JP3745835B2 - 電子部品のパッケージ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品を搭載したプリント基板をケースにより封止した構造のパッケージの改良に関し、特に構造の複雑化、ケース高の大型化、組み付け作業の繁雑化を招くことのない電子部品のパッケージ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子等の圧電デバイスを用いた発振回路等の様に温度補償、電磁シールド等を必要とする電子回路にあっては、電子回路を備えたプリント基板をシールドケース内に封止し、これをユニット化して、電子機器、通信機器等の装置本体に組み込むことが行われている。
図６(a) 及び(b) は従来の電子部品のパッケージの一例の外観斜視図及び底部斜視図であり、このパッケージ１は、上面に配線パターン及び電子部品２を備えたプリント基板３の上面を金属ケース４により封止したものであり、このパッケージ１は、プリント基板３の対向し合う２つの端縁の中央部に夫々切欠き３ａを設けると共に、該切欠き３ａと対応するケース端縁の下縁部から該切欠き３ａ内に嵌合する突片４ａを突出させて、該突片４ａを切欠き３ａに嵌合させた状態でケース４をプリント基板３に組み付けている。プリント基板３に対するケース４の固定は、(b) に示す様にパッケージを裏返した状態で突片４ａの裏側とプリント基板の裏面との間をハンダ５によって行っていた。
しかし、この従来例にあっては、プリント基板の裏面にケースの一部が突出する為、パッケージの全高が大きくなって小型化の要請に反するという不具合があり、またパッケージをひっくり返した上でハンダ接続を行う必要がある為、作業性が悪化するという欠点がある。
【０００３】
なお、図６のパッケージはＬ字状のリード端子６がプリント基板３の下方に突出するタイプであるが、これ以外にもプリント基板の底面に沿ってパッド状のリード端子を平面状に配置したものもある。しかし、このタイプにおいては、ケースから上記突片４ａの如きものを突出させる訳にはゆかないので、ケース側壁と基板端縁等との間をハンダ或は接着剤により固定する必要が生じる。しかし、ハンダ代等を確保することが難しく、パッケージの大型化、組み付け作業の繁雑化等の不具合が生じている。
また、特開平８−３７４２１号公報には、水晶振動子や複数の回路素子が載置された多層構造基板の下方に、該多層構造基板を介して、該多層構造基板と同面積の定電位面としてのシールド層８を一層介設した構成の温度補償型水晶発振器が開示されており、上記のごとき構成を備えることによって基板実装時における周波数微調整のための手間を省略し、調整に起因する発振周波数、周波数温度特性、消費電流、出力電圧等の電気的特性の変動を防止するようにしている。しかし、この従来例は、基板構造が複雑である為、基板自体が高価となるばかりか、基板上の凹部内に部品を実装する工程の自動化が困難になるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、電子部品を搭載したプリント基板をケースにより封止した構造のパッケージにおいて、構造の複雑化、ケース高の大型化、組み付け作業の繁雑化を招くことのない電子部品のパッケージ構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、下面に表面実装用のパッドを有するプリント基板と、該プリント基板の上面に実装された電子部品と、該電子部品を包囲、収納する為にプリント基板の上部空間を封止する下方が開放し且つ４つの側壁を有した箱形の金属ケースと、を備えたパッケージにおいて、上記プリント基板上面の対向する２つの端縁適所に夫々形成した導体膜と、上記金属ケースの対向する２つの側壁下部であって上記各導体膜と対応する部分に夫々形成された左右２本の切り込みに挟まれた側壁部分の一箇所を内側方向へ傾斜角をもって屈曲退避させることにより形成した退避片と、上記金属ケースの対向する他の２つの側壁の下端縁の適所に夫々形成された凸部又は凹部と、該凸部又は凹部に対応する上記プリント基板の他の２つの端縁に夫々形成された凹部又は凸部と、を備え、上記各退避片を構成する前記側壁部分は、前記２つの側壁下部から下方へ突出しない長さを有し、前記各凸部と各凹部同士を嵌合させると共に、上記各退避片の下端縁を上記各導体膜面と当接させた状態でハンダにより電気的及び機械的に接続固定し、上記金属ケースの側壁及びプリント基板の端縁に夫々設けた各凸部又は凹部は、上記金属ケースの上記他の２つの側壁及び上記プリント基板の上記他の２つの端縁に夫々設けられ、各凸部又は凹部は非対称の位置関係にあることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