JP2000100982A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 電子部品用パッケージ、プリント基板、電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板であり、
上記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも外周縁に沿って導体フレームを一体化したことを特徴とする前記プリント基板。
【請求項２】
電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、
上記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも外周縁に沿って導体フレームを一体化した構成と、前記導体フレームの少なくとも一部が前記フレキシブルプリント基板の表面に露出した構成と、前記ケースを前記導体フレームの露出面に固定する構成とを有することを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２の前記フレキシブルプリント基板がスリットを有することを特徴とする。
【請求項４】
電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板であり、
前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って補強用の金属薄板を一体化したことを特徴とする前記プリント基板。
【請求項５】
電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、
前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って金属薄板を設けた構成と、前記ケースを前記プリント基板に密着固定することにより前記電子部品を気密封止した構成とを有することを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項６】
電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、
上記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って金属薄板を設けた構成と、前記金属薄板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲を囲む部分には前記プリント基板の表面に金属面が露出した構成と、前記ケースと前記露出面とを密着固定することにより前記電子部品を気密封止した構成ことを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の前記フレキシブルプリント基板が、フレキシブルシートを積層したフレキシブル積層体のフレキシブルシート間に金属薄板を備えたものであることを特徴とする。
【請求項８】
上面に電子部品を搭載する為のランドパターンと、下面に実装用の外部端子を有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、
前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、
該フレキシブルプリント基板が、複数のフレキシブルシートを積層したフレキシブル積層体のフレキシブルシート間に該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って設けた金属薄板と、該金属薄板とフレキシブルシート層を隔てて設けた前記外部端子と、前記金属薄板とフレキシブルシート層を隔てて設けた前記ランドパターンとを有し、前記金属薄板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲を囲む部分には前記プリント基板の表面に金属面が露出した構成と、前記ケースと前記露出面とを密着固定して前記電子部品を気密封止した構成とを有することを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８に記載のプリント基板又は電子部品用パッケージを備えた電子部品。
【請求項１０】
前記電子部品が水晶振動素子であることを特徴とする請求項４乃至請求項８に記載のプリント基板又は電子部品用パッケージを備えた電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面実装型電子部品のパッケージ構造の改良に関し、例えば電子部品をセラミック製基板、或はガラスエポキシ製基板上に搭載した状態で、水晶振動子等を含む基板上の空間をケースにより包囲した構造のパッケージにおいて、各基板の薄肉化に限界があることに起因して発生するパッケージの低背化の困難化という不具合を解決することができる電子部品用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック基板上に電子部品類を搭載した状態で、該電子部品類を含む基板上の空間をケースによって包囲、隠蔽した構造の表面実装用の電子部品パッケージが種々開発されている。図３はこのような電子部品パッケージの一例としての表面実装型水晶発振器の構成及び実装状態を示す断面図であり、水晶発振器１は、表面に配線パターンを有すると共に底面に実装用の端子を備えた平板状のセラミック基板２と、該セラミック基板２に搭載した水晶振動子３及び回路部品４と、水晶振動子３及び回路部品４を覆うようにセラミック基板２上に固定された金属蓋５等を有する。この水晶発振器１は、それが使用される機器の電装部を構成するプリント基板６上の配線パターン６ａと底面の実装用端子２ａとを、ハンダ等７により接続することによって実装される。
