WO2014002807A1 - 電子部品のキャンパッケージ構造 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an electronic component package structure, and more particularly, to an electronic component can package structure including a stem and a can case.
  • the can package is used for a package structure that is hermetically sealed and has high environmental resistance, a package structure such as a sensor having a window, or a package structure that requires an electrostatic shield.
  • a package structure such as a sensor having a window
  • a package structure that requires an electrostatic shield for example, Patent Document 1 discloses a pyroelectric infrared sensor having a can package structure.
  • an alumina substrate, a FET, and a support base on which a rectangular predetermined electrode pattern is formed are arranged on the stem, and a window portion is formed on the can case.
  • An optical filter is bonded to the window.
  • the can case is firmly fixed to the stem and sealed.
  • the can package including the stem and the can case is configured by fitting the opening of the can case to the stem support base and resistance welding.
  • the outer diameter of the stem support base and the inner diameter of the opening of the can case have a fitting tolerance, and when the can case is put on the stem, the outer diameter of the stem support base and the can case A predetermined gap is formed between the opening and the inner diameter of the opening. That is, a gap is provided in advance so that “fitting” at the time of assembly is possible even if the outer diameter of the disc-shaped support base portion of the stem and the inner diameter of the opening portion of the can case vary in size.
  • An object of the present invention is to provide a can package structure with high assembling accuracy by preventing the deviation between the can case and the stem during assembly and storage and improving workability.
  • the can package structure of the present invention includes a stem having a disk-shaped support base, and a can case in which an opening is fitted to the support base of the stem. At least the opening of the can case is elliptical in a state before being fitted to the support base of the stem, and the minor axis direction of the elliptical shape is slightly smaller than the diameter of the support base of the stem, The opening of the can case matches the shape of the support base portion of the stem by elastic deformation of the can case in the fitted state.
  • the present invention has the following effects.
  • the can case and the stem can be securely fitted to each other before resistance welding, and a shift during storage can be prevented.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a pyroelectric infrared sensor 10 according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is a cross-sectional view of the can case with the optical filter 28 attached thereto
  • FIG. 2B is a bottom view as seen from the opening side of the can case with the optical filter 28 attached. is there.
  • FIG. 3 is a plan view of the pyroelectric infrared sensor 10 as viewed from the window side.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state when the can case 30 is fitted into the stem 12.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a pyroelectric infrared sensor 10 according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is a cross-sectional view of the cancase with the optical filter 28 attached thereto
  • FIG. 2B is a bottom view of the cancase with the optical filter 28 attached as seen from the opening side.
  • FIG. 3 is a plan view of the pyroelectric infrared sensor 10 as viewed from the window side.
  • the pyroelectric infrared sensor 10 shown in FIG. 1 includes a metal stem 12 and a metal can case 30.
  • the stem 12 includes a disk-shaped support base (stem base) 12a.
  • stem base 12a In the support base 12a, three terminal pins 14a to 14c are formed penetrating the support base 12a in the thickness direction. Among these, the terminal pins 14a and 14b are attached to the support base 12a (hermetically sealed) through the glass material 16, and the terminal pin 14c is directly attached to the support base 12a.
  • a hook-like member for floating and supporting the alumina substrate 20 from the support base 12a is projected and formed in a direction perpendicular to the axial direction of the terminal pins 14a to 14c. ing.
  • the FET 18 is attached to the lower surface of the alumina substrate 20.
  • a plurality of predetermined electrode patterns 22 are formed on the alumina substrate 20.
  • Each terminal of the FET 18 is electrically connected to each electrode pattern 22 of the alumina substrate 20.
  • recesses 20a to 20c for fitting the terminal pins 14a to 14c are formed.
  • the terminal pins 14a to 14c are fitted into the recesses 20a to 20c, and are electrically connected to and fixed to the electrode patterns 22 by a conductive paste or the like.
  • a support base 24 having a substantially concave cross section is fixed to the upper surface of the alumina substrate 20.
  • the support base 24 functions as a high resistance body for supporting the pyroelectric element 26 and obtaining an output voltage.
