TWI437671B - Electronic components of the packaging manufacturing methods - Google Patents

Description

電子零件之封裝製造方法

本發明係關於電子零件封裝的製造方法等。

石英振動元件等的各種電子零件，係在電子零件封裝的內部，將石英等的各種機能構件予以收容而構成。此電子零件封裝，係主要是，具備：由陶瓷所構成的封裝本體、和形成在此封裝本體的金屬化區域、和在此金屬化區域中，經由銲料而固定之接縫環(seam ring)、和對此接縫環而藉由接縫溶接而固定之蓋部(lid)。封裝本體為箱狀構件，於中央具備：將機能構件予以收容之凹部。金屬化區域，係形成於此封裝本體的凹部的開口周圍，對鎢或鉬等施加鍍鎳(Ni)而構成。

如第11圖所示地，在製造此電子零件封裝的情況，使用著具有對於基座而於上方突出之凸部之封裝專用治具。對於此凸部，先將環狀的接縫環及銲料以此順序加以層積，而且將封裝本體的凹部保持在朝向下方，將此凹部嵌入至專用治具的凸部。保持此狀態，如藉由加熱爐以加熱全體而使銲料熔融，則接縫環被銲於電子零件封裝的金屬化區域。

另外，封裝專用治具，係為了在加熱時避免銲料的附著，所以採用碳素材。

在被固定了接縫環的電子零件封裝本體的凹部等，適 宜地配置著機能構件，如將蓋部以進行接縫熔接來密閉內部，就完成電子零件。

〔專利文獻1〕日本特開平8－46075號公報

現在電子電件的小型化係正有顯著地發展。就此結果來說，接縫環的寬方向尺寸亦變小，例如亦存在著：該尺寸成為0.2~0.3mm左右般的電子零件。若接縫環的寬度變小，則必需提高對於封裝本體(金屬化區域)之接縫環的位置決定精確度。

但是，在先前的製造方法，係為了實現電子零件封裝之圓滑的安裝，所以在專用治具的凸部與接縫環之間以及同凸部與封裝本體的凹部之間，必需確保某程度的間隙，而有難以將位置決定精確度予以提高的問題。

另外，在電子零件封裝的量產工程，係多使用在被分割為封裝本體之前的中間平板材料(所謂的集合基板)。也就是，對於在陶瓷平板形成了複數的凹部之中間平板材料，將接縫環加以集中固定，之後切斷此中間平板材料而得到電子零件封裝。在此情況，專用治具亦有作為合於此中間平板材料的構造之必要，其必需具備：對應於中間平板材料的各凹部之複數凸部。在量產工程，係於專用治具的全部凸部，設置了接縫環和銲料的狀態下，從上方嵌合中間平板材料，維持該狀態而搬入加熱爐而使接縫環集中 固定。

但是，此中間平板材料係因為由陶瓷的燒成而製造，所以因燒成時的收縮而最大產生有數%的形狀誤差。在對應於形狀誤差，係先將中間平板材料的各凹部、與專用治具的凸部的間隙予以加大設定、或將中間平板材料的形狀誤差區分等級，而需要事先準備好對應於各等級的專用治具，總之，形成了安裝精確度惡化、製造成本增大之主要原因。

而且，這些專用治具，係因為由碳素材而構成，所以因與封裝本體或與接縫環的接觸而磨耗，因該異物而接縫環不能適切地銲上等，而成為使製造品質下降的主要原因。

本發明係鑑於以上問題點而為之，其目的為提供：高品質，而且可柔軟地對應電子零件的小型化之電子零件封裝的製造方法。

由本發明者的專心致力研究，而上述目的係藉由下述的手段來達成。

(1)一種以具備：對於形成在電子零件封裝本體的金屬化區域，配置蓋部固定環之環(ring)配置步驟、和將前述蓋部固定環的一部分予以點加熱，利用銲料而將前述蓋部固定環加以暫時固定於前述金屬化區域之環暫時固定步驟、和將已使前述蓋部固定環進行了暫時固定之前述 電子零件封裝本體予以加熱，而使前述銲料全體性地熔融，使前述蓋部固定環固定於前述金屬化區域之環固定步驟，而作為其特徵之電子零件封裝的製造方法。

