JP6694764B2 - 電子デバイス - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイスに関する。

コンピュータや携帯端末、基地局に用いられる電子機器には、多くの電子デバイスが搭載されている。電子デバイスとしては、水晶振動片などの圧電振動片を備える振動子や発振器が知られている。このような電子デバイスとしては、電子部品を電子回路基板に搭載するとともに、ベース基板から起立した支柱により電子回路基板をベース基板から離間して保持した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構成の電子デバイスにおいて、基板どうしは、一方から起立する支柱の先端を他方の孔部に挿入することにより相対的に位置決めされて支柱を介して接合される。

特開２００８−８５７４４号公報

しかしながら、接合する基板を互いに位置合わせした際に、支柱の先端が孔部の位置から外れた状態のものがある場合には、かかる支柱の位置を微調整しなければならず、その手間とコストが生じてしまう。このような問題に対しては、孔部の口径をより大きく設定することで対処することも考えられる。しかし、この場合、基板どうしの相対的な位置決めを精度よく行うことが難しくなるため、電子デバイスの外形寸法が製品ごとにバラつくといった問題が生じてしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明は、基板どうしの相対的な位置決め精度を確保しつつ、支柱が孔部に容易に挿入可能な構成とすることにより、製造コストの低減が可能な電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、孔部を備える少なくとも２枚の基板が、孔部に支柱が挿入された状態でそれぞれ離間して保持される電子デバイスであって、少なくとも２枚の基板は、電子部品が搭載される第１基板と、プリント基板に実装される第２基板と、を含み、第２基板に形成される孔部は、その底部に頂点を有する逆円錐状かつ非貫通の孔であって、第１基板側の表面からこの逆円錐状の頂点にかけて傾斜するテーパ面を有し、テーパ面には、その全面にわたって第１金属膜が形成され、支柱の端部と孔部とが第１金属膜上に配置される半田を介して接合される。

また、第１基板を覆うカバーと、カバーに接合されてカバーと共に第１基板を収容する収容空間を形成する第３基板と、をさらに備え、支柱は、第３基板を貫通し、第２基板に形成される孔部は、第３基板側の表面に形成されてもよい。

また、本発明では、孔部を備える少なくとも２枚の基板が、孔部に支柱が挿入された状態でそれぞれ離間して保持される電子デバイスであって、少なくとも２枚の基板は、プリント基板に接合される第２基板及び支柱が貫通する第３基板の少なくともいずれか一方の基板と、いずれか一方の基板から起立する支柱に保持されかつ電子部品が搭載される第１基板と、を含み、孔部は、第１基板を貫通する貫通孔であっていずれか一方の基板側の表面から孔部の中心部分に向けて傾斜するテーパ面を有し、支柱が挿通されるとともに、テーパ面に連通する筒状面を有し、筒状面には第２金属膜が形成される。

本発明によれば、孔部に支柱を容易に挿入することができるとともに、基板を互いに精度よく位置決めすることができる。このため、電子デバイスの外形寸法精度を確保しつつ製造コストを低減することが可能となり、品質がよく安価な電子デバイスを提供することができる。

第１実施形態に係る電子デバイスの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示す電子デバイスの要部断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造工程の一部を示す図である。 （ａ）は第１変形例に係る孔部の構成を示す断面図、（ｂ）は第２変形例に係る孔部の構成を示す断面図である。 第２実施形態に係る電子デバイスの一例を示す断面図である。 第３実施形態に係る電子デバイスの一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。 第３変形例に係る孔部の構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る電子デバイスの一例を示す断面図である。 第４実施形態に係る電子デバイスの他の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、断面図においてハッチングを施した部分は基板及び金属膜を表している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、電子デバイスの上面に平行な平面をＸＺ平面とする。ＸＺ平面に垂直な方向（電子デバイスの厚さ方向）はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係る電子デバイス１００の一例について、図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、電子デバイス１００の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。なお、図１（ａ）では、後述するカバー５０を透過して表している。電子デバイス１００は、いわゆる表面実装タイプ（ＳＭＤ：Surface Mount Device）の構成であり、水晶振動子の周囲温度を一定に保つ恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）である。後述する他の実施形態についても同様である。電子デバイス１００は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１基板（基板）１０を備える電子デバイス本体１と、第２基板（基板）２０とを有している。

電子デバイス本体１は、第２基板２０の＋Ｙ側に配置され、第２基板２０に接合されている。電子デバイス本体１は、いわゆるピンタイプデバイス（ＴＨＤ：Through Hole Mounting Device）の構成であり、電子製品などのプリント基板にピン状のリード部４１ａを挿し込んだ状態で実装可能な構成となっている。電子デバイス本体１は、第１基板１０と、第３基板（基板）３０と、支柱４０と、カバー５０とを有している。

