CN1329395A - 封装的密封方法、电子器件模块的制造方法、密封装置和封装品 - Google Patents

Abstract

通过粘接构件固定贮存晶体振子的筐体和由激光可透过的材料构成的盖体,通过盖体向粘接构件照射激光而使粘接构件熔化,用粘接构件接合筐体和盖体。

Description

封装的密封方法、电子器件模块的 制造方法、密封装置和封装品

本发明涉及一种有关贮存电子器件等被贮存物的封装的接合密封方法、装置和用该方法制造的封装品。

近年来，随着电子机器的小型化，要求电子元件微细化。例如，在晶体振子模块的情况下，把晶体振子安装到薄型筐体内用盖体密封，成为制成封装品的构造。作为密封的方法，一般是缝焊，也正在研究用焊料的接合。

可是，上述的密封方法有以下问题。

①缝焊的场合：

.作为焊接媒体需要料瓦铁镍钴合金环，因此必需形成环状，其成本高。

.加工速度慢，生产率差。

.用于进行缝焊的装置昂贵。

.不能在真空中接合(因为不能使封装内部处于真空，不适合音叉型振子)。

.不适合小型的封装。

②电子束加热的焊料接合的场合：

.接合前加压粘接盖体时，即使投入到真空气氛中封装内部也有不能抽到足够高真空度的可能性。

.筐体的陶瓷中含有热损伤并发生裂痕。

.每个筐体需要加压构造(加压夹具)。

③筐体整体加热的焊料接合场合：

.整体加热筐体时，也给晶体振子加热，密封后有可能使频率漂移。

本发明就是为了解决上述这种问题而研制的，其目的在于提供一种不降低被贮存物的性能，而达到提高生产率、可靠性、功能特性等的封装的密封方法和装置等。

本发明的方法是在贮存被贮存物的筐体与由激光可透过的材料构成的盖体之间配置粘接构件，通过上述盖体向上述粘接构件照射激光使该粘接构件熔化，用上述粘接构件接合上述筐体和上述盖体。此时，在上述筐体或上述盖体上形成上述粘接构件时，则可提高工艺性。

倘若采用本方法，则获得以下的这种效果。

①使用激光局部加热筐体和盖体的接合部，使粘接构件熔化进行接合，就难以把热传给被贮存物，因此，可防止因热引起的被贮存物性能恶化并提高产品的可靠性。

②可高精度控制照射能量，因而容易得到接合最佳条件，使用透过激光的盖体，因而用于密封的能量利用率大大提高。

③与缝焊的场合不同，不发生焊接痕迹，外观漂亮。

上述筐体与上述盖体之间的固定除加压外，上述筐体上设有孔，也可以利用该孔真空吸附上述盖体的方法。在这时，将上述盖体与上述筐体固定后，把金属配置到形成于上述盖体的孔中，在此照射激光使该金属熔化，密封上述孔时，不向被贮存物传递冲击或热，因此，不会损害器件可靠性的封装。

进而，假定用于接合上述筐体和盖体的激光波长和用于照射配置到上述孔中的上述金属的激光波长为同一波长，则可用1台激光照射装置来解决并可以简化装置。

在接合上述筐体和盖体之际，也可以扫描激光，顺次用激光照射上述粘接构件，并且，也可以将激光通过相位全息照相形成衍射图案，一并向上述粘接构件照射该衍射光图案。

扫描激光的照射方法，可用比较简单的构成照射激光，另一方面，利用相位全息照相的方法，使激光的损失极其之少，同时可迅速获得均匀的接合，因而能较大地提高生产率。

使用上述相位全息照相时，在其衍射0级光中留下能量，可用该衍射0级光对上述衍射光图案进行定位。

并且，用聚光镜聚集激光，通过在该聚光镜与上述盖体之间配置上述相位全息照相，在光轴方向变化该相位全息照相的位置，可以形成所要求大小的衍射光图案。

因此，容易获得用于接合筐体和盖体的适当光图案。

并且，在向上述粘接构件照射激光中，应监视上述筐体与盖体之间的接合部的温度分布，可以边了解接合部的温度状态边照射激光，因而可能按照实际状况更适当地进行筐体与盖体之间的接合。

进而，在预备加热上述粘接构件后，如要照射激光，就可能节约激光照射时间或功率。

另外，在上述各个方法中，若上述贮存物为电子器件，则可制造电子器件模块。

并且，用于实施上述方法的本发明的装置，是用于通过粘接构件接合贮存被贮存物的筐体和盖体的密封装置，并具备固定上述筐体与上述盖体的固定手段和通过上述盖体向上述粘接构件照射激光的激光照射装置。

作为上述固定手段，除可以利用加压装置以外，也可以利用上述筐体上设置的孔，并且利用把上述盖体吸附到该筐体上的吸附装置。当具备上述吸附装置时，进而，也可以配备熔化配置到上述筐体的孔位置里的金属的激光照射装置。

