JP2796178B2 - 電子部品用ガラス端子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載する電子部
品用ガラス端子に関する。

［従来の技術］ 上記ガラス端子として、電子部品搭載用のアイレット
にリードを、ガラスを介して気密に封着してなる電子部
品用ガラス端子がある。

このガラス端子は、そのアイレット上面に半導体素子
等を搭載して、その素子等の電極をワイヤを用いてアイ
レット上方に突出するリード上端に接続すると共に、そ
の半導体素子等を搭載したアイレット上方を金属製のキ
ャップで覆って、キャップ下端をアイレットに気密に封
着するようにして用いている。即ち、このようにするこ
とにより、キャップとアイレットで囲まれた空間に半導
体素子等を封入できると共に、その封入した半導体素子
等の電極に入力信号等をリード、ワイヤを介してアイレ
ット外部から伝えたり、半導体素子等の電極から出力信
号等をワイヤ、リードを介してアイレット外部に伝えた
りできる。

このガラス端子には、従来大別して、キャンタイプ、
ソリッドタイプと呼ばれる２種類のガラス端子がある。

このうち、キャンタイプと呼ばれるガラス端子は、キ
ャップ状をしたアイレットの天井壁を貫通する穴にリー
ドを挿通して、その挿通したリードをアイレット内側の
空洞部に埋め込んだガラスを介してアイレットに封着し
ている。

他方、ソリッドタイプと呼ばれるガラス端子は、円盤
状をしたアイレットを上下に貫通する穴にリードを挿通
して、その挿通したリードをアイレットの穴にガラスを
介して封着している。

このソリッドタイプと呼ばれるガラス端子は、前者の
キャンタイプと呼ばれるガラス端子に比べて、熱放散性
が優れている。これは、そのアイレットが、その内側に
空洞部のない、円盤状をしているからであって、その円
盤状をした金属製のアイレットを通して、アイレット上
面に搭載した電子部品が発する熱がアイレット外部に効
率良く放散されるからである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、近時は、半導体素子等の電子部品の高
密度化、大型化が進んで、アイレットに搭載する電子部
品が発する熱が益々増大化する傾向にあって、上記ソリ
ッドタイプと呼ばれるガラス端子以上に熱放散性の良好
なガラス端子の出現が強く望まれていた。

なお、従来より、ガラス端子のアイレット上面に、電
子部品搭載用の熱伝導性の良い銅などからなるヒートシ
ンクを積層して、ガラス端子の熱放散性を高める工夫も
為されているが、そのようにしても、近時の高密度化、
大型化した発熱量の大きい電子部品を搭載するガラス端
子としては、未だその熱放散性が十分でなかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、
近時の高密度化、大型化した発熱量の大きい電子部品に
対応可能な、熱放散性の極めて良好なガラス端子を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のガラス端子は、
アイレットにリードをガラスを介して封着してなる電子
部品用ガラス端子において、前記アイレットに熱伝導性
の良いヒートシンクを、アイレットを上下に貫通させて
封着したことを特徴としている。

本発明のガラス端子においては、ヒートシンクの下部
をアイレットの下端面より下方に突出させて、前記ヒー
トシンクの下部をスタンドオフに形成した構造とするこ
とを好適としている。

［作用］ 上記構成のガラス端子においては、熱伝導性の良いヒ
ートシンクを、アイレットを上下に貫通させて封着して
いる。そのため、ヒートシンク上又はヒートシンク近く
のアイレット上に搭載された電子部品が発する熱が、熱
伝導性の良いヒートシンクを伝って、アイレット外部に
効率良く放散される。

ヒートシンクの下部をアイレットの下端面より下方に
突出させて、ヒートシンクの下部をスタンドオフに形成
した上記構成のガラス端子にあっては、ガラス端子を基
板等に実装した際に、アイレットの下端面より下方に突
出されてスタンドオフに形成されたヒートシンクの下部
が基板等に接触した状態となる。そのため、ヒートシン
クを伝ってアイレット外部に放散される電子部品が発す
る熱が、ヒートシンクの下部が接触した基板等に直接に
効率良く迅速に放散される。そして、ガラス端子の熱放
散性が向上する。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に従い説明する。

