(57)【要約】  【課題】  高真空中における実装構造体と蓋体との接合において、接合不良の抑制が可能な電子装置製造用ジグおよび電子装置の製造方法を提供すること。  【解決手段】  配線基板11および実装された電子部品12を含む実装構造体10と蓋体13との一方である第１部材が３載置される載置領域１ａを含む第１ジグ板１と、他方である第２部材４が保持される保持部２ａを含んでおり、第１ジグ板１と対向して配置される第２ジグ板２とを備えており、第１ジグ板１の載置領域１ａおよび第２ジグ板２の保持部２ａの少なくとも一方に、第１部材３または第２部材４を加熱する輻射熱が通過する貫通孔５が設けられている電子装置製造用ジグ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板および該配線基板に実装された電子部品を含む実装構造体と蓋体との一方である第１部材が載置される載置領域を含む第１ジグ板と、
前記実装構造体と前記蓋体との他方である第２部材を保持する保持部を含んでおり、前記第１ジグ板と対向して配置される第２ジグ板とを備えており、
前記第１ジグ板の前記載置領域および前記第２ジグ板の前記保持部の少なくとも一方に、前記第１部材または前記第２部材を加熱する輻射熱が通過する貫通孔が設けられていることを特徴とする電子装置製造用ジグ。
【請求項２】
配線基板および該配線基板に実装された電子部品を含む実装構造体と蓋体との一方である第１部材を第１ジグ板に載置して、前記実装構造体と前記蓋体との他方である第２部材を第２ジグ板に保持させ、前記第１ジグ板と前記第２ジグ板とを互いに対向させて配置する配置工程と、
前記第１部材または前記第２部材に設けられた接合材を、前記第１ジグ板の載置領域または前記第２ジグ板の保持部に設けられた貫通孔から輻射熱によって加熱して溶融させる加熱工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを、溶融した前記接合材によって接合させる接合工程とを備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程において、前記第１ジグ板と前記第２ジグ板とを互いに離間させて上下に配置し、前記第１ジグ板と前記第２ジグ板との間に板状部材を配置することを特徴とする請求項２記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１部材および前記２部材を、それぞれ互いに異なる熱源から輻射される輻射熱によって加熱することを特徴とする請求項３記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置製造用ジグおよび電子装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばセンサ素子等の電子部品が内部に封止されたセンサ装置等の電子装置においては、センサ素子の封止空間内に存在する気体分子の量を少なくしたものが知られている。
【０００３】
このような電子装置は、高真空の真空チャンバー内で作製される。例えば、センサ素子等の電子部品が実装された配線基板と蓋体とが上下方向に向かい合うように配置された状態で、配線基板と蓋体とがそれぞれ加熱される。この加熱により、あらかじめ配線基板および蓋体の少なくとも一方に配置されていた接合材が溶融する。次に、配線基板と蓋体とが接合材を介して接合されて、電子部品が封止される。以上により、配線基板と蓋体との間の封止空間内に電子部品が封止されてなる電子装置が作製される（特許文献１を参照。）。
【０００４】
真空チャンバー内における配線基板および蓋体の保持および加熱には、配線基板および蓋体を保持する部分を有するジグが用いられている。ジグは、例えば上下対向して配置される一対のブロック状のジグ本体を有し、この本体に配線基板または蓋体をはめ込むような凹部が設けられたものである。ブロック状の本体には、ブロック状の本体を加熱して、熱伝導により配線基板または蓋体を加熱するためのヒーターが内蔵されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平2−108314号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来のジグおよび電子装置の製造方法においては、配線基板および蓋体に対する加熱を均一に行なうことが難しいという問題点があった。これは、ヒーターで発生した熱が本体から配線基板または蓋体に伝導によって伝えられるため、配線基板等とジグ本体との接触面積等に応じて配線基板等に伝えられる熱量がばらつきやすいこと等による。配線基板等とジグ本体との接触面積は、例えば配線基板等の表面粗さ、および反り等の表面の状態に応じて異なる。配線基板等に対する加熱が均一に行なわれないと、接合材の溶融の程度がばらつき、配線基板と蓋体との間で接合不良等の不具合を生じる可能性がある。