进而，本发明的装置可以具备顺次对上述粘接构件照射激光的扫描装置，或向着上述粘接构件，一并照射激光的衍射光图案的相位全息照相。

并且，可在向上述粘接构件的照射激光中，具备监视上述筐体与盖体之间接合部温度分布的温度监视装置。

还具备对上述粘接构件的激光照射部进行预加热的加热装置。

借助于这些装置，可实施前述的各方法，并获得到各项说明的效果和封装品。

图1是按照本发明方法的一例制造的晶体振子模块的说明图。

图2是本发明实施例1的晶体振子模块的制造装置说明图。

图3是实施例1中所用的低熔点粘接构件在单面上形成的盖体外观图。

图4是本发明实施例2的晶体振子模块的制造装置说明图。

图5是实施例2的相位全息照相的衍射光图案形成的说明图。

图6是本发明实施例3的晶体振子模块的制造装置说明图。

图7是用于密封实施例3的真空吸附用孔的说明图。

图8是本发明实施例4的晶体振子模块的制造装置说明图。

图9是表示利用相位全息照相的晶体振子模块的制造中的衍射光图案定位方法的一例的说明图。

图10是表示图9中的光检测器上面的立体图。

以下，说明本发明有关电子器件模块(或电子器件封装)的制造。作为本发明的被贮存物的电子器件并没有特别限定，然而在下面，以使用晶体振子的晶体振子模块作为例进行说明。

最初，利用本发明的方法一例，说明制成的晶体振子模块的构造。图1(A)是该晶体振子模块的立体图，图1(B)是该晶体振子模块的剖面图。

晶体振子模块1，其筐体10例如由陶瓷构成，其内部固定有晶体振子12，并用盖体14密封该筐体10而构成。盖体14是激光可能透过的玻璃等无机材料。作为该盖体14，如果采用与筐体10材料的线膨胀系数接近的材料(例如硼硅盐玻璃)，最好在周围温度变动的时候，也很难从筐体10上剥离盖体14。

这些的筐体10和盖体14，利用夹在其间的粘接构件16的熔化接合起来，因此筐体10的内部被密封起来。于是，供给熔化的粘接构件16必须用比筐体10或盖体14要低的软化点(流动性提高点)的粘接构件。硼硅酸玻璃的软化点随组成而不同，例如只有800℃左右。因而，就粘接构件16来说，例如，可使用具有272℃左右软化点的低软点玻璃等。

实施例1

图2为实施例1的晶体振子模块的制造装置的说明图。在这里，在贮存晶体振子的筐体10与在单面边缘形成低熔点粘接构件16的盖体14(有关盖体14参照图3说明)之间配置有粘接构件16。而且，将其配置在加压夹具30、32、34的固定侧30与移动侧(玻璃制成)32之间。而且，用夹紧螺钉34夹紧这两个固定侧30和移动侧(玻璃制成)32，对筐体10和盖体14加压固定。在该加压状态下，通过透镜36、移动侧(玻璃制)32和盖体14，从图未示出的激光装置来的激光38向粘接构件16照射。这时，激光利用扫描装置(图未示出)沿粘接构件16边扫描边照射。随着这样的照射，加热了粘接构件16并使之熔化，筐体10和盖体14通过粘接构件16接合其外边缘，因此筐体10被密封起来，并形成贮存如图1所示的晶体振子的晶体振子模块1。而且最后，放松由加压夹具30、32、34加压，取出晶体振子模块1。

通过使用这样的制造方法，由于只对规定的部位，即配置有粘接构件的部位照射激光，所以对电子器件没有加热的影响，而能制造电子器件模块。

实施例2

图4为本发明的实施例2的晶体振子模块的制造方法的说明图。在这里，不用扫描实施例1那种的激光的扫描装置，而是在激光的光路上配置设计好的相位全息照相(或相位栅)39，以便使获得衍射图案与粘接构件16的配置形状对应。而且，对粘接构件16照射衍射光图案40，同时使盖体14周围的粘接构件16熔化，一并将筐体10和盖体14接合起来，就是进行密封，并具有大大提高生产率的优点。

图5是用图4的相位全息照相生成的衍射图案的说明图。激光束通过相位全息照相39衍射而成为衍射束38a，形成与粘接构件16对应的带状矩形形状的衍射光图案40。该衍射光图案40通过加压夹具移动侧(玻璃制造)32和盖体14向粘接构件16照射，使其熔化。

另外，关于用于生成这种衍射光图案的相位栅或相位全息照相，其详细内容公开在“APPLIED OPTICS”Vol.26，No.14/15 July1987“Synthesis of digital hologramsby direct binary search”一文中。本实施例中使用的相位全息照相，可以根据该文献公开的方法得到相位分布，按照其相位分布作成CAD数据，经过制成掩模、光刻胶曝光和离子蚀刻的处理而作成。

