制御部８により制御される。

周波数調整処理部２は、素子容器に収容された電子回路素子としての水晶片に、周波数調整処理を行う。加熱処理部３は、金属製のリッドを加熱（アニール）して脱ガスを行う。ここでは水晶振動子の製造を例にしているが、他の素子を製造する場合には、その素子に対応する封止前処理部を設けることができる。移載機構５は、加熱処理部３で処理されたリッドを移載機構４に移載する。移載機構４は、周波数調整処理部２で処理された素子容器を移載機構５から搬送されたリッドの上に移載し、搬送機構７を介して、封止処理部６に移送する。

図２は、素子容器の移載に関連する部分の構成を詳しく説明するブロック構成図である。素子容器の移載を行う移載機構４は、マニピュレータ４０と、このマニピュレータ４０により操作される静電吸着ピン４１，４２とを備える。マニピュレータ４０は、静電吸着工程を実行し、静電吸着ピン４１，４２の静電吸着電極を、吸着対象（この場合には素子容器）の導電部分に接することのない状態で近接させ、静電吸着電極に電圧を印加することで、その吸着対象を静電吸着する。

図３は、移載機構４による移載対象となる水晶振動子の構成を説明する図である。この水晶振動子１０は、電子回路素子としての水晶片１１が、素子容器１２内に収容されている。素子容器１２の外側には、外部接続電極として、電極パッド１３，１４，１５および１６が設けられる。電極パッド１３，１４は、素子容器１２内の水晶片１１に接続され、電極パッド１５，１６は、グランドまたはフローティングの電極である。素子容器１２は実質的に長方形状であり、電極パッド１３，１４，１５および１６は、素子容器１２の外側の１つの面に設けられる。電極パッド１３，１４は長方形状の１つの対角に配置され、電極パッド１５，１６は長方形状の他の対角に配置されている。

図４は、図２に示す移載機構４による図３に示す水晶振動子１０の移載工程を説明する図である。静電吸着ピン４１，４２はそれぞれ、棒状の静電吸着電極４３，４４を有する。静電吸着電極４３，４４の先端部の表面にはそれぞれ、移載対象の水晶振動子１０の外部接続電極、特に電極パッド１５，１６の表面に接触させるため、誘電体膜４５，４６が設けられている。誘電体膜は適宜選択すればよいが、実施例ではアルミナまたはテフロン（登録商標）を用いるものとする。静電吸着電極４３，４４には、それぞれ直流電源４７，４８が接続される。この例では、電極パッド１５，１６がグランドとなっているものとしている。また、静電吸着電極４３，４４には互いに別極性の電圧、すなわち、静電吸着電極４３には負電圧、静電吸着電極４４には正電圧が、それぞれ印加されるものとする。

図４において、水晶振動子１０および静電吸着ピン４１，４２は真空雰囲気下に置かれており、水晶振動子１０を周波数調整処理部３で使用される処理トレーから、封止処理部６で使用される封止トレーに移載するように制御される。すなわち、マニピュレータ４０により静電吸着ピン４１，４２を操作して、誘電体膜４５，４６をそれぞれ電極パッド１５，１６の表面に接触させる。これにより、静電吸着電極４３，４４がそれぞれ電極パッド１５，１６の表面に近接した状態となる。この状態で、静電吸着電極４３と電極パッド１５の間に電源４７から電圧を印加し、同時に、静電吸着電極４４と電極パッド１６の間に電源４８から電圧を印加する。これにより、静電吸着電極４３と電極パッド１５の間、および静電吸着電極４４と電極パッド１６の間に、それぞれクーロン力が生じる。このクーロン力により、水晶振動子１０（厳密には水晶片１１が収容された状態の素子容器１２、以下同様）を吸着することができる。誘電体膜の材料は適宜選択すればよく、例えば静電吸着電極の表面に体積抵抗率１０^１０〜１０^１２Ω・ｃｍの誘電体膜を設けて、ジョンソンラーベック力により水晶振動子１０を吸着してもよい。または、グラディエント力により水晶振動子１０を吸着してもよい。水晶振動子１０が吸着された状態で静電吸着ピン４１，４２を移動し、作業サイトを移動して、水晶振動子１０を別の作業サイトに移載することができる。

