【手続補正書】
【提出日】平成16年6月1日(2004.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】シーム接合方法及び装置
【特許請求の範囲】          
【請求項１】  角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する方法であって、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合する第１のシーム接合工程と、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合する第２のシーム接合工程とを備えたシーム接合方法において、
前記第１のシーム接合工程を大気中又は窒素雰囲気中で行い、しかる後に前記第２のシーム接合工程を真空中で行うことを特徴とするシーム接合方法。
【請求項２】  角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する方法であって、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合する第１のシーム接合工程と、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合する第２のシーム接合工程とを備えたシーム接合方法において、
前記第１のシーム接合工程と前記第２のシーム接合工程の途中までを大気中又は窒素雰囲気中で行った後、しかる後に前記他の２辺の接合されていない残りの部分を真空中でシーム接合することを特徴とするシーム接合方法。
【請求項３】  請求項１又は請求項２において、
前記第２のシーム接合工程でシーム接合を行う２辺は、前記第１のシーム接合工程でシーム接合される２辺の長さと同等若しくは短いことを特徴とするシーム接合方法。
【請求項４】  丸形パッケージの丸形ケースと丸形リッドとをシーム接合する方法において、
前記丸形ケースと丸形リッドの円周の一部分を残して大気中又は窒素雰囲気中でシーム接合を行う第１のシーム接合工程と、前記丸形ケースと丸形リッドのシーム接合されていない前記円周の一部分を真空中でシーム溶接する第２のシーム接合工程とを備えたことを特徴とするシーム接合方法。
【請求項５】  請求項１乃至請求項４において、前記第１のシーム接合工程と前記第２のシーム接合工程の前又は前記第１のシーム接合工程と前記第２のシーム接合工程の間に前記ケースとリッドとを加熱処理するベーキング工程を真空中で行うことを特徴とするシーム接合方法。
【請求項６】  角形又は丸形パッケージのケースとリッドとをシーム接合する方法において、
先ず前記ケースとリッドとを仮付けした後に、窒素雰囲気中で前記ケースとリッドとの周囲の一部分を残してシーム接合を行い、しかる後にその残された周囲部分を真空中でシーム接合することを特徴とするシーム接合方法。
【請求項７】  角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する装置であって、第１の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合するＸ方向接合機構と、第２の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合するＹ方向接合機構とを備えたシーム接合装置において、
前記Ｘ方向接合機構は大気中又は窒素雰囲気中に配置され、前記Ｙ方向接合機構は真空中に配置されたことを特徴とするシーム接合装置。
【請求項８】  請求項７において、
前記第１の一対の溶接電極が回動する距離は、前記第２の一対の溶接電極が回動する距離以上に長いことを特徴とするシーム接合装置。
【請求項９】  角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する装置であって、第１の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合するＸ方向接合機構と、第２と第３の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合するＹ方向接合機構とを備えたシーム接合装置であって、
前記Ｘ方向接合機構は大気中又は窒素雰囲気中に配置され、前記Ｙ方向接合機構の前記第２の一対の溶接電極は大気中又は窒素雰囲気中に配置され、前記第３の一対の溶接電極は真空中に配置されることを特徴とするシーム接合装置。
【請求項１０】  請求項９において、
前記第１の一対の溶接電極が回動する距離は、前記第２又は第３の一対の溶接電極が回動する距離よりも長いことを特徴とするシーム接合装置。