第１図は本発明のガラス端子をキャンタイプと呼ばれ
るガラス端子に利用した場合の好適な実施例を示し、詳
しくはその正面断面図を示している。以下、この図中の
実施例を説明する。

図において、10は、キャップ状をした金属製のアイレ
ットである。

アイレット10には、その天井壁周辺に、小穴12を複数
個設けていると共に、その天井壁中央に大穴14を１個設
けている。

小穴には、金属製のリード20を挿通している。そし
て、そのリード20を、アイレット10を上下に貫通させ
て、アイレット内側の空洞部16に埋め込んだガラス30を
介して、アイレット10に気密に封着している。

大穴14には、銅−タングステン合金等の金属からなる
熱伝導性の良い性状のヒートシンク40を、アイレット10
を上下に貫通させて、アイレット内側の空洞部16に埋め
込んだリード20を封着しているガラス30を介して、アイ
レット10に気密に封着している。

そして、ヒートシンク40上部をアイレット10上方に突
出させていると共に、ヒートシンク40下部を、アイレッ
ト10の下端面より下方に長く突出させて、ヒートシンク
40下部をスタンドオフに形成している。

第１図に示したガラス端子は、以上のように構成して
いて、次の方法で製造している。

アイレット10、リード20、ヒートシンク40、ガラス30
に、それぞれ熱膨張係数が同じかまたは近似する部材
の、例えば鉄−ニッケル−コバルト合金（以下、コバー
ルという）からなるアイレットとリード、銅−タングス
テン合金からなるヒートシンク、ホウケイ酸系のガラス
を用いている。そして、アイレット10にリード20とヒー
トシンク40をガラス30を介して、マッチドシール法によ
り、それぞれ気密に封着している。

マッチドシール法とは、アイレット10、リード20、ヒ
ートシンク40周囲にガラス30に濡れやすい酸化被膜（図
示せず）をそれぞれ形成して、その酸化被膜を介して、
アイレット10にリード20とヒートシンク40をガラス30を
用いて、それら熱膨張係数が同じかまたは近似する部材
にクラックを生じさせたりそれら部材間に隙間を生じさ
せたりせずに、それぞれ気密に封着する方法をいう。

具体的には、薄板を絞り加工して形成した、コバール
等からなるキャップ状をしたアイレット10と、コバール
等からなる線状をしたリード20に酸化処理を施して、そ
れらアイレット10とリード20周囲にガラスに濡れやすい
酸化被膜を形成している。

また、銅−タングステン合金等の金属からなる柱状の
ヒートシンク40を形成して、そのヒートシンク40周囲
に、ニッケルめっき層、鉄めっき層、コバルトめっき層
（図示せず）を順次形成している。次に、ヒートシンク
40にアニール（熱処理）、酸化処理を順次施して、ヒー
トシンク40周囲のコバルトめっき層にその直下の鉄層か
ら拡散させた鉄を用いて、コバルト層表面、即ちヒート
シンク40周囲にガラスに濡れやすい酸化被膜（図示せ
ず）を形成している。

次に、ガラスを仮焼結して形成したタブレット（図示
せず）を、アイレット内側の空洞部16に挿入すると共
に、タブレット内側を通して、リード20をアイレットの
天井壁に設けた小穴12に挿通している。それと同時に、
ヒートシンク40を、同じくタブレット内側を通して、ア
イレットの天井壁に設けた大穴14に挿通している。そし
て、それらアイレット10、リード20、ヒートシンク40、
タブレットをカーボン治具（図示せず）内に入れて、そ
れらを互いに動かぬように位置決め支持している。

