JP2000208661A

JP2000208661A - 中継基板

Info

Publication number: JP2000208661A
Application number: JP399099A
Authority: JP
Inventors: Hajime Saiki; 一斉木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】中継基板本体自身に反りがあり、あるいは、
反りのある取付基板と接続しても、ショートや不導通な
どを生じない信頼性の高い接続が可能な中継基板を提供
する。【解決手段】中継基板１０は、接続パッドＳｐを有す
るＬＧＡ型基板Ｓと対応する位置に取付パッドＴｐを有
するプリント基板Ｔとの間に介在させ、基板Ｓと基板Ｔ
とを接続させるものである。中継基板１０は、本体１
と、貫通孔２に挿通され、第１面側突出部６ａと第２面
側突出部６ｂとを備える高温ハンダからなる軟質金属体
６と、第１面側ハンダ７と、を備える。ここで、ハンダ
７の体積Ｖｓ１は、突出部６ａの高さおよび体積をｈ１
およびＶｔ１、隣接する突出体６ａ同士の間隔をＰとし
たとき、Ｖｓ1＜π/4・Ｐ²ｈ1＋(π²−4π)/8・Ｐｈ1²＋
(10−3π)/24・ｈ1³−Ｖｔ1の関係を満たす。例えば基板
Ｓが反っていた場合でも、ハンダ７同士がショートした
り、一方に偏って他方で接続不良となることが防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ型集積回路
パッケージ等の面接続端子を有する電子部品搭載基板
と、この面接続端子に対応する位置に同様に面接続端子
を備え、この電子部品搭載基板を取付けるためのマザー
ボード等の取付基板との間に介在させる中継基板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の集積回路（ＩＣ）技術の進展によ
り、ＩＣチップに設けられる入出力端子の数が増大し、
それに伴い、ＩＣチップを搭載するＩＣ搭載基板に形成
される入出力端子も増大している。これに対応すべく、
ＰＧＡ（ピングリッドアレイ）型基板、さらには、パッ
ドのみ格子状に設けたＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）
型基板や、パッド上にボール状の端子部材（接続端子）
を備えたＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型基板が製造
されている。

【０００３】ところで、ＩＣ搭載基板、プリント基板の
平面上に線状や格子状（千鳥状も含む）にパッドやバン
プなどの端子を形成し、ＩＣ搭載基板とプリント基板を
接続する場合（このような接続を面接続ともいう）に
は、ＩＣ搭載基板とプリント基板の材質の違いにより熱
膨張係数が異なるので、平面方向に熱膨張差が発生す
る。即ち、端子部材から見ると、接続しているＩＣ搭載
基板およびプリント基板が平面方向についてそれぞれ逆
方向に寸法変化しようとするので、端子部材やパッドに
はせん断応力が働くこととなる。

【０００４】このせん断応力は、面接続される端子のう
ち、最も離れた２つの端子間で最大となる。即ち、例え
ば端子が格子状にかつ最外周の端子が正方形をなすよう
に形成されている場合、それぞれこの正方形の最外周の
対角上に位置する２つの端子間で最も大きな熱膨張差が
発生し、最も大きなせん断応力が掛かることとなる。特
に、ＬＧＡ型やＢＧＡ型などのＩＣ搭載基板をプリント
基板と接続する場合には、端子間の間隔（ピッチ）が比
較的大きく、従って、最も離れた端子間の距離が大きく
なりやすい。特に、ＬＧＡ型やＢＧＡ型基板にセラミッ
ク製基板を用いた場合、一般にガラスエポキシ製のプリ
ント基板とは、熱膨張係数が大きく異なるので、発生す
るせん断応力が大きくなる。

【０００５】これに対し、例えば、特開平１０−１２９
９０号には、ＩＣ搭載基板とプリント基板との間に中継
基板を介在させてハンダ付けにより接続し、中継基板本
体の貫通孔に貫挿させた軟質金属体の変形により応力を
吸収する中継基板が開示されている。この特開平１０−
１２９９０号では、軟質金属体は、中継基板本体の表面
または裏面からＩＣ搭載基板側にもプリント基板側にも
突出するものの他、ＩＣ搭載基板側には突出しない形状
のものも示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな軟質金属体がＩＣ搭載基板側に突出しないあるいは
突出高さが小さい中継基板を介在させた場合、中継基板
本体あるいは、ＩＣ搭載基板やプリント基板の持つ反り
によって、以下のような問題を生じることが判ってき
た。即ち、例えば、図８（ａ）に示すように、平坦な中
継基板本体Ｉｎと、これを貫通して図中下面側に突出す
る突出部Ｉｔ２を備え、軟質金属（例えば高温ハンダ
（90Pb-10Sn)）からなる軟質金属体Ｉｓと、軟質金属よ
り低融点のハンダ（例えば、37Pb-73Sn)からなり、図中
上面側に盛り上がって形成されたハンダ層Ｉｄとを備え
る中継基板Ｉについて考える。ここで、この中継基板Ｉ
を用いて、ＩＣ搭載基板Ｓの接続パッドＳｐとの接続を
行う場合に、ＩＣ搭載基板Ｓが反っていた（図では上に
凸の状態）とする。この場合には、このＩＣ搭載基板Ｓ
と中継基板Ｉとを重ねて、ハンダ層Ｉｄを溶融させる
と、図８（ｂ）に示すように、接続後も反りの影響で中
継基板Ｉ（中継基板本体Ｉｎ）とＩＣ搭載基板Ｓとの間
隔が、場所によって異なり、本例では、中央部分に比べ
周縁部（図中左右部分）で、極端に間隔の狭い部分がで
きることがある。

