JP5164269B2

JP5164269B2 - リッドの仮止め方法および装置

Info

Publication number: JP5164269B2
Application number: JP2009027356A
Authority: JP
Inventors: 隆司関本; 達也大口
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: JP2010179354A

Description

本発明は、水晶振動子、弾性表面波フィルタ等の電子部品を収容した容器の開口部に、蓋体であるリッドを接合することで該容器を気密封止する封止作業の際、事前に該容器の開口部と該リッドとを仮止めする方法およびその装置に係るものである。

従来から、水晶振動子、弾性表面波フィルタ等の電子部品を容器に気密封止する方法として、マイクロパラレルシーム接合法が広く用いられている。図５は従来からあるシールリング付き容器の断面図であり、まずセラミック基板５１に金属製シールリング５２をろう接してなる容器５３の内部に水晶振動子等の電子部品５４を収納し、この電子部品５４をワイヤ５５によって外リード５６に電気的に接続したものを準備する。そしてこの容器５３の開口部にはコバール等からなるリッド５７が位置決めされて載置される。

このとき、位置決めされたリッド５７が容器５３の開口部に接合されるまでに何らかの外力で位置ずれしてしまったり、例えば接合がシーム溶接である場合、接合を開始するためにローラ電極が接触することで位置ずれしてしまうことがある。これを避けるためにリッド５７は通常スポット接合によって容器５３の開口部周縁に仮止めされる。このようにリッド５７を容器５３に載置しスポット接合を行なう仮止め装置が特許文献１に開示されている。

特許文献１で開示されたリッドの仮止め装置を図６に基づいて説明する。図６において、５８は吸着ノズルであり図示しない排気手段と接続され、その負圧により先端にリッド５７を吸着保持している。また５９は一対の電極であり吸着ノズル５８と連動して下降し、まずリッド５７が容器５３の上面の開口部に当接する。ここで吸着ノズル５８の下降動作は停止するが、吸着動作とともにリッド５７を下方に付勢する動作は維持し、リッド５７の位置ずれを阻止する。一方一対の電極５９は下降動作を続け、容器５３上に載置されたリッド５７に接触して通電することで、その抵抗発熱を利用して仮止め（スポット接合）を行なう。

ここで一対の電極５９の形状は単なる棒状のものでも一応の目的は果たすが、常に同じ部分がリッド５７と接することで、異物の付着や磨耗がその作用部に集中し、電極としての寿命が短いものになる。そこで従来から、図７で示すように電極としてテーパ付きのローラ電極６０を一対設け、その間隙に吸着ノズル６１を配置する構造が採用されてきた。このような電極を使用すれば、ある一定のスポット接合回数の度にローラを微小角度回転させることでローラ部分の全周がリッドと接触する作用部として使用できるので、電極交換の頻度が激減する。この微小角度の回転はリッドから離隔してローラ電極６０が移動しているときに適当な他の固定部材に接触し、その摩擦力でローラが回転するようにすれば容易に自動化も可能である。

そして更に近年では高密度実装の要求から容器の小型化が進み、そのサイズは上面視で１．６×０．８ｍｍ程度にまで縮小してきている。このようなことから、一対のローラ電極の間隙に吸着ノズルを配置しつつローラ電極の間隔を縮小することに工夫が必要となり、特許文献２には、吸着ノズルと一対のローラ電極の構成は図７で示したものと同様だが、矩形のリッドの対向する辺の略中央部ではなく対角をスポット接合し、少しでも小型の容器に対応しようとする技術が開示されている。

さらに特許文献３には、作用端（吸着端）である下端の近傍の側面がテーパ状に小径になった吸着ノズルを用い、この吸着ノズルのテーパに沿った角度でローラ電極を傾斜させて回転自在に保持する技術が開示されている。これは吸着ノズル全体の機械的強度を確保し、且つ吸着ノズル内部の空気流路の小径部を短くすることで空気抵抗を軽減し、その吸着力を確保する工夫がなされたものである（図８）。

特開平９−６４２２０号公報（第３頁、図３）特開２００３−１４２８号公報（第３頁、図１、図７）特開２００９−７３１号公報（第５頁、図２）特開２００７−１２７５２号公報（第１１頁、図９．図１０）