(2)如上述(1)所記載的電子零件封裝之製造方法，以於前述蓋部固定環，係事先被塗佈(coating)前述銲料作為其特徵。

(3)如上述(1)所記載的電子零件封裝之製造方法，其特徵係以：更具備對於形成在電子零件封裝本體之金屬化區域，配置銲料之銲料配置步驟，在前述環配置步驟，係於前述銲料上配置蓋部固定環。

(4)如上述(1)、(2)或(3)所記載的電子零件封裝之製造方法，係以：前述金屬化區域係形成在電子零件封裝本體的凹部附近，作為其特徵。

(5)如上述(1)至(4)中之任一項所記載的電子零件封裝之製造方法，係以：在前述環暫時固定步驟，使熔接電極抵接於前述蓋部固定環，藉由熔接電流而使前述銲料部分地熔融，作為其特徵。

(6)如上述(1)至(5)中之任一項所記載的電子零件封裝製造方法，係以前述蓋部固定環係被構成為方形的環狀，在前述環暫時固定步驟，部分地加熱前述蓋部固定環的角部，於前述金屬化區域進行暫時固定，作為其特徵。

(7)如上述(1)至(6)中之任一項所記載的電子零件封裝製造方法，係以：在前述環暫時固定步驟，於氮 氣環境中，部分地加熱前述蓋部固定環，於前述金屬化區域進行暫時固定，作為其特徵。

8.一種電子零件封裝，係以：藉由上述(1)至(7)中之任一項所記載的電子零件封裝製造方法而製造，作為其特徵。

(9)一種以具備：對於形成在電子零件封裝本體的金屬化區域，搬送蓋部固定環而定位、進行配置之環配置手段、和將前述蓋部固定環的一部分進行點加熱，使銲料部分地熔融，使前述蓋部固定環加以暫時固定於前述金屬化區域之點加熱手段、和將已使前述蓋部固定環加以暫時固定之前述電子零件封裝本體全體予以加熱，而使前述銲料全體性地熔融，使前述蓋部固定環固定於前述金屬化區域之環固定用加熱手段，作為其特徵之電子零件封裝的製造裝置。

如藉由本發明，則能顯現：可得小型、高品質的電子零件封裝之優良的效果。

以下，一邊參照圖面、同時詳細說明關於本發明的實施形態之例。

於第1圖，係表示有關本發明的實施形態之電子零件封裝製造裝置1(以下，為製造裝置1)之全體構成。此 製造裝置1係具備集合基板搭載平台2、銲料配置臂3、環配置臂4、點熔接裝置5、加熱爐(省略圖示)、隔離蓋7。於集合基板搭載平台2，集合基板50係被定位而配置。

銲料配置臂3及環配置臂4，個別具備：將被搬送物抓住之夾頭部3A、4A、和使此夾頭部3A、4A上下動之Z軸部3B、4B、和使夾頭部3A、4A於平面方向移動之X-Y軸部3C、4C、和將集合基板50的凹部50A或金屬化區域50B的位置加以檢測之位置檢測部3D、4D。另外，在本實施形態，係作為位置檢測部3D、4D而使用CCD等的攝影裝置，而成為藉由影像而檢測對象物的位置。

銲料配置臂3係從收容了環狀的銲料52之卡匣30，將銲料52抓住而取出至上方向(Z軸上方向)，將此銲料52搬送至平面方向(X-Y平面方向)，在集合基板50的凹部50A的周圍的金屬化區域50B上，高精確度地定位，使之下降而配置。環配置臂4係從收容了環狀的接縫環54之卡匣32，將接縫環54抓住而取出至上方向(Z軸上方向)，將此接縫環54搬送至平面方向(X-Y平面方向)，以重疊於集合基板50上的銲料52的方式來定位，進行配置。

點熔接裝置5係具備：相當於本發明的點加熱手段，接縫熔接滾子單元5A、和對接縫熔接滾子單元5A供給熔接電流之電源單元5B、和使接縫熔接滾子單元5A移動於上下方向之垂直滑件5C、和使接縫熔接滾子單元5A移動 於平面方向之水平滑件5D。接縫熔接滾子單元5A係具有自由旋轉之熔接滾子5E。另外，垂直滑件5C係特別具備無圖示之彈簧等的壓上手段，對集合基板50，將熔接滾子5E以特定加重壓上。因而，在集合基板50為變形、在電子零件封裝的固定狀態產生誤差的情況，各熔接滾子5E係上下移動而吸收該誤差。

