JP2810101B2 - 電気ピンおよびその製造方法 - Google Patents

電気ピンおよびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電気ピンおよびその製造方法に関し、さら
に詳しくは、主として、モノリシックICやハイブリッド
ICなどにおけるチップ素子とパッケージ基板との間の電
極間の接続をはかるマイクロ入出力ピンおよびその製造
方法に関する。
(従来技術とその課題) 従来一般に、モノリシックICやハイブリッドICなどに
おけるパッケージ基板へのチップの実装は、パッケージ
基板の所定位置にチップを装着し、該基板のプリント回
路とチップ電極とをワイヤーボンディングにより接続す
る手段により行われている。
しかるに、最近、ICのハイブリッド化が進み、高機能
密度化、軽薄短小化、これらの民生機器への適用などが
はかられ、これらの利用が急速に拡張される傾向にあ
り、こうしたことにともない、チップ自体の面付けによ
る軽薄短小化、低コスト化などが強く要求される状況に
ある。
しかしながら、前記ワイヤーボンディング手段による
と、パッケージ基板とチップとの各電極間に金線などか
らなるリード線を架橋してロウ付けしなければならない
ため、チップパッケージングの処理作業効率が低いう
え、これらチップ基板における接続部分の占有面積が大
きくなることから、前記要求を満足させることが困難で
あり、しかも伝送速度がおそいといった課題がある。
そこで、前記要求を満足させるうえで有効な手段の一
つとして、チップとパッケージ基板との各電極を直接ロ
ウ付けする一体化構成が考えられる。この場合、前記各
電極間を接続する微小型の電気ピンが要求される。
本発明の目的は、主として、この種のICにおけるチッ
プのパッケージ基板への直付け接続による軽薄短小化、
低コスト化、伝送速度を速めるなどの点で最適である電
気ピンを提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、上記電気ピンを製造する
ための、ホトエッチングを用いない、方法を提供するこ
とにある。
(課題を解決するための手段) 本発明に係る電気ピンは、導電性ピン部材の少なくと
も一端部の周囲に平坦面を形成する円形の拡径部を有す
る電気ピンにおいて、前記導電性ピン部材は、一定の直
径の金属ワイヤーを所定の長さに切断して形成するとと
もに、前記拡径部は、前記切断された金属ワイヤーの端
部の周囲に一体にメッキを施して形成されなることを特
徴とする。
本発明に係る金属ピンの製造方法においては、導電性
ピン部材とすべき金属芯材の周面に異種の金属材からな
るメッキ層を施したワイヤーの多数本を整列配置し、樹
脂材により一体に硬化形成したワイヤー配列構造体を構
成し、次いで、該構造体を配列ワイヤーと直交する向き
に裁断して、実質的にピンの長さと同じ厚さの加工体と
なし、該加工体の両端面における前記芯材を中心とする
前記メッキ層にエッチング手段によって形成した窪み
に、メッキ手段で導電性ヘッド部材を該芯材と一体に形
成し、該加工体の一方の端面に保持板を剥離可能に貼着
した後に、ワイヤー間樹脂並びに外周メッキ層を順次除
去して構成することを特徴とする。
〔実施例〕
添附図面を参照して本発明の実施例を説明すると、以
下のとおりである。
第1図及び第2図に、本発明に係る電気ピンの二つの
態様をそれぞれ例示してある。このピン1の一つの態様
は、第1図に示すように、導電性ピン材2と、該ピン部
材の両端部に該ピン部材よりも太径である導電性ヘッド
部材(拡径部)3とからなる。第2図に示す他の態様
は、その態様におけるヘッド部材3の端面に酸化防止膜
を兼ねる導電性皮膜4を設けてある。ピン部材2は、銅
またはその合金などの導電性材料で、たとえば、長さL
約0.6〜0.9mm、外径長さD約0.1mm(厚さ0.1μmの金メ
ッキによる周面処理層を含む)に形成してある。ヘッド
部材3は、ピン部材2の端部の周面を一体に囲うように
形成した導電メッキ層で、たとえば、銅材からなる。ま
た、導電性皮膜4は、たとえば、金と錫の合金で形成し
てある。ピン部材2およびヘッド部材3の横断面は、実
質的に円形状であることが好ましいが、その他の形状で
あってもよい。
図示していないが、さらに他の実施態様は、導電性ピ
ン部材2の一方の端面を上記二つの態様の一方で構成
し、他方の端面を上記二つの態様の他方で構成してい
る。
第3図以下は、前述の三つの態様の電気ピンを製造す
る共通の基本工程を示す図である。
第3図において、前記導電性ピン部材2となる金属ワ
イヤー5が示されている。該ワイヤー5は前記ピン部材
2のワイヤー状長大物の表面に錫又は鉄のメッキ層6を
厚さ0.1mm程度施したものである。
このワイヤー5を容器状の配列治具の両端間に、所定
の間隔(接続基板における電極間隔)を保って緊張して
渡し、その後、該治具内に硬化性樹脂7を入れて固化さ
せる。この状態を第4図に示す。
