JP2000091383A - 配線基板 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＢＧＡ接合タイプの配線基板のようにマザー
ボードに対する端子相互間のピッチの微小化すなわち端
子の高密度化を可能としつつ、電気的接続の信頼性を損
なうことなくＰＧＡ接合タイプの配線基板のように、マ
ザーボードに対し着脱自在に実装し得る配線基板を提供
する。 【解決手段】 一主面６に設けた多数の端子用パッドの
各々に、銅ボール１３をロー付けしてボール状端子１０
を形成し、同端子の表面に金メッキ層１７を形成した。
電気的接続の信頼性を損なうことなくマザーボードに対
し、ＰＧＡ接合構造と同様にして着脱自在に実装でき
る。そして、ボール状端子１０相互間のピッチの微小化
を損なうこともない。
ボードに対する端子相互間のピッチの微小化すなわち端
子の高密度化を可能としつつ、電気的接続の信頼性を損
なうことなくＰＧＡ接合タイプの配線基板のように、マ
ザーボードに対し着脱自在に実装し得る配線基板を提供
する。 【解決手段】 一主面６に設けた多数の端子用パッドの
各々に、銅ボール１３をロー付けしてボール状端子１０
を形成し、同端子の表面に金メッキ層１７を形成した。
電気的接続の信頼性を損なうことなくマザーボードに対
し、ＰＧＡ接合構造と同様にして着脱自在に実装でき
る。そして、ボール状端子１０相互間のピッチの微小化
を損なうこともない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣパッケージ等
の配線基板に関し、詳しくは、フリップチップ接続方式
の半導体集積回路素子（以下、単に素子という）等を搭
載、接続するためのものであって、樹脂製プリント基板
などのマザーボードに、素子搭載側と反対側の主面に設
けられた多数の外部接続用の端子を介して接続（実装）
される配線基板に関する。
の配線基板に関し、詳しくは、フリップチップ接続方式
の半導体集積回路素子（以下、単に素子という）等を搭
載、接続するためのものであって、樹脂製プリント基板
などのマザーボードに、素子搭載側と反対側の主面に設
けられた多数の外部接続用の端子を介して接続（実装）
される配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の配線基板としては、ボールグリ
ッドアレイ（ＢＧＡ）タイプのものやピングリッドアレ
イ（ＰＧＡ）タイプのものが広く知られている。このう
ち、ＢＧＡタイプの配線基板におけるマザーボートに対
する接続用端子（以下、外部接続用端子、接続用端子又
は単に端子ともいう）は、通常、鉛成分の大なる鉛錫ハ
ンダからなるハンダボールを鉛錫共晶ハンダなどの低融
点ハンダで融着してハンダバンプとし、これをその端子
としている。このような接続用端子をもつ配線基板は、
素子の搭載、封止後、その端子の配置に対応して形成さ
れた端子を有するマザーボードに位置決めして重ね、ハ
ンダを加熱溶融し、両端子間でハンダ付けすること（以
下、ＢＧＡ接合という）によりその実装がなされる。
ッドアレイ（ＢＧＡ）タイプのものやピングリッドアレ
イ（ＰＧＡ）タイプのものが広く知られている。このう
ち、ＢＧＡタイプの配線基板におけるマザーボートに対
する接続用端子（以下、外部接続用端子、接続用端子又
は単に端子ともいう）は、通常、鉛成分の大なる鉛錫ハ
ンダからなるハンダボールを鉛錫共晶ハンダなどの低融
点ハンダで融着してハンダバンプとし、これをその端子
としている。このような接続用端子をもつ配線基板は、
素子の搭載、封止後、その端子の配置に対応して形成さ
れた端子を有するマザーボードに位置決めして重ね、ハ
ンダを加熱溶融し、両端子間でハンダ付けすること（以
下、ＢＧＡ接合という）によりその実装がなされる。
【０００３】またＰＧＡパッケージタイプの配線基板
は、その一主面にメタライズされた多数の各接続パッド
（群）に、所定のメッキを施し、その表面にロー（ろ
う）付けなどによりネイルヘッド形状をもつピンをその
ヘッドを介して通常ロー付けなどにより接合し、ニッケ
ルメッキや金メッキを施して端子としている。そして、
この配線基板では、そのピンをマザーボード側のソケッ
ト状端子に挿入し、端子間の接触（圧接）で電気的接続
を確保する構成（以下、ＰＧＡ接合という）とされてい
る。
は、その一主面にメタライズされた多数の各接続パッド
（群）に、所定のメッキを施し、その表面にロー（ろ
う）付けなどによりネイルヘッド形状をもつピンをその
ヘッドを介して通常ロー付けなどにより接合し、ニッケ
ルメッキや金メッキを施して端子としている。そして、
この配線基板では、そのピンをマザーボード側のソケッ
ト状端子に挿入し、端子間の接触（圧接）で電気的接続
を確保する構成（以下、ＰＧＡ接合という）とされてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の配線
基板のうち、ＢＧＡ接合構造のものにおいては高密度で
多数の外部接続用端子を設けることができる反面、次の
ような問題があった。すなわち、このもののマザーボー
ドへの実装においては、端子間をハンダの溶融（融着）
によって接合するものであるため、一旦接合するとその
分離が困難である。また、たとえ分離できたとしても再