【０００７】このような場合、図８（ｃ）の部分拡大図
に示すように、中継基板本体ＩｎとＩＣ搭載基板Ｓとの
間で、ハンダＩｄが押しつぶされ、両者間で略円盤状に
拡がる。そして、極端な場合には、隣接する端子のハン
ダと接触しショートし、さらには、接触して一体化した
ハンダが吸い取られるようにして一方に偏ることによ
り、他方のハンダが少なくなった側で接続不良（不導
通）が生じることがある。このような不具合は、ＩＣ搭
載基板Ｓが下に凸状に反っている場合には、中央部分で
生じることになる。また、ＩＣ搭載基板Ｓに反りがある
場合だけでなく、中継基板、さらには、図示しなかった
が、ＩＣ搭載基板とは逆側に接続するプリント基板に反
りがあるでも同様に生じる。本発明は、かかる問題点に
鑑みてなされたものであって、中継基板本体自身に反り
があり、あるいは、反りのある電子部品搭載基板や取付
基板と接続しても、ショートや不導通などの不具合を生
じない信頼性の高い接続が可能な中継基板を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】そして、
その解決手段は、面接続パッドを有する電子部品搭載基
板と該面接続パッドと対応する位置に面接続取付パッド
を有する取付基板との間に介在させ、第１面側で該面接
続パッドと接続させ、第２面側で該面接続取付パッドと
接続させることにより上記電子部品搭載基板と上記取付
基板とを接続させるための中継基板であって、上記第１
面及び第２面を有する中継基板本体と、上記中継基板本
体の上記第１面から突出する第１面側突出体と、上記中
継基板本体の上記第２面から突出する第２面側突出体
と、上記第１面側において上記第１面側突出体に溶着し
ており、上記面接続パッドと溶着することにより面接続
パッドと第１面側突出体とを接続するための第１面側ハ
ンダと、を備え、上記第１面側ハンダの体積Ｖｓ１は、
上記第１面側突出体の高さおよび体積をｈ１およびＶｔ
１、隣接する第１面側突出体同士の間隔をＰとしたと
き、Ｖｓ1＜π/4・Ｐ²ｈ1＋(π²−4π)/8・Ｐｈ1²＋(10−
3π)/24・ｈ1³−Ｖｔ1の関係を満たすことを特徴とする
中継基板である。

【０００９】この発明によれば、中継基板本体の第１面
には、この面から突出する第１面側突出体を備えている
ので、電子部品搭載基板または中継基板本体の反りによ
り、電子部品搭載基板と中継基板本体との間隔が場所に
よって異なり、両者の間隔が極端に小さくなる場合があ
ったとしても、少なくとも第１面側突出体の高さｈ１に
相当する間隔は確保できる。ここで、第１面側ハンダの
体積Ｖｓ１は、Ｖｓ1＜π/4・Ｐ²ｈ1＋(π²−4π)/8・Ｐ
ｈ1²＋(10−3π)/24・ｈ1³−Ｖｔ1の式を満たす。即ち、
電子部品搭載基板等の反りによって高さｈ１まで第１面
側ハンダが押しつぶされた場合でも、上記の関係を満た
す場合には、隣接するパッドのハンダ（第１面側ハン
ダ）と接触することがないので、互いにショートするこ
とが無い。従って、隣接するパッドに形成された第１面
側ハンダの同士が繋がって、一方に吸い取られるように
ハンダが偏り、接続不良を生じることもない。

【００１０】電子部品搭載基板としては、ＩＣチップや
その他の電子部品などが実装されるＩＣ搭載基板等の配
線基板が挙げられる。また、面接続パッドとは、取付基
板との電気的接続のために電子部品搭載基板上に設けら
れる端子であって、面接続によって接続を行うためのパ
ッドを指す。なお、面接続とは、チップや基板、マザー
ボードの平面上に線状や格子状（千鳥状も含む）にパッ
ドやバンプなどの端子を形成し、これらを相互に接続す
る場合の接続方法を指し、線状の配置の例としては、例
えば四角形の枠状配置が挙げられる。また、面接続パッ
ドを有する電子部品搭載基板の例としては、パッド（ラ
ンド）を格子状に配列したＬＧＡ型基板が挙げられる
が、必ずしもパッドが格子状に配列されていなくとも良
い。

【００１１】一方、取付基板は、上記電子部品搭載基板
を取付けるための基板であって、マザーボード等のプリ
ント基板が挙げられる。この取付基板には、面接続によ
って電子部品搭載基板を取付けるための面接続取付パッ
ドが形成されている。この面接続取付パッドとは、電子
部品搭載基板との電気的接続のために取付基板上に設け
られる端子であって、面接続によって接続を行うための
パッドを指す。面接続取付パッドを有する取付基板の例
としては、パッドを格子状に配列したプリント基板が挙
げられるが、必ずしもパッドが格子状に配列されていな
くとも良いし、複数の電子部品搭載基板を取付けるため
にそれぞれの電子部品搭載基板に対応する面接続取付パ
ッド群を複数有していても良い。なお、本発明の中継基
板は、電子部品搭載基板と取付基板の間に介在して、そ
れぞれと接続するものであるので、便宜的に電子部品搭
載基板と接続する側を第１面側、取付基板と接続する側
を第２面側として両者を区別する。