固形化された配列構造体8は、第5図に示す如く、配
列した各ワイヤー5の長さ方向と直角に交叉する方向
に、かつ、前記ピン部材2の所定の長さLと同じ長さL
に切断される。
第6図は、切断された一個の加工体9を示す。上述の
工程からなる該加工体9には、所定の間隔を置いて配置
された所定数のピン部材2が、その表裏面に両端面を臨
ませて埋設されている。この加工体9の断面の一部を拡
大して示せば、第7図の状態となる。この状態で、該加
工体9の表裏両面を研磨して、その厚みの一定化並びに
端面に平滑化がなされる。
次いで、この加工体9は、第8図以下の処理工程へと
移送される。
第8図の工程において、前記加工体9の一方の面(下
面)に銀ペースト塗付又はその蒸着によって導電層10が
形成される。
第9図の工程では、前工程で一面を前記導電層10で覆
われた加工体9を、錫又は鉄メッキからなるメッキ層6
の腐蝕液中に浸漬して、該メッキ層6が露出する側の加
工体片面をエッチング処理する。所要時間の経過で、こ
の片面には、ピン部材2を中心にその導電性に原因して
その周囲が深く浸蝕され、不導電体の樹脂7で囲われた
周辺に向けて浅く浸蝕された皿状の窪み11が各ピン部材
2ごとに形成される。
次に、第10図においては、メッキ槽中に浸した加工体
9の前記導電層10を共通電極として、各ピン部材2に通
電されて、窪み11中に露出したピン部材2の先端に銅メ
ッキ部12が形成される。この銅メッキ部12は、加工体9
の当該面に沿って研磨され、第11図示の如く平滑され
て、導電性ヘッド部材3となる。
第12図において、先に研磨されたヘッド部材3の表面
に酸化防止を兼ねた電極材として金メッキによる導電性
皮膜4が形成される。なお、この処置は加工製品のピン
1が基板組み込み電極線として実際に使用される間に、
工場出荷あるいは庫内保管など、時間的又は環境的にピ
ン部材2の端面及びヘッド部材3の端面が酸化される懸
念に対して採用される工程である。
従って、工場内実装処理あるいは短時間の内に使用さ
れるなど、前記端面の酸化の進行が少ない仕様のものに
ついては、この工程が省かれる。
第13図ないし第17図は、片側面のヘッド部材3の設置
加工を終えた加工体9の他側面に、同様のヘッド部材3
の設置加工を施す工程を示す。即ち、第13図の工程にお
いて、これまで電気メッキのための共通電極として機能
した導電層10が加工体9から除去され、他側面に前記導
電層10が再生され、かつ、さらに上部にセラミック板13
が添えられる。このセラミック板(保持板)13はこの後
の工程及び基板への実装時にピン部材2の整列状態を保
持する部材として機能する。
続いて、他側面のエッチングによる窪み11の形成(第
15図示)、該窪み11部分への銅メッキ部12の形成(第16
図示)工程を経て、第17図示の如く、加工体9の他側面
にヘッド部材3が形成される。
なお、前記第2図示態様のピン1を形成するには、こ
の段階で、新たに形成したヘッド部材3の端面に金メッ
キによる導電皮膜4が形成される。
第18図において、芳香族系又は炭化水素系などの有機
溶剤を用いて、加工体9の整列した各金属ワイヤー5、
5間の樹脂7を溶解流出させる。この樹脂7の除去によ
って各金属ワイヤー5、5間に空間に生じるが、一端を
前記セラミック板13で固定された各金属ワイヤー5はこ
れまでの整列配置が保持される。
第19図は、ピン製造の仕上げ工程を示す。即ち、この
工程では、樹脂7の流出で生じた空間に溶解液を流し入
れて、これまでピン部材2の外周に形成されていたメッ
キ層6を溶解する。その結果、該メッキ層6が除去さ
れ、ピン1が整列配置された状態でセラミック板13に支
えられて形成される。
このときのピン1の状態は、図示の片側端面に導電性
皮膜4が形成されている場合の他に、前記途中の工程で
他方の端面にも当該皮膜4が形成されている場合、ある
いは、両端面の皮膜形成が共に省略されている場合があ
る。
このような状態で、実装工程へと移送される。第20図
ないし第22図ではこの実装工程を示す。ICチップ用セラ
ミック基板20のプリント回路における各接続部21には予
めロウ層22がそれぞれ設けてある。このロウ層22付き接
続部21は、その配置間隔がセラミック板13に支持された
ピン1の整列状態と一致しているので、これ等ピン1と
接続部21とが一致する位置に、基板20上にセラミック板
13を占位させ、(第20図示)、各接続部21のロウ層22上
に、各ピン1を押し当てて、この接触部分を加熱による
ロウ付け処理を行うことにより、第21図示の如く、各接
続部21へのピン1の接続がなされる。
第22図示の終盤の工程で、これまでピン1を整列状態
で支持していたセラミック板13を導電層10を溶解して取
り外す。
その結果、これ等ピン1はその一方(下方端)をセラ
ミック基板20の各接続部21に電気的接続下にそれぞれ固
定されて起立し、他方端(上方端)にICチップの各電極
を受け留めることが出来る。
