JP4731232B2 - 電子素子用の表面実装ベース - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤや水晶振動子等の電子素子を支持し、セット基板への表面実装を容易にするための電子素子用の表面実装ベース、特に製造が容易な表面実装ベースに関する。

水晶振動子を表面実装ベースに搭載して表面実装型としたパッケージは、小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に内蔵するのに多用されている。通常、そのタイプのパッケージは、表面実装ベースに水晶振動子を搭載して封止される。例えば特許文献１には、水晶振動子が実装されるセット基板との適合性を考慮した表面実装ベースが記載されている。

図２は、特許文献１に記載された表面実装ベースを用いた水晶振動子のパッケージの断面を示す。図示しないが、平面形状は長方形であり、図２にはその長手方向の断面が示される。２１は表面実装ベースであり、絶縁性の支持部材２２、一対の金属製のリード端子２３、および封着ガラス２４からなる。表面実装ベース２１の上面に水晶振動子２５が搭載され、その上部がカバー２６により覆われている。

支持部材２２は、例えばセラミックからなり、両端部に一対の貫通孔２７を有する。リード端子２３は、素子接続端子２３ａ、リード部２３ｂおよび実装端子２３ｃを有し、リード部２３ｂを貫通孔２７に貫通させて支持部材２２に装着されている。貫通孔２７には封着ガラス２４が充填され、リード端子２３を貫通孔２７内に封着し、それにより表面実装ベース２１の気密性が確保されている。リード端子２３の素子接続端子２３ａは支持部材２２の上面側に面して位置し、水晶振動子２５の電極と導電性接着剤等により接続されている。実装端子２３ｃは支持部材２２の底面側に面するように配置され、セット基板に実装される際の端子として使用される。素子接続端子２３ａと実装端子２３ｃは、垂直方向のリード部２３ｂに対して、水平方向に互いに逆向きに折曲されている。

封着ガラス２４として、固形状ガラスを貫通孔２７内に充填し、支持部材２２及びリード端子２３とともに一体的に焼成する。これにより、固形状ガラスが溶融して、支持部材２２及びリード端子２３とともに一体化して表面実装ベース２１を形成する。

カバー２６は、セラミック等の絶縁材からなり、例えばガラス封止によって表面実装ベース２１の外周に接合される。

このようなパッケージは、リード端子２３の実装端子２３ｃがセット基板の回路端子部（図示せず）に、例えば高熱炉を搬送させて半田によって接合される。その際、金属製の実装端子２３ｃは弾性があるので、セラミック製の支持部材２２とセット基板（ガラスエポキシ基板等）との膨張係数差を吸収する。したがって、ヒートサイクル等によって両者間の接合部に加わる外部衝撃を緩和し、例えば半田に生ずるひびや欠けの発生を防止する。
特開２００３−２９７４５３号公報

上記構成の表面実装ベース２１を作製する工程において、リード端子２３を支持部材２２に装着する際には、リード端子２３を貫通孔２７内に挿通し治具等を用いて固定した状態で、固形状のガラスを充填する。しかし、リード端子２３の挿通を容易にするために、貫通孔２７を十分な大きさにせざるを得ないので、リード端子２３のリード部２３ｂは、貫通孔２７内でガタツキ、位置決めが不安定になるので、製造工程での取り扱いが困難であった。

さらに、同じセット基板（ガラスエポキシ基板等）に実装されるコンデンサおよびダイオードならびにＩＣなどの電子素子の小型化に伴い、電子素子用の表面実装ベースも小型化される傾向が強い。そのため、金属製の実装端子２３ｃを形成する領域に寸法的な制限が生じ弾性が低くなり、リード端子２３に作用する外部衝撃を緩和する作用が低下して、表面実装ベースと実装基板の接合部に加わる外部応力により、接合部が破壊される惧れが増大した。

本発明は、組み立てに際し、支持部材に対するリード端子の離脱やガタツキが抑制された状態に位置決めがされ、製造が容易であるとともに、リード端子の装着位置精度を高めることが可能な構造を有し、しかも、リード端子２の弾性が高く確保されて外部衝撃を十分に緩和できる表面実装ベースを提供することを目的とする。

本発明の電子素子用の表面実装ベースは、貫通孔を有する絶縁性の支持部材と、前記貫通孔の内部領域に配置された素子接続部、前記支持部材の外部に配置された実装部、および前記素子接続部と前記実装部との間を連結し前記貫通孔に挿入されたリード部を有するリード端子と、前記支持部材の貫通孔に充填されて前記リード部を前記貫通孔内に封着した封着ガラスとを備える。前記リード部は、前記支持部材を挟持するとともに、前記貫通孔内の前記封着ガラスから前記実装部側に突出した非封着領域を前記貫通孔内に備えている。

