JPH06112340A - シーム接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体等のチップを収容したパッケージを気
密封止する全自動のシーム接合装置を提供することを目
的とする。 【構成】 チップを搭載したパッケージ６の上端周縁部
が突出するように穿設された複数の落とし込み穴の底部
に永久磁石を設けたキャリアボード２０と、カセットに
収容されたキャップ３を取り出してキャリアボード２０
上のパッケージ６上端に載置するキャップ搬送装置３
６、３８と、キャップの任意の対向する２辺上の所定点
をスポット接合する仮付け装置３９と、キャップの任意
の対向する２辺をシーム接合する第１のシーム接合装置
４２と、キャップの他の対向する２辺をシーム接合する
第２のシーム接合装置４５と、仮付け装置３９並びに第
１および第２のシーム接合装置のそれぞれの所定位置に
キャリアボード２０を搬送する搬送装置３１、３３、３
６、３８、４０、４３、４６とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシーム接合装置に係り、
特に半導体素子、水晶振動子等のチップを搭載したセラ
ミックあるいは金属性の外囲器（容器）上にキャップを
自動的にシーム接合する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、チップをパッケージに気密封止す
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。この方法は、セラミック基板に金属性シ
ールフレームをろう接したセラミック製の外囲器（セラ
ミックパッケージ）、あるいは全体が金属からなる金属
製の外囲器（メタルパッケージ）の内部にチップを収納
し、リードとの内部配線の接続をした後、キャップ（ふ
た板）を外囲器の開口部すなわちパッケージ開口部にか
ぶせ、キャップの対向する周縁に沿って回転する一対の
テーパ付きローラ電極を用いて一定の加圧条件の下でパ
ルセーション通電を行うものである。

【０００３】図６はセラミックパッケージ６の断面図
で、同図において、１はパッケージ基体、２はパッケー
ジ基体１にろう付けされたシールフレーム、３はキャッ
プ、４は半導体チップ、５は半導体チップ４の接続用の
ヤイヤ、６はパッケージ基体１内の配線層を介してワイ
ヤ５に接続された外リードをそれぞれ示す。

【０００４】キャップ３はシーム接合装置によってシー
ルフレーム２に接合されるが、一対のローラ電極をキャ
ップ３の対向縁に転接させる際には、キャップ３が移動
し易いため、従来はキャップ３をパッケージ開口部２に
仮止めするためにスポット接合を行っていた。すなわち
キャップ３をパッケージ開口部２上に位置決め保持した
状態で、一対の電極をキャップ３周縁に押圧し通電して
スポット接合を行うものである。

【０００５】仮止め後行うシーム接合の装置として平行
移動方式のシーム接合装置を使用した場合のシーム接合
法を図７に示す。図示しない治具に固定されたパッケー
ジ６は、図７ａに矢印Ｉで示す方向に動かされ、このと
きローラ電極７（以下、単に電極という）の間に通電が
なされる。電極７は、コバールまたは４２アロイで作ら
れたキャップ３に接触して平行移動して、キャップ３と
シールフレーム２との接触部に発生するジュール熱によ
ってキャップ３は溶融され、コバールまたはアロイ４２
で作られたシールフレーム２に接合される。

【０００６】キャップ３の長辺のすべてが接合され電極
７がキャップ３から離脱すると、治具を図７ｂに矢印Ｉ
Ｉで示す如くに９０度回してパッケージ６の向きを変え
る。次いで図７ｃに示される如く電極７，７間の間隔を
拡げ、矢印ＩＩＩの方向にパッケージ６を移動しキャッ
プ３の短辺をシールフレーム２に接合する。上記の工程
は空気中でも可能であるが、通常は酸化を防ぐためにド
ライボックスと称される密封チェンバ内で行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ごときシーム接合装置においては、接合に必要な各工程
（仮付け、シーム接合工程）において、パッケージを一
個づつ治具に取り付けるか、あるいはパレット上にキャ
ップを載置した複数個のパッケージを搭載し、このパレ
ットを治具に取り付けて仮付けあるいはシーム接合作業
を行った後、治具から取り出してもとの位置に戻すとい
う方法で行われており、作業能率の観点から自動化が望
まれていた。

