JP4846282B2 - Electronic component package sealing method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、パッケージ本体に上蓋またはカバーを被せて封止する電子部品パッケージの封止技術に係り、特にレーザ溶接を利用する電子部品パッケージ封止方法および装置に関する。 The present invention relates to an electronic component package sealing technique in which a package body is covered with an upper lid or a cover, and more particularly to an electronic component package sealing method and apparatus using laser welding.
パッケージ本体に上蓋またはカバーを被せて気密封止するタイプの電子部品パッケージは、たとえば表面実装型の水晶振動子に用いられている。図13に示すように、金属製のパッケージ本体10は、上面の開口した長方形の浅底容器として形成され、内部に水晶片12および電極14を収容している。このパッケージ本体10に上から金属製のカバー16を被せて気密に接合することで、この電子部品パッケージ18を封止することができる。パッケージ本体10およびカバー16の材質は、たとえばニッケルメッキを施されたスチールである。従来より、この種の封止方法として、金錫封止、シーム溶接等が用いられている。
2. Description of the Related Art An electronic component package that is hermetically sealed by covering an upper lid or cover on a package body is used for, for example, a surface-mount type crystal resonator. As shown in FIG. 13, the
このうち、従来のレーザシーム溶接法を用いる場合は、図14および図15に示すように、パルスレーザ光LBをオーバーラップさせる方法が採られる。すなわち、繰り返しパルス発振により得られるパルスレーザ光LBをカバー16の周端部に照射しつつ、XYテーブル等の走査機構によりワーク18(10,16)に対するパルスレーザ光LBの照射位置またはビームスポットを一定のピッチで相対的にステップ移動させて、カバー16の周端部を一周するようにスポット溶接点・・,Wi,Wi+1,Wi+2,・・を次々と重ね合わせて連続した溶接部WBを形成する。図16に、このレーザシーム溶接におけるパルスレーザ光LBの波形を示す。Taは1パルスのパルス幅、Tbは1パルスの周期、Tcはシーム溶接時間(封止加工時間)である。
Among these, when using the conventional laser seam welding method, as shown in FIGS. 14 and 15, a method of overlapping the pulsed laser light LB is employed. That is, the irradiation position or beam spot of the pulse laser beam LB on the workpiece 18 (10, 16) is scanned by a scanning mechanism such as an XY table while irradiating the peripheral end portion of the
一例として、カバー16のサイズが2mm×4mmの場合に、スポット径またはビード幅を0.2mm、オーバーラップ率を50%、パルス周波数(1/Tb)を100ppsに設定すると、1パッケージ当たりのレーザショット数[N]は120個、シーム溶接時間(封止加工時間)Tcは1.2秒である。
As an example, when the size of the
しかしながら、上記のような従来のレーザシーム溶接法は、パルスレーザ光LBのビームスポット・・,Wi,Wi+1,Wi+2,・・を所定のオーバーラップ率で次々と重ね合わせてカバー16の周端部を一周させる溶接加工であるため、どうしても加工時間が長くなり、生産性が低いだけでなく、加工中に電子部品パッケージ18内に熱が篭もって、素子(水晶片)12が熱でダメージを受けるおそれもあった。特に、カバー16の角隅部ではレーザスキャニングの進路が直角に折れ曲がるため、そこでレーザスポットまたはショット数が密に集中して蓄熱が一層増大する傾向があり、カバー16の周回方向で封止加工を均一化するのも難しかった。
However, in the conventional laser seam welding method as described above, the beam spots of the pulse laser beam LB,..., W i , W i + 1 , W i + 2 ,. Since it is a welding process for making a round of the peripheral end of the
なお、CWレーザによるシーム溶接は、CWレーザ光のレーザ出力(パワー密度)がパルスレーザ光のレーザ出力と較べて格段に(桁違いに)低く、上記のようなオーバーラップ式のスポット溶接法よりもさらに溶接速度が遅くて熱が篭りやすく、電子部品パッケージの封止加工には不適である。 In addition, the seam welding by the CW laser has a laser output (power density) of the CW laser beam that is remarkably lower (by orders of magnitude) compared to the laser output of the pulse laser beam, which is more than the overlap type spot welding method as described above. However, since the welding speed is slow and heat is easily generated, it is not suitable for sealing an electronic component package.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、加工時間が短いうえ、加工中にパッケージ内の素子に及ぼす熱的影響が少なく、再現性の高い均一な封止加工を行える電子部品パッケージ封止方法および電子部品パッケージ封止装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, has a short processing time, has a small thermal effect on the elements in the package during processing, and has high reproducibility and uniform sealing. An object of the present invention is to provide an electronic component package sealing method and an electronic component package sealing device capable of processing.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の電子部品パッケージ封止方法は、上面の開口したパッケージ本体に被せられたカバーの周端部を気密に接合して電子部品パッケージを封止する方法であって、パルスレーザ装置に所定のパルス期間を有する1パルスのパルスレーザ光を発振出力させると同時にガルバノメータ・スキャナを制御して、前記パルス期間中に前記パルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの周端部を一周するように、前記カバーの周端部にその上方から前記パルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を一周に亘って前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する。
In order to achieve the above object, a first electronic component package sealing method of the present invention seals an electronic component package by airtightly joining the peripheral end portion of a cover placed on a package body having an open top surface. A pulse laser device that oscillates and outputs a pulse laser beam having a predetermined pulse period and simultaneously controls a galvanometer scanner so that a beam spot of the pulse laser beam is generated during the pulse period. The peripheral edge of the cover is scanned and irradiated with the pulsed laser light from above, so that the peripheral edge of the cover is joined to the package body by seam welding over the entire circumference. .
また、本発明の第1の電子部品パッケージ封止装置は、上面の開口したパッケージ本体に被せられたカバーの周端部を気密に接合して電子部品パッケージを封止する電子部品パッケージ封止装置であって、レーザ媒質と、このレーザ媒質を光学的に励起する励起光源とを有し、前記励起光源に供給される電力に応じたレーザ出力を有するパルスレーザ光を発振出力するパルスレーザ発振部と、前記パルスレーザ発振部からの前記パルスレーザ光を前記パッケージ本体上の前記カバーの周端部へ向けて反射するためのスキャン・ミラーを有し、前記カバーの周端部に対して前記パルスレーザ光のビームスポットを所定の経路で移動させるガルバノメータ・スキャナと、前記パルスレーザ発振部より発生された前記パルスレーザ光のレーザ出力を測定するレーザ出力測定部と、前記レーザ出力測定部より得られるレーザ出力測定値が所望のレーザ出力設定値または波形に一致するように前記パルスレーザ発振部の励起光源に電力を供給するレーザ電源部と、前記パルスレーザ発振部より発生される1パルスのパルスレーザ光が前記カバーの周端部に照射され、かつ1パルス期間中に前記パルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの周端部を一周するように、前記レーザ電源部と前記ガルバノメータ・スキャナとを同時に連携させて制御する制御部とを有する。
The first electronic component package sealing apparatus of the present invention is an electronic component package sealing device that seals an electronic component package by hermetically joining the peripheral end portions of the cover that covers the package main body having an open top surface. A pulse laser oscillation unit that includes a laser medium and an excitation light source that optically excites the laser medium, and oscillates and outputs pulsed laser light having a laser output corresponding to the power supplied to the excitation light source. And a scan mirror for reflecting the pulsed laser light from the pulsed laser oscillating unit toward the peripheral end of the cover on the package body, and the pulse to the peripheral end of the cover and galvanometer scanner for moving the beam spot of the laser beam in a predetermined path, the laser output of said generated from the pulsed laser oscillator part and the pulsed laser beam A laser output measuring unit for constant laser output measured value obtained from the laser output measuring unit is desired laser output setting value or the laser power supply unit for supplying power to the excitation light source of the pulsed laser oscillator part so as to match the waveform The pulse laser beam of one pulse generated from the pulse laser oscillation unit is irradiated to the peripheral end portion of the cover, and the beam spot of the pulse laser beam makes a round around the peripheral end portion of the cover during one pulse period. as to, and a control unit for controlling in cooperation with said galvanometer scanner and the laser power supply unit at the same time.