第１基板１０は、矩形の板状に形成されている。第１基板１０の長手方向はＸ方向に平行であり、第１基板１０の短手方向はＺ方向に平行である。第１基板１０としては、ガラスエポキシ基板が用いられるが、これに限定されず、セラミックス基板、ガラス基板、モールド樹脂基板などが用いられてもよい。第１基板１０の表面（＋Ｙ側の面）１０ａ及び裏面（−Ｙ側の面）１０ｂには、圧電デバイスや半導体デバイスなどの電子部品６０が搭載されている。第１基板１０の表面１０ａ側には、例えば、水晶振動子６１及び発振回路６２が搭載されており、裏面１０ｂ側には、例えば、ヒーター６３、温度センサー６４、及び温度制御回路６５が、搭載されている。これらの電子部品６０は、第１基板１０に設けられた回路配線（不図示）に接続されている。なお、これらの電子部品６０は、第１基板１０の表面１０ａ側及び裏面１０ｂ側のいずれか一方側のみに搭載されてもよい。

第１基板１０には、例えば４つの角部に、孔部１１が形成されている。孔部１１は、第１基板１０をＹ方向に貫通する貫通孔であり、それぞれ同一の形状及び寸法の円筒形状に形成されている。孔部１１には、それぞれ支柱４０が挿入されている。第１基板１０は、第３基板３０から起立する支柱４０により、第３基板３０から離間して保持されている。第１基板１０の裏面１０ｂは、第３基板３０の＋Ｙ側の面３０ｄ，３０ｃに対向している。第１基板１０は、第３基板３０と平行に配置されている。

第１基板１０の表面１０ａの孔部１１を囲む領域には、それぞれ接続電極１２が形成されている。接続電極１２は銅めっきにより形成された金属膜である。なお、接続電極１２の金属膜は、銅に代えて、金や銀などであってもよい。また、接続電極１２は、めっきに代えて、メタルマスクを介した印刷や、スパッタリング、真空蒸着などの手法により形成されてもよい。接続電極１２は、第１基板１０の回路配線（不図示）に接続されている。

第３基板３０は、例えば、鉄やコバール（鉄、ニッケル、コバルトの合金）などの導電性の金属材料が用いられて矩形の板状に形成されている。なお、第３基板３０は、金属に代えて、樹脂、セラミックス、ガラスなどから形成されてもよい。第３基板３０の長手方向はＸ方向に平行であり、第３基板３０の短手方向はＺ方向に平行である。第３基板３０は、＋Ｙ側の面が周辺部分よりも＋Ｙ側に突出する中央部分３０Ａと、中央部分３０Ａを囲む周縁部分３０Ｂとを含んで構成されている。周縁部分３０Ｂの＋Ｙ側の面３０ｃは、カバー５０が接合される接合面である。中央部分３０Ａの＋Ｙ側の面３０ｄ及び接合面３０ｃは、いずれもＸＺ平面に平行となっている。

第３基板３０（中央部分３０Ａ）は、第３基板３０を厚さ方向（Ｙ方向）に貫通する４つの貫通穴３１が設けられている。貫通穴３１は、中央部分３０Ａの４つの角部にそれぞれ配置され、支柱４０が挿通可能に形成されている。これら４つの貫通穴３１のうち＋Ｘ側かつ＋Ｚ側の貫通穴３１Ａは、支柱４０Ａが挿通された状態で溶接されることによって気密封止される。これにより、支柱４０Ａは、第３基板３０に固定されるとともに、第３基板３０と電気的に接続される。支柱４０Ａは、いわゆるグランドピンの構成であり、接地に接続される。このため、支柱４０Ａが第３基板３０を介してカバー５０に電気的に接続されることにより、電子部品６０が電磁気的にシールドされる。上記４つの貫通穴３１のうち他の３つの貫通穴３１には、支柱４０が挿通された後、封止材３２が充填される。これにより、貫通穴３１はハーメチック封止される。このハーメチック封止により、支柱４０が第３基板３０に固定される。封止材３２としては、例えばガラス材や樹脂材などの非導電性の材料が用いられる。これにより、支柱４０と第３基板３０との電気的な接続が防止される。

支柱４０は、電子デバイス本体１において例えば４本設置されている。支柱４０は、Ｙ方向に直線状に延びる軸部４１を有している。軸部４１は、円柱形状であるが、これに限定されず、角柱形状などであってもよい。軸部４１は、第３基板３０をＹ方向に貫通している。軸部４１のうち、第３基板３０の中央部分３０Ａから＋Ｙ方向に延びるインナーリード部４１ａには、軸部４１の側面（周面）から軸方向に直交する方向（ＸＺ平面に平行な方向）に突出するフランジ部４２が設けられている。支柱４０が第１基板１０の裏面１０ｂ側から孔部１１に挿入された際に、フランジ部４２は、第１基板１０の裏面１０ｂに係止されるストッパーとして機能する。フランジ部４２は、例えば、外縁の直径が孔部１１の口径に比べて大きく設定された円盤状に形成されている。フランジ部４２が裏面１０ｂに係止されることにより、第１基板１０は、第３基板３０に対して離間した状態でかつＸＺ平面に平行に配置される。支柱４０は、電子デバイス本体１と第２基板２０とを電気的に接続するためのリードとしても機能する。支柱４０としては、例えば、銅、鉄とニッケルの合金、コバール、ステンレス鋼などの導電性の金属材料が使用される。なお、支柱４０の軸部４１のうち、第３基板３０から−Ｙ方向に延びるリード部４１ｂは、電子デバイス１００の高さ（Ｙ方向の長さ）が所定寸法となるように、長さが調整される。

