(57)【要約】【課題】  電子デバイス及びその金属パッケージの組立工程を簡単にしかつ工数を少なくし、各部品の位置決めなど組立精度を高め、生産性及び品質の向上を図る【解決手段】  多数の金属ベース部品３を連結部８を介して一体に形成した金属ベースリードフレーム２をその下面側を上向きにして治具１上に配置し、金属ベース部品下面の周壁部６の内側に封着ガラス用ガラスタブレット１２を配置し、その上に多数組の端子部品１５を連結部１９を介して一体に形成した端子部品リードフレーム１４を、その各マウント電極部１７を対応するガラスタブレットの貫通孔１３及び金属ベース部品の端子孔５に挿通させて配置し、更にその上に重りの治具を配置した状態で加熱し、金属ベース部品と端子部品とを封着ガラスで封着し、複数の金属ベース２３を同時に形成する。この状態で各金属ベースに圧電振動片２５を実装した後、連結部を切断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに電子部品を収容するキャビティを画定しかつ前記キャビティの底部に端子孔を有する複数の金属ベース部品を、それぞれ連結部を介して一体に形成した金属ベースリードフレームを、前記キャビティ側を下向きにして治具の上に配置し、
前記端子孔に対応する貫通孔を有する複数の封着ガラス用ガラスタブレットを、それぞれ前記金属ベースリードフレームの各前記金属ベース部品の上に、前記貫通孔を前記端子孔に整合させて配置し、
外部電極部と前記外部電極部に立設したマウント電極部とをそれぞれ有する複数組の端子部品を、それぞれ連結部を介して一体に形成した端子部品リードフレームを、前記マウント電極部側を下向きにして前記ガラスタブレットの上に、前記各組の端子部品の前記マウント電極部を対応する前記ガラスタブレットの前記貫通孔及び前記金属ベース部品の前記端子孔に挿通させて配置し、
前記端子部品リードフレームの上に重りの治具を配置し、
この状態で加熱することにより前記ガラスタブレットを融着させ、前記金属ベース部品と前記端子部品とを封着ガラスで封着し、複数の金属ベースを同時に形成する工程を含むことを特徴とする金属パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記金属ベース部品が、前記キャビティとは反対側の下面から下向きに突出する周壁部を有し、前記周壁部の内側に前記ガラスタブレットを嵌め込むことを特徴とする請求項１に記載の金属パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記金属ベースリードフレーム及び／又は前記端子部品リードフレームを金属材料のプレス打ち抜き加工により形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記複数の金属ベースを形成した後に、前記金属ベース部品の連結部及び前記端子部品の連結部を切断する過程を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の金属パッケージの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法により形成した前記複数の金属ベースの前記キャビティにそれぞれ電子部品を実装し、前記キャビティをリッドで気密に封止する工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記リッドで気密封止した後に、前記金属ベース部品の連結部及び前記端子部品の連結部を切断する過程を更に有することを特徴とする請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な電子機器に使用される圧電振動子・発振器、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスや、半導体デバイスなどの表面実装型電子デバイスにおいて、特に圧電振動片、ＳＡＷ素子などの圧電素子や半導体集積回路（ＩＣ）チップなどの電子部品を実装して気密に封止する金属パッケージの製造方法に関し、更にこれを利用して電子デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より電子機器の小型化・薄型化に伴って多用されている表面実装型の圧電デバイスは、セラミックなどの絶縁材料のシート材を積層した箱型のパッケージが広く採用されている。しかし、一般にセラミックパッケージはその製造に多くの工程を要し、製造コストが高くなるなどの傾向がある。これに対し、より加工性・成形性に優れ、寸法のばらつきが少ない製品を実現可能で製造工程も少なくでき、比較的低価格な金属材料で作られる表面実装型の金属パッケージが開発されている。
