(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空収納部を有する樹脂ケースと、
前記樹脂ケースとともにインサート成形により一体に形成されており、前記中空収納部から樹脂ケース外に引き出されている金属端子と、
前記樹脂ケースとインサート成形により一体に形成された封止用金属板とを備え、
前記樹脂ケースの前記中空収納部から外表面に至るように前記樹脂ケースに貫通孔が形成されており、前記封止用金属板が前記貫通孔を封止しており、加熱された際に前記貫通孔の封止を解除するように変形するように、前記封止用金属板の線膨張係数が前記樹脂ケースの線膨張係数と異なっている、表面実装型電子部品。
【請求項２】
前記封止用金属板の線膨張係数が、前記樹脂ケースの線膨張係数よりも大きい、請求項１に記載の表面実装型電子部品。
【請求項３】
前記封止用金属板の線膨張係数が、前記樹脂ケースの線膨張係数よりも小さい、請求項１に記載の表面実装型電子部品。
【請求項４】
前記貫通孔が、前記中空収納部側に位置する第１の貫通孔部と、前記第１の貫通孔部に連ねられており、かつ前記第１の貫通孔部よりも前記樹脂ケースの外表面側に位置している第２の貫通孔部とを有し、
前記第２のまたは第１の貫通孔部の第１または第２の貫通孔部側の開口面積が前記第１または第２の貫通孔部の第２または第１の貫通孔部側の開口面積よりも大きく、前記第１，第２の貫通孔部間において前記貫通孔の延びる方向と交差する方向に延びる係止面からなる段差部が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装型電子部品。
【請求項５】
前記第１または第２の貫通孔部を封止するように前記係止面に前記金属板が当接されている、請求項４に記載の表面実装型電子部品。
【請求項６】
前記封止用金属板が前記金属端子を兼ねている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面実装型電子部品。
【請求項７】
前記中空収納部に収納されている電子部品素子をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の表面実装型電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等に表面実装される表面実装型電子部品に関し、より詳細には、中空収納部を有する樹脂ケースと金属端子とがインサート成形により一体に形成されている構造を有する表面実装型電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高密度化にともなって、様々な表面実装型電子部品が用いられている。また、周囲に対して気密封止する必要のある電子部品素子が存在する。このような電子部品素子を収納するために、中空の収納部を有する樹脂ケースを用いた表面実装型電子部品が従来より用いられている。【０００３】
図８は、下記の特許文献１に記載の表面実装型電子部品の実装構造を示す斜視図である。表面実装型電子部品１００１が基板１００２上に実装されている。基板１００２上には、電極１００３，１００４が形成されている。表面実装型電子部品１００１の金属端子１００５，１００６が、リフロー半田法により、半田１００７，１００８を介して電極１００３，１００４に接合されている。【０００４】
表面実装型電子部品１００１では、上方に開いた開口を有するケース本体１００９に、蓋材１０１０が接合材１０１１を介して接合されている。それによって、内部に中空収納部を有するケースが形成されている。この中空収納部内に、図示しない電子部品素子が収納されている。電子部品素子に、上記金属端子１００５，１００６が接続されている。【０００５】
ところで、表面実装型電子部品１００１を基板１００２上にリフロー半田法により実装する場合、半田の溶融温度、例えば２６０℃程度の温度に半田を加熱する。そのため、表面実装型電子部品１００１の内圧が上昇する。この内圧の上昇によるケースの破壊等を防止するために、図９に示すように、貫通孔１０１２が設けられている。貫通孔１０１２は、ケース本体１００９の側壁を貫通している。金属端子１００５は、この貫通孔１０１２内から、ケース本体１００９の側面を経て下面に至るように形成されている。リフロー半田時の加熱により内圧が高まると、内部の空気が、貫通孔１０１２から外部に逃がされる。従って、ケース内の内圧の上昇を防止することができる。リフロー半田時の加熱後、温度が常温に低下するに際し、溶融していた半田１００７が硬化する。それによって、図９に示すように、金属端子１００５と電極１００３とが接合される。また、溶融していた半田は、貫通孔１０１２内にも入り込み得るため、硬化により貫通孔１０１２が封止される。従って、リフロー半田付けの後に、再度ケース内が気密封止されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９４７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の表面実装型電子部品１００１では、リフロー半田時の加熱後に温度が常温に戻る際に、内部の中空収納部の圧力が負圧となる。そのため、溶融した半田１００７が、貫通孔１０１２内に至るだけでなく、中空収納部内にまで侵入するおそれがあった。中空収納部内に半田１００７が至ると、内部の電子部品素子や配線等に付着するおそれがある。従って、所望の電気的特性を得ることができなくなり、良品率が低下するという問題がある。【０００８】