水晶発振器においてセラミック基板２を用いる理由は、セラミックにあってはその表面に印刷抵抗を設けることが可能であり、部品点数の削減が容易となるからである。しかし、セラミック基板は、割れ易いという欠点を有しており、電子部品の低背化という要請に対応する為に基板を薄肉化すると、落下等の衝撃により破損、クラック発生等の虞れが高くなる為、薄肉化には限界があった。セラミック基板の場合、十分に使用に耐え得る肉厚としては、０．６ｍｍ程度が限界であった。
【０００３】
この点を改善する為に、近年ではセラミック基板に代えて、衝撃に対する強度が高いガラスエポキシ基板が用いられており、ガラスエポキシ材料を用いた基板はセラミック基板に比べて肉厚を薄くできるという利点を有する。しかし、ガラスエポキシ基板にあってもその薄肉化には限界があり、十分な耐衝撃性を維持しつつ限界まで薄肉化したとしてもせいぜい０．５ｍｍ程度である。
十分な耐衝撃性を有すると共に、ガラスエポキシ基板よりも薄肉化が可能な材料としては、ポリイミドフィルムから成るフレキシブルプリント基板を想定することができるが、従来のフレキシブルプリント基板は剛性がない為、電子部品や回路部品を支持したり、ケースを支持するベースのための材料としては適しておらず、これまで電子部品のパッケージの基板として利用されたことはなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、水晶振動子等の電子部品と回路部品をセラミック製基板、或はガラスエポキシ製基板上に搭載した状態で、水晶振動子等を含む基板上の空間をケースにより包囲した構造のパッケージにおいて、各基板の薄肉化に限界があることに起因して発生するパッケージの低背化の困難化といった不具合を一挙に解決することを課題とする。
即ち、本発明では、従来使用することができないとされていたフレキシブルプリント基板を電子部品のパッケージを構成する基板として用いることによって、耐衝撃性の向上と薄肉化という矛盾する２つの要求を同時に満たすことを可能とし、しかも剛性が低いというフレキシブルプリント基板の欠点をも同時に解消した電子部品のパッケージ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】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板であり、
上記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも外周縁に沿って導体フレームを一体化したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、上記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも外周縁に沿って導体フレームを一体化した構成と、前記導体フレームの少なくとも一部が前記フレキシブルプリント基板の表面に露出した構成と、前記ケースを前記導体フレームの露出面に固定する構成とを有することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２の前記フレキシブルプリント基板がスリットを有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板であり、前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って補強用の金属薄板を一体化したことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って金属薄板を設けた構成と、前記ケースを前記プリント基板に密着固定することにより前記電子部品を気密封止した構成とを有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、電子部品を搭載する為のランドパターンを有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、上記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って金属薄板を設けた構成と、前記金属薄板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲を囲む部分には前記プリント基板の表面に金属面が露出した構成と、前記ケースと前記露出面とを密着固定することにより前記電子部品を気密封止した構成ことを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の前記フレキシブルプリント基板が、フレキシブルシートを積層したフレキシブル積層体のフレキシブルシート間に金属薄板を備えたものであることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、上面に電子部品を搭載する為のランドパターンと、下面に実装用の外部端子を有するプリント基板と、前記電子部品を含