【０００３】
例えば、金属リードを挿通したガラスを封着した金属外環に円筒状金属ケースを被嵌した従来の円筒型気密端子は薄型化が困難なことから、箱型筺体の金属ベースの一方の端部又は側壁に設けた開口部に金属リードを挿通しかつ封着用ガラスで封着し、金属キャップを被せて封止する金属パッケージが提案されている（特許文献１を参照）。或る表面実装型圧電振動子は、金属シェル底部の貫通孔にデバイス端子を貫通させ、セラミックガラスからなる絶縁材で電気的に独立した状態に固定して金属パッケージを形成し、これに金属フタをシーム溶接して封止する（特許文献２を参照）。また、金属ベース下面の貫通孔に金属リードを挿通し、高融点ガラスの絶縁材を融着させて合体ベースを構成し、金属（又はガラス）キャップを結合して封止する薄型金属パッケージが知られている（特許文献３を参照）。別の薄型金属パッケージは、枠状構造の金属ベースに、金属平板に円柱の電極を接合した金属リードを高融点ガラスなどの絶縁材で融着して合体ベースを形成し、これに水晶振動片を実装して金属キャップで封止する（特許文献４を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５８２０９号公報
【特許文献２】特開２００２−８４１５９号公報
【特許文献３】特開２００３−８６７２３号公報
【特許文献４】特開２００２−１２４３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの金属パッケージは、金属ベース部品、封着ガラス用ガラスタブレット、複数の端子部品がそれぞれ単品の部品で構成されるため、部品点数が多くなる。従って、これら多くの部品を個別に位置決めして金属パッケージを組み立てることは、電子デバイスが小型化するに連れて、より一層困難になっている。
【０００６】
従来の自動部品組立技術では、自動組立機において各端子部品を整列させて組立治具に移し替え、次にガラスタブレットを同様に整列させかつ組立治具に移し替え、更に金属ベース部品を整列させて組立治具に移し替え、最後に重り用治具をセットした後、加熱してガラスを融着させることにより金属ベースを封着する。そのため、組立工程が複雑で工数が多く、各組立治具の形状が複雑になり、複雑な構造の自動組立機が異なる組立工程毎に必要でその台数も多く、製造コストが高くなる。
【０００７】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子デバイス及びその金属パッケージの製造において、組立工程を簡単にしかつ工数を少なくし、各部品の位置決めなど組立精度を高め、生産性及び品質の向上を図ることができる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】
【０００８】
本発明によれば、上記目的を達成するために、それぞれに電子部品を収容するキャビティを画定しかつ前記キャビティの底部に端子孔を有する複数の金属ベース部品を、それぞれ連結部を介して一体に形成した金属ベースリードフレームを、前記キャビティ側を下向きにして治具の上に配置し、
前記端子孔に対応する貫通孔を有する複数の封着ガラス用ガラスタブレットを、それぞれ前記金属ベースリードフレームの各前記金属ベース部品の上に、前記貫通孔を前記端子孔に整合させて配置し、
外部電極部と前記外部電極部に立設したマウント電極部とをそれぞれ有する複数組の端子部品を、それぞれ連結部を介して一体に形成した端子部品リードフレームを、前記マウント電極部側を下向きにして前記ガラスタブレットの上に、前記各組の端子部品の前記マウント電極部を対応する前記ガラスタブレットの前記貫通孔及び前記金属ベース部品の前記端子孔に挿通させて配置し、
前記端子部品リードフレームの上に重りの治具を配置し、
この状態で加熱することにより前記ガラスタブレットを融着させ、前記金属ベース部品と前記端子部品とを封着ガラスで封着し、複数の金属ベースを同時に形成する工程を含む金属パッケージの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明は、このように構成することによって、金属パッケージの組立・製造に必要な部品の点数を少なくしかつそれにより製造工程を簡単化して工数を少なくでき、製造コストの低減が実現することができる。更に、電子デバイス及び金属パッケージの小型化に拘わらず、個々の部品の位置決めが容易で組立精度が向上し、品質及び歩留まりが向上する。
