(57)【要約】【課題】スタンドオフガラスにせん断応力が作用してガラスクラックやガラス半球部の脱落が発生することがない電子装置用ステムを提供する。【解決手段】ベース１に設けた貫通孔１ａにスタンドオフガラス３を備え、スタンドオフガラス３が貫通孔１ａの内部のガラス柱状部３ｂとベース１の主面から半球状に突出させたガラス半球部３ａを有し、ガラス柱状部３ｂとガラス半球部３ａが実質的に同外径状に連続することで、スタンドオフガラス３の一部に集中してせん断応力が作用することがなく、スタンドオフガラス３にクラックやガラス半球部３ａの脱落が起こらない。【選択図】図１
2007311433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに設けた貫通孔にスタンドオフガラスを備え、前記スタンドオフガラスが貫通孔内のガラス柱状部と前記ベースの主面から半球状に突出させたガラス半球部を有し、前記ガラス柱状部と前記ガラス半球部とが実質的に同外径状に連続することを特徴とする電子装置用ステム。
【請求項２】
前記ベースが鉄を含む金属からなり、前記ベースが前記貫通孔の内面を含む全面に少なくともニッケルめっき皮膜のめっき層を施していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置用ステム。
【請求項３】
前記ニッケルめっき皮膜の膜厚が５乃至は２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の電子装置用ステム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電子装置用ステムを用いたことを特徴とする電子装置。
【請求項５】
鉄を含む金属からなるベースに形成した貫通孔の内面を含む前記ベースの全面にニッケルめっき皮膜を形成し、ガラスパウダーとバインダーとを圧縮して仮焼成したガラスタブレットを前記ベースの貫通孔に挿入して前記ベースを組み立て治具に組み込み、前記組み立て治具ごと前記ベースを封着炉に通炉して前記ベースと前記ガラスタブレットを加熱し、前記加熱により熔融したガラスを貫通孔に封着することを特徴とする電子装置用ステムの製造方法。
【請求項６】
前記ニッケルめっき皮膜を５乃至は２０μｍに形成することを特徴とする請求項５に記載の電子装置用ステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子装置用ステムとその製造方法に関し、特にスタンドオフガラスを有する電子装置用ステムの技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子装置のベース部に用いる電子装置用ステムにはスタンドオフガラスを有するものがある。これは、電子装置用ステムのベースの下面（実装基板側）にスタンドオフガラスを突出させて形成したものであり、電子装置を実装基板などに実装する際にスタンドオフガラスを実装基板に接触させることによって、電子装置のベース部が直接に実装基板と接しないように、電子装置用ステムのベースを実装基板から一定の距離をあけて実装するものである。
【０００３】
従来の電子装置用ステムには例えば特許文献１および特許文献２に開示するものがある。図３は従来の電子装置用ステムの一例を示す断面図であり、１００はベース、１００ａは貫通孔、１０１はスタンドオフガラス、１０１ａはガラス半球部、１０１ｂはガラスコーナー部、１０１ｃはガラス柱状部を各々示している。
【０００４】
図３に示すように、ベース１００の貫通孔１００ａに封着してスタンドオフガラス１０１を配置しており、スタンドオフガラス１０１のガラス半球部１０１ａがベース１００の外面（実装基板側）に突出して形成されている。ガラス半球部１０１ａは貫通孔１００ａの内径よりも大きな外径に膨らんでいる。
【０００５】
この構成によれば、ベース１００から突出したガラス半球部１０１ａが実装基板（図示省略）に当接することによって、ベース１００は実装基板との間にガラス半球部１０１ａに相当する間隙を保って実装基板に実装される。
【０００６】
ここで、ベース１００の貫通孔１００ａにスタンドオフガラス１０１を封着する方法を説明する。ベース１００は鉄−ニッケル等の鉄系合金から成る。このベース１００の貫通孔１００ａに軟質ガラスのタブレットを挿入した状態でベース１００を治具に組み込む。
【０００７】
次に、治具ごとベース１００を封着炉に通炉させてベース１００とガラスタブレットを加熱する。熔融したガラスはベース１００の貫通孔１００ａを充たすと共に、ベース１００の基板実装面側に半球状に盛り上がってガラス半球部１０１ａを形成する。
【０００８】
そして、封着炉を通炉した後に温度が降下すると、ガラスが凝固してスタンドオフガラス１０１が形成されるとともに、ガラスと金属との熱膨張率の差によってベース１００がスタンドオフガラス１０１を締め付ける力が働き、いわゆるコンプレッションタイプの機械的応力によって貫通孔１００ａにスタンドオフガラス１０１が封着される。尚、ベース１００には防腐を目的として通常１〜５μｍ厚程度のニッケルめっきが施されている。
【０００９】