上記の構成においては、パルスレーザ装置(またはパルスレーザ発振部)による1パルスのレーザ発振出力動作とガルバノメータ・スキャナのスキャン・ミラー首振り動作とが同時に連携することにより、パッケージ本体に被せられたカバーの周端部に1パルスのパルスレーザ光が照射され、しかも1パルス期間中に該パルスレーザ光のビームスポットがカバー周端部を一周する。パルスレーザ光の照射する各位置では、カバーと本体の継手部分がレーザエネルギーによって瞬間的に溶接される。1パルス期間中にパルスレーザ光のビームスポットは一瞬たりとも静止、停止または中断することなくスキャニング移動し、ビームスポットの通った跡には一筆書きのようにシーム溶接が形成される。高出力のパルスレーザ光を得るにはYAGパルスレーザを用いるのが好適である。
In the above configuration, the cover placed on the package body is obtained by simultaneously coordinating the laser oscillation output operation of one pulse by the pulse laser device (or the pulse laser oscillating unit) and the scan mirror swing operation of the galvanometer scanner. A pulse laser beam of one pulse is irradiated on the peripheral edge of the cover, and the beam spot of the pulse laser light makes a round around the cover peripheral edge during one pulse period. At each position where the pulse laser beam is irradiated, the joint portion of the cover and the main body is instantaneously welded by the laser energy. During one pulse period, the beam spot of the pulse laser beam scans and moves without stopping, stopping or interrupting even for a moment, and a seam weld is formed on the trace through which the beam spot has passed as if it were a single stroke . In order to obtain a high-power pulse laser beam, it is preferable to use a YAG pulse laser.
本発明の好適な一態様によれば、パルスレーザ光のビームスポットがカバーの周端部をほぼ一定の速度で一周し、この間はほぼ一定のレーザ出力を維持する。このような等速度のレーザスキャニングにより、さらには一定パワーのレーザスキャニングにより、レーザシーム溶接または封止加工の均一性を一層向上させることができる。
According to a preferred aspect of the present invention, the beam spot of the pulsed laser light makes a round around the peripheral edge of the cover at a substantially constant speed, and maintains a substantially constant laser output during this period. The uniformity of laser seam welding or sealing processing can be further improved by such constant-speed laser scanning and further by constant-power laser scanning.
上記第1の電子部品パッケージ封止装置において、好適な一態様によれば、レーザ電源部が、パルスレーザ発振部の励起光源に供給する電力を蓄積するバンク・コンデンサと、このバンク・コンデンサを予め設定された充電電圧に充電する充電回路と、レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値をレーザ出力設定値または波形と比較し、比較誤差を零にするようにスイッチング素子をスイッチング制御する電源制御部とを含むレーザ電源回路をパルスレーザ発振部に対して複数並列に接続し、1パルス期間中にそれら複数のレーザ電源回路を所定のタイミングで順番に切り換えてパルスレーザ発振部に1パルス期間の持続時間を有するパルス電流を供給する。かかる構成のバンク切換方式によれば、パワーフィードバック波形制御でパルス幅の非常に長い(超ロングパルスの)パルスレーザ光を生成することができる。
In the first electronic component package sealing apparatus, according to a preferred aspect, the laser power source unit stores a bank capacitor for storing power supplied to the excitation light source of the pulse laser oscillation unit, and the bank capacitor is preliminarily disposed. A charging circuit that charges a set charging voltage, and a power supply control unit that controls the switching element so that the comparison error is zero by comparing the laser output measurement value from the laser output measurement unit with the laser output setting value or waveform. Are connected in parallel to the pulse laser oscillation unit, and the plurality of laser power supply circuits are sequentially switched at a predetermined timing during one pulse period, and the pulse laser oscillation unit continues for one pulse period. Supply a pulsed current with time. According to the bank switching method having such a configuration, it is possible to generate pulse laser light having a very long pulse width (ultra-long pulse) by power feedback waveform control.
本発明の第2の電子部品パッケージ封止方法は、上面の開口したパッケージ本体に被せられた四角形カバーの周端部を気密に接合して電子部品パッケージを封止する方法であって、パルスレーザ装置に第1のパルス期間を有する1パルスの第1のパルスレーザ光を発振出力させると同時にガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第1のパルス期間中に前記第1のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第1の辺を縦断するように、前記カバーの前記第1の辺にその上方から前記第1のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第1の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第1の工程と、前記パルスレーザ装置に第2のパルス期間を有する1パルスの第2のパルスレーザ光を発振出力させると同時に前記ガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第2のパルス期間中に前記第2のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第2の辺を縦断するように、前記カバーの前記第2の辺にその上方から前記第2のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第2の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第2の工程と、前記パルスレーザ装置に第3のパルス期間を有する1パルスの第3のパルスレーザ光を発振出力させると同時に前記ガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第3のパルス期間中に前記第3のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第3の辺を縦断するように、前記カバーの前記第3の辺にその上方から前記第3のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第3の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第3の工程と、前記パルスレーザ装置に第4のパルス期間を有する1パルスの第4のパルスレーザ光を発振出力させると同時に前記ガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第4のパルス期間中に前記第4のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第4の辺を縦断するように、前記カバーの前記第4の辺にその上方から前記第4のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第4の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第4の工程とを有する。
The second electronic component package sealing process of the present invention is a method for sealing an electronic component package by bonding a peripheral edge portion of the square cover placed over the package body which is open on the upper surface in an air-tight, pulsed laser The apparatus oscillates and outputs the first pulse laser beam having one pulse having the first pulse period, and simultaneously controls the galvanometer scanner so that the beam spot of the first pulse laser beam during the first pulse period. So that the first pulse laser beam is scanned from above the first side of the cover so that the first side of the cover crosses the first side of the cover. wherein a first step of joining seam welded to the package body, the second pulse laser beam of one pulse having a second pulse duration to the pulse laser apparatus when the oscillation output at the same time The galvanometer scanner is controlled so that a beam spot of the second pulse laser beam vertically cuts the second side of the cover during the second pulse period. a second step of the above said second pulse laser beam scanning irradiation from joining the peripheral edge portion of the cover at the seam welded to the package body at said second side, first in the pulsed laser apparatus The third pulse laser beam having one pulse period is oscillated and output, and at the same time, the galvanometer scanner is controlled so that the beam spot of the third pulse laser beam is changed during the third pulse period. to cross the third side of the cover, the above from above to the third side of the cover the third scan pulse laser beam irradiation, said peripheral edge portion of the cover first Third step and the fourth pulse the fourth time the galvanometer scanner when the oscillated output a pulse laser beam having a pulse duration to the pulse laser apparatus to at sides joined at seam welded to said package body To control the fourth side of the cover from above so that the beam spot of the fourth pulse laser beam cuts through the fourth side of the cover during the fourth pulse period. A fourth step of scanning and irradiating a fourth pulse laser beam, and joining the peripheral end of the cover to the package body at the fourth side by seam welding.