【００１０】
或る実施例では、金属ベース部品がキャビティとは反対側の下面から下向きに突出する周壁部を有し、該周壁部の内側にガラスタブレットを嵌め込むことによって、加熱により溶融した封着ガラスの溶着面積を拡大し、金属ベース部品又は端子部材との剥離を防止することができる。
【００１１】
また、金属ベースリードフレーム及び／又は端子部品リードフレームは、金属材料のプレス打ち抜き加工により、容易にかつ低コストで形成することができる。
【００１２】
別の実施例では、複数の金属ベースを形成した後に、金属ベース部品の連結部及び端子部品の連結部を切断する過程を更に有し、それによって多数の金属ベースを同時に製造することができる。
【００１３】
また、本発明の別の側面によれば、このようにして形成した複数の金属ベースのキャビティにそれぞれ圧電素子やＩＣチップなど電子部品を実装し、キャビティをリッドで気密に封止する工程を有する電子デバイスの製造方法が提供される。
【００１４】
或る実施例では、金属パッケージをリッドで気密封止した後に、金属ベース部品の連結部及び端子部品の連結部を切断する過程を更に有することにより、リードフレームの状態で電子デバイスの実装工程を行うことができ、作業が容易で、自動化を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図１は、本発明の方法により圧電振動子の金属パッケージの金属ベースを組み立てる工程を概略的に示している。図２−１を併せて参照しつつ、本実施例の工程を詳細に説明する。先ず、矩形平板状のカーボン治具１の上に金属ベースリードフレーム２をセットする（図２−１（Ａ））。
【００１６】
金属ベースリードフレーム２は、その長手方向に沿って一定の間隔で配置された多数の金属ベース部品３が形成されている。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、金属ベース部品３は、圧電振動片を実装するためのキャビティ４を画定する概ね矩形箱型形状をなし、該キャビティの底面には、４つの端子孔５がその各隅部付近に貫設されている。更に、金属ベース部品３の下面には、その全周に亘って連続する周壁部６が下向きに突設され、その内側に浅い凹陥部７を画定している。この周壁部６によって、金属ベース部品３は断面がＨ字状に形成されるので、曲げ強度及びガラスの密着強度が向上する。
【００１７】
各金属ベース部品３は、その長手方向両端部の中央付近において、比較的細くかつ薄い連結部８により、金属ベースリードフレーム２の長手方向に延長する両側の枠部９と一体に結合されている。枠部９には、長手方向に沿って一定間隔で位置決め孔１０が穿設されている。金属ベースリードフレーム２は、フープ材をプレス打ち抜き加工して金属ベース部品３の外形を形成しかつキャビティ４などを圧延成形し、所定の長さに切断することにより形成される。フープ材は、例えばニッケル−コバルト−鉄の合金であるコバールなどの膨張係数がガラスタブレットに近い材料を使用する。
【００１８】
金属ベースリードフレーム２は、キャビティ４側を下向きに即ち凹陥部７側を上向きにしてカーボン治具１上に配置する。カーボン治具１上面には、複数の位置決めピン１１が立設され、これを対応する位置決め孔１０に挿通させることにより、金属ベースリードフレーム２はカーボン治具１上の所定位置に正確に位置決めされる。
【００１９】
次に、金属ベースリードフレーム２の各金属ベース部品３の凹陥部７内にそれぞれガラスタブレット１２を嵌め込む（図２−１（Ｂ））。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ガラスタブレット１２は、凹陥部７に適合する概ね矩形の外郭形状、及び周壁部６の高さよりも少し大きい厚さを有する。ガラスタブレット１２には、４つの貫通孔１３が金属ベース部品３の端子孔５に対応する位置に形成されている。ガラスタブレット１２は、例えばホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスの粉末をプレス機などで加圧焼成することにより、又は型でモールド成形することにより、形成することができる。