【００１２】中継基板本体の材質は、電子部品搭載基板
や取付基板の材質を考慮して適宜選択すればよいが、例
えば、アルミナ，窒化アルミニウム，ムライト等のセラ
ミックや、ガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−Ｂ
Ｔ樹脂複合材料、ポリエステル−エポキシ樹脂複合材料
等の無機あるいは有機繊維と樹脂との複合材料などが挙
げられる。

【００１３】また、軟質金属体とは、熱膨張係数の違い
などによって、電子部品搭載基板と取付基板間、あるい
は、電子部品搭載基板と中継基板本体間や中継基板本体
と取付基板間で発生する応力を変形によって吸収する柔
らかい金属からなるものである。具体的な材質として
は、鉛（Ｐｂ）やスズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）やこれら
を主体とする合金などが挙げられ、Ｐｂ−Ｓｎ系高温ハ
ンダ（例えば、ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％合金、Ｐｂ９５
％−Ｓｎ５％合金等）やホワイトメタルなどが挙げられ
る。なお、鉛、ズス等は再結晶温度が常温にあるので、
塑性変形をしても再結晶する。したがって、繰り返し応
力がかかっても容易に破断（破壊）に至らないので都合
がよい。その他、純度の高い銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）も
柔らかいので用いることができる。

【００１４】さらに、上記中継基板であって、前記中継
基板本体には貫通孔を有し、前記第１面側突出体及び第
２面側突出体は、それぞれ上記貫通孔に挿通された軟質
金属体の上記第１面から突出する第１面側突出部と上記
第２面から突出する第２面側突出部であることを特徴と
する中継基板とすると良い。

【００１５】この中継基板と電子部品搭載基板や取付基
板との熱膨張率の違いによって生じる応力が、第１面側
突出部（体）や第２面側突出部（体）にかかったとして
も、軟質金属からなる突出部の変形によって応力を吸収
できる。しかも、貫通孔内を軟質金属層が挿通している
ので、電子部品搭載基板と取付基板との間を低抵抗で接
続することができる。

【００１６】また同様に、中継基板と取付基板との関係
について考えても同様であるから、面接続パッドを有す
る電子部品搭載基板と該面接続パッドと対応する位置に
面接続取付パッドを有する取付基板との間に介在させ、
第１面側で該面接続パッドと接続させ、第２面側で該面
接続取付パッドと接続させることにより上記電子部品搭
載基板と上記取付基板とを接続させるための中継基板で
あって、上記第１面及び第２面を有する中継基板本体
と、上記中継基板本体の上記第１面から突出する第１面
側突出体と、上記中継基板本体の上記第２面から突出す
る第２面側突出体と、上記第２面側において上記第２面
側突出体に溶着しており、上記面接続取付パッドと溶着
することにより面接続取付パッドと第２面側突出体とを
接続するための第２面側ハンダと、を備え、上記第２面
側ハンダの体積Ｖｓ２は、上記第２面側突出体の高さお
よび体積をｈ２およびＶｔ２、隣接する第２面側突出体
同士の間隔をＰとしたとき、Ｖｓ2＜π/4・Ｐ²ｈ2＋(π²
−4π)/8・Ｐｈ2²＋(10−3π)/24・ｈ2³−Ｖｔ2の関係を
満たすことを特徴とする中継基板とすると良い。

【００１７】この発明によれば、中継基板本体の第２面
には、この面から突出する第２面側突出体を備えている
ので、取付基板または中継基板本体の反りにより、取付
基板と中継基板本体との間隔が場所によって異なり、両
者の間隔が極端に小さくなる場合があったとしても、少
なくとも第２面側突出部の高さｈ２に相当する間隔は確
保できる。ここで、第２面側ハンダの体積Ｖｓ２は、Ｖ
ｓ2＜π/4・Ｐ²ｈ2＋(π²−4π)/8・Ｐｈ2²＋(10−3π)/2
4・ｈ2³−Ｖｔ2の式を満たす。即ち、取付基板等の反り
によって高さｈ２まで第２面側ハンダが押しつぶされた
場合でも、上記の関係を満たす場合には、隣接するパッ
ドのハンダ（第２面側ハンダ）と接触することがないの
で、互いにショートすることが無い。従って、隣接する
パッドに形成された第２面側ハンダの同士が繋がって、
一方に吸い取られるようにハンダが偏り、他方が接続不
良となることもない。