水晶振動子１０の製造工程をさらに詳しく説明し、その工程における素子容器１２の移載について説明する。

図５は、水晶振動子の製造工程を説明する図である。ここでは、表面実装型水晶振動子を例に説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、所望の周波数が得られるサイズに加工された水晶片１１を用意する。この水晶片１１の両面に、図５（Ｂ）に示すように、蒸着により金属膜を形成して、それぞれ励振電極１７，１８とする。図５（Ｂ）において、裏面の励振電極１８は破線で示す。続いて、図５（Ｃ）に示すように、励振電極１７，１８が形成された水晶片１１を、素子容器１２内に固定する。素子容器１２の表面（図では裏面になっている）には、図３に示すように、電極パッド１３，１４，１５，１６が設けられている。水晶片１１に設けられた励振電極１７，１８は、それぞれ電極パッド１３，１４に電気的に接続される。この状態、すなわち図５（Ｄ）に示す状態で、周波数調整工程が実施される。周波数調整工程後、図５（Ｅ）に示すように、素子容器１２をリッド１２ａで封止する。なお、図５においては、説明のため、水晶片１１、素子容器１２およびリッド１２ａの上下関係を逆にしている。

図６は、図５に示す製造工程における素子容器、特に素子容器１２を、図５と上下反転した方向から見た斜視図である。この素子容器１２を、図５（Ｄ）に示す周波数調整工程の後、図４に示す静電吸着ピン４１，４２で吸着し、リッド１２ａが置かれている作業サイトに搬送する。そして、図５（Ｄ）に示す封止工程を実行する。

吸着力の点からは、吸着される電極（電極パッド１５，１６）はグランドに接続されていることが望ましいが、フローティング電極を吸着の対象としてもよい。さらには、素子容器内に収容される電子回路素子（この場合は水晶片１１）に影響がないものであれば、その電子回路素子に接続される電極（電極パッド１３，１４）を利用することもできる。

以上の説明では、図６に示すような４つの電極パッドを有する水晶振動子を例に説明したが、吸着対象は少なくとも１つ以上の電極パッドを有していればよく、図６に示す例に限定されない。また、静電吸着ピンの数も適宜設定すればよく、１つの静電吸着ピンが複数の電極パッドに同時に接触して吸着する構成としてもよい。例えば音叉型水晶振動子は２つの電極パッドを有しており、２本の静電吸着ピンを２つの電極パッド夫々に接触させてもよいし、１本の静電吸着ピンを２つの電極パッドに接触させて１本の静電吸着ピンで吸着搬送してもよい。図６では吸着の対象となる電極パッド１５，１６が２つある場合を説明したが、吸着の対象となる電極は１つでもよい。また、より多くの電極が設けられている電子部品についても、同様にして移載することができる。吸着対象となりうる複数の電極がある場合に、その１つあるいは一部だけを吸着の対象とすることもでき、全てを吸着の対象とすることもできる。また、電極が容器の広い範囲に設けられている場合にも、同様に移載することができる。表面実装型水晶振動子以外の形態の水晶振動子や、水晶振動子以外の電子部品でも、例えば容器の外側に導電部が設けられているものであれば、同様に移載することができる。

図７は、移載機構４による水晶振動子の移載をさらに詳しく説明する図である。周波数調整処理部２から封止処理部６への移載は、実際には、周波数調整処理部２で使用された周波数調整トレー２１を移載機構４による作業サイトである移載室に搬送し、そこで、水晶振動子を封止処理部６で使用する封止トレー６１に移載する。周波数調整トレー２１および封止トレー６１の搬送は、搬送機構７により行われる。搬送機構７は、図７では周波数調整処理部２と移載室との間、および移載室と封止処理部６との間の搬送しか示していないが、周波数調整処理部２への周波数調整トレー２１の搬入、周波数調整処理部２内での周波数調整トレー２１の移動、封止処理部６内での封止トレー６１の移動、および封止処理部６からの封止トレー６１の搬出も行う。ここでは各サイトのトレーあるいはその他の容器の搬送手段を総括して搬送機構７として説明するが、各サイトで独立の搬送手段を設けてもよい。