【０００８】しかしながら、パレットに搭載されたパッ
ケージの機械による搬送、あるいはパッケージにキャッ
プを搭載した状態での搬送は、搬送時の振動等によっ
て、パッケージあるいはキャップがパレットあるいはパ
ッケージから脱落し易く、シーム接合作業の自動化は非
常に困難であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は，チップを搭載した外囲器の上端周縁
部が突出するように穿設された複数の落とし込み穴の底
部に永久磁石を設けたキャリアボーボと、カセットに収
納されたキャップを取り出してキャリアボード上の外囲
器上端に載置するキャップ搬送手段と、キャップの任意
の対向する２辺上の所定点をスポット接合する仮付け手
段と、キャップの任意の対向する２辺をシーム接合する
第１のシーム接合手段と、キャップの他の対向する２辺
をシーム接合する第２のシーム接合手段と、仮付け手段
並びに第１および第２のシーム接合手段のそれぞれの所
定位置にキャリアボードを搬送してキャップを含む個々
の外囲器を位置決めする搬送手段とを備えたものであ
る。

【００１０】

【作用】キャリアボードの落とし込み穴にチップを搭載
した外囲器を載置し、搬送手段にてこのキャリアボード
をキャップ搬送手段直下まで搬送し、キャップ搬送手段
にてカセットに収納されたキャップを取り出してキャリ
アボード上の外囲器上端に載置する。ついで搬送手段に
てこのキャップが載置されたキャリアボードを仮付け手
段直下まで搬送して、仮付け手段にてキャップの任意の
対向する２辺上の所定点をスポット接合する。スポット
接合を終えたキャリアボードは搬送手段にて第１のシー
ム接合手段直下まで搬送され、第１のシーム接合手段に
てキャップの任意の対向する２辺をシーム接合する。任
意の対向する２辺のシーム接合を終えたキャリアボード
は搬送手段にて第２のシーム接合手段直下まで搬送さ
れ、第２のシーム接合手段にてキャップの他の対向する
２辺をシーム接合する。このようにして４辺ともシーム
接合をおえたキャリアボードは搬送手段にて初期の位置
まで搬送される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明になるシーム接合装置の一実施
例を示す平面図、図２は図１の正面図、図３は図１の右
側面図、図４は図３符号ＩＶ−ＩＶで示す線に沿った断
面図である。これらの図において１０は後述するキャリ
アボード２０に搭載されたパッケージ（外囲器）を格納
しておくための真空オーブンチャンバ、２０はパッケー
ジを搭載するためのキャリアボードである。キャリアボ
ード２０は図５に示すごとく、アルミニュウムなどの非
磁性材で長方形に作られている保持基板２１の上面に、
複数の円形の凹部２２が形成され、この実施例では縦に
６個の凹部２２が一定間隔で配列されている。凹部２２
には円盤状の永久磁石２３が装填されており、この永久
磁石２３はその中心を通る直線２４の一方がＮ極に、他
方がＳ極に磁化されている。このためこの磁石２３の上
面は半分づつ異なる極性になる。磁石２３をこのように
構成することによって、磁石２３に吸引されるキャップ
に回転力が生じるのを防止している。

【００１２】２５はアルミニュウムなどの非磁性体で作
られた位置決め板であり、保持基板２１の上面に重ねら
れ、適宜数のビス２７により固定される。この位置決め
板２５には、セラミックパッケージ６の位置決めを行う
位置決め孔２６が永久磁石２３の上に開口して形成され
ている。なおこの位置決め板２５には、保持基板２１に
植設した一対の位置決めピン２８（一方のみ図示）が係
入するピン孔２９が形成され、このピン２８により位置
決め板２５の保持基板２１に対する正確な位置決めがな
される。

【００１３】３１は真空オーブンチャンバに格納されて
いるキャリアボード２０をチャックして取り出し、中継
ステーション３２に搬送する第１のキャリアボード搬送
装置である。中継ステーション３２は、キャリアボード
旋回機能（９０度回転）とチャック機能を有し、搬送さ
れて来たキャリアボード２０をチャックして９０度回転
させる。３３は第２のキャリアボード搬送装置であり、
中継ステーション３２で向きを変えられたキャリアボー
ド２０をチャックして、仮付けステーション３４に搬送
し載置する。

