JP2004111986A - はんだボール並びに接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】隣設する接続端子が短絡することなく対向する接続端子間を確実に接続することができ、しかも対向する接続端子間の隙間を確実に確保することができるはんだボールを、簡単な構造によって提供すること。
【解決手段】プリント配線板４０等の接続端子４１の表面に形成されたはんだボール１００であって、前記接続端子４１に一部が溶着されたはんだ核１０の表面に該はんだ核１０よりも溶融温度の低いはんだ層２０を被覆した。
【選択図】図１

Description

　本各発明は、はんだボール及びその製造方法並びに接続構造に関し、詳しくは、プリント配線板や電子部品等の接続端子間を電気的に接続するはんだボール、及びその製造方法、並びに接続端子間をはんだボールによって電気的に接続する接続構造に関する。

　例えば複数のプリント配線板を積層する際に各プリント配線板の接続端子を電気的に接続したり、プリント配線板に電子部品を実装する際にプリント配線板の接続端子と電子部品の接続端子とを電気的に接続する手段として、はんだボールによるものがある。ここで、従来のはんだボールは、例えば、組成がＳｎ／Ｐｂ＝６／４の所謂６／４はんだ、組成がＳｎ／Ｐｂ＝９／１の所謂９／１はんだ、組成がＳｎ／Ｐｂ＝１／９の所謂１／９はんだ等の単一組成のはんだによって形成されたものであった。

　しかしながら、従来のはんだボールにあっては、接続端子間を接続するはんだボールが単一組成のはんだにより形成されているため、はんだボール全体が溶融して潰れる場合があり、隣設する接続端子において潰れたはんだボールが互いに接触して短絡してしまうという問題があった。特に、複数の接続端子が細密に形成されている場合には、はんだボールの潰れによる短絡が生じ易かった。

　また、複数のプリント配線板を積層した際やプリント配線板に電子部品を実装した際には、積層した各プリント配線板の間に隙間を設けたり、プリント配線板と電子部品との間に隙間を設けて、電子部品から発生する熱を効率よく放出させたり、プリント配線板の表面の塵等を排除し易くする場合がある。しかしながら、従来のはんだボールにあっては、はんだボール全体が溶融によって潰れて前述した隙間を形成することができない場合があった。

　本各発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、まず、請求項１の発明においては、隣設する接続端子が短絡することなく対向する接続端子間を確実に接続することができ、しかも対向する接続端子間の隙間を確実に確保することができるはんだボールを、簡単な構造によって提供することである。

　次に、前述した請求項１の発明に係る高品質なはんだボールを容易に且つ確実に製造することができるはんだボールの製造方法を、簡単な方法によって提供することである。

　最後に、請求項２の発明においては、隣設する接続端子に短絡が生じることなく、対向する接続端子間に隙間を確実に確保することができる接続構造を、簡単な構造によって提供することである。

　以上の課題を解決するために本各発明の採った手段を、図面に使用する符号を付して説明すると、まず、請求項１の発明は、
「プリント配線板４０等の接続端子４１の表面に形成されたはんだボール１００であって、
　前記接続端子４１に一部が溶着されたはんだ核１０の表面に該はんだ核１０よりも溶融温度の低いはんだ層２０を被覆してなることを特徴とするはんだボール１００」
である。

　次に、請求項１記載のはんだボール１００の製造方法であって、以下の各工程を含むことを特徴とするはんだボール１００の製造方法、
　（１）前記接続端子４１を露呈するようにプリント配線板４０等に載置された容器３０に前記はんだ核１０となる第一のはんだボール１０ａを入れる工程；
　（２）前記第一のはんだボール１０ａを溶融してその一部を接続端子４１に溶着する工程；
　（３）前記容器３０に第一のはんだボール１０ａよりも溶融温度が低いはんだから形成された前記はんだ層２０となる第二のはんだボール２０ａを入れる工程；
　（４）第一のはんだボール１０ａの溶融温度よりも低い温度で前記第二のはんだボール２０ａを溶融して第一のはんだボール１０ａの表面にはんだを溶着し、はんだ核１０の表面にはんだ層２０が被覆されたはんだボール１００を形成する工程についても開示してある。

　最後に、請求項２の発明は、
「対向する接続端子４１間をはんだボール１００によって電気的に接続する接続構造であって、
　各接続端子４１間に介在されると共にその一部が一方の接続端子４１に溶着されたはんだ核１０と、このはんだ核１０よりも溶融温度が低く該はんだ核１０の表面に被覆されると共に前記各接続端子４１に溶着されたはんだ層２０とを備えたことを特徴とする接続構造」である。

　以上詳細に説明したように、まず、請求項１の発明に係るはんだボールは、はんだ核の表面にこのはんだ核よりも溶融温度の低いはんだ層を被覆したものであり、接続端子間を接続する際に、溶融によるはんだボール全体の潰れを防止できるようにしたものである。