  • the support table 24 is electrically connected to the corresponding electrode pattern 22 at both ends.
  • the support 24 may be formed of a material such as borosilicate glass or alkali-free glass in that it has low thermal conductivity, mechanical strength, and a resistance value of about 10 11 ⁇ . preferable.
  • a dual type pyroelectric element 26 is disposed on the upper surface of the support base 24.
  • the vicinity of both ends in the longitudinal direction is fixed to and electrically connected to the convex portions 24a and 24a 'of the support base 24, respectively.
  • a window 30W is opened in the can case 30, and the optical filter 28 is bonded to the window 30W.
  • the opening of the can case 30 is resistance-welded to the outer peripheral portion of the support base 12a of the stem 12 so that the inside of the package is sealed.
  • the can case 30 has an oval shape before being fitted into the support 12a of the stem 12 (single unit state).
  • the support base 12a of the stem 12 is circular.
  • the outer diameter of the support base 12a is smaller than the long diameter MAA of the opening 30A of the can case 30 and larger than the short diameter MIA.
  • the opening 30A of the can case is fitted into the support base portion 12a of the stem. That is, the major axis of the opening 30A has a margin with respect to the outer diameter of the stem support base 12a, and the gap corresponding to the margin acts as a margin for shrinkage. Since the short diameter of the opening 30A is smaller than the outer diameter of the stem support base 12a, the support base 12a is sandwiched by this short diameter.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state when the can case 30 is fitted into the stem 12.
  • This cross section is a plane passing through the short axis MIA shown in FIG.
  • the support base 12a includes a tapered portion 12T that contacts the opening 30R of the can case, and a vertical portion 12V that extends from the tapered portion 12T to the flange portion of the stem 12.
  • the inner peripheral edge 30R of the opening of the can case is rounded.
  • the inner peripheral edge 30R of the opening of the can case slides on the tapered portion 12T of the support base portion 12a of the stem, and the shape of the opening that has been elliptical is changed to a circle. To do.
  • the opening of the can case sandwiches the vertical portion 12V of the stem support base in the minor axis direction.
  • the tapered portion 12T may have a round shape.
  • the can case can be deformed and fitted into the stem simply by press-fitting the can case 30 into the stem 12.
  • the opening 30A may be covered with the stem support base 12a in a state of being elastically deformed so as to be substantially circular. If the pressure is released, the can case also holds the stem support 12a due to its elasticity.
  • the opening of the can case is fitted into the support base portion 12 a of the stem 12. Since the short diameter part of 30A elastically clamps the support base part 12a of the stem, it is possible to maintain the state in which the opening part 30A of the cancase is fitted in the support base part 12a of the stem 12, and to prevent a shift during storage.
  • the deviation is suppressed when the can case opening 30A is set to the resistance welding electrode in order to resistance weld the outer periphery of the support base 12a of the stem. Therefore, the workability of resistance welding is improved. Furthermore, since the resistance welding is performed in a state where the stem 12 and the can case 30 are held at a predetermined fitting strength, they are prevented from being displaced by a shock during welding.
  • the positioning during welding can be set up offline, the resistance welding work can be performed efficiently, and the tact of the equipment can be improved.
  • FIGS. 2 and 3 show examples in which the entire cylindrical portion of the cancase is an elliptical cylinder. However, a cross-sectional view from the bottom (surface opposite to the opening) of the cancase to the opening is seen. In this case, even if the bottom is circular and the shape gradually becomes elliptical as it approaches the opening, the same effect is obtained.
  • the pyroelectric infrared sensor shown in the embodiment is an example, and it goes without saying that the present invention can be applied to various electronic component can package structures including a stem and a can case.
  • MAA major axis MIA ... minor axis 10
  • pyroelectric infrared sensor 12 ... stem 12a ... support bases 14a, 14b, 14c ... terminal pin 16 ... glass material 18
  • FET 20 ... Alumina substrate 20a ... Recess 22
  • Electrode pattern 24 ... Support base 26 . Pyroelectric element 28 .