図８および図９は周波数調整処理部２の概略説明図であり、図８は平面図、図９は側面図である。図３に示す水晶振動子１０は、周波数調整トレー２１の凹部に収容され、搬送機構７により周波数調整処理部２に搬入される。周波数調整トレー２１の底面には開口が設けられ、素子容器１２の開口が底面に対面する向きで収容されるため、周波数調整トレー２１の底面の開口から励振電極１７が露出する。周波数調整処理部２の内部には、イオンビームを照射するイオンガン２２とイオンビームを遮蔽するシャッター２３とが設けられ、励振電極１７にイオンビームを照射することで、水晶振動子１０の周波数を調整する。水晶振動子１０は周波数調整トレー２１上にマトリクス配列され、搬送機構７は、周波数調整トレー２１上の任意の列がイオンガン２２のイオンビーム照射エリアに位置するようトレーを搬送する。図示しない周波数測定手段により水晶振動子１０の周波数を測定し、所望の周波数となる時点でシャッター２３を閉じて、周波数調整を終了する。周波数調整トレー２１上の全ての水晶振動子１０の処理が完了すると、周波数調整トレー２１は周波数調整処理部２から搬出され、搬送機構７により移載機構４に搬入される。

図１０は、移載機構４の動作の概略を説明する図である。移載機構４は、上述したように、周波数調整トレー２１から封止トレー６１に水晶振動子１０を移載する装置である。予めリッド１２ａが収容された封止トレー６１のリッド１２ａ上に、素子容器１２を移載する。

次に、リッド１２ａの移載について説明する。図１１は、移載機構５の動作の概略を説明する図である。

加熱処理部３でアニールされたリッド１２ａは、加熱処理部３で使用された加熱容器ごと、搬送機構７により、移載機構５による作業サイトである移載室に搬送される。移載機構５は、図４に示された静電吸着ピン４１，４２と同様の静電吸着ピン５１を用いて、リッド１２ａを封止トレー６１に移載する。リッド１２ａは金属製であり、誘電体膜を介して静電吸着電極とリッド１２ａとの間に電圧を印加することでリッド１２ａを吸着する。リッド１２ａは導電部を有していればよく、絶縁部材に導電膜が形成された構成であってもよい。例えばセラミックや水晶、ガラス等からなるリッドに金メッキを施し、ろう材としてのＡｕＳｎを形成した部分を静電吸着に利用してもよい。このとき、リッド１２ａは封止トレー６１上に複数並べて配置されるが、周波数調整工程で不良があった水晶振動子１０に対応するリッド１２ａについては、封止トレー６１から取り除くように制御される。リッド１２ａが収容された封止トレー６１は、搬送機構７により、上述した移載機構４の作業サイトに搬送される。

図１２は、封止処理部６の概略説明図である。搬送機構７は、リッド１２ａおよび素子容器１２を搭載する封止トレー６１を、封止処理部６に搬入する。封止処理部６には封止トレー６１を挟むように加熱ブロック６２，６３が設けられ、封止トレー６１を加熱ブロック６２，６３間で加熱することで、リッド１２ａと素子容器１２とが接合する。

図１３は、静電吸着ピンの別の構成例を説明する図である。この静電吸着ピン４０１は、静電吸着電極４０２を有し、この静電吸着電極４０２の表面に凸部４０３を有する。この凸部４０３は、移載対象となる電子部品（例えば水晶振動子１０）の外部接続電極が設けられている面の外部接続電極以外の部分に対応して設けられ、外部接続電極以外の部分に接触して静電吸着電極４０１の表面の凸部４０３以外の部分と移載対象となる電子部品の外部接続電極とを接触させずに対向させて、例えば距離ｄに維持する。

静電吸着ピン４０１の凸部４０３を、素子容器１２の電極パッド１３，１４，１５，１６以外の部分に接触させることで、凸部の周囲の部分と電極パッド１３，１４，１５，１６との距離をｄに維持し、それらの間のクーロン力により、水晶振動子１０を吸着することができる。