このような接合不良等が生じると封止空間内における真空度が低下し、例えば赤外線センサ素子による赤外線の検知等の、電子部品の作動が妨げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様の電子装置製造用ジグは、配線基板および該配線基板に実装された電子部品を含む実装構造体と蓋体との一方である第１部材が載置される載置領域を含む第１ジグ板と、前記実装構造体と前記蓋体との他方である第２部材を保持する保持部を含んでおり、前記第１ジグ板と対向して配置される第２ジグ板とを備えており、前記第１ジグ板の前記載置領域および前記第２ジグ板の前記保持部の少なくとも一方に、前記第１部材または前記第２部材を加熱する輻射熱が通過する貫通孔が設けられている。
【０００８】
本発明の一つの態様の電子装置の製造方法は、配線基板および該配線基板に実装された
電子部品を含む実装構造体と蓋体との一方である第１部材を第１ジグ板に載置して、前記実装構造体と前記蓋体との他方である第２部材を第２ジグ板に保持させ、前記第１ジグ板と前記第２ジグ板とを互いに対向させて配置する配置工程と、前記第１部材または前記第２部材に設けられた接合材を、前記第１ジグ板の前記載置領域または前記第２ジグ板の前記保持部に設けられた貫通孔から輻射熱によって加熱して溶融させる加熱工程と、前記第１部材と前記第２部材とを溶融した前記接合材によって接合させる接合工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一つの態様の電子装置製造用ジグによれば、第１部材の載置領域および第２部材の保持部の少なくとも一方に、第１部材または第２部材を加熱する輻射熱が通過する貫通孔を含んでいることから、輻射熱によって第１部材および第２部材の少なくとも一方を加熱することができる。輻射熱は、貫通孔を通過して第１部材または第２部材に偏りなく照射される。そのため、第１部材または第２部材に対する加熱が均一に行なわれ、配線基板と蓋体との接合不良が効果的に抑制される。
【００１０】
また、本発明の一つの態様の電子装置の製造方法によれば、上記各工程を含んでおり、第１部材または第２部材に設けられた接合材を、貫通孔から輻射熱によって加熱して溶融させることから、接合材に対する加熱のばらつきが低減される。このように加熱して接合材を溶融させるため、接合材の溶融の程度のばらつきを低減できる。したがって、配線基板と蓋体とによる気密封止性が良好な電子装置を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の電子装置製造用ジグの要部を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子装置製造用ジグが用いられ製作された電子装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の電子装置の製造方法を示す。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態の電子装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態の電子装置製造用ジグおよびそのジグを用いた電子装置の製造方法の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（電子装置製造用ジグ）
図１は、本発明の実施形態の電子装置製造用ジグの要部を示す断面図である。この実施形態の電子装置製造ジグ（以下、単にジグという場合がある）は、第１ジグ板１と第２ジグ板２とによって基本的に構成されている。
【００１４】
第１ジグ板１は、第１部材３を位置決めして載置するためのものであり、第２ジグ板２は、第２部材４を位置決めして保持させるためのものである。第１ジグ板に載置した第１部材３と、第２ジグ板２に保持させた第２部材４とが高真空中で互いに対向し合い、接合されて電子装置が製作される。
【００１５】
図２は、上記ジグが用いられて製作された電子装置の一例を示す断面図である。実装構造体10は、配線基板11および配線基板11に実装された電子部品12を含んでいる。蓋体13は配線基板11のうち電子部品12が実装された凹部（符号なし）を塞いで気密封止するための部材である。第１部材３は、実装構造体10と蓋体13との一方である。また、第２部材４は、実装構造体10と蓋体13との他方である。
【００１６】
配線基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体またはチッ化アルミニウム質焼結体等の絶縁材料からなる絶縁基体（符号なし）と、絶縁基体に設けられた配線導体（符号なし）とを含んでいる。絶縁基体の上面には電子部品12が収容されている凹部が設けられている。この凹部の内側から絶縁基体の下面等に外表面にかけて配線導体が設けられている。配線導体を介して電子部品12と外部電気回路とが電気的に接続され、両者の間で電気信号等が送受される。