度の接合は困難である。このように、ＢＧＡ接合構造で
は接合後に自由に分離することは通常困難であり、これ
が問題とされていた。
基板のうち、ＢＧＡ接合構造のものにおいては高密度で
多数の外部接続用端子を設けることができる反面、次の
ような問題があった。すなわち、このもののマザーボー
ドへの実装においては、端子間をハンダの溶融（融着）
によって接合するものであるため、一旦接合するとその
分離が困難である。また、たとえ分離できたとしても再
度の接合は困難である。このように、ＢＧＡ接合構造で
は接合後に自由に分離することは通常困難であり、これ
が問題とされていた。
【０００５】一方、ＰＧＡ接合構造の配線基板は、端子
をなす多数のピンをマザーボード側のソケット状端子に
差込んで接続する方式のため、これを引抜くことでマザ
ーボードからの分離（脱着）ができる。しかしながら、
このものは細長いピンをパッドにロー付けなどによって
接合する必要があることから、その接合強度確保のた
め、接合面（ネイルヘッド面）を大きめに確保する必要
がある。したがって、ピン、すなわち端子相互間のピッ
チ（間隔）はＢＧＡ接合タイプの端子のように微小化す
ることはできず、外部接続用端子の高密度化を図ること
はできない。
をなす多数のピンをマザーボード側のソケット状端子に
差込んで接続する方式のため、これを引抜くことでマザ
ーボードからの分離（脱着）ができる。しかしながら、
このものは細長いピンをパッドにロー付けなどによって
接合する必要があることから、その接合強度確保のた
め、接合面（ネイルヘッド面）を大きめに確保する必要
がある。したがって、ピン、すなわち端子相互間のピッ
チ（間隔）はＢＧＡ接合タイプの端子のように微小化す
ることはできず、外部接続用端子の高密度化を図ること
はできない。
【０００６】本発明は、ＢＧＡ接合タイプの配線基板の
ようにマザーボードに対する端子相互間のピッチの微小
化すなわち端子の高密度化を可能としつつ、電気的接続
の信頼性を損なうことなくＰＧＡ接合タイプの配線基板
のように、マザーボードに対し着脱自在に実装し得る配
線基板を提供することを目的とする。
ようにマザーボードに対する端子相互間のピッチの微小
化すなわち端子の高密度化を可能としつつ、電気的接続
の信頼性を損なうことなくＰＧＡ接合タイプの配線基板
のように、マザーボードに対し着脱自在に実装し得る配
線基板を提供することを目的とする。
【０００７】なおこのような目的は、従来のハンダバン
プを端子とし、これをマザーボードのソケット状端子に
挿入する構成とすることで達成されるようにも見える
が、ハンダバンプは耐腐食性が低いため、このような接
続で信頼性の高い電気的接続を確保することは困難であ
る。しかもこうしたハンダバンプには、通常のメッキ手
法では金（Ａｕ）メッキやニッケル（Ｎｉ）メッキがか
けられない。さらに、鉛錫ハンダは、ヤング率が低く、
差し込みなどの機械的接触ないし圧接ではその端子（ハ
ンダバンプ）の接触面（表面）が容易に変形し、或いは
脱着の繰返しにより擦れて削られてしまうため、挿入を
繰返す場合には電気的接続の信頼性が極めて低いものと
なる。
プを端子とし、これをマザーボードのソケット状端子に
挿入する構成とすることで達成されるようにも見える
が、ハンダバンプは耐腐食性が低いため、このような接
続で信頼性の高い電気的接続を確保することは困難であ
る。しかもこうしたハンダバンプには、通常のメッキ手
法では金（Ａｕ）メッキやニッケル（Ｎｉ）メッキがか
けられない。さらに、鉛錫ハンダは、ヤング率が低く、
差し込みなどの機械的接触ないし圧接ではその端子（ハ
ンダバンプ）の接触面（表面）が容易に変形し、或いは
脱着の繰返しにより擦れて削られてしまうため、挿入を
繰返す場合には電気的接続の信頼性が極めて低いものと
なる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、一主面に設けられた多数
の端子用パッドのそれぞれに金属ボール（略球体）がロ
ー付けされてなるボール状端子を備えた配線基板であっ
て、前記ボール状端子の表面に金メッキ層を形成したこ
とを特徴とするものである。
め、請求項１記載の本発明は、一主面に設けられた多数
の端子用パッドのそれぞれに金属ボール（略球体）がロ
ー付けされてなるボール状端子を備えた配線基板であっ
て、前記ボール状端子の表面に金メッキ層を形成したこ
とを特徴とするものである。
【０００９】本発明では、このように金メッキ層を形成
したことからボール状端子の表面の耐腐食性の問題は解
消され、したがって、マザーボード（側）のソケット状
端子との接触によっても信頼性の高い電気的接続が得ら
れる。すなわち、本発明に係る配線基板によれば、電気
的接続の信頼性を損なうことなくマザーボードに対し、
着脱自在に実装することができる。そして、マザーボー
ドに対する端子相互間のピッチの微小化を損なうことも
ない。
したことからボール状端子の表面の耐腐食性の問題は解
消され、したがって、マザーボード（側）のソケット状
端子との接触によっても信頼性の高い電気的接続が得ら
れる。すなわち、本発明に係る配線基板によれば、電気
的接続の信頼性を損なうことなくマザーボードに対し、
着脱自在に実装することができる。そして、マザーボー
ドに対する端子相互間のピッチの微小化を損なうことも