また、本発明の第2の電子部品パッケージ封止装置は、上面の開口したパッケージ本体に被せられた四角形カバーの周端部を気密に接合して電子部品パッケージを封止する電子部品パッケージ封止装置であって、レーザ媒質と、このレーザ媒質を光学的に励起する励起光源とを有し、前記励起光源に供給される電力に応じたレーザ出力を有するパルスレーザ光を発振出力するパルスレーザ発振部と、前記パルスレーザ発振部からの前記パルスレーザ光を前記パッケージ本体上の前記カバーの周端部へ向けて反射するためのスキャン・ミラーを有し、前記カバーの周端部に対して前記パルスレーザ光のビームスポットを所定の経路で移動させるガルバノメータ・スキャナと、前記パルスレーザ発振部より発生された前記パルスレーザ光のレーザ出力を測定するレーザ出力測定部と、前記レーザ出力測定部より得られるレーザ出力測定値が所望のレーザ出力設定値または波形に一致するように前記パルスレーザ発振部の励起光源に電力を供給するレーザ電源部と、前記パルスレーザ発振部より所望のインターバルを挟んで連続的に発生される4パルスのパルスレーザ光が前記カバーの四辺周端部にそれぞれ照射され、各パルスレーザ光のビームスポットがその1パルス期間中に前記カバーの対応する各辺を縦断するように、前記レーザ電源部と前記ガルバノメータ・スキャナとを同時に連携させて制御する制御部とを有する。
Further, the second electronic component package sealing apparatus of the present invention is an electronic component package sealing device that seals the electronic component package by hermetically bonding the peripheral end portion of the quadrangular cover that covers the package main body having an open top surface. an apparatus comprising: a laser medium, and a pump light source that pumps the laser medium optically, pulsed laser oscillation of the pulsed laser light oscillation output having a laser output corresponding to the power supplied to the excitation light source And a scan mirror for reflecting the pulsed laser light from the pulsed laser oscillation unit toward the peripheral end of the cover on the package body, and with respect to the peripheral end of the cover and galvanometer scanner for moving the beam spot of the pulsed laser beam in a predetermined path, the laser generated from the pulsed laser oscillator part and the pulsed laser beam A laser output measuring unit for measuring the force, the laser supplies power to the excitation light source of the pulsed laser oscillator part as the laser output measured value obtained from the laser output measuring unit matches the desired laser output set value or waveform Four pulse laser beams continuously generated from the power supply unit and the pulse laser oscillation unit with a desired interval between them are irradiated to the four peripheral edges of the cover, and the beam spot of each pulse laser beam is A control unit that controls the laser power supply unit and the galvanometer scanner in cooperation with each other so as to cut through the corresponding sides of the cover during one pulse period;
上記の構成においては、パルスレーザ装置(またはパルスレーザ発振部)による1パルスのレーザ発振出力動作とガルバノメータ・スキャナのスキャン・ミラー首振り動作とが同時に連携することにより、パッケージ本体に被せられた四角形カバーの各辺毎に1パルスのパルスレーザ光が照射され、しかも1パルス期間中に該パルスレーザ光のビームスポットがカバー各辺を縦断する。各パルスレーザ光の照射する各位置では、カバーと本体の継手部分がレーザエネルギーによって瞬間的に溶接される。1パルス期間中にパルスレーザ光のビームスポットは一瞬たりとも静止、停止または中断することなく、しかも進路方向を変えることなくスキャニング移動し、ビームスポットの通った跡には一直線にシーム溶接が形成される。この方式によれば、カバーの角(コーナー)部つまりカバー各辺の始端および終端でレーザビームスポットの移動方向を変化または屈曲させずに済むので、カバー各辺の両端部と中間部とで均一な溶接接合を得ることができる。この方式においても、好ましくは、パルスレーザ光のビームスポットがカバーの各辺をほぼ一定の速度で縦断し、この間はほぼ一定のレーザ出力を維持してよい。
In the above-described configuration, the one-pulse laser oscillation output operation by the pulse laser device (or the pulse laser oscillation unit) and the scan / mirror swing operation of the galvanometer / scanner simultaneously cooperate with each other to form a quadrangle placed on the package body. Each side of the cover is irradiated with one pulse of pulsed laser light, and the beam spot of the pulsed laser light cuts through each side of the cover during one pulse period. At each position where each pulse laser beam is irradiated, the joint portion of the cover and the main body is instantaneously welded by the laser energy. During one pulse period, the beam spot of the pulsed laser beam does not stop, stop or stop even for a moment, and it moves without changing the direction of the path, and the seam weld is formed in a straight line at the trace where the beam spot passes. The According to this method, it is not necessary to change or bend the moving direction of the laser beam spot at the corner of the cover, that is, at the start and end of each side of the cover. Welding joints can be obtained. Also in this method, it is preferable that the beam spot of the pulsed laser beam cuts each side of the cover at a substantially constant speed, and a substantially constant laser output may be maintained during this period.
また、好ましくは、カバーの四辺において、第1の辺の終端に第2の辺の始端が繋がり、この第2の辺の終端に第3の辺の始端が繋がり、この第3の辺の終端に第4の辺の始端が繋がり、この第4の辺の終端が第1の辺の始端に繋がるという順序関係が設定されてよい。また、第1の工程と第2の工程との間、第2の工程と第3の工程との間、第3の工程と第4の工程との間にそれぞれパルスレーザ光無しのインターバルが設けられてよい。 Preferably, on the four sides of the cover, the end of the second side is connected to the end of the first side, the start of the third side is connected to the end of the second side, and the end of the third side is connected. An order relationship may be set such that the beginning of the fourth side is connected to the first end, and the end of the fourth side is connected to the starting end of the first side. Further, intervals without pulse laser light are provided between the first step and the second step, between the second step and the third step, and between the third step and the fourth step, respectively. May be.
この方式において、好ましくは、各インターバル中にガルバノメータ・スキャナによりカバーの外側の領域でパルスレーザ光無しの仮想ビームスポットを移動させてよい。好適な一態様における仮想ビームスポットの移動軌跡は、直前の工程でシーム溶接が行われたカバーの一辺の終端からその延長上に所定の距離だけ離れた第1の折り返し点までの第1の直線経路と、この第1の折り返し点から次の工程でシーム溶接が行われるべきカバーの一辺の始端からその延長上に所定の距離だけ離れた第2の折り返し点までの第2の直線経路と、この第2の折り返し点から次の工程でシーム溶接が行われるべきカバーの一辺の始端までの第3の直線経路とを含む。
The method smell Te, preferably, may move the virtual beam spot without pulsed laser light outside the region of the cover by galvanometer scanner during each interval. In one preferred embodiment, the movement locus of the virtual beam spot is the first straight line from the end of one side of the cover that has been seam welded in the immediately preceding process to the first folding point that is a predetermined distance away from the extension. A second straight path from the first turn point to a second turn point that is a predetermined distance away from the starting end of one side of the cover to be seam welded in the next step; A third straight path from the second turning point to the start of one side of the cover to be seam welded in the next step.
本発明の電子部品パッケージ封止方法において、好適な一態様によれば、パッケージ本体に対してカバーの周端部のシーム溶接加工を行う前に、カバー周端部の選択された1箇所または複数箇所にパルスレーザ光をそれぞれ局所的に照射して仮止め用のスポット溶接を行う。この場合、仮止め用のスポット溶接と封止用のシーム溶接とに同一のパルスレーザ装置を用いることができる。 According to a preferred aspect of the electronic component package sealing method of the present invention, one or more selected peripheral portions of the cover are subjected to seam welding processing of the peripheral portion of the cover to the package body. Spot welding for temporary fixing is performed by locally irradiating the portions with pulsed laser beams. In this case, the same pulse laser device can be used for spot welding for temporary fixing and seam welding for sealing.
