(57)【要約】【課題】圧電振動片を搭載したパッケージの加熱ムラをなくして封止する際に用いるパッケージの封止治具および封止方法を提供することを目的としている。【解決手段】圧電振動片を搭載するパッケージ本体と、前記パッケージ本体の内部空間を塞ぐ蓋体とからなるパッケージを加熱封止する際に用いるパッケージの封止治具であって、前記パッケージを載置する載置面の中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第１治具２０と、前記第１治具２０と対向するとともに前記パッケージの上面と接触し、中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第２治具３０と、を備えたことを特徴とするパッケージの封止治具１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層構造により内部空間を有するパッケージを構成するデバイスを加熱封止する際に用いるパッケージの封止治具であって、
前記パッケージを載置する載置面の中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第１治具と、
前記第１治具と対向するとともに前記パッケージの上面と接触し、中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第２治具と、
を備えたことを特徴とするパッケージの封止治具。
【請求項２】
前記熱容量の小さい領域は、上面を開口して形成された凹部であることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの封止治具。
【請求項３】
前記熱容量の小さい領域は、治具本体よりも熱伝導率の大きい部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載のパッケージの封止治具。
【請求項４】
積層構造により内部空間を有するパッケージを構成するデバイスを加熱封止するパッケージの封止方法において、
前記パッケージを載置する載置面の中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第１治具と、前記パッケージの上面と接触し、中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第２治具を用意して、
前記第１治具と前記第２治具の間に前記パッケージを配置して、
前記パッケージを加熱して封止することを特徴とするパッケージの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に圧電振動片を収容するパッケージを加熱して封止する際に用いるパッケージの封止治具および封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、移動体通信機器などの電子機器には、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
このような圧電デバイスは、製造時において、リッドとパッケージ本体を接着させて振動片をパッケージの収容空間に気密にしながら封入する工程がある。この封止工程では、位置合わせを行なったパッケージが加熱中に位置ずれを起こさないように支持する治具を用いている。
【０００３】
図６は従来のパッケージの封止治具の説明図である。図示のように従来のパッケージの封止治具１は、パッケージ基板３の上面及び下面をサポート２で支持させて位置合わせを行なって仮組みしている。そしてサポート２で仮組みされたパッケージ基板３を第１治具４の上面に載置している。次にパッケージ基板３の上面に第２治具５を配置している。第１治具４及び第２治具５で挟まれたパッケージ基板３は、真空雰囲気中のチャンバー６内に取り付けられたヒーター７で加熱して接合される。
【０００４】
特許文献１の治具は、複数のパッケージ本体と蓋体を加圧接着するための加圧治具である。この治具は電子部品パッケージを配置するパッケージ配置台と、電子部品パッケージを厚み方向に加圧する加圧板と、加圧板の電子部品パッケージに対応した位置に複数の緩衝材と、を少なくとも有している。そして載置台と加圧板の間にパッケージを挟んで支持しながら加熱して加圧ムラの低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３３３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パッケージ基板の加熱の際に、従来のパッケージの封止治具を用いると、パッケージ基板に加熱のムラが生じてしまうという問題があった。加熱するパッケージ基板は、主としてチャンバー内に晒された側面から加熱される。パッケージ基板の中心付近は、上面及び下面が封止治具と接触しているため、直に加熱されるのではなく封止治具を通して加熱される。通常、封止治具はパッケージの載置台又は錘として用いるため、金属材料を用いて所定の厚みに形成して強度を持たせている。
【０００７】
図６に示すように封止治具１は、パッケージ基板３と同様にチャンバー６内に晒された側面から加熱される（Ａ）。そして側面からの熱伝導によって封止治具１の中心付近が加熱される（Ｂ）。このとき側面Ａと中心付近Ｂは、同一材料であるため熱容量が同一となり、中心付近Ｂの加熱は、側面からの熱伝導と封止治具１の厚みに依存する。そしてパッケージ基板３の中心は、上面及び下面と接する封止治具１の中心付近を介して加熱される。