  • Optical filter 30 ... Can case 30A ... Opening 30W ... Window

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

　キャンケース（３０）はステムの支持台部に嵌め込まれる前の状態で、少なくとも開口部は楕円形である。ステムの支持台部は円形である。支持台部の外径はキャンケース（３０）の開口部（３０Ａ）の長径ＭＡＡより小さく、短径ＭＩＡより大きい。そして、キャンケース（３０）の弾性変形により、キャンケースの開口部（３０Ａ）がステムの支持台部に嵌め込まれる。すなわち、開口部（３０Ａ）の長径はステムの支持台部の外径に対して余裕があり、この余裕分の隙間が縮みしろとして作用する。開口部（３０Ａ）の短径はステムの支持台部の外径より小さいので、この短径部で支持台部が挟持される。

Description

電子部品のキャンパッケージ構造
　本発明は電子部品のパッケージ構造に関し、特にステムとキャンケースとを備えた、電子部品のキャンパッケージ構造に関する。
　キャンパッケージは、気密封止されて耐環境性の高いパッケージ構造、窓部を備えたセンサ等のパッケージ構造、または静電シールドが要求されるパッケージ構造に用いられている。例えばキャンパッケージ構造の焦電型赤外線センサに関して特許文献１が開示されている。
　特許文献１の焦電型赤外線センサにおいて、ステムには、矩形の所定の電極パターンが形成されたアルミナ基板、ＦＥＴ、支持台がステムに配置され、キャンケースには窓部が形成されていて、その窓部に光学フィルタが接着されている。そして、キャンケースが、ステムに強固に固着され、密封される。
特開平８－１２８８９５号公報
　ステムとキャンケースとを備えたキャンパッケージは、ステムの支持台部にキャンケースの開口部が嵌め合わされて抵抗溶接されることにより構成される。ステムの支持台部の外径とキャンケースの開口部の内径とには、嵌め合い公差が定められていて、ステムにキャンケースを被せた状態で、ステムの支持台部の外径とキャンケースの開口部の内径との間に所定の隙間が生じる。すなわち、ステムの円板状支持台部の外径およびキャンケースの開口部の内径に寸法ばらつきがあっても、組立時の「はめあい」が可能となるように、予め隙間が設けられている。
　ところが、抵抗溶接時にキャンケースとステムとの相対的な回転ずれが生じやすく、抵抗溶接の直前にキャンケースとステムとの回転ずれを規制するための作業が必要となっていた。また、抵抗溶接前の、キャンケースとステムとの組み合わせ状態での保管時にはキャンケースとステムとは強制力がなく組み合わさっているだけであるので、容易にずれや外れが生じ、作業性が悪かった。
　本発明の目的は、キャンケースとステムとの組立時や保管時のずれを防止して作業性を向上させ、組立精度の高いキャンパッケージ構造を提供することにある。
　本発明のキャンパッケージ構造は、円板状の支持台部を備えたステムと、このステムの支持台部に開口部が嵌め合わされるキャンケースと、を備え、
　前記キャンケースの少なくとも前記開口部は前記ステムの支持台部に嵌め合わされる前の状態で楕円形状であり、当該楕円形状の短軸方向は前記ステムの支持台部の径よりも僅かに小さく、嵌め合わされた状態で前記キャンケースの弾性変形により前記キャンケースの開口部は前記ステムの支持台部の形状に一致していることを特徴とする。
　本発明によれば次のような効果を奏する。
（１）抵抗溶接前の段階でキャンケースとステムとを確実に嵌め合わせることができ、保管時のずれが防止できる。
（２）抵抗溶接電極へのセットの際にキャンケースとステムとのずれが抑制されることで作業性が向上する。
（３）キャンケースとステムは所定のはめあい強度で保持されるので、溶接時のショックによるキャンケースとステムとのずれが防止できる。