なお、半田に代えて加熱により硬化する導電性接着剤を用いる場合にも同様の問題がある。【０００９】
本発明の目的は、中空収納部の気密封止を確実に果たすことができ、しかも基板への実装後に中空収納部への半田や導電性接着剤の侵入が生じ難い、表面実装型電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る表面実装型電子部品は、中空収納部を有する樹脂ケースと、前記樹脂ケースとともにインサート成形により一体に形成されており、前記中空収納部から樹脂ケース外に引き出されている金属端子と、前記樹脂ケースとインサート成形により一体に形成された封止用金属板とを備える。本発明では、前記樹脂ケースの前記中空収納部から外表面に至るように前記樹脂ケースに貫通孔が形成されており、前記封止用金属板が前記貫通孔を封止しており、加熱された際に前記貫通孔の封止を解除するように変形するように、前記封止用金属板の線膨張係数が、前記樹脂ケースの線膨張係数と異なっている。【００１１】
本発明に係る表面実装型電子部品では、封止用金属板の線膨張係数は、前記樹脂ケースの線膨張係数よりも大きくされていてもよい。【００１２】
また、本発明においては、封止用金属板の線膨張係数は、前記樹脂ケースの線膨張係数よりも小さくされていてもよい。【００１３】
すなわち、封止用金属板及び貫通孔の形状及び構造を工夫することにより、封止用金属板の線膨張係数は、樹脂ケースの線膨張係数よりも大きい場合であっても、あるいは小さい場合であっても、線膨張係数差により、貫通孔の封止を解除するように封止用金属板及び貫通孔を変形させることができる。【００１４】
本発明に係る表面実装型電子部品の他の特定の局面では、前記貫通孔が、前記中空収納部側に位置する第１の貫通孔部と、前記第１の貫通孔部に連ねられており、かつ前記第１の貫通孔部よりも前記樹脂ケースの外表面側に位置している第２または第１の貫通孔部とを有し、前記第２または第１の貫通孔部の第１または第２の貫通孔部側の開口面積が前記第１または第２の貫通孔部の第２または第１の貫通孔部側の開口面積よりも大きく、前記第１，第２の貫通孔部間において前記貫通孔の延びる方向と交差する方向に延びる係止面からなる段差部が設けられている。この場合には、係止面に金属板の止面を当接させることにより、第１の貫通孔部と第２の貫通孔部との間で、貫通孔を確実に封止することができる。従って、好ましくは、上記係止面に金属板の紙面が当接される。【００１５】
本発明に係る表面実装型電子部品のさらに他の特定の局面では、封止用金属板が、前記金属端子を兼ねている。このように、封止用金属板は、表面実装型電子部品の金属端子を兼ねていてもよく、その場合には、封止用金属板として、別部材を用意する必要がない。従って、部品点数の低減を図ることができる。【００１６】
本発明に係る表面実装型電子部品のさらに他の特定の局面では、前記中空収納部に収納された電子部品素子がさらに備えられている。従って、様々な電子部品素子を選択することにより、本発明に従って様々な電気的特性を有する、しかも良品率の高い表面実装型電子部品を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る表面実装型電子部品によれば、樹脂ケースに設けられた貫通孔を封止用金属板が封止しているため、中空収納部を気密封止することができる。しかも、加熱された際に貫通孔の封止を解除するように封止用金属板が変形するように、封止用金属板の線膨張係数が樹脂ケースの線膨張係数と異なっているため、例えばリフロー半田や加熱により硬化する導電性接着剤による表面実装に際し、中空収納部内の圧力を低めることができる。従って、樹脂ケースの破壊等が生じ難い。また、加熱後に温度が低下すると、封止用金属板が再度貫通孔を封止する状態に復帰する。