　次に、その製造方法は、まず、第一のはんだボールを容器に入れてプリント配線板等の接続端子に第一のはんだボールを溶着し、次いで、第一のはんだボールよりも溶融温度の低い第二のはんだボールを容器に入れて第一のはんだボールの溶融温度よりも低い温度で第二のはんだボールを溶融して、はんだ核の表面にはんだ層を被覆した請求項１の発明に係るはんだボールを製造する方法であり、簡単な方法によって、はんだ核を確実に残存させ、このはんだ核の表面にはんだ層を確実に被覆できるようにしたものである。

　最後に、請求項２の発明に係る接続構造は、対向する接続端子間に介在されると共にその一部が一方の接続端子に溶着されたはんだ核と、このはんだ核の表面に被覆されると共に各接続端子に溶着されたはんだ層とを備えたものであり、はんだ核によって接続端子間の隙間が確実に確保され、はんだ層によって接続端子間が電気的に確実に接続されたものである。

　従って、まず、請求項１の発明によれば、隣設する接続端子が短絡することなく対向する接続端子間を確実に接続することができ、しかも対向する接続端子間の隙間を確実に確保することができるはんだボールを、簡単な構造によって提供することができる。

　次に、本明細書に記載した製造方法によれば、前述した請求項１の発明に係る高品質なはんだボールを容易に且つ確実に製造することができるはんだボールの製造方法を、簡単な方法によって提供することができる。

　最後に、請求項２の発明によれば、隣設する接続端子に短絡が生じることなく、対向する接続端子間に隙間を確実に確保することができる接続構造を、簡単な構造によって提供することができる。

発明の実施するための最良の形態

　このように構成された本各発明に係るはんだボール１００及びその製造方法並びに接続構造は、次のように作用する。

　まず、請求項１の発明に係るはんだボール１００は、プリント配線板４０等の接続端子４１に溶着されたはんだ核１０の表面にはんだ層２０を被覆したものであり、このはんだ層２０をはんだ核１０よりも溶融温度の低いものとしたものである。このため、はんだボール１００を溶融して接続端子４１間を接続する際に、はんだ核１０の溶融温度よりも低い温度ではんだ層２０を溶融し、この溶融したはんだ層２０により接続端子４１間を接続すれば、接続端子４１間にははんだ核１０が確実に介在されることになる。これ故、対向する接続端子４１間には、はんだ核１０によって隙間が確実に確保されることになる。また、接続端子４１間に介在されたはんだ核１０によってはんだボール１００全体の潰れが防止されるため、潰れたはんだボール１００によって隣設する接続端子４１が短絡することはなくなる。

　次に、はんだボール１００の製造方法は、まず、容器３０にはんだ核１０となる第一のはんだボール１０ａを入れてこの第一のはんだボール１０ａをプリント配線板４０等の接続端子４１に溶着し、次いで、容器３０に第一のはんだボール１０ａよりも溶融温度の低い第二のはんだボール２０ａを入れ、第一のはんだボール１０ａの溶融温度よりも低い温度にて第二のはんだボール２０ａを溶融して第一のはんだボール１０ａの表面にはんだを溶着することにより、前述した請求項１の発明に係るはんだボール１００を形成するようにしたものである。このような方法によれば、はんだ核１０は確実に残存し、このはんだ核１０の表面にははんだ層２０が確実に被覆されることになり、プリント配線板４０等の接続端子４１の表面に高品質なはんだボール１００を容易に且つ確実に製造し得ることになる。

　最後に、請求項２の発明に係る接続構造は、前述した請求項１の発明に係るはんだボール１００によって対向する接続端子４１間を電気的に接続したものであり、対向する接続端子４１間にはんだ核１０が介在され、各接続端子４１にはんだ層２０が溶着されたものである。このため、対向する接続端子４１間には、はんだ核１０によって形成された隙間が確実に確保されることになる。また、はんだ核１０によってはんだボール１００全体の潰れが防止されることになるため、はんだボール１００全体の潰れによって隣設する接続端子４１が短絡することはなくなる。さらに、各接続端子４１には、はんだ層２０が溶着されているため、電気的に確実に接続されることになり、接続端子４１間の接続信頼性が低下することはない。

　次に、本各発明のはんだボール１００及びその製造方法及び接続構造の実施例を、図面に従って詳細に説明する。

　図１には、請求項１の発明に係るはんだボール１００の一実施例を示してある。このはんだボール１００は、溶融温度が約２１５℃の９／１はんだにより形成されプリント配線板４０の接続端子に一部が溶着されたはんだボールをはんだ核１０とし、このはんだ核１０の表面に、溶融温度が約１８５℃の６／４はんだにより形成されたはんだ層２０を被覆したものである。なお、本実施例においては、プリント配線板４０の接続端子４１に形成されたはんだボール１００の例を示したが、これに限らず、例えば電子部品等の接続端子４１に形成されたものであってもよい。