、上記金属ケースの一方の側壁又は上記プリント基板の一方の端縁の中央部に一つの凸部又は凹部を設けると共に、対向する他方の側壁、又は他方の端縁には２つの凸部又は凹部を該他方の側壁、又は他方の端縁の中央部を挟んで対称位置に配置したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１において、上記金属ケースの一方の側壁又は上記プリント基板の一方の端縁の中央部に一つの凸部又は凹部を設けると共に、対向する他方の側壁、又は他方の端縁の非中央位置に一つの凸部又は凹部を設けたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１において、上記金属ケースの一方の側壁又は上記プリント基板の一方の端縁の非中央部に一つの凸部又は凹部を設けると共に、対向する他方の側壁、又は他方の端縁の非中央位置であって上記一方の凸部又は凹部と対向する位置に一つの凸部又は凹部を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、２、３、又は４において、上記導体膜を上記プリント基板上の電子回路のアースに接続したことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項において、上記導体膜は、非導電性材料から成る基材の表面を導電性金属によりメタライズしたものであることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した形態例により詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一形態例の電子部品のパッケージの分解斜視図、及びプリント基板の裏面図であり、図２（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は組み付け状態を示す斜視図、要部拡大図及びＡ−Ａ断面図である。このパッケージ１０は、電子部品１１を実装したプリント基板１２と、このプリント基板１２上の電子部品１１を包囲、収納する為にプリント基板１２の上部空間を封止する金属ケース１３（下方が開放し且つ４つの側壁を有した箱形）とを備えている。このパッケージ１０の特徴的な構成は、プリント基板１２の上面の端縁適所に導体膜１５を形成するとともに、金属ケース１３の側壁下部であって上記導体膜と対応する部分が内外方向へフリーとなるように該側壁下部に切り込みを形成することにより形成した退避片１６を備えた点にある。そして、退避片１６を金属ケース１３の内側に所定角度傾斜させて退避させた状態で、金属ケース１３をプリント基板上にかぶせた時に、該退避片１６の先端部が導体膜１５と接することにより、電気的及び機械的に接続固定した状態となる様にしている。この接触状態は弾性的な圧接でも良いし、非弾性的な単なる接触でも良い。
【０００７】
図１では、プリント基板１２と金属ケース１３の対向し合う短辺の中央部に夫々導体膜１５と退避片１６を設けたが、これは一例であり、これらを短辺或は長辺上のどのような位置に設けてもよい。
図示した退避片１６は、ケース側壁に２本の切り込みを形成することにより形成される部分を内側に屈曲させることにより形成しているが、これは一例に過ぎず、側壁の一部をプレス加工により内側へへこませることにより退避片を形成してもよい。
また、導体膜１５は、例えば、プリント基板１２の基材、即ち非導電性材料の表面を導電性金属によってメタライズすることにより形成する。使用する金属材料としては、例えば銀−パラジウム膜、ニッケル膜、金膜を順次重ねてメッキしたものを用いる。銀−パラジウム膜はセラミック基板になじみ易いため最下層の膜として用い、金膜はハンダとのなじみが良好である為に用い、ニッケル膜は銀−パラジウム膜と金膜とのなじみの悪さを解消する為に中間膜として用いる。
【０００８】
金属ケース１３をプリント基板１２に取付ける際の位置決め方法としてこの形態例では、金属ケース１３の側壁の下端縁の適所に凸部又は凹部２０を形成すると共に、このケース側の凸部又は凹部２０に対応する上記プリント基板の端縁に凹部又は凸部２１を設け、各凸部と各凹部同士を嵌合させるようにしている。一方の突部を他方の凹部に嵌合させることにより、位置決めが完了する。
位置決めの完了後に、金属ケースの側壁から内側に退避した退避片１６の外側面と導体膜１５の上面との間にハンダを流し込むことにより、退避片１６と導体膜１５とを電気的、機械的に固定する。
この接続作業に於ては、予め基板上の電子部品をクリームハンダを用いて基板上に仮止めしておき、この基板上にケースをかぶせて退避片１６と導体膜１５との間にクリームハンダを充填してからパッケージ全体を加熱することにより、電子部品とケースを一括して基板上にリフロー接続することが可能となる。
