JP7193300B2

JP7193300B2 - ステム

Info

Publication number: JP7193300B2
Application number: JP2018195284A
Authority: JP
Inventors: 正夫海沼
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2038-10-16
Also published as: US11121063B2; US20200118909A1; JP2020064942A

Description

本発明は、ステムに関する。

光素子等の半導体素子が搭載されるステムでは、円板状のベース部材から立ち上がる立ち上がり部とベース部材の貫通孔に挿通されたリードとの間の空隙に、半導体素子実装用の基板が挿入され、基板とリードとが電気的に接続される。なお、ベース部材の貫通孔に挿通されたリードは、ガラス等の固定材で貫通孔に固定される。

特開２０１１－４９１９０号公報

ところで、ステムでは、リードが切断加工により形成されるので、リードの先端に尖ったエッジが形成されるのが一般的である。このため、ベース部材の立ち上がり部とベース部材の貫通孔に挿通されたリードとの間の空隙に基板が挿入される際に、基板が、リードの先端における、尖ったエッジに引っ掛かることがある。特に、貫通孔に対するリードの固定態様により、立ち上がり部とリードとの間の空隙が狭い場合に、該空隙に挿入される基板が、リードの先端におけるエッジに引っ掛かり易くなる。その結果、基板の挿入性が低下する虞がある。ステムでは、基板の挿入性の低下は、ステムの組み立て性を悪化させる要因となり、好ましくない。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の挿入性を向上することができるステムを提供することを目的とする。

本願の開示するステムは、一つの態様において、本体部と、前記本体部の上面から立ち上がる立ち上がり部と、前記本体部を厚さ方向に貫通する貫通孔とを有するベース部材と、前記ベース部材の貫通孔に挿通されて固定材で前記貫通孔に固定され、一方の端部が前記ベース部材の本体部の上面から突出するリードと、前記ベース部材の立ち上がり部と前記リードの一方の端部との間の空隙に挿入されて前記立ち上がり部に取り付けられ、前記一方の端部に電気的に接続される基板と、を有し、前記リードは、前記一方の端部の先端に、前記基板が挿入される前記空隙を拡げる方向に湾曲する曲面、又は、前記空隙を拡げる方向に傾斜する傾斜面を有する。

本願の開示するステムの一つの態様によれば、基板の挿入性を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施例に係るステムの構成の一例を示す概略断面図である。図２は、リードの上端部の先端に、丸いエッジである曲面が形成された例１を示す図である。図３は、リードの上端部の先端に、円錐状の傾斜面が形成された例２を示す図である。図４は、リードの上端部の先端に、平坦なエッジである傾斜面が形成された例３を示す図である。図５は、ベース部材の立ち上がり部とリードの上端部との間の空隙に基板を挿入する工程の一例を示す説明図である。図６は、比較例の構成の一例を示す図である。

以下に、本願の開示するステムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。また、実施例において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

［ステムの構成］
図１は、実施例に係るステム１の構成の一例を示す概略断面図である。図１に示すように、ステム１は、ベース部材１０と、リード２０と、基板３０とを有する。

ベース部材１０は、例えば、金属材料等から形成され、リード２０や基板３０等が設けられる基材である。ベース部材１０は、本体部１１と、本体部１１の上面から立ち上がる立ち上がり部１２とを有する。

本体部１１は、例えば、円板状に形成されている。本体部１１には、本体部１１を厚さ方向に貫通する貫通孔１１ａが形成されている。

立ち上がり部１２は、例えば、貫通孔１１ａ側に位置する側面が平坦な半円柱状に形成されている。立ち上がり部１２の、貫通孔１１ａ側に位置する側面は、基板３０が取り付けられる取付面１２ａとされている。

リード２０は、例えば、円柱状に形成されており、電気信号を伝送する。リード２０は、ベース部材１０の貫通孔１１ａに挿通されて固定材１５で貫通孔１１ａに固定されている。固定材１５は、リード２０の、貫通孔１１ａに対応する外周面を被覆して封止している。固定材１５は、リード２０とベース部材１０との間の絶縁性を確保する機能と、リード２０を貫通孔１１ａに固定する機能とを有する。固定材１５の材料としては、例えば、ガラスや絶縁性樹脂等が用いられる。

また、リード２０は、上端部２１がベース部材１０の本体部１１の上面から突出している。リード２０の上端部２１が本体部１１の上面から突出することにより、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間に、所定幅の空隙が形成されている。この空隙には、基板３０が挿入される。以下では、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙を、適宜「基板３０が挿入される空隙」と呼ぶものとする。

リード２０は、上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に湾曲する曲面２１ａを有する。すなわち、リード２０は、上端部２１の先端に近付くほどリード２０の中心軸からの距離が小さくなる曲面２１ａを有する。例えば、リード２０は、上端部２１の先端に、半球状の曲面２１ａを有している。半球状の曲面２１ａは、例えば、リード２０を切断することで形成された上端部２１に対してバレル加工を施すことにより、形成される。