　このようなはんだボール１００を製造する際には、まず、プリント配線板４０等の接続端子４１にはんだ核１０を溶着し、電解めっきや無電解めっきによりはんだ核１０の表面にはんだ層２０を被覆してもよいが、電解めっきや無電解めっきのようなめっきによりはんだ層２０を形成すると、十分な厚さのはんだ層２０を得るために長時間のめっき加工を必要とするばかりか、はんだ層２０にバラツキが生じ高品質なはんだボール１００を形成するのが困難である。また、めっきの前処理工程等の煩雑な工程も必要とする。このため、本件明細書に記載されたはんだボール１００の製造方法により製造するとよい。

　次に、はんだボール１００の製造方法に実施例を、図２に示す工程図に基づいて説明する。

　まず、プリント配線板４０等に、その接続端子４１が露呈するようにして直径０．９ｍｍ深さ１．５ｍｍの穴を有する容器３０を載置し、この容器３０に、９／１はんだにより形成された直径０．６ｍｍの第一のはんだボール１０ａを入れる（ａ）。なお、容器３０の内面には、テフロン加工やクロムめっき加工等が施されいる。このため、容器３０の内面は、はんだ濡れ性が悪く、はんだボール１００が溶着し難いものとなっている。

　次に、容器３０の表面温度が２２５℃となるように加熱して第一のはんだボール１０ａを溶融し、第一のはんだボール１０ａの一部を接続端子４１に溶着する（ｂ）。

　次に、容器３０に、６／４はんだにより形成された直径０．７ｍｍの第二のはんだボール２０ａを入れ（ｃ）、容器３０の表面温度が２００℃となるように加熱して第二のはんだボール２０ａを溶融する（ｄ）。すると、第一のはんだボール１０ａの表面に第二のはんだボール２０ａのはんだが溶着され、はんだ核１０の表面にはんだ層２０が被覆されたはんだボール１００が形成される（ｅ）。

　なお、第二のはんだボール２０ａを溶融する際に、容器３０の表面温度を１９５℃以下にすると、第二のはんだボール２０ａが完全に溶融されず、２１０℃以上にすると、第一のはんだボール１０ａも溶融されて混ざり合ってしまうため、容器３０の表面温度が１９５〜２１０℃となるように加熱するのが好ましい。また、容器３０の表面温度が２００℃で第二のはんだボール２０ａが完全に溶融され、２０５℃で第一のはんだボール１０ａの表面が溶融し始めるため、容器３０の表面温度が２００〜２０５℃となるように加熱するのが特に好ましい。

　次に、図４には、請求項２の発明に係る接続構造の一実施例を示してある。この接続構造は、複数のプリント配線板４０を積層する際に、各プリント配線板４０の対向する接続端子４１をはんだボール１００によって接続したものである。この接続構造においては、対向する接続端子４１間に、下側の接続端子４１に一部が溶着されたはんだ核１０が介在されており、このはんだ核１０の表面に被覆されたはんだ層２０が、各々上側の接続端子４１と下側の接続端子４１とに溶着されている。そして、はんだ核１０によって接続端子４１間の隙間が確実に確保されており、はんだ層２０によって接続端子４１間が電気的に確実に接続されている。なお、本実施例の如く複数のプリント配線板４０を積層する際に限らず、例えばプリント配線板４０に電子部品を実装する際に、プリント配線板４０の接続端子４１と電子部品の接続端子４１とを接続したものであってもよい。

請求項１の発明に係るはんだボールの一実施例を示す断面正面図である。 はんだボールの製造方法の一実施例を示す工程図である。 請求項２の発明に係る接続構造の一実施例を示す断面正面図である。

符号の説明

　１０　　はんだ核
　１０ａ　第一のはんだボール
　２０　　はんだ層
　２０ａ　第二のはんだボール
　３０　　容器
　４０　　プリント配線板
　４１　　接続端子
　１００　はんだボール

Claims (2)

1. 　プリント配線板等の接続端子の表面に形成されたはんだボールであって、
   　前記接続端子に一部が溶着されたはんだ核の表面に該はんだ核よりも溶融温度の低いはんだ層を被覆してなることを特徴とするはんだボール。
2. 　対向する接続端子間をはんだボールによって電気的に接続する接続構造であって、
   　各接続端子間に介在されると共にその一部が一方の接続端子に溶着されたはんだ核と、このはんだ核よりも溶融温度が低く該はんだ核の表面に被覆されると共に前記各接続端子に溶着されたはんだ層とを備えたことを特徴とする接続構造。

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