図１４は、図１３に示す静電吸着ピン４０１の先端の構成の一例を示す斜視図である。この例では、円筒形の静電吸着電極４０２ａの先端に、十字形凸部４０３ａが設けられている。例えば図６の水晶振動子１０の素子容器１２に対して、十字形凸部４０３ａを、電極パッド１３，１４，１５，１６に接しないように接触させる。これにより、静電吸着電極４０２ａの先端の十字形凸部４０３ａで分割された４つの部分でそれぞれ、電極パッド１３，１４，１５，１６を静電吸着することができる。

図１５は、図１３に示す静電吸着ピン４０１の先端の構成の別の例を示す斜視図である。この例では、四角柱状の静電吸着電極４０２ｂの先端に、十字形凸部４０３ｂが設けられている。静電吸着電極４０２ｂの先端の四角形状は、移載対象となる電子部品の形状に対応している。例えば図５の水晶振動子１０に対して、静電吸着電極４０２ｂの先端の四角形状と素子容器１２の四角形状とを対応させて、十字形凸部４０３ｂを素子容器１２に接触させる。これにより、静電吸着電極４０２ｂを電極パッド１３，１４，１５，１６に接触させることなく、静電吸着電極４０２ｂの先端の十字形凸部６３ｂで分割された４つの部分でそれぞれ、電極パッド１３，１４，１５，１６を静電吸着することができる。このような構成とすることにより、被移載物との接触部が金属にできるため長寿命にでき、吸着電極が被移載物と接触しないため、表面汚染を防止し、磨耗等による吸着力低下を防ぐことができる。

ここでは、電極パッドが４つの電子部品を吸着するものとして、十字形の凸部を示したが、移載対象の電子部品の電極パッドの形状や個数によって、凸部の形状を任意に設計することができる。例えば、音叉形の水晶振動子のように素子が細長く、その両端に電極が設けられている場合には、中央に一つの凸部を設け、その両側で電極を静電吸着することができる。図１３ないし図１５では凸部４０３を設け、静電吸着電極と電極パッド間を距離ｄの空間としているが、例えば静電吸着電極４０２に誘電膜を形成し、距離ｄの空間内の一部を誘電体材料で満たしてもよい。

図１６は、図１２に示したものとは別の封止処理部６の構成例を示す。この構成例では、封止トレー６０１上に、電子回路素子としての水晶片１１が収容された状態の素子容器１２を下に、リッド１２ａを上に配置し、ローラー電極６０２により真空シーム溶接封止を行う。

ただし、従来の真空シーム溶接封止では、素子の小型低背、狭小ピッチ化に限界がある。例えば水晶振動子は、パッケージ厚さが０．３ｍｍ以下となり、封止トレー６０１のワークポケット深さを０．１ｍｍ以下しかとれない。一方、シーム溶接では、数Ａないし数十Ａの大電流を流すため、ローラー電極６０２を小型化することができない。そのため、ローラー電極６０２が封止トレー６０１に接触してしまったり、搬送不良が生じたりする。また、ローラー電極６０２の大きさでピッチが制限されてしまい、素子が小型化されても、ピッチを狭くしてトレー搭載数を増やすことができなくなっている。

図１７は、このような従来の真空シーム溶接封止技術を改善した例を示す。この例では、移載機構４，５は、電子回路素子としての水晶片１１が収容された状態の素子容器１２とリッド１２ａとをそれぞれ移載対象とし、静電吸着電極として、素子容器１２用の第１の静電吸着電極４１１と、リッド１２ａ用の第２の静電吸着電極４１２とを用いる。封止処理部６は、第１の静電吸着電極４１１により吸着されている状態の素子容器１２と、第２の静電吸着電極４１２により吸着されている状態のリッド１２ａとを、互いに対向させ、第１の静電吸着電極４１１を台座として、ローラー電極６０２によりシーム溶接封止する。このとき、素子容器１２とリッド１２ａとは、１組ずつ、または列毎に処理される。

この構成によれば、ローラー電極６０２が大きくても、封止トレーに誤って接触することがなく、ローラー電極６０２によるトレーのピッチやワークポケット深さの制限が解消される。

