JP4692085B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品に関し、詳しくは、基板の表面に搭載された回路素子を金属ケースにより覆う構造を有する電子部品に関する。

例えば、セラミックなどの絶縁性を有する基板の一つの主面（表面）上に回路パターンを形成するとともに、チップ型の抵抗やコンデンサ、インダクタ、トランジスタ、発振素子などの素子を搭載することにより、増幅器や発振器、フィルタ、電源回路などとして機能するようにした電子部品がある。基板のいま一つの主面（裏面）には、電子部品がプリント基板に、いわゆる表面実装される際に、そのパターンに半田付けされる表面実装用の電極が形成されている。また、電子部品には、プリント基板への実装の際にエアーチャックの吸着保持面を提供するとともに素子に対するシールド効果を得るために、基板に金属ケースが装着されている。

従来より、この種の電子部品としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたようなものが知られている。特許文献１には、図１０に示すように、所定の回路が構成された矩形板状の基板６１と、該基板６１に実装された素子（図示せず。）を覆う金属ケース６２とを備えてなる電子部品６０が開示されている。基板６１には、その四つの辺に複数の凹部６３が形成されており、これら凹部６３には、図示しないプリント基板のパターンに半田付けされる電極６４が形成されている。また、基板６１の素子を実装した一つの主面（表面）側には、その四つの角部（コーナ部）に、金属ケース６２の脚部６５を半田付けして固定するとともに接地するための接合用の電極６６が形成されている。

前記金属ケース６２は、基板６１の表面側を覆う被覆部６７と、該被覆部６７の四つの角部からそれぞれ伸びる四つの脚部６５とを有している。これら脚部６５は、被覆部６７の各角部を挟む二つの辺に対して斜めとなるように形成されている。脚部６５のそれぞれの先端には足６５ａが形成されている。足６５ａは、いずれも、脚部６５に対して外側に直角に折れ曲がるように形成されており、金属ケース６２を基板６１の前記表面に載置したときに、足６５ａが基板６１の表面に沿うように折曲加工されている。そして、足６５ａは、基板６１に形成された電極６６に半田などにより接合されている。

前記のような構造を有する従来の電子部品６０では、金属ケース６２の脚部６５はそれぞれ足６５ａを有しており、各足６５ａは、いずれもその脚部６５に対して外側に折れ曲がるように折曲加工されている。この折曲加工のためには、脚部６５や足６５ａに対して折曲加工が許容される最小限の寸法を確保することが必要となる。この折曲加工上の制約のため、脚部６５や足６５ａの寸法が大きくなり、全体として金属ケース６２のサイズを小さくすることが困難であり、また、足６５ａが半田付けされる基板６１上の電極６６の寸法も大きくする必要があった。このため、電子部品６０のサイズの大幅な小型化には限界があった。

さらに、前記電子部品６０では、各足６５ａは、いずれもその脚部６５に対して外側に直角に折れ曲がるように折曲加工しているので、金属ケース６２の構造が複雑で金属ケース６２を成形するための金型の製作コストが高くなり、電子部品６０の製造コストが高くなるといった問題点があった。

また、特許文献２には、図１１及び図１２に示すように、一つの主面（表面）側に素子８１が搭載された絶縁基板７１と、素子８１を覆って絶縁基板７１に固定される金属キャップ７２とを備えた表面実装型電子デバイス７０が開示されている。金属キャップ７２は、キャップ本体７３と、該キャップ本体７３の端縁から下方に屈曲する屈曲部７４とを備えている。そして、この屈曲部７４の先端縁には複数の凹状切欠き７４ａが形成されており、金属キャップ７２は、その屈曲部７４の前記先端縁の凹状切欠き７４ａを絶縁基板７１のメタライズ部７５に当接させて、半田接続されて絶縁基板７１に固定されている。金属キャップ７２は、絶縁基板７１のメタライズ部７５を通して接地される。

