JP2004111843A

JP2004111843A - Wiring board with pin, and electronic device using it

Info

Publication number: JP2004111843A
Application number: JP2002275699A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tanaka; 田中　祐二
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board with pins which can connect a mounted electronic component to an external electric circuit normally without easy drop-off of a lead pin, and an electronic device. <P>SOLUTION: A pinned pad 2b electrically connected to a wiring conductor 2 is provided on the lower surface of an organic material based insulating board 1 with the wiring conductor 2. A lead pin 3, wherein an almost disc-like large diameter part 3a is formed in an upper end of an almost columnar shaft part 3b, is erected and fixed to the pinned pad 2b by soldering to form a reservoir of solder between the large diameter part and the pinned pad 2b. In the lead pin 3, the Vickers' hardness of the shaft part 3a is 125 to 150 Hv and the Vickers' hardness of the large diameter part 3b is at least 1.2 times the Vickers' hardness of the shaft part 3a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられるピン付き配線基板およびこのピン付き配線基板上に半導体素子等の電子部品を搭載して成る電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられるピン付き配線基板として、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の上面から下面にかけて銅箔から成る複数の配線導体を設けるとともにこれらの配線導体の絶縁基板下面に導出した部位に複数のピン付けパッドを形成し、これらのピン付けパッドに上端部に円板状の径大部を有する略円柱状のリードピンをその上端を突き当てて半田付けすることにより立設して成る有機材料系のピン付き配線基板が採用されるようになってきている。このような有機材料系のピン付き配線基板は、セラミック材料系のピン付き配線基板と比較して軽量であり、かつ配線導体の電気抵抗が小さいという有利な面を有している。そして、このような有機材料系のピン付き配線基板においては絶縁基板の上面に電子部品を搭載するとともに電子部品の電極と配線導体とを半田バンプやボンディングワイヤ等を介して電気的に接続した後、電子部品を金属やセラミックから成る蓋体やポッティング樹脂等から成る封止部材により封止することによって製品としての電子装置となり、この電子装置においては、絶縁基板下面のリードピンを外部電気回路基板の配線導体にソケットや半田等を介して接続することにより外部電気回路基板上に実装されるとともに搭載する電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００３】
なお、このような配線基板におけるリードピンとしては、樹脂製の絶縁基体と熱膨張係数が近い銅合金製のリードピンが使用されるようになってきており、またリードピンとピン付けパッドとを半田付けする半田としては、樹脂製の絶縁基体に半田付け時の熱によるダメージを与えないために、さらに外部リードピンに外力が印加された際等に外部リードピンからの応力が半田を介して半田付けパッドに大きく印加されて半田付けパッドが剥離するのを防止するために例えば鉛−錫−アンチモン合金等の融点が２７０℃以下で弾性率が５０ＧＰａ以下の半田が使用されるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の有機材料系のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によると、リードピンは、通常、これを製作する際にその加工性を良好とするために約７００℃程度の温度で熱処理を受けており、それによりビッカース硬度が約８０Ｈｖ程度となるように大きく軟化されていること、およびこのリードピンとピン付けパッドとを接合する鉛−錫−アンチモン合金等から成る半田の降伏応力が小さいことから、リードピンを例えば３０Ｎ程度の力で垂直あるいは斜め方向に引っ張ると、その力によりリードピンの径大部が過度に変形してしまい、それによりリードピンの径大部を介してリードピンとピン付けパッドとを接合する鉛−錫−アンチモン合金等から成る半田の表面や内部の一部に大きな応力が集中して作用し、その結果、降伏応力が小さい半田に破断が発生してリードピンが絶縁基板から取れてしまい、そのようにリードピンが絶縁基板から取れてしまうと搭載する電子部品を外部電気回路に正常に接続することができなくなってしまうという問題点を有していた。