JP2002289286A

JP2002289286A - ピン立設樹脂製基板、ピン立設樹脂製基板の製造方法、ピン及びピンの製造方法

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Publication number: JP2002289286A
Application number: JP2001228135A
Authority: JP
Inventors: Norimine Miyamoto; 憲峰宮本; Hajime Saiki; 一斉木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP3638542B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ピンに応力が掛かっても破壊されにくく、信
頼性の高いいピン立設樹脂製基板、このピン立設樹脂製
基板の製造方法、ピン立設基板に用いるピン、及び、こ
のピンの製造方法を提供すること。【解決手段】ピン立設樹脂製基板１１は、樹脂等から
構成され主面１３Ａに露出したピンパッド１７ＡＰを有
する樹脂製基板１３と、ピンパッド１７ＡＰにハンダＨ
Ｄで接合された多数のピン１とを備える。ピン１は、予
め４５０℃〜９００℃に加熱する熱処理が施された１９
４合金からなる線材ＭＴを用いて成形されている。ま
た、ピン１は、棒状部１Ａと、この棒状部１Ａと反対の
方向に向かって膨らむ球面を含む径大部１Ｂとを有す
る。そして、径大部１Ｂ等が、ピンパッド１７ＡＰにハ
ンダ付けされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入出力端子として
のピンを立設したピン立設樹脂製基板、このピン立設樹
脂製基板の製造方法、ピン立設基板に用いる入出力端子
としてのピン、及び、このピンの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、入出力端子としてのピンを、
樹脂または樹脂を含む複合材料から構成された樹脂製基
板に立設したピン立設樹脂製基板が知られている。例え
ば、図８に部分拡大断面図を示すピン立設樹脂製基板２
０１が挙げられる。このピン立設樹脂製基板２０１は、
略矩形の略板形状の樹脂製基板２０３と、これに立設さ
れた多数のピン２２１とからなる。

【０００３】このうち樹脂製基板２０３は、内部や表面
に配線層（図示しない）が形成された樹脂絶縁層２０５
を有し、主面２０３Ａ側（図中上方）には、ソルダーレ
ジスト層２０７から露出するピンパッド２０９が多数形
成されている。一方、ピン２２１は、例えば、１９４合
金（Ｃｕ−(2.1-2.6wt%)Ｆｅ−(0.05-0.2wt%)Ｚｎ−(0.
015-0.15wt%)Ｐ）からなり、略円柱形状の棒状部２２１
Ａと、このピンパッド２０９側の端部に形成された略円
板状の径大部２２１Ｂとから構成されている。そして、
このピン２２１は、径大部２２１Ｂ全体と棒状部２２１
Ａのうち径大部２２１Ｂ側の一部とがピンパッド２０９
にハンダＨＤで接合されることにより、樹脂製基板２０
３に固着されている。なお、このピン２２１としては、
１９４合金のほか、例えば、純銅、リン青銅、洋白、ベ
リリウム銅などの銅系金属や、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金）、４２合金（Ｆｅ−４２wt％Ｎｉ合金）など
の鉄系金属のピンが用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなピン立設樹脂製基板２０１は、例えば、ピン２２１
を引っ張った場合など、ピン２２１に応力が掛かったと
きに、比較的小さな応力で、ピン２２１とピンパッド２
０９との間のハンダＨＤ部分で破断したり、樹脂製基板
２０５（樹脂絶縁層２０５）がえぐれるようにして破断
することがある。これは、ピン２２１が硬いために、ハ
ンダ付けによって生じた応力や引張試験などで加えられ
た応力を吸収できず、何らかの原因で応力が集中する
と、ピン２２１の棒状部２２１Ａで破断する前に、ピン
２２１とピンパッド２０９との間のハンダＨＤ部分や、
樹脂製基板２０３（樹脂絶縁層２０５）が破断するため
であると推測される。従って、このようなピン２２１を
接続した場合には、引張試験において、硬いピン２２１
の棒状部２２１Ａが破断するまで耐えるような接続強度
の高いものも現れるが、極端に接続強度の低いものも現
れ、全体としてバラツキが大きく信頼性に欠ける接合と
なる。

【０００５】本発明はかかる現状に鑑みてなされたもの
であって、ピンに応力が掛かっても破壊されにくく、信
頼性の高いピン立設樹脂製基板、このピン立設樹脂製基
板の製造方法、ピン立設基板に用いるピン、及び、この
ピンの製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
手段は、主面を有する略板形状をなし、樹脂または樹脂
を含む複合材料から構成され、上記主面に露出したピン
パッドを有する樹脂製基板と、上記ピンパッドにハンダ
接合されたピンと、を備え、上記ピンは、加熱による熱
処理でやわらかくされた線材を用いて、棒状部と、この
棒状部の一方の端部に位置しこの棒状部より径大な径大
部と、が成形されてなり、少なくとも上記径大部が上記
ピンパッドにハンダ付けされているピン立設樹脂製基板
である。

【０００７】ピンは、一般に線材をプレス等により所定
形状に成形して得る。ところで、素材を所定の径の線材
とするにあたっては、引き抜き等の加工がなれるため、
線材は加工歪みにより硬くなる。また、ピン成形時に
も、径大部を成形するための加工等によっても硬くな
る。このため、ピンは、素材そのものより硬くなってい
ると考えられる。そこで、一旦形成したピンに熱処理を
施してやわらかくすることも考えられる。しかし、各ピ
ンを熱処理するには工数が掛かる。さらに、多数のピン
を１つの容器に入れて一度に熱処理する場合には、容器
内のピンの位置によってかけられる温度にばらつきが生
じることがあるため、容器に入れるピンの数があまり多
数にならないように制限して、均一に熱処理を施すのが
好ましく、熱処理が面倒になりがちである。