ない。
【００１０】前記手段において、金属ボール（以下、単
にボールともいう）の材質は、金メッキ層が直接、或い
はニッケルメッキなどを介して間接に形成（被着）可能
の金属とすればよい。ただし、前記金属ボールの材質
は、前記ボール状端子をマザーボードのソケット状端子
へ挿入することに対し、耐変形性を有する金属とするの
が好ましい。ここに耐変形性を有する金属とは、前記ボ
ール状端子を該配線基板が取付けられるマザーボードの
ソケット状端子へ挿入するなどして同端子と接触させら
れても、電気的導通不良を招くような塑性変形を生じる
ことのない金属をいう。鉛錫ハンダのような柔らかい金
属からなる金属ボールでは、脱着の繰り返しにより金属
ボールが容易に変形するため、接続の信頼性が低下する
が、このように耐変形性のある金属とすることで、信頼
性の高い配線基板となすことができる。
にボールともいう）の材質は、金メッキ層が直接、或い
はニッケルメッキなどを介して間接に形成（被着）可能
の金属とすればよい。ただし、前記金属ボールの材質
は、前記ボール状端子をマザーボードのソケット状端子
へ挿入することに対し、耐変形性を有する金属とするの
が好ましい。ここに耐変形性を有する金属とは、前記ボ
ール状端子を該配線基板が取付けられるマザーボードの
ソケット状端子へ挿入するなどして同端子と接触させら
れても、電気的導通不良を招くような塑性変形を生じる
ことのない金属をいう。鉛錫ハンダのような柔らかい金
属からなる金属ボールでは、脱着の繰り返しにより金属
ボールが容易に変形するため、接続の信頼性が低下する
が、このように耐変形性のある金属とすることで、信頼
性の高い配線基板となすことができる。
【００１１】金属ボールの材質は、ソケット状端子との
接触（圧接）状態など金属ボールが受ける圧縮力などを
考慮し、マザーボードごと適宜に選択すればよい。な
お、このような金属は、コスト性および導電性の点から
は銅（Ｃｕ）或いは銅（系）合金が、ヤング率の点から
はコバールや４２アロイなどの鉄ニッケル（系）合金が
好ましい材質といえるが、これに限定されるものではな
く、適宜のものを用いることができる。
接触（圧接）状態など金属ボールが受ける圧縮力などを
考慮し、マザーボードごと適宜に選択すればよい。な
お、このような金属は、コスト性および導電性の点から
は銅（Ｃｕ）或いは銅（系）合金が、ヤング率の点から
はコバールや４２アロイなどの鉄ニッケル（系）合金が
好ましい材質といえるが、これに限定されるものではな
く、適宜のものを用いることができる。
【００１２】そして、金メッキ層は、Ｎｉメッキをかけ
た上に形成するのが密着性の点から好ましい。金メッキ
層の厚さは、適宜に設定すればよいが、密着性や経済性
より０．０３〜３μｍの範囲が好ましく、さらに耐腐食
性や耐摩耗性など接続の信頼性の点から、１〜３μｍの
範囲が好ましい。また、金属ボールをロー付けするのに
用いるローは、金メッキがかかりやすい銀系ローを用い
るのが好ましい。
た上に形成するのが密着性の点から好ましい。金メッキ
層の厚さは、適宜に設定すればよいが、密着性や経済性
より０．０３〜３μｍの範囲が好ましく、さらに耐腐食
性や耐摩耗性など接続の信頼性の点から、１〜３μｍの
範囲が好ましい。また、金属ボールをロー付けするのに
用いるローは、金メッキがかかりやすい銀系ローを用い
るのが好ましい。
【００１３】なお、ボール状端子はソケット状端子との
接合強度確保の点から、接合時においてボールが抜け止
め状になるのが好ましく、したがって、前記金属ボール
は、その外径がロー付けされる端子用パッドの外径より
も大きく、しかもその端子用パッドと略同心状にてロー
付けされているのが好ましい。このようにしておけば、
ロー付けされたボールにおける端子用パッド寄り部位に
括れ（小径部）ができるため、この括れ部位において挟
む（保持する）ようにしたソケット状端子をもつマザー
ボードに接続する際には、ボール状端子をソケット状端
子から抜け難くすることができるためである。
接合強度確保の点から、接合時においてボールが抜け止
め状になるのが好ましく、したがって、前記金属ボール
は、その外径がロー付けされる端子用パッドの外径より
も大きく、しかもその端子用パッドと略同心状にてロー
付けされているのが好ましい。このようにしておけば、
ロー付けされたボールにおける端子用パッド寄り部位に
括れ（小径部）ができるため、この括れ部位において挟
む（保持する）ようにしたソケット状端子をもつマザー
ボードに接続する際には、ボール状端子をソケット状端
子から抜け難くすることができるためである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態例につい
て、図１〜３を参照しながら詳細に説明する。図１は、
本例の配線基板の概略構成正面断面図であり、図２はそ
のボール状端子部分の拡大断面図である。図中、１は、
例えばアルミナセラミック製の配線基板（パッケージ用
基板）であって、その上面２には、フリップチップタイ
プの半導体素子Ｓをフェイスダウンで接続するように平
面視略円形に形成されてなる端子３，３が縦横に多数形
成されている。なお、このような端子３は、例えば、タ
ングステンやモリブデンなどの高融点金属からなるパッ
ドの上にニッケルほう素（Ｎｉ−Ｂ）メッキをかけ、さ