次に、カーボン治具を1000℃前後に加熱して、上記タ
ブレットを溶融させた後、冷却、固化させている。そし
て、アイレット10にリード20とヒートシンク40を、それ
ら周囲に形成した酸化被膜を介して、ガラス30を用いて
気密に封着している。

そして、第１図に示したような、キャンタイプと呼ば
れるガラス端子を形成している。

次に、上述ガラス端子の使用例並びにその作用を説明
する。

このガラス端子は、次のようにして、基板に実装して
用いる。即ち、第２図に示したように、アイレット10上
方に突出しているヒートシンク40上面に、半導体素子50
等を搭載する。そして、その素子等の電極を、ワイヤ60
を介して、アイレット10上方に突出しているリード20上
端に接続する。次に、半導体素子50等を搭載したヒート
シンク40上部を含むアイレット10上方をキャップ70で覆
い、キャップ70下端をアイレット10に抵抗溶接またはは
んだ付け等により気密に封着する。そして、アイレット
10を基板（図示せず）に搭載して、アイレット10の下端
面より下方に突出しているヒートシンク40下部からなる
スタンドオフを基板等に当接させる。それと共に、アイ
レット10下方に突出しているリード20下部を、基板に設
けたスルーホール（図示せず）に挿入してその内周面に
備えた回路に接続したり、基板に備えたソケット（図示
せず）に挿入したりして、基板の回路（図示せず）に接
続する。

このガラス端子では、そのヒートシンク40上面に搭載
した半導体素子50等が発する熱が、ヒートシンク40を伝
って、直接にアイレット10外部のヒートシンク40下部を
当接させた基板等に効率良く放散される。

第３図は本発明のガラス端子をソリッドタイプと呼ば
れるガラス端子に利用した場合の好適な実施例を示し、
詳しくはその正面断面図を示している。以下、この図中
の実施例を説明する。

図において、100は、円盤状をした金属製のアイレッ
トである。

アイレット100には、その周辺に、小穴120を複数個設
けていると共に、その中央に、大穴140を設けている。

小穴120には、金属製のリード200を挿通して、その挿
通したリード200を小穴120に、ガラス300を介して気密
に封着している。

大穴140には、銅、銅−タングステン合金等の金属か
らなる熱伝導性の良い柱状のヒートシンク40を挿通し
て、その挿通したヒートシンク40を大穴140に、銀ろ
う、はんだ等のろう材またはガラス（図では、ろう材80
としている）を介して気密に封着している。

そして、ヒートシンク40上部をアイレット100上方に
突出させていると共に、ヒートシンク40下部を、アイレ
ット100の下端面より下方に長く突出させて、ヒートシ
ンク40下部をスタンドオフに形成している。

第３図に示したガラス端子は、以上のように構成して
いて、このガラス端子は次の第１または第２の方法で製
造している。

まず、第１の製造方法を説明する。

アイレット100に熱膨張係数の大きい鉄等からなるア
イレットを用い、リード200とガラス300に、上記鉄等に
比べて熱膨張係数の小さい鉄−ニッケル合金等からなる
リードとソーダバリウム系のガラスを用いている。

そして、アイレット100にリード200をガラス300を介
して、コンプレッションシール法により、気密に封着し
ている。

コンプレッションシール法とは、熱膨張係数の大きい
アイレット100に生ずる熱収縮力を用いて、アイレット1
00にリード200をガラス300を介して気密に封着する方法
をいう。

具体的には、金属製のアイレット100に、アニールを
施した後、その周囲にガラスに濡れやすいニッケルめっ
き等の下地めっき（図示せず）を施している。

次に、アイレットに設けた小穴120にガラスを仮焼結
して形成したリング状をしたタブレット（図示せず）を
挿入して、タブレット内側にリード200を挿通してい
る。そして、それらアイレット100、リード200、タブレ
ットをカーボン治具（図示せず）内に入れて、それらを
互いに動かぬように位置決め維持している。

次に、カーボン治具を1000℃前後に加熱して、タブレ
ットを溶融させた後、冷却、固化させている。そして、
アイレット100にリード200をガラス300を介して、コン
プレッションシール法により、気密に封着している。