【０００８】これに対し、本発明によれば、ピンに加工
する前の線材の時点で、加熱による熱処理で熱処理前に
比してやわらかくしている。このため、線材の引き抜き
等による加工歪みを予め除去してあるから、ピンに残る
のは、ピン成形時の加工による硬化、例えば、径大部成
形のための加工による硬化であるので、その硬化の程度
は低く、ピンは比較的軟らかい状態が保たれる。従っ
て、ピンに応力が掛かったときに、ピン自体も変形して
応力を吸収するので、ピンと樹脂製基板との接合部分に
掛かる応力や樹脂製基板本体に掛かる応力を軽減するこ
とができる。従って、このピン立設樹脂製基板は、ピン
に応力が掛かっても、これらの部分で破壊されにくくな
り、破壊強度のバラツキも少なく、信頼性が高い。例え
ば、引張試験で破壊する場合には、ピンとピンパッドと
の間のハンダ部分や、樹脂製基板がえぐれるように破断
することがなく、ピンの棒状部で破断するというよう
に、引張強度にばらつきが少なく、信頼性が高い。

【０００９】ところで、セラミック製基板にピンが立設
されたピン立設セラミック製基板においては、ピンが高
温で熱処理されているものが、従来から存在している。
これは、通常、ピンはセラミック製基板にロウ付け接合
されるので、その接合の際、自ずと例えば８００℃程度
の高温にさらされるからである。これに対し、ピン立設
樹脂製基板では、樹脂製基板の耐熱性を考慮して、ピン
は、２００〜３００℃程度の低温でハンダ接合されるの
で、ピン自身が特に高温にさらされることがなく、従っ
て、ピンが硬い場合には、それほど応力を吸収すること
ができなかった。

【００１０】しかし、本発明では、上述したように、予
め熱処理された線材を用いて成形されて、ピンがやわら
かくなっているので、ピンに掛かった応力が吸収されや
すく、ピン立設樹脂製基板が破壊されにくくなり、破壊
強度のバラツキも少なく、信頼性が高くなる。なお、線
材及びピンの材質としては、いずれの金属材を用いても
良いが、例えば、純銅（無酸素銅）、１９４合金（銅・
鉄合金）、リン青銅、洋白、黄銅などの銅系金属や、コ
バール（鉄・ニッケル・コバルト合金）、４２合金（鉄
・ニッケル合金）などの鉄系金属が挙げられる。

【００１１】また、ピンのハンダ付けに用いるハンダ
は、ピン立設樹脂製基板の耐熱性、このピン立設樹脂製
基板にＩＣチップ等の電子部品を搭載する際のハンダ付
け温度等を考慮して適宜選択すれば良い。例えば、Ｓｎ
／Ｓｂ系ハンダ、Ｐｂ／Ｓｎ系ハンダ、Ｓｎ／Ａｇ系ハ
ンダなどが挙げられる。なおこれらのハンダには、Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ｂｉ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ａｌ，Ａｓ等を添
加したものも含まれる。従って、上記ピン立設樹脂製基
板であって、前記ハンダは、Ｓｎ／Ｓｂ系ハンダ、Ｐｂ
／Ｓｎ系ハンダ、及びＳｎ／Ａｇ系ハンダのいずれかで
あるピン立設樹脂製基板とするのが好ましい。中でも、
Ｓｎ／Ｓｂ系ハンダは、Ｐｂ／Ｓｎ系ハンダなどに比し
て濡れ性がやや低く、相対的に濡れ拡がりにくい性質を
有するので、ピンの棒状部への這い上がり高さを低く抑
えることができる点で好ましい。

【００１２】さらに、ピン立設樹脂製基板であって、前
記ピンは、４５０℃以上９００℃以下に加熱する前記熱
処理が施された前記線材を用いて成形されてなるピン立
設樹脂製基板とすると良い。

【００１３】本発明によれば、ピンは、４５０℃以上の
高温で加熱する熱処理が施された線材を用いて成形して
いるので、線材に確実に熱処理がされており、この線材
及びこれを用いて成形したピンは確実に軟らかくなって
いる。このため、ピンに応力が掛かったときに、ピン自
体が確実に変形して応力を吸収するから、このピン立設
樹脂製基板は、破壊されにくく、破壊強度のバラツキも
少なく、信頼性が高い。なお、線材の熱処理には、大き
な熱エネルギーを要するため、線材に必要以上に高温に
することはコストアップとなる。本発明では、熱処理を
９００℃以下とすることで、コストを低減できる。ま
た、前記熱処理を６００℃以上９００℃以下に加熱する
熱処理とすると、確実に線材及びピンをやわらかくする
ことができるのでより好ましい。

【００１４】さらに、上記いずれかに記載のピン立設樹
脂製基板であって、前記ピンは、銅系金属からなるピン
立設樹脂製基板とすると良い。

【００１５】純銅、１９４合金、リン青銅、洋白、ベリ
リウム銅などの銅系金属では、コバールや４２合金など
の鉄系金属に比して、径大部の成形などピンの加工によ
る加工硬化が少ないため、熱処理によって線材を軟らか
くした効果が、ピン成形後まで継続する。従って、軟ら
かいピンを固着できるから、特に好ましい。

【００１６】さらに上記ピン立設樹脂製基板であって、
前記ピンのビッカース硬度Ｈｖが、Ｈｖ＝７０〜１２０
であるピン立設樹脂製基板とするのと良い。

【００１７】ビッカース硬度Ｈｖが１２０以下の軟らか
いピンを用いると、ピンに掛かった応力を確実に吸収で
き、ピン立設樹脂製基板が破壊されにくくなり、破壊強
度のバラツキも少なく、信頼性が高くなる。一方、ビッ
カース硬度Ｈｖが７０以下であると、軟らかすぎてプレ
ス加工などによるピン製造が難しくなる。

【００１８】さらに、上記いずれか１項に記載のピン立
設樹脂製基板であって、前記ピンの径大部は、前記棒状
部側と反対の方向に向かって膨らむ球面を含むピン立設
樹脂製基板とすると良い。