【００１８】さらに、この中継基板であって、前記中継
基板本体には貫通孔を有し、前記第１面側突出体及び第
２面側突出体は、それぞれ上記貫通孔に挿通された軟質
金属体の上記第１面から突出する第１面側突出部と上記
第２面から突出する第２面側突出部であることを特徴と
する中継基板のが好ましい。中継基板と電子部品搭載基
板や取付基板との熱膨張率の違いによって生じる応力
が、第１面側突出部（体）や第２面側突出部（体）にか
かったとしても、軟質金属体からなる突出部の変形によ
って応力を吸収できる。しかも、貫通孔内を軟質金属体
が挿通しているので、電子部品搭載基板と取付基板との
間を低抵抗で接続することができるからである。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明にかかる実
施の形態を図面と共に説明する。図１は本実施形態にか
かる中継基板１０の部分拡大断面図であり、図２はこの
中継基板１０を電子部品搭載基板及び取付基板と接続す
る様子を示す説明図である。中継基板１０は、厚さ０．
３ｍｍ、一辺２５ｍｍの略正方形の平板形状の中継基板
本体１を有する。この中継基板本体１は、アルミナを主
成分（９０％）とするアルミナセラミックからなる。中
継基板本体１には、その上下面である第１面１ａと第２
面１ｂとの間を貫通する複数の貫通孔２（直径０．８ｍ
ｍ）を有する。この貫通孔２は、ピッチＰ＝１．２７ｍ
ｍの間隔で格子状に縦横各１９ヶ（合計３６１ヶ）穿孔
されており、中継基板本体１のほぼ全面に配置されてい
る。中継基板本体１の貫通穴２には、タングステン金属
層およびその上に形成された無電解Ｎｉ−Ｂメッキ層か
らなる金属層４が形成され、この金属層４に軟質金属体
６が溶着している。

【００２０】この軟質金属体６は、高温ハンダ（Ｐｂ９
０％−Ｓｎ１０％）からなり、貫通孔２内に挿通して配
置され、第１面１ａを越えて図中上方に突出する第１面
側突出部６ａおよび第２面１ｂを越えて図中下方に突出
した第２面側突出部６ｂを備え、その先端面（図中上端
面および下端面）６ａｔ，６ｂｔは、いずれも中継基板
本体１（第１面１ａ及び第２面１ｂ）と略平行な平坦に
されている。さらに、第１面側突出部６ａの先端面６ａ
ｔには、共晶ハンダ（Ｐｂ３７％−Ｓｎ６３％）からな
る第１面側ハンダ７が略半球状に盛り上がって溶着して
いる。

【００２１】なお、第１面１ａから測った第１面側突出
部６ａの高さ（第１突出高さ）ｈ１（図１参照）は０．
３５ｍｍとされ、同じく第２面１ｂから測った第２面側
突出部６ｂの高さ（第２突出高さ）ｈ２（図１参照）は
０．５８ｍｍとされている。また、第１面１ａから測っ
た第１面側ハンダ７の頂部までの高さＺｓは０．５ｍｍ
とされている。軟質金属体６のうち第１面側突出部６ａ
の体積Ｖｔ１は、上底の直径０．８ｍｍ、下底の直径
０．９ｍｍで高さｈ１＝０．３５ｍｍの円錐台の体積と
なるので、Ｖｔ１＝０．１９９ｍｍ³である。また、第
２面側突出部６ｂの体積Ｖｔ２は、上底の直径０．８ｍ
ｍ、下底の直径０．９ｍｍで高さｈ１＝０．５８ｍｍの
円錐台の体積となるので、Ｖｔ２＝０．３３０ｍｍ³で
ある。

【００２２】この中継基板１０は、例えば以下のように
して電子部品搭載基板および取付基板と接続する。ま
ず、中継基板１０と接続する電子部品搭載基板として、
厚さ１．０ｍｍ、一辺２５ｍｍの略正方形状のＬＧＡ型
基板Ｓを用意した（図２（ａ）参照）。このＬＧＡ型基
板Ｓは、中継基板本体１１と同様のアルミナセラミック
からなり、図中上面Ｓａに破線で示すように集積回路チ
ップＩＣをフリップチップ接続により載置するためのフ
リップチップパッド（図示しない）を備え、図中下面Ｓ
ｂに外部接続端子として接続パッドＳｐを備えている。
この接続パッドＳｐは、直径０．８６ｍｍで、中継基板
１０の軟質金属体６の位置に適合するように、ピッチ
１．２７ｍｍの格子状に縦横各１９ヶ配列され、下地の
モリブデン層上に無電解Ｎｉ−Ｂメッキが施され、さら
に酸化防止のために薄く無電解金メッキが施されてい
る。また、図示しない内部配線によって、フリップチッ
プパッドと接続パッドＳｐとがそれぞれ接続している。

【００２３】また、取付基板として、プリント基板Ｔを
用意した（図２（ｄ）参照）。このプリント基板Ｔは、
厚さ１．６ｍｍ、一辺３０ｍｍの略正方形板状で、ガラ
ス−エポキシ樹脂複合材料（ＪＩＳ：ＦＲ−４）からな
り、主面Ｔａには、ＬＧＡ型基板Ｓの接続パッドＳｐ
と、したがって、中継基板１０の軟質金属体６とも対応
する位置に、取付パッドＴｐが形成されている。この取
付パッドＴｐは、厚さ２５μｍの銅からなり、直径０．
７２ｍｍで、ピッチ１．２７ｍｍで格子状に縦横各１９
ヶ、計３６１ヶ形成されている。なお、取付パッドＴｐ
の表面には、耐食性を向上させるために、ニッケルメッ
キ及び金メッキが施されることもある。

