(57)【要約】【課題】超音波溶着を行う場合に、高精度の位置決めを行いつつ、パッケージに対するダメージが少ない樹脂パッケージの超音波溶着方法を提供する。【解決手段】樹脂製のケース１とカバー１０との接合面を超音波溶着して樹脂パッケージを構成する方法において、ケース１の接合面４に超音波振動により折損し得る２本の位置決めピン５が一体に形成され、カバー１０の接合面１３には位置決めピン５が圧入嵌合される位置決め穴１４が形成される。位置決めピン５を位置決め穴１３に圧入嵌合し、ケース１とカバー１０とを対向方向に加圧しつつ、接合面に対してほぼ平行な方向でかつ位置決めピン５と位置決め穴１４との嵌合隙間より大きな振幅の超音波振動を与えることにより、位置決めピン５を折るとともに、接合面４，１３を溶着する。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の第１パッケージ部品と第２パッケージ部品との接合面を超音波溶着して樹脂パッケージを構成する方法において、
上記第１パッケージ部品の接合面に超音波振動により折損し得る少なくとも２本の位置決めピンが一体に形成され、
上記第２パッケージ部品の接合面に上記位置決めピンが嵌合される位置決め穴が形成されており、
上記位置決めピンを位置決め穴に嵌合させ、第１パッケージ部品と第２パッケージ部品とを対向方向に加圧しつつ、上記接合面に対してほぼ平行な方向でかつ位置決めピンと位置決め穴との嵌合隙間より大きな振幅の超音波振動を与えることにより、上記位置決めピンを折るとともに、接合面を溶着することを特徴とする樹脂パッケージの超音波溶着方法。
【請求項２】
上記第１パッケージ部品および第２パッケージ部品の一方の接合面に、上記位置決めピンより低い超音波溶着用の小突起を、上記接合面のほぼ全周に連続的に形成し、
上記小突起を超音波溶着することにより、第１パッケージ部品と第２パッケージ部品の接合面を封止することを特徴とする請求項１に記載の樹脂パッケージの超音波溶着方法。
【請求項３】
上記第１パッケージ部品および第２パッケージ部品の一方の接合面に、超音波溶着時の溢出樹脂を吸収するための溝部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂パッケージの超音波溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品などの樹脂パッケージの超音波溶着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平４−１０２３８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３２８９１０号公報
従来、電子部品を樹脂パッケージ内に封入する場合、樹脂パッケージを封止する方法として超音波溶着方法が用いられる。
特許文献１には、電子部品素子をプリント基板に超音波溶着する方法が開示されている。すなわち、電子部品素子の底部に設けられた円柱状凸部と、プリント基板側に設けられた凹部とで位置決めし、超音波振動を与えることで、電子部品素子をプリント基板上に溶着させるとともに、電子部品素子の端子部をプリント基板に電気的に導通させたものである。
特許文献２には、ディスクカートリッジの上ケースと下ケースとを溶着するに際し、一方のケースの周壁近傍に挿入突起を設け、他方のケースの周壁近傍に挿入突起を挿入するための穴が設けられた受け突起を設け、両者を嵌合させた状態で、両ケースの突き合わせ面の何れかに設けた複数の突起を超音波溶着することで上下ケースを連結するものが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、いずれの溶着方法でも、使用される超音波の振動方向は縦方向、つまり位置決め用の凸部または突起の挿入方向に超音波振動が加えられる。このような縦振動による溶着方法では、接合部材（ケースなど）に加わる超音波振動によるダメージが大きく、薄肉なケースの溶着や、内部にデリケートな素子が収納されるケースの溶着には適さなかった。
【０００４】
一方、超音波の振動方向を横方向とすることも考えられる。横振動溶着方法では、気密溶着性が良好であるとともに、接合部材に与えるダメージが小さく、特に薄肉の接合部材の溶着に有効である。しかしながら、横振動のため、接合部材間に横方向のクリアランスが数十〜数百μｍ程度必要となる。
このように振動方向にクリアランスを必要とするため、接合部材同士が位置決めされておらず、超音波溶着前の搬送途中の振動や衝撃により、脱落や位置ずれが発生する。その結果、接合部材同士がずれた状態で溶着されることが多く、高品質なパッケージが得られないという欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、超音波溶着を行う場合に、高精度の位置決めを行いつつ、パッケージに対するダメージが少ない樹脂パッケージの超音波溶着方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、樹脂製の第１パッケージ部品と第２パッケージ部品との接合面を超音波溶着して樹脂パッケージを構成する方法において、上記第１パッケージ部品の接合面に超音波振動により折損し得る少なくとも２本の位置決めピンが一体に形成され、上記第２パッケージ部品の接合面に上記位置決めピンが嵌合される位置決め穴が形成されており、上記位置決めピンを位置決め穴に嵌合させ、第１パッケージ部品と第２パッケージ部品とを対向方向に加圧しつつ、上記接合面に対してほぼ平行な方向でかつ位置決めピンと位置決め穴との嵌合隙間より大きな振幅の超音波振動を与えることにより、上記位置決めピンを折るとともに、接合面を溶着することを特徴とする樹脂パッケージの超音波溶着方法を提供する。