【００１９】本発明によれば、ピンの径大部は、棒状部
側と反対の方向に膨らむ球面を有しているので、ピンと
ピンパッドとは、径大部の球面がピンパッド側に向いた
状態でハンダ接合されている。このため、径大部が平坦
な釘頭状のピンなどに比して、ピンの径大部とピンパッ
ドとの間に、これらを接合するハンダの量を多く確保す
ることができるので、これらの接合強度を向上させるこ
とができる。また、径大部が球面を含む形状になってい
るので、ピンに応力が掛かったときに、応力が特定の点
だけに集中することなく、接合部分全体で吸収されやす
い。従って、ピン本体に掛かる応力や樹脂製基板本体に
掛かる応力を軽減することができる。さらに、ピンは、
上述の如く高温で熱処理されてやわらかくなった線材を
用いて成形されているので、ピンに応力が掛かったとき
に、ピン自体も変形して応力を吸収し、ピンと樹脂製基
板との接合部分に掛かる応力や樹脂製基板本体に掛かる
応力を軽減することができる。従って、このピン立設樹
脂製基板は、これらの相乗効果により、ピンに応力が掛
かっても、破壊されにくく、破壊強度のバラツキも少な
く、信頼性が高い。

【００２０】さらに他の解決手段は、線材に加熱による
熱処理を施してやわらかくする線材熱処理工程と、上記
熱処理された線材を用いて、棒状部と、この棒状部の一
方の端部に位置しこの棒状部より径大な径大部と、を有
するピンを成形するピン成形工程と、主面を有する略板
形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成さ
れ、上記主面に露出したピンパッドを有する樹脂製基板
のうち、上記ピンパッドに、上記ピンの径大部を当接さ
せて、上記ピンパッドと上記ピンのうち少なくとも上記
径大部とをハンダ付けするピン固着工程と、を備えるピ
ン立設樹脂製基板の製造方法である。

【００２１】本発明によれば、線材熱処理工程におい
て、線材を加熱する熱処理を施してやわらかくし、その
後ピンを成形する。そして、ピン固着工程において、や
わらかいピンを、樹脂製基板のピンパッドにハンダ接合
する。従って、製造されたピン立設配線基板は、ピンに
応力が掛かったときに、ピン自体が応力を吸収しやすい
ので、ピンと樹脂製基板との接合部分や樹脂製基板本体
に掛かる応力を軽減することができる。よって、この製
造方法によれば、ピンに応力が掛かっても破壊されにく
く、破壊強度のバラツキも少なく、信頼性の高いピン立
設樹脂製基板を製造することができる。

【００２２】さらに、上記ピン立設樹脂製基板の製造方
法であって、前記熱処理は、前記線材を４５０℃以上９
００℃以下に加熱する熱処理であるピン立設樹脂製基板
の製造方法とすると良い。

【００２３】本発明によれば、線材熱処理工程におい
て、線材を４５０℃以上に加熱する熱処理を施すので、
これによって、線材を確実にやわらかくできる。そし
て、ピン固着工程において、この線材を用いて成形した
ピンを、樹脂製基板のピンパッドにハンダ接合する。従
って、この製造方法によれば、ピンに応力が掛かっても
破壊されにくく、破壊強度のバラツキも少なく、信頼性
の高いピン立設樹脂製基板をより確実に製造することが
できる。なお、線材の熱処理には、大きな熱エネルギー
を要するため、線材を必要以上に高温にすることはコス
トアップとなる。本発明では、線材熱処理工程を９００
℃以下とすることで、コストを低減できる。また、前記
熱処理を６００℃以上９００℃以下に加熱する熱処理と
すると、確実に線材及びピンをやわらかくすることがで
きるのでより好ましい。

【００２４】さらに、上記いずれか記載のピン立設樹脂
製基板の製造方法であって、前記線材は、銅系金属から
なるピン立設樹脂製基板の製造方法とすると良い。

【００２５】純銅、１９４合金、リン青銅、洋白、ベリ
リウム銅などの銅系金属では、コバールや４２合金など
の鉄系金属に比して、径大部の成形などピンの加工によ
る加工硬化が少ないため、熱処理によって線材を軟らか
くした効果が、ピン成形後まで継続する。従って、軟ら
かいピンを固着できるから、特に好ましい。

【００２６】さらに他の解決手段は、入出力端子として
のピンを基板に立設したピン立設基板に用いるピンであ
って、加熱による熱処理でやわらかくされた線材を用い
て、棒状部と、この棒状部の一方の端部に位置しこの棒
状部より径大な径大部と、を成形してなるピンである。

【００２７】本発明のピンは、加熱により熱処理が施さ
れてやわらかくされた線材を用いているので、このよう
な熱処理がされていない線材を用いて成形したピンに比
してやわらかくなっている。このため、このピンを用い
たピン立設樹脂製基板を製造すると、ピン立設樹脂製基
板は、ピンに応力が掛かったときに、ピン自体が応力を
吸収しやすいので、ピンと樹脂製基板との接合部分や樹
脂製基板本体に掛かる応力を軽減することができる。従
って、本発明のピンを用いてピン立設樹脂製基板を製造
すれば、ピンに応力が掛かっても、破壊されにくく、破
壊強度のバラツキも少なく、信頼性が高いピン立設樹脂
製基板とすることができる。

【００２８】また、上記ピンであって、４５０℃以上９
００℃以下に加熱する熱処理が施された前記線材を用い
て成形されてなるピンとすると良い。

【００２９】本発明のピンは、４５０℃以上の高温で加
熱する熱処理が施された線材を用いて成形しているの
で、線材に確実に熱処理がされており、この線材及びこ
れを用いて成形したピンが軟らかくなっている。このた
め、このピンを用いてピン立設樹脂製基板を製造すれ
ば、ピンに応力が掛かっても、破壊されにくく、破壊強
度のバラツキも少なく、信頼性が高いピン立設樹脂製基
板を確実に製造することができる。なお、線材の熱処理
には、大きな熱エネルギーを要するため、線材を必要以
上に高温にすることはコストアップとなる。本発明で
は、熱処理を９００℃以下とすることで、コストを低減
できる。また、前記熱処理を６００℃以上９００℃以下
に加熱する熱処理とすると、確実に線材及びピンをやわ
らかくすることができるのでより好ましい。

