JP2004193372A

JP2004193372A - 表面実装部品用ケース、表面実装電子部品および表面実装電子部品の製造方法

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Publication number: JP2004193372A
Application number: JP2002360042A
Authority: JP
Inventors: Gentaro Takeda; 厳太郎武田; Tadashi Fukuda; 正福田; Kazu Kinoshita; 和木下; Mitsutaka Yasuda; 光隆保田; Hiroshi Sasai; 浩笹井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: JP3898121B2

Abstract

【課題】ケース成形時におけるウエルドラインや歪みの発生を防ぐ。
【解決手段】金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する表面実装部品用ケース２０である。ケース長手方向の一端部からケース全長の４分の１の距離隔てた位置と、該一端部からケース全長の３分の１の距離隔てた位置との間にゲート口３９を配置する。天板３０にケース長手方向に延びる帯状の肉厚部４１を設ける。高さ方向に延びる溝４２を側壁３１に設ける。天板内面と側壁内面とで画成されるケース内側隅角部に面取り部を設ける。ゲート口から遠くに位置する端壁内面と、ケース天板内面とで画成されるケース内側隅角部に面取り部を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装部品用ケース、該ケースを使用した電子部品および該電子部品の製造方法に係り、特に、パルストランスやコモンモードチョーク等の電子部品素子を含むＬＡＮモジュールのパッケージ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一以上の電子部品素子を樹脂ケース内にまとめて収容し、プリント基板への実装を可能とした各種の表面実装パッケージが従来から提供されている。例えば、米国特許第６，２９７，７２１号のパッケージは、複数のリード端子をモールドした外装ケースの内部に電子部品素子（例えばトランス）を収容してなる。ケースは、パッケージクラックを防ぐために、底面を開放した構造としてある。また、ケースの機械的な強度を増すため、ケースの天板内面に補強ビームを形成している。
【０００３】
このようなケース体の成形は、帯状の金属フレームの内側にリードを備えたリードフレームを上下から金型で挟み、これら金型間のキャビティ内に樹脂を注入してリードとケースとを一体に成形することにより行われる。リードフレームは通常、数個以上のパターンが連結されている。したがって、ケースの成形後には、これらを個々のパッケージ毎にフレームから切り離すとともに、各リードを基板への実装が可能な形状とするため、リード加工機による切断・曲げ成形加工が施される。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６，２９７，７２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる従来のパッケージ構造は、成形したケースにウエルドや歪みが生じるという問題があり、この点で改良の余地を残している。
【０００６】
図８および図９は、それぞれ成形されたケースを示す上面および端面を示すものであるが、これらの図に示すように従来のケースでは、ケースの天板１０あるいは端部壁面１２ｂにウエルドラインと称される痕跡７，８が残ることがあった。このウエルドライン７，８は、成形時に注入した樹脂の流れが不均一であることから生じるもので、ウエルド部分は強度的に弱く、たとえ前記米国特許第６，２９７，７２１号のパッケージのような補強ビームを設けたとしても、前述したリード１の切断および曲げ加工のときにかかる応力によってウエルド部分からケースに割れや破損が生じることがある。
【０００７】