従って、実装後の表面実装型電子部品の中空収納部を確実に封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図1（ａ）は、本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品の正面断面図であり、（ｂ）はその底面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態の要部であって、表面実装型電子部品において、封止用金属板が貫通孔を封止している状態を説明するための図１（ａ）のIIで示す部分の部分切欠拡大正面断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態において、リフロー半田に際しての加熱時に封止用金属板が変形し、貫通孔の封止を解除している状態を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態の変形例において、リフロー半田に際しての加熱時に封止用金属板が変形し、貫通孔の封止を解除している状態を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る表面実装型電子部品の正面断面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態の表面実装型電子部品において、封止用金属板が貫通孔を封止している状態を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。
【図７】図７は、第２の実施形態の表面実装型電子部品において、封止用金属板が貫通孔の封止を解除している状態を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。
【図８】図８は、従来の表面実装型電子部品が基板に実装されている状態を示す略図的斜視図である。
【図９】図９は、従来の表面実装型電子部品が基板に実装されている構造の要部を示す部分切欠拡大側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る電子部品の正面断面図であり、（ｂ）はその底面図である。
【００２１】
表面実装型電子部品１は、樹脂ケース２を有する。樹脂ケース２は、中空収納部２ａを有する樹脂モールド体である。樹脂ケース２を構成する樹脂は、特に限定されず、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）などの耐熱性エンジニアリングプラスチックなどを用いることができ、本実施形態では、ＬＣＰ（液晶ポリマ）を用いている。
【００２２】
樹脂ケース２は、封止用金属板３及び金属端子４，５とともに、インサート成形により一体形成されている。すなわち、金型内に、封止用金属板３及び金属端子４，５を配置し、その状態で樹脂ケース２を構成する樹脂を注入することにより、インサート成形が行われている。
【００２３】
中空収納部２ａ内には、電子部品素子７が収納されている。電子部品素子７としては、本実施形態では、赤外線センサー素子が用いられている。もっとも、赤外線センサー素子以外のＦＥＴなどの他の電子部品素子が中空収納部２ａ内に収納されていてもよい。また、中空収納部２ａ内には、複数の電子部品素子が収納されていてもよい。
【００２４】
金属端子４，５は、図１（ａ）では図示されていない部分において電子部品素子７に電気的に接続されている。従って、金属端子４，５は、中空収納部２ａ内から、樹脂ケース２の外表面に至るように形成されている。
【００２５】
図１（ａ）では、金属端子４は、表面実装型電子部品１の下面には至っていないが、図１（ａ）の紙背方向に延ばされており、図１（ｂ）に示すように、表面実装型電子部品１の下面に至っている。また、図１（ａ）に示す金属端子４，５以外に、図１（ａ）に図示されていない他の金属端子６が、同様に、中空収納部２ａから、表面実装型電子部品１の下面に至るように設けられている。
【００２６】
上記複数の金属端子４〜６により、表面実装型電子部品１は、基板上にリフロー半田や導電性接着剤などの導電性接合材により接合される。
【００２７】
上記金属端子４〜６は、後述の封止用金属板３と同一の金属により構成されている。本実施形態では、金属端子４〜６及び封止用金属板３は、Ｃｕ合金からなり、その線膨張係数は、１８．２ｐｐｍ／℃である。
【００２８】
もっとも、金属端子４，５，６は、封止用金属板３と異なる金属材料で形成されていてもよい。
【００２９】
中空収納部２ａと、樹脂ケース２の下面とを結ぶように、貫通孔２ｂが形成されている。図３に示すように、貫通孔２ｂは、中空収納部２ａ側に位置する第１の貫通孔部２ｃと、第１の貫通孔部２ｃに連ねられており、樹脂ケース２の下面側に位置している第２の貫通孔部２ｄとを有する。第１の貫通孔部２ｃの第２の貫通孔部２ｄ側の開口面積は、第２の貫通孔部２ｄの第１の貫通孔部２ｃ側の開口面積よりも小さくされている。従って、第１の貫通孔部２ｃと、第２の貫通孔部２ｄとの間には、係止面２ｅからなる段差部が設けられている。
【００３０】
本実施形態では、第１の貫通孔部２ｃの横断面形状は円形である。もっとも、円形以外の四角形等であってもよい。
【００３１】