【００３０】さらに上記ピンであって、銅系金属からな
るピンとすると良い。

【００３１】純銅、１９４合金、リン青銅、洋白、ベリ
リウム銅などの銅系金属では、コバールや４２合金など
の鉄系金属に比して、径大部の成形などピンの加工によ
る加工硬化が少ないため、熱処理によって線材を軟らか
くした効果が、ピン成形後まで継続し、軟らかいピンを
成形できるから、特に好ましい。

【００３２】さらに上記ピンであって、ビッカース硬度
Ｈｖが、Ｈｖ＝７０〜１２０であるピンとすると良い。

【００３３】このようなビッカース硬度Ｈｖが１２０以
下の軟らかいピンを用いてピン立設樹脂製基板を製造す
ると、ピンに応力が掛かったときに、ピン自体が応力を
確実に吸収できるので、ピンと樹脂製基板との接合部分
や樹脂製基板本体に掛かる応力を軽減することができ
る。このため、ピン立設樹脂製基板が破壊されにくくな
り、破壊強度のバラツキも少なく、信頼性を高くするこ
とができる。一方、ビッカース硬度Ｈｖが７０以下であ
ると、軟らかすぎてプレス加工などによるピン製造が難
しくなる。

【００３４】さらに、上記いずれか１項に記載のピンで
あって、前記ピンの径大部は、前記棒状部側と反対の方
向に向かって膨らむ球面を含むピンとすると良い。

【００３５】本発明によれば、ピンの径大部は、棒状部
側と反対の方向に膨らむ球面を含んでいる。従って、こ
のピンを基板のピンパッドとハンダ付けするときには、
径大部の球面がピンパッド側に向いた状態でハンダ接合
される。このピンを用いると、径大部が平坦な釘頭状の
ピンなどに比して、ピンの径大部とピンパッドとの間
に、これらを接合するハンダの量を多く確保することが
できるので、これらの接合強度を向上させることができ
る。また、径大部が球面を含む形状になっているので、
ピンに応力が掛かったときに、応力が特定の点だけに集
中することなく、接合部分全体で吸収されやすい。従っ
て、ピン本体に掛かる応力や樹脂製基板本体に掛かる応
力を軽減することができる。さらに、ピンは、高温で熱
処理されてやわらかくなった線材を用いて成形されてい
るので、ピンに応力が掛かったときに、ピン自体も変形
して応力を吸収し、ピンと樹脂製基板との接合部分に掛
かる応力や樹脂製基板本体に掛かる応力を軽減すること
ができる。従って、このピンを用いたピン立設樹脂製基
板では、これらの相乗効果により、ピンに応力が掛かっ
ても、破壊されにくく、破壊強度のバラツキも少なく、
信頼性が高い。

【００３６】さらに他の解決手段は、入出力端子として
のピンを基板に立設したピン立設基板に用いるピンの製
造方法であって、上記ピンの成形に先立って、線材に加
熱による熱処理を施してやわらかくする線材熱処理工程
を備えるピンの製造方法である。

【００３７】本発明によれば、ピンに成形に先立って、
線材熱処理工程で、線材を加熱する熱処理を施してやわ
らかくしている。従って、このような線材を用いてピン
を成形すれば、ピンもやわらかいものとすることができ
る。従って、このようなピンを用いてピン立設基板を製
造すれば、ピンに応力が掛かったときに、ピン自体が応
力を吸収し、ピンと基板との接合部分や基板本体に掛か
る応力を軽減することができる。よって、この製造方法
により製造されたピンを用いて、ピン立設基板を製造す
れば、ピンに応力が掛かっても、破壊されにくく、破壊
強度のバラツキも少なく、信頼性が高いピン立設基板と
することができる。

【００３８】さらに上記ピンの製造方法であって、前記
線材熱処理工程は、前記線材を４５０℃以上９００℃以
下に加熱する熱処理であるピンの製造方法とすると良
い。

【００３９】本発明によれば、線材は、線材熱処理工程
で４５０℃以上の高温で加熱されるので、線材に確実に
熱処理がされており、この線材、及びこれを用いて成形
したピンを確実に軟らかいものとすることができる。こ
のため、このピンを用いたピン立設樹脂製基板は、ピン
に応力が掛かっても、破壊されにくく、破壊強度のバラ
ツキも少なく、信頼性が高い。なお、線材の熱処理に
は、大きな熱エネルギーを要するため、線材を必要以上
に高温にすることはコストアップとなる。本発明では、
熱処理を９００℃以下とすることで、コストを低減でき
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しつつ説明する。図１に本実施形態のピン１を示
す。このピン１は、１９４合金からなり、その表面に
は、厚さ約３．３４μｍのＮｉメッキ層が形成され、さ
らにその上には、厚さ約０．３５μｍのＡｕメッキ層が
形成されている（図示しない）。ピン１は、棒状部１Ａ
と、この一方の端部に形成された径大部１Ｂとから構成
されている。このうち棒状部１Ａは、直径約０．４５ｍ
ｍ、高さ（軸線方向の長さ）３．０１ｍｍの略円柱形状
をなす。一方、径大部１Ｂは、棒状部１Ａ側と反対の方
向に向かって膨らむ球面を含む形状、さらに具体的に
は、棒状部１Ａ側と反対の方向に向かって略半球状に膨
出した形状をなしている。径大部１Ｂの最大径は、約
１．２ｍｍであり、その高さ（軸線方向の長さ）は、
０．３４ｍｍである。また、このピン１は、４５０℃〜
９００℃に加熱し徐冷する熱処理が施された１９４合金
からなる線材を成形して得たものである。