らに０．０３〜０．１０μｍ程度の薄い金メッキがかけ
られている。
て、図１〜３を参照しながら詳細に説明する。図１は、
本例の配線基板の概略構成正面断面図であり、図２はそ
のボール状端子部分の拡大断面図である。図中、１は、
例えばアルミナセラミック製の配線基板（パッケージ用
基板）であって、その上面２には、フリップチップタイ
プの半導体素子Ｓをフェイスダウンで接続するように平
面視略円形に形成されてなる端子３，３が縦横に多数形
成されている。なお、このような端子３は、例えば、タ
ングステンやモリブデンなどの高融点金属からなるパッ
ドの上にニッケルほう素（Ｎｉ−Ｂ）メッキをかけ、さ
らに０．０３〜０．１０μｍ程度の薄い金メッキがかけ
られている。
【００１５】一方、下側の主面６には、前記した素子接
続用の端子３に内部配線７を介して連なると共に、その
端子３相互間のピッチよりも大きいピッチで平面視略円
形のボール搭載用のパッド１１が縦横に多数形成されて
いる。なお、このパッド１１もタングステンやモリブデ
ンなどの高融点金属からなり、次の構造で金属ボールと
して本例では銅合金製ボール（以下、銅ボールともい
う）１３がロー付けされている。すなわち、パッド１１
の表面にはＮｉ−Ｂメッキ層１２が３．０〜４．０μｍ
の厚さ形成され、同メッキ層１２の形成された各パッド
１１上には略球体をなす銅ボール１３が同心状にて配置
され、銀（銀系）ロー１５にてロー付けされ、ボール状
端子１０をなしている。このような銅ボール１３を含む
ボール状端子１０の表面には、ニッケルリン（Ｎｉ−
Ｐ）メッキ層１６が１．５〜５μｍの厚さ形成され、最
表面には金メッキ層１７が本例では、１〜３μｍの厚さ
形成されている。なお、本例ではメッキ前において、ボ
ール搭載用のパッド１１は円形で直径（外径）Ｄが０．
８６ｍｍであり、ボール１３は直径が０．８９ｍｍとさ
れている。
続用の端子３に内部配線７を介して連なると共に、その
端子３相互間のピッチよりも大きいピッチで平面視略円
形のボール搭載用のパッド１１が縦横に多数形成されて
いる。なお、このパッド１１もタングステンやモリブデ
ンなどの高融点金属からなり、次の構造で金属ボールと
して本例では銅合金製ボール（以下、銅ボールともい
う）１３がロー付けされている。すなわち、パッド１１
の表面にはＮｉ−Ｂメッキ層１２が３．０〜４．０μｍ
の厚さ形成され、同メッキ層１２の形成された各パッド
１１上には略球体をなす銅ボール１３が同心状にて配置
され、銀（銀系）ロー１５にてロー付けされ、ボール状
端子１０をなしている。このような銅ボール１３を含む
ボール状端子１０の表面には、ニッケルリン（Ｎｉ−
Ｐ）メッキ層１６が１．５〜５μｍの厚さ形成され、最
表面には金メッキ層１７が本例では、１〜３μｍの厚さ
形成されている。なお、本例ではメッキ前において、ボ
ール搭載用のパッド１１は円形で直径（外径）Ｄが０．
８６ｍｍであり、ボール１３は直径が０．８９ｍｍとさ
れている。
【００１６】因みに、本形態において素子接続側の端子
３をなすパッドに金メッキを薄くかけたのは、素子Ｓの
電極とのハンダ付けにおける金属間化合物の生成を抑制
するためである。一方、反対主面６のボール状端子１０
の表面に金メッキ層１７を厚く形成したのは、マザーボ
ードのソケット状端子に挿入等して接触（摺動）させる
際に同メッキが摩耗しがちとなるためである。
３をなすパッドに金メッキを薄くかけたのは、素子Ｓの
電極とのハンダ付けにおける金属間化合物の生成を抑制
するためである。一方、反対主面６のボール状端子１０
の表面に金メッキ層１７を厚く形成したのは、マザーボ
ードのソケット状端子に挿入等して接触（摺動）させる
際に同メッキが摩耗しがちとなるためである。
【００１７】このように構成された本例の配線基板１
は、形状的には従来のＢＧＡ配線基板と同様のものであ
るが、ボール１３がハンダでなく銅からなり、低融点ハ
ンダに代えて銀ロー１５でボール搭載用のパッド１１に
ロー付けされ、そして表面にＮｉ−Ｐメッキを介して金
メッキがかけられたものである。したがって、素子Ｓを
搭載接続後、図示しないリッドを被せて封止して半導体
装置とした後、図３及び４に示したように、配線基板１
の各ボール状端子１０をマザーボード２１のソケット２
２のソケット状端子２３に挿入することで着脱自在に接
続される。
は、形状的には従来のＢＧＡ配線基板と同様のものであ
るが、ボール１３がハンダでなく銅からなり、低融点ハ
ンダに代えて銀ロー１５でボール搭載用のパッド１１に
ロー付けされ、そして表面にＮｉ−Ｐメッキを介して金
メッキがかけられたものである。したがって、素子Ｓを
搭載接続後、図示しないリッドを被せて封止して半導体
装置とした後、図３及び４に示したように、配線基板１
の各ボール状端子１０をマザーボード２１のソケット２
２のソケット状端子２３に挿入することで着脱自在に接
続される。
【００１８】図４，５は、マザーボード２１に取着され
たソケット２２及びそのソケット状端子２３に対し、配
線基板１のボール状端子１０が挿入されて接続された状
態を示す一例の説明用断面図である。すなわち、絶縁体
からなるソケット２２は、ボール状端子１０の配置に対
応して貫通部を備えており、この各貫通部に銅合金製の
ソケット状端子２３を備えており、このソケット状端子