また、成形時に樹脂がキャビティ内に一様に行き渡らないために、ケース壁面の肉厚が不均一になったり、あるいはケースに歪みが生じて個々のデバイスをプリント基板に実装するリフロー工程においてケースに反りや変形が生じることもある。このような歪みや変形は、端子１の平坦度を低下させ、基板へのはんだ付け不良の原因ともなるから、その解決が望まれる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、ケース成形時におけるウエルドや歪みの発生を抑え、ケース強度を増大させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成して課題を解決するため、本発明に係る第一の表面実装部品用ケースは、金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、樹脂注入のためのゲート口を、当該ケースの長手方向の一端部からケース全長の４分の１の距離隔てた位置と、該一端部からケース全長の３分の１の距離隔てた位置との間に配置するものである。
【００１０】
また、本発明に係る第二の表面実装部品用ケースは、ケースの天板に、ケースの長手方向に延在する帯状の肉厚部を有する。この帯状の肉厚部は、樹脂注入のためのゲート口が配される位置と、ケースの長手方向両端部のうち該ゲート口から遠い端部との間に亘り形成することがある。
【００１１】
また、本発明に係る第三の表面実装部品用ケースは、金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、該ケースの長手方向に延在する側壁に、ケース長手方向への樹脂の流れを抑制する凹凸を形成する。
【００１２】
さらに、本発明に係る第四の表面実装部品用ケースでは、該ケースの長手方向に延在する側壁に、該ケースの高さ方向に延びる溝を形成する。
【００１３】
また、本発明に係る第五の表面実装部品用ケースでは、ケースの天板内面と長手方向に延在する側壁の内面とで画成されるケース内側隅角部に、面取り部を形成する。
【００１４】
さらに、本発明に係る第六の表面実装部品用ケースは、ケースの長手方向両端部に形成される端壁のうち樹脂注入を行うためのゲート口から遠くに位置する端壁の内面と、ケースの天板内面とで画成されるケース内側隅角部に、面取り部を形成する。
【００１５】
また、本発明に係る表面実装電子部品は、前記第一から第六のいずれかの表面実装部品用ケース内に電子部品素子を収容したものである。
【００１６】
また、本発明に係る表面実装電子部品の製造方法は、成形金型のキャビティ内にゲート口から樹脂を注入することにより樹脂ケースを成形し、該ケース内に電子部品素子を収容する表面実装電子部品の製造方法であって、前記ゲート口を、前記ケースの長手方向の一端部からケース全長の４分の１の距離隔てた位置と、該一端部からケース全長の３分の１の距離隔てた位置との間に配置する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明するが、まず、ウエルドの発生原因について述べ、その後に本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。
【００１８】
ウエルドの発生は、注入された樹脂が金型キャビティ内で均一に流れないことに起因することは先に述べたとおりであるが、樹脂の不均一な流れが生じるのは、特にこの種のケースでは、天板と側壁の肉厚が異なる（天板が薄く、側壁が厚い）からである。ケースを成形する樹脂は、金型に設けた樹脂注入口であるゲート口（図８の符号９でその位置を示す）から注入され、このゲート口から四方に、すなわち両側壁１１、ゲート口近傍の端壁１２ａならびにゲート口から遠い端壁１２ｂに向け広がってゆく。
【００１９】
しかしながら、この樹脂の流れは均等ではなく、天板１０に較べて厚みの大きな側壁部分１１に優先的に流れて行く。したがって、ゲート口９からの距離が同じであっても天板部分１０を水平に進行する樹脂に較べ、側壁部分１１を進行する樹脂が早くケース端壁部分１２ｂに到達し、該端壁部分１２ｂに左右から回り込んで天板部分１０にせり上がってくる。そして、これら天板部分１０を流れてきた樹脂と両側壁部分１１を流れてきた樹脂とがぶつかり合ってそれらの境界として厚みの小さな天板１０や端壁部分１２ｂに図８や図９に示すＹ字状のウエルドライン７，８が形成されるのである。このウエルド部分７，８は既に述べたように強度が弱く、リード加工時のケース破損、あるいはリフロー時のケース変形の原因となって歩留まりを低下させ、製品の信頼性に悪影響を及ぼす。
【００２０】
尚、このように天板と側壁とで肉厚を異ならせざるを得ないのは、近時の電子機器の小型化の要請から個々のデバイスサイズを小さくするため、ケースの肉厚を出来るだけ薄くする必要がある一方で、ケースの側壁はリード端子を埋設する必要から、天板より肉厚とせざるを得ないことによる。
【００２１】
このようなウエルドの発生は、モールド樹脂として特に液晶ポリマーを使用したときに顕著に発生し、本発明はこれに対して優れた効果を奏する。しかしながら、本発明にいう樹脂は、必ずしも液晶ポリマーに限定されず、他のモールド樹脂（他の熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂）に対しても本発明は適用可能である。