【００４１】このピン１は、略半球状の径大部１Ｂを有
するので、この径大部１Ｂ（球面）を基板に向けハンダ
接合したピン立設基板においては、ピン１に応力が掛か
ったときに、その接合部分全体で応力が吸収されやす
い。このため、ピン１本体や基板本体に掛かる応力を軽
減することができる。また、ピン１と基板とを接合する
ハンダを多量に確保することができるので、これらの接
合強度を向上させることができる。

【００４２】さらに、このピン１は、４５０℃〜９００
℃に加熱する熱処理がされた１９４合金からなる線材を
成形して得ているので、熱処理がされていない線材を用
いたピンに比して、やわらかくなっている。このため、
このピン１を用いてピン立設基板を製造すれば、ピン立
設基板は、ピン１に応力が掛かったときに、ピン１自体
が応力を吸収しやすいので、ピン１と基板との接合部分
や基板本体に掛かる応力を軽減することができる。ま
た、引張強度試験などの破壊試験を行った場合にも、ピ
ン１と基板との接合部分や基板本体で破壊せずに、ピン
１の棒状部１Ａで破断するので、破壊強度のバラツキが
少なくなる従って、このピン１を用いてピン立設基板を製造すれ
ば、ピン１に応力が掛かっても、破壊されにくく、破壊
強度のバラツキが少なく、信頼性が高いピン立設基板と
することができる。

【００４３】次いで、上記ピン１の製造方法について、
図２〜図５を参照しつつ説明する。まず、図２に示すよ
うに、断面が略円形（φ０．４５ｍｍ）の１９４合金か
らなり、コイル状に巻かれた線材ＭＴを用意する。まず
線材熱処理工程において、線材ＭＴを４５０℃〜９００
℃に加熱した後徐冷する熱処理を施す。さらに具体的に
言うと、本実施形態では、線材ＭＴをオーブンＯＶに入
れ、最高温度６８０℃まで加熱し、６００℃以上の加熱
状態を５分以上保持して、その後、徐冷した。この熱処
理により、線材ＭＴを所定の径にするための引き抜き加
工などによって、線材ＭＴに残留する加工歪みを除き、
線材ＭＴをやわらかくする。徐冷とは、徐々に線材の温
度を下げることをいう。なお、上記では、最高温度を６
８０℃としているが、熱処理温度による線材ＭＴの軟化
の程度、ピン１（１９４合金）の融点や、熱処理にかか
るコスト等を考慮して、４５０〜９００℃の範囲から選
択するのが好ましい。

【００４４】その後、第１把持工程で、図３（ａ）に示
すように、プレス型Ｐ１，Ｐ２で、線材ＭＴの一部が突
出するように線材ＭＴを把持する。次に、第１プレス工
程で、図３（ｂ）に示すように、プレス型Ｐ１，Ｐ２と
プレス型Ｐ３とでプレスを行い、線材ＭＴよりも径が大
きく、先端に球面を含む径大部１Ｂ′を形成する。

【００４５】次に、第２把持工程で、図４（ａ）に示す
ように、プレス型Ｐ１，Ｐ２で、線材ＭＴの一部が新た
に突出するように、線材ＭＴを把持し直す。次に、第２
プレス工程で、図４（ｂ）に示すように、再度プレスを
行い、上記径大部１Ｂ′をさらに大きくする。これによ
り、上記ピン１の径大部１Ｂが形成される。このように
複数回（本例では２回）にわたってプレスを行うこと
で、高さ（軸線方向の長さ）の大きな径大部１Ｂを形成
することができる。

【００４６】次に、切断工程で、線材ＭＴを所定の位置
で切断し、線材ＭＴと略同径な棒状部１Ａを形成する。
切断後、バリの除去や鋭い角部の面取りのため、ピン１
に対し、公知の手法によりバレル研磨及び化学エッチン
グによる表面平滑化処理をする。具体的には、バレル研
磨工程において、図５に示すように公知の回転式バレル
研磨装置ＢＦを用い、直径３．０〜５．０ｍｍのアルミ
ナ系ボールからなるメディアＢＭと共に、回転容器ＢＣ
内にピン１を多数投入し、数時間矢印ＢＴで示すように
回転させてバレル研磨を行う。これにより、ピン１のバ
リが除去され鋭い角部が面取りされる。なお、バレル研
磨に際してメディアＢＭがピン１に衝突するため、ピン
１の表面は加工硬化により若干硬くなる。次いで、バレ
ル研磨を施されたピン１を化学エッチングによる表面平
滑化処理工程において、酸性溶液に浸漬し、表面の一部
を溶解除去することにより表面を平滑化する。なお、こ
の表面平滑化処理に行うと、ピン１にくい込むようにし
て付着したメディアＢＭ等を除去することができる点で
も好ましい。

【００４７】その後、ピン１の酸化防止のために、その
表面にＮｉメッキを施し、さらにその上に厚さ０．０４
μｍ以上（本実施形態では約０．３５μｍ）となるよう
にＡｕメッキを施して、Ｎｉメッキ層及びＡｕメッキ層
を形成すれば、上記ピン１が完成する。

【００４８】このピン１の製造方法では、線材熱処理工
程で、線材ＭＴを４５０℃以上９００℃以下に加熱した
後徐冷する熱処理をしているので、熱処理前に比して、
線材ＭＴはやわらかくなる。このように線材ＭＴがやわ
らかくなるのは、前記したように、１９４合金から線材
ＭＴを形成するときに生じる加工歪みが、この熱処理に
よって除去されるためであると考えられる。なお、その
後、ピン１の成形において、プレス加工で径大部１Ｂを
形成したため、径大部１Ｂには加工歪みが残留し、若干
硬度が上がる。また、バレル研磨によっても硬度が若干
上がる。しかし、ピン１の成形前に予め線材ＭＴをやわ
らかくしているため、径大部１Ｂに残る加工歪みは相対
的に低く、径大部１Ｂはある程度軟らかさを保ってい
る。特に、本実施形態ではピン１は１９４合金からなる
ため、コバールや４２合金などの鉄系金属の場合に比し
て、径大部１Ｂの形成等に伴う加工歪みによる硬化の度
合いがごく小さいので、径大部１Ｂも比較的軟らかい状
態を保つ。