【０００８】
図７はパッケージ基板の平面図である。図７に示すパッケージ基板３には複数のパッケージ素子８が形成されている。従来の封止治具を用いたパッケージ基板３は、チャンバー内に晒されたパッケージ基板３の側面Ａ側（周縁部）が高温となる。一方、パッケージ基板３の中心付近Ｂは封止治具を介して加熱されるため側面Ａ側と比べて低温となり、加熱のムラが生じてしまう。これは封止治具が所定の厚み（厚肉）を有しており、側面Ａからの熱が中心に伝わるまでに時間がかかるためである。このような現象は、パッケージ基板３が大きくなるほど顕著に現れる。
【０００９】
このようにパッケージ基板の封止のための加熱が不十分になると、接着材が十分に溶融しなくなり、パッケージの封止不良を引き起こし、信頼性を損なうという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、圧電振動片を搭載したパッケージを加熱する際に、パッケージの加熱ムラをなくして封止する際に用いるパッケージの封止治具および封止方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］積層構造により内部空間を有するパッケージを構成するデバイスを加熱封止する際に用いるパッケージの封止治具であって、前記パッケージを載置する載置面の中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第１治具と、前記第１治具と対向するとともに前記パッケージの上面と接触し、中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第２治具と、を備えたことを特徴とするパッケージの封止治具。
上記構成によれば、パッケージの加熱の際に、封止治具の中心の熱容量の小さい領域からの熱伝導によってパッケージの中心付近を側面と同様に加熱して、載置面内の熱分布を均一化することができる。このため加熱のムラを防止して、パッケージを均一に加熱することができる。従って信頼性の高いパッケージを得ることができる。
【００１２】
［適用例２］前記熱容量の小さい領域は、上面を開口して形成された凹部であることを特徴とする適用例１に記載のパッケージの封止治具。
上記構成によれば、治具の側面の断面積が小さくなり、パッケージの面内熱分布を均一化することができる。
また第１治具及び第２治具の熱容量の小さい領域を容易に形成することができる。
【００１３】
［適用例３］前記熱容量の小さい領域は、治具本体よりも熱伝導率の大きい部材を用いたことを特徴とする適用例１に記載のパッケージの封止治具。
上記構成によれば、治具の中心の熱伝導率が高まって、パッケージの面内熱分布を均一化することができる。
また領域に金属材料を適用することによって治具の強度を高めることができる。
【００１４】
［適用例４］積層構造により内部空間を有するパッケージを構成するデバイスを加熱封止するパッケージの封止方法において、前記パッケージを載置する載置面の中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第１治具と、前記パッケージの上面と接触し、中心に周縁部よりも熱容量の小さい領域を有する第２治具を用意して、前記第１治具と前記第２治具の間に前記パッケージを配置して、前記パッケージを加熱して封止することを特徴とするパッケージの封止方法。
上記方法によれば、パッケージの加熱の際に、封止治具の熱容量の小さい領域からの熱伝導によってパッケージの中心付近を側面と同様に加熱して、載置面内の熱分布を均一化することができる。このため加熱のムラを防止して、パッケージを均一に加熱することができる。従って信頼性の高いパッケージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のパッケージの封止治具の構成概略図である。
【図２】第１治具の斜視図である。
【図３】パッケージ基板の分解斜視図である。
【図４】パッケージの封止治具の組み立ての説明図である。
【図５】第２実施形態のパッケージの封止治具の構成概略図である。
【図６】従来のパッケージの封止治具の説明図である。
【図７】パッケージ基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のパッケージの封止治具および封止方法の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお本実施形態のパッケージは、基板上に複数のパッケージ素子が形成された積層基板の構成で以下説明する。本発明の封止治具に適用可能なパッケージの形態は、この他にも小片化した単体あるいは複数のパッケージ素子であっても良い。
【００１７】
まず本発明の封止治具１０に適用することができるパッケージについて説明する。図３はパッケージ基板の分解斜視図である。図示のようにパッケージ基板６０は、リッド基板６２と、振動片基板６４と、ベース基板６６から構成されている。
【００１８】