前記表面実装型電子デバイス７０にあっては、金属キャップ７２の屈曲部７４の先端縁の凹状切欠き７４ａを直接、絶縁基板７１のメタライズ部７５に当接させて、半田接続されて絶縁基板７１に固定しているので、図１０の電子部品６０のような足６５ａの折曲加工が不要であり、金属キャップ７２は比較的簡単な構造を有している。しかしながら、表面実装型電子デバイス７０は、金属キャップ７２の屈曲部７４の先端縁に複数の凹状切欠き７４ａを形成しているので、前記屈曲部７４はこれら複数の凹状切欠き７４ａを形成するための寸法を確保する必要があり、金属キャップ７２のサイズの小型化には限界があった。

また、金属キャップ７２は、屈曲部７４の先端縁の凹状切欠き７４ａが絶縁基板７１のメタライズ部７５に当接して半田付けされるので、金属キャップ７２の屈曲部７４の先端縁と絶縁基板７１のメタライズ部７５との間の固着のための面積が小さくなる。従って、金属キャップ７２を絶縁基板７１に対して所定の強度をもって固定するためには、金属キャップ７２の屈曲部７４の先端縁の幅を大きくする必要があり、この点からも、金属キャップ７２のサイズの小型化には限界があり、従来の表面実装型電子デバイス７０も、デバイスの小型化には限界があった。
特開２００２−５７２３４号公報 特開２００４−３１７８７号公報

そこで、本発明の目的は、小型化が容易で製造コストが低く、構造が簡単で電気的な特性が安定した信頼性の高い電子部品を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る電子部品は、
基板と、該基板に搭載された素子を覆う金属ケースとを含む電子部品であって、前記金属ケースは、前記素子を覆う板状の被覆部と、板の面が該被覆部の角部にて該角部を挟む二つの辺に対していずれも斜交するように形成されたストレートな板状の脚部とを有しており、前記基板は、前記金属ケースの脚部の先端がその斜辺に沿って導電的に接合される三角形状のパターンランドを有していることを特徴としている。

本発明に係る電子部品において、金属ケースの脚部は、ストレートで折曲部分を有しない単純な形状を有するものであるので、金属ケースを成形するための金型は構造が簡単なものとなり、金型の製作コストが削減される。また、金属ケースの脚部はストレートで折曲部分を有していないので、折曲加工の限界に伴う寸法の制約がなく、その幅を小さくすることができる。加えて、脚部の先端が基板の表面の角部に形成された直角三角形状のパターンランドに当接した状態で、半田などにより接合されるので、パターンランドの面積も小さくすることができる。これにより、サイズが小さくコストの低い電子部品を得ることができる。また、金属ケースの脚部は、その先端が直角三角形の最大の辺であるパターンランドの斜辺に沿うように配設され、充分な当接長さを有してパターンランドと当接する。

さらに、金属ケースの脚部はいずれも、被覆部の角部にてそれを挟む二つの辺に対していずれも斜交するように形成されているので、被覆部の辺を間にして互いに隣り合う脚部の幅方向が互いに異なっている。これにより、金属ケースの剛性が高くなり、基板の各辺及び金属ケースの被覆部の各辺に直角な方向から作用する振動や応力に対する強度が高くなり、信頼性の高い電子部品を得ることができる。

本発明に係る電子部品において、前記金属ケースの被覆部が切欠き窓を有していてもよい。電子部品の製造ラインにおける製品のチェック工程において、金属ケースの被覆部の切欠き窓を通して、基板に搭載された素子の実装状態を確認したり、修正を行ったり、さらには可変抵抗器などの素子が搭載される場合にはその調整を行うことができ、製品のチェック効率や調整効率が大幅に向上するとともに、製品の歩留まりも高くなる。

また、前記金属ケースの被覆部が互いに隣接する脚部の間に折れ曲がる側板を有していてもよい。これにて、金属ケースは側板の幅方向の剛性が高くなるので、金属ケースは被覆部の法線方向から加わる振動や応力に対する強度が高くなる。

さらに、前記金属ケースが基板に形成された嵌合部に嵌合する位置決め用突片を有していてもよい、これにて、容易に基板に対する金属ケースの位置決めを行うことができるようになる。

