(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体パッケージを共通のトレイ上面に保持し、前記複数のパッケージに載せたキャップの周縁に昇降可能な複数組のパラレルギャップローラ電極を上方から転接させて、複数のパッケージにキャップを同時にシーム溶接するシーム溶接方法であって、
それぞれの前記ローラ電極を可撓性を持たない給電材とこれに直列接続された可撓性を有するジャンパ導電体とを介して筐体の側壁に固定した外部接続端子に接続する一方、
前記複数のパッケージの間隔に対応して、前記複数組のローラ電極の間隔を変更しつつ、前記ジャンパ導電体の前記外部接続端子への接続位置を変更し、前記複数組のローラ電極間隔の変更に伴う前記ジャンパ導電体の弾性復元力を均一にできるようにしたことを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項２】
１組のローラ電極は昇降板に水平方向に固定位置を可変とされ、他の組のローラ電極は前記昇降板に固定されている請求項１のシーム溶接方法。
【請求項３】
ジャンパ導電体は、その一端がローラ電極に電気接続された前記給電材に固定され、他端が前記外部接続端子側にローラ電極の間隔変更方向に固定位置が可変とされ、前記ジャンパ導電体の他端をスライド可能にした状態で前記ローラ電極の間隔を変更する請求項１のシーム溶接方法。
【請求項４】
複数の半導体パッケージを共通のトレイ上面に保持し、前記複数のパッケージに載せたキャップの周縁に昇降可能な複数組のローラ電極を転接させて、複数のパッケージにキャップを同時にシーム溶接するシーム溶接装置であって、
前記シーム溶接装置を収容する筐体と、
それぞれの前記ローラ電極を前記筐体の側壁に固定した外部接続端子に通電可能に接続する給電材と、
前記給電材に接続され前記ローラ電極の上下方向に可撓性を有するジャンパ導電体と、
前記複数組のローラ電極の間隔を前記複数のパッケージの間隔に対応して変更可能に保持し前記複数組のローラ電極を一体に昇降する昇降板と、
前記外部接続端子側に設けられ前記ローラ電極の間隔変更方向に長い長穴と、この長穴に前記給電材を移動可能かつ固定可能に固定するボルトと、
を備え、
前記ジャンパ導電体の前記外部端子側への接続位置を、前記ローラ電極の間隔変更に対応して移動可能かつ固定可能としたことを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項５】
ジャンパ導電体の一端は、可撓性を持たない給電材を介して前記外部接続端子に形成したローラ電極の間隔変更方向に長い長穴にボルトで固定位置可変に接続され、この給電材の中間部が、前記筐体に固定されかつ前記外部接続端子に形成した長穴と平行な長穴が形成された支持部材にボルトで前記ローラ電極の間隔変更方向に固定位置可変に支持されている請求項４のシーム溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の半導体パッケージにそれぞれ載せたキャップの周縁に、パラレルギャップローラ電極を転接させてシーム溶接するシーム溶接方法と、この方法の実施に直接使用するシーム溶接装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体や水晶デバイス、ＳＡＷデバイス、マイクロ波デバイス、光デバイス、センサ等の各種デバイスのパッケージにキャップ（蓋、リッド）を溶接し気密封止するのにマイクロパラレルシーム溶接法が広く使用されている（特許文献１）。このシーム溶接法は、上面が開いた箱状のセラミックベースの外周壁上面に金属製のシーリングフレームをろう付けしたセラミック製（もしくは全体が金属製）のパッケージの内部に、半導体素子、水晶振動子等のチップなどを収納し、このチップをパッケージに予め設けたリードに電気的に接続した後、コバール等からなる金属製のキャップでパッケージの開口部を気密封止するものである。
