JPH04186751A - ガラス端子の取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、配線回路用のリードを、筒状をした金属製の
アイレット内に、ガラスを介して気密に封着してなるガ
ラス端子を、ベースに設けた穴にろう付けしてなる、ガ
ラス端子の取付は構造に関する。

〔従来の技術〕

電子部品のメタル部材からなるベースに、ガラス端子を
備える場合には、従来一般に、ベースに穴を設けて、そ
の穴に、金属製のリードを、次のようにして、ガラスを
介して気密に封着している。

ベースとリードを、熱膨張係数のほぼ同じコバール（鉄
−ニッケルーコバルト合金）等の金属を用いて形成して
いる。そして、ベースに設けた穴にリードを、それらの
ベースやリードとほぼ同じ熱膨張係数を持つホウケイ酸
ガラス等のガラスを用いて、封着している。具体的には
、ベースの穴内ａ面とリード＃Ｊ囲とに、ガラスに濡れ
やすい酸化膜を形成した後、約１０００℃に加熱された
高温炉内で、ベースの穴にリードを、溶融したガラスを
介して、いわゆるマツチドシール法により、封着してい
る。マツチドシール法とは、ガラスを酸化膜を形成した
ベースの穴内周面やリード周囲に、それらの境界領域の
酸化膜を介して、界面化学的に結合させる方法をいう。

しかしながら、この方法では、ベースを、ガラスの持つ
熱膨張係数と異なる、熱伝導性の良い銅または銅合金等
を用いて形成して、ベースに搭載する半導体チップ等の
電子部品の熱放散性を高めることができない。

また、コバール等の金属で形成したベースであっても、
その薄肉状をしたベース部分にガラス端子を備えること
は、極めて困難である。

これは、そのような薄肉状をしたベース部分に穴を設け
て、その穴にリードを、ガラスを介して、封着した場合
には、ガラスを接合するベースの穴内周面やリード周囲
の接合面積が不足して、ベースの穴にリードをガラスを
介して高気密性を持たせて封着することが難しいからで
ある。それと共に、薄肉状をしたベース部分には、ガラ
ス端子を備えるのに適した形状の穴を設けることが、機
械加工上の制約等から、難しいからである。

そこで、従来より、第５図に示したような、コバール等
からなるリード１０であって、その周囲に酸化膜を形成
したリード１０を、筒状をしたコバール等からなる金属
製のアイレット２０であって、その内周面に酸化膜を形
成したアイレット２０内に、ホウケイ酸ガラス等のガラ
ス３０を介して気密に封着してなるガラス端子４０を、
電子部品のメタル部材からなるベース５０に設けた穴５
２に嵌入して、その穴５２内周面にガラス端子４０のア
イレット２０外周面を、ろう材６０を用いて、気密にろ
う付けしてなるガラス端子の取付は構造が提案されてい
る。

このガラス端子の取付は構造によれば、その筒状をした
アイレット２０を丈長に形成して、アイレット２０内局
面の面積を広げることにより、アイレット２０内屑面に
リード１０をガラス３０を介して高気密性を持たせて封
着できる。

他方、コバール等からなる、金属製のアイレット２０は
、アイレット２０内にリード１０をガラス３０を介して
封着した後に、アイレット２０外周囲面に化学的な洗浄
等を施すことより、メタル部材からなるベース５０の穴
５２に、銀と鋼の共晶ろう等のろう材６０を用いて、容
易に高気密性を持たせてろう付けできる。即ち、薄肉状
をしたベース５０部分に設けた丈短の穴５２や、アイレ
ット２０と異なる熱膨張係数を持つ銅または銅合金等か
らなるベース５０に設けた穴５２であっても、その穴５
２に、アイレット２０外周面を高気密性を持たせてろう
付けできる。

そして、薄肉状をしたベース５０部分や、アイレット２
０と異なる熱膨張係数を持つ銅または銅合金等からなる
ベース５０にも、ガラス端子４０を高気密性を持たせて
容易に備えることが可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記ガラス端子の取付は構造を用いて、
電子部品のベース５０にガラス端子４０を備えた場合に
は、アイレット２０外周面をベースの穴５２内周面に銀
と鋼の共晶ろう等のろう材６０を用いてろう付けした際
に、ろう材６０の一部が、第５図に示したように、アイ
レット２０内周面とそれに接合しているガラス３０周囲
との間に侵入して、アイレット２０内周面とガラス３０
周囲との接合部における気密性が損なわれてしまった。