【０００７】
本発明では、超音波振動の印加開始時点で第１パッケージ部品と第２パッケージ部品との位置決めができておればよい点に着目し、位置決めピンと位置決め穴との嵌合により高精度に位置決めした後、横方向の超音波振動を加えることにより、位置決めピンをわざと折損させる。そのため、超音波振動を阻害することなく溶着でき、高精度の位置決めを行いつつ、パッケージやその中に収納される部品に対するダメージが少ない溶着を実現することができる。
位置決めピンを少なくとも２本設けたのは、Ｘ，Ｙ，θ方向の位置決めを確実に行うためである。
超音波振動の振幅は、位置決めピンが確実に折損できる振幅とする必要がある。そのため、超音波振動の振幅は、位置決めピンと位置決め穴の横方向（接合面と平行な方向）の嵌合隙間より大きくする必要がある。例えば、位置決めピンを位置決め穴に圧入した場合、嵌合隙間が０となるので、超音波振動の振幅が４０μｍ以上であれば、位置決めピンを簡単に折ることができる。
位置決めピンは、搬送時などの振動や衝撃では折損せず、超音波振動（横振動）によって容易に折損できる程度の強度あるいは太さを持つものがよい。
【０００８】
請求項２のように、第１パッケージ部品および第２パッケージ部品の一方の接合面に、位置決めピンより低い超音波溶着用の小突起を、接合面のほぼ全周に連続的に形成し、小突起を超音波溶着することにより、第１パッケージ部品と第２パッケージ部品の接合面を封止するのがよい。
すなわち、超音波溶着を用いてパッケージを封止する場合に、超音波振動を集中させるための小突起を接合面に設けるが、この小突起を位置決めピンより低くすることで、位置決めピンによって位置決めした状態で超音波溶着を開始することができる。超音波溶着を終了すれば、小突起が溶融して第１パッケージ部品と第２パッケージ部品の接合面を封止し、封止構造の樹脂パッケージを得ることができる。
【０００９】
請求項３のように、第１パッケージ部品および第２パッケージ部品の一方の接合面に、超音波溶着時の溢出樹脂を吸収するための溝部を設けるのがよい。
すなわち、超音波溶着時に、溶融した樹脂の一部が接合面から外部へ溢れ出て外観を損なうことがある。そこで、溢出樹脂を吸収するための溝部を一方のパッケージ部品の接合面に形成することで、この溝部に樹脂が溜まり、外部に溢れ出ることがない。
【００１０】
本発明の樹脂パッケージは、必ずしも封止される必要はなく、少なくとも第１パッケージ部品と第２パッケージ部品とが正確に位置決めされかつ確実に溶着固定されるものであればよい。
樹脂パッケージの内部には、電子部品のような固体物のほか、流動体を封入することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明を電子部品の樹脂パッケージに適用した例を示し、図１はその外観図、図２はその分解図、図３は組立時の工程図である。
図において、１は第１パッケージ部品であるケース、１０は第２パッケージ部品であるカバーであり、両部品はＬＣＰ，ＰＰＳ，ＰＳ，ＰＥＴなどの超音波溶着可能な樹脂材料でそれぞれ一体成形されている。ケース１およびカバー１０は同一材料で形成するのがよい。
【００１２】
ケース１には、電子部品素子（図示せず）を収納するための凹部２と、この凹部２を取り囲む周壁３とが設けられ、周壁３の頂面には連続した接合面４が設けられている。ケース１の周壁３の一部には、厚肉な端子台部３ａが設けられ、この端子台部３ａに複数の端子６がインサート成形にて固定されている。ケースの接合面４上、特に端子台部３ａの上には２本の位置決めピン５が突設されている。これら位置決めピン５は、ケース１を構成する樹脂材料で一体成形されており、後述する超音波振動によって容易に折損できる太さに形成されている。ここでは、ケース１とカバー１０とを嵌合させた状態で搬送した時の振動や衝撃では折損せず、超音波振動が加わった時には容易に折損できるように、円柱状ピンとしたが、断面が多角形状のピンでもよい。
【００１３】
カバー１０は、ケース１の凹部２と対向する浅い凹部１１と、この凹部１１を取り囲む周壁１２とが設けられている。周壁１２の頂面にはケース４の接合面４と対面する接合面１３が形成されている。接合面１３には、上記位置決めピン５が圧入嵌合される２個の位置決め穴１４が設けられている。位置決めピン５と位置決め穴１４とは圧入嵌合されるので、その横方向の嵌合隙間は０である。この実施例では、ピン径をφ０．３７ｍｍ、穴径をφ０．３４ｍｍとした。位置決め穴１４を除く接合面１３上のほぼ全周に、超音波溶着用の断面三角形状の小突起１５が連続的に形成され、接合面１３の外周縁全周には、超音波溶着時の溢出樹脂を吸収するための溝１６が形成されている。小突起１５の突出高さｈは、位置決めピン５の突出高さＨより低い。すなわち、ｈ＜Ｈに設定されている。