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、５０Ｎ程度の力でリードピンを引っ張ったとしてもリードピンが取れることがなく、搭載する電子部品を外部電気回路に正常に接続することができる信頼性の高いピン付き配線基板および電子装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のピン付き配線基板は、配線導体を有する有機材料系の絶縁基板の下面に配線導体と電気的に接続されたピン付けパッドを設けるとともにこのピン付けパッドに、略円柱状の軸部の上端に略円板状の径大部を形成したリードピンをその径大部と前記ピン付けパッドとの間に半田の溜まりを形成するように半田付け立設して成るピン付き配線基板であって、前記リードピンは、前記軸部のビッカース硬度が１２５乃至１５０Ｈｖであり、かつ前記径大部のビッカース硬度が前記軸部のビッカース硬度の１．２倍以上であることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の電子装置は、上記の配線基板に電子部品を搭載するとともに該電子部品の電極と前記配線導体とを電気的に接続して成るものである。
【０００８】
本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピンの軸部のビッカース硬度が１２５乃至１５０Ｈｖであり、かつ径大部のビッカース硬度が軸部のビッカース硬度の１．２倍以上であることから、リードピンにこれを引っ張る力が印加された際、軸部および径大部が適度に変形するため、リードピンを引っ張る力による応力はリードピンの軸部および径大部が適度に変形することにより良好に分散されて半田の表面や内部の一部に大きく集中して作用することを有効に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭載するためのピン付き配線基板およびこれに半導体素子を搭載した電子装置に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基板、２は配線導体、３はリードピンである。この絶縁基板１と配線導体２とリードピン３とで本発明のピン付き配線基板が構成され、これに電子部品としての半導体素子４を搭載することにより本発明の電子装置が形成される。
【００１０】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成る有機材料系の多層板であり、その上面から下面にかけては銅箔や銅めっき膜等から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１１】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔５を有している。そして、その上下面および各貫通孔５の内壁には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫通孔５を介して電気的に接続されている。
【００１２】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａ上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、貫通孔５内壁の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔５を設けた後に、この貫通孔５内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１３】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔５の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱６が充填されている。樹脂柱６は、貫通孔５を塞ぐことにより貫通孔５の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔５内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱６を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１４】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔７を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔７を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加工により貫通孔７を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔７内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔７内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１５】
絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、半導体素子４の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面に設けられた部位の一部が半導体素子４の各電極に例えば鉛−錫共晶合金から成る半田バンプ８を介して接合される電子部品接続パッド２ａを、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部接続端子としてのリードピン３を接合するためのピン付けパッド２ｂを形成しており、ピン付けパッド２ｂにはリードピン３が鉛−錫−アンチモン合金等の半田９を介して立設されている。このような電子部品接続パッド２ａおよびピン付けパッド２ｂは、図２に要部拡大平面図で示すように、配線導体２に接続された略円形のパターンの外周部をソルダーレジストと呼ばれる最外層の絶縁層１ｂにより１５〜１５０μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定することによりその直径φが、電子部品接続パッド２ａであれば略７０〜２００μｍ程度に、ピン付けパッド２ｂであれば略０．５〜２．５ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このようなソルダーレジスト１ｂにより電子部品接続パッド２ａ同士あるいはピン付けパッド２ｂ同士の半田８や９による電気的な短絡が有効に防止されるとともに電子部品接続パッド２ａおよびピン付けパッド２ｂの絶縁基板１に対する接合強度が高いものとなっている。