この原因を追求したところ、次の理由によることが判明
した。

アイレット２０外周面と、ガラス３０を接合しているア
イレット２０内局面とは、狭小のアイレット端面２４を
介して一連に連なっていて、それらの間の距離が短い。

そのため、ベースの穴５２にアイレット２０外周面をろ
う付けした際には、アイレット２０外周面からその周囲
に流れ出したろう材６０の一部が、上記アイレット端面
２４を伝って、ガラス３０を接合しているアイレット２
０内周面に達してしまう。ろう材６０には、一般に、銀
と鋼の共晶ろうを用いていて、中性または還元性雰囲気
中で、ベースの穴５２にアイレット２０外周面をろう付
けしている。

ところで、上記のようにして、アイレット２０内局面に
流れ出したろう材６０は、ガラス３０をアイレット２０
内周面に接合している金属酸化物に還元反応を誘発、促
進させて、その金属酸化物を破壊する。その結果、ガラ
ス３０とそれを接合しているアイレット２０内周面との
間に、微小な間隙７０が生ずる。そして、その微小な間
隙７０に毛細管現象が働いて、アイレット２０内周面に
達したろう材６０が、その間隙７０奥方に侵入する。次
いで、その間隙７０奥方に侵入したろう材６０が、さら
にその周辺のガラス３０をアイレット２０内周面に接合
している金属酸化物に還元反応を誘発、促進させて、そ
の金属酸化物を破壊し、その周辺のガラス３０とそれを
接合しているアイレット２０内周面との間に、微小な間
隙７０が生ずる。そして、その微小な間隙７０に毛細管
現象が働いて、その間隙７０奥方にろう材６０がさらに
侵入する。以下、順次上記現象が繰り返し誘発、促進さ
れる。

その結果、アイレット２０内周面とそれに接合している
ガラス３０との接合状態が崩れて、第５図に示したよう
に、アイレット２０内周面とガラス３０周囲との間に、
アイレット２０内周面に沿ってガラス端子４０の内外に
通する微小空隙のいわゆるリークバス８０が形成されて
しまうからである。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、上
述ガラス端子の取付は構造を基として、それに改良を加
えたものであって、ガラス端子のアイレットを電子部品
のベースの穴にろう付けした際に、アイレット内周面に
沿ってガラス端子の内外に通する上記のようなリークパ
スが形成されることのない、ガラス端子の取付は構造を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のガラス端子の取付
は構造は、リードを、鍔状をしたアイレット内に、ガラ
スを介して、気密に封着してなるガラス端子を、少な（
とも内周面をメタル部材で形成したベースの穴に嵌入し
て、そのガラス端子の前記アイレット外周面を、前記ベ
ースの穴内周面に、銀と鋼の共晶ろう等のろう材を用い
て、気密にろう付けしてなるガラス端子の取付は構造に
おいて、前記ガラス端子のアイレット端部周壁をアイレ
ット内側に突出させて、そのアイレット端部周壁内周面
とそれに対向する前記リード周囲との間に、ガラスの介
在しない、大気中に通する空隙部を設けたことを特徴と
している。

本発明のガラス端子の取付は構造においては、アイレッ
ト端部周壁のアイレット内側への突出量を調整して、空
隙部内を挿通したリード部分の特性インピーダンスを、
アイレット内周面にガラスを介して封着したリード部分
の特性インピーダンスとマツチングさせることを好適と
している。

〔作用〕

上記構成のガラス端子の取付は構造においては、ガラス
端子のアイレット端部！１１！Ｉ！をアイレット内側に
突出させて、ガラス端子のアイレット外周面に連なるア
イレット端面の面積を広げている。

それと共に、アイレット端部周壁内周面とそれに対向す
るリード周囲との間に、ガラスの介在しない、大気中に
通する空隙部を設けている。

そして、アイレット外周面を、その広（形成したアイレ
ット端面と、それに続くガラスを接合していないアイレ
ット端部周壁内側面とを介して、リード封着用のガラス
を接合しているアイレット内周面部分に連ねている。