支柱４０の＋Ｙ側の先端４０ａは、孔部１１に挿入されて第１基板１０の表面１０ａから＋Ｙ方向に突出した状態となっている。この状態で、支柱４０は、第１基板１０の表面１０ａ側において第１基板１０に半田Ｓを用いて接合されている。これにより、支柱４０は、第１基板１０の所定位置に固定されるとともに、半田Ｓを介して接続電極１２と電気的に接続される。なお、支柱４０と第１基板１０との接合並びに支柱４０と接続電極１２との電気的接続には、半田Ｓが用いられることに限定されず、半田に代えて導電性接着剤などが用いられてもよい。

カバー５０は、平面部（＋Ｙ側の面）５１と、平面部５１の周囲から−Ｙ方向に延びる筒状の胴部５２と、胴部５２の−Ｙ側の端部から外側に向けて突出する鍔部５３と、を有している。胴部５２は、第３基板３０の周縁部分３０Ｂに対して嵌入可能に形成されている。鍔部５３の−Ｙ側の面には、第３基板３０の接合面３０ｃに接合される接合面５３ａが形成されている。第３基板３０の接合面３０ｃとカバー５０の接合面５３ａとは、シーム溶接やスポット溶接などの抵抗溶接により接合されている。

第３基板３０とカバー５０とが接合されて形成される収容空間７０は、第１基板１０が収容され、真空雰囲気あるいは窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に設定されてもよい。なお、第３基板３０とカバー５０とは、溶接による接合に代えて、各種接合材が用いられて接合されてもよい。

第２基板２０は、電子デバイス本体１に対して−Ｙ側に配置されている。第２基板２０は、電子デバイス１００を搭載する電子製品におけるプリント基板（不図示）に実装される。第２基板２０には、このようなプリント基板に接合される外部接続用端子２３が設けられている。第２基板２０は、略矩形状に形成され、第２基板２０の長手方向はＸ方向に平行であり、第２基板２０の短手方向はＺ方向に平行である。第２基板２０の表面（＋Ｙ側の面）２０ａ及び裏面（−Ｙ側の面）２０ｂは、ＸＺ平面に平行である。第２基板２０は、上記した第１基板１０と同様に、ガラスエポキシ基板が用いられるが、これに限定されず、セラミックス基板など用いられてもよい。また、第２基板２０は、第１基板１０と同一材料から形成されてもよいし、第１基板１０とは異なる材料が用いられてもよい。なお、第２基板２０は、表面に電子部品６０が搭載されてもよい。この場合、第２基板２０には、電子部品６０と電気的に接続される配線回路が設けられる。

第２基板２０の表面２０ａには、孔部２１が形成されている。孔部２１は、リード部４１ｂに対応する位置に設けられ、第２基板２０の表面２０ａにおいて４つの角部にそれぞれ配置されている。孔部２１は、リード部４１ｂの先端（−Ｙ側の端部）４３が挿入可能に形成される。

図２は、電子デバイス１００の一例を示す要部断面図であり、第２基板２０の−Ｘ側かつ＋Ｚ側の孔部２１を含む部分を示している。以下、この孔部２１の構成を説明するが、他の３つの孔部２１についても同様の構成である。図２に示すように、孔部２１は、第２基板２０の表面２０ａから中心部分２１Ｃに向けて傾斜するテーパ面Ｔの構成であり、第２基板２０を貫通せずに表面２０ａ側から裏面２０ｂ側にかけて口径が暫時小さくなるように形成されている。テーパ面Ｔ（孔部２１の表面）のＹ方向から見た外縁形状は、例えば真円形状となっている。テーパ面ＴのＸＺ平面に対する傾斜角度は一定となっている。テーパ面Ｔは、孔部２１の中心を通るＹ方向に延びる直線に対して対称的な形状となっている。このため、孔部２１のＸＹ平面に沿った断面形状は、ＸＺ平面に平行な底辺と−Ｙ側に配置された頂点とを有する略２等辺三角形状となっている。このようなテーパ面Ｔは、先端角度がテーパ面Ｔの傾斜角度と同一角度に設定されたドリルを用いて穿設して形成されるが、他の機械的加工や、レーザ加工、化学的加工などにより形成されてもよい。なお、テーパ面Ｔは、上記構成に限定されず、Ｙ方向から見た外縁形状が長円形状や楕円形状であってもよいし、ＸＺ平面に対する傾斜角度が変化するように形成されてもよい。上記したテーパ面Ｔに関する変形事項については、他の実施形態及び変形例においても同様に適用が可能である。