【０００３】
この方法では、パッケージにキャップを載せて保持した状態で、溶接ヘッドを構成する一対のテーパ付きローラ電極（パラレルギャップローラ電極）を下降させてキャップの対向する２辺を並行して溶接する。例えば長辺側２辺の一端縁部に一対のローラ電極を一定の加圧条件下で接触させ、パッケージを一方向に相対移動させながら、同時に両ローラ電極間でパルセーション通電（例：８Ｖ，１４０〜１８０Ａ）を行ない、この時発生するジュール熱により長辺を溶融しつつパッケージとリッドをシーム溶接する。
【０００４】
長辺側のシーム溶接が終了すると、次に短辺側のシーム溶接を行う。この場合、パッケージあるいはローラ電極を垂直軸周りに９０°回転したり、パッケージの短辺向きに配置した他のローラ電極の下にパッケージを搬送して前記と同様にシーム溶接を行いパッケージを気密に封止する。このように同じ一対のローラー電極による方法と、別個にローラー電極を設ける方法とがある。このようなシーム溶接は、通常真空中で気密封止を行なう。
【０００５】
なおこの公知の方法を開示する特許文献１には、パッケージを２列に整列させてテープに半固定しておき、対向する２辺をシーム溶接した後、隣のステージにおいて残る他の２辺を並行してシーム溶接することにより、パッケージを１列とした場合と同じテープ送り速度を維持しつつ２倍のパッケージを処理し得ることができることが記載されている。
【０００６】
複数のパッケージを間欠的に回転するターンテーブルの周縁に供給し、このターンテーブルの間欠回転に伴ってこれらのパッケージにキャップを供給し、位置合わせして、シーム溶接を順次行うものも公知である（特許文献２）。この場合パッケージを一つずつテーブルに供給し、テーブル周縁に沿って順番にキャップ供給部、キャップの位置合わせ部、キャップの仮付け部、キャップの対向する２辺をシーム溶接する第１のシーム接合部、他の対向する２辺をシーム接合する第２のシーム接合部、パッケージの排出機構を配設し順次所定の処理を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１４４０４８号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願の発明者は、前記の特許文献１に記載された複数のパッケージを共通のトレイ（パッケージ保持板）に並べて供給し、これらのパッケージの対向する２辺を同時並行的にシーム溶接することを検討しているが、この場合には次のような問題が有ることを知った。すなわち、寸法が異なるパッケージの処理に当たっては、各パッケージの２辺を溶接する各組のローラ電極間隔を調整するのは勿論であるが、パッケージ寸法によってはトレイに保持するパッケージの間隔を変えることがあるため、各パッケージをシーム溶接する複数組のローラ電極の間隔（組の間隔）を変更する必要が生じることがある。複数個のパッケージをトレイ（パッケージ保持板）に予め保持する場合に、この使用するトレイあるいはパッケージの寸法によっては各パッケージの間隔が変化することがあるからである。
【０００９】
通常のローラ電極シーム溶接装置では、複数組のローラ電極は気密な筐体内に収容され、パッケージは真空中で気密封止される。この場合には筐体の側壁に外部接続端子を固定し、ローラ電極はこの外部接続端子に給電材（帯状の給電材など）とジャンパ導電体とを介して接続されている。給電材は可撓性が無い金属板（銅板、アルミ板など）である。ジャンパ導電体は、導電材（銅板など）の柔軟な薄板を多数枚重ねて逆Ｕ字型に湾曲し、その両端をはんだで固着して上下方向に可撓性を持たせ、ローラ電極の上下動を可能にしたものである。
【００１０】