【００１７】
蓋体13は、電子部品12を封止するように配線基板11に配置されるものである。蓋体13は、例えば平面視で配線基板11と同じ大きさおよび同じ形状であり、本実施形態においては平面視で四角形状である。なお、蓋体13の外周部と配線基板11の外周部とが、平面視において蓋体13の中央部を囲むような枠形状の接合材14を介して接合されている。
【００１８】
蓋体13は、例えば電子部品12が赤外線センサ素子である場合には、赤外線を透過する材料であればよく、例えばゲルマニウム（Ｇｅ），シリコン（Ｓｉ），硫化亜鉛（ＺｎＳ）またはこれらを含む合金を用いて作製される。また、蓋体13は、電子部品12の種類等に応じて他の材料、例えば鉄系合金または銅系合金等の金属材料または酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料で形成されていてもよい。
【００１９】
第１部材３の一例としての実装構造体10の配線基板と、第２部材４の一例としての蓋体13との接合は、例えばはんだ等のろう材を含む接合材14を介して行なわれている。なお、以下の説明では、第１部材３が蓋体13であり、第２部材４が実装構造体10である場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
第１ジグ板１は、第１部材３が載置される載置領域１ａを含んでいる。載置領域１ａは、例えば第１ジグ本体１の主面（上面）の一部における窪んだ部分である。この窪んだ部分は、平面視において第１部材３と同じ程度の面積であり、第１部材３がちょうど収まるような形状および寸法を有している。
【００２１】
第２ジグ板２は、第１部材４が保持される保持部２ａを含んでいる。保持部２ａは、例えば第１ジグ本体１の主面（上面）の一部に設けられた段状の部分である。この段状の部分は、平面視において第２部材４と同じ程度の形状および寸法であり、第２部材３の外周部がちょうど段状の部分にはまるようになっている。
【００２２】
第１ジグ板１と第２ジグ板２とは、上記のように互いに対向して配置される。第１ジグ板１と第２ジグ板２とが互いに対向し合うように配置されて、第１ジグ板１の載置領域１ａに載置された第１部材３と、第２ジグ板２の保持部２ａに保持された第２部材４とが互いに対向し合う。
【００２３】
第１および第２ジグ板１、２は、例えばステンレス鋼からなり、切断、研削、研磨および孔あけ等の各種の金属加工が施されて作製されている。なお、実施形態の電子装置製造用ジグでは、ジグ自体が熱を伝導するものである必要がないため、第１ジグ板１および第２ジグ板２の機械的な強度等の点で有利である。すなわち、ジグ本体が熱を伝導する従来技術では、ジグ本体が、熱伝導率が高い金属材料（アルミニウム等）からなるものである必要がある。しかし、アルミニウム等は機械的な強度が比較的小さいため、ジグとしての強度の確保が難しい。これに対して、実施形態のジグではそのような懸念がない。
【００２４】
第１ジグ板１の載置領域１ａおよび第２ジグ板２の保持部２ａの少なくとも一方には、第１部材３または第２部材４を加熱する輻射熱が通過する貫通孔５が設けられている。貫通孔５は、例えば平面視において載置領域１ａまたは保持部２ａの中央部において第１ジグ板１または第２ジグ板２を厚み方向に貫通するように設けられている。
【００２５】
このような電子装置製造用ジグによれば、第１部材３の載置領域１ａおよび第２部材４の保持部２ａの少なくとも一方に、第１部材３または第２部材４を加熱する輻射熱が通過する貫通孔５を含んでいることから、輻射熱によって第１部材３および第２部材４の少なくとも一方を加熱することができる。輻射熱は、貫通孔５を通過して第１部材３または第２部材４に偏りなく照射される。そのため、第１部材３または第２部材４に対する加熱が均一に行なわれ、第１部材３（実装構造体10の配線基板11）と第２部材（蓋体13）との接合不良が効果的に抑制される。
【００２６】
なお、この実施形態の例では、第１ジグ板１および第２ジグ板２の両方が貫通孔５を有している。この場合には、第１部材３および第２部材４の両方を輻射熱によって、より効果的に加熱することができる。
【００２７】
また、第２ジグ板２における貫通孔５は、保持部２ａに第２部材４を保持させる時に第２部材４が通過できる程度の大きさ（開口の寸法および形状）を有するものとしておく。貫通孔５が平面視において小さ過ぎると、貫通孔５を通して保持部２ａに第２部材４を保持させる（例えばはめこむ）ことが難しくなる。
【００２８】
（電子装置の製造方法）
図３は、本発明の実施形態の電子装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図３において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。