図１は本発明の実施の形態である焦電型赤外線センサ１０の分解斜視図である。 図２（Ａ）は光学フィルタ２８が貼付された状態でのキャンケースの断面図、図２（Ｂ）は光学フィルタ２８が貼付された状態でのキャンケースの開口部側から見た底面図である。 図３は焦電型赤外線センサ１０の窓部側から見た平面図である。 図４はステム１２に対するキャンケース３０の嵌め込み時の様子を示す断面図である。
　図１は本発明の実施の形態である焦電型赤外線センサ１０の分解斜視図である。図２（Ａ）は光学フィルタ２８が貼付された状態でのキャンケースの断面図、図２（Ｂ）は光学フィルタ２８が貼付された状態でのキャンケースの開口部側から見た底面図、図３は焦電型赤外線センサ１０の窓部側から見た平面図である。
　図１に示す焦電型赤外線センサ１０は金属製のステム１２および金属製のキャンケース３０を含む。ステム１２は円板状の支持台部（ステムベース）１２ａを含む。支持台部１２ａには、３本の端子ピン１４ａ～１４ｃが、支持台部１２ａを厚み方向に貫通して形成されている。このうち、端子ピン１４ａ，１４ｂは、ガラス材１６を介して支持台部１２ａに取り付けられ（ハーメチックシールされ）ていて、端子ピン１４ｃは支持台部１２ａに直接取り付けられている。端子ピン１４ａ～１４ｃのそれぞれの上端部近傍には、アルミナ基板２０を支持台部１２ａから浮かせて支持するための鍔状部材が、端子ピン１４ａ～１４ｃの軸方向と直交する方向に突き出し形成されている。
　アルミナ基板２０の下面にはＦＥＴ１８が取り付けられる。アルミナ基板２０には、複数の所定の電極パターン２２が形成される。そして、ＦＥＴ１８の各端子はアルミナ基板２０の各電極パターン２２にそれぞれ電気的に接続される。アルミナ基板２０の３つの角部近傍には、端子ピン１４ａ～１４ｃを嵌め込むための凹部２０ａ～２０ｃが形成されている。端子ピン１４ａ～１４ｃは、凹部２０ａ～２０ｃに嵌め込まれ、導電ペーストなどにより、各電極パターン２２にそれぞれ電気的に接続され、かつ固着される。
　アルミナ基板２０の上面には、断面略凹字形状の支持台２４が固着される。支持台２４は焦電素子２６を支持し且つ出力電圧を得るための高抵抗体として機能するものである。支持台２４は、その両端部近傍が、それぞれ対応する電極パターン２２と電気的に接続される。この支持台２４としては、熱伝導度が低く、機械的強度があり、かつ、１０11 Ω程度の抵抗値を有する点で、たとえばホウケイ酸ガラスや無アルカリガラスなどの材料で形成されることが好ましい。
　支持台２４の上面には、デュアル型の焦電素子２６が配置されている。焦電素子２６は、その長手方向の両端部近傍が、それぞれ支持台２４の凸部２４ａ，２４ａ′に固着され、かつ電気的に接続されている。キャンケース３０には窓部３０Ｗが開口されていて、この窓部３０Ｗに光学フィルタ２８が接着される。
　キャンケース３０は、その開口部がステム１２の支持台部１２ａの外周部に抵抗溶接されることにより、パッケージ内部が密封される。
　図２（Ａ）に表れているように、キャンケース３０はステム１２の支持台部１２ａに嵌め込まれる前の状態（単体の状態）では楕円形である。一方、ステム１２の支持台部１２ａは円形である。支持台部１２ａの外径はキャンケース３０の開口部３０Ａの長径ＭＡＡより小さく、短径ＭＩＡより大きい。そして、キャンケース３０の弾性変形により、キャンケースの開口部３０Ａがステムの支持台部１２ａに嵌め込まれる。すなわち、開口部３０Ａの長径はステムの支持台部１２ａの外径に対して余裕があり、この余裕分の隙間が縮みしろとして作用する。開口部３０Ａの短径はステムの支持台部１２ａの外径より小さいので、この短径部で支持台部１２ａが挟持される。