そして、アイレット外周面からそれに連なるアイレット
周囲面に沿ってのガラスを接合しているアイレット内周
面部分までの距離を、大幅に広げている。

そのため、ガラス端子のアイレット外周面をベースの穴
内周面に、ろう材を用いて、ろう付けした際に、アイレ
ット外周面からそれに連なるアイレット周囲面に沿って
流れ出したろう材が、ガラスを接合しているアイレット
内周面部分まで到達し得すに、その広（形成したアイレ
ット端面またはそれに続くアイレット端部周壁のコーナ
一部やアイレット端部周壁内周面の入口付近に付着した
状態となる。

その結果、アイレット外周面からそれに連なるアイレッ
ト周囲面に沿って流れ出したろう材が、ガラスを接合し
ているアイレット内周面部分まで到達して、そのアイレ
ット内周面部分とそれに接合しているガラスとの間に侵
入し、アイレット内周面に接合しているガラスの接合状
態が崩れて、アイレット内周面に沿って、リークパスが
形成されることが防止される。

また、ガラス端子のアイレット内側に周壁を突出させて
いるアイレット端面をベース側面と同一平面上に位置さ
せて、ガラス端子をベースの穴にろう付けした場合には
、そのアイレット端部内側に突出させている周壁の外側
端面を利用して、ガラス端子のリードに接続する配線回
路を備えた基板を、リードに近接させて、ベース側面に
沿って安定して搭載することができる。そして、リード
を基板の配線回路に、短いワイヤ等を介して、高周波特
性良く接続することが可能となる。それと共に、基板の
配線回路端部下方にグランドブレーンを構成するアイレ
ット端部周壁を介在させて、その配線回路端部の高周波
特性を向上させることが可能となる。

また、アイレット端部周壁のアイレット内側への突出量
を調整して、空隙部内を挿通したリード部分の特性イン
ピーダンスを、アイレット内周面にガラスを介して封着
したリード部分の特性インピーダンスとマツチングさせ
たガラス端子の取付は構造にあっては、それらのリード
部分の特性インピーダンスをリードに接続する外部回路
および内部回路の特性インピーダンスにマツチングさせ
て、それらのリード部分を高周波信号を伝送損失少なく
伝えることが可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明のガラス端子の取付は構造の好適な実施
例を示し、詳しくはその一部拡大正面断面図を示してい
る。以下、この図中の実施例を説明する。

図において、４００は、ガラス端子である。

このガラス端子４００は、コバール等の金属製のリード
１０を、円筒状をしたコバール等の金属製のアイレット
２００内の軸心に沿って、アイレット２００を貫通させ
て、ホウケイ酸ガラス等のガラス３０を介して、マツチ
ドシール法により、気密に封着して形成している。

５０は、半導体チップ等を収容するパッケージ等の電子
部品の本体を構成している、銅−タングステン合金等の
熱伝導性の良いメタル部材からなるベースである。

このベース５０の所定部位に、円形状の穴５２をベース
５０壁面を貫通させて設けている。

ベースの穴５２には、ガラス端子４００を、そのアイレ
ット内側端面２４０をベース５０内側面と同一平面状に
位置させて、嵌入している。そして、アイレット２００
外周面を、ベースの穴５２内周面に、銀と鋼の共晶ろう
等のろう材６０を用　・いて、気密にろう付けしている
。

以上は、従来のガラス端子の取付は構造と同様であるが
、図のガラス端子の取付は構造では、第１図に示したよ
うに、ベース５ｏ内側面と同一平面状に位置させたガラ
ス端子４００のアイレット２００内側端部の周壁２２０
を、アイレット２゜Ｏ内側に階段状に突出させている。

