JPH036662B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子部品の封止構造に関し、特にス
リーブ体の両端開口から挿入された両電極のリー
ド線部間にダイオード等の半導体素子或いはその
他の電子部品素子を挾着保持して両電極とスリー
ブ体とを溶着した構造に関するものである。

円筒形リードレスタイプの封止構造をもつ電子
部品として第１図に示すものが知られている。第
１図は半導体ダイオードの構造に関するもので、
縦型の治具（図示せず）を用いて、ガラス製スリ
ーブ１２の上下端開口５，６からＴ字型のFe−
Ni−Cu製電極３，４を夫々挿入し、この際これ
ら両電極の各リード線部（デユメツト線部）２間
にダイオードペレツト１３を挾着した状態で加熱
処理し、各電極３，４に対しスリーブ１２を溶着
して一体化する。第２図にはこの一体化構造を示
したが、ペレツト１３の上面側のAgバンブ７が
電極３のリード線部２に固着され、またその裏面
側はろう材（図示せず）を介して電極４のリード
線部２に固着される一方、電極３，４自体はスリ
ーブ１２の内周面及び上下各端面に固定される。
この円筒形リードレスダイオードは実装に当つて
は、プリンド基板上で横に寝かした状態で各ヘツ
ダ部とプリント基板の導電パターンとの間に半田
デイツプ等の技術により半田を選択的に付着さ
せ、両者間を電気的及び機械的に接続することが
できる。このプリント基板とダイオード電極との
半田付けによる接着強度をよくするために、上記
した治具による組立て時のスリーブ１２の保護を
図る目的から、上記ヘツダ部１をリード線部２に
より充分に拡大し、スリーブ１２の端面とほぼ同
一径に形成する必要がある。

このようなダイオード構造について、本発明者
が検討を加えた結果、リードレス部品としての特
長は備えているものの特にその組立て方法から生
じる重大の欠陥が存在することが判明した。

即ち、スリーブ１２を電極３，４に溶着するた
めの上記熱処理後に、室温にまで冷却する場合、
特にヘツダ部１がスリーブ１２より熱膨張率（又
は収縮率）が大きいためにスリーブ１２よりも大
きく収縮してしまう。この結果、スリーブ１２の
端面がそこに固着しているヘツダ部１から過度の
応力を受けることになり、歪が生じて第２図に示
す如きクラツク８が入つてしまう。この現象は特
に、スリーブ１２の半径方向での熱膨張係数がヘ
ツダ部１のそれとかなりの差があることに起因す
るものである。なお、図面での一方の電極４にお
いてクラツク８が生じることを示したが、他方の
電極３においても同様の現象が生じる。

本発明は、ガラススリーブ封止するリードレス
タイプの電子部品の組立て構造において、クラツ
クの発生を防止して、機械的強度を向上させ、特
性の安定化及び信頼性の向上を図ることを目的と
するものである。

この目的を達成するために、本発明によれば、
ガラススリーブ内に挿入される両電極の一方のヘ
ツダ部とスリーブ端面との接触面積を小さくする
と共に、他方のヘツダ部とスリーブ端面とを接触
させないように構成したことを特徴としている。
従つて、本発明による構造では、溶着後の冷却時
にヘツダ部の収縮による影響がスリーブ側に及ば
ないようになすことができ、高歩留で信頼性の良
い製品を提供できることになる。

以来、本発明のリードレスタイプの封止構造を
半導体ダイオードに適応した実施例について詳細
に説明する。なお、以下の実施例では、第１図及
び第２図と共通する部分には共通符号を付し、そ
の説明を省略している。

第３図は本発明の実施例を示す断面図にある。
第３図に示す例によれば、スリーブ１２内に挿入
される両電極３，４の各ヘツダ部１の内側に、リ
ード線部２側へ直線的に高くなつた（傾斜した）
テーパー部９を夫々設け、かつスリーブ１２自体
は第２図のものに比べてより短かくしていて上部
のヘツダ１（具体的にはテーパー部９）との間に
一定の間隙１０が残されるようにしている。テー
パー部９はほぼ円錐台形状をなしており、その先
端においてリード線部２と一体化されている。な
お、スリーブ１２は熱膨張係数が例えば91×
10^-7／℃のSiO₂−PbO−K₂O系のガラスからなつ
ていてよく、軟化点が約650℃以下の例えばコー
ニング＃8870（商品名）の如き軟質ガラスが採用
されてよい。また、電極３，４はジユメツト線と
して知られるCu被覆Fe−Niからなつていてよ
く、特にそのヘツダ部１の熱膨張係数はスリーブ
１２とは長さの方向では合わせてあるが、半径方
向では相違していて例えば100×10^-7／℃となつ
ている。第４図ではペレツト１３部分が拡大図示
されているが、図中、１１はリード線部２表面の
銅（Cu）被膜、１１′はCu被膜を酸化処理するこ
とによつて形成されち亜酸化銅被膜、１４はペレ
ツト１３の表面絶縁膜、１５はペレツト裏面に形
成されたAgなどのろう材である。ペレツトが載
置されるリード線部２の切断面には若干の銅被覆
が存在してもペレツトのリード線部に対する接着
は可能である。