【００１６】
また、ピン付けパッド２ｂに接合されたリードピン３は搭載する電子部品４を外部電気回路に接続するための外部接続端子として機能する。
【００１７】
そして、この配線基板においては、電子部品接続パッド２ａに半導体素子４の各電極を半田バンプ８を介して接合して半導体素子４を搭載するとともにこの半導体素子４を図示しない蓋体やポッティング樹脂により封止することによって電子装置となり、この電子装置におけるリードピン３をソケットや半田を介して外部電気回路基板の配線導体に接続することにより本発明の電子装置が外部電気回路基板に実装されることとなる。
【００１８】
なお、リードピン３は、図３に要部拡大断面図で示すように、例えば銅９７．５７質量％、鉄２．３質量％、亜鉛０．１質量％、リン０．０３質量％を含有する銅合金から成り、直径が０．２５〜０．５ｍｍ程度で長さが１〜３．５ｍｍ程度の略円柱状の軸部３ａの上端に直径が０．４５〜１．２５ｍｍで厚みが０．０５〜０．３ｍｍ程度のネールヘッドと呼ばれる略円板状の径大部３ｂを形成して成る。そして、この径大部３ｂをピン付けパッド２ｂに例えば鉛８２質量％、錫１０質量％、アンチモン８質量％を含有する弾性率が５０ＧＰａ以下の半田９を介して接合することによりリードピン３がピン付けパッド２ｂに立設されている。
【００１９】
なお、このようなリードピン３は、軸部３ａと実質的に同じ直径を有する銅合金から成る線材を準備するとともにこれに熱処理を施した後、この線材の一端部をプレスにより潰して径大部３ｂを形成することにより製作される。
【００２０】
また、リードピン３をピン付けパッド２ｂに半田９を介して接合するには、ピン付けパッド２ｂに半田９用の半田ペーストを例えばメタルマスクを用いたスクリーン印刷法により所定量印刷塗布するとともにその上にリードピン３の径大部３ｂの上端面を突き当てて当接させ、これらを加熱して半田９を溶融させた後、常温に冷却する方法が採用される。
【００２１】
さらに、本発明においては、リードピン３の軸部３ａのビッカース硬度が１２５乃至１５０Ｈｖであり、かつ径大部３ｂのビッカース硬度が軸部３ａのビッカース硬度の１．２倍以上となっており、そのことが重要である。リードピン３の軸部３ａのビッカース硬度が１２５乃至１５０Ｈｖであり、かつ径大部３ｂのビッカース硬度が軸部３ａのビッカース硬度の１．２倍以上となっていることから、リードピン３に引っ張りの力が印加されたときにその引っ張り応力をリードピン３の軸部３ａと径大部３ｂとが適度に変形して良好に分散緩和して半田９に大きく印加されることを有効に防止することができる。したがって、本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によると、リードピン３の絶縁基板１に対する接合強度を例えば５０Ｎ以上の大きなものとすることができる。
【００２２】
なお、リードピン３の軸部３ａのビッカース硬度が１２５Ｈｖ未満の場合、リードピン３に引っ張りの力が印加されたときに発生する引っ張り応力で、軸部３ａが大きく変形して例えば３０Ｎ程度の弱い力でもリードピン３が軸部３ａで破断されてしまいやすい。他方、リードピン３の軸部３ａのビッカース硬度が１５０Ｈｖを超える場合、リードピン３を垂直あるいは斜めに引っ張ったときに、リードピン３を引っ張る力が径大部３ｂの外周部に大きく印加され、その結果、その力が径大部３ｂ側面とピン付けパッド２ｂとの間に存在する半田９の表面に大きく集中して作用し、例えば３０Ｎ程度の力でリードピン３を引っ張った場合であっても径大部３ｂ側面とピン付けパッド２ｂとの間に存在する半田９の表面から半田９が破断してしまいやすくなる。したがって、リードピン３の軸部３ａのビッカース硬度は１２５乃至１５０Ｈｖの範囲に特定される。
【００２３】
さらに、リードピン３の径大部３ｂのビッカース硬度が軸部３ａのビッカース硬度の１．２倍未満の場合、リードピン３に引っ張りの力が印加された場合に径大部３ｂが大きく変形し、そのため径大部３ｂ頂面とピン付けパッド２ｂとの間に存在する半田９に大きな応力が作用し、リードピン３を例えば３０Ｎ程度の力で引っ張った場合であっても径大部３ｂ頂面とピン付けパッド２ｂとの間に存在する半田９の内部から半田９が破断してしまいやすくなる。したがってリードピン３の径大部３ｂのピッカース硬度は軸部３ａのビッカース硬度の１．２倍以上に特定される。
【００２４】
なお、リードピン３の軸部３ａのビッカース硬度を１２５乃至１５０Ｈｖとするとともに径大部３ｂのビッカース硬度を軸部３ａのビッカース硬度の１．２倍以上とするには、例えばリードピン３が銅９７．５７質量％、鉄２．３質量％、亜鉛０．１質量％、リン０．０３質量％を含有する銅合金から成る場合であれば、リードピン３用の線材を予め３５０〜４５０℃の温度で５分間程度熱処理することにより線材のビッカース硬度を１２５乃至１５０とし、さらにその線材をプレスして径大部３ｂを形成する際に複数回プレスして加工硬化により径大部３ｂの硬度を高める方法が採用される。あるいは、ビッカース硬度が１２５乃至１５０の軸部３ａの一端に径大部３ｂを形成するとともにその径大部３ｂにビッカース硬度がその軸部３ａの１．２倍以上の金属を接合する方法が採用される。
【００２５】