本発明の電子部品パッケージ封止方法または装置によれば、上記のような構成および作用により、封止加工時間の大幅な短縮化を実現し、加工中にパッケージ内の素子に熱的影響を及ぼすこともなく、生産性および再現性の高い均一な封止加工を行うことができる。 According to the electronic component package sealing method or apparatus of the present invention, due to the above-described configuration and operation, the sealing processing time is significantly shortened, and the elements in the package are thermally affected during processing. Without any problem, uniform sealing with high productivity and reproducibility can be performed.
以下、図1〜図12を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に、本発明の一実施形態における電子部品パッケージ封止装置の全体構成を示す。この電子部品パッケージ封止装置は、主要な構成要素として、YAGパルスレーザ装置20、レーザ光学系22および主制御部24を有する。ここで、YAGパルスレーザ装置20は、主制御部24の制御の下で超ロングパルス(一般に50ミリ秒以上)のYAGパルスレーザ光LAを発振出力するように構成されている。レーザ光学系22は、スキャニング方式の光学系であり、YAGパルスレーザ装置20より入射ユニット26に受け取ったパルスレーザ光LAを光ファイバ28を介してガルバノメータ・スキャナ30に伝送し、後述するように主制御部24およびスキャナ制御部32の制御の下でガルバノメータ・スキャナ30よりパルスレーザ光LAを電子部品パッケージ10のカバー16の周端部にスキャン照射するようになっている。主制御部24は、マイクロコンピュータで構成されてよい。
FIG. 1 shows an overall configuration of an electronic component package sealing apparatus according to an embodiment of the present invention. The electronic component package sealing apparatus includes a YAG
図2に、YAGパルスレーザ装置20の内部の構成を示す。このYAGパルスレーザ装置20は、YAGレーザ発振器34と、このYAGレーザ発振器34に対して並列接続された複数たとえば3つのレーザ電源回路36A,36B,36Cと、YAGレーザ発振器34より発振出力されるYAGパルスレーザ光LAのレーザ出力を測定するレーザ出力測定部38とを有しており、パワーフィードバック制御方式でYAGパルスレーザ光LAのレーザ出力を任意に波形制御できるように構成されている。
FIG. 2 shows an internal configuration of the YAG
YAGレーザ発振器34は、チャンバ40内に配置された励起ランプまたは半導体レーザからなる励起用光源42およびレーザ媒質としてのYAGロッド44と、チャンバ40の外でYAGロッド44の光軸上に配置された一対の光共振器ミラー46,48とを有している。チャンバ40内で励起用光源42およびYAGロッド44は、チャンバ外部の冷却部(図示せず)より循環供給される冷却媒体たとえば冷却水によって温調される。励起用光源42がパルス点灯して励起光を発すると、その励起光のエネルギーでYAGロッド44が励起され、YAGロッド44の両端面より光軸上に出た光が光共振器ミラー46,48の間で反射を繰り返して増幅されたのちパルスレーザ光LAとして出力ミラー48を抜け出る。出力ミラー48より抜け出たパルスレーザ光LAはレーザ光学系22のガルバノメータ・スキャナ30(図1)に送られる。
The
レーザ出力測定部38は、レーザ発振器40の光共振器ミラー46,48において全反射ミラー46の背後に漏れたレーザ光LA'を受光するフォトセンサと、このフォトセンサより出力される電気信号に基づいてパルスレーザ光LAのレーザ出力を測定する測定回路とを有しており、該測定回路より得られるレーザ出力測定値信号MLをフィードバック信号として後述する各レーザ電源回路36A,36B,36Cの電源制御部52A,52B,52Cに与える。
The laser
レーザ電源回路36Aは、レーザ発振器40の励起光源42に供給すべきレーザ発振用の電力を蓄積するバンク・コンデンサ50Aと、このバンク・コンデンサ50Aと励起光源42との間に接続されたスイッチング素子52Aと、バンク・コンデンサ52Aを充電するための充電回路54Aと、電源回路内の各部、特にスイッチング素子52Aや充電回路54Aを制御するための電源制御部56Aとを有する。
The laser
スイッチング素子52Aは、たとえばパワートランジスタまたはIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)からなり、電源制御部56Aより駆動回路66Aを介して与えられる高周波数(たとえば20kHz)のスイッチング制御信号SCに応じてオン・オフするようになっている。スイッチング素子52Aと励起光源42との間には、インダクタンスコイル60Aとフライホイール・ダイオード62Aと逆流防止ダイオード64Aとを含む励起電流供給回路が設けられている。スイッチング素子52Aがオンすると、バンク・コンデンサ50A、スイッチング素子52A、インダクタンスコイル60A、逆流防止ダイオード64Aおよび励起光源42を含む閉回路で励起電流IRAが流れる。つまり、コンデンサ50Aに蓄積されていたエネルギーが放電電流として励起光源42に供給される。スイッチング素子52Aがオフすると、フライホイール・ダイオード62A、インダクタンスコイル60A、逆流防止ダイオード64Aおよび励起光源42を含む閉回路で励起電流IRAが流れる。つまり、インダクタンスコイル60Aに蓄積されていたエネルギーが還流電流として励起光源42に供給される。
充電回路54Aは、商用交流たとえば三相交流電源電圧(U,V,W)を直流に変換してバンク・コンデンサ50Aを所定の直流電圧に充電するものであり、図示省略するが、整流回路やスイッチング素子等を含んでいる。
The charging
電源制御部56Aは、レーザ出力測定部38より得られるレーザ出力測定値MLがレーザ出力設定値または波形に対応する基準値信号KSAに一致または追従するように、スイッチング素子52Aのスイッチング(オン・オフ)動作を制御する機能を有している。すなわち、フィードバック方式のレーザパワー波形制御を行うために、電源制御部52Aは、レーザ出力測定部38からのレーザ出力測定値MLを主制御部24からの基準信号KSAと比較し、比較誤差に応じたPWM方式のスイッチング制御信号SCを生成する。
Power control unit 56 A, as the laser output measurement value ML obtained from the laser
他のレーザ電源回路36B,36Cも、上記レーザ電源回路36Aと同一の回路構成を有しており、それぞれ主制御部24からの基準信号KSB,KSCにレーザ出力測定部38からのレーザ出力測定値MLが一致または追従するように動作して、励起光源42に励起電流IRB,IRCを供給する。
The other laser
主制御部24は、3つのレーザ電源回路36A,36B,36Cを順次または交互に切り換えて動作させる。より詳細には、図3に示すように、1パルスの期間TSを3つの区間に分割し、第1の区間(t0〜t1)はレーザ電源回路36A(バンクA)に基準値信号KSAを与えてバンクAからの励起電流IRAを励起光源42に与え、第2の区間(t1〜t2)はレーザ電源回路36B(バンクB)に基準値信号KSBを与えてバンクBからの励起電流IRBを励起光源42に与え、第3または最後の区間(t2〜t3)はレーザ電源回路36C(バンクC)に基準値信号KSCを与えてバンクCからの励起電流IRCを励起光源42に与える。この実施形態のYAGパルスレーザ装置20は、上記のようなバンク切換方式により、パワーフィードバック波形制御による超ロングパルスのYAGパルスレーザ光LAを生成することができる。
The
図4に、ガルバノメータ・スキャナ30の構成例を示す。このガルバノメータ・スキャナ30は、互いに直交する回転軸68X,68Yに取り付けられたX軸スキャン・ミラー70XおよびY軸スキャン・ミラー70Yと、両ミラー70X,70Yをそれぞれ回転振動(首振り)させるX軸ガルバノメータ72XおよびY軸ガルバノメータ72Yとを有している。
FIG. 4 shows a configuration example of the
光ファイバ28の終端面より放射状に出たパルスレーザ光LAは、コリメータレンズ74によって平行光線となり、先ずX軸スキャン・ミラー70Xに入射して、そこで全反射してからY軸スキャン・ミラー70Yに入射し、このミラー70Yで全反射してのちfθレンズ76を通って被加工物(電子部品パッケージ18)の加工ポイント(カバー周端部)に集光する。被加工物18上のパルスレーザ光LAの照射位置は、X方向においてはX軸スキャン・ミラー70Xの振れ角によって決まり、Y方向においてはY軸スキャン・ミラー70Yの振れ角によって決まる。X軸スキャン・ミラー70XはX軸ガルバノメータ72Xの駆動で矢印A,A’方向に回転振動(首振り)し、Y軸スキャン・ミラー70YはY軸ガルバノメータ72Yの駆動で矢印B,B’方向に回転振動(首振り)するようになっている。fθレンズ76は、たとえばテレセントリック光学系の組レンズで構成されている。
