(57)【要約】      （修正有）【課題】高速信号処理を要求される電子デバイスに実装される気密端子において、インピーダンス整合が可能な気密端子を提供する。【解決手段】貫通孔を有する金属外環１１と、この金属外環の貫通孔に挿通したリード１２と、金属外環とリードとを封着する絶縁材１３とを備え、該リードは、大径部と、インピーダンスを調整するため設けた小径部と、大径部が小径部に線径が変化する領域からなる節部とを有し、少なくとも小径部に絶縁材の封着面を設けた気密端子１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する金属外環と、この金属外環の貫通孔に挿通したリードと、金属外環とリードとを封着する絶縁材とを備え、該リードは、大径部と、インピーダンスを調整するために設けた小径部と、大径部が小径部に線径が変化する領域からなる節部とを有し、少なくとも小径部に絶縁材の封着面を設けたことを特徴とする気密端子。
【請求項２】
前記大径部は、片側のリード端部に設けられた請求項１に記載の気密端子。
【請求項３】
前記大径部は、両側のリード端部に設けられた請求項１に記載の気密端子。
【請求項４】
１個の貫通孔を有した金属外環と、この金属外環の貫通孔に挿通し二段に配列した複数のリードと、金属外環とリードとを封着する絶縁材とを備え、前記リードは、大径部と、インピーダンスを調整するために設けた小径部と、前記大径部が前記小径部に線径が変化する領域からなる節部とを有し、少なくとも小径部に絶縁材の封着面を設けたことを特徴とする気密端子。
【請求項５】
前記大径部は、片側のリード端部に設けられた請求項４に記載の気密端子。
【請求項６】
前記大径部は、両側のリード端部に設けられた請求項４に記載の気密端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気密端子に関し、特にインピーダンス整合が可能な気密端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密端子は、金属外環の挿通孔に絶縁材を介してリードを気密に封着したもので、気密容器内に収容された電気機器や素子に電流を供給したり、電気機器や素子から信号を外部に導出したりする場合に用いられる。特に金属外環とリードを絶縁ガラスで封着するＧＴＭＳ（Ｇｌａｓｓ−ｔｏ−Ｍｅｔａｌ−Ｓｅａｌ）タイプの気密端子は、整合封止型と圧縮封止型の２種類に大別される。前述の気密端子において信頼性の高い気密封止を確保するには、外環およびリードの金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数を適正に選択することが重要となる。封止用の絶縁ガラスは、金属外環とリードの素材、要求温度プロファイルおよびその熱膨張係数によって決定されている。整合封止の場合、金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数が可能な限り一致するように封止素材を選定する。一方、圧縮封止は、金属外環が絶縁ガラスおよびリードを圧縮するように意図的に異なる熱膨張係数の金属材と絶縁ガラスの材料が選択されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２０２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、気密端子は、各種センサ類、ハードディスクドライブ（以下ＨＤＤ）などの端子として使用されており、これらの部品および機器類には高速信号処理を要求されるものも少なくない。数ＭＨｚ以下程度の低速信号しか使用されない装置では、特性インピーダンスを考慮する必要があるのは装置間を接続する通信ケーブルのみであった。電子回路の動作速度が速くなると、上記要求条件のみでは充分ではなくなり、気密端子においても特性インピーダンスの制御が必要となってきている。しかしながら、従来の気密端子は、特性インピーダンスについてほとんど考慮されておらず、条件によっては反射などの影響を受け信号が乱れてしまうため、信号を正確かつ早く伝える上で課題となっていた。従来の気密端子は、空気中に露出するリード露出部のインピーダンスと、空気より誘電率が大きい絶縁材に埋め込まれたリード封着部のインピーダンスがそれぞれ異なっている。例えば、図８に示すパラレルリードは、従来の気密端子を用いてリードのインピーダンスを１００［Ω］に整合させたときのリード軸方向のインピーダンスを示す模式図である。上段は同端子のリード露出部８７およびリード封着部８８を示し、下段にそのリード軸上のインピーダンスを示す。リード径φを０．７３［ｍｍ］、リードピッチを１［ｍｍ］、空気の比誘電率ε１を１、ガラス絶縁材８３の比誘電率ε２を４．５として伝送速度１〜６［Ｇｂｐｓ］におけるインピーダンスを求めると、リード露出部８７のインピーダンスは１００［Ω］であるが、リード封着部８８のインピーダンスは４７［Ω］と低くなる。リード封着部がリード間に充填されたガラス絶縁材の誘電率の分、インピーダンスが低い値となり反射の原因となる。
