JP2505739B2 - 電子装置用ハウジング - Google Patents

電子装置用ハウジング

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JP2505739B2 JP60287656A JP28765685A JP2505739B2 JP 2505739 B2 JP2505739 B2 JP 2505739B2 JP 60287656 A JP60287656 A JP 60287656A JP 28765685 A JP28765685 A JP 28765685A JP 2505739 B2 JP2505739 B2 JP 2505739B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，基板の一方表面（以下、第１表面という）
に形成された導電体および絶縁体層のパターンの交互に
配設された導電体層の多層回路と、該多層回路に囲まれ
基板の第１表面に設けられ、前記基板の中心区域（以
下、装着区域という）に設けられた電子装置とを具えた
セラミック基板と、前記多層回路の前記導電体に接続さ
れた前記電子装置の複数の端子と、前記基板の両表面に
設けられた孔を通して前記基板に固着されるとともに前
記多層回路の前記導電体に接続される複数の導電性装着
ピンであって、前記孔は前記ピンを固着するための導電
リングおよび金属化部を具えている導電性装着ピンとを
具えた電子装置用ハウジングに関するものである。
本発明は多数の入出力端子を有する集積回路用ハウジ
ングの構成に適用でき、この際ハウジングが有すべき最
も重要な特性は、製造容易、生産効率、低価格、電気的
な信頼性および機械的強度であり、これによりハウジン
グを多量生産し得且つ広く販売することができる。
かかる多層回路を具える装置は米国特許第3,549,784
号明細書から既知である。この米国特許に記載された装
置はセラミック基板、例えば、酸化アルミニウム上にス
クリーン印刷により形成した多層回路を具える。この多
層回路は導体および絶縁体の交互の層により構成し、導
電層で導体の回路網を形成し、絶縁層は導体を埋設す
る。
絶縁層は基板と両立し得るセラミックで造る。種々の
層を回路に必要な構成に従って形成した後、非焼成金属
層および絶縁セラミック層より成るセラミック基板の複
合構体を水素および窒素の雰囲気中で1630℃の温度に２
時間に亘って加熱してセラミックおよび金属成分の焼成
を行い得るようにする。かくして得られた構体をいわゆ
る“共焼成”と称する。
上記米国特許明細書によれば、装置のピン即ち接続ピ
ンを基板に形成した金属化孔内に導入してはんだ付けを
行う。これら孔の金属化および回路の導電層の形成は同
一材料を用いて同時に行う。この材料はリフローイング
により孔内に拡散する。上記米国特許明細書にははんだ
付け又は難はんだ付けに好適な金属組成については何等
の記載もない。
ハウジングの基体の製造に共焼成構体を使用すること
には大きな欠点がある。その理由は、得られる構体が平
坦とはならず彎曲するからである。上記米国特許明細書
には、基板の他側の、特に基板上側の構体により生ずる
変形を相殺する位置に金属層を設けることにより上記問
題点を解決し得ることが記載されている。
又焼成により最大17％の収縮が生じて寸法が減少し、
これにより導体が破断される場合が多いため、“共焼
成”セラミック基板の平均収量が30％以下となること
が、論文「ナルミバ オートマティゼ ラ ファブリカ
チオン ド ス サブストラート セラミック マルチ
クーシェ“コ・キュイ”」ジ・ペ・デラ ミュシア著、
エレクトロニク アクチュアリテ 第772巻,1984年11月
２日発刊に記載されている。
この大きな欠点の原因は、極めて高温度の焼成にあ
り、これにより更に他の欠点が発生する。
極めて高温度の焼成を行うことにより、導電層を形成
するために、タングステン又はモリブデン−マンガン合
金のような耐熱材料の使用が不可避となる。これら耐熱
材料の導電率は低い。上記米国特許明細書によれば、白
金又はパラジウムのような他の金属を用い極めて低い温
度で空気中で焼結することができる。しかし、これら材
料が極めて高価である点以外にセラミック絶縁層を焼結
するために少なくとも1300℃の極めて高い温度を必要と
する。かかる状態のもとでは、良好な導電体であり且つ
充分に廉価な銅のような金属を用いることはできない。
その理由は銅の融点が上記温度よりも著しく低いからで
ある。
これがため提案された回路の構体によって前記デラ・
ミュシアの論文に記載されているように、１回以上の焼
成処理を必要としないことによりハウジングの基体の製
造を容易とする問題を解決する必要があると共に回路の
構体によって絶縁層がセラミックであることによる機械
的強度の問題を解決する必要があり、これによって実際
上逆の結果が得られるようになる。即ち30％以下の出力
が得られると共に高価な材料を用いると言う事実により
製造価格が上昇し、且つこれら回路の導体が破断するこ
とにより所望の機械的強度が得られなくなる。
又、ピンの密封にも上記米国特許明細書で解決されな
かった問題点がある。又、必要な密封強度は孔の形成お
よび金属化に用いられる方法に大きく依存すると共に孔
内に密封材料によりピンを固定する手段に大きく依存す
る。又、この強度はピンの形状に依存する。
最後に、ハウジングの基体に電子装置を装着するこ
と、およびこの構成素子の保護キャップを剛固且つ気密
に封止することによっても他の問題が発生する。この問
題は上記米国特許明細書によって解決されていない。
本発明の目的は、従来の解決手段とは著しく異なる手
段でこれらハウジングを製造する問題を解決せんとする
にある。
本発明は，基板の一方表面（以下、第１表面という）
に形成された導電体および絶縁体層のパターンの交互に
配設された導電体層の多層回路と、該多層回路に囲ま
れ，基板の第１表面に設けられ、前記基板の中心区域
（以下、装着区域という）に設けられた電子装置とを具
えたセラミック基板と、前記多層回路の前記導電体に接
続された前記電子装置の複数の端子と、前記基板の両表
面に設けられた孔を通して前記基板に固着されるととも
に前記多層回路の前記導電体に接続される複数の導電性
装着ピンであって、前記孔は前記ピンを固着するための
導電リングおよび金属化部を具えている導電性装着ピン