むプリント基板上の空間を覆うケースとを有する電子部品用パッケージであり、前記プリント基板がフレキシブルプリント基板であり、該フレキシブルプリント基板が、複数のフレキシブルシートを積層したフレキシブル積層体のフレキシブルシート間に該フレキシブルプリント基板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲のほぼ全面に亙って設けた金属薄板と、該金属薄板とフレキシブルシート層を隔てて設けた前記外部端子と、前記金属薄板とフレキシブルシート層を隔てて設けた前記ランドパターンとを有し、前記金属薄板の少なくとも前記電子部品の搭載範囲を囲む部分には前記プリント基板の表面に金属面が露出した構成と、前記ケースと前記露出面とを密着固定して前記電子部品を気密封止した構成とを有することを特徴とする。 請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項８に記載のプリント基板又は電子部品用パッケージを備えたことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、前記電子部品が水晶振動素子であることを特徴とする請求項４乃至請求項８に記載のプリント基板又は電子部品用パッケージを備えた電子部品を特徴とする。
【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って詳細に説明する。図１(a) は本発明を適用した電子部品のパッケージの構成を示す平面図（ケースを省略）、(b) はそのＡ−Ａ断面図、(c) はそのＢ−Ｂ断面図である。
本発明のパッケージの特徴的な構成は、電子部品を搭載し、ケースを支持するための基板として、フレキシブルプリント基板１を用いることによって耐衝撃性の向上と薄肉化を図ると共に、フレキシブルプリント基板に補強用の金属フレーム６を一体化することによって必要な剛性（保形性）を確保するようにした点にある。
図１の形態例では、ポリイミドフィルムから成る複数のフレキシブルシート２、３、４を積層したフレキシブル積層体５のフレキシブルシート間に枠体状（環状）の金属薄板（材質は、例えば銅）から成る導体フレーム６を埋め込み一体化している。導体フレーム６の外周縁は全面的にフレキシブルシートによって覆われているわけではなく、図１(a) の平面図に示したように露出した状態にある。
また、フレキシブル積層体５の上面適所には電子部品１０を搭載する為の金属薄膜であるランドパターン１１を一体化しており、更に積層体５の底面には実装用の外部端子１２を一体化している。ランドパターン１１と外部端子１２とは、異なったフレキシブルシート層に位置している為、両者を電気的に接続する場合は積層体５を貫通するスルーホール２０等を使用する。
また、フレキシブル積層体５の適所には必要に応じてスリット１５を形成して、温度変化による積層体５の膨張収縮を緩和している。
【０００７】
電子部品１０は、ハンダ等１６を用いてランドパターン１１上に固定される。
金属ケース２５はその底部周縁全体をフレキシブル基板１に対して気密的に固着する必要はなく、部分的に固着されていれば良いので、図１(c) に示すように露出したフレーム６上に金属ケース２５の底部周縁の適所をハンダ、導電性接着剤等のバインダにより固定する。金属ケース２５をフレーム６に固定することにより金属ケース２５をフレームの一部として基板の保形用に兼用することができる。フレーム６を接地することにより金属ケース２５を接地し、シールド効果を発揮させることができる。
なお、このような構造のフレキシブル基板１の製造にあたっては、例えばフレキシブルシートとフレーム、ランドパターン、外部端子を金型内で所定の配置で積層した状態で溶着一体化すればよい。
また、本形態例のフレキシブル基板１の肉厚は、０．３ｍｍであり、セラミック、ガラスエポキシから成る基板に比して大幅の薄肉化を達成でき、電子部品のパッケージの低背化を実現できること明らかである。
【０００８】
上記形態例は、フレキシブルプリント基板上に搭載した部品をケースによって非気密的に覆った構造の電子部品のパッケージに関し、導体フレームの形状としてもケースの底部周縁との接合に適した環状であれば十分である。そして、環状の導体フレームの内側に位置するランドパターン１１は、フレームによってバックアップされていないフレキシブルシート部分に搭載しても差し支えない。これに対して、ランドパターン上に搭載する電子部品、素子等の種類によっては、ランドパターンを支持するフレキシブルシートを剛性を有した部材によってバックアップすることが求められる。
即ち、図２(a) 及び(b) は本発明のパッケージ構造を水晶振動子に適用した例を示す平面図（ケースを省略）、及びそのＣ−Ｃ断面図であり、水晶振動子にあっては基板に対してケースを気密的に接合する必要があるため、上記形態例とは異なった形状のフレームを用いたフレキシブルプリント基板が使用される。また、水晶振動素子を支持するベースとなる基板に剛性がなく変形し易い場合には安定した振動周波数を確保することができないため、フレキシブル積層体の大半の部分は板状のフレームによって補強された状態となっている。
即ち、図２の形態例では、複数のフレキシブルシート２、３、４を積層したフレキシブル積層体５のフレキシブルシート間に平板状の金属薄板から成る導体フレーム３０を埋め込み一体化している。平板状の導体フレーム３０の上面には最上部のフレキシブルシート４を被覆し、該フレキシブルシート４の上面適所に金属板から成るランドパターン３１を一体化する。フレキシブルシート４の形状は、導体フレーム３０とほぼ相似形の小面積となっているので、導体フレーム３０の外周縁は環状に露出した状態となっている。