【００２２】
図１から図７は、本発明に係る表面実装部品用ケースの一実施形態を示すものである。これらの図に示すように、ケース２０は、略長方形の天板３０と、天板３０の左右両長辺に沿ってそれぞれ形成した側壁３１と、天板３０の両短辺に沿ってそれぞれ形成した端壁３２ａ，３２ｂとを備え、底板はなく、ケースの下面は開放された状態となっている。
【００２３】
ケース２０は、リード端子２１が左右両側壁３１内に埋設されるように液晶ポリマーにより一体成形する。尚、成形樹脂が必ずしも液晶ポリマーに限定されないことは既に述べたとおりである。端子２１の数は、図示のケースでは、１６本である。ただし、端子数、あるいはケースの形状および寸法等は、様々に変更が可能である。
【００２４】
ケース２０の内部には、例えばパルストランスやコモンモードチョーク等のＬＡＮモジュール用の電子部品素子（図示せず）を収容することができ、当該電子部品モジュールを構成することが出来る。ただし、他の電子部品素子を収納するため使用することも可能であり、本発明は、必ずしもＬＡＮモジュール用の電子部品素子への適用に限られない。
【００２５】
本発明に係るケース構造では、ケース長手方向の一端部からケース全長の４分の１（全長の２５％）の距離隔てた位置と、該一端部からケース全長の３分の１（全長の約３３％）の距離隔てた位置との間に、樹脂注入のためのゲート口３９を配置する。図示の例では、ケースの端壁３２ａからケース全長の約３．７分の１（全長の約２７％）の距離隔てた位置にゲート口３９を配置している。
【００２６】
従来の樹脂ケースでは、図８に示すようにゲート口９をケースの端部位置（端壁１２ａの近傍）に配置していた。このため、ゲート口から注入された樹脂は、ケース長手方向反対側の端壁１２ｂまで長い距離移動しなければならず、天板部分１０と側壁部分１１を流れる樹脂の速度差による影響が顕著となってウエルドライン７，８が形成され易かった。
【００２７】
これに対して、ゲート口を従来に較べ、ケース長手方向の中央寄りに配置した本実施形態のケース構造によれば、ゲート口３９から遠方側のケース端壁３２ｂまでの距離を短くすることが出来るから、ウエルドの発生を従来に較べ少なく抑えることが可能となる。
【００２８】
尚、「ケース全長の４分の１の距離隔てた位置」としたのは、該位置よりケース中央寄りにゲート口を設ければ、ウエルドの発生を抑制する顕著な効果が得られるからである。一方、「ケース全長の３分の１の距離隔てた位置」としたのは、出来るだけ中央寄りにゲート口を配置した方が樹脂の流動を均一にする点では望ましいが、成形後にケースに残るゲート口の痕跡が、その後の組立工程において邪魔になることがあるからである。例えば、基板へのデバイス実装工程では、ケースの中央部を吸引支持してプリント基板の所定位置へのデバイスの搭載を行うが、このとき中央にゲート口跡が残っていると操作の障害になることがある。本発明のようにケース中央を避けてゲート口位置を設定すれば、かかる吸着操作の障害となることを防ぐことが出来る。
【００２９】
さらに、本発明のケース構造では、ケース長手方向に延在する帯状の肉厚部４１をケース天板３０に形成する。この肉厚部４１を設けることにより、天板部を流れる樹脂の速度を速めることが可能となる。ゲート口３９から注入された樹脂は、肉厚部４１を通って速やかに遠方側端壁３２ｂに向け広がることとなるから、両側壁部分３１を流れる樹脂が端壁部分３２ｂに充填されてさらに天板部分３０に逆流してくる前に、天板部分３０に一様に樹脂を広げて、天板部３０におけるウエルドの発生を防ぐことが出来る。したがって、この肉厚部４１は、特に、図１に示すようにゲート口の位置３９と、ケースの長手方向両端部のうちゲート口から遠い端壁３２ｂとの間に亘り形成することが望ましい。
【００３０】
ただし、肉厚部４１は、図示の例に限られるものではなく、例えば天板長手方向の全長に亘って形成するなど、その形状、幅および長さ等について変更が可能である。また、かかる肉厚部４１は、ケース成形後において肉厚の小さな天板３０を支えるリブとしての機能も果たし、リフロー時等にケース２０の変形を防止する効果をも奏する。
【００３１】
また、本願のケース構造では、ケース長手方向に延在する側壁３１に、ケース長手方向への樹脂の流れを抑制する凹凸を形成する。かかる凹凸は、この実施形態では、両側壁３１にケースの高さ方向に延びる溝４２を設けることにより形成した。これらの溝４２は、各リード端子とリード端子との間に設けることが望ましい。側壁３１に埋設するリード端子２１の支持強度を確保しつつ出来るだけ側壁３１を薄くするためである。