とを具えた電子装置用ハウジングにおいて、前記導電リ
ング、前記金属化部および前記導電体は、銅の溶融温度
より低い温度範囲における温度で、中性雰囲気中で、焼
成される少なくとも銅およびガラス質−結晶材料を含む
スクリーン印刷導電性インクより成り、前記絶縁体層
は、前記導電性インクに対する前記温度範囲における温
度で、中性雰囲気中で焼成され、且つ前記焼成温度まで
基板の膨張係数とほぼ同じ膨張係数を有し、少なくとも
ガラス質−結晶材料を含むスクリーン印刷絶縁性インク
より成り、上部絶縁保護層は、少なくともガラス質−結
晶材料を含むスクリーン印刷絶縁性インクより成るとと
もに、前記多層回路上に重なっており、前記装着ピン
は、一端に平坦な頭部を設けた軸部を具え該軸部は、前
記孔を貫通し、前記基板の両表面のうちの一面から充分
に突出した先部を具え、前記装着ピンの前記平坦な頭部
は、前記一面から基板の他面に設けられたた前記導電リ
ングと金属化部により支持され、前記装着ピンは、前記
孔において前記導電リングと金属化部に、前記多層回路
の各層の前記焼成温度とほぼ同じ溶融温度を有する金属
合金により固着したことを特徴とする。
又，本発明方法は，電子装置のためのハウジングを製
造するに当り、 ａ）第１表面および第２表面を有するセラミック基板を
形成し、 ｂ）該基板に、前記ハウジングの装着ピンを収容するた
めの該基板の表面に孔をあけるとともに、 該基板の前記第１表面に前記電子装置を収納するため
の装着区域を設け、 ｃ）前記孔を金属化するとともに該基板の両面の孔の周
りに導電リングを設け、 これらの処理は、中性雰囲気中で、銅の溶融温度より
低い温度で焼成される少なくとも銅およびガラス質−結
晶材料を含む導電性インクを用いてスクリーン印刷によ
り行ない、 これら処理に、所望量の導電性インクを前記孔の開口
部に堆積する工程と、該孔中のインクをリフローイング
により拡散する工程と、かくして得た前記導電性インク
の層を前記範囲の温度の前記焼成温度で焼成する工程と
を含めるようにし ｄ）d1）電子装置を収納する前記装着区域を残して、電
子装置の端子の一部に相互接続する第１端子と、ピンの
一部に相互接続する第２端子を具えた導体を形成するよ
うなパターンに従って第１導電層を堆積し、 この堆積処理は、前記孔および導電リングの金属化に
用いられる導電性インクと同一の、少なくとも銅および
ガラス質−結晶材料を含む導電性インクを用いてスクリ
ーン印刷により行ない、且つ前記範囲の温度での焼成温
度で前記第一導電層を焼成し、材料と同一か又はこれと
両立し得る導電性材料を用いてスクリーン印刷により行
い、且つ前記第１導電層を焼成し、 d2）電子装置、導電リングおよび電子装置の端子とは反
対側に位置する前記導体の第１端部を収納する前記装着
区域を残して、前記第１導電層を他の堆積された導電層
から分離するパターンに従って第１導電層上に絶縁層を
堆積し、 この堆積処理は、中性雰囲気中で前記導電インクの温
度と同一の範囲の温度での焼成され且つ前記絶縁層の焼
成温度まで基板の膨張係数とほぼ同じ膨張係数を有し、 少なくともガラス質−結晶材料を含む、絶縁インクを
用いて、スクリーン印刷により行い、且つ前記温度の範
囲で前記絶縁層を焼成し、 d3）電子装置、導電リングおよび電子装置の端子とは反
対側に位置する前記導電体の第１端子を収納する前記装
着区域を残して、電子装置の端子を相互接続する第１端
子と、ハウジングのピンを相互接続する第２端子を具え
た導体の回路網のパターンに従って、前記多層回路を形
成する導電層および絶縁層を交互に堆積し、この堆積処
理は、順次に導電性および絶縁性であって、前記スクリ
ーン印刷導電性および絶縁性インクにより行ない、 該交互の層の最後の層を最上部保護絶縁層とし、且つ
交互の層を堆積することにより、該交互に設けられた導
電性および絶縁層を一つづつ焼成することにより、 該基板の前記第１表面に多層回路を形成し、 ｅ）金属装着ピンを固着するはんだに耐えるワニスを用
いて、電子装置を収納する区域によって形成される領域
及び該区域とは反対側に位置する該導電体の第１端子を
一時的に保護し、 ｆ）平坦な頭部を設けた軸部より成る金属装着ピンを配
設し、該軸部は前記孔の個所で基板を貫通させて、 該装着ピンは該基板の片面から充分に突出させ、 該平坦あ頭部は基板の他面に設けた導電リングにより
支持され、 次いで溶融温度が多層回路の導電層および絶縁層の焼
成温度より低いか又は等しい金属合金を用いて、前記装
着ピンを孔とリングの金属化部にはんだ付けするように
したことを特徴とする。
さらに，又本発明は，基板の一方表面（以下、第１表
面という）に形成された導電体および絶縁体層のパター
ンの交互に配設された導電体層の多層回路と、該多層回
路に囲まれ，基板の第１表面に設けられ、前記基板の中
心区域（以下、装着区域という）に設けられた電子装置
とを具えたセラミック基板と、 前記多層回路の前記導電体に接続された前記電子装置
の複数の端子と、 前記基板の両表面に設けられた孔を通して前記基板に
固着されるとともに前記多層回路の前記導電体に接続さ
れる複数の導電性装着ピンであって、前記孔は前記ピン
を固着するための導電リングおよび金属化部を具えてい
る導電性装着ピンと を具えた電子装置用ハウジングにおいて、前記導電リン
グ、前記金属化部および前記導電体は、銅の溶融温度よ
り低い温度範囲における温度で、中性雰囲気中で、焼成
される少なくとも銅およびガラス質−結晶材料を含むス
クリーン印刷導電性インクより成り、 前記絶縁体層は、前記導電性インクに対する前記温度
範囲における温度で、中性雰囲気中で焼成され、且つ前
記焼成温度まで基板の膨張係数とほぼ同じ膨張係数を有
し、少なくともガラス質−結晶材料を含むスクリーン印
刷絶縁性インクより成り、 上部絶縁保護層は、少なくともガラス質−結晶材料を
含むスクリーン印刷絶縁性インクより成るとともに、前
記多層回路上に重なっており、 前記装着ピンは、一端に平坦な頭部を設けた軸部を具
え該軸部は、前記孔を貫通し、前記基板の両表面のうち
の一面から充分に突出した先部を具え、 前記装着ピンの前記平坦な頭部は、前記一面から基板
の他面に設けられたた前記導電リングと金属化部により
支持され、 前記装着ピンは、前記孔において前記導電リングと金
属化部に、前記多層回路の各層の前記焼成温度とほぼ同
