(57)【要約】【課題】デバイスの小型化に伴いパッケージを超小型化した場合でも、シーム溶接を行うことができるシーム溶接装置とシーム溶接方法を提供する。【解決手段】パッケージ１１に蓋体１３をシーム溶接するシーム溶接装置であって、パッケージ１１の接合面に蓋体１３を溶接する溶接電極として、算盤玉形状のローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを備えている。シーム溶接を行う場合は、各パッケージ１１のシームリング１２上に蓋体１３を仮止めした後、パッケージ集合基板１０の分割線Ｌの位置にローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを配置した後、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを蓋体１３に接触させた状態で一方方向（Ｘ方向）に回転しながら移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージに蓋体をシーム溶接するシーム溶接装置であって、
前記パッケージの接合面に前記蓋体を溶接する溶接電極として、算盤玉形状のローラ電極を複数備えたことを特徴とするシーム溶接装置。
【請求項２】
前記ローラ電極を３個備えたことを特徴とする請求項１に記載のシーム溶接装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシーム溶接装置を用いてパッケージ集合基板のパッケージをシーム溶接するシーム溶接方法であって、
一回のシーム溶接動作で前記パッケージ集合基板の複数列のパッケージに蓋体を溶接することを特徴とするシーム溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスや半導体デバイスなどの製造において、圧電素子や半導体素子を収納したパッケージの接合面に蓋体を溶接するシーム溶接装置、及びシーム溶接方法に関わり、特に超小型パッケージの溶接に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスや半導体デバイスなどのパッケージに蓋を取り付ける方法の一つとして、シーム溶接法が知られている（特許文献１、２）。
図４は、特許文献１に開示されている従来のシーム溶接装置の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
図４（ａ）（ｂ）に示すシーム溶接装置は、半導体素子などを収納したパッケージ１０１及び蓋体１０２を載置するテーブル１０３が、図示しないモータによって回転するようになっている。一方、テーブル１０３の上方には、円錐ローラからなる一対のローラ電極１０４、１０５が対向配置されている。このように構成されるシーム溶接装置を用いてパッケージ１０１に蓋体１０２を溶接する場合には、先ず半導体素子等を組み込んだパッケージ１０１をテーブル１０３上に固定する。
次に、蓋体１０２をパッケージ１０１に重ね、動かないように仮止めした後、ローラ電極１０４、１０５を蓋体１０２に接触させた状態で通電し、ローラ電極１０４、１０５をパッケージ１０１の一方方向（Ｘ方向）に回転移動させることによって、Ｘ方向の蓋体１０２とパッケージ１０１の接触部の金属を溶融させて溶着する。Ｘ方向の溶着完了後は、テーブル１０３を９０度回転させ、ローラ電極１０４、１０５を蓋体１０２に接触させた状態で通電し、ローラ電極１０４、１０５をパッケージ１０１のＹ方向に回転移動させることによって、Ｙ方向の蓋体１０２とパッケージ１０１の接触部の金属を溶融させて溶着する。これにより、蓋体１０２とパッケージ１０１の接合部全体を溶着するようにしていた。
【０００３】
ところで、従来、圧電デバイスを製造する際のシーム溶接では、圧電素子を収納したパッケージ１０１を治具上に並べた状態で、上記したような手順でパッケージ１０１に蓋体１０２をシーム溶接するようにしていた。しかしながら、この場合は個片分割したパッケージ１０１を治具上に並べる必要があり、圧電デバイスの小型化に伴って、小型化されたパッケージ１０１を治具上に並べるのに手間がかかり、コストアップを招くという欠点があった。このため、図５に示すように、多数のパッケージ１０１が配列されたセラミックシート基板（以下、パッケージ集合基板という）１１０の状態で、個々のパッケージ１０１内に圧電素子を収納し、上記したような手順で各パッケージ１０１に蓋体１０２をシーム溶接する。この場合は、治具上にパッケージ１０１を並べる手間が省けるという利点がある。
【特許文献１】特公昭５７−４４４３７号公報
【特許文献２】特公平１−３８３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、圧電デバイスや半導体デバイスの小型化が著しく、例えば、圧電デバイスであれば、外形サイズが２．０ｍｍ×１．６ｍｍ、或いは１．６ｍｍ×１．２ｍｍの超小型デバイスが提案されている。
しかしながら、従来のシーム溶接装置によって、パッケージ集合基板１１０に形成された超小型デバイス用のパッケージ１０１に蓋体１０２をシーム溶接しようとした場合は、ローラ電極１０４、１０５間の距離が極めて近くなるため、円錐状のローラ電極１０４、１０５同士が接触するおそれがあり、溶接を行うのが困難であった。