【請求項１１】  正方形又は丸形パッケージの正方形又は丸形ケースと丸形リッドとをシーム接合する装置であって、第１の一対の溶接電極を備えて前記正方形又は丸形のケースとリッドの周囲の一部分を残して大気中又は窒素雰囲気中でシーム接合を行う第１のシーム接合機構と、第２の一対の溶接電極を備えて前記正方形又は丸形ケースとリッドのシーム接合されていない前記周囲の一部分を真空中でシーム接合する第２のシーム接合機構とを備えたことを特徴とするシーム接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】  本発明は、水晶振動子、電子部品などをパッケージのケース内に収め、そのケースとリッド（蓋）とをシーム接合するシーム接合方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】  水晶発振子や半導体素子は外界の影響を受け易いので、パッケージで気密封止されるものが多い。このようなパッケージの内、角形ケースの封止は並行に配置されたロール状電極がリッドの仮付けされた角形ケース上を往復するパラレルシーム溶接により行われることは広く知られている。このような封止を行う設備としては、特許第２５６１５９５号公報で開示されたものがあり、大きく分けて図２に示すように、角形ケースを加熱して角形ケースや回路素子からガスなど発散させて除去するためのベーキング炉１１、ベーキングされた角形ケースや回路素子の酸化を防ぐために窒素ガスの充満したカセット供給部１２、角形ケースと角形リッドとを組み合わせ、仮付けし、シーム溶接する封止部１３、及びパッケージを排出するための排出部１４からなる。
【０００３】  ベーキング炉１１は、各トレイの規則正しく並んだ小さい各凹所に収納された多数の角形ケースを、マガジン１５に複数積載したトレイごと所定の温度に加熱処理、つまりベーキングすることにより、角形ケースや回路素子からガスなどを発散させて除去し、長期にわたって所望の特性を確保するためのものである。なお、ベーキング炉１１は真空又は窒素ガス雰囲気に保持される。
【０００４】  マガジン１５に積載された複数のトレイ１６は、ベーキング炉１１からカセット供給部１２に一旦入れられる。ベーキング炉１１から取り出されたばかりの角形ケースや回路素子は２００℃強程度に加熱されるために温度が高く、カセット供給部１２はそれらの酸化を防ぐために窒素ガスが充満されている。このカセット供給部１２内で、送り出し機構１２Ａによりトレイ１６が１個づつ封止部３の搬送手段１７に送り出される。封止部１３は窒素ガスが充満されており、その中には搬送手段１７に沿って、角形ケースに角形リッドを移載し位置合わせすると共に仮付けを行う機構１８、仮付けされた角形ケースと角形リッドのＸ軸方向の２辺をシーム接合するＹ軸方向接合機構１９、角形ケースと角形リッドのＹ軸方向の２辺をシーム接合するＸ軸方向接合機構２０などが備えられている。そして、封止部１３でシーム接合されたパッケージは排出部１４に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】  しかし、前述のような従来のシーム接合装置にあっては、回路素子などを収納したケースをベーキングした後に、封止部１３でケースにリッド（蓋）を組み合わせてシーム接合するために、リッドはベーキングされない。また、ケースのベーキング温度はケース内に固定された素子やハンダなどの関係から２００℃強に制限せざるを得ない。実験によると、ケースとリッドとをシーム接合するときには、一対の電極間のリッドを溶接電流が流れるためにリッドや、ケースとリッドとの接合箇所の温度が３００℃以上に上昇し、この際にケースやリッドに施されたメッキ膜、内部のハンダなどからガスが発生
することが分かった。この実験結果を示すのが図３であり、パッケージの温度に対する各放出ガス量の変化を示している。この図では放出ガス量の多い水分、炭酸ガス、窒素ガスと一酸化炭素について示しているが、いずれも２００ないし３００℃の範囲にピークがあることが分かる。そしてシーム接合時には、リッドや、ケースとリッドとの接合箇所の温度は前記ピーク値よりも上昇することも分かっている。したがってこの図は、シーム接合時にリッドや、ケースとリッドから特性に悪影響を与えるガスが放出されることを如実に示している。
【０００６】  また、前述とは別にシーム接合を真空中で行う従来例もあるが、この場合にはシーム接合作業雰囲気の真空圧力の上昇を招き、つまり真空の程度を悪化させ、このことがパッケージ内の真空特性を悪くし、その品質を低下させるという問題もある。これを防ぐためには、真空吸引能力を大幅に増大させるか、又は真空吸引時間を大幅に長くしなければならず、前者の場合にはコストアップと装置の大型化を招き、また後者の場合には真空圧力を所定の低い値に達するまでシーム接合作業を待たねばならず、生産性がかなり低下するという問題がある。
【０００７】  したがって、本発明はガスの発生量を低く抑えることはできないものの、比較的小型で安価な設備で、生産性を低下させることなくリッドとケースとを完全に封止した後のパッケージ内に存在するガス量をできる限り少なくし得るシーム接合方法及び装置を提供することを目的としている。      