じ溶融温度を有する金属合金により固着し，多層回路に
よって、基板に固着された電子装置の端子と前記ハウジ
ングの装着ピンとの間の接続を行なうに当り、電子装置
の端子を可撓性ワイヤにより、導体の端子（以下，第１
端子という）に接続し，第１端子の絶縁層を無くすると
ともに電子装置をキャップにより保護するようにしたこ
とを特徴とする。
更に又，本発明方法は，電子装置のためのハウジング
を製造するに当り、 ａ）第１表面および第２表面を有するセラミック基板を
形成し、 ｂ）該基板に、前記ハウジングの装着ピンを収容するた
めの該基板の表面に孔をあけるとともに、 該基板の前記第１表面に前記電子装置を収納するため
の装着区域を設け、 ｃ）前記孔を金属化するとともに該基板の両面の孔の周
りに導電リングを設け、 これらの処理は、中性雰囲気中で、銅の溶融温度より
低い温度で焼成される少なくとも銅およびガラス質−結
晶材料を含む導電性インクを用いてスクリーン印刷によ
りり行ない、 これら処理に、所望量の導電性インクを前記孔の開口
部に堆積する工程と、該孔中のインクをリフローイング
により拡散する工程と、かくして得た前記導電性インク
の層を前記範囲の温度の前記焼成温度で焼成する工程と
を含めるようにし ｄ）d1）電子装置を収納する前記装着区域を残して、電
子装置の端子の一部に相互接続する第１端子と、ピンの
一部に相互接続する第２端子を具えた導体を形成するよ
うなパターンに従って第１導電層を堆積し、 この堆積処理は、前記孔および導電リングの金属化に
用いられる導電性インクと同一の、少なくとも銅および
ガラス質−結晶材料を含む導電性インクを用いてスクリ
ーン印刷により行ない、且つ前記範囲の温度での焼成温
度で前記第一導電層を焼成し、材料と同一か又はこれと
両立し得る導電性材料を用いてスクリーン印刷により行
い、且つ前記第１導電層を焼成し、 d2）電子装置、導電リングおよび電子装置の端子とは反
対側に位置する前記導体の第１端部を収納する前記装着
区域を残して、前記第１導電層を他の堆積された導電層
から分離するパターンに従って第１導電層上に絶縁層を
堆積し、 この堆積処理は、中性雰囲気中で前記導電インクの温
度と同一の範囲の温度での焼成され且つ前記絶縁層の焼
成温度まで基板の膨張係数とほぼ同じ膨張係数を有し、 少なくともガラス質−結晶材料を含む、絶縁インクを
用いて、スクリーン印刷により行い、且つ前記温度の範
囲で前記絶縁層を焼成し、 d3）電子装置、導電リングおよび電子装置の端子とは反
対側に位置する前記導電体の第１端子を収納する前記装
着区域を残して、電子装置の端子を相互接続する第１端
子と、ハウジングのピンを相互接続する第２端子を具え
た導体の回路網のパターンに従って、前記多層回路を形
成する導電層および絶縁層を交互に堆積し、この堆積処
理は、順次に導電性および絶縁性であって、前記スクリ
ーン印刷導電性および絶縁性インクにより行ない、 該交互の層の最後の層を上部保護絶縁層とし、且つ交
互の層を堆積することにより、該交互に設けられた導電
性および絶縁層を一つづつ焼成することにより、 該基板の前記第１表面に多層回路を形成し、 ｅ）金属装着ピンを固着するはんだに耐えるワニスを用
いて、電子装置を収納する区域によって形成される領域
及び該区域とは反対側に位置する該導電体の第１端子を
一時的に保護し、 ｆ）平坦な頭部を設けた軸部より成る金属装着ピンを配
設し、該軸部は前記孔の個所で基板を貫通させて、 該装着ピンは該基板の片面から充分に突出させ、 該平坦あ頭部は基板の他面に設けた導電リングにより
支持され、 次いで溶融温度が多層回路の導電層および絶縁層の焼
成温度より低いか又は等しい金属合金を用いて、前記装
着ピンを孔とリングの金属化部にはんだ付けすし， ｇ）保護ワニスを除去し、 ｈ）基板の第１表面に設けた前記装着区域に電子装置を
位置させるとともに固着し、 ｉ）電子装置の端子と、多層回路の導電体の該第１端子
との間に可撓性金属ワイヤを設け、 ｊ）電子装置の上部に保護キャップを固着するようにし
たことを特徴とする。
セラミック層の焼成温度よりも充分低い焼成温度を有
し、且つ焼成温度まで基板の膨張係数に適合する膨張係
数を有するガラス質−結晶層によりこれら層を１個宛焼
成して形成した多層回路の特性は共焼成セラミック回路
の特性より著しく優れている。かかる回路を設けた基体
は張力が低く、従ってこれら基体は彎曲しない。これが
ため、かかる彎曲を相殺する追加の層を設ける必要はな
い。これら層と導体回路網との接続は剛固且つ電気的に
信頼し得るものである。
又、１つの層が堆積される度毎に１回の焼成処理を行
ってもハウジングの基体の製造が複雑且つ高価とはなら
ない。その理由は低温処理および廉価な材料の使用によ
って価格を著しく低減し、しかも収量をほぼ100％とし
得るからである。
更に導電率が例えばタングステンの導電率の10倍であ
る銅を導電材料として用いるため、回路の電気的特性を
も著しく改善することができる。
又、ピンの形状および使用する密封材料の観点から、
ピンをハウジングに正しく装着することができる。かよ
うにして簡単且つ廉価な材料を用いてハウジングの本質
的な特性である機械的強度を良好にすると共に電気的な
接続を完全なものとすることができる。
特に本発明方法を用いてピンと電子部品の保護キャッ
プとの装着を行うことにより高温に耐え且つ高度の要求
を満足する剛固且つ気密封止されたハウジングを得るこ
とができる。
図面につき本発明を説明する。
第１図は本発明電子装置用ハウジングを断面で示し、
このハウジングは、中央部分により電子装置130を支持
するセラミック基板120と、電子装置及び装着ピン２間
の電気接続を行う多層回路110とを具える。セラミック
材料より成るキャップ141によって電子装置の保護を確
実に行う。
第２図に示す本発明ハウジングの他の例ではキャップ
を２部分即ちスペーサ150及びカバー140により構成す
る。
通常、電子装置130は、半導体材料上に設けられた超
大規模集積回路（VLSI）とすると共に多数の入出力端子
７を具える。この端子の数は通常ほぼ144とする。しか
し最も複雑な回路に対しては増大する必要があるため、
近い将来この端子の数は300とし得るようになる。
電子装置を含むハウジングは、電子部品、一般にプリ
ント回路板に、ピングリッドアレイソケットにより、又
は直接ハウジングをプリント回路板にはんだ付けするこ