かくして、本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピン３を垂直あるいは斜めに５０Ｎ程度の力で引っ張ったとしてもリードピン３が絶縁基板１から取れることがなく、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能なピン付き配線基板および電子装置を提供することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピンの軸部のビッカース硬度が１２５乃至１５０Ｈｖであり、かつ径大部のビッカース硬度が軸部のビッカース硬度の１．２倍以上であることから、リードピンにこれを引っ張る力が印加された際、軸部および径大部が適度に変形するため、リードピンを引っ張る力による応力はリードピンの軸部および径大部が適度に変形することにより良好に分散されて半田の表面や内部の一部に大きく集中して作用することを有効に防止することができる。その結果、リードピンを絶縁基板に強固に接合することができ、搭載する電子部品を外部電気回路に正常に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピン付き配線基板および電子装置の実施形態例の断面図である。
【図２】本発明のピン付き配線基板および電子装置の実施形態例の要部拡大平面図である。
【図３】本発明のピン付き配線基板および電子装置の実施形態例の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・配線導体
２ｂ・・・ピン付けパッド
３・・・・・リードピン
３ａ・・・軸部
３ｂ・・・径大部
４・・・・・電子部品としての半導体素子
９・・・・・半田[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board with pins used for mounting an electronic component such as a semiconductor element, and an electronic device including an electronic component such as a semiconductor element mounted on the wiring board with pins.
[0002]
[Prior art]
Recently, as a wiring board with pins used for mounting electronic components such as semiconductor elements, for example, an insulating board formed by stacking a plurality of insulating layers made of an epoxy resin or the like or an insulating board made of a glass-epoxy plate or the like. A plurality of wiring conductors made of copper foil are provided from the upper surface to the lower surface, and a plurality of pinning pads are formed at portions of the wiring conductors led out to the lower surface of the insulating substrate. 2. Description of the Related Art A wiring board with pins made of an organic material based on a substantially cylindrical lead pin having a large diameter portion, which is erected by abutting an upper end thereof and soldering the lead pin, has come to be used. Such an organic material-based wiring board with pins is advantageous in that it is lighter in weight and has a smaller electric resistance of a wiring conductor than a wiring board with pins made of a ceramic material. In such an organic material-based wiring board with pins, the electronic component is mounted on the upper surface of the insulating substrate and the electrodes of the electronic component and the wiring conductor are electrically connected via solder bumps, bonding wires, or the like. By sealing the electronic components with a lid made of metal or ceramic or a sealing member made of potting resin or the like, an electronic device as a product is obtained. In this electronic device, the lead pins on the lower surface of the insulating substrate are connected to the external electric circuit board. By being connected to the wiring conductor via a socket, solder, or the like, the electronic component mounted on the external electric circuit board is electrically connected to the external electric circuit.
