(57)【要約】【課題】量産性があり、安定した気密封止のできる電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部と金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する電子部品の製造方法において、少なくとも、素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定する工程と、金属製の蓋に封着材を設ける工程と、封着治具凹部に封着材付蓋を封着材を上向きにして落し込む工程と、その上に、素子を搭載したセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込む工程と、封着治具を斜めにして封着材付蓋とセラミック製ケースの隣り合う二側面を揃える工程と、セラミック製ケース側から加熱して封着材を溶融し、セラミック製ケースと金属製の蓋を気密に封止する工程とを具備する電子部品の製造方法とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部と金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する電子部品の製造方法において、
少なくとも、
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定する工程と、
金属製の蓋に封着材を設ける工程と、
封着治具凹部に封着材付蓋を封着材を上向きにして落し込む工程と、
封着治具凹部の底面に形成された蓋位置決め用凹部に封着材付蓋を落し込む工程と、
その上に、素子を搭載したセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込む工程と、
セラミック製ケース側から加熱して封着材を溶融し、セラミック製ケースと金属製の蓋を気密に封止する工程とを具備することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部と金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する電子部品の製造方法において、
少なくとも、
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定する工程と、
金属製の蓋に封着材を設ける工程と、
封着治具凹部に封着材付蓋を封着材を上向きにして落し込む工程と、
その上に、素子を搭載したセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込む工程と、
封着治具を斜めにして封着材付蓋とセラミック製ケースの隣り合う二側面を揃える工程と、
セラミック製ケース側から加熱して封着材を溶融し、セラミック製ケースと金属製の蓋を気密に封止する工程とを具備することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項３】
加熱手段がハロゲンランプであることを特徴とする請求項１または２記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
電子部品が水晶振動子であることを特徴とする請求項３記載の電子部品の製造方法。
【請求項５】
電子部品が水晶発振器であることを特徴とする請求項３記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品、例えば、圧電素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに圧電素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部を金属製の蓋で封止する圧電振動子の封止には、シーム溶接、電子ビーム溶接等の溶接による方法や、低融点ガラスや金−錫ハンダ等の封着材を用いて溶融接合する方法が採用されていた。
【０００３】
導電性接着剤は導電部材を除けば樹脂が主体であり、３００℃〜３５０℃を超えると劣化するため、導電性接着剤が高温に晒される封止方法がとれず、前述の封止方法が採用されていた。
【０００４】
図１は従来技術のシーム溶接による圧電振動子の構造を示す分解斜視図である。アルミナを主原料とするセラミック製ケース１１の凹部に形成された圧電素子固着電極１２に圧電素子１５を固着した後、セラミック製ケース１１の上面周辺にあらかじめ接着されたシーム溶接用金属リング１３と金属製蓋１４を、ローラ電極（不図示）を金属製蓋１４の周辺上部で転がしながら溶接する所謂シーム溶接方法により気密封止している。
【０００５】
シーム溶接は以下に述べる理由により製造工数が多大となる問題点がある。すなわち、金属製蓋１４と金属リング１３の位置がずれないように本溶接前に仮溶接をする必要があり、さらに、本溶接時には金属製蓋１４の一辺毎にローラ電極を転がしながら溶接するために溶接時間がかかる。溶接は１個１個の作業であり、生産性に劣り、また設備費用が高くついている。金属リング１３はコバールリング等の高価な部材を必要とする。電子ビーム溶接法による封止も同様な問題点を有している。
【０００６】
低融点ガラスの封着材は、溶接等と比較して封止のシール幅が広く必要であり、圧電振動子の小型化が難しい。また、金属製の蓋をノイズ対策として接地する場合に、低融点ガラスが絶縁部材のため接地が容易でない。さらに、低融点ガラスには酸化鉛が含まれるため、環境汚染の問題がある。しかも、脆性材料であるため、強度が弱い。特に急激な温度変化に対して弱く、封止時の昇温・冷却には時間をかける必要がある。