とにより、接続する。何れの場合にも、電気的接続およ
び機械的連結は第3A図に示すように基板120の孔３にピ
ン２を導入することにより行う。
ピン２の数は電子装置の端子７の数に少なくとも等し
くする。ピンの数を多くすることおよびハウジングを外
部装置に接続する際短絡を防止するためにスペースを最
小とすることによって全てのピンを互いに一直線状に配
置するのは不可能である。これがため、これらピンは基
板の周縁に種々の列に配設する。
金属ピン２および電子装置の端子７間の接続は基板12
0にスクリーン印刷された導電体の回路網110によって、
および導電体の端部８を端子７に接続する可撓性金属ワ
イヤ６によって行う。
スクリーン印刷回路網110を形成するために導電体の
数を300とすると共にその端部８間のピッチをammの1/10
とするには数レベルの導電体を必要とする。これがため
各導電体レベル10,20,---はピン２の一部分と接触する
導電体の一部分を具え、且つ次の導電体レベルから電気
的な絶縁層15により分離する。又この絶縁層15には２つ
の隣接する導電体レベルを相互接続する開口を設ける。
これがため回路網全体によって多層回路を構成する。
従来のハウジングを形成するために選択した多層回路
の種類に固有の問題を解決して本発明によるハウジング
を製造するためには新たな種類のスクリーン印刷可能な
材料を用いると共に新たな製造方法を提供する。
本発明によれば導電層10,20,---を構成するスクリー
ン印刷インクを形成するために用いるに好適な導電性混
合物は銅パウダおよびガラス質バインダを具える。この
混合物により得られるインクは非酸化雰囲気例えば窒素
中で銅の溶融温度よりも低い温度で焼成することができ
る。
これらの要求を満足する導電性混合物としては種々の
ものがある。当業者は、J.ZARZYCKI著,MASSON発行（198
2年）ハンドブック“Les verres et 1′etat vitreux"
第351頁第１〜10行の記載より、ガラス質−結晶材料
は、ガラス結晶制御によって得られるガラスセラミック
であることを知ることができる。
この目的で、ガラスの混合物は制御される熱処理を受
ける。
この熱処理は、結晶相の核生成と成長をもたらす。
これは最初のガラス相を多結晶材料に変換するプロセ
スを構成する。
そして、このプロセスにおいて、ガラスゾーンは最終
の多結晶材料における或る比率で存在する。
このハンドブックは、第355頁第19〜29行において、
ガラスセラミックの特性は、極めて精密な粒状物であっ
て多孔質ではないということを記載している。
この特性は、通常は、多孔質の通常のセラミックに関
してはガラスセラミックは非常に利点を有する。
機械的特性は極めて優れている。
これは、微小割れ目の発生を制限する微晶質の説明を
している。
従って、インク印刷の分野の当業者において良く知ら
れているように、銅粉末とガラスセラミックを含むスク
リーン印刷導電性材料は、銅粉末とガラスセラミック粉
末を印刷用流動性液体中で混合することによって作るこ
とができる。
又、絶縁層15を構成するスクリーン印刷インクの形成
に用いる好適な絶縁性混合物は少なくとも１種のガラス
相である。この混合物により得られたインクは中性雰囲
気、例えば窒素中で導電層10,20,---を形成するために
用いたインクに好適な温度で焼成することができる。
この要求を満足する絶縁性混合物としては、種々のも
のがある。例えばガラスセラミックを含むスクリーン印
刷絶縁性インクは印刷用流動性液体中に少なくともガラ
スセラミック粉末を含ませることによって作ることがで
きる。
上述した種々の混合物は本発明ハウジングの製造に極
めて好適である。その理由はこれら混合物が上記要求、
即ち窒素雰囲気中における850℃乃至950℃の焼成温度を
満足すると共に互に両立し得、しかも多くの利点を有し
ているからである。
かくして得られた銅含有導電層は厚さが20μｍの導電
体に対し約1.5mΩ／□の極めて良好な導電率を有する。
絶縁性ガラス質−結晶層の熱膨脹係数はその焼成温度
までセラミック基板の熱膨脹係数にほぼ等しい。これが
ため、得られたハウジングは完全に平坦である。ハウジ
ングを形成する種々の層に機械的応力がかからないた
め、収量はほぼ100％である。
しかし、実施例に示されるように導電層および絶縁層
の双方の組成の関係上、これら導電層および絶縁層は１
つ宛焼成する必要があることを確かめた。しかし焼成温
度が低く且つ材料が廉価であため製造価格を廉価とする
ことができる。
好適には絶縁性保護層101は、ガラス相のスクリーン
印刷インクを形成するために用いるに好適で、しかも約
550℃の低温で焼成し得る組成により、最終導電層上に
設けるようにする。この焼成処理は非酸化雰囲気中で行
う必要がある。かかる要求を満足する絶縁性混合物とし
ては、種々のものがある。
たとえば、上部絶縁保護層は、印刷用流動性液体中に
少なくともガラスセラミックを含ませることによって作
られるスクリーン印刷絶縁性インクを用いて形成するこ
とができる。
本発明の実施例では各導電層を１回のスクリーン印刷
処理で形成すると共にその焼成後の厚さを約15μｍとす
る。
２つの導電層を分離する各絶縁層は中間焼成処理を含
む２工程で形成すると共に最終焼成後の厚さをほぼ40μ
ｍとする。
第3A図に示すようにピン２を導入する基板120の孔３
は種々の方法により、例えばレーザビームを用いるか又
はボーリングにより形成することができる。
後者の方法が好適である。その理由は孔の内側面が基
板の表面状態と同一表面状態であり、従ってピンの装着
に必要な金属鍍金処理を直接行うことができるからであ
る。
しかし、レーザによるボーリングを行う場合には孔の
内側の表面がガラス質となり、従って接着性の乏しい亀
裂の入った層が形成されるようになる。この層は例えば
熱処理を施して除去することができる。
或いは又、孔の内側に２つの金属層、即ち多量のガラ
ス質バインダ（10重量％まで）を含む第１層および通常
の量のガラス質バインダ（ほぼ２重量％）を含む第２層
を堆積することができる。
基板に孔を設けた後導電層10に用いるインクと同一か
又はこれと両立し得る銅含有インクを用いて多層回路を
形成する前に上記孔の金属化を行うのが好適である。こ
の目的のために、金属化に用いるスクリーン印刷インク