【００２０】
この上に端子リードフレーム１４を載置する（図２−１（Ｃ））。端子リードフレーム１４は、金属ベースリードフレーム２の金属ベース部品３の数と同じ組数でかつ１組４個の端子部材１５が、その長手方向に沿って一定の間隔で配置されている。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、端子部材１５は、概ね矩形平板状の外部端子部１６と、該外部端子部に立設された円柱状のマウント端子部１７とを有する。
【００２１】
各組の端子部材１５は、それぞれのマウント端子部１７が金属ベース部品３の対応する端子孔５に一致し、かつそれぞれの外部端子部１６が金属ベース部品３の各角部に整合するように配置されると共に、それぞれが、端子リードフレーム１４を横断する幅方向の枠部１８と、比較的細くかつ薄い連結部１９で一体に結合されている。端子リードフレーム１４の長手方向の枠部２０には、長手方向に一定間隔で多数の位置決め孔２１が、金属ベースリードフレーム２の位置決め孔１０に整合させて穿設されている。
【００２２】
端子リードフレーム１４は、金属ベースリードフレーム２と同様に、フープ材をプレス打ち抜き加工し、所定の長さに切断することにより形成される。フープ材には、熱膨張係数が同一又は近似するように金属ベースリードフレーム２と同じ金属材料が好ましく、同様にニッケル−コバルト−鉄の合金であるコバールなどの膨張係数がガラスタブレットに近い材料で形成することができる。
【００２３】
端子リードフレーム１４は、マウント端子部１７側を下向きにして、端子部材１５の各組をそれぞれ対応する金属ベース部品３に整合させ、かつ各端子部材１５のマウント端子部１７をそれぞれ対応するガラスタブレット１２の貫通孔１３及び金属ベース部品３の端子孔５に挿通して、ガラスタブレット１２上に配置する。このとき、金属ベースリードフレーム２の位置決め孔１０から突出する各位置決めピン１１をそれぞれ対応する位置決め孔２１に挿通することによって、端子リードフレーム１４は、金属ベースリードフレーム２と整合するように正確に位置決めされる。
【００２４】
この上に、下側のカーボン治具１と同じ寸法・形状を有する重り用のカーボン治具２２を載置する（図２−１（Ｄ））。このように金属パッケージの金属ベースを構成する全ての部品が組み立てられた状態で、全体を加熱炉などで適当な温度に加熱し、ガラスタブレット１２を半溶融させて金属ベース部品３及び端子部材１５に融着させる。半溶融したガラスは、上側のカーボン治具２２の重さ及び表面張力により流動して、各端子部材１５の外部端子部１６と密着し、かつ金属ベース部品３の凹陥部７内に均等に流れ込んで、金属ベース部品３の下面及び周壁部６の内側面に密着し、各端子孔５とマウント端子部１７との間を気密に閉塞する。
【００２５】
このとき、前記ガラスを溶着させる端子部材１５及び金属ベース部品３の表面を予め酸化させておくと、ガラスの密着性が向上する。また、この加熱時の熱膨張により各部品間に生じる歪みを防止するために、金属ベースリードフレーム２（金属ベース部品３）、端子リードフレーム１４（端子部材１５）及びガラスタブレット１２は、熱膨張係数が実質的に同一又はできる限り近似した材料を選択することが好ましい。更に、金属材料からなる前記各リードフレーム２、１４は、前記加熱によりカーボン治具２２に関して延びるので、位置決めピン１１を挿通する位置決め孔１０、２１を長手方向に延びる長孔形状にするのが好ましい。
【００２６】
半溶融した前記ガラスが冷却されて固化した後、上下両方のカーボン治具１、２２を取り外すと、金属ベース部品３と端子部材１５とを絶縁材２３で電気的に絶縁した多数の金属ベース２４が、それぞれ金属ベースリードフレーム２及び端子リードフレーム１４の各枠部に結合した状態で完成する。本実施例では、周壁部６の存在によりガラスの溶着面積が増大するので、熱膨張などの影響による絶縁材２３の金属ベース２４からの剥離が有効に抑制される。
【００２７】
次に、これら金属ベース２４をそのキャビティ４を上向きにし（図２−２（Ｅ））、それぞれ例えばＡＴカット水晶振動片のような圧電振動片２５を導電接着剤などで実装する（図２−２（Ｆ））。各金属ベース２４の端子部材１５は、長手方向の一方の端部側に配置される１対が、圧電振動片２５の基端部に設けられた接続電極と電気的に接続するために使用される。反対側の１対は、例えば所謂ダミー電極として、そのマウント端子部１７上に圧電振動片２５の先端部を安定して支持するために使用することもできる。圧電振動片２５の接続電極と接続するための端子部材１５は、導電性を高めるために、予めその表面に電解ニッケルめっきを施し、更にその表面に電解金めっきを施すことが好ましい。