なお、ここでは、溢出樹脂吸収溝１６をカバー１０に設けたが、ケース１に設けてもよいことは勿論である。また、吸収溝１６の位置は接合面１３の外周縁に限らず、内周縁でもよい。
【００１４】
ここで、上記ケース１とカバー１０との接合方法について、図３を参照して説明する。
（ａ）は、ケース１上にカバー１０を対向させた状態を示す。
（ｂ）は、ケース１の位置決めピン５をカバー１０の位置決め穴１４に圧入し、小突起１５をケース１の接合面４上に圧接させた状態を示す。位置決めピン５は小突起１５より長いので、位置決めピン５は位置決め穴１４に確実に圧入嵌合される。この状態で、ケース１とカバー１０は超音波印加装置の位置まで搬送されるが、位置決めピン５と位置決め穴１４との圧入嵌合によってケース１とカバー１０とがＸ，Ｙ，θ方向に固定されているので、位置ずれや脱落を確実に防止できる。
（ｃ）は超音波振動の印加直後を示す。すなわち、（ｂ）のように位置決めピン５を位置決め穴１４に圧入嵌合した状態で、ケース１を図示しない保持装置によって保持し、カバー１０を図示しない超音波印加装置（ホーン）によってすべりが生じないように保持する。そして、超音波印加装置によってカバー１０をケース１に向かって加圧しつつ、横方向の超音波振動、つまり接合面４，１３に対してほぼ平行な方向の超音波振動を与える。この実施例における超音波振動の条件は、次の通りである。
超音波振幅：８０μｍ
超音波周波数：２０ｋＨｚ
ホーン下降スピード：６０ｍｍ／ｓ
超音波振動の振幅は位置決めピン５と位置決め穴１４との嵌合隙間（ほぼ０である）より大きいので、超音波振動が位置決めピン５に対して直角方向に作用し、位置決めピン５はその根元付近で折れる。５ａは位置決めピン５の破断面である。しかし、ケース１とカバー１０との位置関係は、ケース保持装置と超音波印加装置とによって保持されているので、超音波振動の印加中にケース１とカバー１０とが超音波振幅以上の位置ずれを起こすことはない。位置決めピン５が折れた後も超音波振動を印加し続けることにより、接合面４と圧接している小突起１５が溶融し、接合面４，１３の隙間を満たす。なお、位置決めピン５の破断面５ａが溶融する場合もある。
（ｄ）は超音波溶着後の状態を示す。すなわち、超音波溶着時に、溶融した樹脂１７の一部が接合面４，１３から外部へ溢れ出ようとするが、カバー１０の接合面１３の外周縁に溢出樹脂を吸収するための溝１６が形成されているので、溶融樹脂１７は溝１６に溜まり、外部に溢れ出ることがない。溶融樹脂１７は接合面４，１３の全周を満たすので、ケース１とカバー１０との間が完全に気密封止される。
【００１５】
上記のように、超音波振動の方向が横方向であるため、気密溶着性が良好であるとともに、ケース１、カバー１０さらにはケース１内に収納される内蔵部品に与えるダメージが小さく、特に薄肉のケース１とカバー１０との溶着に有効である。また、位置決めピン５と位置決め穴１４との嵌合によって、超音波溶着前のケース１とカバー１０との位置決めができているので、溶着後のケース１とカバー１０との位置ずれも、超音波振動の振幅の範囲内に収めることができ、外観および寸法精度のよいパッケージを得ることができる。また、位置決めピン５は超音波振動によって簡単に折れるので、超音波振動を阻害することなく、溶着に不都合はない。
【００１６】
上記実施例では、位置決めピンをケース側に、超音波溶着用の小突起をカバー側に設けたが、位置決めピンおよび小突起を共にケースあるいはカバーの一方側にのみ設けてもよい。
本発明のパッケージ構造は、超音波振動が横振動であるため、縦振動に比べて衝撃荷重が大幅に低減される。そのため、内部に収納される部品が、圧電素子や精密素子、バンプ接合された素子、ワイヤボンディングされた素子のようなデリケートな部品である場合に好適である。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、第１パッケージ部品と第２パッケージ部品とを位置決めピンと位置決め穴との嵌合により高精度に位置決めした後、横方向の超音波振動を加えることにより、位置決めピンを折損させ、接合面同士を超音波溶着している。そのため、高精度の位置決めを行いつつ、パッケージやその中に収納される部品に対するダメージが少ない溶着を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる超音波溶着方法により溶着したパッケージを持つ電子部品の斜視図である。
【図２】図１に示すケースとカバーとの分解斜視図である。
【図３】図１に示すケースとカバーの超音波溶着を示す工程図である。
【符号の説明】
１　　　　ケース（第１パッケージ部品）
４　　　　接合面
５　　　　位置決めピン
１０　　　　カバー（第２パッケージ部品）
１３　　　接合面
１４　　　位置決め穴
１５　　　超音波溶着用小突起
１６　　　溢出樹脂吸収溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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