を孔３内にリフローイングにより拡散してこの孔の壁部
を被覆し、その後インクを焼成する。同様の処理におい
て基板120の両表面121および122の各々の孔３の周りに
スクリーン印刷導電リング11および12を設ける。
電子装置130を装着する金属区域31を基板120の表面12
1の中央部分に例えば上述した銅含有インクにより設け
る。従って電子装置と、基板表面121から等しく突出す
るピン２の軸部とを囲む基板表面121に多層回路を形成
する。かかる配置とすることによって基板の他方の表面
を自由とし、これにより電子装置から発生する熱を放散
すると共に電子装置の素子の寿命に悪影響を与える放熱
器を固着するスペースを設けることができる。この放熱
器は図示しない。その理由はこれが本発明の要旨ではな
いからである。
電子装置の保護キャップは、第１図に示される中空部
分141、または、第２図に示されるスペーサ150およびカ
バー140により形成する。
一般的に保護キャップ141或いはカバー140の固着はハ
ウジングの製造における最後の処理で行われる。しか
し、保護キャップを２個の部分で構成する場合には、保
護層101と同一かまたは両立する層33を介して、スペー
サ150を保護層101に固着し、これがため、この処理は約
550℃の低い温度で行う。従って、２部分から成るハウ
ジングの使用は、ピンを固着する１方法を除いて全ての
方法を排除する。この１方法は、後に説明するが、好ま
しくは、スペーサ150をピンを固着する前に層101に550
℃を超えない温度で固着するものである。
ハウジングが装着された後、例えば電子装置を検査す
る前、連続して数回ほどその基部からハウジングを持ち
上げる際に、ピンが取り出されるのを避けるため、異形
のピンが提案されている。本発明により、ピンは、平坦
な頭部を有する軸部（シャンク）、いわゆる平頭くぎの
形状を有する。このピンを、金属被覆された孔に導入し
て、孔３の直径より大きな直径を有する頭部１が基板の
第２表面122に位置し得るようにする。ピンの軸部が表
面121から十分に突出して、例えばハウジングがその基
体に適切に固定され、またはハウジングがプリント配線
基板に適切にはんだ付けされるのを確実にする。
この形状のため、本発明によるハウジングのピンは、
抜け出しに対し極めて抵抗力がある。これらピンを形成
するに適当な金属は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト
の合金である。
電子装置が脆弱である場合には、電子装置をその装着
区域に装着する前にピンをはんだ付けする。従って、装
着区域31および導体の端部８をはんだ付け工程の間保護
する必要がある。この必要性は、合成樹脂ワニスを数滴
供給することにより満足させることができる。このワニ
スは、問題となるはんだに対し耐性があり、ワニスを取
り除いた後も跡が残らず、即ち前記素子へのはんだ付け
を妨害しないものである。
この目的に適当な製品としては、例えば、離脱可能な
ワニス、或いはアセトンに溶解することができるエチル
−ブチルポリメタクリレートから成る共重合ワニスがあ
る。その上、これら製品は、最終ハウジングを保管する
間、それを保護する場合にも使用する。
予め準備した基板にピンを実際に固定する方法とし
て、３つの方法が例として掲げられる。各方法には、例
えば電気的堆積により、ピンを予め錫鍍金する工程を含
んでいる。
第１の方法において、（60/40）錫／鉛／はんだを使
用してピンを、第1,2または3B図に示すように個所23に
はんだ付けする。この方法には、前もって薄板状のピン
２を孔３に位置決めし、（本発明の一部を形成しないの
で記載しない）組立て工程を用いて保持し，はんだを使
用してピンを固着する。このハンダ付けは、不活性フラ
ックスを使用して温度230℃の上記錫／鉛混合物を含む
はんだ浴に５〜８秒間ピンを液浸させることにより為さ
れる。また、“流動はんだ付け”と称される他の技術を
使用することもできる。フラックスを取り除いて清浄に
し、金属区域から保護ワニスを除去した後、形成された
ハウジングの基体には、電子装置130、接続細条６およ
び第１図に示されるような一部品から成る保護キャップ
141或いは第２図に示すような２構成部品から成る保護
キャップ141を配設する。
その間に、孔13およびリング11および12の金属被膜を
酸化することができる。もしこの酸化処理を行う場合に
は、これらのものに、ピンをはんだ付けする前に、銅層
の表面から酸化物を除去する処理を、いわゆる当業者に
既知の処理の中から選択し、それを施す必要がある。こ
の処理は、例えば、120g/lのアンモニウム過硫酸塩を含
む溶液に5g/lの硫酸を添加したものに、ハウジングの基
体を液浸し、脱イオン水で洗い、圧縮空気、続いて乾燥
器内の80℃の窒素雰囲気中で乾燥させる。
続いてハウジングを仕上げるに必要な処理を行うに際
し、ピンを固着した温度を考慮する必要がある。
この理由は、ピンを固着する第１方法により、電子装
置を、銀導電性接着剤を使用して、電子装置の後端部お
よび銅装着区域を共にボンディングすることにより装着
する。このボンディング工程を、乾燥器の窒素雰囲気中
で行って、銅の酸化を防止する。
次に、端子７および導体の端部８を相互接続する金細
条６を配設する。この配線工程は、例えば、超音波はん
だ付け装置または超音波溶接装置を使用して行い、これ
により導体端部の酸化に無関係となる。
最後の処理は、中空キャップ141またはカバー140を配
設することから成る。ピンを固着する第１の方法を使用
する場合には、この最後の処理は、中空キャップの端縁
に重合化したエポキシ接着剤を供給して、150℃の窒素
雰囲気中で15分間重合させることにより、当該素子を固
着する。これがため、中空キャップを極めて良好に封止
することができる。
斯様にして、錫／鉛はんだを230℃の温度で固着し、
エポキシ接着剤を使用して中空キャップを固着すること
を含むこの第１方法により得られたハウジングは、“ピ
ン・グリッド・アレー・ソケット”と称されるスペーサ
を使用してのみ、プリント配線基板に装着することがで
きる。ハウジングをプリント配線基板に直接はんだ付け
する場合には、第２流動はんだ付け工程を必要とし、こ
の工程は、240℃の温度で５〜10秒間で行われる。しか
し、この温度は、第２の時間加熱される場合に、錫／鉛