【００４９】このピン１のビッカース硬度、具体的には
棒状部１Ａを切断しその中心部分におけるビッカース硬
度を、ビッカース硬度計（ＡＳＡＫＡ社製ＭＶＫ−ＥＩ
Ｉ）を用いて測定したところ、線材ＭＴを熱処理しない
でピンを成形した場合には、Ｈｖ＝１４７であった。こ
れに対し、本実施形態のピン１では、Ｈｖ＝１０９であ
った。なお、ピン１の径大部１Ｂのビッカース硬度は、
棒状部１Ａのそれより５程度大きいだけであった。この
ことから、径大部１Ｂに若干の加工による硬化があるが
その影響は少ないことが理解できる。

【００５０】ピン１、特に径大部１Ｂがやわらかいと、
以下で説明するように、このピン１を用いたピン立設基
板は、ピン１に応力が掛かったときに、ピン１（径大部
１Ｂ）自体が変形して応力を吸収し、ピン１と基板との
接合部分や基板本体に掛かる応力を軽減することができ
る。

【００５１】また、この製造方法により製造されるピン
１は、球面を含む径大部１Ｂを有しているので、これを
用いたピン立設基板は、ピン１に応力が掛かったとき
に、ピン１と基板との接合部分全体で応力を吸収し、ピ
ン１本体や基板本体に掛かる応力を軽減することができ
る。また、ピン１の径大部１Ｂと基板との間に多量のハ
ンダを確保して、これらの接合強度を向上させることが
できる。つまり、この製造方法により製造されたピン１
を用いて、ピン立設基板を製造すれば、ピン１に応力が
掛かっても、破壊されにくく、信頼性が高いピン立設基
板とすることができる。

【００５２】次いで、本実施形態のピン立設樹脂製基板
１１について、図６を参照しつつ説明する。図６（ａ）
にはピン立設樹脂製基板１１の側面図を示し、図６
（ｂ）にはその部分拡大断面図を示す。このピン立設樹
脂製基板１１は、略矩形の略板形状の樹脂製基板１３
と、これに立設された多数の上記ピン１とからなる。

【００５３】このうち樹脂製基板１３は、エポキシ樹脂
からなる複数の樹脂絶縁層１５Ａ，１５Ｂが積層され、
さらにその表面に、エポキシ樹脂からなるソルダーレジ
スト層２１が積層された樹脂製多層配線基板である。樹
脂絶縁層１５Ａ，１５Ｂの層間や樹脂絶縁層１５Ａとソ
ルダーレジスト層２１との層間には、配線やパッド等の
導体層１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ形成されている。ま
た、樹脂絶縁層１５Ａ，１５Ｂには、導体層１７Ａ，１
７Ｂ同士を接続するために、ビア導体１９やスルーホー
ル導体（図示しない）が多数形成されている。

【００５４】樹脂製基板１３の主面１３Ａをなすソルダ
ーレジスト層２１には、多数の開口２１Ｋが所定の位置
に形成されている。そして、この開口２１Ｋ内には、樹
脂絶縁層１５Ａとソルダーレジスト層２１との層間に形
成された導体層１７Ａのうち、ピンパッド１７ＡＰがそ
れぞれ露出している。一方、ピン１は、その径大部１Ｂ
（球面）を樹脂製基板１３のピンパッド１７ＡＰ側に向
け、径大部１Ｂ全体と棒状部１Ａのうち径大部１Ｂ側の
一部とがピンパッド１７ＡＰにハンダＨＤ（Ｓｎ９５％
−Ｓｂ５％）で接合されることにより、樹脂製基板１３
に固着されている。

【００５５】このピン立設樹脂製基板１１について、ピ
ン１の接続強度（引張強度）を測定した。具体的には、
ピン立設樹脂製基板１１に多数立設されたピン１のう
ち、いずれかのピン１の棒状部１Ａを把持し、基板１１
に対して垂直から２０度傾けた方向に引っ張り、破壊し
た時点の引張強度を測定するとともに、破壊のモードを
分類した。なお、３ヶのピン立設樹脂製基板１１につ
き、各々１０本のピン１について、引っ張り試験を行っ
た。従って、同一の温度で熱処理し線材から形成された
ピン１について、全部で３０本、試験を行った。また、
比較形態として、線材ＭＴを熱処理しなかった以外は同
様にして製作したピンを樹脂製基板１３にハンダ付けし
て製作したピン立設樹脂製基板についても、同様にして
ピンの接続強度（引張強度）を測定し、破壊のモードを
分類した。引張強度の結果をまとめて表１に示し、破壊
モードの分類を表２に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】表１から理解できるように、比較形態のピ
ン及びピン立設樹脂製基板では、引張強度のバラツキ
（標準偏差）が大きく、引張強度の高いピンも存在する
が、最低値が５１．０Ｎ（＝５．２０ｋｇｆ）であるこ
とから判るように引張強度の極端に低いピンも存在する
ことが判る。一方、本実施形態のピン１及びピン立設樹
脂製基板１１は、引張強度の平均値では比較形態よりも
若干低いが、バラツキが標準偏差で１０分の１以下とな
り、バラツキが非常に小さくなっていることが判る。従
って、引張強度の極端に小さいピン１が存在しないこと
から、各ピン１がほぼ均一な引張強度を持ち、高い信頼
性を有することが判る。

【００５９】さらに、表２によれば、比較形態では、基
板がえぐれるようにして破壊する基板破壊のモードや、
ピンの径大部とピンパッド１７ＡＰとの間のハンダＨＤ
で破断するハンダ破壊のモードが発生することがある。
これは、ハンダ付けに際して発生した応力や、引張強度
試験時に掛かった応力をピンの径大部で吸収できないた
めに、何らかの原因で応力の集中する個所が有ると、そ
の部分から破断するために、生じるモードであると推察
される。またこれらのモードとなるものは、引張強度の
大きさが、ハンダＨＤ自身の強度やハンダ付けの条件、
基板の強度などに影響されることとなるため、制御しに
くく、引張強度のバラツキが大きくなると考えられる。