本発明の表面実装ベースの構成によれば、リード端子は、支持枠に当接し押圧することにより、支持枠に確実に保持される。それにより、組み立てに際し、支持枠に対するリード端子の離脱やガタツキが抑制された状態に位置決めがされ、その状態で封着ガラスを充填し、焼成することができ、製造が容易であるとともに、リード端子の装着位置精度を高めることが可能である。

さらに、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属板で形成されるリード端子は、リード部に設けた非封着領域の弾性により、電子素子の組立工程やガラエポ系基板への実装工程や基板実装後の冷熱サイクルなどによる外部からリード端子に作用する衝撃を緩和する構造になっている。従って、外部応力に対する強度が向上し、長期間の信頼性を維持することができる。

本発明の表面実装ベースにおいて、前記貫通孔の貫通方向における前記非封着領域の長さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。

また、前記リード部表面と前記支持部材の内表面との間に０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの間隙を有することが好ましい。

以下、本発明の実施の形態における表面実装ベースについて、図１を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は表面実装ベースの平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｄ）は裏面図、（ｅ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。この表面実装ベースは、絶縁性の支持枠１、一対の金属製のリード端子２、および封着ガラス３からなる。

支持枠１は、例えばセラミックからなり、概略長方形の枠状の形状を有し、内周面１ａにより内腔を形成している。リード端子２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属板で形成され、素子接続端子２ａ、リード部２ｂ、および実装端子２ｃを有し、リード部２ｂが支持枠１の内腔に挿通され支持枠１に装着されている。支持枠１の内腔には封着ガラス３が充填されて、リード端子２を支持枠１内に封着し、それにより、表面実装ベースの表裏面間での気密性が保持されている。

リード端子２の素子接続端子２ａは、支持枠１の上面側に面して位置し、電子素子を搭載する際にその電極と導電性接着剤等により接続される。実装端子２ｃは、支持枠１の底面側に面するように配置され、セット基板に実装される際の端子として使用される。

リード端子２のリード部２ｂは、ガラス封着３に封着されていない非封着部２ｂ’を、０．１〜１．０ｍｍの長さで有する。リード部２ｂに設けられた突起４の作用により、非封着部２ｂ’と支持枠１とは離間しており、０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍの間隙を有する。非封着部２ｂ’と実装端子２ｃとの間に位置する屈曲部は０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの曲率半径Ｒを有しており、外部衝撃を緩和する弾性を強くすることが可能である。

非封着部２ｂ’の長さは０．５ｍｍ、非封着部２ｂ’と支持枠１との間隙は０．１５ｍｍ、非封着部２ｂ’と実装端子２ｃとの間に位置する屈曲部の曲率半径Ｒは０．１ｍｍが好適である。

また、非封着部２ｂ’に屈曲部や段差部を設けることで、更に外部衝撃を緩和する弾性を強くすることが出来る。

リード端子２の実装端子２ｃは、支持枠１の底面を経て外周面１ｂに沿って延在し、外面対向部２ｄを形成している。リード端子２のリード部２ｂは、支持枠１の内周面１ａに対向するように配置されている。外面対向部２ｄとリード部２ｂは、その間に支持枠１が挟持されるように構成されている。すなわち、外面対向部２ｄとリード部２ｂの間の間隔は、支持枠１の内周面１ａと外周面１ｂの間の厚みよりも若干小さく形成されている。したがって、外面対向部２ｄとリード部２ｂの間に支持枠１を挿入すれば、リード端子２に撓みを生じて支持枠１を挟持する押圧力が発生し、リード端子２が支持枠１に係合する。より正確に言えば、外面対向部２ｄとリード部２ｂの間の間隔とは、支持枠１の外周面１ｂに対向する外面対向部２ｄの内面と、リード部２ｂに形成された支持枠１の内周面１ａに向かって突出する突起４との間隔である。その外面対向部２ｄの内面とリード部２ｂの突起４の間隔が、支持枠１の厚みよりも小さく形成されている。

上述の挟持作用により、各リード端子２を支持枠１に弾性的に保持させた後、封着ガラス３として固形状ガラスを支持枠１の内腔に充填し、焼成する。それにより、支持枠１に対して、リード端子２が封着ガラス３により一体化され、気密構造が形成される。

以上のように、本実施の形態の構造によれば、支持枠１に各リード端子２が確実に保持された状態で封着工程を行うことができるので、治具を要することなく、リード端子２の離脱やガタツキを抑制することができる。したがって、製造が容易であるとともに、リード端子の装着位置精度を高めることが可能である。