しかし、パッケージの間隔変更に合わせた、ローラ電極の間隔の移動に伴ってジャンパ導電体の変形量（曲率）が変化すると、ローラ電極に対するジャンパ導電体の弾性復元力（反力すなわち電極間隔方向の反力）が変化することになり、ローラ電極がキャップに接触する際にローラ電極間隔や接触圧が不安定になったり、ローラ電極が接触するキャップに対する接触状況が変化することがあり得る。このために溶接不良発生の原因となったり、製品の信頼性低下の原因となることが考えられる。
【００１１】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ローラ電極の間隔を変化させる場合にジャンパ導電体の変形量の変化に伴って、ジャンパ導電体のローラ電極に対する弾性復元力が変動するのを防ぎ、溶接不良の発生やパッケージの溶接信頼性の低下を防ぐことができるシーム溶接方法を提供することを第１の目的とする。またこの方法の実施に用いるシーム溶接装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によれば第１の目的は、複数の半導体パッケージを共通のトレイ上面に保持し、前記複数のパッケージに載せたキャップの周縁に昇降可能な複数組のパラレルギャップローラ電極を上方から転接させて、複数のパッケージにキャップを同時にシーム溶接するシーム溶接方法であって、
それぞれの前記ローラ電極を可撓性を持たない給電材とこれに直列接続された可撓性を有するジャンパ導電体とを介して筐体の側壁に固定した外部接続端子に接続する一方、
前記複数のパッケージの間隔に対応して、前記複数組のローラ電極の間隔を変更しつつ、前記ジャンパ導電体の前記外部接続端子への接続位置を変更し、前記複数組のローラ電極間隔の変更に伴う前記ジャンパ導電体の弾性復元力を均一にできるようにしたことを特徴とするシーム溶接方法、により達成される。
【００１３】
また第２の目的は、複数の半導体パッケージを共通のトレイ上面に保持し、前記複数のパッケージに載せたキャップの周縁に昇降可能な複数組のローラ電極を転接させて、複数のパッケージにキャップを同時にシーム溶接するシーム溶接装置であって、
前記シーム溶接装置を収容する筐体と、
それぞれの前記ローラ電極を前記筐体の側壁に固定した外部接続端子に通電可能に接続する給電材と、
前記給電材に接続され前記ローラ電極の上下方向に可撓性を有するジャンパ導電体と、
前記複数組のローラ電極の間隔を前記複数のパッケージの間隔に対応して変更可能に保持し前記複数組のローラ電極を一体に昇降する昇降板と、
前記外部接続端子側に設けられ前記ローラ電極の間隔変更方向に長い長穴と、この長穴に前記給電板を移動可能かつ固定可能に固定するボルトと、
を備え、
前記ジャンパ導電体の前記外部端子側への接続位置を、前記ローラ電極の間隔変更に対応して移動可能かつ固定可能としたことを特徴とするシーム溶接装置、
により達成される。
【発明の効果】
【００１４】
第１の目的を達成する前記発明（第１の発明）によれば、前記複数組の昇降可能なローラ電極の間隔を変更する時には、前記ジャンパ導電体の前記外部接続端子への接続位置を変更できるから、前記ジャンパ導電体の変形量（曲率）を一定にすることが可能になる。このためローラ電極間隔を変えたりする場合に、このローラ電極がキャップに接触する時のジャンパ導電体の弾性復元力の変動を抑制でき、シーム溶接の不良発生や信頼性低下を引き起こすおそれが無くなる。
【００１５】
第２の目的を達成する前記発明（第２の発明）によれば、この方法の実施に用いる熱加工装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施例であるシーム溶接装置の一部を示す斜視図
【図２】この装置における要部の概要を示す分解斜視図