孔部２１は、内部表面の全面に第１金属膜Ｍ１が形成されている。第１金属膜Ｍ１は、上記した第１基板１０の接続電極１２と同様の金属膜の構成である。第１金属膜Ｍ１は、第２基板２０に孔部２１が形成された後に、上記した接続電極１２の成膜手法と同様の手法を用いて成膜される。

第２基板２０の表面２０ａには、孔部２１を囲む領域にそれぞれ接続電極２２が形成されている。接続電極２２は、第１金属膜Ｍ１と同様の金属膜の構成であり、第１金属膜Ｍ１とともに一体で形成されている。

図１に戻り、第２基板２０の孔部２１には、それぞれ支柱４０のリード部４１ｂの先端４３が挿入されている。リード部４１ｂの先端４３は、孔部２１の中心部分２１Ｃ上に位置している。これにより、電子デバイス本体１と第２基板２０とが互いに精度よく位置決めされている。この状態で、支柱４０は、第２基板２０と半田Ｓにより接合されており、接続電極２２及び第１金属膜Ｍ１と電気的に接続されている。なお、支柱４０と第２基板２０との接合には、半田が用いられることに限定されず、半田に代えて導電性接着剤などが用いられてもよい。

外部接続用端子２３は、第２基板２０の裏面２０ｂにおいて、例えば４つ設けられている。外部接続用端子２３は、上記した第１基板１０の接続電極１２と同様の金属膜の構成である。外部接続用端子２３は、例えば、電源供給、出力、グランド接続などに用いられる。このうち、＋Ｘ側かつ＋Ｚ側外部接続用端子２３Ａは、グランド接続端子である。外部接続用端子２３は、それぞれ引回電極を介して接続電極１２と電気的に接続されている。この引回電極は、それぞれ第２基板２０の＋Ｚ側あるいは−Ｚ側の側面に形成されたキャスタレーション電極２４を含んで構成されているが、これに代えて、第２基板２０をＹ方向に貫通する貫通孔に導電性ペーストが充填されて形成される貫通電極を含む構成などであってもよい。

次に、電子デバイス１００の製造工程の一例について説明する。図３は、電子デバイス１００の製造工程の一部を示す図である。電子デバイス１００は、まず、電子デバイス本体１及び第２基板２０が用意され、次いで、図３に示すように、電子デバイス本体１のリード部４１ｂ（支柱４０）の先端４３が第２基板２０の孔部２１に挿入した状態で接合する工程により製造される。なお、電子デバイス本体１と第２基板２０との接合に半田Ｓに代えて導電性接着剤が用いられる場合の工程についてもほぼ同様である。

上記工程では、先ず、第２基板２０の孔部２１にペースト状のクリーム半田ＣＳが塗布される。クリーム半田ＣＳの塗布は、例えばメタルマスクを用いた印刷により行われる。次いで、電子デバイス本体１及び第２基板２０が互いに位置合わせされる。この際、第２基板２０の表面２０ａを電子デバイス本体１側に向けた状態で、Ｙ方向から見て、支柱４０の先端４３が、挿入する孔部２１の開口領域に含まれるように配置される。

続いて、この状態で、電子デバイス本体１及び第２基板２０を相対的にＹ方向に近接させて、リード部４１ｂの先端４３を孔部２１に挿入させる。この際、電子デバイス本体１及び第２基板２０の一方の上方に載置した他方の自重により互いを近接させてもよいし、電子デバイス本体１及び第２基板２０の一方を他方に対して押し付けるようにしてもよい。なお、この際、孔部２１は非貫通孔の構成であるため、塗布されたクリーム半田ＣＳが孔部２１を介して第２基板２０の裏面２０ｂ側に流れ出ることはない。また、挿入された支柱４０の先端４３がテーパ面Ｔに当接する場合には、テーパ面Ｔは、支柱４０の−Ｙ方向の移動を規制するストッパーとして機能する。

上記したように、孔部２１の口径は、第２基板２０の内部側よりも表面２０ａ側が大きく設定されている。すなわち、Ｙ方向から見た孔部２１の開口領域は、孔部２１の中心部分２１Ｃに比べて表面２０ａ側で大きく形成される。したがって、電子デバイス本体１及び第２基板２０を互いに位置合わせした状態で、Ｙ方向から見た場合に、リード部４１ｂの先端４３が孔部２１の中心部分２１Ｃから外れている場合であっても、表面２０ａ側の開口領域内に含まれていれば、先端４３の位置の微調整が不要となり、このまま先端４３を孔部２１に挿入することが可能となる。したがって、このような孔部２１の構成によれば、孔部２１に先端４３を挿入する作業が容易となり、ひいては、このような挿入作業をチップマウンタなどの機械を用いて自動化することも可能となり、電子デバイス１００の製造コストを低減することができる。