【００１４】仮付けステーション３４は、載置されたキ
ャリアボード２０をチャックして、キャリアボード２０
上に搭載された複数個（６個）のパッケージ６を順次移
動させながら、図示しないＣＣＤ ＴＶカメラおよびビ
ジョンコントローラと協動して、パッケージ６のシール
フレーム２の位置をＸ，Ｙ方向および回転移動機能によ
って補正し、所定の基準位置に位置決めする。３５はキ
ャップ３を積み重ねて収納したカセットを上昇・下降さ
せる機構を有するキャップ供給装置である。３６は水平
方向および上下方向に移動可能な吸引ヘッドが配設さ
れ、キャップを１つずつ負圧により吸着してカセットか
ら一枚ずつ取り出してキャップセンタリング装置３７に
搬送する、第１のキャップ搬送装置である。

【００１５】キャップセンタリング装置３７は、搬送さ
れて来たキャップ３を直角２辺を有するブロックに２方
向爪によって押圧して位置決めする。３８はキャップセ
ンタリング装置３７と同様の機能を有し、位置決めされ
たキャップをピックアップしてキャリアボード２０上の
所定のパッケージ６上に載置する第２のキャップ搬送装
置である。３９は一対の仮止め電極を有するスポット溶
接装置であり、一対の仮止め電極をキャップ３の対向縁
に押圧して通電することにより、シールフレーム２上に
キャップ３が仮止めされる。

【００１６】４０は第３のキャリアボード搬送装置であ
って、搭載された全てのパッケージ６の仮止めが終了し
た時点でキャリアボード２０をチャックして、Ｙ方向シ
ーム接合ステーション４１上に搬送する。４２は一対の
ローラ電極を備え、キャリアボード２０上に並んだパッ
ケージ６のＹ方向のシーム接合をするＹ方向シーム接合
装置である。４３は第４のキャリアボード搬送装置であ
って、搭載された全てのパッケージ６のＹ方向のシーム
接合が終了した時点でキャリアボード２０をチャックし
て、Ｘ方向シーム接合ステーション４４上に搬送する。
４５は一対のローラ電極を備え、キャリアボード２０上
に並んだパッケージ６のＸ方向のシーム接合をするＸ方
向シーム接合装置である。

【００１７】上記のごとくして全パッケージ６のＸ，Ｙ
方向のシーム接合が完了したキャリアボード２０は、第
４のキャリアボード搬送装置４３上で９０度回転され
る。４６は第４のキャリアボード搬送装置４３上のキャ
リアボード２０をチャックして第２の中継ステーション
４７に搬送する第５のキャリアボード搬送装置である。
第２の中継ステーション４７はキャリアボード旋回機能
（９０度回転）とチャック機能を有し、搬送されて来た
キャリアボード２０をチャックして９０度回転させる。
そしてこの回転されたキャリアボード２０は第１のキャ
リアボード搬送装置３１にてチャックされ、真空オーブ
ンチャンバ１０に搬送されて該チャンバ内の元の位置に
格納される。

【００１８】このように構成された装置の動作は次の通
りである。キャリアボード２０に搭載されたパッケージ
６は、真空オーブンチャンバ１０で水分除去等の処理が
なされた後、キャリアボード搬送装置３１により中継ス
テーション３２の位置に移動され、９０度旋回される。
キャリアボード２０は第２の搬送手段３３によって仮付
けステーション３４に移動される。仮付けステーション
３４においてはキャリアボード２０上に搭載された複数
個（６個）のパッケージ６を順次移動させながら、ＣＣ
Ｄ ＴＶカメラおよびビジョンコントローラを使用し
て、パッケージ６のシールフレーム２の位置認識および
その補正を行う。