【０００５】
本発明の目的は、高速信号処理を要求される電子デバイスに実装される気密端子において、インピーダンス整合が可能な気密端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、貫通孔を有する金属外環と、この金属外環の貫通孔に挿通したリードと、金属外環とリードとを封着する絶縁材とを備え、該リードは、大径部と、インピーダンスを調整するために設けた小径部と、大径部が小径部に線径が変化する領域からなる節部とを有し、少なくとも小径部に絶縁材の封着面を設けたことを特徴とする気密端子が提供される。大径部は少なくとも片側のリード端部に設けられて外部コネクタ等への抜入接続部分を形成する。リード封着部のリード径をリード露出部のリード径をより小径化したことにより、誘電率が比較的高いガラスなど絶縁材の封着箇所のインピーダンスを絶縁材の誘電率を考慮して予め調整して置くことが可能となる。節部および小径部は、気密端子のインピーダンスを整合できればよく、節部または小径部の一部が封着部から空気中に露出しても、節部または小径部の全部が絶縁材の中に埋設されても、どちらの形態を採用してもよい。なお、節部の全部が絶縁材の中に埋設される場合は、大径部の一部も絶縁材の中に埋設されることになる。特に節部内に絶縁材の露出表面が配置される方がインピーダンスの整合の上で好ましい。ただし、本発明の気密端子は、比較的小型のものが好ましくリードも細線径のものが選ばれることが多い。その際、小径部または節部を絶縁材の外側に配置する事が、リード強度の上で危惧されることもある。そのようなときは、要求されるインピーダンスの公差の範囲内であれば、大径部の一部が絶縁材の中に配置するのが好ましい。大径部の一部を絶縁材の中に配置した場合は、節部および小径部の全体が絶縁材の中に埋設される。これによりリードの変曲部および小径部の要部が絶縁材により固定されるため、インピーダンスを調整するためリードの一部を細線化してもリードの機械的強度が損なわれることがなく、配線コネクタにリードピンを抜き差しする際のリードの折れや曲がりを防止できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の気密端子は、リード封着部のリード径をリード露出部のリード径をより小径化したことにより、誘電率が比較的高いガラスなど絶縁材の封着箇所のインピーダンスを絶縁材の誘電率を考慮して予め調整して置くことが可能となる。
【０００８】
本発明の気密端子の大径部の一部を絶縁材の中に配置した場合は、節部および小径部の全体が絶縁材の中に埋設される。これによりリードの変曲部および小径部の要部が絶縁材により固定されるため、インピーダンスを調整するためリードの一部を細線化してもリードの機械的強度が損なわれることがなく、配線コネクタにリードピンを抜き差しする際のリードの折れや曲がりを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る気密端子１０の平面図を示す。
【図２】本発明に係る気密端子１０を示し、（ａ）は正面図を、（ｂ）はその断面図を示す。
【図３】本発明に係る気密端子１０の下面図を示す。
【図４】本発明に係る気密端子２０を示し、（ａ）は正面図を、（ｂ）はその断面図を示す。
【図５】本発明に係る気密端子３０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は平面図のＤ−Ｄ線に沿って切断した正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図６】本発明に係る気密端子４０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は平面図のＤ−Ｄ線に沿って切断した正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図７】本発明に係る気密端子を用いてリードのインピーダンスを整合させたときのリード軸方向のインピーダンスを示す模式図である。