はんだの溶融温度（183℃）より高く、従って、第１の
方法において、ピンをハンダ付けするために使用される
ハンダは、ハウジングを直接プリント配線基板にはんだ
付けするはんだ付け工程に対して耐性がない。
これがため、本発明では、ピンを固着する第２および
第３の方法を提示する。
第２の方法では、さらに追加の金属被膜には、ピンを
固着する前の銅リング11および12に、錫10wt％、鉛88wt
％、銀2wt％の合金を具えるとともに銅を適切に湿らす
活性フラックスを含むインクを、スクリーン印刷法によ
り、供給する。前記フラックスを基板の各側面に供給し
て、ピンおよび孔の内側の間のスペース23（第1,2およ
び3B図参照）を充満するに充分な量の合金を提供して、
前記ピンおよび銅リング間の隅肉21および22の形成と同
様にピンの固定を堅固なものとする。次に、コンベア乾
燥器の窒素雰囲気中で、320℃の温度で、20〜40秒間再
び融解させる。従って、固着されたピンは、280℃の温
度までの再加熱に対し溶けることがない。
ピンの固着のため第２の方法を使用する場合には、本
発明のハウジングを、プリント配線基板にはんだ付けす
ることができる。その間に、電子装置、細線およびキャ
ップを第１の方法に関して記載したように固着する。
ピンを固着する第３の方法において、リング12とほぼ
同一の形状および寸法を有する丸いプリフォームを、銀
71.15wt％、銅28.1wt％、ニッケル0.75wt％の合金を使
用して組立てる。この３元合金は、780℃〜795℃の範囲
内の温度で固体性および流動性を有し、故にこの溶融サ
イクルはそれほど厳密でない。各ピンを対応する金属被
膜された孔に挿入し、丸いプリフォームをピン頭部１お
よび基板の表面122の間に配置する。はんだ付け工程は
コンベア乾燥器において約30秒の速さで行なわれる。0.
09mm厚さのプリフォームで得られる接合部は極めて良好
な品質を有している。
ピンを固着する第３の方法において、電子装置を装着
区域に420℃〜425℃の温度で珪素−金の共晶を再融解さ
せることにより固着する。金細線を前述の方法により固
着し、続いてキャップを、金／錫・はんだを350℃の温
度で使用して固定し、従って他の２方法より気密封止性
が優れたものとなる。
本発明のハウジングの製造方法は、上述の例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で
種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明ハウジングの一部分を示す断面図、 第２図は本発明ハウジングの他の例を示す断面図、 第3A図および第3B図は本発明ハウジングを製造する工程
を示す断面図である。 １……頭部（２）、２……装着ピン 3,13……孔、６……可撓性金属ワイヤ ７……電子装置の入出力端子 ８……導電体端部、10……導電体レベル 11,12……導電リング、15……絶縁層 20……導電体レベル、21,22……隅肉 23……スペース、31……金属区域 101……絶縁性保護層 110……多層回路（導体回路網） 120……セラミック基板、121,122……基板表面 130……電子装置、140……カバー 141……キャップ、150……スペーサ

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板の一方表面（以下、第１表面という）
    に形成された導電体および絶縁体層のパターンの交互に
    配設された導電体層の多層回路と、該多層回路に囲ま
    れ，基板の第１表面に設けられ、前記基板の中心区域
    （以下、装着区域という）に設けられた電子装置とを具
    えたセラミック基板と、 前記多層回路の前記導電体に接続された前記電子装置の
    複数の端子と、 前記基板の両表面に設けられた孔を通して前記基板に固
    着されるとともに前記多層回路の前記導電体に接続され
    る複数の導電性装着ピンであって、前記孔は該装着ピン
    を固着するための導電リングおよび金属化部を具えてい
    る該導電性装着ピンと を具えた電子装置用ハウジングにおいて、 前記導電リング、前記金属化部および前記導電体は、銅
    の溶融温度より低い温度範囲における温度で、中性雰囲
    気中で、焼成される少なくとも銅およびガラス質−結晶
    材料を含むスクリーン印刷導電性インクより成り、 前記絶縁体層は、前記導電性インクに対する前記温度範
    囲における温度で、中性雰囲気中で焼成され、且つ前記
    焼成温度まで基板の膨張係数とほぼ同じ膨張係数を有
    し、少なくともガラス質−結晶材料を含むスクリーン印
    刷絶縁性インクより成り、 上部絶縁保護層は、少なくともガラス質−結晶材料を含
    むスクリーン印刷絶縁性インクより成るとともに、前記
    多層回路上に重なっており、 前記装着ピンは、一端に平坦な頭部を設けた軸部を具え
    該軸部は、前記孔を貫通し、前記基板の両表面のうちの
    一面から充分に突出した先部を具え、 前記装着ピンの前記平坦な頭部は、前記一面から基板の
    他面に設けられたた前記導電リングと金属化部により支
    持され、 前記装着ピンは、前記孔において前記導電リングと金属
    化部に、前記多層回路の各層の前記焼成温度とほぼ同じ
    溶融温度を有する金属合金により固着したことを特徴と
    する電子装置用ハウジング。
  2. 【請求項２】基板を酸化アルミニウムとしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項に記載の電子装置用ハウジ
    ング。
  3. 【請求項３】装着ピンを鉄／ニッケル／コバルト合金と
    すると共にその表面に錫鍍金を施すようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電子装置用ハウ
    ジング。
  4. 【請求項４】装着ピンを、錫／鉛合金により固着するよ
    うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の電子装置用ハウジング。
  5. 【請求項５】装着ピンの固着に用いる金属合金をスクリ
    ーン印刷インクの錫／鉛／銀合金としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の電子装置用ハウジン