The pulse laser beam LA emitted radially from the end face of the
X軸ガルバノメータ72Xは、たとえば、X軸スキャン・ミラー70Xに結合された可動鉄片(回転子)と、この可動鉄片に接続された制御バネと、固定子に取り付けられた駆動コイルとを有している。スキャナ制御部32よりX方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル78Xを介してX軸ガルバノメータ72X内の該駆動コイルに供給され、該可動鉄片(回転子)が該制御バネに抗してX軸スキャン・ミラー70Xと一体にX方向スキャニング制御信号の指定する角度に振れるようになっている。
The
Y軸ガルバノメータ72Yも同様の構成を有しており、上記スキャナ制御部32よりY方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル78Yを介してY軸ガルバノメータ72Y内の駆動コイルに供給され、Y軸ガルバノメータ72Y内の可動鉄片(回転子)がY軸スキャン・ミラー70Yと一体にY方向スキャニング制御信号の指定する角度に振れるようになっている。
The Y-
なお、被加工物の電子部品パッケージ18は、たとえば図11に示したものと同じであり、水晶片12および電極14を収容してなる上面の開口した金属製のパッケージ本体10に金属製のカバー16を上から被せて気密に接合することにより封止されるタイプのものである。図4に示すように、多数個(図示の例は9個)の電子部品パッケージ18が、トレイ80の上で一つ一つ順番に封止加工を受ける。各電子部品パッケージ18においては、封止加工を受ける前に、パッケージ本体10の開口を塞ぐようにカバー16が被せられる。トレイ80は、たとえば作業台(図示せず)の上に固定される。ガルバノメータ・スキャナ30の本体も該作業台の上方に固定配置される。個々の電子部品パッケージ18におけるYAGパルスレーザ光LAのスキャニング移動も、別の電子部品パッケージ18への加工点の移動も全てガルバノメータ・スキャナ30内のミラー首振り運動のみによって行われる。両スキャン・ミラー70X,70Yの慣性は非常に小さく、任意の曲線や屈曲点においても直線と殆ど同じ速度でレーザ・スキャニングを行える。
The
図5〜図7に、この実施形態の電子部品パッケージ封止装置による電子部品パッケージ封止加工の作用を示す。この実施形態においては、トレイ80上の1つの電子部品パッケージ18に対して、主制御部24の制御の下で、YAGパルスレーザ装置20より超ロングパルスのYAGパルスレーザ光LAが1パルスだけ発振出力されるとともに、ガルバノメータ・スキャナ30によりそのYAGパルスレーザ光LAが1パルスの期間中に当該電子部品パッケージ18のカバー16の周端部を一周するようにスキャニングされる。図5および図6に示すように、YAGパルスレーザ光LAの照射位置つまりビームスポット付近でカバー16と本体10の継手部分がレーザエネルギーによって瞬間的に溶接される。1パルス期間中にYAGパルスレーザ光LAのビームスポットは当該電子部品パッケージ18(被加工物)上で一瞬たりとも静止、停止または中断することなく等速度で、しかも一定のレーザ出力(パワー密度)でスキャニング移動するため、ビームスポットのオーバーラップはなく、一気に一筆書きのシーム溶接WSがカバー16の周端部に一周に亘って形成される(図7)。
5 to 7 show the operation of the electronic component package sealing processing by the electronic component package sealing apparatus of this embodiment. In this embodiment, one
一例として、カバー16のサイズが2mm×4mmの場合に、スポット径またはビード幅を0.2mm、ビーム走査速度を100mm/秒に設定すると、1パッケージ当たりのレーザショット数は1(個)、封止加工時間は12mm÷100mm/秒=0.12秒である。なお、レーザ出力(ピークパワー)はたとえば0.1〜1.0kWに設定される、この場合、YAGパルスレーザ装置20においては、1パルス期間(0.12秒)のうち、最初の区間(約0.04秒)は第1のバンク36Aがパワーフィードバック制御で励起光源42を点灯駆動し、中間の区間(約0.04秒)は第1のバンク36Aがパワーフィードバック制御で励起光源42を点灯駆動し、最後の区間(約0.04秒)は第3のバンク36Cがパワーフィードバック制御で励起光源42を点灯駆動する。
As an example, when the size of the
このように、この実施形態においては、従来のオーバーラップ方式によるレーザシーム溶接法に比して1パッケージ当たりのシーム溶接時間(封止加工時間)を約1/10に短縮できる。このことにより、封止加工の生産性を飛躍的に向上させることができる。しかも、封止加工中のレーザ照射時間は非常に短いため、パッケージ18内に熱が篭ることもなく、素子(水晶片)12が熱でダメージを受けるおそれもない。
Thus, in this embodiment, the seam welding time (sealing time) per package can be shortened to about 1/10 as compared with the conventional laser seam welding method using the overlap method. This can dramatically improve the productivity of the sealing process. In addition, since the laser irradiation time during the sealing process is very short, no heat is generated in the
上記の実施形態における電子部品パッケージ18は、パッケージ本体10の上面開口にカバー16が嵌るようにして面一に被せられ、カバー16の周端部が突合わせ継手の形態でパッケージ本体10にレーザシーム溶接で接合された。しかし、他の継手形態も可能であり、たとえばパッケージ本体10の上面にカバー16が一段高く載るようにして被せられる場合は、図8に示すように、カバー16の周端部がすみ肉継手の形態でパッケージ本体10にレーザシーム溶接で接合される。
The
また、封止加工に先立ち、トレイ80上の各電子部品パッケージ18においてパッケージ本体10にカバー16を仮止めする加工をレーザスポット溶接で行うことが可能であり、このレーザスポット溶接にも上記実施形態の電子部品パッケージ封止装置を利用することができる。すなわち、図9および図10に示すように、各カバー16に押さえ冶具の棒体82を上から当て、各カバー16を固定した状態でその周端部のうちの選択された箇所(1箇所または複数個所)に、YAGパルスレーザ装置20からの1パルスのパルスレーザ光LA'をガルバノメータ・スキャナ30を介して集光照射して、仮止め用のスポット溶接WAの接合を得ることができる。このスポット溶接用パルスレーザ光LA'はノーマルバルスのパルスレーザ光でよく、その1パルス期間またはパルス幅はたとえば1〜10ミリ秒に設定されてよい。
Prior to the sealing process, the process of temporarily fixing the
他にも種々の変形例が可能であり、たとえば、電子部品パッケージのカバーが円板または筒体のものであってもよい。また、パワーフィードバック方式の波形制御に用いた基準値または基準波形のピーク値、アップスロープUPおよびダウンスロープDOWN(図3)の傾斜角等を任意に設定することができる。さらには、台形波以外の基準波形も設定可能である。また、YAGパルスレーザ装置内のレーザ電源回路36(バンク)の個数は3つに限るものではなく、2つ以下であっても4つ以上であってもよい。 Various other modifications are possible. For example, the cover of the electronic component package may be a disc or a cylinder. Further, the reference value used for the power feedback type waveform control or the peak value of the reference waveform, the up-slope UP and the down-slope DOWN (FIG. 3), etc. can be arbitrarily set. Furthermore, a reference waveform other than the trapezoidal wave can be set. The number of laser power supply circuits 36 (banks) in the YAG pulse laser apparatus is not limited to three, and may be two or less or four or more.