【００３２】
このような構造によれば、両側壁部分３１をケースの長手方向に流れる樹脂の流れが、かかる溝部分４２が障害となって抑制され、天板部分３０を流れる樹脂の速度と側壁部分３１を流れる樹脂の速度とを均一にすることが可能となってウエルドの発生を防ぐことが可能となる。尚、側壁３１に形成する凹凸構造は、溝４２に限られず、例えば筋状の突起や穴、凹み等、樹脂の流れを抑制することが出来るものであれば、如何なる構造であっても構わない。
【００３３】
さらに、本願のケース構造では、天板３０の内面と側壁３１の内面とで形成されるケース内側隅角部に面取り部４３を形成する。面取り部４３を形成するのは、次の理由による。
【００３４】
従来のケース構造では、天板と側壁とは直角に交差し、その境には直角（９０度）の角が形成されていた。このため、天板部分から側壁部分への樹脂の流入がかかる角部で阻害され、側壁の樹脂厚が不均一となることがあった。本発明のケース構造では、天板内面と側壁内面との間に面取り部４３を形成することによって、天板部分３０から側壁部分３１へスムースに樹脂を流れ落とし、側壁３１を均一に形成する。
【００３５】
面取り部として、図示の例では、天板内面と側壁内面との間に、これらを繋いでこれら各内面と略４５度の勾配をなす傾斜面を設けた。かかる傾斜面の形成により、天板縁部で樹脂の流れが阻害されることがなくなる。尚、この面取り部は、必ずしも図示のような傾斜面４３に限られず、天板内面と側壁内面との間の角をとり、樹脂の流れをスムースにするものであれば、如何なる形状であっても構わない。例えば、後述するような曲面（所謂アールを付ける）であっても良いし、異なる傾斜勾配を有する二以上の傾斜面で天板３０と側壁３１とを接続するよう構成することも可能である。
【００３６】
さらに、本願のケース構造では、ケース長手方向両端部に形成される端壁３２ａ，３２ｂのうちゲート口３９から遠くに位置する端壁３２ｂの内面と、天板内面とで画成されるケース内側隅角部に別の面取り部４４を形成する。面取り部４４は、この実施形態では、天板３０の内面と遠方側端壁３２ｂの内面との境界部の角を丸め（所謂アールを付ける）、これらの内面を繋ぐ曲面を形成するものとした。
【００３７】
従来のケース構造では、当該隅角部に直角のエッジが形成されており、このエッジ部分で樹脂の流れが停止して端壁部分３２ｂに十分に樹脂が流れ落ちない現象が生じることがあった。このように天板部分３０から端壁部分３２ｂに樹脂が供給されないと、両側壁部分３１から対向するように当該端壁部分３２ｂに進行してきた樹脂の流れによって当該端壁３２ｂにＹ字状のウエルドライン（図９参照）が形成されてしまう。
【００３８】
これに対し、本ケースでは、面取り部４４を形成することで天板部分３０を流れてきた樹脂を端壁３２ｂにスムースに流れ落とすことができ、かかるウエルドの発生を防ぐことが出来る。尚、天板に形成した前記肉厚部４１についても同様の面取り部（曲面）４４ａを形成している。また、この面取り部４４，４４ａは、前記第四の構成の面取り部４３と同様、図示の例のほか、例えば傾斜平面を形成するなど、他の構成によることも可能である。
【００３９】
前記実施形態に係るケース構造の端子２１の平坦度を、従来のケースを比較対照として測定する実験を行った。測定は、従来および本願のそれぞれについて１０個のサンプルを抽出し、各サンプルについて最も浮きが大きな端子の浮き量を測定した。また、成形したケースを、恒温槽で２６０°Ｃの条件下、５分間加熱し、加熱の前後における端子の浮き量を計測した。結果は、表１（従来）および表２（本実施形態に係るケース）に示す通りである。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
これらの表に示すように、加熱の前後双方について本実施形態に係るケース構造は、従来に較べ、端子の浮き量（単位はミリメートル）が格段に小さく、また、加熱後には端子の浮きが却って小さくなっているもの（変位がマイナス）も多い。したがって本発明によれば、リフロー時の端子の浮きを大幅に抑え、はんだ付け不良等の発生を確実に低減させることが出来る。
【００４３】