本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、デバイスの小型化に伴いパッケージを超小型化した場合でも、シーム溶接を行うことができるシーム溶接装置とシーム溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］パッケージに蓋体をシーム溶接するシーム溶接装置であって、前記パッケージの接合面に前記蓋体を溶接する溶接電極として、算盤玉形状のローラ電極を複数備えたシーム溶接装置を特徴とする。
【０００７】
このようなシーム溶接装置では、パッケージの接合面に蓋体を溶接する溶接電極として算盤玉形状のローラ電極を複数備えたことで、デバイスの小型化に伴ってパッケージが小型化した場合でもパッケージの接合面に蓋体をシーム溶接することが可能になる。
【０００８】
［適用例２］前記ローラ電極を３個備えた適用例１記載のシーム溶接装置を特徴とする。
【０００９】
このようなシーム溶接装置では、１回の溶接動作でローラ電極の両側に位置する蓋体に接触するので、例えば１回の溶接動作で、パッケージ集合基板の複数列分のシーム溶接を行うことができ、溶接効率の向上を図ることができる。
【００１０】
［適用例３］適用例１又は２記載のシーム溶接装置を用いてパッケージ集合基板のパッケージをシーム溶接するシーム溶接方法であって、一回のシーム溶接動作で前記パッケージ集合基板の複数列のパッケージに蓋体を溶接することを特徴とする。
【００１１】
このようなシーム溶接方法では、１回の溶接動作でローラ電極の両側に位置する蓋体に接触するので、例えば１回の溶接動作で、パッケージ集合基板の複数列分のシーム溶接を行うことができ、溶接効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のシーム溶接装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態のシーム溶接装置全体の概略構成を示した図である。また、図２は、本実施形態のシーム溶接装置のローラ電極の構造を示した図であり、（ａ）はローラ電極の上面図、（ｂ）はローラ電極の正面図である。
図１に示すシーム溶接装置１は、軸２、駆動装置３、制御装置４、電源５、ローラ電極６、治具７などを備える。シーム溶接を行うパッケージ集合基板１０は治具７上に固定される。治具７は、軸２とかみ合い、軸２はモータなどの駆動装置３によって矢示方向に駆動可能に構成されている。駆動装置３は制御装置４によって制御される。制御装置４は駆動装置３を介して軸２の矢示方向の動きを検知し、その検知結果に基づいて、駆動装置３の駆動制御を行うと共に電源５の制御を行う。電源５は駆動装置３の制御に基づいて溶接電極であるローラ電極６に直流電流を出力する。そして、本実施形態のシーム溶接装置１は、溶接電極として、図２に示すように、菱形で両側に円錐状の傾斜面７ａ、７ｂを有する算盤玉形状のローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを備えた点に特徴がある。
【００１３】
図２に示すパッケージ集合基板１０は、セラミックからなり、複数個の超小型デバイス用のパッケージ１１が配列されている。各パッケージ１１内には、図示しない圧電素子が収納されている。各パッケージ１１の上面（接合面）には、接合部材として矩形環状のシームリング１２が取り付けられている。シームリング１２は、コバールにニッケル（Ｎｉ）メッキ、さらに金（Ａｕ）メッキを施して形成されている。パッケージ１１の上面のシームリング１２上には蓋体１３を動かないように仮止めされている。蓋体１３はコバールにＮｉメッキを施して形成されている。
本実施形態のシーム溶接装置１によりシーム溶接を行う場合は、各パッケージ１１のシームリング１２上に蓋体１３を仮止めした後、パッケージ集合基板１０の分割線Ｌの位置にローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを配置した後、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを蓋体１３に接触させる。この状態で、駆動装置３により軸２を駆動することで、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃは蓋体１３に接触した状態で一方方向（Ｘ方向）に回転しながら移動する。これにより、パッケージ１１の上面に設けたシームリング１２のＡｕメッキと蓋体１３のＮｉメッキが溶融して合金となり、パッケージ１１に蓋体１３を溶着することができる。
【００１４】
Ｘ方向の溶着完了後は、図示しないＹ方向用のシーム溶接装置を用いてＹ方向のシーム溶接を行うことで、パッケージ集合基板１０の個々のパッケージ１１に蓋体１３を溶接することができる。
従来のシーム溶接装置によって超小型デバイス用のパッケージと蓋体を溶接しようとした場合、図４に示したローラ電極１０４、１０５間の距離が極めて近くなるため、円錐状のローラ電極１０４、１０５同士が接触するおそれがあった。
これに対して、本実施形態のシーム溶接装置１は、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃの形状を算盤玉形状とし、パッケージ集合基板１０の分割線Ｌの位置にローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを配置した。このように構成した場合は、従来の円錐状のローラ電極１０４、１０５に比べてローラ電極間同士の距離を広げることができるため、パッケージ集合基板１０のパッケージ１１が超小型デバイス用のパッケージの場合でも、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃ同士が接触するのを防止することができる。