本発明により、周波数調整工程から封止工程への水晶振動子移載を真空雰囲気下で実施することが可能となるため、封止工程前の水晶振動子に水分や塵埃等のパーティクルが付着することを防止し、封止後の周波数ばらつきを低減させることができる。また、周波数調整工程後の電極を大気に曝すことなく封止することができるため、電極の酸化を防止することも可能となる。また、アニール処理後の蓋を大気に曝すことなく封止装置に搬入することができるため、更なる周波数のばらつき低減に貢献する。封止工程では十分なガス抜きを実施することが重要であるが、水分吸着のない水晶振動子容器及び蓋を封止することができるため、ガス抜きのための予備加熱アニール時間を短縮することも可能となる。封止後の周波数シフトを抑止し、良品率を向上させることができるため、歩留まりを改善することができる。

以上の説明では水晶振動子の製造を例に説明したが、本発明は、回路素子が収容された素子容器に真空雰囲気下で蓋を装着して真空封止型の電子部品とする封止工程を含むどのような電子部品の製造にも利用することができる。その場合、封止工程に先立つ処理工程では、対象となる電子回路素子、素子容器および蓋の少なくともひとつに対して、その対象物に応じた処理を実行する。そして、その処理工程の後に、本発明における移載工程により、対象となる電子回路素子、素子容器および蓋を封止工程が行われる場所に移載する。移載工程では、電子回路素子、素子容器および蓋の少なくともひとつの電子部品構成要素について、その電子部品構成要素の金属部分などの導電部分に、静電吸着電極をその電極の導体部分が導電部分に接することのない状態で近接させ、静電吸着電極に電圧を印加することで、その電子部品構成要素を静電吸着することができる。

１ 真空装置
２ 周波数調整処理部
２１ 周波数調整トレー
２２ イオンガン
２３ シャッター
３ 加熱処理部
４，５ 移載機構
４０ マニピュレータ
４１，４２，５１，４０１，４１１，４１２ 静電吸着ピン
４３，４４４０２，４０２ａ，４０２ｂ 静電吸着電極
４５，４６ 誘電体膜
４７，４８ 直流電源
４０３，４０３ａ，４０３ｂ 凸部
６ 封止処理部
６１ 封止トレー
６２，６３ 加熱ブロック
６０２ ローラー電極
７ 搬送機構
８ 制御部
１０ 水晶振動子
１１ 水晶片
１２ 素子容器
１２ａ リッド（蓋）
１３，１４，１５，１６ 電極パッド（外部接続電極）
１７，１８ 励振電極

Claims (22)