【図３】同じくこの装置を用いたシーム溶接装置の構成例を示す配置概要図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
複数組のローラ電極は上下方向に昇降可能な昇降板に保持し、間隔を変更するための１組のローラ電極はこの昇降板に水平方向に固定位置を可変にしておき、他の組のローラ電極は前記昇降板に水平方向に固定しておくことができる(請求項２）。この場合間隔変更用のローラ電極を水平方向に移動させつつジャンパ導電体の変形が一定になるようにその外部接続端子側を移動させ、ジャンパ導電体の弾性復元力が一定になる位置でローラ電極を昇降板に、ジャンパ導電体側を外部接続端子側にそれぞれ固定すれば良いから、調整が簡単である。
【００１８】
ジャンパ導電体と外部接続端子側との接続は、その一方を水平な長穴とし他方をこの長穴にボルト止めする構造とすることができる。例えば、ジャンパ導電体は、その一端をローラ電極に電気接続された前記給電材に固定し、他端を外部接続端子に形成したローラ電極の間隔変更方向（水平方向）に長い長穴にボルト止め可能とすることにより、外部接続端子側に固定位置を可変とし、前記ジャンパ導電体と外部接続端子とをスライド可能にした状態で前記ローラ電極の間隔を変更すればよい（請求項３）。
【００１９】
ジャンパ導電体の一端を、可撓性を持たない給電材を介して前記外部接続端子に接続する場合には、この給電材が長くなることがある。このような場合には、この給電材の中間部を前記筐体に固定した支持部材に固定位置可変に支持するのが良い（請求項５）。支持部材に給電材を支持することにより、給電材に接続されたジャンパ導電体が上下・左右方向にずれることを防止する。
【実施例１】
【００２０】
この実施例では図３に示すように、４つのパッケージ１０（１０ａ〜１０ｄ）は共通のトレイ（パッケージ保持板）１２に固定されている。なおこれらのパッケージ１０には、予めキャップ（蓋板、リッド）が供給され仮止めされている。１４はシーム溶接装置全体を収容する筐体であって、その内部が真空状態に減圧可能である。筐体１４内には、ステージ１６がＸ方向およびＹ方向に移動可能に組み込まれている。
すなわちステージ１６は、Ｘ方向に配設された送りねじ（図示せず）によってＸ方向に移動可能であり、このＸ軸方向の送りねじとステージ１６とがＹ方向の送りねじ（図示せず）によりＹ方向に移動可能である。これらの送りねじを筐体１４の外に取り付けたモータ（図示せず）により回転駆動することによって、ステージ１６は筐体１４内でＸ−Ｙ方向に移動可能である。
【００２１】
トレイ１２は図３の上方に配置した収納箱（カートリッジ、図示せず）に収容された位置１２Ａから筐体１４内に搬入され、この搬入位置１２Ａに対向する位置に予め移動され待機するステージ１６に移送される。ステージ１６はＹ方向の送りねじによって図３の下方に送られ、Ｘ方向のシーム溶接装置１８で４つのパッケージ１０がＸ方向にシーム溶接される。次にこのステージ１６はＸ方向に送られて隣のＹ方向のシーム溶接装置２０で４つのパッケージ１０はＹ方向にシーム溶接される。４つのパッケージ１０がシーム溶接装置１８、２０によって、それぞれＸ方向とＹ方向にシーム溶接されてからステージ１６は筐体１４の前記搬入位置に移動し、ここからトレイ１２が筐体１４の外に待機する収納箱に排出される。
【００２２】
ここにＸ方向のシーム溶接装置１８は、トレイ１２上の上下（Ｙ方向）に並ぶ２つのパッケージ１０ａおよび１０ｄ（あるいは１０ｂおよび１０ｃ）に載せたキャップのＸ方向の２辺にそれぞれ転接する２組（従って合計４個）のローラ電極２２（２２ａおよび２２ｂの組と、２２ｃおよび２２ｄの組）を持ち、これらを一体的に昇降させる。その機構については後記する。同様にシーム溶接装置２０は、前のシーム溶接装置１８でＸ方向の辺をシーム溶接したパッケージ１０に対して、キャップのＹ方向の２辺にそれぞれ転接する２組（従って合計４個）のローラ電極３２（３２ａおよび３２ｂの組と、３２ｃおよび３２ｄの組）を持ち、これらは一体的に昇降する。