組立てに際しては、第１図で述べたと同様にし
て垂直方向に挿入可能な治具を用意し、治具内に
おいてペレツト１３をスリーブ１２内で挾着する
ように各リード線部２を挿入し、しかる後に所定
温度で所定時間加熱処理してスリーブ１２と各リ
ード線部２との接合面（具体的にはスリーブ内
面）を互いに溶着し、同時にペレツト１３をAg
バンプ７及びろう材１５を介して各リード線部２
に固着する。この熱処理条件は種々選択できる
が、例えばN₂又は空気中で約650℃、数10秒間で
あつてよい。

熱処理後、全体を室温に冷却する。これによつ
てスリーブ１２−リード線部２間、ペレツト１３
−リード線部２間が相互に固定される。

この冷却時に、既述した如くヘツダ部１の収縮
が生じるが、第３図に示したようにその内側面は
テーパー部９の存在によつてスリーブ１２の下端
面に対してその内周エツジにおいてのみ接触して
いるだけであるから、ヘツダ部１の収縮の影響は
スリーブ１２側へは殆んど及ぼされない。これに
よつて、スリーブ１２の端部では既述した如きク
ラツクが全く生じることがない。言い換えれば、
スリーブ１２の端面とヘツダ部１とは実質的に溶
着されていないから、ヘツダ部１の応力はスリー
ブ１２に伝わらず、従つて熱歪が生じることがな
いのである。また、スリーブ１２の上端側におい
ては、上記と同様のテーパー部９をヘツダ部１に
設けると共にスリーブ１２との間に間隙１０を形
成しているために、ヘツダ部１とスリーブ１２の
上端面とは殆んど若しくは全く接し合うことがな
く、間隙１０がスリーブ１２の長さ方向への熱膨
張を効果的に吸収している。従つて、上端側にお
いてもクラツクの問題が全くなく、しかも熱処理
を効果的に行なえる構造になつている。電極３，
４に対するスリーブ１２の固定は実質的にリード
線部２の外周面に行なわれるが、これは充分な機
械的強度を示し、安定な密封構造を達成できる。

ヘツダ部１のテーパー部９はこのように重要な
役割を果しているが、その傾斜角度θは10〜20°
がよく、また傾斜量ｔは0.1〜0.2mmであるのが適
当である。

また、本実施例で注目すべきもう１つの点は、
上記した組立て時にスリーブ１２内に各電極を挿
入した際、下側のヘツダ部１のテーパー部９に対
しスリーブ１２の下端面（内周エツジ）が当接し
て位置決めされるが、このときテーパー部９が円
錐面であるからスリーブ１２の位置（即ちスリー
ブ１２とヘツダ部１との芯合せ）を正確に行なえ
ることである。この結果、スリーブ１２の内周エ
ツジがテーパー部９の全周に亘つて均一に当接す
るから、組立てを安定に行なうことができ、ひい
てはスリーブ１２内面−リード線部２間の溶着を
全周において均一に行なうこともできる。

さらに、このような電子部品によれば、一方の
ヘツダ部とスリーブ端面との接触面積を小さくす
ると共に、他方のヘツダ部とスリーブ本体とは完
全に接触させない構成になつているため、従来封
止工程において、スリーブの寸法誤差によつて生
じていたペレツトとリード線部との非接触からな
る電気的不良の問題を防止することができる。

第５図は、本発明の他の実施例による密封構造
を示すものである。

この例では、各電極３，４のヘツダ部１の内側
面に同心状の段部１９を設けている点が、上述し
た実施例と相違している。この段部１９のサイズ
（面積）は、スリーブ１２の端面との接触面積が
ガラススリーブの端面面積に比して小さくなるよ
うに設定されている。スリーブ１２の端面とのそ
の接触面積が小さいほど大きな効果を得ることが
できる。

このように構成すれば、ヘツダ部１とスリーブ
１２との接触は段部１９においてのみ行なわれる
から、第２図に示した場合より両者間の接触又は
溶着面積を大幅に減らすことができる。従つてこ
の場合も、熱処理後の冷却時にスリーブ１２がク
ラツクを生じることを防止できる。なお、段部１
９の高さはｔは上述のテーパー部９と同様の0.1
〜0.2mm程度であつてよい。

第６図は、本発明のさらに他の実施例を示し、
上述した部分と同一部分は同一符号が付されてい
る。この実施例では、従来と同一形状の電極３お
よび４を使用し、垂直方向での組立時、下側電極
４とガラススリーブ１２との間に金属のリング２
０を挾んで溶着のための熱処理を行なつたもので
ある。このリング２０はヘツダ部１と同一金属材
料を使用することができ、または、Cuなどの他
の金属材料を使用することもできる。