【０００８】
【課題を解決するための手段】  この課題を解決するために、請求項１の発明は、角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する方法であって、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合する第１のシーム接合工程と、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合する第２のシーム接合工程とを備えたシーム接合方法において、前記第１のシーム接合工程を大気中又は窒素雰囲気中で行い、しかる後に前記第２のシーム接合工程を真空中で行うことを特徴とするシーム接合方法を提案する。
【０００９】  請求項２の発明は、上記課題を解決するため、角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する方法であって、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合する第１のシーム接合工程と、前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合する第２のシーム接合工程とを備えたシーム接合方法において、前記第１のシーム接合工程と前記第２のシーム接合工程の途中までを大気中又は窒素雰囲気中で行った後、しかる後に前記他の２辺の接合されていない残りの部分を真空中でシーム接合することを特徴とするシーム接合方法を提案する。
【００１０】  請求項３の発明は、上記課題を解決するため、請求項１又は請求項２において、前記第２のシーム接合工程でシーム接合を行う２辺は、前記第１のシーム接合工程でシーム接合される２辺の長さと同等若しくは短いシーム接合方法を提案するものである。
【００１１】  請求項４の発明は、上記課題を解決するため、丸形パッケージの丸形ケースと丸形リッドとをシーム接合する方法において、
前記丸形ケースと丸形リッドの円周の一部分を残して大気中又は窒素雰囲気中でシーム接合を行う第１のシーム接合工程と、前記丸形ケースと丸形リッドのシーム接合されていない前記円周の一部分を真空中でシーム溶接する第２のシーム接合工程とを備えたことを特徴とするシーム接合方法を提案する。
【００１２】  請求項５の発明は、上記課題を解決するため、請求項１乃至請求項４において、前記第１のシーム接合工程と前記第２のシーム接合工程の前又は前記第１のシーム接合工程と前記第２のシーム接合工程の間に前記ケースとリッドとを加熱処理するベーキング工程を真空中で行うことを特徴とするシーム接合方法を提案するものである。
【００１３】  請求項６の発明は、上記課題を解決するため、角形又は丸形パッケージのケースとリッドとをシーム接合する方法において、
先ず前記ケースとリッドとを仮付けした後に、窒素雰囲気中で前記ケースとリッドとの周囲の一部分を残してシーム接合を行い、しかる後にその残された周囲部分を真空中でシーム接合することを特徴とするシーム接合方法を提案するものである。
【００１４】  請求項７の発明は、上記課題を解決するため、角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する装置であって、第１の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合するＸ方向接合機構と、第２の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合するＹ方向接合機構とを備えたシーム接合装置において、前記Ｘ方向接合機構は大気中又は窒素雰囲気中に配置され、前記Ｙ方向接合機構は真空中に配置されたシーム接合装置を提案する。
【００１５】  請求項８の発明は、上記課題を解決するため、請求項７において、前記第１の一対の溶接電極が回動する距離は、前記第２の一対の溶接電極が回動する距離以上に長いシーム接合装置を提案するものである。
【００１６】  請求項９の発明は、上記課題を解決するため、角形パッケージの角形ケースと角形リッドとをシーム接合する装置であって、第１の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う２辺をシーム接合するＸ方向接合機構と、第２と第３の一対の溶接電極を回動させて前記角形ケースと角形リッドの対向し合う別の２辺をシーム接合するＹ方向接合機構とを備えたシーム接合装置であって、前記Ｘ方向接合機構は大気中又は窒素雰囲気中に配置され、前記Ｙ方向接合機構の前記第２の一対の溶接電極は大気中又は窒素雰囲気中に配置され、前記第３の一対の溶接電極は真空中に配置されるシーム接合装置を提案するものである。