上記の実施形態は、カバー16の周端部に1パルスのパルスレーザ光を1パルス期間中にカバー16の周端部を一周するように(一筆書きで)照射して、カバー16の周端部をシーム溶接でパッケージ本体10に接合するものであった。本発明の別の実施形態は、以下に述べるように、四角形の電子部品パッケージにおいてカバー角部のシーム溶接をより一層良好に行えるものである。
In the above-described embodiment, the peripheral edge of the
この第2の実施形態によれば、四角形の電子部品パッケージ18においてパッケージ本体10に四角形カバー16をシーム溶接で接合するために、全部で4個のパルスレーザ光が使用(照射)される。より詳細には、主制御部24の制御の下でYAGパルスレーザ装置20より、図12に示すように4パルスのパルスレーザ光LA1,LA2,LA3,LA4が所望のインターバルTa,Tb,Tcを挟んで連続的に発振出力される。そして、主制御部24の制御の下でガルバノメータ・スキャナ30により、図11に示すように、1番目のパルスレーザ光LA1はその1パルス期間中にカバー16の長辺M1を縦断するように照射され、2番目のパルスレーザ光LA2はその1パルス期間中にカバー16の短辺M2を縦断するように照射され、3番目のパルスレーザ光LA3はその1パルス期間中にカバー16の長辺M3を縦断するように照射され、4番目のパルスレーザ光LA4はその1パルス期間中にカバー16の短辺M4を縦断するように照射される。ここで、カバー16の四辺M1,M2,M3,M4の間には、長辺M1の終端に短辺M2の始端が繋がり、短辺M2の終端に長辺M3の始端が繋がり、長辺M3の終端が短辺M4の始端に繋がるという順序関係がある(図10,図11)。
According to the second embodiment, in order to join the
各パルスレーザ光LA1,LA2,LA3,LA4がカバー16の各辺M1,M2,M3,M4を縦断する際の移動速度(スキャニング速度)は、それぞれ別個の値に設定可能であるが、通常は同一の速度に選ばれてよい。各パルスレーザ光LA1,LA2,LA3,LA4のパルス幅は、カバー16の四辺M1,M2,M3,M4の寸法とスキャニング速度とに応じて決まる。また、各パルスレーザ光LA1,LA2,LA3,LA4のレーザ出力の波形、ピーク値、アップスロープ/ダウンスロープ等も、パワーフィードバック波形制御方式において各パルス毎に独立した値あるいは同一の値に設定されてよい。
The moving speeds (scanning speeds) when the respective pulse laser beams LA 1 , LA 2 , LA 3 , LA 4 cross the sides M 1 , M 2 , M 3 , M 4 of the
各インターバルTa,Tb,Tcはパルスレーザ光無しの期間であるが、ガルバノメータ・スキャナ30はこの期間中も停止することなく継続的に動作し続ける。すなわち、各インターバルTa,Tb,Tcの期間中は、カバー16の外側の領域で、パルスレーザ光無しの仮想ビームスポット(仮にパルスレーザ光LAが出ているとした場合に得られるビームスポット)を図11の点線で示すような所定の経路で移動させる。
Each of the intervals T a , T b , and T c is a period without the pulse laser beam, but the
図11において、ガルバノメータ・スキャナ30は、1番目のパルスレーザ光LA1の実ビームスポットを、ケース16の長辺M1に対してその始端から終端まで、つまり直線経路S2を移動させる。そこから先は、パルスレーザ光無しの仮想ビームスポットを、長辺M1の終端からその延長上に所定の距離だけ離れた第1の折り返し点Jaまでの直線経路S3と、この第1の折り返し点Jaからケース16の短辺M2の始点からその延長上に所定の距離だけ離れた第2の折り返し点Jbまでの直線経路S4と、この第2の折り返し点Jbからケース16の短辺M2の始点までの直線経路S5とで順次移動させる。
In FIG. 11, the
次に、2番目のパルスレーザ光LA2の実ビームスポットを、ケース16の短辺M1に対してその始端から終端まで、つまり直線経路S6を移動させる。そこから先は、パルスレーザ光無しの仮想ビームスポットを、短辺M2の終端からその延長上に所定の距離だけ離れた第1の折り返し点Jaまでの直線経路S7と、この第1の折り返し点Jaからケース16の長辺M3の始点からその延長上に所定の距離だけ離れた第2の折り返し点Jbまでの直線経路S8と、この第2の折り返し点Jbからケース16の長辺M3の始点までの直線経路S9とで順次移動させる。
Next, the actual beam spot of the second pulse laser beam LA 2 is moved from the start end to the end of the short side M 1 of the
次に、3番目のパルスレーザ光LA3の実ビームスポットを、ケース16の長辺M3に対してその始端から終端まで、つまり直線経路S10を移動させる。そこから先は、パルスレーザ光無しの仮想ビームスポットを、長辺M3の終端からその延長上に所定の距離だけ離れた第1の折り返し点Jaまでの直線経路S11と、この第1の折り返し点Jaからケース16の短辺M4の始点からその延長上に所定の距離だけ離れた第2の折り返し点Jbまでの直線経路S12と、この第2の折り返し点Jbからケース16の短辺M4の始点までの直線経路S13とで順次移動させる。
Next, the actual beam spot of the third pulse laser beam LA 3 is moved from the start end to the end of the long side M 3 of the
次に、4番目のパルスレーザ光LA2の実ビームスポットを、ケース16の短辺M4に対してその始端から終端まで、つまり直線経路S14で移動させる。そこから先は、パルスレーザ光無しの仮想ビームスポットを、短辺M2の終端からその延長上に所定の距離だけ離れた終点ENDまでの直線経路S15で移動させる。なお、1回目のシーム溶接をケース16の長辺M1で行う直前にも、パルスレーザ光無しの仮想ビームスポットを、カバー16の外の領域に設定されたスタート点STARTからケース16の長辺M1の始点までの直線経路S1で移動させる。
Next, the actual beam spot of the fourth pulse laser beam LA 2 is moved from the start end to the end thereof with respect to the short side M 4 of the
上記のような点線で示した各直線経路S1における仮想ビームスポットの移動速度は、それぞれ別個の値に設定可能であるが、通常は同一の速度、しかも実ビームスポットの移動速度に一致させてよい。なお、図12における各区間の時間t1〜t15は、図11における実ビームスポットまたは仮想ビームスポットの各移動経路S1〜S15にそれぞれ対応している。 The moving speed of the virtual beam spot in each straight line path S 1 indicated by the dotted line as described above can be set to a different value. Normally, the moving speed of the virtual beam spot matches the moving speed of the actual beam spot. Good. Note that times t 1 to t 15 in each section in FIG. 12 correspond to the movement paths S 1 to S 15 of the real beam spot or the virtual beam spot in FIG. 11, respectively.