[0003]
As lead pins in such a wiring board, lead pins made of a copper alloy having a thermal expansion coefficient close to that of a resin insulating base have come to be used, and soldering the lead pins and the pinning pads is performed. In order to prevent the resin insulating substrate from being damaged by heat at the time of soldering, when an external force is applied to the external lead pins, the stress from the external lead pins is large on the soldering pads via the solder. In order to prevent the soldering pad from peeling off when applied, for example, a lead-tin-antimony alloy or the like having a melting point of 270 ° C. or less and an elastic modulus of 50 GPa or less has been used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional organic material-based wiring board with pins and an electronic device using the same, the lead pins are usually heated at a temperature of about 700 ° C. in order to improve the workability when manufacturing them. The lead pin and the pinning pad are joined together with a lead-tin-antimony alloy, which has been subjected to heat treatment, and has been greatly softened so as to have a Vickers hardness of about 80 Hv. Because the lead pin is small, if the lead pin is pulled vertically or obliquely with a force of, for example, about 30N, the force causes the large diameter portion of the lead pin to be excessively deformed, thereby pinning the lead pin through the large diameter portion of the lead pin. A large stress concentrates on the surface and part of the inside of the solder made of lead-tin-antimony alloy etc. that joins the pad, As a result, the solder with low yield stress breaks and the lead pins are removed from the insulating substrate.If the lead pins are removed from the insulating substrate in such a way, the mounted electronic components can be normally connected to the external electric circuit. There was a problem that it became impossible.
[0005]
The present invention has been completed in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to remove a lead pin even if the lead pin is pulled with a force of about 50 N, and to normally mount an electronic component to be mounted on an external electric circuit. An object of the present invention is to provide a highly reliable wiring board with pins and an electronic device that can be connected.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The pinned wiring board of the present invention is provided with a pinning pad electrically connected to the wiring conductor on a lower surface of an organic material based insulating substrate having a wiring conductor, and the pinning pad has a substantially cylindrical shaft portion. What is claimed is: 1. A wiring board with pins, comprising: a lead pin having a substantially disk-shaped large-diameter portion formed at an upper end thereof and being soldered upright so as to form a pool of solder between the large-diameter portion and the pinning pad. The lead pin is characterized in that the Vickers hardness of the shaft portion is 125 to 150 Hv, and the Vickers hardness of the large diameter portion is 1.2 times or more the Vickers hardness of the shaft portion.
[0007]
Further, an electronic device according to the present invention includes an electronic component mounted on the wiring board and an electrode of the electronic component electrically connected to the wiring conductor.
[0008]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the wiring board with a pin of this invention, and the electronic device using this, the Vickers hardness of the shaft part of a lead pin is 125-150Hv, and the Vickers hardness of a large diameter part is 1.2 times the Vickers hardness of a shaft part. As described above, when a force for pulling the lead pin is applied, the shaft portion and the large-diameter portion are appropriately deformed.Therefore, the stress caused by the force for pulling the lead pin is appropriately deformed for the shaft portion and the large-diameter portion of the lead pin. By doing so, it is possible to effectively prevent the particles from being dispersed well and acting largely on the surface or a part of the inside of the solder.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment in which the present invention is applied to a wiring board with pins for mounting a semiconductor element and an electronic device having the semiconductor element mounted thereon, where 1 is an insulating substrate; 2 is a wiring conductor and 3 is a lead pin. The wiring board with pins of the present invention is constituted by the insulating substrate 1, the wiring conductors 2, and the lead pins 3, and the electronic device of the present invention is formed by mounting the semiconductor element 4 as an electronic component on the wiring board.
[0010]
The insulating substrate 1 is formed by impregnating a thermosetting resin such as an epoxy resin or a bismaleimide triazine resin into a glass fabric in which glass fibers are woven vertically and horizontally. An organic material-based multi-layer board formed by laminating a plurality of insulating layers 1b each made of a thermosetting resin such as a resin, and a plurality of wiring conductors 2 made of a copper foil, a copper plating film or the like from the upper surface to the lower surface. Is formed.
[0011]
The core 1a constituting the insulating substrate 1 has a thickness of about 0.3 to 1.5 mm and has a plurality of through holes 5 with a diameter of about 0.1 to 1.0 mm from the upper surface to the lower surface. . A part of the wiring conductor 2 is attached to the upper and lower surfaces and the inner wall of each through hole 5, and the upper and lower wiring conductors 2 are electrically connected through the through hole 5.