しかしながら、近年のモバイル機器等の部品として要求される部品サイズは、依然小型化の傾向が止まらず、特許文献３で説明した吸着ノズルのテーパ形状の作用端においても、吸着孔はリッドの外形内に収まるが、それに吸着ノズルの肉厚を加えた作用端の外形はリッドの外形内に収まり難く、仮止めのためのスポット接合を施す領域が得られなくなってきた。

また、ローラ電極によるシーム接合ではないが、リッドに対しレーザ光を照射することで封止を行なう技術において、特許文献４に開示された仮止めの技術がある。ここでは、図９に平面図で示すように、複数の容器６２が整列して載置され、さらに夫々の容器６２にリッド６３が位置決めして載置される。そしてそれらリッド６３に対し押え治具である棒状体６４を上から当ててレーザ光をスポット的に照射することで仮止めを行なっている。つまりここでは、吸着ノズルを備えたピックアップツールにより、１枚毎にリッド６３を容器６２の上に位置決めして載置したのちに、別工程として仮止め接合を行なうのであるから、リッド６３を載置してから押え治具６４を当てるまでにリッド６３が位置ずれする可能性を含み、また、１枚毎にリッド６３を載置するのと同時に仮止めを行なうよりも効率が悪い。

また、リッドの周縁を全周に亘ってレーザ溶接した場合、溶接痕（ビード）が美観を損ねるため、仕上がり外観の良いローラ電極によるシーム接合でリッドの周縁を封止しようとする要求も多い。したがって発明者は、電極によった抵抗溶接での仮止めにとらわれず、外形寸法の小さなリッドにも対応でき、後の工程でリッドの全周を封止接合する方法も選ばないリッドの仮止め方法およびその装置を提供するものである。

本発明は第１の態様として、電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合する封止作業に先立って、前記リッドを前記容器にスポット接合することで両者を仮止めするリッドの仮止め方法において、少なくとも作用端近傍がレーザ光透過性を有する吸着ノズルによりリッドを吸着保持し、前記吸着ノズルに保持された前記リッドを容器の開口部に位置決めして載置し、前記吸着ノズルが前記リッドを前記容器の方向に付勢した状態で、前記作用端近傍を透過させてレーザ光を前記リッドに照射することでこのリッドを前記容器に仮止めすることを特長とするリッドの仮止め方法を提供するものである。

また本発明の第２の態様として、前記レーザ光の照射位置は、前記リッドの上面又は端面であって、且つ前記吸着ノズルの吸着作用端の外形が前記リッドの外形を覆っていることを特徴とする第１の態様として記載のリッドの仮止め方法を提供するものである。

また本発明の第３の態様として、電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合する封止作業に先立って、前記リッドを前記容器にスポット接合することで両者を仮止めするリッドの仮止め装置であって、レーザ光発生部と、レーザ光伝送部と、レーザ光射出光学部と、少なくとも作用端近傍がレーザ光透過性を有する材料で構成された吸着ノズルとを備えることを特徴とするリッドの仮止め装置を提供するものである。

さらに本発明の第４の態様として、複数のレーザ光射出光学部と、このレーザ光射出光学部と前記レーザ光発生部とに介在するレーザ光分岐光学部とを備えることを特徴とする第３の態様として記載のリッドの仮止め装置を提供するものである。

本発明の第１の態様によれば、吸着ノズル作用端の周囲にリッドの上面が露出した領域が狭く、吸着ノズルの作用端に至近の位置、あるいは該作用端の領域に一部が重なる位置でスポット接合を行なう場合でも、レーザ光が吸着ノズルを透過するため、リッドと吸着ノズルの作用端との面積に大きな差がない場合でも、自由な位置をスポット接合することができ、確実に仮止めを行なうことが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、吸着ノズルの作用端外形の内側でレーザ光によるスポット接合が可能であるため、リッドの外形が吸着ノズルの作用端に形成された吸着孔よりも大きければ、該作用端の外形よりも小さなリッドが仮止め可能となる。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１、第２の態様に記載したリッドの仮止めを行なう装置を得ることができる。また本発明の第４の態様によれば、リッド上の複数箇所（例えば２箇所）をスポット接合して仮止めを行なえるので、より確実な仮止め作業を実現することが可能となる。