勿論、基板上に電子部品を固定した後で、ケースを基板上に接続固定してもよい。
【０００９】
また、この導体膜１５は必要に応じてプリント基板上の電子回路のアースに接続する。このように構成することにより、金属ケースがシールド効果を発揮することができる。
なお、ケース１３としては、金属材料以外にも、セラミックや耐熱性の樹脂を用いてもよい。金属材料以外のケースを用いる際に、シールド効果を持たせたい場合には、ケース表面に金属のメタライズを施せば良い。特に、導体膜１５と接する退避片１６部分については、メタライズ等により導電性の表面を有するように加工しておく必要がある。
次に上記した位置決め用の凸部又は凹部の配置であるが、図１(a) (b) では、対向し合う側壁及び端縁の夫々中央部に凸部と凹部を設けて位置決めを行っているが、このように構成すると、ケースの前後方向とプリント基板の前後方向を誤って組み付ける事態が生じ易い。
このような誤装着の発生を防止する為には、対向し合う側壁に夫々形成された凸部又は凹部２０、或は対向し合う端縁に夫々形成された凹部又は凸部２１が非対称状態となる様に夫々の位置、個数等を異ならせることが有効である。
なお図１(b) のプリント基板裏面図において、符号２２はこのパッケージを他の基板上に表面実装する時に用いるパッドであり、２３はハンダ溜りである。
【００１０】
図３(a) (b) 及び(c) は夫々プリント基板に金属ケースを装着する際の誤装着防止の為の構成例を示す平面略図であり、まず(a) は対向し合う２辺Ｓ１、Ｓ２の内の一方の辺Ｓ１の中央部に凸部又は凹部２０、２１を一か所設けると共に、他方の辺Ｓ２には該辺Ｓ２の中心Ｃを中心として対称位置関係で２つの凸部又は凹部２０、２１を配置した。このように対向し合う２辺Ｓ１、Ｓ２上に非対称状態となる位置関係及び個数で凸部又は凹部２０、２１を配置したので、誤装着の防止が可能となる。
次に、図３(b) の例では、他方の辺Ｓ２の中心位置に一つの凸部又は凹部２０、２１を配置すると共に、一方の辺Ｓ１の非中心位置に凸部又は凹部２０、２１を配置することにより、両辺Ｓ１、Ｓ２上の凸部又は凹部２０、２１の位置関係を非対称にして誤装着の防止を図っている。なお、この例では、辺Ｓ２上の凸部又は凹部２０、２１の位置を、辺Ｓ２の非中心部であって、非対称となる位置に設けてもよい。
図３(c) の例では、両辺Ｓ１、Ｓ１上に夫々一つづつ設けた凸部又は凹部２０、２１を対向し合う位置関係で配置することにより誤装着の防止を図っている。
【００１１】
次に、図４は他の形態例のパッケージの分解斜視図、図５(a) (b) (c) 及び(d) はこの形態例のパッケージの全体構成を示す正面断面図、側面図、ケースの構成図、及びプリント基板の構成である。
この形態例の特徴は、プリント基板１２として多層基板を用い、この多層基板の対向し合う端縁の上面適所を所定の深さ溝状に切欠くことにより、基板の肉厚内に埋設され且つ基板面積とほぼ等しい面積を有するアース用の電極膜２５を一部露出させ、この露出したアース用の電極膜２５に、ケース１３から下方へ突出した退避片１６を電気的に接続固定させつつ、ケース１３を多層基板１２上にかぶせた点にある。
この形態例のケース１３に設けた退避片１６は、ケースの下底縁よりも所定長下方へ突出しており、この退避片１６の下方への突出長は、ケース１３を基板上に閉止した時に、退避片１６の先端部が溝２６の底面の電極膜２５に接する様に設定する。
このように構成することにより、各退避片１６が基板上の各溝２６内に入り込むような位置関係でケース１３を基板上にかぶせるだけでケースの位置決めが完了し、退避片１６と溝内の電極膜２５との接合部をハンダにて固定することにより、固定が完了する。この形態例では、退避片１６と溝２６が位置決め手段を兼ねることができるので、上記形態例に様に位置決め用の凸部又は凹部２０、２１を格別に設ける必要がなくなる。
なお、基板に対するケースの取付け方向を誤ることがないように、一方又は双方の溝２６及び退避片１６を図示の中心位置から所定距離ずらせておいてもよいし、各退避片１６の幅を異ならせてもよいし、また両方の溝及び退避片の位置を非対称となる様に配置することが好ましい。