[0012]
Such a core 1a is manufactured by thermally curing a sheet in which a glass fabric is impregnated with an uncured thermosetting resin, and then performing drilling from the upper surface to the lower surface. The wiring conductors 2 on the upper and lower surfaces of the core 1a are formed by attaching a copper foil having a thickness of about 3 to 50 μm to the entire upper and lower surfaces of the sheet for the core 1a and etching the copper foil after the sheet is cured. Thus, a predetermined pattern is formed. Further, the wiring conductor 2 on the inner wall of the through hole 5 is provided with a through hole 5 in the core body 1a, and then a copper plating film having a thickness of about 3 to 50 μm is formed on the inner wall of the through hole 5 by electroless plating and electrolytic plating. It is formed by precipitation.
[0013]
Further, the core 1a is filled with a resin column 6 made of a thermosetting resin such as an epoxy resin or a bismaleimide triazine resin inside the through hole 5. The resin pillar 6 is for enabling the insulating layer 1 b to be formed directly above and directly below the through hole 5 by closing the through hole 5, and the uncured paste-like thermosetting resin is placed in the through hole 5. It is formed by filling by a screen printing method, thermally curing the material, and then polishing the upper and lower surfaces thereof to be substantially flat. An insulating layer 1b is laminated on the upper and lower surfaces of the core 1a including the resin pillar 6.
[0014]
The insulating layer 1b laminated on the upper and lower surfaces of the core 1a has a thickness of about 20 to 60 μm, and has a plurality of through holes 7 having a diameter of about 30 to 100 μm from the upper surface to the lower surface of each layer. These insulating layers 1b are for providing an insulating interval for wiring the wiring conductors 2 at high density. By electrically connecting the upper layer wiring conductor 2 and the lower layer wiring conductor 2 through the through-hole 7, high-density wiring can be formed three-dimensionally. Such an insulating layer 1b is formed by attaching a film of an uncured thermosetting resin having a thickness of about 20 to 60 μm to the upper and lower surfaces of the core 1a, thermally curing the same, and forming the through holes 7 by laser processing. The insulating layer 1b is formed by successively stacking the next insulating layers 1b in a similar manner. The wiring conductor 2 attached to the surface of each insulating layer 1b and the inside of the through hole 7 has a thickness of about 5 to 50 μm on the surface of each insulating layer 1b and inside the through hole 7 every time the insulating layer 1b is formed. It is formed by applying a copper plating film to a predetermined pattern by a known pattern forming method such as a semi-additive method or a subtractive method.
[0015]
The wiring conductor 2 formed from the upper surface to the lower surface of the insulating substrate 1 functions as a conductive path for connecting each electrode of the semiconductor element 4 to an external electric circuit board, and serves as one of the portions provided on the upper surface of the insulating substrate 1. An electronic component connection pad 2a whose part is joined to each electrode of the semiconductor element 4 via a solder bump 8 made of, for example, a lead-tin eutectic alloy is partially connected to an external connection terminal at a portion exposed on the lower surface of the insulating substrate 1. A pinning pad 2b for joining the lead pin 3 is formed, and the lead pin 3 is erected on the pinning pad 2b via a solder 9 such as a lead-tin-antimony alloy. As shown in the enlarged plan view of the main part in FIG. 2, such an electronic component connection pad 2a and a pin attachment pad 2b have an outer peripheral portion of a substantially circular pattern connected to the wiring conductor 2 as an outermost layer called a solder resist. By covering the insulating layer 1b with a width of about 15 to 150 μm and defining its outer peripheral edge, the diameter φ is about 70 to 200 μm for the electronic component connection pad 2a, and is about 70 to 200 μm for the pinning pad 2b. It is formed to be about 0.5 to 2.5 mm. The solder resist 1b effectively prevents an electrical short circuit between the electronic component connection pads 2a or between the pin attachment pads 2b due to the solder 8 or 9, and insulates the electronic component connection pads 2a and the pin attachment pads 2b. The bonding strength to the substrate 1 is high.