1. 電子回路素子が収容された素子容器に真空雰囲気下で蓋を装着して真空封止型の電子部品とする封止工程を含む電子部品の製造方法において、
   前記封止工程に先立ち、前記電子回路素子、前記素子容器および前記蓋の少なくともひとつに対する処理を実行する処理工程と、
   この処理工程の後に、前記電子回路素子、前記素子容器および前記蓋を前記封止工程が行われる場所に移載する移載工程と
   を含み、
   前記移載工程は、前記電子回路素子、前記素子容器および前記蓋の少なくともひとつの電子部品構成要素について、その電子部品構成要素の導電部分に、静電吸着電極をその電極の導体部分が前記導電部分に接することのない状態で近接させ、前記静電吸着電極に電圧を印加することで、その電子部品構成要素を静電吸着する静電吸着工程を含み、
   前記素子容器の外側には内部に収容する前記電子回路素子に電気的に接続される外部接続電極が設けられ、
   前記移載工程では、前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器を移載対象とし、
   前記静電吸着工程では、前記静電吸着電極を前記外部接続電極の表面に近接させ、前記外部接続電極と前記静電吸着電極との間に電圧を印加することで前記素子容器を静電吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 請求項１に記載の電子部品の製造方法において、
   前記素子容器は、前記外部接続電極として、前記素子容器内の前記電子回路素子に接続される２つの電極に加えグランドまたはフローティング電極を有し、
   前記静電吸着工程では、前記少なくとも前記グランドまたはフローティング電極の表面に前記静電吸着電極を近接させて静電吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の電子部品の製造方法において、
   前記静電吸着工程では、前記静電吸着電極の表面に誘電体膜が設けられた静電吸着ピンを用い、前記誘電体膜を前記外部接続電極に接触させて、前記静電吸着電極と前記外部接続電極との間のクーロン力またはジョンソンラーベック力またはグラディエント力により前記素子容器を吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の電子部品の製造方法において、
   前記静電吸着工程では、前記静電吸着電極の表面に、移載対象となる前記素子容器の外部接続電極に対応して、その外部接続電極が設けられている面の前記外部接続電極以外の部分に接触させるための凸部が設けられた静電吸着ピンを用い、前記素子容器の前記外部接続電極が設けられていない部分に前記凸部を接触させて、前記凸部の周囲の部分と前記外部接続電極との間のクーロン力により前記素子容器を吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
5. 請求項３に記載の電子部品の製造方法において、
   前記移載対象の前記素子容器は実質的に長方形状であり、前記素子容器の外側の１つの面に、前記外部接続電極として、前記長方形状の１つの対角に配置され内部の電子回路素子に接続された２つの電極と、前記長方形状の他の対角に配置された２つのグランドまたはフローティング電極とを有し、
   前記静電吸着工程では、前記静電吸着ピンを２本用い、各々の誘電体膜をそれぞれ前記２つのグランドまたはフローティング電極に接触させて静電吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
6. 請求項４に記載の電子部品の製造方法において、
   移載対象の前記素子容器は実質的に長方形状であり、前記素子容器の外側の１つの面に、前記外部接続電極として、前記長方形状の１つの対角に配置され内部の電子回路素子に接続された２つの電極と、前記長方形状の他の対角に配置された２つのグランドまたはフローティング電極とを有し、
   前記静電吸着工程では、前記静電吸着ピンとして、前記凸部が十字形のものを用い、前記十字形で分割された４つの部分でそれぞれ、前記２つの電極および前記２つのグランドまたはフローティング電極を静電吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電子部品の製造方法において、
   前記電子回路素子は、前記素子容器内に固定されて水晶振動子を構成する水晶片であり、
   前記処理工程は、前記素子容器内に固定された前記水晶片に対して周波数調整を実施する周波数調整工程を含む
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電子部品の移載方法において、
   前記移載工程では、前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器を、前記処理工程で使用される処理トレーから前記封止工程で使用される封止トレーに移載する
   ことを特徴とする電子部品の移載方法。
9. 請求項１に記載の電子部品の製造方法において、
   前記蓋は金属製であり、
   前記処理工程は、前記蓋を熱処理して脱ガスする工程を含み、
   前記移載工程では、前記蓋を移載対象として前記封止工程の作業サイトに移載し、
   前記静電吸着工程では、前記静電吸着電極の表面に誘電体膜が設けられた静電吸着ピンを用い、前記誘電体膜を前記蓋に接触させて、前記蓋を吸着する
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
10. 請求項９に記載の電子部品の製造方法において、
    前記移載工程では、前記蓋を前記封止工程で用いられる封止トレー上に複数並べて配置し、前記電子回路素子のうち不良があったものに対応する蓋については、前記封止トレーから取り除く
    ことを特徴とする電子部品の製造方法。
11. 請求項１に記載の電子部品の製造方法において、
    前記移載工程では、前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器と前記蓋とをそれぞれ移載対象とし、
    前記静電吸着工程では、前記静電吸着電極として、前記素子容器用の第１の静電吸着電極と前記蓋用の第２の静電吸着電極とを用い、