【００２４】以下に説明するように、上記したＬＧＡ型
基板Ｓとプリント基板Ｔとの間に中継基板１０介在させ
て三者を接続するのであるが、ＬＧＡ型基板Ｓが、図２
（ａ）に示すように上に凸状に反っていた場合について
説明する。まず、中継基板１０とＬＧＡ型基板Ｓとを重
ねる（図２（ａ）参照）。さらに、最高温度２２０℃の
リフロー炉を通過させ、共晶ハンダからなる第１面側ハ
ンダ７を溶融させると、軟質金属体６の第１面側突出部
６ａと接続パッドＳｐとがこの第１面側ハンダ７を介し
て接続してされ、接続体Ｋｓができる（図２（ｂ）参
照）。ここで、ＬＧＡ型基板Ｓが反っているので、ＬＧ
Ａ型基板Ｓと中継基板本体１との間隔は、一定ではな
く、中央付近に比して周縁部（図中左右端付近）で、両
者の間隔が狭くなっている。この点では、上記した従来
技術（図８（ｂ）参照）と同様である。このため、周縁
部では、第１面側ハンダ７がパッドＳｐと第１面側突出
部６ａｔの間に押しつぶされて、図中横方向にはみ出す
ことになる。

【００２５】但し、本実施形態では、第１面１ａ側に高
さｈ１の第１面側突出部６ａが突出しているため、中継
基板本体１とＬＧＡ型基板Ｓとの間隔は、少なくともｈ
１以上に保たれる（図２（ｃ）参照）。なお、厳密には
さらにパッドＳｐの高さも加える必要があるが、パッド
Ｓｐの高さは、例えば１０μｍなどの小さな値であるの
で無視することにする。ここで、中継基板本体１とＬＧ
Ａ型基板Ｓとの間隔が、最低の値、即ち、第１面側突出
部６ａの高さｈ１とほぼ等しくなった場合を考える。こ
の場合、第１面側ハンダ７および第１面側突出部６ａを
合わせたものは、図３に示すように、中継基板本体１
（第１面１ａ）やＬＧＡ型基板Ｓと当接する面（図中上
下）では平坦になり、その間では表面張力によって外周
面が概略断面半円状（半径ｒ＝ｈ１／２）の円盤状にな
る。

【００２６】この円盤の体積Ｖは、Ｖ＝π/4・Ｄ²ｈ1＋
(π²−4π)/8・Ｄｈ1²＋(10−3π)/24・ｈ1³で求められ
る。またこの円盤の体積Ｖは、第１面側突出部６ａの体
積Ｖｔ１と第１面側ハンダ７の体積Ｖｓ１の和（Ｖ＝Ｖ
ｔ１＋Ｖｓ１）となるが、この円盤の図中左右方向の直
径Ｄが、最大でも隣接する貫通孔２との間隔Ｐより小さ
くなければならない（Ｄ＜Ｐ）。これより大きくなった
場合（Ｄ≧Ｐの場合）には、隣接する第１面側突出部６
ａに溶着した第１面側ハンダ７同士が、接触して電気的
にショートするからである。従って、Ｄ＝Ｐとした場合
の円盤の体積ＶｐよりＶｔ１＋Ｖｓ１が小さければよい
ことになる。つまり、円盤の体積Ｖを、Ｖ＝π/4・Ｐ²ｈ
1＋(π²−4π)/8・Ｐｈ1²＋(10−3π)/24・ｈ1³＞Ｖｔ１
＋Ｖｓ１とすればよい。ここで、第１面側突出部６ｂの
体積Ｖｔ１は、予め決められているので、第１面側ハン
ダ７の体積Ｖｓ１で、調節することになる。そこで、本
実施形態では、第１面側ハンダ７の体積Ｖｓ１をそれぞ
れ、π/4・Ｐ²ｈ1＋(π²−4π)/8・Ｐｈ1²＋(10−3π)/24
・ｈ1³−Ｖｔ1＝０．１９３ｍｍ³より小さくした（Ｐ＝
１．２７、ｈ１＝０．３５、Ｖｔ１＝０．１９９）。具
体的には、Ｖｓ１＝０．１１３ｍｍ³＜０．１９３ｍｍ³
としている。

【００２７】これにより、ＬＧＡ型基板Ｓが反っている
ために中継基板本体１とＬＧＡ型基板Ｓとの間隔が極端
に小さくなった場合でも、はみ出した第１面側ハンダ７
が、互いに接触してショートし、あるいは、さらに第１
面側ハンダ７が一方に偏って他方が導通不良となること
はなくなるから、信頼性の高い接続が可能となる。

【００２８】その後、プリント基板Ｔ上に接続体Ｋｓを
重ね、予め取付パッドＴｐ上に塗布した共晶ハンダペー
ストを介して、第２面側突出部６ｂの先端面６ｂｔを取
付パッドＴｐとそれぞれ位置を合わせるようにして突き
当て、これらを最高温度２２０℃のリフロー炉を通過さ
せて加熱する。これにより、取付パッドＴｐ上の共晶ハ
ンダペーストを溶融させてハンダ層Ｈとし、図２（ｄ）
示すように、ＬＧＡ型基板Ｓ−中継基板１０−プリント
基板Ｔの三者を接続した構造体Ｋｚを形成した。なお、
本例では、ハンダ層７とハンダ層Ｈに同じ共晶ハンダを
用いた例を示したが、例えば、ハンダ層７に、ハンダ層
Ｈよりも融点の高いハンダを用いることにより、ハンダ
層Ｈを形成するときに、ハンダ層７が溶融しないように
してもよい。