【００６０】これに対し、本実施形態では、いずれもピ
ン１で破断するピン切れモードとなり、基板破壊やハン
ダ破壊を生じていない。ピン１の径大部１Ｂが軟らかい
ために、ハンダ付けに際して発生した応力や、引張強度
試験時に掛かった応力をピン１の径大部１Ｂで吸収でき
たため、この部分では破断を生じず、いずれもピン１が
破壊したものと推察される。

【００６１】さらに、このピン立設樹脂製基板１１は、
略半球状の径大部１Ｂを有するピン１が、この径大部１
Ｂを樹脂製基板１３のピンパッド１７ＡＰ側に向けて、
樹脂製基板１３にハンダＨＤで接合されている。このた
め、ピン１に応力が掛かっても、この接合部分全体で応
力が吸収されやすいので、ピン１本体に掛かる応力や樹
脂製基板１３本体に掛かる応力を軽減することができ
る。また、径大部１Ｂとピンパッド１７ＡＰとの間に多
量のハンダＨＤを確保しているので、これらの接合強度
を高くすることができる。しかも、ピン１は、上述のよ
うに４５０℃以上９００℃以下に加熱し徐冷する熱処理
が施された線材ＭＴを用いて成形されいる。これらの相
乗効果から、このピン立設樹脂製基板１１は、ピン１に
応力が掛かっても、破壊されにくく、破壊強度のバラツ
キが少なく、信頼性が高い。

【００６２】次いで、上記ピン立設樹脂製基板１１の製
造方法について、図７を参照しつつ説明する。まず、前
述したように、線材熱処理工程で、線材ＭＴを４５０℃
〜９００℃に加熱しその後徐冷する熱処理を施す。具体
的には、前述したように、線材ＭＴを、最高温度６８０
℃まで加熱し、６００℃以上の加熱状態を５分以上保持
して、その後、徐冷する（図２参照）。これにより線材
ＭＴは、引き抜き加工などによる加工歪みが除去され、
十分軟らかくされる。次いで、この線材ＭＴから、棒状
部１Ａと径大部１Ｂとを有するピン１を成形する。具体
的には、前述したように、第１把持工程、第１プレス工
程、第２把持工程、第２プレス工程、及び切断工程を行
い、さらに、バレル研磨の工程及び化学エッチングによ
る表面平滑化処理の工程を行って、ピン１を形成する
（図３〜図５参照）。その後、ピン１の酸化防止のため
に、その表面に厚さ約３μｍのＮｉメッキを施し、さら
にその上に、厚さ約０．３５μｍのＡｕメッキを施す。

【００６３】次に、上記樹脂製基板１３を用意する。こ
の樹脂製基板１３は、公知の手法により、樹脂絶縁層１
５と導体層１７とを交互に形成し、さらに、ソルダーレ
ジスト層２１を形成すればよい。そして、ハンダ印刷工
程において、図７（ａ）に示すように、樹脂製基板１３
のピンパッド１７ＡＰ上に、所定量のハンダペーストＨ
ＤＰ（Ｓｎ９５％、Ｓｂ５％）をそれぞれ印刷する。

【００６４】次に、載置工程において、図７（ｂ）に示
すように、ピン立て治具ＰＪの挿入孔ＰＪＨ内に、上記
ピン１をそれぞれセットし、その上に、ハンダペースト
ＨＤＰが印刷された樹脂製基板１３を、位置合わせをし
て載置し、ピン１の径大部１Ｂをピンパッド１７ＡＰに
当接させる。そして、その上に錘ＷＴを載せて、樹脂製
基板１３を押さえる。次に、リフロー工程において、ピ
ン立て治具ＰＪに載置された樹脂製基板１３をリフロー
炉（図示しない）に入れ、図７（ｃ）に示すように、ハ
ンダペーストＨＤＰを溶融させ、ピン１の径大部１Ｂ等
をピンパッド１７ＡＰにハンダ付けすれば、上記ピン立
設樹脂製基板１１が完成する。なお、本実施形態では、
ハンダ印刷工程、載置工程及びリフロー工程が、ピン固
着工程に相当する。

【００６５】この製造方法では、線材熱処理工程で、線
材ＭＴに４５０℃以上９００℃以下の加熱状態から徐冷
する熱処理をしているので、熱処理前に比して、線材Ｍ
Ｔ及びこれを用いて成形されたピン１はやわらかくな
る。従って、製造されたピン立設樹脂製基板１１は、ピ
ン１に応力が掛かったときに、ピン１自体が応力を吸収
し、ピン１と樹脂製基板１３との接合部分や樹脂製基板
１３本体に掛かる応力を軽減することができる。また、
この製造方法では、球面を含む径大部１Ｂをピンパッド
１７ＡＰに当接させてハンダ接合しているので、製造さ
れたピン立設樹脂製基板１１は、ピン１に応力が掛かっ
たときに、ピン１と樹脂製基板１３との接合部分全体で
応力を吸収し、ピン１本体や樹脂製基板１３本体に掛か
る応力を軽減することができる。また、ピン１の径大部
１Ｂとピンパッド１７ＡＰとの間に、多量のハンダＨＤ
を確保することができるので、接合部分の強度を向上さ
せることができる。よって、この製造方法によれば、ピ
ン１に応力が掛かっても、破壊されにくく、破壊強度の
バラツキが小さく、信頼性が高いピン立設樹脂製基板１
１を製造することができる。

【００６６】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、略半球状の径大部１Ｂを有するピン１を示した
が、径大部１Ｂを他の形状、例えば略円板状とすること
もできる。このような形状のピンであっても、線材が高
温で熱処理され、ピンがやわらかくなっていることによ
り、ピンに応力が掛かったときに破壊されにくく、信頼
性が高いピン立設樹脂製基板とすることができる。