基板３０は、半導体素子実装用の基板であり、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に挿入されて立ち上がり部１２に取り付けられている。例えば、基板３０は、半導体素子が実装される表面３０ａに対する裏面と、立ち上がり部１２の取付面１２ａとが金錫等のろう材で接合されることにより、立ち上がり部１２に取り付けられる。

また、基板３０は、リード２０の上端部２１に電気的に接続されている。例えば、基板３０は、半導体素子が実装される表面３０ａ上の導体パターン（不図示）と、リード２０の上端部２１とが金錫等のろう材３５で接合されることにより、リード２０の上端部２１に電気的に接続される。

ところで、ステム１では、リード２０が切断加工により形成されるので、リード２０の先端に尖ったエッジが形成されるのが一般的である。このため、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０が挿入される際に、基板３０が、リード２０の先端における、尖ったエッジに引っ掛かることがある。特に、ベース部材１０の貫通孔１１ａに対するリード２０の固定態様により、立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙が狭い場合に、当該空隙に挿入される基板３０が、リード２０の先端におけるエッジに引っ掛かり易くなる。その結果、基板３０の挿入性が低下する虞がある。

そこで、本実施例のステム１では、図１に示したように、リード２０の上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に湾曲する曲面２１ａを形成している。これにより、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０が挿入される際に、該空隙に挿入される基板３０とリード２０の上端部２１の先端との接触が抑制され、該空隙に基板３０が円滑に挿入される。また、仮にリード２０の上端部２１と基板３０とが接触した場合でも、リード２０の上端部２１の先端の曲面２１ａが、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０を円滑に案内する。その結果、基板３０の挿入性を向上することができる。

なお、上述の説明では、リード２０の上端部２１の先端に、半球状の曲面２１ａが形成される場合を例に示したが、曲面の形状は、半球状に限られない。例えば、リード２０の上端部２１の先端に、丸いエッジである曲面が形成されてもよい。図２は、リード２０の上端部２１の先端に、丸いエッジである曲面が形成された例１を示す図である。図２に示すリード２０は、上端部２１の先端に、丸いエッジである曲面２１ｂを有している。丸いエッジである曲面２１ｂは、例えば、リード２０を切断することで形成された上端部２１に対してエッチング処理を施すことにより、形成される。

また、リード２０は、曲面２１ａに代えて、上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に傾斜する傾斜面を形成する構成としてもよい。例えば、リード２０の上端部２１の先端に、円錐状の傾斜面が形成されてもよい。図３は、リード２０の上端部２１の先端に、円錐状の傾斜面が形成された例２を示す図である。図３に示すリード２０は、上端部２１の先端に、円錐状の傾斜面２１ｃを有している。円錐状の傾斜面２１ｃは、例えば、リード２０を切断することで形成された上端部２１に対して切削加工を施すことにより、形成される。

また、リード２０の先端に、平坦なエッジである傾斜面が形成されてもよい。図４は、リード２０の上端部２１の先端に、平坦なエッジである傾斜面が形成された例３を示す図である。図４に示すリード２０は、上端部２１の先端に、平坦なエッジである傾斜面２１ｄを有している。平坦なエッジである傾斜面２１ｄは、例えば、リード２０を切断することで形成された上端部２１に対して面取り加工を施すことにより、形成される。

［ステムの製造方法］
図１に示したステム１は、例えば以下のような製造方法により製造することができる。まず、金属材料に冷間鍛造プレス等のプレス加工を施すことにより、本体部１１及び立ち上がり部１２が一体化されたベース部材１０を作製する。続いて、ガラス材料等を成形して筒状体を作製する。続いて、筒状体をベース部材１０の本体部１１の貫通孔１１ａに嵌め込み、リード２０を筒状体の孔に挿通させる。続いて、筒状体を加熱して溶融させ、溶融後の筒状体を冷却して固化させる。これにより、リード２０の、貫通孔１１ａに対応する外周面が固定材１５で封止され、リード２０は、固定材１５で貫通孔１１ａに固定される。続いて、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０を挿入する。本実施例のステム１では、リード２０の上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に湾曲する曲面２１ａを形成している。これにより、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０が挿入される際に、該空隙に挿入される基板３０とリード２０の上端部２１の先端との接触が抑制され、該空隙に基板３０が円滑に挿入される。また、仮にリード２０の上端部２１と基板３０とが接触した場合でも、リード２０の上端部２１の先端の曲面２１ａが、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０を円滑に案内する。続いて、基板３０の裏面と立ち上がり部１２の取付面１２ａとを金錫等のろう材で接合することにより、基板３０を立ち上がり部１２に取り付ける。続いて、基板３０の、半導体素子が実装される表面３０ａ上の導体パターンと、リード２０の上端部２１とを金錫等のろう材３５で接合することにより、基板３０をリード２０の上端部２１に電気的に接続する。このようにして、図１に示したステム１が製造される。