２３はそれぞれ先端に左右一対で半球状をなす受け部２
４を備えており、さらにその左右の受け部２４の各先端
に押え片２５を備えており、この押え片２５の内径が自
由状態（ボール圧入前）でボール１３の外径より小さく
なるように構成されている。しかして、受け部２４内に
ボール状端子１０を押込むようにすると、押え片２５の
内径がソケット状端子２３及びその先端の受け部２４の
ばね性により押し広げられ、図４，５に示したように、
ボール状端子１０をその半球状の受け部２４内に受け入
れ、ばね性で縮径する押え片２５がボール状端子１０の
最大外径部付近を弾性的に挟んで電気的導通が確保され
るように形成されている。
たソケット２２及びそのソケット状端子２３に対し、配
線基板１のボール状端子１０が挿入されて接続された状
態を示す一例の説明用断面図である。すなわち、絶縁体
からなるソケット２２は、ボール状端子１０の配置に対
応して貫通部を備えており、この各貫通部に銅合金製の
ソケット状端子２３を備えており、このソケット状端子
２３はそれぞれ先端に左右一対で半球状をなす受け部２
４を備えており、さらにその左右の受け部２４の各先端
に押え片２５を備えており、この押え片２５の内径が自
由状態（ボール圧入前）でボール１３の外径より小さく
なるように構成されている。しかして、受け部２４内に
ボール状端子１０を押込むようにすると、押え片２５の
内径がソケット状端子２３及びその先端の受け部２４の
ばね性により押し広げられ、図４，５に示したように、
ボール状端子１０をその半球状の受け部２４内に受け入
れ、ばね性で縮径する押え片２５がボール状端子１０の
最大外径部付近を弾性的に挟んで電気的導通が確保され
るように形成されている。
【００１９】すなわち、図４〜６に示したように、前記
形態の配線基板１では、そのボール状端子１０をソケッ
ト２２の対応するソケット状端子２３に合わせ、その下
で、同ボール状端子１０が各ソケット状端子２３にそれ
ぞれ圧入される方向に配線基板１を押えることで、ボー
ル状端子１０の表面の金メッキ層１７を介してソケット
状端子２３に電気的接続が確保される。なお、分離する
（外す）ときは逆方向に基板１ごと引き抜くようにすれ
ばよい（図６参照）。
形態の配線基板１では、そのボール状端子１０をソケッ
ト２２の対応するソケット状端子２３に合わせ、その下
で、同ボール状端子１０が各ソケット状端子２３にそれ
ぞれ圧入される方向に配線基板１を押えることで、ボー
ル状端子１０の表面の金メッキ層１７を介してソケット
状端子２３に電気的接続が確保される。なお、分離する
（外す）ときは逆方向に基板１ごと引き抜くようにすれ
ばよい（図６参照）。
【００２０】このような本例の配線基板１は、マザーボ
ード（ソケットの端子）２１への脱着が繰り返されて
も、ボール１３は銅合金であることから、鉛錫ハンダな
どと異なり容易に変形しない。また、表面には金メッキ
層１７が形成されていることから腐食の問題もない。こ
のように本例の配線基板１によれば、マザーボードに対
する脱着が可能であると共に、電気的接続の信頼性の高
い配線基板と成すことができる。しかも、ＢＧＡ接合構
造のボール状端子と同様な構成とし得ることから、それ
と同様に高密度で端子を設けることができる。
ード（ソケットの端子）２１への脱着が繰り返されて
も、ボール１３は銅合金であることから、鉛錫ハンダな
どと異なり容易に変形しない。また、表面には金メッキ
層１７が形成されていることから腐食の問題もない。こ
のように本例の配線基板１によれば、マザーボードに対
する脱着が可能であると共に、電気的接続の信頼性の高
い配線基板と成すことができる。しかも、ＢＧＡ接合構
造のボール状端子と同様な構成とし得ることから、それ
と同様に高密度で端子を設けることができる。
【００２１】前記形態では、ボールを銅合金製とし、ロ
ー付け後、その表面にニッケル（Ｎｉ−Ｐ）メッキをか
け、その上に金メッキをかけたことから、その密着性と
共に電気的導通の安定が確保される。なお、ニッケル
（Ｎｉ−Ｐ）メッキは必ずしもロー付け後ではなく、ロ
ー付け前にボール表面に施工しておいてもよい。ここに
金属ボールの材質は、表面に直接、或いは、Ｎｉメッキ
などの下地メッキを介して間接的に金メッキがかかるも
ので、ソケット状端子の材質、挿入されるボール状端子
の保持構造などを考慮して適宜に選択すればよい。導電
性に優れ、脱着の繰返しにおいて両端子間に導通不良を
招くような塑性変形を生じないヤング率や高硬度をもつ
ものから適宜選択すればよい。
ー付け後、その表面にニッケル（Ｎｉ−Ｐ）メッキをか
け、その上に金メッキをかけたことから、その密着性と
共に電気的導通の安定が確保される。なお、ニッケル
（Ｎｉ−Ｐ）メッキは必ずしもロー付け後ではなく、ロ
ー付け前にボール表面に施工しておいてもよい。ここに
金属ボールの材質は、表面に直接、或いは、Ｎｉメッキ
などの下地メッキを介して間接的に金メッキがかかるも
ので、ソケット状端子の材質、挿入されるボール状端子
の保持構造などを考慮して適宜に選択すればよい。導電
性に優れ、脱着の繰返しにおいて両端子間に導通不良を
招くような塑性変形を生じないヤング率や高硬度をもつ
ものから適宜選択すればよい。
【００２２】さらに、前記形態ではボール１３の直径を
パッド１１の直径より大きくし、かつ同心状に配置した