そして、アイレット２００内側端部の周壁２２０の厚さ
を、それ以外のアイレット２００周壁の厚さに比べて、
厚く形成している。

それと共に、そのアイレット端部周壁２２０内周面とそ
れに対向するリード１ｏ周囲との間に、ガラスの介在し
ない、大気中に通する空隙部９゜を設けている。

言い換えれば、アイレット端部周壁２２０より奥方のア
イレット２００内周面部分に、リード１０封着用のガラ
ス３ｏを気密に接合している。

それと同時に、アイレット端部局Ｗ１２２０のアイレッ
ト２００内側への突出量を調整することにより、アイレ
ット端部周壁２２０内周面とそれに対向するリード１０
７Ｉ［との間の距離を調整して、アイレット端部ｍｌ！
！２２０内側の空隙部９０内を挿通しているリード部分
１０ａの特性インピーダンスを、アイレット２００内周
面にガラス３０を介して封着しているリード部分１０ｂ
の特性インピーダンスとマツチングさせている。

具体的には、例えばリード１０の線径を０．３ｍｍとし
、アイレット２００の内径を１．９ｍｍとし、ガラス３
０の誘電率εを約５とし、空気の誘電率εを約１とした
場合に、アイレット２００内側に周壁２２０を階段状に
突出させているアイレット２００内側地部の内径が０．
７ｍｍとなるようにしている。そして、アイレット端部
周壁２２０内側の空隙部９０内を挿通しているリード部
分１０ａと、アイレット２００内周面にガラス３０を介
して封着しているリード部分１０ｂとの特性インピーダ
ンスを、いずれも５０Ωにマツチングさせている。

第１図に示したガラス端子の取付は構造は、以上のよう
に構成している。

第２図は本発明のガラス端子の取付は構造の他の好適な
実施例を示し、詳しくはその一部拡大正面断面図を示し
ている。以下、この図中の実施例を説明する。

図のガラス端子の取付は構造においては、ガラス端子４
００を嵌入する穴５２を設けたベース５０壁面を、厚（
形成している。そして、そのベース５０の穴５２に嵌入
したガラス端子４００のアイレットの内外端面２４０が
、いずれもベース５０の内外側面と同一平面上またはそ
れに近い平面上にそれぞれ位置している。

ガラス端子４００のアイレット２００の内外端部周壁２
２０は、アイレット２００内側に階段状にそれぞれ突出
させている。

アイレット２００の内外端部の周１！２２０内周面とそ
れに対向するリード１０周囲との間には、ガラスの介在
しない、大気中に通する空隙部９０をそれぞれ設けてい
る。

それと同時に、アイレット２００の内外端部の周壁２２
０のアイレット２００内側への突出量を調整して、アイ
レット２００の内外端部の周壁２２０Ｆ１ｇ側の空隙部
９０内に挿通しているリード部分１０ａの特性インピー
ダンスを、アイレット２００内周面にガラス３０を介し
て封着しているリード部分１０ｂの特性インピーダンス
とマツチングさせている。

その他は、前述の第１図に示したガラス端子の取付は構
造と同様に構成していて、その同一部材には、同一符号
を付して、その説明を省略する。

第３図は、本発明のガラス端子の取付は構造のもう一つ
の好適な実施例を示し、詳しくは、その一部拡大正面断
面図を示している。以下、この図中の実施例を説明する
。

図のガラス端子の取付は構造においては、ベース５０を
、セラミック等の絶縁体から形成している。

ベース５０に設けた穴５２内周面には、タングステンメ
タライズ等からなるメタル部材５４を備えている。メタ
ル部材５４表面には、ろう材６０に濡れやすいめっき（
図示せず）を施している。

なお、メタル部材５４が、金ペースト等を焼成してなる
メタル部材であって、ろう材ｓｏｉ：濡れやすいメタル
部材の場合は、メタル部材５４表面に上記のようなめっ
きは施さずとも良い。

ベースの穴５２には、前述の第１図に示したものと同様
なガラス端子４００を、そのアイレット内側端面２４０
をベース５０内側面と同一平面上に位置させて、嵌入し
ていて、そのガラス端子４００のアイレット２００外局
面を上記穴５２内周面に、めっきを施した上記メタル部
材５４を介して、ろう材６０を用いて、気密にろう付け
している。