【０００７】
前述の問題を解決する手段として、圧電素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに圧電素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部に金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する圧電振動子の製造方法が開発されている。前記封着材の融点は前記導電性接着剤の劣化温度より高く、前記封着材を金属製蓋に付着する工程と、封着材の付いた金属製蓋を抵抗加熱により加熱して封着材を溶融する工程と、溶融した封着材を介してセラミック製ケースと金属製蓋を気密に接合する工程を有する圧電振動子の製造方法である。
【０００８】
図２は前記圧電振動子の製造方法の工程図であり、（Ａ）は溶接治具に金属製蓋を載置した断面図、（Ｂ）は圧電素子を組立てたセラミック製ケースを金属製蓋の上に搬送した断面図、（Ｃ）はセラミック製ケースと金属製蓋を接合した断面図である。
【０００９】
図２（Ａ）のように金属製蓋２４の外周及びセラミック製ケース２１の外周をガイドする内周を有する治具２７に、周縁に封着材２３を形成した金属製蓋２４を封着材２３が付いた面を上方にして載置する。金属製蓋２４は真空チャック２６により保持されて搬送される。金属製蓋２４は抵抗加熱用電極２８、２９に押し付けられた状態で通電され、温度が上がり、付着している封着材２３が溶解する。真空チャック２６は耐熱性の絶縁部材を使用する。
【００１０】
図２（Ｂ）のように封着材２３が溶解している金属製蓋２４の上に、圧電素子２５を導電性接着剤２２で固定したセラミック製ケース２１の凹部を下に向けて真空チャック３０により搬送する。
【００１１】
図２（Ｃ）のように金属製蓋２４とセラミック製ケース２１を封着材２３を介して接合する。セラミック製ケース２１の接合面にはメタライズ等の処理をしておくことにより、前記接合は強固な接合となる。封着材は高融点（例えば融点が３００℃〜４５０℃程度の各種ロー材）であるため、抵抗加熱を止めるとすぐに接合が終了する。
【００１２】
前述の工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は連続した工程で容易に自動化できる。各ステージが回転移動するロータリー型装置や、ステージ固定で供給、排出を自動化する装置でもコンパクトに構成でき、各工程が真空槽の中で行われる場合でも装置の大型化を避けることができるというものである。（特許文献１参照）
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−２６７８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
抵抗溶接による接合は基本的に１個対応の作業であり、抵抗溶接用電極を位置決めした溶接治具を必要とし、金属製蓋とセラミック製ケースの位置決めは治具によるため、金属製蓋が薄い場合は位置決めされないで溶接される危険性が高い。
【００１５】
抵抗溶接による接合は基本的に１個対応であり、タクトタイムを短くするには限度がある。
【００１６】
本発明の目的は、量産性があり、安定した気密封止のできる電子部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部と金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する電子部品の製造方法において、
少なくとも、素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定する工程と、金属製の蓋に封着材を設ける工程と、封着治具凹部に封着材付蓋を封着材を上向きにして落し込む工程と、封着治具凹部の底面に形成された蓋位置決め用凹部に封着材付蓋を落し込む工程と、その上に、素子を搭載したセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込む工程と、セラミック製ケース側から加熱して封着材を溶融し、セラミック製ケースと金属製の蓋を気密に封止する工程とを具備する電子部品の製造方法とする。
【００１８】
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部と金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する電子部品の製造方法において、
少なくとも、素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定する工程と、金属製の蓋に封着材を設ける工程と、封着治具凹部に封着材付蓋を封着材を上向きにして落し込む工程と、その上に、素子を搭載したセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込む工程と、封着治具を斜めにして封着材付蓋とセラミック製ケースの隣り合う二側面を揃える工程と、セラミック製ケース側から加熱して封着材を溶融し、セラミック製ケースと金属製の蓋を気密に封止する工程とを具備する電子部品の製造方法とする。
【００１９】
加熱手段がハロゲンランプである電子部品の製造方法とする。
【００２０】
電子部品が水晶振動子である電子部品の製造方法とする。
【００２１】