また、銅、銅−タングステン合金等の金属からなる柱
状をしたヒートシンク40周囲にろう材に濡れやすいニッ
ケルめっき等の下地めっき（図示せず）を施した後、ヒ
ートシンク40をアイレットに設けた大穴140に挿通し
て、ヒートシンク40を大穴140に、銀ろう、はんだ等の
ろう材80を用いて、気密に封着している。

または、ヒートシンク40周囲にガラスに濡れやすいニ
ッケルめっき等の下地めっき（図示せず）を施した後、
ヒートシク40をアイレットの大穴140に、前述リード200
をアイレットの小穴120に封着する際に同時に、コンプ
レッションシール法により、ガラス（図示せず）を用い
て気密に封着している。

そして、第３図に示したような、ソリッドタイプと呼
ばれるガラス端子を形成している。

次に、第２の製造方法を説明する。

アイレット100、リード200、ガラス300に、それぞれ
熱膨張係数が同じかまたは近似する部材の、例えばコバ
ールからなるアイレットとリード、ホウケイ酸系のガラ
スを用いている。そして、アイレット100にリード200を
ガラス300を介して、前述マッチドシール法により、気
密に封着している。

具体的には、前述キャンタイプのガラス端子の製造例
と同様に、アイレット100とリード200周囲にガラスに濡
れやすい酸化被膜（図示せず）を形成している。また、
ガラスを仮焼結してリング状に形成したタブレット（図
示せず）をアイレットに設けた小穴120に挿入して、タ
ブレット内側にリード200を挿通している。そして、そ
れらをカーボン治具（図示せず）内に組み込んで、それ
らを互いに動かぬように位置決め支持している。

次に、カーボン治具を1000℃前後に加熱して、タブレ
ットを溶融させた後、冷却、固化させている。そして、
アイレット100にリード200をガラス300を用いて、マッ
チドシール法により、気密に封着している。

次に、銅、銅−タングステン合金等の金属からなる熱
放散性の良い柱状のヒートシンク40周囲にろう材に濡れ
やすいニッケルめっき等の下地めっき（図示せず）を施
した後、ヒートシンク40をアイレットに設けた大穴140
に挿通している。そして、ヒートシンク40を大穴140
に、銀ろう、はんだ等のろう材80を用いて、気密に封着
している。

または、ヒートシンク40を、前述キャンタイプのガラ
ス端子の製造例に倣って、その周囲にニッケルめっき
層、鉄めっき層、コバルトめっき層を順次形成して、ア
ニール、酸化処理し、ヒートシンク40周囲のコバルトめ
っき層表面にガラスに濡れやすい酸化被膜を形成した
後、その酸化被膜を介して、ヒートシンク40をアイレッ
トの大穴140に、リード200をアイレットの小穴120に封
着する際に同時に、マッチドシール法により、ガラス
（図示せず）を用いて気密に封着している。

そして、第３図に示したような、ソリッドタイプと呼
ばれるガラス端子を形成している。

この第１または第２の製造方法により形成したソリッ
ドタイプのガラス端子の使用例並びにその作用は、第４
図に示したように、前述キャンタイプのガラス端子の使
用例並びにその作用と同様であって、同一部材には、同
一符号を付して、その説明を省略する。

なお、図では、キャンタイプ、ソリッドタイプのいず
れのガラス端子も、アイレット10,100下方にリード20,2
00を直線状に延出させているが、アイレット下方に延出
させたリード20,200下部をＬ字状に折り曲げたり、その
延出させたリード20,200下端をネイルヘッド状に形成し
たりすることにより、それらガラス端子を、リード20,2
00を基板表面の回路に直接に接続する、表面実装タイプ
に形成することも可能である。

また、上述各実施例において、ヒートシンク40上部
は、アイレット10,100上方に突出させずに、その電子部
品を搭載するヒートシンク40上面が、アイレット10,100
上面とほぼ同一平面上にあるようしても良い。