上記した挿入工程に引き続き、クリーム半田が加熱されてリフローされる。この際、Ｙ方向から見て中心部分２１Ｃから外れた状態の支柱４０がある場合、該支柱４０に対してさらに孔部２１の内部へ向けて押し込んだ後にリフローしてもよいし、この配置の状態のままリフローしてもよい。

中心部分２１Ｃから外れた状態の支柱４０を孔部２１の内部へ向けて押し込んだ場合、支柱４０の先端４３がテーパ面Ｔにガイドされて中心部分２１Ｃへ誘導される（図２参照）。このため、支柱４０は孔部２１の中心部分２１Ｃに配置された状態となり、電子デバイス本体１と第２基板２０とが相対的に精度よく位置決めされる。

一方、Ｙ方向から見て支柱４０が中心部分２１Ｃから外れた位置にある状態のままリフローした場合、孔部２１内においてクリーム半田ＣＳが表面が均一となるように配置されている場合には、リフロー時に溶融した半田Ｓの表面張力の作用によって、支柱４０はセンタリングされて中央部分２１Ｃへ誘導される（図２参照）。これにより、支柱４０は孔部２１の中心部分２１Ｃ上に配置された状態となり、電子デバイス本体１と第２基板２０とが相対的に精度よく位置決めされる。

特に、上記した４本の支柱４０の先端４３からそれぞれ対応する孔部２１の底部分までの距離が全て同一ではない場合、最も該距離の短い支柱４０が孔部２１の底部分に当接すると、他の支柱４０をさらに深く挿入できなくなって先端４３をテーパ面Ｔに当接させガイドさせることができなくなってしまう。しかし、このような状態となった他の支柱４０についても、テーパ面Ｔのガイド作用によらずに上記した溶融半田の表面張力の作用によってセンタリングさせ、孔部２１の中心部分２１Ｃ上に配置させることが可能となる。

また、孔部２１に塗布されたクリーム半田ＣＳは、残留したフラックスや水蒸気を含んでいるため、リフローにより加熱されると内部にボイドが発生する。このようなボイドが半田内部に残存していると、半田Ｓにブローホールが形成される要因となる。しかし、孔部２１は、テーパ面Ｔを有し、底部分（−Ｙ側の端部）から第２基板２０の表面２０ａにかけて口径が暫時大きくなるように形成されているので、孔部２１と支柱４０との間には隙間が形成される。このため、孔部２１の内部のクリーム半田ＣＳにボイドが生じても、この隙間を介してボイドが排出されるので、ブローホールの形成が抑制されて、接合強度が確保される。さらに、孔部２１には、内部表面の全面にわたって第１金属膜Ｍ１が形成されているので、リフロー工程の際、溶融半田ＣＳが第１金属膜Ｍ１の表面を伝って支柱４０と孔部２１との隙間に流れ込むため、孔部２１には半田Ｓが隙間なく充填される。これにより、支柱４０と第２基板２０との接合強度が十分確保されている。

したがって、本実施形態の構成によれば、上記した製造コスト低減の効果に加えて、電子デバイス本体１と第２基板２０とを相対的に精度よく位置決めするとともに、支柱４０と孔部２１との接合強度が確保されるので、品質の高い電子デバイスを提供することも可能となる。

＜第１及び第２変形例＞
次に、上記した第１実施形態の電子デバイス１００において、第２基板２０の孔部２１に係る変形例の構成について説明する。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図４は、孔部２１の構成の変形例を示し、図４（ａ）は第１変形例２１Ａ、図４（ｂ）は第２変形例２１Ｂである。

図４（ａ）に示すように、第１変形例に係る孔部２１Ａは、テーパ面Ｔと、テーパ面Ｔの−Ｙ側の端部からさらに−Ｙ側に延びる有底筒状面Ｔ１とを有している。有底筒状面Ｔ１は、挿入された支柱４０の先端４３が嵌め込まれるように形成されている。有底筒状面Ｔ１の側面（内周面）Ｔ１ａ及び底面Ｔ１ｂには、第１金属膜Ｍ１と同一構成であって第１金属膜Ｍ１と一体形成された金属膜Ｍ３が形成されている。このように、孔部２１Ａには、内部表面の全面にわたって金属膜Ｍ１，Ｍ３が形成されている。このような孔部２１Ａの構成によれば、上記した孔部２１と同様の効果を奏するとともに、有底筒状面Ｔ１に支柱４０の先端４３が嵌め込まれることにより、支柱４０の有底筒状面Ｔ１に対するＸ方向及びＺ方向の相対的な動きを規制した状態で半田接合することができる。