リッド基板６２は、圧電振動片７０の上面開口を閉塞するリッド７２が複数形成された基板である。ベース基板６６は、圧電振動片７０の下面開口を閉塞するベース７４が複数形成された基板である。リッド基板６２とベース基板６６はいずれも、圧電振動片７０と対向する位置に凹部７３，７５を備えている。リッド基板６２の凹部７３とベース基板６６の凹部７５を向かい合わせて、間に振動片基板６４の圧電振動片７０を挟むように固定すると、圧電振動片７０を収容する内部空間が形成される。リッド基板６２及びベース基板６６は、材質に一例としてセラミック、ガラス基板等を用いることができる。
【００１９】
振動片基板６４は、圧電振動片７０と、圧電振動片７０を囲む外枠部７１から構成されている。振動片基板６４は、材質にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を用いている。
【００２０】
リッド基板６２とベース基板６６と振動片基板６４は、エッチング等によりその形状を形成することができる。また振動片基板６４は、励振電極などの金属被膜をスパッタリングや蒸着等により形成することができる。
本実施形態のリッド基板６２と振動片基板６４とベース基板６６は、それぞれ接着面に熱硬化性の接着材を塗布している。
【００２１】
図１は第１実施形態のパッケージの封止治具の説明図である。図示のようにチャンバー１２内に取り付けられる封止治具１０は、載置台となる第１治具２０と、錘となる第２治具３０から構成されている。
【００２２】
図２は第１治具の斜視図である。第１治具２０は平面視したパッケージ基板６０と略同一形状の載置面２２を上面に備えた載置台である。第１治具２０は、載置面２２に面した中心に凹部２４を形成している。凹部２４は、パッケージ基板６０の底面（第１サポート１６の底面）と第１治具２０の間に形成された空間となる。このような凹部２４は、第１治具２０の載置面２２から治具底面に向けて切削加工することにより形成できる。具体的に凹部２４は、側面に所定の厚みを確保するように、載置面２２よりも小さい枡形状に所定の深さで切削している。そして底面に所定の厚みを確保するように、枡形の底面から治具底面に向かって凸となる角錐状に切削している。なお凹部２４の形状は、第１治具２０の側面視の断面形状が凹状に形成されれば良く、この他にも、多角錐形、円錐形、楕円形、球形に形成することができる。
【００２３】
第２治具３０は、平面視したパッケージ基板６０と略同一形状の治具底面３２を下面に供えた錘である。第２治具３０は、第１治具２０と同様に、上面に面した中心に凹部３４を形成している。凹部３４は、第２治具３０の上面から底面に向けて切削加工することにより形成できる。具体的に凹部３４は、側面に所定の厚みを確保するように、上面よりも小さい枡形状に所定の深さで切削している。そして治具底面３２に所定の厚みを確保するように、枡形の底面から治具底面３２に向かって凸となる角錐状に切削している。なお凹部３４の形状は、第２治具３０の側面視の断面形状が凹状に形成されれば良く、この他にも、多角錐形、円錐形、楕円形、球形に形成することができる。またこのような封止治具１０の材質には、ステンレス等の鋼材を適用することができる。
【００２４】
パッケージ基板６０の上面及び下面には、第１サポート１６と第２サポート１８を取り付けている。第１サポート１６と第２サポート１８は、いずれもパッケージ基板６０の位置合わせを行なうための支持部材である。第１サポート１６は、パッケージ基板６０の下面を支持し、パッケージ基板６０を囲む枠部１７が形成されている。第２サポート１８は、パッケージ基板６０の上面を支持し、パッケージ基板６０を囲む枠部１９が形成されている。
【００２５】
なお本発明の封止治具１０は平面視で矩形のものを用いたが、これに限定されるものではなく、パッケージ基板６０を上面及び下面から支持することができる形状で適宜変更することができる。
【００２６】
上記構成による本発明のパッケージの封止治具を用いたパッケージの封止方法について以下説明する。
図４はパッケージの封止治具の組み立ての説明図である。
リッド基板６２と、振動片基板６４と、ベース基板６６をそれぞれ用意する（ａ）。リッド基板６２と振動片基板６４とベース基板６６は、エッチング等によりその形状を形成することができる。また振動片基板６４は、励振電極などの金属被膜をスパッタリングや蒸着等により形成することができる。
【００２７】
リッド基板６２と、振動片基板６４と、ベース基板６６の接着面に接着材を塗布した後、振動片基板６４の上面にリッド基板６２を重ね合わせて、振動片基板６４の下面にベース基板６６を重ね合わせる（ｂ）。そしてパッケージ基板６０を第１サポート１６の枠部１７に嵌め合わせる（ｃ）。ついで積層させたパッケージ基板６０の上面に第２サポート１８の枠部１９を嵌め合わせてパッケージ基板の位置合わせを行なう（ｄ）。そしてパッケージ基板６０及び第１サポート１６及び第２サポート１８を第１治具２０の載置面２２に載置して仮止めする（ｅ）。このときパッケージ基板６０の下面（第１サポート１６の下面）の中心付近には、第１治具２０と接触しない空間が形成される。次に第２サポート１８の上面に第２治具３０を取り付ける（ｆ）。
【００２８】
チャンバー１２内に載置されたパッケージ基板６０と封止治具１０は、一例として真空雰囲気下で、ヒーター１４により所定の温度で加熱される。
本発明の封止治具１０は、第１治具２０及び第２治具３０に凹部２４，３４を形成し、この凹部２４，３４が治具本体の周縁部と比べて熱容量の小さい領域となる。具体的に第１治具２０の熱容量の小さい領域は、パッケージ基板６０の下面（第１サポート１６の下面）の中心と、第１治具２０の間に形成された空間である。