ため、ボール１３のロー付け後、そのパッド寄り部位に
括れ部（小径部）が形成される。したがって、図７に示
したように、ソケット状端子２３の先端の押え片２５，
２５がその括れ部（小径部）１９の近傍を挟持するよう
に形成されたソケット状端子２３構造を持つソケットに
接続する場合には、抜け止め（分離防止）作用が期待さ
れるので、クランプなどの接合保持手段を別途要するこ
となくマザーボードに安定して実装できる。なお、ソケ
ット状端子の具体的構造が前記のものと異なっても、本
発明の配線基板はマザーボードに対するこの種の接合構
造のものにおいて広く適用できることは明らかである。
パッド１１の直径より大きくし、かつ同心状に配置した
ため、ボール１３のロー付け後、そのパッド寄り部位に
括れ部（小径部）が形成される。したがって、図７に示
したように、ソケット状端子２３の先端の押え片２５，
２５がその括れ部（小径部）１９の近傍を挟持するよう
に形成されたソケット状端子２３構造を持つソケットに
接続する場合には、抜け止め（分離防止）作用が期待さ
れるので、クランプなどの接合保持手段を別途要するこ
となくマザーボードに安定して実装できる。なお、ソケ
ット状端子の具体的構造が前記のものと異なっても、本
発明の配線基板はマザーボードに対するこの種の接合構
造のものにおいて広く適用できることは明らかである。
【００２３】さて、次にこのような配線基板１ないしボ
ール状端子１０の製法を説明する。ただし、ここでは例
えばアルミナセラミック積層構造で、パッドなどのメタ
ライズ配線層がタングステン等の高融点金属からなるメ
タライズペーストが印刷されたグリーンシートを積層、
圧着して未焼成基板とし、これを同時焼成してなる配線
基板（セラミック基板）において説明する（図２参
照）。
ール状端子１０の製法を説明する。ただし、ここでは例
えばアルミナセラミック積層構造で、パッドなどのメタ
ライズ配線層がタングステン等の高融点金属からなるメ
タライズペーストが印刷されたグリーンシートを積層、
圧着して未焼成基板とし、これを同時焼成してなる配線
基板（セラミック基板）において説明する（図２参
照）。
【００２４】すなわち、このように同時焼成されて成る
セラミック基板の両面に形成された、素子搭載用のパッ
ド（群）やマザーボード接続用のパッド（群）１１に例
えば無電解メッキにより、まず、下地Ｎｉ−Ｂメッキを
かけ、所定の厚さニッケルメッキ層１２を形成する。そ
して、そのパッドの表面に銀ローペーストを印刷し、銅
ボール１３をパッド中央に位置決め搭載し、約８００℃
に加熱して銀ロー１５を溶融し、ボール１３をロー付け
する。なお、ボール１３の表面に銀ローペーストを予め
コーティングしておくとローの濡れ性が良く好ましい。
セラミック基板の両面に形成された、素子搭載用のパッ
ド（群）やマザーボード接続用のパッド（群）１１に例
えば無電解メッキにより、まず、下地Ｎｉ−Ｂメッキを
かけ、所定の厚さニッケルメッキ層１２を形成する。そ
して、そのパッドの表面に銀ローペーストを印刷し、銅
ボール１３をパッド中央に位置決め搭載し、約８００℃
に加熱して銀ロー１５を溶融し、ボール１３をロー付け
する。なお、ボール１３の表面に銀ローペーストを予め
コーティングしておくとローの濡れ性が良く好ましい。
【００２５】次に素子Ｓ接続用のパッド側（主面２）に
シートを張り付けてマスキングをしてメッキがかからな
いようにし、その下で、ボール１３側にＮｉ−Ｐメッキ
を所定の厚さかける。そして、マスキングを除去して金
属部分の全体にフラッシュ金メッキ（薄金メッキ）をか
ける。次に素子Ｓ搭載用のパッド側に再度マスキングを
して、反対主面６のボール状端子１０部位に厚金メッキ
をかける。
シートを張り付けてマスキングをしてメッキがかからな
いようにし、その下で、ボール１３側にＮｉ−Ｐメッキ
を所定の厚さかける。そして、マスキングを除去して金
属部分の全体にフラッシュ金メッキ（薄金メッキ）をか
ける。次に素子Ｓ搭載用のパッド側に再度マスキングを
して、反対主面６のボール状端子１０部位に厚金メッキ
をかける。
【００２６】こうすることで、素子接続側のパッドには
薄金メッキがかけられた端子３が形成され、反対主面６
には、厚金メッキ層１７の形成されたボール状端子１０
をもつ図１の配線基板が形成される。なお、このような
メッキは、無電解メッキ又は電解メッキのいずれで行っ
ても良いし、ボール状端子は表面に金メッキがかけられ
ているかぎり、下地のメッキは本例と異なるものとして
も良い。
薄金メッキがかけられた端子３が形成され、反対主面６
には、厚金メッキ層１７の形成されたボール状端子１０
をもつ図１の配線基板が形成される。なお、このような
メッキは、無電解メッキ又は電解メッキのいずれで行っ
ても良いし、ボール状端子は表面に金メッキがかけられ
ているかぎり、下地のメッキは本例と異なるものとして
も良い。
【００２７】次に図８に基づいて本発明の配線基板１に
おけるボール状端子１０の別形態について説明する。た
だしこのものは前記形態の変形例とでもいうべきもの
で、それと本質的相違はないため、同一部位には同一の
符号を付し、相違点のみ説明する。すなわち、図８にお
ける配線基板１の下側の主面６のボール搭載用のパッド
１１は、タングステンやモリブデンなどの高融点金属か
ら形成されたものであるが、その外周及びパッド面（図