本発明によれば、金属ケースの脚部の構造が簡単で、しかも脚部先端が基板に形成されたパターンランドの最大の辺に沿ってパターンランドに当接するので、金属ケースを成形するための金型の構造が簡単になる。また、金属ケースの脚部はいずれも、被覆部の角部にてそれを挟む二つの辺に対していずれも斜交するように形成されているので、被覆部の辺を間にして互いに隣り合う脚部の幅方向が互いに異なっており、金属ケースの剛性が高くなる。これにより、製造コストが大幅に削減されるとともに、外部から作用する振動や応力に対する強度が高く、安価でしかも電気的特性が安定した信頼性の高い電子部品を得ることができる。

以下、本発明に係る電子部品の実施例を添付図面を参照して説明する。

（第１実施例、図１及び図２参照）
本発明の第１実施例である電子部品の全体の外観を図１に、また、金属ケースを取り付ける前の基板の平面を図２に示す。この電子部品１０は、所定の回路が構成された矩形の基板１１と、該基板１１の一つの主面（表面）側を覆う金属ケース１２とを備えている。なお、斜視図である図１においては基板１１上のパターンランド（後述）以外は図示を省略している。この点は他の実施例を示す斜視図である図３〜図６においても同様である。

基板１１の表面側には、部品搭載用のランド電極や配線電極（図示せず）が設けられ、図２に示すように、チップ状のコンデンサ、抵抗、水晶振動子、ＩＣなどの素子１３が実装されている。基板１１の表面には、また、四つの角部（コーナ部）に、金属ケース１２に設けられた四つの脚部１４をそれぞれ半田付けして固定するとともに接地するための直角三角形状を有するパターンランド１５が形成されている。これらパターンランド１５は、その直角を挟む二辺がそれぞれ基板１１の角部を挟む二辺に沿うように形成され、基板１１に形成された図示しないビアホール導体を通して、基板１１のいま一つの主面（裏面）側に形成された図示しないグランド電極に電気的に接続されている。また、必要に応じて基板１１の表面側に設けられたグランド電極に電気的に接続されていてもよい。

なお、基板１１の裏面側には、具体的には図示しないが、前記グランド電極のほか、本電子部品１０をプリント基板のパターン面に表面実装するための端子電極が形成されている。

金属ケース１２は、基板１１の表面側にて素子１３を覆う板状の被覆部１６と、該被覆部１６の四つの角部からそれぞれ基板１１の表面に対して垂直にストレートに伸びる四つの脚部１４とからなっている。これら脚部１４は板状であり、板の面が被覆部１６の角部にてそれを挟む二つの辺に対していずれも斜交するように形成されている。そして、各脚部１４は、先端が基板１１の表面の角部に形成されたパターンランド１５の各斜辺に沿い、パターンランド１５にそれぞれ当接した状態で、半田などにより接合される。これにより、金属ケース１２は、その脚部１４、基板１１に形成されたパターンランド１５及び前記ビアホール導体を通して、基板１１の裏面に形成された前記グランド電極に電気的に接続されることになる。

このような構成を有する電子部品１０にあっては、金属ケース１２の脚部１４は、ストレートで折曲部分を有しない単純な形状を有するものであるので、金属ケース１２を成形するための金型は構造が簡単なものとなり、金型の製作コストが削減される。これにより、金属ケース１２の製作コストが削減され、電子部品１０の製造コストも削減される。

また、金属ケース１２は、前記したように、脚部１４はストレートで折曲部分を有していないので、折曲加工の限界に伴う寸法の制約がなく、その幅を小さくすることができる。しかも、金属ケース１２の脚部１４は、その先端が基板１１の表面の角部にそれぞれ形成された直角三角形状のパターンランド１５に当接した状態で、該パターンランド１５に半田などにより接合されるので、パターンランド１５の面積も小さくすることができる。これにより、基板１１に搭載される素子１３の搭載密度を高くし、基板１１及び金属ケース１２のサイズを小さくすることが可能になり、電子部品１０を大幅に小型化することができる。