【００２９】ここで、本例における構造体Ｋｚにおいて
は、ＬＧＡ型基板Ｓと中継基板本体１との間ではほとん
ど応力は生じない。これは、ＬＧＡ型基板Ｓと中継基板
本体１とは略同じ材質（アルミナセラミック）であり、
熱膨張差が生じないからである。一方、中継基板本体１
とプリント基板Ｔの間では応力が発生する。中継基板本
体１とプリント基板Ｔとは材質が異り、熱膨張率が異な
るからである。従って、この構造体Ｋｚを加熱または冷
却した場合には、中継基板本体１とプリント基板Ｔの熱
膨張率の違いにより、両者間にせん断方向（第１面１ｂ
に沿う方向）の変形が生じ、最大応力は、軟質金属体６
のうち、第２面側突出部６ｂの根元部（第２面１ｂと軟
質金属体６との交差部付近）、およびプリント基板４０
近傍のハンダ層Ｈに発生する。しかし、軟質金属体６
（第２面側突出部６ｂ）は、容易に塑性変形するから、
第２面側突出部６ｂにおいて変形して応力を緩和し、中
継基板本体１とプリント基板Ｔの間に発生した応力を小
さくして、破壊しにくい信頼性のある接続とすることが
できる。

【００３０】なお、上述の例では、中継基板１０を、い
ったんＬＧＡ型基板Ｓに取付けて電子部品搭載基板と中
継基板との接続体（中継基板付基板）Ｋｓとした後に、
さらにプリント基板Ｔに接続した例を示したが、一挙に
製作する方法を採ることもできる。即ち、プリント基板
Ｔと中継基板１０とＬＧＡ型基板Ｓとをこの順に重ね、
リフローして、ＬＧＡ型基板Ｓと中継基板１０、および
中継基板１０とプリント基板Ｔとを一挙に接続（ハンダ
付け）しても良い。また、中継基板１０とプリント基板
Ｔとを先に接続しておいても良い。

【００３１】ついで、この中継基板１０の製造方法につ
いて説明する。まず、アルミナセラミック製で、貫通孔
２の内周面及び第１面１ａ及び第２面１ｂのうち貫通孔
２周縁に、タングステンメタライズ層およびＮｉ−Ｂメ
ッキ層（個別に図示しない）からなる金属層４を形成し
た中継基板本体１を用意する（図４参照）。この中継基
板本体１は、例えば、周知の手法によって形成したセラ
ミックグリーンシートに、パンチングによって貫通孔を
形成し、この貫通孔の内周面および貫通孔の周縁にタン
グステンペーストを塗布し、焼成した後、Ｎｉ−Ｂ無電
解メッキを施すことで得られる。なお、金属層４（Ｎｉ
−Ｂメッキ層）の酸化防止のため、Ｎｉ−Ｂメッキ層上
に厚さ０．１μｍ程度の無電解金メッキ層（図示しな
い）を形成すると良い。

【００３２】次いで、貫通孔２内に軟質金属体６を挿
通、成形する。本実施形態では、溶融軟質金属保持治具
Ｍおよび押さえ治具Ｎを用いて軟質金属体６を形成す
る。図４に示すように、耐熱性があり溶融した高温ハン
ダに濡れない材質であるカーボンからなる軟質金属保持
治具Ｍの上面Ｍ２には、貫通孔２にそれぞれ対応した位
置に、開口径０．９ｍｍ、底部径０．８ｍｍ、深さ０．
５８ｍｍの円錐台形状の凹部Ｍ１が形成されている。ま
た、同じくカーボンからなる押さえ治具Ｎの下面Ｎ２に
も、貫通孔２にそれぞれ対応した位置に、開口径０．９
ｍｍ、底部径０．８ｍｍ、深さ０．３５ｍｍの円錐台形
状の凹部Ｎ１が形成されている。

【００３３】まず、この軟質金属保持治具Ｍの各凹部Ｍ
１に直径０．８８ｍｍの高温ハンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ
１０％ハンダ）のボールＳＢ１を投入しておく。その
後、ボールＳＢ１の図中上方に、第２面１ｂが下になる
ようにして中継基板本体１を載置する。このとき、貫通
孔２にボールＳＢ１がはまるように位置決めをする。さ
らに、貫通孔２内に、それぞれ直径０．８ｍｍの高温ハ
ンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％ハンダ）のボールＳＢ２
を投入する。その後、ボールＳＢ２上に凹部Ｎ１を被せ
るようにして押さえ治具Ｎを載せて、下方に圧縮する。

【００３４】次いで、窒素雰囲気下で、最高温度３６０
℃、最高温度保持時間１分のリフロー炉にこれらを投入
し、高温ハンダのボールＳＢ１，ＳＢ２を溶融させる。
すると、溶融した高温ハンダＳＢ１及びＳＢ２は、流動
して軟質金属保持治具Ｍおよび押さえ治具Ｎの各凹部Ｍ
１，Ｎ１の形状（円錐台形状）に応じた形状にされると
共に、中継基板本体１の貫通孔２内に挿通され、金属層
４と溶着する。その後冷却すると、円錐台形状の第１面
側突出部６ａおよび第２面側突出部６ｂをそれぞれ備え
る軟質金属体６が成形できる。なお、凹部Ｍ１およびＮ
１の各底面Ｍ１ｂ，Ｎ１ｂの深さを一定に揃えるように
精度良く軟質金属保持治具Ｍや押さえ治具Ｎを形成して
おくと、各突出部の先端面６ａｔ，６ｂｔのコプラナリ
ティを良好にできるので、ＬＧＡ型基板Ｓおよびプリン
ト基板Ｔとの接続時に接続性を向上させることができ
る。