本実施形態のパッケージ基板６０及び封止治具１０は、チャンバー１２内のヒーター１４によって側面及び上面から加熱されている。
【００２９】
第１治具２０は側面から加熱されると、治具本体の内部へと熱伝導が起こる。第１治具２０は側面を薄肉に形成しているため、治具本体の熱伝導の時間が短くなり、凹部２４へと短時間で熱が伝達する。また第１治具２０の底面側の側面から伝導する熱も、凹部２４が治具底面に向けて錘状に形成されているため、薄肉となり治具本体の熱伝導の時間が短くなり、凹部２４へと短時間で熱が伝導する。凹部２４は第１治具２０の治具本体と比べて熱容量が小さい。このため凹部２４に達した熱は輻射熱となり、パッケージ基板６０の下面の中心を効率的に加熱することができる。
【００３０】
また第２治具３０は、上面に凹部３４が形成されて、治具底面が薄肉となり側面と同様に熱伝導の時間が短くなる。このような第２治具３０は側面から治具本体の内部へと熱伝導が起こる。また凹部３４の内壁から治具本体の内部へと熱伝導が起こる。治具本体の内部の熱伝導により、第２治具３０の底面と接するパッケージ基板６０の上面の中心（第２サポート１８の上面の中心）を効率的に加熱することができる。
【００３１】
本発明のパッケージの封止治具１０は、治具本体の中心に向かって肉厚を次第に薄くして、面内熱分布を均一にしている。このためパッケージ基板の側面に比べて温まり難い基板の中心であっても、効率的に加熱することができる。従って信頼性の高いパッケージを得ることができる。
【００３２】
本実施形態では、パッケージの接着に接着材を用いて説明したが、接着手段はこれに限定されるものではなく、基板同士を接着できる構成であれば陽極接合などを適用することができる。
【００３３】
図５は、第２実施形態のパッケージの封止治具の説明図である。第２実施形態の封止治具１０ａは、治具本体と熱容量の小さい領域に熱伝導率の異なる材料を用いている。具体的に第１治具２０ａは、治具本体を熱伝導率の小さい材料で形成し、熱容量の小さい領域を熱伝導率の大きい材料で形成している。治具本体は、第１実施形態の治具本体と基本構成は同一であり、熱容量が小さい領域に相当する箇所に凹部を形成している。そして治具本体には、凹部と同一形状であって、治具本体と比べて熱伝導率の大きい部材４０を嵌め込んでいる。本実施形態の封止治具は、一例として、部材４０を銅とし、治具本体をステンレスで構成することができる。
【００３４】
第２治具３０ａは、第１治具２０ａと同様に熱伝導率の異なる材料を用いていており、第１治具と同一の形状に形成している。具体的に第２治具３０ａは、治具本体を熱伝導率の小さい材料で形成し、熱容量の小さい領域を熱伝導率の大きい材料で形成している。治具本体は、熱容量が小さい領域に相当する箇所に凹部を形成している。そして治具本体には、凹部と同一形状であって、治具本体と比べて熱伝導率の大きい部材５０を嵌め込んでいる。
【００３５】
第２実施形態の第１治具２０ａは側面から加熱されると、治具本体の内部へと熱伝導が起こる。第１治具２０ａは側面を薄肉に形成しているため、治具本体の熱伝導の時間が短くなり、部材４０へと短時間で熱が伝達する。部材４０は、治具本体よりも熱伝導率の大きい材料を用いているため、第１治具２０ａの治具本体と比べて熱容量が小さい。また第１治具２０ａの底面側の側面から伝導される熱も、部材４０が底面に向けて錘状に形成されているため、薄肉となり治具本体の熱伝導の時間が短くなり、部材４０へと短時間で熱が伝達する。このため部材４０に達した熱により、パッケージ基板６０の下面の中心を速やかに加熱することができる。
【００３６】
また第２治具３０ａは、上面に部材５０が形成されて、底面が薄肉となり側面と同様に熱伝導の時間が短くなる。このため、第２治具３０ａは側面から治具本体の内部へと熱伝導が起こる。また部材５０の上面から治具本体の内部へと熱伝導が起こる。治具本体の内部の熱伝導により、第２治具３０ａの底面と接するパッケージ基板６０の上面の中心（第２サポート１８の上面の中心）を効率的に加熱することができる。
【００３７】
このような第２実施形態のパッケージの封止治具によれば、治具本体の中心に周縁部よりも熱伝導率の大きい部材を用いて熱容量を小さくして、面内熱分布を均一にすることができる。このため第１実施形態の封止治具と同様に加熱ムラがなく、パッケージ基板を均一に加熱することができる。従って信頼性の高いパッケージを得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１………封止治具、２………サポート、３………パッケージ基板、４………第１治具、５………第２治具、６………チャンバー、７………ヒーター、８………パッケージ素子、１０………封止治具、１２………チャンバー、１４………ヒーター、１６………第１サポート、１７………枠部、１８………第２サポート、１９………枠部、２０………第１治具、２２………載置面、２４………凹部、３０………第２治具、３２………治具底面、３４………凹部、４０………部材、６０………パッケージ基板、６２………リッド基板、６４………振動片基板、６６………ベース基板、７０………圧電振動片、７１………外枠部、７２………リッド、７３………凹部、７４………ベース、７５………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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