一例として、カバー16のサイズが2mm×4mmの場合、つまりM2(S6),M4(S14)=2mm、M1(S2),M3(S10)=4mmの場合、仮想ビームスポットの各移動経路をS1,S3,S5,S7,S9,S11,S13,S15=3mm、S4,S8,S12=4.2mmに設定し、実ビームスポットおよび仮想ビームスポットの移動速度を410mm/秒に設定すると、1パッケージ当たりのレーザショット数は4(個)で、封止加工時間は48.6mm÷410mm/秒≒0.118秒である。
As an example, when the size of the
このように、この第2の実施形態においても、従来のオーバーラップ方式によるレーザシーム溶接法に比して1パッケージ当たりのシーム溶接時間(封止加工時間)を1/10以下に短縮できる。もちろん、カバー16の各辺に対するレーザ照射時間が非常に短いため、封止加工中にパッケージ18内に熱が篭ることもなく、素子(水晶片)12が熱でダメージを受けるおそれもない。
Thus, also in the second embodiment, the seam welding time (sealing time) per package can be shortened to 1/10 or less as compared with the laser seam welding method using the conventional overlap method. Of course, since the laser irradiation time for each side of the
しかも、この実施形態によれば、上記のように、4個のパルスレーザ光LA1,LA2,LA3,LA4が四角形カバー16の四辺に一定のピークパワーおよび一定の移動速度でそれぞれ一直線にスキャニング照射され、各辺の始端および終端には中間部と同じピークパワーおよび同じ移動速度で(つまり同じレーザパワー密度で)各パルスレーザ光が照射されるので、四角形カバー16全体(一周)でより均一な(特に各辺の両端部と中間部とでばらつきのない)封止用のシーム溶接を行うことができる。
Moreover, according to this embodiment, as described above, the four pulsed laser beams LA 1 , LA 2 , LA 3 , LA 4 are aligned in a straight line on the four sides of the
なお、この実施形態における各パルスレーザ光LAのパルス幅は10ミリ秒前後またはそれ以下のノーマルパルスである。したがって、YAGパルスレーザ装置20はコンデンサ・バンクを1つだけ備える1バンク型のレーザ電源部で構成されてもよい。
Note that the pulse width of each pulsed laser beam LA in this embodiment is a normal pulse of about 10 milliseconds or less. Therefore, the YAG
10 パッケージ本体
12 水晶片
14 電極
16 カバー
18 電子部品パッケージ
20 YAGパルスレーザ装置
22 レーザ光学系
24 主制御部
30 ガルバノメータ・スキャナ
32 スキャナ制御部
34 YAGレーザ発振器
36A,36B,36C レーザ電源回路
38 レーザ出力測定部
42 励起光源
44 YAGロッド(レーザ媒質)
50A,50B,50C コンデンサ
52A,52B,52C バンク・コンデンサ
54A,54B,54C 充電回路
56A,56B,56C 電源制御部
DESCRIPTION OF
50A, 50B,
Claims (20)
パルスレーザ装置に所定のパルス期間を有する1パルスのパルスレーザ光を発振出力させると同時にガルバノメータ・スキャナを制御して、前記パルス期間中に前記パルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの周端部を一周するように、前記カバーの周端部に前記パルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を一周に亘って前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する電子部品パッケージ封止方法。 A method of sealing an electronic component package by airtightly bonding a peripheral end portion of a cover placed on a package body having an open top surface,
The pulse laser device oscillates and outputs a single pulse laser beam having a predetermined pulse period, and at the same time controls the galvanometer scanner so that the beam spot of the pulse laser beam moves the peripheral edge of the cover during the pulse period. An electronic component package sealing method in which the peripheral edge portion of the cover is scanned and irradiated so as to make one round, and the peripheral end portion of the cover is joined to the package main body by seam welding over the entire circumference.
パルスレーザ装置に第1のパルス期間を有する1パルスの第1のパルスレーザ光を発振出力させると同時にガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第1のパルス期間中に前記第1のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第1の辺を縦断するように、前記カバーの前記第1の辺に前記第1のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第1の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第1の工程と、
前記パルスレーザ装置に第2のパルス期間を有する1パルスの第2のパルスレーザ光を発振出力させると同時に前記ガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第2のパルス期間中に前記第2のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第2の辺を縦断するように、前記カバーの前記第2の辺に前記第2のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第2の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第2の工程と、
前記パルスレーザ装置に第3のパルス期間を有する1パルスの第3のパルスレーザ光を発振出力させると同時に前記ガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第3のパルス期間中に前記第3のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第3の辺を縦断するように、前記カバーの前記第3の辺にその上方から前記第3のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第3の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第3の工程と、
前記パルスレーザ装置に第4のパルス期間を有する1パルスの第4のパルスレーザ光を発振出力させると同時に前記ガルバノメータ・スキャナを制御して、前記第4のパルス期間中に前記第4のパルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの第4の辺を縦断するように、前記カバーの前記第4の辺にその上方から前記第4のパルスレーザ光をスキャン照射し、前記カバーの周端部を前記第4の辺にて前記パッケージ本体にシーム溶接で接合する第4の工程と
を有する電子部品パッケージ封止方法。 A method of sealing an electronic component package by airtightly bonding a peripheral end portion of a rectangular cover placed on a package body having an open top surface,
The pulse laser apparatus oscillates and outputs a first pulse laser beam having a first pulse period and simultaneously controls a galvanometer scanner so that the first pulse laser beam is emitted during the first pulse period. The first pulse laser beam is scanned and applied to the first side of the cover so that a beam spot runs through the first side of the cover, and the peripheral edge of the cover is set to the first side. A first step of joining the package body by seam welding;
The pulse laser device oscillates and outputs a second pulse laser beam having one pulse having a second pulse period, and at the same time controls the galvanometer scanner so that the second pulse laser is emitted during the second pulse period. The second side of the cover is scanned and irradiated with the second pulsed laser light so that a light beam spot cuts the second side of the cover, and the peripheral edge of the cover is moved to the second side. A second step of joining the package body by seam welding at a side;
The pulse laser device oscillates and outputs a third pulse laser beam having one pulse having a third pulse period, and at the same time controls the galvanometer scanner so that the third pulse laser is emitted during the third pulse period. The third pulse laser beam is scanned and applied to the third side of the cover from above so that a light beam spot runs through the third side of the cover, and the peripheral edge of the cover is A third step of seam welding to the package body at a third side;
The pulse laser device oscillates and outputs a single pulse of a fourth pulse laser beam having a fourth pulse period, and at the same time controls the galvanometer scanner so that the fourth pulse laser is emitted during the fourth pulse period. The fourth pulse laser beam is scanned from above the fourth side of the cover so that the beam spot of the light cuts through the fourth side of the cover, and the peripheral edge of the cover is And a fourth step of joining the package main body by seam welding at a fourth side.