他方、第２の貫通孔部２ｄの横断面形状は矩形とされている。もっとも、矩形以外の横断面形状であってもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、貫通孔２ｂは、中空収納部２ａから、樹脂ケース２の下面に至るように設けられているが、下面以外の側面または上面などの他の外表面部分に至るように貫通孔２ｂが形成されていてもよい。
【００３３】
封止用金属板３は、上記貫通孔２ｂを封止するように設けられている。より具体的には、封止用金属板３は、図２に示すように、封止用金属板３の先端３ａ側の部分が、貫通孔２ｂ内に至っており、前述した係止面２ｅに封止用金属板３の主面が当接されている。封止用金属板３の先端側部分は、第１の貫通孔部２ｃの下方開口部を封止するように配置されている。従って、封止用金属板３の幅方向寸法Ｗは、上記第１の貫通孔部２ｃの径よりも大きくされている。なお、封止用金属板３の幅方向寸法Ｗとは、封止用金属板３の先端３ａに向かう方向と直交する方向である。
【００３４】
本実施形態では、封止用金属板３の主面が係止面２ｅに当接するように、かつ上記第１の貫通孔部２ｃを閉成するように配置されている。従って、１０℃〜３０℃程度の常温では、中空収納部２ａ内が、確実に気密封止されている。
【００３５】
封止用金属板３の線膨張係数は、本実施形態では、前述したように、１８．２ｐｐｍ／℃である。他方、樹脂ケース２を構成している樹脂であるＬＣＰ（液晶ポリマ）の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃である。従って、封止用金属板３の線膨張係数は、樹脂ケース２の線膨張係数よりも大きくされている。
【００３６】
上記封止用金属板３を構成する金属材料は、樹脂ケース２の線膨張係数よりも線膨張係数が大きい限り、特に限定されない。従って、Ｃｕ合金以外に、例えば、線膨張係数が２４ｐｐｍ／℃であるアルミニウム、線膨張係数が３９ｐｐｍ／℃である亜鉛などを用いることができる。
【００３７】
本実施形態では、上記封止用金属板３が、常温では中空収納部２ａを確実に気密封止し、他方、リフロー半田時や導電性接着剤の接合に際しての加熱時には、上記貫通孔２ｂにおける封止を解除する。これを、図２及び図３を参照してより具体的に説明する。
【００３８】
第１の実施形態においては、封止用金属板３の線膨張係数は、図３に示すように、加熱時に、封止用金属板３の先端３ａが係止面２ｅから離れ、矢印Ｂで示すように内部の空気が逃がされるように変形することができるように、封止用金属板３の線膨張係数が、樹脂ケース２の線膨張係数よりも高くされている。
【００３９】
加熱前の常温、例えば２５℃程度の温度では、図２に示すように、封止用金属板３が第１の貫通孔部２ｃを閉成している。従って、中空収納部２ａが気密封止されている。
【００４０】
表面実装型電子部品１を基板にリフロー半田により実装する際には、２６０℃〜２８０℃程度の温度に加熱される。その場合、加熱により、半田が溶融し、前述した金属端子４〜６が、基板上の電極に接続される。この場合、封止用金属板３も２６０℃〜２８０℃程度の温度に加熱されることとなる。前述したように、封止用金属板３の線膨張係数は、樹脂ケース２の線膨張係数よりも高い。従って、図３に示すように、封止用金属板３の貫通孔２ｂ内に至っている部分が長くなるように変形する。その結果、封止用金属板３の貫通孔２ｂ内に至っている部分が伸びる。封止用金属板３の先端３ａが、第２の貫通孔部２ｄの内壁に当接していたため、封止用金属板３の貫通孔２ｂ内に至っている部分が長くなると、図３に示すように変形する。すなわち、封止用金属板３の貫通孔２ｂ内に至っている部分が第１の貫通孔部２ｃ側に凸となるように変形することとなり、先端３ａが、係止面２ｅから遠ざかることとなる。その結果、係止面２ｅと封止用金属板３との間に隙間Ａが形成される。隙間Ａより、加熱により圧力が高められた内部の空気が、第１の貫通孔部２ｃから第２の貫通孔部２ｄ側に矢印Ｂで示すように逃がされることとなる。それによって、樹脂ケース２内の内圧を確実に低めることができる。
【００４１】
他方、接合時の加熱が終了した後に、基板上に実装された樹脂ケース２の温度は常温に向かって低下していくことになる。その場合、封止用金属板３は、図３に示した状態から、図２に示した状態に戻ることとなる。従って、実装後には、再度封止用金属板３により第１の貫通孔部２ｃが閉成される。従って、中空収納部２ａを確実に気密封止することができる。
【００４２】
よって、樹脂ケース２の加熱時の内圧を確実に低めることができるとともに、実装前及び実装後の中空収納部２ａ内の気密封止を確実に果たすことができる。
【００４３】
なお、図１（ａ）では、貫通孔２ｂは、理解を容易とするためにかなり大きな径を有するように図示している。しかしながら、樹脂ケース２の線膨張係数と、封止用金属板３の線膨張係数との差を利用するものであるため、また封止用金属板３及び樹脂ケース２の加熱による変形量は、数μｍ程度と小さい。従って、貫通孔２ｂの径は、実際には非常に小さく、例えば、樹脂ケース２の該寸が２〜１０ｍｍ程度の場合、第１の貫通孔部２ｃの径は０．５ｍｍ程度、第２の貫通孔部２ｄの開口面積は０．６ｍｍ程度とすればよい。