８の下側の面）の周縁をアルミナセラミックからなる絶
縁体３１によって、本例では断面階段状でしかも下面側
から見てリング状に被覆されている。そして、このリン
グ状の絶縁体３１の内側にて露出するパッド面にニッケ
ルメッキ層１２を形成し、金属製ボール１３を絶縁体３
１の内側に嵌り込むようにし、銀ロー１５でロー付け
し、表面にメッキをかけてニッケルメッキ層１６及び金
メッキ層１７を形成したものである。
おけるボール状端子１０の別形態について説明する。た
だしこのものは前記形態の変形例とでもいうべきもの
で、それと本質的相違はないため、同一部位には同一の
符号を付し、相違点のみ説明する。すなわち、図８にお
ける配線基板１の下側の主面６のボール搭載用のパッド
１１は、タングステンやモリブデンなどの高融点金属か
ら形成されたものであるが、その外周及びパッド面（図
８の下側の面）の周縁をアルミナセラミックからなる絶
縁体３１によって、本例では断面階段状でしかも下面側
から見てリング状に被覆されている。そして、このリン
グ状の絶縁体３１の内側にて露出するパッド面にニッケ
ルメッキ層１２を形成し、金属製ボール１３を絶縁体３
１の内側に嵌り込むようにし、銀ロー１５でロー付け
し、表面にメッキをかけてニッケルメッキ層１６及び金
メッキ層１７を形成したものである。
【００２８】前記形態の配線基板１では、ボール状端子
１０を配線基板１が取付けられるマザーボードのソケッ
ト状端子へ挿入するなどして接続した後において大きな
温度変化があると、セラミック製の配線基板１と樹脂製
のマザーボードとの熱膨張係数の相違に基づいて断線が
発生する危険性がある。これに対し本形態ではその防止
効果が高い。すなわち、熱膨張係数の相違に基づき温度
変化があると、パッド面に沿う方向（図中横向き矢印方
向）に剪断応力が作用する。この応力により、前記形態
のものではロー材におけるパッド１１の表面との界面近
傍で、ローに亀裂が発生し、進展することにより断線す
ることがある。これに対し本例では、この横方向の応力
に対し絶縁体３１が銀ロー１５を支持する。つまり横向
きの矢印方向の力を受圧する作用をなすことから、同ロ
ーには亀裂が発生し難くく、したがってその分、断線し
難くくなり耐久性が向上する。また、銀ロー１５がパッ
ド１１の周縁部に達しないように限定する絶縁体３１を
形成したことにより、ロー付けの際に配線基板１とパッ
ド１１の間の界面に生じる引張り応力を軽減し、もって
基板の亀裂の発生を防止することができる。
１０を配線基板１が取付けられるマザーボードのソケッ
ト状端子へ挿入するなどして接続した後において大きな
温度変化があると、セラミック製の配線基板１と樹脂製
のマザーボードとの熱膨張係数の相違に基づいて断線が
発生する危険性がある。これに対し本形態ではその防止
効果が高い。すなわち、熱膨張係数の相違に基づき温度
変化があると、パッド面に沿う方向（図中横向き矢印方
向）に剪断応力が作用する。この応力により、前記形態
のものではロー材におけるパッド１１の表面との界面近
傍で、ローに亀裂が発生し、進展することにより断線す
ることがある。これに対し本例では、この横方向の応力
に対し絶縁体３１が銀ロー１５を支持する。つまり横向
きの矢印方向の力を受圧する作用をなすことから、同ロ
ーには亀裂が発生し難くく、したがってその分、断線し
難くくなり耐久性が向上する。また、銀ロー１５がパッ
ド１１の周縁部に達しないように限定する絶縁体３１を
形成したことにより、ロー付けの際に配線基板１とパッ
ド１１の間の界面に生じる引張り応力を軽減し、もって
基板の亀裂の発生を防止することができる。
【００２９】なお、本例のボール状端子１０は、セラミ
ック基板の製造において、パッド用のメタライズペース
トを印刷した後、そのパッド用ペーストの印刷面の外周
に基板と同素材からなるアルミナペーストを図示のよう
に印刷してから同時焼成する点のみが前記製法と相違す
るだけである。すなわち、セラミック基板の製造（焼
成）後は、前記した配線基板ないしボール状端子の製法
と同様にして製造することができる。
ック基板の製造において、パッド用のメタライズペース
トを印刷した後、そのパッド用ペーストの印刷面の外周
に基板と同素材からなるアルミナペーストを図示のよう
に印刷してから同時焼成する点のみが前記製法と相違す
るだけである。すなわち、セラミック基板の製造（焼
成）後は、前記した配線基板ないしボール状端子の製法
と同様にして製造することができる。
【００３０】前記形態ではアルミナセラミックからなる
配線基板において具体化したが、本発明の配線基板は、
適宜の材質（絶縁体）のものにおいて具体化できる。そ
して金属ボールは本形態では銅製ボールとしたが、鉄ニ
ッケル系合金など適宜の材質のボールを用いればよいこ
とは前記した通りである。さらに上記においてボール搭
載用のパッドは円形としたが、その形は四角（略正方
形）などの角形などとしてもよいし、リング状などとし
ても具体化できる。
配線基板において具体化したが、本発明の配線基板は、
適宜の材質（絶縁体）のものにおいて具体化できる。そ
して金属ボールは本形態では銅製ボールとしたが、鉄ニ
ッケル系合金など適宜の材質のボールを用いればよいこ
とは前記した通りである。さらに上記においてボール搭