［作用及び効果］
次に、本実施例に係るステム１の作用及び効果について説明する。図５は、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０を挿入する工程の一例を示す説明図である。ステム１では、リード２０の上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に湾曲する曲面２１ａを形成している。これにより、図５に示すように、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０が挿入される際に、該空隙に挿入される基板３０とリード２０の上端部２１の先端との接触が抑制され、該空隙に基板３０が円滑に挿入される。また、仮にリード２０の上端部２１と基板３０とが接触した場合でも、リード２０の上端部２１の先端の曲面２１ａが、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との空隙に基板３０を円滑に案内する。その結果、基板３０の挿入性を向上することができる。

ここで、比較例を用いて効果を説明する。図６は、比較例の構成の一例を示す図である。図６に示す比較例では、リード１２０の上端部１２１の先端に、尖ったエッジ１２１ａを形成している。リード１２０の上端部１２１の先端に、尖ったエッジ１２１ａが形成されている比較例では、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に基板３０が挿入される際に、基板３０が、尖ったエッジ１２１ａに引っ掛かることがある。その結果、比較例では、基板３０の挿入性が低下する虞がある。基板３０の挿入性の低下は、ステム１の組み立て性を悪化させる要因となり、好ましくない。

一方、本実施例に係るステム１では、リード２０の上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に湾曲する曲面２１ａを形成している。これにより、空隙に挿入される基板３０とリード２０の上端部２１の先端との接触が抑制される。若しくは、基板３０が、曲面２１ａによって、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との空隙に円滑に案内される。その結果、隙間に対する基板３０の挿入性を向上することができる。

以上のように、本実施例に係るステム１は、ベース部材１０と、リード２０と、基板３０とを有する。ベース部材１０は、本体部１１と、本体部１１の上面から立ち上がる立ち上がり部１２と、本体部１１を厚さ方向に貫通する貫通孔１１ａとを有する。リード２０は、ベース部材１０の貫通孔１１ａに挿通されて固定材１５で貫通孔１１ａに固定され、上端部２１がベース部材１０の本体部１１の上面から突出する。基板３０は、ベース部材１０の立ち上がり部１２とリード２０の上端部２１との間の空隙に挿入されて立ち上がり部１２に取り付けられ、上端部２１に電気的に接続される。そして、リード２０は、上端部２１の先端に、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に湾曲する曲面（例えば、曲面２１ａ又は曲面２１ｂ）、又は、基板３０が挿入される空隙を拡げる方向に傾斜する傾斜面（例えば、傾斜面２１ｃ又は傾斜面２１ｄ）を有する。これにより、基板３０の挿入性を向上することができる。

以上、種々の実施例について説明してきたが、開示の技術は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形態様を構成可能である。例えば、リード２０は、上端部２１とは反対側に位置する下端部の先端に、曲面２１ａ又は曲面２１ｂと同じ形状の曲面を形成する構成としてもよい。若しくは、リード２０は、上端部２１とは反対側に位置する下端部の先端に、傾斜面２１ｃ又は傾斜面２１ｄと同じ形状の傾斜面を形成する構成としてもよい。これにより、リード２０の両端のうちいずれの端部がベース部材１０の貫通孔１１ａに挿通された場合でも、基板３０の挿入性を向上することができる。

１ステム
１０ベース部材
１１本体部
１１ａ貫通孔
１２立ち上がり部
１５固定材
２０リード
２１上端部
２１ａ、２１ｂ曲面
２１ｃ、２１ｄ傾斜面
３０基板

Claims

本体部と、前記本体部の上面から立ち上がる立ち上がり部と、前記本体部を厚さ方向に貫通する貫通孔とを有するベース部材と、
前記ベース部材の貫通孔に挿通されて固定材で前記貫通孔に固定され、一方の端部が前記ベース部材の本体部の上面から突出するリードと、
前記ベース部材の立ち上がり部と前記リードの一方の端部との間の空隙に挿入されて前記立ち上がり部に取り付けられ、前記一方の端部に電気的に接続される基板と、
を有し、
前記リードは、前記一方の端部の先端に、前記基板が挿入される前記空隙を拡げる方向に湾曲し、前記本体部の上面から離れるほど前記リードの中心軸からの距離が前記リードの中心軸と前記リードの外周面との距離から小さくなり且つ前記一方の端部の先端において前記リードの中心軸からの距離が最小となる曲面であって、丸いエッジである前記曲面を有することを特徴とするステム。
前記リードは、前記一方の端部とは反対側に位置する他方の端部の先端に、前記曲面と同じ形状の曲面を有することを特徴とする請求項１に記載のステム。