【００４４】
なお、上記実施形態では、封止用金属板３の線膨張係数が、樹脂ケース２の線膨張係数よりも低くされていたが、逆に、封止用金属板３の線膨張係数が、樹脂ケース２の線膨張係数よりも低くともよい。図４に示す封止用金属板３では、加熱時に、上記隙間Ｃが形成されるように変形可能なように、封止用金属板３の線膨張係数が樹脂ケース２の線膨張係数よりも低くされている。
【００４５】
この場合には、図２に示す初期状態から、加熱されると、図４に示す変形例のように、封止用金属板３が縮み、封止用金属板３の先端３ａの先端側に隙間Ｃが形成されることとなる。従って、上記実施形態と同様に、加熱時の樹脂ケース２内の内圧を低めることができる。この場合においても、加熱後に温度が低下すると、図２に示す状態に復帰する。従って、実装前及び実装後の中空収納部２ａにおける気密封止を確実果たすことができる。
【００４６】
このような線膨張係数が樹脂ケース２よりも低い金属材料としては、線膨張係数が８ｐｐｍ／℃であるチタン、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃である白金などを用いることができる。
【００４７】
もっとも、樹脂ケース２及び封止用金属板３の線膨張係数は、相対的にいずれかが高ければよいため、いずれかが線膨張係数が高い様々な樹脂材料及び封止用金属板用金属材料を選択して用いればよい。
【００４８】
なお、本実施形態では、封止用金属板３は、金属端子４〜６とは別部材として用意されている。しかしながら、封止用金属板３は、金属端子を兼ねていてもよい。
【００４９】
例えば図１（ａ）に一点鎖線IIで示すように、封止用金属板３の下方部分を樹脂ケース２の下面に至り、かつ樹脂ケース２の下面に沿う端子部分３ｂを有するように封止用金属板３を形成してもよい。そして、封止用金属板３を、樹脂ケース２内の電子部品素子７に接続される配線に電気的に接続してもよい。その場合には、封止用金属板３が金属端子をも兼ねることとなる。その場合には、金属端子とは別に封止用金属板を用意する必要がない。従って、部品点数の低減を果たすことができる。
【００５０】
また、上記端子部分３ｂを有する封止用金属板３は、電子部品素子７に接続されていないシールド材であってもよい。その場合には、電磁シールドを果たす金属端子が、封止用金属板３を兼ねることとなる。
【００５１】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る表面実装型電子部品の正面断面図である。図１に示した第１の実施形態と異なるところは、第１，第２の貫通孔部２ｃ，２ｄの径が第１の実施形態と逆となっていることにある。すなわち、中空収納部２ａ側に位置している第１の貫通孔部２ｃの開口面積に比べて、第２の貫通孔部２ｄの開口面積が小さくされている。従って、係止面２ｅに封止用金属板３の主面が当接することにより、第２の貫通孔部２ｄの上方開口端が封止用金属板３により閉成されている。このように、貫通孔２ｂにおいては、第１の貫通孔部２ｃの開口面積が、第２の貫通孔部２ｄの開口面積よりも小さくともよい。その場合においても、図６に示すように、常温では、封止用金属板３により、第２の貫通孔部２ｄの上端開口が閉成されているため、中空収納部２ａを気密封止することができる。
【００５２】
この場合、封止用金属板３は、加熱された際に上記封止を解除するようにその線膨張係数は、樹脂ケース２の線膨張係数よりも低くされている。従って、図７に示すように、リフロー半田時や導電性接着剤による接合に際しての加熱により、封止用金属板３の先端３ａが、係止面２ｅから離れ、先端３ａの先端側に図４と同様に隙間Ｂか形成されることとなる。よって、加熱時には、中空収納部２ａの内圧の上昇を防止することができる。加熱後に、温度が低下すると、図６に示す状態に復帰する。従って、実装前及び実装後のいずれにおいても、中空収納部２ａを確実に気密封止することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…表面実装型電子部品
２…樹脂ケース
２ａ…中空収納部
２ｂ…貫通孔
２ｃ，２ｄ…第１，第２の貫通孔部
２ｅ…係止面
３…封止用金属板
３ａ…先端
３ｂ…端子部分
４〜６…金属端子
７…電子部品素子
【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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【図９】
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