図４（ｂ）に示すように、第２変形例に係る孔部２１Ｂは、ＸＺ平面に対して略平行な底面Ｔ２を有している。底面Ｔ２は、挿入された支柱４０の先端４３が当接可能に形成されている。底面Ｔ２には、第１金属膜Ｍ１と同一構成であって第１金属膜Ｍ１と一体形成された金属膜Ｍ４が形成されている。このような孔部２１Ｂの構成では、第１変形例に係る孔部２１Ａに比べて、深さ（Ｙ方向の距離）を短く設定できる。

さらに、上記した第２基板２０の孔部２１等はいずれも非貫通孔の構成であるが、第２基板２０の孔部は、支柱４０が挿し込まれる側の表面から傾斜するテーパ面Ｔを有するとともに第２基板２０をＹ方向に貫通する貫通孔の構成としてもよい。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係る電子デバイス２００の一例を示す断面図である。なお、以下の説明において第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図５に示すように、電子デバイス２００は、第１基板１０と、第２基板２０と、支柱４０と、カバー５０とを有している。

本実施形態にかかる電子デバイス２００は、第３基板３０を有していない点で、上記した電子デバイス１００とは構成が相違する。電子デバイス２００において、第１基板１０は、第２基板２０の表面２０ａから起立する支柱４０により第２基板２０から離間して保持されている。カバー５０の接合面５３ａは、第２基板２０の表面２０ａの周縁部分に接合されている。支柱４０は、第１実施形態のものと同様の構成であるが、軸部４１の長さが短く形成されている。これにより、電子デバイス２００は、上記した電子デバイス１００に比べて低背構成となっている。このような電子デバイス２００においても、上記した第１実施形態に係る電子デバイス１００と同様の効果を有する。

本実施形態に係る電子デバイス２００は、まず、支柱４０と第１基板１０とが接合され、次いで、支柱４０の先端４３を第２基板２０の孔部２１に挿入して接合される工程により形成されてもよい。また、電子デバイス２００は、まず、支柱４０の先端４３が孔部２１に挿入されて第２基板２０に接合され、次いで、支柱４０の＋Ｙ側の先端部分が第１基板１０に接合される工程により形成されてもよい。この場合、第２基板２０の孔部２１に挿入された支柱４０は、それぞれ孔部２１の中心部分２１Ｃに配置されて、互いに所定間隔で精度よく配置されるので、これらの支柱４０を第１基板１０の孔部１１に挿通させる作業を容易かつ確実に行うことができる。

＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、第３実施形態に係る電子デバイス３００の一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の要部断面図であり、−Ｘ側かつ＋Ｚ側の孔部３１１を含む部分を示している。なお、以下の説明において第１及び第２実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図６（ａ）に示すように、電子デバイス３００は、第１基板３１０と、第２基板３２０と、支柱３４０と、カバー５０とを有している。電子デバイス３００は、第１基板３１０の孔部３１１、第２基板３２０の孔部３２１、及び支柱３４０の構成を除き、上記した第２実施形態に係る電子デバイス２００と同一の構成である。

第１基板３１０は、上記した第１実施形態の孔部１１と同様に、例えば４つの孔部３１１を有している。これらの孔部３１１のうち−Ｘ側かつ＋Ｚ側の孔部３１１について説明するが、他の３つの孔部３１１についても同様である。

図６（ｂ）に示すように、孔部３１１は、第１基板３１０をＹ方向に貫通する貫通孔の構成であり、テーパ面Ｔと、筒状面Ｔ３とを有している。テーパ面Ｔは、第２基板３２０側の裏面（−Ｙ側の面）３１０ｂから孔部３１１の中心部分３１１Ｃに向けて傾斜する傾斜面の構成である。筒状面Ｔ３は、テーパ面Ｔに連通し、テーパ面Ｔの＋Ｙ側の端部からさらに＋Ｙ方向に延びるように第１基板３１０の表面（＋Ｙ側の面）３１０ａまで形成されている。孔部３１１は、支柱３４０が挿通可能に形成されており、第１基板３１０の裏面３１０ｂ側から支柱３４０の＋Ｙ側の先端３４３が挿入される。

筒状面Ｔ３には、第２金属膜Ｍ２が形成されている。第２金属膜Ｍ２は、上記した第１基板３１０の接続電極１２と同様の金属膜の構成である。第２金属膜Ｍ２は、例えば、第１基板３１０に孔部３１１が形成された後に、接続電極１２とともに一体で成膜されて形成される。

第２基板３２０は、上記した第１実施形態の第２基板２０の孔部２１と同様に、例えば４つの孔部３２１を有している。これらの孔部３２１は、第２基板３２０を厚さ方向（Ｙ方向）に貫通する筒状の貫通孔の構成である。孔部３１１には、第２基板３２０の表面（＋Ｙ側の面）３２０ａ側から支柱３４０の−Ｙ側の先端３４３Ａが挿入される。