第６図に示した実施例において、ガラススリー
ブ１２は、その上側端面が上部ヘツダ部１（電極
３のスタツド部）に接触しないように短かく形成
され、それによつてそれらの間に間隙t′を設けて
いる。これによつて、ガラススリーブの上側端面
はヘツダ部１に溶着されることはなく、ガラスス
リーブの上側端部でのクラツクの発生は防止され
ている。また、この間隙t′は、下側のガラススリ
ーブと金属リングをもつヘツダ部との間の間隙ｔ
に対して大きな距離（t′＞ｔ）とすることによつ
てダイオードのアノード側を示すなどの極性表示
とすることができる。実施例の場合、t′＞ｔとし
て視覚的にt′の方が大きい間隙であると判定でき
るようにし、上側電極をアノード側とした。

第７図は、本発明のさらに他の実施例を示す部
分的な断面図を示す。上述した同一する部分は同
一符号が付され、その説明を省略する。この実施
例においては、ヘツダ部１′は、リード線部２と
異なる金属材料で形成されている。上述した第３
図および第５図に示した実施例においては、金型
にFe−Ni−Cuの金属材料をプレスする、所謂、
ヘツデイング加工によつてヘツダ部１の形状はリ
ード線部２と一体に同一金属材料で形成したもの
であるが、この第７図に示す実施例においては、
ヘツダ部１′にCu、しんちゆう等のリード線部の
ジユメツト線と異なる金属材料を使用したもので
ある。この場合、ヘツダ部１′は、溶接技術によ
つてジユメツト線２に溶接されたもので、溶接時
にヘツダ部１′とリード線部２との接合部に形成
されるナゲツト（溶接変形部）２１をスペーサと
して利用し、間隙ｔを得ている。このようにヘツ
ダ部がナゲツトをもつことによつて、ガラススリ
ーブ１２は、ヘツダ部１に溶着されることはな
く、上述の場合と同様な効果を得ることができ
る。金属ヘツダ部１は、ジユメツト線（リード線
部）２とは別の材料を溶接するので、ジユメツト
線によつてヘツダ部を形成する場合、半田メツキ
時に必要とされた亜酸化銅被膜除去のための酸処
理（薄い塩酸液などによる洗じよう）を省略させ
ることができる。すなわち、ヘツダ部１′に直接
に半田メツキすることができる。

以上、本発明を例示したが、上述の実施例は本
発明の技術的思想に基いて更に変形が可能であ
る。例えば、上述の密封構造においては、両電極
３，４の形状はその互喚性を考慮すれば同一形状
であるのがよいが、上述した縦型治具と使用時に
はスリーブ１２が常に下部の電極４のヘツダ部１
に接するから、上部の電極３のテーパー部９又は
段部１９は必ずしも必要ではない。また、上部の
電極４とスリーブ１２との間隙１０のサイズは任
意に決めることができ、例えば上述のテーパー部
９又は段部１９にスリーブ１２が接するようにし
てもよい。また、テーパー部９や段部１９の形状
は種々変更してよく、それらの加工方法又は形成
方法は様々であつてよい。各電極３，４のスリー
ブ１２に対する挿入方向も上述の縦方向に限ら
ず、斜め方向等にしてよい。上述の構造の各構成
部分の材質、形状、寸法を変更することが可能で
ある。

さらに、上述した実施例は半導体ダイオードの
場合を示したが、本発明は半導体ダイオード以外
に２電極を有する抵抗、コンデンサ等の他の電子
部品をリードレスタイプに形成する場合に適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するためのものであつて、
第１図は従来の円筒形リードレス部品の組立て時
における各構成部分を分離して示す斜視図、第２
図は組立てられた同部品の断面図、第３図は本発
明の実施例による円筒形リードレス部品の断面
図、第４図は第３図におけるペレツト部分の拡大
図、第５図乃至第７図は他の実施例による円筒形
リードレス部品の断面図である。 なお、図面に示された符号において、１はヘツ
ダ部、２はリード線部、３及び４は電極、７はバ
ンプ、８はクラツク、９はテーパー部、１２はガ
ラススリーブ、１３は半導体素子（ペレツト）、
１９は段部、２０は金属リング、２１は溶接部の
ナゲツトである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リード線部とこれより拡大されたヘツダ部と
   からなる第１及び第２の電極の各リード線部がガ
   ラススリーブ体の両端開口からその内部に夫々挿
   入され、前記スリーブ体の内部において前記第１
   及び第２電極の各リード線部間に半導体素子を挾
   着保持した状態で前記スリーブ体が前記第１及び
   第２の電極と溶着されている電子部品において、
   前記第１及び第２の電極の一方のヘツダ部と前記
   スリーブ体の開口側端面との接触面積がその開口
   側端面の面積よりも小さくすると共に、前記第１
   及び第２の電極の他方のヘツダ部と前記スリーブ
   体とは接触しないことを特徴とする電子部品。