[0016]
Further, the lead pins 3 joined to the pinning pads 2b function as external connection terminals for connecting the mounted electronic component 4 to an external electric circuit.
[0017]
In this wiring board, the electrodes of the semiconductor element 4 are joined to the electronic component connection pads 2a via the solder bumps 8 to mount the semiconductor element 4, and the semiconductor element 4 is mounted by a lid or potting resin (not shown). An electronic device is obtained by sealing, and the electronic device of the present invention is mounted on the external electric circuit board by connecting the lead pins 3 of the electronic device to the wiring conductors of the external electric circuit board via a socket or solder. Become.
[0018]
The lead pin 3 contains, for example, 97.57% by mass of copper, 2.3% by mass of iron, 0.1% by mass of zinc, and 0.03% by mass of phosphorus as shown in an enlarged sectional view of a main part in FIG. It is made of a copper alloy and has a diameter of 0.45 to 1.25 mm and a thickness of 0.4 mm at the upper end of a substantially cylindrical shaft portion 3a having a diameter of about 0.25 to 0.5 mm and a length of about 1 to 3.5 mm. It is formed by forming a substantially disk-shaped large-diameter portion 3b called a nail head having a size of about 0.05 to 0.3 mm. The large diameter portion 3b is joined to the pinning pad 2b via a solder 9 containing, for example, 82% by mass of lead, 10% by mass of tin, and 8% by mass of antimony and having a modulus of elasticity of 50 GPa or less. It is erected on the attachment pad 2b.
[0019]
For such a lead pin 3, after preparing a wire made of a copper alloy having substantially the same diameter as the shaft portion 3a and subjecting the wire to heat treatment, one end of the wire is crushed by pressing to increase the diameter of the wire. 3b.
[0020]
In order to join the lead pins 3 to the pinning pads 2b via the solder 9, a predetermined amount of solder paste for the solder 9 is printed and applied to the pinning pads 2b by, for example, a screen printing method using a metal mask. Then, the upper end surface of the large-diameter portion 3b of the lead pin 3 is brought into contact with and brought into contact with the lead pin 3 and heated to melt the solder 9 and then cooled to room temperature.
[0021]
Further, in the present invention, the Vickers hardness of the shaft portion 3a of the lead pin 3 is 125 to 150 Hv, and the Vickers hardness of the large-diameter portion 3b is 1.2 times or more the Vickers hardness of the shaft portion 3a. This is very important. Since the Vickers hardness of the shaft portion 3a of the lead pin 3 is 125 to 150 Hv and the Vickers hardness of the large-diameter portion 3b is 1.2 times or more the Vickers hardness of the shaft portion 3a, a pulling force is applied to the lead pin 3. When the tensile stress is applied, the shaft portion 3a and the large-diameter portion 3b of the lead pin 3 are appropriately deformed so as to be appropriately dispersed and relaxed, thereby effectively preventing large application to the solder 9. . Therefore, according to the wiring board with pins of the present invention and the electronic device using the same, the bonding strength of the lead pins 3 to the insulating substrate 1 can be increased to, for example, 50 N or more.
[0022]
When the Vickers hardness of the shaft portion 3a of the lead pin 3 is less than 125 Hv, the shaft portion 3a is greatly deformed due to the tensile stress generated when a tensile force is applied to the lead pin 3, and even a weak force of about 30N, for example. The lead pin 3 is easily broken at the shaft portion 3a. On the other hand, when the Vickers hardness of the shaft portion 3a of the lead pin 3 exceeds 150 Hv, when the lead pin 3 is pulled vertically or obliquely, a force for pulling the lead pin 3 is greatly applied to the outer peripheral portion of the large-diameter portion 3b. The force acts on the surface of the solder 9 existing between the side surface of the large-diameter portion 3b and the pinning pad 2b in a concentrated manner. For example, even when the lead pin 3 is pulled with a force of about 30N, the large-diameter portion is used. The solder 9 is easily broken from the surface of the solder 9 existing between the side surface 3b and the pinning pad 2b. Therefore, the Vickers hardness of the shaft portion 3a of the lead pin 3 is specified in the range of 125 to 150 Hv.