    グ。
  6. 【請求項６】装着ピンを固定するために用いる金属合金
    を銀／銅／ニッケル合金としたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の電子装置用ハウジング。
  7. 【請求項７】多層回路によって、基板に固着された電子
    装置の端子と前記ハウジングの装着ピンとの間の接続を
    行なうに当り、電子装置の端子を可撓性ワイヤにより、
    導体の端子（以下，第１端子という）に接続し，第１端
    子の絶縁層を無くするとともに電子装置をキャツプによ
    り保護するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項乃至第６項の何れかの項に記載のハウジングを具
    えた電子装置。
  8. 【請求項８】電子装置を、前記基板の前記第１表面に設
    けられた導電体層に設けられた前記装着区域に多層回路
    を形成する前記導電性インクに対する前記温度範囲にお
    ける温度で，中性雰囲気中で焼成され，少なくとも，銅
    およびガラス質−結晶材料を含むスクリーン印刷導電性
    インクにより固着するようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第７項に記載の電子装置。
  9. 【請求項９】電子装置を前記装着区域上に導電性銀接着
    剤を用いて行なうようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第８項に記載の電子装置。
  10. 【請求項１０】電子装置を、前記装着区域上に金−シリ
    コン共晶体により固着するようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第８項に記載の電子装置。
  11. 【請求項１１】前記保護キャップを中空単一体から構成
    すると共に，多層回路の最上部保護層上で，前記電子装
    置の周りで，エポキシ接着剤を用いて固着するようにし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の電子
    装置。
  12. 【請求項１２】前記保護キャップを中空一体から構成す
    ると共に，多層回路の最上部保護層上で，前記電子装置
    の周りで，これを金／錫合金を用いて固着するようにし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の電子
    装置。
  13. 【請求項１３】前記保護キャップを２部分、即ちスペー
    サおよびカバーにより構成し、該スペーサは，該電子装
    置の周りの多層回路の上部絶縁保護層上で，該保護層を
    構成するインクと同一の絶縁性スクリーン印刷インクを
    用いて固着するようにし，前記カバーは前記スペーサに
    エポキシ接着剤を用いて固着するようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第７項に記載の電子装置。
  14. 【請求項１４】電子装置の端子を多層回路の導電体の前
    記第１端子に接続する可撓性ワイヤを金とし、これらワ
    イヤを超音波接着法により接着するようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第７項に記載の電子装置。
  15. 【請求項１５】装着ピンの先端部を、多層回路を支持す
    る基板の第１表面から突出するようにするとともに前記
    装着ピンの前記平坦部を基板の第２表面に配置するよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
    電子装置。
  16. 【請求項１６】電子装置のためのハウジングを製造する
    に当り、 ａ）第１表面および第２表面を有するセラミック基板を
    形成し、 ｂ）該基板に、前記ハウジングの装着ピンを収容するた
    めの該基板の表面に孔をあけるとともに、 該基板の前記第１表面に前記電子装置を収納するための
    装着区域を設け、 ｃ）前記孔を金属化するとともに該基板の両面の孔の周
    りに導電リングを設け、 これらの処理は、中性雰囲気中で、銅の溶融温度より低
    い温度で焼成される少なくとも銅およびガラス質−結晶
    材料を含む導電性インクを用いてスクリーン印刷により
    行ない、 これら処理に、所望量の導電性インクを前記孔の開口部
    に堆積する工程と、該孔中のインクをリフローイングに
    より拡散する工程と、かくして得た前記導電性インクの
    層を前記範囲の温度の前記焼成温度で焼成する工程とを
    含めるようにし ｄ）d1）電子装置を収納する前記装着区域を残して、電
    子装置の端子の一部に相互接続する第１端子と、ピンの
    一部に相互接続する第２端子を具えた導体を形成するよ
    うなパターンに従って第１導電層を堆積し、 この堆積処理は、前記孔および導電リングの金属化に用
    いられる導電性インクと同一の、少なくとも銅およびガ
    ラス質−結晶材料を含む導電性インクを用いてスクリー
    ン印刷により行ない、且つ前記範囲の温度での焼成温度
    で前記第１導電層を焼成し、 d2）電子装置、導電リングおよび電子装置の端子とは反
    対側に位置する前記導電体の第１端部を収納する前記装
    着区域を残して、前記第１導電層を他の堆積された導電
    層から分離するパターンに従って第１導電層上に絶縁層
    を堆積し、 この堆積処理は、中性雰囲気中で，前記導電性インクの
    温度と同一の範囲の温度での焼成され且つ前記絶縁層の
    焼成温度まで基板の膨張係数とほぼ同じ膨張係数を有
    し、少なくともガラス質−結晶材料を含む、絶縁インク
    を用いて、スクリーン印刷により行い、且つ前記温度の
    範囲で前記絶縁層を焼成し、 d3）電子装置、導電リングおよび電子装置の端子とは反
    対側に位置する前記導電体の第１端子を収納する前記装
    着区域を残して、電子装置の端子を相互接続する第１端