載用のパッドは円形としたが、その形は四角（略正方
形）などの角形などとしてもよいし、リング状などとし
ても具体化できる。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る配線基板によれば、ＢＧＡ接合タイプの配線基板
のように、マザーボードへの接続に対する端子相互間の
ピッチの微小化すなわち端子の高密度化を図ることがで
きる。その上に、電気的接続の信頼性を損なうことな
く、ＰＧＡ接合タイプの配線基板のように、マザーボー
ドに対し着脱自在に実装することができる。
に係る配線基板によれば、ＢＧＡ接合タイプの配線基板
のように、マザーボードへの接続に対する端子相互間の
ピッチの微小化すなわち端子の高密度化を図ることがで
きる。その上に、電気的接続の信頼性を損なうことな
く、ＰＧＡ接合タイプの配線基板のように、マザーボー
ドに対し着脱自在に実装することができる。
【図１】本発明に係る配線基板の一実施形態の概略構成
を示す正面断面図。
を示す正面断面図。
【図２】図１のボール状端子部分の拡大断面図。
【図３】図１の配線基板をマザーボードのソケットに接
続した状態の説明用概念図。
続した状態の説明用概念図。
【図４】図３のＡ部の拡大断面図。
【図５】図４のソケット状端子部分の拡大断面図。
【図６】マザーボードのソケット状端子から配線基板の
ボール状端子を分離した図。
ボール状端子を分離した図。
【図７】ソケット状端子部分の別形態の拡大断面図。
【図８】ボール状端子の別形態を示す拡大断面図。
１ 配線基板 ６ 金属ボール搭載側の主面 １０ ボール状端子 １１ 金属ボールがロー付けされる端子用パッド １３ 銅ボール １７ 金メッキ層 ２１ マザーボード ２３ ソケット状端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 賀津雄 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E336 AA05 AA09 BB01 BB02 BC26 BC34 CC32 CC36 CC43 CC49 CC58 DD06 DD12 DD17 EE15 GG23 5F044 AA08 KK04 KK07 KK08 KK18
Claims (5)
- 【請求項１】 一主面に設けられた多数の端子用パッド
のそれぞれに金属ボールがロー付けされてなるボール状
端子を備えた配線基板であって、前記ボール状端子の表
面に金メッキ層を形成したことを特徴とする配線基板。 - 【請求項２】 一主面に設けられた多数の端子用パッド
のそれぞれに金属ボールがロー付けされてなるボール状
端子を備えた配線基板であって、前記金属ボールの材質
を、前記ボール状端子をマザーボードのソケット状端子
へ挿入することに対し、耐変形性を有する金属とし、し
かも該ボール状端子の表面に金メッキ層を形成したこと
を特徴とする配線基板。 - 【請求項３】 前記金属ボールが、銅合金又は鉄ニッケ
ル合金であることを特徴とする請求項１又は２記載の配
線基板。 - 【請求項４】 前記金メッキ層の厚さが、０．０３〜３
μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１、２又は３
記載の配線基板。 - 【請求項５】 前記金属ボールは、その外径がロー付け
される端子用パッドの外径よりも大きく、しかもその端
子用パッドと略同心状にてロー付けされていることを特
徴とする請求項１、２、３又は４記載の配線基板。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270621A JP2000091383A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 配線基板 |
| US09/390,644 US6573458B1 (en) | 1998-09-07 | 1999-09-07 | Printed circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270621A JP2000091383A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091383A true JP2000091383A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17488647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270621A Pending JP2000091383A (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 配線基板 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6573458B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000091383A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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