【００３５】ついで、図５に示すように、第１面側突出
部６ａの先端面６ａｔに、直径０．６ｍｍ（体積０．１
１３ｍｍ³）の共晶ハンダ（３７％Ｐｂ−６３％Ｓｎ）
からなる共晶ハンダボールＳＢ３を載置する。なお、こ
の共晶ハンダボールＳＢ３を載置するには、ボール規制
板Ｒをその透孔ＲＨが先端面６ａｔの上方に位置するよ
うにセットし、この規制板Ｒ上に共晶ハンダボールＳＢ
３を散播いて揺動し、透孔ＲＨに共晶ハンダボールＳＢ
３を落とし込む方法によると容易に載置できる。本例に
おいては、規制板Ｒの厚みは０．５ｍｍ、透孔ＲＨの直
径は０．９ｍｍである。

【００３６】しかる後、窒素雰囲気下で、最高温度２２
０℃、最高温度保持時間１分のリフロー炉にこれらを投
入し、共晶ハンダボールＳＢ３を溶融させる。なお、こ
の温度条件では軟質金属体６は溶融しない。溶融した共
晶ハンダは、第１面側突出部６ａの先端面６ａｔにドー
ム状に濡れて拡がり、第１面側ハンダ７となって、中継
基板１０が完成する（図１参照）。本実施形態では、共
晶半田ボールＳＢ３を溶融して第１面側ハンダ７とし
た。共晶ハンダボールＳＢ３はその半径、従って、その
の体積が一定に規制されているので、この第１面側ハン
ダ７の体積Ｖｓ１も一定となり、その高さも均一にする
ことができる。具体的には、Ｖｓ１＝０．１１３ｍｍ³
である。

【００３７】（実施形態２）上記実施形態では、第１
面、第２面側突出部６ａ，６ｂとも、略円錐台形状とし
たが、円柱状や角柱状、ドーム状その他の形状であって
も良い。例えば、図６（ａ）に示す中継基板３０におい
ては、上記実施形態１と同様な中継基板本体１に、高さ
ｈ２１のドーム状（半球面状）に盛り上がった第１面側
突出部２６ａが形成され、一方、第２面側突出部２６ｂ
は円柱状で先端（図中下端）が半球状にされている。こ
のような中継基板３０においても、第１面側突出部２６
ａが高さｈ２１を有するため、ＬＧＡ型基板Ｓが反って
いるなどしてＬＧＡ型基板Ｓと中継基板本体１との間隔
が小さくなった場合でも、両者の間隔は少なくとも高さ
ｈ２１より大きくなる。従って、第１面側突出部２６ａ
に溶着した第１面側ハンダ２７の体積Ｖｓ２１は、第１
面側突出部２６ａの体積をＶｔ２１、第１面側突出部２
６ａ同士の間隔をＰとしたとき、Ｖｓ21＜π/4・Ｐ²ｈ21
＋(π²−4π)/8・Ｐｈ21²＋(10−3π)/24・ｈ21³−Ｖｔ21
とすれば、隣接する第１面側ハンダ２７同士が接触して
ショートすることが無い。このため、実施形態１の場合
と同様に、この中継基板３０を用いれば、信頼性の高い
接続が可能となる。

【００３８】（実施形態３）さらに、上記２つの実施形
態では、貫通孔２に軟質金属体６，２６を挿通した中継
基板１０，２０を示したが、容易に理解できるように、
軟質金属体を貫通孔に挿通した中継基板でなくとも第１
面側ハンダ同士のショート等を防止できる。従って、例
えば、図６（ｂ）に示す中継基板３０のようにしてもよ
い。即ち、第１面３１ａおよび第２面３１ｂに各々形成
したパッド３４ａ及びパッド３４ｂ、並びにこられの間
をつなぐビア３６ｃを有する中継基板本体３１につい
て、パッド３４ａに略円錐台状の第１面側突出体３６ａ
を、パッド３４ｂに円柱状で先端半球状の第２面側突出
体３６ｂを形成し、第１面側突出体３６ａに第１面側ハ
ンダ３７を溶着して形成したものを用いても良い。

【００３９】この場合でも、第１面側突出体３６ａが高
さｈ３１を有するため、ＬＧＡ型基板Ｓが反っているな
どしてＬＧＡ型基板Ｓと中継基板本体３１との間隔が小
さくなった場合でも、両者の間隔は少なくとも高さｈ３
１より大きくなる。従って、第１面側突出体３６ａの体
積をＶｔ３１、これに溶着した共晶ハンダ３７の体積を
Ｖｓ３１、第１面側突出体３６ａ同士の間隔をＰとした
とき、Ｖｓ31＜π/4・Ｐ²ｈ31＋(π²−4π)/8・Ｐｈ31²＋
(10−3π)/24・ｈ31³−Ｖｔ31とすれば、隣接する共晶ハ
ンダ３７同士が接触してショートすることが無い。この
ため、実施形態１、２の場合と同様に、この中継基板３
０を用いれば、信頼性の高い接続が可能となる。