さらに、金属ケース１２の脚部１４は、先端が直角三角形の最大の辺であるパターンランド１５の斜辺に沿うように配設され、充分な当接長さを有してパターンランド１５と当接するので、半田付けに際して、金属ケース１２の脚部１４はパターンランド１５に充分な信頼性を有して確実に接着される。また、金属ケース１２の四つの脚部１４は、いずれも、被覆部１６の角部にてそれを挟む二つの辺に対して斜交するように形成されていて、被覆部１６の辺を間にして互いに隣り合う脚部１４の幅方向が互いに異なっているので、金属ケース１２の剛性が高くなり、基板１１の各辺及び金属ケース１２の被覆部１６の各辺に直角な方向から作用する振動や応力に対する強度も高くなる。これにより、信頼性が高く、電気的な特性が安定した電子部品を得ることができる。

（第２実施例、図３参照）
本発明の第２実施例である電子部品の全体の外観を図３に示す。この電子部品２０は、前記第１実施例である電子部品１０において、金属ケース１２のプレート状の被覆部１６に、互いに隣接する二つの脚部１４，１４の間にて被覆部１６の中心部に向かうように二つの切欠き窓１７，１７を形成するようにしたものである。なお、図３において、図１と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

前記のように、金属ケース１２の被覆部１６に切欠き窓１７，１７を形成しておけば、前記電子部品１０が奏する作用効果に加えて、電子部品２０の製造ラインにおける製品のチェック工程において、切欠き窓１７，１７を通して、基板１１に搭載された素子１３の実装状態を確認したり、修正を行ったり、さらには可変抵抗器などの素子が搭載される場合はその調整を行うことができ、製品のチェック効率や調整効率が向上するとともに、製品の歩留まりも高くなる、といった効果を奏する。

（第３実施例、図４参照）
本発明の第３実施例である電子部品の全体の外観を図４に示す。この電子部品３０は、前記第１実施例である電子部品１０において、金属ケース１２のプレート状の被覆部１６に、互いに隣接する二つの脚部１４，１４の間にて、被覆部１６から直角に垂れ下がる側板１８，１８を形成するようにしたものである。なお、図４において、図１と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

前記のように、金属ケース１２の被覆部１６に側板１８，１８を形成しておけば、前記電子部品１０が奏する作用効果に加えて、金属ケース１２は側板１８，１８の幅方向の剛性が高くなり、金属ケース１２はその被覆部１６の法線方向から加わる振動や応力による影響が軽減され、金属ケース１２により被覆された素子１３をより確実に保護することができる、といった効果を奏する。また、側板１８，１８が存在することによってシールド効果も向上する。なお、本第３実施例では二つの長辺に側板を設けたが、二つの短辺に側板を設ける構成でも同様の効果を奏する。

（第４実施例、図５参照）
本発明の第４実施例である電子部品の全体の外観を図５に示す。この電子部品４０は、前記第３実施例である電子部品３０において、金属ケース１２のプレート状の被覆部１６に、被覆部１６から直角に垂れ下がる側板１８に、金属ケース１２が基板１１に形成された嵌合部１１ａに嵌合して基板１１に対する金属ケース１２を位置決めするための位置決め用突片１８ａを形成したものである。なお、図５において、図４と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

前記のように、被覆部１６の側板１８に、位置決め用突片１８ａを形成しておけば、前記電子部品３０が奏する作用効果に加えて、基板１１に対する金属ケース１２の位置決めが容易になり、電子部品４０の製造効率が大幅に向上する、といった効果を奏する。

（第５実施例、図６〜図９参照）
本発明の第５実施例である電子部品の全体の外観を図６に示す。この電子部品５０は、図３を参照して説明した第２実施例である電子部品２０において、切欠き窓１７を形成した金属ケース１２のプレート状の被覆部１６に、互いに隣接する二つの脚部１４，１４の間にて、被覆部１６から直角に垂れ下がる側板１８，１８を形成するようにしたものである。なお、図６において、図３と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

前記のように、金属ケース１２の被覆部１６に側板１８，１８を形成しておけば、前記電子部品２０が奏する作用効果に加えて、側板１８の幅方向の剛性が高くなり、金属ケース１２はその被覆部１６の法線方向から加わる振動や応力による影響が軽減され、金属ケース１２により被覆された素子１３をより確実に保護することができる、といった効果を奏する。