【００２３】
この実施例では、シーム溶接装置１８においてはローラ電極２２ａ、２２ｂの組（可動電極組）を平面視（図３）でＹ軸方向に移動可能とし、ローラ電極２２ｃ、２２ｄの組（固定電極組）を固定している。従って固定電極組のローラ電極２２ｃ、２２ｄは筐体１４に絶縁材を介して固定された帯状の給電材２４（２４ｃ、２４ｄ）によって筐体１４に固定された外部接続端子２６（２６ｃ、２６ｄ）に接続されている。なお各給電材２４（２４ｃ、２４ｄ）と外部接続端子２６（２６ｃ、２６ｄ）との間には、ジャンパ導電体２８（２８ｃ、２８ｄ）が介在され、固定電極組のローラ電極２２ｃ、２２ｄの昇降を可能にしている。
【００２４】
また可動電極組のローラ電極２２ａ、２２ｂの給電材２４ａ、２４ｂは、ジャンパ導電体２８ａ、２８ｂを介して、外部接続端子２６ａ、２６ｂに接続され、ローラ電極２２ａ、２２ｂはＹ方向に移動可能である。ここに給電材２４ａ、２４ｂと外部接続端子２６ａ、２６ｂとは、外部接続端子２６ａ、２６ｂに設けた長穴（２７ａ、２７ｂ）およびボルト（図２に示されたボルト４６と同様なボルト）によってその固定位置はＹ方向に移動可能である。すなわち可動電極組２２ａ、２２ｂをＹ方向に移動する時には、これと共に給電材２４ａ、２４ｂが同方向に移動するので、この移動量に対応してジャンパ導電体２８ａ、２８ｂの固定位置を同方向に移動させて固定することにより、ジャンパ導電体２８ａ、２８ｂの変形量を一定に保つものである。
【００２５】
なおジャンパ導電体２８ａ、２８ｂはローラ電極２２ａ、２２ｂにできるだけ接近して取り付けるのが望ましい。ローラ電極２２ａ、２２ｂに加わるジャンパ導電体２８ａ、２８ｂと給電材２３ａ、２３ｂによる加重を軽くし、かつローラ電極２２ａ、２２ｂの加重バランスを調整しやすくなるからである。しかしこのようにすると給電材２４ａ、２４ｂのジャンパ導電体２８ａ、２８ｂから外部接続端子２６ａ、２６ｂまでの距離が長くなり、給電材に接続されたジャンパ導電体が上下・左右方向にずれることになる。そこでこの部分の中間部付近の適宜位置を絶縁性の支持部材３０（３０ａ、３０ｂ）で支持している。支持部材３０（３０ａ、３０ｂ）には、外部接続端子２６ａ、２６ｂの長穴２７ａ、２７ｂと平行な長穴３１ａ、３１ｂ（図３）を設け、給電材２４ａ、２４ｂの固定位置を可変にする。この結果給電材２４ａ、２４ｂをＹ方向に平行移動してボルト４６（図２）によって外部接続端子２６ａ、２６ｂに固定すると共に、同様なボルトにより給電材２４ａ、２４ｂに固定することを可能にしている。このため、固定電極組と可動電極組の間隔Ａ（図３）が変更可能である。
【００２６】
特にこの状態でローラ電極２２を昇降させる際には、ジャンパ導電体２８にはその両端の高さの差が変化することになるが、各ジャンパ導電体２８はその変形量（湾曲量）が均一になるため、各ローラ電極２２に加わる横方向（水平方向）の加重は均一になり、この状態でシーム溶接を行うことができる。このため、各ローラ電極２２がキャップに接触する際の横向きの加重変動が抑制され、溶接の安定化、均一化が可能になる。
【００２７】
シーム溶接装置２０もシーム溶接装置１８とほぼ同様であるが、異なるのは固定電極組のローラ電極３２ｃ、３２ｄと可動電極組のローラ電極３２ａ、３２ｂがＸ軸方向に並んでいて、可動電極組のローラ電極３２ａ、３２ｂがＸ軸方向に移動する点である。従ってシーム溶接装置１８の給電材２４とジャンパ導電体２８に対応する給電材とジャンパ導電体に同一符号を付してこれらの説明は繰り返さない。
【００２８】