　図４はステム１２に対するキャンケース３０の嵌め込み時の様子を示す断面図である。この断面は図２（Ｂ）に示した短軸ＭＩＡを通る面である。但し、ステム１２の支持台部１２ａ上の構成については図示を省略している。支持台部１２ａにはキャンケースの開口部３０Ｒが接するテーパー部１２Ｔ、およびテーパー部１２Ｔからステム１２のフランジ部まで延びる垂直部１２Ｖを備えている。キャンケースの開口部の内周縁３０Ｒには丸み（ラウンド）が形成されている。
　ステム１２に対してキャンケースを圧入すると、キャンケースの開口部の内周縁３０Ｒがステムの支持台部１２ａのテーパー部１２Ｔを摺動して、楕円形であった開口部の形状が円形に変形する。さらに圧入がすすむとキャンケースの開口部はステムの支持台部の垂直部１２Ｖを短軸方向に挟持することになる。上記テーパー部１２Ｔはラウンド形状であってもよい。
　図４に示した構造によれば、ステム１２に対してキャンケース３０を圧入するだけで、キャンケースが変形してステムに嵌め込むことができる。
　但し、ステムの支持台部１２ａにテーパー部１２Ｔを形成することは必須ではない。例えばキャンケース３０をその長軸方向に沿って押圧することで、開口部３０Ａを略円形になるように弾性変形させた状態でステムの支持台部１２ａに被せるようにしてもよい。押圧を解除すれば、この場合もキャンケースはその弾性によりステムの支持台部１２ａを挟持することになる。
　本発明によれば、キャンケース３０をステム１２に抵抗溶接する前の保管時には、ステム１２の支持台部１２ａにキャンケースの開口部が嵌め込まれた状態であるが、キャンケース３０はその開口部３０Ａの短径部分がステムの支持台部１２ａを弾性挟持するので、ステム１２の支持台部１２ａにキャンケースの開口部３０Ａが嵌め込まれた状態を維持でき、保管時のずれを防止できる。
　また、ステムの支持台部１２ａの外周部にキャンケースの開口部３０Ａを抵抗溶接するために抵抗溶接電極へセットする際にもずれが抑制される。そのため、抵抗溶接の作業性が向上する。さらに、ステム１２とキャンケース３０が所定のはめあい強度で保持されている状態で抵抗溶接されるので、溶接時のショックでずれることも防止される。
　また、溶接時の位置決めをオフラインで段取りできる為に、抵抗溶接の作業を効率よく行うことができ、設備のタクト向上が可能となる。
　なお、図２、図３では、キャンケースの円筒部全体が楕円筒状である例を示したが、キャンケースの底部（開口部とは反対側の面）から開口部までの輪切り断面を見たとき、底部が円形で、開口部に近づくにともなって次第の楕円形になるような形状であっても同様に作用する。
　また、実施形態で示した焦電型赤外線センサは一例であり、本発明はステムとキャンケースとを備えた、種々の電子部品のキャンパッケージ構造に適用できることは言うまでもない。
ＭＡＡ…長径
ＭＩＡ…短径
１０…焦電型赤外線センサ
１２…ステム
１２ａ…支持台部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…端子ピン
１６…ガラス材
１８…ＦＥＴ
２０…アルミナ基板
２０ａ…凹部
２２…電極パターン
２４…支持台
２６…焦電素子
２８…光学フィルタ
３０…キャンケース
３０Ａ…開口部
３０Ｗ…窓部

Claims (1)

  1. 　円板状の支持台部を備えたステムと、このステムの支持台部に開口部が嵌め合わされるキャンケースと、を備えた電子部品のキャンパッケージ構造において、
    　前記キャンケースの少なくとも前記開口部は前記ステムの支持台部に嵌め合わされる前の状態で楕円形状であり、当該楕円形状の短軸方向は前記ステムの支持台部の径よりも僅かに小さく、嵌め合わされた状態で前記キャンケースの弾性変形により前記キャンケースの開口部は前記ステムの支持台部の形状に一致していることを特徴とする、電子部品のキャンパッケージ構造。
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