【００６７】また、コバールや４２合金などの鉄系金属
からなるピンについて、実施形態と同様に、予め熱処理
をした線材を用いてピンを成形し、これを用いてピン立
設樹脂製基板を形成しても良い。但し、鉄系金属では径
大部の成形による加工歪みに伴う加工硬化が大きくなる
ので、実施形態で使用した１９４合金など銅系金属を用
いるのがより好ましい。また、上記各実施形態では、ハ
ンダＨＤとして、Ｓｎ／Ｓｂ系ハンダを用いたが、Ｐｂ
／Ｓｎ系ハンダ、Ｓｎ／Ａｇ系ハンダを用いることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るピンを示す全体図である。

【図２】実施形態に係るピンの製造方法のうち、線材を
熱処理する様子を示す説明図である。

【図３】実施形態に係るピンの製造方法を示す図であ
り、（ａ）は線材をプレス型で挟んだ様子を示す説明図
であり、（ｂ）はプレスして径大部の一部を形成した様
子を示す説明図である。

【図４】実施形態に係るピンの製造方法を示す図であ
り、（ａ）は径大部の一部を形成した線材をプレス型で
挟み直した様子を示す説明図であり、（ｂ）はプレスし
て径大部を形成した様子を示す説明図である。

【図５】ピンをバレル研磨するバレル研磨工程の模式図
である。

【図６】実施形態に係るピン立設樹脂製基板を示す図で
あり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は部分拡大断面図
である。

【図７】実施形態に係るピン立設樹脂製基板の製造方法
を示す図であり、（ａ）は樹脂製基板のピンパッドにハ
ンダペーストを塗布した様子を示す説明図であり、
（ｂ）はピン立て治具に樹脂製基板を重ねてピンの径大
部とハンダペーストを接触させた様子を示す説明図であ
り、（ｃ）はハンダペーストをリフローしてピンパッド
にピンをハンダ付けした様子を示す説明図である。

【図８】従来技術に係るピン立設樹脂製基板を示す部分
拡大断面図である。

【符号の説明】

１ピン１Ａ棒状部１Ｂ径大部１１ピン立設樹脂製基板１３樹脂製基板１３Ａ（樹脂製基板の）主面１７ＡＰピンパッドＨＤハンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主面を有する略板形状をなし、樹脂または
樹脂を含む複合材料から構成され、上記主面に露出した
ピンパッドを有する樹脂製基板と、上記ピンパッドにハンダ接合されたピンと、を備え、上記ピンは、加熱による熱処理でやわらかくされた線材を用いて、棒状部と、この棒状部の一方の端部に位置しこの棒状部より径大な
径大部と、が成形されてなり、少なくとも上記径大部が上記ピンパッドにハンダ付けさ
れているピン立設樹脂製基板。
【請求項２】請求項１に記載のピン立設樹脂製基板であ
って、前記ピンは、４５０℃以上９００℃以下に加熱する前記熱処理が施さ
れた前記線材を用いて成形されてなるピン立設樹脂製基
板。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のピン立設
樹脂製基板であって、前記ピンは、銅系金属からなるピン立設樹脂製基板。
【請求項４】請求項３に記載のピン立設樹脂製基板であ
って、前記ピンのビッカース硬度Ｈｖが、Ｈｖ＝７０〜１２０
であるピン立設樹脂製基板。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載
のピン立設樹脂製基板であって、前記ピンの径大部は、前記棒状部側と反対の方向に向か
って膨らむ球面を含むピン立設樹脂製基板。
【請求項６】線材に加熱による熱処理を施してやわらか
くする線材熱処理工程と、上記熱処理された線材を用いて、棒状部と、この棒状部
の一方の端部に位置しこの棒状部より径大な径大部と、
を有するピンを成形するピン成形工程と、主面を有する略板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複
合材料から構成され、上記主面に露出したピンパッドを
有する樹脂製基板のうち、上記ピンパッドに、上記ピン
の径大部を当接させて、上記ピンパッドと上記ピンのう
ち少なくとも上記径大部とをハンダ付けするピン固着工
程と、を備えるピン立設樹脂製基板の製造方法。
【請求項７】請求項６に記載のピン立設樹脂製基板の製
造方法であって、前記熱処理は、前記線材を４５０℃以上９００℃以下に
加熱する熱処理であるピン立設樹脂製基板の製造方法。
【請求項８】請求項６または請求項７に記載のピン立設
樹脂製基板の製造方法であって、前記線材は、銅系金属からなるピン立設樹脂製基板の製
造方法。
【請求項９】入出力端子としてのピンを基板に立設した
ピン立設基板に用いるピンであって、加熱による熱処理でやわらかくされた線材を用いて、棒状部と、この棒状部の一方の端部に位置しこの棒状部より径大な
径大部と、を成形してなるピン。
【請求項１０】請求項９に記載のピンであって、４５０℃以上９００℃以下に加熱する熱処理が施された
前記線材を用いて成形されてなるピン。
【請求項１１】請求項９または請求項１０に記載のピン
であって、銅系金属からなるピン。
【請求項１２】請求項１１に記載のピンであって、ビッカース硬度Ｈｖが、Ｈｖ＝７０〜１２０であるピ
ン。
【請求項１３】請求項９〜請求項１２のいずれか１項に
記載のピンであって、前記ピンの径大部は、前記棒状部側と反対の方向に向か
って膨らむ球面を含むピン。
【請求項１４】入出力端子としてのピンを基板に立設し
たピン立設基板に用いるピンの製造方法であって、上記ピンの成形に先立って、線材に加熱による熱処理を
施してやわらかくする線材熱処理工程を備えるピンの製
造方法。
【請求項１５】請求項１４に記載のピンの製造方法であ
って、前記線材熱処理工程は、前記線材を４５０℃以上９００
℃以下に加熱する熱処理であるピンの製造方法。