本発明の実施形態を示すリッドの仮止め装置の側面図本発明の実施形態を示すリッドの仮止め装置の要部側面図本発明の実施形態を示す容器およびリッドの平面図本発明の他の実施形態を示す側面図従来の技術を示す容器の断面図従来の技術を示すリッドの仮止め装置の要部側面図従来の技術を示すリッドの仮止め装置の要部側面図従来の技術を示すリッドの仮止め装置の要部側面図従来の技術を示す容器およびリッドの平面図

次に、添付図面を参照して本発明に係るリッドの仮止め方法および装置の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係るリッドの仮止め装置の側面図であり、符号１は図示しないガイド機構と駆動機構により紙面を見て左右の方向に移動可能であると共に、吸着ノズルおよびレーザ光射出光学部を支持するベースである。２はカムプレート、３はカムプレート２に連動するカムフォロア、４はアーム、５はカムフォロア３をカムプレート２の半径の変化に追従させるためにベース１とアーム左端４Ａとの間に装架された引っ張りコイルばね、６はレーザ光射出光学部、７はその作用端（吸着面となる一端）近傍７Ａがレーザ光透過性を有する材料で構成された吸着ノズルである。

７Ｂはベース１に上下動自在に支持された吸着ノズル本体部であり、排気孔７Ｃから図示しない排気装置に接続され排気が行なわれることにより吸着ノズルの下端である吸着作用端に負圧を生じさせる。８は吸着ノズルの上端７Ｃとアーム４の右端４Ｂ間に装架された引っ張りコイルばね、９はベース１に上下動自在に支持された支持ブロック、１０は吸着ノズル７に吸着された状態のリッド、１１はステージ１２上に位置決めして載置された容器、１３はレーザ光発生部、１４はレーザ光発生部からレーザ光射出光学部までレーザ光を導くための、光ファイバからなるレーザ光伝送部である。

次に、スポット接合によるリッドの仮止め動作を図１および図２に基づいて説明する。図１は、図示しないリッド供給部から吸着ノズル７によりリッド１０を吸着し、仮止めステージまで移動した状態を示す。ここで、図示しないモータの駆動に伴いその回転軸２Ａを中心にカムプレート２が回転する。カムプレート２はモータのシャフトの回転軸２Ａに対して偏心しており、その回転により半径の小さい部分が回転軸２Ａの下方に来ると、アーム４に軸着され、引っ張りコイルばね６によりカムプレート２側に付勢されているカムフォロア３は上方に移動する。

カムフォロア３の上昇に伴い、アームの左端４Ａは支点４Ｃを中心に上昇し、同時にアームの右端４Ｂが下降する。ここでアームの右端４Ｂは、吸着ノズルの上端７Ｃと支持ブロック９に一体的に設けられた突起部９Ａとを下方から支持しており、アームの右端４Ｂが下降するのに伴い吸着ノズル７とレーザ光射出光学部６も同時に下降する。吸着ノズル７が下降することにより、その作用端に吸着保持されたリッド１０は容器１１の上面に当接する。これより吸着ノズル７は下降を停止するが、カムプレート２は回転を続け、アームの右端４Ｂは更に下降し続ける。

ここで、下降するアームの右端４Ｂと下降が停止した状態の吸着ノズルの上端７Ｃとの相対的変位は、引っ張りコイルばね８の伸びが吸収するとともに、その反力により所定の押圧力で吸着ノズル７がリッド１０を容器１１に向かって付勢するようにしている。また、吸着ノズル７が静止した後もレーザ光射出光学部６はアームの右端４Ｂの下降に伴って下降を続けるが、やがてアームの右端４Ｂの下面が吸着ノズル本体７Ｂに固定してあるマイクロスイッチ１５に当接して接点を切り替える。そしてマイクロスイッチ１５の接点が切り替わると、カムプレート２の回転が停止し、同時にレーザ光射出光学部６が予め調整された所望の高さに停止する。

図２は図１の要部を拡大した図であり、図２（ａ）はリッド１０が容器１１に載置される前の状態、図２（ｂ）はリッド１０が容器１１上に載置され、その後レーザ光射出光学部６がリッド１０にレーザ光を照射している状態を示している。ここでレーザ光射出光学部６はレーザ光伝送部１４の光ファイバ終端面から拡散光として射出されるレーザ光を光学レンズを介すことで所定の位置に再集光するものである。そしてこの再集光させる位置がリッド１０の上面又は端面であるが、これらの部分は吸着ノズルの作用端によって覆い隠されている。しかし、吸着ノズル７の作用端近傍７Ａはレーザ光透過性を有するため当該レーザ光を透過し、リッド１０及びリッド１０と容器１１とに介在した接合材にエネルギーを付与し発熱させることでスポット接合が行なわれる。