【００４０】以上において、本発明を実施形態に即して
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適
用できることはいうまでもない。例えば、上記各実施形
態では、ＬＧＡ型基板Ｓが上に凸状に反っていた場合に
ついて説明したが、逆に下に凸状に反っていても同様に
ショートや接続不良を防止できることは容易に理解でき
よう。また、中継基板本体１，３１が反っている場合や
ＬＧＡ型基板Ｓと中継基板本体の両者に反りを有する場
合であっても、同様にショートや接続不良を防止できる
ことは明らかである。また、上記実施形態１〜３におい
ては、ＬＧＡ型基板Ｓと中継基板１０，２０，３０との
接続におけるショートの防止の観点から、第１面１ａ，
３１ａ側に第１面側突出部６ａ，２６ａ及び第１面側突
出体３６ａを設け、第１面側ハンダ７，２７，３７を溶
着したが、全く逆に考えることにより、中継基板とプリ
ント基板Ｔとの間の接続時におけるショートを防止すべ
く、第２面側突出部（体）の高さｈ２および体積Ｖｔ２
とこれに溶着する第２面側ハンダの体積Ｖｓ２の関係を
考慮し、Ｖｓ2＜π/4・Ｐ²ｈ2＋(π²−4π)/8・Ｐｈ2²＋
(10−3π)/24・ｈ2³−Ｖｔ2の関係を満たすようにしても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかる中継基板の部分拡大断面図で
ある。

【図２】図１の中継基板とＩＣ搭載基板及びプリント基
板との接続の様子を示す説明図であり、（ａ）はＩＣ搭
載基板との接続前、（ｂ）は接続後、（ｃ）は周縁部の
拡大断面図、（ｄ）はさらにプリント基板との接続後の
様子を示す。

【図３】中継基板本体とＩＣ搭載基板とが接近して、第
１面側突出部の周りに第１面側ハンダがはみ出した状態
の形状を示す説明図である。

【図４】実施形態にかかる中継基板の製造方法のうち、
中継基板本体に軟質金属体を挿通する工程を説明するた
めの説明図である。

【図５】実施形態にかかる中継基板の製造方法のうち、
第１面側突出部に第１面側ハンダを溶着する工程を説明
するための説明図である。

【図６】他の実施形態にかかる中継基板の部分拡大断面
図である。

【図７】参考形態にかかり、第２面側に形成する第２面
側ハンダを備えた中継基板とＩＣ搭載基板とを接続した
ものと、プリント基板との接続の様子を示す説明図であ
り、（ａ）はプリント基板との接続前、（ｂ）は接続後
の様子を示す。

【図８】従来の中継基板とＩＣ搭載基板とを接続する時
の様子を示す説明図であり、（ａ）は接続前、（ｂ）は
接続後、（ｃ）は周縁部の拡大断面図の様子を示す。

【符号の説明】

１０，２０，３０中継基板１，３１中継基板本体１ａ，２１ａ，３１ａ第１面１ｂ，２１ａ，３１ａ第２面２貫通孔４金属層６，２６軟質金属体６ａ，２６ａ，３６ａ第１面側突出部（第１面側突
出体）６ｂ，２６ｂ，３６ｂ第２面側突出部（第２面側突
出体）６ａｔ，６ｂｔ先端面７，２７，３７第１面側ハンダＳＬＧＡ型基板（電子部品搭載
基板）Ｓｐ接続パッド（面接続パッド）Ｔプリント基板（取付基板）Ｔｐ取付パッド（面接続取付パッ
ド）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面接続パッドを有する電子部品搭載基板と
該面接続パッドと対応する位置に面接続取付パッドを有
する取付基板との間に介在させ、第１面側で該面接続パ
ッドと接続させ、第２面側で該面接続取付パッドと接続
させることにより上記電子部品搭載基板と上記取付基板
とを接続させるための中継基板であって、上記第１面及び第２面を有する中継基板本体と、上記中継基板本体の上記第１面から突出する第１面側突
出体と、上記中継基板本体の上記第２面から突出する第２面側突
出体と、上記第１面側において上記第１面側突出体に溶着してお
り、上記面接続パッドと溶着することにより面接続パッ
ドと第１面側突出体とを接続するための第１面側ハンダ
と、を備え、上記第１面側ハンダの体積Ｖｓ１は、上記第１面側突出
体の高さおよび体積をｈ１およびＶｔ１、隣接する第１
面側突出体同士の間隔をＰとしたとき、Ｖｓ1＜π/4・Ｐ²ｈ1＋(π²−4π)/8・Ｐｈ1²＋(10−3π)
/24・ｈ1³−Ｖｔ1 の関係を満たすことを特徴とする中継基板。
【請求項２】請求項１に記載の中継基板であって、前記中継基板本体には貫通孔を有し、前記第１面側突出体及び第２面側突出体は、それぞれ上
記貫通孔に挿通された軟質金属体の上記第１面から突出
する第１面側突出部と上記第２面から突出する第２面側
突出部であることを特徴とする中継基板。