因而，使熔接滾子5E抵接於已搭載在集合基板50上的接縫環54，藉由將熔接電流加以流過，來加熱接縫環54與熔接滾子5E的接點，該接點附近的銲料52係部分地進行熔融。就此結果，接縫環54係部分地被銲在集合基板50的金屬化區域50B。

加熱爐係相當於本發明的環固定用加熱手段，將已暫時固定接縫環54的集合基板50予以收容，將全體進行加熱。就此結果，銲料52全體地熔融，藉由此銲料52而接縫環54的全周係被完全地銲於金屬化區域50B。

隔離蓋7係覆蓋：集合基板搭載平台2、銲料配置臂3、環配置臂4、點熔接裝置5等的周圍。以在此隔離蓋7的內部導入氮，將集合基板搭載平台2的附近設成氮氣環境狀態。由此，在點加熱時，抑制：金屬化區域50B或接縫環54進行氧化。

接著，參照第2圖及第3圖，說明有關電子零件封裝60。

電子零件封裝60，係具備：陶瓷封裝本體62、銲料52、接縫環54。陶瓷封裝本體62，係為中間平板材料之 集合基板50，被分割為立方體形狀而構成，在6面中的1面形成凹部50A。在凹部50A的開口周圍，係形成為長方形環狀之金屬化區域50B。此金屬化區域50B係以鎢或鉬等的金屬材料構成，於其上施以鍍鎳。另外，陶瓷封裝本體62的尺寸，係例如長邊方向為2.5mm、寬方向為2.0mm左右、或是成為該以下的情況為理想。

銲料52係依照融點而可選擇各式各樣的材料，但例如可使用在850度熔融之Cu－Ag材料。之外亦例如可選擇：Sn－Ag材料、Pd－Sn材料、Au－Sn材料、Cu－Ag－In材料等。此銲料52係合於金屬化區域50B的形狀，成為長方形環狀的平板材料。

接縫環54，係成為科伐鐵鈷鎳(Koval)材料之直徑0.2~0.3mm左右的金屬環，施加鍍鎳而得。此接縫環54的大小，係與金屬化區域50B一致。

如第3圖所示地，成為陶瓷封裝本體62的中間薄片材料之集合基板50，係於一片陶瓷薄片中，將多數的凹部50A形成至矩陣狀而構成。另外，在此凹部50A的周圍，係如已述之，形成金屬化區域50B(在第3圖係省略圖示)。此金屬化區域50B，係將金屬素材以高度7~14 μm的厚度加以印刷，將該加熱至約1300度而形成。而且，在此凹部50A的配列之間，將分割用的溝50C形成至網目狀，一施加外力，則沿著此溝50C而破裂。另外，如後述地，接縫環54係事先固定於此集合基板50。因而，如沿著此溝50C而分割集合基板50，則可得已事先固 定接縫環54之電子零件封裝60。

接著，說明有關使用製造裝置1之電子零件封裝60的製造方法。

首先，在表示於第4(A)圖的狀態之準備步驟，凹部50A為將開口於上方之集合基板50，定位固定在集合基板搭載平台2之上。另外集合基板搭載平台2的周圍係先作為氮氣環境狀態。之後，在如第4(B)圖所示之銲料配置步驟，利用銲料配置臂3，在金屬化區域50B定位配置銲料52。銲料52之定位，係例如以進行：將閃光照射於金屬化區域50B，將該反射光，藉由位置檢測部3D加以攝影，而將金屬化區域50B的位置及角度予以高精確度地檢測。

接著，在表示於第5(A)圖的狀態之環配置步驟，利用環配置臂4，於銲料52之上將接縫環54加以定位而配置。此定位，亦同樣地進行：藉由位置決定檢測部4D而將金屬化區域50B及銲料52的位置加以高精確度地檢測。

之後，在第5(B)圖的狀態所示之環暫時固定步驟，使點熔接裝置5的熔接滾子5E下降，使熔接滾子5E抵接於接縫環54相對之各邊。此時，儘量使熔接滾子5E不移動，將作為熔接電流之100~150A左右之脈衝電流，以3－6毫秒流過。此結果，接縫環54與熔接滾子5E的接點係被點狀地加熱，其附近的銲料52係進行熔融。之後，停止熔接電流，如使接縫環54上昇，則銲料52固化， 部分地被銲於金屬化區域50與接縫環54。藉由此，在被高精確度地決定了位置之狀態，可在接縫環54被暫時固定於金屬化區域50的同時，將銲料52的一部分作為所謂的「濡濕狀態」。將上述銲料配置步驟、環配置步驟、環暫時固定步驟，對應於集合基板50的各凹部50A的金屬化區域50B反覆實行，在全部的金屬化區域50B上將接縫環54暫時固定。