[0023]
Furthermore, when the Vickers hardness of the large diameter portion 3b of the lead pin 3 is less than 1.2 times the Vickers hardness of the shaft portion 3a, the large diameter portion 3b is greatly deformed when a pulling force is applied to the lead pin 3, so that A large stress acts on the solder 9 existing between the top surface of the large-diameter portion 3b and the pinning pad 2b, and even if the lead pin 3 is pulled with a force of, for example, about 30N, the top surface of the large-diameter portion 3b and the pin The solder 9 is easily broken from the inside of the solder 9 existing between the solder pad 9 and the attachment pad 2b. Therefore, the Pickers hardness of the large diameter portion 3b of the lead pin 3 is specified to be at least 1.2 times the Vickers hardness of the shaft portion 3a.
[0024]
In order to set the Vickers hardness of the shaft portion 3a of the lead pin 3 to 125 to 150 Hv and make the Vickers hardness of the large-diameter portion 3b 1.2 times or more the Vickers hardness of the shaft portion 3a, for example, the lead pin 3 is made of copper 97. In the case of a copper alloy containing 57% by mass, 2.3% by mass of iron, 0.1% by mass of zinc, and 0.03% by mass of phosphorus, the wire for the lead pin 3 is previously prepared at a temperature of 350 to 450 ° C. A method of increasing the hardness of the large-diameter portion 3b by work-hardening by pressing the wire several times to form the large-diameter portion 3b by pressing the wire to form a large-diameter portion 3b by heat-treating the wire for about 5 minutes to make the Vickers hardness of 125 to 150. Is adopted. Alternatively, a method is used in which a large-diameter portion 3b is formed at one end of a shaft portion 3a having a Vickers hardness of 125 to 150, and a metal having a Vickers hardness of 1.2 times or more the shaft portion 3a is bonded to the large-diameter portion 3b. Is done.
[0025]
Thus, according to the wiring board with pins of the present invention and the electronic device using the same, even if the lead pins 3 are pulled vertically or diagonally with a force of about 50 N, the lead pins 3 are not removed from the insulating substrate 1 and mounted. It is possible to provide a wiring board with pins and an electronic device that can normally operate an electronic component.
[0026]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0027]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the wiring board with a pin of this invention, and the electronic device using this, the Vickers hardness of the shaft part of a lead pin is 125-150Hv, and the Vickers hardness of a large diameter part is 1.2 times the Vickers hardness of a shaft part. As described above, when a force for pulling the lead pin is applied, the shaft portion and the large-diameter portion are appropriately deformed.Therefore, the stress caused by the force for pulling the lead pin is appropriately deformed for the shaft portion and the large-diameter portion of the lead pin. By doing so, it is possible to effectively prevent the particles from being dispersed well and acting largely on the surface or a part of the inside of the solder. As a result, the lead pins can be firmly joined to the insulating substrate, and the mounted electronic components can be normally connected to the external electric circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a wiring board with pins and an electronic device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of a wiring board with pins and an electronic device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of an embodiment of a wiring board with pins and an electronic device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, an insulating substrate 2, a wiring conductor 2b, a pinning pad 3, a lead pin 3a, a shaft portion 3b, a large-diameter portion 4,. Semiconductor element 9 as a component solder

Claims

A pinning pad electrically connected to the wiring conductor is provided on a lower surface of an organic material-based insulating substrate having a wiring conductor. A wiring board with pins comprising: a lead pin having a large portion formed by soldering so as to form a pool of solder between the large diameter portion and the pinning pad; Wherein the Vickers hardness of the large-diameter portion is at least 1.2 times the Vickers hardness of the shaft portion.

An electronic device comprising an electronic component mounted on the wiring board according to claim 1 and electrically connecting electrodes of the electronic component and the wiring conductor.