【００１７】  請求項１０の発明は、上記課題を解決するため、請求項９において、前記第１の一対の溶接電極が回動する距離は、前記第２又は第３の一対の溶接電極が回動する距離よりも長いシーム接合装置を提案するものである。
【００１８】  請求項１１の発明は、上記課題を解決するため、正方形又は丸形パッケージの正方形又は丸形ケースと丸形リッドとをシーム接合する装置であって、第１の一対の溶接電極を備えて前記正方形又は丸形のケースとリッドの周囲の一部分を残して大気中又は窒素雰囲気中でシーム接合を行う第１のシーム接合機構と、第２の一対の溶接電極を備えて前記正方形又は丸形ケースとリッドのシーム接合されていない前記周囲の一部分を真空中でシーム接合する第２のシーム接合機構とを備えたシーム接合装置を提案するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態及び実施例】  この発明の実施例を説明する前にこの発明の基本的な技術思想について説明すると、パッケージのケースとリッドの周囲を途中まで、好ましくは半分以上をシーム接合した状態のものを真空中でベーキングしてケースとリッドからガスを十分に放出させ、しかる後に真空中で残された短い周囲部分を完全にシーム接合するものであり、これにより設備全体の大型化やコストアップを招くことなく、また真空吸引能力を高めることなく真空圧力が十分に低レベルに保持される品質の高いパッケージを得ることができる。
【００２０】  図１により本発明の一実施例について説明を行う。１は、図２で示したケースとリッドとの組み合わせと仮付けなどを行う機構１８とケースとリッドのＹ軸方向の２辺をシーム接合するＹ軸方向接合機構１９とに対応する機構を備えた第１のシーム接合チャンバである。第１のシーム接合チャンバ１は、窒素ガス雰囲気又は大気中であり、ここでリッドＬは従来と同様にケースＣに搭載され位置合わせされる。ここで、図１では簡単化するためにケースＣは１列に並べられているだけであるが、実際はＸ−Ｙ方向にマトリクス状に従来と同様にトレイＴに多数個収納されている。これらケースＣとリッドＬはＹ軸方向に長く、
Ｙ軸方向と直角のＸ軸方向に短くなっている。トレイＴに搭載されたケースＣとリッドＬは、第１の一対のテーパー付きローラ状の溶接電極Ｅ１とＥ２を停止させた状態でそれらの間に電流を流して仮付けを先ず行い、次にＹ軸方向の長辺に沿って第１の一対の溶接電極Ｅ１とＥ２を回動させてケースＣとリッドＬの長辺をシーム接合する。このケースＣとリッドＬの長辺のシーム接合では、図３で示したように水分、炭酸ガス、窒素ガスと一酸化炭素、さらには水素ガスなど幾つもの種類のガスが放出される。
【００２１】  長辺がシーム接合されたケースＣとリッドＬはトレイＴに載って、ガス量調整弁Ｖ１を通して真空ポンプ装置ＶＰ１に接続された通常のヒータＨを有するベーキング炉２に搬送される。図示していないが、ベーキング炉２の入口側と出口側には小室が設けられており、ケースＣとリッドＬが載ったトレイＴは入口側の小室に搬送される。このとき小室は大気が充満されるので、その小室の設定値まで真空圧力が低くなった後、真空に保持されているベーキング炉２とその小室との間の扉が開いて、Ｙ軸方向の長辺だけシーム接合されたケースＣとリッドＬが載ったトレイＴは、真空のベーキング炉２に搬送される。そこでケー
スＣとリッドＬは、予め決められた時間、回路素子の特性に悪影響を与えない温度、例えば２３０℃−２５０℃程度の温度で加熱処理され、前述のような水分、炭酸ガス、窒素ガス、一酸化炭素、水素ガスなどが放出される。これら放出されたガスは、前段階のシーム接合ではケースＣとリッドＬとの長辺だけがシーム接合されているだけで、その短辺は接合されていないので、前段階で放出されたガスと一緒にケースＣとリッドＬとの短辺側の微小隙間を通して真空のベーキング炉２内に真空吸引され、したがってそれら放出ガスはケースＣとリッドＬとの中には残留しない。
【００２２】  このようにしてベーキング工程が終了すると、トレイＴはベーキング炉２と隔離されているが真空雰囲気でつながれている真空のシーム接合チャンバ３に搬送される。この実施例では、ベーキング炉２から取り出されたばかりの高い温度のケースＣとリッドＬは特に冷却されることなく真空の第２のシーム接合チャンバ３に入れられる。シーム接合チャンバ３もベーキング炉２と同様にガス量調整弁Ｖ２を通して真空ポンプ装置ＶＰ２に接続されており、所定の真空度を保つようになっている。シーム接合チャンバ３には、第２の一対のテーパー
付きローラ状の溶接電極Ｅ３とＥ４とを備えており、Ｘ軸方向の短辺に沿って第２の一対のテーパー付きローラ電極Ｅ３とＥ４が回動し、これら電極間に溶接電流を流してケースＣとリッドＬの短辺をトレイＴ上でシーム接合する。