【００１９】一方、キャップ供給装置３５のカセットに
収納されたキャップ３（約２５００枚）は、エレベータ
機能により上昇しながら一枚ずつ第１のキャップ搬送装
置３６によりキャップセンタリング装置３７に供給され
る。センタリング装置３７においては、供給されたキャ
ップ３を２方向ツメにより位置決めする。そして仮付け
ステーション３４上に予め設定されたキャップの基準位
置まで第２のキャップ搬送装置３８により搬送され、す
でに運ばれてきているキャリアボード２０上のシールフ
レーム２と位置照合をする。この場合、相互の位置がず
れていれば、仮付けステーション３４においてシールフ
レーム２（パッケージ６）の位置補正を行い、キャップ
３との位置合わせが完了した時点でキャップ３をシール
フレーム２上に搭載し、キャップ３のスポット溶接装置
により仮付けを行う。

【００２０】以下、キャリアボード２０上の２番目以後
のパッケージ６に対しても同様の操作が繰り返し行われ
て、パッケージ６とキャップ３が次つぎと仮付けされ
る。キャリアボード２０上のすべてのパッケージ６の仮
付けが完了した時点において、キャリアボード２０はＹ
方向シーム接合ステーション４１に移され、キャリアボ
ード２０上に整列されたパッケージ６すべてのＹ方向辺
をＹ方向シーム接合装置４２によりシーム接合する。

【００２１】次に第４のキャリアボード搬送装置４３に
より、キャリアボード２０はＸ方向シーム接合ステーシ
ョン４４に移され、Ｙ方向辺のシーム接合がＸ方向シー
ム接合装置４５によって行われ、これによりパッケージ
６の気密封止はすべて完了する。気密封止の完了したキ
ャリアボード２０は、搬送装置４６により第２の中継ス
テーション４７のキャリア受け渡し中継ステーションを
経てもとのオーブンチャンバ１０移動し収納される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は，磁石付き
のキャリアボード上にパッケージを搭載し、このキャリ
アボードを搬送手段で搬送すると共に、キャリアボード
上にパッケージを搭載した状態でキャップの仮付け並び
にＸ，Ｙ方向のシーム接合を行うようにしたので、搬送
時の振動等によってパッケージあるいはキャップがキャ
リアボードから脱落することがなくなり、シーム接合作
業の自動化を達成したものである。また磁石付きのキャ
リアボードを用いるので、落とし込み用の段付き部のつ
いたキャップではなく、フラットなキャップを精度よく
位置決めして接合することができ、これによりさらに薄
形のパッケージの生産が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例たるシーム接合装置の平面図
である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。

【図５】本発明になるキャリアボードの分解斜視図であ
る。

【図６】半導体パッケージの断面図である。

【図７】半導体パッケージのシーム接合方法を示す模式
図である。

【符号の説明】

３ キャップ ６ パッケージ ２０ キャリアボード ３１ 第１のキャリアボード搬送装置 ３２ 第１の中継ステーション ３３ 第２のキャリアボード搬送装置 ３４ 仮付けステーション ３５ キャップ供給装置 ３６ 第１のキャップ搬送装置 ３７ キャップセンタリング装置 ３８ 第２のキャップ搬送装置 ３９ スポット溶接装置 ４０ 第３のキャリアボード搬送装置 ４１ Ｙ方向シーム接合ステーション ４２ Ｙ方向シーム接合装置 ４３ 第４のキャリアボード搬送装置 ４４ Ｘ方向シーム接合ステーション ４５ Ｘ方向シーム接合装置 ４６ 第５のキャリアボード搬送装置 ４７ 第２の中継ステーション

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップを搭載した外囲器の上端周縁部が
   突出するように穿設された複数の落とし込み穴の底部に
   永久磁石を設けたキャリアボーボと、カセットに収納さ
   れたキャップを取り出してキャリアボード上の外囲器上
   端に載置するキャップ搬送手段と、キャップの任意の対
   向する２辺上の所定点をスポット接合する仮付け手段
   と、キャップの任意の対向する２辺をシーム接合する第
   １のシーム接合手段と、キャップの他の対向する２辺を
   シーム接合する第２のシーム接合手段と、仮付け手段並
   びに第１および第２のシーム接合手段のそれぞれの所定
   位置にキャリアボードを搬送してキャップを含む個々の
   外囲器を位置決めする搬送手段とを備えてなるシーム接
   合装置。