【図８】従来の気密端子を用いてリードのインピーダンスを整合させたときのリード軸方向のインピーダンスを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る気密端子は、図１ないし図３に示すように、少なくとも１個の貫通孔を有した金属外環１１と、この金属外環１１の貫通孔に挿通したリード１２と、金属外環１１とリード１２とを封着する絶縁材１３とを備え、該リード１２は、少なくとも片側のリード端部に設けた大径部１４と、インピーダンスを調整するために設けた大径部１４より線径が細い小径部１５と、大径部１４が小径部１５に線径が変化する領域からなる節部１６とを有し、少なくとも小径部１５に絶縁材１３の封着面を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の金属外環１１は、何れの材料を用いてもよく特に限定されないが、例えば、Ｆｅ合金、Ｆｅ‐Ｎｉ合金、コバール合金、Ｆｅ‐Ｃｒ合金、ステンレス鋼などのＦｅ基合金、および、これら合金にＮｉめっき、Ｎｉ‐Ｂめっき、Ｎｉ‐Ｐめっき，Ｓｎめっき、金めっき、はんだめっきをなどのめっき被膜を施したものが好適に利用できる。本発明のリード１２は、導電性の材料なら何れの材料を用いてもよく特に限定されないが、例えば、Ｆｅ合金、Ｆｅ‐Ｎｉ合金、コバール合金、Ｆｅ‐Ｃｒ合金、ステンレス鋼などのＦｅ基合金、および、これら合金にＮｉめっき、Ｎｉ‐Ｂめっき、Ｎｉ‐Ｐめっき，Ｓｎめっき、金めっき、はんだめっきをなどのめっき被膜を施したものが好適に利用できる。本発明の絶縁材は、金属またはセラミックスに対して気密封止が可能なら何れの材料を使用してもよい。例えば、ホウ珪酸ガラス、ソーダライムガラス、ソーダバリウムガラス、アルカリ土類アルミノシリケートガラスなどのガラス封止材またはリン酸塩系ガラスなどの低融点ガラス材やこれらの複合材などが好適に利用できる。
【実施例】
【００１２】
本発明に係る実施例１の気密端子１０は、図１ないし図３に示すように、１個の貫通孔を有した鉄ニッケル合金（４２アロイ）製の金属外環１１と、この金属外環１１の貫通孔に挿通したコバール合金製リード１２と、金属外環１１とリード１２とを封着するホウ珪酸ガラスの絶縁材１３とを備え、該リード１２は、リード１２の両端部を形成する大径部１４と、インピーダンスを調整するためにリード中間部に設けた大径部１４より線径を細く調製した小径部１５と、大径部１４が小径部１５に線径が変化する領域からなる２個所の節部１６とを有し、リード１２は上下の両節部１６の中程まで絶縁材１３の中に埋設させて封着している。節部１６が絶縁材１３の中に埋設されることにより、節部１６の周りを絶縁材１３で支持することができ、リード１２の小径（細線）化により低下するリード１２の機械的強度を絶縁材１３で支えてリード１２が曲がらないように保持する。これにより、気密端子のリード１２の線径を外部接続ソケットと適合できる線径を維持でき、同時に小径部によって気密端子と接続されるＨＤＤなど所望の機器類の特性インピーダンスに気密端子のインピーダンスを整合させることができる。上記構成により、伝送速度６［Ｇｂｐｓ］における気密端子のインピーダンスを１００［Ω］に調整し、同伝送速度におけるＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶デスクの特性インピーダンスの１００［Ω］に整合させる。
【００１３】
本発明に係る実施例２の気密端子２０は、図４に示すように、１個の貫通孔を有した炭素鋼の金属外環２１と、この金属外環２１の貫通孔に挿通した鉄ニッケル合金（４２アロイ）製リード２２と、金属外環２１とリード２２とを封着するソーダバリウムガラスの絶縁材２３とを備え、該リード２２は、リード２２の両端部を形成する大径部２４と、インピーダンスを調整するために設けた大径部２４より線径を細く調製した小径部２５と、大径部２４が小径部２５に線径が変化する領域からなる１個所の節部２６とを有し、リード２２は節部２６の全体を絶縁材２３の中に埋設させて封着している。上記構成により、伝送速度６［Ｇｂｐｓ］における気密端子のインピーダンスを１００［Ω］に調整し、前記伝送速度におけるＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶デスクの特性インピーダンスの１００［Ω］に整合させる。リード２２の片側に施される小径部２５は、節部２６が絶縁材２３の中に埋め込まれてあればよく、その方向性は図４で示した実施例２と逆向きに配置してもよい。なお、気密端子２０の平面図は図１と、下面図は図３と略同形のため省略する。