図６（ａ）に戻り、支柱３４０は、上記した第１実施形態の支柱４０と同様の構成であるが、フランジ部４２から−Ｙ方向に所定距離離間した位置の側面にフランジ部３４２が設けられている。このフランジ部３４２は、支柱３４０の−Ｙ側の先端３４３Ａが孔部３２１に挿入された際に、第２基板３２０の表面３２０ａに係止されるストッパーとして機能する部分である。フランジ部３４２は、＋Ｙ側に設けられたフランジ部４２と同様の構成である。

支柱３４０は、−Ｙ側の端部３４３Ａが孔部３２１に挿入された状態で、第２基板３２０の表面３２０ａ側から半田Ｓを介して第２基板３２０に接合されている。支柱３４０が接合された後の孔部３２１には、第２基板３２０の裏面３２０ｂ側から非導電性の封止材３３３が充填されている。

次に、電子デバイス３００の製造工程の一例について説明する。まず、第２基板３２０の孔部３２１に支柱３４０が接合される。これにより、支柱３４０が、第２基板３２０の表面３２０ａから＋Ｙ方向に向けて延びるように設置される。次いで、第１基板３１０及び第２基板３２０が互いに位置合わせされる。この位置合わせでは、第１基板３１０と第２基板３２０とは、第１基板３１０の裏面３１０ｂと第２基板３２０の表面３２０ａとが対向した状態で配置されるとともに、Ｙ方向から見て、支柱３４０の＋Ｙ側の先端３４３が、挿入する孔部３２１の開口領域に含まれるように配置される。

続いて、このように位置合わせされた状態で、第１基板３１０及び第２基板３２０をＹ方向に互いに近接させることにより、支柱３４０を第１基板３１０の裏面３１０ｂ側から孔部３１１に挿入させ、さらに、支柱３４０を第１基板３１０の表面３１０ａから突出させる。この際、第１基板３１０及び第２基板３２０の一方の上方に載置した他方の自重により互いを近接させてもよいし、第１基板３１０及び第２基板３２０の一方を他方に対して押し付けるようにしてもよい。なお、この際、フランジ部３４２が第１基板３１０の裏面３１０ｂに係止されるまで、支柱３４０を孔部３１１に押し込んでもよい。

上記したように、孔部３１１の口径は、第１基板３１０の内部側よりも裏面３１０ｂ側が大きくなるように設定されている。すなわち、Ｙ方向から見た孔部３１１の開口領域は、孔部３１１の中心部分３１１Ｃの開口領域よりも大きく形成される。このため、第１基板３１０及び第２基板３２０が互いに位置合わせされた際に、Ｙ方向から見て、第２基板３２０から起立する支柱３４０の先端３４３が、孔部３１１の中心部分３１１Ｃから外れている場合であっても、裏面３１０ｂの開口領域内に含まれていれば、先端３４３の位置の微調整が不要となり、このまま先端３４３を孔部３１１に挿入することが可能となる。したがって、このような孔部３１１の構成によれば、孔部３１１に先端３４３を挿入させる作業が容易となり、ひいては、このような挿入作業をチップマウンタなどの機械を用いて自動化して行うことも可能となるので、電子デバイス１００の製造コストを低減させることができる。

また、支柱３４０が孔部３１１に挿入された際に、支柱３４０の先端３４３が、Ｙ方向から見て、孔部３１１の中心部分３１１Ｃから外れた位置にある場合であっても、支柱３４０を孔部３１１の内部へ向けてさらに支柱３４０を押し込むだけで、支柱３４０の先端３４３がテーパ面Ｔにガイドされて中心部分３１１Ｃへ誘導される（図６（ｂ）参照）。これにより、支柱３４０は孔部２１の中心部分３１１Ｃを貫通して配置された状態となり、第１基板３１０と第２基板３２０とが相対的に精度よく位置決めされる。

さらに、孔部３１１には、第２金属膜Ｍ２が形成されているので、リフロー工程の際、溶融した半田Ｓが第２金属膜Ｍ２の表面を伝って支柱３４０と筒状面Ｔ３との隙間に流れ込むことにより、支柱３４０と第１基板３１０との半田Ｓによる接合強度を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る電子デバイス３００の構成によれば、電子デバイスの製造工程が容易化されるため、電子デバイスの製造コストを低減できる。また、第１基板３１０と第２基板３２０とが相対的に精度よく位置決めされ外形寸法精度が確保されるとともに、接合強度が確保された品質の高い電子デバイスを提供することも可能となる。

＜第３変形例＞
続いて、上記した第３実施形態の電子デバイス３００において、第１基板３１０の孔部３１１に係る第３変形例の構成について説明する。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図７は、第３変形例に係る孔部３１１Ａの構成を示す断面図である。

図７に示すように、第３変形例に係る孔部３１１Ａは、上記した孔部３１１と同一の構成を有することに加えて、テーパ面Ｔに金属膜Ｍ４が形成されている。この金属膜Ｍ４は、第２金属膜Ｍ２と同様の金属膜の構成である。金属膜Ｍ４は、第１基板３１０にテーパ面Ｔが形成された後に、第２金属膜Ｍ２の成膜手法と同様の手法を用いて成膜される。