上述实施例1、2中所用的激光照射装置的激光条件如下。

光源    ：YAG激光器

波长    ：1064nm

功率    ：10W

束宽    ：10mm

振荡    ：连续振荡

照射时间：5～6秒

另外，上述激光条件是一个简单例子，根据情况可以有其它的许多组合。例如，光源方面也可以使用YAG激光器的其它波长(例如532nm)、YLE激光器(波长1047nm)、CO₂激光器(波长10.6μm)等。但是，使用CO₂激光器时，盖体14用对硅(Si)、锌硒(ZnSe)等的波长10.6μm透明的材料。

并且，备有别的加热装置，用该加热装置将粘接构件16的激光照射部分预热，只要使激光照射预热的部位，就可以更放宽激光条件，因此，能够抑制与激光照射装置相关的费用。

实施例3

图6为用于将本发明实施例3的晶体振子存放到筐体内的制造装置的说明图。在这里，就是要利用真空吸附而不是加压来进行接合筐体10与盖体14时的固定。

因而，在筐体10中，其底面预先形成贯通封装内部的孔10a，在形成了空气贯通孔42a的基座42上，使孔10a与空气贯通孔42a的一端重合地配置筐体10，在该筐体10上面放置盖体14。而且，基座42的空气贯通孔42a的另一端与真空泵43连接。

在接合筐体10和盖体14时，使用真空泵43，通过空气贯通孔42a和孔10a把筐体10的内部抽真空，让盖体14吸附固定到筐体10上。而且，在此固定状态下，对粘接构件16照射激光使熔化，把筐体10和盖体14接合起来，使之密封。

另外，在实施例3中，也可以作成将筐体10的内部抽真空把盖体14吸附到筐体10上的结构，但并不限于图示的例子。

并且，在这里，虽然假定使用相位全息照相39的激光照射，但是也可以是实施例1中所示的扫描的激光照射。

接着，说明为了进行真空吸附而密封在密封筐体10上形成的孔10a的方法。图7是其说明图，在接合好盖体14的筐体10的孔10a里配置金属、例如铅锡合金17，照射从未图示的激光照射装置来的激光44，使该铅锡合金17熔化并封住孔10a。至于该密封金属，除铅锡合金17外也可使用金锡合金。

另外，这时要是使用与接合筐体10和盖体14的激光相同波长的激光，就可以互相合用一台激光照射装置。

并且，虽然调整晶体振子频率要使用激光，而且根据其调整的程度，其频率调整所用的激光，也可以与接合筐体10和盖体14的激光等的波长相同，因此，激光照射装置也能更有效地利用。

实施例4

已经在实施例2或实施例3中，说明了利用相位全息照相接合筐体10和盖体14的方法。因此，在这里，这时介绍用于调整衍射光图案形状的方法。

图8为其说明图，在透镜36与作为加工对象的粘接构件16之间，在光轴方向可移动地配置相位全息照相39。现在，若设定透镜36到粘接构件16的距离为f、相位全息照相39到粘接构件16的晶粒为d，则随在光轴方向移动相位全息照相39而d/f改变，因此，就可以与粘接构件16的大小配合地调整相位全息照相39的衍射光图案的大小。

图9是使用相位全息照相将晶体振子贮存到筐体内的制造方法中，表示衍射光图案定位方法一例的说明图。在这里，在相位金息照相39的衍射0级光里留下能量，并将该0级光41用于衍射光图案的定位。具体点说，在基准位置配置光检测器46，该光检测器46把检测出如图10所示的衍射0级光41的位置确定为衍射光图案40的基准位置。

因而，只要预先确定光检测器46的位置和由此将要接合密封的筐体10(安装晶体振子的筐体)与盖体14的预定位置之间的距离D，则通过从光检测器46检出0级光41的位置仅使密封前的筐体10和盖体14移动距离D，将密封前的筐体10和盖体14定位在加工位置，就可适当进行衍射光图案40的接合密封。

另外，根据相位全息照相的设计决定衍射光图案，因而使用适合的相位全息照相可以获得所需形状的衍射光图案。

并且，衍射光图案的衍射0级光，通过调整相位全息照相面的蚀刻深度，可以选择其能否发生。

尽管，在上述各个实施例中，还具备有监视筐体10与盖体14之间接合温度分布的温度监视装置，使其监视对激光照射粘接构件16中的该接合部的温度，并可根据其温度，照射适当量的激光，因而可以更加提高筐体10与盖体14的接合密封质量。