上述した電子装置用ステムでは、スタンドオフガラス１０１のガラス半球部１０１ａが、ベース１００の貫通孔１００ａの内径よりも大きな外径を有する。このため、スタンド貫通孔１００ａを封じるガラス柱状部１０１ｃと、スタンドオフガラス１０１のガラス半球部１０１ａとの境には、貫通孔１００ａの開口縁に沿ってガラスコーナー部１０１ｂが形成される。
【００１０】
このガラスコーナー部１０１ｂに対して上述の機械的応力の集中が起こり、せん断的応力によってガラスコーナー部１０１ｂを起点としてクラックが発生し、最悪の場合にはスタンドオフガラス１０１のガラス半球部１０１ａがガラス柱状部１０１ｃからせん断されて脱落することがあった。
【００１１】
この問題を解決するものとして、スタンドオフガラスへの応力集中を緩和させるためにベースの形状に工夫を加えたものがあった。この構成を図２に示す。
図２（ａ）に示すように、ベース１００は貫通孔１００ａの開口の周囲に突状周縁部１００ｂを設けている。この突状周縁部１００ｂはベース１００の外面（実装基板側）に貫通孔１００ａの開口を取り囲むようにしてリング状の突起として形成されている。
【００１２】
突状周縁部１００ｂは、その外周径（稜線部）がガラス半球部１０１ａの外径サイズに一致するように、形成されていた。また、突状周縁部１００ｂの内壁面のコーナー部１００ｃは面取りされていた。
【００１３】
あるいは、図２（ｂ）に示すように、ベース１００の貫通孔１００ａの開口の周囲に凹溝１００ｄを形成することで、薄肉状の突状周縁部１００ｂを形成したものがある。
これら、図２（ａ）、（ｂ）のいずれの構成においても、突状周縁部１００ｂがその金属肉厚を薄く形成されていることで、貫通孔１００ａのコーナー部分１００ｃにおいてベース１００がスタンドオフガラス１０１に加えるせん断応力を緩和することができる。このため、電子装置用ステムの単体では、クラックやガラス半球部１０１ａの脱落を防止することに一定の効果を得ることができた。
【特許文献１】特開平５−６２５１８号公報
【特許文献２】特許第２６８５８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した従来の構成では、コンプレッション応力の集中を完全には解消することはできず、スタンドオフガラスにクラックが発生することや、ガラス半球部が脱落することを防止することが完全には行い得ないという課題を依然として有していた。
【００１５】
また、構成部材であるベース１００に追加加工が必要なために採用可能な部材の汎用性を欠くという課題も有していた。
本発明は上述した従来の課題を解決するものであり、構成部材の汎用性を確保しつつ、せん断応力の集中に起因するクラックやガラス半球部の脱落が発生することのない電子装置用ステムとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明の電子装置用ステムは、ベースに設けた貫通孔にスタンドオフガラスを備え、前記スタンドオフガラスが貫通孔内のガラス柱状部と前記ベースの主面から半球状に突出させたガラス半球部を有し、前記ガラス柱状部と前記ガラス半球部とが実質的に同外径状に連続することを特徴とする。
【００１７】
上記した構成により、ガラス柱状部とガラス半球部とが実質的に同外径状に連続する部位においてベースの貫通孔の開口縁がスタンドオフガラスに対向することで、応力集中が生じる部分が構成要素として存在しない。
【００１８】
このため、ベースがスタンドオフガラスに及ぼすコンプレッション応力がスタンドオフガラスの一部に集中することなく分散されるので、せん断応力集中に起因するガラスクラックやガラス半球部の脱落が発生することのない電子装置用ステムとなる。ベースは特別な加工を施す必要がないので、構成部材としての汎用性を損なうことのない電子装置用ステムとなる。
【００１９】
また、前記ベースが鉄を含む金属からなり、前記ベースが前記貫通孔の内面を含む全面に少なくともニッケルめっき皮膜のめっき層を施されていることを特徴とする。
また、前記ニッケルめっき皮膜の膜厚が５乃至は２０μｍであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の電子装置用ステムの製造方法は、鉄を含む金属からなるベースに形成した貫通孔の内面を含む前記ベースの全面にニッケルめっき皮膜を形成し、ガラスパウダーとバインダーとを圧縮して仮焼成したガラスタブレットを前記ベースの貫通孔に挿入して前記ベースを組み立て治具に組み込み、前記組み立て治具ごと前記ベースを封着炉に通炉して前記ベースと前記ガラスタブレットを加熱し、前記加熱により熔融したガラスを貫通孔に封着することを特徴とする。
【００２１】
上述した構成によれば、封着炉で加熱されたベースから鉄成分がニッケルめっき皮膜の層内に熱拡散する。しかし、鉄成分がニッケルめっき皮膜の表面にまで達することはなく、ガラスとの親和性が高い酸化鉄がニッケルめっき皮膜の表面に分布することがない。
【００２２】
このため、ガラスタブレットが熔融してスタンドオフガラスとしてベースに封着される際に、ガラス半球部はベースの貫通孔の内部に留まり、ベースの外面（配線基板実装面）へ流れ出て拡がることがない。この結果、スタンドオフガラスはガラス半球部がベースの貫通孔と実質的に同心で且つ同径となる。