    子と、ハウジングのピンを相互接続する第２端子を具え
    た導体の回路網のパターンに従って、前記多層回路を形
    成する導電層および絶縁層を交互に堆積し、この堆積処
    理は、順次に導電性および絶縁性であって、前記スクリ
    ーン印刷導電性および絶縁性インクにより行ない、 該交互の層の最後の層を最上部保護絶縁層とし、且つ交
    互の層を堆積することにより、該交互に設けられた導電
    性および絶縁層を一つづつ焼成することにより、 該基板の前記第１表面に多層回路を形成し、 ｅ）金属装着ピンを固着するはんだに耐えるワニスを用
    いて、電子装置を収納する区域によって形成される領域
    及び該区域とは反対側に位置する該導電体の第１端子を
    一時的に保護し、 ｆ）平坦な頭部を設けた軸部より成る金属装着ピンを配
    設し、該軸部は前記孔の個所で基板を貫通させて、 該装着ピンは該基板の片面から充分に突出させ、 該平坦あ頭部は基板の他面に設けた導電リングにより支
    持され、 次いで溶融温度が多層回路の導電層および絶縁層の焼成
    温度より低いか又は等しい金属合金を用いて、前記装着
    ピンを孔と導電リングの金属化部にはんだ付けするよう
    にしたことを特徴とするハウジングの製造方法。
  17. 【請求項１７】装着ピンは、錫／鉛ハンダおよび不活性
    フラックスを用い、230℃の温度で“ディップハンダ付
    け”又は“ウエーブはんだ付け”により固着するように
    したことを特徴とする特許請求の範囲第16項に記載のハ
    ウジングの製造方法。
  18. 【請求項１８】装着ピンは、標準フラックスを具えるス
    クリーン印刷インクに含まれる錫／鉛／銀合金を用いて
    固着し、この固着処理は、基板の両側に導電リングを設
    けるとともに前記孔の内側および装着ピン間の間隙を充
    満し且つ装着ピンおよび導電リング間にはんだ隅肉を形
    成するに充分な量のインクを該導電リング上に堆積する
    工程と、前記合金を中性雰囲気中で320℃の温度で再溶
    融する工程とを具えることを特徴とする特許請求の範囲
    第16項に記載のハウジングの製造方法。
  19. 【請求項１９】装着ピンは，銀／銅／ニッケル合金より
    成るリング状の丸いプリフォームを用いて固着し，該丸
    いプリフォームを装着ピンの頭部と基板の前記頭部を支
    持する側面との間に挿入し、はんだ付け処理を、780℃
    乃至795℃の間の温度で行うようにしたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第16項に記載のハウジングの製造方
    法。
  20. 【請求項２０】多層回路の上部絶縁保護層の焼成温度を
    550℃のオーダーとし、他の絶縁層および導電層の焼成
    温度を850℃乃至950℃の範囲としたことを特徴とする特
    許請求の範囲第16項に記載のハウジングの製造方法。
  21. 【請求項２１】処理の種々の工程を実施する際に用いる
    中性雰囲気を窒素雰囲気としたことを特徴とする特許請
    求の範囲第16項に記載のハウジングの製造方法。
  22. 【請求項２２】導電体をほぼ15μｍの導電層により形成
    すると共に導電層間の絶縁を各々ほぼ20μｍの２つの絶
    縁層を重畳して形成するようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第16項に記載のハウジングの製造方法。
  23. 【請求項２３】電子装置を具えたハウジングを製造する
    に当り ｇ）保護ワニスを除去し、 ｈ）基板の第１表面に設けた前記装着区域に電子装置を
    位置させるとともに固着し、 ｉ）電子装置の端子と、多層回路の導電体の該第１端子
    との間に可撓性金属ワイヤを設け、 ｊ）電子装置の上部に保護キャップを固着するようにし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第16項に記載の電子
    装置を具えたハウジングの製造方法。
  24. 【請求項２４】電子装置は、導電性銀接着剤を用いて，
    前記装着区域上に固着し，次いで中性雰囲気中で加熱す
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第23項に
    記載のハウジングの製造方法。
  25. 【請求項２５】電子装置の中空一体形成キャップは、重
    合化されたエポキシ接着剤により，中性雰囲気中で,150
    ℃の温度で，該電子装置の周りで，多層回路の保護絶縁
    層上で固着するようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第23項に記載のハウジングの製造方法。
  26. 【請求項２６】電子装置の保護キャップは一体に形成す
    ると共に金／錫合金を用いて350℃の温度で多層回路の
    保護層に固着するようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第23項に記載のハウジングの製造方法。
  27. 【請求項２７】電子装置の保護キャップを２部分、即ち
    スペーサおよびカバーにより構成し、該スペーサは前記
    保護層の形成に用いられる材料と同一の材料により、前
    記金属領域をワニスにより保護する前に多層回路の保護
    層に固着し、前記カバーは重合化されたエポキシ接着剤
    を用い、ハウジングの製造時の最終処理において中性雰
    囲気中で150℃の温度でスペーサに固着するようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第23項に記載のハウジ
    ングの製造方法。
  28. 【請求項２８】電子装置は、該装着区域に金／シリコン
    共晶を用いて420℃乃至450℃の温度で固着するようにし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第23項に記載の電子
    装置用ハウジングの製造方法。
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