    前記封止工程では、前記第１の静電吸着電極により吸着されている状態の前記素子容器と、前記第２の静電吸着電極により吸着されている状態の前記蓋とを、互いに対向させ、前記第１の静電吸着電極を台座として、ローラー電極によりシーム溶接封止する
    ことを特徴とする電子部品の製造方法。
12. 請求項１１に記載の電子部品の製造方法において、
    前記封止工程では、前記素子容器と前記蓋とを、１組ずつ、または列毎に処理する
    ことを特徴とする電子部品の製造方法。
13. 電子回路素子、この電子回路素子を収容する素子容器、および前記電子回路素子が収容された状態で前記素子容器を封止する蓋の少なくともひとつに対する処理を実行する封止前処理部と、
    前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器に前記蓋を装着して真空封止型の電子部品とする封止処理部と、
    前記封止前処理部による処理が施された前記電子回路素子、前記素子容器および前記蓋を前記封止処理部に移載する移載機構と
    を備え、
    前記素子容器には、その外側に、内部に収容する前記電子回路素子に電気的に接続される外部接続電極が設けられており、
    前記移載機構は、前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器を移載対象とするものであって、静電吸着電極と、この静電吸着電極を操作するマニピュレータとを備え、
    前記マニピュレータは、前記外部接続電極の表面に、前記静電吸着電極をその電極の導体部分が前記外部接続電極の表面に接することのない状態で近接させ、前記静電吸着電極に電圧を印加することで、前記素子容器を静電吸着する
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
14. 請求項１３に記載の電子部品の製造装置において、
    前記静電吸着電極には、その表面に、移載対象となる電子部品構成要素の導電部分の表面に接触させるための誘電体膜が設けられている
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
15. 請求項１３に記載の電子部品の製造装置において、
    前記静電吸着電極は、その表面に、移載対象となる電子部品構成要素の導電部分が設けられている面の前記導電部分以外の部分に対応して、前記導電部分以外の部分に接触して前記表面のそれ以外の部分と前記電子部品構成要素の前記導電部分とを接触させずに対向させて維持する凸部を有する
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
16. 請求項１５に記載の電子部品の製造装置において、
    移載対象となる電子部品構成要素は素子容器であり、
    この素子容器は、実質的に長方形状であり、外側の１つの面に、長方形状の１つの対角に配置され内部の電子回路素子に接続された２つの電極と、前記長方形状の他の対角に配置された２つのグランドまたはフローティング電極とを有し、
    前記静電吸着電極の前記凸部は、前記２つの電極および前記２つのグランドまたはフローティング電極の間の形状に対応して、十字形に設けられている
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
17. 請求項１３から１６のいずれか１項に記載の電子部品の製造装置において、
    前記電子回路素子は、前記素子容器内に固定されて水晶振動子を構成する水晶片であり、
    前記封止前処理部は、前記素子容器内に固定された前記水晶片に対して周波数調整を実施する周波数調整処理部を含む
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
18. 請求項１３から１７のいずれか１項に記載の電子部品の製造装置において、
    前記移載機構は、前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器を、前記封止前処理部で使用される処理トレーから前記封止処理部で使用される封止トレーに移載するように制御される
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
19. 請求項１３に記載の電子部品の製造装置において、
    前記蓋は金属製であり、
    前記封止前処理部は、前記蓋を熱処理して脱ガスする加熱処理部を含み、
    前記静電吸着電極には、その表面に、前記蓋の表面に接触させるための誘電体膜が設けられ、
    前記移載機構は、前記蓋を移載対象とし、前記誘電体膜を前記蓋に接触させて前記蓋を吸着するように制御される
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
20. 請求項１９に記載の電子部品の製造装置において、
    前記移載機構は、前記蓋を前記封止処理部で用いられる封止トレー上に複数並べて配置し、前記電子回路素子のうち不良があったものに対応する蓋については、前記封止トレーから取り除くように制御される
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
21. 請求項１３に記載の電子部品の製造装置において、
    前記移載機構は、前記電子回路素子が収容された状態の前記素子容器と前記蓋とをそれぞれ移載対象とし、前記静電吸着電極として、前記素子容器用の第１の静電吸着電極と、前記蓋用の第２の静電吸着電極とを有し、
    前記封止処理部は、前記第１の静電吸着電極により吸着されている状態の前記素子容器と、前記第２の静電吸着電極により吸着されている状態の前記蓋とを、互いに対向させ、前記第１の静電吸着電極を台座としてシーム溶接封止するローラー電極を有する
    ことを特徴とする電子部品の製造装置。
22. 請求項２１に記載の電子部品の製造装置において、
    前記封止処理部は、前記素子容器と前記蓋とを、１組ずつ、または列毎に処理する
    ことを特徴とする電子部品の製造方法。

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