【００２９】
（配置工程）
まず、図３（ａ）に示すように、配線基板11および配線基板11に実装された電子部品12を含む実装構造体10と蓋体13との一方である第１部材３および他方である第２部材４の少なくとも一方に接合材14を設ける。図３（ａ）に示す例では、上記のように第１部材３が実装構造体10であり、第２部材４が蓋体13である。また、第１部材３に接合材14を設けている。
【００３０】
接合材14としては、前述したはんだ以外の融点が比較的低いろう材（いわゆる低融点ろう材）、ガラスおよび樹脂接着剤等が挙げられる。例えば接合材14がはんだの場合であれば、はんだを含む層状の部材が、蓋体13（第１部材３）の所定部位に付着されることによって、接合材14が設けられる。接合材14は、上記のようにはんだを含む金属材料（低融点ろう材）に限定されないが、真空封止の信頼性を考慮すれば金属材料からなるものであることが望ましい。また、作業性を考慮すれば、スズを主成分とするはんだであることがより望ましい。この接合材14としてのはんだは、スズ−鉛はんだ（共晶はんだ等）に限らず、スズ−銀系、スズ−銀−銅系等の、いわゆる鉛フリーはんだであっても構わない。
【００３１】
次に、第１部材３が載置される載置領域１ａを含む第１ジグ板１に第１部材３を載置して、第２部材４を保持する保持部２ａを含んでおり、第１ジグ板１と対向して配置される第２ジグ板２に第２部材４を保持させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、ジグ（第１ジグ板１および第２ジグ板２）に第１部材３および第２部材４が配置される。
【００３２】
（加熱工程）
次に、図３（ｂ）に示すようにジグに配置された第１部材３および第２部材４を高真空中において加熱する。具体的には、例えば、真空チャンバー（破線により模式的に示した部分）に接続した真空排気用ポンプ（図示せず）によって気体を排出されることによって真空チャンバー内を真空度が10−５〜10−４Ｐａの高真空状態とする。この真空チャンバー内に、第１および第２部材３、４をセットしたジグを位置決めセットする。その後、第１部材３および第２部材４の少なくとも一方を、第１ジグ板１または第２ジグ板２の貫通
孔５から輻射熱によって加熱する。加熱の温度は、接合材14が溶融する温度であり、例えば185℃〜350℃程度である。
【００３３】
輻射熱は、赤外線等での電磁波であり、例えば真空チャンバー内の上部（天井部分）または下部（底部分）に設けられた熱源から輻射される。熱源は、抵抗発熱するヒーター（電気ヒーター）等である。真空チャンバーの外部から内部にかけて、ヒーターに電流を供給するための導線等の導電部（図示せず）が設けられている。導電部を介して外部の電源（図示せず）から熱源に電流が供給される。熱源における発熱量は、第１部材３および第２部材４の加熱温度、熱源から第１部材３または第２部材４までの距離等の条件に応じて適宜設定される。
【００３４】
図３に示す例では第１部材３に接合材14を配置しているため、少なくとも第１部材４を加熱する必要がある。第１ジグ板１の載置領域１ａおよび第２ジグ板２の保持部２ａのいずれか一方のみに貫通孔５が設けられている場合には、その貫通孔５が設けられた方に載置または保持される第１部材３または第２部材４に接合材14が設けられていることが好ましい。これにより、接合材14に対する加熱が効果的に行なわれる。
【００３５】
この加熱によって接合材14が溶融する。溶融した接合材14は、第１部材３と第２部材４との間に介在し、両者を互いに接合（ろう付け等）させることができる。なお、接合材がろう材等の金属材料からなる場合であれば、配線基板11および蓋体13のそれぞれの互いに対向し合って接合される部分は、金属材料（メタライズ層およびめっき層等を含む）からなるものとしておく。
【００３６】
（接合工程）
次に、図３（ｃ）に示すように、第１ジグ板１および第２ジグ板２の少なくとも一方を移動させて、第１部材３と第２部材４とを溶融した接合材14によって接合させる。第１ジグ板１と第２ジグ板２との位置合わせは、例えば第１ジグ板１の上面に設けた凹状の部分（符号なし）に、第２ジグ板２の下面に設けた凸状の部分（符号なし）を差し込むことによって行なうことができる。凹状の部分および凸状の部分は、それぞれ、貫通孔５に対して所定の位置関係になるような位置に設けられている。
【００３７】
以上の工程により、第１部材３（蓋体13）と第２部材４（実装構造体10）とが互いに接合され、第１部材３である蓋体13によって第２部材４である実装構造体10の電子部品12が気密封止されて、例えば図２に示すような電子装置が製作される。製作された電子装置において、配線基板11（凹部）と蓋体13とからなる封止空間内に電子部品12が気密封止されている。封止の作業は上記のように高真空中で行なわれるため、電子部品12が気密封止された封止空間は高真空となっている。そのため、例えば電子部品12が赤外線センサ素子であるときには、赤外線センサ素子による赤外線の検知精度が高い赤外線センサ装置を製作することができる。