次に、リッド１０が吸着ノズル７によって容器に載置された様子を図３に平面図で示す。ここで、２点鎖線で示した２つの円は吸着ノズル７の作用端の外形と吸着ノズル７の作用端に設けられた吸着孔の外形である。該吸着孔の外形はリッド１０の上面に収まる径となっているが、該作用端の外形はリッド１０の外形があまりに小さいため、その領域からはみ出した状態となっている。そして斜線でハッチングされた小さな円は、図示しないレーザ光射出光学部がレーザ光を照射し、スポット接合がなされる部分である。この図ではスポット接合される部分を代表的な候補として４箇所示したが、本実施形態ではこれらのうちのいずれか１箇所がスポット接合される。

次に図４に基づいて他の実施形態を説明する。この実施形態は図１に基づいて説明した実施形態が、リッド１枚に対して１箇所の仮止めスポット接合を行なうものであったのに対し、リッド１枚に対し２箇所の仮止めスポット接合を行なうように構成されたものである。したがって、レーザ光発生部１３で発生したレーザ光はレーザ光分岐光学部１６によって二手に分岐され、一対設けられたレーザ光射出光学部６に伝送される。この実施形態ではレーザ光射出光学部６を支持する支持ブロック９も一対設けられているだけで、動作に関しては図１に基づいて説明した実施形態と同等であるので、説明は省略する。

このような構成とすることにより、一対のレーザ光射出光学部から同時に１枚のリッドの２箇所にレーザ光を照射することができるため、図３でスポット接合部の位置の候補を示したうち、対向する２つの辺の略中央部を２箇所スポット接合することが可能となり。リッドの片浮き等の可能性が少なく、より確実なリッドの仮止めを実現することができる。また、図３ではリッド１０の形状が平面視で長方形であり、スポット接合を４角に行なう場合は、レーザ光が吸着ノズルの作用端を透過せずとも可能であるように思われるが、このリッド１０の形状（長方形）のアスペクト比が小さく（正方形に近く）なればそれも不可能になり、本発明に係るリッドの仮止め方法および装置がその効果を発揮するものである。

１ベース
２カムプレート
３カムフォロア
４アーム
５、８引っ張りコイルばね
６レーザ光射出光学部
７吸着ノズル
９支持ブロック
１０リッド
１１容器
１２ステージ
１３レーザ光発生部
１４レーザ光伝送部
１５マイクロスイッチ
１６レーザ光分岐光学部

Claims

電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合する封止作業に先立って、前記リッドを前記容器にスポット接合することで両者を仮止めするリッドの仮止め方法において、少なくとも作用端近傍がレーザ光透過性を有する吸着ノズルによりリッドを吸着保持し、前記吸着ノズルに保持された前記リッドを容器の開口部に位置決めして載置し、前記吸着ノズルが前記リッドを前記容器の方向に付勢した状態で、前記作用端近傍を透過させてレーザ光を前記リッドに照射することでこのリッドを前記容器に仮止めすることを特長とするリッドの仮止め方法。
前記レーザ光の照射位置は、前記リッドの上面又は端面であって、且つ前記吸着ノズルの吸着作用端の外形が前記リッドの外形を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のリッドの仮止め方法。
電子部品を収容する容器の開口部にリッドを載置し、このリッドの周縁を前記開口部に接合する封止作業に先立って、前記リッドを前記容器にスポット接合することで両者を仮止めするリッドの仮止め装置であって、レーザ光発生部と、レーザ光伝送部と、レーザ光射出光学部と、少なくとも作用端近傍がレーザ光透過性を有する材料で構成された吸着ノズルとを備えることを特徴とするリッドの仮止め装置。
複数のレーザ光射出光学部と、このレーザ光射出光学部と前記レーザ光発生部とに介在するレーザ光分岐光学部とを備えることを特徴とする請求項３に記載のリッドの仮止め装置。