之後，在環固定步驟，將已暫時固定了接縫環54之集合基板50，搬入至加熱爐而加熱全體。若昇溫至特定的溫度，則銲料52，係將暫時固定時，成為濡濕狀態的部分作為起點(觸發器)而進行熔融，此濡濕狀態係朝向全體性地擴展。特別是，在接縫環54與金屬化區域50B之間，係因為表面張力進行作用，所以自然地實現高精確度的位置決定。之後，逐漸地下降加熱爐的溫度，而一邊將包含於銲料52內部的氣泡脫氣，同時使之冷卻固化。該結果，接縫環54的全周被銲於金屬化區域50B。之後，分割集合基板50，而得到已固定了接縫環54之電子零件封裝60。

如藉由本實施形態，則將接縫環54高精確度地定位而暫時固定，之後，藉由加熱爐而固定全周，所以成為可對於金屬化區域50B而高精確度地固定接縫環54。另外，藉由環暫時固定步驟，將銲料52的一部分事先作為「濡濕狀態」之後，以加熱爐加熱全體，所以成為可將此濡濕狀態作為起點而擴展為濡濕至全體的狀態，而可提 高銲接的品質。結果，可使製造時的良率提高。即使在電子零件封裝已被小型化的情況，亦可高精確度地製造電子零件封裝60。

另外，在本實施形態，係如第6(A)圖所示，表示：將接縫環54的對抗之2邊的中間區域X進行點加熱，而固定於金屬化區域50B的情況，但本發明係不限於此，如第6(B)圖所示地，將方形的接縫環54的角部Y予以加熱，進行暫時固定之情事亦為理想。封裝本體側的金屬化區域50B，係因為於表面施加電鍍處理，故因表面張力等而角部容易隆起。於是，如對於金屬化區域50B的壁厚部分(角部)銲上接縫環54，則可使接縫環54的暫時固定狀態安定。

另外，在本實施形態，係表示：相對之一對熔接滾子5E，係以內側為直徑小、外側為直徑大的方式來配置的情況，但如第7圖所示地，將內側設為直徑大、外側設為直徑小之情事亦理想。以如此作用，成為可使熔接滾子5E的直徑大之側，進入至凹部50A內，可確實地避開與集合基板50之接觸。

而且在本實施形態，係限於使用集合基板50而製造電子零件封裝60的情況而加以表示，但本發明係不限定於此，亦可對於已事先分割的封裝本體62，銲上接縫環54。此情況係如第8圖所示地，利用可將複數封裝本體62予以搭載之托盤70為理想。托盤70的定位用凹部70A，係設置封裝本體62，與集合基板50的情況相同， 可在封裝本體62固定接縫環54。

另外再加上，在本實施形態，係限於表示在封裝本體62形成凹部50A的情況，但本發明係不限於此。隨著近年的電件之小型薄型化，如第9圖所示地，作到：封裝本體62(或集合基板50)係以平面的平板材料構成，在此封裝本體62的環狀金屬化區域50B，經由銲料52而將接縫環54加以固定亦佳。藉由此接縫環54的厚度，可形成實質上的凹部。

另外，在本實施形態，係作為將接縫環54暫時固定於金屬化區域50B之裝置，而使用接縫熔接式的點熔接裝置5，但是本發明係不限於此，由雷射等的照射來進行點加熱而銲接亦佳。也就是，在本發明，係如可以設為部分地加熱接縫環54而濡濕銲料52的狀態，則可選擇各種裝置。而且，在本實施形態，係在將接縫環54予以最終固定時，使用了加熱爐，但本發明係不限定於此，亦可藉由其他的加熱手段而進行加熱。而且，在本實施形態，係例示：於金屬化區域50B配置了銲料52之後，於其上將接縫環54加以載置的情況，但本發明係不限於此。例如：如第10(A)圖所示地，對於接縫環54而塗佈(coating)銲料52的情況，係如第10(B)圖般地，將此接縫環54直接載置於金屬化區域50B亦佳。如點加熱接縫環54，則銲料52熔融，可將接縫環54銲於金屬化區域50B。