【００２８】
次に、平板状のリッド２６を各金属ベース２４の上端に接合してキャビティ４を気密に封止することにより、表面実装型の金属パッケージからなる圧電振動子２７が完成する。リッド２６は、金属ベース部品３又は端子部材１５と同じ金属材料で形成すると、金属ベース２４との接合が容易で熱膨張による歪みが無く、有利である。また、リッド２６は、金属パッケージの封止後に外部からレーザビーム等で圧電振動片２５を周波数調整するために、透明なガラス板で形成することもできる。
【００２９】
最後に、金属ベース３と金属ベースリードフレーム２との連結部８及び端子部材１５と端子リードフレーム１４との連結部１９をレーザビームなどで溶断したり、ダイシングなどで機械的に切断することにより、個片化する。この切断加工をし易くするために、前記各リードフレームの連結部８、１９を肉薄に形成しておくことが好ましい。これにより、図６に示す圧電振動子２７を同時に多数個製造することができる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は、その技術的範囲内において上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、圧電振動片以外にＳＡＷ素子などの圧電素子や半導体集積回路（ＩＣ）チップなどの電子部品を実装するための金属パッケージの製造に適用することができる。また、金属ベースリードフレーム２及び端子リードフレーム１４は、上記プレス打ち抜き加工以外に、切削加工やウエットエッチングなどの従来公知の様々な方法で形成することができる。更に、上記実施例では、金属ベースリードフレーム及び端子リードフレームに金属ベース部品及び４個１組の端子材料がそれぞれ１列に配列されているが、複数列にしても良く、また１組の端子数も４個に限定されず、製品の仕様に合わせて２個以上の適当な数に増減することができる。また、カーボン治具は、金属製のものに代えることができ、その膨張係数をリードフレームと同程度にすることができる。また、上記実施例の製造工程では、先に金属ベースリードフレームをカーボン治具にセットしたが、順序を逆にして、先に端子リードフレームを上下逆向きにしてセットすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の方法により金属パッケージを製造する工程を概略的に示す斜視図。
【図２−１】（Ａ）図〜（Ｄ）図はそれぞれ金属パッケージの製造工程を示す図１のII−II線における断面図。
【図２−２】（Ｅ）図〜（Ｇ）図はそれぞれ図２−１の工程に連続して更に水晶振動子を製造する工程を示す図２−１と同様の断面図。
【図３】（Ａ）図はベースリードフレームを部分的に拡大して示す平面図、（Ｂ）図はそのIII−III線における断面図。
【図４】（Ａ）図はガラスタブレットを拡大して示す平面図、（Ｂ）図はそのIV−IV線における断面図。
【図５】（Ａ）図は端子リードフレームを部分的に拡大して示す平面図、（Ｂ）図はそのＶ−Ｖ線における断面図。
【図６】本実施例の方法により製造した圧電振動子の縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１，２２…カーボン治具、２…金属ベースリードフレーム、３…金属ベース部品、４…キャビティ、５…端子孔、６…周壁部、７…凹陥部、８，１９…連結部、９，１８，２０…枠部、１０，２１…位置決め孔、１１…位置決めピン、１２…ガラスタブレット、１３…貫通孔、１４…端子リードフレーム、１５…端子部材、１６…外部端子部、１７…マウント端子部、２３…絶縁材、２４…金属ベース、２５…圧電振動片、２６…リッド、２７…圧電振動子。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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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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