また、ヒートシンク40下部は、アイレット10,100の下
端面より下方に長く突出させて、スタンドオフに形成せ
ずに、アイレット10,100の下端面より下方に短く突出さ
せたり、アイレット10,100の下端面より下方に突出させ
ずに、ヒートシンク40下端がアイレット10,100の下端面
とほぼ同一平面上にあるようにしたりして、ヒートシン
ク40を単に半導体素子等が発する熱をアイレット10,100
外部に直接スートに伝える部材として用いても良く、そ
のようにしても、前述ガラス端子に比べて熱放散性が若
干劣るものの、前述ガラス端子とほぼ同様な作用を持つ
ガラス端子を形成できる。

また、ヒートシンク40には、前述銅、銅−タングステ
ン合金等の金属からなるヒートシンクの外に、熱伝導性
の良いAlN、SiC、BeO等のセラミックからなるヒートシ
ンクを用いても良い。但し、セラミックからなるヒート
シンク40は、金属製の前述アイレットの大穴14,140に直
接にガラス30,300を用いては封着可能であるが、その一
方の大穴140に直接に銀ろう、はんだ等のろう材80を用
いては封着不可能である。そのため、その一方の大穴14
0にセラミックからなるヒートシンク40をろう材80を用
いて封着する場合は、ヒートシンク40周囲にタングステ
ン等のメタライズ層であって、ろう材80に濡れやすいニ
ッケルめっき等の下地めっきを施したメタライズ層を形
成して、そのメタライズ層を介して、ヒートシンク40を
その一方の大穴140にろう材80を用いて封着する必要が
ある。

また、本発明のガラス端子は、ヒートシンク40上に半
導体素子50等の電子部品を搭載せずに、ヒートシンク40
近くのアイレット10,100上に電子部品を搭載するタイプ
のガラス端子にも利用可能である。そして、このタイプ
のガラス端子に本発明を用いれば、ヒートシンク40近く
のアイレット10,100上に搭載された電子部品が発する熱
を、アイレット10,100に上下に貫通させて封着された熱
伝導性の良いヒートシンク40を通して、アイレット10,1
00外部に効率良く迅速に放散させることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のガラス端子によれば、
そのヒートシンクに搭載した電子部品が発する熱を、ア
イレットを上下に貫通するヒートシンクを介して、アイ
レット外部に直接ストレートに効率良く放散させること
ができる。

また、ヒートシンク下部をスタンドオフに形成したガ
ラス端子にあっては、そのガラス端子を基板に実装した
際に、ヒートシンクに搭載した電子部品が発する熱を、
ヒートシンクを介して、スタンドオフであるヒートシン
ク下部を当接させた基板等に効率良く伝えることがで
き、ガラス端子の熱放散性を一段と高めることができ
る。

そのため、本発明のガラス端子によれば、高密度化、
大型化した半導体素子等の電子部品を搭載可能な熱放散
性の極めて良好なガラス端子を提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のキャンタイプと呼ばれるガラス端子の
正面断面図、第２図は第１図のガラス端子の使用例を示
す正面断面図、第３図は本発明のソリッドタイプと呼ば
れるガラス端子の正面断面図、第４図は第３図のガラス
端子の使用例を示す正面断面図である。 10,100……アイレット、 12,120……小穴、14,140……大穴、 20,200……リード、30,300……ガラス、 40……ヒートシンク、80……ろう材。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アイレットにリードをガラスを介して封着
   してなる電子部品用ガラス端子において、前記アイレッ
   トに熱伝導性の良いヒートシンクを、アイレットを上下
   に貫通させて封着したことを特徴とする電子部品用ガラ
   ス端子。
2. 【請求項２】ヒートシンクの下部をアイレットの下端面
   より下方に突出させて、前記ヒートシンクの下部をスタ
   ンドオフに形成した請求項１記載の電子部品用ガラス端
   子。