次に、第５実施例とその比較例について説明する。先ず、図６で説明した構成を有する電子部品５０において、基板１１の四つの角部に形成される直角三角形状のパターンランド１５の面積を０．１０ｍｍ²から０．５０ｍｍ²の範囲で変化させたモデルを５通り作成した。また、比較例１として、図７に示すように、基板１１のそれぞれの角部に正方形状のパターンランド２５を形成し、その面積を前記と同様に変化させたモデルを４通り作成した。さらに、比較例２として、図８に示すように、基板１１のそれぞれの角部に円形状のパターンランド３５を形成し、その面積を前記と同様に変化させたモデルを４通り作成した。なお、図７及び図８における素子１３はパターンランド２５、３５との位置関係の比較のために図示したものであり、実際のモデルにおいては搭載していない。

そして、各モデルについて、金属ケース１２の側板１８に垂直な方向から金属ケース１２に５Ｎの力で加圧する場合の最大主応力をシミュレーション解析した。その結果を図９に示す。なお、図９において、三角形のドットは第５実施例の解析結果を示し、正方形のドットは比較例１の解析結果を示しており、円形のドットは比較例２の解析結果を示している。ここで、最大主応力とは、ケースの側面を所定の力で押したときに、脚部が半田付けされているランドに対して作用する剥そうとする力（単位面積当たりではなく、ランド全体に作用する力）の最大値を意味する。従って、最大主応力が小さいほどランドが剥れにくい、即ち、機械的強度が高いことを意味する。

図９に示す解析から明らかなように、例えば、パターンランドの面積が０．１５ｍｍ²付近では、最大主応力は、パターンランドが正方形のものでは約３．０×１０⁷Ｐａであるのに対し、パターンランドが三角形のものでは約１．９×１０⁷Ｐａであり、パターンランドが三角形状のものの最大主応力が正方形状のものに比較して小さくなっていることが分かる。また、パターンランドが円形状のものとの比較においても、さらにパターンランドの面積が前記と異なるほかの領域でも、パターンランドが三角形状のものの最大主応力が正方形状や円形状のものに比較して小さくなっていることが分かる。

（他の実施例）
本発明に係る電子部品は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の構成とすることができる。

例えば、図６を参照して説明した第５実施例である電子部品５０の金属ケース１２の側板１８に位置決め用突片を形成するとともに基板側に嵌合部を設け、金属ケース１２の位置決めを容易にするなどの変更を加えることができる。

本発明の第１実施例である電子部品の外観を示す斜視図である。 図１に示した電子部品の基板を示す平面図である。 本発明の第２実施例である電子部品の外観を示す斜視図である。 本発明の第３実施例である電子部品の外観を示す斜視図である。 本発明の第４実施例である電子部品の外観を示す斜視図である。 本発明の第５実施例である電子部品の外観を示す斜視図である。 比較例１の基板を示す平面図である。 比較例２の基板を示す平面図である。 前記第５実施例と比較例１及び比較例２のパターンランド面積対最大主応力解析結果を示すグラフである。 従来の電子部品の外観を示す斜視図である。 いま一つの従来の電子部品を示す分解斜視図である。 図１１に示した電子部品の外観を示す斜視図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０…電子部品
１１…基板
１１ａ…嵌合部
１２…金属ケース
１３…素子
１４…脚部
１５…パターンランド
１６…被覆部
１７…切欠き窓
１８…側板
１８ａ…位置決め用突片

Claims (4)

1. 基板と、該基板に搭載された素子を覆う金属ケースとを含む電子部品であって、
   前記金属ケースは、前記素子を覆う板状の被覆部と、板の面が該被覆部の角部にて該角部を挟む二つの辺に対していずれも斜交するように形成されたストレートな板状の脚部とを有しており、
   前記基板は、前記金属ケースの脚部の先端がその斜辺に沿って導電的に接合される三角形状のパターンランドを有していること、
   を特徴とする電子部品。
2. 前記金属ケースの被覆部が切欠き窓を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記金属ケースの被覆部が互いに隣接する脚部の間に折れ曲がる側板を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品。
4. 前記金属ケースが基板に形成された嵌合部に嵌合する位置決め用突片を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子部品。

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