【００２３】  この際にケースＣとリッドＬから発生するガスは皆無ではないが、接合距離が短いこと、及び長辺を機構１においてシーム接合したときにガスが放出され、さらにベーキング炉２でのベーキング時にガスが放出されているので、ケースＣとリッドＬのＸ軸方向の短辺をシーム接合するときに発生するガス量は、従来に比べて大幅に少ない。したがって、完全に封止されたパッケージ内部は従来のパッケージに比べて真空度が高く、またシーム接合チャンバ３内へのガスの放出が極めて微少であるので、このことが真空能力を増大することなくパッケージ内部の真空特性を更に良好なものとしており、パッケージの品質を大幅に
向上させている。そして、トレイＴ上ですべてのケースＣとリッドＬの短辺のシーム接合が終了してパッケージが形成されると、トレイＴはパッケージを載せた状態でシーム接合チャンバ３の出口側に設けられた図示しない小室を通して、シーム接合チャンバ３の真空圧力が上昇しないように、外部に取り出される。
【００２４】  次に、正方形のケースとリッドをシーム接合する実施例について、図１を利用して説明する。正方形のケースとリッドの仮付けは前述と同様に行われ、正方形のケースとリッドのＹ軸方向の相対する二辺は第１の一対の溶接電極Ｅ１とＥ２によりシーム接合され、それが済むと、正方形のケースとリッドはトレイごと９０度回転し、他方の二辺を途中まで、例えば半分ないしは３／４程度までシーム接合する。その正方形のケースとリッドの部分的なシーム接合が行われると、その隣の次の正方形のケースとリッドのＹ軸方向の二辺が一対の溶接電極Ｅ３とＥ４に合わされ、前述と同様にシーム接合が行われる。
【００２５】  このように次々とシーム接合されて、トレイＴ上のすべてのケースとリッドの部分的な接合が行われると、トレイＴは前述のようにベーキング炉２に送られてベーキングされ、前述と同様にしてシーム接合チャンバ３に搬送される。シーム接合チャンバ３では第２の一対の溶接電極Ｅ３とＥ４が前記正方形のケースとリッドの接合されていない短い部分をシーム接合する。このシーム接合では、機構１でシーム接合されなかった部分に比べてその両側に幾分範囲を広げて、つまり両側では２度シーム接合されるよう電極Ｅ３とＥ４は動き、封止を確実なものにする。
【００２６】  次に、丸形のケース、リッドをシーム接合する実施例について、図１を利用して説明する。丸形のケースとリッドの仮付けは前述と同様に行われ、丸形のケースとリッドの場合には仮付けした後、最初から丸形のケースとリッドをその中心点を中心に回転させ、その周囲の半分以上をシーム接合する。好ましくは、３００度程度回転させ、このステップで全円周の５／６程度をシーム接合する。その後、一旦回転した角度だけ逆に回転して元の位置に戻り、トレイＴが移動して、次に接合される隣の丸形のケースとリッドが一対の溶接電極Ｅ１とＥ２に合わされ、前述と同様にシーム接合が行われる。このシーム接合は大気中又は窒素ガス雰囲気中で行われる。
【００２７】  すべてのケースとリッドが接合されると、トレイＴは前述のように真空のベーキング炉２に送られてベーキングされ、次に前述と同様にしてシーム接合チャンバ３に搬送される。シーム接合チャンバ３では第２の溶接電極Ｅ３とＥ４が前記丸形のケースとリッドの接合されていない部分のシーム接合する。このシーム接合では、機構１でシーム接合されなかった部分に比べてその両側に幾分範囲を広げて、つまり両側では２度シーム接合されるよう前記丸形のケースとリッドを回転させ、封止を確実なものにする。
【００２８】  また、本発明の別の一実施例では、ケースとリッドとを仮付けし、真空中でベーキングを行った後で、窒素雰囲気中でケースとリッドの周囲の一部分を残してシーム接合する第１のシーム接合工程と、この第１のシーム接合工程が済んだ後に窒素ガス中から真空中に搬送してその真空中でその残された周囲部分をシーム接合する第２のシーム接合工程とを有する。この方法は、ベーキング炉と第２の接合工程を行うシーム接合チャンバとの間を真空雰囲気で接続する必要が無いので、この部分ではコスト的に有利である。
なお、以上の記述でケースとシームを回転させた実施例があるが、ケースとシームを回転させずに溶接電極Ｅ１、Ｅ２を回転させても良い。
【００２９】
【発明の効果】  以上述べたように、本発明は真空のシーム接合チャンバを小型化することができ、生産性を低下させることなくリッドとケースとを完全に封止した後のパッケージ内のガス量をできる限り少なくし、高品質のパッケージを提供し得るシーム接合方法及び装置を提供する
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるシーム接合方法及び接合装置を説明するための図である。
【図２】  従来のシーム接合方法及び接合装置を説明するための図である。
【図３】  パッケージのリッドから放出されるガス量と処理温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１−第１のシーム接合チャンバ
２−ベーキング炉
３−第２のシーム接合チャンバ
Ｃ−パッケージのケース
Ｌ−パッケージのリッド
Ｔ−トレイ
Ｅ１、Ｅ２−第１の溶接電極
Ｅ３、Ｅ４−第２の溶接電極
ＶＰ１、ＶＰ２−第１、第２の真空ポンプ
Ｖ１、Ｖ２−ガス量調整弁