【００３８】
なお、上記加熱工程において、図３（ｂ）に示すように第１ジグ板１と第２ジグ板２とを互いに離間させて上下に配置するとき、第１ジグ板１と第２ジグ板２との間に板状部材６を配置するようにしてもよい。板状部材６は、第１ジグ板１と第２ジグ板２との間における熱の移動（輻射）を低減するためのものである。これにより、第１ジグ板１の載置領域１ａに載置した第１部材３、および第２ジグ板２の保持部２ｂに保持させた第２部材の両方を輻射熱によって加熱するときに、両者の間で加熱の温度の制御がより容易になり、温度制御の精度も向上する。
【００３９】
そのため、例えば第１部材３および第２部材４をそれぞれに適した温度に加熱することがより容易になり、第１部材３と第２部材４との接合不良の発生をより効果的に低減する
ことができる。
【００４０】
板状部材４は、例えばステンレス鋼等の金属材料を用い、切断および研磨等の所定の金属加工を施すことによって作製することができる。板状部材４は、例えば平面視において第１および第２部材３，４の両方を覆うような形状および寸法である。
【００４１】
また、第１部材３および２部材４を、それぞれ互いに異なる熱源から輻射される輻射熱によって加熱するようにしてもよい。この場合にも、例えば第１部材３および第２部材４をそれぞれに適した温度に加熱することがより容易になり、第１部材３と第２部材４との接合不良の発生をより効果的に低減することができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態の例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であれば種々の変更は可能である。例えば図５に示すように、第１部材３Ａが実装構造体10であり、第２部材４Ａが蓋体13であってもよい。また、第２部材４Ａのみに接合材14を設けてもよく、第１部材３Ａおよび第２部材４Ａの両方に接合材14を設けてもよい。また、第１ジグ板１および第２ジグ板２のいずれか一方のみ（図５の例では第２ジグ板２のみ）に貫通孔５が設けられていてもよい。また、貫通孔５の数は、製作しようとする電子装置の個数、寸法等に応じて適宜調整されても構わず、一つでも構わない。なお、図５は、本発明の実施形態の電子装置製造用ジグおよびそのジグを用いた電子装置の製造方法の変形例を示す断面図である。図５において図１および図４と同様の部位には同様の符号を付している。
【００４３】
この場合、貫通孔５が設けられた第２ジグ板２の上方から、貫通孔５を通過する輻射熱によって第２部材４Ａが加熱される。この変形例における第２部材４Ａは蓋体13である。接合材14は、第１部材３Ａおよび第２部材４Ａの両方に、互いに対向して合い接合される部分に設けられている。第１部材３Ａに設けられた接合材14は、第２部材４Ａおよび第２部材４Ａに設けられた接合材14に加えられる熱によって溶融し得る。
【００４４】
なお、第１部材３Ａおよび第２部材４Ａの両方に接合材14を設けたときには、第１および第２部材３Ａ、４Ａの両方を加熱することがより好ましい。この場合には、例えば図２に示すようなジグ（第１および第２ジグ板１、２の両方に貫通孔５が設けられたもの）を用いる必要がある。この場合、前述したように、第１部材３Ａと第２部材４Ａとを互いに異なる熱源で加熱するようにするとともに、第１ジグ板１と第２ジグ板２との間に板状部材６（図５では図示せず）を配置するようにしてもよい。これにより、第１部材３Ａの接合材14と第２部材４Ａの接合材14とをそれぞれ最適な条件で溶融させることができ、接合不良をより効果的に抑制する上でもより好ましい。
【００４５】
なお、第１部材３Ａに設けた接合材14と、第２部材４Ａに設けた接合材14とを互いに異なる種類の接合材としてもよい。この場合にも、第１部材３Ａの接合材14と第２部材４Ａの接合材14とをそれぞれ最適な条件で溶融させることができ、接合不良をより効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・・第１ジグ板
２・・・・第２ジグ板
１ａ・・・載置領域
２ａ・・・保持部
３、３Ａ・・第１部材
４、４Ａ・・第２部材
５・・・・貫通孔
６・・・・板状部材
10・・・・実装構造体
11・・・・配線基板
12・・・・電子部品
13・・・・蓋体
14・・・・接合材
【図１】
2014146755.tif 000003
【図２】
2014146755.tif 000004
【図３】
2014146755.tif 000005
【図４】
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【図５】
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