另外，本發明的電子零件封裝製造方法等，當然不限定於上述之實施形態，在不逸脫本發明的要旨之範圍內可 加以各式各樣的變更。

〔產業上的可利用性〕

本發明係可廣泛地利用在電子零件的製造領域。

1‧‧‧電子零件封裝製造裝置

3‧‧‧銲料配置臂

4‧‧‧環配置臂

5‧‧‧點熔接裝置

50‧‧‧集合基板

50A‧‧‧凹部

50B‧‧‧金屬化區域

52‧‧‧銲料

54‧‧‧接縫環

60‧‧‧電子零件封裝

62‧‧‧封裝本體

〔第1圖〕表示有關本發明的實施形態之電子零件封裝製造裝置的概略構成之正面圖。

〔第2圖〕表示藉由同製造裝置而製造之電子零件封裝的構造之安裝立體圖。

〔第3圖〕表示為相同電子零件封裝的中間薄片材料的集合基板之立體圖。

〔第4圖〕表示同電子零件封裝的製造工程之剖面圖。

〔第5圖〕表示同電子零件封裝的製造工程之剖面圖。

〔第6圖〕表示同電子零件封裝的點加熱區域之立體圖。

〔第7圖〕表示同製造裝置的其他構成例之部分放大圖。

〔第8圖〕表示同製造裝置的其他構成例之部分放大圖。

〔第9圖〕表示同電子零件封裝的其他構造例之安裝立體圖。

〔第10圖〕表示同電子零件封裝的其他構造例之安裝立體圖。

〔第11圖〕表示先前的電子零件封裝的製造方法之剖面圖。

2‧‧‧集合基板搭載平台

5E‧‧‧熔接滾子

50‧‧‧集合基板

50A‧‧‧凹部

50B‧‧‧金屬化區域

52‧‧‧銲料

54‧‧‧接縫環

Claims (9)

1. 一種電子零件封裝之製造方法，其特徵為具備：對於形成在電子零件封裝本體的金屬化區域，配置蓋部固定環之環(ring)配置步驟、和將前述蓋部固定環的一部分進行點加熱，利用銲料而將前述蓋部固定環暫時固定於前述金屬化區域之環暫時固定步驟、和將已暫時固定前述蓋部固定環之前述電子零件封裝本體予以加熱，而使前述銲料全體性地熔融，使前述蓋部固定環固定於前述金屬化區域之環固定步驟。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的電子零件封裝之製造方法，其中，於前述蓋部固定環，係事先被塗佈(coating)前述銲料。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的電子零件封裝之製造方法，其中，對於形成在電子零件封裝本體之金屬化區域，更具備配置銲料之銲料配置步驟，在前述環配置步驟，係於前述銲料上配置蓋部固定環。
4. 如申請專利範圍第1、第2或第3項中任一項所記載的電子零件封裝之製造方法，其中，前述金屬化區域係形成在電子零件封裝本體的凹部附近。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項所記載的電子零件封裝之製造方法，其中，在前述環暫時固定步 驟，使熔接電極抵接於前述蓋部固定環，藉由熔接電流而使前述銲料部分地熔融。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項所記載的電子零件封裝製造方法，其中，前述蓋部固定環係被構成為方形的環狀，在前述環暫時固定步驟，部分地加熱前述蓋部固定環的角部，於前述金屬化區域進行暫時固定。
7. 如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項所記載的電子零件封裝製造方法，其中，在前述環暫時固定步驟，於氮氣環境中，部分地加熱前述蓋部固定環，於前述金屬化區域進行暫時固定。
8. 一種電子零件封裝，其特徵為：藉由申請專利範圍第1項至第7項中之任一項所記載的電子零件封裝製造方法而製造。
9. 一種電子零件封裝之製造裝置，其特徵為具備：對於形成在電子零件封裝本體的金屬化區域，搬送蓋部固定環而進行定位、配置之環配置手段、和將前述蓋部固定環的一部分進行點加熱，使銲料部分地熔融，使前述蓋部固定環暫時固定於前述金屬化區域之點加熱手段、和將已暫時固定前述蓋部固定環之前述電子零件封裝本體全體予以加熱，而使前述銲料全體性地熔融，使前述蓋部固定環固定於前述金屬化區域之環固定用加熱手段。