【００２３】
また、前記ニッケルめっき皮膜を５乃至は２０μｍに形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、スタンドオフガラスに応力集中が発生する要因がなく、スタンドオフガラスにクラックが発生したり、スタンドオフガラスのガラス半球部がせん断により脱落することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態における電子装置用ステムの断面図である。図１において、１はベース、１ａは貫通孔、２はニッケルめっき皮膜、２ａはニッケルめっき皮膜、２ｂは銅めっき皮膜、３はスタンドオフガラス、３ａはガラス半球部、３ｂはガラス柱状部を各々示している。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、鉄−ニッケル等の鉄を含む合金から成るベース１は貫通孔１ａを有し、貫通孔１ａの内面を含むベース１の全面にニッケルめっき皮膜２が施されている。貫通孔１ａにはスタンドオフガラス３が封着されており、スタンドオフガラス３は貫通孔１ａを封じるガラス状柱部３ｂと、ベース１の主面をなす下面（配線基板実装側）から半球状に突出したガラス半球部３ａとからなる。スタンドオフガラス３はガラス半球部３ａとガラス柱状部３ｂが実質的に同外径状に連続している。
【００２７】
上記の構成によれば、スタンドオフガラス３はガラス半球部３ａとガラス状柱部３ｂがベース１の貫通孔１ａと略同心で且つ実質的に同外径状に連続しているので、従来の構成として図３で示したガラスコーナー部１０１ｂに相当する部分が構成要件として存在しない。このため、ベース１がスタンドオフガラス３に及ぼすコンプレッション応力がスタンドオフガラス３の一部に集中することなく分散されるので、スタンドオフガラス３にせん断応力の集中も発生せず、これに起因するガラスクラックやガラス半球部３ａの脱落が発生することがない。
【００２８】
また、ベース１は特別な加工を必要するものではないので、部材としての汎用性を損なうこともない電子装置用ステムとすることができる。
この電子装置用ステムの製造方法を以下に説明する。ベース１の貫通孔１ａの内面を含むベース１の全面をニッケルめっき皮膜２で覆って形成する。このニッケルめっき皮膜２の膜厚は５〜２０μｍ程度であり、より好ましくは８〜１２μｍ程度が良い。
【００２９】
次に、ガラスパウダーとバインダーとを圧縮して仮焼成した所定のボリュウムのガラスタブレットをベース１の貫通孔１ａに挿入し、この状態でベース１をカーボンから成る組み立て治具に組み込む。
【００３０】
そして、組み立て治具ごとベース１を封着炉に通炉してベース１とガラスタブレットとを１０００℃程度に加熱し、熔融したガラスタブレットをベース１の貫通孔１ａに封着する。
【００３１】
上記の構成によれば、封着炉での加熱によってベース１が有する鉄成分がニッケルめっき皮膜２の層内に熱拡散する。しかし、鉄成分がニッケルめっき皮膜２の表面にまで達することはなく、ガラスとの親和性が高い酸化鉄がニッケルめっき皮膜２表面に分布することがない。
【００３２】
このため、ガラスタブレットが熔融してスタンドオフガラス３としてベース１に封着される際に、ガラス半球部３ａはベース１の貫通孔１ａの内部に留まり、ベース１の外面（配線基板実装面）へ流れ出て拡がることがない。この結果、スタンドオフガラス３はガラス半球部３ａとガラス状柱部３ｂがベース１の貫通孔１ａと略同心で且つ実質的に同外径状に連続する形状となる。
【００３３】
尚、本発明の実施の形態では、ベース１に施すめっき皮膜はニッケルめっき皮膜２の単層として説明したが、これに限定するものではない。例えば、図１（ｂ）に示すように、銅めっき皮膜２ｂとニッケルめっき皮膜２ａ等とを積層して組み合わせることも可能であり、ニッケルめっき皮膜２ａを含む複数のめっき皮膜としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、電子装置用ステムとして有用であり、特にスタンドオフガラスを有する電子装置用ステムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における電子装置用ステムの断面図
【図２】従来の電子装置用ステムの断面図
【図３】従来の電子装置用ステムの断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  ベース
１ａ  貫通孔
２  ニッケルめっき皮膜
２ａ  ニッケルめっき皮膜
２ｂ  銅めっき皮膜
３  スタンドオフガラス
３ａ  ガラス半球部
３ｂ  ガラス柱状部
１００  ベース
１００ａ  貫通孔
１００ｂ  突状周縁部
１００ｃ  コーナー部分
１００ｄ  凹溝
１０１  スタンドオフガラス
１０１ａ  ガラス半球部
１０１ｂ  ガラスコーナー部
１０１ｃ  ガラス柱状部
【図１】
2007311433.tif 000003
【図２】
2007311433.tif 000004
【図３】
2007311433.tif 000005