【００１５】
また、本実施形態のシーム溶接装置１は、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃの形状を算盤玉形状としたことで、１回の溶接動作で、パッケージ集合基板１０の端部に位置するローラ電極６ａは除くローラ電極６ｂ、６ｃは、両側に位置する蓋体１３に接触することになる。つまり、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃの２つの傾斜面７ａ、７ｂがそれぞれ異なるパッケージ１１上の蓋体１３に接触することになる。
そこで、本実施形態のシーム溶接装置１では、従来２個であったローラ電極を３個にして、ローラ電極６ａ、６ｃを同一極性、ローラ電極６ｂを逆極性とした。このようにすれば、１回の溶接動作で、パッケージ集合基板１０の２列分の溶接を行うことができ、溶接効率の向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、算盤玉形状のローラ電極６を３個設けるようにしているが、ローラ電極６は２個でもよく、また４個以上であってもよい。生産効率の観点からすればローラ電極６の個数を増やすほど１回の溶接動作で溶接できる列数を増やすことができる。但し、パッケージ集合基板１０がセラミックの場合は、パッケージ集合基板１０の寸法精度のバラツキが大きい。このため、ローラ電極６の個数を増やすと、パッケージ集合基板１０上のパッケージ１１とローラ電極６との間にずれが生じるので、ローラ電極は３個程度とすることが好ましい。
【００１６】
図３は、本実施形態のシーム溶接装置１により溶接可能なパッケージの他の形態を示した図である。この図３に示すパッケージ２１は、例えば２つのキャビティ２１ａ、２１ｂを有し、各キャビティ２１ａ、２１ｂに別々の蓋体２２ａ、２２ｂにより封止できる構造となっている。
従来より、ＴＣＸＯ等の圧電素子と半導体素子とからなる圧電デバイスでは、圧電素子と半導体素子をパッケージの同一キャビティ内に収納し、一枚の蓋体によりシールドする所謂シングルシールド方式がよく知られている。しかしながら、シングルシールド方式の場合は蓋体の面積が大きくなるため、シーム溶接時の熱により蓋体に反りが生じると、パッケージに大きな応力が加わるという欠点がある。
これに対して、図３に示すパッケージでは、パッケージ２１を複数のキャビティ２１ａ、２１ｂに分割し、各キャビティ２１ａ、２１ｂをそれぞれ蓋体２２ａ、２２ｂにより封止するようにしているので、個々の蓋体２２ａ、２２ｂの面積を小さくすることができる。よって、シーム溶接時の熱により蓋体に反りが生じた場合でもパッケージ２１に加わる応力を緩和することが可能である。
本実施形態のシーム溶接装置１は、上述したように１回の溶接動作で２列分の蓋体をシーム溶接できるので、図３に示すようにパッケージ２１に設けられた二つのキャビティ２１ａ、２１ｂをそれぞれ別々の蓋体２２ａ、２２ｂにより封止する場合でも、１回の溶接動作で同時にシーム溶接することが可能である。
【００１７】
なお、本実施形態のシーム溶接装置１は、駆動装置３により軸２を駆動してパッケージ集合基板１０を移動させながらシーム溶接を行うようにしているが、ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを駆動しても良いことは言うまでもない。
また、本実施形態では、パッケージ集合基板１０のＹ方向のシーム溶接は、異なるシーム溶接装置により行うとして説明したが、パッケージ集合基板１０のＸ方向のシーム溶接完了後に、パッケージ集合基板１０又はローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃを９０度回転させてパッケージ集合基板１０のＹ方向のシーム溶接を行うようにしてもよい。また各ローラ電極６ａ、６ｂ、６ｃの距離は調整可能である。
また、本実施形態では圧電デバイスを例に挙げて説明したが、半導体素子をパッケージに収納した半導体デバイスや電子回路をパッケージに収納した電子デバイスなどの製造において適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のシーム溶接装置全体の概略構成を示した図である。
【図２】本実施形態のシーム溶接装置のローラ電極の構造を示した図であり、（ａ）はローラ電極の上面図、（ｂ）はローラ電極の正面図である。
【図３】本実施形態のシーム溶接装置が溶接可能なパッケージの他の形態を示した図である。
【図４】従来のシーム溶接装置の概略図である。
【図５】パッケージ集合基板の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…シーム溶接装置、２…軸、３…駆動装置、４…制御装置、５…電源、６…ローラ電極、７…治具、１０…パッケージ集合基板、１１、２１…パッケージ、１２…シームリング、１３、２２ａ、２２ｂ…蓋体、２１ａ、２１ｂ…キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009226427.tif 000006
【図５】
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