直前の工程でシーム溶接が行われた前記カバーの一辺の終端からその延長上に所定の距離だけ離れた第1の折り返し点までの第1の直線経路と、
前記第1の折り返し点から次の工程でシーム溶接が行われるべき前記カバーの一辺の始端からその延長上に所定の距離だけ離れた第2の折り返し点までの第2の直線経路と、
前記第2の折り返し点から前記次の工程でシーム溶接が行われるべき前記カバーの一辺の始端までの第3の直線経路と
を含む、請求項7に記載の電子部品パッケージ封止方法。 The movement trajectory of the virtual beam spot is
A first straight path from the end of one side of the cover on which seam welding has been performed in the immediately preceding process to a first turning point that is a predetermined distance away from the extension;
A second straight path from the first turn point to a second turn point that is a predetermined distance away from the starting end of one side of the cover to be seam welded in the next step;
The electronic component package sealing method according to claim 7 , further comprising: a third straight path from the second turning point to a start end of one side of the cover where seam welding is to be performed in the next step.
レーザ媒質と、このレーザ媒質を光学的に励起する励起光源とを有し、前記励起光源に供給される電力に応じたレーザ出力を有するパルスレーザ光を発振出力するパルスレーザ発振部と、
前記パルスレーザ発振部からの前記パルスレーザ光を前記パッケージ本体上の前記カバーの周端部へ向けて反射するためのスキャン・ミラーを有し、前記カバーの周端部に対して前記パルスレーザ光のビームスポットを所定の経路で移動させるガルバノメータ・スキャナと、
前記パルスレーザ発振部より発生された前記パルスレーザ光のレーザ出力を測定するレーザ出力測定部と、
前記レーザ出力測定部より得られるレーザ出力測定値が所望のレーザ出力設定値または波形に一致するように前記パルスレーザ発振部の励起光源に電力を供給するレーザ電源部と、
前記パルスレーザ発振部より発生される1パルスのパルスレーザ光が前記カバーの周端部に照射され、かつ1パルス期間中に前記パルスレーザ光のビームスポットが前記カバーの周端部を一周するように、前記レーザ電源部と前記ガルバノメータ・スキャナとを同時に連携させて制御する制御部と
を有する電子部品パッケージ封止装置。 An electronic component package sealing device for sealing an electronic component package by airtightly bonding a peripheral end portion of a cover placed on a package body having an open top surface,
A pulse laser oscillating unit that oscillates and outputs a pulsed laser beam having a laser medium and a pumping light source that optically pumps the laser medium, and having a laser output corresponding to the power supplied to the pumping light source;
A scan mirror for reflecting the pulse laser beam from the pulse laser oscillation unit toward a peripheral end portion of the cover on the package body, and the pulse laser beam with respect to the peripheral end portion of the cover; A galvanometer scanner that moves the beam spot along a predetermined path,
A laser output measuring unit for measuring a laser output of the pulse laser beam generated from the pulse laser oscillation unit;
A laser power supply unit that supplies power to the excitation light source of the pulse laser oscillation unit so that a laser output measurement value obtained from the laser output measurement unit matches a desired laser output setting value or waveform;
The pulse laser beam of one pulse generated from the pulse laser oscillation unit is irradiated to the peripheral end portion of the cover, and the beam spot of the pulse laser beam makes one round of the peripheral end portion of the cover during one pulse period. the electronic component package sealing device and a control unit for controlling in cooperation with said galvanometer scanner and the laser power supply unit at the same time.
前記パルスレーザ発振部の励起光源に供給する電力を蓄積するコンデンサと、このコンデンサを予め設定された充電電圧に充電する充電回路と、前記レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値を前記レーザ出力設定値または波形と比較し、比較誤差を零にするように前記スイッチング素子をスイッチング制御する電源制御回路とを含むレーザ電源回路を前記レーザ発振部に対して複数並列に接続し、
1パルス期間中にそれら複数のレーザ電源回路を所定のタイミングで順番に切り換えて前記パルスレーザ発振部に1パルス期間の持続時間を有するパルス電流を供給する、
請求項16に記載の電子部品パッケージ封止装置。 The laser power source is
A capacitor for accumulating electric power supplied to the excitation light source of the pulse laser oscillation unit, a charging circuit for charging the capacitor to a preset charging voltage, and a laser output measurement value from the laser output measurement unit as the laser output setting A laser power supply circuit including a power supply control circuit that performs switching control of the switching element so that a comparison error is zero compared with a value or a waveform is connected in parallel to the laser oscillation unit,
The plurality of laser power supply circuits are sequentially switched at a predetermined timing during one pulse period, and a pulse current having a duration of one pulse period is supplied to the pulse laser oscillation unit .
The electronic component package sealing apparatus according to claim 16.
レーザ媒質と、このレーザ媒質を光学的に励起する励起光源とを有し、前記励起光源に供給される電力に応じたレーザ出力を有するパルスレーザ光を発振出力するパルスレーザ発振部と、
前記パルスレーザ発振部からの前記パルスレーザ光を前記パッケージ本体上の前記カバーの周端部へ向けて反射するためのスキャン・ミラーを有し、前記カバーの周端部に対して前記パルスレーザ光のビームスポットを所定の経路で移動させるガルバノメータ・スキャナと、
前記パルスレーザ発振部より発生された前記パルスレーザ光のレーザ出力を測定するレーザ出力測定部と、
前記レーザ出力測定部より得られるレーザ出力測定値が所望のレーザ出力設定値または波形に一致するように前記パルスレーザ発振部の励起光源に電力を供給するレーザ電源部と、
前記パルスレーザ発振部より所望のインターバルを挟んで連続的に発生される4パルスのパルスレーザ光が前記カバーの四辺周端部にそれぞれ照射され、各パルスレーザ光のビームスポットがその1パルス期間中に前記カバーの対応する各辺を縦断するように、前記レーザ電源部と前記ガルバノメータ・スキャナとを同時に連携させて制御する制御部と
を有する電子部品パッケージ封止装置。 An electronic component package sealing device for sealing an electronic component package by airtightly bonding a peripheral end portion of a rectangular cover placed on a package body having an open top surface,
A pulse laser oscillating unit that oscillates and outputs a pulsed laser beam having a laser medium and a pumping light source that optically pumps the laser medium, and having a laser output corresponding to the power supplied to the pumping light source;
A scan mirror for reflecting the pulse laser beam from the pulse laser oscillation unit toward a peripheral end portion of the cover on the package body, and the pulse laser beam with respect to the peripheral end portion of the cover; A galvanometer scanner that moves the beam spot along a predetermined path,
A laser output measuring unit for measuring a laser output of the pulse laser beam generated from the pulse laser oscillation unit;
A laser power supply unit that supplies power to the excitation light source of the pulse laser oscillation unit so that a laser output measurement value obtained from the laser output measurement unit matches a desired laser output setting value or waveform;
Four pulse laser beams continuously generated from the pulse laser oscillation unit with a desired interval in between are irradiated on the four peripheral edges of the cover, and the beam spot of each pulse laser beam is in the one pulse period. And a control unit that controls the laser power supply unit and the galvanometer scanner in cooperation with each other so as to cut the corresponding sides of the cover vertically.
前記パルスレーザ発振部の励起光源に供給する電力を蓄積するコンデンサと、
このコンデンサを予め設定された充電電圧に充電する充電回路と、
各々のパルスレーザ光について、前記レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値を前記レーザ出力設定値または波形と比較し、比較誤差を零にするように前記スイッチング素子をスイッチング制御する電源制御回路と
を有する請求項18に記載の電子部品パッケージ封止装置。 The laser power source is
A capacitor for accumulating electric power to be supplied to an excitation light source of the pulse laser oscillation unit;
A charging circuit for charging the capacitor to a preset charging voltage;
For each pulsed laser beam, a laser power measurement value from the laser power measurement unit is compared with the laser power setting value or waveform, and a power supply control circuit that controls the switching element so as to make a comparison error zero. The electronic component package sealing device according to claim 18 .
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