【００１４】
本発明に係る実施例３の気密端子３０は、図５に示すように、１個の貫通孔を有したコバール合金製の金属外環３１と、この金属外環３１の貫通孔に挿通し二段に配列した複数のコバール合金製のリード３２と、金属外環３１とリード３２とを封着するホウ珪酸ガラスの絶縁材３３とを備え、該リード３２は、各リード３２の両端部に形成した線径０．３２［ｍｍ］の大径部３４と、インピーダンスを調整するために設けた線径０.２８［ｍｍ］の小径部３５と、大径部３４が小径部３５に線径が変化する領域からなる２個所の節部３６とを有し、リード３２は上下の両節部３６の全体を絶縁材３３の中に埋設させて封着している。上記構成により、伝送速度１〜６［Ｇｂｐｓ］における気密端子のインピーダンスを１００［Ω］に調整し、前記伝送速度におけるＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶デスクの特性インピーダンスの１００［Ω］に整合させる。図７に示すパラレルリードは、実施例３の気密端子３０の２段配列したリード封着部のうち１つの列を取り出して描いた模式図である。この模式図の上段は同端子のリード露出部７７およびリード封着部７８を示し、下段にそのリード軸上のインピーダンスを示す。リード７の大径部７４の直径φを０．７３［ｍｍ]、小径部７５の直径φを０．３３［ｍｍ］、リードピッチを１［ｍｍ］、空気の比誘電率ε１を１、ガラス絶縁材７３の比誘電率ε２を４．５として、伝送速度１〜６［Ｇｂｐｓ］におけるインピーダンスを求めると、リード露出部８７とリード封着部８８のインピーダンスは共に１００［Ω］に整合するのが分かる。リードの小径部７５にガラス絶縁材７３を封着することで、ガラス絶縁材７３の封着によるインピーダンスの低下を相殺しリードのインピーダンスを１００［Ω］に整合できる。
【００１５】
実施例３の気密端子３０は、リード形態を図６に示す気密端子４０の様に変形してもよい。すなわち１個の貫通孔を有したコバール合金製の金属外環４１と、この金属外環４１の貫通孔に挿通し二段に配列した複数のコバール合金製のリード４２と、金属外環４１とリード４２とを封着するホウ珪酸ガラスの絶縁材４３とを備え、該リード４２は、各リード４２の片端部に形成した線径０．３２［ｍｍ］の大径部４４と、大径部４４より線径を細くしてインピーダンスを調整するために設けた線径０.２８［ｍｍ］の小径部４５と、大径部４４が小径部４５に線径が変化する領域からなる１個所の節部４６とを有し、リード４２は小径部４５と節部４６の境界まで絶縁材４３の中に埋設させて封着している。上記構成により、伝送速度１〜６［Ｇｂｐｓ］における気密端子のインピーダンスを１００［Ω］に調整し、前記伝送速度におけるＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶デスクの特性インピーダンスの１００［Ω］に整合させる。なお、リード４２の片側に施される小径部４５は、節部４６が絶縁材４３の中に埋め込まれてあればよく、その方向性は図６と逆向きに配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、特に高速シリアル通信、デジタル信号伝送などを行う電子機器および電子回路用の気密端子に利用できる。
【符号の説明】
【００１７】
１０,２０,３０,４０・・・気密端子、
１１,２１,３１,４１・・・金属外環、
１２,２２,３２,４２,８２・・・リード、
１３,２３,３３,４３,７３,８３・・・絶縁材、
１４,２４,３４,４４,７４・・・大径部、
１５,２５,３５,４５,７５・・・小径部、
１６,２６,３６,４６・・・節部、
７７,８７・・・リード露出部、
７８,８８・・・リード封着部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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