并且，在上述各个实施例中，虽然使用晶体振子12作为被贮存物做了说明，但被贮存物并不限于此，例如也可以是各种电路器件(包括器件附带的电路也行)。特别是，考虑到盖体14为透过激光的材料，封入伴随半导体激光器、光电二极管、发光二极管、CCD传感器等的光收发器件，利用本发明就最合适不过。进而本发明在封装密封后，使用激光可以切断封装内部的布线或微调电阻值，因此在电路图案的封入中也可以有效利用。

并且，在上述各个实施例中，筐体10除陶瓷外，也可以由金属或玻璃制成。还有，虽然介绍了利用低熔点玻璃作为粘接构件16，但是其它金锡合金热吸收热硬化型树脂等只要熔化时显示粘接性的构件也都可以用作粘接构件16。

以上，边参照附图边说明本发明的具体实施例，然而本发明并不限于这些例子，例如，可以是任意组合上述各个实施例等的种种变形。

Claims (22)

1.一种封装的密封方法，其特征是在贮存被贮存物的筐体与由激光可透过的材料构成的盖体之间配置粘接构件，

通过上述盖体向上述粘接构件照射激光并熔化该粘接构件，用上述粘接构件接合上述筐体和上述盖体。

2.根据权利要求1所述的封装的密封方法，其特征是在上述筐体或上述盖体上形成上述粘接构件中间预先配置的粘接构件。

3根据权利要求1或2任一项所述的封装的密封方法，其特征是用加压法固定上述筐体和上述盖体，并向粘接构件照射激光。

4.根据权利要求1或2任一项所述的封装的密封方法，其特征是通过在上述筐体上设置孔并利用该孔真空吸附上述盖体，使上述筐体和盖体固定并向粘接构件照射激光。

5.根据权利要求4所述的封装的密封方法，其特征是在接合上述筐体和上述盖体后，在形成于上述筐体的孔里配置金属，照射激光并使该金属熔化，用上述金属密封上述孔。

6.根据权利要求5所述的封装的密封方法，其特征是用于接合上述筐体和盖体的激光波长与用于照射配置于上述孔里的上述金属的激光波长为同一波长。

7.根据权利要求1～6任一项所述的封装的密封方法，其特征是顺次向上述粘接构件扫描用于照射的激光，并且使上述筐体和上述盖体接合。

8.根据权利要求1～6任一项所述的封装的密封方法，其特征是使激光通过相位全息照相，形成衍射光图案，一并向上述粘接构件照该衍射光图案，使上述筐体和上述盖体接合。

9.根据权利要求8所述的封装的密封方法，其特征是在由上述相位全息照相产生的衍射0级光中留下能量，利用该衍射0级光进行上述衍射光图案的定位。

10.根据权利要求8或9所述的封装的密封方法，其特征是用聚光透镜聚集激光，并在该聚光透镜与上述盖体之间配置上述相位全息照相，通过在光轴方向改变该相位全息照相的位置，形成所需的衍射光图案。

11.根据权利要求1～10任一项所述的封装的密封方法，其特征是在向上述粘接构件照射激光中，监视上述筐体与上述盖体之间接合的温度分布。

12.根据权利要求1～11任一项所述的封装的密封方法，其特征是在预备加热上述粘接构件以后，照射激光。

13.一种电子器件模块的制造方法，是用盖体密封用于贮存电子器件的筐体，其特征是：

在上述筐体与上述盖体之间配置粘接构件；

通过上述盖体将激光照射到上述粘接构件上；以及

熔化上述粘接构件，使上述筐体和上述盖体用上述粘接构件接合。

14.一种密封装置，是用粘接构件接合贮存了被贮存物的筐体和盖体，其特征是具备：

固定上述筐体和上述盖体的固定装置；以及

通过上述盖体向上述粘接构件照射激光的激光照射装置。

15.根据权利要求14所述的密封装置，其特征是作为上述固定装置，具备有加压夹具。

16.根据权利要求14所述的密封装置，其特征是作为上述固定装置，具备利用在上述筐体中设置的孔把上述盖体吸附在该筐体上的吸附装置。

17.根据权利要求16所述的密封装置，其特征是具备用于熔化配置于上述筐体的孔内的金属的激光照射装置。

18.根据权利要求14～17任一项所述的密封装置，其特征是具备对上述粘接构件顺次扫描用于照射的激光的扫描装置。

19.根据权利要求14～17任一项所述的密封装置，其特征是具备用于朝向上述粘接构件一并照射的形成激光衍射光图案的相位全息照相。

20.根据权利要求14～19任一项所述的密封装置，其特征是具备在向上述粘接构件的激光照射中，监视上述筐体和上述盖体的接合部的温度分布的温度监视装置。

21.根据权利要求14～20任一项所述的密封装置，其特征是具备预加热上述粘接构件的加热装置。

22.用根据权利要求1到13任一项方法制造的封装品。

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