次にシーム溶接装置２０の構成を図１、２を用いて説明する。固定電極組のローラ電極３２ｃ、３２ｄは、図２に示す可動電極組のローラ電極３２ａ、３２ｂとほぼ同様な構成であり、Ｘ方向に移動しない点が異なるだけであるから、以下可動電極組について説明する。可動電極組のローラ電極３２ａ、３２ｂはそれぞれ軸受け３４（３４ａ、３４ｂ）に取り付けられ、これらの軸受け３４は給電ブロック３６（３６ａ、３６ｂ）の下端に固定されている。各給電ブロック３６はさらにスライダ３８（３８ａ、３８ｂ）の下端に固定され、各スライダ３８は絶縁材（図示せず）を介して上下方向のスライドを許容するリニヤ軸受け４０（４０ａ、４０ｂ）に固定されている。リニヤ軸受け４０（４０ａ、４０ｂ）はスライドプレート４２に固定されている。左右一対のスライダ３８ａと３８ｂの間隔は、パッケージ１０のキャップの左右辺の間隔に対応し、この左右辺の間隔変化に対応してローラ電極３２ａ、３２ｂの間隔を調整するためにスライダ３８ａ、３８ｂの固定位置を左右に調整可能である。
【００２９】
スライドプレート４２はさらに、上下方向に昇降可能な昇降板４４に固定されている。昇降板４４は図示しないカム機構によって上下動され、この結果ローラ電極３２ａ、３２ｂが一体となって昇降する。なおローラ電極３２ａ、３２ｂの上方に起立するスライダ３８ａ、３８ｂの上端には、図示しない重り（ウエイト）が載せられて、ローラ電極３２ａ、３２ｂがパッケージに載せたキャップの辺を押圧する接触圧を設定している。
【００３０】
前記左右スライドプレート４２は、昇降板４４に対して左右に位置決め可能に固定されている。すなわち、左右スライドプレート４２には左右両側の上下に１つずつ合計４つの横長の長穴４８が設けられ、これらの長穴４８に通したボルト５０を昇降板４４に設けたボルト穴（図示せず）に螺入することによって固定されている。従ってこのボルト５０を緩めれば、左右スライドプレート４２は昇降板４４に対して左右に移動可能となり、ローラ電極３２ａ、３２ｂは一体的に左右に位置決め可能になる。トレイ１２に載せた４つのパッケージ１０の間隔に対応した間隔になるように可動電極組のローラ電極３２ａ、３２ｂの位置を決め、ボルト５０を締めて固定する。このようにして、図３に示す固定ローラ電極３２ｃ、３２ｄの固定電極組と、可動ローラ電極３２ａ、３２ｂの可動電極組との間隔Ｂを変更することが可能である。
【００３１】
図２において、右側の固定電極組の保持構造は前記した可動電極組の保持構造とほぼ同じであるが、主として異なるのは、可動電極組の左右スライドプレート４２がこの固定電極組では左右にスライドせずに昇降板４４Ａに固定されるている点である。このように構成されたシーム溶接装置２０では、前記昇降板４４、４４Ａは図示しないカム機構によって一体に上下に昇降し、４つのローラ電極３２ａ〜ｄが図３に示す上側の２つのパッケージ１０ａ、１０ｂにのせたキャップのＹ方向の対向２辺に押下した状態でステージ１６をＹ方向に移動させることによりシーム溶接する。
【００３２】
シーム溶接装置１８は、前記シーム溶接装置２０とほぼ同様な構成であり、異なるのはローラ電極２２（２２ａ〜ｄ）を前記シーム溶接装置２０のローラ電極３２ａ〜ｄの位置から平面視で９０°回転した位置に変え、これらのローラ電極２２に対してステージ１６の移動方向をＸ軸方向にした点である。従ってその構成についての説明は繰り返さない。
【符号の説明】
【００３３】
１０  パッケージ
１２  トレイ
１４  筐体
１８、２０  シーム溶接装置
２２、３２  ローラ電極
２４  給電材
２６  外部接続端子
２７ａ、２７ｂ  長穴
２８  ジャンパ導電体
３０  支持部材
３１ａ、３１ｂ  長穴
３４  軸受け
３６  給電ブロック
３８  スライダ
４２  左右スライドプレート（電極保持板）
４４  昇降板
４６  ボルト
【図１】
0006422100.tif 000002
【図２】
0006422100.tif 000003
【図３】
0006422100.tif 000004