電子部品が水晶発振器である電子部品の製造方法とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によると、金属製蓋に予め封着材を設けて、金属製蓋を封着治具底面に形成された蓋位置決め用凹部で金属製蓋の位置を決めるので、セラミック製ケースとの位置合わせのズレが少なくできる。封着治具凹部に落とし込んだセラミック製ケース側から加熱して封止するので、セラミック製ケース外壁が封着治具凹部内壁で位置決めされるので安定した封止が可能となる。また、封着治具を多数個取りにするとバッチ処理が可能で量産性が確保できる。
【００２３】
請求項２の発明によると、金属製蓋とセラミック製ケースを落とし込んだ後封着治具を斜めにして隣り合う２側面を片寄せして揃えるので、封着治具の精度に影響されず、金属製蓋とセラミック製ケースの部品精度のばらつきだけの位置ズレで封止することができる。封着治具底面に凹部を形成しなくてよいので、封着治具を簡素化でき、安価に製造できる。
【００２４】
請求項３の発明によると、ハロゲンランプの熱光源装置は構成が極めて簡単で安価であり、かつ封止のための加熱が短時間で行える。
【００２５】
このような製造方法は、大量生産されるが熱衝撃に強くない水晶振動子や水晶発振器に適した製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定し、前記凹部の開口部と金属製の蓋を封着材を介して気密に封止する電子部品の製造方法において、少なくとも、素子を収納する凹部を有するセラミック製ケースに素子を導電性接着剤で固定する工程と、金属製の蓋に封着材を設ける工程と、封着治具凹部に封着材付蓋を封着材を上向きにして落し込む工程と、その上に、素子を搭載したセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込む工程と、封着治具を斜めにして封着材付蓋とセラミック製ケースの隣り合う二側面を揃える工程と、セラミック製ケース側から加熱して封着材を溶融し、セラミック製ケースと金属製の蓋を気密に封止する工程とを具備する電子部品の製造方法とする。
【００２７】
以下、本発明に係わる電子部品の製造方法を水晶振動子を例にして説明する。図３は本発明に係わる部品の平面図であり、（Ａ）は金属製蓋、（Ｂ）はセラミック製ケースである。図４は本発明に係わる部品の平面図であり、（Ａ）は封着材を形成した金属製蓋、（Ｂ）は水晶片を搭載したセラミック製ケースである。
【００２８】
金属製蓋１０１には封着材１０２を所定の厚さで形成し、封着材付金属製蓋１００（以下、リッドという）が完成する。中央に凹部１０５が形成され、凹部中に固定台座１０６、１０７を形成し開口部周囲にはメタライズ層１０８が形成されたセラミック製ケース１０４に、電極１１０が形成された水晶片１０９を搭載した半完成品１０３（便宜上、セラミック製ケースという）。一般にセラミック製ケース１０４の外周より金属製蓋１０１の外周の方が小さい。
【００２９】
図５は本発明の電子部品製造方法で用いる封着治具の概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。封着治具１１１は平板に複数の凹部（図では２５個）１１２を形成したものである。平板と凹部形成用の穴を形成した平板を貼付したものでよい。
【００３０】
図６は封着治具を使用してリッドとセラミック製ケースを封止する工程を説明するための模式断面図で、（Ａ）は封着治具にリッドを封着材を上にして落とし込んだ図であり、（Ｂ）はさらにセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込んだ図である。
【００３１】
封着治具１１１の凹部１１２にリッド１００を封着材１０２を上にして落とし込み、その上にセラミック製ケース１０３の開口部を下向きにして落し込む。封着治具１１３を真空槽（不図示）中に入れ、真空にしてからハロゲンランプからの光源熱をセラミック製ケース１０３の底部に照射する。封着材１０２が溶融しメタライズ層１０８と接合される。
【００３２】
図７は封止が終了した断面図である。図は金属製蓋１０１とセラミック製ケース１０４の位置が最大にずれた例であるが、ズレ量はＸである。ズレ量Ｘは封着治具１１１の凹部１１２内壁とセラミック製ケース１０４の外壁の差で決まるが、Ｘをなくすことはできない。水晶振動子（電子部品）としては、セラミック製ケース１０４の外形より金属製蓋１０１がはみ出しているのは不具合である。外形が大きくなるし、封着治具１１１から取り出すにも支障がある。
【実施例１】
【００３３】
以下本発明による電子部品の製造方法を図を用いて説明する。図８は本発明の電子部品製造方法の第１実施例で用いる封着治具の概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。封着治具１１３は平板に複数の凹部（図では２５個）１１４を形成したものである。凹部１１４の底部さらに第２の凹部１１５が形成されている。平板と凹部１１４形成用の穴を形成した平板と凹部１１５形成用の穴を形成した３枚の平板を貼付したものでよい。凹部１１５はリッド１００を位置決めするためのものである。
【００３４】
図９は封着治具を使用してリッドとセラミック製ケースを封止する工程を説明するための模式断面図で、（Ａ）は封着治具にリッドを封着材を上にして落とし込んだ図、（Ｂ）は凹部１１５にリッドを落とし込んだ図、（Ｃ）はさらにセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込んだ図である。
【００３５】