第23図ないし第30図に前記セラミック基板20の構成工
程を示す。即ち、ICチップのシールド基板並びに電極基
板として機能するセラミック基板20にはその表面に予め
プリント回路とその接続部21が形成されており(第23図
示状態)、この表面にホトレジスト層23(第24図示)を
設ける。
第25図において、マスク24における接続部21に相当す
る部分を覆い、その周囲を透光窓とするパターンを通し
て、光源25で前記ホトレジスト層23を露光する。これに
よってホトレジスト層23の露光域23aを硬化させる。
第26図示の工程において、ホトレジスト層23を洗浄
し、あるいは、エッチングまたはスクライビングなどの
手段で、その未硬化域を除去する。その結果、硬化され
た露光軸23aが接続部21の各周辺に突出した囲いの状態
で残される。第27図において、囲われた接続部21がメッ
キ処理によって,銀又は錫のいずれか一方の層26で覆わ
れる。
また、第28図示の工程で、前記層26の上に銀又は錫の
内の他方の金属による層27が形成される。
第29図において、硬化によって残されていた露光域23
aをエッチングまたはスクライビング手段によって除去
する。その後、第30図において、前記二層26及び27を加
熱処理して、両層金属の合金化を行い、前記ロウ層22を
形成する。
〔発明の効果〕
本発明に係る電気ピンは、一定の直径の金属ワイヤー
を所定の長さに切断して導電性ピン部材を形成するとと
もに、切断された金属ワイヤーの端部の周囲に一体にメ
ッキを施して拡径部を形成してなるので、次の効果を奏
する。
即ち、種々のサイズの電気ピンを得るのに金属ワイヤ
ーを共用できるので安価となり、かつ応用範囲が広い。
寸法精度が出しやすく、生産性が高い。拡径部をピン部
材と同心円に形成しやすいので、実装時の位置決めが正
しく行われ、電気的な接続の信頼性が高い等の顕著な効
果を奏する。
また、直立に配列して保持板に支持してある電気ピン
群は、その配列ピッチをチップ素子やプリント基板など
のキャリヤ部材の電極のそれと一致させることができる
とともに、実装部材にその配列状態のまま保持して移し
替え、その後に、保持部材を除去することができる。し
たがって、たとえば、その保持状態で組付け自動装置に
かけてピン群を一挙にキャリヤ部材に配置して該ピン群
のヘッドを介してロウ付けすることができる。
本発明に係る製造方法によれば、ピン両端面にヘッド
部材を有する電気ピンを容易かつ同時に多数個取りする
ことができる。
エッチング処理技術自体は化学的エッチング及び電気
的エッチングの従来よく知られた習熟技術を用いること
ができ、しかも、これ等技術とは処理作業において異質
のホトエッチングを用いないので、処理装置の構成が比
較的容易であるとともに、製品の品質管理が容易で、高
品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明に係る電気ピンのそれぞれ
異なる実施態様を一部破断して示す斜視図、 第3図ないし第19図は本発明製造方法の一例を工程順に
示す概略説明図、 第20図ないし第22図は本発明ピンの実装過程を順次示す
概略説明図、 第23図ないし第30図は本発明ピンを組付けるパッケージ
基板の加工工程を例示する説明図である。 1……ピン、2……ピン部材、3……ヘッド部材、4…
…皮膜、5……ワイヤー、6……メッキ層、7……樹
脂、8……配列構造体、9……加工体、10……電極板、
11……窪み、12……銅メッキ部、13……セラミック板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性ピン部材の少なくとも一端部の周囲
    に平坦面を形成する円形の拡径部を有する電気ピンにお
    いて、 前記導電性ピン部材は、一定の直径の金属ワイヤーを所
    定の長さに切断して形成するとともに、前記拡径部は、
    前記切断された金属ワイヤーの端部の周囲に一体にメッ
    キを施して形成してなることを特徴とする電気ピン。
  2. 【請求項2】導電性ピン部材とすべき金属芯材の周面に
    異種の金属材からなるメッキ層を施したワイヤーの多数
    本を整列配置し、樹脂材により一体に硬化形成したワイ
    ヤー配列構造体を構成し、次いで、該構造体を配列ワイ
    ヤーと直行する向きに裁断して、実質的にピンの長さと
    同じ厚さの加工体となし、該加工体の両端面における前
    記芯材を中心とする前記メッキ層にエッチング手段によ
    って形成した窪みに、メッキ手段で導電性ヘッド部材を
    該芯材と一体に形成し、該加工体の一方の端面に保持板
    を剥離可能に貼着した後に、ワイヤー間樹脂並びに外周
    メッキ層を順次除去して構成することを特徴とする電気
    ピンの製造方法。
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