本発明は、図面に基づいて説明した前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。前記実施の形態では、前記特徴（ゲート口３９の位置、肉厚部４１の形成、側壁の溝４２、ケース側縁内側の面取り部４３、並びにケース端縁内側の面取り部４４）をすべて備えるものとしたが、これら構成のうち一つあるいは任意の二以上の構成を備えるものとしても良く、これらも本発明の範囲に含まれる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、(1)モールド樹脂を注入するゲート口をケースの長手方向中央寄りに配することにより、ゲート口から遠い端壁部分へ速やかに樹脂を進行させ、(2)ケースの天板に、ケースの長手方向に延在する帯状の肉厚部を形成することにより、天板部分を流れる樹脂の速度を速め、一方、(3)側壁に、ケース長手方向への樹脂の流れを抑制する凹凸を設けることにより、肉厚の大きな側壁部分の樹脂の流れを抑制し、(4)ケースの天板内面と長手方向に延在する側壁の内面とで画成されるケース内側隅角部に面取り部を形成するとともに、(5)ケースの長手方向両端部に形成される端壁のうち樹脂注入を行うためのゲート口から遠くに位置する端壁の内面と、ケースの天板内面とで画成されるケース内側隅角部に面取り部を形成することにより、天板両側縁およびゲート口から遠い天板端縁から側壁部分および端壁部分へそれぞれスムースに樹脂を流れ落し、ケース成形時の樹脂の流れを均一してウエルドやケースの歪みの発生を抑え、ケース強度を増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装部品用ケースの一例を示す底面図である。
【図２】本発明に係る表面実装部品用ケースの一例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る表面実装部品用ケースの一例を示す側面図である。
【図４】本発明に係る表面実装部品用ケースの一例を示す正面図である。
【図５】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図７】図６の一部（Ａ部分）拡大断面図である。
【図８】従来のケースにおいて天板に生じたウエルドを示す図である。
【図９】従来のケースにおいて端壁に生じたウエルドを示す図である。
【符号の説明】
２０表面実装部品用ケース
２１リード端子
３０天板
３１側壁
３２ａ，３２ｂ端壁
３９ゲート口
４１肉厚部
４２溝
４３傾斜平面状面取り部
４４曲面状面取り部

Claims

金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、
前記樹脂注入のためのゲート口を、当該ケースの長手方向の一端部からケース全長の４分の１の距離隔てた位置と、該一端部からケース全長の３分の１の距離隔てた位置との間に配置する
表面実装部品用ケース。
金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、
該ケースの天板に、ケースの長手方向に延在する帯状の肉厚部を有する
表面実装部品用ケース。
前記帯状の肉厚部を、前記樹脂注入のためのゲート口が配される位置と、ケースの長手方向両端部のうち該ゲート口から遠い端部との間に亘り形成する、請求項２に記載の表面実装部品用ケース。
金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、
該ケースの長手方向に延在する側壁に、ケース長手方向への樹脂の流れを抑制する凹凸を形成する
表面実装部品用ケース。
金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、
該ケースの長手方向に延在する側壁に、該ケースの高さ方向に延びる溝を形成する
表面実装部品用ケース。
金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、
該ケースの天板内面と長手方向に延在する側壁内面とで画成されるケース内側隅角部に、面取り部を形成する
表面実装部品用ケース。
金型キャビティ内への樹脂注入により成形され、電子部品素子を収容する樹脂ケースであって、
該ケースの長手方向両端部に形成される端壁のうち前記樹脂注入を行うためのゲート口から遠くに位置する端壁の内面と、該ケースの天板内面とで画成されるケース内側隅角部に、面取り部を形成する
表面実装部品用ケース。
前記請求項１から７のいずれか一項に記載の表面実装部品用ケース内に、電子部品素子を収容した表面実装電子部品。
成形金型のキャビティ内にゲート口から樹脂を注入することにより樹脂ケースを成形し、該ケース内に電子部品素子を収容する表面実装電子部品の製造方法であって、
前記ゲート口を、前記ケースの長手方向の一端部からケース全長の４分の１の距離隔てた位置と、該一端部からケース全長の３分の１の距離隔てた位置との間に配置する
表面実装電子部品の製造方法。