なお、リード部２ｂに突起４を設けることは必須ではないが、それにより次のような効果が得られる。すなわち、突起４を設けることにより、支持枠１の内周面１ａとリード部２ｂの間に間隙が生じる。その間隙により、内周面１ａとリード部２ｂの間に溶融ガラスが侵入し易くなり、当該箇所における気密性を確保することが容易になる。さらに、本実施の形態においては、内周面１ａとリード部２ｂの間に溶融ガラスが侵入し易くするために、リード端子２のリード部２ｂは、図１（ｅ）等に表われているように、素子接続端子２ａよりも幅が狭く形成されている。

また、外面対向部２ｄに、支持枠１の外周面１ｂに向かって凸となるように屈曲形状を付与することもできる。その場合、外面対向部２ｄとリード部２ｂの間の間隔は、外面対向部２ｄの内面の屈曲形状の頂点と、リード部２ｂに形成された突起４との間隔である。外面対向部２ｄの形状は、要するに支持枠１に対するリード端子２の装着が容易であること、および装着後に弾性変形による押圧力が発生する条件を満足すれば、どのような形状にしてもよい。例えば、突起状、屈曲部に局面を形成するＵ字状等でもよい。

本実施の形態においては、素子接続端子２ａおよび封着ガラス３の上面は、支持枠１の上端面から窪んで位置し、支持枠１の上部にキャビティ５が形成されている。キャビティ５が形成されていると、素子接続端子２ａが支持枠１の内部に収容されて外部に突出しないので、素子搭載前における損傷等を回避する効果が得られる。また、電子素子をキャビティ５内に搭載するように構成することも可能である。

このようなキャビティ５が、本実施の形態においては、単純な直線形状の支持枠１により形成されている。すなわち、支持枠１の内周面１ａには、段差が形成されておらず、支持枠１の上下方向において直線状である。したがって、支持枠１の製造が容易であり、また表面実装ベースを組み立てる際に、支持枠１の表裏の識別が不要で、製造工程が簡素である。

さらに、支持枠１の外周面１ｂには、外面溝６が形成されている。外面溝６には、リード端子２の外面対向部２ｄが係合している。すなわち、外面溝６により形成された段差により、外面対向部２ｄが支持枠１の外周面１ｂを横方向に移動することが規制される。それにより、支持枠１に対してリード端子２を位置決めする効果が得られる。

なお、以上の実施の形態において、支持枠１は平板状としたが、例えば凹部を形成する形状とすることもできる。

本発明の電子素子用の表面実装ベースによれば、組み立てに際して、支持枠に対するリード端子の離脱やガタツキが抑制され、製造が容易であるとともに、リード端子の装着位置精度を高めることが可能である。従って、ＬＥＤや水晶振動子等の電子素子を搭載した表面実装用のパッケージに用いるのに好適である。

本発明の一実施形態による電子素子用の表面実装ベースを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｄ）は裏面図、（ｅ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図 従来例の電子素子用の表面実装ベースの断面図

符号の説明

１ 支持枠
１ａ 内周面
１ｂ 外周面
２ リード端子
２ａ 素子接続端子
２ｂ リード部
２ｂ’ 非封着部
２ｃ 実装端子
２ｄ 外面対向部
３ 封着ガラス
４ 突起
５ キャビティ
６ 外面溝
２１ 表面実装ベース
２２ 支持部材
２３ａ 素子接続端子
２３ｂ リード部
２３ｃ 実装端子
２４ 封着ガラス
２５ 水晶振動子
２６ カバー

Claims (3)

1. 貫通孔を有する絶縁性の支持部材と、
   前記貫通孔の内部領域に配置された素子接続部、前記支持部材の外部に配置された実装部、および前記素子接続部と前記実装部との間を連結し前記貫通孔に挿入されたリード部を有するリード端子と、
   前記支持部材の貫通孔に充填されて前記リード部を前記貫通孔内に封着した封着ガラスとを備え、
   前記リード部は、前記支持部材を挟持するとともに、前記貫通孔内の前記封着ガラスから前記実装部側に突出した非封着領域を前記貫通孔内に備えていることを特徴とする電子素子用の表面実装ベース。
2. 前記貫通孔の貫通方向における前記非封着領域の長さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである請求項１記載の電子素子用の表面実装ベース。
3. 前記リード部表面と前記支持部材の内表面との間に０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの間隙を有する請求項１または２記載の電子素子用の表面実装ベース。

Images