また、上記例では、溝及び退避片を一つの辺に一つづつ設けたが、必要に応じて複数づつ設けてもよい。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ケースの下縁部の一部が基板の下面を越えて下方へ突出することがないので、パッケージの高さを低く抑えることができる。ハンダ接続時に基板をひっくり返すことなく、基板上にケースを単純に載置してからそのままハンダ接続すれば良いので自動実装化し易い。基板上の電子部品と共に、基板に対してケースをリフローによりハンダ接続することができるので、接続作業を一工程で実現可能となる。また、位置決め用の凹部、凸部を設けることにより、ケースの位置合わせが容易となる。位置決め用の凹部、凸部を、非対称の位置関係、及び個数で配置することにより、基板に対するケースの向きを誤って装着することを防止できる。更に、多層基板に適用する場合には、位置決め用の凹部、凸部を省略して、構成及び作業性を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) 及び(b) は本発明の一形態例の電子部品のパッケージの分解斜視図、及びプリント基板の底部構成図。
【図２】 (a) (b) 及び(c) は図１のパッケージの組み付け状態を示す斜視図、要部拡大図及びＡ−Ａ断面図。
【図３】 (a) (b) 及び(c) は夫々誤装着防止の為の構成例を示す平面略図。
【図４】本発明の他の形態例のパッケージの分解斜視図。
【図５】 (a) (b) (c) 及び(d) は図４の形態例のパッケージの全体構成を示す正面断面図、側面図、ケースの構成図、及びプリント基板の構成図。
【図６】 (a) 及び(b) は従来のパッケージの構成を示す斜視図、及び底部斜視図。
【符号の説明】
１０ パッケージ、１１ 電子部品、１２ プリント基板、１３ 金属ケース、１５ 導体膜、１６ 退避片、２０ 凸部又は凹部、２１ 凹部又は凸部、２５電極膜、２６ 溝。

Claims (6)

1. 下面に表面実装用のパッドを有するプリント基板と、該プリント基板の上面に実装された電子部品と、該電子部品を包囲、収納する為にプリント基板の上部空間を封止する下方が開放し且つ４つの側壁を有した箱形の金属ケースと、を備えたパッケージにおいて、上記プリント基板上面の対向する２つの端縁適所に夫々形成した導体膜と、上記金属ケースの対向する２つの側壁下部であって上記各導体膜と対応する部分に夫々形成された左右２本の切り込みに挟まれた側壁部分の一箇所を内側方向へ傾斜角をもって屈曲退避させることにより形成した退避片と、上記金属ケースの対向する他の２つの側壁の下端縁の適所に夫々形成された凸部又は凹部と、該凸部又は凹部に対応する上記プリント基板の他の２つの端縁に夫々形成された凹部又は凸部と、を備え、
   上記各退避片を構成する前記側壁部分は、前記２つの側壁下部から下方へ突出しない長さを有し、
   前記各凸部と各凹部同士を嵌合させると共に、上記各退避片の下端縁を上記各導体膜面と当接させた状態でハンダにより電気的及び機械的に接続固定し、上記金属ケースの側壁及びプリント基板の端縁に夫々設けた各凸部又は凹部は、上記金属ケースの上記他の２つの側壁及び上記プリント基板の上記他の２つの端縁に夫々設けられ、各凸部又は凹部は非対称の位置関係にあることを特徴とする電子部品のパッケージ構造。
2. 上記金属ケースの一方の側壁又は上記プリント基板の一方の端縁の中央部に一つの凸部又は凹部を設けると共に、対向する他方の側壁、又は他方の端縁には２つの凸部又は凹部を該他方の側壁、又は他方の端縁の中央部を挟んで対称位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品のパッケージ構造。
3. 上記金属ケースの一方の側壁又は上記プリント基板の一方の端縁の中央部に一つの凸部又は凹部を設けると共に、対向する他方の側壁、又は他方の端縁の非中央位置に一つの凸部又は凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品のパッケージ構造。
4. 上記金属ケースの一方の側壁又は上記プリント基板の一方の端縁の非中央部に一つの凸部又は凹部を設けると共に、対向する他方の側壁、又は他方の端縁の非中央位置であって上記一方の凸部又は凹部と対向する位置に一つの凸部又は凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品のパッケージ構造。
5. 上記導体膜を上記プリント基板上の電子回路のアースに接続したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４のいずれかに記載の電子部品のパッケージ構造。
6. 上記導体膜は、非導電性材料から成る基材の表面を導電性金属によりメタライズしたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、又は請求項５のいずれかに記載の電子部品のパッケージ構造。

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