【０００９】
積層体５の底面には実装用の外部端子１２を一体化し、ランドパターン３１と外部端子１２とは、異なったフレキシブルシート層に位置している為、両者を電気的に接続する場合は積層体５を貫通するスルーホール３５等を使用する。
２つのランドパターン３１は、水晶振動素子４０の両端部を載置して支持する為の台座と電極を兼ねており、導電性接着剤４１等によって水晶振動素子４０を機械的に支持すると共に、水晶振動素子の表裏に形成された各電極４２の端部と各ランドパターン３１とを電気的に接続する。
この結果、各スルーホール３５を介して各外部端子１２と各ランドパターン３１とが導通すると共に、水晶振動素子４０上の各電極４２との導通も図られる。なお、スルーホール３５は、導体フレーム３０に形成した穴３０ａを介して積層体５を貫通するので導体フレーム３０と接触する虞れはない。
【００１０】
上述のごとく導体フレーム３０の外周縁の上面は全周に亙り、所定幅に亙って露出した状態にある為、金属ケース２５の底部周縁を全周に亙って導体フレーム３０の外周面上面と密着させることができ、両部材の密着部をハンダ、導電性接着剤等のバインダ４５によって固着することにより、水晶振動素子４０を含む基板上の空間を気密封止することができる。この場合も導体フレーム３０と金属ケース２５とが一体となってフレームとして機能することができ、フレキシブル積層体５の保形を実現する。導体フレーム３５を接地することにより金属ケース２５を接地し、シールド効果を発揮させることができる。
この形態例においても、フレキシブル基板１の肉厚は、０．３ｍｍ程度であり、セラミック、ガラスエポキシから成る基板に比して大幅の薄肉化を達成し、電子部品のパッケージの低背化を達成できること明らかである。
なお、上記形態例では複数枚のフレキシブルシートを積層した構造のフレキシブル基板を示したが、これは一例であり、回路構成上積層基板とする必要がない場合には単層の基板を用いてもよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、水晶振動子等の電子部品と回路部品をセラミック製基板、或はガラスエポキシ製基板上に搭載した状態で、水晶振動子等を含む基板上の空間をケースにより包囲した構造のパッケージにおいて、各基板の薄肉化に限界があることに起因して発生するパッケージの低背化の困難化といった不具合を解決することができる。
即ち、本発明では、従来使用することができないとされていたフレキシブルプリント基板を電子部品のパッケージを構成する基板として用いることによって、耐衝撃性の向上と薄肉化という矛盾する２つの要求を同時に満たすことを可能とし、しかも剛性が低いというフレキシブルプリント基板の欠点をも同時に解消することができる。つまり、本発明においては、単層、或は積層構造のフレキシブル基板に対して枠体状、或は平板状の金属フレームを一体化して部分的に、或はほぼ全体的に補強し（剛性を付与し）、主要部分の変形を防止することにより、基板の変形が搭載部品に与える悪影響を解消することができる。
請求項１記載の発明にあっては、環状の枠体状フレームを用いてフレキシブルシート（積層体）を補強し、フレームの外周縁に対してケースの底部周縁を一体化することにより更にケースを用いて保形力を増強している。このフレキシブル基板は、全面的にフレームによってバックアップされている訳ではなく、電子部品を搭載するランドパターンをフレームが存在しないフレキシブルシート部分に設けているため、水晶振動素子等を直接ランドパターン上に搭載した構造の電子部品には適用できないが、それ以外の電子部品を搭載するパッケージにおいては十分実用性がある。
【００１２】
請求項４乃至請求項１０記載の発明は、水晶振動子等のように、剛性を有した基板上に設けたランドパターン上に搭載する必要のある部品を備えたパッケージに適したものであり、単層或は積層構造のフレキシブルシートのほぼ全面をカバーするように平板状のフレームを固定したので、ランドパターンを支持するフレキシブルシートの直下にはフレームが位置することとなり、水晶振動子の周波数安定性を確保することができる。
請求項２及び４記載の発明は、上記各項記載のフレキシブル基板において、金属フレームの外周縁と金属ケースの底部周縁とを固着したので、金属ケースの接地を確保し、シールド効果を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
(a) は本発明を適用した電子部品のパッケージの構成を示す平面図（ケースを省略）、(b) はそのＡ−Ａ断面図、(c) はそのＢ−Ｂ断面図。
【図２】
(a) 及び(b) は本発明のパッケージ構造を水晶振動子に適用した例を示す平面図（ケースを省略）、及びそのＣ−Ｃ断面図。
【図３】
従来例の説明図。
【符号の説明】
１ フレキシブルプリント基板、２、３、４ フレキシブルシート、５ フレキシブル積層体、６ 導体フレーム、１０ 電子部品、１１ ランドパターン、１２ 外部端子、１５ スリット、１６ ハンダ等、２０ スルーホール、２５ 金属ケース、３０ 導体フレーム、３１ ランドパターン、３５ スルーホール、４０ 水晶振動素子、４１ 導電性接着剤、４２ 電極、４５ バインダ。