このような孔部３１１Ａの構成によれば、上記した孔部３１１と同様の効果に加えて、リフローの際、溶融した半田Ｓは、第２金属膜Ｍ２の表面を伝って金属膜Ｍ４まで流れ込み、テーパ面Ｔと支柱３４０との隙間が充填されるように配置される。このため、上記した孔部３１１の構成に比べて、支柱３４０と第１基板３１０との半田による接合強度を向上させることができる。したがって、より一層品質の高い電子デバイスを提供することができる。

＜第４実施形態＞
続いて、第４実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、第４実施形態に係る電子デバイス４００の一例を示す断面図である。なお、以下の説明において上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図８に示すように、電子デバイス４００は、第１基板３１０と、第３基板３０と、支柱４０と、カバー５０とを有している。電子デバイス４００は、第１基板３１０における孔部３１１の構成を除いて、上記した電子デバイス本体１と同様に構成されている。電子デバイス４００は、いわゆるピンタイプデバイスの構成である。電子デバイス４００において、支柱４０のうち第３基板３０から−Ｙ方向に延びる部位は、外部接続用のリードとなっている。

電子デバイス４００は、例えば次の工程により製造される。まず、第３基板３０に支柱４０が接合され、次いで、支柱４０の＋Ｙ側の先端４０ａを、第１基板３１０の裏面３１０ｂ側から孔部３１１に挿通させ、この状態で半田接合することにより電子デバイス４００が製造される。

図９は、第４実施形態に係る電子デバイス４００の他の例を示す断面図である。電子デバイス４００は、上記したとおりピンタイプデバイスであるが、図９に示すように、電子デバイス４００の−Ｙ側に第２基板３２０を接合して表面実装タイプ化してもよい。この構成では、電子デバイス４００のリード部４１ｂの先端が第２基板２０の孔部３２１に挿入される。なお、リード部４１ｂは、第２基板３２０の孔部３２１から−Ｙ側に突出する部位が切断されている。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上記した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態あるいは変形例の一部の構成を他の実施形態あるいは変形例の構成と置き換えてもよく、また、上記した実施形態あるいは変形例の構成を組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態の電子デバイスにおいて、孔部として第１変形例あるいは第２変形例の構成が適用されてもよい。また、第４実施形態の電子デバイスにおいて、孔部として第３変形例の構成が適用されてもよい。また、上記実施形態では、電子デバイス１００等として、恒温槽付水晶発振器を例に挙げて説明したが、これに限定されず、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）や電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）など、他の種類の電子デバイスであってもよい。

１０、３１０…第１基板（基板）
１１、２１、２１Ａ、２１Ｂ、３１１、３１１Ａ、３２１…孔部
２０、３２０…第２基板（基板）
２１Ｃ、３１１Ｃ…中心部分
３０…第３基板（基板）
４０、３４０…支柱
６０…電子部品
１００、２００、３００、４００…電子デバイス
Ｍ１…第１金属膜
Ｍ２…第２金属膜
Ｔ…テーパ面
Ｔ３…筒状面

Claims (3)

1. 孔部を備える少なくとも２枚の基板が、前記孔部に支柱が挿入された状態でそれぞれ離間して保持される電子デバイスであって、
   前記少なくとも２枚の基板は、電子部品が搭載される第１基板と、プリント基板に実装される第２基板と、を含み、
   前記第２基板に形成される前記孔部は、その底部に頂点を有する逆円錐状かつ非貫通の孔であって、前記第１基板側の表面から該逆円錐状の頂点にかけて傾斜するテーパ面を有し、
   前記テーパ面には、その全面にわたって第１金属膜が形成され、
   前記支柱の端部と前記孔部とが前記第１金属膜上に配置される半田を介して接合される電子デバイス。
2. 前記第１基板を覆うカバーと、前記カバーに接合されて前記カバーと共に前記第１基板を収容する収容空間を形成する第３基板と、をさらに備え、
   前記支柱は、前記第３基板を貫通し、
   前記第２基板に形成される前記孔部は、前記第３基板側の表面に形成される請求項１記載の電子デバイス。
3. 孔部を備える少なくとも２枚の基板が、前記孔部に支柱が挿入された状態でそれぞれ離間して保持される電子デバイスであって、
   前記少なくとも２枚の基板は、
   プリント基板に接合される第２基板及び前記支柱が貫通する第３基板の少なくともいずれか一方の基板と、
   前記いずれか一方の基板から起立する前記支柱に保持されかつ電子部品が搭載される第１基板と、を含み、
   前記孔部は、
   前記第１基板を貫通する貫通孔であって前記いずれか一方の基板側の表面から前記孔部の中心部分に向けて傾斜するテーパ面を有し、
   前記支柱が挿通されるとともに、前記テーパ面に連通する筒状面を有し、
   前記筒状面には第２金属膜が形成される電子デバイス。

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