封着治具１１３の凹部１１４にリッド１００を封着材１０２を上にして落とし込み、その上にセラミック製ケース１０３の開口部を下向きにして落し込む。封着治具１１１を真空槽（不図示）中に入れ、真空にしてから矢印で示すハロゲンランプからの光源熱Ｌをセラミック製ケース１０３の底部に照射する。封着材１０２が溶融しメタライズ層１０８と接合される。
【００３６】
図１０は封止が終了した断面図である。図は金属製蓋１０１とセラミック製ケースの位置が最大にずれた例であるが、金属製蓋１０１の外形はセラミック製ケース１０４の外形からはみ出してはいない。ズレ量は零である。封着治具１１１の凹部１１２内壁とセラミック製ケース１０４の外壁の差であるＹをなくすことはできないが、凹部１１５と金属製蓋１０１の寸法を前記ズレ量が零以下になるように決めればよい。
【実施例２】
【００３７】
前述の例は、従来技術の課題を解決する電子部品の製造方法として有効である。但し、リッドが非常に薄くなると、リッド位置決め用凹部１１５の深さが浅くなり、リッドを位置決めして落とし込むことが困難になる。本実施例はリッドが薄くなりリッドを凹部で位置決めすることが困難な場合に好適な製造方法である。
【００３８】
本実施例は途中までは図６を用いて説明した工程と同じである。即ち、封着治具１１１の凹部１１２にリッド１００を封着材１０２を上にして落とし込み、その上にセラミック製ケース１０３の開口部を下向きにして落し込む。次に、封着治具１１１を斜めにしてリッド１００とセラミック製ケース１０３の隣り合う二側面を揃える。（図１１は封着治具を斜めにした断面図である）斜めにして振動を与えると、封着材付蓋１０１とセラミック製ケース１０３は封着治具１１１の凹部１１２内壁面に当接して揃える。このとき、リッド１００とセラミック製ケース１０３の隣り合う二側面が揃うように封着治具１１１を傾ける。その後、封着治具１１１を真空槽（不図示）中に入れ、真空にしてからハロゲンランプからの光源熱をセラミック製ケース１０３の底部に照射する。封着材１０２が溶融しメタライズ層１０８と接合される。
【００３９】
図１２は封止終了後の水晶振動子であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。セラミック製ケース１０３とリッド１００の２側面は一致しており、他の２辺では、Ｚ１とＺ２だけズレが発生している。ズレ量はセラミック製ケース１０４と金属製蓋１０１の部品精度により決まる。
【００４０】
以上本発明を水晶振動子を例に説明したが、ケースの中に素子を収納して蓋を気密に封止する電子部品（例えば、加速度センサ、角速度センサ、水晶発振器等々）に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】シーム溶接による圧電振動子の構造を示す分解斜視図
【図２】圧電振動子の製造方法の工程図であり、（Ａ）は溶接治具に金属製蓋を載置した断面図、（Ｂ）は圧電素子を組立てたセラミック製ケースを金属製蓋の上に搬送した断面図、（Ｃ）はセラミック製ケースと金属製蓋を接合した断面図
【図３】本発明に係わる部品の平面図であり、（Ａ）は金属製蓋、（Ｂ）はセラミック製ケースである。
【図４】本発明に係わる部品の平面図であり、（Ａ）は封着材を形成した金属製蓋、（Ｂ）は水晶片を搭載したセラミック製ケース
【図５】本発明の電子部品製造方法で用いる封着治具の概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図
【図６】封着治具を使用してリッドとセラミック製ケースを封止する工程を説明するための模式断面図で、（Ａ）は封着治具にリッドを封着材を上にして落とし込んだ図であり、（Ｂ）はさらにセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込んだ図
【図７】封止が終了した断面図
【図８】本発明の電子部品製造方法の第１実施例で用いる封着治具の概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図
【図９】封着治具を使用してリッドとセラミック製ケースを封止する工程を説明するための模式断面図で、（Ａ）は封着治具にリッドを封着材を上にして落とし込んだ図、（Ｂ）は凹部１１５にリッドを落とし込んだ図、（Ｃ）はさらにセラミック製ケースの開口部を下向きにして落し込んだ図
【図１０】封止が終了した断面図
【図１１】封着治具を斜めにした断面図
【図１２】封止終了後の水晶振動子であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
【符号の説明】
【００４２】
１１    セラミックス製ケース
１２    圧電素子固着電極
１３    金属リング
１４    金属製蓋
１５    圧電素子
２１    セラミックス製ケース
２２    導電性接着剤
２３    封着材
２４    金属製蓋
２５    圧電素子
２６    真空チャック
２７    治具
２８    抵抗加熱用電極
２９    抵抗加熱用電極
３０    真空チャック
１００  リッド（封着材付金属製蓋）
１０１  金属製蓋
１０２  封着材
１０３  セラミック製ケース
１０４  セラミック製ケース
１０５  凹部
１０６  固定台座
１０７  固定台座
１０８  メタライズ層
１０９  水晶片
１１０  電極
１１１  封着治具
１１２  凹部
１１３  封着治具
１１４  凹部
１１５  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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