その他は、前述の第１図に示したガラス端子の取付は構
造と同様に構成していて、その同一部材には、同一符号
を付して、その説明を省略する。

次に、これら３つの実施例のガラス端子の取付は構造の
作用を説明する。

これらのガラス端子の取付は構造においては、ベースの
穴５２にろう付けするガラス端子４００の、ベース５０
側面と同一平面上またはそれに近い平面上に位置するア
イレット端部周壁２２０をアイレット２００内側に突出
させていて、そのアイレット端面２４０の面積を広げて
いると共に、そのアイレット２００端部内側にガラス３
０を接合していない周壁２２０内周面を設けていて、ア
イレット２００外周面からガラス３０を接合しているア
イレット２００内周面部分までのアイレフ６２００周囲
面に沿っての距離を、大きく離隔させている。

そのため、第１図ないし第３図に示したように、アイレ
ット２００外周面をベースの穴５２内局面に、ろう材６
０を用いて、ろう付けした際に、アイレット２００外周
面からそれに連なるアイレフ６２００周囲面に流れ出し
たろう材６０が、アイレット２００外局面に続くアイレ
ット地面２４０とアイレット端部周壁２２０内周面を介
して、ガラス３０を接合しているアイレット２００内周
面部分まで到達し得すに、それらのアイレット端面２４
０やアイレット端部周壁２２０のコーナ一部やアイレッ
ト端部周壁２２０内周面の入口付近に付着した状態とな
る。

そして、アイレット２００外周面からそれに連なるアイ
レット２００ＰＪＷｉ面に流れ出したろう材が、ガラス
３０を接合しているアイレット２００内周面部分まで到
達して、アイレット２００内周面とそれに接合している
ガラス３０との間に侵入し、アイレット２００内周面に
気密に接合しているガラス３０の接合状態が崩れて、ア
イレット２００内周面に沿って、リークパスが形成され
ることが防止される。

また、アイレット端部周壁２２０内側の空隙部９０内を
挿通しているリード部分１０ａと、アイレット２００内
周面にガラス３０を介して気密に接合しているリード部
分１０ｂとの特性イピーダンスをいずれも、リード１０
に接続する外部回路および内部回路の特性インピーダン
スの５０Ω等にマツチングさせているので、リード１０
に高周波信号を伝えた場合に、それらのリード部分１０
ａ、１０ｂを高周波信号を伝送損失少なく伝えることが
可能となる。

さらに、第１図ないし第３図に示したように、ガラス端
子４００のアイレット２００内側に周壁２２０を突出さ
せているアイレット端面２４０をベース５０側面と同一
平面上に位置させて、ガラス端子４００をベースの穴５
２にろう付けした場合には、第４図に示したように、そ
のアイレット２００端部内側に突出させている周壁２２
０の外側端面を利用して、ガラス端子４００のリード１
０にワイヤ１２等を介して接続する配線回路８２０を備
えた基板８００を、リード１０に近接させて、ベース５
０内側面に沿って安定させて搭載することができる。そ
して、リード１０を基板の配線回路８２０に短いワイヤ
１２等を介して接続して、その短いワイヤ１２等を通し
て、リード１θと基板の配線回路８２０との間を高周波
信号を伝送損失少なく伝えることが可能となる。それと
共に、基板８００の配線回路８２０端部下方にグランド
ブレーンを構成するアイレット２００端部内側に突出さ
せた周壁２２０を介在させて、その配線回路８２０端部
の特性インピーダンスを、それに続くメタル部材等から
なるベース５０に搭載した基板８００の配線回路８２０
の特性インピーダンスに的確にマツチングさせることが
でき、その配線回路８２０端部を高周波信号を伝送損失
少なく伝えることが可能となる。

なお、第１図と第３図に示したガラス端子の取付は構造
においては、ベース５０内側面と同一平面上またはそれ
に近い平面上に位置しているアイレット内側端部層Ｍ２
２０のみでなく、ベース５０外側面外方に突出している
アイレット２００外側端部周壁も、アイレット２００内
側に階段状等に突出させて、その周壁内側にガラスの介
在しない空隙部を設けるようにしても良く、そのように
すれば、アイレット２００外側端部にも、上述と同様な
作用を持たせることができ、ガラス端子４００のアイレ
ット２００外周面をベースの穴５２内周面にろう付けし
た際に、ろう材６０が、アイレット２００外周面に連な
るアイレット２００外側地面等の周囲面に沿って流れ出
して、ガラス３０を接合しているアイレット２００内周
面とそれに接合しているガラス３０との間に侵入するの
をより確実に防止できる。

また、リード１０に低周波信号を伝えたり電源電流を流
したりする場合は、ガラス端子４００のアイレット端部
肩を２２０のアイレット２００内側への突出量を調整し
て、アイレット端部周壁２２０内側の空隙部９０内を挿
通したリード部分１０ａの特性インピーダンスを調整す
る必要のないことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のガラス端子の取付は構造
によれば、アイレット内にガラスを介してリードを気密
に接合しているガラス端子を、ベースの穴に嵌入して、
そのガラス端子のアイレット外周面をベースの穴内周面
に、ろう材を用いて、気密にろう付けする際に、ろう材
の一部がアイレット外周面に連なるアイレット周囲面を
伝ってガラス端子のアイレット内周面とそれに接合して
いるガラスとの間に侵入して、アイレット内周面に沿っ
てリークパスが形成され、ガラス端子の気密性が損なわ
れてしまうことを確実に防止できる。

また、アイレット端部ｍ壁のアイレット内側への突出量
を調整して、空隙部内を挿通したリード部分の特性イン
ピーダンスを、アイレット内周面にガラスを介して封着
したリード部分の特性インピーダンスとマツチングさせ
たガラス端子の取付は構造にあっては、それらのリード
部分の特性インピーダンスを、リードに接続する外部回
路および内部回路の特性インピーダンスにマツチングさ
せて、それらのリード部分を高周波信号を伝送損失少な
く伝えることができる。

さらに、ガラス端子のアイレット内側に！ｉ壁を突出さ
せているアイレット端面をベース側面と同一平面上に位
置させて、ガラス端子をベースの穴にろう付けした場合
には、そのアイレット端部内側に突出させている周壁の
外側端面を利用して、ガラス端子のリードにワイヤ等を
介して接続する配線回路を備えた基板を、リードに近接
させて、ベース側面に沿って安定して搭載することがで
きる。そして、リードを基板の配線回路に、短いワイヤ
等を介して、高周波特性良く接続することが可能となる
。それと共に、基板の配線回路端部下方にグランドブレ
ーンを構成するアイレット端部周壁を介在させて、その
配線回路端部の特性インピーダンスを、それに続（メタ
ル部材等からなるベースに搭載した基板の配線回路の特
性インピーダンスに的確にマツチングさせることができ
、その配線回路端部の高周波特性を向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図と第３図はそれぞれ本発明のガラス端子
の取付は構造を示す一部拡大正面断面図、第４図は本発
明のガラス端子の取付は構造により取付けたガラス端子
近くのベース側面に基板を搭載した状態の一部拡大正面
断面図、第５図は従来のガラス端子の取付は構造を示す
一部拡大正面断面図である。 １０・・・リード、２０，２００・・・アイレット、２
２０・・・周壁、３０・・・ガラス、４０．４００・・
・ガラス端子、５０・・・ベース、５２・・・穴、５４
・・・メタル部材、６０・・・ろう材、７０・・・Ｉ！
！隙、８０・・・リークパス、９０・・・空隙部。 特許出願人　新光電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リードを、筒状をした金属製のアイレット内に、ガ
   ラスを介して、気密に封着してなるガラス端子を、少な
   くとも内周面をメタル部材で形成したベースの穴に嵌入
   して、そのガラス端子の前記アイレット外周面を、前記
   ベースの穴内周面に、銀と鋼の共晶ろう等のろう材を用
   いて、気密にろう付けしてなるガラス端子の取付け構造
   において、前記ガラス端子のアイレット端部周壁をアイ
   レット内側に突出させて、そのアイレット端部周壁内周
   面とそれに対向する前記リード周囲との間に、ガラスの
   介在しない、大気中に通する空隙部を設けたことを特徴
   とするガラス端子の取付け構造。 ２、アイレット端部周壁のアイレット内側への突出量を
   調整して、空隙部内を挿通したリード部分の特性インピ
   ーダンスを、アイレット内周面にガラスを介して封着し
   たリード部分の特性インピーダンスとマッチングさせた
   請求項１記載のガラス端子の取付け構造。